JPS60106662A - 部材の接合法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、同種あるいは異種金属からなる部拐捷たけ金
属部材と非金属部材の接合方法に関する。

〔技術的背景〕

従来から金属部拐の接合に当っては５種々の方法が利用
されており、その中でもローイ：１．圧接等は残留歪か
比較的少ない点で優れている。

ロー材の一般的な方法は、接合部にロー利をはさみ、炉
中でロー材の溶融温度捷で加熱して接合するものである
。従ってこの方法では接合部材に線膨張係数の大きな違
いがあると、冷却途上で、剥離や亀裂が発生ずる。この
だめに。

線膨張係数の近イυした相手材を選択することか不可欠
な条件である。寸だ、たとえこの条件は満たされていて
も他の熱的性質（たとえは比熱等すが犬きく異なると、
冷却途上で熱応力が発生しやすい。これも大きな問題で
ある。

寸だ両方の接合部材の接合面に垂直方向に電流を流１〜
．接触部でのジーール熱によってロー４・ノする方法も
、接合部材そのものが直接加熱されるので、熱歪を抑止
することは困難であり。

しかも接合部面積の小さなものに限られ、址た接合材が
導電性金属に限られる欠点がある。

徒だ、一方圧接法も、接合に非常に大きな力か必要であ
り、複雑な形状を持った大型の部材への適用には困難で
ある。

１１発明の目的〕 本発明は９以上の様な従来技術の欠点に鑑みてなされた
ものであり、接合時の熱応力の問題を極小に抑止するこ
とができ、しかもセラミックスの様な非金属にも適用で
きる新規な方法を提供せんとするものである。

〔発明の構成〕

本発明の要旨は。

ノ　被接合部材の接合境界部に、導電性金属から成るイ
ンサート材を挿入し、該インサート材と該部材接合面を
互に接触せしめた状、態で、該インサーｌ−利に電流を
直接通電１−で、少なくとも該インサート材あるいは該
インサート拐に接触する該接合面表面に融液な生起ぜし
めて、該部材を互に接合することを特徴とする部材の接
合法。

２　インサート４Ｚが１表面にＮ１−Ｐメンキされた積
層構造から成ることを特徴とする特許請求の範囲矛１項
に記載の部材の接合方法。

３、被接合部材の接合境界部に、導電性金属から成るイ
ンサー）＋Ｊと共に、濡れ性の良好な比較的融点の低い
金属の層を挿入し、少なくとも該金属層か該接合部およ
び該インサート拐に共に接触する状態で、該インサー１
−　ｎＵに電流を直接通電して、該金属層を加熱溶融せ
しめて、該接合面と該インサート材の境界部にａｌ；れ
性の良好な金属の融液を生起せしめて、該部材を互に接
合することを特徴とする部材の接合法である。

本発明は、従来法に比較して、基本的には１次の様な差
異なイｊする。

（イ）　ノ１（’＋、　′ｄＬ方式 ４＆合７ＸＢ利そのものには通電せずに、接合部材の間
に４４１人ｔ、７’ｉ−イ／ザー１・材に直接通電する
。

このために通電型ＩＡｅは、接合部か金属の場合でも、
はとん七インザ〜１・層の部分を流れ、この部分か役先
的１選択的にジ−ルール加熱される。

（ロ）　接合部利の（Ａ質 ４シ１台利にＣ；ト直接通電し、ないので、接合材が金
１ｉＪ’＋のみｈ・らずセラミックスの様な非導電材料
でも）１：（用でへる３、この場合、必要に応じて（イ
ンーリート旧がセラミックスに滴れない場合）、接合面
に金属をネＪＮ夏（メクライジング）しておくと実質的
にｔ；［金１７ｊｊ、−金属の接合と同じ様な条件で接
合できる、。

←・）接合部（１ｒ） インサート４’／ｌ’　０）　ｆ′ｉｌｉ分を選択的、
集中的に加熱することによ−りで、インサートＡＡの部
分、あるいはインサート金属と接触している接合部材の
接合曲表面に、液相を生起させて、これによって。

接合部材を互に（インザート材を介１．で）接合させる
根＋１４である。インザート材あるいはインサート材衣
山」が溶けて液相な生ずる場合と、インサート材と接触
する接合材の接合部か先に溶けて液相な生ずる場合、お
よびこの２つが同時に起こる場合、あるいは１通電用の
インサート拐と接合部の間にはさんだ矛２のインサート
金属が溶けて境界部に液相が生ずる場合があり。

この点に丸・いて従来の融接あるいはロー（；ｊとはそ
の機構が異なる。

に）熱　歪 接合時の加熱、昇温は、インサート（Ａと接合面表層部
のみに選択的に集中されるだめに、接合’ｆ”ｒｌｓｌ
余材に対しての熱影響か少なく、シかも昇温を電流の副
側ｊによっていくらでも早くすることができるので、接
合部材の熱影響を極小に抑え、熱歪を極小にできる。

（ホ）雰囲気 大気中で接合面をほとんど酸化させることなく行うこと
ができる。ロー４」の様に′雰囲気炉を使用−４−る必
要かない。

次に本発明方法を図面によって具体的に説明する。

μｍ１は、接合部材が共に金属から成る場合のものであ
り７図２は一方がセラミックス、一方が金１＋ｔ２の」
場合のイ、のであり７図３は、インサート材と接合面の
間に史に矛２のインサート材を挿入ｊ〜だ占きのもので
ある。

（ン１）において、　（１１，＋２１は接合部材（金属
）、＋３１は（１）。

（２）の接合部にはさんだインサート金属の層である。

（３）のインサー］・金属の層は、導電性金属の箔。

扱あるいは線から成り、接合時、　ｆｉｌ、＋２１の接
合面に接触させた状態（必要に応じて加圧して）で、電
流（直流あるいは交番電流）を通電する。

通′＋ｌｉ：に伴って、インサート金属は選択的に急速
にジーール加熱される。

この通電加熱は、インサート金属の部分のみに選択的に
集中するが、一部分岐した電流によって。

あるいは、インサート金属からの熱伝導によって。

インサート金属に接触する接合面も加熱され、温度が上
昇してくる。

温度上昇に伴ってインサート金属の部分に一部液相が生
じ、あるいはインサート金属に接触する接合部材の接合
面が、比較的融点の低い材料で出来ている場合、インサ
ート金属に先立って接合面表面に液相が生じあるいは両
方が同時に起こって。

いずれにせよ、インサート材と接合面の間に液相が現わ
れて、接合面の濡れあるいは拡散が起こってくる。寸だ
少なくともこの段階で接合面を加圧すると接合はより促
進される。

以上の様な基本的手法を具体的に実施する場合。

境界部に儒れ、なじみ性が良く、拡散性の優れた融液相
が現われる様に、（イ）インサート拐そのものの材質を
６’ｌ：れ性、拡散性の良い拐質如すること。

あるいは、（ロ）インサート材、接合面の少なくとも一
方の表面にこの様な金属を被僚することが有効になって
くる。

図２は、接合材がセラミックスと金属から成る場合のも
のであり、（１）はセラミックス部ｉｔ　、　ｔｚ＋は
金属部１．＋４１はインサート拐である。

この場合、セラミックスにロー拐が儒れない場合１図１
の方法で接合することは不可能であるので、接合に際し
てセラミックス表面をメタライズすることか必要である
。

本例は、この場合を説明したものであり、（３１はセラ
ミックス（１）の表面に形成したメタライジング層であ
る。

接合の要領は、基本的には１図１の場合と同じである１
、尚インサート金属に発生ずる融液相が直接セラミック
スに濡れて相互に接合できる場合。

セラミックス表面にあえてメタライジングを行う必要は
ない。

図３は、インサート祠（１）と接合面（２）の間に更に
１′２の易溶性のインサー１−　ｆ３＋をはさみ、境界
部に容易に液相が現われる様にしたものである。

この場合、矛２のインサー）　ｌｉｔには通電されず。

主に十１のインサート金属を通電した際発生ずる熱によ
って矛２のインザート拐が加熱、溶融されて境界部に液
相か現われる。

この際、接合境界部には、積層構造のインサート層が現
われる。

】・２のインサート材は、必ずしイ、？ｉ’：ｉ　＋板
、線の形でなくても良く、粉末の形でも使用できる。

矛１．矛２のインサート材の具体的な絹合せと１゜ては
、　、４−１にＣｕ、　Ｎｉ　、　Ｃｏ　、　Ｆｅ系、
２・２に低融点の銀ロー等がある。本例に限らず１本発
明では、インザート拐としては、導′屯性のあるもので
あれば全ての金属を使用できるか、一般的には、導電率
が高く接合金属となじみの良いイ、のが好１〜い。

例えばＣＬＩ系、Ｎｉ系、Ｃｏ系、Ｆｃ系合金等である
。寸だインサート材は必要に応じて適宜多層構造の複合
体に１７で使用することもげ能である。

〔実施例Ｊ 次に実施例について述べる〇 実施例１　（軟鋼−鋳鉄の接合） 接合部拐と１７て２枚の平板を使用し、接合面の油脂お
よび汚れ、錆をきれいに除去し９表面にＮ１−Ｐメッキ
を行う。メッキ厚み約２０ＪＪ。

インサート材とｉ〜ては約０．２門厚みの純銅板を使用
１２．これを上記２枚の平板の間に挿入し、サンドイン
チ状にはさむ。

次′に通電１１ｊｊ’：　、　２枚の平板とインサ−ト
材が互にズレない様に固定した後、インサー１・材の両
端から電流（文Ｉｌｌ′Ｉ）を通電−４る。

電圧：約ＩＶ 電　流　：　約１６０ＯＡ 通電によってインザート金属と、インサート金属に接触
する接合材の表面も加熱されてくる。

インザート金属と接触判る接合材の表面（Ｎｉ−Ｐをメ
ッキ１〜である）か９０００Ｃ前後寸での温度に昇１’
！ｉ！すると９表面にＮ　ｉ　−Ｐ合金の液相が現われ
てくるか、この時点で通電を停止。

ノσ１電時ズレない様に平板を加圧して固定した力は大
体５龍程度であった。

尚通ｆＪＬ開始から上記温度に到達する時間は約２分間
。この時間は電流の大きさによって相対的に変化するも
ので数秒〜数十秒あるいは数分寸で必要に応じて変える
ことかできる。との時間は本発明では重要な因子ではな
い。

寸だ通常上記インサート材や、接合部を大気中で筒温に
加熱１．た場合１例外なく酸化されてし寸うが１本発明
では通電時、接合而は互に密着、接触しているので、酸
化はほとんど、あるいに［最小限度に抑止され２る。

接合状Ｍ、は、上記平板が銅のインサート金属を間にサ
ンドイッチ状にばさんで一冶金的に接合さＪｌていた。

Ｎ　ｉ−Ｐメッキの溶融に伴う儒わ２ど拡１１女によっ
て冶金的結合かなされたものであった。

実施例２　（超硬合金−軟鋼の接合ン 実施例１と同じ様に超硬合金、軟鋼の接合而にＮ１−Ｐ
をメッキし、インサー１・眉には０．７部のニッケル板
を使用し、基本的条件は実施例１と回し条件で実／Ｉ亡
１〜だ。

接合部の構造は、実施例１と同じ様に、ニッケル板を間
に介１〜て超硬合金と軟鋼か接合されプこものである。

実施例３　（セラミックスと軟鋼の接合）セラミックス
としてアルミナを使用した。

平板状アルミナの片側にモリフデンをツタライスし、更
にとの上にＮ１−Ｐをメッキ（７た。寸／ヒ軟鋼表面に
もＮ１−Ｐをメッキし、実施例１〜２と同し要領で接合
を行った。たた１．本例では通電時間は、Ｊθ秒程度に
ととめ、この時間内にＮ１−Ｐの液相かＪＪｌわれる様
に条件を設定ｊ〜だ（これは熱歪を極力用Ｊえるため）
。

接合時、アルミナにクラックや剥離が起こることなく９
両者を一体化することかできた。

実施例４　（複合インサー１の使用） 接合部は共に軟鋼 インサ−ト拐ば０．２ｍｍ厚さのステア　Ｌｚス（ＳＵ
Ｓ　３０４　）板インサート金属と接合材の間に更にＮ
ｉ　−Ｃｒ−Ｂ　−８１系の自溶性合金の粉末（融点ば
１ｏθｏ’ｃ前後）をはさみ実施例１〜２と同じ要領で
実施し、中間にはさんた自溶１イ］（金が溶解１〜だ所
て通電を停止し／ヒ。

この場合は自溶性合金の溶解によってステンレス板と接
合部か共に商らさｆ″Ｌだ状態で接合されていた。

実施例５　（複合インサート材の使用）接合イ珂、イン
ーリート材は共に実施例４と同しで。

インサート金属と接合材の間に更にＮ１−Ｐ系のアモル
ファス金属箔をはさみ７通電を行った。接合の要領は実
施例１〜４の場合と同じであり、アモルファス箔が溶解
した所で通電停止。

この場合は、Ｎ１−Ｐアモルファス箔のメルトによって
接合材とインサート材か共に濡らさノした状態で接合か
なされていた。

実施例６　（複合インサート材の使用）接合材は実施例
４と同しで、インサート金属には０．２醒のステンレス
板の両面にＮ１−Ｐ合金を２０　ノ１無電解メッギし／
こものを使用した。

この場合もインサート材表面のＮ１−Ｐメッキ層の溶融
によって接合面か滴らされ、接合イ珂とインサー１・利
が接合されたものてあった。

以上の実施例は、形状的には、」！も単純な例について
記載したものであるか、形状か変わってきた場合、イン
サート金属の形状と配置は、被接合部材の形状に合せて
１１う必要かある。

例え＆：Ｊニスリーブ形状の内面に軸体を内嵌接合する
場合、イン→ｊ−−１−４Ｚを軸体表面に予しめ巻回し
。

これにスリニブを予しめ嵌めこんてインサート４Ａを固
定して７通電、接合するという様なことも一つの方法で
ある。

尚本発明に使用する電流は交流、直流いずれの電流でも
有効に使用できることはいうまでもないことである。

〔発明の効果〕

本発明は１以上の様な種々な態様で実施されるが７次の
様な効果をもだらず。

け）接合部材の熱歪がイタ小である。

接合部への入熱は極小に抑えることかでき熱歪はほとん
ど発生しない。寸だインサート層の昇温をより早くして
、ある意味では、瞬間的に行うことによって接合部材へ
の熱影響を更に小さくすることができる。

（２）大型のものも接合できる。

熱歪がほとんと発生しないので、大型のものにも適用で
きる。

（３）　線膨張係数の異なるものでも可能である。

（４）複雑形状のものでも可能である。

（５）セラミックスやガラス等と金属の接合か可能であ
る。

（６）コスト的には、従来品の数分の−である。

【図面の簡単な説明】

図１〜３は本発明方法の説明図である９、図１は接合部
材が共に金属から成る場合のものであり９図２は一方が
セラミックス、一方か金属の場合のものであり１図３は
インサ−ト材面の間に矛２のインサート材月を挿入した
ときのものである。 図１で、　ｆｉ＋、１２１は接合部材、（３）はイン日
ノ−−−１・材。 図２で（１）はセラミックス部材、（２）け金属部（”
Ａ’　、　ｔ３）はメタライジング層、（４）はインサ
ートである。 図３で（１）は第一のインサート材、（３）は矛−のイ
ンサート材である。 特許出願人　有限会社　宮［］コ技研 代表者　宮　１）征一部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｊ　被接合部材の接合境界部に、導電性金属から成るイ
   ンサート材を挿入し、該インサート材と該部材接合ｍ」
   を互に接触せしめた状態で、該インサー１−　）ｌ」に
   電流を直接通電して、少なくとも該インサート材あるい
   は該インサート材に接触する該接合面表面に融液を生起
   せｌ〜めで、該部′）ｌンを一仏に接合することを特徴
   とする部材の接合法。 ２　インサート材か１表面にＮ１−Ｐメッキされた積層
   構造から成ることを特徴とする特許請求の範囲十１項に
   記載の部材の接合方法。 ３　被接合部利の接合境界部に、導電性金属から成るイ
   ンサート材と共に、濡れ性の良好な比較的融点の低い金
   属の層を挿入し、少なくとも該金属層が該接合面および
   該インサート材に共に接触する状態で、該インサート材
   に電流を直接通電Ｉ−で、該金属層を加熱溶融せしめて
   、該接合面と該インサ−ト材の境界部’ＩＣ４Ａｊれ性
   の良好な金属の融液を生起ぜしめて、該部利をカーに接
   合することを特徴とする部）ｌ′Ａの接合法。