JPH0232077B2 - - Google Patents
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- JPH0232077B2 JPH0232077B2 JP59057385A JP5738584A JPH0232077B2 JP H0232077 B2 JPH0232077 B2 JP H0232077B2 JP 59057385 A JP59057385 A JP 59057385A JP 5738584 A JP5738584 A JP 5738584A JP H0232077 B2 JPH0232077 B2 JP H0232077B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
この発明はアモルフアス合金の接合方法、特に
超音波振動を利用した接合方法に関する。 （従来技術） アモルフアス合金は、その磁気特性、耐蝕性耐
摩耗性等の点で際立つた特性を示し、金属の新し
い領域を開く素材として注目されている。しか
し、アモルフアスな組織とするためには溶融状態
から一挙に急冷することが必要であるため、得ら
れる素材の形態は極薄板または粉末という制限が
あり、自由な形及び厚さの部材を得ることが出来
ない。また、複合材としてその特性を生かすため
には他の材料との接合が求められる場合も多い。 従来、アモルフアス合金材の接合には、スポツ
ト熱溶接法あるいは溶剤による接着のいずれかが
採用されている。しかし、前者では熱の影響を受
けて組織が変化し、結晶化が生じるという問題が
あり、後者では接合部に接着剤が介在するため完
全な同一組織とは云えず、何れもアモルフアス合
金の諸特性が低下し、効果的な接合法とは云えな
いものであつた。 （発明の目的） この発明は、アモルフアス組織を維持したま
ま、各種金属と強固な接合が可能なアモルフアス
合金材料の接合方法を得ようとするものである。 （発明の構成） この発明は触接では健全な接合部が得られない
ような材料あるいは異種材料間の接合を要求され
る場合等には、摩擦圧接、爆発圧接、拡散接合お
よび超音波接合などがあり、このうち、大気中に
おいて極短時間に接合が可能であり、しかも大量
生産が可能であるという特徴を持つ超音波接合法
をアモルフアス合金材に応用することによつて、
アモルフアス組織を維持したままで、アモルフア
ス合金同志、あるいはその合金と各種金属との強
固な接合を可能としたものである。 以下図面を参照し、実施例について詳細に説明
する。 第１図は超音波接合機の概要図であり、アモル
フアス合金同志、あるいはその合金と他の金属材
料１，２を重ねて振動棒３とアンビル４とで挾み
圧力Ｐで加圧する。このとき、振動棒の先端には
ローレツト付、平滑状等の形状の異なるチツプ５
を接合する材料に応じて交換使用するとよい。超
音波振動は発振回路８によつて励振される磁歪発
振子６からトランスジユーサ７を介して振動棒３
に伝えられる。 以下の実施例の場合には、出力1.2KW、振幅
約50μｍで超音波の印加時間はほぼ0.1〜３秒、加
圧力は30〜200Kgｆ／cm2で、接合面積は10×８mm2
の場合を示す。 試験に用いられた材料とその成分は下表に示さ
れ、上記の条件内で接合可能であつた材料の組合
せを第２図に示す。
超音波振動を利用した接合方法に関する。 （従来技術） アモルフアス合金は、その磁気特性、耐蝕性耐
摩耗性等の点で際立つた特性を示し、金属の新し
い領域を開く素材として注目されている。しか
し、アモルフアスな組織とするためには溶融状態
から一挙に急冷することが必要であるため、得ら
れる素材の形態は極薄板または粉末という制限が
あり、自由な形及び厚さの部材を得ることが出来
ない。また、複合材としてその特性を生かすため
には他の材料との接合が求められる場合も多い。 従来、アモルフアス合金材の接合には、スポツ
ト熱溶接法あるいは溶剤による接着のいずれかが
採用されている。しかし、前者では熱の影響を受
けて組織が変化し、結晶化が生じるという問題が
あり、後者では接合部に接着剤が介在するため完
全な同一組織とは云えず、何れもアモルフアス合
金の諸特性が低下し、効果的な接合法とは云えな
いものであつた。 （発明の目的） この発明は、アモルフアス組織を維持したま
ま、各種金属と強固な接合が可能なアモルフアス
合金材料の接合方法を得ようとするものである。 （発明の構成） この発明は触接では健全な接合部が得られない
ような材料あるいは異種材料間の接合を要求され
る場合等には、摩擦圧接、爆発圧接、拡散接合お
よび超音波接合などがあり、このうち、大気中に
おいて極短時間に接合が可能であり、しかも大量
生産が可能であるという特徴を持つ超音波接合法
をアモルフアス合金材に応用することによつて、
アモルフアス組織を維持したままで、アモルフア
ス合金同志、あるいはその合金と各種金属との強
固な接合を可能としたものである。 以下図面を参照し、実施例について詳細に説明
する。 第１図は超音波接合機の概要図であり、アモル
フアス合金同志、あるいはその合金と他の金属材
料１，２を重ねて振動棒３とアンビル４とで挾み
圧力Ｐで加圧する。このとき、振動棒の先端には
ローレツト付、平滑状等の形状の異なるチツプ５
を接合する材料に応じて交換使用するとよい。超
音波振動は発振回路８によつて励振される磁歪発
振子６からトランスジユーサ７を介して振動棒３
に伝えられる。 以下の実施例の場合には、出力1.2KW、振幅
約50μｍで超音波の印加時間はほぼ0.1〜３秒、加
圧力は30〜200Kgｆ／cm2で、接合面積は10×８mm2
の場合を示す。 試験に用いられた材料とその成分は下表に示さ
れ、上記の条件内で接合可能であつた材料の組合
せを第２図に示す。
【表】
一般に、同一加圧力下では摩擦エネルギを増大
させることによつて強固な接合が得られる。しか
し、AlやCuのように弾性係数が小さい材料では
塑性変形による加工硬化を受け易く、接合部近傍
でクラツク等が発生し易い。逆にアモルフアス合
金やモリブテンのように弾性係数の大きい材料は
内部の変形が増大するにつれてボイドや割れ等が
生じ易くなる傾向が見られる。 また、超音波の印加時間は、どの材料の場合も
２〜３秒をこえると、接合部に疲労亀裂などが生
じる。 このように、材料によつて振幅、加圧力、印加
時間の間には最適な組合せが存在し、その関係の
一部を第３図に示す。加圧力を増せば最適な印加
時間は短縮する。 （発明の効果） この発明の接合法によれば、従来困難であつた
アモルフアス金属同志あるいはアモルフアス金属
と他の金属材料との間で、アモルフアス組織の結
晶化を生ぜず、強固な接合を得ることができる。
この点は以下のようにして確認することができ
た。 第４図は接合に用いた素材であるMBF１５ｂ、
その超音波接合材ｂ、スポツト溶接材ｃ及び焼な
まし材ｄのそれぞれについてＸ線回折強度を測定
比較したものである。焼なまし材ｄにおいては結
晶化に伴い特定の散乱角2Θにおいて強い回折強
度が見られ、スポツト溶接材ｃにおいてもｄ程に
明瞭ではないが、部分的な結晶化に伴う回折が見
られる。これに対し、超音波溶接材ｂは素材ａと
同様の回折強度分布を示し、結晶化の徴候が見ら
れないことが明らかである。 また、結晶化の有無は接合部の温度上昇の程度
に深く関係する。そこで、接合部位に示温塗料を
塗布し、超音波印加時間を２秒として温度上昇の
測定を行なつた結果、接合個所で260℃〜340℃、
溶着部から２mm離れた箇所では250℃以下の程度
であることが判明した。一方、アモルフアス合金
を20℃から定速昇温させて結晶化させる場合、そ
の昇温速度を変化させることによつて、どの時
間、温度領域で結晶化が生じるかを調べた結果を
第５図に示す。領域がアモルフアス、領域が
結晶であり、その中間域は結晶化が進む領域で部
分的に結晶化している領域である。ところで、上
記の超音波接合の場合の昇温状態をこの状態図の
上にプロツトすると、「超音波接合」と表示した
点で示され、アモルフアス領域にあることが明ら
かである。 更に、接合強度を測るため接合材の破断強度の
測定を行なつた結果を第６図に示す。 接合材をその接合面と直角方向に引張試験を行
なうことは困難であり、第１図中の太い矢印方
向、即ち接合面と平行方向に引張試験を行なつ
た。図中左側の棒グラフは、未接合材である素材
の破断強度を、斜線を施した棒グラフは接合材の
破断強度を示す。図中ｄ，ｅは比較のために金属
素材同志の接合の場合を示した。 図から明らかなように、アモルフアス金属材料
と他の金属材料の接合材にあつては、金属材料の
母材部で破断或いは接合部で破断あるいは剪断さ
れ、その強度は母材と同一である。アモルフアス
材料同志の接合材の場合、若干強度の低下が見ら
れる。しかし、破断面では一方の材料が剥ぎ取ら
れて他方の表面に溶着している現象が見られ、接
合部自体の強度は母材と同程度とみられる。
させることによつて強固な接合が得られる。しか
し、AlやCuのように弾性係数が小さい材料では
塑性変形による加工硬化を受け易く、接合部近傍
でクラツク等が発生し易い。逆にアモルフアス合
金やモリブテンのように弾性係数の大きい材料は
内部の変形が増大するにつれてボイドや割れ等が
生じ易くなる傾向が見られる。 また、超音波の印加時間は、どの材料の場合も
２〜３秒をこえると、接合部に疲労亀裂などが生
じる。 このように、材料によつて振幅、加圧力、印加
時間の間には最適な組合せが存在し、その関係の
一部を第３図に示す。加圧力を増せば最適な印加
時間は短縮する。 （発明の効果） この発明の接合法によれば、従来困難であつた
アモルフアス金属同志あるいはアモルフアス金属
と他の金属材料との間で、アモルフアス組織の結
晶化を生ぜず、強固な接合を得ることができる。
この点は以下のようにして確認することができ
た。 第４図は接合に用いた素材であるMBF１５ｂ、
その超音波接合材ｂ、スポツト溶接材ｃ及び焼な
まし材ｄのそれぞれについてＸ線回折強度を測定
比較したものである。焼なまし材ｄにおいては結
晶化に伴い特定の散乱角2Θにおいて強い回折強
度が見られ、スポツト溶接材ｃにおいてもｄ程に
明瞭ではないが、部分的な結晶化に伴う回折が見
られる。これに対し、超音波溶接材ｂは素材ａと
同様の回折強度分布を示し、結晶化の徴候が見ら
れないことが明らかである。 また、結晶化の有無は接合部の温度上昇の程度
に深く関係する。そこで、接合部位に示温塗料を
塗布し、超音波印加時間を２秒として温度上昇の
測定を行なつた結果、接合個所で260℃〜340℃、
溶着部から２mm離れた箇所では250℃以下の程度
であることが判明した。一方、アモルフアス合金
を20℃から定速昇温させて結晶化させる場合、そ
の昇温速度を変化させることによつて、どの時
間、温度領域で結晶化が生じるかを調べた結果を
第５図に示す。領域がアモルフアス、領域が
結晶であり、その中間域は結晶化が進む領域で部
分的に結晶化している領域である。ところで、上
記の超音波接合の場合の昇温状態をこの状態図の
上にプロツトすると、「超音波接合」と表示した
点で示され、アモルフアス領域にあることが明ら
かである。 更に、接合強度を測るため接合材の破断強度の
測定を行なつた結果を第６図に示す。 接合材をその接合面と直角方向に引張試験を行
なうことは困難であり、第１図中の太い矢印方
向、即ち接合面と平行方向に引張試験を行なつ
た。図中左側の棒グラフは、未接合材である素材
の破断強度を、斜線を施した棒グラフは接合材の
破断強度を示す。図中ｄ，ｅは比較のために金属
素材同志の接合の場合を示した。 図から明らかなように、アモルフアス金属材料
と他の金属材料の接合材にあつては、金属材料の
母材部で破断或いは接合部で破断あるいは剪断さ
れ、その強度は母材と同一である。アモルフアス
材料同志の接合材の場合、若干強度の低下が見ら
れる。しかし、破断面では一方の材料が剥ぎ取ら
れて他方の表面に溶着している現象が見られ、接
合部自体の強度は母材と同程度とみられる。
第１図はこの発明の接合方法に用いられる超音
波接合機の構成概要図、第２図はこの発明の方法
により接合しうる材料の組合せ図、第３図は最適
な加圧力−超音波印加時間の関係図、第４図はこ
の発明の方法による接合材とその比較材のＸ線回
折強度分布図、第５図は温度−時間領域での結
晶、アモルフアスの状態図、第６図は超音波接合
材の破断強度を示すグラフである。 １，２：接合素材、３：振動棒、４：アンビ
ル、５：チツプ、６：超音波発振子、７：トラン
スジユーサ。
波接合機の構成概要図、第２図はこの発明の方法
により接合しうる材料の組合せ図、第３図は最適
な加圧力−超音波印加時間の関係図、第４図はこ
の発明の方法による接合材とその比較材のＸ線回
折強度分布図、第５図は温度−時間領域での結
晶、アモルフアスの状態図、第６図は超音波接合
材の破断強度を示すグラフである。 １，２：接合素材、３：振動棒、４：アンビ
ル、５：チツプ、６：超音波発振子、７：トラン
スジユーサ。
Claims (1)
- １ 少なくともその一方がアモルフアス合金であ
る金属素材同志を、その接合面に加圧下で超音波
振動を印加することによつて接合する方法におい
て、加圧圧力が30〜200kgf／cm2、超音波印加時
間が３秒以下であることを特徴とするアモルフア
ス合金の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5738584A JPS60203379A (ja) | 1984-03-27 | 1984-03-27 | アモルフアス合金の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5738584A JPS60203379A (ja) | 1984-03-27 | 1984-03-27 | アモルフアス合金の接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60203379A JPS60203379A (ja) | 1985-10-14 |
| JPH0232077B2 true JPH0232077B2 (ja) | 1990-07-18 |
Family
ID=13054138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5738584A Granted JPS60203379A (ja) | 1984-03-27 | 1984-03-27 | アモルフアス合金の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60203379A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010199387A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 金属ガラス層への導線の接合方法 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4874445B2 (ja) * | 2007-11-07 | 2012-02-15 | 超音波工業株式会社 | 超音波接合ツール及び超音波接合ツールの取付方法 |
| JP5623022B2 (ja) | 2009-03-25 | 2014-11-12 | 国立大学法人熊本大学 | 溶接方法の設計方法、溶接方法及び溶接接合体 |
| CN102248315B (zh) * | 2011-06-24 | 2013-03-27 | 哈尔滨工业大学 | 一种降低铝基复合材料与钛合金焊接接头残余应力的焊接方法 |
| CN102407402A (zh) * | 2011-09-06 | 2012-04-11 | 南昌大学 | 晶体和非晶的超声波焊接方法 |
| CN107282944A (zh) * | 2016-04-01 | 2017-10-24 | 刘宣 | 一种手环加工砂纹的设备 |
| CN107282945A (zh) * | 2016-04-01 | 2017-10-24 | 刘宣 | 一种手环车花设备 |
| CN107262910A (zh) * | 2017-08-17 | 2017-10-20 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种提高铝/钛异种金属超声点焊接头强度的方法 |
| CN111172380B (zh) * | 2020-01-16 | 2022-04-15 | 暨南大学 | 一种机械超声处理提高Fe基非晶合金电解水析氢催化活性的方法 |
| CN111590190B (zh) * | 2020-05-28 | 2021-08-03 | 广东工业大学 | 一种用于大尺寸非晶合金的超声摩擦焊接成型方法 |
| CN111571046B (zh) * | 2020-05-29 | 2021-08-03 | 广东工业大学 | 非晶合金超声辅助感应加热焊接设备及其方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57184593A (en) * | 1981-05-06 | 1982-11-13 | Toshiba Corp | Ultrasonically welded structure |
-
1984
- 1984-03-27 JP JP5738584A patent/JPS60203379A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57184593A (en) * | 1981-05-06 | 1982-11-13 | Toshiba Corp | Ultrasonically welded structure |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010199387A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 金属ガラス層への導線の接合方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60203379A (ja) | 1985-10-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |