JPH0231636B2

JPH0231636B2 - Nitsukeruuchitangokinnoyosetsuho

Info

Publication number: JPH0231636B2
Application number: JP9605787A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Suzuki; Masaru Kubota; Eizo Hiroki
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1986-10-27
Filing date: 1987-04-17
Publication date: 1990-07-16
Anticipated expiration: 2007-04-17
Also published as: JPS63230295A

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明はニツケル―チタン合金の溶接方法に関
するものである。〔従来技術〕従来、チタン及びチタン合金は、ガス成分や化
合物との反応性が強く、一般に用いられているガ
ス溶接、アーク溶接、原子水素溶接等では溶接困
難で、主として、イナートガス・アーク溶接法に
より溶接されている。しかし、この方法では、良
好な溶接をするためには、高純度のアルゴンガス
又はヘリウムガスを要するという難点がある上、
接合部の靭性を高めるために溶接後の熱処理が重
要で、適性な諸条件を得るためには多大の労力が
費やされてきた。また、ニツケル―チタン合金に
ついては、その最適溶接法はいまだ確立されてい
ない。〔目的〕本発明は、チタン―ニツケル合金に対する新規
な溶接法を提供することを目的とする。〔構成〕本発明によれば、ニツケル―チタン合金を溶接
するに際し、該ニツケル―チタン合金の間に、そ
の合金組成に対応するニツケル粉末とチタン粉末
との混合物の圧縮体からなり、酸素含量0.06〜
0.4重量％及び水素含量0.05〜0.5重量％の溶接材
を介在させ、減圧下において、加熱し、該圧縮体
と溶融させることを特徴とするニツケル―チタン
合金の溶接方法が提供される。本発明の溶接法において用いる溶接材（インサ
ート材）は、ニツケル粉末とチタン粉末との混合
物の圧縮体が用いられる。金属粉末には、粉末の
製造過程及び大気中にさらされることにより、ガ
ス成分が吸着又は吸蔵物の形で、あるいは化合物
の形で含まれ、通常、ニツケル粉末には主に酸素
が含まれ、またチタン粉末には主に水素と酸素が
含まれている。本発明者らの研究によれば、それ
らの粉末を減圧下で加熱する時には、ガス分圧の
平衡が変り、それらの粉末に含まれる酸素及び水
素の一部が解離し、発熱反応を生起し、周囲の金
属粉末を爆発的に溶融することを見出すと共に、
この現象を利用することにより、ニツケル―チタ
ン合金に対する好適な溶接法が得られることを見
出した。本発明はこのような知見に基づいてなさ
れたものである。本発明で用いるニツケル粉末とチタン粉末との
混合物の圧縮体は、酸素含量0.06〜0.4重量％、
好ましくは0.07〜0.2重量％、水素含量0.05〜0.5
重量％、好ましくは0.07〜0.2重量％含むもので
ある。混合物中の水素含量が少ない場合には、水
素化チタンを添加することによつてあるいはチタ
ン粉末に水素を接触させることによつてその水素
含量を所望の範囲に調節することができ、また混
合物中の酸素含量が少ない場合には、酸化ニツケ
ルを添加することによつてあるいはニツケル粉末
に酸素を接触させることによつてその酸素含量を
所望範囲に調節することができる。このようにし
て酸素含量及び水素含量の調節された混合物は、
これを減圧下に加熱し、解離した酸素及び水素を
反応させることにより、溶接に必要な大量の熱量
を確保することができる。ニツケル粉末及びチタ
ン粉末は微粉末のもの程好ましい。また、ニツケ
ル粉末とチタン粉末との混合物を圧縮体とするに
は、その混合物を、通常1000Kg／cm²以上、好まし
くは2000〜4000Kg／cm²の圧力で加圧すればよく、
またその形状は、板状、棒状等任意である。本発明で溶接材として用いるニツケル粉末とチ
タン粉末との混合物の圧縮体において、そのニツ
ケル粉末とチタン粉末との混合割合は、ニツケル
とチタンとの原子比Ni／Tiが20／80〜80／20の
範囲であるが、その具体的割合は、接合を目的と
するニツケル―チタン合金の組成に対応させる。
この場合、圧縮体中のニツケルとチタンとの原子
比を合金組成と一致させるのが好ましいが、必ず
しも同一にする必要はなく、近似すればよく、通
常、合金中のニツケルとチタンとの原子比Ni／
Tiと圧縮体中のニツケルとチタンとの原子比
Ni／Tiとの差が±１／100以内にあればよい。本発明の溶接法を実施するには、接合を目的と
するニツケル―チタン合金の間に、その合金組成
に対応するニツケル／チタン組成を有する溶接材
を介在させ、減圧下において加熱する。本発明の
場合、その加熱温度は、前記のように、混合物か
ら解離する水素と、酸素による反応熱を利用する
ことから、ニツケルとチタンとの混合体の共融点
よりも数百度程度低い温度で充分であり、一般に
は、800〜900℃、好ましくは810〜830℃の初期加
熱温度が採用される。このような方法により、ニ
ツケル―チタン合金は、短時間でかつ合金組成と
同一ないし近似の組成のニツケル―チタン合金か
らなる接合部を介した連続体として接合される。
減圧条件としては、通常、10^-2トール以下の減圧
が採用される。〔効果〕本発明の溶接法によれば、前記のように、酸素
及び水素による反応熱を利用するため、低い温度
の初期加熱を用いかつ短時間でニツケル―チタン
合金を溶接することができる上、その溶接は減圧
条件で行われるため、周囲からの不純物の混入が
なく、良質の溶接を達成することができる。ま
た、使用する溶接材は、溶接に際し、高温にさら
されることがない上、不純物の混入もないことか
ら、溶接後における変質も殆んどない。本発明の溶接法は、各種のニツケル―チタン合
金の溶接法として利用し得るものであり、殊に、
最近注目されているニツケル―チタン系形状記憶
合金の溶接法として有利に利用することができ
る。〔実施例〕次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明す
る。実施例溶接材として、市販のチタン粉末にニツケル粉
末を48〜56原子％の割合でそれぞれ混入し、これ
を3t／cm²の圧力で圧縮成形して、重量2.5ｇ、直
径12.8mm、高さ４mmの圧粉体を作製した。この圧
粉体の酸素含有量及び水素含有量をそのNi―Ti
の割合（原子％）との関連で表―１に示す。この
圧粉体を二枚のニツケル―チタン（50―50原子
％）合金板の間に介在させ、発熱溶融時に合金板
間の隙間に流れ込むようにセツトして、10^-3〜
10^-5torrの減圧下で加熱した。はじめ14℃／min
の昇温速度で加熱することによつてさらに600℃
になつた時点で急速加熱（昇温速度61℃／min）
し、加熱温度820℃のところで発熱反応による溶
融と同時に溶着した。なお、この場合の溶接材で
生じる発熱反応による温度上昇について、熱電対
をさし込んで測定した温度変化を図面に示す。さ
らに、上記試料のニツケル粉末とチタン粉末にそ
れぞれ含まれる水素と酸素の量及び水素が完全に
燃焼するのに必要な酸素が周囲から集まると仮定
して、発熱量を算出し、表―１に示す。また、そ
れぞれの溶融温度まで昇温させるための必要発熱
量との相関で、上昇温度を算出し、致達温度につ
いて、その実測値と計算値を表―１にまとめて示
す。なお、表―１に示した発熱量は次式に基づいて
算出した。 Ti＋O₂＝TiO₂＋225.5Kcal／mol ……(1) H₂＋１／2O₂＝H₂O＋57.6kcal／mol ……(2) 【表】

【図面の簡単な説明】

図面は溶接における加熱温度及び試料内部温度
の変化を示すグラフである。１…加熱温度、２…試料内部温度。

Claims

【特許請求の範囲】

１ニツケル―チタン合金を溶接するに際し、該
ニツケル―チタン合金の間に、その合金組成に対
応するニツケル粉末とチタン粉末との混合物の圧
縮体からなり、酸素含量0.06〜0.4重量％及び水
素含量0.05〜0.5重量％の溶接材を介在させ、減
圧下において、加熱し、該圧縮体を溶融させるこ
とを特徴とするニツケル―チタン合金の溶接方
法。