JPS62243701A

JPS62243701A - 異種材料接合方法

Info

Publication number: JPS62243701A
Application number: JP8660386A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Fuse; 俊明布施; Sumiichi Shibuya; 渋谷　純市
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-04-15
Filing date: 1986-04-15
Publication date: 1987-10-24

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は複雑な接合面を有する異種材料の接合を容易に
しかも確実に行ない得るようにした異種材料接合方法に
関するものである。

（従来の技術）従来１例えば電動機の軸等においては、電磁気的特性の
必要性から非磁性材料と磁性材料とを組合せる場合があ
る。また化学装置では、耐腐蝕性、薬品性等、を必要と
する部分に＾価なチタン等の材料を用い、他の部分には
安価な材料を用いるため、互いに種類が異なる材料いわ
ゆる異種材料の組合せ部分が生じる。一方、最近使用が
多くなってきている極低温領域で使用する超電導マグネ
ットコイル等には、非磁性、良熱伝導性を有する軽量な
アルミニウム合金が使用されるが、これと外部装置（極
低温でない部分）との接続部には、熱伝導率の悪いステ
ンレス鋼等を用いて極低温領域への熱流入働を低ぐ抑え
る方法が採られるため、異種材料の組合せが生じる。そ
して、これら異種材料間の接合部の形状は、電磁気的特
性、熱伝導特性０強度特性等の必要性から複雑になる場
合がある。

さて、このような異種材料を接合するための方法として
は、溶融溶接を行なうと脆い化合物層を生じたりして接
続部の特性が劣化する場合が多いことから、接合部を溶
融させない固相接合法が用いられてきている。そして、
この種の最近の固相接合方法としては、高温等方圧加圧
処理を採用する方法がある。この接合方法は第５図に示
すように、圧力容器１と、この圧力容器１の内部に充填
された不活性ガスに１０〜２０８ｙ　ｆ　リ”　　程度
の広圧力を加える加圧装ｗＩ３と、上記圧力容器１内を
加熱する加熱装置２とを用いるものである。すなわち、
接合しようとする第１の接合材料４と第２の接合材料５
の異種材料は、接合後に得ようとする接合面形状に加工
した後、これら接合面同士を突合わせると共に、その接
合部周囲にシール部６を形成してシールする。しかる後
に、この接合物を圧力容器１内に挿入し、数十分から数
時間にわたって固相線温度以下に加熱、加圧処理し拡散
接接金材料４．５の接合面を、接合後に得ようとする接
合面形状に加工した後、高温等方圧加圧処理して接合を
行なうような方法では、接合しようとする接合材料が硬
い、ｍい等の性質を有していると、その加工゛が非常に
困難である。また、接合後に得ようとする接合面の形状
がａｍな場合にもその加工が困難である。

【二元−明博」１状４１Ｊ＝シ民唾す（「同問題点−）
：本発明は上述のような１ｍｆｆ１点を解決するために
成されたもので、その目的は難加工の接合材料。

あるいは接合面形状が複雑なために加工が困難な接合材
料を、極めて容易にしかも確実に接合して目的とする必
要な形状の接合面を形成することが可能な異種材料接合
方法を提供することにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）上記の目的を達成するために本発明では、互いに種類が
異なる第１の接合材料、第２の接合材料の接合を行な、
うに際して、まず接合後に得ようとする接合面と同一形
状を有する仕切り体を、上記第１の接合材料と第２の接
合材料の間の接合部となる部所に配設し、つぎに上記仕
切り体と第１の一接合材料、との間に当該第１の接合材
料と同じ材質の第１の粉末材料を充填すると共に、上記
仕切り体と第２の接合材料との間に当該第２の接合材料
゛と同じ材質の第２の粉末材料を充填し、しかる後にｍ
濃等方圧加圧処理して拡散接合することにより、目的と
する必要な形状の接合面を形成するようにしたことを特
徴とする。

（作用）上述の異種材料接合方法において、仕切り体は接合後に
得ようとする接合面と同一形状を予め有していることか
ら、上述のように配設した接合物を高温等方圧加圧処理
することにより、第１の粉末材料、第２の粉末材料は体
積拡散して元の粉末材料間の空隙部が無くなると共に、
仕切り体と同一の形状で仕切り体と拡散接合する。また
、第１の接合材料と第１の粉末材料、第２の接合材料と
第２の粉末材料も拡散接合する。この結果、接合前の第
１の粉末材料と第２の接合材料は接合後に得ようとする
接合面の形状でなかったにもかかわらず、接合後の接合
面としては目的とする必要な形状を有する接合物が得ら
れることになる。

（実ｍＦＡ）以下、本発明を図面に示す一実施例を参照して詳細に説
明する。

第１図は、本発明による異種材料接合方法を適用した実
施例の全体構成を示すものであり、前述した第５図と同
一部分には同一符号を付して示している。

第１図において１は圧力容器であり、高温等方圧加圧処
理時の温度（最高１５００〜２０００℃）、圧力（最高
１０〜２０８９　ｆ　／履）に耐えるように製作しであ
る。またこの圧力容器１内は、その中に配設された加熱
装置２により加熱するようにしている。さらに、この圧
力容器１内には不活性ガス（例えばアルゴン）が封入さ
れており、加圧装Ｍ３により加圧するようにしている。

以上のようにして高温等方圧加圧処理装置を構成し、本
装置の圧力容器１の内部には後述する被接合物を収納し
ている。

第２図は、本発明による異種材料接合方法における上記
被接合物の組合せ、配置構成例を示すものである。第２
図において、４．５は夫々互いに種類が異なる接合材料
、つまり磁性を有する第１の接合材料、非磁性を有する
第２の接合材料の接合である。そして、これら第１の接
合材料４．第２の接合材料５の接合面は単純な平面とし
ており、夫々の接合面を所定の間隙を存して配設してい
る。

また、上記第１の接合材料４と第２の接合材料５との空
間部には、接合後に得よう”とする接合面と同一形状を
有する仕切り体としての仕切り板９を配設している。こ
の仕切り板９は、上記第１の接合材料４．第２の接合材
料５と同じ２種類の材料を平板の状態で接合しく本実施
例ではクラツド材を用いているが、他に肉盛、メッキ等
の方法でも２種類の材料を平板の状態で接合することが
可能である）、その後に得ようとする必要な形状に例え
ばプレス加工したものであり、かかる仕切り板９を第１
の接合材料４．第２の接合材料５側にこれと同じ材質の
面が夫々向くように配設している。

さらに、上記仕切り板９と上記第１の接合材料４との間
には、当該第１の接合材料４と同じ材質の第１の粉末材
料７を圧縮充填すると共に、上記仕切り板９と第２の接
合材料５との間には、当該第２の接合材料５と同じ材質
の第２の粉末材料８を圧縮充填している。ざらにまた、
上述の圧縮充填された第１の粉末材料７と第２の粉末材
料８との間の周囲には、軟鋼のシール材料１０を巻回し
ている。そして、電子ビーム溶接−チャンバ内で粉末材
科内空隙部を真空にし、シール部１１によりシール材料
１０と第１の接合材料４．第２の接合材料５を電子ビー
ム溶接してシールしている。

次に、本実施例による異種材料の接合は、具体的には次
のようにして行なう。

すなわち、上述した第２図のように組立てた被接合物を
、第１図に示す８温等方圧加圧処理装置の圧力容器１内
に収納し、温度１０００〜１２００℃、圧力１０００〜
２０００　ＫＷ　ｆ　／　ｃｉの条件下で、４０分〜４
時間にわたって＾温等方圧加圧処理を行なう。この場合
、第１の接合材料４と、第１の粉末材料７と、仕切り板
９の粉末材料７Ｗ４の材料は全て同種の磁性材料である
ので、互いの接触面で相互拡散して接合される。また、
第２の接合材料５と、第２の粉末材料８と、仕切り板９
の粉末材料８側の材料は全て同種の非磁性材料であるの
で、同様に互いの接触面で相互拡散して接合される。一
方、上記第１の粉末材料７．第２の粉末材料８は、ｉ　
ｏｏｏ〜２０００　ＫＷず／ｄの高い＾温等方圧がかか
つているため体積拡散し、接合前には空隙率２５％だっ
たものが接合後は空隙率０％の欠陥（空隙）の無い充実
した材料となると共に、複雑な形状を有する仕切り板９
と同一形状になる。この結果、被接合物は仕切り板９の
予め接合された２種の材料の接合面を境として、非磁性
材料と磁性材料とが接合した物となる。

上述したように本実施例では、磁性を有する第１の接合
材料４と非磁性を有する第２の接合材料５との接合を行
なうに際して、まず接合後に得ようとする接合面と同一
形状に成形された仕切り板９を、所定の間隔を存して配
設された上記第１の接合材料４と第２の接合材料５の間
の接合部となる部所に配設し、つぎに上記仕切り板９と
第１の接合材料４との闇に当該第１の接合材料４と同じ
材質の第１の粉末材料７を圧縮充填すると共に。

上記仕切り板９と第２の接合材料５との間に当該第２の
接合材料５と同じ材質の第２の粉末材料８を圧縮充填し
、しかる後に＾温等方圧加圧処理装置により高温等方圧
加圧処理して拡散接合するようにしたものである。

従って、得ようとする必要な接合面形状がＷＩ雑な形状
であるような場合も、第１の接合材料４と第２の接合材
料５との接合面は、＊純な形状の平面に加工するだけで
良くなる。また、磁性材料と非磁性材料という異種材料
の接合であるにもかかわらず、実際の接合部の組合せは
各々どの部所でも同種となるので、両者の接合を極めて
容易にしかも確実に行なうことが可能となる。さらに、
複雑な形状の接合面の部分は粉末材料（本実施例では、
直径ｏ、ｏｏｉ〜０．１μｍ程度の超微粉末材料を用い
ている）ため、第５図に示したような従来の粉末材料で
ない充実した材料に等方圧が加わった場合に比較して、
空隙部分が埋まり易くなり接合時における欠陥発生が著
しく少なくなる。

さらにまた、複雑な形状の接合面に加工する必要が無く
なるた、め、加工しるが少なく素材の歩止まりが向上す
ることになる。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく
、次のようにしても同様に実施することができるもので
ある。

第３図（ａ）（ｂ）は、本発明の他の実施例による異種
材料接合方法における被接合物の組合せ。

配置構成例を示すものである。第３図（ａ）（ｂ）にお
いて、第３の接合材料２１と第４の接合材料２２との間
には、最終的に得ようとする必要な接合面と同一の形状
を有する２枚の仕切り板２３を配設している。また、こ
の仕切り板２３を折曲げて出来た空間の側に、上記第３
の接合材料２１と同じ材質の第３の粉末材料２４を圧縮
充填すると共に、２つの仕切り板２３の間の空間には、
上記第４の接合材料２２と同じ材質の第４の粉末材料２
５を圧縮充填している。さらに、これら粉末材料間の空
隙部を真空にし、この真空を保つためにシール材料２６
を配設し、シール部２７で第３の接合材料２１．第４の
接合材料２２と接合しシールしている。

次に、このように組立てた被接合物を前述の如く高温等
方圧加圧処理することにより、第３の接合材料２１．第
４の接合材料２２．仕切り板２３゜第３の粉末材料２４
．第４の粉末材料２５および仕切り板２３は各々接して
いる面で拡散し、また第３の粉末材料２４．第４の粉末
材料２５は体積拡散して空隙が消滅する。そして最終的
には、得ようとする必要な接合面と同一の形状を有する
仕切り板２３が接合部となり、目的とする接合物が得ら
れることになる。

本実施例による接合方法を第４図（ａ）（ｂ）に示す従
来方法と比較すると、必要な接合面が３次元的に入りく
んだ複雑な形状のような場合でも、第３の接合材料２１
と第４の接合材料２２の接合面は、単純な形状の平面に
加工するだけで良くなる。また、異種材料の接合である
にもかかわらず、拡散接合部は全て第３の接合材料２１
または第４の接合材料２２同士の同種材の接合となるの
で、両者の接合を極めて容易にしかも確実に行なうこと
が可能となる。さらに、複雑な形状の接合面の部分は超
微粉末材料が充填されているため、第４図（ａ）（ｂ）
に示すような従来の場合に比較して空隙部分が埋まり易
くなり、接合時における欠陥発生が著しく少なくなる。

さらにまた、複雑な形状の接合面に加工する必要が無く
なるため、加工しるが少なく素材の歩止まりが向上する
ことになる。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、互いに種類が異な
る第１の接合材料、第２の接合材料の接合を行なうに際
して、まず接合後に得ようとする接合面と同一形状を有
する仕切り体を、上記第１の接合材料と第２の接合材料
の間の接合部となる部所に配設し、つぎに上記仕切り体
と第１の接合材料との間に当該第１の接合材料と同じ材
質の第１の粉末材料を充填すると共に、上記仕切り体と
第２の接合材料との間に当該第２の接合材料と同じ材質
の第２の粉末材料を充填し、しかる後に高温等方圧加圧
処理して拡散接合するようにしたので、接合しようとす
る接合材料の接合面形状を単純な平面とすることができ
、難加工の接合材料。

あるいは接合面形状が複雑なために加工が困難な接合材
料を、極めて容易にしかも確実に接合して目的とする必
要な形状の接合面を形成することが可能な異種材料接合
方法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による異種材料接合方法を適用した実施
例の全体構成を示す図、第２図は同実施例における被接
合物の組合せ、配置構成例を示す図、第３図（ａ）は本
発明の他の実施例による被接合物の組合せ、配置構成例
を示す図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）のＡ−Ａ−断面
図、第４図（ａ）は従来による被接合物の組合せ、配置
構成例を示す図、第４図（ｂ）は第４図（ａ）のＡ−Ａ
′断面図、第５図は従来の接合方法により接合を行なう
場合の全体構成を示す図である。１・・・圧力容器、２・・・加熱装置、３・・・加圧装
置、４・・・第１の接合材料、５・・・第２の接合材料
、６・・・シール部、７・・・第１の粉末材料、８・・
・第２の粉末材料、９・・・仕切り板、１０・・・シー
ル材料、１１・・・シール部、２１・・・第３の接合材
料、２２・・・第４の接合材料、２３・・・仕切り板、
２４・・・第３の粉末材料、２５・・・第４の粉末材料
、２６・・・シール材料、２７・・・シール部、２８・
・・接合面。出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦第２図９３図（ａ）第３図（ｂ）第４図（ａ）第４図（ｂ）第５図

Claims

【特許請求の範囲】

互いに種類が異なる第１の接合材料、第２の接合材料の
接合を行なう方法において、接合後に得ようとする接合
面と同一形状を有する仕切り体を、前記第１の接合材料
と第２の接合材料の間の接合部となる部所に配設し、つ
ぎに前記仕切り体と第１の接合材料との間に当該第１の
接合材料と同じ材質の第１の粉末材料を充填すると共に
、前記仕切り体と第２の接合材料との間に当該第２の接
合材料と同じ材質の第２の粉末材料を充填し、しかる後
に高温等方圧加圧処理して拡散接合するようにしたこと
を特徴とする異種材料接合方法。