JPH0353075B2 - - Google Patents
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- JPH0353075B2 JPH0353075B2 JP8141084A JP8141084A JPH0353075B2 JP H0353075 B2 JPH0353075 B2 JP H0353075B2 JP 8141084 A JP8141084 A JP 8141084A JP 8141084 A JP8141084 A JP 8141084A JP H0353075 B2 JPH0353075 B2 JP H0353075B2
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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
- B23K20/22—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded
- B23K20/233—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded without ferrous layer
-
- 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
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/001—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
- B23K35/005—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces at least one of the workpieces being of a refractory metal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、きわめて高い接合強度を有し、か
つ接合部の塑性加工が可能な、AuおよびAu合金
素材とTiおよびTi合金素材との接合方法に関す
るものである。
つ接合部の塑性加工が可能な、AuおよびAu合金
素材とTiおよびTi合金素材との接合方法に関す
るものである。
一般に、AuおよびAu合金、さらにTiおよび
Ti合金が、メガネ、時計、ネツクレス、ブレス
レツト、指輪、およびペンダントなどの装身具の
製造に用いられている。
Ti合金が、メガネ、時計、ネツクレス、ブレス
レツト、指輪、およびペンダントなどの装身具の
製造に用いられている。
AuおよびAu合金は、耐食性にすぐれ、かつ美
的感覚にすぐれた変化のある色調を有することか
ら、装身具の製造に好んで用いられている。しか
し、AuおよびAu合金は、比重の大きいものであ
るため、装身具が大型化した場合、長時間の携帯
は肉体的苦痛を伴う場合がある。
的感覚にすぐれた変化のある色調を有することか
ら、装身具の製造に好んで用いられている。しか
し、AuおよびAu合金は、比重の大きいものであ
るため、装身具が大型化した場合、長時間の携帯
は肉体的苦痛を伴う場合がある。
また、TiおよびTi合金は、強度が高く、かつ
軽量にして耐食性にすぐれている点で装身具とし
てすぐれた特性をもつものであるが、色調が著し
く単調（灰色）であり、色調変化が楽しめないと
いう問題がある。
軽量にして耐食性にすぐれている点で装身具とし
てすぐれた特性をもつものであるが、色調が著し
く単調（灰色）であり、色調変化が楽しめないと
いう問題がある。
このようなことから、従来、表面部をAuまた
はAu合金で構成し、基体部をTiまたはTi合金で
構成し、これら両素材を、例えば、10-5torrの高
真空中で拡散結合することにより製造したクラツ
ド材が提案されているが、このクラツド材の場
合、接合部に脆弱な金属間化合物層の形成を避け
ることができないので、これを、例えば時計ケー
スやメガネフレームなどの製造に用いた場合、そ
の加工工程である、例えば鍛造加工で接合部に割
れが生じでしまい、実質的にその製造は不可能で
あるのが現状である。
はAu合金で構成し、基体部をTiまたはTi合金で
構成し、これら両素材を、例えば、10-5torrの高
真空中で拡散結合することにより製造したクラツ
ド材が提案されているが、このクラツド材の場
合、接合部に脆弱な金属間化合物層の形成を避け
ることができないので、これを、例えば時計ケー
スやメガネフレームなどの製造に用いた場合、そ
の加工工程である、例えば鍛造加工で接合部に割
れが生じでしまい、実質的にその製造は不可能で
あるのが現状である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、AuおよびAu合金素材とTiおよびTi合金素
材とを接合するに際して、実質的に塑性加工を不
可能とする脆弱な金属間化合物層の形成がなく、
しかも接合強度の高い接合部を形成すべく研究を
行なつたものである。
ら、AuおよびAu合金素材とTiおよびTi合金素
材とを接合するに際して、実質的に塑性加工を不
可能とする脆弱な金属間化合物層の形成がなく、
しかも接合強度の高い接合部を形成すべく研究を
行なつたものである。
この結果、AuおよびAu合金素材とTiおよび
Ti合金素材とを接合するに先だつて、予めTiま
たはTi合金素材の接合面に、酸素および窒素の
うちのいずれか、または両方を含有した含浸層を
形成しておくと、接合処理に際しての加圧加熱処
理によつて、Ti−Au−Ｏ、Ti−Au−Ｎ、ある
いはTi−Au−Ｏ−Ｎを主体とする固溶体層が接
合部に形成されるようになり、この結果の固溶体
層は、きわめて靱性に富んでいるので、これに強
度の塑性加工が施されても、またろう付け加熱な
どの熱的衝撃が加わつても割れることがなく、か
つ両素材との接合強度が著しく高いという知見を
得たのである。
Ti合金素材とを接合するに先だつて、予めTiま
たはTi合金素材の接合面に、酸素および窒素の
うちのいずれか、または両方を含有した含浸層を
形成しておくと、接合処理に際しての加圧加熱処
理によつて、Ti−Au−Ｏ、Ti−Au−Ｎ、ある
いはTi−Au−Ｏ−Ｎを主体とする固溶体層が接
合部に形成されるようになり、この結果の固溶体
層は、きわめて靱性に富んでいるので、これに強
度の塑性加工が施されても、またろう付け加熱な
どの熱的衝撃が加わつても割れることがなく、か
つ両素材との接合強度が著しく高いという知見を
得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、TiおよびTi合金素材とAuおよび
Au合金素材とを、不活性ガス雰囲気中、あるい
は真空雰囲気中で加圧加熱処理して冶金的に接合
するに際して、前記TiおよびTi合金素材におけ
る接合面に、予め酸素および窒素のうちのいずれ
か、または両方を、重量％で、酸素：0.5〜15.5
％、窒素：0.1〜７％の割合で含有した含浸層を
形成することに特徴を有するものである。
のであつて、TiおよびTi合金素材とAuおよび
Au合金素材とを、不活性ガス雰囲気中、あるい
は真空雰囲気中で加圧加熱処理して冶金的に接合
するに際して、前記TiおよびTi合金素材におけ
る接合面に、予め酸素および窒素のうちのいずれ
か、または両方を、重量％で、酸素：0.5〜15.5
％、窒素：0.1〜７％の割合で含有した含浸層を
形成することに特徴を有するものである。
上述のように、この発明の接合方法において、
TiまたはTi合金素材の接合面に予め形成される
含浸層の酸素と窒素は、Ti素地に固溶した状態
で存在し、AuまたはAu合金素材との固相接合時
に、両素材を構成するTiおよびAuと結合して、
Ti−Au−Ｏ、Ti−Au−Ｎ、あるいはTi−Au−
Ｏ−Ｎを主成分とする固溶体層を両素材の接合面
に形成し、この固溶体層は、すぐれた靱性と熱衝
撃性をもつものであるため、例えば装身具の製造
に際して適用される塑性加工やろう付けにより接
合面に割れが発生するのを防止する作用をもつ
が、その含有量が、それぞれ酸素：0.5％未満、
および窒素：0.1％未満では、両素材の接合部に
脆弱なAu−Tiの金属間化合物が形成するのを阻
止することができず、この場合塑性加工やろう付
けに際して、接合部に割れが発生するものであ
り、一方酸素：15.5％、窒素：７％をそれぞれ越
えて含有させると、接合部にTiO2やTiNが形成
するようになつて接合強度が劣化するようになる
ことから、その含有量を、酸素：0.5〜15.5％、
窒素：0.1〜７％と定めた。
TiまたはTi合金素材の接合面に予め形成される
含浸層の酸素と窒素は、Ti素地に固溶した状態
で存在し、AuまたはAu合金素材との固相接合時
に、両素材を構成するTiおよびAuと結合して、
Ti−Au−Ｏ、Ti−Au−Ｎ、あるいはTi−Au−
Ｏ−Ｎを主成分とする固溶体層を両素材の接合面
に形成し、この固溶体層は、すぐれた靱性と熱衝
撃性をもつものであるため、例えば装身具の製造
に際して適用される塑性加工やろう付けにより接
合面に割れが発生するのを防止する作用をもつ
が、その含有量が、それぞれ酸素：0.5％未満、
および窒素：0.1％未満では、両素材の接合部に
脆弱なAu−Tiの金属間化合物が形成するのを阻
止することができず、この場合塑性加工やろう付
けに際して、接合部に割れが発生するものであ
り、一方酸素：15.5％、窒素：７％をそれぞれ越
えて含有させると、接合部にTiO2やTiNが形成
するようになつて接合強度が劣化するようになる
ことから、その含有量を、酸素：0.5〜15.5％、
窒素：0.1〜７％と定めた。
つぎに、この発明の接合方法を実施例により具
体的に説明する。
体的に説明する。
実施例 １
素材として、平面25mm□
×厚さ５mmの寸法をも
つた市販の純Ti板材（JIS2種、酸素：0.1％、窒
素：0.02％含有）と、Ag：12.5％、Cu：12.5％を
含有し、残りがAuと不可避不純物からなる組成
（以上重量％）を有し、かつ平面25mm□ ×厚さ0.5
mmの寸法をもつた18KAu合金板材を用意し、こ
れら両板材の接合面を＃1000のエメリーペーパー
で研摩仕上げした後、純Ti板材を電気炉内に装
入し、酸素：10容量％を含有するAr気流中、温
度：650℃に加熱し、それぞれ0.5分、２分、５
分、８分、および12分間保持することによつて、
それぞれ酸素含有量（オージエ分析）が、重量％
で、0.54％、1.90％、7.23％、10.54％、および
15.1％の含浸層を前記純Ti板材の接合面に形成
し、ついで前記純Ti板材とAu合金板材とを前記
含浸層を介して重ね合わせ、この状態で、真空
度：10-5torr、加熱温度：750℃、加圧力：0.5
Kg／mm2、加熱時間：10分の条件で加圧加熱処理し
て拡散接合することによつて本発明クラツド１〜
５を製造した。
つた市販の純Ti板材（JIS2種、酸素：0.1％、窒
素：0.02％含有）と、Ag：12.5％、Cu：12.5％を
含有し、残りがAuと不可避不純物からなる組成
（以上重量％）を有し、かつ平面25mm□ ×厚さ0.5
mmの寸法をもつた18KAu合金板材を用意し、こ
れら両板材の接合面を＃1000のエメリーペーパー
で研摩仕上げした後、純Ti板材を電気炉内に装
入し、酸素：10容量％を含有するAr気流中、温
度：650℃に加熱し、それぞれ0.5分、２分、５
分、８分、および12分間保持することによつて、
それぞれ酸素含有量（オージエ分析）が、重量％
で、0.54％、1.90％、7.23％、10.54％、および
15.1％の含浸層を前記純Ti板材の接合面に形成
し、ついで前記純Ti板材とAu合金板材とを前記
含浸層を介して重ね合わせ、この状態で、真空
度：10-5torr、加熱温度：750℃、加圧力：0.5
Kg／mm2、加熱時間：10分の条件で加圧加熱処理し
て拡散接合することによつて本発明クラツド１〜
５を製造した。
また、比較の目的で、純Ti板材の接合面に含
浸層の形成を行なわない以外は、同一の条件で比
較クラツド材１を製造した。
浸層の形成を行なわない以外は、同一の条件で比
較クラツド材１を製造した。
ついで、この結果得られた板厚：5.5mmの本発
明クラツド材１〜５および比較クラツド材１に、
圧延率：45％の冷間圧延を施して板厚：３mmと
し、これより幅：10mm×長さ：25mm×厚さ：３mm
の寸法をもつた曲げ試験用試片を作成した。
明クラツド材１〜５および比較クラツド材１に、
圧延率：45％の冷間圧延を施して板厚：３mmと
し、これより幅：10mm×長さ：25mm×厚さ：３mm
の寸法をもつた曲げ試験用試片を作成した。
実施例 ２
18KAu合金板材の組成を、重量％で、Ag：10
％、Cu：15％、Auおよび不可避不純物：残りと
し、かつ純Ti板材の接合面に形成される含浸層
の形成条件を、10容量％の窒素を含有するAr気
流中、温度：650℃に、それぞれ２分、7.5分、10
分、および30分間保持として、含浸層における窒
素の含有量がそれぞれ、重量％で、0.16％、2.32
％、4.54％、および6.81％の含浸層を形成する以
外は、実施例１におけると同一の条件で本発明ク
ラツド材６〜９と比較クラツド材２を製造し、さ
らに同一の条件で曲げ試験用試片を作成した。
％、Cu：15％、Auおよび不可避不純物：残りと
し、かつ純Ti板材の接合面に形成される含浸層
の形成条件を、10容量％の窒素を含有するAr気
流中、温度：650℃に、それぞれ２分、7.5分、10
分、および30分間保持として、含浸層における窒
素の含有量がそれぞれ、重量％で、0.16％、2.32
％、4.54％、および6.81％の含浸層を形成する以
外は、実施例１におけると同一の条件で本発明ク
ラツド材６〜９と比較クラツド材２を製造し、さ
らに同一の条件で曲げ試験用試片を作成した。
実施例 ３
18KAu合金板材に代つて純Au板材を使用する
と共に、純Ti板材の接合面に形成される含浸層
の形成条件を、酸素：５容量％、窒素：５容量％
を含有するAr気流中、温度：650℃に、２分およ
び20分間保持して、含浸層における酸素および窒
素の含有量が、それぞれ重量％で、酸素：２％、
窒素：1.5％（本発明クラツド材10）、および酸
素：６％、窒素：5.4％（本発明クラツド材11）
の含浸層を形成する以外は、実施例１におけると
同一の条件で本発明クラツド材10、11と比較クラ
ツド材３を製造し、さらに同一の条件で曲げ試験
用試片を作成した。
と共に、純Ti板材の接合面に形成される含浸層
の形成条件を、酸素：５容量％、窒素：５容量％
を含有するAr気流中、温度：650℃に、２分およ
び20分間保持して、含浸層における酸素および窒
素の含有量が、それぞれ重量％で、酸素：２％、
窒素：1.5％（本発明クラツド材10）、および酸
素：６％、窒素：5.4％（本発明クラツド材11）
の含浸層を形成する以外は、実施例１におけると
同一の条件で本発明クラツド材10、11と比較クラ
ツド材３を製造し、さらに同一の条件で曲げ試験
用試片を作成した。
実施例 ４
素材として、幅：40mm×長さ：100mm×厚さ：
５mmの寸法をもつた市販の純Ti板材と、Ag：
12.5％、Cu：12.5％を含有し、残りがAuと不可
避不純物からなる組成（以上重量％）を有し、か
つ幅：40mm×長さ：100mm×厚さ：0.5mmの寸法を
もつた18KAu合金板材を用意し、これら両板材
の接合面を＃1000のエメリーペーパーで研摩仕上
げした後、これら両部材を、接合面を重ね合わせ
た状態で、内面に離型剤を塗布した肉厚：５mmの
軟鋼製容器内に装入し、大気中で密封し、引続い
て、電気炉中で、温度：750℃に加熱し、この温
度に10分間保持して前記純Ti板材の接合面に酸
素の含浸層を形成し、ついで電気炉から取り出し
て直ちに圧延率：30％の熱間圧延を２パス施した
後、容器を取り除くことによつて板厚：2.7mmの
本発明クラツド材12を製造した。なお、前記含浸
層は酸素：10.2重量％を含有した。
５mmの寸法をもつた市販の純Ti板材と、Ag：
12.5％、Cu：12.5％を含有し、残りがAuと不可
避不純物からなる組成（以上重量％）を有し、か
つ幅：40mm×長さ：100mm×厚さ：0.5mmの寸法を
もつた18KAu合金板材を用意し、これら両板材
の接合面を＃1000のエメリーペーパーで研摩仕上
げした後、これら両部材を、接合面を重ね合わせ
た状態で、内面に離型剤を塗布した肉厚：５mmの
軟鋼製容器内に装入し、大気中で密封し、引続い
て、電気炉中で、温度：750℃に加熱し、この温
度に10分間保持して前記純Ti板材の接合面に酸
素の含浸層を形成し、ついで電気炉から取り出し
て直ちに圧延率：30％の熱間圧延を２パス施した
後、容器を取り除くことによつて板厚：2.7mmの
本発明クラツド材12を製造した。なお、前記含浸
層は酸素：10.2重量％を含有した。
さらに、この結果得られた本発明クラツド材12
に圧延率：30％の冷間圧延を施した後、幅：10mm
×長さ：25mmの寸法をもつた曲げ試験用試片を作
成した。
に圧延率：30％の冷間圧延を施した後、幅：10mm
×長さ：25mmの寸法をもつた曲げ試験用試片を作
成した。
ついで、上記の実施例１〜４で得られた本発明
クラツド材１〜12および比較クラツド材１、２に
ついて、冷間圧延ままの状態、並びに真空中、温
度：700℃に１時間保持の条件で焼鈍処理を施し
た状態で、Au合金または純Au側が伸びるように
90゜曲げ試験を行ない、その剥離状況を観察した。
クラツド材１〜12および比較クラツド材１、２に
ついて、冷間圧延ままの状態、並びに真空中、温
度：700℃に１時間保持の条件で焼鈍処理を施し
た状態で、Au合金または純Au側が伸びるように
90゜曲げ試験を行ない、その剥離状況を観察した。
この結果、本発明クラツド材１〜12には、全く
剥離現象が見られないのに対して、純Ti板材の
接合面に酸素および窒素の含浸層の形成がない比
較クラツド材１、２においては、冷間圧延状態、
および焼鈍状態のいずれのものにも曲げ部分に剥
離が発生するものであつた。
剥離現象が見られないのに対して、純Ti板材の
接合面に酸素および窒素の含浸層の形成がない比
較クラツド材１、２においては、冷間圧延状態、
および焼鈍状態のいずれのものにも曲げ部分に剥
離が発生するものであつた。
上述のように、この発明の方法によれば、Au
およびAu合金素材とTiおよびTi合金素材とを完
全に拡散接合することができ、しかもこれら両素
材の接合部には靱性および耐熱衝撃性にすぐれた
固溶体層が形成されるので、この結果得られたク
ラツド材に圧延や曲げなどの塑性加工や、ろう付
け処理を施しても前記接合部に割れや剥離の発生
が皆無となり、したがつて前記クラツド材を、塑
性加工やろう付けなどの加工手段が不可欠の装身
具の製造に適用できるなど工業上有用な効果がも
たらされるのである。
およびAu合金素材とTiおよびTi合金素材とを完
全に拡散接合することができ、しかもこれら両素
材の接合部には靱性および耐熱衝撃性にすぐれた
固溶体層が形成されるので、この結果得られたク
ラツド材に圧延や曲げなどの塑性加工や、ろう付
け処理を施しても前記接合部に割れや剥離の発生
が皆無となり、したがつて前記クラツド材を、塑
性加工やろう付けなどの加工手段が不可欠の装身
具の製造に適用できるなど工業上有用な効果がも
たらされるのである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ TiまたはTi合金素材の接合面に、酸素およ
び窒素のうちいずれか、または両方を、重量％
で、酸素：0.5〜15.5％、窒素：0.1〜７％の割合
で含有させた含浸層を形成し、 ついで、上記含浸層を介してTiまたはTi合金
素材とAuまたはAu合金素材の接合面を重ね合わ
せた状態で、これら両素材を、不活性ガス雰囲気
あるいは真空雰囲気中で加圧加熱処理して冶金的
に接合することを特徴とするAuおよびAu合金素
材とTiおよびTi合金素材との接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8141084A JPS60223682A (ja) | 1984-04-23 | 1984-04-23 | ＡｕおよびＡｕ合金素材とＴｉおよびＴｉ合金素材との接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8141084A JPS60223682A (ja) | 1984-04-23 | 1984-04-23 | ＡｕおよびＡｕ合金素材とＴｉおよびＴｉ合金素材との接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60223682A JPS60223682A (ja) | 1985-11-08 |
| JPH0353075B2 true JPH0353075B2 (ja) | 1991-08-13 |
Family
ID=13745562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8141084A Granted JPS60223682A (ja) | 1984-04-23 | 1984-04-23 | ＡｕおよびＡｕ合金素材とＴｉおよびＴｉ合金素材との接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60223682A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5009360A (en) * | 1988-11-29 | 1991-04-23 | Mcnc | Metal-to-metal bonding method and resulting structure |
| JP2733634B2 (ja) * | 1991-07-22 | 1998-03-30 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | チタンまたはチタン合金と金合金の接合体と接合方法 |
| EP1241539B1 (en) | 2000-09-13 | 2011-09-28 | Citizen Holdings Co., Ltd. | Method of fixing pipe of a wrist watch case |
-
1984
- 1984-04-23 JP JP8141084A patent/JPS60223682A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60223682A (ja) | 1985-11-08 |
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