JPH07115213B2 - 金属複合材の製造方法 - Google Patents
金属複合材の製造方法Info
- Publication number
- JPH07115213B2 JPH07115213B2 JP59129894A JP12989484A JPH07115213B2 JP H07115213 B2 JPH07115213 B2 JP H07115213B2 JP 59129894 A JP59129894 A JP 59129894A JP 12989484 A JP12989484 A JP 12989484A JP H07115213 B2 JPH07115213 B2 JP H07115213B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- thin layer
- metal
- steel
- bonded
- 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.)
- Expired - Lifetime
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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
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/001—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
-
- 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
- B23K20/16—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating with interposition of special material to facilitate connection of the parts, e.g. material for absorbing or producing gas
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は金属複合材の製造方法に関し、更に詳しくは少
なくとも２つの金属基材を拡散接合により接合せしめた
金属複合材の製造方法に関する。
なくとも２つの金属基材を拡散接合により接合せしめた
金属複合材の製造方法に関する。
従来の技術 近年、各種金属からなる板材、角線材等の基材を接合す
る方法として、爆発圧着・ロウ付け法があり該基材を真
空もしくは不活性雰囲気中で再結晶温度以上に加熱し、
加圧下に接合する、いわゆる拡散接合法が開発された。
斯かる拡散接合法において接合すべき基材の間に異種の
金属のメツキまたは箔の挿入により薄層を挿入する方法
が提案されている。然しながら、斯かる金属箔は層の厚
さがかなり厚く且つ不均一であり、且つ複雑な表面形状
を有する基材、例えば多数・小径の有孔板等への適用は
困難である。またメツキによる場合は、接合面のみへの
薄層の形成は不可能であり、またパターン形状面にメツ
キするとエツヂ部に盛り上りが発生し接合面における変
形が大きくなる等の欠点がある。
る方法として、爆発圧着・ロウ付け法があり該基材を真
空もしくは不活性雰囲気中で再結晶温度以上に加熱し、
加圧下に接合する、いわゆる拡散接合法が開発された。
斯かる拡散接合法において接合すべき基材の間に異種の
金属のメツキまたは箔の挿入により薄層を挿入する方法
が提案されている。然しながら、斯かる金属箔は層の厚
さがかなり厚く且つ不均一であり、且つ複雑な表面形状
を有する基材、例えば多数・小径の有孔板等への適用は
困難である。またメツキによる場合は、接合面のみへの
薄層の形成は不可能であり、またパターン形状面にメツ
キするとエツヂ部に盛り上りが発生し接合面における変
形が大きくなる等の欠点がある。
発明が解決しようとする問題点 本発明者らは、上記の欠点を解消すべく研究を重ねた結
果、接合すべき金属基材面に特定の金属の物理的プロセ
スによる気相メツキ（以下PVDと呼ぶ）によつて薄層を
形成させることにより、複雑なパターン形状を有する基
材面を極めて高い接着力を以て接合し得ることを見出し
本発明に到達したものである。
果、接合すべき金属基材面に特定の金属の物理的プロセ
スによる気相メツキ（以下PVDと呼ぶ）によつて薄層を
形成させることにより、複雑なパターン形状を有する基
材面を極めて高い接着力を以て接合し得ることを見出し
本発明に到達したものである。
問題点を解決するための手段 すなわち本発明は、少なくとも２つの鋼基材を拡散接合
して接合構造物を形成せしめるに際し、金属基材の接合
すべき面に予めSi又はMnの薄層（0.1〜５μｍ）をPVDに
より形成した後に、拡散接合することを特徴とする金属
複合材の製造方法に関する。
して接合構造物を形成せしめるに際し、金属基材の接合
すべき面に予めSi又はMnの薄層（0.1〜５μｍ）をPVDに
より形成した後に、拡散接合することを特徴とする金属
複合材の製造方法に関する。
本発明に係る方法は各種の鋼基材に対し適用することが
でき基材を構成する鋼の種類及び基材の形状は特に限定
されない。
でき基材を構成する鋼の種類及び基材の形状は特に限定
されない。
本発明に於て拡散接合とは、接合すべき基材を真空もし
くは不活性雰囲気中で加熱加圧して該基材の表面にPVD
により形成させた金属薄層の拡散層を形成させて基材を
接合する方法をいう。拡散接合の条件は一般に実施され
る条件に従えば良いが、鋼基材の加熱温度は600〜1200
℃とする必要があり、加圧力は通常0.1kg/cm2以上であ
る。
くは不活性雰囲気中で加熱加圧して該基材の表面にPVD
により形成させた金属薄層の拡散層を形成させて基材を
接合する方法をいう。拡散接合の条件は一般に実施され
る条件に従えば良いが、鋼基材の加熱温度は600〜1200
℃とする必要があり、加圧力は通常0.1kg/cm2以上であ
る。
本発明に依れば、斯かる鋼基材を拡散接合により接着せ
しめるのに先立ち、該基材の接着すべき表面にSi又はMn
の薄層をPVDにより形成せしめる。本発明において薄層
形成金属としてSi又はMnを使用するのは、Si及びMnが鋼
に対し特に拡散し易いからである。
しめるのに先立ち、該基材の接着すべき表面にSi又はMn
の薄層をPVDにより形成せしめる。本発明において薄層
形成金属としてSi又はMnを使用するのは、Si及びMnが鋼
に対し特に拡散し易いからである。
本発明に於てPVDとは真空蒸着法、イオンスパツタリン
グ法及びイオン化プレーテイング法が包含される。すな
わち真空蒸着法は、上記の薄層形成用金属を10-4Torr以
下の高真空中で加熱蒸発させて、蒸発した原子または分
子を基材面に当て、凝結の結果金属の薄膜を形成させる
方法；イオンスパツタリング法は基材を陽極、ターゲツ
ト（薄層形成金属）を陰極とし、グロー放電下に雰囲気
ガス（アルゴン）イオンによりたたき出されたターゲツ
トの金属原子を基板上に堆積させる方法；イオン化プレ
ーテイング法はアルゴン等の気体放電中に基板（陰極）
及び蒸発源（薄層形成金属−陽極）を置き、蒸発金属原
子をイオン化して、負の電位をかけた基板上に沈積させ
る方法である。なお本発明に依りPVDを実施するに先立
つて、基板の接合面を清浄化するためアルゴンイオンの
基板衝撃による前処理（イオンボンバード処理）を施す
ことが好ましい。上記各処理は通常下記の条件で実施す
る。形成される薄層の厚さは通常0.1〜５μｍが好まし
く、これ以上の厚さにすると、薄層中にボイドが発生
し、接着力が低下する。
グ法及びイオン化プレーテイング法が包含される。すな
わち真空蒸着法は、上記の薄層形成用金属を10-4Torr以
下の高真空中で加熱蒸発させて、蒸発した原子または分
子を基材面に当て、凝結の結果金属の薄膜を形成させる
方法；イオンスパツタリング法は基材を陽極、ターゲツ
ト（薄層形成金属）を陰極とし、グロー放電下に雰囲気
ガス（アルゴン）イオンによりたたき出されたターゲツ
トの金属原子を基板上に堆積させる方法；イオン化プレ
ーテイング法はアルゴン等の気体放電中に基板（陰極）
及び蒸発源（薄層形成金属−陽極）を置き、蒸発金属原
子をイオン化して、負の電位をかけた基板上に沈積させ
る方法である。なお本発明に依りPVDを実施するに先立
つて、基板の接合面を清浄化するためアルゴンイオンの
基板衝撃による前処理（イオンボンバード処理）を施す
ことが好ましい。上記各処理は通常下記の条件で実施す
る。形成される薄層の厚さは通常0.1〜５μｍが好まし
く、これ以上の厚さにすると、薄層中にボイドが発生
し、接着力が低下する。
ｉ） 真空蒸発 処理室内圧力 10-4Torr以下 蒸発源加熱電力 ２〜9KW 基板加熱温度 200〜400℃ ii） 前処理（イオンボンバード処理） 処理室内圧力 10-2〜10-3Torr バイアス電圧 −１〜−4KV イオン衝撃時間 ５〜20mins iii） イオンスパツタリング処理 処理室内圧力 10-1〜10-3Torr バイアス電圧 〜10KV又は RF（13.56MHz） 基板加熱温度 200〜400℃ iv） イオン化プレーテイング処理 処理室内圧力 10-2〜10-5Torr バイアス電圧 ０〜5KV 蒸発源加熱電力 ２〜9KW 基板加熱温度 200〜600℃ 発明の効果 本発明に従いPVDにより上記の如き金属薄層を鋼基材面
に形成させることにより、鋼基材表面の酸化膜・汚れを
イオンボンバード処理で除去しているため該鋼基材の拡
散接合は極めて容易且つ均一に進行し著しく高い接着力
を以て接合された複合材を得ることができる。特にイオ
ン化プレーテイングにより形成された金属薄層は既に鋼
基材と拡散層を形成しており、拡散接合の接着力が強
い。本発明の方法は下記の如き種々の利点もしくは特徴
を有する。
に形成させることにより、鋼基材表面の酸化膜・汚れを
イオンボンバード処理で除去しているため該鋼基材の拡
散接合は極めて容易且つ均一に進行し著しく高い接着力
を以て接合された複合材を得ることができる。特にイオ
ン化プレーテイングにより形成された金属薄層は既に鋼
基材と拡散層を形成しており、拡散接合の接着力が強
い。本発明の方法は下記の如き種々の利点もしくは特徴
を有する。
ｉ） 形成される金属薄層がメツキ又は箔より薄く且
つ、寸法変化が少なく再現性が良い。
つ、寸法変化が少なく再現性が良い。
ii） パターン形状に関係なく適用することができる。
例えば小径の多孔形状の薄板の接合に極めて有効に適用
し得る。
例えば小径の多孔形状の薄板の接合に極めて有効に適用
し得る。
iii） パターン形状にメツキを施すとエツジ部に盛り
上りが発生し接着面の変形が大きいのに対し、本発明の
PVD、なかんずくイオンスパツタリング及びイオン化プ
レーテイングにより形成した薄層は斯かるエツジ部の盛
り上り等は生ぜず均一な薄層が形成される。
上りが発生し接着面の変形が大きいのに対し、本発明の
PVD、なかんずくイオンスパツタリング及びイオン化プ
レーテイングにより形成した薄層は斯かるエツジ部の盛
り上り等は生ぜず均一な薄層が形成される。
iv） 形成された金属薄層が既に、基材と薄層間に拡散
層が形成されているため、基材中へ容易に拡散され従つ
て強接着力が得られる。
層が形成されているため、基材中へ容易に拡散され従つ
て強接着力が得られる。
ｖ） 基材と金属薄層との間に酸化膜等の不純物が介在
しないため拡散が容易である。
しないため拡散が容易である。
vi） メツキでは基材全面に層が形成され、また箔の挿
入は複雑な形状あるいは多孔形状の基材面には適用し得
ないが、真空プレーテイング、なかんずくイオンスパツ
タリング又はイオン化プレーテイングによれば基材の所
望の面のみに薄層を形成できる。
入は複雑な形状あるいは多孔形状の基材面には適用し得
ないが、真空プレーテイング、なかんずくイオンスパツ
タリング又はイオン化プレーテイングによれば基材の所
望の面のみに薄層を形成できる。
以下実施例を挙げて本発明をさらに説明する 実施例１ 鋼薄板（SUS-304、板厚0.2mm）をイオンプレーテイング
装置（日本真空技術社製）に基板（陰極）としてセツト
し、Siを蒸発材として下記条件にて前処理（イオンボン
バード処理）及びコーテイング処理（イオン化プレーテ
イング）を行なつた。
装置（日本真空技術社製）に基板（陰極）としてセツト
し、Siを蒸発材として下記条件にて前処理（イオンボン
バード処理）及びコーテイング処理（イオン化プレーテ
イング）を行なつた。
ｉ） 前処理−イオンボンバード処理 処理室内圧力 1.5×10-2Torr バイアス電圧 −3.3KV イオン衝撃時間 10分 ii） コーテイング処理 処理室内圧力 ５×10-5Torr バイアス電圧 −5KV 蒸発源加熱電力 1.6KW 基板加熱温度 450℃ 上記処理の結果、基板に対するSi被覆層の厚さは１μｍ
であつた。
であつた。
斯くして得られた鋼薄板のSi被覆面を互いに重ね合わ
せ、１×10-4Torrの処理室内で1020℃に加熱しつつ0.1k
g/cm2の圧力下に加圧接着を行ない鋼積層体を得た。
せ、１×10-4Torrの処理室内で1020℃に加熱しつつ0.1k
g/cm2の圧力下に加圧接着を行ない鋼積層体を得た。
得られた積層体は拡散層が10μｍ形成されており、JIS
K 6854に依るＴ型剥離試験を行なつた結果、剥離接着強
さは34kg/25mmであった。
K 6854に依るＴ型剥離試験を行なつた結果、剥離接着強
さは34kg/25mmであった。
また、上記と同様にして得た鋼積層体からJIS Z 2201に
よる４号試験片を調製し、JIS Z 2241による引張りテス
トを行なったところ、33kg/mm2の接着強さを示した。
よる４号試験片を調製し、JIS Z 2241による引張りテス
トを行なったところ、33kg/mm2の接着強さを示した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−149245（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−81762（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−70462（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】少なくとも２つの鋼基材を拡散接合して接
合構造物を形成せしめるに際し、鋼基材の接合すべき面
に予めイオンボンバード処理を施して清浄化し、更に、
物理的プロセスに気相めつき法でSi又はMnの薄層を形成
した後に、該鋼基材を真空又は不活性雰囲気中で600〜1
200℃に加熱して拡散接合することを特徴とする金属複
合材の製造方法。 - 【請求項２】該物理的プロセスによる気相メツキをイオ
ン化プレーテイングにより実施することを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項３】物理的プロセスにより気相メツキした薄層
が0.1〜5.0μｍの厚さを有することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59129894A JPH07115213B2 (ja) | 1984-06-22 | 1984-06-22 | 金属複合材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59129894A JPH07115213B2 (ja) | 1984-06-22 | 1984-06-22 | 金属複合材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS619985A JPS619985A (ja) | 1986-01-17 |
| JPH07115213B2 true JPH07115213B2 (ja) | 1995-12-13 |
Family
ID=15020989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59129894A Expired - Lifetime JPH07115213B2 (ja) | 1984-06-22 | 1984-06-22 | 金属複合材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07115213B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4875619A (en) * | 1988-09-01 | 1989-10-24 | Anderson Jeffrey J | Brazing of ink jet print head components using thin layers of braze material |
| US4883219A (en) * | 1988-09-01 | 1989-11-28 | Anderson Jeffrey J | Manufacture of ink jet print heads by diffusion bonding and brazing |
| JP4447762B2 (ja) | 2000-10-18 | 2010-04-07 | 東洋鋼鈑株式会社 | 多層金属積層板及びその製造方法 |
| US6459041B1 (en) * | 2000-11-01 | 2002-10-01 | Visteon Global Technologies, Inc. | Etched tri-layer metal bonding layer |
| JP4615746B2 (ja) * | 2001-03-01 | 2011-01-19 | アルバックマテリアル株式会社 | スパッタリング用チタンターゲット組立て体及びその製造方法 |
| JP5930604B2 (ja) * | 2011-05-12 | 2016-06-08 | 株式会社サーモグラフィティクス | 異方性熱伝導素子の製造方法 |
| JP6318441B2 (ja) * | 2013-09-09 | 2018-05-09 | 株式会社ムサシノエンジニアリング | 接合方法 |
| JP6558272B2 (ja) * | 2016-02-29 | 2019-08-14 | 三菱マテリアル株式会社 | 接合体の製造方法、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法、接合体及びヒートシンク付パワーモジュール用基板 |
| JP6962803B2 (ja) * | 2017-12-11 | 2021-11-05 | Ｄｏｗａホールディングス株式会社 | クラッド材およびその製造方法 |
| CN110241388A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-09-17 | 深圳市联星服装辅料有限公司 | 一种不锈钢钮扣及其制备方法 |
| CN112934964A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-06-11 | 太原理工大学 | 一种物理气相沉积与激光能场辅助的金属复合带轧制方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5181762A (ja) * | 1975-01-14 | 1976-07-17 | Kagaku Gijutsucho Kinzoku | Ionkametsukioryoshitakinzokukososetsugoho |
| JPS52149245A (en) * | 1976-06-07 | 1977-12-12 | Nat Res Inst Metals | Metal diffusion bonding method |
| JPS5970462A (ja) * | 1982-10-13 | 1984-04-20 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 流体の圧力制御部品の製造方法 |
-
1984
- 1984-06-22 JP JP59129894A patent/JPH07115213B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS619985A (ja) | 1986-01-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |