JPS59156587A - 鉄族金属基合金の接合方法 - Google Patents

鉄族金属基合金の接合方法

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JPS59156587A
JPS59156587A JP3048883A JP3048883A JPS59156587A JP S59156587 A JPS59156587 A JP S59156587A JP 3048883 A JP3048883 A JP 3048883A JP 3048883 A JP3048883 A JP 3048883A JP S59156587 A JPS59156587 A JP S59156587A
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秀昭 吉田
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臂 利玄
Fukuhisa Matsuda
松田 福久
Kazuhiro Nakada
一博 中田
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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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】 この発明は、 Fe基合金、Ni基合金、及びCO基合
金等の鉄族金属基合金を、ろう付す或いは一時的液相接
合(Transient Liquid Phase 
Diffusion3ondin、g)等の液相接合法
にて接合する方法に関するものである。
通常、エンジン部品や発電用各種機器の製造、或いは精
密鋳造部品の補修等に際して、Fe基合金。
N1基合金及びCO基合金等の鉄族基合金耐熱材料をろ
う付は或いは一時的液相接合にて接合する場合には、当
然のことながら該接合部にも良好な耐熱強度が要求され
ることが多いので、ろう材としてN1基の合金に融点降
下添加元素たるB、Si、、’P等を゛含有せしめたも
のが使用されていた。
そして、これらの融点降下添加元素を含有せしめたろう
材は、延性に乏しいだめに通常の加工方法では箔や線に
加工することが困難であり、従って上述のような液相接
合を実施する場合には、粉末状にしたろう材か、或いは
急速冷却法によって製造された箔状のろう材が使用され
ていだのである。
しかしながら、液相接合の際に粉末ろう材を用いた場合
には、ろう材゛粉末表面の酸化物や不純物が接合部に残
留することを避けることができず、他方、急速冷却箔を
用いる場合には、所望成分組成の箔を製造するのが極め
て困難であシ、ろう材価格が高く々ってろう付は費用高
騰をもたらすばかりでなく、急速冷却するというその製
造手段からも推察できるよう纜ろう表面にかなシの酸化
層が存在しているので、接合部に欠陥を生じやすいとい
った問題を免れることができなかった。
さらに、各種部材の接合手段としてろう付は法が採用さ
れるに至る理由が、継手形状の複雑さに存する場合が多
く、従ってろう材を継手部へ供給するに際して、上述の
ような粉末や急冷箔ではろうの供給が非常に困難である
という問題をも抱えていだのである。
本発明者等は、上述のような観点から、鉄族金属基合金
耐熱材料を液相接合するに際して、耐熱強度の高い接合
部を、面倒で複雑な作業を伴うことなく、高能率かつ安
−価に実現し得る方法を見出すべく種々の実験・研究を
重ねた結果、以下(a)〜(f)に示す如き知見を得る
に至ったのである。・即ち、(a)  ろう付けやニ時
的液相接合において継手の信頼性を高めるには ろう゛
の成分組成と母材のそ′に れとが出来るだけ類似している方が好ましいこと、(b
)  液相接合に当っては、ろう材と被接合部材とを予
め一体化させたものを使用すれば、接合作業が極めて簡
単になること、 (c)一般の表面硬化処理に利用されている硼素の拡散
浸透処理法(硼化処理方法)によって鉄族金属基合金材
の表面に硼素濃度の高い拡散層を形成すると、該層の融
点が効果的に低下し、ろう材としての使用が可能となる
こと、 (d)  但し、硼化処理法を用いて鉄族金属基合金材
に硼化処理層を形成し、これをろう材にして液相接合を
行う場合には、融点降下材として働くのは硼素だけであ
るために、合金の成分によっては接合温度を1200’
c以上とする必要があシ、接合の作業性やコストの面で
不利になる事態が引き起されることもあるが、浸透拡散
処理として硼素と珪素を複合して拡散浸透させる手段を
採用すると、被接合材の表面層は硼素と珪素の両方の濃
度が高くなって硼化処理単独の場合よシも融1点降下Ω
度合が増し、よシ低温での液相接合が可能となるどと、 (e)硼素及び珪素の複合拡散層をろう材として液相接
合を実施すれば、−ろう材として使用する前記拡散層の
組成は母材の成分に比して硼素と珪素の濃度が高くなっ
ているのみであるので、接合処理中、或いは接合後の熱
処理により800℃以上程度に加熱するだけで硼素は容
易に母材中へ分散浸透し、これと同時に珪素もある程度
拡散してしまうこととなり、接合部と母材との組成差が
なく、従って信頼性の高い継手を得られること、(f)
  硼素と珪素の複合拡散浸透処理層は、硼化処理と珪
化処理を同時に施す方法、或いはいずれか一方の処理を
施してから他方の処理を施す方法鳴 のいずれを採用しても容易に形成することができ、さら
に、被接合材の種類や用途等に応じて硼素と珪素の含有
割合を変えた拡散層を形成するのが好ましいこと。
この発明は、上記知見に基づいてなされたもので、 鉄族金属基合金の液相接合に際し、まず、被接合部材の
一方又は双方の接合部表面に硼素と珪素の複合拡散浸透
処理を施して深さ:0.003〜0.25mの硼素・珪
素複合拡散層を形成し、つい工非酸化性雰囲気中にて前
記接合部材同士を加圧接触させながら、950〜120
0℃に加熱することによシ、粉末ろうや急速冷却箔ろう
を使用することなく高強度の液相接合継手部を得る点に
特徴を有するものである。
なお、この発明の方法にて対象となる被接合部材の材質
は、Fe基合金、Ni基合金及びCO基合金等の鉄族金
属基合金であればその種類の如何を問わず採用できるも
のであり、硼素や珪素の拡散浸透処理手段も特定のもの
に限定されるものではガい。
ついで、この発明の鉄族金属基合金接合方法において、
硼素・珪素複合拡散層の深さ、及び加熱温度を上記のよ
うに数値限定した理由を説明する。
■ 硼素・珪素複合拡散層の深さ 硼素・珪素複合拡散層の深さく厚さ)が0003朋未満
の場合には、ろう材層と龜で必要な被接合部材表層部の
硼素及び珪素の濃度が十分に高くならずに接合に要する
加熱温度が高くなシすぎ、ま  達成だ溶融するろうの
量も極めて少ない状態となって、12ろうが接合部材間
の間隙を完全に満たすようにす   まるには接合部の
精度を極めて高くする必要がでて  部がくる。他方、
複合拡散層の厚さが0.25mを越え  ス中ると該拡
散層の表面に割れが発生したシ、拡散層  要かの剥離
を生じたシするようになる上、接合部の硼  継手素と
珪素の濃度が高くなシ過ぎて継手の十分な性   つ能
を実現できなくなる恐れが出て来る。       し
な以上の理由から、硼素・珪素複合拡散層の深さ   
実を0.003〜025触と定めた。        
   第■ 加熱温度               
  〜D鉄族金属基合金部材への硼素・珪素複合拡散層
  の処理により該拡散層部分の融点が著しく低下すぎ
の   に示で、950〜1200℃の温度でろう付け
が可能   ら、となるが1..1200℃を越える温
度に加熱すると、  散浸ろうが接合部周辺に流れ出し
たシ、°母材の結晶粒    複が粗大化して母材延性
の低下を招く恐れが生じ、他方、加熱温度が950℃未
満では拡散層部分の溶融が完全になされず、継手の十分
な接合強度をできないことから、加熱温度を950〜0
0℃と定めた゛。
だ、接合の際の加熱処理は、該加熱時に接合酸化するこ
とのない様に、真空中、不活性が、還元ガス中等の非酸
化性雰囲気中で行う必アシ、これによって良好な接合強
度を有する部を得ることができるのである。
ぎに、この発明を実施例により比較例と対比から説明す
る。
施例 1 1表に示されるような成分組成のFe基合金A、 Ni
基合金E−H,及びCO基合金■を、通常法によって溶
製し、これらをそれぞれ第1図されるような形状の試験
片に機械加工してかその片側或いは両側に硼素及び珪素
の複合拡透処理を施した。
金拡散浸透処理には、 Na2SiO3: ’75重量%。
Na、2B40に10重量係。
NaF   : 15重量饅。
を混合して拡散浸透処理材とするとともに、第2図に概
略構成図として示した装置を用いて、温  度  : 
925℃。
電流密度:5A/am。
の条件で試験片の接合端(直径の小さい方)のみに硼素
・珪素複合拡散浸透層を形成せしめるという方法を採用
した。
第2図は電解拡散処理装置の概略構成図であシ、電゛気
炉1によって加熱溶融せしめられた黒鉛ルツボ2中の(
Na2SiO3+ Na2B4O7+ NaF )浴3
に一試駒片4を浸漬し、これを陰極に接続するとともに
、黒鉛ルツy+?2を取9囲むステンレス鋼製外筒5を
陽極として電解を行い、試験片4に硼素・珪素複合拡散
浸透層を形成するものである。なお、第2図において、
符号6で示されるものは直流電源であり、7は温度調節
装置、8は熱電対である。
得られた各試料について、拡散浸透時間と形成された層
の深さく厚さ)を第2表に示す。
さらに、それぞれの試験片について、同一条件で硼素・
珪素複合拡散浸透処理したものを試料と■ し、同じく第2表に示す温度条件で接合試験を行った。
なお接合には、5 X 10’−5torrの真空中に
゛て0.2 kg/−の加圧力を加え、所定温度に10
分間保持する方法を採用した。
得られた接合材から、平行部が68φの引張り試験片を
切り出して常温と高温の強度を調べたがこの結果も第2
表に併せて示した。
第2表に示される結果からも、本発明方法を採用すると
常温強度及び高温強度ともに優れた高性能の継手が得ら
れるのに対して、複合拡散層の深さや接合温度が本発明
の条件から外れていたり、或いは粉末のろう材を使用す
る接合法では十分な継手部特性を実現できないことが明
らかである。
実施例 2 第1表に示されるような成分組成のFe基合金A。
Ni基合金E−Hを、通常の方法によって溶製し、これ
らをそれぞれ第1図に示されるような形状の試験片に機
械加工してから、その片側或いは両側に硼素と珪素の複
合拡散浸透処理を施した。
複合拡散浸透処理は、まず、 B、C:80重量%。
H3BO,: l 0重量%。
Na2B4O7: l 0重量%。
を混合して黒鉛ルツボ中で950℃“に加熱溶融させた
硼化材中に試験片の接合部のみを入れて硼化処理層を形
成し、つぎに、この試験片先端部をさらに、 SiC: 10重量%。
Na2SiO3: 6.5重量%。
Na2B4O7: 10重量%。
NaF   二15重量係。
を混合して黒鉛ルツボ中で925℃に加熱溶融させた珪
素化処理材中で珪素化を実施した。もちろん、この珪素
化処理材中にはNa2B4O7が存在しているので、同
時に硼化も多少起っている。
得られた各試料について、処理時間と形成された硼素パ
珪素拡散処理層の深さく厚さ)を第3表に示す。
さらに、それぞれの試験片について、同一条件で硼素・
珪素複合拡散浸透処理したものを試料とし、第3表に示
す温度条件で接合試験を行った。
+5 この場合も、接合には、5XIOtorrの真空中にて
0.2 kg/−の加圧力を加え、所定温度に10分間
保持する方法を採用した。
得られた接合材から、実施例1と同様にして調べた引張
シ強度を同じく第3表に併せて示した。
第3表に示される結果からも、本発明の方法によれば常
温強度及び高温強度ともに優れた高性能継手が得られる
のに対して、処理条件が本兇明の条件から外れているも
のは、急冷凝固箔をろう材として使用する接合法を含め
て十分な継手特性を実現できないことが明らかである。
前述のように、この発明によれば、鉄族金属基合金の液
相接合に際して、 ■ 粉末ろうを使用する従来の場合のように、ろう材を
塗布するという面倒な工程を必要とせず、接合部に不純
物や酸化物の残留もない。
[相] 急速冷却箔を使用する場合のように、・所望の
成分のろうを入手するだめの困難を伴うことがなく、ろ
う表面の酸化という問題を考慮する必要かない。
θ 接合部に、ろう材を供給或いは保持する必要がない
ので、接合部の形状が複雑であったシ、精度が要求され
る場合にも簡単に適用が可能である。
O硼素と珪素を複合拡散処理した面同士、或いは処理面
と母材面が直接接合されるために、・従来の接合方法の
、ようなろう付は部への酸化物の巻き込みが少なく、ゴ
ミや不純物の混入もない。
■ 接合後、850℃以上程度の温度にて拡散処理を施
せば、接合部に濃化されている元素、特に硼素は拡散速
度が速いの′でこれが母材中へ拡散・分散されてしまう
ので、接合部の成分組成が母材のそれに近くなって、機
械的性質がさらに改善される。
以上■〜Oに示される如き効果がもたらされ、工業上極
めて有用な技術が提供されるのである。−
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例において使用した試験片の形状を示す正
面図であり、第2図は電解拡散処理装置の概略構成図で
ある。 図面において、 1・・電解炉、    2・・・黒鉛ノにツボ、!3−
 (Na2SiO3+ Na2B4O7+ NaF )
浴、4・・・試験片、     5・・・ステンレス鋼
製外筒、6・・直流電源、   7・・・温度調節装置
、8・・・熱電対。 出願人  三菱金属株式会社 代理人  富  1) 和  未 ほか1名≠1図 索2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 鉄族金属基合金の液相接合に際し、まず、被接合部材の
    一方又は双方の接合部表面に硼素と珪素の複合拡散浸透
    処理を施して深さ:0.003〜025Hの硼素・珪素
    複合拡散層を形成し、ついで非酸化性雰囲気中にて前記
    接合部材同士を加圧接触させながら、950〜1200
    ℃に加熱することを特徴とする鉄族金属基合金の接合方
    法。
JP3048883A 1983-02-25 1983-02-25 鉄族金属基合金の接合方法 Granted JPS59156587A (ja)

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JPH0360580B2 JPH0360580B2 (ja) 1991-09-17

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022534113A (ja) * 2019-05-29 2022-07-27 アルファ-ラヴァル・コーポレート・アーベー 金属部品を接合するための方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022534113A (ja) * 2019-05-29 2022-07-27 アルファ-ラヴァル・コーポレート・アーベー 金属部品を接合するための方法
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