JPH03106593A - Ｔｉ基ろう材 - 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） 本発明は、チタンおよびチタン合金のろう付け、或いは
これら金属と材質の異なる金属又は非金属とのろう付け
に用いられる融点が低く、ガス吸収の少ないＴｉ基ろう
材に関する． （従来の技術） チタンおよびチタン合金（以下、これらを総称して「チ
タン』という）は、比強度および耐食性等に優れている
ことから航空機用部材や化学プラント用部材として用途
が拡大しつつある．そして、チタンをこれらの構造部材
として組み立てる接合法は、ＴＩＧ溶接、電子ビーム溶
接のような接合法があるが、ろう付けも広く適用されて
いる．ろう付けは比較的低温で接合することができ、し
かも接合材の形状を問わないので？３ｌ雑な形状のもの
でも接合することができる．更には、一度に多数の接合
も可能である． チタンのろう付けにおいては、銀糸、アルミニウム系、
チタン系等の各種のろう材が使用されている．この中で
、チタン系のろう材ではＴｉ　−Ｃｕ　−Ｎｉ系のもの
が多く用いられている．このＴｉ　−Ｃｕ　−Ｎｉ系の
ろう材は高い接合強度が得られるという特徴があるが、
融点が高いためろう付け温度を高くしなければならない
．例えば、Ｔｉ　−Ｃｕ−Ｎｉ系の代表的なろう材は、
Ｔｉ−２０重量％Ｃｕ−１０重量％Ｎｉの戒分からなる
ものであるが、このろう材の場合、融点はおよそ９８０
℃であり、ろう付け温度を約１０００℃にとってろう・
付けすることが推奨されている．ところが、このような
高い温度でろう付けすると接合母材のチタンの特性が損
なわれる．チタンは、温度によりその結晶構造が変化す
る．例えば、純チタンは室温では安定な六方綴密充填構
造（α相）、変態点以上では立方品構造（β相）の結晶
構造を示す．これら結晶構造は、他の元素を添加するか
或いは適当な熱処理を施すことで室温においても（α十
β）相やβ相として安定化させることができる．また、
適当な加工熱処理によっても組織制御をすることができ
る．チタンはこのようにして組織の安定化やｍ織制御さ
れて機械的性質の優れた特性を有したものとなるのであ
るが、ろう付けをβ変態点以上の温度で行うと変態や結
晶粒の成長等により組織が変化し、初期の特性が失われ
る． さらには、前記のような高温でろう付けするとチタンは
活性な金属であるので、容易に酸素等のガスと反応を起
こしてガスを吸収し、Ｍｉ織変化と重なって母材特性は
一段と低下する．そのためチタンのろう付けは真空又は
アルゴンガス雰囲気中で行われている． （発明が解決しようとする課題） 本発明の！！ｌ！題は、接合母材の＆ｌ織変化による特
性の低下が小さい低い温度でろう付けすることができ、
さらにはろう付け時のガス吸収を抑制することができる
Ｔｉ基ろう材を提供することにある．（課題を解決する
ための手段） 本発明者らは、チタン系の代表的な成分系であるＴｉ　
−Ｃｕ−Ｎｉ系のろう材の融点を下げることで前記の課
題を解決した． Ｔｉ　　Ｃｕ−Ｎｉ系のろう材の威分のうちチタンが最
も高融点である．このチタンの融点を下げることができ
れば、ろう材全体の融点は低くなる．それには他の戒分
を添加するのが有効である．そこで、本発明者らはチタ
ンの融点を下げる成分について鋭意探究を行った結果、
Ｚｒは単味でも効果があるが、Ｃｕ又はＮｉと共存する
とチタンの融点を大きく下げること、および別もチタン
の融点を下げる効果があり、しかもＳｉはろう付け時に
ろう材表面に安定な酸化皮膜を形成し、ガス底分の吸収
を抑制する効果があることを見出し、本発明に至った．
ここに本発明の要旨は下記の■および■にある．■重量
％で、Ｚｒを５〜２０％、ＣｕおよびＮｉの１種又は２
種を合計で３０〜７５％含有し、残部がＴｉと不可避不
純物からなるＴｉ基ろう材． ■重量％で、Ｚｒを５〜２０％、Ｃｕおよび旧の１種又
は２種を合計で３０〜７５％、Ｓｉを５％以下含有し、
残部がＴｉと不可避不純物からなるＴｉ基ろう材．（作
用） 以下、本発明のＴｉ基ろう材の組戒を前記のように限定
する理由について作用効果とともに説明する． Ｚｒ：５〜２０％ ２『はＴ＋の融点を下げる効果がある，　ＺｒはＴｉと
の２元系では全牢固溶し、原子比で１１となる威分で約
１００℃の融点降下を起こす．また、Ｚｒは次に述べる
ＣｕおよびＮｉとで、複合的な融点降下現象を起こす，
　Ｚｒ含有量が５・％未満ではこの複合的な融点降下現
象が起こらないので、ろう材の融点は大きく低下しない
．一方、２０％を超えて含ませるとＺｒはＴｉよりも活
性な金属であるので、酸素等のガスの吸収量が多くなる
． ＣｕおよびＮｉ：１種又は２種合計で３０〜７５％Ｃｕ
およびＮｉは共にＴｉの融点を下げる効果がある．この
効果はＣｕとＮｉであまり差がないが、その含有量が１
種又は２種合計で３０％より少ないと前記効果が得られ
ない．また、ＣｕおよびＸｉはＴｉの湯流れに影響を及
ぼす．湯流れを考慮すればｌ種又は２種合計で４０％以
上が望ましい．しかし、１種又は２種合計で７５％を超
えると逆に湯流れが悪くなる．以上述べた成分と残部？
．ｉおよび不可避不純物からなるものが本廟第１発明の
Ｔｉ基ろう材である．このＴｉ基ろう材は従来のＴｉ基
ろう材（融点９５０〜１０００℃）より融点が低く、お
よそ８４０〜９３５゜Ｃである．本願第２発明のＴｉ基
ろう材は、第１発明のＴｉ基ろう材に更にＳｉを含有さ
せたものであり、Ｓｉの作用効果は下記の通りである． Ｓｉ：５％以下 Ｂｉは酸素等の不純なガス戒分の吸収を防止する効果が
ある．これは、ＳＬがろう付け時溶融ろう材部の表面に
酸化膜（Ｓｉｎｓ）を形成し、Ｔｉ又はＺｒとガスとが
直接反応を起こすことを防ぐからである．また、Ｓ＋は
適正な量であればＺｒ，　Ｃｕ，　Ｎｉと同様Ｔｉの融
点を下げる効果がある． これらの効果は含有量が多くなる程増大するが、５％を
超えると融点１よ低くならず、寧ろ融点が上昇するので
、Ｓｉの上限は５％とするのがよい．このＳｉを含む本
願第２発明のＴｉｌｉろう材は、第１発明のＴｉ基ろう
材より更に融点は低く、およそ８２５〜９３０゜Ｃであ
る． 以上説明した本発明のＴｉ基ろう材は、ろう材を構戒す
る戒分は必ずしも一体の合金中に存在している必要はな
い．即ち、従来のＴｉ基ろう材の如く、個別にＳＬ入り
又はＳｉなしのＺｒ，　Ｃｕ，　Ｎｉの箔を作り、これ
らを積層してろう付け時に前記威分となるようにしても
よい．また、ろう材の形態は、前記の積層ろう材の他に
、板、線、棒、粉末等であってもよい． 実施例により本発明を更に説明する． （実施例） アルゴンアーク溶解法により、第１表に示す化学戒分か
らなるおよそ３００ｇのインゴットを溶製し、これを約
１ｇのブロックに切断して供試材を作製した． この供試材を用いて下記の方法で融点の測定と耐酸化性
（ガス吸収性）の試験を行った．融点の測定は示差熱分
析方法により行い、供試材が完全に溶け終わる温度（液
相線温度）を融点とした．雰囲気は９９．９９％以上の
Ａ　ｒ　（ｌｋｇ／ｃｍ”）である． 耐酸化性の試験は、１〇一角のブロックの試料を用い、
全面を１８００のペーパーで研磨した後、形状および重
量を測定し、それぞれのブロックをセラξツクス製の坩
堝に入れ、大気中で１２００℃、８時間加熱することで
行い、試料面積当たりのガス吸収性、即ち、酸化皮膜に
よる重量増加を調べることで耐酸化性を評価した． これらの結果を第１表に示す．なお、この実施例では実
際のろう材に代えて溶製法で得たインゴットから採取し
た試料で融点と耐酸化性を調査したが、本発明のろう材
の特性は前記のようにろう材の形状に左右されないので
、この方法で十分特性を確認することができる． 第１表より本発明のＴｉ基ろう材はいずれも融点が低く
、且つ耐酸化性も優れている． （以下、余白） （発明の効果） 実施例に示した如く、本発明のＴｉ基ろう材は融点が低
く、しかもガス吸収が少ないので、従来のろう材よりも
低い温度でろう付けすることができる。従って、組織変
化やガス吸収による接合母材の特性低下が小さい．

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、Ｚｒを５〜２０％、ＣｕおよびＮｉの
   １種又は２種を合計で３０〜７５％含有し、残部がＴｉ
   と不可避不純物からなるＴｉ基ろう材。
2. （２）重量％で、Ｚｒを５〜２０％、ＣｕおよびＮｉの
   １種又は２種を合計で３０〜７５％、Ｓｉを５％以下含
   有し、残部がＴｉと不可避不純物からなるＴｉ基ろう材
   。