JPH03243287A - Ａｌ基複合材料とＡｌ材料との接合方法 - Google Patents
Ａｌ基複合材料とＡｌ材料との接合方法Info
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- JPH03243287A JPH03243287A JP4144990A JP4144990A JPH03243287A JP H03243287 A JPH03243287 A JP H03243287A JP 4144990 A JP4144990 A JP 4144990A JP 4144990 A JP4144990 A JP 4144990A JP H03243287 A JPH03243287 A JP H03243287A
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Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
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。
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、Ａ２基複合材料とＡｌ材料とをＡ１基インサ
ート材を介在させ真空または不活性雰囲気中で加熱接合
する方法に関するものである。
ート材を介在させ真空または不活性雰囲気中で加熱接合
する方法に関するものである。
Ａｌｆｆ間士を、Ａｌ基インサート材を介在させ真空ま
たは不活性雰囲気中で加熱接合する方法は従来より行わ
れている。この方法による接合は一般にＡｌｆｆ上り比
較的低融点のＡｌ基インサート材を使用し、接合のため
の加熱の際、Ａｌ基インサート材の液相線以上の温度に
加熱し、溶融したＡｆ基インサート材とＡｌｆｆ上の間
の相互拡散によって接合が行われている。
たは不活性雰囲気中で加熱接合する方法は従来より行わ
れている。この方法による接合は一般にＡｌｆｆ上り比
較的低融点のＡｌ基インサート材を使用し、接合のため
の加熱の際、Ａｌ基インサート材の液相線以上の温度に
加熱し、溶融したＡｆ基インサート材とＡｌｆｆ上の間
の相互拡散によって接合が行われている。
一方、近年、純ＡｌまたはＡｌ合金のマトリックス材を
セラ逅ツタ等各種の繊維あるいは粒子で強化した所謂Ａ
１基複合材料が開発され、ＡＩ２材料と同様の用途、さ
らにはより高強度を要する用途等に使用されるようにな
ってきた。
セラ逅ツタ等各種の繊維あるいは粒子で強化した所謂Ａ
１基複合材料が開発され、ＡＩ２材料と同様の用途、さ
らにはより高強度を要する用途等に使用されるようにな
ってきた。
〔発明が解決しようとするＲ８３
ところで、本発明者等は、上記Ａｌ基複合材料の接合方
法について研究を重ねており、ＡＩｌ基複合材料を上述
したＡ１材料同士の接合と同様の接合方法によって行う
と、溶融したＡｌ基インサート材戒成分Ａｌ複合合材料
への拡散が著しく起こり、Ａｅ基複合材料中の強化材と
反応し、Ａｌ基複合複合内にボイドを発生させ健全な接
合が得に（いことを知見した。
法について研究を重ねており、ＡＩｌ基複合材料を上述
したＡ１材料同士の接合と同様の接合方法によって行う
と、溶融したＡｌ基インサート材戒成分Ａｌ複合合材料
への拡散が著しく起こり、Ａｅ基複合材料中の強化材と
反応し、Ａｌ基複合複合内にボイドを発生させ健全な接
合が得に（いことを知見した。
そこで本発明は、上記の問題点を解決するためになされ
たものであって、その目的は、健全な接合状態が得られ
るＡｆｉ複合材料とＡｆ材料との接合方法を提供するも
のである。
たものであって、その目的は、健全な接合状態が得られ
るＡｆｉ複合材料とＡｆ材料との接合方法を提供するも
のである。
上記目的を達成するため、本発明に係わるＡＮ基複合材
料とＡｌ材料との接合方法は、ｌｖ１基複合材料とＡｌ
材料とをＡｌ基インサート材を介在させ真空または不活
性雰囲気中で加熱接合する方法であって、前記Ａｌ基複
合材料とＡｌ基インサート材との間にＴｉの皮膜層を介
在させたことを特徴とするものである。
料とＡｌ材料との接合方法は、ｌｖ１基複合材料とＡｌ
材料とをＡｌ基インサート材を介在させ真空または不活
性雰囲気中で加熱接合する方法であって、前記Ａｌ基複
合材料とＡｌ基インサート材との間にＴｉの皮膜層を介
在させたことを特徴とするものである。
また、上記方法において、Ａｌ材料に代えてＡｌ基複合
材料を使用し、所謂Ａｌ基複合材料同士の接合を行うこ
ともできる。
材料を使用し、所謂Ａｌ基複合材料同士の接合を行うこ
ともできる。
また、上記Ｔｉの皮膜層に代えてＴ ｉ ／ Ｔ ｉ
Ｎ／Ｔｉの三層構造の皮膜層にしてもよい。
Ｎ／Ｔｉの三層構造の皮膜層にしてもよい。
Ａｌ基複合材料とＡｌ基インサート材との間にＴｉの皮
膜層を介在させることにより、Ｔｉの皮膜層が、溶融し
ているＡ２基インサート材成分のＡｌ基複合材料への拡
散を反応して抑制するため、Ａｌ基複合材料中での溶融
Ａｌと強化材との反応が無くなり、Ａ１基複合材料中に
ボイド等の欠陥の無い健全な接合ができる。
膜層を介在させることにより、Ｔｉの皮膜層が、溶融し
ているＡ２基インサート材成分のＡｌ基複合材料への拡
散を反応して抑制するため、Ａｌ基複合材料中での溶融
Ａｌと強化材との反応が無くなり、Ａ１基複合材料中に
ボイド等の欠陥の無い健全な接合ができる。
Ｔｉの皮膜層の設は方としては、Ａｌ基複合材料の接合
面上に物理的蒸着法によって設ける方法が好ましい。こ
の物理的蒸着法による場合は、真空蒸着、イオンブレー
ティング、イオンスパンタリング等のいずれでもよいが
、特に皮膜層の密着密度、底膜の安定性の点からはアー
クイオンブレーティングが好ましい。またＩｆ！Ｈさは
０．５μｎ以上１５μｍ以下がよく、０．５μ情未満の
場合にはＡｌ基インサート材戒成分Ａｌ基複合材料への
拡散抑制効果が軽減され、１５μｍを越えると皮膜層の
強度が低下する。
面上に物理的蒸着法によって設ける方法が好ましい。こ
の物理的蒸着法による場合は、真空蒸着、イオンブレー
ティング、イオンスパンタリング等のいずれでもよいが
、特に皮膜層の密着密度、底膜の安定性の点からはアー
クイオンブレーティングが好ましい。またＩｆ！Ｈさは
０．５μｎ以上１５μｍ以下がよく、０．５μ情未満の
場合にはＡｌ基インサート材戒成分Ａｌ基複合材料への
拡散抑制効果が軽減され、１５μｍを越えると皮膜層の
強度が低下する。
また、皮膜層としてＴｉを用いる理由は、種々の成分の
ものを試験した結果、ＴｉがＡＩ！、と反応し易く、し
かも生成した化合物の強度が高く、健全な接合が行える
ためで、Ｔ ｉ’７Ｔ ｉ Ｎ ／ Ｔ ｉの三層構造
としてもＴｉ単独の場合と同様の結果であった。
ものを試験した結果、ＴｉがＡＩ！、と反応し易く、し
かも生成した化合物の強度が高く、健全な接合が行える
ためで、Ｔ ｉ’７Ｔ ｉ Ｎ ／ Ｔ ｉの三層構造
としてもＴｉ単独の場合と同様の結果であった。
また、Ａ１基インサート材は、特に限定されるものでは
ないが、耐食性、接合強度等の点よりＡ１−３ｉ系また
はＡｌ−３１−Ｍｇ系のＡＩ！、基インサート材が好ま
しい。
ないが、耐食性、接合強度等の点よりＡ１−３ｉ系また
はＡｌ−３１−Ｍｇ系のＡＩ！、基インサート材が好ま
しい。
尚、本発明が対象とするＡｌ基複合材料は、純Ａｌまた
はＡ１合金のマトリックス材を各種の繊維あるいは粒子
で強化したものであればいずれでもよく、例えば強化材
としてＳ ｉ Ｃ，Ｓ １３Ｎａ等のウィスカや、Ｃ，
Ａ／２２０ｘ、Ａｌ２Ｏ。
はＡ１合金のマトリックス材を各種の繊維あるいは粒子
で強化したものであればいずれでもよく、例えば強化材
としてＳ ｉ Ｃ，Ｓ １３Ｎａ等のウィスカや、Ｃ，
Ａ／２２０ｘ、Ａｌ２Ｏ。
ＳｉＯ２，ＳｉＣ等の短繊維および長Ｉ＆雄や、Ｓｉｃ
、 Ａｌ２Ｏ，、Ｓ １３Ｎａ 、ＺｒＯ，、ＴｉＣ，
Ｔｉ Ｏｆ等のセラミック粒子を用いたものが上げられ
る。
、 Ａｌ２Ｏ，、Ｓ １３Ｎａ 、ＺｒＯ，、ＴｉＣ，
Ｔｉ Ｏｆ等のセラミック粒子を用いたものが上げられ
る。
［実 施 例］
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は、加熱接合前の素材の積層状態を示す説明図で
ある。図中、１はＡ２基複合材料（ＳｉＣウィスカ強化
Ａ１合金：マトリックス材Ａ６０６１）、２はＡ１合金
材（Ａ６０６１）、３はＡｌ基インサート材、４はＴｉ
皮膜層を示す。
ある。図中、１はＡ２基複合材料（ＳｉＣウィスカ強化
Ａ１合金：マトリックス材Ａ６０６１）、２はＡ１合金
材（Ａ６０６１）、３はＡｌ基インサート材、４はＴｉ
皮膜層を示す。
この時、Ａｌ基インサート材３としては１，１１材料の
ろう付けに用いられているＡ４ＮＯ４（Ａ１−１２Ｓｉ
−１，５Ｍｇ）とＡ４０４７（１！１２Ｓｉ）を用いた
。またＴｉ皮膜層４としては、ＴｉとＴ ｉ／Ｔ ｉ
Ｎ／Ｔ ｉを用いて、それぞれアークイオンブレーティ
ングでＡＩ！、複合合材料１の接合面上に皮膜層４とし
て設けた。
ろう付けに用いられているＡ４ＮＯ４（Ａ１−１２Ｓｉ
−１，５Ｍｇ）とＡ４０４７（１！１２Ｓｉ）を用いた
。またＴｉ皮膜層４としては、ＴｉとＴ ｉ／Ｔ ｉ
Ｎ／Ｔ ｉを用いて、それぞれアークイオンブレーティ
ングでＡＩ！、複合合材料１の接合面上に皮膜層４とし
て設けた。
このようにして積層した素材を真空雰囲気中で下表に示
す接合条件で加熱接合した。また比較のため皮膜層４の
無い積層素材、および皮膜Ｎ４として厚さ１５μ嘗の純
Ａｌ箔を介在させた積層素材を造り真空雰囲気中で下表
に示す接合条件で加熱接合した。これら得られた接合後
の素材の接合界面の断面ミクロ観察を行うと共に、素材
を第２図に示す形状の引張せん断試験片に加工しせん断
試験を行った。これらの結果も併せて下表に示す。
す接合条件で加熱接合した。また比較のため皮膜層４の
無い積層素材、および皮膜Ｎ４として厚さ１５μ嘗の純
Ａｌ箔を介在させた積層素材を造り真空雰囲気中で下表
に示す接合条件で加熱接合した。これら得られた接合後
の素材の接合界面の断面ミクロ観察を行うと共に、素材
を第２図に示す形状の引張せん断試験片に加工しせん断
試験を行った。これらの結果も併せて下表に示す。
下表より明らかなように、Ｎｏ、 ｌおよびＮｏ、 ２
は、皮膜層を設けなかった比較例であって、溶融したＡ
ｌ基インサート材成分がＡ１１接合材料に拡散し、Ａｌ
基複合材料内の強化材と反応してＡｌ基複合材料内にボ
イドが発生しており、そのためせん断強さも低いもので
あった。
は、皮膜層を設けなかった比較例であって、溶融したＡ
ｌ基インサート材成分がＡ１１接合材料に拡散し、Ａｌ
基複合材料内の強化材と反応してＡｌ基複合材料内にボ
イドが発生しており、そのためせん断強さも低いもので
あった。
Ｎｏ、 ３およびＮｏ、 ４は、皮膜層として純Ａｌ箔
を設けた比較例であって、皮膜層がＡｌでは溶融したＡ
ｌ基インサート材戒成分Ａｆ基複合材料への拡散を抑制
し得す、上記皮膜層を設けなかった場合と同様に、やは
りＡｌ基複合材料内にボイドが発生しており、そのため
せん断強さも低いものであった。
を設けた比較例であって、皮膜層がＡｌでは溶融したＡ
ｌ基インサート材戒成分Ａｆ基複合材料への拡散を抑制
し得す、上記皮膜層を設けなかった場合と同様に、やは
りＡｌ基複合材料内にボイドが発生しており、そのため
せん断強さも低いものであった。
Ｎｏ、 ５およびＮα６は、皮膜層としてＴｉを設けた
本発明例であって、溶融したＡｌ基インサート材成分の
Ａｌ基複合材料への拡散がＴｉ皮膜層により抑制され、
従ってＡｌ複合合材料内にボイドが観られず健全な接合
が得られ、せん断強さもほぼＡｌ基インサート材自体の
強度に匹敵する高い強度が得られた。
本発明例であって、溶融したＡｌ基インサート材成分の
Ａｌ基複合材料への拡散がＴｉ皮膜層により抑制され、
従ってＡｌ複合合材料内にボイドが観られず健全な接合
が得られ、せん断強さもほぼＡｌ基インサート材自体の
強度に匹敵する高い強度が得られた。
Ｎα７および隘８は、皮膜層としてＴ ｉ ／ Ｔ ｉ
Ｎ／Ｔｉを設けた本発明例であって、上記Ｔｉ皮膜層
の場合と同様に、溶融したＡ１基インサート材成分のＡ
１１接合材料への拡散が皮膜層により抑制され、／１基
複合材料内にボイドが観られず健全な接合が得られ、せ
ん断強さもほぼＡｌ基インサート材、自体の強度に匹敵
する高い強度が得られた。
Ｎ／Ｔｉを設けた本発明例であって、上記Ｔｉ皮膜層
の場合と同様に、溶融したＡ１基インサート材成分のＡ
１１接合材料への拡散が皮膜層により抑制され、／１基
複合材料内にボイドが観られず健全な接合が得られ、せ
ん断強さもほぼＡｌ基インサート材、自体の強度に匹敵
する高い強度が得られた。
（以 下 余 白）
＊断面ミクロ観察 ○：健全
Ｘ：ＡＩ基複合材料にボイド
（以下余白）
〔発明の効果］
上述したように、本発明に係わるＡＮ基複合材料とＡ１
材料との接合方法によれば、Ａ２基複合材料同士、また
はＡｌ基複合材料をＡｊ２材料にボイド等の欠陥を生し
ることなく健全な接合部を得て接合することができる。
材料との接合方法によれば、Ａ２基複合材料同士、また
はＡｌ基複合材料をＡｊ２材料にボイド等の欠陥を生し
ることなく健全な接合部を得て接合することができる。
第１図は、加熱接合前の素材の積層状態を示す説明図、
第２図は、加熱接合後の素材による引張せん断試験片の
斜視図である。 Ｉ ＡＩ２基複合材料 ２ Ａｌ合金材 ３ Ａｌ基インサート材
第２図は、加熱接合後の素材による引張せん断試験片の
斜視図である。 Ｉ ＡＩ２基複合材料 ２ Ａｌ合金材 ３ Ａｌ基インサート材
Claims (3)
- （１）Ａｌ基複合材料とＡｌ材料とをＡｌ基インサート
材を介在させ真空または不活性雰囲気中で加熱接合する
方法であって、前記Ａｌ基複合材料とＡｌ基インサート
材との間にＴｉの皮膜層を介在させたことを特徴とする
Ａｌ基複合材料とＡｌ材料との接合方法。 - （２）Ａｌ材料がＡｌ基複合材料であることを特徴とす
る第１請求項に記載のＡｌ基複合材料とＡｌ材料との接
合方法。 - （３）Ｔｉの皮膜層がＴｉ／ＴｉＮ／Ｔｉの三層構造で
あることを特徴とする第１請求項または第２請求項に記
載のＡｌ基複合材料とＡｌ材料との接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4144990A JPH03243287A (ja) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | Ａｌ基複合材料とＡｌ材料との接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4144990A JPH03243287A (ja) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | Ａｌ基複合材料とＡｌ材料との接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03243287A true JPH03243287A (ja) | 1991-10-30 |
Family
ID=12608686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4144990A Pending JPH03243287A (ja) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | Ａｌ基複合材料とＡｌ材料との接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03243287A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007245219A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Taiheiyo Cement Corp | アルミニウム基複合材料の接合方法およびアルミニウム基複合材料接合体 |
-
1990
- 1990-02-21 JP JP4144990A patent/JPH03243287A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007245219A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Taiheiyo Cement Corp | アルミニウム基複合材料の接合方法およびアルミニウム基複合材料接合体 |
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