JPH05146920A - 金属接合方法 - Google Patents

金属接合方法

Info

Publication number
JPH05146920A
JPH05146920A JP31218991A JP31218991A JPH05146920A JP H05146920 A JPH05146920 A JP H05146920A JP 31218991 A JP31218991 A JP 31218991A JP 31218991 A JP31218991 A JP 31218991A JP H05146920 A JPH05146920 A JP H05146920A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
joining
plate
groove
metal
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP31218991A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiaki Fuse
俊明 布施
Keizo Honda
啓三 本多
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP31218991A priority Critical patent/JPH05146920A/ja
Publication of JPH05146920A publication Critical patent/JPH05146920A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内部に空所を形成するように金属材料を接合
するにあたり、接合中の圧力で空所が変形するのを最小
に抑えること。 【構成】 接合される一方の板材に形成された溝を被接
合金属溶融温度と接合温度との間に融点を持つ充てん材
で埋める。他方の板材の接合面を相手の接合面に合わせ
て双方の板材を一体化する。この一体化した板材を所定
の処理条件のもとでHIP接合する。その後、充てん材
の融点を超える温度を保って双方の板材を加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は内部に空所を形成して施
工される金属材料の接合方法に係り、特に空所の変形が
少なく、また、気密な固相接合が可能な金属接合方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】図8を用いて従来の技術を説明する。な
お、図中、共通の符号51および52は溝付き板および平板
を示し、53は空所を示している。(a)は接合部にろう
材54を流し込むろう付けである。(b)は真空中で双方
の部材を加熱した状態で加圧する固相拡散接合である。
図中加圧方向は矢印Pで示す。(c)は材料と共晶反応
を有するインサート材55を接合部にそう入し、真空中で
加熱しつつ、荷重56を作用させて加圧する共晶ろう付け
である。(d)は双方の材料中に拡散しやすい元素を含
み、拡散後母材と均質化しやすいインサート材(図示せ
ず)を接合部に挿入し、真空中で加熱しつつ荷重56を加
えて接合する液相拡散接合である。(e)は部材同士を
キャニングあるいはシール溶接等によりシールし、容器
57に収めた部材をアルゴンガス中で加熱しつつ、矢印P
で示す等方圧力を及ぼして加圧するHIP(熱間静水圧
圧縮)接合である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の接合方法には次
のような問題がある。すなわち、(a)のろう付けは接
合部にろう材53が存在するため、材料の特性が接合部で
不連続となる。例えば銅をろう付けした場合電気特性は
劣化する。また、強度はろうの強度であり、一般に母材
金属より小さくなる。またろうが外面に露出するため、
高真空中で温度上昇する部品に使用すると、母材に比べ
て脱ガス量が多くなる。(b)の固相拡散接合は、大形
部品を均一に加圧することが困難であり均質で品質上信
頼のおける接合部とはなり得ない。また、一般に、数kg
f /mm2 の加圧力が必要なため溝付き板51の空所が変形
しやすい。この空所の変形を抑えるために加圧力を低く
すると、接合が不完全となりヘリウムリーク特性が低下
したり、接合強度が低下したりする。(c)の共晶ろう
付は、(b)の固相拡散接合に比較して数オーダ低い加
圧力(数十〜数百gf/cm2 )で接合可能なため上記した
空所の変形は抑えられるが、やはり大形部品を均一に加
圧することが困難であり、均質な接合部が得にくい。ま
た共晶融液が生じ、これが溝につまりやすい。(d)の
液相拡散接合は、接合金属材料が限られ、現在、主に、
Ni基耐熱合金に応用されている。他の材質には応用が
難しい。(e)のHIP接合は、アルゴンガスの高圧力
が作用し、空所に変形が生じたり、場合によってはつぶ
れてしまう可能性がある。
【0004】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたものであり、内部に空所を形成して金属材料を接
合するにあたり、空所の変形を最小に抑えることがで
き、固相拡散接合の可能な金属接合方法を提供すること
を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は接合面上に溝を形成した金属材料からなる一
の板材と、その溝を覆い尽くす接合面を有する金属材料
からなる他の板材とを双方の接合面を重ね合わせ、内部
に空所を形成するように接合するにあたり、一つの板材
の溝を被接合金属溶融温度と接合温度との間に融点を持
つ充てん材をもって埋めると共に、他の板材の接合面を
相手接合面に重ねて双方の板材を一体化し、次にこの一
体化した板材を所定の処理条件のもとでHIP接合し、
しかる後充てん材の融点を超える温度を保って双方の板
材を加熱して溝内にある充てん材を溶融させて外に排出
し、溝部の位置に空所を形成するようにしたことを特徴
とするものである。
【0006】
【作用】図1(a)(b)のような加工品が金属製の密
封された容器5に入れられてHIP接合される。
【0007】すなわち、この加工品は溝付き板1の接合
面に上板2および下板3の接合面をそれぞれ重ね合わ
せ、溝内を充てん材4をもって埋めたもので、このと
き、充てん材4の溶融温度Tiは被接合金属のHIP接
合可能最低温度Tbと被接合金属の溶融温度Tmの間に
なるように選定してある。HIP接合処理中、充てん材
4は固体であり、HIP接合の高圧力により空所が変形
することが抑えられる。HIP接合を終えたとき、接合
面6は固相接合されている。接合後の状態を図2(a)
(b)に示す。空所7は加工品の内部に形成され、所望
の形状とすることができる。接合後容器5を除去し、充
てん材溶融温度Ti以上、被接合金属の溶融温度Tm以
下の温度に保持し、溶融した充てん材4を空所から流出
させる。この際接合部は、固相接合されているので前の
HIP接合温度より高温に保たれても、はく離等の異常
は生じない。これらの操作により空所の変形を伴なわず
に固相接合を行なうことができる。
【0008】
【実施例】実施例を図3を用いて説明する。図3(a)
のA−A断面が(b)である。円板10は直径300mm 、厚
さ5mmの無酸素銅から構成される。溝付き円板11は直径
300mm 、厚さ15mmの無酸素銅板からなり、一方の面に直
径250mm 、幅5mm、深さ10mmの溝12を加工したものであ
る。溝12にはCu−20(wt%)Sn合金(溶融温度80
0 〜890 ℃)製の充てん材13が埋込まれる。これらを厚
さ2mmの軟金属容器14に収めて真空室内でシール溶接す
る。たとえば、シール溶接には電子ビーム溶接が適用可
能である。HIP接合は次のように進める。
【0009】金属容器14をHIP処理炉に入れ、圧力10
00、温度700 ℃、保持時間60分の処理条件を保つ。この
とき、底板10と溝付き板11とは固相拡散接合により一体
化される。充てん材13の融点は、800 ℃なので、このH
IP接合では溶融しない。充てん材13は銅母材と固相拡
散接合している。接合後、金属容器14を加工除去する。
次に図4に示すように、充てん材13を溶融させて排出す
る。接合された加工品21をアルゴンガス雰囲気炉22内に
入れる。充てん材13が露出している一方の口には、900
℃の高温アルゴンガス導入用のステンレス鋼製の配管23
を接続する。他方の口にはアルゴンガスで押出された充
てん材13を受ける回収容器24を設置する。炉内を900 ℃
に保って充てん材13が溶融した後に配管23内にアルゴン
ガスを流すと、溶融した充てん材13が空所から回収容器
24に流出する。
【0010】このようにHIP接合で円板10と溝付き円
板11とが一体化されるので、双方の接合部に銅材と少し
も変わらない電気特性及び機械的特性を持たせることが
できる。HIP接合時に溝12内には固体の充てん材13が
埋込まれており、処理圧力が加わっても空所がつぶれる
ことはない。充てん材13と銅材とは接合部で拡散接合さ
れているが、充てん材13は空所から除去されるので、接
合前の加工寸法とほとんど変わらない空所が得られる。
接合前に溝12内面に充てん材13と拡散しにくい材料をコ
ーティングしておくと、さらに寸法精度の良い空所が得
られる。本実施例の組合わせ材料の場合、Mo,W等が
適する。また空所には溶融した充てん材13が薄い層とな
って残るために耐リーク特性を向上させることができ
る。なお、充てん材13は回収容器24に回収されるので再
利用が可能である。
【0011】図5を参照して他の実施例を説明する。幅
1mm、深さ1mmの溝31を持つ幅200mm 、長さ400mm 、厚
さ2mmの銅製の溝付き板32の溝31内にwt%で5Pd−
68Ag−27Cu合金製の充てん材33を充てんする。これ
をステンレス鋼製の平板34の上にのせて金属容器35内に
収めて真空室内でシール溶接する。金属容器35内面には
カーボンスプレーあるいはBNスプレーを塗布してお
き、接合後、加工品が金属容器34からはく離しやすくす
る。HIP接合は次の処理条件で実施する。すなわち、
図6に示されるようにまず圧力1000、温度700 ℃、保持
時間60分の処理条件を保って接合する。その後、圧力10
00、温度750 ℃、保持時間60分の条件を保ち、さらに接
合を進行させる。充てん材33の固相線温度は約805 ℃の
ため、接合中、充てん材33は固体のままである。初めの
700 ℃から次の750 ℃へと温度変化を伴ないながら2回
にわたって接合しているのは、1回目で750 ℃に上げる
と、軟化した充てん材33が溝付き板32と平板34との間の
接合部に進入しやすくなるからである。この処理で溝付
き板32と平板34は固有拡散接合される。
【0012】接合後の処理方法を図7を参照して説明す
る。図7(b)は(a)のC−C断面図である。接合し
た加工品41の空所42に向けて穴43を穿つ。これをアルゴ
ンガス雰囲気炉44内に入れる。穴43の一方には、真空吸
引用の内面を黒鉛ライニングした銅製の配管45を接続す
る。黒鉛ライニングは溶融充てん材がぬれないようにす
るためである。この配管45はアルゴンガス雰囲気炉44か
ら外に引出されており、この部分は冷却水用配管46を巻
いて冷却している。配管45は真空ポンプ47に接続されて
いる。アルゴンガス雰囲気炉44を動作させ、加工品41及
び配管45を850℃まで加熱する。この時充てん材33は溶
融している。その後、真空ポンプ47と配管45との間のバ
ルブを開けて配管45内を真空にする。すると、加工品41
の空所42内の溶融した充てん材48(液相線温度810 ℃)
が吸引されて配管45内を流出してくる。これは、配管45
下部の溶融金属溜りに溜る。この処理で空所42内の充て
ん材48は排出され、正しい形状の空所42が形成される。
かくして、加工品41の接合部は固相拡散接合される。空
所42内の充てん材はHIP接合時は固体なので、HIP
加圧操作により溝がつぶれることはない。
【0013】上記実施例は銅−ステンレス鋼以外の組合
せ(例えば銅−銅、銅−モリブデン、銅−軟銅等)でも
同様の結果が得られる。また充てん材は本合金に限らず
接合される材料のHIP接合温度付近において固体であ
り、接合材料の融点以下の液相線温度のものであれば、
同様の結果が得られる。アルゴンガス雰囲気炉は真空炉
であってもよい。また、真空吸引せずに実施例のように
ガス流で充てん材を押出しても良い。
【0014】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、内部
に空所を形成するように一の金属材料と、他の金属材料
とを接合するにあたり、一の金属材料に溝を形成し、充
てん材を用いてその溝を埋めるようにしているので、高
圧力が作用しても仕上げられた空所の変形を最小に保つ
ことができる。また、等方圧力を及ぼすことのできるH
IP接合を用いて接合するので気密な固相拡散接合が果
たされ、強固な接合面とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による接合方法を説明するための図。
【図2】本発明の処理方法で製作された部材の断面図。
【図3】本発明の円形部材への適用例を説明するための
図。
【図4】図3に示される円形部材のアルゴンガス雰囲気
炉内での処理方法を説明するための図。
【図5】本発明の他の適用例を説明するための図。
【図6】本発明のHIP接合処理条件を示す線図。
【図7】本発明の接合後の処理手順を説明するための
図。
【図8】従来の接合方法を説明するための図。
【符号の説明】
10…円板 11…溝付き円板 12,13…溝 13,33…充てん材 14,35…金属容器 32…溝付き板 34…平板 42…空所

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 接合面上に溝を形成した金属材料からな
    る一の板材と、その溝を覆い尽くす接合面を有する金属
    材料からなる他の板材とを双方の接合面を重ね合わせ、
    内部に空所を形成するように接合するにあたり、前記一
    の板材の該溝を被接合金属溶融温度と接合温度との間に
    融点を持つ充てん材をもって埋めると共に、前記他の板
    材の接合面を相手接合面に重ねて双方の板材を一体化
    し、次にこの一体化した板材を所定の処理条件のもとで
    HIP接合し、しかる後前記充てん材の融点を超える温
    度を保って前記双方の板材を加熱して該溝内にある充て
    ん材を溶融させて外に排出し、溝部の位置に空所を形成
    するようにしたことを特徴とする金属接合方法。
JP31218991A 1991-11-27 1991-11-27 金属接合方法 Pending JPH05146920A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31218991A JPH05146920A (ja) 1991-11-27 1991-11-27 金属接合方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31218991A JPH05146920A (ja) 1991-11-27 1991-11-27 金属接合方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05146920A true JPH05146920A (ja) 1993-06-15

Family

ID=18026293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP31218991A Pending JPH05146920A (ja) 1991-11-27 1991-11-27 金属接合方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05146920A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005144510A (ja) * 2003-11-18 2005-06-09 Japan Atom Energy Res Inst 高融点異種金属材の高温等方加圧接合法
US20120168078A1 (en) * 2009-09-25 2012-07-05 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Method for manufacturing a module with a hollow area by hot isostatic compression

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005144510A (ja) * 2003-11-18 2005-06-09 Japan Atom Energy Res Inst 高融点異種金属材の高温等方加圧接合法
JP4533998B2 (ja) * 2003-11-18 2010-09-01 独立行政法人 日本原子力研究開発機構 高融点異種金属材の高温等方加圧接合法
US20120168078A1 (en) * 2009-09-25 2012-07-05 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Method for manufacturing a module with a hollow area by hot isostatic compression
US8408447B2 (en) * 2009-09-25 2013-04-02 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Method for manufacturing a module with a hollow area by hot isostatic compression

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5863398A (en) Hot pressed and sintered sputtering target assemblies and method for making same
US5963778A (en) Method for producing near net shape planar sputtering targets and an intermediate therefor
US4485961A (en) Welding by hot isostatic pressing (HIP)
US3957194A (en) Liquid interface diffusion method of bonding titanium and/or titanium alloy structure
US6554178B1 (en) Battery case feedthrough
US5165591A (en) Diffusion bonding
US3985283A (en) Method of joining braze alloy to a parent metal part
JPH05146920A (ja) 金属接合方法
JP6734746B2 (ja) 円筒形スパッタリングターゲットの製造方法
CN100496852C (zh) 用于扩散结合和超塑成形的设备
JPS6311118B2 (ja)
US5484096A (en) Method of bonding two bodies together by brazing
JPH07330455A (ja) セラミック材と金属材との接合方法
US2169354A (en) Method of and means for producing steel clad with stainless steel
JPS6130292A (ja) 熱間等方圧プレスによる拡散接合法
JP2935004B2 (ja) 消失模型鋳造法を用いた異種金属の拡散接合による複合鋳造法と、その装置
EP0622581B1 (en) Method for sealing thermal processing apparatus
JP6774702B2 (ja) 円筒形スパッタリングターゲットの製造方法
JP2693973B2 (ja) 筒状積層材の拡散接合方法
JP7024128B1 (ja) スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体、その製造方法及びスパッタリングターゲットの回収方法
JPH1143706A (ja) 金属部品の補修方法
WO2022070880A1 (ja) スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体、その製造方法及びスパッタリングターゲットの回収方法
EP0095284A1 (en) Tantalum bonding method
WO1997031739A1 (en) Method for producing near net shape planar sputtering targets and an intermediate therefor
JPS603988A (ja) 拡散接合による金属板被覆接合方法