JPS583793B2 - テツケイシヨウケツタイ ノロウセツホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鉄系焼結体のろう接方法に係る。

焼結金属は一般の金属材料と異なり多孔質である為、焼
結体を直接ろう接しようとするとろう材が焼結体に溶浸
してろう接部に残らないのでろう接が困難である。

溶浸を兼ねてろう接しようとしてもろう材が鋳結体を通
して外に流出するのでその困難性は解消されず、ろう接
できたとしても流出した余分のろう材を除去せねばなら
ないのでその為の工程が必要となる。

従って、従来、ろう接に先立ってショットビーニング法
、サイジング法ローレット法等機械的方法によって焼結
体の表面の空孔をつぶして封孔する方法，若しくはろう
材の融点よりも高い融点を有する溶浸材を溶浸して封孔
する方法が採用されている。

然し乍ら，これらの方法は次のような欠点を持っている
。

即ち、ショットピーニング法は焼結体の形状やその使用
目的によってはろう接部以外の表面をショットが当らな
いように保護する必要がある場合がある。

また、ろう接部の表面が荒れて、寸法精度の良いろう接
が困難である。

更に，ろう接個所が窪みのある形状の場合や硬い材料の
場合には完全に封引することが困難である。

サイジングやローレットによる方法も高硬度の材料には
適さないほか、その為の設備を必要とすると共に工数が
多くかかつて原価高となる。

溶浸による方法は材料費が高くなり，工数もかかるので
原価高となると共に、燐結体の多孔質性が完全に失なわ
れて含油等の処理ができなくなるほか寸法変化を起し、
更に溶浸温度が高い（通例１０００℃前後）ことから材
料の組織変化を起す。

本発明は上述のような従来技術の欠点を解消したろう接
方法を提供することを目的としており、ろう接に際して
焼結体の空孔へのろう材の浸入を阻止する目的で焼結体
を酸化性雰囲気中で加熱して空孔内及び表面に四三酸化
鉄を主とする酸化鉄皮膜を形成させ、ろう材との濡れ性
を低下させる前処理を施した後、ろう接部表面の酸化鉄
被膜を切削若しくは研摩加工によって除去してろう接す
るか，またはろう接に際してほう砂、ほう酸、ほう塩酸
等のほう素化合物の１種若しくは２種以上またはアルカ
リ土属の水素化合物の１種若しくは２種以上を溶剤とし
て使用し、ろう接部表面の酸化鉄を還元してろう接を容
易に遂行するものである。

更に、含油性を要求される場合等充分な空孔の存在を必
要とする場合にはろう接後に還元性雰囲気中でろう材の
融点よりも低い温度に加熱して空孔内に形成された酸化
鉄被膜を還元して空孔を回復する。

溶剤を使用しない場合のろう接の際の雰囲気には弱還元
性乃至不活性ガスを用いる。

酸化性雰囲気中では焼結体のろう接部表面の酸化が進化
してろう接が困難となり、強還元性雰囲気中では酸化鉄
被膜の還元が表面から内部へ進行して空孔を回復し、酸
化鉄被膜による空孔内へのろう材の浸入阻止の効果が低
下する。

溶剤を使用する場合のろう接の際の雰囲気には不活性乃
至微酸化性雰囲気が適している。

還元性雰囲気中でろう接を行なうと溶剤が分解して生ず
る発生機の水素によって局部的な還元を起しろう接面以
外の表面に斑点を生じて外観を損なう。

溶剤によるろう接部表面の酸化鉄を還元する方法による
ときはろう材の空孔への浸入は０．０７ｍｍ程度の深さ
に抑えることができる。

ろう接後の空孔の回復は通例の燐結金属製品の寸法にあ
っては高純度（露点−５０℃以下）の水素ガス雰囲気中
で７５０℃に２０〜２５分間保持すればほぼ完全である
。

次に実施例に就いて説明する。

実施例 １ 還元鉄粉と天然黒鉛粉を原料粉とし、０．７％の炭素を
含有し、若干のフエライトの混在するバーライト組織を
有する密度６．６ｇ／ｃｃの鉄系焼結金属よりなり、歯
先円直径６２ｍｍ、ピッチ円直径６０ｍｍ，内径１４ｍ
ｍ，厚さ８ｍｍ、モジュール１の平歯車１及びこれと同
一材料よりなり、歯先円直径４０ｍｍ．ピッチ円直径３
８ｍｍ、内径１４ｍｍ、厚さ１４ｍｍ．モジュール１の
平歯車２を水蒸気雰囲気中で５２０℃に９０分間加熱保
持し、表面及び空孔内に酸化鉄被膜を形成させた後、第
１図ａに示すように平歯車１及び２のろう接部の表面層
３及び４を切削除去し、第１図ｂに示すようにこれらの
ろう接面の間に外径３５ｍｍ、内径１６ｍｍ、厚さ０．
２ｍｍの７−３黄銅板５をろう材として介在させてセッ
トし、加熱炉中で平均組成Ｎ２６０％、ＣＯ２７％、Ｈ
２１０％、ＣＯ８％、露点５℃の発熱型変成ガス中で１
０００℃に３０秒間保持してからこれを同炉内の冷却部
に移して冷却し、ろう接を完了した。

尚、１０００℃迄の加熱所要時間は７分間であった。

ろう接後各部の寸法を測定した所、設定寸法との誤差は
最大０．０６２ ｍ ｍであった。

実施例 ２ 還元鉄粉と天然黒鉛を原料粉とし、０．７％の炭素を含
有する密度６．９ｇ／ｃｃの１０ｍｍ×１０ｍｍ×３５
ｍｍの角柱状焼結体２個を５３０℃の水蒸気雰囲気中で
６０分間加熱保持し、表面及び空孔内に酸化鉄皮膜を形
成させそれぞれの一端面を１ｍｍ研削加工して表面層を
除去し、研削面の間に９ｍｍ×９ｍｍ×０．２ｍｍの黄
銅板を介してつき合わせ、実施例１に使用した発熱反応
型ガス雰囲気中で第１表に示す条件でろう接し、１００
ｍｍ×１０ｍｍ×６８ｍｍの角柱状試験片を作製し、引
張試験を行なった。

尚、ろう接に際して溶剤を使用しない場合と使用した場
合とを比較試験した。

溶剤は予めろう材の表面に付着されて使用した。

結果は第１表に示す通りである。

※帝国酸素製プラヅツクス ６ 表から溶剤を使用しない場合でも充分な接着強度を持っ
ているが、溶剤を使用することによって更に高い接着強
度が得られることが判る。

実施例 ３ 噴霧鉄粉、ニッケル粉、天然黒鉛紛を原料粉とし、０．
８％の炭素、２％のニッケルを含有しバーライト組織を
有する密度６．９ｇ／ｃｃの鉄系焼結金属よりなり、長
径６０ｍｍ、短径４４ｍｍ、厚さ７ｍｍ、内径１０ｍｍ
の第２図ａに示す形状のカム１と噴霧鉄粉を原料粉とし
、０．５％の炭素を含有し、パーライト組織を有する密
度６．７ｇ／ｃｃの鉄系焼結金属よりなり、外径２２ｍ
ｍ、内径１０ｍｍ、高さ５２ｍｍのボス部３を有する歯
先円直径３０ｍｍ、ピッチ円直径２ ８ ｍｍ、内径１
０ｍｍ、厚さ８ｍｍ、モジュール１の平歯車２を第２図
ｂに示すように−８０メッシュのほう酸粉末５を表面に
付着させた外径２２ｍｍ、内径１２ｍｍ、厚さ０．２ｍ
ｍの７−３黄銅板４をろう材として介在させてセットし
、これを加熱炉中で窒素雰囲気中で９８０℃に１分間保
持した後冷却し、ろう接を完了した。

９８０℃迄の昇温時間は６分間であった。

第３図にカム側のろう接部附近の顕微鐘組織（倍率４０
０倍、腐蝕せず）を示してある。

炉結体１のろう接部表面の酸化鉄皮膜は溶剤によって完
全に還元除去されているが、内部の空孔２の中に形成さ
れている酸化鉄皮膜３は還元されずに残っており，ろう
材４の焼結体中への浸入は表面から０．０７ｍｍ以内に
止まっている。

各部寸法の測定結果も設定寸法に対して最大誤差は０．
０７６ｍｍであった。

次にこの焼結体はその使用目的から、耐焼着性改善の為
に硫化処理と含油処理を施す必要があるので、これらの
処理を困難にさせる空孔内の酸化鉄皮膜を除去する目的
で高純度水素（露点−５０℃以下）雰囲気中で７５０℃
に２０分間保持して空孔回復処理を行なった後、硫化水
素ガス５０容積係を含む窒素ガス雰囲気中で３５０℃に
２時間加熱する硫化処理を施した。

焼結体中の硫黄含有量を分析した結果、１．３２％Ｓの
分析値が得られたが、空孔回復処理を行なわずに同一条
件で硫化処理を施した場合の分析値は０．０７％Ｓであ
って、空孔回復処理による硝化処理効果の向上が明らか
に認められる。

実施例４ 実施例２に使用した焼結体と同一焼結体を同一方法で水
蒸気処理したものを端面を加工せず、溶剤を表面に付着
させた９ｍｍ×９ｍｍ×０．２ｍｍ，の黄銅板をろう材
として介在させてつき合わせ窒素雰囲気中で第２表に示
す条件でろう接して１０ｍｍ×１０ｍｍ×７０ｍｍの角
柱状試験片を作製し、引張試験を行なった。

結果は第２表に示す通りであり、充分な接着強度を有す
ることが判る。

※帝国酸素製ブラゾツクス 実施例には何れも鉄系焼結体同志のろう接の場合を挙げ
たが、鉄系燐結体と焼結合金製品以外の鉄，非鉄系金属
製品とのろう接にも本発明が適用できることは勿論であ
る。

以上詳細に説明したように、本発明の方法によるときは
、焼結体の硬度、形状に関係なくろう材の焼結体内部の
空孔への浸入を阻止することができ、特別の設備を必要
とせず、ろう接部の表面粗さと寸法精度が保持されるの
で、偏芯その他の危慎もなくろう接後の寸法精度も良好
であり、かつ充分な接着強度が得られる。

また、材料費や工数も少なくて済むので原価も低減でき
る。

更に、ろう材の融点よりも低い温度で還元処理すること
により空孔が回復されるので、多孔質性を要求される場
合にも適応でき、工業上の利用価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例Ｉに於ける本発明を説明する為の図面で
、ａは鉄系焼結金属製平歯車のろう接部の表面層を切削
除去した状謔の縦断面図、ｂはろう接前の平歯車並びに
ろう材をセットした状態の縦断面図である。 １，２……平歯車，３，４……平歯車１，２の切削除去
された部分，５……ろう材。 第２図は実施例３に於ける本発明を説明する為の図面で
、ａはカムの平面図、ｂはろう接前のカム、平歯車及び
ろう材をセットした状態の縦断面図である。 １……カム、２……平歯車、３……平歯車２のボス部、
４……ろう剤。 第３図は実施例３に於けるろう接後のカム側ろう接部附
近の顕微鏡組織（倍率４００倍）を示す顕微鏡写真であ
る。 １……焼結金属の基地，２……空孔、３……酸化鉄、４
……ろう材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鉄を主成分とする焼結体を酸化性雰囲気中で加熱し
   て焼結体中の空孔内に酸化鉄被膜を形成させた後、ろう
   接部表面の酸化層を除去しこれをろう接することを特徴
   とする鉄系焼結体のろう接方法。 ２ 鉄を主成分とする焼結体を酸化性雰囲気中で加熱し
   て暁結体中の空孔内に酸化鉄被膜を形成させた後、ろう
   接部表面の酸化層を除去しこれをろう接し、次いで還元
   性雰囲気中でろう材の融点よりも低い温度に加熱し，空
   孔内に形成された酸化鉄を還元して空孔を回復すること
   を特徴とする鉄系焼結体のろう接方法。