JPS62124083A - 拡散接合法 - Google Patents
拡散接合法Info
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- JPS62124083A JPS62124083A JP25855185A JP25855185A JPS62124083A JP S62124083 A JPS62124083 A JP S62124083A JP 25855185 A JP25855185 A JP 25855185A JP 25855185 A JP25855185 A JP 25855185A JP S62124083 A JPS62124083 A JP S62124083A
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は新規な拡散接合法に係り１．特にＮｉ基合金の
綴器並びに共晶反応や金属間化合物の生成しゃすいＣｕ
及びＣｕ合金とＡＱ及びＡＱ金合金接合などの各種異種
材料の接合に好適な拡散接合法に関するものである。
綴器並びに共晶反応や金属間化合物の生成しゃすいＣｕ
及びＣｕ合金とＡＱ及びＡＱ金合金接合などの各種異種
材料の接合に好適な拡散接合法に関するものである。
拡散接合方法には、同相拡散接合法と液相拡散接合法が
ある６固相拡散液合法では、接合時に高い圧力を加える
ため変形を生じやすく、使覆範囲が制限される。また接
合不良（未接合）欠陥が生じやすい欠点がある。液相拡
散接合法では、被接合材間に低融点の薄い層（箔、粉末
等）を介して拡散接合かる方法である。しかるに箔や粉
末のインサート方法では、接合面が複雑形状になった場
合や大形化した場合、作業性が悪く、接合不良（ボイド
、未接合等）を起こしやすく信頼性を悪くする。また接
合面間に介在させたシンサート材を溶接させるため金属
間化合物の生成や不純物の混入によｐ接合部の劣化が問
題になる。
ある６固相拡散液合法では、接合時に高い圧力を加える
ため変形を生じやすく、使覆範囲が制限される。また接
合不良（未接合）欠陥が生じやすい欠点がある。液相拡
散接合法では、被接合材間に低融点の薄い層（箔、粉末
等）を介して拡散接合かる方法である。しかるに箔や粉
末のインサート方法では、接合面が複雑形状になった場
合や大形化した場合、作業性が悪く、接合不良（ボイド
、未接合等）を起こしやすく信頼性を悪くする。また接
合面間に介在させたシンサート材を溶接させるため金属
間化合物の生成や不純物の混入によｐ接合部の劣化が問
題になる。
特殊な接合方法として、超塑性現象を利用した接合方法
がある。その方法は接合面間に特殊な加工を施こした超
塑性を示す合金箔を介在させて、低温かつ低圧で接合す
る方法である。しかるに超塑性を示す合金箔を製作する
ために、圧延後各種の結晶粒微細化処理を行ったり、粉
末焼結後旧Ｐ処理を行ったり特殊な加工を施こしており
、多くの製作工数を必要とする。また箔のインサート方
法では、液相拡散接合法と同様に接合面が複査形状にな
った場合や大型化した場合、作業性が悪く、接合不良を
起こし信頼性を悪くする。
がある。その方法は接合面間に特殊な加工を施こした超
塑性を示す合金箔を介在させて、低温かつ低圧で接合す
る方法である。しかるに超塑性を示す合金箔を製作する
ために、圧延後各種の結晶粒微細化処理を行ったり、粉
末焼結後旧Ｐ処理を行ったり特殊な加工を施こしており
、多くの製作工数を必要とする。また箔のインサート方
法では、液相拡散接合法と同様に接合面が複査形状にな
った場合や大型化した場合、作業性が悪く、接合不良を
起こし信頼性を悪くする。
異常金属材料の接合においては、共晶反応や金属間化合
物の生成のためアーク溶接などの溶接の適用がむずかし
い。ろう付性や拡散接合法においても高温に加熱し接合
するため金属化合物が生成し、脆弱や接合層が形成され
、十分な接合強度がでない。Ｃｕ合金とＡＭ金合金接合
のように共晶反応を起こし得る場合の接合においては、
被接合材が共晶反応により溶融するため共晶温度以上（
約５４０℃）での接合が不可能であり、接合温度を低く
した場合でもＣｕ ｚ Ａ Ｑ等の金属間化合物が生成
しやすい。さらに共晶温度や金属間化合物の生成する温
度より低い温度で接合を行おうと高圧力にもかかわらず
十分な原子拡散が起こらず接合不良による接合部の強度
不足となる。以上のような異種材料の接合には、共晶反
応や金属間化合物の生成が障害となる。
物の生成のためアーク溶接などの溶接の適用がむずかし
い。ろう付性や拡散接合法においても高温に加熱し接合
するため金属化合物が生成し、脆弱や接合層が形成され
、十分な接合強度がでない。Ｃｕ合金とＡＭ金合金接合
のように共晶反応を起こし得る場合の接合においては、
被接合材が共晶反応により溶融するため共晶温度以上（
約５４０℃）での接合が不可能であり、接合温度を低く
した場合でもＣｕ ｚ Ａ Ｑ等の金属間化合物が生成
しやすい。さらに共晶温度や金属間化合物の生成する温
度より低い温度で接合を行おうと高圧力にもかかわらず
十分な原子拡散が起こらず接合不良による接合部の強度
不足となる。以上のような異種材料の接合には、共晶反
応や金属間化合物の生成が障害となる。
被接合材の接合面には、吸着ガス、酸化物及び不純物が
生成したり、付着したりしている。このため接合部には
、ボイドや邸接合などの接合不良欠陥が発生し、高品質
の接合部が得られない欠点があった。
生成したり、付着したりしている。このため接合部には
、ボイドや邸接合などの接合不良欠陥が発生し、高品質
の接合部が得られない欠点があった。
本発明の目的は、被接合材の接合面に微細結晶粒の超塑
性合金スパッタ膜を均一に形成し、超合金及び金属間化
合物や共晶取応を防止した異常材料の低温、低圧、短時
間接合を可能にし、なおかつ接合不良（ボイドや未接合
など）欠陥のない高品質、高強度の接合部を得ることの
できる拡散接合法を提供することにある。
性合金スパッタ膜を均一に形成し、超合金及び金属間化
合物や共晶取応を防止した異常材料の低温、低圧、短時
間接合を可能にし、なおかつ接合不良（ボイドや未接合
など）欠陥のない高品質、高強度の接合部を得ることの
できる拡散接合法を提供することにある。
本発明は、あらかじめ被接合材の接合面をドライエツチ
ング（グロー放電、イオンスパッタリング等）により清
浄化した後、スパッタ蒸着により接合面に被接合材に適
合し、超塑性を示すスパッタ合金膜を設けて、接合面同
士を対面させ拡散接合する方法である。
ング（グロー放電、イオンスパッタリング等）により清
浄化した後、スパッタ蒸着により接合面に被接合材に適
合し、超塑性を示すスパッタ合金膜を設けて、接合面同
士を対面させ拡散接合する方法である。
本発明の拡散接合について、第１図に従い説明する。ま
ずあらかじめ加工及び超音波洗浄を施こした被接合材１
，２の接合面に清浄処理として。
ずあらかじめ加工及び超音波洗浄を施こした被接合材１
，２の接合面に清浄処理として。
イオンスパッタリングを行う。すなわち被接合材１．２
の接合面をＡｒイオンビームスパッタリングを行い、接
合面に形成又は付着している酸化膜、吸着ガス、不純物
を除去し、清浄面３，３′を設ける。
の接合面をＡｒイオンビームスパッタリングを行い、接
合面に形成又は付着している酸化膜、吸着ガス、不純物
を除去し、清浄面３，３′を設ける。
次に合金膜形成処理として、被接合材１，２に設けた清
浄面３，３′上にスパッタ装置により被接合材１，２に
適合し、超塑性を示す合金組成の超塑性合金膜４，４′
を設ける。
浄面３，３′上にスパッタ装置により被接合材１，２に
適合し、超塑性を示す合金組成の超塑性合金膜４，４′
を設ける。
次に拡散接合工程として、被接合材１，２の接合面に設
けた超塑性合金膜４，４′を対面させ、拡散接合を行う
。すなわち接合面に設けた超塑性合金膜４，４′が超塑
性を示し得る温度を接合温度とし、被接合材１，２に低
圧力を加えると超塑性合金膜４，４′は、接合面間を流
れ、空所をうめ、接合部を形成する。さらに接合部の均
質化を目的に拡散処理を行い、高品質の接合体を得るこ
とができる。
けた超塑性合金膜４，４′を対面させ、拡散接合を行う
。すなわち接合面に設けた超塑性合金膜４，４′が超塑
性を示し得る温度を接合温度とし、被接合材１，２に低
圧力を加えると超塑性合金膜４，４′は、接合面間を流
れ、空所をうめ、接合部を形成する。さらに接合部の均
質化を目的に拡散処理を行い、高品質の接合体を得るこ
とができる。
本明細書記載の超塑性とは、高温においである種の金属
材料が低応力下で変形し、異常に大きな延性を示す能力
を表わすものであり、本発明の接合方法はこの超塑性現
象を応用したものである。
材料が低応力下で変形し、異常に大きな延性を示す能力
を表わすものであり、本発明の接合方法はこの超塑性現
象を応用したものである。
すなわちある接合温度において、被接合材間のスパッタ
膜に圧力を加えることによってスパッタ膜に圧力を加え
ることによってスパッタ膜が押し出され空孔を埋め欠陥
のない接合部を形成する。次に拡散処理することによっ
て被接合材と同等にする方法である。超塑性を示すため
には、合金組成とその合金の結晶微細化が重要な因子で
ある。
膜に圧力を加えることによってスパッタ膜に圧力を加え
ることによってスパッタ膜が押し出され空孔を埋め欠陥
のない接合部を形成する。次に拡散処理することによっ
て被接合材と同等にする方法である。超塑性を示すため
には、合金組成とその合金の結晶微細化が重要な因子で
ある。
接合に超塑性を応用する場合、被接合材の接合面間に介
在させる超塑性合金箔の製作が問題となる。すなわち超
塑性合金箔の製作は、圧延後各種の結晶粒微細化処理を
行ったり、粉末焼結後＋１１Ｐ処理を施こしたり特殊な
加工が必要であり、多くの製作工数を要している。また
製作中にガス、酸化物及び不純物が混入しやすい。しか
るに本発明方法によれば、スパッタ蒸着法により超塑性
合金スパッタ膜を形成するため、特殊な加工法を用いず
に短時間に簡便で容易に製作でき、ガス、酸化物及び不
純物の混入を防止できる。
在させる超塑性合金箔の製作が問題となる。すなわち超
塑性合金箔の製作は、圧延後各種の結晶粒微細化処理を
行ったり、粉末焼結後＋１１Ｐ処理を施こしたり特殊な
加工が必要であり、多くの製作工数を要している。また
製作中にガス、酸化物及び不純物が混入しやすい。しか
るに本発明方法によれば、スパッタ蒸着法により超塑性
合金スパッタ膜を形成するため、特殊な加工法を用いず
に短時間に簡便で容易に製作でき、ガス、酸化物及び不
純物の混入を防止できる。
本発明方法によれば、スパッタ蒸着法の性質上、被接合
材の接合面に微細結晶粒の超塑性合金スパッタ膜が均一
に形成できる。すなわちスパッタ条件の設定（被接合材
の基板温度Ｔ／スパッタ膜の融点Ｔに、スパッタ圧力、
膜付着速度）により、密度の高い微細結晶粒を形成でき
る。特に本発明方法の被接合材の接合面に形成される超
塑性合金スパッタ膜の結晶粒は、数μｍ以下が良く、１
μｍ以下がもつとも良い。
材の接合面に微細結晶粒の超塑性合金スパッタ膜が均一
に形成できる。すなわちスパッタ条件の設定（被接合材
の基板温度Ｔ／スパッタ膜の融点Ｔに、スパッタ圧力、
膜付着速度）により、密度の高い微細結晶粒を形成でき
る。特に本発明方法の被接合材の接合面に形成される超
塑性合金スパッタ膜の結晶粒は、数μｍ以下が良く、１
μｍ以下がもつとも良い。
スパッタ蒸着法によって超塑性を示し数μｍ以下の結晶
粒を有するスパッタ膜を形成するには、スパッタ条件で
ある被接合材の基板温度Ｔ／スパッタ膜の融点ＴＨが最
も重量である。このＴ／ＴＭ比を１／２以上に設定する
ことは、平均結晶粒径が大きくなり、超塑性を示しにく
くなる。Ｔ ／ Ｔ Ｍ比を１／２＝０．５ 以下にす
ればするほど結晶粒径が小さくなり、超塑性を示しやす
くなり接合時の圧力を低下させる効果がある。
粒を有するスパッタ膜を形成するには、スパッタ条件で
ある被接合材の基板温度Ｔ／スパッタ膜の融点ＴＨが最
も重量である。このＴ／ＴＭ比を１／２以上に設定する
ことは、平均結晶粒径が大きくなり、超塑性を示しにく
くなる。Ｔ ／ Ｔ Ｍ比を１／２＝０．５ 以下にす
ればするほど結晶粒径が小さくなり、超塑性を示しやす
くなり接合時の圧力を低下させる効果がある。
また超塑性を示すスパッタ膜に改良処理とじて適度な熱
処理を行うことによってさらに超塑性を示しやすくなる
。スパッタ膜組成によっては非晶質化されやすいため熱
処理を行なうことによって結晶化される。
処理を行うことによってさらに超塑性を示しやすくなる
。スパッタ膜組成によっては非晶質化されやすいため熱
処理を行なうことによって結晶化される。
スパッタ蒸着法では、特に多元系の合金や化合物でも組
成変動が少ないスパッタ膜を製作できるため超塑性を示
す合金のスパッタ膜を被接合材の接合面に均一かつ容易
に形成できる。また超塑性合金スパッタ膜の厚さに関し
ても制御しやすい利点がある。拡散接合においては、超
塑性合金スパッタ膜の厚さは、接合面間の空所を埋めつ
くすだけでよく、できるかぎり薄くする方が良い。
成変動が少ないスパッタ膜を製作できるため超塑性を示
す合金のスパッタ膜を被接合材の接合面に均一かつ容易
に形成できる。また超塑性合金スパッタ膜の厚さに関し
ても制御しやすい利点がある。拡散接合においては、超
塑性合金スパッタ膜の厚さは、接合面間の空所を埋めつ
くすだけでよく、できるかぎり薄くする方が良い。
本発明方法の接合によれば、接合条件（接合温度、接合
時間、加圧力、接合雰囲気）は、被接合材に適合する脱
明性合金スパッタ膜により決定され、特に重要な接合温
度及び圧力は、超塑性合金スパッタ膜の超塑性を示し得
る温度領域及歪量領域に限定される。被接合材に適合す
る超塑性合金膜は低温なおかつ低歪で最大の延性を示す
のが望ましく、被接合材の主成分を含む超塑性合金であ
るのが良い。
時間、加圧力、接合雰囲気）は、被接合材に適合する脱
明性合金スパッタ膜により決定され、特に重要な接合温
度及び圧力は、超塑性合金スパッタ膜の超塑性を示し得
る温度領域及歪量領域に限定される。被接合材に適合す
る超塑性合金膜は低温なおかつ低歪で最大の延性を示す
のが望ましく、被接合材の主成分を含む超塑性合金であ
るのが良い。
本発明の接合方法において、被接合材として金属材料や
セラミックの接合に適用することができる。特にＮｉ基
超超合金接合やＣｕ及びＣｕ合金とＡＱ及びＡＱ金合金
接合、Ｃｕ及びＣｕ合金とＴ１及びＴ１合金の接合及び
Ａ Ｑ及びＡｌ１１合金とＴ１及びＴｉ合金の接合など
の異種材料の接合にもつとも好適である。
セラミックの接合に適用することができる。特にＮｉ基
超超合金接合やＣｕ及びＣｕ合金とＡＱ及びＡＱ金合金
接合、Ｃｕ及びＣｕ合金とＴ１及びＴ１合金の接合及び
Ａ Ｑ及びＡｌ１１合金とＴ１及びＴｉ合金の接合など
の異種材料の接合にもつとも好適である。
Ｎｉ基超超合金拡散接合では、接合面にスパッタ蒸着法
によりＮｉ基超超合金適合し、超塑性を示すＮ ｊ、
−Ｃｒ −Ｆ ｅ系合金スパッタ膜を形成し接合を行え
ば、低温、低圧、短時間接合が可能となり、高品質の接
合体が形成できる。さらに拡散処理として固体的拡散が
しやすい温度領域で熱処理を行えば、信頼性が向上する
。超塑性を示すＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系合金の一例として、
Ｎｉ３５％Ｃｒ −２６％Ｆ ｅ−０，６％Ｔｉ合金で
は、約８３０℃において伸び率が約１０００％以上を示
した。
によりＮｉ基超超合金適合し、超塑性を示すＮ ｊ、
−Ｃｒ −Ｆ ｅ系合金スパッタ膜を形成し接合を行え
ば、低温、低圧、短時間接合が可能となり、高品質の接
合体が形成できる。さらに拡散処理として固体的拡散が
しやすい温度領域で熱処理を行えば、信頼性が向上する
。超塑性を示すＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系合金の一例として、
Ｎｉ３５％Ｃｒ −２６％Ｆ ｅ−０，６％Ｔｉ合金で
は、約８３０℃において伸び率が約１０００％以上を示
した。
以上のように超塑性を示すＮ ｉ −Ｃｒ −Ｆ ｅ系
合金のスパッタ膜は、超塑性を示す温度領域が約８００
〜１０００℃であるため接合温度とする必要がある。
合金のスパッタ膜は、超塑性を示す温度領域が約８００
〜１０００℃であるため接合温度とする必要がある。
異種材料の拡散接合では、共晶反応（ＡＱ−Ｃｕ共品、
Ｃｕ −Ｔ ｉ共晶など）や金属間化合物の生成（Ｃｕ
ｚＡＱ、ＴｉＡＱ＋ Ｔｉ２Ｃｕなど）が接合部の劣化
の原因となっている。しかるに本発明方法では、被接合
材に適合する超塑性を示すスパッタ膜を選定することに
より、接合温度を共晶温度や金属間化合物の生成する温
度より低くし、短時間接合を行うことが可能となり、共
晶反応による被接合材の溶融、低温接合による接合不良
、金属間化合物生成による強度低下を防止し、高品質、
高強度の接合部が得られる。
Ｃｕ −Ｔ ｉ共晶など）や金属間化合物の生成（Ｃｕ
ｚＡＱ、ＴｉＡＱ＋ Ｔｉ２Ｃｕなど）が接合部の劣化
の原因となっている。しかるに本発明方法では、被接合
材に適合する超塑性を示すスパッタ膜を選定することに
より、接合温度を共晶温度や金属間化合物の生成する温
度より低くし、短時間接合を行うことが可能となり、共
晶反応による被接合材の溶融、低温接合による接合不良
、金属間化合物生成による強度低下を防止し、高品質、
高強度の接合部が得られる。
Ａ２合金、Ｃｕ合金、Ｔ１合金などの材料に適合し、超
塑性を示す材料を第１表に示す。第１表に示す如く超塑
性を示す合金は、Ｚｎ−ＡＱ金合金ＡＱ−Ｚｎ−Ｍｇ合
金、Ｍｇ ＡＱ金合金どがある。とくにＺｎ−２２％
ＡＱ合金においては、約２００℃〜３００℃の温度領域
内で約５００〜１５００％の伸びを示す。このように比
較的低温において大きな延性を示すため接合に応用した
場合、低温接合が可能になり、信頼性の高い接合部が得
られる。
塑性を示す材料を第１表に示す。第１表に示す如く超塑
性を示す合金は、Ｚｎ−ＡＱ金合金ＡＱ−Ｚｎ−Ｍｇ合
金、Ｍｇ ＡＱ金合金どがある。とくにＺｎ−２２％
ＡＱ合金においては、約２００℃〜３００℃の温度領域
内で約５００〜１５００％の伸びを示す。このように比
較的低温において大きな延性を示すため接合に応用した
場合、低温接合が可能になり、信頼性の高い接合部が得
られる。
第 １ 表
本発明方法において、拡散接合する際に被接合材に加え
る圧力も重要な因子の一つである。被接合材は接合時に
高温にさらされるため加圧力が高いと変形するおそれが
ある。このたろ加圧力は、極力低圧にし、接合温度にお
ける弾性変形内に抑える必要がある。すなわち加圧力は
、接合温度における被接合材の０．２ ％耐力以下に
することにより、変形ない良好な接合体が得られる。
る圧力も重要な因子の一つである。被接合材は接合時に
高温にさらされるため加圧力が高いと変形するおそれが
ある。このたろ加圧力は、極力低圧にし、接合温度にお
ける弾性変形内に抑える必要がある。すなわち加圧力は
、接合温度における被接合材の０．２ ％耐力以下に
することにより、変形ない良好な接合体が得られる。
拡散接合において、接合すべき界面は、清浄な面を形成
する必要があるが、従来のような超音波洗浄等では、吸
着ガス、酸化物、不純物を取り除くことが困難である。
する必要があるが、従来のような超音波洗浄等では、吸
着ガス、酸化物、不純物を取り除くことが困難である。
また超塑性を利用して接合面に形成されている皮膜を破
壊するが、接合部内に存在して接合強度の低下の原因と
なる。しかるに本発明方法であるドライエツチング（グ
ロー放電、プラズマエツチング、イオンエツチング、ス
パッタエツチングなど）を行うことにより、接合すべき
界面には清浄面が形成され、吸着ガス、酸化物及び不純
物による接合不良（ボイドや未接合など）欠陥を防止し
、なおかつ接合面に均一で密着性良好な超塑性合金スパ
ッタ膜が形成でき、高品質の接合部が得られる。
壊するが、接合部内に存在して接合強度の低下の原因と
なる。しかるに本発明方法であるドライエツチング（グ
ロー放電、プラズマエツチング、イオンエツチング、ス
パッタエツチングなど）を行うことにより、接合すべき
界面には清浄面が形成され、吸着ガス、酸化物及び不純
物による接合不良（ボイドや未接合など）欠陥を防止し
、なおかつ接合面に均一で密着性良好な超塑性合金スパ
ッタ膜が形成でき、高品質の接合部が得られる。
同一真空容器内で本発明方法である清浄化処理、合金膜
形成処理及び拡散接合を一貫処理するとさらに高品質の
接合部が得られ、信頼性が高まる。
形成処理及び拡散接合を一貫処理するとさらに高品質の
接合部が得られ、信頼性が高まる。
本発明方法によれば、複雑形状の接合面でも超塑性合金
スパッタ膜を均一に形成でき、接合作業も簡便である。
スパッタ膜を均一に形成でき、接合作業も簡便である。
また被接合材の一方の接合面だけに超塑性合金スパッタ
膜を形成し、他の接合面をドライエツチングを施こすと
同様の効果がある。
膜を形成し、他の接合面をドライエツチングを施こすと
同様の効果がある。
以下、本発明の実施例について説明する。
実施例１
第２図（イ）は供試材の化学組成を、第２図（ロ）は複
雑形状をした被接合材を示す。供試材は祈出強化型Ｎ１
超合金である。複雑形状した被接合材の接合面に第１図
に示す工程に従い超塑性合金スパッタ膜を形成し、接合
を行った。まず清浄面処理装置及び合金膜形成装置を具
備した接合装置に被接合材を設置した。
雑形状をした被接合材を示す。供試材は祈出強化型Ｎ１
超合金である。複雑形状した被接合材の接合面に第１図
に示す工程に従い超塑性合金スパッタ膜を形成し、接合
を行った。まず清浄面処理装置及び合金膜形成装置を具
備した接合装置に被接合材を設置した。
被接合材であるＮｉ基超超合金接合面をイオンエツチン
グによる清浄化処理を行った。第７図はΔｒ＋イオンエ
ツチング条件を示す。３ Ｘ １０”−３ｒｏｒｒのＡ
ｒ雰囲気下でＡｒ＋イオンビームによりＮｉ基超超合金
接合面を３ｋＶ、２００ｍＡで２０分間ドライエツチン
グを行った。エツチング速度は、２０人／ ｍ ｉ ｎ
であり、約４００人をエツチングし、清浄面を形成した
。
グによる清浄化処理を行った。第７図はΔｒ＋イオンエ
ツチング条件を示す。３ Ｘ １０”−３ｒｏｒｒのＡ
ｒ雰囲気下でＡｒ＋イオンビームによりＮｉ基超超合金
接合面を３ｋＶ、２００ｍＡで２０分間ドライエツチン
グを行った。エツチング速度は、２０人／ ｍ ｉ ｎ
であり、約４００人をエツチングし、清浄面を形成した
。
次に清浄面を形成したＮｉ基超超合金合金膜形成処理を
施こした。超塑性合金スパッタ膜の形成は、マグネトロ
ンスパッタ装置を用い、ターゲットにＮ ｉ −４０％
Ｃｒ −１０％Ｆ ｅ −２％Ｔ ｉ −１％ＡＱ合金
を使用した。表３はスパッタ条件を示す。スパッタ条件
は、３ Ｘ １０−３ＴｏｒｒのＡｒ雰囲気下で６００
Ｖ、３Ａで２０分間行った。被接合材の基板温度Ｔを約
３５０’Ｃとし、被接合材の融点ＴＭとの比率Ｔ ／
Ｔ Ｈを約１／４とした。スパッタ膜付着速度は、３０
００人／ ｍ ｉ ｎであり、密着性良好な約６μｍの
超塑性合金スパッタ膜を均一に形成した。
施こした。超塑性合金スパッタ膜の形成は、マグネトロ
ンスパッタ装置を用い、ターゲットにＮ ｉ −４０％
Ｃｒ −１０％Ｆ ｅ −２％Ｔ ｉ −１％ＡＱ合金
を使用した。表３はスパッタ条件を示す。スパッタ条件
は、３ Ｘ １０−３ＴｏｒｒのＡｒ雰囲気下で６００
Ｖ、３Ａで２０分間行った。被接合材の基板温度Ｔを約
３５０’Ｃとし、被接合材の融点ＴＭとの比率Ｔ ／
Ｔ Ｈを約１／４とした。スパッタ膜付着速度は、３０
００人／ ｍ ｉ ｎであり、密着性良好な約６μｍの
超塑性合金スパッタ膜を均一に形成した。
第９図は超塑性合金スパッタ膜の特性を示す。
形成された超塑性合金スパッタ膜の組成は、使用したタ
ーゲツト材質とほぼ同様でＮｉ−４０％Ｃｒ−８％Ｆｅ
−１，２％Ｔｉ−０，７ＡＱ合金であり、平均結晶粒径
は約１，５μｍ と微細な膜が形成された。また超塑性
を示す温度領域は、約８００〜１０００℃であることが
わかった。
ーゲツト材質とほぼ同様でＮｉ−４０％Ｃｒ−８％Ｆｅ
−１，２％Ｔｉ−０，７ＡＱ合金であり、平均結晶粒径
は約１，５μｍ と微細な膜が形成された。また超塑性
を示す温度領域は、約８００〜１０００℃であることが
わかった。
複雑形状とした：＼′Ｘ基合金の接合面に形成された超
塑性合金スパッタ膜同士を対面させ接合を行った。第３
図は接合条件プロセス図を示す。接合は２ Ｘ １０−
５Ｔｏｒｒ真空下で９００℃Ｘｌｈ、１．２ｋｇ ／
ａｎ ２で行い、さらにＮｉ基超超合金溶体化処理温度
である１１２０℃で５時間の拡散処理を行った接合温度
は接合面に形成された超塑性合金スパッタ膜が超塑性を
示し得る温度領域内とする必要があるため９００℃とし
、超塑性を示すため圧力を１ 、２ ｋｇ／ ｎｖｎ２
とした。
塑性合金スパッタ膜同士を対面させ接合を行った。第３
図は接合条件プロセス図を示す。接合は２ Ｘ １０−
５Ｔｏｒｒ真空下で９００℃Ｘｌｈ、１．２ｋｇ ／
ａｎ ２で行い、さらにＮｉ基超超合金溶体化処理温度
である１１２０℃で５時間の拡散処理を行った接合温度
は接合面に形成された超塑性合金スパッタ膜が超塑性を
示し得る温度領域内とする必要があるため９００℃とし
、超塑性を示すため圧力を１ 、２ ｋｇ／ ｎｖｎ２
とした。
この拡散接合によって得られた複雑構造のＮｉ基超超合
金拡散接合部は、接合不良などの欠陥の発生もなく、低
温、低圧、短時間接合によって均質な接合部が得られる
。
金拡散接合部は、接合不良などの欠陥の発生もなく、低
温、低圧、短時間接合によって均質な接合部が得られる
。
第４図は拡散接合部の機械的性質を示す。第５図から明
らかなように拡散接合部の機械的性質（引張強さ、０．
２ ％耐力、伸び）は母材と同程である。
らかなように拡散接合部の機械的性質（引張強さ、０．
２ ％耐力、伸び）は母材と同程である。
実施例２
次に異種材料の拡散接合について、実験を行った結果を
説明する。供試材は無酸素銅とＡ２合金（ＡＡ−５０５
２） を使用し、４０ ｍｎ Ｘ ４０ ｍｍ Ｘ１
０ｎｖｎの形状とした。第１−図に示す工程に従い超塑
性合金スパッタ膜を形成し、接合した。まずあらかじめ
超音波洗清を施こした被接合材（無酸素鋼、Ａ２合金）
を清浄面処理装置及び合金膜形成装置を具備した接合装
置に設置した。
説明する。供試材は無酸素銅とＡ２合金（ＡＡ−５０５
２） を使用し、４０ ｍｎ Ｘ ４０ ｍｍ Ｘ１
０ｎｖｎの形状とした。第１−図に示す工程に従い超塑
性合金スパッタ膜を形成し、接合した。まずあらかじめ
超音波洗清を施こした被接合材（無酸素鋼、Ａ２合金）
を清浄面処理装置及び合金膜形成装置を具備した接合装
置に設置した。
被接合材である無酸素銅とＡ２合金の接合面をイオンエ
ツチングによる清浄化処理を行った。第１０図はＡｒ＋
イオンエツチング条件を示す。３Ｘ １０””Ｔｏｒｒ
のＡｒ雰囲気下でＡｒ＋イオンビームにより被接合材（
無酸素銅、Ａ２合金）の接合面を３ｋＶ、２００ ｍ
Ａで１時間ドライエツチングを行なった。無酸素銅のエ
ツチング速度は、１６人／ ｒｎ ｉ ｎであり、約１
０００人をエツチングし、接合面に清浄面を形成した。
ツチングによる清浄化処理を行った。第１０図はＡｒ＋
イオンエツチング条件を示す。３Ｘ １０””Ｔｏｒｒ
のＡｒ雰囲気下でＡｒ＋イオンビームにより被接合材（
無酸素銅、Ａ２合金）の接合面を３ｋＶ、２００ ｍ
Ａで１時間ドライエツチングを行なった。無酸素銅のエ
ツチング速度は、１６人／ ｒｎ ｉ ｎであり、約１
０００人をエツチングし、接合面に清浄面を形成した。
Ａ２合金の場合、接合面には強固な酸化皮膜（ＡＩ２Ｚ
Ｏ３）が形成されているためエツチング速度は、約１０
人／ｍｉｎであり、約６００人をエツチングし、接合面
に清浄面を形成した。
Ｏ３）が形成されているためエツチング速度は、約１０
人／ｍｉｎであり、約６００人をエツチングし、接合面
に清浄面を形成した。
次に接合面を形成した被接合材（無酸素銅。
Ａ Ｑ、合金）に超塑性合金スパッタ膜形成処理を施こ
した。超塑性合金スパッタ膜の形成は、マグネトロンス
パッタ装置を用いた。ターゲツト材にはＡＱ−３５％Ｚ
ｎ合金を使用した。第１１図はスパッタ条件を示す。ス
パッタ条件は、４．６ ×１０−３ＴｏｒｒのＡ ｒ
７７囲気下で４５０Ｖ、２．２ Ａで６分間行った。被
接合材の基板温度Ｔを約１００℃とし、被接合材（Ａ２
合金）の融点ＴＭ（約５８０’ｃ）との比率Ｔ／Ｔ阿を
約１／６とした。被接合材の基板温度を約１００°Ｃに
したことは、被接合材の基板温度が高い場合、付着した
Ｚｎ原子が蒸発し、合金膜の組成変動を起こすため基板
温度を低くする必要がある。スパッタ膜付着速度は、約
８０００人／ ｍ ｉ ｎであり、密着性良好な約５μ
ｍの超塑性合金スパッタ膜を均一に形成した。
した。超塑性合金スパッタ膜の形成は、マグネトロンス
パッタ装置を用いた。ターゲツト材にはＡＱ−３５％Ｚ
ｎ合金を使用した。第１１図はスパッタ条件を示す。ス
パッタ条件は、４．６ ×１０−３ＴｏｒｒのＡ ｒ
７７囲気下で４５０Ｖ、２．２ Ａで６分間行った。被
接合材の基板温度Ｔを約１００℃とし、被接合材（Ａ２
合金）の融点ＴＭ（約５８０’ｃ）との比率Ｔ／Ｔ阿を
約１／６とした。被接合材の基板温度を約１００°Ｃに
したことは、被接合材の基板温度が高い場合、付着した
Ｚｎ原子が蒸発し、合金膜の組成変動を起こすため基板
温度を低くする必要がある。スパッタ膜付着速度は、約
８０００人／ ｍ ｉ ｎであり、密着性良好な約５μ
ｍの超塑性合金スパッタ膜を均一に形成した。
第１２図は超塑性合金スパッタ膜の特性を示す。
形成された超塑性合金スパッタ膜の組成は、Ｚｎ−２３
％ＡＱであり、平均結晶粒径は約０．８μｍと微細な膜
が均一に形成された。ターゲツト材質と超塑性合金スパ
ッタ膜の組成の違いは、ＡＱ合金内に含まれるＺｎがス
パッタ速度が早いためである。超塑性を示す温度領域は
、約２００℃以上である。
％ＡＱであり、平均結晶粒径は約０．８μｍと微細な膜
が均一に形成された。ターゲツト材質と超塑性合金スパ
ッタ膜の組成の違いは、ＡＱ合金内に含まれるＺｎがス
パッタ速度が早いためである。超塑性を示す温度領域は
、約２００℃以上である。
Ａ２合金及び無酸素鋼の接合面に形成された超塑性スパ
ッタ膜同士を対面させ接合を行った。第５図は接合条件
プロセスを示す。接合は、１×１０−２ＴｏｒｒのＡｒ
雰囲気下で２５０°ＣＸ１ｈ、０ 、６ ｋｇ ｆ ／
ｗｒ ２で行い、さらに均質化処理として３５０℃で
３時間の熱処理を行った。接合温度は、超塑性を示し得
る温度領域内、金属化合物の生成する温度より低くする
及び共晶温度より低くする必要があるため２５０℃とし
、超塑性を示すための圧力として０ 、６ ｋｇ ｆ
／ ｍｍ ２とした。
ッタ膜同士を対面させ接合を行った。第５図は接合条件
プロセスを示す。接合は、１×１０−２ＴｏｒｒのＡｒ
雰囲気下で２５０°ＣＸ１ｈ、０ 、６ ｋｇ ｆ ／
ｗｒ ２で行い、さらに均質化処理として３５０℃で
３時間の熱処理を行った。接合温度は、超塑性を示し得
る温度領域内、金属化合物の生成する温度より低くする
及び共晶温度より低くする必要があるため２５０℃とし
、超塑性を示すための圧力として０ 、６ ｋｇ ｆ
／ ｍｍ ２とした。
この接合によって得られた無酸素鋼とＡ Ｑ合金の異常
材の拡散接合部には、接合不良欠陥の発生及び金属間化
合物の生成もなく、低温、低圧、短時間接合によって均
質な接合部が得られる。
材の拡散接合部には、接合不良欠陥の発生及び金属間化
合物の生成もなく、低温、低圧、短時間接合によって均
質な接合部が得られる。
図は接合部の機械的性質を示す。図１から明らかなよう
に接合部の機械的性質（引張強さ、０．２％耐力、伸び
）は、母材（Ａ２合金）に比べて多しいるが、高強度の
接合部が得られた。
に接合部の機械的性質（引張強さ、０．２％耐力、伸び
）は、母材（Ａ２合金）に比べて多しいるが、高強度の
接合部が得られた。
以上のように本発明によれば、従来法のように超塑性合
金の製作に特殊な加工を用いることなく、複雑形状部品
に対しても作業が簡便で微細結晶粒の超塑性合金膜を均
一に形成できる。また清浄面処理効果のため、密着性良
好な超塑性合金膜が形成でき、接合時に発生するボイド
や未接合などの欠陥の発生もなく高品質の接合時が得ら
れる。さらに共晶反応や金属間化合物の生成を防止した
異種材及び超合金の低温、低圧、短時間接合を可能にし
、高強度の接合部を得ることができる。
金の製作に特殊な加工を用いることなく、複雑形状部品
に対しても作業が簡便で微細結晶粒の超塑性合金膜を均
一に形成できる。また清浄面処理効果のため、密着性良
好な超塑性合金膜が形成でき、接合時に発生するボイド
や未接合などの欠陥の発生もなく高品質の接合時が得ら
れる。さらに共晶反応や金属間化合物の生成を防止した
異種材及び超合金の低温、低圧、短時間接合を可能にし
、高強度の接合部を得ることができる。
投１図は本発明の拡散接合法の実施時の（イ）は清浄化
処理、（ロ）は合金膜形成処理、（ハ）は裂合の工程順
説明図、第２図（イ）は供試材の化学組成説明図、（ロ
）は第１図の接合法を実施する接合材形状説明図、第３
図は第１図の接合法を実施する接合条件プロセス説明図
、第４図は第３図の場合の接合部と母材の機械的性質を
示すグラフ、第５図は第１図の接合法を実施する接合条
件プロセス説明図、第６図は第５図の場合の接合部と母
材の機械的性質を示すグラフ、第１図の第７図はＡｒ＋
イオンエツチング条件説明図、第８図は同じくスパッタ
電流、電圧、Ａｒ雰囲気等の説明図、第９図は超塑性ス
パッタ膜特性説明図、第１０図は第１図のＡｒ＋イオン
エツチング条件説明図、第１１図は同じくスパッタ条件
説明図、第１２図は超塑性合金スパッタ膜の特性説明図
である。 １．２・・・被接合材、３．３’・・・清浄面、４，４
′°゛°超塑性合金７″ツタ膜・
イ”、’＋１．；：早 ｌ 目 （イ） （ロ）（２、）第 ２
口 （イ） （ロ） 第 ３ 圀 日１ 間 （ｈ、） 第 ４ 図 番 ／／？：Ｏ’Ｃｘ Ｓｈ 第 ５ 膓 蒔間（ＦＬ、） 第 ６ 図 ↓ ３５０°Ｃｘ３／１ 早 ７ 目 ＊ １０ 口
処理、（ロ）は合金膜形成処理、（ハ）は裂合の工程順
説明図、第２図（イ）は供試材の化学組成説明図、（ロ
）は第１図の接合法を実施する接合材形状説明図、第３
図は第１図の接合法を実施する接合条件プロセス説明図
、第４図は第３図の場合の接合部と母材の機械的性質を
示すグラフ、第５図は第１図の接合法を実施する接合条
件プロセス説明図、第６図は第５図の場合の接合部と母
材の機械的性質を示すグラフ、第１図の第７図はＡｒ＋
イオンエツチング条件説明図、第８図は同じくスパッタ
電流、電圧、Ａｒ雰囲気等の説明図、第９図は超塑性ス
パッタ膜特性説明図、第１０図は第１図のＡｒ＋イオン
エツチング条件説明図、第１１図は同じくスパッタ条件
説明図、第１２図は超塑性合金スパッタ膜の特性説明図
である。 １．２・・・被接合材、３．３’・・・清浄面、４，４
′°゛°超塑性合金７″ツタ膜・
イ”、’＋１．；：早 ｌ 目 （イ） （ロ）（２、）第 ２
口 （イ） （ロ） 第 ３ 圀 日１ 間 （ｈ、） 第 ４ 図 番 ／／？：Ｏ’Ｃｘ Ｓｈ 第 ５ 膓 蒔間（ＦＬ、） 第 ６ 図 ↓ ３５０°Ｃｘ３／１ 早 ７ 目 ＊ １０ 口
Claims (1)
- １、被接合材の拡散接合方法において、あらかじめ被接
合材の接合面をドライエッチングにより清浄面を形成し
た後、スパッタ蒸着法により該清浄面上に被接合材に適
合し、超塑性を示す数μｍ以下の結晶粒径を有するスパ
ッタ膜を設けて、接合面同士を対面させ接合することを
特徴とした拡散接合法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25855185A JPS62124083A (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 拡散接合法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25855185A JPS62124083A (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 拡散接合法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62124083A true JPS62124083A (ja) | 1987-06-05 |
Family
ID=17321799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25855185A Pending JPS62124083A (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 拡散接合法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62124083A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006522454A (ja) * | 2003-03-30 | 2006-09-28 | リットン・システムズ・インコーポレイテッド | マイクロチャネルプレートの拡散接合方法 |
| JP2006522453A (ja) * | 2003-03-31 | 2006-09-28 | リットン・システムズ・インコーポレイテッド | マイクロチャネルプレートの接合方法 |
| JP2008041707A (ja) * | 2006-08-01 | 2008-02-21 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2010245227A (ja) * | 2009-04-03 | 2010-10-28 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| US7963435B2 (en) | 2008-01-23 | 2011-06-21 | Seiko Epson Corporation | Method of forming bonded body and bonded body |
| US7967185B2 (en) | 2008-01-23 | 2011-06-28 | Seiko Epson Corporation | Method of forming bonded body and bonded body |
| US7980448B2 (en) | 2008-01-23 | 2011-07-19 | Seiko Epson Corporation | Method of forming bonded body and bonded body |
| CN104625395A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-05-20 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | Nb-Si系金属间化合物高温结构材料的扩散焊方法 |
-
1985
- 1985-11-20 JP JP25855185A patent/JPS62124083A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006522454A (ja) * | 2003-03-30 | 2006-09-28 | リットン・システムズ・インコーポレイテッド | マイクロチャネルプレートの拡散接合方法 |
| JP2006522453A (ja) * | 2003-03-31 | 2006-09-28 | リットン・システムズ・インコーポレイテッド | マイクロチャネルプレートの接合方法 |
| JP2008041707A (ja) * | 2006-08-01 | 2008-02-21 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| US7963435B2 (en) | 2008-01-23 | 2011-06-21 | Seiko Epson Corporation | Method of forming bonded body and bonded body |
| US7967185B2 (en) | 2008-01-23 | 2011-06-28 | Seiko Epson Corporation | Method of forming bonded body and bonded body |
| US7980448B2 (en) | 2008-01-23 | 2011-07-19 | Seiko Epson Corporation | Method of forming bonded body and bonded body |
| JP2010245227A (ja) * | 2009-04-03 | 2010-10-28 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| CN104625395A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-05-20 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | Nb-Si系金属间化合物高温结构材料的扩散焊方法 |
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