JPS6039476B2 - 共晶反応を利用した接合方法 - Google Patents
共晶反応を利用した接合方法Info
- Publication number
- JPS6039476B2 JPS6039476B2 JP15729380A JP15729380A JPS6039476B2 JP S6039476 B2 JPS6039476 B2 JP S6039476B2 JP 15729380 A JP15729380 A JP 15729380A JP 15729380 A JP15729380 A JP 15729380A JP S6039476 B2 JPS6039476 B2 JP S6039476B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- contact surface
- eutectic reaction
- oxygen
- melt
- atmosphere
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、異種の材料を共晶反応を利用して接合する方
法に係り、特にアルミニウムと銅を共晶反応を利用して
接合する方法に関する。
法に係り、特にアルミニウムと銅を共晶反応を利用して
接合する方法に関する。
異種の金属母材を共晶反応を利用して接合する方法の１
つに、特開昭５４−１３３４５び号公報に記載された方
法がある、該公報には、共晶反応を生じる少なくとも２
つの金属母村の被接合面を接触させ、加熱して接触面に
共晶反応による高空液相を生成させ、前記接触面に圧力
を加えて前記融液相を接触面から排除する接合法が記載
されている。
つに、特開昭５４−１３３４５び号公報に記載された方
法がある、該公報には、共晶反応を生じる少なくとも２
つの金属母村の被接合面を接触させ、加熱して接触面に
共晶反応による高空液相を生成させ、前記接触面に圧力
を加えて前記融液相を接触面から排除する接合法が記載
されている。
具体例としては、純アルミニウムと純錦の接合法が記載
されている。接合時の雰囲気については記載されていな
い。しかし、前記接合法による場合、接合部に多数のボ
ィドが発生することが、本発明者のその後の調べで判っ
た。
されている。接合時の雰囲気については記載されていな
い。しかし、前記接合法による場合、接合部に多数のボ
ィドが発生することが、本発明者のその後の調べで判っ
た。
接合部に発生する前記ボィドは、継手の機械的強度及び
延性を低下させる原因になるばかりでなく、熱伝導性或
いは電気伝導性を劣化させる原因にもなる。本発明の目
的は、接合部にボィドが発生しないようにした、共晶反
応を利用した接合方法を提供するにある。
延性を低下させる原因になるばかりでなく、熱伝導性或
いは電気伝導性を劣化させる原因にもなる。本発明の目
的は、接合部にボィドが発生しないようにした、共晶反
応を利用した接合方法を提供するにある。
本発明は、アルミニウムと銅よりなる２つの母材の被接
合面を大気よりも多量の酸素を含む雰囲気中において接
触させ、共晶温度以上に加熱して前記接触面に共晶反応
による融液相及び前記母材の成分と前記接触面の空隙に
入り込んだ酸素との反応による酸化物相を生成させるも
のである。
合面を大気よりも多量の酸素を含む雰囲気中において接
触させ、共晶温度以上に加熱して前記接触面に共晶反応
による融液相及び前記母材の成分と前記接触面の空隙に
入り込んだ酸素との反応による酸化物相を生成させるも
のである。
本発明者は、共晶反応を利用した接合方法におｉ′ナる
ボーィドの発生原因を調査し、次の結論を得た。すなわ
ち、母村の接触面は肉眼では隙間がないように見えても
実際には僅かに隙間が生じており、前記隙間に雰囲気ガ
スが入り込んでいる。このままの状態で加熱して接触面
に共晶反応による融液相を生成させると、前記隙間に入
り込んでいるガスが融液中に閉じ込められる。前記ガス
が酸素以外のものであると、閉じ込められたガスが接合
部にボィドとして残る。以上のことから、本発明は大気
よりも多量の酸素を含む雰囲気で前記融液相を生成させ
るようにしたものである。
ボーィドの発生原因を調査し、次の結論を得た。すなわ
ち、母村の接触面は肉眼では隙間がないように見えても
実際には僅かに隙間が生じており、前記隙間に雰囲気ガ
スが入り込んでいる。このままの状態で加熱して接触面
に共晶反応による融液相を生成させると、前記隙間に入
り込んでいるガスが融液中に閉じ込められる。前記ガス
が酸素以外のものであると、閉じ込められたガスが接合
部にボィドとして残る。以上のことから、本発明は大気
よりも多量の酸素を含む雰囲気で前記融液相を生成させ
るようにしたものである。
雰囲気は、実質的に純酸素からなることが望ましい。
母材の接触面を酸素雰囲気中に置くと、母村の接触面の
隙間に酸素が入り込む。この状態で加熱すると、前記隙
間に入り込んだ酸素と母村中の成分とが反応し、酸化物
相を生成する。
隙間に酸素が入り込む。この状態で加熱すると、前記隙
間に入り込んだ酸素と母村中の成分とが反応し、酸化物
相を生成する。
前記酸化物相は共晶反応によって生じた融液中に分散す
る。このため前記母材の隙間に入り込んだ酸素が、接合
部にボィドして残ることはない。雰囲気中の酸素は最低
でも大気中の酸素量よりは多くする必要がある。
る。このため前記母材の隙間に入り込んだ酸素が、接合
部にボィドして残ることはない。雰囲気中の酸素は最低
でも大気中の酸素量よりは多くする必要がある。
大気中で接合すると接合部に多数のボィドが発生し、継
手を引張試験したとき‘こ接合部から破断する。大気中
の酸素量よりも多い雰囲気下で接合するとボィドが減り
、接合部の引張強ごが増大する。酸素だけの雰囲気にす
るとボィドはなくなり且つ引張試験において母村被断す
る。母村の接触面に共晶反応による融液相を生成させる
ための加熱温度は、共晶温度以上で、かつ母材が溶融し
ない温度の範囲内である。
手を引張試験したとき‘こ接合部から破断する。大気中
の酸素量よりも多い雰囲気下で接合するとボィドが減り
、接合部の引張強ごが増大する。酸素だけの雰囲気にす
るとボィドはなくなり且つ引張試験において母村被断す
る。母村の接触面に共晶反応による融液相を生成させる
ための加熱温度は、共晶温度以上で、かつ母材が溶融し
ない温度の範囲内である。
前記範囲内の温度に加熱することによって、母材の接触
面に共晶反応による融液相が生じ、接触面に存在する酸
化物や他の汚染物質が該融液中に混入するようになる。
面に共晶反応による融液相が生じ、接触面に存在する酸
化物や他の汚染物質が該融液中に混入するようになる。
この結果、母材の被接合面の汚染物が除去され、母材か
ら融液相、或し、は融液相から母村への原子、分子の拡
散が活発になって冶金的接合が達成される。前記融液相
は、母材を加圧することによって接触面から排除しても
よいし、排除せずにそのまま接触面に残しておいてもよ
い。
ら融液相、或し、は融液相から母村への原子、分子の拡
散が活発になって冶金的接合が達成される。前記融液相
は、母材を加圧することによって接触面から排除しても
よいし、排除せずにそのまま接触面に残しておいてもよ
い。
接触面から緋除したときには、排除しないときに〈らべ
て接合部の機械的強度及び伸び「絞り等の延性を高める
ことができぬ。以上述べた薮合方法によって、アルミニ
ウムと銅との接合が行なわれた。
て接合部の機械的強度及び伸び「絞り等の延性を高める
ことができぬ。以上述べた薮合方法によって、アルミニ
ウムと銅との接合が行なわれた。
このときの加熱温度の好適な範囲は共品温度〜共晶温度
＋５０００の範囲内であった。共晶温度＋５０００より
も高温に加熱したときには、小物部品やパイプなどの接
合では母村０を加圧して融液相を接触面から排除すると
きに形がくずれる心配がある。また母村を加圧しない場
合でも接触面から流れ落ち、母村の懐機伏態を損う必要
がある。前記融液相を母村の接触面から排除するときの
加圧力の望ましい範囲は１．５〜７ｋｇ′夕ゆであった
。下限の１．５ｋ９／桝は、融液相及び酸化物を母材の
接触面から排除するために最低限必要な圧力である。こ
れより加圧力が小さいと母材の接合面に融液相及び酸化
物が残り、加圧の効果が十分に発揮されない。上限の７
ｋｇ／桝は、これ以０上の加圧を必要としないことと母
村が変形を起こしやすくなることから決定された。次に
、図を参照して本発明方法の原理を説明する。
＋５０００の範囲内であった。共晶温度＋５０００より
も高温に加熱したときには、小物部品やパイプなどの接
合では母村０を加圧して融液相を接触面から排除すると
きに形がくずれる心配がある。また母村を加圧しない場
合でも接触面から流れ落ち、母村の懐機伏態を損う必要
がある。前記融液相を母村の接触面から排除するときの
加圧力の望ましい範囲は１．５〜７ｋｇ′夕ゆであった
。下限の１．５ｋ９／桝は、融液相及び酸化物を母材の
接触面から排除するために最低限必要な圧力である。こ
れより加圧力が小さいと母材の接合面に融液相及び酸化
物が残り、加圧の効果が十分に発揮されない。上限の７
ｋｇ／桝は、これ以０上の加圧を必要としないことと母
村が変形を起こしやすくなることから決定された。次に
、図を参照して本発明方法の原理を説明する。
段階Ａ：
母材１と母材２の被接合面を酸素雰囲気中において接触
圧力Ｐ，で接触させる。
圧力Ｐ，で接触させる。
この状態で前記接触面を加熱する。このとき接触面内に
は幾つかの接触点３ができ、酸化被膜４のない真の接触
点ができる。接触面の隙間５は酸素で満たされる。段階
Ｂ：前記段階で接触面は共晶温度に達する。
は幾つかの接触点３ができ、酸化被膜４のない真の接触
点ができる。接触面の隙間５は酸素で満たされる。段階
Ｂ：前記段階で接触面は共晶温度に達する。
共晶温度に達するや否や接触点３から共晶反応による融
液６が生成され始める。段階Ｃ： 接触′点３の葛虫液量が増えるに伴って母材１と母村２
の被接合面も溶け出し、表面の酸化皮膜４が破壊して融
液６の中に混入する。
液６が生成され始める。段階Ｃ： 接触′点３の葛虫液量が増えるに伴って母材１と母村２
の被接合面も溶け出し、表面の酸化皮膜４が破壊して融
液６の中に混入する。
同時に母材援鱗面の隙間に充填された酸素が融液６中の
母材成分と反応し酸化物７を生成する。段階Ｄ： 接合面の全面に亘つて共晶反応が生じるようになり、隙
間５に充填された酸素と母材成分との反応によって生じ
た酸化物７が融液６中に分散する。
母材成分と反応し酸化物７を生成する。段階Ｄ： 接合面の全面に亘つて共晶反応が生じるようになり、隙
間５に充填された酸素と母材成分との反応によって生じ
た酸化物７が融液６中に分散する。
以上、本発明の原理を段階的に説明したが、必要ならば
前記段階Ｄの後に母材の接触面を加圧して雛液相を接合
面から排除する段階を加えることができる。
前記段階Ｄの後に母材の接触面を加圧して雛液相を接合
面から排除する段階を加えることができる。
実施例 １
純アルミニウム棒と純鋼棒を準備した。
棒の直径は、いずれもＩＱ仰ぐである。棒の被接合面は
平坦であり、表面粗さは１秋肌である。これら棒を酸素
雰囲気中において０．５ｋ９／秘の接触圧力で援鰍ごせ
た。その状態で接合部近傍を高周波誘導加熱により５５
０００まで加熱した。前記温度に１秒保持したのち加熱
を中止して冷却し、接合を終了した。接合部断面を顕微
鏡で観察したところ、ボィドは確認されなかった。継手
の引張り試験の結果、８．５ｋｇ／柵の破断強さが得ら
れ、純アルミニウム母材から破断した。以上述べたとお
り、本発明によれば共晶反応を利用した接合法において
、ボィドのない接合を得ることができる。
平坦であり、表面粗さは１秋肌である。これら棒を酸素
雰囲気中において０．５ｋ９／秘の接触圧力で援鰍ごせ
た。その状態で接合部近傍を高周波誘導加熱により５５
０００まで加熱した。前記温度に１秒保持したのち加熱
を中止して冷却し、接合を終了した。接合部断面を顕微
鏡で観察したところ、ボィドは確認されなかった。継手
の引張り試験の結果、８．５ｋｇ／柵の破断強さが得ら
れ、純アルミニウム母材から破断した。以上述べたとお
り、本発明によれば共晶反応を利用した接合法において
、ボィドのない接合を得ることができる。
図は、本発明による接合法を段階的に示す説明図である
。 １，２・・・・・・母材、４・・・・・・酸化皮膜、５
・・・・・・空隙、６・・・・・・融液、７・・・・・
・酸化物。
。 １，２・・・・・・母材、４・・・・・・酸化皮膜、５
・・・・・・空隙、６・・・・・・融液、７・・・・・
・酸化物。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ アルミニウムと銅よりなる２つの母材の被接合面を
大気よりも酸素量の多い雰囲気中において接触させる段
階と、 前記被接合面を共晶反応が生じる温度範囲に加
熱して、接触面に共晶反応による融液相及び前記母材の
成分と前記接触面の空隙に存在する酸素との反応による
酸化物相を生成させる段階と、を有することを特徴とす
る共晶反応を利用した接合方法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記被接合面近傍
に純酸素ガスを供給することを特徴とする共晶反応を利
用した接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15729380A JPS6039476B2 (ja) | 1980-11-08 | 1980-11-08 | 共晶反応を利用した接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15729380A JPS6039476B2 (ja) | 1980-11-08 | 1980-11-08 | 共晶反応を利用した接合方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1948585A Division JPS617081A (ja) | 1985-02-04 | 1985-02-04 | 共晶反応を利用した接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5781980A JPS5781980A (en) | 1982-05-22 |
| JPS6039476B2 true JPS6039476B2 (ja) | 1985-09-06 |
Family
ID=15646486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15729380A Expired JPS6039476B2 (ja) | 1980-11-08 | 1980-11-08 | 共晶反応を利用した接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6039476B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9662741B2 (en) * | 2011-11-30 | 2017-05-30 | Uacj Corporation | Metal forming method and formed product |
| JP6018781B2 (ja) * | 2012-04-16 | 2016-11-02 | 株式会社Uacj | アルミニウムクラッド材の製造方法 |
| JP2016189265A (ja) * | 2015-03-30 | 2016-11-04 | 三菱マテリアル株式会社 | 放電管及びその製造方法 |
| CN110722260B (zh) * | 2019-10-25 | 2021-03-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种界面喷涂铝粉助剂的铝合金扩散连接方法 |
-
1980
- 1980-11-08 JP JP15729380A patent/JPS6039476B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5781980A (en) | 1982-05-22 |
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