JPH11314167A

JPH11314167A - 液相拡散接合方法

Info

Publication number: JPH11314167A
Application number: JP13434498A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Nakano; 倫之中野; Akihiro Takeya; 昭宏竹屋
Original assignee: Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Current assignee: Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 1999-11-16
Anticipated expiration: 2018-04-28
Also published as: JP4127896B2

Abstract

(57)【要約】【課題】板状の金属材の端面同志を液相拡散接合した
際に、接合面の端部に生じ勝ちな隙間の発生を防止し、
接合面全体を良好に接合させる方法を提供する。【解決手段】金属材の端面同志をインサート材を介し
て突き合わせた接合系を、インサート材の融点以上に加
熱、昇温させる際、その接合系に、接合面に直角方向の
圧縮力を短時間ずつ複数回繰り返して付加し、接合面近
傍を塑性変形させて前記端面同志をインサート材を介し
て密着させ、端面全域を良好に液相拡散接合させる。ま
た、圧縮力を短時間ずつ繰り返すことで、突き合わせた
金属材が厚み方向に芯ずれすることを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液相拡散接合によ
って金属材同志を接合する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、棒鋼、鋼管等の金属材の端面
同士を突き合わせ接合する方法として、金属材を、接合
すべき面同志の間に金属材よりも融点の低いアモルファ
ス材などのインサート材を介在させて突き合わせ、その
突き合わせた部分（以下接合系という）をインサート材
の融点以上（例えば、１１００〜１３００°Ｃ程度）に
加熱、昇温させて、その温度に保持し、溶融したインサ
ート材中のボロン、シリコン等を母材（金属材）に拡散
させることによって接合する液相拡散接合方法が知られ
ている。この液相拡散接合方法は、ガス圧接法と比べて
低い作業温度で、また、小さい加圧で接合できるため、
接合部の大きな変形を伴わずに確実な接合が行えるとい
う利点を有する。

【０００３】また、鉄筋等の建築現場で用いる条材の端
面同志の接合にこの液相拡散接合方法を採用することも
知られており、特開平２−２４１６７７号公報に記載さ
れている。この公報に記載の液相拡散接合方法は、条材
の端面同志をインサート材を介して突き合わせた接合系
に初期圧縮荷重を付加した状態で加熱し、加熱中（昇温
及びその後の温度保持期間中）に１回、又は２回以上加
圧することを特徴とするもので、この構成により、接合
すべき端面の表面の凹凸によって接合部に発生する欠陥
を防止でき、また、接合すべき端面の酸化皮膜を破壊、
除去して良好な接合部品質を得ることができるというも
のである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、液相拡散接
合を板状の金属材の端面同志の接合に適用したところ、
問題のあることが判明した。すなわち、板状の金属材
（幅３３４ｍｍ×厚さ１６ｍｍの鋼板）の端面同志を接
合すべく、該端面同志をインサート材（アモルファス）
を介して突き合わせた接合系に、低い圧縮力（１４．７
ＭＰａ）を作用させた状態で加熱し、インサート材の融
点以上である１２００°Ｃに昇温させ、その温度に３分
間保持して液相拡散接合を行ったところ、図５（ａ）、
（ｂ）に示すように、金属材１、２の幅方向の中央部分
（二点鎖線で示す部分）は良好に接合して一体化してい
るが、両端部の１０〜１５ｍｍの領域には、最大間隙が
１ｍｍ程度の隙間３が生じており、この領域の接合が不
具合となるという問題が生じた。この隙間３の発生原因
は、昇温時における熱膨張の、接合面と直角方向の成分
が中央部分と両端部で異なる（中央部分が大）ことによ
り金属材の端面が凸形状に湾曲し、インサート材が溶融
する時点では両端部に隙間が生じて接合しなかったため
と思われる。

【０００５】そこで、隙間３をなくすために、インサー
ト材が溶融した時点で接合系に加える圧縮力を増加さ
せ、隙間３の間隔以上のアプセット（圧下量）を加える
という操作を行ったが、アプセットを加える前に、隙間
３があった領域における溶融アモルファスが劣化（酸
化）し、また、接合すべき面同志の間から流出してしま
い、結局、接合後の強度は、他の部分に比べて極端に低
く、解決策とはならなかった。

【０００６】また、特開平２−２４１６７７号公報に記
載の方法を応用して、接合系の昇温開始から４０秒経過
後に、接合系に作用している圧縮力を４９．０ＭＰａに
増加させ、約３０秒間にわたって（接合系が約１１００
°Ｃに昇温するまで）、その高い圧縮力に保持するとい
う操作を行ったところ、この場合は、図６（ａ）に示す
ように、金属材１、２は、その全幅にわたって接合する
ものの、その断面を見ると図６（ｂ）に示すように、金
属材１、２の芯がずれることが多いという問題が発生し
た。このような芯ずれは頻繁に生じ、且つ芯ずれの大き
さｅが、２〜３ｍｍ程度にも及ぶものも多く、無視でき
ないものであった。

【０００７】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、板状の金属材のように、接合すべき面同
志を突き合わせて液相拡散接合する際に、端部に隙間を
生じやすい金属材に対しても、隙間を生じることなく、
また、大きい芯ずれを生じさせることなく、良好な液相
拡散接合を行うことを可能とする液相拡散接合方法を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、接合すべ
き面同志をインサート材を介して突き合わせた接合系の
圧縮力を増加させた際に生じる芯ずれを防止すべく鋭意
検討の結果、次の事項を見出した。すなわち、接合系を
加熱、昇温させた際、接合系内の温度に、僅かにせよむ
らが生じ、それによって突き合わせた二つの面に生じる
熱膨張にもむらが生じ、突き合わせた面同志が微妙にず
れた状態となり、そこに大きい圧縮力を加えると力のバ
ランスがくずれて突き合わせた面同志がずれようとし、
そのまま圧縮力を作用させておくと、温度の高い部位ほ
ど塑性変形しやすいことから、突き合わせた面同志のず
れが拡大するように塑性変形し（座屈のような状態とな
り）、これによって大きい芯ずれを生じるが、接合系に
加える大きい圧縮力を継続させず、短時間で小さい圧縮
力に戻し、次いで再び大きい圧縮力を作用させるという
動作を繰り返せば、突き合わせた面同志のずれ方向の塑
性変形を抑制して大きな芯ずれを伴わずに、その面の近
傍を圧縮方向に塑性変形させて、隙間を無くすことがで
きることを見出し、本発明を完成した。

【０００９】すなわち、本発明接合方法は、金属材を相
手方の金属材と接合すべく、接合すべき面同志をインサ
ート材を介して突き合わせた接合系を、インサート材の
融点以上の温度に加熱して接合させる液相拡散接合方法
において、前記インサート材が溶融する迄の昇温過程
で、前記接合系に対して、接合すべき面と直角方向の圧
縮力を接合系の芯ずれ発生を抑制するように短時間ずつ
複数回付加して、接合すべき面同志がインサート材を介
して互いに密着するように面の近傍を塑性変形させるこ
とを特徴とするものである。本発明はこの構成により、
突き合わせた面同志の間に熱膨張による隙間が生じやす
い接合系においても、大きな芯ずれ発生を伴わずに、イ
ンサート材の溶融前に接合すべき面同志をインサート材
を介して互いに密着させることができ、この状態でイン
サート材が溶融して液相拡散接合が行われるため、接合
強度が大きく且つ芯ずれの小さい、高品質の接合部を得
ることができる。また、接合すべき面に加熱前から多少
の凹凸があっても、圧縮力付加による塑性変形によって
接合すべき面同志のインサート材を介した密着が確保さ
れるので、高品質の接合部を得ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明において、液相拡散接合の
対象とする金属材は、液相拡散接合を行うことができる
ものであれば任意であり、例えば、各種断面形状の型鋼
（板材を含む）、棒鋼、鋼管等の端面同志の接合、或い
は端面を他の金属材の平坦面（金属板の平坦面、型鋼の
側面等）に対して接合する場合等に本発明を適用し得
る。特に、接合すべき面の少なくとも一方が、板状の条
材、或いは、Ｉ型、Ｌ型、Ｈ型の条材等の、非円形断面
の金属条材の端面である場合に本発明を適用することが
好ましい。これらの金属条材の端面を接合する場合に
は、その端面をインサート材をはさんで相手側の面に突
き合わせた接合系を加熱した時に、熱膨張によりその端
面の端部に隙間を生じることが多く且つ大きい圧縮力を
作用させた時には芯ずれを生じやすいので、本発明適用
の効果が大きい。

【００１１】インサート材は、従来の液相拡散接合に使
用されているものを適宜使用でき、例えば、Ｆｅ系ある
いはＮｉ系のアモルファス材等を例示できる。インサー
ト材の厚さは、接合部材質の母材（金属材）からの偏倚
を小とする観点からは薄い方が良く、一方、インサート
材の溶融により接合すべき面同志の密接性を高めるとい
う点では厚い方が良く、これらの兼ね合いから、接合す
べき面の寸法、精整度或いは用途に応じて、従来提唱さ
れている２０〜１００μｍの範囲を目安に選定すればよ
い。インサート材を接合すべき面同志の間に介在させる
方法としては、箔状のインサート材をはさみ込む方法、
箔状のインサート材を接合すべき面に貼り付けておく方
法、溶射等によってインサート材を接合すべき面に施し
ておく方法等を挙げることができる。

【００１２】金属材の互いに接合すべき面の表面仕上げ
としては、油脂等の液相拡散接合に悪影響する物質の除
去は必要であるが、表面粗さはさほど小さくする必要は
ない。本発明では接合面間に圧縮力を作用させて接合面
に直角方向の塑性変形を生じさせるので、１〜２ｍｍ程
度の凹凸を持った表面粗さは許容しうる。

【００１３】接合系の加熱方法としては、誘導加熱が好
ましい。誘導加熱を採用すると、接合系の狭い領域を敏
速に加熱することができ、また、容易にその接合系を、
真空、アルゴン、窒素、ヘリウム等の非酸化性雰囲気と
することができ、高品質の液相拡散接合部を形成できる
という利点が得られる。

【００１４】本発明では、接合すべき面同志をインサー
ト材を介して突き合わせた接合系に対して、インサート
材が溶融する迄の昇温過程で、前記接合系に対して接合
すべき面と直角方向の圧縮力を短時間ずつ複数回付加す
る。なお、この圧縮力を作用させない時においても、液
相拡散接合によって接合面同志が接合するまでの間は、
少なくとも、接合すべき面同志が離れないように保持し
ておくことが必要であり、このため、前記接合系に対し
て小さい圧縮力を加えておく。以下、説明の便宜上、こ
の低い圧縮力を定常圧縮力と言い、短時間ずつ複数回付
加する圧縮力を高位圧縮力と言う。定常圧縮力として
は、接合すべき面同志が離れない程度のものであれば、
その面の近傍にあまり塑性変形を生じさせないように、
小さいことが望ましく、具体的には、５〜２０ＭＰａ程
度とすることが好ましい。この定常圧縮力は常時一定に
保つものでもよいし、或いは、経時的に変化するもの
（例えば、最初に一定のアプセットを与えることで初期
圧縮力を付加し、その後はそのアプセット状態に維持す
ることで圧縮力が経時的に減少するもの）でもよい。

【００１５】接合系に加える高位圧縮力の大きさ、持続
時間、回数は、インサート材が溶融する前に、接合すべ
き面同志の端部に熱膨張等によって生じる隙間を無く
し、接合すべき面同志をインサート材を介して互いに密
着させるように面の近傍を塑性変形させることができる
ように選定する。高位圧縮力は大きい程塑性変形を生じ
やすく、接合すべき面同志をインサート材を介して互い
に密着させる効果は増すが、あまり大きくすると芯ずれ
をもたらす座屈等の好ましくない変形が生じる恐れが拡
大する。従って、高位圧縮力の大きさはこれらを考慮
し、安定し且つ過大でない圧下速度が得られるよう、２
０〜７０ＭＰａ程度に選定することが好ましく、更に
は、２５〜５０ＭＰａ程度に選定することが一層好まし
い。

【００１６】高位圧縮力を短時間ずつ複数回付加するに
当たって、各回の高位圧縮力持続時間は、接合面間に芯
ずれが生じたり、接合面間の芯ずれが拡大したりするよ
うな座屈の発生を防止しうるように選定するものであ
る。座屈は、高位圧縮力を継続して作用させた場合に、
或る程度時間が経過した後に急激に拡大する傾向がある
ので、その前に高位圧縮力を解除すれば座屈を防止でき
る。無視しえない程度の座屈が発生するまでの時間は高
位圧縮力が大きい程短いが、本発明者等が確認したとこ
ろ、座屈の生じやすい板状の金属材の端面同志の液相拡
散接合に当たって、高位圧縮力を７０ＭＰａとした場合
でも、高位圧縮力を加えはじめてから、５秒以内に高位
圧縮力を解放すると座屈はほとんど生じなかった。従っ
て、高位圧縮力の持続時間を、５秒以下とすれば、大抵
の場合に座屈発生を防止できる。一方、高位圧縮力の持
続時間をあまり短くすると、所望の圧下量を得るための
圧縮回数が多くなり過ぎて実施が困難となることから、
０．１秒以上とすることが好ましい。従って、各回の高
位圧縮力持続時間は、０．１〜５秒の範囲に選定するこ
とが好ましく、更には、０．３〜３秒程度に選定するこ
とが一層好ましい。高位圧縮力の付加終了から次の高位
圧縮力付加開始までの休止時間は、特に制限されず、
０．１秒程度以上であればよい。

【００１７】短時間の高位圧縮力を加える回数は、高位
圧縮力の大きさ及び１回の高位圧縮力持続時間との兼ね
合いを考慮し、接合系に所望の塑性変形を生じさせるよ
うに定めればよい。高位圧縮力を複数回付加するに当た
って、高位圧縮力の付加間隔（周期）は一定でなくても
よいが、一定とした方が実施が容易となり、好ましい。
また、複数回の高位圧縮力を付加する期間は、接合系の
加熱開始からインサート材が溶融するまでの昇温期間の
うちの一部でもよいが、その昇温期間の大部分とするこ
とが、高位圧縮力を付加する累積時間が長くなり、低い
高位圧縮力を用いて接合すべき面同志をインサート材を
介して確実に密着させることができ、好ましい。

【００１８】接合すべき面同志を突き合わせた接合系を
インサート材の融点以上に加熱した後は、融点以上の温
度に保持して液相拡散接合を行う。この際にも、接合す
べき面同志が離れないように、定常圧縮力を加えておく
が、インサート材を溶融させた後の適当な時期に、定常
圧縮力を越える別途の短時間加圧を行うことも推奨され
る。このような短時間加圧を行うと、接合すべき面同志
を絡ませることができ、また、酸化皮膜の破壊、除去を
行うこともでき、接合部の信頼性を一層向上させること
ができる。この別途の短時間加圧の圧力としても、上記
した高位圧縮力と同様の大きさのものを使用できる。ま
た、この場合には、インサート材が溶融状態となり、或
る程度液相拡散接合が進んでいるため、接合すべき面同
志の間の芯ずれが生じにくく、短時間加圧を継続する時
間は、高位圧縮力を加える場合に比べて長く（例えば、
１０〜２０秒程度に）することができる。

【００１９】金属材に圧縮力を付加するための手段とし
ては、公知の機構を適宜使用でき、例えば、油圧シリン
ダ等の油圧機構を用いたもの、電動モータとねじ機構を
用いたもの等を挙げることができる。中でも、油圧機構
を用いたものは、容易に所望の圧縮力を所望のタイミン
グで付与することができるので、好ましい。

【００２０】

【実施例】以下に、図１に示す装置を用いて鋼板の液相
拡散接合を行った結果を示す。図１において、１、２は
接合すべき金属材、５は金属材１、２の互いに接合すべ
き面同志の間にはさんだインサート材、１１は固定台、
１２はその固定台１１に金属材２を取り付けるクラン
プ、１３は可動台、１４はその可動台１３に金属材１を
取り付けるクランプ、１５は可動台１３に押圧力を作用
させる油圧機構であり、この油圧機構には、押圧力を任
意に所望のタイミングで変化させるための制御装置が備
えられている。従って、この油圧機構で可動台１３を押
し下げることで、金属材１、２の接合系に所望の圧縮力
を所望のタイミングで付加することができる。１６は、
接合すべき面同志をインサート材５を介して突き合わせ
た接合系を加熱するための誘導コイル、１７は、接合系
を非酸素雰囲気に保持するためのケースである。

【００２１】〔実施例１〕図１に示す装置を用い、以下
の条件（図２のグラフ参照）で液相拡散接合を行った。
なお、以下の説明中、温度は接合系の表面温度である。使用金属材１、２：鋼板（ＳＭ４９０Ａ材、幅３３４ｍｍ×厚さ１６ｍｍ）金属材端面処理：ガス切断後、グラインダー仕上げ＋脱脂処理インサート材５：アモルファスＭＢＦ−２０（融点１０４０°Ｃ）ケース１７内雰囲気：アルゴンガス（酸素濃度０．５％以下）温度条件：常温から１２００°Ｃまで１００秒で昇温１２００〜１３００°Ｃに３分間保持、その後、自然冷却加圧条件：常温から１１００°Ｃへの昇温期間定常圧縮力（１４．７ＭＰａ）と高位圧縮力（４９．０ＭＰａ）を３秒間隔で切り換え（最終のアプセット量は１．５ｍｍ）１１００°Ｃから１２００°Ｃへの昇温期間定常圧縮力（１４．７ＭＰａ）１２００°Ｃに保持開始直後短時間加圧（４９．０ＭＰａ）を、累計で６ｍｍのアプセット量が生じるまで実施（約１０秒間）短時間加圧終了後から接合完了まで定常圧縮力（１４．７ＭＰａ）

【００２２】上記条件で液相拡散接合を、５０組の金属
材について行った結果、すべての場合において、金属材
１、２の全幅に渡って良好に接合した接合部が得られ
た。また、接合した金属材１、２間の芯ずれ量（図６の
符号ｅ）を全ての試料について測定したところ、０．１
〜０．９ｍｍの範囲内に分布しており、きわめて微小で
あった。更に、引張試験を行うために、図７に二点鎖線
で示すように、液相拡散接合終了後の金属材１、２の幅
方向の中央と端部から、ＪＩＳＺ２２０１に規定する
１Ａ号試験片に該当する試験片２１を切り出した。試験
片２１の寸法は、図８（ａ）、（ｂ）において、厚みｔ
が１６ｍｍ、破断領域となる平行部の長さＬが２２０ｍ
ｍ、幅Ｗが４０ｍｍである。また、この試験片２１は、
接合部の両面に生じているふくらみ２３をそのまま残し
たものである。更に、このふくらみ２３による影響をな
くした引張試験を行うため、図８の試験片２１と同一寸
法ではあるが、図９に示すように、接合部の両面のふく
らみを除去して平坦とした試験片２１Ａも作成した。各
試験片２１、２１Ａをそれぞれ、金属材の中央部と端部
のそれぞれについて３個ずつ作成し、ＪＩＳＺ２２４
１に規定する試験方法で引張試験を行った。その結果、
全ての試験片の破断強度は、５４５〜５５０Ｎ／ｍｍ²
の範囲内であり、いずれも、接合部に隣接した母材の部
分で破断した。これにより、幅方向の中央も端部も同様
に強固に接着していることが確認され、また、接合部の
両面のふくらみ２３には、ノッチ等の破断強度を低下さ
せる欠陥が生じていないことが確認された。

【００２３】次に、曲げ試験を行うために、液相拡散接
合終了後の金属材の幅方向の中央と端部から、ＪＩＳ
Ｚ２２０４に規定する１号試験片に該当する試験片を切
り出し、図１０に示すように、接合部の両面にふくらみ
を有するままの試験片２５と、そのふくらみを除去して
平坦とした試験片をそれぞれ、金属材の中央部と端部に
ついてそれぞれ６個ずつ作成した。この試験片２５の厚
さｔは１６ｍｍ、幅Ｗは４０ｍｍ、長さＬは２００ｍｍ
である。これらの試験片２５について、ＪＩＳＺ３１２
２に規定する試験方法で曲げ試験を行った。すなわち、
半数の試験片２５については、図１１（ａ）に示すよう
に、その試験片２５の中央の接合部を厚み方向に厚み
（１６ｍｍ）の２倍の半径を持ったマンドレル２７で押
して、試験片２５を約１８０°折り曲げ、その曲げ外周
面に割れが生じるか否かを観測し、残りの試験片２５に
ついては、図１１（ｂ）に示すように、その試験片２５
を幅方向に幅（４０ｍｍ）の２倍の半径を持ったマンド
レル２８を用いて、約１８０°折り曲げ、その曲げ外周
面に割れが生じるか否かを観測した。いずれの場合にお
いても、割れは全く見られず、従って良好に接合してい
ることが確認された。

【００２４】〔実施例２〕実施例１と同一の鋼板に対し
て、接合すべき二つの端面の内の一方に、深さ１ｍｍ、
幅５ｍｍの溝を、厚み方向の中央に位置し、鋼板の幅方
向に延びるように形成し、温度条件は実施例１と同一
で、加圧条件はインサート材溶融後の短時間加圧を行わ
ない以外は実施例１と同一で、５組の鋼板について液相
拡散接合を行った。その結果、いずれの場合において
も、端面に形成していた溝は消え、全体にわたって良好
な接合が行われていた。また、厚み方向の芯ずれもほと
んど生じていなかった。更に接合後の金属材から、実施
例１で説明したのと同様に、引張試験用の試験片を切り
出して、引張試験を行ったところ、いずれの試験片もや
はり母材の部分で破断し、十分な接合強度を備えている
ことが確認された。

【００２５】〔実施例３〕実施例１と同一の鋼板に対し
て、接合すべき二つの端面の内の一方の幅方向の中央部
に、深さ２ｍｍ、幅５ｍｍの溝を形成し、その他は実施
例１と同一条件で、５組の鋼板について液相拡散接合を
行った。その結果、いずれの場合においても、端面に形
成していた溝は消え、全体に渡って良好な接合が行われ
ていた。また、実施例１で説明したのと同様に、引張試
験用の試験片を切り出して、引張試験を行ったところ、
いずれの試験片もやはり母材の部分で破断し、十分な接
合強度を備えていることが確認された。

【００２６】〔実施例４〕図１に示す装置を用い、以下
の条件（図３のグラフ参照）で液相拡散接合を行った。使用金属材１、２：鋼板（ＳＭ４９０Ａ材、幅３３４ｍｍ×厚さ３２ｍｍ）金属材端面処理：ガス切断後、グラインダー仕上げ＋脱脂処理インサート材５：アモルファスＭＢＦ−２０（融点１０４０°Ｃ）ケース１７内雰囲気：アルゴンガス（酸素濃度０．５％以下）温度条件：常温から１２００°Ｃまで２４０秒で昇温１２００〜１３００°Ｃに４分間保持、その後、自然冷却加圧条件：常温から１２００°Ｃへの昇温期間定常圧縮力（１４．７ＭＰａ）と高位圧縮力（４９．０ＭＰａ）を３秒間隔で切り換え１２００°Ｃに保持開始から１分間定常圧縮力（１４．７ＭＰａ）その後（１２００°Ｃに保持開始から１分経過後）第１回短時間加圧（４９．０ＭＰａ）を、累計で３．５ｍｍのアプセット量を生じるまで実施（約１０秒間）第１回短時間加圧終了後定常圧縮力（１４．７ＭＰａ）１２００°Ｃに保持開始から２分経過後第２回短時間加圧（４９．０ＭＰａ）を、累計で６ｍｍのアプセット量を生じるまで実施（約２０秒間）第２回短時間加圧終了後から接合完了まで定常圧縮力（１４．７ＭＰａ）

【００２７】上記条件で３０組の金属材について液相拡
散接合を行った。なお、実施例４では金属材１、２の肉
厚が大きいため、昇温時に表面温度に比べて内部温度が
かなり低くなっており、表面温度が１２００°Ｃに到達
した時点でも内部は１１００°Ｃ程度であったため、高
位圧縮力の付加を１２００°Ｃ到達時まで継続した。ま
た、１２００°Ｃ到達時点以後においても、表面と内部
とに温度差があるため、１回の短時間加圧で累計で６ｍ
ｍに達するアプセット量を生じさせようとすると、温度
むらに起因した好ましくない変形を生じるので、短時間
加圧を２回に分けて実施した。

【００２８】液相拡散接合を行った結果、いずれの場合
も金属材１、２の全幅に渡って良好に接合した接合部が
得られた。また、接合した金属材１、２間の芯ずれ量
（図６の符号ｅ）を全ての金属材について測定したとこ
ろ、０．１〜１．０ｍｍの範囲内に入っていた。次に、
実施例１と同様に、接合後の金属材の中央部と端部から
それぞれ、図８、図９に示す引張試験用の試験片２１、
２１Ａと同様な試験片を３個ずつ作成した。ただし、こ
の試験片の寸法は、厚みｔが３２ｍｍ、破断領域となる
平行部の長さＬが２２０ｍｍ、幅Ｗが２５ｍｍである。
これらの試験片について引張試験を行った結果、すべて
の試験片が母材の部分で破断し、その時の破断強度は、
５３６〜５４０Ｎ／ｍｍ²の範囲内に入っていた。これ
により、実施例４においても、幅方向の中央も端部も同
様に強固に接着していることが確認された。更に、実施
例１と同様に、接合後の金属材の中央部と端部からそれ
ぞれ、図１０に示す形状で、厚さｔが３２ｍｍ、幅Ｗが
４０ｍｍ、長さＬが２００ｍｍの曲げ試験用の試験片
と、接合部両面のふくらみを削除した試験片とをそれぞ
れ６個ずつ作成し、曲げ試験を行った。その結果、すべ
ての試験片について、割れの発生は見られず、この点か
らも、幅方向の中央も端部も同様に強固に接着している
ことが確認された。

【００２９】〔比較例１〕実施例１と同一の金属材、イ
ンサート材を用いて、実施例１と同一の温度条件で、且
つ接合系に加える圧縮力は常に一定の定常圧縮力（１
４．７ＭＰａ）として液相拡散接合を行った。その結
果、得られた接合部は、図５に示すように、両端から１
０〜１５ｍｍの範囲に隙間３が生じていた。

【００３０】〔比較例２〕実施例１と同一の金属材、イ
ンサート材を用いて、実施例１と同一の温度条件で、且
つ接合系に加える圧縮力は、図４に示すように、加熱開
始から４０秒後から３０秒間だけ高位圧縮力（４９．０
ＭＰａ）とし、その他の期間は一定の定常圧縮力（１
４．７ＭＰａ）として、１０個のサンプルについて液相
拡散接合を行った。その結果、得られた接合部は、図６
に示すように、両端まで接合されていたが、厚み方向に
２〜３ｍｍの芯ずれが生じたものが７個もあった。更
に、この芯ずれの大きい７個の金属材について、実施例
１と同一の引張試験用の試験片を切り出して引張試験を
行ったところ、いずれも、破断強度が４００〜４５０Ｎ
／ｍｍ²程度であり、且つ接合部で破断していた。

【００３１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、液相
拡散接合を行うに際し、接合すべき面同志をインサート
材を介して突き合わせている接合系に対して、インサー
ト材が溶融する迄の昇温過程で、接合すべき面に直角方
向の圧縮力を短時間ずつ複数回付加したことにより、突
き合わせた面同志の間に熱膨張による隙間が生じやすい
接合系においても、芯ずれ発生を抑制しながら、インサ
ート材の溶融前に接合すべき面同志をインサート材を介
して互いに密着させることができ、従って、接合すべき
面の全域を良好に液相拡散接合することができ、接合強
度が大きく且つ芯ずれの小さい、高品質の接合部を得る
ことができるという効果を有している。また、接合すべ
き面に加熱前から多少の凹凸があっても、圧縮力付加に
よる塑性変形によって接合すべき面同志のインサート材
を介した密着が確保されるので、この点からも高品質の
接合部を得ることができ、換言すれば、接合すべき面の
表面を精密に機械仕上げする必要がなくなり、前処理工
程を簡略化できるという効果も有している。

【００３２】更に、インサート材が溶融した後において
も、別途の短時間加圧を行う構成とすると、接合面同志
を絡み合わせ、且つ酸化皮膜の破壊、除去を行うことが
でき、接合部の信頼性を一層向上させることができると
共に、接合すべき面に、より大きい凹凸があっても、そ
の凹凸をつぶして良好な接合を行うことができるという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、実施例１〜５にお
ける液相拡散接合に用いた装置を、一部を断面で示す概
略正面図及び側面図

【図２】実施例１における温度及び圧縮力の経時変化を
示すグラフ

【図３】実施例４における温度及び圧縮力の経時変化を
示すグラフ

【図４】比較例２における温度及び圧縮力の経時変化を
示すグラフ

【図５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、板状の金属材の端
面同志を従来の液相拡散接合方法（比較例１）で接合し
て得た接合部の概略正面図及び断面図

【図６】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、板状の金属材の端
面同志を、上記異なる従来の液相拡散接合方法（比較例
２）で接合して得た接合部の概略正面図及び断面図

【図７】実施例１で接合した金属材から試験片を切り出
す位置を説明する概略正面図

【図８】実施例１で作成した引張試験用の試験片を示す
もので、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略側面図

【図９】実施例１で作成した引張試験用の試験片の他の
例を示す概略側面図

【図１０】実施例１で作成した曲げ試験用の試験片を示
すもので、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略側面図

【図１１】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、曲げ試験を行う
状態を示す概略側面図

【符号の説明】

１、２金属材３間隙５インサート材１１固定台１２クランプ１３可動台１４クランプ１５油圧機構１６誘導コイル１７ケース２１、２１Ａ、２５試験片

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属材を相手方の金属材と接合すべく、
接合すべき面同志をインサート材を介して突き合わせた
接合系を、インサート材の融点以上の温度に加熱して接
合させる液相拡散接合方法において、前記インサート材
が溶融する迄の昇温過程で、前記接合系に対して、接合
すべき面と直角方向の圧縮力を接合系の芯ずれ発生を抑
制するように短時間ずつ複数回付加して、接合すべき面
同志がインサート材を介して互いに密着するように面の
近傍を塑性変形させることを特徴とする液相拡散接合方
法。
【請求項２】前記接合系に対して短時間ずつ複数回付
加する圧縮力の１回の持続時間を、０．１〜５秒とする
ことを特徴とする請求項１記載の液相拡散接合方法。
【請求項３】前記接合系の加熱開始から前記インサー
ト材が溶融するまでの昇温期間の大部分において、前記
圧縮力を一定周期で間欠的に付加することを特徴とする
請求項１又は２記載の液相拡散接合方法。
【請求項４】更に、インサート材を溶融させた後、別
途の短時間加圧を行って接合すべき面同志を絡ませるこ
とを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の
液相拡散接合方法。
【請求項５】液相拡散接合によって接合する面の少な
くとも一方が、非円形断面の金属条材の端面であること
を特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液
相拡散接合方法。