JPH035073A - 超硬合金と鋼の接合方法及びその接合体 - Google Patents

超硬合金と鋼の接合方法及びその接合体

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JPH035073A
JPH035073A JP14056989A JP14056989A JPH035073A JP H035073 A JPH035073 A JP H035073A JP 14056989 A JP14056989 A JP 14056989A JP 14056989 A JP14056989 A JP 14056989A JP H035073 A JPH035073 A JP H035073A
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陽一郎 米田
Yoshitsune Kaname
要 善恒
Eiji Takahashi
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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) 本発明は超硬合金と鋼を接合する方法とその接合体に関
する。 (従来の技術) 従来から、超硬合金は切削チップ、引き抜きダイス、破
砕機などの耐摩耗、耐衝撃性工具部品等に広い用途があ
り、鋼接合部品戸して利用することがよく行われる。 このような超硬合金と鋼の接合方法としては様々な方法
が知られており、例えば、ポル1〜締めなどの機械的な
方法や、銀ろうや銅ろうを用いたろう付法がある。 後者の超硬合金と鋼のろう付法などのように加熱して接
合を行うような場合、超硬合金と鋼の熱膨張係数の差が
大きいので、熱膨張差に起因する熱応力によって大型の
健全な接合体を得ることは難しいことから、このような
熱応力を緩和するため、超硬合金と鋼の中間の熱膨張係
数を持つ材料や、銅、ニッケルなどの延性材料をインサ
ー1〜する方法が知られている。 例えば、破砕機のハンマとして使用されるような場合は
、銅を応力緩和材して用い、銀ろうをインサートしたフ
ラックスろう付が行われている。 また、「溶接学会論文集」第6巻(1988)第4号p
、499〜504には、銅を応力緩和材として用いて銅
ろうをインサートし、ろう付する方法が報告されており
、「溶接学会論文集」第3巻(1985)第4号p、1
05〜109には、ニッケル基合金を応力緩和材として
用い、固相拡散接合する方法が報告されている。 (発明が解決しようとする課題) しかしながら、前述のような応力緩和材を用いて熱膨張
差に起因する熱応力を緩和する方法においては、超硬合
金と応力緩和材との接合界面、鋼と応力緩和材との接合
界面が健全でなければならない。 この点、破砕機のハンマなどでは、応力緩和材として銅
を用い、銀基ろう材をインサートし、フラックスを用い
た大気中ての1・−チろう相法や高周波ろう相法が行わ
れており、この場合、BAg8(72%Ag−28%C
u)やB Ag−4(40%Ag−30%Go−28%
Zn)などの銀ろうがよく用いられるが、このような銀
ろうは超硬合金に対する濡れ性が悪く、健全な接合体は
得られない。 また、超硬合金の成分であるCOと銀ろうの成分のCu
が金属間化合物を生成し易いので、接合強度は低く、バ
ラツキも大きい。このため、使用中に超硬合金が剥離す
るという問題が起こっており、信頼性が低い。また大気
中での1・−チろう付や高周波ろう付は、個々に接合を
行うのでコストが高いうえ、フラックスの残存も問題で
ある。 また、ニッケル基合金を応力緩和材として用いて同相拡
散により接合する方法は、接合温度が高いため、熱応力
が大きく、大型の健全な接合体を得ることができないと
いう問題がある。 本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、超硬合金と鋼
を応力緩和材を介して接合するに際し、接合界面が健全
であると共に、接合強度が高い接合体が得られる技術を
提供することを目的とするものである。 (課題を解決するための手段) 前記目的を達成するため、本発明者は、応力緩和材とし
て銅を用いて超硬合金と鋼を接合する方式において、健
全な接合界面が得られるインサート材について鋭意研究
を重ねた結果、ここに本発明をなしたものである。 すなわち、本発明は、超硬合金と鋼を応力緩和材を介し
て加熱接合する方法において、応力緩和材として銅を用
い、超硬合金と応力緩和利の間にTiを含む銀基ろう材
をインサー1〜材、かつ、応力緩和材と鋼の間に銀基ろ
う材をインサートして、該インサート材を加熱溶融させ
て接合することを特徴とするものである。 また、本発明は、超硬合金と鋼を応力緩和材を介して加
熱接合した接合体において、応力緩和材として銅を用い
、超硬合金と応力緩和材の間にTiを含む銀基ろう材が
インサートされ、かつ、応力緩和材と鋼の間に銀基ろう
利がインサートされている積層構造であることを特徴と
するものである。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 (作用) まず、超硬合金と鋼との間に応力緩和材として銅を用い
るが、銅の材質、厚さ等は特に制限されるものではない
が、以下にその望ましい態様を示す。 応力緩和材の銅の厚さは、0.2+nm以上であれば、
接合率((超音波探傷試験で欠陥エコーが観察されない
面積)/(全接合面積)x 100)が95%以上の健
全な接合体を得ることができるが、銅の厚さが3.0m
mを超すと銅の強度が低いため、接合強度が低下する。 したがって、接合強度も考慮すると応力緩和材の銅の厚
さは0.2〜3.0mmが望ましく、より好ましくは0
.5〜1.0mmの範囲である。 次に、インサー1〜材に関しては、まず、超硬合金と応
力緩和材との間にTiを含む銀基ろう材をインサートす
る。このTiを含む銀基ろう材は超硬合金、鋼の双方に
良好な濡れ性を示し、更にろう成分中のTiは、前述し
た超硬合金成分のCoと銀基ろう相成分のCuとの金属
間化合物の成長を抑制する効果があるので、健全で接合
強度のバラツキが小さい接合体を得ることができる。ま
た、この方法は炉中ろう付であるので、−度に多凰の接
合が可能であり、コストの低減を図ることができる。 Tiを含む銀基ろう材としては、適当量のTiを含む限
りその成分組成は特に制限されないが、通常はCuを含
み、この場合、Tiによる金属間化合物の成長抑制効果
が顕著である。勿論、Cuが含まれていなくとも良く、
Zn、Snなどを含めることもできる。 一方、応力緩和材と鋼との間には銀基ろう材をインサー
トする。この銀基ろう材は応力緩和材と鋼の双方に良好
な濡れ性を示し、その成分組成は特に制限されず、Cu
やZn、Sn或いはTiなどを含めることができる。 なお、接合条件に関しては、加圧条件は、被接合体の自
重も含めて0 、01 kgf/ 0m2で、95%以
上の接合率が得られるが、0 、25 kgf/cm2
以上の加圧を行うことにより接合率100%の接合体を
得ることができる。 また、接合時にはフラックスを用いる必要がなく、1回
の加熱接合で良い。 なお、接合すべき一方の被接合材である超硬合金として
は、WC炭化物とCOの複合材などの種々のものが可能
であり、また他方の鋼としても炭素鋼、合金鋼又は工具
鋼等々の種々のものが可能であることは云うまでもない
。 (実施例) 次に本発明の実施例を示す。 失権析よ 40mmX 40mmの超硬合金(G2)と40mmX
4Qmmの!IIJ(SKDll)との間に、応力緩和
材として銅を用い、超硬合金と応力緩和材の間、並びに
鋼と応力緩和材の間にそれぞれ72%Ag−27%Cu
−1%T1ろう材をインサートして、第1図に示すfi
¥層構造とし、銅の厚さ、接合時の加圧力8− を変化させ、炉中にて800〜850℃XIO分間加熱
し、接合した。 得られた接合体について超音波探傷試験と剪断試験を行
った。その結果を第2図、第3図に示す。 第2図より、銅の厚さはQ、2mmで接合率96%を示
し、0.5mm以上では接合率100%(界面に欠陥エ
コーが観察されない)であった。一方、加圧力は、第3
図に示すように、被接合体の自重も含めて0 、01 
kgf/am2でも接合率は95%であったが、0 、
25 kgf/ cm2以上の加圧力で100%の接合
体を得ることができた。剪断強さは銅の厚さがQ、5−
]、、Qmmの場合、19kgf/mm2を示し、バラ
ツキも少なかった。 失亀析I 40mmX 40mmの超硬合金(G2)と4.0 n
11n X 4Qmmの1ll(SKDII)との間に
応力緩和材として銅(厚さ0.5mm)を用い、超硬合
金と応力緩和材の間に72%Ag−27%Cu−1%T
iろう材をインサートし、鋼と応力緩和材の間に72%
Ag28%Cuろう材をインサー1〜し、第1図に示す
ようなM層構造として、炉中にて800〜bは0 、2
5kgf/cm”である。 得られた接合体の超音波探傷試験を行ったところ、界面
に欠陥エコーは観察されなかった。また平均剪断強さは
18 kgf/mm2で、バラツキも少なかった。 井LU」Y 40mmX 40mmの超硬合金(G2)と40mmX
4Qmmの鋼(SKDII)との間に応力緩和材として
銅を用い、超硬合金と応力緩和材の間、並びに鋼と応力
緩和材の間にそれぞれ72%Ag−28%Cuろう材を
インサートシ、第1図に示すような積層構造として、炉
中にて加熱し、接合した。 得られた接合体について超音波探傷試験を行ったところ
、界面に欠陥エコーは観察されなかった。 しかし、剪断強さは最小で7 kg f / mm”、
最大で14、 kg f / mm2とバラツキが大き
かった。 ル数漬遣 40mmX 4.0mmの超硬合金(G2)と40mm
X40mmの鋼(SKDII)との間に応力緩和材とし
て銅を用い、第1表中の比較例2の欄に示す各種銀基ろ
う材を超硬合金と応力緩和材の間、鋼と応力緩和材の間
にインサー1〜し、炉「1目ごて加熱し、接合した。 得られた接合体の超音波探傷試験を行ったところ、いず
れも接合率が低く、健全な接合体は得られなかった。ま
た剪断強さは全て10kgf/mm2以下と低く、バラ
ツキが大きかった。
【以下余白】
(発明の効果) 以上詳述したように、本発明によれば、超硬合金と鋼を
応力緩和材を介して接合するに際し、応力緩和材として
銅を用い、特定のインサー1〜材を用いるので、接合界
面が健全であると共に接合強度が高い接合体が得られる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の接合体の積層方法を示す説明図、 第2図は接合体における銅(応力緩和洞)の厚さと接合
率及び剪断強さとの関係を示す図(加圧カニ0 、25
kgf/cm2)、 第3図は接合体における加圧力と接合率及び剪断強さと
の関係を示す図(銅の厚さ:Q、5mm)である。 1 超硬合金、2・超硬合金/応力緩和材側ろう材、3
・・応力緩和材、4・・銅/応力緩和材側ろう材、5 
鋼。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)超硬合金と鋼を応力緩和材を介して加熱接合する
    方法において、応力緩和材として銅を用い、超硬合金と
    応力緩和材の間にTiを含む銀基ろう材をインサートし
    、かつ、応力緩和材と鋼の間に銀基ろう材をインサート
    して、該インサート材を加熱溶融させて接合することを
    特徴とする超硬合金と鋼の接合方法。
  2. (2)前記応力緩和材と鋼の間にインサートする銀基ろ
    う材がTiを含むものである請求項1に記載の方法。
  3. (3)超硬合金と鋼を応力緩和材を介して加熱接合した
    接合体において、応力緩和材として銅を用い、超硬合金
    と応力緩和材の間にTiを含む銀基ろう材がインサート
    され、かつ、応力緩和材と鋼の間に銀基ろう材がインサ
    ートされている積層構造であることを特徴とする超硬合
    金と鋼の接合体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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