JPS617081A - 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
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- JPS617081A JPS617081A JP1948585A JP1948585A JPS617081A JP S617081 A JPS617081 A JP S617081A JP 1948585 A JP1948585 A JP 1948585A JP 1948585 A JP1948585 A JP 1948585A JP S617081 A JPS617081 A JP S617081A
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- oxygen
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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
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/16—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating with interposition of special material to facilitate connection of the parts, e.g. material for absorbing or producing gas
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
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】
本発明は、同種また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、特にアルミニウム同志、アルミニ
ウムとアルミナを共晶反応を利用して接合する方法に関
する。
接合する方法に係り、特にアルミニウム同志、アルミニ
ウムとアルミナ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５４−１．３３４５０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つの金属母材の被接合面を接触させ、加熱して接触面
に共晶反応による融液相を生成させ、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銅の
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。
つに、特開昭５４−１．３３４５０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つの金属母材の被接合面を接触させ、加熱して接触面
に共晶反応による融液相を生成させ、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銅の
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、接合部に多数のボイド
が発生することが、本発明者のその後の調べで判った。
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イドは、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。
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、接合部にボイ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。
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、アルミニウム同志或はアルミニウムとアルミ
ナよりなる２つの母材の被接合面間の該母材と共晶反応
を起こす元素を含むインサート材を介在させ大気よりも
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。
ナよりなる２つの母材の被接合面間の該母材と共晶反応
を起こす元素を含むインサート材を介在させ大気よりも
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けるボイ
ドの発生原因を調査し、次の結論を得た。
ドの発生原因を調査し、次の結論を得た。
すなわち、母材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。
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イドとして残る。
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イドとして残る。
以上のことから１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、母材の接触面の隙
間に酸素が入り込む。
材の接触面を酸素雰囲気中に置くと、母材の接触面の隙
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
材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、接合部にボイ
ドとして残ることはない。
材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、接合部にボイ
ドと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イ
ドが発生し、継手を引張試験したときに接合部から破断
する。大気中の酸素量よりも多い雰囲気下で接合すると
ボイドが減り、接合部の引張強さが増大する。酸素だけ
の雰囲気にするとボイドはなくなり且っ引張試験におい
て母材破断する６ 母材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。
る必要がある。大気中で接合すると接合部に多数のボイ
ドが発生し、継手を引張試験したときに接合部から破断
する。大気中の酸素量よりも多い雰囲気下で接合すると
ボイドが減り、接合部の引張強さが増大する。酸素だけ
の雰囲気にするとボイドはなくなり且っ引張試験におい
て母材破断する６ 母材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、母材が
ら融液相、或いは融液相から母材への原子２分子の拡散
が活発になって冶金的接合が達成される。
ら融液相、或いは融液相から母材への原子２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。接触面から排除したときには、排除しな
いときにく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る。
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。接触面から排除したときには、排除しな
いときにく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る。
本発明においては、母材の接触面に共晶反応による融液
相を形成するためにインサート材を挾む。
相を形成するためにインサート材を挾む。
前記インサート材には、母材と共晶反応を起こす元素を
含む材料を用いる。
含む材料を用いる。
母材の接触面にインサート材を挾むことにより、母材と
インサート材との間に共晶反応による融液が生じ、この
融液を介して共晶反応を起こぎない母材同志が接合され
る。アルミニウムとアルミニウムの接合の場合には、前
記インサート材として銅、銀１．シリコン、アルミニウ
ム−銅過共晶合金。
インサート材との間に共晶反応による融液が生じ、この
融液を介して共晶反応を起こぎない母材同志が接合され
る。アルミニウムとアルミニウムの接合の場合には、前
記インサート材として銅、銀１．シリコン、アルミニウ
ム−銅過共晶合金。
アルミニウム−銅過共晶合金及びアルミニウム−シリコ
ン過共晶合金などを用いることができる。
ン過共晶合金などを用いることができる。
アルミニウムとアルミナの接合の場合には、インサート
材としてアルミニウム−シリコン系合金を用いることが
できる。
材としてアルミニウム−シリコン系合金を用いることが
できる。
次に、第１図を参照して本発明方法の原理を説明する。
段階Ａ：
母材１０と母材１１の間に前記母材と共晶反応を生じる
元素を含む材料からなる薄板１２をインサート材として
挿入し、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。接触面を共晶温度以上の温度に加熱する
。
元素を含む材料からなる薄板１２をインサート材として
挿入し、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。接触面を共晶温度以上の温度に加熱する
。
段階Ｂ：
共晶温度において母材とインサート材との接触点１３か
ら共晶反応による融液１４が生成され始め、母材が溶は
出す。インサート材１２が過共晶合金である場合には、
インサート材自身の共晶温度においてまずインサートが
溶は始める。次いで溶融したインサート材中の過剰の合
金元素と母材との間に共晶反応が生じ、母材が溶は始め
る。
ら共晶反応による融液１４が生成され始め、母材が溶は
出す。インサート材１２が過共晶合金である場合には、
インサート材自身の共晶温度においてまずインサートが
溶は始める。次いで溶融したインサート材中の過剰の合
金元素と母材との間に共晶反応が生じ、母材が溶は始め
る。
段階Ｃ：
接合面全体に亘って共晶反応が生じるようになり、母材
表面の酸化皮膜１５は破壊して融液１４中に混入する。
表面の酸化皮膜１５は破壊して融液１４中に混入する。
母材接触面の隙間１６に充填された酸素は融液１４中の
成分と反応し酸化物１７を生成する。
成分と反応し酸化物１７を生成する。
段階Ｄ＝
インサート材は完全に消失し、共晶反応が終了する。
以上、本発明の原理を段階的に説明したが、必要ならば
前記段階りの後に母材の接触面を加圧して融液相を接合
面から排除する段階を加えることができる。
前記段階りの後に母材の接触面を加圧して融液相を接合
面から排除する段階を加えることができる。
以上の接合方法によれば、−例として第２図に示す接合
部が得られる。第２図は、純アルミニウム棒同志をアル
ミニウム−シリコン過共晶合金のインサート材を挾んで
接合した場合の顕微鏡写真である。接合部にはボイドは
全く見られない。
部が得られる。第２図は、純アルミニウム棒同志をアル
ミニウム−シリコン過共晶合金のインサート材を挾んで
接合した場合の顕微鏡写真である。接合部にはボイドは
全く見られない。
実施例１
純アルミニウム棒を２本準備した。棒の直径はいずれも
ｌｏ＋＋＋ｍφである。棒の被接合面はいず九も１５μ
ｍの表面粗さに仕上げである。インサート材としてアル
ミニウム−２０重量％シリコン過共晶合金薄板を準備し
た。インサート材は、前記過共晶合金の溶湯を周速’３
１ｍ／ｓで回転する純銅製ロールの表面に落下させ、冷
却凝固させて得たもので、５０μｍの厚さを有する。
ｌｏ＋＋＋ｍφである。棒の被接合面はいず九も１５μ
ｍの表面粗さに仕上げである。インサート材としてアル
ミニウム−２０重量％シリコン過共晶合金薄板を準備し
た。インサート材は、前記過共晶合金の溶湯を周速’３
１ｍ／ｓで回転する純銅製ロールの表面に落下させ、冷
却凝固させて得たもので、５０μｍの厚さを有する。
前記インサート材を純アルミニウム棒の接合面の間に挾
み、酸素雰囲気中で０ 、２５Ｋｇ ／ ｍｍ’ の接
触圧力で接触させた。その状態で接合部近傍を高周波誘
導加熱により５８０℃まで１０秒かけて加熱し、５８０
℃に達した後直ちに冷却した。
み、酸素雰囲気中で０ 、２５Ｋｇ ／ ｍｍ’ の接
触圧力で接触させた。その状態で接合部近傍を高周波誘
導加熱により５８０℃まで１０秒かけて加熱し、５８０
℃に達した後直ちに冷却した。
接合部断面の顕微鏡写真を第２図に示す。接合部にはボ
イドは全く見られなかった。接合部に深さ１ｍｍ、幅１
＋ｎｍのＶ形の切欠きを設けて引張り試験したところ、
母材強度（引張強さ１４にｇ／ｍｎ＋”）よりも高い１
４．５Ｋｇ／ｍｍ”の破断強さが得られた。
イドは全く見られなかった。接合部に深さ１ｍｍ、幅１
＋ｎｍのＶ形の切欠きを設けて引張り試験したところ、
母材強度（引張強さ１４にｇ／ｍｎ＋”）よりも高い１
４．５Ｋｇ／ｍｍ”の破断強さが得られた。
破断伸びは２１”０％であった。
比較例１
実施例１の方法において、接合雰囲気をアルゴンガスに
し、その他の条件は全く同一にして接合を行なった。接
合部断面の顕微鏡写真を第３図に示す。写真中で真黒く
見える部分がボイドである。
し、その他の条件は全く同一にして接合を行なった。接
合部断面の顕微鏡写真を第３図に示す。写真中で真黒く
見える部分がボイドである。
接合部にはボイドの発生が認められた。
実施例１と同様にして引張り試験したところ、破断強さ
は９ 、５Ｋｇ ／ ＋＋＋ｎ＋２、伸びは２５％であ
った。
は９ 、５Ｋｇ ／ ＋＋＋ｎ＋２、伸びは２５％であ
った。
比較例２
実施例１の方法において接合雰囲気を大気中にした以外
は全く同一の条件で接合を行なった。
は全く同一の条件で接合を行なった。
接合部断面の顕微鏡写真を第４図に示す。接合部にはボ
イドが認められた。実施例１と同様にして引張り試験し
たところ、破断強さは１２．５Ｋｇ／ｍｍ２．伸びは８
０％であった。
イドが認められた。実施例１と同様にして引張り試験し
たところ、破断強さは１２．５Ｋｇ／ｍｍ２．伸びは８
０％であった。
実施例２
母材として純アルミニウム板とアルミナ板を準備した。
インサート材としてアルミニウム−９重量％シリコン−
１重量％マグネシウム合金板を準備した。純アルミニウ
ム板の寸法は３０ｍｍ角、２ｍｍ厚さであり、アルミナ
板の寸法は３０ｍｍ角、０．５ ｍｍ厚さである。イン
サート材の厚さは０．２ｍｍである。
１重量％マグネシウム合金板を準備した。純アルミニウ
ム板の寸法は３０ｍｍ角、２ｍｍ厚さであり、アルミナ
板の寸法は３０ｍｍ角、０．５ ｍｍ厚さである。イン
サート材の厚さは０．２ｍｍである。
純アルミニウム板とアルミナ板の間にインサート材を挾
み、酸素雰囲気中で圧力０．５Ｋｇ／ｍｍ”を加えて接
触させた。高周波誘導加熱により接触面を６１０℃の温
度まで加熱し、その温度で１分間保持後、加熱を中止し
て冷却した。
み、酸素雰囲気中で圧力０．５Ｋｇ／ｍｍ”を加えて接
触させた。高周波誘導加熱により接触面を６１０℃の温
度まで加熱し、その温度で１分間保持後、加熱を中止し
て冷却した。
接合部断面を顕微鏡で観察したところ、ボイドは見られ
なかった。
なかった。
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、ボイドのない接合部を得ることができ
る。
接合法において、ボイドのない接合部を得ることができ
る。
第１図は本発明による接合法を段階的に示す説明図、第
２図は本発明の一実施例による接合部断面の顕微鏡写真
、第３図及び第４図は比較例による接合部断面の顕微鏡
写真である。 １０．１１・・・母材、１２・・・インサート材、１４
・・・融液、１５・・・酸化皮膜、１６・・・空隙、１
７・・・酸化物。
２図は本発明の一実施例による接合部断面の顕微鏡写真
、第３図及び第４図は比較例による接合部断面の顕微鏡
写真である。 １０．１１・・・母材、１２・・・インサート材、１４
・・・融液、１５・・・酸化皮膜、１６・・・空隙、１
７・・・酸化物。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、一方の母材がアルミニウム、他方の母材がアルミニ
ウムまたはアルミナよりなる２つの母材の被接合面間に
該母材と共晶反応を起こす元素を含むインサート材を介
在させ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。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項において、前記
母材がいずれもアルミニウムであり、銅、銀、シリコン
、アルミニウム−銀過共晶合金、アルミニウム−銅過共
晶合金及びアルミニウム−シリコン過共晶合金から選ば
れたインサート材を該母材間に介在させることを特徴と
する共晶反応を利用した接合方法。 ４、特許請求の範囲第１項または第２項において、前記
母材がアルミニウムとアルミナであり、アルミニウム−
シリコン系合金よりなるインサート材を該母材間に介在
させ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 |
|---|---|---|---|
| JP1948585A JPS617081A (ja) | 1985-02-04 | 1985-02-04 | 共晶反応を利用した接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1948585A JPS617081A (ja) | 1985-02-04 | 1985-02-04 | 共晶反応を利用した接合方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15729380A Division JPS6039476B2 (ja) | 1980-11-08 | 1980-11-08 | 共晶反応を利用した接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS617081A true JPS617081A (ja) | 1986-01-13 |
| JPH0366072B2 JPH0366072B2 (ja) | 1991-10-16 |
Family
ID=12000652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1948585A Granted JPS617081A (ja) | 1985-02-04 | 1985-02-04 | 共晶反応を利用した接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS617081A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011152556A1 (ja) * | 2010-06-04 | 2011-12-08 | 古河スカイ株式会社 | アルミニウム合金材の接合方法 |
| JP2012160642A (ja) * | 2011-02-02 | 2012-08-23 | Mitsubishi Materials Corp | ヒートシンク付パワーモジュール用基板、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法及びパワーモジュール |
| JP2012161818A (ja) * | 2011-02-08 | 2012-08-30 | Mitsubishi Materials Corp | 液相拡散接合用Ａｇペースト、および、この液相拡散接合用Ａｇペーストを用いたパワーモジュール用基板の製造方法 |
| WO2013065160A1 (ja) * | 2011-11-02 | 2013-05-10 | 古河スカイ株式会社 | アルミニウム合金クラッド材の製造方法 |
| WO2013080833A1 (ja) * | 2011-11-30 | 2013-06-06 | 古河スカイ株式会社 | 金属の成形方法およびその成形品 |
| WO2013157455A1 (ja) * | 2012-04-16 | 2013-10-24 | 住友軽金属工業株式会社 | アルミニウムクラッド材の製造方法およびアルミニウムクラッド材 |
| 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 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013176782A (ja) | 2012-02-28 | 2013-09-09 | Nissan Motor Co Ltd | 金属材料の接合方法 |
-
1985
- 1985-02-04 JP JP1948585A patent/JPS617081A/ja active Granted
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP5021097B2 (ja) * | 2010-06-04 | 2012-09-05 | 古河スカイ株式会社 | アルミニウム合金材の接合方法 |
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| JP5276238B1 (ja) * | 2011-11-30 | 2013-08-28 | 古河スカイ株式会社 | 金属の成形方法およびその成形品 |
| JP2013220435A (ja) * | 2012-04-16 | 2013-10-28 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | アルミニウムクラッド材の製造方法およびアルミニウムクラッド材 |
| WO2013157455A1 (ja) * | 2012-04-16 | 2013-10-24 | 住友軽金属工業株式会社 | アルミニウムクラッド材の製造方法およびアルミニウムクラッド材 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0366072B2 (ja) | 1991-10-16 |
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