JPH08309581A

JPH08309581A - ２つの被接合部材よりなる接合体

Info

Publication number: JPH08309581A
Application number: JP7142485A
Authority: JP
Inventors: Mitsuya Hosoe; 光矢細江; Naomasa Kimura; 直正木村; Katsutoshi Nozaki; 勝敏野崎
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1995-05-17
Filing date: 1995-05-17
Publication date: 1996-11-26

Abstract

(57)【要約】【目的】高い接合強度を有する接合体を提供する。【構成】接合体１において、永久磁石２と、鋼板３よ
りなる積層体５との間に加熱工程を経て形成された接合
層６が存在する。接合層６は希土類元素系合金よりなる
ろう材が加熱工程で液相を生じることにより形成され
る。永久磁石２の主体部７および接合層６の主体部８間
ならびに積層体５の主体部９および接合層６の主体部８
間にそれぞれ拡散領域１０，１１が存在する。各拡散領
域１０，１１の厚さｔはｔ≧５μｍである。これら拡散
領域１０，１１により、接合体１の接合強度が大いに高
められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２つの被接合部材より
なる接合体、特に、金属より構成された一方の被接合部
材と、その一方の被接合部材と同材種または異材種の他
方の被接合部材との間に、加熱工程を経て形成された接
合層が存在する接合体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種接合体としてはモータ用ロ
ータが知られている。このロータにおいて、一方の被接
合部材は希土類元素を含む永久磁石であり、他方の被接
合部材は永久磁石と異材種の鋼製ロータ本体である。

【０００３】希土類元素を含む永久磁石は、非常に脆い
ため機械加工性が悪く、また高温下に曝されると、金属
組織が変化するためそれに伴い磁気特性が影響を受け
る、といった性質を有する。

【０００４】そのため、永久磁石を鋼製ロータ本体に取
付ける場合、あり差し構造、ねじ止め、溶接等の取付手
段を採用することができないので、従来は接着剤が用い
られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、接着剤
を用いると、永久磁石の濡れ性が悪いため、永久磁石お
よびロータ本体の接着強度が低く、また温度上昇に伴い
その接着強度が著しく低下する、といった問題を生ず
る。このような状況下ではモータの高速回転化の要請に
到底対応することはできない。

【０００６】本発明は前記に鑑み、２つの被接合部材の
接合強度を大いに高めた前記接合体を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属より構成
された一方の被接合部材と、その一方の被接合部材と同
材種または異材種の他方の被接合部材との間に加熱工程
を経て形成された接合層が存在する接合体であって、前
記接合層は希土類元素系合金よりなるろう材が前記加熱
工程で液相を生じることにより形成され、前記一方の被
接合部材および前記接合層ならびに前記他方の被接合部
材および前記接合層にそれぞれ跨がるように拡散領域が
存在し、各拡散領域の厚さｔがｔ≧５μｍであることを
特徴とする。

【０００８】

【作用】前記希土類元素系合金より生じた液相は高活性
であって、種々の材質の被接合部材に対し優れた濡れ性
を発揮して、それら被接合部材との間に、原子の活発な
移動を伴う相互拡散を誘発する。

【０００９】このようにして、両被接合部材と接合層と
が拡散接合されるので、両被接合部材の接合強度が大い
に高められる。

【００１０】ただし、各拡散領域の厚さｔがｔ＜５μｍ
では両被接合部材の接合強度が低くなる。各拡散領域の
厚さｔの上限値は使用ろう材の厚さに略等しい。したが
って、接合層全体が拡散領域となることもある。

【００１１】

【実施例】図１は接合体１の一実施例を示す。その接合
体７においては、金属より構成された一方の被接合部材
が、ＮｄＦｅＢ系永久磁石、ＳｍＣｏ系永久磁石等の希
土類元素を含む永久磁石２であり、その永久磁石２と同
材種または異材種、図示例では異材種の他方の被接合部
材が、冷間圧延鋼板（Ｆｅ系合金）３を積層してかしめ
手段４により一体化した積層体５である。

【００１２】永久磁石２と積層体５との間に加熱工程を
経て形成された接合層６が存在する。その接合層６は、
希土類元素系合金よりなるろう材が前記加熱工程で液相
を生じることにより形成される。

【００１３】図２に示すように、永久磁石２および接合
層６ならびに積層体５および接合層６にそれぞれ跨がる
ように拡散領域１０，１１が存在する。実施例では両拡
散領域１０，１１は永久磁石２の主体部７および接合層
６の主体部８間ならびに積層体５の主体部９および接合
層６の主体部８間にそれぞれ存在する。各拡散領域１
０，１１の厚さｔはｔ≧５μｍに設定される。図中、ａ
は永久磁石２の接合面を、またｂは積層体５の接合面を
それぞれ示す。この接合面ｂは各鋼板３の端面より形成
される。

【００１４】接合層６を構成する希土類元素系合金、つ
まりろう材は、基本的には主成分である希土類元素と、
その希土類元素と共晶反応を行う合金元素ＡＥとから構
成される。希土類元素には、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎ
ｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔ
ｍ、ＹｂおよびＬｕから選択される少なくとも一種が該
当し、それらは単体、または混合物であるＭｍ（ミッシ
ュメタル）、Ｄｉ（ジジミウム）の形態で用いられる。
また合金元素ＡＥには、Ｃｕ、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｏ、Ｆ
ｅ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｓ
ｂ、Ｐｂ、Ｂｉ、ＧｅおよびＩｎから選択される少なく
とも一種が該当する。その合金元素ＡＥの含有量は５原
子％≦ＡＥ≦５０原子％に設定される。

【００１５】ただし、ろう材において、合金元素ＡＥの
含有量がＡＥ＜５原子％であるか、またはＡＥ＞５０原
子％であると、固液共存状態における液相の体積分率Ｖ
ｆが低くなるため接合強度が低下する。このことから、
合金元素ＡＥの含有量は、希土類元素との関係において
共晶組成またはそれに近い組成となるように設定するの
が望ましい。

【００１６】なお、二種以上の合金元素ＡＥを含有する
場合には、それらの合計含有量が５原子％≦ＡＥ≦５０
原子％となる。

【００１７】ろう材は拡散領域形成元素ＤＡとしてＣｒ
またＶの少なくとも一種をＤＡ≦５原子％含有していて
もよい。ただし、拡散領域形成元素ＤＡの含有量がＤＡ
＞５原子％になると、拡散領域形成元素ＤＡが拡散領域
１０，１１において、脆い金属間化合物を形成するため
接合強度が大幅に低下する。ろう材に拡散領域形成元素
ＤＡを僅かでも含有させると、その効果が現われるが、
拡散領域１０，１１を確実に形成する、といった理由か
ら拡散領域形成元素ＤＡの下限値はＤＡ＝０．１原子％
に設定される。

【００１８】永久磁石２が、例えばＮｄＦｅＢ系永久磁
石である場合、その永久磁石２は殆ど伸びを示さず、縦
弾性係数ＥはＥ≒１６０００kgｆ／mm²であり、また図
３に示すように、その熱膨脹率は約３１０℃にて逆転す
る、という特性を有する。このようなＮｄＦｅＢ系永久
磁石２を、高い縦弾性係数Ｅを有するろう材により加熱
接合すると、接合後室温下における永久磁石２内部の熱
応力によりその永久磁石２が破壊するおそれがある。

【００１９】前記のような脆性を持つ被接合部材を考慮
すると、ろう材の縦弾性係数ＥはＥ≦１００００kgｆ／
mm²であることが望ましい。この場合、縦弾性係数Ｅの
下限値は、回転中における接合層６の剛性を確保する、
といった理由からＥ＝３００kgｆ／mm²に設定される。

【００２０】ろう材である希土類元素系共晶合金を例示
すれば表１，２の通りである。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】また希土類元素系亜、過共晶合金としては
以下のものを挙げることができる。各化学式において数
値の単位は原子％であり、これは以下同じである。Ｅは
縦弾性係数を意味する。Ｎｄ₆₀Ｃｕ₄₀合金（Ｅ＝４５０
０kgｆ／mm²）、Ｎｄ₇₅Ｃｕ ₂₅合金（Ｅ＝４０００kgｆ
／mm²）、Ｎｄ₈₀Ｃｕ₂₀合金（Ｅ＝３９５０kgｆ／m
m²）、Ｎｄ₅₀Ｃｕ₅₀合金（Ｅ＝９０００kgｆ／m
m²）、Ｎｄ₉₀Ａｌ₁₀合金（Ｅ＝３８５０kgｆ／m
m²）、Ｎｄ₈₀Ｃｏ₂₀合金（Ｅ＝４０００kgｆ／m
m²）、Ｓｍ₇₅Ｃｕ₂₅合金（Ｅ＝４０００kgｆ／m
m²）、Ｓｍ₆₅Ｃｕ₃₅合金（Ｅ＝４３００kgｆ／m
m²）、Ｌａ₈₅Ｇａ₁₅合金（Ｅ＝４０００kgｆ／m
m²）。さらに三元系合金としては、Ｎｄ₆₅Ｆｅ₅Ｃｕ
₃₀合金（液相発生温度５０１℃、Ｅ＝４２００kgｆ／mm
²）、Ｎｄ₇₀Ｃｕ₂₅Ａｌ₅合金（液相発生温度４７４
℃、Ｅ＝４０００kgｆ／mm²）等を挙げることができ
る。

【００２４】永久磁石２と積層体５との接合に当って
は、両部材２，５を薄板状、箔片状等のろう材を介して
重ね合せ、次いでその重ね合せ物を真空加熱炉内に設置
して、加熱下でろう材を液相状態または固液共存状態に
し、その後炉冷する、といった方法が採用される。

【００２５】この場合、加熱温度Ｔはろう材の組成によ
って異なるが、前記組成の各種ろう材は比較的低い加熱
温度Ｔにて液相状態または固液共存状態となる。特に、
永久磁石２の磁気特性は、加熱温度Ｔによって影響を受
けるので、これを回避し得るようにろう材の選択がなさ
れる。

【００２６】前記ろう材、したがって希土類元素系合金
より生じた液相は高活性であって、種々の材質の被接合
部材、つまり永久磁石２および積層体５に対し優れた濡
れ性を発揮して、それら永久磁石２、積層体５との間
に、原子の活発な移動を伴う相互拡散を誘発する。

【００２７】このようにして、永久磁石２および積層体
５と接合層６とが拡散接合されるので、永久磁石２と積
層体５との接合強度が大いに高められる。

【００２８】さらにろう材の縦弾性係数Ｅを前記のよう
に設定することによって、脆性を有するＮｄＦｅＢ系永
久磁石２の接合後における破壊を回避することができ
る。

【００２９】加熱時間ｈは、それが長過ぎる場合には永
久磁石２等の特性変化を招来するので、ｈ≦１０時間で
あることが望ましく、生産性向上の観点からはｈ≦１時
間である。

【００３０】なお、永久磁石２に対する着磁処理は前記
接合処理後に行われる。〔実施例１〕純度９９．９％のＮｄと純度９９．９％の
Ｃｕとを、共晶点組成であるＮｄ₇₀Ｃｕ₃₀合金が得られ
るように秤量し、次いでその秤量物を真空溶解炉を用い
て溶解し、その後、縦１０mm、横１０mm、長さ５０mmの
インゴットを鋳造した。このインゴットにマイクロカッ
タによる切断加工を施して、Ｎｄ₇₀Ｃｕ₃₀合金よりな
り、且つ縦１０mm、横１０mm、厚さ０．３mmの薄板状ろ
う材１２（図５参照）を得た。図４に示すように、Ｎｄ
₇₀Ｃｕ₃₀合金の共晶点は５２０℃である。

【００３１】一方の被接合部材として、縦１０mm、横１
０mm、厚さ５mmのＮｄＦｅＢ系永久磁石（住友特殊金属
社製、商品名ＮＥＯＭＡＸ−２８ＵＨ、キュリー点３１
０℃）２を選定し、また他方の被接合部材として、厚さ
０．４mmの冷間圧延鋼板３を積層してなり、且つ縦１０
mm、横１０mm、長さ１５mmの積層体５を選定した。

【００３２】図５に示すように、１つの積層体５の上向
きの接合面ｂ上に１つのろう材１２を、またろう材１２
の上に一方の接合面ａを下向きにした永久磁石２を、さ
らに永久磁石２の上向きの他方の接合面ａ上にもう１つ
のろう材１２を、さらにまたろう材１２の上にもう１つ
の積層体５を、その接合面ｂを下向きにしてそれぞれ重
ね合せて重ね合せ物を作製し、同様の手順で合計２０個
の重ね合せ物を作製した。

【００３３】次いで、これら重ね合せ物を真空加熱炉内
に設置して、加熱温度Ｔ＝５３０℃、加熱時間ｈ＝１５
分間の加熱工程、それに次ぐ炉冷よりなる接合処理を行
って、図６に示すように各積層体５と永久磁石２とをそ
れぞれ接合層６を介して接合した２０個のサンドイッチ
状物Ａを得た。各サンドイッチ状物Ａは、１つの永久磁
石２を共用する２つの接合体１よりなる。

【００３４】この接合処理においては、加熱温度ＴがＴ
＝５３０℃であって、図４に示す共晶点（液相発生温度
Ｔｍ）５２０℃を超えているので、ろう材１２は共晶組
成を有することから液相状態となる。この場合、ろう材
１２、したがってＮｄ₇₀Ｃｕ₃₀合金の縦弾性係数Ｅは、
表１に示すようにＥ＝４０４０kgｆ／mm²であって、Ｅ
≦１００００kgｆ／mm²であることから永久磁石２に破
壊は全然生じていなかった。なお、両積層体５に存する
貫通孔１３は引張り試験においてチャックとの連結に用
いられる。

【００３５】図７は、サンドイッチ状物Ａにおける接合
部分の金属組織を示す顕微鏡写真（分析視野の反射電子
組成像写真）である。図７より、永久磁石２と積層体５
とが接合層６を介して密に接合されていることが判る。

【００３６】図８（ａ），（ｂ）は、図７の両部位Ｘ，
Ｙ間を結ぶ線分における線分析結果を示す。これらの図
面から明らかなように、永久磁石２および接合層６の接
合部分には、Ｆｅ原子およびＮｄ原子の濃度勾配が存在
し、これにより活発な相互拡散が生じていることが判
る。この場合、拡散領域１０の厚さｔはｔ≒１０μｍで
ある。また積層体５および接合層６の接合部分にも、Ｆ
ｅ原子およびＮｄ原子の濃度勾配が存在し、これにより
活発な相互拡散が生じていることが判る。この場合、拡
散領域１１の厚さｔはｔ≒２０μｍである。

【００３７】比較のため、前記同様の永久磁石２と前記
同様の２つの積層体５とをエポキシ樹脂系接着剤（日本
チバガイギ社製、商品名アラルダイト）を介し重ね合せ
て前記同様の重ね合せ物を作製し、同様の手順で合計２
０個の重ね合せ物を作製した。次いで、これら重ね合せ
物を乾燥炉内に設置して、加熱温度２００℃、加熱時間
６０分間の加熱工程、それに次ぐ炉冷よりなる接合処理
を行って、各積層体５と永久磁石２とをそれぞれエポキ
シ樹脂系接着剤を介して接合した前記同様の２０個のサ
ンドイッチ状物Ｂ（図示せず）を得た。

【００３８】ろう材１２を用いたサンドイッチ状物Ａお
よびエポキシ樹脂系接着剤を用いたサンドイッチ状物Ｂ
の各１０個について室温下で引張り試験を行い、また残
りの各１０個について１５０℃の加熱下で引張り試験を
行ったところ、表３の結果を得た。なお、表３の引張強
さは平均値であり、これは以下の表および図面において
同じである。

【００３９】

【表３】

【００４０】表３から明らかなように、ろう材１２を用
いたサンドイッチ状物Ａは、拡散領域１０，１１が存在
することに起因して、室温下および１５０℃の加熱下に
おいて、エポキシ樹脂系接着剤を用いたサンドイッチ状
物Ｂに比べて接合強度が高く、その接合強度は両環境下
において殆ど変わらず、またそのばらつきも小さい。サ
ンドイッチ状物Ｂは室温下における接合強度が低い上に
そのばらつきが大きく、また１５０℃の加熱下ではその
接合強度が室温下のそれの３分の１に低下する。

【００４１】ＮｄＦｅＢ系永久磁石、ＳｍＣｏ系永久磁
石等の希土類元素を含む永久磁石２は、接合処理時の加
熱温度ＴがＴ＞６５０℃になると、その磁気特性、特
に、着磁後の保磁力_IＨ_C（磁化の強さＩ＝０）が低下
傾向となる。ただし、残留磁束密度Ｂｒおよび保磁力_B
Ｈ_C（磁束密度Ｂ＝０）は殆ど変わらず、したがって最
大磁気エネルギ積（ＢＨ）ｍａｘは略一定である。前記
ろう材１２を用いた接合処理において、その加熱温度Ｔ
は、Ｔ＝５３０℃であってＴ≦６５０℃であるから、永
久磁石２の磁気特性に影響を及ぼすことはない。

【００４２】また前記永久磁石２の濡れ性の悪さは、そ
の結晶粒界に希土類元素濃度、この実施例ではＮｄ濃度
の高い相が存在していることに起因する。前記ろう材１
２を用いた接合処理において、そのろう材１２は液相状
態となっており、Ｎｄを主成分とするＮｄ₇₀Ｃｕ₃₀合金
より生じた液相は、高活性であると共に前記結晶粒界に
存するＮｄ濃度の高い相と主成分を共通にすることから
永久磁石２に対して優れた濡れ性を発揮し、また前記高
活性化に伴い鋼板よりなる積層体５に対する濡れ性も極
めて良好である。これにより、拡散領域１０，１１の形
成が容易、且つ確実に行われる。

【００４３】拡散領域１０，１１の厚さｔと接合強度の
関係を調べるため、拡散領域１０，１１の厚さｔを異に
する種々のサンドイッチ状物Ａを前記と同様の方法で製
作し、それらサンドイッチ状物Ａについて、室温下にて
引張り試験を行った。

【００４４】図９は前記試験結果を示す。図９から明ら
かなように、拡散領域１０，１１の厚さｔをｔ≧５μｍ
に設定すると、サンドイッチ状物Ｂよりも接合強度を確
実に高めることができる。拡散領域１０，１１の厚さｔ
は、好ましくはｔ≧１０μｍである。〔実施例２〕純度９９．９％のＮｄと、純度９９．９％
のＣｕと、純度９９．９％のＡｌとを、Ｎｄ₇₀Ｃｕ₂₅Ａ
ｌ₅合金が得られるように秤量し、次いでその秤量物を
真空溶解炉を用いて溶解し、その後鋳造を行ってインゴ
ットを得た。

【００４５】このインゴットから約５０ｇの原料を採取
し、これを石英ノズル内で高周波溶解して溶湯を調製
し、次いで溶湯を石英ノズルのスリットから、その下方
で高速回転するＣｕ製冷却ロール外周面にアルゴンガス
圧により噴出させて超急冷し、幅３０mm、厚さ１００μ
ｍのＮｄ₇₀Ｃｕ₂₅Ａｌ₅合金よりなる薄帯を得た。この
薄帯は金属光沢を有していた。

【００４６】この場合の製造条件は次の通りである。即
ち、石英ノズルの内径４０mm、スリットの寸法幅
０．２５mm、長さ３０mm、アルゴンガス圧１．０kg
ｆ／cm²、溶湯温度６７０℃、スリットと冷却ロール
との距離１．０mm、冷却ロールの周速１３ｍ／sec
、溶湯の冷却速度約１０⁵Ｋ／sec である。

【００４７】図１０は薄帯のＸ線回折結果を示し、この
薄帯においては２θ≒３２°に幅広のハローパターンが
観察され、このことから薄帯の金属組織は非晶質単相組
織であることが判明した。また薄帯は高い靱性を有し、
１８０°密着曲げが可能であった。

【００４８】次に、非晶質薄帯より縦１０mm、横１０m
m、厚さ１００μｍの箔片状の非晶質ろう材１２を切出
し、このろう材１２を用いて次のような方法で接合作業
を行った。

【００４９】一方の被接合部材として、実施例１と同様
に、縦１０mm、横１０mm、厚さ５mmのＮｄＦｅＢ系永久
磁石（住友特殊金属社製、商品名ＮＥＯＭＡＸ−２８Ｕ
Ｈ、キュリー点３１０℃）２を選定し、また他方の被接
合部材として、実施例１と同様に、厚さ０．４mmの冷間
圧延鋼板３を積層してなり、且つ縦１０mm、横１０mm、
長さ１５mmの直方体状の積層体５を選定した。

【００５０】図５に示すように、１つの積層体５の上向
きの接合面ｂ上に１つのろう材１２を、またろう材１２
の上に一方の接合面ａを下向きにした永久磁石２を、さ
らに永久磁石２の上向きの他方の接合面ａにもう１つの
ろう材１２を、さらにまたろう材１２の上にもう１つの
積層体５を、その接合面ｂを下向きにしてそれぞれ重ね
合わせて重ね合せ物を作製し、同様の手順で合計２０個
の重ね合せ物を作製した。次いで、その重ね合せ物を真
空加熱炉内に設置し、加熱温度Ｔ＝５３０℃、加熱時間
ｈ＝１５分間の加熱工程、それに次ぐ炉冷よりなる冷却
工程を行って、図６に示すように各積層体５と永久磁石
２とをそれぞれ結晶質の接合層６を介して接合した２０
個のサンドイッチ状物Ａを得た。この接合処理において
は、加熱温度Ｔが５３０℃であって、ろう材１２の前記
液相発生温度Ｔｍ＝４７４℃を超えているので、ろう材
１２は液相状態となる。この場合、ろう材１２、したが
ってＮｄ₇₀Ｃｕ₂₅Ａｌ₅合金の縦弾性係数Ｅは、前記の
ようにＥ＝４０００kgｆ／mm²であることから永久磁石
２に破壊は全然生じていなかった。

【００５１】図１１は、サンドイッチ状物Ａにおける接
合部分の金属組織を示す顕微鏡写真（分析視野の反射電
子組成像写真）である。図１１より、永久磁石２と積層
体５とが接合層６を介して密に接合されていることが判
る。

【００５２】図１２（ａ）〜（ｃ）は、図１１の両部位
Ｘ，Ｙ間を結ぶ線分における線分析結果を示す。これら
の図面から明らかなように、永久磁石２および接合層６
の接合部分には、Ｆｅ原子、Ｎｄ原子およびＡｌ原子の
濃度勾配が存在し、これにより活発な相互拡散が生じて
いることが判る。この場合、拡散領域１０の厚さｔはｔ
≒８μｍである。また積層体５および接合層６の接合部
分にも、Ｆｅ原子、Ｎｄ原子およびＡｌ原子の濃度勾配
が存在し、これにより活発な相互拡散が生じていること
が判る。この場合、拡散領域１１の厚さｔはｔ≒２５μ
ｍである。

【００５３】サンドイッチ状物Ａの各１０個について室
温下で引張り試験を行い、また残りの各１０個について
１５０℃の加熱下で引張り試験を行ったところ、表４の
結果を得た。比較のため、表４にはエポキシ樹脂系接着
剤を用いたサンドイッチ状物Ｂに関するデータも掲載し
た。

【００５４】

【表４】

【００５５】表４から明らかなように、ろう材１２を用
いたサンドイッチ状物Ａは、拡散領域１０，１１が存在
することに起因して、室温下および１５０℃の加熱下に
おいて、エポキシ樹脂系接着剤を用いたサンドイッチ状
物Ｂに比べて接合強度が高く、その接合強度は両環境下
において殆ど変わらず、またそのばらつきも小さい。こ
の接合強度の向上には、非晶質のろう材１２が優れた耐
酸化性を有すると共に均質であること、そのろう材１２
に酸化物が混在しないこと等も寄与している。

【００５６】比較のため、前記と同様の方法で、幅３０
mm、厚さ１００μｍの非晶質Ｎｄ₇₀Ｃｕ₂₀Ａｌ₁₀合金よ
りなる薄帯を製造し、次いでその薄帯より縦１０mm、横
１０mmの箔片状の非晶質ろう材を切出し、このろう材を
用いて前記と同様の方法で図６に示すサンドイッチ状物
Ａと同一構造の１０個のサンドイッチ状物を得た。この
場合、Ｎｄ₇₀Ｃｕ₂₀Ａｌ₁₀合金の液相発生温度ＴｍはＴ
ｍ＝４７３℃であるが、接合処理において加熱温度Ｔは
Ｔ＝４１５℃に、また加熱時間ｈはｈ＝１２０分間にそ
れぞれ設定された。したがってＮｄ₇₀Ｃｕ₂₀Ａｌ₁₀合金
製ろう材は接合処理において固相状態のままである。

【００５７】図１３（ａ），（ｂ）は、比較例サンドイ
ッチ状物の線分析結果を示す。これらの図面から明らか
なように、永久磁石および接合層の接合部分ならびに積
層体および接合層の接合部分には、Ｆｅ原子およびＮｄ
原子の濃度勾配が僅かに存在し、この場合における両拡
散領域の厚さｔはｔ≦２μｍである。

【００５８】比較例サンドイッチ状物の１０個について
室温下で引張り試験を行ったところ、表５の結果を得
た。

【００５９】

【表５】

【００６０】比較例サンドイッチ状物においては、ろう
材の液相不存在下で固相拡散が発生していると考えられ
るが、この固相拡散によったのでは拡散領域の厚さｔが
ｔ≦２μｍと薄く、その結果、表５に示すように接合強
度が極めて低くなる。〔実施例３〕実施例２で述べたＮｄ₇₀Ｃｕ₂₅Ａｌ₅合金
よりなる厚さ１００μｍの非晶質薄帯より縦６mm、横２
０mm、厚さ１００μｍの箔片状の非晶質ろう材１２を切
出した。

【００６１】２つの同材種被接合部材として、縦６mm、
横２０mm、長さ５０mmのＮｄＦｅＢ系永久磁石（住友特
殊金属社製、商品名ＮＥＯＭＡＸ−２８ＵＨ、キュリー
点３１０℃）２を選定した。

【００６２】図１４に示すように、２つの永久磁石２の
端面間にろう材１２を挟み、その状態を所定の治具を用
いて保持した。次いで、それら永久磁石２等を真空加熱
炉内に設置し、加熱温度Ｔ＝５２０℃、加熱時間ｈ＝２
０分間の加熱工程、それに次ぐ炉冷よりなる冷却工程を
行って、２つの永久磁石２を接合層６を介して接合した
接合体１を得た。この接合処理においては、加熱温度Ｔ
が５２０℃であって、ろう材１２の前記液相発生温度Ｔ
ｍ＝４７４℃を超えているので、ろう材１２は液相状態
となる。この場合、各拡散領域１０の厚さｔはｔ≒２０
μｍであった。

【００６３】比較のため、前記同様の２つの永久磁石２
の端面間にエポキシ樹脂系接着剤（日本チバガイギ社
製、商品名アラルダイト）を挟み、その状態を所定の治
具を用いて保持した。次いで、それら永久磁石２等を乾
燥炉内に設置して、加熱温度１２０℃、加熱時間６０分
間の加熱工程、それに次ぐ炉冷よりなる接合処理を行っ
て、２つの永久磁石２をエポキシ樹脂系接着剤を介して
接合した前記同様の接合体を得た。

【００６４】ろう材１２を用いた複数の接合体１、およ
びエポキシ樹脂系接着剤を用いた複数の接合体について
１３０℃の加熱下で引張り試験を行ったところ、表６の
結果を得た。

【００６５】

【表６】

【００６６】表６から明らかなように、ろう材１２を用
いた接合体１は、エポキシ樹脂系接着剤を用いた接合体
に比べて接合強度が高く、またそのばらつきも小さかっ
た。

【００６７】ＮｄＦｅＢ系永久磁石等の希土類元素を含
む永久磁石２は市販のろう材に対する濡れ性が悪く、そ
のため市販のろう材を用いて永久磁石２相互を強固に接
合することは困難であった。

【００６８】前記ろう材１２によれば永久磁石２相互を
強固に接合することが可能であり、これにより、高出力
モータにおける大型永久磁石の要請に応ずることができ
る。

【００６９】またモータ用ロータにおいては永久磁石２
に防錆処理を施すことが必要とされている。前記ろう材
１２を用いた接合体１の場合、その永久磁石２と接合層
６との化学成分が類似しているので、それら２，６にＮ
ｉメッキ、Ａｌイオンプレーティング等の防錆処理を容
易に施すことができる。

【００７０】接着剤を用いた場合には、接合体にＮｉメ
ッキ等を施すことができないので、接合処理前に永久磁
石にＮｉメッキ等を施しているが、これによると、接合
層が継目として現われるので、接合体の外観が損われ
る。〔実施例４〕純度９９．９％のＮｄと、純度９９．９％
のＣｕと、純度９９．９％のＣｒ（拡散領域形成元素Ｄ
Ａ）とを、Ｎｄ₇₀Ｃｕ₂₈Ｃｒ₂合金が得られるように秤
量し、次いでその秤量物を真空溶解炉を用いて溶解し、
その後、縦１０mm、横１０mm、長さ５０mmのインゴット
を鋳造した。このインゴットにマイクロカッタによる切
断加工を施して、Ｎｄ₇₀Ｃｕ₂₈Ｃｒ₂よりなり、且つ縦
１０mm、横１０mm、厚さ０．３mmの薄板状ろう材１２を
得た。このＮｄ₇₀Ｃｕ₂₈Ｃｒ₂合金の液相発生温度Ｔｍ
はＴｍ＝５３８℃、縦弾性係数ＥはＥ＝４１９０kgｆ／
mm²であった。

【００７１】一方の被接合部材として、実施例１同様
に、縦１０mm、横１０mm、厚さ５mmのＮｄＦｅＢ系永久
磁石（住友特殊金属社製、商品名ＮＥＯＭＡＸ−２８Ｕ
Ｈ、キュリー点３１０℃）２を選定し、また他方の被接
合部材として、実施例１同様に、厚さ０．４mmの冷間圧
延鋼板３を積層してなり、且つ縦１０mm、横１０mm、長
さ１５mmの積層体５を選定した。

【００７２】図５に示すように、１つの積層体５の上向
きの接合面ｂ上に１つのろう材１２を、またろう材１２
の上に一方の接合面ａを下向きにした永久磁石２を、さ
らに永久磁石２の上向きの他方の接合面ａ上にもう１つ
のろう材１２を、さらにまたろう材１２の上にもう１つ
の積層体５を、その接合面ｂを下向きにしてそれぞれ重
ね合せて重ね合せ物を作製し、同様の手順で合計１０個
の重ね合せ物を作製した。次いで、これら重ね合せ物を
真空加熱炉内に設置して、加熱温度Ｔ＝５８０℃、加熱
時間ｈ＝２０分間の加熱工程、それに次ぐ炉冷よりなる
接合処理を行って、図６に示すように各積層体５と永久
磁石２とをそれぞれ接合層６を介して接合した１０個の
サンドイッチ状物Ａを得た。各サンドイッチ状物Ａは、
１つの永久磁石２を共用する２つの接合体１よりなる。
この接合処理においては、加熱温度ＴがＴ＝５８０℃で
あって、ろう材１２の液相発生温度Ｔｍ＝５３８℃を超
えているので、ろう材１２は液相状態となる。この場
合、ろう材１２、したがってＮｄ₇₀Ｃｕ₂₈Ｃｒ₂合金の
縦弾性係数Ｅは、Ｅ＝４１９０kgｆ／mm²であって、Ｅ
≦１００００kgｆ／mm²であることから永久磁石２に破
壊は全然生じていなかった。

【００７３】図１５は、サンドイッチ状物Ａの線分析結
果を示す。図１５から明らかなように、永久磁石２およ
び接合層６の接合部分ならびに積層体５および接合層２
の接合部分には、それぞれＣｒ原子の濃度勾配が存在
し、これにより活発な相互拡散が生じていることが判
る。この場合、永久磁石２側の拡散領域１０の厚さｔは
ｔ≒３０μｍ、積層体５側の拡散領域１１の厚さｔはｔ
≒４０μｍである。

【００７４】サンドイッチ状物Ａの１０個について室温
下で引張り試験を行ったところ、表７の結果を得た。表
７には、比較のため実施例１のサンドイッチ状物Ａに関
するデータ（表３参照）も示されている。

【００７５】

【表７】

【００７６】表７から明らかなように、Ｎｄ₇₀Ｃｕ₂₈Ｃ
ｒ₂合金製ろう材を使用すると、Ｎｄ₇₀Ｃｕ₃₀合金製ろ
う材を使用した場合に比べて拡散領域１０，１１の厚さ
ｔが増し、その結果、接合強度が向上することが判る。

【００７７】Ｃｒ含有量と接合強度の関係を調べるた
め、Ｃｒ含有量を異にするＮｄ−Ｃｕ−Ｃｒ系合金より
なる種々のろう材１２を前記と同様の方法で製造した。

【００７８】表８はろう材１２の例１〜４の組成、液相
発生温度Ｔｍおよび縦弾性係数Ｅを示す。

【００７９】

【表８】

【００８０】次いで、ろう材１２の例１〜４を用い、前
記と同様の方法で、ろう材１２の例１〜４に対応する複
数のサンドイッチ状物Ａの例１〜４を製作し、その後サ
ンドイッチ状物Ａの例１〜４について室温下で引張り試
験を行った。

【００８１】表９は、サンドイッチ状物Ａの例１〜４に
関する接合処理時の加熱温度Ｔ、加熱時間ｈ、拡散領域
１０，１１の厚さｔ、および引張強さを示す。

【００８２】

【表９】

【００８３】図１６は、表８，９に基づいてＣｒ含有量
と引張強さの関係をグラフ化したものである。図中、点
（１）〜（４）はサンドイッチ状物Ａの例１〜４にそれ
ぞれ対応する。また点（５）は、表７に示したように前
記Ｎｄ₇₀Ｃｕ₂₈Ｃｒ₂合金製ろう材を用いた場合に該当
し、さらに点（６）は、同様に表７に示したようにＮｄ
₇₀Ｃｕ₃₀合金製ろう材を用いた場合に該当する。

【００８４】図１６から明らかなように、ろう材として
例１〜３，５の如く、Ｃｒ含有量をＣｒ≦５原子％に設
定されたものを用いると、拡散領域１０，１１の厚さｔ
を増して接合強度を向上させることができる。

【００８５】拡散領域形成元素としてＶを用いた場合に
も、Ｃｒを用いた場合と略同様の効果が得られる。一例
として、Ｎｄ₇₀Ｃｕ₂₈Ｖ₂合金製ろう材に関するデータ
を以下に示す。液相発生温度Ｔｍ：５４０℃；縦弾性係
数Ｅ：４２００kgｆ／mm²；接合処理時の加熱温度Ｔ：
５８０℃；接合処理時の加熱時間ｈ：２０分間；拡散領
域１０，１１の厚さｔ：永久磁石側２０μｍ、積層体側
２５μｍ；サンドイッチ状物の引張強さ：３．６kgｆ／
mm²．図１７，１８は接合体１としてのモータ用ロータ
を示す。このロータ１は、成層鉄心よりなるロータ本体
１４に、Ｎｄ₇₀Ｃｕ₃₀合金製ろう材を用いて複数のＮｄ
ＦｅＢ系永久磁石２を接合したものである。回転軸１５
のスプライン軸部１６はロータ本体１４のスプライン孔
１７に圧入され、そのロータ本体１４の一端部が回転軸
１５に溶接部１８を介して接合される。

【００８６】このロータ１においては、それが１０００
０rpm 以上で高速回転してもロータ本体１４からの永久
磁石２の脱落は皆無であった。

【００８７】

【発明の効果】本発明によれば、前記のように構成する
ことによって、２つの被接合部材を強固に接合した接合
体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】接合体の斜視図である。

【図２】接合体における要部拡大断面図である。

【図３】温度と熱膨脹率との関係を示すグラフである。

【図４】Ｃｕ−Ｎｄ系状態図の要部を示す。

【図５】永久磁石、ろう材および積層体の重ね合せ関係
を示す斜視図である。

【図６】サンドイッチ状物の斜視図である。

【図７】サンドイッチ状物における接合部分の金属組織
を示す顕微鏡写真である。

【図８】サンドイッチ状物における接合部分の線分析結
果を示すグラフである。

【図９】拡散領域の厚さｔと引張強さとの関係を示すグ
ラフである。

【図１０】Ｎｄ₇₀Ｃｕ₂₅Ａｌ₅合金のＸ線回折図であ
る。

【図１１】サンドイッチ状物における接合部分の金属組
織を示す顕微鏡写真である。

【図１２】サンドイッチ状物における接合部分の線分析
結果を示すグラフである。

【図１３】サンドイッチ状物における接合部分の線分析
結果を示すグラフである。

【図１４】接合体の斜視図である。

【図１５】サンドイッチ状物における接合部分の線分析
結果を示すグラフである。

【図１６】Ｃｒ含有量と引張強さの関係を示すグラフで
ある。

【図１７】モータ用ロータの断面図で、図１８の１７−
１７線断面図に相当する。

【図１８】図１７の１８−１８線断面図である。

【符号の説明】

１接合体、ロータ２永久磁石（被接合部材）５積層体（被接合部材）７，８，９主体部１０，１１拡散領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属より構成された一方の被接合部材
（２）と、その一方の被接合部材（２）と同材種または
異材種の他方の被接合部材（５）との間に加熱工程を経
て形成された接合層（６）が存在する接合体であって、
前記接合層（６）は希土類元素系合金よりなるろう材
（１２）が前記加熱工程で液相を生じることにより形成
され、前記一方の被接合部材（２）および前記接合層
（６）ならびに前記他方の被接合部材（５）および前記
接合層（６）にそれぞれ跨がるように拡散領域（１０，
１１）が存在し、各拡散領域（１０，１１）の厚さｔが
ｔ≧５μｍであることを特徴とする、２つの被接合部材
よりなる接合体。
【請求項２】前記希土類元素系合金よりなるろう材
（１２）は、合金元素ＡＥとしてＣｕ、Ａｌ、Ｇａ、Ｃ
ｏ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｓ
ｎ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｂｉ、ＧｅおよびＩｎから選択される
少なくとも一種を５原子％≦ＡＥ≦５０原子％含有す
る、請求項１記載の２つの被接合部材よりなる接合体。
【請求項３】前記希土類元素系合金よりなるろう材
（１２）は、拡散領域形成元素ＤＡとしてＣｒおよびＶ
から選択される少なくとも一種をＤＡ≦５原子％含有す
る、請求項１または２記載の２つの被接合部材よりなる
接合体。
【請求項４】前記希土類元素系合金よりなるろう材
（１２）の液相発生温度ＴｍがＴｍ≦６５０℃である、
請求項１，２または３記載の２つの被接合部材よりなる
接合体。
【請求項５】前記希土類元素系合金よりなるろう材
（１２）の縦弾性係数ＥがＥ≦１００００kgｆ／mm²で
ある、請求項１，２，３または４記載の２つの被接合部
材よりなる接合体。
【請求項６】前記一方の被接合部材（２）が希土類元
素を含む永久磁石である、請求項１，２，３，４または
５記載の２つの被接合部材よりなる接合体。
【請求項７】前記他方の被接合部材（５）がＦｅ系合
金である、請求項１，２，３，４，５または６記載の２
つの被接合部材よりなる接合体。