JPH0216185B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複合金属体の製造方法に関するもの
である。

（従来の技術） 同種金属または異種金属で作られた複数の金属
部材を接合する接合方法には、ろう付、拡散接合
などがある。

（発明が解決しようとする課題） 上記のろう付法は、接合時に金属部材間の間隙
を所定値、一般には0.02〜0.08mmに保持する必要
があり、この間隙保持が困難な部品、例えば大型
部品、接合面が曲面の部品、或いは一方が板金部
品で他方が機械加工部品の接合には、適用できな
い。また拡散接合法は、接合する金属部材を高
温、高圧に加熱、加圧する必要であり、それを行
えない金属部材の接合には、適用できない。また
この拡散接合法は、上記のように接合する金属部
材を高温、高圧に加熱、加圧するので、金属部材
に数％以上の変形を生じて、精度を要求される金
属部材の接合には、適用できないという問題があ
つた。

本発明は前記の問題点に鑑み提案するものであ
り、その目的とする処は、複合金属体の製造時、
ろう付法のように金属部材間に間隙を形成する必
要も、拡散接合法のように金属部材を高温、高圧
に加熱、加圧する必要もなくて、外形が複雑だつ
たり内部に孔や溝があつたりする複合金属体を、
その構成部品である金属部材に変形等を生じさせ
ずに製造できる複合金属体の製造方法を提供しよ
うとする点にある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明の複合金
属体の製造方法は、同種金属または異種金属で作
られた複数の金属部材の間若しくは同金属部材と
型または中子との間に形成された中空部に球形の
清浄な金属粉末を充填し、次いで同金属粉末の上
に同金属粉末よりも融点の低い溶浸金属を置き、
次いで上記金属部材と型と中子と金属粉末と溶浸
金属とを真空中で加熱し、同溶浸金属を上記金属
部材と金属粉末とに含浸させて、均質な合金層の
複合金属体を製造することを特徴としている。

（作用） 本発明は前記のように構成されており、複合金
属体の製造に当たつては、同種金属または異種金
属で作られた複数の金属部材の間若しくは同金属
部材と型または中子との間に形成された中空部に
球形の清浄な金属粉末を充填し、次いで同金属粉
末の上に同金属粉末よりも融点の低い溶浸金属を
置き、次いで上記金属部材と型と中子と金属粉末
と溶浸金属とを真空中で加熱し、同溶浸金属を上
記金属部材と金属粉末とに含浸させて、均質な合
金層の複合金属体を製造する。

（実施例） 次に本発明の複合金属体の製造方法を第１，２
図に示す一実施例により説明すると、１，２が異
径の截頭円錐状中空金属部材、３が球形の清浄な
金属粉末、４が溶浸金属、５，６が型、７が中子
で、異径の截頭円錐状中空金属部材１，２と多数
の中子７とを型５，６の間に図のようにセツトし
て、同截頭円錐状中空金属部材１，２の間の各中
子７の周りに中空部を形成し、次いで同中空部に
球形の清浄な金属粉末３を充填し、次いで同金属
粉末３の上に同金属粉末３よりも融点の低い溶浸
金属４を置き、次いで上記截頭円錐状中空金属部
材１，２と型５，６と各中子７と金属粉末３と溶
浸金属４とを真空中で加熱し、同溶浸金属４を上
記截頭円錐状中空金属部材１，２と金属粉末３と
に含浸させて、均質な合金層の複合金属体を製造
する。なお上記溶浸金属４は、溶浸金属４自身の
自重と金属粉末３間の毛細管現象とにより含浸さ
せるが、截頭円錐状中空金属部材１，２の内面形
状が複雑だつたり、金属粉末３の内部に含浸不良
やシユリンケージポロシテイが発生する惧れのあ
る場合には、溶浸金属４を加圧して、含浸させ
る。

次に本発明の複合金属体の製造方法を第３，４
図に示す他の実施例により説明すると、１が円筒
状金属部材、３が球形の清浄な金属粉末、４が溶
浸金属、５が断面凸形の型で、円筒状中空金属部
材１を型５の上にセツトして、同円筒状中空金属
部材１と同型５との間に中空部を形成し、次いで
同中空部に球形の清浄な金属粉末３を充填し、次
いで同金属粉末３の上に同金属粉末３よりも融点
の低い溶浸金属４を置き、次いで上記円筒状金属
部材１と型５と金属粉末３と溶浸金属４とを真空
中で加熱し、同溶浸金属４を上記円筒状中空金属
部材１と金属粉末３とに含浸させて、均質な合金
層の複合金属体を製造する。

第５図乃至１０図は、本発明の複合金属体の製
造方法を液体ロケツトエンジンの再生冷却式燃焼
室の製造に適用した具体例を示している。同液体
ロケツトエンンジンの再生冷却式燃焼室は、燃焼
室に面した部分が無酸化銅により構成され、外側
の部分がステンレス鋼（SUS347ステンレス鋼）
により構成され、しかも内層部に液体水素または
液体酸素の通る冷却通路が設けられているという
ように形状の複雑な複合金属体である。この複合
金属体を本発明の製造方法により製造する場合に
は、第５，６，７図に示すように外周面に多数の
溝１ａを有する部品１を無酸素銅により作り、次
いで第８，９図に示すように部品１に沿つた形に
分割された部品２をステンレス鋼により作り、次
いで部品１の溝１ａにセラミツクス粉末と水溶性
塩と水とよりなるスラリー状の充填剤８を充填し
て、400℃で２時間、加熱乾燥して、同充填剤８
を硬化させ、次いで第８図に示すように上記部品
１，２を型５上にセツトして、互いの間に中空部
を形成するとともに、部品２の分割部を溶接し、
次いで80〜120メツシユの清浄な球状金属粉末３
を上記中空部に充填し、同金属粉末３の上に58.5
％Ag−31.5％Cu−10％Pd（固相線約825℃、液相
線約850℃）の溶浸金属４を置き、次いで上記円
筒状金属部材１と型５と金属粉末３と溶浸金属４
とを真空中で880℃に加熱して、同溶浸金属４を
溶融状態に保持した。その結果、溶浸金属４が部
品１と金属粉末３とに完全に含浸して、均質な合
金層の複合金属体が得られた。

なおラミツクス充填剤８は、温水洗浄により除
去して、冷却通路を形成した。第１０図に示すの
は、無酸素銅製金属片１とステンレス鋼製金属片
２とを上記と同じ条件で接合して得た試験片で、
この試験片に対して引張試験を行つたところ、無
酸素鋼製金属片１は、破断したが、同無酸素銅製
金属片１と合金層３，４との界面、合金層３，
４、合金層３，４とステンレス鋼製金属片２との
界面は、破断たは剥離せず、これらの部分の強度
が無酸素鋼製金属片１の強度よりも高いことが確
認された。

第１１，１２図は、本発明の複合金属体の製造
方法をスターリングエンジンのレシーバーコーン
の製造に適用した具体例を示している。この場合
には、Inconel625（公称組成22％−Cr、９％−
Mc、４％−Nb、３％−Fe、0.2％−Ti、0.2％−
Al、残りNi）の薄板（厚さ0.5mm）１と同じ金属
材料よりなる管２とを溶接して、板金溶接構造体
を作り、次いで同薄板１と同管２との間の中空部
に80〜120メツシユの純銅粉末３を密に充填し、
次いで同純銅粉末３の上に同純銅粉末３よりも融
点の低いAg−Cu共晶合金（共晶温度779℃の溶
浸金属）４を置き、次いで上記薄板１と上記管２
と上記純銅粉末３と上記溶浸金属４とを真空中で
810℃に加熱して、同溶浸金属４を溶融状態に保
持した。その結果、同溶浸金属４が上記薄板１及
び上記管２に含浸して、均質な合金層の複合金属
体（複数の管２を有し且つInconel625を外皮とす
る金属複合体）が得られた。この複合金属体は、
Ag−Cu共晶合金の銅粉末中への浸透が完全で、
浸透体と管及び外皮との界面が完全に接合され
て、互いに一体化されていることは、断面の金属
ミクロ組織を観察することにより確認している。

第１３図は、本発明の複合金属体の製造方法を
複合金属体製容器の製造に適用した具体例を示し
ている。１が厚さ１mmの純銅板により作られた筒
状容器で、この中に100〜200メツシユの純アルミ
ニウム粒状粉末３を充填し、次いでその上に溶湯
保持型６とAl−Si共晶合金（共晶温度577℃）４
を置き、さらにその上に加圧工具９を置き、次い
で真空中で600℃に加熱して、Al−Si共晶合金４
を溶融させる一方、同Al−Si共晶合金４を加圧
工具９により加圧保持した。その結果、銅を外皮
とし、内部がアルミニウム合金の複合金属体製容
器が得られた。この場合には、断面の金属ミクロ
組織を観察したところ、銅とアルミニウム合金と
の界面に、両者の拡散による合金層が生成され、
しかもそれ以外の部分に、アルミニウム粉末と
Al−Si共晶合金との合金層が生成されているこ
とが認めされ、互いが完全に一体化していること
が確認された。上記複合金属体製容器は、軽量だ
し、導電性に優れている。

なお中子７の使用、金属部剤１，２の形状、金
属部剤１，２と金属粉末３と溶浸金属４との材料
は、製造する金属複合体の形状、機能等により決
まり、前記例に限定されない。例えば金属部材１
にチタン合金、金属粉末３にアルミニウム合金粉
末、溶浸金属４に上記金属部材１及び金属粉末３
よりも融点の低い金属を使用すれば、外皮がチタ
ン合金、内部がアルミニウム合金の金属複合体が
得られる。また金属部材１にステンレス鋼、金属
粉末３に鉄粉末、溶浸金属４に鋳鉄を使用すれ
ば、外皮がステンレス鋼、内部が低合金鋼の金属
複合体が得られる。この場合、溶融した鋳鉄を鉄
粉末に浸透させた状態で加熱、保持すれば、鋳鉄
中の炭素が鉄粉末の内部に拡散して、鋳鉄の炭素
量の低下による恒温凝固が進行するとともに両者
の成分元素の相互拡散によつて複合体内部が均質
な低合金鋼になる。上記内部の恒温凝固による均
質な合金化は、金属粉末３及び溶浸金属４に同系
材料を使用すれば、殆どの場合可能になる。

（発明の効果） 本発明は前記のように同種金属または異種金属
で作られた複数の金属部材の間若しくは同金属部
材と型または中子との間に形成された中空部に球
形の清浄な金属粉末を充填し、次いで同金属粉末
の上に同金属粉末よりも融点の低い溶浸金属を置
き、次いで上記金属部材と型と中子と金属粉末と
溶浸金属とを真空中で加熱し、同溶浸金属を上記
金属部材と金属粉末とに含浸させて、均質な合金
層の複合金属体を製造するので、複合金属体の製
造時、ろう付法のような金属部材間に間隙を形成
する必要も、拡散接合法のように金属部材を高
温、高圧に加熱、加圧する必要もなくて、外形が
複雑だつたり内部に孔や溝があつたりする複合金
属体を、その構成部品である金属部材に変形等を
生じさせずに製造できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる複合金属体の製造方法
の一実施例を示す縦断側面図、第２図は第１図の
矢視−線に沿う縦断底面図、第３図は他の実
施例を示す縦断側面図、第４図は第３図の矢視
−線に沿う縦断底面図、第５図は液体ロケツト
エンジンの再生冷却式燃焼室の内側部分を示す側
面図、第６図は第５図の矢視−線に沿う縦断
底面図、第７図は第６図の矢視部分の拡大図、
第８図は本発明に係わる複合金属体の製造方法に
より上記液体ロケツトエンジンの再生冷却式燃焼
室を製造する場合を示す縦断側面図、第９図は第
８図の矢視−線に沿う横断底面図、第１０図
は第８，９図の条件と同じ条件で作つた試験片を
示す縦断側面図、第１１図は本発明の製造方法を
使用してスターリングエンジンのレシーバコーン
のモデルを製造する場合を示す縦断側面図、第１
２図は第１１図の矢視−線に沿う横断底
面図、第１３図は本発明の製造方法を使用して内
外二層の金属複合体を製造する場合を示す縦断側
面図である。 １，２……金属部材、３……金属粉末、４……
溶浸金属。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 同種金属または異種金属で作られた複数の金
   属部材の間若しくは同金属部材と型または中子と
   の間に形成された中空部に球形の清浄な金属粉末
   を充填し、次いで同金属粉末の上に同金属粉末よ
   りも融点の低い溶浸金属を置き、次いで上記金属
   部材と型と中子と金属粉末と溶浸金属とを真空中
   で加熱し、同溶浸金属を上記金属部材と金属粉末
   とに含浸させて、均質な合金層の複合金属体を製
   造することを特徴とした複合金属体の製造方法。