JPS6024750B2 - 銅とステンレス鋼の拡散溶接法 - Google Patents
銅とステンレス鋼の拡散溶接法Info
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- JPS6024750B2 JPS6024750B2 JP52105925A JP10592577A JPS6024750B2 JP S6024750 B2 JPS6024750 B2 JP S6024750B2 JP 52105925 A JP52105925 A JP 52105925A JP 10592577 A JP10592577 A JP 10592577A JP S6024750 B2 JPS6024750 B2 JP S6024750B2
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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- B23K35/001—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
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-
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- B23K20/227—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded with ferrous layer
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、銅とステンレス鋼の拡散溶接法の改良に関し
、特にインサート材を用いることにより実用に供し得る
鋼−ステンレス鋼クラッド板を提供する方法に関する。
、特にインサート材を用いることにより実用に供し得る
鋼−ステンレス鋼クラッド板を提供する方法に関する。
一般に化学機械部品において、銅−ステンレス鋼クラッ
ド板が使用されるケースが多く、その製作法としては蟻
着法およびロールクラッド法を含む拡散溶接法が挙げら
れる。しかしながら、銅−ステンレス銭の拡散溶接（溶
接材を略再結晶温度以上に加熱し、固相の状態で加圧し
て接合する方法）は、後述の実験例に示すように、｛１
｝硬化した脆い合金層の生成、■銅がステンレス鋼粒界
に拡散侵入する真銭割れの発生、【３｝鋼中の不純酸素
の接合境界面への析出集積（ガス圧を発生し、接合面を
剥離させる）、等により充分な接合強度が得られず実用
に至っていない。
ド板が使用されるケースが多く、その製作法としては蟻
着法およびロールクラッド法を含む拡散溶接法が挙げら
れる。しかしながら、銅−ステンレス銭の拡散溶接（溶
接材を略再結晶温度以上に加熱し、固相の状態で加圧し
て接合する方法）は、後述の実験例に示すように、｛１
｝硬化した脆い合金層の生成、■銅がステンレス鋼粒界
に拡散侵入する真銭割れの発生、【３｝鋼中の不純酸素
の接合境界面への析出集積（ガス圧を発生し、接合面を
剥離させる）、等により充分な接合強度が得られず実用
に至っていない。
実験例
銅（タフピッチ銅）とステンレス鋼
（ＳＵＳ３０４）を、１０‐４Ｔｏｍの真空雰囲気下、
各種の条件で接合した。
各種の条件で接合した。
その結果を表１に示す。表１（注） ＡＳＴＭ馳断強さ
試験 表１より、銅とステンレス鋼を真度拡散溶接した場合は
、せいぜい７ｋ９／泌程度のＡＳＴＭ勢断強さしか得ら
れず、ＡＳＴＭ規格でクラッド板に要求されている数断
強さ（１４ｋ９／嫌）の約１′２強度しかないことが判
る。
試験 表１より、銅とステンレス鋼を真度拡散溶接した場合は
、せいぜい７ｋ９／泌程度のＡＳＴＭ勢断強さしか得ら
れず、ＡＳＴＭ規格でクラッド板に要求されている数断
強さ（１４ｋ９／嫌）の約１′２強度しかないことが判
る。
拡散溶接は前述のように、接合材の再結晶温度以上に加
熱し、０．１〜数ｋ９／地の圧力を加えて溶接を進行さ
せるが、鋼とステンレス鋼の溶接において再結晶温度は
Ｃｕが約２２０ｑ○、ステンレス鋼が約４００ｑｏであ
ることから表１は拡散溶接の溶接条件として考えられる
領域をほゞテストしたものと考えて良く、その結果熔接
温度が低いと充分な源子拡散が起こらず、強度不足とな
り、高い溶接温度では前記（１｝〜‘３’の現象が起こ
り充分な強度が出ないと言える。
熱し、０．１〜数ｋ９／地の圧力を加えて溶接を進行さ
せるが、鋼とステンレス鋼の溶接において再結晶温度は
Ｃｕが約２２０ｑ○、ステンレス鋼が約４００ｑｏであ
ることから表１は拡散溶接の溶接条件として考えられる
領域をほゞテストしたものと考えて良く、その結果熔接
温度が低いと充分な源子拡散が起こらず、強度不足とな
り、高い溶接温度では前記（１｝〜‘３’の現象が起こ
り充分な強度が出ないと言える。
第１図は、上記表１の実験４（接合温度９５０℃、加圧
力０．５ｋ９／柵、接合時間６０分）で得られた拡散熔
接継手の顕微鏡写真で、該図中Ｑは銅、８はステンレス
鋼、ッは合金層、１は銅がステンレス鋼粒界に侵入した
真銭割れを示す。
力０．５ｋ９／柵、接合時間６０分）で得られた拡散熔
接継手の顕微鏡写真で、該図中Ｑは銅、８はステンレス
鋼、ッは合金層、１は銅がステンレス鋼粒界に侵入した
真銭割れを示す。
第２図は、第１図に示す拡散溶接継手の硬さ分布（Ｈｖ
）を示す図で、該図中第１図と同一符号は第１図と同一
物を示す。
）を示す図で、該図中第１図と同一符号は第１図と同一
物を示す。
また、第３図は、上記表１中実験２（溶接温度８０００
０、加圧力１．０ｋ９／桝、溶接時間６０分）で得られ
た拡散溶接継手において、鋼中の不純酸素の析出状況を
示す図で、該図中第１図と同一符号は第１図と同一物を
示す。
０、加圧力１．０ｋ９／桝、溶接時間６０分）で得られ
た拡散溶接継手において、鋼中の不純酸素の析出状況を
示す図で、該図中第１図と同一符号は第１図と同一物を
示す。
本発明は、以上説明した従来法の欠点を悉く解決し、実
用に供し得る鋼ーステンレス鋼の拡散溶接法を提供する
ものである。
用に供し得る鋼ーステンレス鋼の拡散溶接法を提供する
ものである。
すなわち本発明は、
ｍ 鋼又はステンレス鋼の被接合面の少なくとも何れか
一方にガス含有量の少ないＣｒの薄層をメッキした後、
該メッキの施こされた被接合面に他方の金属の被接合面
が接触するように他方の金属を重ね、前記薄層をインサ
ート材として拡散溶接することを特徴とする銅とステン
レス鋼の拡散熔接法、■ 鋼又はステンレス鋼の少なく
とも何れか一方の被接合面にガス含有量の少ないＣｒの
薄層をメッキし、更にその上にガス含有量の少ないＮｉ
の薄層を設けた後、該薄層に他方の金属を重ね、前記二
種類の薄層をインサート材として、拡散溶接することを
特徴とする銅とステンレス鋼の拡散溶接法、に関するも
のである。
一方にガス含有量の少ないＣｒの薄層をメッキした後、
該メッキの施こされた被接合面に他方の金属の被接合面
が接触するように他方の金属を重ね、前記薄層をインサ
ート材として拡散溶接することを特徴とする銅とステン
レス鋼の拡散熔接法、■ 鋼又はステンレス鋼の少なく
とも何れか一方の被接合面にガス含有量の少ないＣｒの
薄層をメッキし、更にその上にガス含有量の少ないＮｉ
の薄層を設けた後、該薄層に他方の金属を重ね、前記二
種類の薄層をインサート材として、拡散溶接することを
特徴とする銅とステンレス鋼の拡散溶接法、に関するも
のである。
本発明においていうガス含有量の少ないＣｒ，Ｎｉの薄
層とは、ｔｉ）電解法、真空蒸着法、電気的噴射法等に
よって被接合材の表面に形成させたメッキ層、（ｉｉ）
真空溶解または大気溶解後脱ガス処理を行なって得た箔
などを意味する。
層とは、ｔｉ）電解法、真空蒸着法、電気的噴射法等に
よって被接合材の表面に形成させたメッキ層、（ｉｉ）
真空溶解または大気溶解後脱ガス処理を行なって得た箔
などを意味する。
本発明の拡散溶接法を、以下、更に詳細に説明する。
本発明は、本質的にはＣｕ−Ｃ「ーステンレス鋼の接合
を目的とするもので、インサート材としては、Ｃｒを接
合面のいずれかにメッキして形成したＣｒメッキ層を用
いるものである。
を目的とするもので、インサート材としては、Ｃｒを接
合面のいずれかにメッキして形成したＣｒメッキ層を用
いるものである。
Ｃｒは伸展性に乏しいので一般的に箔とはなり難いので
、Ｃｒメッキ層をインサート材として使用するものであ
る。ＣｒはＣｕ並びにステンレス鋼に固溶し脆い金属間
化合物は生成しないし、Ｃｒ層の存在はＣｕのステンレ
ス鋼粒界への侵入を防止するため良好な継手を作り出す
。又Ｃｒは酸素の捕捉力が強く、銅より接合境界面に集
積してくる酸素を本ｒ十・夕２一Ｃ−。
、Ｃｒメッキ層をインサート材として使用するものであ
る。ＣｒはＣｕ並びにステンレス鋼に固溶し脆い金属間
化合物は生成しないし、Ｃｒ層の存在はＣｕのステンレ
ス鋼粒界への侵入を防止するため良好な継手を作り出す
。又Ｃｒは酸素の捕捉力が強く、銅より接合境界面に集
積してくる酸素を本ｒ十・夕２一Ｃ−。
３
の反応で捉え、ガス圧発生を阻止して良好な継手を作り
出すものである。
出すものである。
とくに本発明では酸素含有量の少ない電解Ｃｒメッキ層
を採用するため、その酸素捕捉能力がすぐれ、効果を一
段と発揮し、８５０〜９５０００の接合温度ですぐれた
継手特性を得ることができる。本発明は、更にＣｕ−Ｃ
ｒ−Ｎｉ−ステンレス鋼又はＣｒ−Ｎｉ−Ｃｒ−ステン
レス鋼の接合（Ｃｒ−Ｎｉインサート法とＮｉ−Ｃｒイ
ンサート法は上述のように、Ｃｕ面からの配列の相違を
表現したものである）とすることができ、インサート材
はメッキによって形成されたメッキ層或いはＮｉ箔を使
用することによって行なわれる。
を採用するため、その酸素捕捉能力がすぐれ、効果を一
段と発揮し、８５０〜９５０００の接合温度ですぐれた
継手特性を得ることができる。本発明は、更にＣｕ−Ｃ
ｒ−Ｎｉ−ステンレス鋼又はＣｒ−Ｎｉ−Ｃｒ−ステン
レス鋼の接合（Ｃｒ−Ｎｉインサート法とＮｉ−Ｃｒイ
ンサート法は上述のように、Ｃｕ面からの配列の相違を
表現したものである）とすることができ、インサート材
はメッキによって形成されたメッキ層或いはＮｉ箔を使
用することによって行なわれる。
各Ｃｒ，Ｎｉは互いに岡溶し合い脆い金属間化合物は生
成しない、又真鋼割れの防止効果、ガスの岡溶効果も十
分にある。インサート材として使用されるＮｉは、酸素
含有量の少ない真空溶解製Ｎｉ箔を使用してもよいし、
被接合材面に酸素含有量の少ない電解Ｎｉメッキを施こ
した層、又は真空蒸着で被接合面に形成されたＮｉメッ
キ層をインサート材層としてもよい。
成しない、又真鋼割れの防止効果、ガスの岡溶効果も十
分にある。インサート材として使用されるＮｉは、酸素
含有量の少ない真空溶解製Ｎｉ箔を使用してもよいし、
被接合材面に酸素含有量の少ない電解Ｎｉメッキを施こ
した層、又は真空蒸着で被接合面に形成されたＮｉメッ
キ層をインサート材層としてもよい。
Ｎｉは前述したようにＣｒと脆い金属間化合物を生成し
ないほかＣｕ並びにステンレス鋼に固溶し、脆い金属間
化合物を全く生成せず、又Ｃｕのステンレス鋼粒界への
侵入による真銭割れをこのＮｉが阻止する。
ないほかＣｕ並びにステンレス鋼に固溶し、脆い金属間
化合物を全く生成せず、又Ｃｕのステンレス鋼粒界への
侵入による真銭割れをこのＮｉが阻止する。
それに加えてＮｉは酸素の岡容量が多いことから（６０
０ｑ○で０．０７％０２，１２００午○で０．０４％○
２固熔）銅より接合境界面に集面に集積してくる酸素を
溶解固熔し、ガス発生を阻止して良好な継手を作りだす
。特に、酸素含有量の少ない電解Ｎｉメッキ又は真空窯
解製Ｎｉ箔を採用すると、その酸素固熔能力にすぐれ、
その効果を一段と発揮し、８５０〜９５０００の接合温
度ですぐれた継手特性を得ることができるものである。
なお、以上のインサート材を使用する本発明方法は、溶
接材の一方を酸化し易い銅としているため、Ａｒ，Ｈｅ
等の不活性ガス雰囲気または真空雰囲気下で溶接するこ
とが好ましい。
０ｑ○で０．０７％０２，１２００午○で０．０４％○
２固熔）銅より接合境界面に集面に集積してくる酸素を
溶解固熔し、ガス発生を阻止して良好な継手を作りだす
。特に、酸素含有量の少ない電解Ｎｉメッキ又は真空窯
解製Ｎｉ箔を採用すると、その酸素固熔能力にすぐれ、
その効果を一段と発揮し、８５０〜９５０００の接合温
度ですぐれた継手特性を得ることができるものである。
なお、以上のインサート材を使用する本発明方法は、溶
接材の一方を酸化し易い銅としているため、Ａｒ，Ｈｅ
等の不活性ガス雰囲気または真空雰囲気下で溶接するこ
とが好ましい。
更に本発明方法に適用されるステンレス鋼としては、オ
ーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系その
他各種のものがある。次に本発明の実施例をあげて更に
詳細に本発明を説明する。
ーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系その
他各種のものがある。次に本発明の実施例をあげて更に
詳細に本発明を説明する。
実施例
銅（タフピッチ鋼）とステンレス鋼
（ＳＵＳ３０４）を、１０‐４ｔｏｍの真空雰囲気下、
インサート材として前記した各種のものを使用して拡散
溶接した。
インサート材として前記した各種のものを使用して拡散
溶接した。
その結果を表２に示す。表 ２
（注）ＡＳＴＭ勇断強さ試験
上記実施例としてあげた表２のうちのＱインサート法‘
１｝の方法で、溶接温度９５０℃、加圧力０．５ｋ９／
柵、溶接時間６０分の条件で拡散溶接して得られた拡散
溶接継手の顕微鏡写真を第４図Ａに、また硬さ分布（Ｈ
ｖ）を第４図Ｂに示す。
１｝の方法で、溶接温度９５０℃、加圧力０．５ｋ９／
柵、溶接時間６０分の条件で拡散溶接して得られた拡散
溶接継手の顕微鏡写真を第４図Ａに、また硬さ分布（Ｈ
ｖ）を第４図Ｂに示す。
第４図中、Ｑはタフピッチ銅、３はＳＵＳ３０４ステン
レス鋼、６２はＣｒを示す。第４図Ｂの硬さ分布は、Ｃ
ｒとタフピッチ鋼Ｑ又はＳＵＳ３０４ステンレス鋼３と
の境界から銅Ｑ又は鋼３内部方向への分布を示し、図中
×印は硬さ測定点、数字は測定点の硬さ（Ｈｖ）を示し
ている。表２および第４図より脆い金属間化合物の生成
や、ＣｕのＳＵＳ３０４ステンレス銭の結晶粒界への侵
入すなわち真鈴割れの発生はなく、かつガス圧発生によ
る接合面の剥離現象は全くみられず〔第４図Ａ参照〕、
また銅Ｑ、鋼８いずれもその接合境界に硬度上昇はなく
、脆く硬化した金属間化合物の生成がない〔第４図Ｂ参
照〕ことが判り、良好な継手性能が得られることがわか
った。
レス鋼、６２はＣｒを示す。第４図Ｂの硬さ分布は、Ｃ
ｒとタフピッチ鋼Ｑ又はＳＵＳ３０４ステンレス鋼３と
の境界から銅Ｑ又は鋼３内部方向への分布を示し、図中
×印は硬さ測定点、数字は測定点の硬さ（Ｈｖ）を示し
ている。表２および第４図より脆い金属間化合物の生成
や、ＣｕのＳＵＳ３０４ステンレス銭の結晶粒界への侵
入すなわち真鈴割れの発生はなく、かつガス圧発生によ
る接合面の剥離現象は全くみられず〔第４図Ａ参照〕、
また銅Ｑ、鋼８いずれもその接合境界に硬度上昇はなく
、脆く硬化した金属間化合物の生成がない〔第４図Ｂ参
照〕ことが判り、良好な継手性能が得られることがわか
った。
また、本発明方法は、酸素含有量の少ない無酸素鋼や脱
酸素鋼よりも、酸素含有量の多いタフピッチ鋼に対して
、より一層効果を発揮し得ることがわかる。
酸素鋼よりも、酸素含有量の多いタフピッチ鋼に対して
、より一層効果を発揮し得ることがわかる。
第１図は従来の拡散溶接法により得られた拡散溶接継手
の顕微鏡写真、第２図は第１図の拡散熔接継手の硬さ分
布を示す図、第３図は銅中の不純酸素の析出状況を示す
図、第４図Ａ，Ｂは本発明法により得られた拡散溶接継
手の顕微鏡写真Ａと硬さ分布を示す図Ｂである。 第１図 オ２図 オ３図 第４図
の顕微鏡写真、第２図は第１図の拡散熔接継手の硬さ分
布を示す図、第３図は銅中の不純酸素の析出状況を示す
図、第４図Ａ，Ｂは本発明法により得られた拡散溶接継
手の顕微鏡写真Ａと硬さ分布を示す図Ｂである。 第１図 オ２図 オ３図 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 銅又はステンレス鋼の被接合面の少なくとも何れか
一方にガス含有量の少ないＣｒの薄層をメツキした後、
該メツキの施こされた被接合面に他方の金属の被接合面
が接触するように他方の金属を重ね、前記薄層をインサ
ート材として拡散溶接することを特徴とす銅とステンレ
ス鋼の拡散溶接法。 ２ 銅又はステンレス鋼の少なくとも何れか一方の被接
合面ガス含有量の少ないＣｒの薄層をメツキし、更にそ
の上にガス含有量の少ないＮｉの薄層を設けた後、該薄
層に他方の金属を重ね、前記二種類の薄層をインサート
材として、拡散溶接することを特徴とする銅とステンレ
ス鋼の拡散溶接法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52105925A JPS6024750B2 (ja) | 1977-09-05 | 1977-09-05 | 銅とステンレス鋼の拡散溶接法 |
| IT83454/78A IT1192631B (it) | 1977-09-05 | 1978-09-04 | Procedimento per saldatura di fusione di rame ed acciaio inssidabile |
| AU39544/78A AU525108B2 (en) | 1977-09-05 | 1978-09-04 | Diffusion welding |
| DE7878300345T DE2860603D1 (en) | 1977-09-05 | 1978-09-05 | A process for the diffusion welding of copper and stainless steel |
| US05/939,119 US4194672A (en) | 1977-09-05 | 1978-09-05 | Process for the diffusion welding of copper and stainless steel |
| EP78300345A EP0001173B1 (en) | 1977-09-05 | 1978-09-05 | A process for the diffusion welding of copper and stainless steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52105925A JPS6024750B2 (ja) | 1977-09-05 | 1977-09-05 | 銅とステンレス鋼の拡散溶接法 |
Publications (2)
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