JPH03177812A

JPH03177812A - 形状記憶合金材用ろう材及び該ろう材を使用したろう付け製品並びに眼鏡枠

Info

Publication number: JPH03177812A
Application number: JP31635189A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Okuda; 俊進奥田
Original assignee: Murai Co Ltd
Current assignee: Murai Co Ltd
Priority date: 1989-12-07
Filing date: 1989-12-07
Publication date: 1991-08-01

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）本発明は形状記憶合金材接合用のろう材及び該ろう材を
使用して製作されたろう付け製品並びに眼鏡枠に関する
。

（従来の技術）眼鏡着用者の顔面に完全フィツトを要する部分や、レン
ズ固定部分等の部材には最適状態に設計された形状記憶
合金材（Ｎ７合金材）を使用することが望ましい。しか
しその反面として、形状記憶合金自体の加工性が悪いた
めに、これらの部材間を連結する部材には穴あけ、タッ
プ立て、切削等の加工を許容する他の金属を使用する必
要があり、また両部材間のろう付けに使用するろう材に
も考慮を要する。

このような形状記憶合金材のろう付け技術として、たと
えば特開昭６３−２７１３１５号や特開昭６４−１３５
１９号、特願昭６３−１０４３１６号には、主部材にニ
ッケルーチタン系の形状記憶合金材（以下ＮＴＴ金材と
称す）を使用し、加工必要部材にニッケルクロム合金材
やβ相チタニウム合金材を使用し、両部材間をパラジウ
ム系ろう材でろう付けした眼鏡枠を提示している。

（発明が解決しようとする課題）しかし、上記したろう付け方法では、ある程度の接合強
度が得られるものの、尚充分なろう付け強度が得られな
い場合があった。ろう付け強度を高めるためにはろう材
が母材に適度に拡散し、接合界面において金属間化合物
が生成したり、偏析しないようにすることが重要な要素
となる。以下に上記従来例について詳細に検討する。

まず、特願昭６３−１０４３１６号は主部材であるＮＴ
合金と加工必要部材であるチタニウム材及びチタニウム
合金材及びＮｉ−Ｃｒ合金材のろう付け接合においてパ
ラジウム系ろう材によって接合強度を得ようとしている
。これらの接合部における各種金属元素の拡散状態や化
合物の生成、偏析の状態をＸ線マイクロアナライザーに
よって詳しく分析すると、ＮＴ合金とＴｉ材の場合はろ
う材中のＡｇ、Ｐｄ、Ｇａは接合金属のＴｉ材およびＮ
Ｔ合全金側殆ど拡散流出しておらず、接合金属側からろ
う材中へのＴｉやＮｉの拡散流入も殆どない。また、接
合部界面での反応生成物の形成も認められない。ろう材
の組成はろう付け前の組成と殆ど変化していないことが
解る（第８図参照）。

従って物理的な接合に近く引っ張り剪断強度の値もそれ
ほど高くない。

次にＮＴ合金とＮｉ−Ｃｒ合金の場合はろう材中のＡｇ
、Ｐｄ、ＧａはＮＴ合全金側は殆ど拡散流出せずにＮ　
１−Ｃｒ合金側に拡散流出しており、Ｎｉ−Ｃｒ合金側
からはＮｉが拡散流入している。その結果ＰｄとＣｒの
化合物の形成が認められ高い引っ張り剪断強度が得られ
なくなっているし、低い靭性値しか得られない。よって
実用化するにはやや困難さがある。

次にＮＴ合金とＴｉ合金の場合で、この場合のＴｉ合金
ハＴ　ｉ　−Ｎｂ、　Ｔ　ｉ　−Ｖ−Ａｉｌなどノβ相
Ｔｉ合金であり、Ｔｉ−Ｎｂについてはろう材中のＡｇ
、Ｐｄ、Ｇａが接合金属のＮＴ合金及びＴ　１−Ｎｂ側
に拡散流出し、代わりにＮＴ合全金側らＮｉが、Ｔｉ−
Ｎｂ側からＮｂがろう打倒に拡散流入している。しかし
ながら、Ｎｉ、Ｎｂ共にろう材内に留まらず、殆ど接合
部界面に形成される反応生成物の成分になる。一部のＮ
ｉやＮｂはろう材内に固溶してろう材自身の固溶強化の
形で強化しているものと思われる。Ｔｉはろう材内には
拡散流入してこない。これは接合部界面に反応生成物が
初期の段階で形成され、Ｔｉの拡散を阻止しているもの
と考えられる。ＮＴ合全金側接合部界面にはＧａ、Ｐｄ
、Ｎｂなどの濃度の高い反応相が、Ｔｉ−Ｎｂ側の接合
部界面にはＮｉ、Ｐｂ、Ｇａの濃度の高い反応相が形成
されている（第９図参照）。若干のろう付け条件のバラ
ツキにより反応相形成状態が大きく変化するため、引っ
畏り剪断強度の値に２０ｋｇｆ／ｍｍ”近くのバラツキ
が発生しているため実用化には適さない。

次にＴｉ−Ｖ−Ａｉｌの場合はろう材中のＡｇ、Ｐｄ、
Ｇａが接合両部材側に拡散流出し、代りにＮＴ合全金側
らＮｉが、Ｔｉ−Ｖ−Ａ４側カラＴｉ、Ｖ、Ａｌ１が拡
散流入している。接合部界面に反応生成物らしきものが
形成されていないために、Ｔｉもろう材内に拡散流入し
ている。■の濃度分布からかなりＶの偏析状況が強く、
■が濃化した相が混在するか、或は粒界などに偏在して
いる可能性が大きい（第１０図参照）ためにより高い実
用接合強度が得られにくくなっているし、また、接合部
の靭性値が高い値になりにくい等の欠点があった。

本発明は上記した従来技術の課題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、より高く安定し
た接合強度が得られる形状記憶合金材用ろう材及びこれ
を用いたろう付け製品並びに眼鏡枠を提供することにあ
る。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明に係る形状記憶合金
材用ろう材は金、銀および銅より構成されている。金、
銀および銅の成分比率は、銅が５乃至２０％、銀が２０
乃至４０％、残余金とすることが効果的である。

また、本発明のろう付け製品は、互いにろう付けされる
２部材のうち、少なくとも一方の部材が形状記憶合金で
あり、両部材を本発明の上記したろう材にてろう付けし
て構成されている。

さらに、本発明の眼鏡枠は、互いにろう付けされる眼鏡
用部材のうち、少なくとも一方の部材が形状記憶合金で
あり、両部材を本発明の上記構成のろう材にてろう付け
されている。

この眼鏡枠は、顔面対接部又はレンズ固定部の部材に形
状記憶合金を使用し、これらの連結部部材にチタンまた
はチタン合金材を使用し、両部材を本発明のろう材にて
ろう付けすることが好ましい。

さらに一部の連結部部材に形状記憶合金を使用し、ろう
付けすべき両部材を本発明のろう材にてろう付けしても
よい。

（作　用）ろう付け継手が良好な接合強度を得るためには、接合界
面において両部材やろう材中から構成元素が相互に拡散
する際に化合物を作って結晶粒界などに析出したり偏析
状態を作らないことが好ましい。従って、ろう材の構成
成分を設計するには、接合部材の構成元素と化合物や偏
析などを作りにくい成分にすることが必要であるし、ま
た、ろう材が接合両部材に良く濡れることが必要である
。

本発明では、前記の方法に従って適切なろう材を設計す
ると、濡れ性良好、他の金属と反応生成物を作りにくい
ということから金が好ましい。そして、金との相性と融
点を降下させるということから銀を選定し、更に融点を
降下させるために銅を選定した。組成比では金が４０か
ら６０％、銀が２０から４０％、銅が５から２０％が好
ましい。銅は２０％を越えると化合物生成の傾向が著し
いため、２０％以下が良い。

（実施例）以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明する。第１
図は本発明のろう材のろう付け強度測定方法を示してい
る。Ｓ、、Ｓ２は板状に成形されたろう付けすべきサン
プルであり、このサンプルＳ１．Ｓ２の端部を重ねてろ
う付けし、このろう付け面Ｍに対してサンプルＳ、、Ｓ
２を剪断方向に引張力Ｆを加えて測定する。サンプルＳ
ｔ。

Ｓ２としては、少なくとも一方のサンプルＳ、がＮＴ合
金材とし、他方のサンプルＳ２に種々の金属材が用いら
れる。

そして、ろう材としては、銅９％、銀３３％、残余金の
成分比率のものを使用し、それぞれ１０回以上各サンプ
ル試験を行なった結果、第２図に示すような結果が得ら
れた。第２図は、従来のろう材と本発明のろう材を用い
た場合のろう付け強度が示されている。使用可能の目安
としては約１５ｋｇ／ｍｍ”以上の強度が要求されるが
、ＮＴ合金とＴ１間、ＮＴ合金とβ相Ｔｉ合金間、ＮＴ
合金同士のいづれの場合でも２０ｋｇ／ｍｍ２以上の高
い強度を有し、しかもばらつきが小さく、安定した強度
が得られた。

これに対して、従来のパラジウム系のろう材を用いた場
合では１．ＮＴ合金とＴｉ間では下限の強度が使用可能
の目安よりも小さくなる。また、ＮＴ合金とβ系Ｔｉ合
金間では使用可能の目安よりも高い強度が得られるもの
のばらつきが大きく、安定した強度が得られない。さら
にＮＴ合金とＮｉＣｒ合金間では使用可能目安以上の強
度は得られるが、本発明の場合に比べて得られる強度は
小さい。

また、第３図はＮＴ合金とＴｉ合金（Ｔｉ−Ｖ−Ａ℃）
をそれぞれ従来のＡｇ−Ｐｄ−Ｇａろう及び本発明のＡ
ｕ−Ａｇ−Ｃｕろうでろう付けして、前記測定方法によ
り測定した際の引っ張り強度と引っ張った時の変位量の
関係を示したものである。本発明では、破断時の変位量
が約二倍になっており、ろう付け継手としての靭性が大
幅に改善されている。

なお、ろう材の成分比は、前記の他、金が４０から６０
％、銀が２０から４０％、銅が５から２０％の範囲内で
あればそれぞれ目的の濡れ性、強度、靭性が得られる。

つぎに第４図および第５図には、本発明の方法によって
ろう付けしたろう付け界面の金属元素の状態をＸ線マイ
クロアナライザーによって分析した結果を示している。

第４図はＮＴ合金とチタンの組合せの場合を示しており
、ろう材中の金、銀、銅がＮＴ合金及びチタン側に拡散
流出し、そのかわりにＮＴ合全金側らニッケルが、チタ
ン側からチタンがろう材内に拡散流入している。ろう材
内の各元素の濃度分布に大きな偏析状況は認められず、
比較的均一な組織になっている。また、ろう付け界面に
反応生成物の形成も殆ど認められないことがわかる。

第５図はＮＴ合金とβ相チタン合金（Ｔｉ−Ｖ−Ａｒ１
）の組合せの場合を示しており、ろう材中の金、銀、銅
がＮＴ合金及びＴｉ−Ｖ−Ａｌ１側に拡散流出し、その
かわりにＮＴ合全金側らはニッケルがＴｉ−Ｖ−Ａｌ１
側からはチタン、バナジウム、アルミニウムがろう材内
に拡散流入している。ろう材内の各元素の濃度分布には
偏析状況は認められず、比較的均一な組織になっている
。

また、ろう付け界面に反応生成物らしき物の形成は認め
られない。引っ張り剪断強度が高い値を示している理由
としては、拡散流入したバナジウム、アルミニウムが固
溶してろう材部が固溶強化されているからである。

ここで、上記したチタン合金の成分範囲としては、通常
α相を安定化させる元素としてアルミニウム、酸素、窒
素などが使用され、β相を安定化させる元素としてバナ
ジウム、モリブデン、鉄、クロム、マンガンなど、中性
的な元素として錫、ジルコニウムが使用されている。よ
って、−船釣なチタン合金はチタン−バナジウム−アル
ミニウム系が多い、これらのチタン−バナジウム−アル
ミニウム系チタン合金であれば目的の濡れ性、強度、靭
性が得られる。

ここで、上記分析に用いたＸ線マイクロアナライザーに
よる分析試料の作成方法と分析理論を簡単に説明する。

分析試料の作成は、第６図に示すように、まず第１図に
示したサンプルＳｌ、Ｓ２を粒状の熱硬化性樹脂１００
の中に埋め込み、加熱硬化させる（第６図（ａ）　ｅ照
）。次に、第６図（ｂ）に示すように、サンプルＳ＋、
Ｓｔのろう付け部Ｍの中心付近を切断し、第６図（Ｃ）
に示すように切断面の平面度を崩さないように鏡面仕上
げを行なう。

上記の要領で作成した分析用試料をＸ線マイクロアナラ
イザーヘセットし、材料部に高速電子ビームを照射する
と、各種の放射線が放出される。これらの放射線の中の
一つに特性Ｘ線があるが、特性Ｘ線は照射された物質部
分を構成している原子に固有の波長であるから、逆に特
性Ｘ線の波長をａｌｌ定すれば照射部分を構成している
原子の種類がわかり、またその強度を測ることによって
構成原子の濃度を知ることができる。

高速電子ビームを照射しながら分析試料を図Ｃの点線方
向に一定の速度で移動させながら、出てきた特性Ｘ線の
強度をペンレコーダーに記録したもの（添付図面）が線
分析と呼ばれるものである。

本出願の実施例における分析では、上記方法によって、
予め分かっている材料並びにろう材の構成元素について
線分析を実施し、元素の拡散や偏析状況及び濃度につい
て分析し、ろう付け継手としてのよしあしを判断したも
のである。

第７図は本発明のろう材を使用して製作される眼鏡枠が
示されている。すなわち顔面対接部としてのテンプル１
等の顔面対接部材やリム線２等やレンズ固定部の部材に
ＮＴ合金が使用され、丁番１２、ブロー智１３あるいは
蝶箱１１等の連結部材にチタン又はチタン系合金（Ｔｉ
−Ｎｂ。

Ｔ　ｉ　−Ｖ　−Ａ　１２　、　Ｔ　ｉ　−Ｍ　ｏ　−
Ｚ　ｒ　−（Ａ　Ｉ２）　。

Ｔ　ｉ　−Ｖ−Ｃｒ−３ｎ−Ａｌ２等）を使用し、両部
材間が前記した本発明のろう材を用いてろう付けされる
。ろう付け部２１としては、ブリッジ５とリム線２、蝶
足４とリム線２、蝶足４と蝶箱１１、リム線とブロー智
１３、ヨロイ３とブロー智１３およびリム線２、ヨロイ
３と丁番１２、さらに丁番１２とテンプルｌの各接合部
位にてろう付けされる。

なお、ヨロイ３、蝶足４、ブリッジ５等比較的加工度の
低い一部の連結部材にもＮ７合金材を使用することもで
きる。この場合でも、Ｎ７合金材の顔面対接部材、レン
ズ固定部材との間のろう付けには、本発明のろう材が有
効である。

第１表には眼鏡枠の構成部材間の組合せ時の特徴を示し
ている０表中、Ａは部品名、Ｂは主工程、ＣはＮ７合金
材の使用の可否、Ｄは各部材間におけるろう付け可能の
材料の組合せを示す。

本発明の眼鏡枠によれば、ろう付け部の強度が高く、堅
牢で着用部分にフィツトし、レンズはめ込みに無理がか
からず、しかも独特の風合いを有する製品を提供できる
。

また、従来から、たとえばＮ７合金製のテンプル１にあ
っては、丁番１２がろう付けされると共に、その表面に
装飾めっきが施される。従来のろう材では、ろう付け強
度が得にくいために、ろう付け面に下地用のニッケルめ
っきを施してから丁番１２をろう付けしている。その工
程は、まず、テンプル１表面全体にニッケルめっきを施
し、その後ろう付け面をマスキングして下地めっき膜を
剥離し、残ったニッケルめっきの上に丁番１２をろう付
けする。その後テンプル１全体を研磨して全体に薄い下
地用のストライクめっきを施し、最後に仕上げ用の装飾
めっきを行なうというように、多くの工程が必要となっ
ている。

この点、本発明のろう材を用いた場合には、Ｎ７合金材
の上に直接ろう付けして充分なろう付け強度が得られる
ので、従来のようにろう付け用の下地用のニッケルめっ
きの工程および剥離、研磨の工程を省略することができ
、生産能率を大幅に向上させることができる。

尚、本実施例ではろう材を眼鏡枠に使用した場合につい
て説明したが、眼鏡枠に限るものではなく、時計や宝飾
品等、ろう付けにて部材間を接合する各種ろう付け製品
に広く適用することができる。

以下余白（発明の効果）本発明は以上の構成および作用を有するもので、銅、銀
を含む金ろうによって形状記憶合金同士あるいは形状記
憶合金と他の金属間をろう付けするようにしたので、接
合界面において金属間化合物や反応生成物、偏析等がほ
とんど無く、また接合両部材に良く濡れ、引張り剪断強
度もバラツキが少なく安定した高い強度が得られた。さ
らに、本発明のろう材によれば、従来のろう材に比べて
靭性も向上する。

また、本発明のろう材を用いた眼鏡枠等のろう付け製品
は、ろう付け部の強度が高く、堅牢で信頼性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のろう材を用いた場合のろう付け強度の
サンプル試験方法を示す斜視図、第２図はろう付け強度
の試験結果を示すグラフ、第３図はろう付け部の靭性な
示すグラフ、第４図および第５図は本発明のろう材を用
いたろう付け部のＸ線マイクロアナライザーによる線分
析の結果を示すグラフであり、第４図（ａ）　、　（ｂ
）はＮＴ合金とＴｉとの組合せの場合を示すグラフ、第
５図（ａ）　、　　（ｂ）はＮＴ合金とβ相Ｔｉ合金と
の組合せの場合を示すグラフ、第６図（ａ）乃至（Ｃ）
はＸ線マイクロアナライザーによる分析試料の作成手順
の一例を示す説明図、第７図は本発明の一実施例に係る
眼鏡枠の要部斜視図、第８図乃至第１０図は従来のろう
材を用いた場合のろう付け部のＸ線マイクロアナライザ
ーによる分析結果を示すグラフである。符号のＳｌ、Ｓ２・・・サンプルト・・テンプル３・・・ヨロイ５・・・ブリッジ１２・・・丁番２１・・・ろう付け部説明Ｍ・・・ろう付け面２・・・リム線４・・・蝶足１１・・・蝶箱１３・・・ブロー智第３図千９Ａ；４；（Ｔｒ−Ｖ−ＡＩ）−ＮＴＡｇ−Ｐｄ−Ｇ
。 −４−９，＋’ｋ（Ｔｉ−Ｖ−Ａυ−ＮＴＡｕ−Ａｇ−
Ｃｕ変位置〔ｍｍ〕第６図（ａ＞（ｂ）２（Ｃ）６′６！　！；　２フフ啜

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金、銀および銅より成る形状記憶合金材用ろう材
。
（２）銅５乃至２０％、銀２０乃至４０％、残余金より
成る形状記憶合金材用ろう材。
（３）互いにろう付けされる２部材のうち、少なくとも
一方の部材が形状記憶合金であり、両部材を請求項１に
記載したろう材でろう付けして成るろう付け製品。
（４）互いにろう付けされる眼鏡用部材のうち、少なく
とも一方の部材が形状記憶合金であり、両部材を請求項
１に記載したろう材でろう付けして成る眼鏡枠。
（５）顔面対接部又はレンズ固定部の部材に形状記憶合
金を使用し、これらの連結部部材にチタン又はチタン合
金材を使用し、両部材間を請求項１に記載したろう材で
ろう付けして成る眼鏡枠。
（６）一部の連結部部材に形状記憶合金を使用し、ろう
付けすべき両部材間を請求項１に記載したろう材でろう
付けして成る眼鏡枠。