JPS6326281A - 金属−セラミツク複合体を用いる溶接 - Google Patents
金属−セラミツク複合体を用いる溶接Info
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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- C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
- C22C32/0047—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with carbides, nitrides, borides or silicides as the main non-metallic constituents
- C22C32/0078—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with carbides, nitrides, borides or silicides as the main non-metallic constituents only silicides
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
- C22C47/02—Pretreatment of the fibres or filaments
- C22C47/06—Pretreatment of the fibres or filaments by forming the fibres or filaments into a preformed structure, e.g. using a temporary binder to form a mat-like element
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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- C22C47/08—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments by contacting the fibres or filaments with molten metal, e.g. by infiltrating the fibres or filaments placed in a mould
-
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-
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- C22C49/14—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments characterised by the fibres or filaments
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/10—Alloys containing non-metals
- C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt
- C22C1/1047—Alloys containing non-metals starting from a melt by mixing and casting liquid metal matrix composites
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】
本出願は１９８４年１０月１９日受理されたアメリカ特
許出願通し番号６６２，９２８の一部継続である。
許出願通し番号６６２，９２８の一部継続である。
本発明は概括的には、金属−セラミック複合体を用いた
溶接に関するものであり、詳細に述べると、この金属−
セラミック複合体を溶着物質または溶加物質すなわち、
一種またはそれ以上の金属含有物体の溶接時に、添加ま
たは溶管される物質として使用すること；この金属−セ
ラミック複合体あるいはその前駆体からなる溶接棒を作
ること；および金属−セラミック複合体の一つまたはそ
れ以−Ｌを在来の溶接用溶加物質により溶接することに
関する。この時用いられる金属−セラミック複合体の製
造方法はセラミックが母体金属以外の一種あるいはそれ
以上の金属のホウ化物、炭化物、酸化物、窒化物、ケイ
化物、などで構成されることを特徴とするがこの方法に
は、金属母体中のその場所におけるセラミックの析出法
が含まれる。
溶接に関するものであり、詳細に述べると、この金属−
セラミック複合体を溶着物質または溶加物質すなわち、
一種またはそれ以上の金属含有物体の溶接時に、添加ま
たは溶管される物質として使用すること；この金属−セ
ラミック複合体あるいはその前駆体からなる溶接棒を作
ること；および金属−セラミック複合体の一つまたはそ
れ以−Ｌを在来の溶接用溶加物質により溶接することに
関する。この時用いられる金属−セラミック複合体の製
造方法はセラミックが母体金属以外の一種あるいはそれ
以上の金属のホウ化物、炭化物、酸化物、窒化物、ケイ
化物、などで構成されることを特徴とするがこの方法に
は、金属母体中のその場所におけるセラミックの析出法
が含まれる。
さらに母体金属は二種またはそれ以上の金属の合金また
は金属間化合物であることもある。
は金属間化合物であることもある。
ここ数年の間、炭素、ホウ素、炭化ケイ素、シリカ、ま
たはアルミナ繊維、ホイスカー、あるいは粒子などで補
強されたアルミニウムのような金属−セラミック複合体
の開発研究が盛んに行なわれている。すぐれた高温降伏
強さ、およびクリープ抵抗を持つ金属−セラミック複合
体は、金属または合金母体の全体に非常に微細な（０，
１ミクロン未満）酸化物または炭化物粒子を分散させる
ことによって製造されている。
たはアルミナ繊維、ホイスカー、あるいは粒子などで補
強されたアルミニウムのような金属−セラミック複合体
の開発研究が盛んに行なわれている。すぐれた高温降伏
強さ、およびクリープ抵抗を持つ金属−セラミック複合
体は、金属または合金母体の全体に非常に微細な（０，
１ミクロン未満）酸化物または炭化物粒子を分散させる
ことによって製造されている。
粉末冶金的な手法、溶融金属技術、および内部酸化法が
従来の金属−セラミック複合体製造方法の大まかな分類
である。このような分散−強化複合体の粉末冶金的生産
方法は、約５ミクロンの直径またはそれ以下の金属粉末
を炭化物粉末（０，０１ミクロンから０．１ミクロンが
好ましい）と機械的に混合して行なわれるのが理想的で
ある。この粉末を混合するのに、高速混合技術またはボ
ールミルのような在来の方法が用いられる。その後、−
般的な粉末冶金技術が最終の複合体を造るために用いら
れる。しかし、非常に微細な粒子径の物質を造ることは
、多量のエネルギーを要し、時間がかかりそして高価な
設備を必要とするので、そのような非常に微細な粒径の
物質は入手難であり高価であるために、セラミック成分
は大きいすなわち１ミクロン以上であるのが普通である
。さらに、非常に微細な粒子の製造は粒子が酸化物、窒
化物および鋼のような粉砕機からの物質によって汚染さ
れる原因となることは避けられない。この汚染物質の存
在は粒子対金属の結合を妨げ、結局は得られる複合体の
機械的性質を損うことになる。また、粒子状物質が希望
の大きさで入手できる場合であっても、粒子状物質が自
然性であるため極めて危険な場合が多い。
従来の金属−セラミック複合体製造方法の大まかな分類
である。このような分散−強化複合体の粉末冶金的生産
方法は、約５ミクロンの直径またはそれ以下の金属粉末
を炭化物粉末（０，０１ミクロンから０．１ミクロンが
好ましい）と機械的に混合して行なわれるのが理想的で
ある。この粉末を混合するのに、高速混合技術またはボ
ールミルのような在来の方法が用いられる。その後、−
般的な粉末冶金技術が最終の複合体を造るために用いら
れる。しかし、非常に微細な粒子径の物質を造ることは
、多量のエネルギーを要し、時間がかかりそして高価な
設備を必要とするので、そのような非常に微細な粒径の
物質は入手難であり高価であるために、セラミック成分
は大きいすなわち１ミクロン以上であるのが普通である
。さらに、非常に微細な粒子の製造は粒子が酸化物、窒
化物および鋼のような粉砕機からの物質によって汚染さ
れる原因となることは避けられない。この汚染物質の存
在は粒子対金属の結合を妨げ、結局は得られる複合体の
機械的性質を損うことになる。また、粒子状物質が希望
の大きさで入手できる場合であっても、粒子状物質が自
然性であるため極めて危険な場合が多い。
一方、複合体を造るのに、一体になったセラミックの基
材に溶融金属を滲透させる方法が用いられている。殆ん
どの場合、粒子の被覆のため複雑な技術が開発されてお
りこれによって溶融金属の滲透中セラミック粒子を保護
し、かつ金属とセラミックの結合を強化している。この
ような方法によって炭化ケイ素−アルミニウム罠合体が
得られる。これは屡々、ＳＩＣ／Ａｊ！またはＳＩＣア
ルミニウムと呼ばれる。この方法は大きな粒子のセラミ
ック（例えば１ミクロン以上）に適しているに過ぎない
。炭化ケイ素のようなセラミック物質を圧縮して圧密体
にし、その充填床に液体の金属を圧入してその空隙に充
満させる。この技術はヤマツダ（Ｙａｉａｔｓｕｔａ）
ほかの１９８４年４月２４０付アメリカ特許４，４４４
．８０３に開示されている。被覆の技術および極めて高
い圧力を発生する能力のある溶融金属処理装置が必要で
あるために、溶融金属滲透では金属−セラミック複合体
、特に、プレスの大きさおよび圧力の極めて大きなもの
が要求されるミクロン以下の粒子の複合体を実用的に造
れるようにはなっていない。
材に溶融金属を滲透させる方法が用いられている。殆ん
どの場合、粒子の被覆のため複雑な技術が開発されてお
りこれによって溶融金属の滲透中セラミック粒子を保護
し、かつ金属とセラミックの結合を強化している。この
ような方法によって炭化ケイ素−アルミニウム罠合体が
得られる。これは屡々、ＳＩＣ／Ａｊ！またはＳＩＣア
ルミニウムと呼ばれる。この方法は大きな粒子のセラミ
ック（例えば１ミクロン以上）に適しているに過ぎない
。炭化ケイ素のようなセラミック物質を圧縮して圧密体
にし、その充填床に液体の金属を圧入してその空隙に充
満させる。この技術はヤマツダ（Ｙａｉａｔｓｕｔａ）
ほかの１９８４年４月２４０付アメリカ特許４，４４４
．８０３に開示されている。被覆の技術および極めて高
い圧力を発生する能力のある溶融金属処理装置が必要で
あるために、溶融金属滲透では金属−セラミック複合体
、特に、プレスの大きさおよび圧力の極めて大きなもの
が要求されるミクロン以下の粒子の複合体を実用的に造
れるようにはなっていない。
前述のとおり、従来の冶金技術または溶融金属滲透法で
使用されるボールミルで処理した粉末中の酸素の存在は
、セラミックと金属の境界において酸化物を生ずる可能
性がある。このような酸化物の存在はセラミック相と母
体との境界面の結合を妨げそのため複合体の延性に悪影
響を与える。
使用されるボールミルで処理した粉末中の酸素の存在は
、セラミックと金属の境界において酸化物を生ずる可能
性がある。このような酸化物の存在はセラミック相と母
体との境界面の結合を妨げそのため複合体の延性に悪影
響を与える。
このように弱体化した境界の接触状態はまた、強度の減
少、伸びの減少および亀裂増殖の容易さの原因となる。
少、伸びの減少および亀裂増殖の容易さの原因となる。
反応性のより大きい成分を含有した金属の内部酸化も銅
の中の内部酸化アルミニウムのような分散強化金属を造
るのに用いられている。例えば、約３パーセントのアル
ミニウムを含有した銅合金を酸化雰囲気内に置くと、酸
素が銅の母体の中を拡散してアルミニウムと反応してア
ルミナを析出する。この方法、二つの金属が化学反応性
において非常に相違していなければならないから比較的
少数のシステムに限られるが分散硬化に対して可能性の
ある方法である。さらに生成する分散強化金属中に分散
体が最高水準で得られたとしても、その水準では係数、
硬度などのような性質に意義のある変化を与えるには不
十分である。
の中の内部酸化アルミニウムのような分散強化金属を造
るのに用いられている。例えば、約３パーセントのアル
ミニウムを含有した銅合金を酸化雰囲気内に置くと、酸
素が銅の母体の中を拡散してアルミニウムと反応してア
ルミナを析出する。この方法、二つの金属が化学反応性
において非常に相違していなければならないから比較的
少数のシステムに限られるが分散硬化に対して可能性の
ある方法である。さらに生成する分散強化金属中に分散
体が最高水準で得られたとしても、その水準では係数、
硬度などのような性質に意義のある変化を与えるには不
十分である。
在来の方法では、上述のとおりの難点があるので、１ミ
クロン以下のセラミック分散体を用いた金属−セラミッ
ク複合体の工業化は経済的に成り立たないしまた実用的
でない。
クロン以下のセラミック分散体を用いた金属−セラミッ
ク複合体の工業化は経済的に成り立たないしまた実用的
でない。
近年、自己増進高温合成（ＳＩＩＳ）と呼ばれる方法を
用いて多くのセラミックが造られている。この方法には
圧縮された粉末混合物の間で増進する発熱の自己支持反
応が含まれる。一般に９１１８法は電気インパルス、レ
ーザー、テルミット、スパークなどで点火される。３１
１３法には成分となる要素の混合と圧密化、および適当
な熱源を用いた未反応圧密体の点火が含まれる。点火時
に、自己支持反応を行なえるだけの十分な熱が放出され
る、そしてこの熱によって、低温において長時間にわた
り全体を加熱するのではなくて高２ｍ反応を急速に、低
い出力で開始させることが６■能になる。この技術の良
い例はメルザノフ（Ｍｅｒｚｂａｎｏｖ）ほかの特許で
ある。アメリカ特許３，７２６，８４３において、周期
系の■、■および■族から選ばれる少なくとも一種類の
金属を炭素、ホウ素、ケイ素、硫黄または液体窒素と混
合すること、および熱焼反応を始めさせるのに適した局
部温度を造るためにその混合物の表面を加熱することに
よって、高溶融点の耐火性無機化合物を製造する方法が
開示されている。
用いて多くのセラミックが造られている。この方法には
圧縮された粉末混合物の間で増進する発熱の自己支持反
応が含まれる。一般に９１１８法は電気インパルス、レ
ーザー、テルミット、スパークなどで点火される。３１
１３法には成分となる要素の混合と圧密化、および適当
な熱源を用いた未反応圧密体の点火が含まれる。点火時
に、自己支持反応を行なえるだけの十分な熱が放出され
る、そしてこの熱によって、低温において長時間にわた
り全体を加熱するのではなくて高２ｍ反応を急速に、低
い出力で開始させることが６■能になる。この技術の良
い例はメルザノフ（Ｍｅｒｚｂａｎｏｖ）ほかの特許で
ある。アメリカ特許３，７２６，８４３において、周期
系の■、■および■族から選ばれる少なくとも一種類の
金属を炭素、ホウ素、ケイ素、硫黄または液体窒素と混
合すること、および熱焼反応を始めさせるのに適した局
部温度を造るためにその混合物の表面を加熱することに
よって、高溶融点の耐火性無機化合物を製造する方法が
開示されている。
アメリカ特許４，１６１，５１２において、８０から８
８パーセントのチタンと２０から１２パーセントの炭素
を含有する混合物に点火して、層から層の燃焼（ｌａｙ
ｅｒ−ｂｙ−１ａｇｃｒ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ）の条
件のもとに混合物の発熱反応を起こさせて炭化チタンを
製造する方法を開示している。これらの参照は第二の不
活性金属相の存在しない状態におけるセラミック物質の
製造に関するものである。
８パーセントのチタンと２０から１２パーセントの炭素
を含有する混合物に点火して、層から層の燃焼（ｌａｙ
ｅｒ−ｂｙ−１ａｇｃｒ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ）の条
件のもとに混合物の発熱反応を起こさせて炭化チタンを
製造する方法を開示している。これらの参照は第二の不
活性金属相の存在しない状態におけるセラミック物質の
製造に関するものである。
同様に、アメリカ特許４，４３１．４４８はチタン、ホ
ウ素、カーボンの粉末および銅や銀のようなＩ −Ｂ族
の結合金属を（０互に混合すること、その混合物を圧縮
すること、チタンのホウ素と炭素との発熱反応を開始さ
せるためにその混合物の一部に点火すること、およびそ
の反応を増進させること、その結果ニホウ化チタン、炭
化チタンおよび結合金属で構成される合金を製造するこ
とからなる硬質合金の製造方法を開示している。しかし
この参照は銅や銀のようなＩ−Ｂ族金属しか結合剤とし
て使用できないし、局部的な点火を必要とする。その特
許に記述されているとおり、この方法によって製造され
た製品は密度が低い、そのため続けて圧縮し圧密化を行
なう必要がある。
ウ素、カーボンの粉末および銅や銀のようなＩ −Ｂ族
の結合金属を（０互に混合すること、その混合物を圧縮
すること、チタンのホウ素と炭素との発熱反応を開始さ
せるためにその混合物の一部に点火すること、およびそ
の反応を増進させること、その結果ニホウ化チタン、炭
化チタンおよび結合金属で構成される合金を製造するこ
とからなる硬質合金の製造方法を開示している。しかし
この参照は銅や銀のようなＩ−Ｂ族金属しか結合剤とし
て使用できないし、局部的な点火を必要とする。その特
許に記述されているとおり、この方法によって製造され
た製品は密度が低い、そのため続けて圧縮し圧密化を行
なう必要がある。
可成り以前から、ある種の発熱反応が溶岩部を形成する
のに利用できることが知られていた。例えば、デボリヤ
−（ｄｅＧｏｌｙｅｒ）のアメリカ特許番号１．８７２
，２５４は耐熱金属と合金または金属と良熱伝導体合金
が、ホウ化物またはホウ素の金属との化合物のようなあ
る種のホウ素含宵中間化合物の金属酸化物との反応の発
熱量と、電気アーク、酸素アセチレン焔、または機械的
な方法によって供給される熱とを併用する方法によって
溶接できることを開示している。溶接部分に供給される
熱は、溶接される金属および添加される金属を溶融し、
そしてなお金属酸化物とホウ化物の温度をホウ化物が作
用して酸化物を還元する温度まで高めるのに役立つ。
のに利用できることが知られていた。例えば、デボリヤ
−（ｄｅＧｏｌｙｅｒ）のアメリカ特許番号１．８７２
，２５４は耐熱金属と合金または金属と良熱伝導体合金
が、ホウ化物またはホウ素の金属との化合物のようなあ
る種のホウ素含宵中間化合物の金属酸化物との反応の発
熱量と、電気アーク、酸素アセチレン焔、または機械的
な方法によって供給される熱とを併用する方法によって
溶接できることを開示している。溶接部分に供給される
熱は、溶接される金属および添加される金属を溶融し、
そしてなお金属酸化物とホウ化物の温度をホウ化物が作
用して酸化物を還元する温度まで高めるのに役立つ。
この特許はさらに、溶接される金属、溶接する金属また
はその両方に実質的に溶解しないホウ化物を使用したい
時はホウ素のバリウム、カルシウム、リチュウム、ケイ
素、およびマグネシウムとの金属間化合物が特に有効で
あることを開示している。溶接される金属または溶接金
属のいづれにも溶解しないホウ化物が用いられる時は、
中間ホウ素化合物の使用による残留不純物金属は生じな
い、したがって溶着部に入る金属類の組成と特性は変化
しない。
はその両方に実質的に溶解しないホウ化物を使用したい
時はホウ素のバリウム、カルシウム、リチュウム、ケイ
素、およびマグネシウムとの金属間化合物が特に有効で
あることを開示している。溶接される金属または溶接金
属のいづれにも溶解しないホウ化物が用いられる時は、
中間ホウ素化合物の使用による残留不純物金属は生じな
い、したがって溶着部に入る金属類の組成と特性は変化
しない。
ブレズ（Ｂｒｅｄｚｓ）ほかのアメリカ特許番号３．４
１５．６９７は第一の元素のアルミニウムとの合金粉末
と第二の元素を含有する成分の粉末との未反応混合物を
使用して、アルミニウムとアルミニウム合金のフラック
スを使用しないろう付は方法を開示している。その混合
物が溶融状態にまで加熱されると、第一と第二の元素は
発熱反応を起こし、高溶融点の金属間化合物を形成でき
る。接合される表面が溶融されないろう付は作業におい
てはこの混合物は接合されるアルミニウムの表面と接触
させられる、そして混合物を溶融させるために加熱され
、その結果発熱反応が生ずる。このようにして形成され
た溶加金属は固化されてろう骨接合部を形成する。しか
しこの参照は溶接と対立するものとしてのろう付けに限
られておりセラミック物質の形成について開示していな
い。
１５．６９７は第一の元素のアルミニウムとの合金粉末
と第二の元素を含有する成分の粉末との未反応混合物を
使用して、アルミニウムとアルミニウム合金のフラック
スを使用しないろう付は方法を開示している。その混合
物が溶融状態にまで加熱されると、第一と第二の元素は
発熱反応を起こし、高溶融点の金属間化合物を形成でき
る。接合される表面が溶融されないろう付は作業におい
てはこの混合物は接合されるアルミニウムの表面と接触
させられる、そして混合物を溶融させるために加熱され
、その結果発熱反応が生ずる。このようにして形成され
た溶加金属は固化されてろう骨接合部を形成する。しか
しこの参照は溶接と対立するものとしてのろう付けに限
られておりセラミック物質の形成について開示していな
い。
シュムラエイ（Ｓｈｕａ＋ｖａｙ）のアメリカ特許番号
３．８９０．１６８において、鉄の部分間の溶接接手を
造る装置、方法、組成物が開示されている。この方法に
おいて、接合される部分の相手側の壁表面は固定されて
、そこに生ずる隙間を定めその隙間に固体の溶着要素が
入れ子にされる溶着要素には適切な点火性または自然性
の組成が含まれており、殆んど瞬間的に点火して溶融し
た鉄の溶着物質を造りまた相手の壁表面が熱を受は溶接
した溶着物質と共に溶融するようにその相手の壁表面を
加熱できるようにその組成が調合されている。この溶着
要素は、ある具体例によると、フラックス物質の芯をｔ
！ｊっだ棒の形をしており、この棒は適当な発熱反応剤
、スラグ調節物質、鉄の溶着物質源、および合金剤で構
成されている。
３．８９０．１６８において、鉄の部分間の溶接接手を
造る装置、方法、組成物が開示されている。この方法に
おいて、接合される部分の相手側の壁表面は固定されて
、そこに生ずる隙間を定めその隙間に固体の溶着要素が
入れ子にされる溶着要素には適切な点火性または自然性
の組成が含まれており、殆んど瞬間的に点火して溶融し
た鉄の溶着物質を造りまた相手の壁表面が熱を受は溶接
した溶着物質と共に溶融するようにその相手の壁表面を
加熱できるようにその組成が調合されている。この溶着
要素は、ある具体例によると、フラックス物質の芯をｔ
！ｊっだ棒の形をしており、この棒は適当な発熱反応剤
、スラグ調節物質、鉄の溶着物質源、および合金剤で構
成されている。
本発明の一つの骨子は、溶接方法に関する、そして当該
方法は第一と第二の物体を造ることで構成されており、
当該物体は金属含有物質からなり溶接面すなわち溶加物
質が接触する部分を持っている。それから第一の物体の
溶接面が第二の物体の溶接面に近接するように物体を置
く。反応性のあるセラミック形成成分は、当該セラミッ
ク形成成分の方が当該セラミック物質より溶解性の大き
い溶媒金属の存在のもとに、当該反応性のセラミック形
成成分を充分に当該溶媒金属中に拡散させて、当該成分
のセラミック形成反応を引き起こしそれによって当該溶
媒金属中にその場で１ミクロン以下のセラミック粒子を
析出させ得る温度で、接触させられ、二つの溶接表面を
接合できるような部位に金属母体中の微細に分離したセ
ラミック粒子で構成される物質が造られる。
方法は第一と第二の物体を造ることで構成されており、
当該物体は金属含有物質からなり溶接面すなわち溶加物
質が接触する部分を持っている。それから第一の物体の
溶接面が第二の物体の溶接面に近接するように物体を置
く。反応性のあるセラミック形成成分は、当該セラミッ
ク形成成分の方が当該セラミック物質より溶解性の大き
い溶媒金属の存在のもとに、当該反応性のセラミック形
成成分を充分に当該溶媒金属中に拡散させて、当該成分
のセラミック形成反応を引き起こしそれによって当該溶
媒金属中にその場で１ミクロン以下のセラミック粒子を
析出させ得る温度で、接触させられ、二つの溶接表面を
接合できるような部位に金属母体中の微細に分離したセ
ラミック粒子で構成される物質が造られる。
また、本書に開示している方法によって金属母体中の微
細に分散したセラミック粒子からなる物質を造ることお
よびその造られた物質を溶接棒の形に成形することで構
成される溶接棒の製造方法も本発明に包含される。さら
に本発明には、本書に開示されている方法によって金属
母体中の微細に分散したセラミック粒子からなる物質で
物体を造ること；この物体を第二の金属含有物体に近接
して置くこと；それから、溶着物質を充分に加熱して少
なくともその一部を溶融させて、この造られた物体を第
二の物体に溶接すること；そして溶着物質を固化させて
造られた物体を第二の物体に接合することによって構成
される溶接方法も含まれている。
細に分散したセラミック粒子からなる物質を造ることお
よびその造られた物質を溶接棒の形に成形することで構
成される溶接棒の製造方法も本発明に包含される。さら
に本発明には、本書に開示されている方法によって金属
母体中の微細に分散したセラミック粒子からなる物質で
物体を造ること；この物体を第二の金属含有物体に近接
して置くこと；それから、溶着物質を充分に加熱して少
なくともその一部を溶融させて、この造られた物体を第
二の物体に溶接すること；そして溶着物質を固化させて
造られた物体を第二の物体に接合することによって構成
される溶接方法も含まれている。
二つの金属含有物体の接合方法も本発明に含まれる。そ
して当該方法は本書に開示されている方法によって金属
母体中の微細に分散したセラミック粒子からなる溶着物
質を造ることｌ：つの金属含を物体を互に近接して置く
こと；および当該溶着物質を充分に加熱して、少なくと
もその一部を溶融させ、二つの物体を接合する部位に、
その溶融した溶着物質を沈積させ得る温度にすること；
そして溶融した溶着物質を固化させて二物体の溶接面を
接合することで構成される。
して当該方法は本書に開示されている方法によって金属
母体中の微細に分散したセラミック粒子からなる溶着物
質を造ることｌ：つの金属含を物体を互に近接して置く
こと；および当該溶着物質を充分に加熱して、少なくと
もその一部を溶融させ、二つの物体を接合する部位に、
その溶融した溶着物質を沈積させ得る温度にすること；
そして溶融した溶着物質を固化させて二物体の溶接面を
接合することで構成される。
さらに本書に開示されている方法によって金属母体中の
微細に分散したセラミック粒子からなる溶着物質を造る
こと、当該溶融物質の温度を十分に上げて、当該溶着物
質の幾らかが溶融し、その溶融溶着物質を物体上の適切
な場所に沈積させるようにすること、および溶融溶着物
質を固化させてその物体を補強することによって金属含
有物質を補強する方法も本発明に含まれる。
微細に分散したセラミック粒子からなる溶着物質を造る
こと、当該溶融物質の温度を十分に上げて、当該溶着物
質の幾らかが溶融し、その溶融溶着物質を物体上の適切
な場所に沈積させるようにすること、および溶融溶着物
質を固化させてその物体を補強することによって金属含
有物質を補強する方法も本発明に含まれる。
要約すれば本発明は次の第１表に示すとおりの溶接方法
を包含している。
を包含している。
第１表
本本書に開示されている方法によって製造。
［−記の表において、金属−セラミック複合体が溶着物
または溶加物として用いられる時は、セラミックの分散
体は、溶接作業の前か、溶接作業と同時に造られる〇 一般的に、金属の母体中に微細に分散したセラミック粒
子からなる金属−セラミック複合物質の製造方法は金属
母体中のその場で約９５重量パーセントに達するまでセ
ラミック物質が析出する方法を用いる、そしてその方法
においては、セラミックは母体金属以外の金属のホウ化
物、炭化物、酸化物、窒化物、ケイ化物、アルミニウム
化物、セレン化物、硫化物、またはゲルマニウム化物な
どから構成される。希望するセラミック物質の成分また
は元素を溶媒の母体金属と混合し、反応性のある元素が
母体中で大巾に拡散または溶媒和を起こす温度、一般的
には溶媒母体金属の溶融温度に近い温度に加熱すること
によって、一般に発熱形の溶媒援助反応を開始させるこ
とができる。この溶媒援助反応によって、母体金属の中
でセラミックの粒子が微細に分離して生成し分散するこ
とができる。この方法は純然たる金属系と関係があるが
、合金にも適用できる。そしてその場合は少なくとも二
つの合金を形成する元素が反応して金属またはそれらの
合金の母体中にセラミックの析出物が生じる。
または溶加物として用いられる時は、セラミックの分散
体は、溶接作業の前か、溶接作業と同時に造られる〇 一般的に、金属の母体中に微細に分散したセラミック粒
子からなる金属−セラミック複合物質の製造方法は金属
母体中のその場で約９５重量パーセントに達するまでセ
ラミック物質が析出する方法を用いる、そしてその方法
においては、セラミックは母体金属以外の金属のホウ化
物、炭化物、酸化物、窒化物、ケイ化物、アルミニウム
化物、セレン化物、硫化物、またはゲルマニウム化物な
どから構成される。希望するセラミック物質の成分また
は元素を溶媒の母体金属と混合し、反応性のある元素が
母体中で大巾に拡散または溶媒和を起こす温度、一般的
には溶媒母体金属の溶融温度に近い温度に加熱すること
によって、一般に発熱形の溶媒援助反応を開始させるこ
とができる。この溶媒援助反応によって、母体金属の中
でセラミックの粒子が微細に分離して生成し分散するこ
とができる。この方法は純然たる金属系と関係があるが
、合金にも適用できる。そしてその場合は少なくとも二
つの合金を形成する元素が反応して金属またはそれらの
合金の母体中にセラミックの析出物が生じる。
金属母体中の一種類以上のセラミック物質で構成される
複合物質を形成する上述の方法の具体例の一つは、母体
金属を含有する実質的に溶融した大量のものを用意し、
それからその溶融した大量の中に、希望するセラミック
物質の少なくとも一種類の成分または元素を加え、それ
によって溶媒援助具の場析出反応を起こさせて、金属母
体中に微細に分離された粒子を形成し分散させることで
ある。
複合物質を形成する上述の方法の具体例の一つは、母体
金属を含有する実質的に溶融した大量のものを用意し、
それからその溶融した大量の中に、希望するセラミック
物質の少なくとも一種類の成分または元素を加え、それ
によって溶媒援助具の場析出反応を起こさせて、金属母
体中に微細に分離された粒子を形成し分散させることで
ある。
−に述の方法で金属−セラミック穎合物質を形成する別
の具体例は、反応性のあるセラミック形成成分を、当該
セラミック形成成分の方が当該セラミック相よりも溶解
性が大である金属の存在のもとに、当該成分を当該溶媒
金属中に充分に拡散させ当該成分の反応を開始させ得る
温度で、接触させて金属母体中に一種類以上のセラミッ
ク物質を析出させて、金属母体中の微細に分離されたセ
ラミック物質の粒子からなる物質を造ることおよびその
造られた物質を溶融金属含有物質中に導入することによ
って構成される。
の具体例は、反応性のあるセラミック形成成分を、当該
セラミック形成成分の方が当該セラミック相よりも溶解
性が大である金属の存在のもとに、当該成分を当該溶媒
金属中に充分に拡散させ当該成分の反応を開始させ得る
温度で、接触させて金属母体中に一種類以上のセラミッ
ク物質を析出させて、金属母体中の微細に分離されたセ
ラミック物質の粒子からなる物質を造ることおよびその
造られた物質を溶融金属含有物質中に導入することによ
って構成される。
前述のとおり、本発明は、ある方法で製造された金属−
セラミック複合体を在来の物質の溶接またはこれらの複
合体自身の溶接のような各種の溶接目的に使用すること
を包含している。この溶接の方法について詳しく述べる
前に、まずこの金属−セラミック複合体を製造する方法
を説明する必要がある。基本的な方法は耐熱硬質金属ホ
ウ化物またはアルミニウム化物のようなセラミックまた
は金属間化合物の微細な粒子を金属または合金系の中に
其の場で析出させて弾性係数、高温安定性、耐摩耗性の
ような機械的性質の優れた金属−セラミック罠合体を造
ることである。しかしこの方法は成分の脆化、または延
性の損失などを招かない範囲内で大きな粒子のセラミッ
ク物質を母体内に造るのにも利用できる。このように優
れた性質によって、剛性が制限要素となる用途での重量
−節減、高温操業、それに伴うエネルギー効率の向上、
および摩耗を受は易い部品の摩耗の減少が可能になりま
た航空機のような装置の重量低減によるエネルギー効率
の向上が可能になる。
セラミック複合体を在来の物質の溶接またはこれらの複
合体自身の溶接のような各種の溶接目的に使用すること
を包含している。この溶接の方法について詳しく述べる
前に、まずこの金属−セラミック複合体を製造する方法
を説明する必要がある。基本的な方法は耐熱硬質金属ホ
ウ化物またはアルミニウム化物のようなセラミックまた
は金属間化合物の微細な粒子を金属または合金系の中に
其の場で析出させて弾性係数、高温安定性、耐摩耗性の
ような機械的性質の優れた金属−セラミック罠合体を造
ることである。しかしこの方法は成分の脆化、または延
性の損失などを招かない範囲内で大きな粒子のセラミッ
ク物質を母体内に造るのにも利用できる。このように優
れた性質によって、剛性が制限要素となる用途での重量
−節減、高温操業、それに伴うエネルギー効率の向上、
および摩耗を受は易い部品の摩耗の減少が可能になりま
た航空機のような装置の重量低減によるエネルギー効率
の向上が可能になる。
概括的に述べると、本方法は、セラミックを形成する元
素が溶媒金属の中で反応して溶媒金属母体中で細かく分
散したセラミック物質を形成することである。この反応
は従来その反応に関して考えられていた温度よりはるか
に低い温度で始まるあるいは始められる。セラミックー
形成成分は溶媒金属の溶融温度またはその付近の温度で
最も容易に結合する、そしてこの反応が発熱の性質を持
っているから、非常に急速な温度上昇または突起を生じ
それによって、付近の金属を溶融する。そして同時にさ
らにセラミック成分の反応を引き起こす。一方、反応性
の元素が固体の母体金属中で十分に拡散しうる系におい
ては、反応はその母体金属の溶融点よりはるかに低い温
度で始められる。
素が溶媒金属の中で反応して溶媒金属母体中で細かく分
散したセラミック物質を形成することである。この反応
は従来その反応に関して考えられていた温度よりはるか
に低い温度で始まるあるいは始められる。セラミックー
形成成分は溶媒金属の溶融温度またはその付近の温度で
最も容易に結合する、そしてこの反応が発熱の性質を持
っているから、非常に急速な温度上昇または突起を生じ
それによって、付近の金属を溶融する。そして同時にさ
らにセラミック成分の反応を引き起こす。一方、反応性
の元素が固体の母体金属中で十分に拡散しうる系におい
ては、反応はその母体金属の溶融点よりはるかに低い温
度で始められる。
適切なセラミック析出物の例には、ホウ化物、炭化物、
窒化物、ケイ化物、アルミニウム化物、セレン化物、硫
化物、およびゲルマニウム化物かある。適当な元素には
、活性があってセラミックを形成する元素すべてが含ま
れ、例えば周期表の第３から第６族の遷移元素があるが
、これに限定されるものではない。特に有用なセラミッ
クー形成、または金属間化合物形成成分にはアルミニウ
ム、チタン、ケイ素、ホウ素、モリブデン、タンゲステ
ン、ニオブ、バナジウム、ジルコニウム、クロム、ハフ
ニウム、イツトリウム、コバルト、ニッケル、および鉄
がある。さらに、セラミック成分として含めるのに適し
た元素にはマグネシウム、炭素、セレン、タンタル、ガ
リウム、マンガン、ゲルマニウム、亜鉛、ヒ素、アンチ
モン、リチウム、ベリリウム、トリウム、およびスカン
ジウム、イツトリウム、ランタンを含む希土類元素、お
よびセリウムとエルビュウムのようなランタンド系列元
素が含まれる。
窒化物、ケイ化物、アルミニウム化物、セレン化物、硫
化物、およびゲルマニウム化物かある。適当な元素には
、活性があってセラミックを形成する元素すべてが含ま
れ、例えば周期表の第３から第６族の遷移元素があるが
、これに限定されるものではない。特に有用なセラミッ
クー形成、または金属間化合物形成成分にはアルミニウ
ム、チタン、ケイ素、ホウ素、モリブデン、タンゲステ
ン、ニオブ、バナジウム、ジルコニウム、クロム、ハフ
ニウム、イツトリウム、コバルト、ニッケル、および鉄
がある。さらに、セラミック成分として含めるのに適し
た元素にはマグネシウム、炭素、セレン、タンタル、ガ
リウム、マンガン、ゲルマニウム、亜鉛、ヒ素、アンチ
モン、リチウム、ベリリウム、トリウム、およびスカン
ジウム、イツトリウム、ランタンを含む希土類元素、お
よびセリウムとエルビュウムのようなランタンド系列元
素が含まれる。
母体金属または溶媒金属として、セラミック相の成分を
溶解するか若干溶解する能力があり、セラミック析出物
を溶解する能力の方が少ない金属はどれでも使用できる
。このように、母体金属成分は反応種の溶媒として作用
しなければならないか希望するセラミックの析出物に対
しては溶媒として作用してはならない。このプロセスで
は母体金属は主として溶媒として作用すること、および
セラミック析出物の成分相互の親和性の方がそれら成分
の溶媒金属との親和性よりも大であることは銘５己され
ねばならない。
溶解するか若干溶解する能力があり、セラミック析出物
を溶解する能力の方が少ない金属はどれでも使用できる
。このように、母体金属成分は反応種の溶媒として作用
しなければならないか希望するセラミックの析出物に対
しては溶媒として作用してはならない。このプロセスで
は母体金属は主として溶媒として作用すること、および
セラミック析出物の成分相互の親和性の方がそれら成分
の溶媒金属との親和性よりも大であることは銘５己され
ねばならない。
適当な母体金属には、アルミニウム、ガリウム、ニッケ
ル、チタン、銅、バナ・ジウム、クロム、マンガン、コ
バルト、鉄、ケイ素、ゲルマニウム、パラジウム、ロジ
ウム、ルテニウム、銀、金、白金、マグネシウム、鉛、
亜鉛、スズ、タンタル、モリブデン、タングステン、ハ
フニウム、ニオブ、レニウム、ジルコニウム、およびそ
のような金属の合金や金属間化合物が含まれる。合金を
用いる時は、当該合金の長所を保ちながら、弾性係数、
高温安定性、および耐摩耗性を増すことができるがある
種の軟質合金では延性がいくらか減少する。
ル、チタン、銅、バナ・ジウム、クロム、マンガン、コ
バルト、鉄、ケイ素、ゲルマニウム、パラジウム、ロジ
ウム、ルテニウム、銀、金、白金、マグネシウム、鉛、
亜鉛、スズ、タンタル、モリブデン、タングステン、ハ
フニウム、ニオブ、レニウム、ジルコニウム、およびそ
のような金属の合金や金属間化合物が含まれる。合金を
用いる時は、当該合金の長所を保ちながら、弾性係数、
高温安定性、および耐摩耗性を増すことができるがある
種の軟質合金では延性がいくらか減少する。
例えば、ｆｆ１ｉで約２０パーセントのニホウ化チタン
を含有する７０７５アルミニウム合金は、７０７５合金
のみの時と同様に時効硬化されるが、弾性係数、高温性
能、高温安定性の大巾な増加を示し、また著しく高い耐
摩耗性を示す。さらに、本発明の複合体は、鍛造、押し
出し、圧延、機械加工などの在来方法を用いて加工でき
る。
を含有する７０７５アルミニウム合金は、７０７５合金
のみの時と同様に時効硬化されるが、弾性係数、高温性
能、高温安定性の大巾な増加を示し、また著しく高い耐
摩耗性を示す。さらに、本発明の複合体は、鍛造、押し
出し、圧延、機械加工などの在来方法を用いて加工でき
る。
製品の最終用途および性質に基づいて、複合物質中に、
色々な量のセラミックを組み入れることができる。例え
ば、高い係数を持つ分散強化合金には、容積で約１．０
パーセントから容積で約１５パーセントの範囲が好まし
い。しかし、分散強化用のセラミックの容積割合は、所
定の性質を兼ね具えた複合体を製造するために、容積で
約１パーセントから延性が許容できない程に減少すると
ころまで可成り変化する。これと対象的に、セラミック
物質を容積で約９５パーセントかもっと多量に含有した
サーメットが製造される。勿論セラミック物質の好まし
い範囲は所定の最終用途によって変る。反応物質と溶媒
物質の比を制御することによって、組成物を効果的に特
別製造し希望する性質を付与することができる。
色々な量のセラミックを組み入れることができる。例え
ば、高い係数を持つ分散強化合金には、容積で約１．０
パーセントから容積で約１５パーセントの範囲が好まし
い。しかし、分散強化用のセラミックの容積割合は、所
定の性質を兼ね具えた複合体を製造するために、容積で
約１パーセントから延性が許容できない程に減少すると
ころまで可成り変化する。これと対象的に、セラミック
物質を容積で約９５パーセントかもっと多量に含有した
サーメットが製造される。勿論セラミック物質の好まし
い範囲は所定の最終用途によって変る。反応物質と溶媒
物質の比を制御することによって、組成物を効果的に特
別製造し希望する性質を付与することができる。
このような処理手順を利用して、セラミック相を含有し
た「新濃縮物」を造り、セラミック相を稀薄金属中に、
制御された方法で、導入することができる。このように
して、例えば、アルミニウム中のニホウ化チタンの多い
親濃縮つを造り、それを金属に添加して希望するセラミ
ック濃度の複合体を造ることができる。事実、チタン、
ホウ素、およびアルミニウムのような未反応成分のイン
ゴットがアルミニウムの結晶微粒化添加剤として利用さ
れる。このようなインゴットが溶融アルミニウム中に導
入されると、反応によって微粒結晶の核が造られる。別
の冶金用途に多種類の他の金属や合金が親濃縮物製造に
用いられる。
た「新濃縮物」を造り、セラミック相を稀薄金属中に、
制御された方法で、導入することができる。このように
して、例えば、アルミニウム中のニホウ化チタンの多い
親濃縮つを造り、それを金属に添加して希望するセラミ
ック濃度の複合体を造ることができる。事実、チタン、
ホウ素、およびアルミニウムのような未反応成分のイン
ゴットがアルミニウムの結晶微粒化添加剤として利用さ
れる。このようなインゴットが溶融アルミニウム中に導
入されると、反応によって微粒結晶の核が造られる。別
の冶金用途に多種類の他の金属や合金が親濃縮物製造に
用いられる。
この方法の基本は三つの基本的反応様式に分類される。
第一の様式では、出発物質は溶媒金属および形成予定セ
ラミックの各成分のそれぞれ別々の粉末で構成される。
ラミックの各成分のそれぞれ別々の粉末で構成される。
例えば、アルミニウム母体中のニホウ化チタンの分散体
を形成するために、アルミニウム、チタンおよびホウ素
の混合物を反応させることができる。
を形成するために、アルミニウム、チタンおよびホウ素
の混合物を反応させることができる。
第二の様式では、共通金属を持つ別々の合金であって、
一つは溶媒金属とセラミックの成分の一つとの合金で構
成される合金であり、もう一つは溶媒金属とセラミック
の他の成分との合金で構成される合金を反応させること
ができる。例えば、アルミニウムーチタン合金とアルミ
ニウムーホウ素合金を反応させアルミニウム中のニホウ
化チタンの分散体を形成させる。この合金−合金反応の
様式はある場合には、元素の様式の反応より比較的遅い
がそれでも使用する合金が元素の粉末より安価であるか
ら経済的に有利となる。この場合、選ばれた元素を含有
する親の合金を別々に溶融し、溶融状態においてそれら
を混合して一つの大量を造りその中で溶融した母体金属
をセラミック成分の液体溶媒として作用させるのが好ま
しい。
一つは溶媒金属とセラミックの成分の一つとの合金で構
成される合金であり、もう一つは溶媒金属とセラミック
の他の成分との合金で構成される合金を反応させること
ができる。例えば、アルミニウムーチタン合金とアルミ
ニウムーホウ素合金を反応させアルミニウム中のニホウ
化チタンの分散体を形成させる。この合金−合金反応の
様式はある場合には、元素の様式の反応より比較的遅い
がそれでも使用する合金が元素の粉末より安価であるか
ら経済的に有利となる。この場合、選ばれた元素を含有
する親の合金を別々に溶融し、溶融状態においてそれら
を混合して一つの大量を造りその中で溶融した母体金属
をセラミック成分の液体溶媒として作用させるのが好ま
しい。
第三の反応様式は始めの二つの様式の組み合わせまたは
中間のものである。アルミニウムーチタン合金を元素の
ホウ素粉末と混合するように、反応種と母体金属を含有
する既混合合金を第二の反応種の元素粉末と反応させる
ことができる。この反応様式は合金−合金反応様式より
も比較的高・価であるが、より急速な反応が得られる、
つまり合金−合金反応様式の時に得られるものよりもっ
と微細な粒子の析出が可能になる。しかしこの合金−元
素粉末の反応は、多くの場合、元素粉末様式の場合より
反応は遅いが比較的安価なものとなろう。
中間のものである。アルミニウムーチタン合金を元素の
ホウ素粉末と混合するように、反応種と母体金属を含有
する既混合合金を第二の反応種の元素粉末と反応させる
ことができる。この反応様式は合金−合金反応様式より
も比較的高・価であるが、より急速な反応が得られる、
つまり合金−合金反応様式の時に得られるものよりもっ
と微細な粒子の析出が可能になる。しかしこの合金−元
素粉末の反応は、多くの場合、元素粉末様式の場合より
反応は遅いが比較的安価なものとなろう。
さらに、三つの反応様式は各種の物理的状態において行
なわれる。溶剤援助反応の始めの二つの基本様式はそれ
ぞれ、二つの状態のどちらかで行なわれる。反応種が液
体の溶媒を経由するか、固相の中を拡散することによっ
て、元素の粉末が反応し希望の第二の相を形成すること
ができる。同様に、反応性の成分である合金元素を含有
する二つの合金を用いる場合、反応は液体の状態または
二つの合金の電極間のアークの発生によって得られるプ
ラズマ状態で行なわれる。しかし第三の様式は三つの状
態すべての時に行なわれる。すなわち、合金の元素粉末
との反応は、液相反応、固相反応としてまたはプラズマ
状態において行なわれる。
なわれる。溶剤援助反応の始めの二つの基本様式はそれ
ぞれ、二つの状態のどちらかで行なわれる。反応種が液
体の溶媒を経由するか、固相の中を拡散することによっ
て、元素の粉末が反応し希望の第二の相を形成すること
ができる。同様に、反応性の成分である合金元素を含有
する二つの合金を用いる場合、反応は液体の状態または
二つの合金の電極間のアークの発生によって得られるプ
ラズマ状態で行なわれる。しかし第三の様式は三つの状
態すべての時に行なわれる。すなわち、合金の元素粉末
との反応は、液相反応、固相反応としてまたはプラズマ
状態において行なわれる。
これら三つの反応様式によって、複数のセラミック相の
ほか、錯化合物を析出できることも注目すべきである。
ほか、錯化合物を析出できることも注目すべきである。
チタン、ジルコニウム、ホウ化物のような錯体のセラミ
ックと溶媒母体の結合物を製造することができる。
ックと溶媒母体の結合物を製造することができる。
特に次の点に注目する必要がある、すなわち、従来の技
術によれば元素粉末の結合、特に粗い元素粉末の結合は
金属間化合物を生じる。事実、金属間化合物を形成させ
るための従来技術には、元素粉末の混合物を反応させる
方法が含まれている、例えばアルミニウム化チタン形成
のためのチタンとアルミニウム、およびニホウ化アルミ
ニウム形成のためのホウ素とアルミニウムの元素粉末混
合物である。したがって、チタン、アルミニウムおよび
ホウ素で構成される混合物はアルミニウム化チタンとニ
ホウ化アルミニウムおよびおそらくニホウ化チタンも包
含したかたまりを生じると考えられるであろう。しかし
、本書に開示された方法は第三の成分の母体の巾に一種
類の細かく分散した析出物を形成できるようにする。セ
ラミック析出物質は溶媒金属に溶解せず、セラミックの
構成成分はそれぞれ、溶媒金属に少なくとも少しは溶解
するということは重要である。このように、この発熱的
分散反応は、セラミック形成各成分の量によって変化す
る、そして各成分は溶媒金属に溶解してその中を拡散し
溶液中にある間に（液体または固体状態）発熱的に反応
して不溶解性のセラミックを形成し、セラミックは極め
て微細な粒子として急速に析出する。溶媒金属は反応元
素が拡散し結合する媒体となる。初めの反応が起こると
、発熱反応によって放出された熱が溶媒金属中の反応成
分をさらに拡散させる原因となり、反応を完結するよう
に推進する。
術によれば元素粉末の結合、特に粗い元素粉末の結合は
金属間化合物を生じる。事実、金属間化合物を形成させ
るための従来技術には、元素粉末の混合物を反応させる
方法が含まれている、例えばアルミニウム化チタン形成
のためのチタンとアルミニウム、およびニホウ化アルミ
ニウム形成のためのホウ素とアルミニウムの元素粉末混
合物である。したがって、チタン、アルミニウムおよび
ホウ素で構成される混合物はアルミニウム化チタンとニ
ホウ化アルミニウムおよびおそらくニホウ化チタンも包
含したかたまりを生じると考えられるであろう。しかし
、本書に開示された方法は第三の成分の母体の巾に一種
類の細かく分散した析出物を形成できるようにする。セ
ラミック析出物質は溶媒金属に溶解せず、セラミックの
構成成分はそれぞれ、溶媒金属に少なくとも少しは溶解
するということは重要である。このように、この発熱的
分散反応は、セラミック形成各成分の量によって変化す
る、そして各成分は溶媒金属に溶解してその中を拡散し
溶液中にある間に（液体または固体状態）発熱的に反応
して不溶解性のセラミックを形成し、セラミックは極め
て微細な粒子として急速に析出する。溶媒金属は反応元
素が拡散し結合する媒体となる。初めの反応が起こると
、発熱反応によって放出された熱が溶媒金属中の反応成
分をさらに拡散させる原因となり、反応を完結するよう
に推進する。
チタン、ホウ素およびアルミニウム粉末の混合物の反応
のような代表的な反応の温度軌跡はゆるやかな温度上昇
、それに続く反応の開始にともなう非常に急速な温度上
昇、およびその後の反応完結後のゆるやかな温度降下を
示している。この温度軌跡は、反応性成分の溶媒援助反
応の開始と反応にともなう非常に急速な温度上昇を例証
している。反応の途中で極く短時間、非常に高温度が得
られる。この時間帯の中で溶媒金属中の殆んどすべての
反応成分は反応し、不溶性のセラミックを形成し、そし
て同時に析出する。
のような代表的な反応の温度軌跡はゆるやかな温度上昇
、それに続く反応の開始にともなう非常に急速な温度上
昇、およびその後の反応完結後のゆるやかな温度降下を
示している。この温度軌跡は、反応性成分の溶媒援助反
応の開始と反応にともなう非常に急速な温度上昇を例証
している。反応の途中で極く短時間、非常に高温度が得
られる。この時間帯の中で溶媒金属中の殆んどすべての
反応成分は反応し、不溶性のセラミックを形成し、そし
て同時に析出する。
反応の開始および反応成分の消費の後に続く冷却−期間
は、非常に微細な粒子を得るために、また粒子の成長を
抑制するために重要である。高温においては、セラミッ
ク粒子は例えば凝集によって成長する可能性がある。こ
れは、大きな粒子は延性に悪影響するから避けるべきで
ある。セラミック形成成分が完全に反応し終ると到達し
ている高温度を維持するための熱が放出されないから反
応物の冷却または熱消失はある意味では自動的に行なわ
れる。しかし反応物質の質２の大きさおよびまたは組成
を制御することによっである程度まで冷却速度を制御で
きる。すなわち、大きな熱質量はエネルギーを吸収して
いる、そして長い間高；Ｈを維持する、そのため、たと
えば切削工具用に耐摩耗性を大きくするのに望ましい大
きな粒子の成長が可能になる。反応済みの物を急速に中
間的な温度まで冷却したいならば、低温の不活性ガス、
例えばヘリウムを導入することによってこの目的を達す
ることができる。このように、到達した最高の温度から
粒子の成長が最も少ない温度まで急速に冷却することが
できる。粒子の大きさを粗くする原因となる温度に関し
て、１０００℃の領域の温度は粒子の成長に大きな影響
を与えることは一般に考えられていない。しかし１６０
０℃およびそれ以上の領域では、粒子の成長が長時間に
わたって行なわれる。例えば、窒化ケイ素は１６００°
Ｃにおいて成長し始め、それが長い口数にわたるがニホ
ウ化チタンは約１８００℃以下では粒子の成長を示し始
めない。粒子成長の傾向は形成されるそれぞれのセラミ
ック相によって異なる。
は、非常に微細な粒子を得るために、また粒子の成長を
抑制するために重要である。高温においては、セラミッ
ク粒子は例えば凝集によって成長する可能性がある。こ
れは、大きな粒子は延性に悪影響するから避けるべきで
ある。セラミック形成成分が完全に反応し終ると到達し
ている高温度を維持するための熱が放出されないから反
応物の冷却または熱消失はある意味では自動的に行なわ
れる。しかし反応物質の質２の大きさおよびまたは組成
を制御することによっである程度まで冷却速度を制御で
きる。すなわち、大きな熱質量はエネルギーを吸収して
いる、そして長い間高；Ｈを維持する、そのため、たと
えば切削工具用に耐摩耗性を大きくするのに望ましい大
きな粒子の成長が可能になる。反応済みの物を急速に中
間的な温度まで冷却したいならば、低温の不活性ガス、
例えばヘリウムを導入することによってこの目的を達す
ることができる。このように、到達した最高の温度から
粒子の成長が最も少ない温度まで急速に冷却することが
できる。粒子の大きさを粗くする原因となる温度に関し
て、１０００℃の領域の温度は粒子の成長に大きな影響
を与えることは一般に考えられていない。しかし１６０
０℃およびそれ以上の領域では、粒子の成長が長時間に
わたって行なわれる。例えば、窒化ケイ素は１６００°
Ｃにおいて成長し始め、それが長い口数にわたるがニホ
ウ化チタンは約１８００℃以下では粒子の成長を示し始
めない。粒子成長の傾向は形成されるそれぞれのセラミ
ック相によって異なる。
反応）ｇ度は一般的に液状態反応において用いられる溶
媒金属の溶融温度に比較的近いことが明らかになってい
る。例えば、アルミニウム母体中のニホウ化チタンの製
造において、反応は８５０℃付近の温度、すなわちアル
ミニウム溶媒の溶融温度に非常に近接した温度で進行す
る。溶媒金属が存在しない時チタンとホウ素のニホウ化
チタン形成反応は操作条件によるが約９００から１２０
０℃の温度以下では進行しなかった。そして一般に、出
発物質と同じかそれ以上の粒子大きさを持った大きな結
晶が得られるのが一般的であるということは銘記する必
要がある。実際に溶融温度まで到達する必要はないが反
応種の溶媒金属中における十分な拡散が起こり得る温度
が局所的にしろ全体的にしろ得られねばならない。ある
場合には、温度を上げる時、母体金属より低い溶融温度
の母体金属合金を造りそれによって反応開始温度を下げ
ることにより出発成分を母体の溶媒金属中に拡散させる
ことができる。
媒金属の溶融温度に比較的近いことが明らかになってい
る。例えば、アルミニウム母体中のニホウ化チタンの製
造において、反応は８５０℃付近の温度、すなわちアル
ミニウム溶媒の溶融温度に非常に近接した温度で進行す
る。溶媒金属が存在しない時チタンとホウ素のニホウ化
チタン形成反応は操作条件によるが約９００から１２０
０℃の温度以下では進行しなかった。そして一般に、出
発物質と同じかそれ以上の粒子大きさを持った大きな結
晶が得られるのが一般的であるということは銘記する必
要がある。実際に溶融温度まで到達する必要はないが反
応種の溶媒金属中における十分な拡散が起こり得る温度
が局所的にしろ全体的にしろ得られねばならない。ある
場合には、温度を上げる時、母体金属より低い溶融温度
の母体金属合金を造りそれによって反応開始温度を下げ
ることにより出発成分を母体の溶媒金属中に拡散させる
ことができる。
出発物質中の成分が金属母体中に拡散するのが妨げられ
るから出発物質の過度の酸化を防止せねばならない、そ
して反応は高温における酸化を避けるために不活性ガス
のもとて反応を行なうのが好ましい。
るから出発物質の過度の酸化を防止せねばならない、そ
して反応は高温における酸化を避けるために不活性ガス
のもとて反応を行なうのが好ましい。
高濃度のセラミック相を含有した比較的多孔性の複合体
を製造することにより所定の大きさの粒子の高純度セラ
ミック粉末を造ることができる。
を製造することにより所定の大きさの粒子の高純度セラ
ミック粉末を造ることができる。
これは母体金属を選択的に溶解することによって達成で
きる。溶解媒体中にセラミック粉末の懸濁物が生じる。
きる。溶解媒体中にセラミック粉末の懸濁物が生じる。
もしこの媒体が適当な酸かアルカリ溶液であれば微細な
セラミック粉末を回収することができる。一方もし溶解
媒体が別の金属であれば、セラミック相が、直接析出し
得ない母体中にセラミック相を分散させることができる
。例えばアルミニウム中にニホウ化チタンを析出させ次
いでニホウ化チタン／アルミニウム腹合体をチタンに溶
解することによってチタンを補強することができる。
セラミック粉末を回収することができる。一方もし溶解
媒体が別の金属であれば、セラミック相が、直接析出し
得ない母体中にセラミック相を分散させることができる
。例えばアルミニウム中にニホウ化チタンを析出させ次
いでニホウ化チタン／アルミニウム腹合体をチタンに溶
解することによってチタンを補強することができる。
前述の通り、主題の慢合体を形成させる一つの方法を以
後添加法と呼ぶがこの方法は殆んど溶融したまたは液状
の、母体金属を含有している多量のものを用意すること
、その後、希望するセラミック物質の構成成分または元
素の少なくとも一種類をこの溶融している多量の中に添
加することで構成される。添加すると、溶媒に助けられ
た其の場析出反応が始まり、金属母体中に微細なセラミ
ック粒子が形成され分散される。したがって、例えば溶
融している多量物は、予め造られた合金のように希望す
るセラミック物質の一つの構成成分を含有することがで
きるであろうし、また一種類またはそれ以上の構成成分
は後から添加されるであろう。別室として構成成分のす
べてを溶融している多量物の中に順次か同峙に加えるこ
とができる。この方法を実施する便利な方法の一つは、
セラミック物質の未反応成分の粉末か切り粉を圧密しそ
れから溶融金属の多量の中に加えることである。
後添加法と呼ぶがこの方法は殆んど溶融したまたは液状
の、母体金属を含有している多量のものを用意すること
、その後、希望するセラミック物質の構成成分または元
素の少なくとも一種類をこの溶融している多量の中に添
加することで構成される。添加すると、溶媒に助けられ
た其の場析出反応が始まり、金属母体中に微細なセラミ
ック粒子が形成され分散される。したがって、例えば溶
融している多量物は、予め造られた合金のように希望す
るセラミック物質の一つの構成成分を含有することがで
きるであろうし、また一種類またはそれ以上の構成成分
は後から添加されるであろう。別室として構成成分のす
べてを溶融している多量物の中に順次か同峙に加えるこ
とができる。この方法を実施する便利な方法の一つは、
セラミック物質の未反応成分の粉末か切り粉を圧密しそ
れから溶融金属の多量の中に加えることである。
好ましいのは、一つの構成成分または腹数の構成成分を
、反応を容品に進めることができるだけの十分な溶媒金
属とともに溶融金属の多量の中に加えることである。こ
の処理手順の場合溶融している多量の金属は添加される
溶媒金属と異なっていてもよい、したがってその構成成
分に対する溶媒である必要はない。
、反応を容品に進めることができるだけの十分な溶媒金
属とともに溶融金属の多量の中に加えることである。こ
の処理手順の場合溶融している多量の金属は添加される
溶媒金属と異なっていてもよい、したがってその構成成
分に対する溶媒である必要はない。
添加法を実施するにあたって、係数のような性質が充分
に改善された複合体を得るには約ｌＯ重量パーセント以
上好ましくは約１５重量パーセントのセラミックを含有
した複合物質を造ることを一般的に推奨する。もし結晶
微粒化が要求のすべてであるなら、セラミック物質がも
っと少ない方が適当である。製造された複合物質中のセ
ラミック物質の粒子間隔が１ミクロンまたはそれ以下に
なる程セラミック物質の濃度が大である時最良の結果が
得られる。
に改善された複合体を得るには約ｌＯ重量パーセント以
上好ましくは約１５重量パーセントのセラミックを含有
した複合物質を造ることを一般的に推奨する。もし結晶
微粒化が要求のすべてであるなら、セラミック物質がも
っと少ない方が適当である。製造された複合物質中のセ
ラミック物質の粒子間隔が１ミクロンまたはそれ以下に
なる程セラミック物質の濃度が大である時最良の結果が
得られる。
」二連の添加法により製造される複合物質用の成分およ
び母体金属を選ぶ時に、形成セラミック物質が溶融して
いる多量中に比較的溶は難いということが重要である。
び母体金属を選ぶ時に、形成セラミック物質が溶融して
いる多量中に比較的溶は難いということが重要である。
そうでないと、極く微細な粒子の場合、ある温度と時間
の間にセラミック物質の粒子が大巾に成長する。複合物
質の殆んどの用途に対してはセラミック粒子の大きさは
できるだけ少にすべきである、したがって粒子成長は好
ましくない。形成セラミック物質の溶融多量体中の溶解
度が小である時、分散したセラミック粒子を含有する溶
融多量体セラミック粒子の成長を生じることなく可成り
の期間溶融状態にしておくことができる。例えば、ニホ
ウ化チタンの分散粒子を含有するアルミニウムの溶融多
量体は認め得る程の成長を伴はずに、融点付近の温度に
おいて３時間から４時間、溶融状態にしておくことがで
きる。
の間にセラミック物質の粒子が大巾に成長する。複合物
質の殆んどの用途に対してはセラミック粒子の大きさは
できるだけ少にすべきである、したがって粒子成長は好
ましくない。形成セラミック物質の溶融多量体中の溶解
度が小である時、分散したセラミック粒子を含有する溶
融多量体セラミック粒子の成長を生じることなく可成り
の期間溶融状態にしておくことができる。例えば、ニホ
ウ化チタンの分散粒子を含有するアルミニウムの溶融多
量体は認め得る程の成長を伴はずに、融点付近の温度に
おいて３時間から４時間、溶融状態にしておくことがで
きる。
添加法の利点は次の通りである、すなわち、構成成分が
注意深く添加されるならば、例えば段階的または漸増的
に添加されると、溶融多量体の温度は添加の期間はあま
り変化しない、したがって、温度上昇によるセラミック
粒子の粒子成長の可能性は最も少なくなる。このような
添加方法は安全性の点からも推奨できるものであって、
金属が容器からまき散らされたり噴出する原因となる多
量の熱の急速な発生を防止する。別の利点は次のとおり
である、すなわち、溶融多量体の中で生じているセラミ
ック物質形成時の成分の発熱反応は、セラミック物質を
多量体全体に分散させるのに大切な混合硬化を造り出す
。さらに、成分の添加の時、溶融したまたは液体の多量
体があることによって、成分は反応温度まで急速に加熱
される。このようにして、微細なセラミック粒子の生成
が促進される。この方法のもっと重要な点は、次のとお
りである、すなわち、母体金属の溶融多量体が利用され
るから、母体金属は粉末にした金属から造る必要がなく
、材料コストの大１１１な節減となる。
注意深く添加されるならば、例えば段階的または漸増的
に添加されると、溶融多量体の温度は添加の期間はあま
り変化しない、したがって、温度上昇によるセラミック
粒子の粒子成長の可能性は最も少なくなる。このような
添加方法は安全性の点からも推奨できるものであって、
金属が容器からまき散らされたり噴出する原因となる多
量の熱の急速な発生を防止する。別の利点は次のとおり
である、すなわち、溶融多量体の中で生じているセラミ
ック物質形成時の成分の発熱反応は、セラミック物質を
多量体全体に分散させるのに大切な混合硬化を造り出す
。さらに、成分の添加の時、溶融したまたは液体の多量
体があることによって、成分は反応温度まで急速に加熱
される。このようにして、微細なセラミック粒子の生成
が促進される。この方法のもっと重要な点は、次のとお
りである、すなわち、母体金属の溶融多量体が利用され
るから、母体金属は粉末にした金属から造る必要がなく
、材料コストの大１１１な節減となる。
セラミック形成成分と母体金属のある組み合わせの場合
、一種類またはそれ以ヒの構成成分が、それらがセラミ
ック形成反応温度まで加熱された時に、母体金属と反応
し易いことがある。この構成成分と母体金属との反応生
成物が最終の複合体中にあることは望ましくない、そし
て必ずその場のセラミック形成反応に有効な成分量を減
少させる。例えば溶融アルミニウムにチタンとホウ素を
加えると、それらが反応温度まで加熱された時にアルミ
ニウム化チタン（＾ｌ ３ Ｔｉ）とニホウ化アルミニ
ウムを形成する。チタンがアルミニウムと反応する時、
形成されたアルミニウム化チタンは、それが大きな板状
で存在するならば最終の複合物の中で有害なものとなり
そして得られるニホウ化チタンの濃度は希望値より小と
なる。
、一種類またはそれ以ヒの構成成分が、それらがセラミ
ック形成反応温度まで加熱された時に、母体金属と反応
し易いことがある。この構成成分と母体金属との反応生
成物が最終の複合体中にあることは望ましくない、そし
て必ずその場のセラミック形成反応に有効な成分量を減
少させる。例えば溶融アルミニウムにチタンとホウ素を
加えると、それらが反応温度まで加熱された時にアルミ
ニウム化チタン（＾ｌ ３ Ｔｉ）とニホウ化アルミニ
ウムを形成する。チタンがアルミニウムと反応する時、
形成されたアルミニウム化チタンは、それが大きな板状
で存在するならば最終の複合物の中で有害なものとなり
そして得られるニホウ化チタンの濃度は希望値より小と
なる。
このような望ましからぬ反応生成物の形成を防止するた
めの方法として、目的のセラミック物質の形成が始まる
反応開始温度に成分が到達するまで、薄い障壁層によっ
て成分が溶融母体金属と接触しないようにする。勿論隙
壁層の組成は用いる物質によってそれぞれ異なる、そし
て望ましくない反応生成物が造られないように選定され
ねばならない。一般的に言えば、膣壁層は添加された成
分が溶融母体金属によって濡らされないようにするか、
少なくともそれを遅らせるものでなければならない。ア
ルミニウム中のニホウ化チタンのような複合体の形成に
おいては、窒化ホウ素、ガラスフリット、およびハロゲ
ン化ポリオレフィンのようなポリマー物質が膣壁層とし
て適切である。
めの方法として、目的のセラミック物質の形成が始まる
反応開始温度に成分が到達するまで、薄い障壁層によっ
て成分が溶融母体金属と接触しないようにする。勿論隙
壁層の組成は用いる物質によってそれぞれ異なる、そし
て望ましくない反応生成物が造られないように選定され
ねばならない。一般的に言えば、膣壁層は添加された成
分が溶融母体金属によって濡らされないようにするか、
少なくともそれを遅らせるものでなければならない。ア
ルミニウム中のニホウ化チタンのような複合体の形成に
おいては、窒化ホウ素、ガラスフリット、およびハロゲ
ン化ポリオレフィンのようなポリマー物質が膣壁層とし
て適切である。
別の方法として、一つの成分と母体金属との反応で形成
された好ましくない化合物はさらに他の成分を加えるこ
とによって殆んど消滅される場合がある。例えば、ニホ
ウ化チタン−アルミニウム複合体中に形成されたアルミ
ニウム化チタンはこの溶融多量体にホウ素をもっと添加
することによって除去される。ホウ素は元素のホウ素、
ホウ素合金、またはハロゲン化ホウ素の形のものでよい
。
された好ましくない化合物はさらに他の成分を加えるこ
とによって殆んど消滅される場合がある。例えば、ニホ
ウ化チタン−アルミニウム複合体中に形成されたアルミ
ニウム化チタンはこの溶融多量体にホウ素をもっと添加
することによって除去される。ホウ素は元素のホウ素、
ホウ素合金、またはハロゲン化ホウ素の形のものでよい
。
このようなホウ素の添加にはまた、鋳造作業用の溶融物
の粘度に悪い影響を与える遊離のチタンがニホウ化チタ
ンに変換されるという効用がある。
の粘度に悪い影響を与える遊離のチタンがニホウ化チタ
ンに変換されるという効用がある。
前述のとおり、主題の複合物質の親濃縮物を造り、その
後、この濃縮物を稀釈して希望の複合物質を生産するこ
とができる。この方法は今後、親プロセスと呼ぶ。一般
的に親プロセスは金属とセラミック形成成分の反応性混
合物を作ること、それから加熱して本書に開示している
その場の反応を起こさせ、金属母体中に微細な粒子のセ
ラミック物質を分散させることで構成される。別の方法
として、構成成分を母体金属の溶融多量体の中に加える
前述の方法によって始めの金属−セラミック複合体を造
ることができる。セラミック物質の濃度または負荷は一
般的には高い方であって例えば複合体中のセラミック物
質は少なくとＧｔｏ重二パーセント、好ましくは１５パ
ーセントであるが、８０または９０重量パーセントまた
はそれ以上の場合もある。一般的に、約ｌＯ重量パーセ
ント以下の濃度は、さらに稀釈するためには経済的でな
い。約９０パーセントを超える濃度は、反応が激しくな
り過ぎ粒子の成長が起こるから推奨できない。固化後、
複合体を所定の大きさに粉砕するのが好ましい。または
複合体を適当な大きさに鋳込むことができる。あるいは
、反応溶融物を噴霧による微粒化方法その他の方法で粉
末にする。
後、この濃縮物を稀釈して希望の複合物質を生産するこ
とができる。この方法は今後、親プロセスと呼ぶ。一般
的に親プロセスは金属とセラミック形成成分の反応性混
合物を作ること、それから加熱して本書に開示している
その場の反応を起こさせ、金属母体中に微細な粒子のセ
ラミック物質を分散させることで構成される。別の方法
として、構成成分を母体金属の溶融多量体の中に加える
前述の方法によって始めの金属−セラミック複合体を造
ることができる。セラミック物質の濃度または負荷は一
般的には高い方であって例えば複合体中のセラミック物
質は少なくとＧｔｏ重二パーセント、好ましくは１５パ
ーセントであるが、８０または９０重量パーセントまた
はそれ以上の場合もある。一般的に、約ｌＯ重量パーセ
ント以下の濃度は、さらに稀釈するためには経済的でな
い。約９０パーセントを超える濃度は、反応が激しくな
り過ぎ粒子の成長が起こるから推奨できない。固化後、
複合体を所定の大きさに粉砕するのが好ましい。または
複合体を適当な大きさに鋳込むことができる。あるいは
、反応溶融物を噴霧による微粒化方法その他の方法で粉
末にする。
親プロセスの次の工程は別の母体金属によって濃縮物を
稀釈することである、そして添加する母体金属は其の場
析出反応の時に用いた母体金属と同じであってもよいし
別の種類であってもよい。
稀釈することである、そして添加する母体金属は其の場
析出反応の時に用いた母体金属と同じであってもよいし
別の種類であってもよい。
一般的に、別の母体金属の溶融物を造りそれに複合体を
加えるか、代案として複合物質と別の母体金属を固体の
形で両方とも容器に入れそれから別の母体金属が溶融す
る温度まで加熱することによって稀釈が行なわれる。セ
ラミック物質の溶融物中への分散は、機械的攪拌、ガス
吹き込み、超音波エネルギーおよび類似物を用いて行な
われる溶融物攪拌によって、容易になる。溶融状態にお
いて、酸化物のような不純物を溶融物から除去するため
に、フラックス、清浄剤および類似物の使用のような精
製−技術が用いられる。セラミック物質の分散が完了す
ると、溶融物をか遇しそれから、極めて気孔率の低い複
合体を得るために冷却鋳込みのような在来の技術を用い
て溶融物を固化する。
加えるか、代案として複合物質と別の母体金属を固体の
形で両方とも容器に入れそれから別の母体金属が溶融す
る温度まで加熱することによって稀釈が行なわれる。セ
ラミック物質の溶融物中への分散は、機械的攪拌、ガス
吹き込み、超音波エネルギーおよび類似物を用いて行な
われる溶融物攪拌によって、容易になる。溶融状態にお
いて、酸化物のような不純物を溶融物から除去するため
に、フラックス、清浄剤および類似物の使用のような精
製−技術が用いられる。セラミック物質の分散が完了す
ると、溶融物をか遇しそれから、極めて気孔率の低い複
合体を得るために冷却鋳込みのような在来の技術を用い
て溶融物を固化する。
このような親濃縮物を製造する時、反応混合物粉末のガ
ス抜きは不要である、そして事実ある系においては次に
行なわれる溶融金属による稀釈に役立つ多孔性生成物が
形成され易いので粉末の脱ガスを行なわない方が有利で
あろう。ある場合には、初めの反応性混合物中に低沸点
金属例えばマグネシウムのような気孔性増進剤を組み入
れておくのが望ましい、この増進剤は其の場反応の間に
揮発しそれによって得られる複合体の気孔性が増すから
である。
ス抜きは不要である、そして事実ある系においては次に
行なわれる溶融金属による稀釈に役立つ多孔性生成物が
形成され易いので粉末の脱ガスを行なわない方が有利で
あろう。ある場合には、初めの反応性混合物中に低沸点
金属例えばマグネシウムのような気孔性増進剤を組み入
れておくのが望ましい、この増進剤は其の場反応の間に
揮発しそれによって得られる複合体の気孔性が増すから
である。
一度段合物質の一回操業分を造っておけば色々なセラミ
ック濃度の各種の複合体を造ることができるから、親濃
縮物、特にセラミック濃度の高いものを利用することは
を利である。その他の利点は、溶融物を造るために用い
られる別の母体金属は粉末の形である必要がないことで
ある。このことで原料物質の可成りのコスト節減となる
。さらに、親濃縮物を利用する手順の場合、希望する形
態の粒子を形成し易い母体金属の中にセラミック物質を
形成させその後、そのような粒子が其の場析出反応では
得られない母体金属の中にその粒子を組み込むことがで
きる。
ック濃度の各種の複合体を造ることができるから、親濃
縮物、特にセラミック濃度の高いものを利用することは
を利である。その他の利点は、溶融物を造るために用い
られる別の母体金属は粉末の形である必要がないことで
ある。このことで原料物質の可成りのコスト節減となる
。さらに、親濃縮物を利用する手順の場合、希望する形
態の粒子を形成し易い母体金属の中にセラミック物質を
形成させその後、そのような粒子が其の場析出反応では
得られない母体金属の中にその粒子を組み込むことがで
きる。
前述の方法によって造られる金属−セラミック複合物質
の重要な特性の一つは、従来の溶接技術を用いて、強度
の大きい溶接接種が容易に造れることである。一つの具
体例において、複合物質そのものが溶着物質として使用
される。例えば金属−セラミック複合物質は需要の多い
溶接体、電極および線または類似物の形に成形され、各
種金属、金属合金、および金属−セラミック複合体であ
って本書に開示されている方法による複合物質ならびに
炭素、ホウ素、および類似のフィラメントのようなフィ
ラメントで補強された金属−セラミック複合体を含める
ものなどで構成される物体を溶接する時の溶加物質また
は溶着物質として使用される。溶接される物体の金属が
アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、銅、鉛、ニッケル
、クロム、鉄、チタン、コバルト、タンタル、タングス
テン、モリブデン、ウラン、ジルコニウム、ハフニウム
、ニオブ、レニュウム、およびそのような金属の合金お
よび金属間化合物のような従来から溶接の可能な金属か
ら選ばれるのが好ましい。複合物質が溶加物質、または
溶着物質として適している溶接方法には、従来からのア
ーク、抵抗、ガス、レーザー、遷移液体相（ＴＬＰ）お
よび電子ビームの種類の溶接方法がある。主題の複合物
質を用いる溶接方法で特に適している方法は、タグステ
ンのような耐熱金属がアーク形成電極に使用されており
、アークはヘリウムまたはアルゴンのような不活性ガス
で遮断されている電気アーク溶接型の方法である。
の重要な特性の一つは、従来の溶接技術を用いて、強度
の大きい溶接接種が容易に造れることである。一つの具
体例において、複合物質そのものが溶着物質として使用
される。例えば金属−セラミック複合物質は需要の多い
溶接体、電極および線または類似物の形に成形され、各
種金属、金属合金、および金属−セラミック複合体であ
って本書に開示されている方法による複合物質ならびに
炭素、ホウ素、および類似のフィラメントのようなフィ
ラメントで補強された金属−セラミック複合体を含める
ものなどで構成される物体を溶接する時の溶加物質また
は溶着物質として使用される。溶接される物体の金属が
アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、銅、鉛、ニッケル
、クロム、鉄、チタン、コバルト、タンタル、タングス
テン、モリブデン、ウラン、ジルコニウム、ハフニウム
、ニオブ、レニュウム、およびそのような金属の合金お
よび金属間化合物のような従来から溶接の可能な金属か
ら選ばれるのが好ましい。複合物質が溶加物質、または
溶着物質として適している溶接方法には、従来からのア
ーク、抵抗、ガス、レーザー、遷移液体相（ＴＬＰ）お
よび電子ビームの種類の溶接方法がある。主題の複合物
質を用いる溶接方法で特に適している方法は、タグステ
ンのような耐熱金属がアーク形成電極に使用されており
、アークはヘリウムまたはアルゴンのような不活性ガス
で遮断されている電気アーク溶接型の方法である。
本発明に基づく金属−セラミック複合物質で造られる溶
接棒は各種の方法で製造できる。一般的には其の場セラ
ミック形成反応を行なうために本書に説明している方法
はどれも適切である。その後、反応の終った物質は圧密
化、圧延、押し出し、機械加工その他による鋳造、機械
加工、および成形を含む各種の方法によって溶接棒に成
形される。
接棒は各種の方法で製造できる。一般的には其の場セラ
ミック形成反応を行なうために本書に説明している方法
はどれも適切である。その後、反応の終った物質は圧密
化、圧延、押し出し、機械加工その他による鋳造、機械
加工、および成形を含む各種の方法によって溶接棒に成
形される。
別の具体例において、物体の溶接は前述のセラミック形
成具の場反応を使って、金属−セラミック複合物質の溶
融溶着物質または溶加物質を造りそれが固化する時に両
切体を接合させることによっても物体の溶接を行なうこ
とができる。ある様式においては、溶接用溶加線または
棒を二つの合金で造り一つは母体の金属と其の場形成さ
れるセラミック物質の一つの構成成分とを含有し１もう
一方の合金は別のセラミック形成成分を含有するように
することができる。例えば、線または棒を、アルミニウ
ムーチタン合金とセラミック形成反応条件のもとて完全
にニホウ化チタンを形成し得る量論量のホウ素を含有し
たアルミニウムーホウ素合金のような二つの反応性の合
金で造ることができる。どちらかのセラミック形成成分
量を過剰にして複合物質の固溶体による強化を行なうこ
とができる。
成具の場反応を使って、金属−セラミック複合物質の溶
融溶着物質または溶加物質を造りそれが固化する時に両
切体を接合させることによっても物体の溶接を行なうこ
とができる。ある様式においては、溶接用溶加線または
棒を二つの合金で造り一つは母体の金属と其の場形成さ
れるセラミック物質の一つの構成成分とを含有し１もう
一方の合金は別のセラミック形成成分を含有するように
することができる。例えば、線または棒を、アルミニウ
ムーチタン合金とセラミック形成反応条件のもとて完全
にニホウ化チタンを形成し得る量論量のホウ素を含有し
たアルミニウムーホウ素合金のような二つの反応性の合
金で造ることができる。どちらかのセラミック形成成分
量を過剰にして複合物質の固溶体による強化を行なうこ
とができる。
別の様式では、其の場セラミック形成反応用の成分粉末
を圧密化したものと溶媒金属を溶接棒または線として用
いる。例えばアルミニウム、チタンおよびホウ素の圧密
化粉末から、溶接棒を作る。
を圧密化したものと溶媒金属を溶接棒または線として用
いる。例えばアルミニウム、チタンおよびホウ素の圧密
化粉末から、溶接棒を作る。
さらに、セラミック形成成分の粉末またはフィラメント
を溶媒金属で造られた箔のような変形しうる薄板に包み
込み溶接線または棒を造ることができる。セラミック形
成成分のフィラメントはまた、溶媒金属のフィラメント
と共によじることもできる。セラミック形成成分を溶着
形成部分にガスの形で供給しても良いから、固体物質と
して導入する必要はない。例えばガス遮断アーク溶接法
を用いて適当な金属母体中にニホウ化チタンのセラミッ
ク粒子を形成させる時、溶接棒はチタンを含有し、ガス
は三塩化ホウ素のような反応性のあるホウ素化合物を含
有するようにすることは可能である。このような成分が
アークに導入されると、ホウ素はチタンと反応してニホ
ウ化チタンを形成する。
を溶媒金属で造られた箔のような変形しうる薄板に包み
込み溶接線または棒を造ることができる。セラミック形
成成分のフィラメントはまた、溶媒金属のフィラメント
と共によじることもできる。セラミック形成成分を溶着
形成部分にガスの形で供給しても良いから、固体物質と
して導入する必要はない。例えばガス遮断アーク溶接法
を用いて適当な金属母体中にニホウ化チタンのセラミッ
ク粒子を形成させる時、溶接棒はチタンを含有し、ガス
は三塩化ホウ素のような反応性のあるホウ素化合物を含
有するようにすることは可能である。このような成分が
アークに導入されると、ホウ素はチタンと反応してニホ
ウ化チタンを形成する。
溶媒金属中にセラミックを微細に分離された分散状態で
形成する析出反応の間に、溶媒金属は液体となり近接す
る物体を濡らし、固化すると物体を互に溶接する。溶接
の目的に其の場析出反応を用いることの利点は、近接で
きないか、かくれた場所において溶着が行なえることで
ある。例えば、未反応のセラミック形成成分を含む溶加
物質を溶接される物体に近接して置く、それから適当な
形状の物体を第一の物体に近接して置くことによって形
成される接手空間に溶加物質を入れ、その溶加物質を現
場析出反応が起こるような状態にして溶接接手が形成さ
れる。
形成する析出反応の間に、溶媒金属は液体となり近接す
る物体を濡らし、固化すると物体を互に溶接する。溶接
の目的に其の場析出反応を用いることの利点は、近接で
きないか、かくれた場所において溶着が行なえることで
ある。例えば、未反応のセラミック形成成分を含む溶加
物質を溶接される物体に近接して置く、それから適当な
形状の物体を第一の物体に近接して置くことによって形
成される接手空間に溶加物質を入れ、その溶加物質を現
場析出反応が起こるような状態にして溶接接手が形成さ
れる。
溶加物質の最終の組成が溶接される物体の組成と同じで
ある必要がないから、各種の金属含有物質が本書の方法
に基づいて形成された複合物質を用いて溶接できる。し
たがって、溶加物質の組成は溶接される物体の用途に応
じて特別に造ることができる、例えば強度、剛性、硬さ
、温度安定性、および耐疲労性のような性質の中の一つ
またはそれ以上を最適にするために、生成する溶着複合
体中のセラミック物質を多くしたり少なくする。
ある必要がないから、各種の金属含有物質が本書の方法
に基づいて形成された複合物質を用いて溶接できる。し
たがって、溶加物質の組成は溶接される物体の用途に応
じて特別に造ることができる、例えば強度、剛性、硬さ
、温度安定性、および耐疲労性のような性質の中の一つ
またはそれ以上を最適にするために、生成する溶着複合
体中のセラミック物質を多くしたり少なくする。
前述のとおり溶接される物体は本書に開示されている其
の場セラミック形成方法によって製造できるしまたは従
来の鋳造、鍛造、または粉末冶金によって造ることがで
きる。実用的に圧倒的によく使われる溶接は鋼または鉄
を基本とした構造物であると言えるが、されらは本書に
記載している方法によって造られた溶接棒または溶加物
質を適切に選定し、本発明の方法を使って製作するのに
非常に適している。
の場セラミック形成方法によって製造できるしまたは従
来の鋳造、鍛造、または粉末冶金によって造ることがで
きる。実用的に圧倒的によく使われる溶接は鋼または鉄
を基本とした構造物であると言えるが、されらは本書に
記載している方法によって造られた溶接棒または溶加物
質を適切に選定し、本発明の方法を使って製作するのに
非常に適している。
溶接物体用溶加物質の組成選定において、どの物体も溶
接時の高温のもとで形成される溶着部に悪影響を与える
可能性のある元素、化合物または類似物を含有していな
いということが好ましい。
接時の高温のもとで形成される溶着部に悪影響を与える
可能性のある元素、化合物または類似物を含有していな
いということが好ましい。
例えば、物体が溶着部のセラミック粒子を互に凝集させ
易く、そのために、溶着部が均一な性質を持たずまたセ
ラミック粒子の分散強化特性の長所が十分に発揮されな
いようにする物質を含有する可能性がある。約ＬＯｆＪ
Ｂｉパーセントのニホウ化チタン粒子を含むアルミニウ
ム基複合体であって僅かの比率（例、４パーセント）の
ケイ素を含むものを用いて溶接した時に、このような凝
集の例が記録されている。したがってアルミニウム含有
物体または溶加物質中にケイ素が含まれることは避けな
ければならない。セラミック粒子がこのように凝集する
と最適な特性値は得られないが形成された溶着部は多く
の目的に対し尚満足すべきもの以上である。
易く、そのために、溶着部が均一な性質を持たずまたセ
ラミック粒子の分散強化特性の長所が十分に発揮されな
いようにする物質を含有する可能性がある。約ＬＯｆＪ
Ｂｉパーセントのニホウ化チタン粒子を含むアルミニウ
ム基複合体であって僅かの比率（例、４パーセント）の
ケイ素を含むものを用いて溶接した時に、このような凝
集の例が記録されている。したがってアルミニウム含有
物体または溶加物質中にケイ素が含まれることは避けな
ければならない。セラミック粒子がこのように凝集する
と最適な特性値は得られないが形成された溶着部は多く
の目的に対し尚満足すべきもの以上である。
しかしある状況においては、溶接される物体に含まれる
成分と反応する成分を含有する溶加物質を選ぶのが望ま
しいことがある。例えばニホウ化チタンを其の場で形成
させるための未反応チタンとホウ素か、予め反応したニ
ホウ化チタンを含有する溶加物質を用いてホウ素または
炭素を含有する物体を溶接する時、溶加物質中に過剰の
チタンを含をしていて、それが物体中のホウ素または炭
素と溶接条件において反応する方が有利である。
成分と反応する成分を含有する溶加物質を選ぶのが望ま
しいことがある。例えばニホウ化チタンを其の場で形成
させるための未反応チタンとホウ素か、予め反応したニ
ホウ化チタンを含有する溶加物質を用いてホウ素または
炭素を含有する物体を溶接する時、溶加物質中に過剰の
チタンを含をしていて、それが物体中のホウ素または炭
素と溶接条件において反応する方が有利である。
結果的には、追加の分散粒子例えば炭化チタン、または
ニホウ化チタンが物体の中および溶接接手の近くに造ら
れて、その結果、相の不連続性を避けることができる。
ニホウ化チタンが物体の中および溶接接手の近くに造ら
れて、その結果、相の不連続性を避けることができる。
これによって、このような金属−セラミック複合体の溶
接性は在来の溶接方法を用いた場合よりすぐれたものと
なる。
接性は在来の溶接方法を用いた場合よりすぐれたものと
なる。
セラミック形成成分の中の一つを過剰にすることはまた
溶接される物体の表面から酸化物または他の物質を除去
するための一つの溶剤法ともなる。
溶接される物体の表面から酸化物または他の物質を除去
するための一つの溶剤法ともなる。
例えば、過剰のチタンを溶加物質に含有させ、金属含有
物体の酸化膜をはぎ取ることができる。
物体の酸化膜をはぎ取ることができる。
本発明により、金属−セラミック複合物質で物体を溶接
する時は、従来の物質で従来の溶接を行なうように、形
成された溶着部に悪影響を与える可能性のある、汚れ、
グリース、および他の汚染源、のない溶接面にしてから
実施せねばならない。
する時は、従来の物質で従来の溶接を行なうように、形
成された溶着部に悪影響を与える可能性のある、汚れ、
グリース、および他の汚染源、のない溶接面にしてから
実施せねばならない。
さらに、溶接される物体が、溶着部に望ましくない気孔
が入るのを避けるために、脱ガス処理されることがある
。粉末冶金で造られた物体の場合、脱ガスはさらに重要
となる傾向がある。
が入るのを避けるために、脱ガス処理されることがある
。粉末冶金で造られた物体の場合、脱ガスはさらに重要
となる傾向がある。
第１図（ａ）と第２図（ａ）は顕微鏡写真であって、粉
末冶金の５３５６アルミニウム合金の親金属と溶着金属
の境界を示す。それぞれ通常の５３５６溶接棒と本書に
説明してい、る方法によって作られたＴｌＢ２の分散し
た５３５Ｂ合金で溶接したものである。第１図（ｂ）と
第２図（ｂ）はこれらの顕微鏡写真を模式的に示すもの
で、溶接表面の物質の粒子構成を一層はっきりと表わし
ている。
末冶金の５３５６アルミニウム合金の親金属と溶着金属
の境界を示す。それぞれ通常の５３５６溶接棒と本書に
説明してい、る方法によって作られたＴｌＢ２の分散し
た５３５Ｂ合金で溶接したものである。第１図（ｂ）と
第２図（ｂ）はこれらの顕微鏡写真を模式的に示すもの
で、溶接表面の物質の粒子構成を一層はっきりと表わし
ている。
第１図（ｂ）の左下隅から出発して右上に見て行くと、
初めの領域は５３５ＧＰＭ合金の正規の微細粒子構成を
示している。次の層は熱影響部であり、熱伝達方向の方
向性粒子成長が著しい。写真の残りの３分の２は二つの
顕著な領域からなる溶着金属である。始めてのものは配
向成長層であって、載物体に近接する溶加物体が始めに
凝固したことを示している。この層は比較的粒子が大き
くなっておりかつ熱影響部の最も外側の粒子と同じ結晶
形である。最後に、固化した溶加剤の大部分は大抵の鋳
造金属に見られる一般的な模樹石状網目になっている。
初めの領域は５３５ＧＰＭ合金の正規の微細粒子構成を
示している。次の層は熱影響部であり、熱伝達方向の方
向性粒子成長が著しい。写真の残りの３分の２は二つの
顕著な領域からなる溶着金属である。始めてのものは配
向成長層であって、載物体に近接する溶加物体が始めに
凝固したことを示している。この層は比較的粒子が大き
くなっておりかつ熱影響部の最も外側の粒子と同じ結晶
形である。最後に、固化した溶加剤の大部分は大抵の鋳
造金属に見られる一般的な模樹石状網目になっている。
模樹石状領域の組成的、構造的不均一性に起因する強度
に関してはこの顕微鏡写真では情報不足である。さらに
方向性のある配向成長粒子のために亀裂が成長し易く、
その亀裂は母体金属の中に移動する。
に関してはこの顕微鏡写真では情報不足である。さらに
方向性のある配向成長粒子のために亀裂が成長し易く、
その亀裂は母体金属の中に移動する。
第２図には第２図（ｂ）に明らかに示されているとおり
二つの領域があるだけである。左下の第一のものは５３
５［’Ｍ金合金正常な熱影響部の構成である。しかし、
この場合、本書に開示されている方法によって造られた
溶接金属は親金属の外方との境界から殆んど均一なこと
を示している。この溶加剤は均一であり、粒子が微細で
あり、ＴｌＢ２の−様な分散体を含有している。属性の
この組み合わせが強度や係数にとって極めて重要であっ
て第１図（ａ）、第１図（ｂ）に示されている従来の溶
加物質の場合の不均一なことと対比されねばならない。
二つの領域があるだけである。左下の第一のものは５３
５［’Ｍ金合金正常な熱影響部の構成である。しかし、
この場合、本書に開示されている方法によって造られた
溶接金属は親金属の外方との境界から殆んど均一なこと
を示している。この溶加剤は均一であり、粒子が微細で
あり、ＴｌＢ２の−様な分散体を含有している。属性の
この組み合わせが強度や係数にとって極めて重要であっ
て第１図（ａ）、第１図（ｂ）に示されている従来の溶
加物質の場合の不均一なことと対比されねばならない。
造られた溶着部は粒子の粗大化、したがって繰り返し加
熱時の変化を示していない。これと対照的に、従来の溶
着物質は粗大化し、特殊な添加物を加えないと破壊に対
する強靭性を失う。
熱時の変化を示していない。これと対照的に、従来の溶
着物質は粗大化し、特殊な添加物を加えないと破壊に対
する強靭性を失う。
主題の金属−セラミック複合体を溶接接手およびその類
似物用の溶着または溶加物質として上述のとおり利用す
るすべての場合において、得られる接手の物理的性質が
、金属−セラミック複合体そのものの性質と殆んど同じ
であることが特徴である。それに反して、従来の溶接で
は、得られる接手および熱影響部が粒子の成長、破壊に
対する強靭性の低下およびそれにともなう強度の低下を
示す。このように、本発明の溶着部は良好な粒子の分散
、しばしば１ミクロンのオーダーのことのある微細な粒
子の大きさ、高い強度、高い係数、および始めの物質が
持っていた均一な分散体の分布の利点の保持、固化時、
分散体が凝集することが屡々経験される溶接用複合物質
には一般に見出せない特性などの長所を持っている。こ
の種の凝集の例はドリア分散ニッケル（ＴＤニッケル）
として知られている物質を用いて造られた溶着部に見ら
れる。この溶着部はトリア分散体の板状の凝集を示しそ
の結果溶接接手か弱くなる。もっと詳しく述べると、本
発明により形成された溶着物質は従来の溶接物質よりも
、より高い係数を示す。この特色は、当然剛性のある構
造物が造れるという大きな利点となるが、この特色はま
た他の方法の場合よりもっと薄い物体の溶接を可能にす
る、すなわち溶接が補強材としての働きをする。同様に
、薄い、または係数の低い板状物質の表面に施工される
ビードの形の溶着部も構造を強めるために用いられる。
似物用の溶着または溶加物質として上述のとおり利用す
るすべての場合において、得られる接手の物理的性質が
、金属−セラミック複合体そのものの性質と殆んど同じ
であることが特徴である。それに反して、従来の溶接で
は、得られる接手および熱影響部が粒子の成長、破壊に
対する強靭性の低下およびそれにともなう強度の低下を
示す。このように、本発明の溶着部は良好な粒子の分散
、しばしば１ミクロンのオーダーのことのある微細な粒
子の大きさ、高い強度、高い係数、および始めの物質が
持っていた均一な分散体の分布の利点の保持、固化時、
分散体が凝集することが屡々経験される溶接用複合物質
には一般に見出せない特性などの長所を持っている。こ
の種の凝集の例はドリア分散ニッケル（ＴＤニッケル）
として知られている物質を用いて造られた溶着部に見ら
れる。この溶着部はトリア分散体の板状の凝集を示しそ
の結果溶接接手か弱くなる。もっと詳しく述べると、本
発明により形成された溶着物質は従来の溶接物質よりも
、より高い係数を示す。この特色は、当然剛性のある構
造物が造れるという大きな利点となるが、この特色はま
た他の方法の場合よりもっと薄い物体の溶接を可能にす
る、すなわち溶接が補強材としての働きをする。同様に
、薄い、または係数の低い板状物質の表面に施工される
ビードの形の溶着部も構造を強めるために用いられる。
開示の方法によって造られた複合体を溶接のような目的
に使用することにより実現される別の大きな利点は、溶
接がより少ない層数で造れる、したがって全体の熱入力
が少なくなり、温度が低くなる、しかし得られる溶着部
は依然として高い強度を持っている。例えばアルミニウ
ム中の炭化ケイ素重合体のように溶接温度において生ず
る好ましからざる反応のような有害な作用の故に従来の
方法では容易に溶接できない物体が、主題の複合物質を
使えばそのような作用を受けずに溶接できる可能性があ
る。金属母体の溶接される場合には、さらに次の利点が
実現できる、すなわち溶着部と物体の間の境界に相の不
連続が生じない、したがって弱くならないことである。
に使用することにより実現される別の大きな利点は、溶
接がより少ない層数で造れる、したがって全体の熱入力
が少なくなり、温度が低くなる、しかし得られる溶着部
は依然として高い強度を持っている。例えばアルミニウ
ム中の炭化ケイ素重合体のように溶接温度において生ず
る好ましからざる反応のような有害な作用の故に従来の
方法では容易に溶接できない物体が、主題の複合物質を
使えばそのような作用を受けずに溶接できる可能性があ
る。金属母体の溶接される場合には、さらに次の利点が
実現できる、すなわち溶着部と物体の間の境界に相の不
連続が生じない、したがって弱くならないことである。
微細で安定な分散状態の故に、粒子の成長がないことは
また、多層盛り溶接方法を可能にする。さらに、造られ
た溶着部は粒子の粗大化を示さず、したかってくり返し
加熱しても性質の変化を来たさない。これに反し従来の
溶接物質は、特殊な添加物を加えない限り、粗大化しそ
して破壊に対する靭性を失う。
また、多層盛り溶接方法を可能にする。さらに、造られ
た溶着部は粒子の粗大化を示さず、したかってくり返し
加熱しても性質の変化を来たさない。これに反し従来の
溶接物質は、特殊な添加物を加えない限り、粗大化しそ
して破壊に対する靭性を失う。
形成された溶着部の強度が高いという特性は二物体間に
溶着部を形成させてから、重量を減少させるために物体
同士の非近接部分を切削するような従来の溶接に適用す
ると特に何列である。このような溶接場所に本発明の金
属−セラミック複合物質を溶加物質として用いることに
よって、溶着部そのものがより強くなるので同じ強度を
得るのに溶接接手を厚くする必要はない。
溶着部を形成させてから、重量を減少させるために物体
同士の非近接部分を切削するような従来の溶接に適用す
ると特に何列である。このような溶接場所に本発明の金
属−セラミック複合物質を溶加物質として用いることに
よって、溶着部そのものがより強くなるので同じ強度を
得るのに溶接接手を厚くする必要はない。
さらに、溶芒部を造る時に使用される複合物質の強度が
より大であることは、同じ強さの溶着部を造るのに、少
ない物質で達成できるから必要な溶接層数と必要全エネ
ルギーが減少する、したがって到達温度を低下させ、熱
影響部を減少させることができる。
より大であることは、同じ強さの溶着部を造るのに、少
ない物質で達成できるから必要な溶接層数と必要全エネ
ルギーが減少する、したがって到達温度を低下させ、熱
影響部を減少させることができる。
溶接に関する先述の説明は主に、二つまたはそれ以上の
物体を溶接することに焦点を当てていたが、本発明は本
書に開示されている金属セラミック慢合体を、金属含有
物質で造られている単一物体の上に溶接して、その物体
を補強できるということも考慮している。例えばこの複
合体を物体上に溶接して、補強リブを作り、消耗、摩耗
、腐食などのために生じた損傷部を補修し、耐摩耗波型
を造り、または表面の特性を変更することができる。こ
のような方法で溶接できる物体の例にはタンクの踏み板
、船のプロペラ、ヘリコプタ−の羽根、ドリルビットと
パイプおよびブルドーザ−のような重量機械の駆動スプ
ロケットなどがある。
物体を溶接することに焦点を当てていたが、本発明は本
書に開示されている金属セラミック慢合体を、金属含有
物質で造られている単一物体の上に溶接して、その物体
を補強できるということも考慮している。例えばこの複
合体を物体上に溶接して、補強リブを作り、消耗、摩耗
、腐食などのために生じた損傷部を補修し、耐摩耗波型
を造り、または表面の特性を変更することができる。こ
のような方法で溶接できる物体の例にはタンクの踏み板
、船のプロペラ、ヘリコプタ−の羽根、ドリルビットと
パイプおよびブルドーザ−のような重量機械の駆動スプ
ロケットなどがある。
本書に開示されている方法により製造される金属−セラ
ミック複合物質の特徴でもう一つ重要なものは、前述の
とおり、主題の複合物質を使って溶接できるとともに従
来の溶接方法と物質を使って溶接できることである。い
づれの場合でも、母体金属と分散粒子が、溶接作業中に
受ける高温時において互に不活性であるように両者の関
係を選択すること、および母体金属に濡れる粒子を適切
に選び凝集作用をなくすることによってこの複合体の能
力が発揮できる。
ミック複合物質の特徴でもう一つ重要なものは、前述の
とおり、主題の複合物質を使って溶接できるとともに従
来の溶接方法と物質を使って溶接できることである。い
づれの場合でも、母体金属と分散粒子が、溶接作業中に
受ける高温時において互に不活性であるように両者の関
係を選択すること、および母体金属に濡れる粒子を適切
に選び凝集作用をなくすることによってこの複合体の能
力が発揮できる。
本書に開示されている方法による金属−セラミック課合
物質は例えばアーク溶接、金属不活性ガス（旧Ｇ）、プ
ラズマ溶接、電子ビーム溶接、レーザー溶接およびその
類似法のような従来の技術によって溶接できる。溶着部
形成のだめの適当な溶加物質には、金属、金属合金、お
よび金属−セラミック複合体が含まれる。主題の複合物
質から造られた物体は１つまたはそれ以上の類似の物体
と、あるいは金属、金属合金または金属−セラミックの
ような異なった組成の物体の１つまたはそれ以上と溶接
によって接合することができ−る。好ましいのは、複合
物質に溶接される異なった組成の物体の金属はアルミニ
ウム、亜鉛、マグネシウム、銅、ニッケル、クロム、鉄
、チタン、コバルト、およびそのような金属の合金、金
属間化合物ならびに複合体から成る群から選ばれる。
物質は例えばアーク溶接、金属不活性ガス（旧Ｇ）、プ
ラズマ溶接、電子ビーム溶接、レーザー溶接およびその
類似法のような従来の技術によって溶接できる。溶着部
形成のだめの適当な溶加物質には、金属、金属合金、お
よび金属−セラミック複合体が含まれる。主題の複合物
質から造られた物体は１つまたはそれ以上の類似の物体
と、あるいは金属、金属合金または金属−セラミックの
ような異なった組成の物体の１つまたはそれ以上と溶接
によって接合することができ−る。好ましいのは、複合
物質に溶接される異なった組成の物体の金属はアルミニ
ウム、亜鉛、マグネシウム、銅、ニッケル、クロム、鉄
、チタン、コバルト、およびそのような金属の合金、金
属間化合物ならびに複合体から成る群から選ばれる。
例１と例２は液状態および固体状態における粉末−粉末
方式の反応によるアルミニウム中のニホウ化チタンの微
細な粒子の析出を例証する。
方式の反応によるアルミニウム中のニホウ化チタンの微
細な粒子の析出を例証する。
例１
重量で３４パーセントのチタン粉末、重量でＩＢパーセ
ントのホウ素、重量で５０パーセントのアルミニウムの
混合物に重力をかけ平方インチあたり３８．０００ポン
ドに圧密化した。この圧密物を８００°Ｃの温度に設定
された炉内で加熱した。約６７０’Ｃに達すると、約１
２５０℃までの急速な温度上昇が記録された。温度上昇
速度は非常に急速であり（毎分９００℃以上）その後毎
分的４００″Ｃの冷却速度となった。その後の試験によ
って、サンプルはアルミニウム母体中にニホウ化チタン
の微細な分散体（０，１から３ミクロン）を含有するこ
とが明らかとなった。
ントのホウ素、重量で５０パーセントのアルミニウムの
混合物に重力をかけ平方インチあたり３８．０００ポン
ドに圧密化した。この圧密物を８００°Ｃの温度に設定
された炉内で加熱した。約６７０’Ｃに達すると、約１
２５０℃までの急速な温度上昇が記録された。温度上昇
速度は非常に急速であり（毎分９００℃以上）その後毎
分的４００″Ｃの冷却速度となった。その後の試験によ
って、サンプルはアルミニウム母体中にニホウ化チタン
の微細な分散体（０，１から３ミクロン）を含有するこ
とが明らかとなった。
例２
２０．５パーセントのチタン、９．５パーセントのホウ
素および重量で７０パーセントのコバルトの混合物に圧
力をかけ平方インチあたり４０，０００ポンドに圧縮し
炉内で加熱した。８００℃において大きな５発熱反応が
起こり温度は約１６００℃まで上昇した。続くｘ−線分
析の結果、コバルト母体中にニホウ化チタンの存在が確
認された。この場合母体の融点は１４９５°Ｃであるが
、反応種の拡散が十分に行なわれれば反応開始温度は母
体金属の融点より低くてよい、そして反応は母体金属の
融点以下で始まるということが明らかとなった。
素および重量で７０パーセントのコバルトの混合物に圧
力をかけ平方インチあたり４０，０００ポンドに圧縮し
炉内で加熱した。８００℃において大きな５発熱反応が
起こり温度は約１６００℃まで上昇した。続くｘ−線分
析の結果、コバルト母体中にニホウ化チタンの存在が確
認された。この場合母体の融点は１４９５°Ｃであるが
、反応種の拡散が十分に行なわれれば反応開始温度は母
体金属の融点より低くてよい、そして反応は母体金属の
融点以下で始まるということが明らかとなった。
液状態の合金−合金反応は次の例３および例４に示す。
例３
重量で１０パーセントのチタンを含むアルミニウム合金
と、重量で４パーセントのホウ素を含むアルミニウム合
金の別々の二つの合金をアルミするつぼに入れアルゴン
雰囲気中で１時間１４００℃に加熱した。拡散と熱的作
用によって合金の混合が生じた。チタンとホウ素のすべ
てが確実に溶解し、その結果側々の元素よりも相当溶解
し難いニホウ化チタンが完全に析出し得るように実験を
１４００℃にて行なった。生成した金属母体複合体につ
いて引き続き行なったＳＥＮ／ＥＤＳ分析の結果、アル
ミニウム母体中に１ミクロン以下のＴｉＢ２分散体が確
認された。この実験はアルミニウム化チタン、およびニ
ホウ化アルミニウムを完全に溶解するように計画した結
果、すべてのチタンとホウ素はアルミニウムの中に溶液
となって保持されていたがニホウ化チタンはその溶解度
が限られているから溶媒金属の融点以上の温度であれば
合金が全部溶解していなくても［産出することが認めら
れた。
と、重量で４パーセントのホウ素を含むアルミニウム合
金の別々の二つの合金をアルミするつぼに入れアルゴン
雰囲気中で１時間１４００℃に加熱した。拡散と熱的作
用によって合金の混合が生じた。チタンとホウ素のすべ
てが確実に溶解し、その結果側々の元素よりも相当溶解
し難いニホウ化チタンが完全に析出し得るように実験を
１４００℃にて行なった。生成した金属母体複合体につ
いて引き続き行なったＳＥＮ／ＥＤＳ分析の結果、アル
ミニウム母体中に１ミクロン以下のＴｉＢ２分散体が確
認された。この実験はアルミニウム化チタン、およびニ
ホウ化アルミニウムを完全に溶解するように計画した結
果、すべてのチタンとホウ素はアルミニウムの中に溶液
となって保持されていたがニホウ化チタンはその溶解度
が限られているから溶媒金属の融点以上の温度であれば
合金が全部溶解していなくても［産出することが認めら
れた。
例４
合金中のチタンとホウ素を完全に溶解させる必要がない
という主張を支持するため、例３と同じ３つの実験を行
なった、ただし到達最高温度はそれぞれ１２００℃、１
０００℃および８００℃とした。例３と同じ（、すべて
の場合に、微細に分散されたＴ＋６２粒子がアルミニウ
ム母体中に観察された。
という主張を支持するため、例３と同じ３つの実験を行
なった、ただし到達最高温度はそれぞれ１２００℃、１
０００℃および８００℃とした。例３と同じ（、すべて
の場合に、微細に分散されたＴ＋６２粒子がアルミニウ
ム母体中に観察された。
次の例５はプラズマ状態における合金−合金反応による
アルミニウム／ニホウ化チタン慢合体の製造について説
明する。
アルミニウム／ニホウ化チタン慢合体の製造について説
明する。
例５
本例では、密閉容器内において、各金属母体と反応種の
一方を含有する二つの電極間にアークを当てることによ
って反応が行なわれた。電極の相対位置はアークが通り
得るように調整した。また当該電極の溶融が均等に行な
われるようにそれを回転させた。空気中において、均一
化した溶融金属の粉末に微粒化したが好ましくは不活性
ガスまたは真空のような反応性のない雰囲気で行なうべ
きである。、別の方法として溶融金属をアークの下に設
置した加熱容器に集めインゴットを造る。
一方を含有する二つの電極間にアークを当てることによ
って反応が行なわれた。電極の相対位置はアークが通り
得るように調整した。また当該電極の溶融が均等に行な
われるようにそれを回転させた。空気中において、均一
化した溶融金属の粉末に微粒化したが好ましくは不活性
ガスまたは真空のような反応性のない雰囲気で行なうべ
きである。、別の方法として溶融金属をアークの下に設
置した加熱容器に集めインゴットを造る。
アーク内のセラミック成分間の反応は母体金属と混合さ
れたセラミック化合物を産出する。この方法の場合、極
めて急速な温度Ｊ−Ｈと冷却速度の故に、金属母体中に
セラミック粒子の極く微細な分散体が得られる。一つは
アルミニウムとチタンを含有し、他の一つはアルミニウ
ムとホウ素を含有する二つの電極間に上記の方法でアー
クを当てると、溶融したアルミニウムの滴の中にニホウ
化チタンの微細な分散体が形成されその滴は不活性ガス
中を落下する時に固化する。このようにして製造された
粉末は引き続き、従来の粉末冶金の方法によって処理さ
れる。この方法の変形として、溶融金属の滴を加熱るつ
ぼに集め従来の金属加工作業用のインゴットを製造する
。また別の変形として、滴を冷却されている回転ドラム
上に集め金属−セラミックのフレークを製造する。
れたセラミック化合物を産出する。この方法の場合、極
めて急速な温度Ｊ−Ｈと冷却速度の故に、金属母体中に
セラミック粒子の極く微細な分散体が得られる。一つは
アルミニウムとチタンを含有し、他の一つはアルミニウ
ムとホウ素を含有する二つの電極間に上記の方法でアー
クを当てると、溶融したアルミニウムの滴の中にニホウ
化チタンの微細な分散体が形成されその滴は不活性ガス
中を落下する時に固化する。このようにして製造された
粉末は引き続き、従来の粉末冶金の方法によって処理さ
れる。この方法の変形として、溶融金属の滴を加熱るつ
ぼに集め従来の金属加工作業用のインゴットを製造する
。また別の変形として、滴を冷却されている回転ドラム
上に集め金属−セラミックのフレークを製造する。
次の例はアルミニウム母体中に析出するニホウ化チタン
の粒子大きさに及ぼす無定形ホウ素の影響を示す。
の粒子大きさに及ぼす無定形ホウ素の影響を示す。
例６
例１の説明と同じ混合物（ただし、結晶ホウ素の代わり
に無定形ホウ素を使用）を調製し、（すなわち重量で約
３４パーセントのチタン、重量で約１８パーセントのホ
ウ素、および屯ハで５０パーセントのアルミニウム）圧
密にして炉内で加熱した。
に無定形ホウ素を使用）を調製し、（すなわち重量で約
３４パーセントのチタン、重量で約１８パーセントのホ
ウ素、および屯ハで５０パーセントのアルミニウム）圧
密にして炉内で加熱した。
約６２０℃の温度において急速な発熱が記録された。
引続（試験によってアルミニウム母体中に極めて微細な
ニホウ化チタン粒子の存在が明らかになった。
ニホウ化チタン粒子の存在が明らかになった。
例１または例６のどちらかで製造された高濃度複合体は
親濃縮物として金属／合金系の分散硬化を行なうために
引き続き稀釈するのに使用するのに適している。
親濃縮物として金属／合金系の分散硬化を行なうために
引き続き稀釈するのに使用するのに適している。
次の例は、融点の一層高い別の母体中に析出物を導入す
るために一つの母体溶媒を使用する方法を開示する。
るために一つの母体溶媒を使用する方法を開示する。
例７
重量で１６パーセントのアルミニウム、重量で５６パー
セントのクロム、重量で２０．６パーセントのチタン、
および重量で９．４パーセントのホウ素の混合物を圧密
化し、次いで炉で加熱した。約６２０℃の温度に達する
と急速な反応が起こり ８００℃までの温度上昇となり
クロム母体を溶融した。温度と時間の曲線は二つのピー
クを示し、それはアルミニウム中の発熱反応（一般に６
００℃から ６８０℃で起こる）とそれに続くクロム内
の反応を示した。
セントのクロム、重量で２０．６パーセントのチタン、
および重量で９．４パーセントのホウ素の混合物を圧密
化し、次いで炉で加熱した。約６２０℃の温度に達する
と急速な反応が起こり ８００℃までの温度上昇となり
クロム母体を溶融した。温度と時間の曲線は二つのピー
クを示し、それはアルミニウム中の発熱反応（一般に６
００℃から ６８０℃で起こる）とそれに続くクロム内
の反応を示した。
したがって低融点の母体が反応の「低温開始剤」として
作用しそれが熱を放出して、より融点の高い化合物内で
の反応をさらに誘発した。生成した複合体中に、クロム
−アルミニウム合金を母体とするニホウ化チタンが確認
された。
作用しそれが熱を放出して、より融点の高い化合物内で
の反応をさらに誘発した。生成した複合体中に、クロム
−アルミニウム合金を母体とするニホウ化チタンが確認
された。
例８
重量で２０．６パーセントのチタン、重量で９．４パー
セントのホウ素、および重量で７０パーセントのクロム
の混合物を圧密化して平方インチ当り４０．０００ポン
ドにし、炉内で加熱した。約８８０℃において急速な発
熱反応が記録された。この温度は母体の２０パーセント
がアルミニウムで構成される時に同じ比率のチタンとホ
ウ素が反応する温度より ２８０°Ｃ高かった。例７の
場合と同じくｘ−線分析によってニホウ化チタンが確認
された。
セントのホウ素、および重量で７０パーセントのクロム
の混合物を圧密化して平方インチ当り４０．０００ポン
ドにし、炉内で加熱した。約８８０℃において急速な発
熱反応が記録された。この温度は母体の２０パーセント
がアルミニウムで構成される時に同じ比率のチタンとホ
ウ素が反応する温度より ２８０°Ｃ高かった。例７の
場合と同じくｘ−線分析によってニホウ化チタンが確認
された。
例９
銅の母体中に、ニホウ化ジルコニウムが析出する実験を
行なった。重量で約２４パーセントのジルコニウム、１
１パーセントのホウ素、および６５バーセントの銅粉末
の混合物を圧密し炉内で加熱した。
行なった。重量で約２４パーセントのジルコニウム、１
１パーセントのホウ素、および６５バーセントの銅粉末
の混合物を圧密し炉内で加熱した。
温度が８３Ｑ℃に達すると急速な反応が起こり最高的９
７０°Ｃに達した。続いてＸ−線およびＳＥＭ分析を行
なった所、銅の母体中にニホウ化ジルコニウムの存在が
明らかとなった。
７０°Ｃに達した。続いてＸ−線およびＳＥＭ分析を行
なった所、銅の母体中にニホウ化ジルコニウムの存在が
明らかとなった。
例１Ｏ
アルミニウム母体中に、ニケイ化モリブデンを析出させ
る実験を行なった。重量で約７．５パーセントのケイ素
、１２．５パーセントのモリブデン、および８０パーセ
ントのアルミニウム粉末混合物を圧密し炉内で加熱した
。約６４０°Ｃの温度に達した時、急速な発熱が記録さ
れた。引続いて行なったＸ−線とＳｒＥＭ分析によりア
ルミニウム母体中のニケイ化モリブデンの存在が確認さ
れた。
る実験を行なった。重量で約７．５パーセントのケイ素
、１２．５パーセントのモリブデン、および８０パーセ
ントのアルミニウム粉末混合物を圧密し炉内で加熱した
。約６４０°Ｃの温度に達した時、急速な発熱が記録さ
れた。引続いて行なったＸ−線とＳｒＥＭ分析によりア
ルミニウム母体中のニケイ化モリブデンの存在が確認さ
れた。
例＋１
重量で２０．４パーセントのチタン、９．６パーセント
のホウ素、および７０パーセントの鉛の混合物を平方イ
ンチ当り４０，０００ポンドに圧密化し４５０℃に加熱
した。発熱は記録されなかったし、その後のＸ−線分析
によって未反応の元素粉末が確認されたに過ぎなかった
。この結果は他の人に明らかにしているように、船中に
ホウ素は溶解しない、そのため鉛の中でホウ素の拡散が
起こらないためチタンとの反応が生じなかったことを物
語っている。
のホウ素、および７０パーセントの鉛の混合物を平方イ
ンチ当り４０，０００ポンドに圧密化し４５０℃に加熱
した。発熱は記録されなかったし、その後のＸ−線分析
によって未反応の元素粉末が確認されたに過ぎなかった
。この結果は他の人に明らかにしているように、船中に
ホウ素は溶解しない、そのため鉛の中でホウ素の拡散が
起こらないためチタンとの反応が生じなかったことを物
語っている。
この結果と対照的に、ケイ素、チタン、と鉛の混合物は
、ケイ素とチタンが共に鉛にある程度溶け、それか拡散
および反応を可能にするから鉛の中にニホウ化チタンを
造る。
、ケイ素とチタンが共に鉛にある程度溶け、それか拡散
および反応を可能にするから鉛の中にニホウ化チタンを
造る。
例■２
アルミニウム化ニッケル（Ｎｉ３Ａｊりとニホウ化チタ
ン（ＴｉＢ２ ）の形成に対してに論的な比率すなわち
、重量で１０パーセントのアルミニウム、重量で６２パ
ーセントのニッケル、重量で１９パーセントのチタン、
重量で９パーセントのホウ素の割合いのアルミニウム、
ニッケル、チタン、およびホウ素の混合物を平方インチ
当り４０，０００ポンドの圧密にして炉内で加熱した。
ン（ＴｉＢ２ ）の形成に対してに論的な比率すなわち
、重量で１０パーセントのアルミニウム、重量で６２パ
ーセントのニッケル、重量で１９パーセントのチタン、
重量で９パーセントのホウ素の割合いのアルミニウム、
ニッケル、チタン、およびホウ素の混合物を平方インチ
当り４０，０００ポンドの圧密にして炉内で加熱した。
６２０°Ｃになると、急速な発熱が記録されたがそれは
その後のＸ−線回折および走査型電子顕微鏡による分析
によって、ニッケルアルミニウム母体中のニホウ化チタ
ン粒子の形成によるものとして確定された。この実験か
ら、次ｄことが立証される、すなわちセラミックー形成
種相互の親和力の方が、セラミックー形成種のどちらか
が金属間化合物を形成する二つの元素に対して持ってい
る親和力より大である限り、セラミック相例えばニホウ
化チタンはアルミニウム化ニッケルのような金属間化合
物の相の中に析出することができる。
その後のＸ−線回折および走査型電子顕微鏡による分析
によって、ニッケルアルミニウム母体中のニホウ化チタ
ン粒子の形成によるものとして確定された。この実験か
ら、次ｄことが立証される、すなわちセラミックー形成
種相互の親和力の方が、セラミックー形成種のどちらか
が金属間化合物を形成する二つの元素に対して持ってい
る親和力より大である限り、セラミック相例えばニホウ
化チタンはアルミニウム化ニッケルのような金属間化合
物の相の中に析出することができる。
次の例は母体金属の溶融多量物の中にセラミック形成成
分を直接加えることによって腹合物質を製造する方法を
開示する。
分を直接加えることによって腹合物質を製造する方法を
開示する。
例１３
２０１４アルミニウム合金をるつぼに入れ完全に溶融し
た多−物となるまで溶融させた。約４１．４重量パーセ
ントのチタン、約１８．６重量パーセントのホウ素、お
よび残部のアルミニウムを含有する圧密になっているが
未反応の混合物を２０ミクロン以上の粒子径を持つ粉末
から調製した。それからこの圧密混合物を溶融アルミニ
ウム多量物に加えた。
た多−物となるまで溶融させた。約４１．４重量パーセ
ントのチタン、約１８．６重量パーセントのホウ素、お
よび残部のアルミニウムを含有する圧密になっているが
未反応の混合物を２０ミクロン以上の粒子径を持つ粉末
から調製した。それからこの圧密混合物を溶融アルミニ
ウム多量物に加えた。
急速な発熱反応が起こりその結果、アルミニウム合金中
に分散した約２３重量パーセントのニホウ化チタンを形
成した。その後固化した複合体物質のＳＥＮ分析の結果
、分散しているニホウ化チタンの粒子径は１ミクロン以
下であると決定された、そしてこれは出発時のチタンお
よびホウ素成分の粒子径より可成り小であった。
に分散した約２３重量パーセントのニホウ化チタンを形
成した。その後固化した複合体物質のＳＥＮ分析の結果
、分散しているニホウ化チタンの粒子径は１ミクロン以
下であると決定された、そしてこれは出発時のチタンお
よびホウ素成分の粒子径より可成り小であった。
次の例は親濃縮物の製造と、その後、別の金属母体を加
えて稀釈する方法を開示する。
えて稀釈する方法を開示する。
例１４
チタン、無定形ホウ素およびアルミニウム金属粉末を適
当な比率に結合させて、それぞれニホウ化チタンが約２
３重量パーセントと６０重量パーセントの二種類のニホ
ウ化チタン−アルミニウム複合体を造った。其の場析出
反応を行なった後、生成した複合体のＳＥＭ分析を行な
ったところ、１ミクロン未満のニホウ化チタン粒子の大
きさの範囲であることが明らかとなった。析出反応前に
初期の粉末の脱ガスを行なわなかったので得られた複合
体の気孔率は比較的高かった。ニホウ化チタン２３パー
セント含有の複合体をその後、等重量のアルミニウムと
混合しそれからアルミニウムを溶融するために約７５０
℃まで加熱した。混合物を攪拌している中に、複合体濃
縮物はアルミニウムに容易に融け、ニホウ化チタンセラ
ミック相を約１２パーセント含有した複合体が得られた
。
当な比率に結合させて、それぞれニホウ化チタンが約２
３重量パーセントと６０重量パーセントの二種類のニホ
ウ化チタン−アルミニウム複合体を造った。其の場析出
反応を行なった後、生成した複合体のＳＥＭ分析を行な
ったところ、１ミクロン未満のニホウ化チタン粒子の大
きさの範囲であることが明らかとなった。析出反応前に
初期の粉末の脱ガスを行なわなかったので得られた複合
体の気孔率は比較的高かった。ニホウ化チタン２３パー
セント含有の複合体をその後、等重量のアルミニウムと
混合しそれからアルミニウムを溶融するために約７５０
℃まで加熱した。混合物を攪拌している中に、複合体濃
縮物はアルミニウムに容易に融け、ニホウ化チタンセラ
ミック相を約１２パーセント含有した複合体が得られた
。
その後、７０７５アルミニウム合金の溶融物を造り、そ
の中にニホウ化チタン６０重量パーセントを含有する複
合体を入れた。複合体は溶融金属合金に容易に濡れ、そ
して機械攪拌によって容易に混合された。アルミニウム
合金母体巾約１５パーセントのニホウ化チタンを含有す
る生成腹合体を従来の方法によって鋳造した。その後の
ＳＥＮ分析によって、母体全体にわたって、ニホウ化チ
タン粒子の均一な分布が確認され、また、成金濃縮物中
に認められたものとほぼ同じ大きさの粒子か確認された
、すなわち鋳造の間の粒子成長の証拠となるものはなか
った。さらに、ニホウ化チタン粒子の凝集も見られなか
ったしまた鋳放しの複合体は真比重との差による気孔率
が１パ一セント未満であった。
の中にニホウ化チタン６０重量パーセントを含有する複
合体を入れた。複合体は溶融金属合金に容易に濡れ、そ
して機械攪拌によって容易に混合された。アルミニウム
合金母体巾約１５パーセントのニホウ化チタンを含有す
る生成腹合体を従来の方法によって鋳造した。その後の
ＳＥＮ分析によって、母体全体にわたって、ニホウ化チ
タン粒子の均一な分布が確認され、また、成金濃縮物中
に認められたものとほぼ同じ大きさの粒子か確認された
、すなわち鋳造の間の粒子成長の証拠となるものはなか
った。さらに、ニホウ化チタン粒子の凝集も見られなか
ったしまた鋳放しの複合体は真比重との差による気孔率
が１パ一セント未満であった。
次の第■表に記載の通りの各種の金属−セラミック複合
体を造るために追加の実験を行なった。
体を造るために追加の実験を行なった。
例１５
本例においては、ここに開示の方法により製造した金属
セラミック複合体の二物体を在来のアーク溶接法を用い
て溶接した。おのおの、約３フイート×約３インチ、厚
さ約１７４インチで約ｌＯ重量パーセントのニホウ化チ
タン粒子が分散したアルミニウム母体を組成とする二枚
の板を互に近接して置いた。タングステン不活性ガス溶
接法により３７３２インチのタングステン溶接棒と約１
０パーセントアルゴン、残りヘリウムの不活性ガス組成
を用いてこの板を２バスで溶接した。溶接完了後、金属
組織試験の結果、溶着部には殆んど気孔がなくかつニホ
ウ化チタン粒子が粗大化していないことが明らかとなっ
た。
セラミック複合体の二物体を在来のアーク溶接法を用い
て溶接した。おのおの、約３フイート×約３インチ、厚
さ約１７４インチで約ｌＯ重量パーセントのニホウ化チ
タン粒子が分散したアルミニウム母体を組成とする二枚
の板を互に近接して置いた。タングステン不活性ガス溶
接法により３７３２インチのタングステン溶接棒と約１
０パーセントアルゴン、残りヘリウムの不活性ガス組成
を用いてこの板を２バスで溶接した。溶接完了後、金属
組織試験の結果、溶着部には殆んど気孔がなくかつニホ
ウ化チタン粒子が粗大化していないことが明らかとなっ
た。
例１Ｇ
本例では現場セラミック形成反応を利用して溶着部を造
る方法を示す。アルミニウム合金からなる二つの物体を
十分に洗浄し、すすぎ落した後、アーク溶接法により、
約ｌＯ重量パーセントのチタンと４重量パーセントのホ
ウ素を含有する二本のアルミニウム溶接棒を用いて溶接
した。溶接棒を同時に供給したところ棒が融は始めると
含有されていたチタンとホウ素は反応し溶接添加物質中
にニホウ化チタンの分散体が形成された。
る方法を示す。アルミニウム合金からなる二つの物体を
十分に洗浄し、すすぎ落した後、アーク溶接法により、
約ｌＯ重量パーセントのチタンと４重量パーセントのホ
ウ素を含有する二本のアルミニウム溶接棒を用いて溶接
した。溶接棒を同時に供給したところ棒が融は始めると
含有されていたチタンとホウ素は反応し溶接添加物質中
にニホウ化チタンの分散体が形成された。
例１７
前述の溶媒援助其の場セラミック形成反応によって金属
−セラミック複合体を形成する溶接棒によって二物体を
溶接した。アルミル箔を溶剤洗浄、乾燥後、約３．２グ
ラムの箔を３．７フイートのチタンフィラメントと ９
．２フイートのホウ素フィラメントに捲き、溶接棒が反
応した時、約１０パーセントのニホウ化チタンを含有す
るように溶接棒を造った。溶接棒は反応部分の長さが約
２インチであって扱い易くするためそれに６−インチの
把手をつけた。約４バーヤントのマグネシウムを含有す
るアルミニウム基合金の二枚の板をタングステン不活性
ガスアーク溶接装置内で溶接するのにこの棒を添加物質
として使用した。２枚の板の間に、満足すべき品質の溶
接接手が得られた。
−セラミック複合体を形成する溶接棒によって二物体を
溶接した。アルミル箔を溶剤洗浄、乾燥後、約３．２グ
ラムの箔を３．７フイートのチタンフィラメントと ９
．２フイートのホウ素フィラメントに捲き、溶接棒が反
応した時、約１０パーセントのニホウ化チタンを含有す
るように溶接棒を造った。溶接棒は反応部分の長さが約
２インチであって扱い易くするためそれに６−インチの
把手をつけた。約４バーヤントのマグネシウムを含有す
るアルミニウム基合金の二枚の板をタングステン不活性
ガスアーク溶接装置内で溶接するのにこの棒を添加物質
として使用した。２枚の板の間に、満足すべき品質の溶
接接手が得られた。
例１８
前述の溶媒援助其の場セラミック形成反応により金属−
セラミック複合体を形成する溶接棒によって二枚の板を
溶接する。其の場反応に必要な成分のフィラメントと線
を一本の密着した棒に捻って溶接棒を形成する。直径０
．２５ ミリメートルのアルミニウム線、０．２５ ミ
リメートルのチタン線およびタングステンの細い芯を持
つ約５．６ミルのホウ素フィラメントを使用する。線や
フィラメントの使用長゛さはそれぞれ、其の場セラミッ
ク形成反応が完了した時に、約３０パーセントのニホウ
化チタン含有率の金属−セラミック複合体が生産できる
ように特別に選定される。約４パーセントのマグネシウ
ムを含有するアルミニウム基合金の板を溶接するために
、この棒をアーク溶接法によって不活性ガス遮蔽タング
ステン電極を用いて溶接した。健全なそして密層した溶
着部が得られた。
セラミック複合体を形成する溶接棒によって二枚の板を
溶接する。其の場反応に必要な成分のフィラメントと線
を一本の密着した棒に捻って溶接棒を形成する。直径０
．２５ ミリメートルのアルミニウム線、０．２５ ミ
リメートルのチタン線およびタングステンの細い芯を持
つ約５．６ミルのホウ素フィラメントを使用する。線や
フィラメントの使用長゛さはそれぞれ、其の場セラミッ
ク形成反応が完了した時に、約３０パーセントのニホウ
化チタン含有率の金属−セラミック複合体が生産できる
ように特別に選定される。約４パーセントのマグネシウ
ムを含有するアルミニウム基合金の板を溶接するために
、この棒をアーク溶接法によって不活性ガス遮蔽タング
ステン電極を用いて溶接した。健全なそして密層した溶
着部が得られた。
例１９
本例は、溶着部が造られる時に其の場でセラミック粒子
が形成される点において例１．８の溶接と若干類似して
いる。約１０重量パーセントのマグネシウム、と約０．
６重量パーセントのケイ素、約０．２８重量パーセント
のマンガン、および約０．２重量パーセントのクロム、
残りアルミニウムの組成を持つ６０６１型アルミニウム
合金の二枚の板を互に近接して置く。殆んど純粋なチタ
ン電極を使用する金属不活性ガス溶接方法を用いて、系
列１１００のアルミニウム箔（約９９パーセントアルミ
ニウム）に約０．２３グラムの無定形ホウ素粉末を包み
込んで造った棒を、溶接湯の中に加える。アルミニウム
とホウ素の棒は約８分の１インチの厚さでありチタン電
極は直径約０．２５ ミリメートルである。その結果書
られる溶着部は健全でありアルミニウム合金の母体中に
均一に分散したニホウ化チタンの微細な粒子で構成され
ている。
が形成される点において例１．８の溶接と若干類似して
いる。約１０重量パーセントのマグネシウム、と約０．
６重量パーセントのケイ素、約０．２８重量パーセント
のマンガン、および約０．２重量パーセントのクロム、
残りアルミニウムの組成を持つ６０６１型アルミニウム
合金の二枚の板を互に近接して置く。殆んど純粋なチタ
ン電極を使用する金属不活性ガス溶接方法を用いて、系
列１１００のアルミニウム箔（約９９パーセントアルミ
ニウム）に約０．２３グラムの無定形ホウ素粉末を包み
込んで造った棒を、溶接湯の中に加える。アルミニウム
とホウ素の棒は約８分の１インチの厚さでありチタン電
極は直径約０．２５ ミリメートルである。その結果書
られる溶着部は健全でありアルミニウム合金の母体中に
均一に分散したニホウ化チタンの微細な粒子で構成され
ている。
例２０
予め反応を済ませた金属−セラミック■合体を溶加物質
として用いて、アルミニウム合金を溶接した。アルミニ
ウム合金は６０６１アルミニウムとして一般に知られて
いる種類のものであって例１９にて説明した組成を持つ
。厚さｌ／８インチのアルミニウム合金から６インチの
短期を２枚作りそれを酸性の脱酸素溶液に約１５分間浸
漬しその浸水で完全に酸を洗い落した。突合せ溶接され
る６インチの端部に角度３７°の傾斜をつけ、その後、
ステンレス製の溶接支持台の上に０．０３インチのルー
ト隙間になるように両方の板を近接して置いた。約０．
３重量パーセントのマグネシウム、約４．６重量パーセ
ントのケイ素、約２０．０重量パーセントのニホウ化チ
タンおよび残りアルミニウムの組成からなる溶加線を本
書に開示している方法で作り、それを短期と同じように
洗浄した。溶接の直前に、メチルエチルケトンでこの小
冊の脱脂を行なった。
として用いて、アルミニウム合金を溶接した。アルミニ
ウム合金は６０６１アルミニウムとして一般に知られて
いる種類のものであって例１９にて説明した組成を持つ
。厚さｌ／８インチのアルミニウム合金から６インチの
短期を２枚作りそれを酸性の脱酸素溶液に約１５分間浸
漬しその浸水で完全に酸を洗い落した。突合せ溶接され
る６インチの端部に角度３７°の傾斜をつけ、その後、
ステンレス製の溶接支持台の上に０．０３インチのルー
ト隙間になるように両方の板を近接して置いた。約０．
３重量パーセントのマグネシウム、約４．６重量パーセ
ントのケイ素、約２０．０重量パーセントのニホウ化チ
タンおよび残りアルミニウムの組成からなる溶加線を本
書に開示している方法で作り、それを短期と同じように
洗浄した。溶接の直前に、メチルエチルケトンでこの小
冊の脱脂を行なった。
２パーセント酸化トリウムタングステン電極、アルゴン
不活性ガス遮蔽、および１５から１８ボルト、約 １２
５から １３５アンペアのＡＣ電源を用いて、上記の溶
加物質でこの二枚の短冊をアーク溶接した。
不活性ガス遮蔽、および１５から１８ボルト、約 １２
５から １３５アンペアのＡＣ電源を用いて、上記の溶
加物質でこの二枚の短冊をアーク溶接した。
電極と加工物間の距離は約３１３２インチに維持し、溶
接速度は毎分約３から４インチであった。同じ手順で同
一の溶加物質を用い、同じ組成の短ＩＩＩ）をもう２枚
溶接した。
接速度は毎分約３から４インチであった。同じ手順で同
一の溶加物質を用い、同じ組成の短ＩＩＩ）をもう２枚
溶接した。
第２回目の実験で溶接された短ＩＭをその後、１０個の
試料に分け、その中の９個について引張りに関する性質
の試験を行なった。このテスト試料の各について均一な
厚さになるように溶接ビートを切削し、試料の中の７個
を６０６１アルミニウム合金用の標ＩＴＧ型熱処理を行
なった。さらに２つの°試料について光学的測定と硬度
７ＩＩ＋定を行なったが他の試料のように切削は行なわ
なかった。
試料に分け、その中の９個について引張りに関する性質
の試験を行なった。このテスト試料の各について均一な
厚さになるように溶接ビートを切削し、試料の中の７個
を６０６１アルミニウム合金用の標ＩＴＧ型熱処理を行
なった。さらに２つの°試料について光学的測定と硬度
７ＩＩ＋定を行なったが他の試料のように切削は行なわ
なかった。
試料の引張りに関する性質は次のとおりであるが、試料
番号は試料が溶接体の中で位置していた順番を示す。
番号は試料が溶接体の中で位置していた順番を示す。
１ ４１．５９９
２ ３８．０１１
３ ２１．７０３ 熱処理を行なわない。
４ ４１．８６２
５ ４２．８５５
８ ３３．８４１
７ ２１．８００ 熱処理を行なわない。
８ 試験をしない。
９ ３４．５２８
ｔｏ ２７，６９２
熱処理試料は全部溶接部で破損したが熱処理を行なわな
い試料は熱影響で破損した。試料７と９は非常に汚れて
いた、そして試料１０は溶は込みの不足により破損した
。
い試料は熱影響で破損した。試料７と９は非常に汚れて
いた、そして試料１０は溶は込みの不足により破損した
。
硬度計１定の二つの試料は両者とも研磨し、一つの試料
はＴ６条件に合わせて溶液熱処理と熱性を行なった。そ
れから各試料について溶着部および母金属部分の微小硬
度測定を行なった。熱処理を行なわなかった溶接試料で
は母金属の硬度は約７０から８０ｋｇ／ｍの範囲であっ
たが溶着部の硬度は約７５から９０ｋｇ／ｍの範囲であ
った。熱処理を行なった試料では母金属は約１１０から
１２０ｋｇ／ｍの範囲の硬度であり溶着部の硬度は約
１２０から １３０ｋｇ／ｉの範囲であった。この硬
度測定によって、溶着物質の硬度は母金属物質より以上
に熱処理に影響されることが明らかとなった。
はＴ６条件に合わせて溶液熱処理と熱性を行なった。そ
れから各試料について溶着部および母金属部分の微小硬
度測定を行なった。熱処理を行なわなかった溶接試料で
は母金属の硬度は約７０から８０ｋｇ／ｍの範囲であっ
たが溶着部の硬度は約７５から９０ｋｇ／ｍの範囲であ
った。熱処理を行なった試料では母金属は約１１０から
１２０ｋｇ／ｍの範囲の硬度であり溶着部の硬度は約
１２０から １３０ｋｇ／ｉの範囲であった。この硬
度測定によって、溶着物質の硬度は母金属物質より以上
に熱処理に影響されることが明らかとなった。
溶着部の顕微鏡写真検査によれば若干のニホウ化チタン
粒子は凝集し、凝集物の間に、分散した微細ニホウ化チ
タンの領域を残す傾向がある。凝集ニホウ化チタン粒子
の立体的顕微鏡写真はケイ素の母体中の粒子を示してい
るようであるが、それはケイ素がアルミニウムより著し
くニホウ化チタンに濡れ易いという事実から考えてあり
得ることである。
粒子は凝集し、凝集物の間に、分散した微細ニホウ化チ
タンの領域を残す傾向がある。凝集ニホウ化チタン粒子
の立体的顕微鏡写真はケイ素の母体中の粒子を示してい
るようであるが、それはケイ素がアルミニウムより著し
くニホウ化チタンに濡れ易いという事実から考えてあり
得ることである。
例２１
在来のアルミニウム合金の二枚の板を金属−セラミック
腹合体の溶加物質を用いて溶接した。溶接される板は８
０Ｂｌ型のアルミニウム合金であって、れを溶接前に化
学洗浄しかつワイヤブラシをかけた。溶加物質は５３５
Ｂ型のアルミニウム合金の金属母体で構成されており約
１０重量パーセントのニホウ化チタンを含有していた。
腹合体の溶加物質を用いて溶接した。溶接される板は８
０Ｂｌ型のアルミニウム合金であって、れを溶接前に化
学洗浄しかつワイヤブラシをかけた。溶加物質は５３５
Ｂ型のアルミニウム合金の金属母体で構成されており約
１０重量パーセントのニホウ化チタンを含有していた。
５３５Ｇ型のアルミニウム合金は主として約５重量パー
セントのマグネシウム、付随的な不純物および残部のア
ルミニウムを含有していた。
セントのマグネシウム、付随的な不純物および残部のア
ルミニウムを含有していた。
２パーセントのジルコニアを含有した５／３２インチ直
径のタングステン電極と約２５パーセントアルボンと残
りヘリウムを含有する不活性ガスを用いて、二枚の板を
不活性ガスアーク溶接した。溶加物質は直径０．１３０
インチの細い線の形であった。
径のタングステン電極と約２５パーセントアルボンと残
りヘリウムを含有する不活性ガスを用いて、二枚の板を
不活性ガスアーク溶接した。溶加物質は直径０．１３０
インチの細い線の形であった。
この二枚板の溶接を６パスで行なったがパスの間は冷却
し又最後の２パスには溶加物質を加えなかった。バスの
間、アンペアは約 １８０から約２８０としまた、電圧
は約１７ボルトに維持した。試験の結果、造られた溶着
部は健全であり、ニホウ化チタンは微細な粒子径であっ
て、凝集の証拠となるものはなかった。固化した溶加溶
着部を第３図に示す。溶着部は、明らかに典型的に共晶
合金の模樹石状の構造と比較的粗い粒を示している。熱
処理前後の溶接板の引張り性質試験では溶接部よりむし
ろ板の部分に破損部位が生じた、そしてこのことから、
溶接部の方が板の部分よりも強度が大であることが明ら
かである。熱処理を受けた試供品の場合、極板引張り強
さは平均的２５．９クシイであり伸び率の平均は１１．
６パーセントであった。熱処理を受けない試供品の場合
、極板引張り強さは約１９．１クシイであり伸び率は平
均的１９．０パーセントであった。
し又最後の２パスには溶加物質を加えなかった。バスの
間、アンペアは約 １８０から約２８０としまた、電圧
は約１７ボルトに維持した。試験の結果、造られた溶着
部は健全であり、ニホウ化チタンは微細な粒子径であっ
て、凝集の証拠となるものはなかった。固化した溶加溶
着部を第３図に示す。溶着部は、明らかに典型的に共晶
合金の模樹石状の構造と比較的粗い粒を示している。熱
処理前後の溶接板の引張り性質試験では溶接部よりむし
ろ板の部分に破損部位が生じた、そしてこのことから、
溶接部の方が板の部分よりも強度が大であることが明ら
かである。熱処理を受けた試供品の場合、極板引張り強
さは平均的２５．９クシイであり伸び率の平均は１１．
６パーセントであった。熱処理を受けない試供品の場合
、極板引張り強さは約１９．１クシイであり伸び率は平
均的１９．０パーセントであった。
例２２
在来のアルミニウム合金を溶加物質として使用して、本
書に開示されている方法によって造られた金属−セラミ
ック複合体で造られた２枚の板を溶接した。溶加物質は
５３５Ｂアルミニウム合金であって、脱ガスしかつ圧縮
されておりまた溶接される板は金属母体が６０６１型ア
ルミニウム合金であり約１５重量パーセントのニホウ化
チタンを含有していた。
書に開示されている方法によって造られた金属−セラミ
ック複合体で造られた２枚の板を溶接した。溶加物質は
５３５Ｂアルミニウム合金であって、脱ガスしかつ圧縮
されておりまた溶接される板は金属母体が６０６１型ア
ルミニウム合金であり約１５重量パーセントのニホウ化
チタンを含有していた。
用いた溶接手順は例２１の場合と殆んど同じであったが
次の点が異なった、すなわち溶接パスの間に溶着部にワ
イヤブラシをかけ、また使用電流は約 １９０から約
２６０アンペアであった。さらに溶接の前に、溶加線を
処理して線の外側の物質約０．０１０インチの層を除去
した。線の処理方法は溶剤を用いて線の汚れを除去し、
アルカリ溶液を用いて線を清浄にし、水ですすぎ、フッ
化水素酸、硝酸、およびクロム酸を含有する溶液を用い
て化学的に研磨しそして最後に水ですすぐことである。
次の点が異なった、すなわち溶接パスの間に溶着部にワ
イヤブラシをかけ、また使用電流は約 １９０から約
２６０アンペアであった。さらに溶接の前に、溶加線を
処理して線の外側の物質約０．０１０インチの層を除去
した。線の処理方法は溶剤を用いて線の汚れを除去し、
アルカリ溶液を用いて線を清浄にし、水ですすぎ、フッ
化水素酸、硝酸、およびクロム酸を含有する溶液を用い
て化学的に研磨しそして最後に水ですすぐことである。
得られた溶着部は健全であり強度が大であった。
溶着部の刻み面の顕微鏡写真は第４図に示したとおり、
気孔のない、しかも微細なニホウ化チタン粒子の均一な
分散状態、そして微細な粒構造の良好な溶着部を示して
いる。気孔がないのは、溶加物質を溶接以前にガス抜き
し、高温重力加圧により圧密化したことに起因している
と考えられた。
気孔のない、しかも微細なニホウ化チタン粒子の均一な
分散状態、そして微細な粒構造の良好な溶着部を示して
いる。気孔がないのは、溶加物質を溶接以前にガス抜き
し、高温重力加圧により圧密化したことに起因している
と考えられた。
例２３
本書に開示されている方法によって形成された金属−セ
ラミック複合体からなる二枚の板を、やはり本書に開示
されている方法により形成された別の金属−セラミック
複合体からなる溶加物質を用いて溶接した。板は６０６
１アルミニウム合金に相当する金属母体を持ち、１５重
量パーセントのニホウ化チタンを含有していた。溶加物
質は、５３５６アルミニウム合金に相当する金属母体を
保ち、約１０重はパーセントのニホウ化チタンを含有し
ていた。
ラミック複合体からなる二枚の板を、やはり本書に開示
されている方法により形成された別の金属−セラミック
複合体からなる溶加物質を用いて溶接した。板は６０６
１アルミニウム合金に相当する金属母体を持ち、１５重
量パーセントのニホウ化チタンを含有していた。溶加物
質は、５３５６アルミニウム合金に相当する金属母体を
保ち、約１０重はパーセントのニホウ化チタンを含有し
ていた。
溶接の手順は例２２で説明したものと同じであるが次の
点が異なっていた。すなわち、溶接バスの間の使用電流
は２２０から ２３０アンペアの範囲内であった。溶着
部は形成されたが、おそらく板を脱ガスしなかったため
にその溶着部は多孔性であった。この結果から板から放
出されるガスが気孔の原因となることが明らかとなった
。
点が異なっていた。すなわち、溶接バスの間の使用電流
は２２０から ２３０アンペアの範囲内であった。溶着
部は形成されたが、おそらく板を脱ガスしなかったため
にその溶着部は多孔性であった。この結果から板から放
出されるガスが気孔の原因となることが明らかとなった
。
例２４
在来のアルミニウム合金の板を本書に開示されている方
法で製造された金属−セラミック複合体の溶加物質で溶
接し、その溶着部と、同じ種類の板を母体金属の４の溶
加物質で形成した溶着部を比較した。この例の仮は亜鉛
５，４１重量パーセント、マグネシウム ２．０６重量
パーセントを含有するアルミニウム合金であった。溶加
物質は５３５Ｇアルミニウム合金に相当する金属母体か
らなり約１０重量パーセントのニホウ化チタンを含有し
ていた。
法で製造された金属−セラミック複合体の溶加物質で溶
接し、その溶着部と、同じ種類の板を母体金属の４の溶
加物質で形成した溶着部を比較した。この例の仮は亜鉛
５，４１重量パーセント、マグネシウム ２．０６重量
パーセントを含有するアルミニウム合金であった。溶加
物質は５３５Ｇアルミニウム合金に相当する金属母体か
らなり約１０重量パーセントのニホウ化チタンを含有し
ていた。
また、比較溶加物質は５３５８アルミニウム合金であっ
た。
た。
板は約１７８インチの厚さと６インチの長さであり、複
合体の線溶加物質の厚さ約１７８インチであり金属の線
溶加物質は約３ノ３２インチの厚さであった。板と溶加
物質は洗浄液浴で研磨されて、外側の酸化物の層を約１
５オングストロームまで減少させた。溶接の直前に、各
板をステンレススチールのワイヤブラシでブラシ掛けし
、メチルエチルケトンで６石れを除去した。各板の溶接
端部を３７．５゜の角度に傾斜をつけ、ルート隙間を約
３／３２インチにした。
合体の線溶加物質の厚さ約１７８インチであり金属の線
溶加物質は約３ノ３２インチの厚さであった。板と溶加
物質は洗浄液浴で研磨されて、外側の酸化物の層を約１
５オングストロームまで減少させた。溶接の直前に、各
板をステンレススチールのワイヤブラシでブラシ掛けし
、メチルエチルケトンで６石れを除去した。各板の溶接
端部を３７．５゜の角度に傾斜をつけ、ルート隙間を約
３／３２インチにした。
アルゴン不活′性ガス遮蔽を行ないながら、２パーセン
トのジルコニアを含有する３１３２インチタングステン
電極を使ってこの板をアーク溶接した。
トのジルコニアを含有する３１３２インチタングステン
電極を使ってこの板をアーク溶接した。
ＡＣ制御を用い、２パスで溶接を行なったが、金属の溶
加物質および複合体の溶加物質の場合それぞれ、第一パ
スでは１０から１２ボルトの電圧、電流は１５０アンペ
アと １８０アンペア、第二バスでは １８５アンペア
と １９５アンペアであった。汚れや気孔を除去するた
めに、パスの合い間にワイヤブラシ掛けを行なった。
加物質および複合体の溶加物質の場合それぞれ、第一パ
スでは１０から１２ボルトの電圧、電流は１５０アンペ
アと １８０アンペア、第二バスでは １８５アンペア
と １９５アンペアであった。汚れや気孔を除去するた
めに、パスの合い間にワイヤブラシ掛けを行なった。
その後溶接された板を引張り試験用試料に切断し、各板
の試料の一部を熱処理し、人工的に老化させた。引張り
試験において、破損はすべて板の部分か熱影響部に生じ
、約３４ケシイの極限引張り強さ、と約３０ケシイの耐
力強度が得られた。
の試料の一部を熱処理し、人工的に老化させた。引張り
試験において、破損はすべて板の部分か熱影響部に生じ
、約３４ケシイの極限引張り強さ、と約３０ケシイの耐
力強度が得られた。
世界的に広く鋼が実用されている点から鋼の溶接の圧倒
的に重要なことは強５！Ｉ してよい。本発明は鋼溶接
用として非常に通しておりそのことを例２５と２Ｇに例
示する。
的に重要なことは強５！Ｉ してよい。本発明は鋼溶接
用として非常に通しておりそのことを例２５と２Ｇに例
示する。
例２５
ＩＹ−１００ｆｖ４の１７２インチの板二枚を極めて接
近させて並べ、１５容量パーセントの分散体を含有する
低−炭素（０，１重量パーセント）溶接棒を用いた突合
せ溶接の阜備を行なった。溶接棒は、鉄、ホウ素、およ
びチタンの粉末を、鉄腹合体中に６０重量パーセントの
Ｔｉ６２を形成させるように、量論的な比率で混合し；
次いでこれを棒の形に圧密化しアルゴンガスの雰囲気中
で反応開始温度に達するまで加熱し；それから反応済み
の濃縮物を放冷することによって調製される。その後こ
の濃縮物を合金元素を適量含有した低炭素鋼の溶融浴に
加えて最終の組成を炭素０．１パーセント、マンガン１
パーセント、ケイ素０．２パーセント、ニッケル２．５
パーセント、クロム０．４５パーセント、モリブデン０
．４パーセント残り鉄とする。この合金を鋳込み、モし
て１／１６インチ直径の棒に加工する。
近させて並べ、１５容量パーセントの分散体を含有する
低−炭素（０，１重量パーセント）溶接棒を用いた突合
せ溶接の阜備を行なった。溶接棒は、鉄、ホウ素、およ
びチタンの粉末を、鉄腹合体中に６０重量パーセントの
Ｔｉ６２を形成させるように、量論的な比率で混合し；
次いでこれを棒の形に圧密化しアルゴンガスの雰囲気中
で反応開始温度に達するまで加熱し；それから反応済み
の濃縮物を放冷することによって調製される。その後こ
の濃縮物を合金元素を適量含有した低炭素鋼の溶融浴に
加えて最終の組成を炭素０．１パーセント、マンガン１
パーセント、ケイ素０．２パーセント、ニッケル２．５
パーセント、クロム０．４５パーセント、モリブデン０
．４パーセント残り鉄とする。この合金を鋳込み、モし
て１／１６インチ直径の棒に加工する。
タングステン電極と溶接金属の間にアークを通じ、また
アークを不活性ガス雰囲気によって保護する。数回のバ
スで溶接が行なわれるのに充分な速度で接合部に溶接棒
を供給する。溶接物は分散体の均一な分布、合金元素の
微細な粒径および均一な分布を示した。溶接物はまた、
高い係数、高強度、高い破壊に対する靭性、低い延性−
脆性遷移温度およびすぐれた応力腐食抵抗および疲労抵
抗を示した。
アークを不活性ガス雰囲気によって保護する。数回のバ
スで溶接が行なわれるのに充分な速度で接合部に溶接棒
を供給する。溶接物は分散体の均一な分布、合金元素の
微細な粒径および均一な分布を示した。溶接物はまた、
高い係数、高強度、高い破壊に対する靭性、低い延性−
脆性遷移温度およびすぐれた応力腐食抵抗および疲労抵
抗を示した。
例２８
溶接棒は、鉄、ホウ素、およびチタンの粉末を、鉄の腹
合体中に６０市にパーセントのＴｉｔｈを形成するよう
に、混合すること；次に、この構成要素を圧密にして棒
状とすること；アルゴンガス雰囲気のもとに、反応開始
温度に達するまで加熱すること；その後反応済みの）農
縮物を放冷することによって調製される。その後、この
濃縮物を適量の合金元素を含有した低炭素鋼の溶融浴に
加え、０．１パーセント炭素、１パーセントマンガン、
０．２パーセントケイ素、２．５パーセントニツケル、
０．４５パーセントクロム、０．４パ一セントモルブデ
ン、残り鉄の最終合金組成にする。合金を鋳造し直径１
ノ１６インチの棒を製作する。
合体中に６０市にパーセントのＴｉｔｈを形成するよう
に、混合すること；次に、この構成要素を圧密にして棒
状とすること；アルゴンガス雰囲気のもとに、反応開始
温度に達するまで加熱すること；その後反応済みの）農
縮物を放冷することによって調製される。その後、この
濃縮物を適量の合金元素を含有した低炭素鋼の溶融浴に
加え、０．１パーセント炭素、１パーセントマンガン、
０．２パーセントケイ素、２．５パーセントニツケル、
０．４５パーセントクロム、０．４パ一セントモルブデ
ン、残り鉄の最終合金組成にする。合金を鋳造し直径１
ノ１６インチの棒を製作する。
溶接される母合金と溶接棒そのものの間にアークを通じ
させて溶着部を造った。溶加溶着部の微細構造は均一で
あり分散体と合金元素の分布は一様であり、粒の大きさ
は微細であった。高い係数、高い強度、破壊に対する高
い靭性、低い延性から脆性への遷移温度およびすぐれた
応力腐食抵抗および疲労抵抗を含め、優れた機械的性質
が記録された。
させて溶着部を造った。溶加溶着部の微細構造は均一で
あり分散体と合金元素の分布は一様であり、粒の大きさ
は微細であった。高い係数、高い強度、破壊に対する高
い靭性、低い延性から脆性への遷移温度およびすぐれた
応力腐食抵抗および疲労抵抗を含め、優れた機械的性質
が記録された。
本書に開示された方法によって製造された金属−セラミ
ック複合体を溶接の目的に使えば多くの利点がある。例
えばその中にセラミック相が析出した金属−セラミック
腹合体を使えば炭化ケイ素を含有する複合体のような現
在用いられているものよりすぐれた硬さと係数的特性を
持っ溶着部が得られる。また金属−セラミック）（合体
は、セラミック相が金属母体と反応しなくて、高’ｔ？
！安定性がすぐれており、またすぐれた耐食性を持つ。
ック複合体を溶接の目的に使えば多くの利点がある。例
えばその中にセラミック相が析出した金属−セラミック
腹合体を使えば炭化ケイ素を含有する複合体のような現
在用いられているものよりすぐれた硬さと係数的特性を
持っ溶着部が得られる。また金属−セラミック）（合体
は、セラミック相が金属母体と反応しなくて、高’ｔ？
！安定性がすぐれており、またすぐれた耐食性を持つ。
さらに開示の金属−セラミック複合体で造られた形状物
質は、ＳＩＣアルミニウムのような在来の、入手可能な
金属−セラミック複合体とは対照的に物質の性質を低下
させずに溶接できる。
質は、ＳＩＣアルミニウムのような在来の、入手可能な
金属−セラミック複合体とは対照的に物質の性質を低下
させずに溶接できる。
本分野の技術に明るい者にとっては本発明に関する上記
の説明から可成りの修正、変更、および応用が容易であ
る。しかしこのような修正、変更、および応用は特許請
求範囲に説明している本発明の範囲内と考える。
の説明から可成りの修正、変更、および応用が容易であ
る。しかしこのような修正、変更、および応用は特許請
求範囲に説明している本発明の範囲内と考える。
第１図（ａ）は在来の５３５６合金溶接捧溶接いて溶接
された在来の粉末冶金の５３５６アルミニウム合金から
なる溶接物の金属と溶着金属の境界面の顕微鏡写真であ
る。第１図（ｂ）は当該顕微鏡写真の各領域の模式的説
明である。 第２図（ａ）は本書に開示している方法に基づきＴｉＢ
２の分散体を含有する５３５６合金溶接棒を用いて溶接
された在来の粉末冶金５３５６アルミニウム合金から成
る溶接物の金属と溶着金属境界面の顕微鏡写真である。 第２図（ｂ）は当該顕微鏡写真の各領域の模式的説明で
ある。 第３図は在来のアルミニウム合金を用いて造られた溶着
部の顕微鏡写真である。 第４図はアルミニウム合金中ニホウ化チタンの金属−セ
ラミック複合体で造られた溶着部の顕微鏡写真である。 図面り）ｉ￥”Ｗ’ ｊ内Ｆ？、、＋、： 、＊：’
Ｗ、、、＋−”し）ＦＩＧ、 ｌ （良少 ＦＪＧ、Ｉ（ｂ） 心血の逼′創、−ｉ′、１憎−自、二変Ｅな・ｊ、）Ｆ
ｉＧ。 ２（０−ン 手 続 ネ市 正 詰）（方式）昭和６２年
８月！１日
された在来の粉末冶金の５３５６アルミニウム合金から
なる溶接物の金属と溶着金属の境界面の顕微鏡写真であ
る。第１図（ｂ）は当該顕微鏡写真の各領域の模式的説
明である。 第２図（ａ）は本書に開示している方法に基づきＴｉＢ
２の分散体を含有する５３５６合金溶接棒を用いて溶接
された在来の粉末冶金５３５６アルミニウム合金から成
る溶接物の金属と溶着金属境界面の顕微鏡写真である。 第２図（ｂ）は当該顕微鏡写真の各領域の模式的説明で
ある。 第３図は在来のアルミニウム合金を用いて造られた溶着
部の顕微鏡写真である。 第４図はアルミニウム合金中ニホウ化チタンの金属−セ
ラミック複合体で造られた溶着部の顕微鏡写真である。 図面り）ｉ￥”Ｗ’ ｊ内Ｆ？、、＋、： 、＊：’
Ｗ、、、＋−”し）ＦＩＧ、 ｌ （良少 ＦＪＧ、Ｉ（ｂ） 心血の逼′創、−ｉ′、１憎−自、二変Ｅな・ｊ、）Ｆ
ｉＧ。 ２（０−ン 手 続 ネ市 正 詰）（方式）昭和６２年
８月！１日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、各、金属含有物質であり、溶接面を持つ、第一と第
二の物体を用意すること；第一の物体の溶接面と第二の
物体の溶接面を近接して置くこと；反応性のセラミック
形成成分を、当該セラミック形成成分の方が当該セラミ
ック物質よりも溶解し易い溶媒金属の存在のもとに、当
該反応性セラミック形成成分を充分に当該溶媒金属中に
拡散させて、当該成分のセラミック形成反応を引き起こ
し、それによって当該溶媒金属中にその場で１ミクロン
以下のセラミック粒子を析出させ得る温度で、接触させ
て、二つの溶接面を接合すべき部位に金属母体中の微細
に分離されたセラミック粒子からなる物質を造ることで
構成される溶接方法。 ２、反応性のセラミック形成成分がそれぞれ溶媒金属の
合金として与えられることを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載する方法。 ３、第一の物体が合金であり第二の物体が合金であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載する方法。 ４、第一の物体が合金であり、第二の物体が母体金属中
にセラミック粒子が微細に分離した複合体であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載する方法。 ５、第一と第二の物体がおのおの、金属母体中にセラミ
ック粒子が微細に分離している複合体であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載する方法。 ６、温度が当該溶融金属の溶融温度付近以上であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載する方法。 ７、反応性のセラミック形成成分と溶媒金属がそれぞれ
別個の元素として与えられることを特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載する方法。 ８、反応性のセラミック形成成分が粉末であり、溶媒金
属がその粉末を包含する箔であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載する方法。 ９、反応性のセラミック形成成分がフィラメントとして
与えられることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載する方法。 １０、溶媒金属がフィラメントであることを特徴とする
特許請求の範囲第９項に記載する方法。 １１、少なくとも一つのセラミック形成成分が周期表の
第３族から第６族の遷移金属からなる群から選ばれるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載する方法。 １２、少なくとも一つのセラミック形成成分がアルミニ
ウム、チタン、ケイ素、ホウ素、炭素、硫黄、ゲルマニ
ウム、モリブデン、タングステン、バナジウム、ジルコ
ニウム、クロム、マグネシウム、ハフニウム、タンタル
、窒素および希土類金属で構成される群から選ばれるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載する方法
。 １３、当該溶媒金属がアルミニウム、ガリウム、ニッケ
ル、チタン、銅、バナジウム、クロム、マンガン、コバ
ルト、鉄、ケイ素、ゲルマニウム、銀、金、白金、パラ
ジウム、ロジウム、ルテニウム、マグネシウム、鉛、亜
鉛、スズ、タンタル、モリブデン、タングステン、ハフ
ニウム、ニオブ、レニウム、ジルコニウム、およびこれ
ら金属の合金および金属間化合物からなる群から選ばれ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１２項に記載する
方法。 １４、当該溶媒金属がアルミニウム、亜鉛、マグネシウ
ム、銅、鉛、ニッケル、クロム、鉄、チタン、コバルト
、およびこのような金属の合金および金属間化合物から
なる群から選ばれることを特徴とする特許請求の範囲第
１３項に記載する方法。 １５、当該セラミック形成成分が各、チタン、ジルコニ
ウム、マグネシウム、ホウ素、ケイ素および炭素からな
る群から選ばれることを特徴とする特許請求の範囲第１
４項に記載する方法。 １６、溶媒金属がアルミニウムを含有し、セラミック形
成成分がチタンとホウ素であることを特徴とする特許請
求の範囲第１５項に記載する方法。 １７、第一と第二の物体が各、アルミニウムを含有しケ
イ素を含まないことを特徴とする特許請求の範囲第１６
項に記載する方法。 １８、第一の物体の金属がアルミニウム、亜鉛、マグネ
シウム、銅、鉛、ニッケル、クロム、鉄、チタン、コバ
ルト、タンタル、モリブデン、タングステン、ハフニウ
ム、ニオブ、レニウム、ジルコニウムおよびそのような
金属の合金からなる群から選ばれることを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載する方法。 １９、第二の物体の金属もまた、アルミニウム、亜鉛、
マグネシウム、銅、ニッケル、クロム、鉄、チタン、コ
バルト、タンタル、モリブデン、タングステン、ハフニ
ウム、ニオブ、レニウム、ジルコニウムおよびそのよう
な金属の合金からなる群から選ばれることを特徴とする
特許請求の範囲第１８項に記載する方法。 ２０、反応性のセラミック形成成分を、当該セラミック
形成成分が当該セラミック成分より可溶性である溶媒金
属の存在のもとに、当該反応性のセラミック形成成分を
当該溶媒金属中に充分拡散させ、当該成分のセラミック
形成反応を引き起こし、それによって当該溶媒金属の中
にその場で１ミクロン以下のセラミック粒子を析出させ
得る温度で、接触させることによって金属母体中に一種
類以上のセラミック物質を析出させて、金属母体中の微
細に分離されたセラミック粒子からなる物質を造ること
、および造られた物質を溶接棒の形に作り上げることで
構成される溶接棒の製造方法。 ２１、温度が当該溶媒金属の溶融温度付近以上であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第２０項に記載する方法
。 ２２、反応性のセラミック形成成分と溶媒金属が各、別
の元素で与えられることを特徴とする特許請求の範囲第
２０項に記載する方法。 ２３、セラミック形成成分が各、当該溶媒金属の合金と
して与えられることを特徴とする特許請求の範囲第２０
項に記載する方法。 ２４、一種類以上のセラミック形成成分が周期表の第３
族から第６族の遷移金属からなる群から選ばれることを
特徴とする特許請求の範囲第２０項に記載する方法。 ２５、一種類以上のセラミック形成成分がアルミニウム
、チタン、ケイ素、ホウ素、炭素、硫黄、ゲルマニウム
、モリブデン、タングステン、バナジウム、ジルコニウ
ム、クロム、マグネシウム、ハフニウム、タンタル、窒
素、および希土類金属からなる群から選ばれることを特
徴とする特許請求の範囲第２０項に記載する方法。 ２６、当該溶媒金属がアルミニウム、ガリウム、ニッケ
ル、チタン、銅、バナジウム、クロム、マンガン、コバ
ルト、鉄、ケイ素、ゲルマニウム、銀、金、白金、パラ
ジウム、ロジウム、ルテニウム、マグネシウム、鉛、亜
鉛、スズ、タンタル、モリブデン、タングステン、ハフ
ニウム、ニオブ、レニウム、ジルコニウム、およびこの
ような金属の合金ならびに金属間化合物からなる群から
選ばれることを特徴とする特許請求の範囲第２５項に記
載する方法。 ２７、当該溶媒金属がアルミニウム、亜鉛、マグネシウ
ム、銅、鉛、ニッケル、クロム、鉄、チタン、コバルト
、およびそのような金属の合金からなる群から選ばれる
ことを特徴とする特許請求の範囲第２６項に記載する方
法。 ２８、当該セラミック形成成分が各、チタン、ジルコニ
ウム、マグネシウム、ホウ素、ケイ素、および炭素から
なる群から選ばれることを特徴とする特許請求の範囲第
２５項に記載する方法。 ２９、溶媒金属がアルミニウムを含有し、セラミック形
成成分がチタンとホウ素であることを特徴とする特許請
求の範囲第２０項に記載する方法。 ３０、造られた物質が押し出し加工を含む諸工程によっ
て溶接棒の形に成形されることを特徴とする特許請求の
範囲第２０項に記載する方法。 ３１、造られた物質が機械加工を含む諸工程によって溶
接棒の形に成形されることを特徴とする特許請求の範囲
第２０項に記載する方法。 ３２、反応性のセラミック形成成分を、当該セラミック
形成成分が当該セラミック成分よりも溶解性の大きい溶
媒金属の存在のもとに、当該反応性のセラミック形成成
分を当該溶媒金属中に充分拡散させ、当該成分のセラミ
ック形成反応を引き起こし、それによって当該溶媒金属
中にその場で１ミクロン以下のセラミック粒子を析出さ
せ得る温度で、接触させることによって金属母体中に一
種類以上のセラミック物質を析出させて、金属母体中に
微細に分離されたセラミック粒子からなる物質の物体を
造ること、およびこの造られた物体を第二の金属含有物
体に近接して置くこと；そして当該の造られた物体と当
該第二の物体の間の当該物体を接合すべき部位に溶加物
質を置くこと；溶加物質の少なくとも一部を溶融させる
のに十分な温度まで当該溶加物質を加熱することによっ
て造られた物体を第二の物体に溶接すること；そしてそ
の後溶加物質を固化させて造られた物質を第二の物体に
接合することで構成される方法。 ３３、溶加物質が金属合金であることを特徴とする特許
請求範囲第３２項に記載する方法。 ３４、溶加物質が金属母体中に微細に分離したセラミッ
ク粒子であることを特徴とする特許請求の範囲第３２項
に記載する方法。 ３５、金属電極と不活性ガス遮蔽を用いたアーク溶接に
よって溶接を行なうことを特徴とする特許請求の範囲第
３２項に記載する方法。 ３６、セラミック形成反応が液状態にて行なわれること
を特徴とする特許請求の範囲第３２項に記載する方法。 ３７、一種類以上のセラミック形成成分が周期表の第３
族から第６族の遷移金属からなる群から選ばれることを
特徴とする特許請求の範囲第３２項に記載する方法。 ３８、一種類以上のセラミック形成成分がアルミニウム
、チタン、ケイ素、ホウ素、炭素、硫黄、ゲルマニウム
、モリブデン、タングステン、バナジウム、ジルコニウ
ム、クロム、マグネシウム、ハフニウム、タンタル、窒
素、および希土類金属からなる群から選ばれることを特
徴とする特許請求の範囲第３７項に記載する方法。 ３９、当該溶媒金属がアルミニウム、ガリウム、ニッケ
ル、チタン、銅、バナジウム、クロム、マンガン、コバ
ルト、鉄、ケイ素、ゲルマニウム、銀、金、白金、パラ
ジウム、ロジウム、ルテニウム、マグネシウム、鉛、亜
鉛、スズ、タンタル、モリブデン、タングステン、ハフ
ニウム、ニオブ、レニウム、ジルコニウム、およびこの
ような金属の合金からなる群から選ばれることを特徴と
する特許請求の範囲第３８項に記載する方法。 ４０、当該溶媒金属がアルミニウム、亜鉛、マグネシウ
ム、銅、鉛、ニッケル、クロム、鉄、チタン、コバルト
、およびこのような金属の合金からなる群から選ばれる
ことを特徴とする特許請求の範囲第３９項に記載する方
法。 ４１、当該セラミック形成成分が各、チタン、ジルコニ
ウム、マグネシウム、ホウ素、ケイ素、および炭素から
なる群から選ばれることを特徴とする特許請求の範囲第
４０項に記載する方法。 ４２、当該溶媒金属がアルミニウムまたはその合金であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第４１項に記載する
方法。 ４３、セラミック物質がニホウ化チタンであり溶加物質
がアルミニウムを含有することを特徴とする特許請求の
範囲第４２項に記載する方法。 ４４、当該の第二の物体が金属母体中に微細に分離した
セラミック粒子であることを特徴とする特許請求範囲の
第３２項に記載する方法。 ４５、反応性のセラミック形成成分を、当該セラミック
形成成分が当該セラミック物質より溶解性の大きい溶媒
金属の存在のもとに、当該反応性セラミック形成成分を
十分に当該溶媒金属中に拡散させ、当該成分のセラミッ
ク形成反応を引き起こしそれによって当該溶媒金属中に
その場で、１ミクロン以下のセラミック粒子を析出させ
得る温度で、接触させることによって金属母体中に一種
類以上のセラミック物質を析出させ、その結果金属母体
中の微細に分離したセラミック粒子で構成される物質か
らなる物質を製造することによって当該の第二の物体を
製造することを特徴とする特許請求の範囲第４４項に記
載する方法。 ４６、第二の物体用の一種類以上のセラミック形成成分
がアルミニウム、チタン、ケイ素、ホウ素、炭素、硫黄
、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、バナジウ
ム、ジルコニウム、およびクロムからなる群から選ばれ
ることを特徴とする特許請求の範囲第４５項に記載する
方法。 ４７、第二の物体の当該溶媒金属がアルミニウム、ガリ
ウム、ニッケル、チタン、銅、バナジウム、クロム、マ
ンガン、コバルト、鉄、ケイ素、ゲルマニウム、銀、金
、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、マグネシ
ウム、鉛、亜鉛、スズ、タンタル、モリブデン、タング
ステン、ハフニウム、ニオブ、レニウム、ジルコニウム
、およびそのような金属の合金からなる群から選ばれる
ことを特徴とする特許請求の範囲第４６項に記載する方
法。 ４８、当該第二の物体のセラミック形成成分にチタンと
ホウ素が含まれ、また溶媒金属にアルミニウムが含まれ
ることを特徴とする特許請求の範囲第４７項に記載する
方法。 ４９、添加物質がマグネシウムを含有するアルミニウム
合金であることを特徴とする特許請求の範囲第４８項に
記載する方法。 ５０、反応性のセラミック形成成分を、当該セラミック
形成成分の方が当該セラミック物質よりも溶解性の大き
い溶媒金属の存在のもとに、当該反応性のセラミック形
成成分を充分に当該溶媒金属中に拡散させ当該成分のセ
ラミック形成反応を引き起こし、それによって当該溶媒
金属中にその場で１ミクロン以下のセラミック粒子を析
出させ得る温度で、接触させて金属母体中に一種類以上
のセラミック物質を析出させることによって金属母体中
の微細に分離したセラミック粒子で構成される溶加物質
を造ること；二つの金属含有物体を互に近接させて並べ
ること；当該溶加物質を充分に加熱して、少なくともそ
の一部を溶融させ、溶融した溶加物質を二つの物体を接
合し得る位置に沈積させること；およびその溶融溶加物
質を固化させて物体を接合することで構成される二つの
金属含有物体の接合方法。 ５１、二つの物体がそれぞれ合金であることを特徴とす
る特許請求の範囲第５０項に記載する方法。 ５２、一つの物体は合金であり他の物体は金属母体中の
微細に分離したセラミック粒子からなる複合体であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第５０項に記載する方法
。 ５３、物体が各、金属母体中の微細に分離したセラミッ
ク粒子からなる複合体であることを特徴とする特許請求
の範囲第５０項に記載する方法。 ５４、当該の物体が、反応性のセラミック形成成分を、
当該セラミック形成成分の方が当該セラミック物質より
も溶解性が大である溶媒金属の存在において、当該反応
性のセラミック形成成分を当該溶媒金属中に充分に拡散
させ当該成分のセラミック形成反応を引き起こし、それ
によって当該溶媒金属中に其の場で１ミクロン以下のセ
ラミック粒子を析出させ得る温度において、接触させる
ことによつて製造されることを特徴とする特許請求の範
囲第５３項に記載する方法。 ５５、物体の溶媒金属がアルミニウム、亜鉛、マグネシ
ウム、銅、鉛、ニッケル、クロム、鉄、チタン、コバル
ト、およびそのような金属の合金からなる群から選ばれ
ることを特徴とする特許請求の範囲第５４項に記載する
方法。 ５６、物体の当該セラミック形成成分が各、チタン、ジ
ルコニウム、マグネシウム、ホウ素、ケイ素、および炭
素からなる群から選ばれることを特徴とする特許請求の
範囲第５５項に記載する方法。 ５７、物体の溶媒金属がアルミニウムを含有し、セラミ
ック形成成分がチタンとホウ素であることを特徴とする
特許請求の範囲第５６項に記載する方法。 ５８、析出の温度が少なくとも当該溶媒金属の溶融温度
付近であることを特徴とする特許請求の範囲第５０項に
記載する方法。 ５９、一種類以上のセラミック形成成分がアルミニウム
、チタン、ケイ素、ホウ素、炭素、硫黄、ゲルマニウム
、モリブデン、タングステン、バナジウム、ジルコニウ
ム、クロム、マグネシウム、ハフニウム、タンタル、窒
素、および希土類金属からなる群から選ばれることを特
徴とする特許請求の範囲第５０項に記載する方法。 ６０、当該溶媒金属がアルミニウム、ガリウム、ニッケ
ル、チタン、銅、バナジウム、クロム、マンガン、コバ
ルト、鉄、ケイ素、ゲルマニウム、銀、金、白金、パラ
ジウム、ロジウム、ルテニウム、マグネシウム、鉛、亜
鉛、スズ、タンタル、モリブデン、タングステン、ハフ
ニウム、ニオブ、レニウム、ジルコニウム、およびその
ような金属の合金からなる群から選ばれることを特徴と
する特許請求の範囲第５９項に記載する方法。 ６１、当該溶媒金属がアルミニウム、亜鉛、マグネシウ
ム、銅、鉛、ニッケル、クロム、鉄、チタン、コバルト
、およびそのような金属の合金からなる群から選ばれる
ことを特徴とする特許請求の範囲第６０項に記載する方
法。 ６２、当該セラミック形成成分が各、チタン、ジルコニ
ウム、マグネシウム、ホウ素、ケイ素、および炭素から
なることを特徴とする特許請求の範囲第６１項に記載す
る方法。 ６３、溶媒金属がアルミニウムを含有し、セラミック形
成成分がチタンとホウ素であることを特徴とする特許請
求の範囲第６２項に記載する方法。 ６４、第一と第二の物体が各、アルミニウムを含有し、
ケイ素を含有しないことを特徴とする特許請求の範囲第
６３項に記載する方法。 ６５、第一の物体の金属がアルミニウム、亜鉛、マグネ
シウム、銅、鉛、ニッケル、クロム、鉄、チタン、コバ
ルト、およびそのような金属の合金からなる群から選ば
れることを特徴とする特許請求の範囲第５０項に記載す
る方法。 ６６、第二の物体の金属もアルミニウム、亜鉛、マグネ
シウム、銅、鉛、ニッケル、クロム、鉄、チタン、コバ
ルト、およびそのような金属の合金からなる群から選ば
れることを特徴とする特許請求の範囲第５０項に記載す
る方法。 ６７、反応性のセラミック形成成分を、当該セラミック
形成成分の方が当該セラミック物質よりも溶解性の大き
い溶媒金属の存在のもとに、当該反応性のセラミック形
成成分を充分に当該溶媒金属中に拡散させ当該成分のセ
ラミック形成反応を引き起こし、それによって当該溶媒
金属中にその場で１ミクロン以下のセラミック粒子を析
出させ得る温度で、接触させて金属母体中に一種類以上
のセラミック物質を析出させることによって金属母体中
の微細に分離したセラミック粒子で構成される溶加物質
を造ること；当該溶加物質を充分に加熱して、少なくと
もその一部を溶融させ、溶融した溶加物質を物体上に沈
積させること；およびその溶融溶加物質を物体上で固化
させることで構成される金属含有物体の接合方法。 ６８、物体が合金であることを特徴とする特許請求の範
囲第６７項に記載する方法。 ６９、物体は金属母体中の微細に分離したセラミック粒
子からなる複合体であることを特徴とする特許請求の範
囲第６７項に記載する方法。 ７０、析出の温度が少なくとも当該溶媒金属の溶融温度
付近であることを特徴とする特許請求の範囲第６７項に
記載する方法。 ７１、一種類以上のセラミック形成成分がアルミニウム
、チタン、ケイ素、ホウ素、炭素、硫黄、ゲルマニウム
、モリブデン、タングステン、バナジウム、ジルコニウ
ム、クロム、マグネシウム、ハフニウム、タンタル、窒
素、および希土類金属からなる群から選ばれることを特
徴とする特許請求の範囲第６７項に記載する方法。 ７２、当該溶媒金属がアルミニウム、ガリウム、ニッケ
ル、チタン、銅、バナジウム、クロム、マンガン、コバ
ルト、鉄、ケイ素、ゲルマニウム、銀、金、白金、パラ
ジウム、ロジウム、ルテニウム、マグネシウム、鉛、亜
鉛、スズ、タンタル、モリブデン、タングステン、ハフ
ニウム、ニオブ、レニウム、ジルコニウム、およびその
ような金属の合金からなる群から選ばれることを特徴と
する特許請求の範囲第７１項に記載する方法。 ７３、当該溶媒金属がアルミニウム、亜鉛、マグネシウ
ム、銅、鉛、ニッケル、クロム、鉄、チタン、コバルト
、およびそのような金属の合金からなる群から選ばれる
ことを特徴とする特許請求の範囲第７２項に記載する方
法。 ７４、当該セラミック形成成分が各、チタン、ジルコニ
ウム、マグネシウム、ホウ素、ケイ素、および炭素から
なることを特徴とする特許請求の範囲第７３項に記載す
る方法。 ７５、溶媒金属がアルミニウムを含有し、セラミック形
成成分がチタンとホウ素であることを特徴とする特許請
求の範囲第７４項に記載する方法。 ７６、物体の金属がアルミニウム、亜鉛、マグネシウム
、銅、鉛、ニッケル、クロム、鉄、チタン、コバルト、
およびそのような金属の合成からなる群から選ばれるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第６７項に記載する方法
。 ７７、物体がアルミニウムを含有し、ケイ素を含有しな
いことを特徴とする特許請求の範囲第７８項に記載する
方法。
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| EP (1) | EP0238758A3 (ja) |
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