JPS6247114B2 - - Google Patents
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- JPS6247114B2 JPS6247114B2 JP17321779A JP17321779A JPS6247114B2 JP S6247114 B2 JPS6247114 B2 JP S6247114B2 JP 17321779 A JP17321779 A JP 17321779A JP 17321779 A JP17321779 A JP 17321779A JP S6247114 B2 JPS6247114 B2 JP S6247114B2
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Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は熱間静水圧プレス成形法（以下HIP法
という）による難接合材の接合方法に関するもの
である。
という）による難接合材の接合方法に関するもの
である。
従来から各種の大型、小型の構造物や部品を製
作するのに当つて、種々の金属材料のそれぞれの
特長を有効に利用し、使用目的や環境に応じて部
分的に材料を組み合わせて合理的に製作していこ
うとすることが行なわれている。
作するのに当つて、種々の金属材料のそれぞれの
特長を有効に利用し、使用目的や環境に応じて部
分的に材料を組み合わせて合理的に製作していこ
うとすることが行なわれている。
このことは最近、とくに材料の節約と有効利用
が重要な課題となつてきたため、更に強く要望さ
れてきている。
が重要な課題となつてきたため、更に強く要望さ
れてきている。
このような事情によつて、接合の分野でも異種
金属同士の接合というニーズが高まつている。
金属同士の接合というニーズが高まつている。
異種金属の接合方法としては、現在、融接、圧
接、ろう接及び拡散接合などがあり、その接合部
の形式も突合せ、隅肉、重ねあるいは金属表面上
に他の金属をクラツト又はライニングすることな
どがある。
接、ろう接及び拡散接合などがあり、その接合部
の形式も突合せ、隅肉、重ねあるいは金属表面上
に他の金属をクラツト又はライニングすることな
どがある。
接合法の代表的なものは溶接法であるが、この
方法は接合すべき両材料を溶融凝固させて接合す
る方法であり、固溶体を形成し、化合物を形成し
ない金属同士の接合は容易であるが、化合物を形
成する場合には一般的に困難である。これは一般
に化合物は硬く脆いため、一度で接合ができても
冷却途上の熱応力により亀裂の発生が起ることが
多いためである。
方法は接合すべき両材料を溶融凝固させて接合す
る方法であり、固溶体を形成し、化合物を形成し
ない金属同士の接合は容易であるが、化合物を形
成する場合には一般的に困難である。これは一般
に化合物は硬く脆いため、一度で接合ができても
冷却途上の熱応力により亀裂の発生が起ることが
多いためである。
このため、溶接法による異種金属の接合は、極
めて限られた組合わせ範囲でしか利用されていな
い。
めて限られた組合わせ範囲でしか利用されていな
い。
一方、溶接に適さない異種金属の接合法として
固体面で接合させる拡散接合法がある。この場合
には上記溶接において問題となる化合物形成によ
る接合部の脆化の心配は殆んどないため、近時、
急速に発展しており、中でも高温高圧ガス雰囲気
下で等方的に圧縮して拡散接合させるHIP法は最
近、特に注目を集めている技術である。
固体面で接合させる拡散接合法がある。この場合
には上記溶接において問題となる化合物形成によ
る接合部の脆化の心配は殆んどないため、近時、
急速に発展しており、中でも高温高圧ガス雰囲気
下で等方的に圧縮して拡散接合させるHIP法は最
近、特に注目を集めている技術である。
このHIP法によると、HIP条件させ適当に選定
すれば原理的には一応殆んどの異種金属の拡散接
合が可能といわれているが、ステンレスとTa、
Ｗ、Ｖ、モネルの如き組合せあるいはインコネル
とCo、Ti、Zr、Ｗ、Mo、Ta、Nbの組合わせの
如きものは、拡散接合層は得られるものの、その
接合強度は充分とはいえず、従つて、拡散接合に
よつてこれらの材料のクラツド材を製造しても次
工程の圧延、引抜き等の加工工程で接合部が剥離
する現象が見られ、高強度接合を要求される場合
には、かかるHIP法による拡散接合も充分その要
求に応えられないのがその現状である。
すれば原理的には一応殆んどの異種金属の拡散接
合が可能といわれているが、ステンレスとTa、
Ｗ、Ｖ、モネルの如き組合せあるいはインコネル
とCo、Ti、Zr、Ｗ、Mo、Ta、Nbの組合わせの
如きものは、拡散接合層は得られるものの、その
接合強度は充分とはいえず、従つて、拡散接合に
よつてこれらの材料のクラツド材を製造しても次
工程の圧延、引抜き等の加工工程で接合部が剥離
する現象が見られ、高強度接合を要求される場合
には、かかるHIP法による拡散接合も充分その要
求に応えられないのがその現状である。
本発明はかかる現状に鑑み、これら難接合材を
容易に接合することのできるHIP法による接合方
法を提供することを目的とするもので、その特徴
とするところは、これら両接合材の接合部対応位
置に孔、溝等の凹部を形成してその両者凹部間に
少くとも一方の材料と拡散接合可能な材料で形成
した連結材を挿入して両接合材を組立て、これを
気密容器内に装入して該容器を脱気密封し、しか
る後、該容器にHIP処理を施すことによつて前記
連結材を少くとも一方の材料と拡散接合させて両
材料を一体化することを特徴とする拡散接合方法
にある。
容易に接合することのできるHIP法による接合方
法を提供することを目的とするもので、その特徴
とするところは、これら両接合材の接合部対応位
置に孔、溝等の凹部を形成してその両者凹部間に
少くとも一方の材料と拡散接合可能な材料で形成
した連結材を挿入して両接合材を組立て、これを
気密容器内に装入して該容器を脱気密封し、しか
る後、該容器にHIP処理を施すことによつて前記
連結材を少くとも一方の材料と拡散接合させて両
材料を一体化することを特徴とする拡散接合方法
にある。
以下、添付図面を用いて更に本発明方法を詳細
に説明する。
に説明する。
第１図は本発明方法を示す概念図であつて、図
においてA1，A2はHIP処理条件下で互いに容易
に拡散接合できるものであり、一方Ｂは前記材料
A1，A2に対し、前記HIP処理条件下では難接合
性の材料である。そして図示例にあつてはこれら
両材料は易接合性の材料A1，A2間に難接合性材
料Ｂを介在させた状態で積層されており、これら
積層材料A1，Ｂ，A2を貫通して複数の直孔１が
設けられていて、該貫通孔内に前記易接合性材料
と拡散接合可能な連結材２が挿入されて、一体の
組立体として組立てられている。ここで、易接合
性材料としてステンレス鋼、インコネルを用いる
場合には、難接合性材料としては前記各材料と組
合わせてTa、Ｗ、Ｖ、モネルあるいはCo、Ti、
Zr、Ｗ、Mo、Ta、Nb等が挙げられる。又、連結
材２としては易接合性材料と同種のステンレス鋼
あるいはインコネルが用いられる。
においてA1，A2はHIP処理条件下で互いに容易
に拡散接合できるものであり、一方Ｂは前記材料
A1，A2に対し、前記HIP処理条件下では難接合
性の材料である。そして図示例にあつてはこれら
両材料は易接合性の材料A1，A2間に難接合性材
料Ｂを介在させた状態で積層されており、これら
積層材料A1，Ｂ，A2を貫通して複数の直孔１が
設けられていて、該貫通孔内に前記易接合性材料
と拡散接合可能な連結材２が挿入されて、一体の
組立体として組立てられている。ここで、易接合
性材料としてステンレス鋼、インコネルを用いる
場合には、難接合性材料としては前記各材料と組
合わせてTa、Ｗ、Ｖ、モネルあるいはCo、Ti、
Zr、Ｗ、Mo、Ta、Nb等が挙げられる。又、連結
材２としては易接合性材料と同種のステンレス鋼
あるいはインコネルが用いられる。
本発明接合方法は上記の如き積層状態において
接合手段を適用するもので、上記の如き各種材料
を積層して組立てた組立体を気密容器３内に図示
の如く充填し、内部を脱気管４に接続した真空ポ
ンプ（図示せず）により脱気した後、該脱気管４
を閉塞して密封し、これをHIP処理装置内に装入
して公知の方法により所定のHIP処理を施すと、
容器内の各材料A1，Ｂ，A2は第２図の如き状態
となる。即ち、易接合性の材料A1，A2及び難接
合性の材料Ｂの貫通孔１内には、その両側の易接
合性材料A1，A2とHIP処理過程で容易に拡散接
合し得る連結材２が挿入されているので、該孔１
内の連結材２は両材料A1，A2と拡散接合して一
体に連結される。そして、これによつて中間に介
在する難接合性材料Ｂは両者の間の接合力不足が
補充され、これらの境界部も高強度には至らない
までも拡散接合により接合するに至る。図中点線
で示した部分は、かかる難接合性材料Ｂと易接合
性材料A1，A2との境界部を示している。
接合手段を適用するもので、上記の如き各種材料
を積層して組立てた組立体を気密容器３内に図示
の如く充填し、内部を脱気管４に接続した真空ポ
ンプ（図示せず）により脱気した後、該脱気管４
を閉塞して密封し、これをHIP処理装置内に装入
して公知の方法により所定のHIP処理を施すと、
容器内の各材料A1，Ｂ，A2は第２図の如き状態
となる。即ち、易接合性の材料A1，A2及び難接
合性の材料Ｂの貫通孔１内には、その両側の易接
合性材料A1，A2とHIP処理過程で容易に拡散接
合し得る連結材２が挿入されているので、該孔１
内の連結材２は両材料A1，A2と拡散接合して一
体に連結される。そして、これによつて中間に介
在する難接合性材料Ｂは両者の間の接合力不足が
補充され、これらの境界部も高強度には至らない
までも拡散接合により接合するに至る。図中点線
で示した部分は、かかる難接合性材料Ｂと易接合
性材料A1，A2との境界部を示している。
従つて、上記の如き易接合性材料A1，A2と難
接合性材料Ｂとの組合せをとれば、難接合性材料
Ｂの両面に易接合性材料A1，A2をクラツドした
両面クラツド材を得ることができ、しかも、その
接合は単なる両部材の拡散接合のみならず、両部
材が機械的にも接合されたものとなるので、その
接合は極めて強固であり、続いて圧延等の加工を
行なつても両部材が分離することはない。
接合性材料Ｂとの組合せをとれば、難接合性材料
Ｂの両面に易接合性材料A1，A2をクラツドした
両面クラツド材を得ることができ、しかも、その
接合は単なる両部材の拡散接合のみならず、両部
材が機械的にも接合されたものとなるので、その
接合は極めて強固であり、続いて圧延等の加工を
行なつても両部材が分離することはない。
特に難接合性材料ＢをTa、易接合性材料A1，
A2を共にステンレス鋼とすると両面ステンレス
クラツドTa部材を得ることができる。
A2を共にステンレス鋼とすると両面ステンレス
クラツドTa部材を得ることができる。
次に第３図は本発明の別の実施例を示すもの
で、予め所定形状に成形された材料Ｂの表面全体
とこれとは難接合性の材料Ａで被覆する場合の例
であり、例えばTaの表面に耐食材としてのステ
ンレス鋼を被覆するが如きはこの例である。この
場合には所定形状に予め成形された材料Ｂの外面
に他方の材料Ａを溶接等により適宜継ぎ足しなが
ら被覆し、両材料間にわたつて溝あるいは孔等の
凹部５をその面に略々均一に形成し、この凹部５
に前記被覆した材料Ａと同種又は拡散接合可能な
材料からなる連結材２′を挿入してこれを第１図
の場合と同様に気密容器内に装入し、脱気密封し
てHIP処理に付せば連結材を介して外側の材料Ａ
はHIP処理により内側の材料Ｂと強固に一体化さ
れる。
で、予め所定形状に成形された材料Ｂの表面全体
とこれとは難接合性の材料Ａで被覆する場合の例
であり、例えばTaの表面に耐食材としてのステ
ンレス鋼を被覆するが如きはこの例である。この
場合には所定形状に予め成形された材料Ｂの外面
に他方の材料Ａを溶接等により適宜継ぎ足しなが
ら被覆し、両材料間にわたつて溝あるいは孔等の
凹部５をその面に略々均一に形成し、この凹部５
に前記被覆した材料Ａと同種又は拡散接合可能な
材料からなる連結材２′を挿入してこれを第１図
の場合と同様に気密容器内に装入し、脱気密封し
てHIP処理に付せば連結材を介して外側の材料Ａ
はHIP処理により内側の材料Ｂと強固に一体化さ
れる。
なお本例の如く、内側の材料Ｂが予め所定形状
に成形されており、その形状が複雑な場合には、
その形状に合つた気密容器を形成することは相当
複雑な作業となるので、このような場合には、気
密容器は単純形成となし、前記内側材料Ｂと外側
材料Ａとの組立体を該単純形状の気密容器に装入
した後、容器内空間部にガラス粉末、セラミツク
ス粉末あるいはこれらの混合物を二次圧媒粒子と
して充填し、しかる後、該容器を脱気密封する方
法をとる方が実際的である。
に成形されており、その形状が複雑な場合には、
その形状に合つた気密容器を形成することは相当
複雑な作業となるので、このような場合には、気
密容器は単純形成となし、前記内側材料Ｂと外側
材料Ａとの組立体を該単純形状の気密容器に装入
した後、容器内空間部にガラス粉末、セラミツク
ス粉末あるいはこれらの混合物を二次圧媒粒子と
して充填し、しかる後、該容器を脱気密封する方
法をとる方が実際的である。
又、第３図の如き被覆した複合材を製造し、そ
の複合材にドリル孔を形成する必要のある場合に
はドリル孔深さによつては内部材Ｂが露出するこ
とになるので、予めドリル孔形成位置に連結材２
を配置し、該連結材２にドリル孔を形成する様に
すれば前記内部材露出の問題は解消され好都合で
ある。
の複合材にドリル孔を形成する必要のある場合に
はドリル孔深さによつては内部材Ｂが露出するこ
とになるので、予めドリル孔形成位置に連結材２
を配置し、該連結材２にドリル孔を形成する様に
すれば前記内部材露出の問題は解消され好都合で
ある。
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例）
60mm（Ｗ）×120mm（）×２mm（ｔ）のTa板
と、60mm（Ｗ）×120mm（）×29mm（ｔ）の
SUS316材２個用意し、Ta板が中央に位置する様
にこれを上記SUS316材で挾んで積層し、これに
その厚さ方向に２mmφの貫通孔を10mmピツチで碁
盤目状に穿設して前記と同じSUS316材からなる
連結材を挿入、組立てた後、軟鋼製気密容器に装
入し、しかる後、該容器を脱気密封して1100℃、
1000Kg／cm2の高温高圧のアルゴンガス雰囲気下で
１時間HIP処理をした。HIP処理後、その断面を
検査したところ連結材であるSUS316材は貫通孔
内において互いに拡散接合しており、Ta板及び
SUS材は強固に接合していた。
と、60mm（Ｗ）×120mm（）×29mm（ｔ）の
SUS316材２個用意し、Ta板が中央に位置する様
にこれを上記SUS316材で挾んで積層し、これに
その厚さ方向に２mmφの貫通孔を10mmピツチで碁
盤目状に穿設して前記と同じSUS316材からなる
連結材を挿入、組立てた後、軟鋼製気密容器に装
入し、しかる後、該容器を脱気密封して1100℃、
1000Kg／cm2の高温高圧のアルゴンガス雰囲気下で
１時間HIP処理をした。HIP処理後、その断面を
検査したところ連結材であるSUS316材は貫通孔
内において互いに拡散接合しており、Ta板及び
SUS材は強固に接合していた。
以上説明した通り、本発明によると、HIP法に
おいて、その高温高圧下において各種材料が拡散
接合することを利用して互いに難接合性の材料を
積層し、かつ互いに貫通する孔を穿設する等、両
材料間にわたる凹部を形成し、この凹部内に一方
と拡散接合可能な材料からなる連結材を挿入する
ことにより、HIP処理によつて連結材と両材料を
機械的に接合させると共に、拡散接合によつても
接合させるものであつて、所謂、機械的接合と冶
金的接合とによつて接合する状態を呈するもので
あるから、その接合強度は従来の難接合材の弱い
拡散接合のみに比して格段に優れた接合強度を得
ることができ、しかもその接合も、HIP処理とい
う一工程によつて容易に達成できるから、本発明
の産業上の効果は計り知れないものがある。
おいて、その高温高圧下において各種材料が拡散
接合することを利用して互いに難接合性の材料を
積層し、かつ互いに貫通する孔を穿設する等、両
材料間にわたる凹部を形成し、この凹部内に一方
と拡散接合可能な材料からなる連結材を挿入する
ことにより、HIP処理によつて連結材と両材料を
機械的に接合させると共に、拡散接合によつても
接合させるものであつて、所謂、機械的接合と冶
金的接合とによつて接合する状態を呈するもので
あるから、その接合強度は従来の難接合材の弱い
拡散接合のみに比して格段に優れた接合強度を得
ることができ、しかもその接合も、HIP処理とい
う一工程によつて容易に達成できるから、本発明
の産業上の効果は計り知れないものがある。
第１図は本発明方法を示す概念図、第２図は第
１図の方法により接合された部材の接合状態を示
す概念図、第３図は本発明の他の方法を示す概念
図である。 １……貫通孔、２，２′……連結材、３……気
密容器、４……脱気管、５……凹部、A1，A2…
…易接合性材料、Ａ……外側材料、Ｂ……内側材
料。
１図の方法により接合された部材の接合状態を示
す概念図、第３図は本発明の他の方法を示す概念
図である。 １……貫通孔、２，２′……連結材、３……気
密容器、４……脱気管、５……凹部、A1，A2…
…易接合性材料、Ａ……外側材料、Ｂ……内側材
料。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも二種の難接合性の材料を熱間静水
圧プレス法により接合する方法において、両接合
材の接合部対応位置に孔若しくは溝等の凹部を
夫々形成し、両者の凹部間に少なくとも一方の材
料と拡散接合可能な材料で形成した連結材を挿入
して両接合材を組立て、該組立体を気密容器内に
装入して該容器を脱気密封し、しかる後、該容器
に高温高圧ガス雰囲気下で熱間静水圧プレス処理
を施すことにより、前記連結材と少くとも一方の
材料とを拡散接合させて前記両接合材を一体化さ
せることを特徴とする難接合材の接合方法。 ２ 易接合性の材料間にこれらとは難接合性の材
料が挿入される様、これらの材料を積層し、しか
る後、これらの材料を貫通する複数の孔を設け、
該孔内に前記易接合性の材料と拡散接合可能な連
結材を挿入して接合材の組立てを行なう特許請求
の範囲第１項記載の難接合材の接合方法。 ３ 所定製品形状に予め成形された一方の材料の
外周面に他方の材料を被覆して両材料間に亘る孔
を形成し、該孔内に前記被覆材と拡散接合可能な
材料で形成した連結材を挿入する特許請求の範囲
第１項記載の難接合材の接合方法。 ４ 組立体と容器との間に二次圧媒粒子を充填し
て熱間静水圧プレス処理を行なう特許請求の範囲
第１項、第２項又は第３項記載の難接合材の接合
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17321779A JPS5695480A (en) | 1979-12-29 | 1979-12-29 | Method of joining hard-to-join material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17321779A JPS5695480A (en) | 1979-12-29 | 1979-12-29 | Method of joining hard-to-join material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5695480A JPS5695480A (en) | 1981-08-01 |
| JPS6247114B2 true JPS6247114B2 (ja) | 1987-10-06 |
Family
ID=15956292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17321779A Granted JPS5695480A (en) | 1979-12-29 | 1979-12-29 | Method of joining hard-to-join material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5695480A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100654410B1 (ko) | 2005-12-22 | 2006-12-05 | 한국항공우주연구원 | 확산접합 및 초소성성형용 치구 |
-
1979
- 1979-12-29 JP JP17321779A patent/JPS5695480A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5695480A (en) | 1981-08-01 |
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