JPH02247303A - 焼結部材の溶浸接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野Ｊ 本発明は空孔がある２個以上の部材を組合わせ、金属を
溶浸することによって接合し、一体とする粉末冶金法に
関するもので１例えば形状の複雑な部品又は気密性が要
求される部品に利用される。

［従来の技術１ 鉄系焼結部品は一般に鉄粉を含む混合粉を金型で成形し
還元性ガス雰囲気ガス中で焼結して作られるが、金型で
成形しにくい形状の部品は、複数の部材に分割した形状
で成形し、それらの部材を組合わせ、焼結寸法変化の違
いを利用して一体化するとか、或いは焼結中に液相が発
生するような元素を部材に添加して結合するとか、或は
組合わせた部材に銅などの金属を溶浸して接合するなど
の方法によって作られる。

金属を溶浸する方法によれば、気密性が得られ、材料強
度及び接合力が高（なるため、ポンプ用部品などにはこ
の方法が採用されていることは周知の通りである。

この場合、例えば気孔を持つ鉄系部材に溶浸銅材料を用
いて溶融含浸する際には、部材を浸蝕しないように鉄族
の元素を含有する合金の形で用いられ、１〜４重量％の
Ｃｏを含有するもの、ＦｅとＭｎをそれぞれ４重量％程
度の含むもの、更に、ＺｎやＡβを添加し溶浸残留物の
除去性を改善したもの、などが知られている・ 溶浸材は、溶浸後の接合部材に気孔が残ったり余分な溶
浸鋼が表面に付着したりしないように過不足な（、圧粉
体部材に直接積み重ねるか又は−旦焼結した部材の上部
又は下部に積み重ねられ、還元雰囲気ガス中、溶浸材の
融点以上の温度で加熱される。

鉄系材料以外でも気孔を持つ金属部材に金属を溶浸した
材料として、アルミ合金焼結材に低融点金属を溶浸した
材料、タングステンまたはモリブデンに銅溶浸した材料
などが知られている。

〔発明が解決しようとする課題１ 複数の鉄系焼結合金部材を銅溶浸により接合する例にお
いて、従来鉄系焼結合金部材の気孔に銅がほぼ充填され
ていても、部材接合面の隙間の充填が不完全な場合があ
り、特に気密性を要する部品では不良製品ができてしま
うことがあった。このような現象は、部材が嵌合によっ
て接合するものに比し、端面同志で接触した接合面の方
が発生し易かった。

このような場合、溶浸材の量を過剰にして溶浸するか、
溶浸された接合部品に溶浸材を添えて再溶浸するか、ま
たは廃棄するしかなく、余剰溶浸材の除去や再溶浸の手
間がかかり製品歩留まりが悪かった。

本発明はこのような欠点を除去しようとするものであっ
て、特に接合部隙間の溶浸不良を改善することを目的と
するものである。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は、２ＷＡ以上の金属圧粉体部材又はそれを焼結
した有孔焼結金属部材などの被溶浸部材を組合わせ、金
属を溶浸して接合するにあたり、高融点の第１の溶浸材
および低融点の第２の溶浸材を別々に準備し、部材隙間
充填を受は持つ第１の溶浸材は被溶浸部材の露出する接
合部の近傍に配置し、気孔充填を受は持つ第２の溶浸材
は第１の溶浸材から離して配置し、被溶浸部材と共に加
熱することを特徴とする溶浸接合方法によって上記問題
点を解決したものである。

〔作用］ 溶浸の挙動は次のように考察される。

多孔性の被溶浸部材に被溶浸部材より融点の低い溶浸材
を接して加熱すると、溶浸材が溶融するやいなや毛細管
現象によって被溶浸部材内に含浸し気孔を充填する。

２個の被溶浸部材を積み重ね又は嵌合した状態で溶浸す
る場合も同様であり、溶浸材は部材と被溶浸部材の接触
部を介して一方の部材から他方の部材へ浸透する。

ところが、被溶浸部材間の接合予定部隙間は、部材内の
空孔より大きいので、その部分は毛細管現象の働きが弱
く、隙間周辺の部材内の含浸が優先し被溶浸部材間の隙
間部は充填されずに取り残されてしまう事態を招来する
。

特に被溶浸部材の端面同士を接合する場合は被溶浸部材
を成形する際に端面にパリが発生するなど、ダイやコア
で形作られる置台形式の円周面に比べ平坦度が劣り、３
０〜ｌｏｏＬＬｍの隙間な生じてしまう。

そこで、主に空孔な充填する第２の溶浸材とは別に、第
２の溶浸材より融点が高い第１の溶浸材を、部材接合部
に置いて加熱すると、部材空孔に第２の溶浸材が満たさ
れた後に融点の高い第１の溶浸材が溶けて毛細管現象に
より被溶浸部材間の隙間部を重点的に充填する。

この状態の概念を第１図に示す。第１図は２個の模式的
に示した有孔焼結金属部材から成る被溶浸部材５．５ａ
の接合部の拡大部分図である。

低融点の第２の溶浸材は被溶浸部材８内の空孔に充填さ
れ、高融点の第１の溶浸材９は部材間の間隙部に充填さ
れている。これらの分布は図示のように画然としてはい
ないが、低融点の第２の溶浸材８は、一方の被溶浸部材
５と接触部６を介して他方の被溶浸部材５ａの空孔に含
浸しており、高融点の第１の溶浸材９は隙間部７を充填
している。

もし、第１、第２の溶浸材として同じ融点の溶浸材を前
述と同様に２カ所に置いたり、融点の違う溶浸材を前記
と反対の場所に置いた場合は、どちらの溶浸材も毛細管
力の大きい部材空孔に先行して溶浸され、被溶浸部材間
の隙間の充填は不完全になる。

この溶浸挙動は、鉄系焼結合金に銅溶浸する場合に適用
できることは勿論、被溶浸部材と溶浸材の他の組合わせ
でもよく、特に限定されるものではない。

〔実施例Ｊ 以下、実施例により詳細に説明する。

密度が６．６　ｇ　／　ｃ　ｒｄで組成が銅粉＝１．５
重量％、黒鉛粉：０．６重量％、残り鉄粉からなる混合
粉を金型で成形し、第２図に示すような、外部材ｌと内
部材２を作成した。

この外部材ｌと内部材２とを嵌合して組合わせ、その上
端面に主溶浸材３、表面に露出している接合部付近に補
助溶浸材４を所定量のせ、アンモニア分解ガス中、温度
１１５０℃で溶浸及び焼結した。

主溶浸材３と補助溶浸材４に第１表に示すＡ〜Ｅの５種
類の種々の組合わせを用いた。この焼結体の複数断面を
顕微鏡で観察して溶浸状態及び接合部の隙間の有無を評
価した。

用いた５種類の溶浸材Ａ−Ｈの組成と加熱液相線温度（
融点）を第１表に示す。

また、主溶浸材３と補助溶浸材４の組合わせと溶浸接合
結果を第２表に示す、第２表において融点差のプラス記
号は主溶浸材３より補助溶浸材４の融点が高（、マイナ
ス記号は低いことを表わしている。また、溶浸状態の０
印は接合部に隙間が認められないもの、Δ印は接合部に
斑点状の隙間をわずかに認めたもの、Ｘ印は接合部に間
欠的に長い隙間を認めたものを表わす。

溶浸材記号Ｃ，Ｄ、Ｅを用いた試料は、溶浸材のケーキ
状残査が付着しているが容易に除去することができた。

また、顕微鏡観察した接合面の部材間隔は、いずれの試
料も直径方向ではｌＯ〜２０μｍ１端面突き合せ部では
３０〜７０μｍである。

第２表に示すように、主溶浸材だけを用いた試料番号Ｎ
ｏ、　８、Ｎｏ、　９の従来のものは接合部浸透不良で
広い隙間を充填できないことが明らかである。

試料番号Ｎｏ、　７のように、同じ溶浸材を主溶浸材３
と補助溶浸材４に別けて用いた場合、また、試料番号に
６のように主溶浸材の融点を補助溶浸材より高いものに
した場合も同様に接合部浸透不良で広い隙間を充填する
ことができない。

これらに比較して、試料番号ｋｌ−Ｎｏ、５のように主
溶浸材３として融点の低い第２の溶浸材を用い、補助溶
浸材として融点の高い第１の溶浸材を用いると、良い結
果を示す。

また、試料番号＆１−Ｎｏ、５の接合部近傍断面を電子
線マイクロアナライザーで定性面分析したところ、Ｃｏ
量は空孔部よりも接合面とその近傍に多く検出された。

【発明の効果Ｊ 以上説明したように本発明は、融点の異なる溶浸材を用
い、融点の高い溶浸材を接合部に置き、融点の低い溶浸
材を接合部以外の端部に置いて加熱し、時間をおいて順
次溶浸するものであるから、−回の加熱工程で完全な溶
浸接合を可能とし、簡単な操作で歩留まりよく高品質な
溶浸接合焼結部品を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明溶浸接合方法の作用を説明する模式断面
図、第２図は実施例の縦断面図である。 ｌ・・・外部材　　　２・・・内部材 ３・・・主溶浸材　　４・・・補助溶浸材５・・・被溶
浸部材　６・・・接触部 ７・・・隙間　　　　８・・・低融点溶浸材９・・・高
融点溶浸材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　複数の被溶浸部材を組合わせこれに金属を溶浸して
   接合するにあたり、高融点の第１の溶浸材および低融点
   の第２の溶浸材を別々に準備し、第１の溶浸材は前記複
   数の部材の接合部の近傍に配置し、第２の溶浸材は第１
   の溶浸材から離れた位置に配置し、前記部材と共に加熱
   することを特徴とする焼結部材の溶浸接合方法。 ２　被溶浸部材が有孔鉄糸材料であり溶浸材が銅又は銅
   合金であることを特徴とする請求項１記載の焼結部材の
   溶浸接合方法。