JPH02261626A

JPH02261626A - 溶接材および溶接方法

Info

Publication number: JPH02261626A
Application number: JP8445989A
Authority: JP
Inventors: Minoru Yoshinaka; 芳中　實; Eizo Asakura; 朝倉　栄三; Hidenosuke Nakamura; 中村　秀之助
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-04-03
Filing date: 1989-04-03
Publication date: 1990-10-24

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】産業上の利用分野本発明は溶接材または溶接方法に関するものである。さ
らに詳しくは、ＶＨＦ　、ＵＨＦ　、マイクロ波、レー
ダ波、準ミリ波、ミリ波等の高周波工ネルギーを吸収し
、加熱し接着させる溶接材または溶接方法に関するもの
である。

従来の技術従来、第３図に示す熱溶接法がある。すなわち、プラス
チックス管１１．１１’の溶接個所に、ヒータ１２を埋
設し溶融プラスチックスのガイド孔１３を穿設したプラ
スチックス製溶接材１４があった。

このプラスチックス製溶接材１４のヒータ１２には商用
電源１６が接続され、ヒータ１２のジュール熱により、
プラスチックス管１１，１１’の端面同志またはプラス
チックス管１１，１１’とプラスチックス製溶接材１４
の接触面が溶融し、溶融プラスチックスはガイド孔１３
に流入し、ガス抜きと共にプラスチックス管１１，１１
’とプラスチックス製溶接材１４が一体化され、商用電
源１６の接続を外して自然冷却されることにより固着し
ていた。

発明が解決しようとする課題このような従来のプラスチックス管１１，１１’の熱溶
接法では、プラスチックス製溶接材１４の中にヒータ１
２を埋設して、商用電源１５を接離する熱溶接法であり
、ヒータ１２の埋設により加工工数が増えるため割高に
なることや、商用電源１５の接離の手間が必要となり、
遠隔操作、自動溶接等には不都合である課題を有してい
た。

本発明は前記従来の課題を解決するものである。

課題を解決するための手段そのための手段として、本発明の溶接材は酸化亜鉛ライ
ヌカ−を用いたものである。なお酸化亜鉛ライヌカ−は
基部から先端までの長さが３μｍ以上である。また、酸
化亜鉛ウィスカーは核部とこの核部から異なる複数軸方
向に伸びた針状結晶部を具備したものである。さらに酸
化亜鉛ウィスカーは複数軸方向に伸びた針状結晶部の軸
数が４である。また本発明の溶接材は酸化亜鉛ウィスカ
ーを保持材により保持または保持材中に混合／分散のい
ずれかまたは組合せた形態としたものである。また本発
明の溶接方法は、高周波加熱装置を用い、発生した高周
波エネルギーを溶接材の酸化亜鉛ウィスカーに吸収させ
、前記酸化亜鉛ウィスカーにより溶接材、被溶接材のい
ずれがまたは両者の接触面を加熱溶融し、接着すること
を特徴とするものである。なお、高周波加熱装置は、高
周波エネルギーを電波として加熱室に放出するものであ
る。

作　　　用このような手段により、本発明の溶接材は従来のものに
比してはるかに高性能な熱溶接が可能となるものである
。すなわち、・酸化亜鉛ウィスカー自体が適切な半導電
性を有するので、高周波エネルギーである電波を反射せ
ず効果的に吸収する作用がある。また酸化亜鉛ウィスカ
ーは全てが端正な単結晶体で６．Ｃ１表面の凹凸も少な
く、無色透明の光沢性表面であるため、高周波エネルギ
ーである電波の乱反射が少ないことがら、電波を内部ま
で導き、他の酸化亜鉛ウィスカーとの会合の機会を多く
作シ、効果的な高周波エネルギーを吸収する作用がある
。また酸化亜鉛ウィスカーが核部とこの核部から異なる
複数軸方向に伸びた針状結晶部を本来的に具備したテト
ラボッド構造（第１図参照）を有しており、集合して適
度な空隙を備えた三次元メツシュ構造を容易に作シ、か
つランダムに配向することから、立体的に会合し、高周
波エネルギーである電波の入射方向や偏波に対しても、
電波を内部へ導き易い。このため、誘電損σが前記酸化
亜鉛ウィスカーに発生し赤熱されるものである。すなわ
ち、酸化亜鉛ウィスカーは半導電性であり、誘電損σを
有するが、反磁性であり、かつ針状結晶部の先鋭な先端
部に電解が集中したシ、アスペクト比の大なる針状結晶
部による分極作用により、誘電損ε“も有する。このよ
うに本発明の溶接材は酸化亜鉛ウィスカーが高周波エネ
ルギーである電波を吸収して加熱し、被溶接材と溶接材
の接触面を溶融し、両者を固着することができるもので
ある。また本発明の溶接方法は酸化亜鉛ウィスカーに吸
収させる高周波エネルギーを放出するための高周波加熱
装置を用いることにより、溶接材と高周波加熱装置は、
従来の熱溶接法のような接続関係はなく電線での接続は
不用である。したがって、溶接材、被溶接材のいずれか
または両者は高周波加熱装置に空間的に配置することに
より高周波エネルギーを、高周波加熱装置の通電により
受けることとなり、電波溶接作用が連続的に行えるもの
である。

実施例以下、本発明の実施例につき、図面第１図〜第３図に沿
って詳細に説明する。

１は核部とこの核部から異なる複数軸方向に伸びた針状
結晶部を具備した酸化亜鉛ウィスカー（テトラボッド状
酸化亜鉛ウィスカー）で、このテトラボッド酸化亜鉛ウ
ィスカー１は表面に酸化皮膜を有する金属亜鉛粉末を酸
素を含む雰囲気下で加熱処理して生成することができる
。得られたテトラボッド状酸化亜鉛ウィスカー１はみか
けの嵩比重が０．０２〜０．１を有し、７０ｗｔ％以上
の高収率で極めて量産的に生成できるものである。

第１図は前記テトラボッド状酸化亜鉛ウィスカー１の電
子顕微鏡写真で、生成品の一例を示しており、前記テト
ラボッド状酸化亜鉛ウィスカーの形状１寸法的特長が明
確に認められる。また、前記テトラボッド状酸化亜鉛ウ
ィスカーの針状結晶部が、３軸、２軸、１軸のものが混
入する場合もあるが、これは元来４軸の結晶の一部が折
損したものである。このテトラボッド状酸化亜鉛ウィス
カーのＸ線回折図をとると、全てＺｎＯのピークを示し
、また電子線回折の結果も、転移、格子欠陥の少ない単
結晶性を示した。また不純物の含有量も少なく、原子吸
光分析の結果、ＺｎＯが９９．９８係であった。

一方、単純な針状の酸化亜鉛ウィスカーも生成すること
ができ、例えば、金属亜鉛粉末を木炭等と同時に焼成し
て、坩堝の壁面等に生成させることができる。

また、高周波エネルギーである電波の吸収性能の点から
針状結晶部の長さが３μｍよシ小さなＺｎＯウィスカー
が大きな割合を占める系は好ましくない。好ましくは、
針状結晶部の長さが３０μｍ以上のＺｎＯウィスカーを
用いるのが望ましい。さらに望ましくは、長さが６０μ
ｍ以上のＺｎＯウィスカーを用いるのが好ましい。

つぎにＺｎＯウィスカーのアスペクト比は平均で３以上
が望ましく、さらに望ましくは平均で１０以上が望まし
い。また、針状結晶部の基部の径で、先端部の径を除い
た値は、０．８以下が高周波エネルギーである電波の吸
収特性から望ましく、好ましくは、０．６以下、さらに
好ましくは０．１以下が望ましい。

本実施例で用いるＺｎＯウィスカーの抵抗値範囲は、０
．２Ｍ厚の圧粉状態（６に９／ａｄ　、　５ｏＶ　。

ＤＣ）で１０〜１ｏ　Ω・１　の範囲が可能であシ、用
途により使い分けるが、高周波エネルギーである電波の
吸収性からは６×１ｏ２〜８Ｘ１０５Ω・αが好ましく
、さらに生産コストを考慮に入れると、６Ｘ１０５〜８
×１ｏ４Ｑ−１が特に有効である。

この範囲内のテトラボッド状ＺｎＯウィスカー（平均脚
長ニアｏμｍ）を用いて、３６０ＫＰ／ｃｒＩｌの圧粉
（５ｍｍ厚）では１．２Ｘ１０　Ｑ−ｃｒｘ　　（ヒ、
ｔ”ｒ社製：デジタルテスターにて測定）を示した。一
方、長さＥ５ｍの針状ウィスカーの両端に銀ペイントで
測定し、ＤＣ３０Ｖにおける針状ウィスカーの比抵抗を
測定したところ、約１００−ｃｒｓであった。

本発明の実施例に用いるＺｎＯウィスカーの抵抗値は、
ウィスカー製造時の焼成条件や還元焼成処理あるいは他
の元素（例えばＡｌ、Ｃｕなど）を適当な方法でドープ
することにより変えることもできる。

２は・前記酸化亜鉛ウィスカー１を被溶接材であるプラ
スチックス管３，３′の溶接個所の接触面に沿い、保持
材であるプラスチックスに保持または混合／分散した溶
接材で、この溶接材には溶融プラスチックスが流入する
ガイド孔４を穿設している（第２図）。なお被溶接材が
ゴムであれば、溶接材もゴムを用いるのが好ましい。ま
た保持材は形状が管状継手、板状継手、シート状継手の
いずれでも良い。さらに保持材は、被溶接管体／棒体／
板体／シート体のいずれでも良い。

そして、溶接材２によりプラスチックス管３，３′を溶
接するため、高周波加熱装置（図示せず）を用いる。こ
の高周波加熱装置（図示せず）は２４６゜ＭＨｚで高周
波エネルギーを発生する高周波発振器と、この高周波発
振器を加熱室に連結する導波管を具備したもので良い。

このように、高周波加熱装置（図示せず）に溶接材２に
仮止めされた被溶接材であるプラスチックス管３．３′
を設置し、高周波加熱装置（図示せず）に所定時間通電
すると、２４５０　ＭＨｚのマイクロ波が発生し、この
マイクロ波による高周波エネルギーが電波として。

前記酸化亜鉛ウィスカー１に吸収される。したがって酸
化亜鉛ウィスカー１は誘電損σと誘電損ε”により赤熱
状態に加熱され被溶接材であるプラスチックス管３．３
′の溶接個所の溶接面を溶解し、一部の溶融プラスチッ
クスはガイド孔４に流入し、溶接材２と被溶接材３．３
′とは一体に固着される。

なお、高周波加熱装置（図示せず）の通電時間や加熱時
間を制御したり、遠隔操作や連続自動溶接などの条件を
整えることにより、量産効果が上り、高効率な電波溶接
が実現できるものである。

発明の効果本発明によれば、酸化亜鉛ウィスカーを用いることによ
り、高周波エネルギーを吸収して、溶接個所を加熱溶融
し、接着させることができ、溶接個所の強度は前記酸化
亜鉛ウィスカーがランダムに配向することから著しく増
大するものである。

また、前記酸化亜鉛ウィスカーを保持材にょυ保持また
は保持材中に混合／分散したことにょシ、溶接個所また
は溶接面に集中的に高周波エネルギーによる加熱溶融を
生じさせ・、°溶接効率が著しく増大するものである。

さらに本発明の溶接方法は、高周波加熱装置を用い、発
生した高周波エネルギーを酸化亜鉛ウィスカーに吸収さ
せることにょシ、溶接材、被溶接材のいずれかまたは両
者の接触面を加熱溶融することを特徴とするものである
ため、溶接時間、溶接出力の調節がきわめて容易となシ
、量産に適し、かつ遠隔溶接、連続溶接、自動／手動の
選択がきわめて容易となり産業１優れた効果を奏するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に用いる酸化亜鉛ウィスカーの
結晶構造を示す電子顕微鏡写真、第２図は本発明の溶接
方法を実施する溶接材の断面図、第３図は従来の溶接方
法を実施する溶接材の断面図である。１・・・・・・酸化亜鉛ウィスカー、２・・・・・・溶
接材、３゜３′・・・・・・プラスチックス管、４・・
・・・・ガイド孔。代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名第云７

Claims

【特許請求の範囲】

（１）酸化亜鉛ウィスカーを用いた溶接材。
（２）酸化亜鉛ウィスカーは基部から先端までの長さが
３μｍ以上である請求項１記載の溶接材。
（３）酸化亜鉛ウィスカーは核部とこの核部から異なる
複数軸方向に伸びた針状結晶部を具備した請求項１また
は２記載の溶接材。
（４）複数軸方向に伸びた針状結晶部の軸数が４である
請求項３記載の溶接材。
（５）酸化亜鉛ウィスカーを保持材により保持または保
持材中に混合／分散のいずれかまたは組合せた形態とし
た溶接材。
（６）酸化亜鉛ウィスカーの基部から先端までの長さが
３μｍ以上である請求項５記載の溶接材。
（７）酸化亜鉛ウィスカーが核部とこの核部から異なる
複数軸方向に伸びた針状結晶部を具備した請求項５また
は６記載の溶接材。
（８）複数軸方向に伸びた針状結晶部の軸数が４である
請求項７記載の溶接材。
（９）保持材はプラスチックスまたはゴムを用いた請求
項５乃至８のいずれかに記載の溶接材。
（１０）保持材は、形状が管状継手、板状継手、シート
状継手のいずれかである請求項９記載の溶接材。
（１１）保持材は、被溶接管体／棒材／板材／シート体
のいずれかである請求項９記載の溶接材。
（１２）高周波加熱装置を用い、発生した高周波エネル
ギーを溶接材の酸化亜鉛ウィスカーに吸収させ、前記酸
化亜鉛ウィスカーにより溶接材、被溶接材のいずれかま
たは両者の接触面を加熱溶融し、接着することを特徴と
する溶接方法。
（１３）高周波加熱装置は、高周波エネルギーを電波と
して加熱室に放出する請求項１２記載の溶接方法。