JPS63140781A - Ｆｅ基合金接合用材料 - Google Patents
Ｆｅ基合金接合用材料Info
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- JPS63140781A JPS63140781A JP28433286A JP28433286A JPS63140781A JP S63140781 A JPS63140781 A JP S63140781A JP 28433286 A JP28433286 A JP 28433286A JP 28433286 A JP28433286 A JP 28433286A JP S63140781 A JPS63140781 A JP S63140781A
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Landscapes
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、被接合部材である母材と同程度の機械的及び
冶金的性質を有するすぐれた接合部を得るための液相拡
散接合法に係り、特に薄板及び小物部形状をしたＦｅ基
合金の精密耐食接合に好適な接合用材料に関する。
冶金的性質を有するすぐれた接合部を得るための液相拡
散接合法に係り、特に薄板及び小物部形状をしたＦｅ基
合金の精密耐食接合に好適な接合用材料に関する。
一般に、Ｆｅ基合金の同相接合法としては、被接合部材
同志に圧力を付加して直接接合する方法と、被接合部材
同志をその接合面間にインサート金属を介在させること
によって間接的に接合する方法とが知られている。
同志に圧力を付加して直接接合する方法と、被接合部材
同志をその接合面間にインサート金属を介在させること
によって間接的に接合する方法とが知られている。
従来、後者の間接接合法においては、所定の接合温度で
完全に溶融するインサート金属を選定することにより、
高い圧力を加えることなく、インサート金属の部材への
拡散現象のみによって接合を行うことが可能である。こ
のため、部材の塑性変形を生じさせず精密な接合が可能
であるが、通常母材より低融点のインサート金属を用い
た接合部は母材と異なる合金組成となるので、強度的に
は母材と同程度の強さの接合部が得られても、耐食性等
の冶金的性質において母材部より劣ることになる。
完全に溶融するインサート金属を選定することにより、
高い圧力を加えることなく、インサート金属の部材への
拡散現象のみによって接合を行うことが可能である。こ
のため、部材の塑性変形を生じさせず精密な接合が可能
であるが、通常母材より低融点のインサート金属を用い
た接合部は母材と異なる合金組成となるので、強度的に
は母材と同程度の強さの接合部が得られても、耐食性等
の冶金的性質において母材部より劣ることになる。
この問題を解決する１つの手段として、日本金属学会誌
１９８５．４９巻、４号の「鉄基ろう材を用いた耐熱鋼
の液相拡散接合」と題する文献において論じられている
方法が知られている。この文献では、Ｆｅ基合金（ＳＵ
Ｓ３０４，１２０ｔｌｌ）に対してＦａ基ろう材（Ｆａ
−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｂ。
１９８５．４９巻、４号の「鉄基ろう材を用いた耐熱鋼
の液相拡散接合」と題する文献において論じられている
方法が知られている。この文献では、Ｆｅ基合金（ＳＵ
Ｓ３０４，１２０ｔｌｌ）に対してＦａ基ろう材（Ｆａ
−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｂ。
Ｆａ−Ｃｒ−Ｂ）の３０μｍ厚さの合金箔を接合界面に
インサートし、接合温度１２００”Ｃ１接合時間２４ｈ
ｒ、加圧力１０〜５０ｇｆ／ｍｍ”の条件で接合を行っ
ており、組成濃度変化のない均質な接合部が得られると
している。
インサートし、接合温度１２００”Ｃ１接合時間２４ｈ
ｒ、加圧力１０〜５０ｇｆ／ｍｍ”の条件で接合を行っ
ており、組成濃度変化のない均質な接合部が得られると
している。
また他の手段として、特開昭５９−１５６５８７号公報
に開示されている接合方法が知られている。これは、鉄
族基合金の被接合材の接合部表面にＢとＳｉの複合拡散
浸透処理を施して深さ０．００３〜０．２５閣の拡散層
を形成し、非酸化性雰囲気下で９５０〜１２００℃に加
熱して接合する方法である。
に開示されている接合方法が知られている。これは、鉄
族基合金の被接合材の接合部表面にＢとＳｉの複合拡散
浸透処理を施して深さ０．００３〜０．２５閣の拡散層
を形成し、非酸化性雰囲気下で９５０〜１２００℃に加
熱して接合する方法である。
上記従来技術のうちＢの入ったＦａ基ろう材の箔をイン
サート材に用いる方法においては、製造°上の制約から
箔の厚さを十数μｍ以下に薄くすることができず、この
ため接合部の均質化に要する時間が長くなること、薄板
や小物部品の接合に際しては液相のはみ出し等により精
密接合が難しいこと及び母材に対するインサート材の相
対量が多くなるため被接合材の材質が変化すること等の
問題がある。
サート材に用いる方法においては、製造°上の制約から
箔の厚さを十数μｍ以下に薄くすることができず、この
ため接合部の均質化に要する時間が長くなること、薄板
や小物部品の接合に際しては液相のはみ出し等により精
密接合が難しいこと及び母材に対するインサート材の相
対量が多くなるため被接合材の材質が変化すること等の
問題がある。
一方、接合部表面にＢ及びＳｉの複合拡散浸透処理を行
う方法においては、溶融塩浴への浸漬法あるいはパック
法のいずれの処理においても表面が荒れるため、精密接
合を行うには再加工が必要なこと、拡散層の薄い条件で
は厚さやＢ及びＳｉ濃度の制御が難しく接合結果が変動
しやすいこと、拡散浸透処理工程では被接合材を無加圧
の状態で８００℃以上に加熱するため薄板部材では変形
が生じやすく後の精密接合に適さなくなることなどの問
題がある。
う方法においては、溶融塩浴への浸漬法あるいはパック
法のいずれの処理においても表面が荒れるため、精密接
合を行うには再加工が必要なこと、拡散層の薄い条件で
は厚さやＢ及びＳｉ濃度の制御が難しく接合結果が変動
しやすいこと、拡散浸透処理工程では被接合材を無加圧
の状態で８００℃以上に加熱するため薄板部材では変形
が生じやすく後の精密接合に適さなくなることなどの問
題がある。
本発明の目的は、薄板や微小部品形状をしたＦｅ基合金
の接合において、接合部の品質が機械的及び冶金的に容
易に母材と同等になりしかも接合部品精度を高くするこ
とができるＦｅ基合金接合用材料及び接合方法を提供す
ることである。
の接合において、接合部の品質が機械的及び冶金的に容
易に母材と同等になりしかも接合部品精度を高くするこ
とができるＦｅ基合金接合用材料及び接合方法を提供す
ることである。
上記目的は、被接合材の両方あるいは片方の接合部表面
に、被接合材の合金組成にＢを１〜６ｗｔ％、Ｓｉを２
〜２０ｗｔ％添加した合金を０．５〜２０μｍの厚さに
物理的蒸着法の手段によって形成し、非酸化性雰囲気中
で１〜５００ｇｆ／■２の圧力を加え、１０００〜１２
５０℃の温度に加熱し接合することにより達成される。
に、被接合材の合金組成にＢを１〜６ｗｔ％、Ｓｉを２
〜２０ｗｔ％添加した合金を０．５〜２０μｍの厚さに
物理的蒸着法の手段によって形成し、非酸化性雰囲気中
で１〜５００ｇｆ／■２の圧力を加え、１０００〜１２
５０℃の温度に加熱し接合することにより達成される。
本発明は、接合用機料として被接合材にＢ及びＳｉを添
加して低融点化した合金を用い、物理的蒸着法によって
所定の組成の合金を所定の厚さに均一に接合部表面に形
成して接合する点に特徴がある。
加して低融点化した合金を用い、物理的蒸着法によって
所定の組成の合金を所定の厚さに均一に接合部表面に形
成して接合する点に特徴がある。
薄板や微小部品を精密に接合するためには、液相となる
インサート材の厚さを融合不良が生じない程度に薄くす
る方がよく、表面の仕上げ精度が１μｍ以下の場合には
数μｍ厚さが適当となる。
インサート材の厚さを融合不良が生じない程度に薄くす
る方がよく、表面の仕上げ精度が１μｍ以下の場合には
数μｍ厚さが適当となる。
゛・所定の組成のインサート材の厚さを数μｍと薄くす
ることは合金箔のインサート法や拡散層形成法では困難
で、物理的蒸着法によってのみ可能となる。
ることは合金箔のインサート法や拡散層形成法では困難
で、物理的蒸着法によってのみ可能となる。
ところが、この物理的蒸着法によって接合用材料を膜状
にして供給する方法では、融点低下元素としてＢのみを
用いた場合、昇温過程中にＢが母材中へ拡散することに
より融点が上昇し、著しい場合には実用的接合温度範囲
１２５０℃以下ではインサート材が融けず液相拡散接合
ができないこと。
にして供給する方法では、融点低下元素としてＢのみを
用いた場合、昇温過程中にＢが母材中へ拡散することに
より融点が上昇し、著しい場合には実用的接合温度範囲
１２５０℃以下ではインサート材が融けず液相拡散接合
ができないこと。
またＢのみでは液相の流動性が悪く被接合材とインサー
ト材の膜の界面に欠陥が生じやすいことなどの問題があ
る。５ＵＳ３０４に対して融点１０８０℃のＮ１−Ｂ合
金を約１０μｍ蒸着して１２００℃で接合した後の接合
部断面検査では、膜が溶融せず接合不良が生じていた。
ト材の膜の界面に欠陥が生じやすいことなどの問題があ
る。５ＵＳ３０４に対して融点１０８０℃のＮ１−Ｂ合
金を約１０μｍ蒸着して１２００℃で接合した後の接合
部断面検査では、膜が溶融せず接合不良が生じていた。
またＦａ−Ｎｉ−Ｇｏ金合金対して融点１１００℃のＦ
ｅ−Ｎ１−Ｃｏ−Ｂ合金を蒸着し１２００℃で接合した
後の接合部断面検査では、被接合材とインサート材の界
面に欠陥が生じていた。これに対して、融点低下元素と
してＢとＳｉを共に添加した場合には、Ｓｉの拡散がＢ
に比べて遅いため融点の著しい上昇が押えられ１２５０
℃以下での液相拡散が可能となる。また、Ｓｉが入ると
流動性及びＦｅ基合金とのぬれ性が向上し被接合材とイ
ンサート材との界面の欠陥が生じなくなるといった効果
もある。
ｅ−Ｎ１−Ｃｏ−Ｂ合金を蒸着し１２００℃で接合した
後の接合部断面検査では、被接合材とインサート材の界
面に欠陥が生じていた。これに対して、融点低下元素と
してＢとＳｉを共に添加した場合には、Ｓｉの拡散がＢ
に比べて遅いため融点の著しい上昇が押えられ１２５０
℃以下での液相拡散が可能となる。また、Ｓｉが入ると
流動性及びＦｅ基合金とのぬれ性が向上し被接合材とイ
ンサート材との界面の欠陥が生じなくなるといった効果
もある。
Ｆ ａ −Ｎ ｉ −Ｃｏ合金に対してＦ ｅ −Ｎ
ｉ −Ｃ。
ｉ −Ｃ。
−３Ｂ−４，５８ｉ合金を５μｍ蒸着して接合温度１２
００℃、時間３０分、加圧力１０ ｇ ｈ ／ ｍａ”
の条件で接合とた後の接合部断面検査において良好な接
合部が得られることを確認した。
００℃、時間３０分、加圧力１０ ｇ ｈ ／ ｍａ”
の条件で接合とた後の接合部断面検査において良好な接
合部が得られることを確認した。
また、本発明では接合用材料のベース合金として被接合
材と全く同一の合金を用いているため。
材と全く同一の合金を用いているため。
接合部の貴均質化が短時間で可能である。接合部の均質
化の状況を比較するため＋Ｆｅ−Ｎ１−ｃｏ合金に対し
てＮ１−Ｂ合金を蒸着した場合とＦａ−Ｎｉ−Ｇｏ−Ｂ
合金を蒸着した場合について１２００℃で接合を行い、
接合部のＦｅ、Ｎｉ。
化の状況を比較するため＋Ｆｅ−Ｎ１−ｃｏ合金に対し
てＮ１−Ｂ合金を蒸着した場合とＦａ−Ｎｉ−Ｇｏ−Ｂ
合金を蒸着した場合について１２００℃で接合を行い、
接合部のＦｅ、Ｎｉ。
Ｃｏ、Ｂの組成変化をＥＰＭＡで分析した結果、Ｎ ｉ
−Ｂ合金の場合は接合層の部分でＮｉが多くＦｅ、Ｃ
ｏが少なくなっているが、Ｆｅ−Ｎ１−Ｇ ｏ −Ｂ合
金の場合には接合層の組成は母材部と全く同一になって
いることを確認した。
−Ｂ合金の場合は接合層の部分でＮｉが多くＦｅ、Ｃ
ｏが少なくなっているが、Ｆｅ−Ｎ１−Ｇ ｏ −Ｂ合
金の場合には接合層の組成は母材部と全く同一になって
いることを確認した。
以下、本発明の詳細な説明する。
第１表は、Ｆｅ−２９Ｎｉ−１８Ｃｏ合金を接合するた
めの接合用材料の合金組成と融点の一例を示す。この相
流のうち＆２を用いてマイクロベローズを接合し組立て
た。マイクロベローズの製作に当って、ベローズリング
と白濁接合リングと、外周接合リングを用い、これらを
組み合せて接合した。ベローズリングは板厚５０μｍで
内周及び外周接合リングは厚さ１００μｍで１に２００
μｍであり、各材質はすべてＦｅ−２９Ｎｉ−１８Ｃｏ
である。このうち内周及び外周接合リングに対しては接
合部表面を予め真空中でＡｒイオンビームにより数百オ
ングストローム程度エツチングして清浄化し、その後引
き続いて直流マグネトロンスパッタ蒸着により膜厚２μ
ｍの合金膜を形成している。接合リングは画面が接合面
となるため、裏面も上記と同様の操作により合金膜を形
成している。接合用合金膜形成後、ベローズリングと各
接合リングを内周と外周が交互に接合されるような順序
で積層し、１０−４トール以下の高真空中で１２００℃
に加熱し、保持時間６０分、加圧力５０ ｇ ｆ ／Ｉ
ｍ”の条件で液相拡散接合している。
めの接合用材料の合金組成と融点の一例を示す。この相
流のうち＆２を用いてマイクロベローズを接合し組立て
た。マイクロベローズの製作に当って、ベローズリング
と白濁接合リングと、外周接合リングを用い、これらを
組み合せて接合した。ベローズリングは板厚５０μｍで
内周及び外周接合リングは厚さ１００μｍで１に２００
μｍであり、各材質はすべてＦｅ−２９Ｎｉ−１８Ｃｏ
である。このうち内周及び外周接合リングに対しては接
合部表面を予め真空中でＡｒイオンビームにより数百オ
ングストローム程度エツチングして清浄化し、その後引
き続いて直流マグネトロンスパッタ蒸着により膜厚２μ
ｍの合金膜を形成している。接合リングは画面が接合面
となるため、裏面も上記と同様の操作により合金膜を形
成している。接合用合金膜形成後、ベローズリングと各
接合リングを内周と外周が交互に接合されるような順序
で積層し、１０−４トール以下の高真空中で１２００℃
に加熱し、保持時間６０分、加圧力５０ ｇ ｆ ／Ｉ
ｍ”の条件で液相拡散接合している。
本実施例によれば、板厚５０μｍの極薄板であってもイ
ンサート材の厚さを２μｍと薄くでき、その組成も最適
な合金組成に制御できるため、接合不良がなく高気密で
部品精度の高いマイクロベローズを作ることができる。
ンサート材の厚さを２μｍと薄くでき、その組成も最適
な合金組成に制御できるため、接合不良がなく高気密で
部品精度の高いマイクロベローズを作ることができる。
また、接合部を母材と同等に均質化できるため内部に水
などが入った腐食環境下に置かれても腐食電位差がなく
母材部の耐食性向上が図れる。
などが入った腐食環境下に置かれても腐食電位差がなく
母材部の耐食性向上が図れる。
本実施例ではＦ ｅ −２９Ｎ ｉ −１８Ｇ ｏ合金
を示したが、Ｆ ｅ −Ｎ ｉ系、Ｆ ｅ −Ｃｒ系、
Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系の合金に対してもＢ及びＳｉを添加
した合金を用いて１２５０℃以下で精密で均質な接合が
可能である。
を示したが、Ｆ ｅ −Ｎ ｉ系、Ｆ ｅ −Ｃｒ系、
Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系の合金に対してもＢ及びＳｉを添加
した合金を用いて１２５０℃以下で精密で均質な接合が
可能である。
第１表
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明によれば、被接合材の組成
に近い合金を用いかつ最小の液相量にコントロールして
液相拡散接合ができるので、薄板や微小部品であっても
高精度に接合でき、しかも短時間に母材部に均質な高品
質の接合部が得られるという効果がある。
に近い合金を用いかつ最小の液相量にコントロールして
液相拡散接合ができるので、薄板や微小部品であっても
高精度に接合でき、しかも短時間に母材部に均質な高品
質の接合部が得られるという効果がある。
Claims (1)
- １、被接合材である合金組成に、Ｂ及びＳｉ元素の両者
を含有させたことを特徴とするＦｅ基合金接合用材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28433286A JPS63140781A (ja) | 1986-12-01 | 1986-12-01 | Ｆｅ基合金接合用材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28433286A JPS63140781A (ja) | 1986-12-01 | 1986-12-01 | Ｆｅ基合金接合用材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63140781A true JPS63140781A (ja) | 1988-06-13 |
Family
ID=17677192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28433286A Pending JPS63140781A (ja) | 1986-12-01 | 1986-12-01 | Ｆｅ基合金接合用材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63140781A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6135345A (en) * | 1998-02-10 | 2000-10-24 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | Metal material bonding method |
| JP2015518425A (ja) * | 2012-03-28 | 2015-07-02 | アルファ−ラヴァル・コーポレート・アーベー | 金属部品を接合するための方法 |
-
1986
- 1986-12-01 JP JP28433286A patent/JPS63140781A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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