JPH04162982A

JPH04162982A - ＴｉＮｉ合金のロウ付け

Info

Publication number: JPH04162982A
Application number: JP28644890A
Authority: JP
Inventors: Yukihisa Takahashi; 幸久高橋; Takehiko Watanabe; 健彦渡辺
Original assignee: Nippon Stainless Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Stainless Steel Co Ltd
Priority date: 1990-10-24
Filing date: 1990-10-24
Publication date: 1992-06-08

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、ＴｉＮｔ合金のロウ付けに関する。より詳細
には、本発明は、例えば形状記憶特性を有するＴｉＮｊ
合金をロウ付けするためのロウ材、フラックスおよびそ
れらを利用したＴ１Ｎｉ合金のロウ付け方法に関する。

（従来の技術）これまで、上述のような形状記憶特性を有するＴ１Ｎｉ
合金の接合は、接合対象物が金属間化合物であり、数％
の組成移動および不純物の混入があっただけでも、形状
記憶特性を発揮しな（なったりあるいは脆化するため、
さらには、表面に存在する強固な酸化皮膜のために、非
常に難しいとされてきた。したがって、従来その接合は
、　（ｉ）溶融金属を作らない機械的方法（ねじ止め、
かしめ、引っ掛け）、および（ｉｉ）溶融金属を残さな
い溶融接合法（アブセラ［８接、フラッシュ溶接）のい
ずれかで行われてきた。

しかし、上述の各方法は以下のような問題点が存在する
。すなわち、上記（ｉ）の方法は取り付けのための加工、部品数の増
加によりコストアップとならざるを得なかった。

（ｉｉ）の方法はＮｉＴｉ合金の加工、被溶接物の形状
制限、心出し精度の点から精密な治具が必要となり高価
な接合法となっていた。

また、溶融金属を作らない接合方法としてロウ付けが考
えられ、一般にチタン合金のロウ付けに用いられるロウ
材の代表的なものは銀ロウであることから、市販されて
いる銀ロウを利用してロウ付けを行う試みも提案されて
いるが、大気中での接合は不可能で不活性ガス中または
真空中で実施する必要がある点で問題があり、使用に適
するロウ材およびフラックスは未だ市販されていない。

（発明が解決しようとする課題）ところで、形状記憶合金としてのＴ１Ｎｉ合金を例にと
ると、その非溶融接合技術が確立されたとすると、これ
まで不可能と考えられてきた異種材料との接合や複合化
という一層広範囲の応用への展開が可能となり、特にロ
ウ付けのように比較的高い温度での接合が可能となれば
、接合組み立て後に形状記憶処理を行うことができるな
ど、その優位性は顕著である。

本発明は、これらの問題点を解決し、Ｔ１Ｎｉ合金、特
に形状記憶合金として多用されるＴｊＮｉ合金の用途を
拡大する上で必要なＴｉＮｔ合金接合用のロウ材、フラ
ックスおよびその接合方法を提供することを目的として
いる。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明者は鋭意研究を重ねた
結果、接合の対象となるＴ１Ｎｉ合金が金属間化合物で
ある点に鑑み、その合金組成に著しい影響を与えないロ
ウ合金組成とフラックス組成との組合せを解明、次のよ
うな知見を得て本発明を完成するに至った。

■これまでに開発されたＴｉロウ付け用フラックス（第
１表中のＮｏ、１，２フラツクス）を用い、市販の銀ロ
ウを用いてロウ付を試みたが、ロウの拡がりは全（見ら
れなかった。そこで、ｋｌ、２のフラックスを基本にし
て、第１表に示した隘３以下１５種類のフラックスを試
作したところ、ＡｇＣｌ−ＬｉＣ１系においてＫＦおよ
び／またはＬｉＰが含有されることにより最適フラック
スが得られることを見い出した。なお、溶融ロウと溶融
フラックスの置換が十分でないことから、ロウ付作業を
二回に分けて行うことに着目し一種の予備フラックス処
理を採用することにより、大気中でも一層効果的なロウ
付けが可能になることを知った。

■その際、最初に用いるフラックスとして、へｇｃ１−
ＫＦ−ＬｉＣ１系のスラックスをまず塗布してからＮｉ
あるいはＴｉ含有のロウ合金を用いて予備フラックス処
理を行い、その終了後慣用の銀ロウ行用フラックスを塗
布してからさらに加熱を続はロウ付けを完了するのであ
る。

■ロウ材としては市販の銀ロウに比較して亜鉛添加量を
抑えることにより、またＮｉまたはＴｉを配合すると第
１回目のロウ付け温度が変化してもそれによって破断強
度がバラ゛ンクことがなくなり、むしろさらに破断強度
が上昇して、効果的なロウ付けが可能になることをも知
った。

かくして、本発明は、重量割合で、Ａｇ：　５５〜６０
％、Ｃｕ：２０〜３０％およびＳｎ：１〜１０％から成
り、さらに必要によりＮｉ　：２〜３％および／または
Ｔｉ：２〜３％を加えたり、および／またはさらにおよ
びＺｎ：０〜１５％に制限した組成よりなるＮｉ’ｒｉ
合金用コウ材である。

別の面からは、本発明は、重量割合で、ＡｇＣｌ：１０
〜６０％、ＫＦおよび／またはＬｉＦ：１０〜６０％、
ＬｉＣ１：４０〜８０％の組成を有するＮｉＴｉ合金の
ロウ付け用フラックスである。

本発明は、さらに別の面からは、重量割合で、ＡｇＣｌ
：　１０〜６０％、ＫＦ（ＬｉＦ）　：１０〜６０％、
ＬｔＣｌ：　４０〜８０％の組成を有するフラックスを
適用するとともに前述の組成のロウを載置しロウ材の液
相線温度より１５０〜２５０℃高い温度に保持し、Ｎｉ
Ｔｉ上にロウを付け、ロウ上のスラグを除去した後、例
えば市販銀ロウ用フラックスを用いて、８００〜９００
℃の温度範囲で接合するロウ付け方法である。

（作用）本発明の構成と作用を説明する。なお、以下において％
は特にことわりがない限り重量％である。

本発明にがかるロウ合金においてその組成を上述のよう
に限定した理由を説明する。

Ａｇ＝銀はチタンに対して濡れが良く、へｇ−Ｔｉ間の金属間
化合物は延性に冨み継手が比較的脆くないという利点が
ある。接合すべきＴｔＮｉ合金の組成を実質上変更しな
いために、Ａｇ量は５５〜６０％に制限すＣｕ：銅は融点下降剤として使用される。２０％未満であると
、その効果が十分でなく、一方３０％超であると融点が
過度に低下してしまうため、本発明にあってＣｕ配合量
は２０〜３０％に制限する。

Ｓｎ：錫はロウの融点下降剤として、また拡がり性を向上させ
る目的のため１〜１０％配合するがその範囲を外れると
、ロウ材が脆くなる。

Ｎｉ、、Ｔｉ：ニッケルおよびチタンは、母材に含まれるのと同じ成分
の金属であるため、ロウ材と母材との反応を促進させ、
濡れ性を向上させる役割がある。

特に、２〜３％のニッケルまたはＴｉを添加することに
より、継手を脆くする銅の害を防ぐ役割もある。

ｚｎ：従来の銀ロウ材にあっては、亜鉛の配合は必須であった
が、本発明にあっては、亜鉛の多量の添加はロウの融点
が降下しすぎることおよびロウが脆くなるために、Ｚｎ
を配合する場合にあっても１５％以下に制限する。

次に、フラックス組成を限定した理由を説明する。

大気中のロウ付けでは、酸化、窒化により濡れが妨げら
れるために、通常、フラックスを用いる。

フラックスは、ロウ接性を良くするために使用し、その
作用としては、固体表面の清浄や酸化物の除去などが挙
げられる。また、ロウ材と母材の表面を覆うため、その
表面張力が界面張力となって減少しロウ材の広がりを助
長する。

本発明にあっては、Ｔｉおよびその合金のロウ付けに適
用するフラックスとして市販のフラックスに多く含まれ
るＫＣＩ　、、ＬｉＦ　、　ＮａＣｌを排除して通常そ
れらに含まれていないＡｇＣｌやＬｉＣｌを加えたこと
を特徴とする。

ＬｉＣｌはロウの広がりを確保するために４０〜８０％
配合する。

ＫＦおよび／またはＬｉＰはロウの広がりをさらに促進
するために配合するものであって、合計量で１０〜６０
％の割合で配合することにより所期の効果が得られる。

ＡｇＣｌは溶融ロウの界面張力を減少させるために配合
するもので、１０％未満ではその効果が十分でなく、一
方６０％を趙えると、相対的にＬｉＣ１やＫＦなとの量
が少なくなり、酸化物の除去能が小さくなるため、本発
明にあっては１０〜６０％に限定する。

本発明にかかるＴ１Ｎｉ合金のロウ付けは、前述のロウ
材を用いることにより、例えば真空中で行うこともでき
るが、実用的には予備フラックス処理を行うことによっ
て大気中で行うのが好ましい。

すなわち、接合すべき部材のうち少な（ともＴｉＮ４合
金製の部材の接合面にフラックスを塗布し、接合面上に
ロウ材を載置させてから加熱して接合面にロウ材の層を
密着させる。このときロウ材表面に一部スラグが残留す
るため、例えば、ワイヤブラシなどを用いて機械的に適
宜除去する。このようにして用意した接合面に対し汎用
の銀ロウ併用フランクスを塗布してから両接合面を例え
ば突き合わせや重ね合わせるなどして密着させてから加
熱することによってロウ付けを完了する。

なお、接合部材のうちＴ１Ｎｉ合金製でない部材の接合
面は場合によっては予備フラックス処理は必要としない
。

前述のフラックスによる予備処理によるロウ材の接合を
行うのは、ロウの流れを確保するためであり、そのため
にはロウ材の液相線温度より１５０〜２５０　℃高い温
度に保持する。保持温度が液相線温度より１５０℃高い
温度より低いと、十分なロウの広がりを確保できず、ま
たその予備接合温度が上記範囲より高すぎるとフラック
スの活性が失われてしまうため、保持温度は液相線温度
より１５０〜２５０℃の温度範囲とする。

かかる予備フラックス処理に続いて仕上げフラックス処
理を行うが、このとき使用するフラックスは従来より一
般の金属に用いられてきた汎用の銀ロウ付け用のフラッ
クスを使用すればよい。

かかる汎用のフラックスを使用する理由は、予備フラッ
クス処理に用いたフラ・ンクスはロウとの置換が悪いた
めにロウ表面にスラグが残留しやすいことから、予備処
理後、ワイヤブラシ掛けなどの機械的手段でスラグを除
去した後ロウ表面の酸化物を除去し、接合強度を高める
ためである。

仕上げフラックス処理の温度は８００〜９００℃である
。

次に、本発明をその実施例によってさらに具体的に説明
する。

実施例１研磨洗浄した４４＠ｔ％Ｔｉ−５ｈｔ％ＮｉのＴ１Ｎｉ
合金板上に、２０ｍｇの市販銀ロウ（第２表のロウ合金
ＮＯ，１）を置くと共にＴ１Ｎｉ合金板全面に第１表に
示す市販フラックス覧１．２を塗布し、大気中で７３０
　℃まで加熱し冷却後スラグを除去しその広がり面積を
測定した。広がり面積はゼロであった。

そのため、フラックス阻１．２に多く含まれているＫＣ
Ｉ　、、ＬｉＦ　、　ＮａＣ１を減らし、含まれていな
いＬｉＣｌを加えたフランクスフ！１３のフラックスで
同様の試験を行ったところ、少量の広がりが確認された
。

これらの結果、ＬｔＣｌの存在が、効果のある可能性が
分かったのでＬｉＣ１量を徐々に増加したフラックス覧
５〜８を用いて同し試験を行った。しかし、その結果、
広がりは認められなかった。

それ故ＬｉＣ１は必須組成である可能性のあるもののＫ
ＣＩ　、　ＬｉＦ　、　ＮａＣ１がロウの広がりに悪影
響を与えていると考え、これらを無くしたフラックス隘
９で試験を行ったところ７．１８ｍｍ２の広がりを得た
。

この後、Ｎα１０〜１７までＡｇＣｌ、ＫＦ、　ＬｉＣ
ｌを中心に組成を変化させ同じ試験を行った。ロウの広
がりはＮ０１１が６９．７７ｍ＊ｚと最大の広カリヲ示
シタ。陥、１０および１１に１１３〜１５では十分な広
がりを得ることができなかったため、ＡｇＣｌ，ＫＦ、
　ＬｉＣ１の三種またはＩＦと同じフッ化物であるＬｉ
Ｆを用いなければ広い広がりは得られないことが判明し
た。

これらの結果に基づいてフランクスフ１１を改善すべく
一連の同様の試験で行ったところＡｇＣｌが１０〜６０
−ｔ％、ＫＦおよび／またはＬｉＦが合計量で１０〜６
０−ｔ％、そしてＬｉＣ１が４０〜８０％含まれたフラ
ックスが７ｉＮｔ合金のロウ付げに非常に有効であるこ
とが判明した。

実施例２第１表のＮｃｔｌｌの組成を有するフラックスを用いて
、第２表の覧１〜６のロウ材広がり試験を行った。

ロウ材１０ｍｇを研磨洗浄した４４−ｔ％Ｔｉ−５６ｗ
ｔ％ＮｉのＴ１Ｎｉ合金板上に置くと共にこのＴ１Ｎｉ
合金板全面に前記フラックスを塗布し、大気中で８３０
℃まで加熱し冷却後、ワイヤブラシ掛けによってスラグ
を除去し、その広がり面積を測定した。

各ロウ共充分広い面積に広がっていた。これらはいずれ
も大気中で行った。

次に、上記方法により温度を変えてロウを付けた後、ワ
イヤブラシ掛けによってスラグを除去し、市販の汎用銀
ロウ付け用フラックスを塗り、両接合面を突き合わせて
５００ｇの荷重を付与しながら、８５０″Ｃで接合を行
つた。ここに市販の銀ロウ付け用フラックスを用いたの
は、随１１のフラックスはロウとの置換が悪く、接合面
にスラグが残るためである。

これらを室温で引っ張って、剪断試験した結果を第３表
に示す。

ＮｉおよびＴｉを含有するロウを用いた方が、高破断応
力を示し、継手強度の同上にＮｉおよびＴｉの添加が有
用であるといえる。亜鉛を含有しないロウ材を用いた継
手の方が、初めのロウを付ける温度が変化しても破断強
度は大きく変化せず、充分高い強度が得られた。

また最大剪断強度の得られた温度は各々のロウ材の液相
線より１５０〜２５０℃高い温度範囲にあった。

また、ロウを付ける際の各々の温度での保持時間は好ま
しくは３分までで充分な剪断強度が得られるが、それを
超えた高温度では十分な剪断強度は得られなかった。

第１表　フラックス組成及び広がり面積第３表　剪断強
度　　（ｋｇｆ／ｍｍ２）（発明の効果）本発明は、以上説明したように構成されているから、本
発明のＴｉ〜ｉ合金用のロウ、フラックスを用いれば点
・線・面状のいかんを問わず、大気中で行える安価で確
実な接合が可能となり、ロウを付ける温度および接合温
度は形状記憶合金の形状記憶熱処理温度より高いからロ
ウ付け後形状記憶熱処理も可能であり、これまでより複
雑な形状物の作成も可能となるため産業１益するところ
極めて大である。

出願人　日本ステンレス株式会社渡　　辺　　健　　彦代理人　弁理士　広　瀬　章　−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量割合で、Ａｇ：５５〜６０％、Ｃｕ：２０〜３０％、Ｓｎ：１〜
１０％から成る合金組成を有するＮｉＴｉ合金用ロウ材。
（２）重量割合で、さらにＮｉ：２〜３％および／またはＴｉ：２〜３％をさらに
含む請求項１記載のＮｉＴｉ合金用ロウ材。
（３）請求項１または２記載のＮｉＴｉ合金用ロウ材で
あって、Ｚｎ：１５％以下に制限したＮｉＴｉ合金用ロ
ウ材。
（４）重量割合で、ＡｇＣｌ：１０〜６０％、ＫＦおよび／またはＬｉＦ：１０〜６０％、およびＬｉ
Ｃｌ：４０〜８０％の組成を有するＮｉＴｉ合金のロウ付け用フラックス。
（５）ロウ付けすべきＮｉＴｉ合金部材上にフラックス
を適用し、ロウ付けするとともに、ロウ上のスラグを除
去した後にさらにフラックスを適用して大気下で行うＮ
ｉＴｉ合金のロウ付け方法。
（６）ロウ付けすべきＮｉＴｉ合金部材上に請求項４記
載のフラックスを適用するとともに請求項１ないし３の
いずれかに記載のロウ材を載せ、該ロウ材の液相線温度
より１５０〜２５０℃高い温度に保持して前記ＮｉＴｉ
合金部材上にロウを付け、ロウ上のスラグを除去した後
、市販の汎用銀ロウ付け用フラックスを塗布して、８０
０〜９００℃の温度範囲で接合することを特徴とするＮ
ｉＴｉ合金のロウ付け方法。