JPS62104673A - 金属部材の接合方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は金属部材同志を接合する方法に関する。

〔従来の技術〕

金属材料は、今日、各種産業用および家庭用の機械、装
置、器具類のほか、車両、船舶、航空機。

建造物、構築物などほとんどあらゆる分野で利用されて
いる。このような金属材料の使用にあたっては、同種の
あるいは異種の金属同志を接合して用いることがごく一
般的な使用形態としてとられている。

金属材料の接合には、古くから溶接のほか数多くの手法
が採られており、そのひとつに金属ろう材を用いる方法
がある。

金属ろう材を用いる従来の方法は、金属ろう材を粉末状
としてこれと樹脂とを混練した粉末ペースト状とするか
あるいは箔とし、これらを金属部材間に介在させて上記
ろう材の融点以上の温度に加熱してその融着接合性を利
用して金属部材同志を接合させるものであり、上記ろう
材として金属部材に応じた最適のものを選択使用するこ
とにより、比較的大きな接合強度が得られることが知ら
れている。

［発明が解決しようとする問題点〕 しかるに、上記の如き金属ろう材を用いる接合方法にお
いては、たとえば粉末ペーストの場合これを金属部材間
に均一厚みに塗工しにくいことから、接合層の厚みが不
均一となったり、接合界面に空隙などが残りやすく、ま
た箔の場合Ｎｉ系などの可撓性の乏しいものでは、曲面
状の接合面に対してうま（追従させにくいという難点が
あった。

そして、これらのことが原因で上記いずれの場合も、種
々の金属部材に対して金属ろう材の接合性を充分に発揮
できなかったり、また安定した接合強度を得にくいとい
う問題があった。

したがって、この発明は、上記の如き問題点の解消され
た、つまり金属部材同志の接合面が平坦状である場合は
もちろんのこと曲面状であるときでも、空隙の少ない均
一な接合を確実に達成でき、これにより大きな接合強度
を安定して得ることができる金属部材の接合方法を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意検討
した結果、前記従来のペースト状ないし箔状の金属ろう
材の代わりに、接合用合金粉末と有機高分子バインダと
を圧延成形してなる合金粉末シートを使用し、これを金
属部材間に介在させて上記粉末の焼結温度以上の温度に
加熱するという方法により、前記問題点を悉く解消でき
るものであることを知り、この発明を完成するに至った
。

すなわち、この発明は、接合するべきふたつの金属部材
間に、接合用合金粉末とを機高分子バインダとの混和物
を圧延成形してなる合金粉末シートを介在させたのち、
上記合金粉末の焼結温度以上の温度に加熱することを特
徴とする金属部材の接合方法に係るものである。

このように、この発明の方法は、金属部材間に設ける接
合層として、合金粉末シートを焼結処理してなる焼結層
を形成するようにしたものであり、この焼結層は上記粉
末シートの厚みに依存して一定の厚みに容易に設定でき
るから、従来のように接合層の厚みが不均一となったり
、また接合界面に空隙が生しるなどの心配が回避される
。しかも、上記の粉末シートは従来のろう打箔とは異な
って有機高分子バインダと一体に成形されたものである
ため、接合用合金粉末の材質として可撓性に乏しいもの
を用いた場合でも、シート全体としては充分に可撓性を
備えたものとなり、それ故に曲面状の接合面に対しても
容易に追従させることができる。

したがって、この発明の方法によれば、金属部材同志の
接合面が平坦状であるときはもちろんのこと曲面状であ
るときでも、これら接合面に対して空隙の少ない均一厚
みの接合層を確実に形成でき、これにより従来に比しは
るかに大きな接合強度を安定して得ることができるとい
う利点がもたらされる。

〔発明の構成・作用〕

この発明に用いる合金粉末シートは、接合用合金粉末と
有機高分子バインダとの混和物をシーＩ・状に圧延成形
してなるものであり、その厚みが通常Ｏ１１〜５鶴程度
のものが好ましく用いられる。

上記合金粉末としては、接合するべき金属部材の種類に
応じて各種の合金粉末が使用可能であり、この粉末には
従来のろう材成分として用いられていたものも包含され
る。代表的な合金粉末としては、その焼結温度が比較的
低く、９００−１，２００℃程度の温度で金属部材に対
して良好な濡れ性を示すＮｉ基またはＣｏ基自溶性合金
粉末が挙げられる。

上記のＮｉ基自溶性合金粉末とは、金属元素としてＮｉ
、Ｃｒ、Ｂ、Ｓｉ、Ｆｅを含むもので、各元素の含有量
としては一般にＣｒで０〜２５重量％、Ｂ　Ｔ：０．５
〜５重景％、Ｓ　ｉ　’７：　０．５〜７重景％、Ｆｅ
４’Ｏ〜７重量％程度で、残部がＮｉである。また、Ｃ
ｏ基自溶性合金粉末とは、金属元素としてＣｏ、Ｎｉ、
Ｃｒ、Ｂ、Ｓｉ、Ｆｅを含むもので、各元素の含有量と
しては一般にＮｉで０〜４０重量％、Ｃｒで１０〜３０
重量％、Ｂで０゜５〜５重量％、Ｓｉで０．５〜５重量
％、Ｆｅで０〜７重量％程度で、残部がＣｏである。

なお、これらの合金粉末の粉末粒度としては、これが焼
結後の気孔率に形容するため、一般に１５０メツシユ以
下であるのが好ましい。これより大きくなると密度の高
い接合層を形成しにくくなる。

上記合金粉末と混和する有機高分子バインダとしては、
合成樹脂系ないしゴム系材料があり、各種の合成樹脂や
アクリロニトリル−ブタジェン共重合ゴム、ブチルゴム
、ブタジェンゴム、イソプレン−イソブチレン共重合ゴ
ム、クロロプレンゴム、天然ゴムなどのゴム質ポリマー
をペースポリマーとした感圧接着性を有するものが好ま
しく用いられる。

特に好ましきバインダは、（メタ）アクリル酸アルキル
エステルまたはこれと共重合可能なモノマーとからなる
アクリル系重合体またはこれにアルキルフェノール系樹
脂、ロジン系樹脂、石油系樹脂、クマロンインデン系樹
脂などの接着性付与樹脂を加えてなるアクリル系感圧性
接着剤組成物である。

上記の有機高分子バインダをアセトン、トルエン、メチ
ルエチルケトンなどの適宜の有機溶剤で希釈し、これに
前記の接合用合金粉末を、この合金粉末１００重量部に
対して有機高分子バインダが１〜１０重量部となるよう
に、加えて混練する。

ここで有機高分子バインダが合金粉末に対して少量すぎ
るとシート強度や可撓性に欠け、また多くなりすぎると
接合層の密度が低くなり、いずれも好ましくない。この
ような混練物を一般に離型紙を被せた型枠上に流し込み
、溶剤を蒸発させたのち、圧延ロールに通すなどしてシ
ート状に成形することにより、前記合金粉末シートを得
ることができる。

つぎに、この合金粉末シートを用いて金属部材同志を接
合するこの発明の方法につき、図面を参考にして説明す
る。

第１図において、まず、合金粉末シート１を金属部材２
，２間に介在させる。このとき、シート１と金属部材２
，２との間に接着固定用材料３゜３を設けるようにして
もよい。この接着固定用材料３．３は接合用合金粉末が
接合に寄与する温度域に達するまでの間の金属部材２，
２の位置ずれを防ぐためのものであり、この厚みが薄す
ぎると上記効果を得に＜＜、逆に厚くしすぎると焼結に
際してガス発生量が多くなるため、一般に５〜５０μｍ
程度とするのが好ましい。

このような接着固定用材料３．３の材料構成としては、
合金粉末シート１の作製に用いた有機高分子バインダと
同様のものが使用され、その地熱硬化性樹脂材料からな
るものであってもよい。後者の材料としては、エポキシ
樹脂系、フェノール樹脂系、不飽和ポリエステル樹脂系
、ポリイミド樹脂系などの材料のほか、ポリイソシアネ
ートとポリオールとを構成材料とするポリウレタン樹脂
系の材料であってもよく、上記ポリイソシアネートおよ
びポリオールにはそれぞれアクリル変性などの適宜の変
性処理が施されたものも含まれる。

また、これら各種の接着固定用材料３，３には、上述の
樹脂ないしゴム成分のほか、必要に応じて硬化剤、硬化
促進剤、軟化剤、充填剤、可塑剤などの各種の添加剤が
含まれていてもよい。

上記接着固定用材料３．３を前記の如く設けるには、こ
の材料を予めテープ状物としこれを貼り付は施工する方
法が好ましいが、場合により相当する材料溶液を塗布乾
燥して設けるようにしてもよい。

このようにして金属部材２．２間に合金粉末シート１を
介在させたのち、加熱処理に供する。この処理の初期の
段階においては、前記の接着固定用材料３，３が熱分解
重縮合反応を起こして炭素前駆体に変換され、これがシ
ート１が焼結し始める温度範囲における上記シート１の
金属部材２゜２への接着固定を助ける機能を発揮する。

ついで、合金粉末の焼結温度以上の温度まで昇温しで所
定時間保持すると、前記炭素前駆体は最終的に完全に炭
化し、またシート１中の同様の物質も炭化消失する一方
、シート１中の合金粉末成分が金属部材２，２に一部拡
散することにより、第２図に示すように、金属部材２．
２と強固に接着接合した金属焼結層（接合Ｎ）１０が形
成される。

なお、加熱処理の方法は、トーチ、高周波誘導加熱、電
気抵抗などの加熱手段を採用して行うことができる。ま
た、加熱処理時の雰囲気は金属部材１合金粉末シートの
材質などによっても異なるが、−Ｃには非酸化性ガス雰
囲気かあるいは真空雰囲気とするのがよい。

このようにして形成される金属焼結Ｎ１０は、合金粉末
シート１の厚みに応じた均一な厚みを有するものであり
、かつこの焼結層１０は金属部材２．２に対する前記拡
散作用で強固に密着しているため、上記部材２．２間の
界面に空隙が生じることは全くない。したがって、上記
部材２．２は上記焼結層１０によって非常に強固に接合
されることになる。

なお、上記第１図、第２図では金属部材２．２が平坦状
の接合面を存する場合を示しているが、上記接合面が曲
面状である場合でも合金粉末シート１が可撓性を存して
いることにより上記第１図と同様の介在を容易に行うこ
とができ、したがってこの場合でも上述と同様の良好な
接合を行えるものである。

〔発明の効果〕 以上のように、この発明においては、特定の合金粉末シ
ートを用いてこれを金属部材間に介在させ、上記シート
の合金粉末が焼結する温度以上の温度に加熱するという
方法を採用したことにより、金属部材同志の接合面が平
坦状であるときはもちろん曲面状であるときでも、この
接合面に対して空隙のない均一厚みの焼結接合層を容易
にかつ確実に形成でき、これにより大きくてかつ安定し
た接合強度を得ることが可能となる。

〔実施例〕

以下に、この発明の実施例を記載してより具体的に説明
する。なお、以下において部とあるは重量部を意味する
ものとする。

実施剤１ １”Ｊｉ自溶性合金粉末（ＭＳＦＮ　ｉ　５）１００部
と（メタ）アクリル酸アルキルエステル系樹脂３部とを
、溶剤としてアセトンを用いて湿式混練したのち、ロー
ル圧延して、厚み０．５鰭の合金粉末シートを得、これ
を半径５ｆｌの円形に切り出した。

つぎに、この合金粉末シートの両面に接着固定用材料を
貼り付けた。接着固定用材料は、（メタ゛）アクリル酸
アルキルエステル系樹脂を、溶剤としてアセトンを用い
て離型紙上に乾燥厚みが２０μｍとなるように塗布乾燥
し、剥離後半径５鰭となるように切断したものを使用し
た。

このようにして接着固定用材料を貼り付けた合金粉末シ
ートを接合面が半径５酊である鋼製部材間に固定し、そ
の後真空下で毎分１５℃の速度で１、０６０°Ｃまで昇
温加熱し、この温度で２０分保持後徐冷を行い接合を完
了した。

この接合処理後、接合界面にはほとんど空隙は存在せず
、接合強度は、３５に＋ｒ／ｍａであった。

実施例２ Ｃｏ自溶性合金粉末（ＭＳＦＣｏ　１）１００部と（メ
タ）アクリル酸アルキルエステル系樹脂５部とを、溶剤
としてアセトンを用いて湿式混練したのち、ロール圧延
して、厚み１龍の合金粉末シート得た。

つぎに、この合金粉末シートの両面に接着固定用材料を
貼り付けた。接着固定用材料は、（メタ）アクリル酸ア
ルキルエステル系樹脂を、溶剤としてアセトンを用いて
離型紙上に乾燥厚みが１０μｍとなるように塗布乾燥し
たものを使用した。

このようにして接着固定用材料を貼り付けた合金粉末シ
ートを、接合面が曲率半径５０龍の凸状である鋼製部材
と上記接合面に対応した凹状の接合面を存する鋼製部材
との間の上記再接合面間に屈曲して固定し、その後真空
下で毎分１０°Ｃの速度で１，０８０℃まで昇温加熱し
、この温度で３０分保持後徐冷を行い接合を完了した。

この接合処理後、接合界面にはほとんど空隙は存在せず
、接合強度は、４５ｋｇ／−であった。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の接合方法を示す断面図、第２図はこ
の発明の方法により金属部材同志を接合した状態を示す
断面図である。 １・・・合金粉末シート、２．２・・・金属部材特許出
願人　　日東電気工業株式会社 第１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）接合するべきふたつの金属部材間に、接合用合金
   粉末と有機高分子バインダとの混和物を圧延成形してな
   る合金粉末シートを介在させたのち、上記合金粉末の焼
   結温度以上の温度に加熱することを特徴とする金属部材
   の接合方法。
2. （２）合金粉末シートを構成する接合用合金粉末がＮｉ
   基またはＣｏ基自溶性合金粉末である特許請求の範囲第
   （１）項記載の金属部材の接合方法。
3. （３）合金粉末シートを構成する有機高分子バインダが
   合成樹脂ないしゴム系材料である特許請求の範囲第（１
   ）項または第（２）項記載の金属部材の接合方法。
4. （４）合金粉末シートを構成する有機高分子バインダの
   量が接合用合金粉末１００重量部に対して１〜１０重量
   部である特許請求の範囲第（１）〜（３）項のいずれか
   に記載の金属部材の接合方法。