JPH058056A - ステンレス鋼とアルミニウム又はアルミニウム合金の接合方法 - Google Patents
ステンレス鋼とアルミニウム又はアルミニウム合金の接合方法Info
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- JPH058056A JPH058056A JP18336091A JP18336091A JPH058056A JP H058056 A JPH058056 A JP H058056A JP 18336091 A JP18336091 A JP 18336091A JP 18336091 A JP18336091 A JP 18336091A JP H058056 A JPH058056 A JP H058056A
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- aluminum
- stainless steel
- titanium
- aluminum alloy
- insert material
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- Pending
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- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高強度、高温特性に富んだステンレス鋼とア
ルミニウム又はアルミニウム合金の接合体を得る。 【構成】 ステンレス鋼とアルミニウム又はアルミニウ
ム合金をＨＩＰ装置により高温、高圧下で接合するに際
し、ステンレス鋼とアルミニウム又はアルミニウム合金
との間にチタニウムをインサート材として使用すること
を特徴としている。インサート材としてチタニウム板を
使用する他、ステンレス鋼にチタニウムをスパッタリン
グし、このチタニウムスパッタリング層をインサート材
とすることもできる。この接合体は極低温用継手(クリ
オカップジョイント)、冷凍工業継手、冷蔵庫用フレオ
ンパイプ等として利用される。
ルミニウム又はアルミニウム合金の接合体を得る。 【構成】 ステンレス鋼とアルミニウム又はアルミニウ
ム合金をＨＩＰ装置により高温、高圧下で接合するに際
し、ステンレス鋼とアルミニウム又はアルミニウム合金
との間にチタニウムをインサート材として使用すること
を特徴としている。インサート材としてチタニウム板を
使用する他、ステンレス鋼にチタニウムをスパッタリン
グし、このチタニウムスパッタリング層をインサート材
とすることもできる。この接合体は極低温用継手(クリ
オカップジョイント)、冷凍工業継手、冷蔵庫用フレオ
ンパイプ等として利用される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はステンレス鋼とアルミニ
ウム又はアルミニウム合金(以下、アルミニウム材とい
う)をＨＩＰにより接合する方法に関する。
ウム又はアルミニウム合金(以下、アルミニウム材とい
う)をＨＩＰにより接合する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】異種金
属材料の接合技術は、近年、化学工業の進歩発展に伴い
プラントの操業条件は益々厳しくなってきていることか
ら、使用材料も高級化及び多様化している。ステンレス
鋼とアルミニウム材との接合材料は、極低温用継手(ク
リオカップジョイント)、冷凍工業継手、冷蔵庫用フレ
オンパイプ等に現在数多く使用されている。
属材料の接合技術は、近年、化学工業の進歩発展に伴い
プラントの操業条件は益々厳しくなってきていることか
ら、使用材料も高級化及び多様化している。ステンレス
鋼とアルミニウム材との接合材料は、極低温用継手(ク
リオカップジョイント)、冷凍工業継手、冷蔵庫用フレ
オンパイプ等に現在数多く使用されている。
【０００３】ステンレス鋼とアルミニウム材を接合する
場合、接合部に金属間化合物ができ易いために、信頼性
がある高強度を有する接合を得ることは非常に困難であ
る。そのため、従来は摩擦圧接法、爆着、通電圧着等が
採用されているが、いずれも接合強度の不足、信頼性の
不足(安定しない)及び形状、大きさの制限、高温(３０
０℃以上)での使用ができない等の欠点があった。
場合、接合部に金属間化合物ができ易いために、信頼性
がある高強度を有する接合を得ることは非常に困難であ
る。そのため、従来は摩擦圧接法、爆着、通電圧着等が
採用されているが、いずれも接合強度の不足、信頼性の
不足(安定しない)及び形状、大きさの制限、高温(３０
０℃以上)での使用ができない等の欠点があった。
【０００４】本発明は、ステンレス鋼とアルミニウム材
の接合に関する上記従来技術の欠点を解消し、接合強度
及び高温特性の上昇、更に形状的にも３次元的形状も製
造が可能である新規な接合方法を提供することを目的と
するものである。
の接合に関する上記従来技術の欠点を解消し、接合強度
及び高温特性の上昇、更に形状的にも３次元的形状も製
造が可能である新規な接合方法を提供することを目的と
するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者は、従来法とは異なる接合方法としてＨＩ
Ｐ接合に着目し、ステンレス鋼とアルミニウム材の接合
部での接合強度及び高温特性の上昇を同時に付与し得る
方策について種々研究を重ねた。
め、本発明者は、従来法とは異なる接合方法としてＨＩ
Ｐ接合に着目し、ステンレス鋼とアルミニウム材の接合
部での接合強度及び高温特性の上昇を同時に付与し得る
方策について種々研究を重ねた。
【０００６】その結果、接合の際に生じ易い脆弱な金属
間化合物(ＦeＡl2、Ｆe2Ａl5、ＮiＡl3、Ｎi2Ａl3など)
の発生を抑えるために、チタニウムをインサート材とし
て使用し、なお且つＨＩＰを適用することにより、均一
な加圧接合が得られることを見い出し、ここに本発明を
完成したものである。
間化合物(ＦeＡl2、Ｆe2Ａl5、ＮiＡl3、Ｎi2Ａl3など)
の発生を抑えるために、チタニウムをインサート材とし
て使用し、なお且つＨＩＰを適用することにより、均一
な加圧接合が得られることを見い出し、ここに本発明を
完成したものである。
【０００７】すなわち、本発明は、ステンレス鋼とアル
ミニウム又はアルミニウム合金をＨＩＰ装置により高
温、高圧下で接合するに際し、ステンレス鋼とアルミニ
ウム又はアルミニウム合金との間にチタニウムをインサ
ート材として使用することを特徴とする高強度、高温特
性に富んだステンレス鋼とアルミニウム及びアルミニウ
ム合金の接合方法を要旨とするものである。
ミニウム又はアルミニウム合金をＨＩＰ装置により高
温、高圧下で接合するに際し、ステンレス鋼とアルミニ
ウム又はアルミニウム合金との間にチタニウムをインサ
ート材として使用することを特徴とする高強度、高温特
性に富んだステンレス鋼とアルミニウム及びアルミニウ
ム合金の接合方法を要旨とするものである。
【０００８】以下に本発明を更に詳述する。
【０００９】
【作用】異種金属材料であるステンレス鋼とアルミニウ
ム材の中間にチタニウムをインサート材として挿入する
ことによって、ステンレス鋼の中のＦe、Ｎiとアルミニ
ウムが直接合金を作ることなく、比較的安定したＴiＡl
3を作らせることによって、高強度の安定した接合面を
得ることができる。
ム材の中間にチタニウムをインサート材として挿入する
ことによって、ステンレス鋼の中のＦe、Ｎiとアルミニ
ウムが直接合金を作ることなく、比較的安定したＴiＡl
3を作らせることによって、高強度の安定した接合面を
得ることができる。
【００１０】このように本発明法では、ステンレス鋼と
アルミニウム材の中間にチタニウムをインサート材とし
て挿入するが、ステンレス鋼及びアルミニウム合金の材
質は特に制限されず、これらは単層のほか、２層以上の
多層も可能である。アルミニウム材は主としてＡ１０５
０が多用される。また、形状としても板、線又は棒状、
パイプ状などの様々な形状が可能である。
アルミニウム材の中間にチタニウムをインサート材とし
て挿入するが、ステンレス鋼及びアルミニウム合金の材
質は特に制限されず、これらは単層のほか、２層以上の
多層も可能である。アルミニウム材は主としてＡ１０５
０が多用される。また、形状としても板、線又は棒状、
パイプ状などの様々な形状が可能である。
【００１１】また、インサート材として使用するチタニ
ウムは、接合すべきステンレス鋼及びアルミニウム材の
形状に応じて、板状(例、板厚２〜０.５mm)など、種々
の形状が可能である。更には、ステンレス鋼の被接合面
にスパッタリングなどによりチタニウム層又は皮膜
(例、３〜１０μm)を予め形成する方法も可能である。
ウムは、接合すべきステンレス鋼及びアルミニウム材の
形状に応じて、板状(例、板厚２〜０.５mm)など、種々
の形状が可能である。更には、ステンレス鋼の被接合面
にスパッタリングなどによりチタニウム層又は皮膜
(例、３〜１０μm)を予め形成する方法も可能である。
【００１２】ＨＩＰ接合に際しては、加圧用ガス(例、
アルゴンガス)が接合部へ侵入するのを防止するため
に、被接合材を金属製容器(カプセル)内に入れてカプセ
ル内部を排気(１×１０-6Ｔorr以下)した後に完全に封
止し、しかる後にＨＩＰにより加圧接合する。その際、
ステンレス鋼とアルミニウム材、チタニウムは、いずれ
もカプセル内に入れる前に酸化被膜を除去しておく必要
がある。
アルゴンガス)が接合部へ侵入するのを防止するため
に、被接合材を金属製容器(カプセル)内に入れてカプセ
ル内部を排気(１×１０-6Ｔorr以下)した後に完全に封
止し、しかる後にＨＩＰにより加圧接合する。その際、
ステンレス鋼とアルミニウム材、チタニウムは、いずれ
もカプセル内に入れる前に酸化被膜を除去しておく必要
がある。
【００１３】チタニウム板を使用する場合、先ずステン
レス鋼とチタニウム板をＨＩＰにより接合し、その後に
チタニウム面にアルミニウム材をＨＩＰ処理する。これ
は、ステンレス鋼とチタニウムの接合温度が高いため
に、一度に接合することができないためである。しか
し、ステンレス鋼に直接チタニウムをスパッタリング法
などによりコーティングした場合は、１回のＨＩＰ処理
で接合することが可能であり、この方式の方が、より経
済的である。
レス鋼とチタニウム板をＨＩＰにより接合し、その後に
チタニウム面にアルミニウム材をＨＩＰ処理する。これ
は、ステンレス鋼とチタニウムの接合温度が高いため
に、一度に接合することができないためである。しか
し、ステンレス鋼に直接チタニウムをスパッタリング法
などによりコーティングした場合は、１回のＨＩＰ処理
で接合することが可能であり、この方式の方が、より経
済的である。
【００１４】次に本発明の実施例を示す。
【００１５】
【実施例１】本例はインサート材としてスパッタリング
チタニウム層を使用した例である。まず、２５mmφ×５
０mmＬのＳＵＳ３０４材(ステンレス鋼)を真空加熱によ
り、クリーニングを行い、次いでこれにチタニウムをス
パッタリングにより５μm厚さにコーティングした。そ
して、同じくクリーニングしたアルミニウム材(Ａ１０
５０)と共に図１に示すアルミニウム製カプセル内にセ
ットし、ＴＩＧ溶接によりカプセルに蓋を溶接し、５×
１０-6Ｔorr以下まで排気し、完全封止した。
チタニウム層を使用した例である。まず、２５mmφ×５
０mmＬのＳＵＳ３０４材(ステンレス鋼)を真空加熱によ
り、クリーニングを行い、次いでこれにチタニウムをス
パッタリングにより５μm厚さにコーティングした。そ
して、同じくクリーニングしたアルミニウム材(Ａ１０
５０)と共に図１に示すアルミニウム製カプセル内にセ
ットし、ＴＩＧ溶接によりカプセルに蓋を溶接し、５×
１０-6Ｔorr以下まで排気し、完全封止した。
【００１６】その後、このカプセルをＨＩＰ装置に挿入
し、５３０℃×１０００気圧で１２０分のＨＩＰ処理を
行った。ＨＩＰ処理後、カプセルを除去し、試験片に加
工して引張試験に供した。その結果、９〜１０kg／mm2
の接合強度が得られた。
し、５３０℃×１０００気圧で１２０分のＨＩＰ処理を
行った。ＨＩＰ処理後、カプセルを除去し、試験片に加
工して引張試験に供した。その結果、９〜１０kg／mm2
の接合強度が得られた。
【００１７】また、低温、高温特性を調査するために、
次のテストを行ったが、いずれも接合部に異常は認めら
れなかった。 低温ヒートショックテスト：液体窒素中１０分間保持
後、大気中で１００℃、３０分間保持のテストを２回繰
り返す。 高温テスト：大気中で６００℃、６０分間保持する。
次のテストを行ったが、いずれも接合部に異常は認めら
れなかった。 低温ヒートショックテスト：液体窒素中１０分間保持
後、大気中で１００℃、３０分間保持のテストを２回繰
り返す。 高温テスト：大気中で６００℃、６０分間保持する。
【００１８】
【実施例２】本例はインサート材としてチタニウム板を
使用した例である。まず、板厚２０mmのステンレス鋼板
を、酸化膜を完全に除去した後、チタニウム板(板厚１m
m)に重ねて鉄製カプセルにセットして、５×１０-6Ｔor
r以下まで排気し、完全に封止した。次いでこのカプセ
ルをＨＩＰ装置内にて９００℃×１０００気圧で６０分
間保持して、ステンレス鋼とチタニウムを接合した。得
られた接合品のチタニウムの面を目的の形状に合うよう
に加工し、アルミニウム材(Ａ１０５０、板厚２０mm)と
組み合わせて、これをアルミニウム製カプセルにセット
した。
使用した例である。まず、板厚２０mmのステンレス鋼板
を、酸化膜を完全に除去した後、チタニウム板(板厚１m
m)に重ねて鉄製カプセルにセットして、５×１０-6Ｔor
r以下まで排気し、完全に封止した。次いでこのカプセ
ルをＨＩＰ装置内にて９００℃×１０００気圧で６０分
間保持して、ステンレス鋼とチタニウムを接合した。得
られた接合品のチタニウムの面を目的の形状に合うよう
に加工し、アルミニウム材(Ａ１０５０、板厚２０mm)と
組み合わせて、これをアルミニウム製カプセルにセット
した。
【００１９】その後、実施例１に示した条件で、ＨＩＰ
処理を行い、引張試験を行った結果、８〜９kg／mmの接
合強度が得られた。また、実施例１と同様に低温ヒート
ショックテスト、高温テストを行った結果、異常は認め
られなかった。
処理を行い、引張試験を行った結果、８〜９kg／mmの接
合強度が得られた。また、実施例１と同様に低温ヒート
ショックテスト、高温テストを行った結果、異常は認め
られなかった。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ステンレス鋼とアルミニウム材の優れた特性を持った接
合品を得ることができ、極低温から高温まで使用可能な
フランジ、パイプ等、様々な用途に提供することができ
る。
ステンレス鋼とアルミニウム材の優れた特性を持った接
合品を得ることができ、極低温から高温まで使用可能な
フランジ、パイプ等、様々な用途に提供することができ
る。
【図１】ＨＩＰ装置内にセットするカプセルの形状を示
す断面図である。
す断面図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 ステンレス鋼とアルミニウム又はアルミ
ニウム合金をＨＩＰ装置により高温、高圧下で接合する
に際し、ステンレス鋼とアルミニウム又はアルミニウム
合金との間にチタニウムをインサート材として使用する
ことを特徴とする高強度、高温特性に富んだステンレス
鋼とアルミニウム及びアルミニウム合金の接合方法。 - 【請求項２】 インサート材としてチタニウム板を使用
する請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 ステンレス鋼にチタニウムをスパッタリ
ングし、このチタニウムスパッタリング層をインサート
材とする請求項１に記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18336091A JPH058056A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | ステンレス鋼とアルミニウム又はアルミニウム合金の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18336091A JPH058056A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | ステンレス鋼とアルミニウム又はアルミニウム合金の接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH058056A true JPH058056A (ja) | 1993-01-19 |
Family
ID=16134399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18336091A Pending JPH058056A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | ステンレス鋼とアルミニウム又はアルミニウム合金の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH058056A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007094203A1 (ja) | 2006-02-17 | 2007-08-23 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | 異材接合用フラックスコアードワイヤおよび異材接合方法 |
| US7700198B2 (en) | 2004-06-11 | 2010-04-20 | Kobe Steel, Ltd. | Dissimilar material weld joint formed by joining iron type material and aluminum type material, and weld joining method |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4924864A (ja) * | 1972-06-30 | 1974-03-05 | ||
| JPS56122682A (en) * | 1980-03-04 | 1981-09-26 | Kobe Steel Ltd | Manufacture of clad steel plate |
| JPH01308884A (ja) * | 1988-06-06 | 1989-12-13 | Toshiba Corp | 材料接合方法および接合体 |
-
1991
- 1991-06-28 JP JP18336091A patent/JPH058056A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4924864A (ja) * | 1972-06-30 | 1974-03-05 | ||
| JPS56122682A (en) * | 1980-03-04 | 1981-09-26 | Kobe Steel Ltd | Manufacture of clad steel plate |
| JPH01308884A (ja) * | 1988-06-06 | 1989-12-13 | Toshiba Corp | 材料接合方法および接合体 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7700198B2 (en) | 2004-06-11 | 2010-04-20 | Kobe Steel, Ltd. | Dissimilar material weld joint formed by joining iron type material and aluminum type material, and weld joining method |
| WO2007094203A1 (ja) | 2006-02-17 | 2007-08-23 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | 異材接合用フラックスコアードワイヤおよび異材接合方法 |
| US9682446B2 (en) | 2006-02-17 | 2017-06-20 | Kobe Steel, Ltd. | Flux-cored wire for different-material bonding and method of bonding different materials |
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