JPS5813489A - 接合方法および接合構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ここでの出願人と同一の個人に対して発行された特許第
３，６２０，８１６は、溶融鉛浴内での鉄部品の表面の
拡散合金方法を記述している。その方法においては、溶
融鉛の中にクロムのような要素が溶解されており、鉛が
表面処理をしようとしている鉄部品と接触配置される。

前記拡散要素は、高温状態において、部品表面の中へ金
属拡散によって合金化される。前記方法は、部品間の接
合を避けなければならないような多数の小部品に対して
も同時に適用される。これもまた、ここでの出願人と同
一の個人に対して発行された特許第３．７７８，２９９
は、多数の小部品の処理を行なっている際に接合を防止
する方法を記述している。

部品の接合が必要となる場合がある。それらの部品は数
種類の既知の方法、例えばろうづけあるいは自己相互拡
散によって一緒に接合される。後者の方法においては、
熱が１つの構成要素の表面を別の要素の中へ拡散させ、
またその逆に拡散させることζどなるであろう。もし、
さらに、これらの部品の中に拡散層を含有させたい場合
には、第２の分離的な操作が必要になるであろう。

蜂の巣形構造物の製作には接合において独特の問題が存
在する。そのような構造物は、交互層になった波状板と
非波状板（あるいは少し波状になった板）とを利用する
ことによって製作される。

あるいは前記波状板と非波状板とは同時をこ巻付けて、
互いにはさみ込まれたらせん形状になってもよい。いず
れの構造においても、多数の平行なチャネルが結果とし
て形成される。そのような蜂の巣形構造物を使用するあ
る種の場合には、これら２つの板の間で、非波状板が波
状板に対して接触線に８いて固定的に接合されて、軸方
向にのみ流体を流すことができて、横方向への流れを防
止することが重要である。例えば、そのような蜂の巣形
構造物は省エネルギーのための熱再生器において用いる
ことができ、あるいは接触コンバータのためのキャリア
物質として用いることもできる。

他の適用例においては、横方向の流れも受入れることが
できる。いずれの場合においても、その製品が強固な接
合を行なうことによって一体的になっていることが重要
である。

そのような構造物はそれらり、：受けるかもしれない高
温に対して耐えるようにズテンレス鋼で作ってもよい。

しかしながら、ステンレス鋼や他の高温合金を非常に薄
く（例えば２ミル（０，０’５ｍｍ　）　）１ 形成し、波状にするのは困難である。また製品全体に亘
って一定の接合性を得るのも困難である。

上で説明したように、このことは横方向の流れを避けな
ければならない場合には特に重要である。

従って、本発明の重要な目的は、鉄基材の材料を一緒に
して接合し、その各々の表面の中へ拡散される層をつく
り出すための改善された方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、２つの鉄基材の構成要素からなる
改善された接合構造物を提供し、各々の表面の中へ拡散
される層をつくり出すことにある。

本発明の他の目的は、ステンレス鋼よりむしろ鋼を用い
て作られた蜂の巣形構造物で、耐高温性のある構造物を
得るためにクロム化および（あるいは）アルミニウム化
された構造物を提供することにある。　　　□ 本発明の他の目□的は、冷間加工、機械加工、あパ、。

るいは粉末冶金技術によって作られた２つの鉄基材構成
要素をプレスばめによって一緒にしてロックし、その後
で一体的な接合構造物として、各々２ の表面の中へ拡散される層をつくり出す方法を提供する
ことにある。

本発明の他の目的は、２つの鉄基材構成要素の表面上に
拡散層を形成し、同時にこれらの構成要素を一緒番こ接
合することである。

要約的にいうと、本発明は接合構造物を形成し、同時に
前記構造物の表面の中へ層を拡散させるために、少なく
とも２つの鉄基材構成要素を一緒に接合する方法におい
て、前記構成要素を並置関係ζこ位置させることと、前
記並置された構成要素を、本質的に鉛と少なくとも１つ
の拡散要素とからなる溶融合金浴と接触させて、これに
より前記画構成要素の表面の中へ拡散してそれらを接合
する層をつくり出すことを含むことを特徴とする接合方
法を提供する。

この方法は、多数の折れ線を有した鉄基材の材料ででき
た波状板と、鉄基材の材料でできた非波状板あるいは少
し波状になった板とを含み、前記板は互いに他の中へは
さみこまれたらせん状の形状をしており、かなりの数の
前記折れ線が前記非波状板の表面と接触し、前記両方の
板の表面の中へ層が拡散し、前記波状板をその折れ線に
おいて前記非波状板と接合することを特徴とする接合構
造物を製作するために用いられる。あるいは、波状板の
代わりに突起物を有した板を用いてもよい。

他の実施例においては、交互に配置した鉄基材材料から
なる波状板と非波状板（あるいは少し波状になった板）
を用いてもよい。

本発明はある種の新規な特徴と、後に詳述し、特に添付
した特許請求の範囲の中で指摘される工程や部品の組合
わせとを含んでおり、本発明の精神から逸脱することな
しに、あるいは本発明の利点をいささかも犠牲にするこ
となしに、詳細部において各種の変更を加えることがで
きるという点については理解できるであろう。

本発明の理解を容易にする目的のために、好ましい実施
例が添付図面の中で示されており、それを検討すること
によって、以下の記述と組合わせて考えた場合、本発明
、その構造、操作、およびその多くの利点が容易に理解
でき、かつ認識することができるはずである。

２あるいはそれ以上の鉄基材要素を接合する場合には、
それらは並置され、このようにして形成された部分は、
１あるいはそれ以上の合金要素の存在する溶融鉛浴の中
へ置かれる。クロムが重要な合金要素であり、それは単
体状態であっても、あるいはフェロクロムのような各種
合金状態であってもよい。ある種の例では拡散要素とし
てアルミニウムを用いてもよい。前記浴の温度は普通は
１６００°Ｆ１と２５００″Ｆ（８７１℃と１３７１°
Ｃ）との間であり、前記部分は分のオーダーから２４時
間までの時間の間浴の中ｉこつけられる。このようにし
てクロムは各部分の要素の表面の中へ拡散され、合金化
された表面を提供するだけではなく、要素の接合材ζど
もなる。

添付図面、特に第１図から第３図までを参照すると、そ
こには本発明の第１実施例が示されてい１・　　　　　
　　− る。部品２０は頭付き軸２２上にプレスばめされたワッ
シャ２１からなっており、それら両者は鉄基材材料でで
きている。前記軸２２の直径はワラ５ シャ２１の孔の直径にほぼ等しく、従って前記プレスば
めはきちんとしたものになっている。部品２０は粒子状
クロムを含んだ鉛浴の中で処理さ札クロムをワッシャ２
１と軸２２との露出表面の中へ拡散される。これによっ
て部品２０は高温に耐える能力を有したステンレス鋼の
特性を与えられる。さらに、拡散されたクロムの層はワ
ッシャ２１と軸２２とを一緒に接合する。

前記層と接合部の特性を分析するために、前記部品２０
が軸の縦方向軸線に沿って薄切りにされ、ベークライト
の中に取付けられる。部品２０の切断面が研削され磨か
れて鏡状の表面がつくり出される。前記表面が硝酸−ア
ルコール溶液で処理され、この溶液は鉄の基層を侵すが
クロム化された層は侵さない。

第２図は、研磨されて硝酸−アルコール溶液で処理され
た後のワ１ツシャ２１と軸２２との接合部２３の表面の
写真（’１００倍）を示す。クロム化された層２４がワ
ッシャ２１と軸２２との露出された表面上に存在してい
る。線２６はクロム含有６ 率が１１チ以上の部分と１１チ以下の部分との境界を示
す。いいかえると、硝酸−アルコール溶液はクロム含有
率が１１％以下の場合にのみ、基層を侵す。実際に、ク
ロム含有率は層２４の外表面における最大値から、線２
６の内側における零値まで連続的番こ減少する。

第６図は数個の部品２０を処理するための装置を概略的
に示している。チューブ２８にはカバー３０が溶接され
ていて、それには直立した棒３２が取付けられている。

チューブ２８は溶融合金浴を収納し、そこにおける移送
剤は鉛３４である。

前記浴はまた粒子状のクロム３６と４個の部品２０とを
含んでいる。保持リング４（Ｎこよって所定の位置に保
持された多孔質のディスク３８が、ワッシャと軸の部品
が浮上するのを防いでいる。

この孔はクロム３６の通過を防ぐのに十分小さい。

この装置を組立てる場合には、部品２０とクロム３６と
がチューブ２８の中へ落下される。次にチューブ２８が
変形されて下の方のリング４０がつくり出され、ディス
ク３８が所定の位置へ落下され次にチューブ２８の壁部
を変形させることにより、上の方のリングがつくり出さ
れる。ディスク３８の上にスラグ状の固体鉛が配置され
、カバー３０が所定位置に溶接される。全体的なこのユ
ニットを炉（図示せず）の中に配置され、前記スラグを
溶かし、溶融鉛３４が得られる。棒３２はそれらを処理
している時に、もし望みなら、部品を振り動かすために
使用される。

クロムは、鉛の移送剤によって、部品２０の表面の中へ
拡散される。ある時間周期の後に、部品２０が取出され
、余分な鉛を除去するためをこ処理される。このプロセ
スの詳細については、前述した特許第３，６２０，８１
６の中でより詳細に記載されている。第６図に示された
装置は概略的であって、いろいろな種類および形状の容
器を採用してもよいことが理解できるはずである。

第１図から第３図までの実施例の実際の例においては、
ワッシャ２１は０．１２５インチ（３，１８龍）の厚さ
で、直径約０．１インチ（２，５４ｍｍ）の孔を有して
いた。ワッシャ２１も軸２２もともに炭素を約０．０１
重量％含んだ鋼でできていた。軸２２は１００６鋼であ
り、０．０１　％含有率にまで脱炭された。直径が１．
２５インチ１．１８ｃＩＩＬ）で、１０、ｆのクロムと
６００１の鉛とを収納した真空密封されたチューブ２８
の中で、１０個の部品２０が拡散処理された。チューブ
２８は静止しており、処理は２０００°Ｆ（１０９３°
Ｃ）で４時間かけて行なわれた。次に部品２０を取出し
、適当な化学的方法によって鉛を取除き、縦方向に薄切
りにし、ベークライトの中に取付け、５チ硝酸と９５チ
アルコールの溶液の中で研磨、食刻を行なった。部品２
０の表面におけるクロム含有率が１１％以上の層２４は
約４ミル（０，１０朋）の厚さになっていることがわか
った。ワッシャ２１と軸２２とは、これら２つの間の鋼
と鋼との界面接合部２３において、接合材なしで一緒に
接合されていることが郭定された。　、・ ２つの隣接した鉄基材の部品を一緒にして接合するため
に、クロムのような要素を拡散させるこのプロセスは、
互いに他と平行になってのびた、９ 断面積が微小な多数のチャネルを有した部品を生産する
のにも有効である。

１′ ０ 第４図にそのような構造物の実施例が示されており、こ
れは交互に波状になっている板４４と波状になっていな
い板４６とを有している。この例の場合、６板″という
用語は、厚さが０．０４５インチ（１，１４ｍｍ）かそ
れ以上から２ミル（０，０５朋）かそれ以下に至るまで
の生産品を郭定するために用いられる。薄い板は普通は
６箔”と呼ばれる（厚さが８ミル（０，２０朋）あるい
はそれ以下）が、ここで用いられる６板”という用語は
箔をも含んでいる。各々の波板４４は多数の折れ線４Ｂ
によって郭定され、前記折れ線は板４６の表面とそれぞ
れ接触している。板４４と４６とが相互接合されると、
全体的に三角形状になった多数のチャネル５０がつくシ
出される。各々の折れ線４８の全長に沿って良好な接合
を行なうことが重要である。この部分がチャネル５０の
軸線に沿って流体を流し、それに対して横方向には流さ
ないために用いられる場合には、完全な接合部が特に重
要となる。もしその接合部が不完全なものであれば、横
方向の流体の流れが幾らか生じることがわかるであろう
。第４図に示された部分は第３図に示した装置の中で処
理し、板４４と４６との全ての露出面上に拡散層をつく
シ出し、従ってこれら２つの間に望みの接合部をつくシ
出すことができる。

この実施例の実際の例においては、各板４４゜４６は厚
さが０．０４５インチ（１，１４ｍｍ）で、炭素含有率
が約０．０１重量％の鋼でつくられていた。

板４４０波状部分は、板４６間の間隙が０．１８７５イ
ンチ（４，７６ｍｇ）になるようになっていた。第４図
に示した構造物は一緒にしてフランジをかけられ（スポ
ット溶接あるいはステーゾルでつなぐことができた）、
第６図に示したような直径２インチ（５，０８ｃｍ）の
真空密封されたチューブの中で処理された。チューブは
１５．９のクロムと１４００１９の鉛とを収納していた
。この部分はチューブを２０００°Ｆ（１０９３°Ｃ）
の温度で、動かさないで、４時間かけて処理された。そ
の後、この部分を浴から取出し、鉛を除去し、全ての露
出表面にクロムが拡散したことを確認した。波板４４は
折れ線４８において板４６に接合された。

次に第５図および第６図を参照すると、本発明の別の実
施例が示されている。この実施例においては、波状の板
５４が波状になっていない板５６と互い違いになってい
る。実際には、図でわかるように、板５６は真に６波が
ついていない°”のではなく、板５４より実質的には少
な目に波がついている。板５６は普通にはうねりがつい
ているであろう。しかしながら、板５６は波状になって
いてもよい。各々の波板５４は多数の折れ線５８によっ
て郭定され、これは波状になっていない板５６の表面と
それぞれ接触している。板５４と５６とが相互接合する
と、全体的に三角形状になった多数のチャネル６０がつ
くシ出される。円筒状のスラグ６２がこの構造物から切
断され、その軸線はチャネル６０の軸線と平行になって
いる。

板５４と５６とは、スポット溶接によったり、あるいは
ワイヤ巻付けによって、次のプロセスに対置、。

して−緒になって保持されるｌ’　ｉ′・第７図は、円
筒状のスラグ６２を処理するための装置を概略的に示し
ている。チューブ６８はカバー７０を溶接して有してお
シ、そのカバーに直立した棒７２が取付けられている。

チューブ６８は合金浴を収納し、その中の移送剤は鉛７
４である。前記浴はまた粒子状のクロム７６とスラグ６
２とを含む。１対の多孔量ディスク７８が保持リング８
０によって所定の位置に保持されて、クロム７６を収納
している。下の方のディスク７８はスラグ６２が浮上る
のを防いでいる。この実施例においては、クロムの粒子
がそのように小さな断面積を有したチャネル６０の中に
くさび状になって入込むのを防ぐために、２つの多孔質
ディスク７８が採用されている。

第７図に示した装置は、スラグ６２とクロム７６とをチ
ューブ６Ｂの中に置くことによって組立てられる。チュ
ーブ６Ｂが変形されて最も下のリング８０をつくシ出し
、下の方のディスク７８が所定の位置に落：下され、次
に次のリング８０が形成される。クロλ゛を加えた後、
他のリング８０と上の方のディスク７８とが形成される
。上部ディスク７８上にはスラグ状の固体鉛が配置され
、３ カバー７０が所定位置に溶接される。棒７２はスラグ６
２が処理されている間に、もし望みなら、それを振シ動
かすために用いてもよい。カバーの取付けられたチュー
ブ６Ｂは炉の中へ挿入され、スラグを溶かし、溶融鉛７
４をつくシ出す。スラグ６２の表面の中へは、クロムが
鉛移送剤によって拡散される。ある時間周期の後、スラ
グ６２が取出され、第４図に示した部品を処理した場合
と全体的に同様の方法で、余分な鉛を取除くために処理
される。

本実施例の実際の例においては、各々の板５４゜５６は
厚さが２ミル（０，０５ｍｍ）であり、約０，１４重量
％の炭素を含んだ鋼でできていた。板５４の波形は、板
５６間に０．０４インチ（１，０２朋）の間隙ができる
ようなものであった。折れ線５Ｂの間隙は０．０５イン
チ（１，２７ｍ）であった。組立後に、この組立体から
円筒状のスラグが切出され、直径０．７５インチ（１，
９１０ｒＩＬ）、長さ１インチ（２，５４ｃＩＩＬ）の
部品がつ〈シ出された。前記スラグ６２は、第７図に示
したチューブ６８の中へ、４ そのチャネル６０をチューブの軸線に平行にして配置さ
れる。このスラグ６２は２０００°Ｆ（１０９３°Ｃ）
の温度において、全時間が２０分で処理された。実際的
には、スラグ６２はチューブ内へ配置された時には冷温
状態であって、約６分間で２０００’Ｆ（１０９３°Ｃ
）の温度にまで到達した。従って、２０００″Ｆ（１０
９３°Ｃ）における処理は実際には約１４分間行なわれ
たことになる。チャネル６０の中を鉛が流れ易くするた
めに、チューブは、ロッドＴ２を用いて、周期的に振シ
動かされた。スラグ６２は浴から取出され、鉛を除去し
た。スラグ６２内のクロム含有率を分析するために、両
端から薄切シが切シ取られ、また中央部からも薄切υが
切シ取られた。第７図でわかるように頂部に位置する端
部は１４．９６重量％のクロムを含み、中央部薄切）は
１４．６％のクロムを、さらに他端部は１２．５２％の
クロムを含んでいることがわかった。この含有率は意外
な程均−であった。クロム板５４，５６の厚さ２ミル（
０，０５ｍｍ）の全長に亘って拡散したのではなかつた
。その代わシに、０．４ミル（０，０１ｍｍ）の窓部分
のクロム含有率は１１％以下であった。また両表面から
０．８　ミル（０，０２ｘｍ）の深さまでのクロム含有
率は１１チ以上であった。実際には、表面におけるクロ
ム含有率は１５チから２０チであって、中心部における
それは０であった。

本発明のさらに他の実施例が第８図から第１０図までに
示されている。部品８６は全体的には円筒状をしておシ
、円筒状のハブ８８を有している。

鉄基材の材料でできた波状になっていない（あるいは比
較的波状になっていない）板９０と、鉄基材の材料でで
きた波状の板９２とがハシ８８０周りに巻付けられ、１
対の相互にはさまれたらせん物体が形成される。波状の
板９２は波状になっていない板９００表面に対してそれ
ぞれ接触した多数の折れ線９４によって郭定されている
。板９０と９２とが相互接合されると１．、多数の全体
的に三″：・１ 角形状になったチャネル９６がつくシ出される。

部品８６を製作する場合には、鉄基材の波状になってい
ない板９０と、鉄基材の波状の板９２と７ が供給される。波状板９２の端部が波状になっていない
板９０の端部９１の頂部に配置され（第９図参照）、こ
の並置された端部が例えば溶接によって、ハシ８８に固
定される。次に板９０と９２とがハシの周夛で同時に巻
付けられ、望みの直径の円筒状物が生まれるまで巻付け
られる。そこで、板９０と９２とは切断され、それらの
自由端は、例えば溶接９８によって、隣接した板９０に
対して固定される（第１０図参照）。

板９０．９２の表面の中へクロムを拡散させるために、
第１１図に示した装置を用いてもよい。

レトルト１０８にはカバー１１０が密閉的に締付けられ
ていて、前記カバーを直立状のロッド１１２が往復運動
的に貫通している。前記レトルト１０８は合金浴を収納
しておシ、その中の移送剤は鉛１１４である。前記部品
８６は、チャネル９６が垂直方向に向くようにして、ロ
ッド１１２に固定１ される。この部品８６の上下において駆動ロッド１１２
に対して固定された２つの金網状のケージ１１８の各々
には、粒子状のクロム１１６が加え８ られている。これらのケージは粒子状のクロム１１６を
含んでいる。レトルト１０８の中で鉛の占めていない領
域１２０は、真空に引かれ、好ましくは希ガスが充填さ
れている。レトル）１０８は炉によって外部から加熱さ
れる。目ツド１１２は部品８６が処理されている間、部
品を上下動させるために往復運動させられる。

本発明の実際の例においては、部品８６は直径フインチ
（１７，８ｃｒＩＬ）で、高さが３インｆ（７，６２ｃ
ｆｒＬ）でアυ、またハブ８８の直径は３゜５インｆＣ
８，８９ｃｌＩｌ）であった。部品８６ば最初にグリー
ス除去溶液によって清浄にされた。レトルト１０８はス
テンレス鋼でできていて、直径８インチ（２０，５ｃｍ
　）、高さ４フイート（１，２２ｍ）であシ、２００ポ
ンド（９０，８ｋｇ）の鉛１１４を収納していた。前記
領域１２０は真空に引かれ、アルノンを充填した。

各々の金銅ケージ１１８は約１ポンド（４５４ｇ＞の粒
子状クロム１１６を収納していた。ロッド１１２は復動
式の空気シリンダーによって往復運動された。部品８６
は１７００°Ｆ（９２７°ｃ）＋７）温度で１８時間、
ポンプ速度６インチ（１５，２ｃｒＩＬ）毎分でクロム
化された。処理終了後において、部品８６は波状になっ
ていない板９０と波状の板９２との両者の露出面全体に
対してクロムを拡散させていたことがわかり、この拡散
された層が波状板９２と非波状板９０の隣接面とを、そ
の折れ線９４のところで接合する役割を果たした。部品
８６の金属写真試験によると、各々の板９０．９２の断
面積の約９０チが少なくとも１２％のクロム含有率を有
していることがわかった。予想した通シ、板の厚さは少
しばかり増加していた。

部品８６におけるクロム含有率を分析するために、両端
から薄切シを切取シ、また中央部からも薄切シを切取っ
た。第１１図でみて頂部に位置した端部は１８．３２重
量％のクロムを含有し、中央部の薄切シは１５．９０％
、他端は２０．２９チのりｐムを含有していることがわ
かった。

溶接する代夛に、板９０と９２との末端部はステーブル
止めしたシ、あるいは部品８６をワイヤで巻付けてもよ
い。クロム化している間に折れ線９４を板９０の表面に
接触保持しておくために、いかなるそのような手法を用
いてもよい。板９０゜９２をワイヤ巻きする代シに、同
じ目的を果たすためにハシ８８を回転させることもでき
る。

第８図から第１０図までの実施例の第２例が、第１１図
に示された装置を用いるように構成された。ポンプ速度
が２８インチ（７１゜１α）毎分にまで増加され、板９
０．９２の２ミル（０，０５ｍｍ）の断面に亘ってクロ
ム化が本質的に行なわれた。

第１２図は部品８６のこの第２例の断面図であり、その
端部間の約中央において見た６０倍の図である。第９図
および第１０図における理想化された概略図とは対照的
に、この実際図は、板５６が平担ではなくてむしろしわ
が寄っていて波状の板５４よシ少な目に波状になってい
るといえることを示している。さらに、折れ線５８は第
５図および第６図に示したように、波状、板５４の隣シ
合う１ 波の部分と整列されてはいない。・このことはもちろん
推定される。また折れ線５８と非波状板あるいは比較的
波状になっていない板５６の表面との１ 間には、境界線が存在しないことにも注意すべきである
。実際には、波状板５４は非波状板５６と一体的になっ
ている。これは、前に説明したように、クロムが板５４
の全厚さに亘ってほぼ拡散し、板５４と５６と完全に接
合させているからである。

板５４．５６の厚さに比較した接合部の厚さの故に、接
合部の中心部に未反応の鉄の小塊が場合によっては存在
するかもしれない。しかしいずれにしても、優れた拡散
接合が生じている。

この例でつくられた部品８６におけるクロム含有率を分
析するために、両端から薄切シを切取シ、中央部から薄
切シを切取った。第１１図でみて頂部に位置した端部は
２２．６０重量％のクロム含有率を有し、中央部の薄切
シは２１．７７１のクロム含有率、他の端部は２４．３
４　％のクロム含有率を有していることがわかった。

第１１図の装置を用いて、第１０図の実施例の第６例が
形成された”。ここでもまた、１ポンド（４５４Ｊｌの
クロムが各々のケージ１１８の中に配置されたが、さら
に、浴の温度が１５００’Ｆ２ （８１６°Ｃ）に到達した時に０．１６ポンド（５９，
９）のアルミニウムが加えられた。アルミニウムは部品
８６の耐酸化性を改善する。処理は１９００″Ｆ（１０
３８°Ｃ）で２．５時間、ポンプ速度２インチ（５，０
８ａｎ　）毎分で、４インチ（１０，２ｃｒ！Ｌ）スト
ロークを用いて行なわれた。この第３例に従ってつくら
れた部品８６におけるクロム含有率を分析するために、
両端と中央部とから薄切りが切取られた。第１１図でみ
て頂部に位置する端部は１６．８８重量％のクロムと６
゜４重量％のアルミニウムとを含有し、中央部の薄切シ
は１７．６１　％のクロムと２．４８％のアルミニウム
とを含有し、他の端部は１９．３０　％のクロムと５．
５１　％のアルミニウムとを含有することがわかった。

第１１図の装置を用いて、前記第６例と同じ方法で部品
８６の第４例をつくったが、変更されて−る点は、温度
が１５００°Ｆ＋（８１６°Ｃ）に到達した時に０．５
３ボン）”　（２４０，６，９’）のアルミニウムを加
えた点であった。これもまた良好な接合性が得られた。

前例と同様にして薄切シが切取られた。第１１図でみて
頂部に近いところに位置したものは１６．７２　％のク
ロムと８．７７　％のアルミニウムとを含有していた。

中央部の薄切りｆｆ１０．３４チのクロムと８．０５％
のアルミニウムを含有し、底端部は１５．７１　％のク
ロムと６．５２　％のアルミニウムとを含有していた。

部品８６における板の＠き上げた断面部についてマイク
ロゾロープ分析を行なったが、次のような結果が得られ
た。

０、．１　（０，００３ｉｍ）　　　　７．２０　　２
６．７１０．３　（０，００８龍）　　　　７．１２　
　２４．８００．６　（０，０１５１）　　　　７．５
０　　２１．５８０．９　（０，０２３ｍ扉）　　　　
７．２５　　　１８．９１中心　　　　　　　　　　７
．０４　　　１６．９６０．９　（０，０２３１１）　
　　　７．３３　　　１８．７１０．６　（０，０１５
朋）　　　　７．０３　　　１９．８７０．３　（０，
００８隨）　　　　７．０２　　２２．３３０．１　（
０，００３１１１１）　　　　６．９３　　２３．９６
推定されたように、クロムの含有率は幾分傾斜している
。アルミニウムの含有率は意外な程一定であり、これは
アルミニウムの含有率が表面において大きいと脆化が生
じるので望ましいことである。

本発明のさらに他の実施例が第１３図から第１５図に示
されている。部品１３０は全体的に円筒状で、円筒状の
ハブ１３２と、鉄基材の材料からなる板１３４と、突起
物１３８を有した鉄基材の材料からなる板１３６とを含
んでいる。前記突起物１３８は板１３６の両側から突出
している。板１３４と１３６とはハシ１３２０周シに巻
付けられておシ、１対の相互にはさまれたらせん物体が
形成される。部品８６の場合と同様、板１３４と１３６
との端部は並置され、例えば溶接によって、ハブ１３２
に固定されている。板１３４と１３６とは、望みの直径
になるまでハブの周多に巻付けられる。次に板１３４と
１３６とは切断され、それらの自由端は、例えば溶接あ
るいはクリップによって、隣接の板１３４に固定される
。

板１３４．１３６の表面の中へクロムを拡散さ５ せるために、第１１図の装置を用いてもよい。そのよう
な処理が終了すると、部品１３０は両方の板１３４．１
３６の全露出面の中ヘクロムを拡散させ、この拡散され
た層は突起物１３Ｂの先端を板１３４に接合させる役割
を果す。

この特定の実施例においては、板１３６は板の表面の間
で交互になった４列の突起物１３８を有していた。

部品１３０は、第４図、５図、６図、および第８図、第
９図、第１０図の実施例における部品のようなうまく郭
定されたチャネルを有してはいない。その代わシに、突
起物１３８が板を隔置するような単純な役割を果たして
いる。部品１３０はその軸線に対して平行な方向にのみ
流体を流すためには使用することができず、円周方向の
流れも生じることになる。

クロム含有率ゆ鉛浴に加えるクロムの量を調節すること
によって麺みの値に制御することができる。５％から６
０俤のクロムと、６％から１８チのアルミニウムとを含
有する部品を、ここで述ベロ た方法によって容易につくることができ、これによって
部品は空気中あるいはその他の県境の下で、高温におい
て優れた耐酸化性を有することになるであろう。好まし
くは、５チから１５チのアルミニウムと５チから１８チ
のクロムとの含有率の場合、この部品はクロムとアルミ
ニウムの必要量を最少にして、優れた特性を有すること
になるであろう。クロム単体、あるいはアルミニウム単
体の拡散によっても、良好な耐腐食性あるいは耐酸化性
が得られる。

溶融合金浴における処理のために部品を準備する場合、
構成要素を一緒にして保持するために、例えば摩擦係合
、機械的クランプ、タック溶接、ステーブル止め、およ
びそれと類似な方法のような、各種の方法を用いること
ができる。

ここで述べてきた処理方法は、０．２０インチ（５，０
Ｅ３ｍｇ　）あるいはそれ以下の厚さの板からなる部品
をつくる場合に特に適用することができる、その理由は
そのような板は２１００’Ｆ（１１４９℃）以下の温度
で５時間処理した時に、その全厚さに亘って合金化され
るからである。

前述してきた例は一般的に開始材料として未合金の低炭
素鋼を使用する場合に関係している。他の鉄基材物質を
用いてもよく、またある種の合金を用いても有効である
。例えば、耐腐食性あるいは耐酸化性を強化する要素を
鋼物質の中に存在させてもよいが、その開始鋼物質の良
好な製作性を保持するためには限度がある。クロムとア
ルミニウムの拡散について述べてきたが、耐腐食性ある
いは耐酸化性を強化する他の要素、例えばコバルト、ニ
ッケル、マグネシウム、チタン、およびバナジウムを鉛
浴の中で用いたシ、鋼物質の中へ拡散させてもよい。

部品の処理と鉛の除去とが終った後で、その特性は真空
加熱処理あるいは希ガス雰囲気での加熱処理によってさ
らに強化され、拡散合金材料における組成比を平準化さ
せたシ、あるいは付加的な鉛を除去する。予酸化処理の
ような他の処理でも耐酸化性を強化することができる。

前述してきた記載事項は、最初は接合されてｈなくて、
２つの構成要素の表面の中へ拡散されるクロムあるいは
他の拡散要素の層によって接合される板材料に対して適
用される。しかしながら、要素間の接触線あるいは接触
点において最初から接合されていてもよいことが理解で
きるはずである。そのよう表場合、ここで述べてきた方
法は、付加的あるいは補強的な接合を提供する。

今まで述べてきたことは、−緒にして接合される２つの
鉄基材要素からなる改善された接合構造物のことであり
、各々の表面の中へ拡散する層をつくり出す。まだ構成
要素の表面の中へ要素を拡散させることによって構造物
をつくるための方法も記載されている。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の特徴に関連、して処理されるワッシャ
付きの頭付きシャフト部］：品の部分的横断面図、第２
図は第１図において番′、ｊｉ７２　ｓ　ｓで示した囲
い部分の超拡大図（１００倍）、第３図は第１図の部品
の処理方法を示すだめの、第１図の部品を数個収納した
密閉チューブを示す概略図、第４９ 図は本発明の第２の実施例、第５図は本発明の第３の実
施例、第６図は第５図の部品の内で鎖線で区切った、番
号６の部分の超拡大図、第７図は第５図に示した接合構
造物の製法を示すための、この接合構造物を収納した密
閉チューブの概略図、第８図は比較的波状になっていな
いらせん状板にはさまれたらせん状の波状板からなる、
本発明の他の実施例、第９図は第８図の部品の内で、番
号９の部分の超拡大図、第１０図は第８図の部品の内で
、番号１０の部分の超拡大図、第１１図は第８図に示し
た接合構造物の製法を示すための、この接合構造物を収
納しているレトルトの概略図、第１２図は第８図から第
１１図までにおける接合構造物の交互層と、その端部間
中央においてみた断片的断面図（６０倍）、第１６図は
平坦ならせん状板間にはさまれた突起物を有するらせん
状板、′：・ からなる、本発明１め、他の実施例、第１４図は第１３
図の部品の内で、番号１４の部分の超拡大図、第１５図
は突起物を有した１枚の板の断片的端面図である。 ０ 図において、 ４４．５４．９２・・・波状板 ４６．５６．９０・・・非波状板 ４８　、、５８　、９４・・・折れ線 ５０．６０．９６・・・チャネル １３８・・・・・・・・・・・・・・・・・・突起物代
理人　浅　村　　　皓 外４名 ＦＩＧ、Ｉ２ 第１頁の続き ■出　願　人　マテリアル・サイエンシイズ・コーポレ
ーション アメリカ合衆国イリノイ州エレ ク・グローブ・ビリッジ・イー スト・プラット・プルバード２３ ０ ４６５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）接合構造物を形成し、同時に前記構造物の表面の
   中へ層を拡散させるために、少なくとも２つの鉄基材構
   成要素を一緒に接合する方法において、前記構成要素を
   並置関係に位置させることと、前記並置された構成要素
   を、本質的に鉛と少なくとも１つの拡散要素とからなる
   溶融合金浴と接触させて、これにより前記画構成要素の
   表面の中へ拡散してそれらを接合する層をつくり出すこ
   ととを含むことを特徴とする接合方法。 （２、特許請求の範囲第１項記載の接合方法において、
   前記構成要素は前記浴の中で振り動かされる接合方法。 （３）特許請求の範囲第１項記載の接合方法において、
   前記構成要素は前記浴の中で往復運動させられる接合方
   法。 （４）特許請求の範囲第１項記載の接合方法において、
   前記並置された構成要素は、２１００°Ｆ’（１１４９
   °Ｃ）以下の温度で、５時間以下の時間で、前記合金浴
   と接触される接合方法。 （５）特許請求の範囲第１項記載の接合方法において、
   前記拡散要素は粒子状になっており、浴の中で金網状の
   ケージの中に配置されている接合方丸（６）特許請求の
   範囲第１項記載の接合方法ζこおいて、前記拡散要素は
   、クロム、アルミニウム、コバルト、ニッケル、マンガ
   ン、チタン、およびヴアナジウムからなる要素群から選
   択される接合方法。 （力　特許請求の範囲第１項記載の接合方法において、
   前記１つの拡散要素は前記構成要素の全厚さに亘って拡
   散される接合方法。 （８）特許請求の範囲第１項記載の接合方法において、
   前記１つの拡散要素は前記構成要素の全厚さに亘って拡
   散される接合方法。 （９）接合構造物において、少なくとも２つの隣接した
   鉄基材構成要素を含み、前記構成要素はそれらを一緒に
   して接合するために前記両方の部品の表面の中へ拡散さ
   れる層を有しており、また前記接合構造物は、前記構成
   要素を並置関係化位置させることと、前記並置された構
   成要素を、本質的に鉛と少なくとも１つの拡散要素とか
   らなる溶融合金浴と接触させて、これにより前記画構成
   要素の表面の中へ拡散してそれらを接合する層をつくり
   出すこととからなる接合方法によって製造されることを
   特徴とする接合構造物。 （ｌＱｌ　　特許請求の範囲第９項記載の接合構造物に
   おいて、前記構成要素は両方とも鉄基材の材料の板であ
   って、少なくとも１つの前記板は別の前記板に対して接
   合されるスペーサを有しており、それらの間に少なくと
   も１つのチャネルをつくり出す接合構造物。 １Ｊ１）特許請求の範囲第１０項記載の接合構造物に詔
   いて、前記スペーサは波状になっており、従って多数の
   前記チャネルがそれによってつくり出される接合構造物
   。 α２、特許請求の範囲第１０項記載の接合構造物におい
   て、前記スペーサは突起物である接合構造執α３）特許
   請求の範囲第１０項記載の接合構造物において、前記層
   は前記板と前記スペーサとの厚さに亘って拡散される接
   合構造物。 αａ　特許請求の範囲第１０項記載の接合構造物におい
   て、前記板は単一のらせん状チャネルを郭定する接合構
   造物。 αω　特許請求の範囲第９項記載の接合構造物において
   、前記層は、クロム、アルミニウム、コバルト、ニッケ
   ル、マンガン、チタン、およびヴアナジウムからなる要
   素群から選択された少なくとも１つの要素からなってい
   る接合構造物。 ａｏ　　特許請求の範囲第９項記載の接合構造物におい
   て、前記層はクロムとアルミニウムとである接合構造物
   。 αη　特許請求の範囲第９項記載の接合構造物において
   、前記層は５．、％から３０％のクロムを含有すセ る接合構造物。、、、、１．：、 （ＩＩ　　特許請求の範−第９項記載の接合構造物にお
   いて、前記層は３チから１８％のアルミニウムを含有す
   る接合構造物。 （１！Ｊ　　接合構造物において、多数の折れ線を有し
   た鉄基材の材料でできた波状板と、鉄基材の材料ででき
   た別の板とを含み、前記板は互いに他の中へはさみ込ま
   れたらせん状の形状をしていて、かなりの数の前記折れ
   線が前記別の板の表面と接触し、前記両方の板の表面の
   中へ層が拡散し、前記波状板をその接触線において前記
   別の板と接合し、多数の平行なチャネルをつくり出すこ
   とを特徴とする接合構造物。 （２、特許請求の範囲第１９項記載の接合構造物におい
   て、前記波状板を供給し、前記別の板を供給することと
   、これらの板の端部を並置関係に位置させて、それによ
   って前記波状板の折れ線が前記別の板の表面と接触する
   ようにすることと、前記板を前記波状板における波に平
   行な軸線の周りで同時に巻付け、望みの直径の円筒状物
   が生まれるまで巻付けることと、前記板の残余部分を切
   断することと、前記板の自由端を少なくとも隣接した１
   つの板に対して固定することと、前記板を本質的に鉛と
   少なくとも１つの拡散要素とからなる溶融合金浴に接触
   させ、それによって前記両方の板の表面の中へ拡散され
   る層をつくり出してそれらを一緒にして接合することと
   からなる接合方法によって製作される接合構造物。 Ｃυ　特許請求の範囲第２０項記載の接合構造物におい
   て、前記拡散要素はクロムである接合構造物。 （２）特許請求の範囲第２０項記載の接合構造物におい
   て、前記浴は少なくとも２つの拡散要素を含有し、それ
   らはクロムとアルミニウムである接合構造物。 （ハ）特許請求の範囲第２０項記載の接合構造物に詔い
   て、前記板は円筒状のハブの周りで同時に巻付けられる
   接合構造物。 （２、特許請求の範囲第２０項記載の接合構造物におい
   て、前記板は前記浴の中で、前記チャネルの軸線と平行
   な方向に往復運動される接合構造物。 （ハ）特許請求の範囲第２０項記載の接合構造物番こお
   いて、前記１つの拡散要素は粒子状の形状をしており、
   前記粒子状物が前記接合構造物のチャネルを詰まらせる
   のを防ぐために、前記板から隔離されている接合構造物
   。 （□　接合構造物において、多数の突起物を有した鉄基
   材の材料でできた第１の板と、鉄基材の材料でできた第
   ２の板とを含み、これらの板は互いに他の中へはさみ込
   まれたらせん状の形状をしており、かなりの数の前記突
   起物が前記第２板の表面と接触し、前記両方の板の表面
   の中へ層が拡散し、前記第１板をその突起物のところに
   おいて前記第２板に接合することを特徴とする接合構造
   物。 （財）特許請求の範囲第２６項記載の接合構造物におい
   て、前記第２板を供給しかつ前記第１板を供給すること
   と、前記板の端部を並置関係に配置し、それによって前
   記第１板の突起物が前記第２板の表面に接触するように
   することと、前記板を前記板の側面に対して平行な軸線
   の周りで同時に巻き、望みの直径の円筒状物が生まれる
   まで巻くこさと、前記板の残余部分を切断するこ１とと
   、前記板の自□ 出端を少なくとも隣接した１つの板に対して固定するこ
   とと、前記板を本質的に鉛と少なくとも１つの拡散要素
   とからなる溶融合金浴に接触させ、それによって前記両
   方の板の表面の中へ拡散される層をつくり出してそれら
   を一緒にして接合することとからなる接合方法によって
   製作される接合構造物。 ＠　特許請求の範囲第２７項記載の接合構造物において
   、前記拡散要素はクロムである接合構造概＠　特許請求
   の範囲第２７項記載の接合構造物において、前記浴は少
   なくとも２つの拡散要素を含有し、それらはクロムとア
   ルミニウムである接合構造物。 （至）接合構造物において、各々が多数の折れ線を有す
   る、鉄基材の材料でできた複数個の波状板と、鉄基板の
   材料でできた複数個の別の板とを含み、前記波状の板は
   前記別の板と交互に位置し、かなりの数の前記折れ線が
   前記別の板の表面と接触し、前記全ての板の表面の中へ
   層が拡散し、前記波状板をその折れ線にｉいて前記隣接
   した別の板と接合することを特徴と゛する接合構造物。 ０１）特許請求の範囲第３０項記載の接合構造物におい
   て、波状板を供給し、かつ別の板を供給することと、こ
   れらの板を波状板が前記別の板と交互になるように積上
   げて配置することと、この積上げた物を締付けてその中
   の板を所定位置に保持することと、前記板を本質的に鉛
   と少なくとも１つの拡散要素とからなる溶融合金浴と接
   触させ、それによって前記両方の板の表面の中へ拡散し
   てそれらを接合する層をつくり出すこととからなる接合
   方法亭こよって製作される接合構造物。 （３２１特許請求の範囲第６１項記載の接合構造物にお
   いて、前記拡散要素はクロムである接合構造物。 （３湯　　特許請求の範囲第３１項記載の接合構造物に
   おいて、前記浴は少なくとも２つの拡散要素を含有し、
   それらはクロムとアルミニウムである接合構造物。