JPS60223680A - 低温焼結性粉末シ−ト - Google Patents
低温焼結性粉末シ−トInfo
- Publication number
- JPS60223680A JPS60223680A JP7955284A JP7955284A JPS60223680A JP S60223680 A JPS60223680 A JP S60223680A JP 7955284 A JP7955284 A JP 7955284A JP 7955284 A JP7955284 A JP 7955284A JP S60223680 A JPS60223680 A JP S60223680A
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- Japan
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- sheet
- powder
- low
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- metal
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、複数の金属部材の間に挾まれて焼結されこれ
らの金属部材を接合するのに用いられるシートに関し、
さらに詳しくは低温で上記焼結を行なえる低湿焼結性粉
末シートに関するものである。
らの金属部材を接合するのに用いられるシートに関し、
さらに詳しくは低温で上記焼結を行なえる低湿焼結性粉
末シートに関するものである。
（従来技術）
機械部品等において、ある金属からなる部材に別の金属
からなる部材を接合した複合部材を用いれば、両金属の
特長をうまく利用でき便利なことが多い。例えば、強度
および靭性の大きい金属の表面に硬度の大きい金属を接
合し、靭性および強度を低下させることなく耐摩耗性の
大きな部材を形成することが挙げられる。
からなる部材を接合した複合部材を用いれば、両金属の
特長をうまく利用でき便利なことが多い。例えば、強度
および靭性の大きい金属の表面に硬度の大きい金属を接
合し、靭性および強度を低下させることなく耐摩耗性の
大きな部材を形成することが挙げられる。
また、別の金属からなる部材を接合する代わりに従来よ
り、耐摩耗性等の所定の機能を有する金属粉末を金属基
体上に焼結して所定の機能を有する焼結層を形成するこ
とが知られている。この様な複合部材を形成する例とし
ては、例えば特公昭５３−１９５４０号に開示されてい
るものがあり、この例においては高融点の金属粉末を含
有するシートと低融点の金属粉末を含有するシートとを
重合して加熱焼結し、焼結層を形成する方法が開示され
ている。
り、耐摩耗性等の所定の機能を有する金属粉末を金属基
体上に焼結して所定の機能を有する焼結層を形成するこ
とが知られている。この様な複合部材を形成する例とし
ては、例えば特公昭５３−１９５４０号に開示されてい
るものがあり、この例においては高融点の金属粉末を含
有するシートと低融点の金属粉末を含有するシートとを
重合して加熱焼結し、焼結層を形成する方法が開示され
ている。
しかしながら、このように金属粉末を焼結するにはこの
金属粉末が少なくともある程度溶融するまで加熱する必
要があり、焼結温度はかなり高温（１０００℃）以上と
なるのが通常である。このため、金属粉末の焼結による
場合には、金属基体に熱ひずみが生じる恐れがあり、ま
た金属基体がアルミニウム合金等のように低融点金属の
時にはこの基体上に焼結するのが非常に難しいという問
題がある。
金属粉末が少なくともある程度溶融するまで加熱する必
要があり、焼結温度はかなり高温（１０００℃）以上と
なるのが通常である。このため、金属粉末の焼結による
場合には、金属基体に熱ひずみが生じる恐れがあり、ま
た金属基体がアルミニウム合金等のように低融点金属の
時にはこの基体上に焼結するのが非常に難しいという問
題がある。
（発明の目的）
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、前述
のように２つの金属部材を接合する際にこの両部材の間
に挾まれて加熱焼結され両部材を接合するのに用いられ
る粉末シートであって、しかもこの焼結を低温で行なう
ことのできる低温焼結性粉末シートを提供することを目
的とするものである。なお、本発明は特に、最近におい
て開発された、粒子径が１μｍ以下の極く細かい金属粒
子からなる金属超微粉の、物理的特性の１つである溶融
開始点が本来の融点に比べて極端に低いという特性、す
なわち焼結温度も本来の温度に比べて著しく低いという
特性に鑑みたもので、この金属超微粉を用いて上記の低
温焼結性粉末シートを得ることを目的とするものである
。上記物理的特性の具体的な例を挙げると、約７μｍ程
度のニッケル粉末を溶融させるには１１５０℃程度まで
加熱する必要があるが、粒子径０．１μｍ程度のニッケ
ルの超微粉をＮ２ガス雰囲気中で加熱すれば３００℃程
度で焼結が始まり、５００℃になると十分に焼結結合す
ることが確認された。
のように２つの金属部材を接合する際にこの両部材の間
に挾まれて加熱焼結され両部材を接合するのに用いられ
る粉末シートであって、しかもこの焼結を低温で行なう
ことのできる低温焼結性粉末シートを提供することを目
的とするものである。なお、本発明は特に、最近におい
て開発された、粒子径が１μｍ以下の極く細かい金属粒
子からなる金属超微粉の、物理的特性の１つである溶融
開始点が本来の融点に比べて極端に低いという特性、す
なわち焼結温度も本来の温度に比べて著しく低いという
特性に鑑みたもので、この金属超微粉を用いて上記の低
温焼結性粉末シートを得ることを目的とするものである
。上記物理的特性の具体的な例を挙げると、約７μｍ程
度のニッケル粉末を溶融させるには１１５０℃程度まで
加熱する必要があるが、粒子径０．１μｍ程度のニッケ
ルの超微粉をＮ２ガス雰囲気中で加熱すれば３００℃程
度で焼結が始まり、５００℃になると十分に焼結結合す
ることが確認された。
（発明の構成） 、
本発明の低温焼結性粉末シートは、粒子径が１μＴｒＬ
以下で加熱されると本来の融点よりずっと低温で焼結を
開始する金属の超微粉を樹脂粘結剤により結合し、これ
をシート状に形成したことを特徴とするものであり、こ
９シートを複数の金属部材間に挾みこれを低温（このシ
ートを形成する金属の本来の焼結温度以下の温度）下で
焼結させて、これら金属部材を接合するものである。
以下で加熱されると本来の融点よりずっと低温で焼結を
開始する金属の超微粉を樹脂粘結剤により結合し、これ
をシート状に形成したことを特徴とするものであり、こ
９シートを複数の金属部材間に挾みこれを低温（このシ
ートを形成する金属の本来の焼結温度以下の温度）下で
焼結させて、これら金属部材を接合するものである。
（発明の効果）
本発明の低温焼結性粉末シートは樹脂粘結剤により金属
超微粉が結合されているので、複数の金属間に挾まれて
加熱された時、該超微粉を形成する金属の本来の焼結温
度よりずっと低い温度で焼結を開始し上記複数の金属を
接合させるので、低温で焼結が行なえ接合される金属に
熱ひずみが生じることも少なく、且つアルミニウム合金
等の低融点金属も接合させることができる。なお、上記
低温焼結性粉末シートが一旦焼結されると、金属超微粉
が溶融して粒子同志が結合するため、もＧ、１や超微粉
でなくなり、これが再び上記超微粉が溶は始める焼結温
度に加熱されても接合部が溶けることなく、十分な結合
強度を保持させることができる。
超微粉が結合されているので、複数の金属間に挾まれて
加熱された時、該超微粉を形成する金属の本来の焼結温
度よりずっと低い温度で焼結を開始し上記複数の金属を
接合させるので、低温で焼結が行なえ接合される金属に
熱ひずみが生じることも少なく、且つアルミニウム合金
等の低融点金属も接合させることができる。なお、上記
低温焼結性粉末シートが一旦焼結されると、金属超微粉
が溶融して粒子同志が結合するため、もＧ、１や超微粉
でなくなり、これが再び上記超微粉が溶は始める焼結温
度に加熱されても接合部が溶けることなく、十分な結合
強度を保持させることができる。
（実施例）
以下、実施例により本発明について説明する。
第１図および第２図は本発明の１実施例を示す断面図で
、第１図は焼結前を、第２図は焼結後の状態を示してい
る。接合を行なうには、まず第１図に示すように鉄、ア
ルミニウム合金等からなる基体１上に、アクリル系樹脂
粘結剤により結合されてシート状に成形されたＮｉ、Ｃ
ｕ等の超微粉からなる低温焼結性粉末シート２ａを接着
し、その上に例えば耐摩耗性を付与するための高硬度の
鋼のチップ３を接合する。この接合された状態で、上記
超微粉を溶かすのに十分な比較的低温下に保持されて上
記粉末シート２ａが焼結される。なお、この加熱の代わ
りに、上記温度より高温下に短時装置いて、基体１およ
びチップ３には熱ひずみを与えず粉末シート２ａのみを
焼結させるようにしてもよい。この加熱により粉末シー
ト２の樹脂粘結剤ば燃えて消失し、超微粉は溶けて焼結
層２ｂが形成され、この焼結１！２ｂにより基体１およ
びチップ３が接合される。
、第１図は焼結前を、第２図は焼結後の状態を示してい
る。接合を行なうには、まず第１図に示すように鉄、ア
ルミニウム合金等からなる基体１上に、アクリル系樹脂
粘結剤により結合されてシート状に成形されたＮｉ、Ｃ
ｕ等の超微粉からなる低温焼結性粉末シート２ａを接着
し、その上に例えば耐摩耗性を付与するための高硬度の
鋼のチップ３を接合する。この接合された状態で、上記
超微粉を溶かすのに十分な比較的低温下に保持されて上
記粉末シート２ａが焼結される。なお、この加熱の代わ
りに、上記温度より高温下に短時装置いて、基体１およ
びチップ３には熱ひずみを与えず粉末シート２ａのみを
焼結させるようにしてもよい。この加熱により粉末シー
ト２の樹脂粘結剤ば燃えて消失し、超微粉は溶けて焼結
層２ｂが形成され、この焼結１！２ｂにより基体１およ
びチップ３が接合される。
次に、上記に示した低率焼結性粉末シートを使用した接
合の具体例を実験例に基づいて、以下に説明する。
合の具体例を実験例に基づいて、以下に説明する。
実験例、１
平均粒径０．１μｍのニッケル超微粉９５重量％とアク
リル系樹脂粘結剤５重量％とにトルエンを加えて混練し
た後、これをロール圧延によって厚さ０．３朧の粉末シ
ートを形成し、これを直径２２ａ＋の円盤状に打ち抜い
た。一方、アルミニウム合金（Ａ０４Ｃ）からなる直径
２２ｍ長さ５０Ｍの円筒状試料Ａと、焼入れを施した高
速度工具鋼（ＳＫＨ９）からなる直径２２ａｍ長さ５０
＃Ｉの円筒状試料Ｂとを用意し、これらの試料Ａ、Ｂの
それぞれの端部を突き合わせ、この間に上記円盤状に打
ち抜かれた粉末シート４を第３図に示°すように挾んだ
。そして、試料Ａが上になるように置いて粉末シート４
に試料Ａの重量が加わるようにし、これを窒素ガス雰囲
気中で５℃／分の昇温速度で３００℃まで昇温し、３０
０℃のまま６０分間保持し、次いで、５℃／分の昇温速
度で５２０℃まで昇温し、５２０℃のまま２時間保持し
た後、これを徐冷した。
リル系樹脂粘結剤５重量％とにトルエンを加えて混練し
た後、これをロール圧延によって厚さ０．３朧の粉末シ
ートを形成し、これを直径２２ａ＋の円盤状に打ち抜い
た。一方、アルミニウム合金（Ａ０４Ｃ）からなる直径
２２ｍ長さ５０Ｍの円筒状試料Ａと、焼入れを施した高
速度工具鋼（ＳＫＨ９）からなる直径２２ａｍ長さ５０
＃Ｉの円筒状試料Ｂとを用意し、これらの試料Ａ、Ｂの
それぞれの端部を突き合わせ、この間に上記円盤状に打
ち抜かれた粉末シート４を第３図に示°すように挾んだ
。そして、試料Ａが上になるように置いて粉末シート４
に試料Ａの重量が加わるようにし、これを窒素ガス雰囲
気中で５℃／分の昇温速度で３００℃まで昇温し、３０
０℃のまま６０分間保持し、次いで、５℃／分の昇温速
度で５２０℃まで昇温し、５２０℃のまま２時間保持し
た後、これを徐冷した。
このように熱処理すると試料Ａと８は接合されるので、
この接合された試料から接合部を含んでＪ ＩＳＪ号引
張り試験片を削り出し引張り試験を行なった。この結果
、粉末シート４による接合部の破断応力は１２〜１４Ｋ
ｇｆ／＃Ｉ２であった。
この接合された試料から接合部を含んでＪ ＩＳＪ号引
張り試験片を削り出し引張り試験を行なった。この結果
、粉末シート４による接合部の破断応力は１２〜１４Ｋ
ｇｆ／＃Ｉ２であった。
１１−１
平均粒径０．０８μｍのＣＬＩ超微粉９２重量％とアク
リル系樹脂粘結剤８重量％とにトルエンを加えて混練し
、ロール圧延により厚さ０．２ｍの粉末シート４を形成
し、これを直径２２ｍｍの円盤状に打ち抜いた。一方、
鋼（Ｓ４５Ｃ）からなる直径２２ａｍ長さ５０ｊＩ＃Ｉ
の円筒状試料Ａと、焼結材（０２，４重量％、Ｃｒ１２
．０重量％、Ｍｏｌ。
リル系樹脂粘結剤８重量％とにトルエンを加えて混練し
、ロール圧延により厚さ０．２ｍの粉末シート４を形成
し、これを直径２２ｍｍの円盤状に打ち抜いた。一方、
鋼（Ｓ４５Ｃ）からなる直径２２ａｍ長さ５０ｊＩ＃Ｉ
の円筒状試料Ａと、焼結材（０２，４重量％、Ｃｒ１２
．０重量％、Ｍｏｌ。
５重量％、Ｓｉ０．７重量％、Ｐｏ、８重量％、残りＦ
ｅの組成で、密度７．６５ｇ／ｃｍ３、硬度ニー１ｇ０
６０〜６４）からなる直径２２ａ１１長さ５０厘の円筒
状試料Ｂとを用意し、実験例、１の場合と同様にこれら
の試料Ａ、Ｂの端部を突き合わせ、この間に上記ＣＬＪ
超微粉（含む粉末シート４を第３図に示すように挾んだ
。そして、試料Ａが上側になるように置いて試料Ａの重
量が粉末シート４に加わるようにし、この状態のまま窒
素ガス雰囲気中で１０℃／分の昇温速度で５５０℃まで
昇温した後、５５０℃のまま３０分保持し、次いでこれ
を徐冷した。このように熱処理すると試料ＡおよびＢは
接合されるので、この接合された試料から接合部を含ん
でＪｌ、８４号引張り試験片を削り出し、引張り試験を
行なった。この結果、粉末シート４による接合部の破断
応力は１５〜１８／（ｇｆ／＃＋２であった。
ｅの組成で、密度７．６５ｇ／ｃｍ３、硬度ニー１ｇ０
６０〜６４）からなる直径２２ａ１１長さ５０厘の円筒
状試料Ｂとを用意し、実験例、１の場合と同様にこれら
の試料Ａ、Ｂの端部を突き合わせ、この間に上記ＣＬＪ
超微粉（含む粉末シート４を第３図に示すように挾んだ
。そして、試料Ａが上側になるように置いて試料Ａの重
量が粉末シート４に加わるようにし、この状態のまま窒
素ガス雰囲気中で１０℃／分の昇温速度で５５０℃まで
昇温した後、５５０℃のまま３０分保持し、次いでこれ
を徐冷した。このように熱処理すると試料ＡおよびＢは
接合されるので、この接合された試料から接合部を含ん
でＪｌ、８４号引張り試験片を削り出し、引張り試験を
行なった。この結果、粉末シート４による接合部の破断
応力は１５〜１８／（ｇｆ／＃＋２であった。
また、焼結材からなる試料Ｂの硬度を焼結前後で比較す
ると、焼結前の硬度がＨＲ（，６０〜６４であったもの
が焼結後はＨ，０５５〜５９で若手低下してはいるが、
例えば鉄製のロッカーアームやタペット等のカムとの摺
動部に上記試料Ｂと同じ焼結材を接合する場合において
は、充分な硬度であり耐摩耗性の低下は実用上問題とな
らない。
ると、焼結前の硬度がＨＲ（，６０〜６４であったもの
が焼結後はＨ，０５５〜５９で若手低下してはいるが、
例えば鉄製のロッカーアームやタペット等のカムとの摺
動部に上記試料Ｂと同じ焼結材を接合する場合において
は、充分な硬度であり耐摩耗性の低下は実用上問題とな
らない。
一方、上記ロッカーアームやタペット等のカムとの摺動
部に焼結材をロー付（主として銀ロー付）により接合す
ることも考えられるが、銀ロー付の場合はロー付温度が
６００℃以上必要であり、ロー付後の焼結材の硬度がＨ
Ｑ６５０以下になるため、耐摩耗性の低下が問題となる
。
部に焼結材をロー付（主として銀ロー付）により接合す
ることも考えられるが、銀ロー付の場合はロー付温度が
６００℃以上必要であり、ロー付後の焼結材の硬度がＨ
Ｑ６５０以下になるため、耐摩耗性の低下が問題となる
。
以上説明したように、本発明の低温焼結性粉末シートを
用いれば、複数の金属を比較的低温で焼結接合すること
ができ熱ひずみの発生や硬度低下を抑えることができる
。さらに、焼結温度が低いので、アルミニウム合金等の
ような低融点材料の接合も行なうことができる。
用いれば、複数の金属を比較的低温で焼結接合すること
ができ熱ひずみの発生や硬度低下を抑えることができる
。さらに、焼結温度が低いので、アルミニウム合金等の
ような低融点材料の接合も行なうことができる。
第１図および第２図は本発明の粉末シートによる基体と
チップの焼結接合例を示す断面図で、第１図は焼結前の
状態を第２図は焼結後の状態をそれぞれ示す。 第３図は本発明の粉末シートにより焼結接合が行なわれ
た試料を示す正面図である。 １・・・基体 ２ａ、２ｂ、４・・・低温焼結性粉末シート３・・・チ
ップ 第１図 第２図 第３図 （自発）手続ネ市正書 １、事件の表示 特願昭５９−７９５５２号 ２、発明の名称 低温焼結性粉末シート ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 広島県安芸郡府中町新地３番１号名称 マツダ
株式会社 ［昭和５９年５月１５日 名称変更流（一括）Ｊ４、代
理人 東京都港区六本木５丁目２番１号 ６、補正により増加する発明の数 な し８ｏ補正の内
容 １）同第７頁第５行 「９５」を「５ｏ」と訂正する。 ２）同頁第６行 ｒ５Ｊを「５０」と訂正する。 ３）同第８頁第９行 「９２」を「５０」と訂正する。 ４）同頁第１０行 「８」を「５０」と訂正する。
チップの焼結接合例を示す断面図で、第１図は焼結前の
状態を第２図は焼結後の状態をそれぞれ示す。 第３図は本発明の粉末シートにより焼結接合が行なわれ
た試料を示す正面図である。 １・・・基体 ２ａ、２ｂ、４・・・低温焼結性粉末シート３・・・チ
ップ 第１図 第２図 第３図 （自発）手続ネ市正書 １、事件の表示 特願昭５９−７９５５２号 ２、発明の名称 低温焼結性粉末シート ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 広島県安芸郡府中町新地３番１号名称 マツダ
株式会社 ［昭和５９年５月１５日 名称変更流（一括）Ｊ４、代
理人 東京都港区六本木５丁目２番１号 ６、補正により増加する発明の数 な し８ｏ補正の内
容 １）同第７頁第５行 「９５」を「５ｏ」と訂正する。 ２）同頁第６行 ｒ５Ｊを「５０」と訂正する。 ３）同第８頁第９行 「９２」を「５０」と訂正する。 ４）同頁第１０行 「８」を「５０」と訂正する。
Claims (2)
- （１） 金属本来の焼結温度より低温で焼結を開始する
該金属の超微粉と、この超微粉を結合させる樹脂粘結剤
とをシート状に形成してなり、複数の金属部材の間に挾
まれて前記金属本来の焼結温度より低温で焼結され該金
属部材を結合させる低温焼結性粉末シート。 - （２） 前記樹脂粘結剤がアクリル系樹脂であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の低温焼結性粉末
シート。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7955284A JPS60223680A (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 低温焼結性粉末シ−ト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7955284A JPS60223680A (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 低温焼結性粉末シ−ト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60223680A true JPS60223680A (ja) | 1985-11-08 |
Family
ID=13693170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7955284A Pending JPS60223680A (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 低温焼結性粉末シ−ト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60223680A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013091835A (ja) * | 2011-10-27 | 2013-05-16 | Hitachi Ltd | 銅ナノ粒子を用いた焼結性接合材料及びその製造方法及び電子部材の接合方法 |
| EP3069811A4 (en) * | 2013-11-11 | 2017-11-29 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Metal bonding structure, metal bonding method, and metal bonding material using metal nanoparticles |
| JP2018003088A (ja) * | 2016-06-30 | 2018-01-11 | 大陽日酸株式会社 | 接合材、接合材の製造方法、及び接合体 |
-
1984
- 1984-04-20 JP JP7955284A patent/JPS60223680A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013091835A (ja) * | 2011-10-27 | 2013-05-16 | Hitachi Ltd | 銅ナノ粒子を用いた焼結性接合材料及びその製造方法及び電子部材の接合方法 |
| EP3069811A4 (en) * | 2013-11-11 | 2017-11-29 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Metal bonding structure, metal bonding method, and metal bonding material using metal nanoparticles |
| US9960140B2 (en) | 2013-11-11 | 2018-05-01 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Metal joining structure using metal nanoparticles and metal joining method and metal joining material |
| JP2018003088A (ja) * | 2016-06-30 | 2018-01-11 | 大陽日酸株式会社 | 接合材、接合材の製造方法、及び接合体 |
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