JPS63309394A - ＴｉおよびＴｉ合金のろう付接合に適するＴｉ合金系のろう付材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の目的】

（産業上の利用分野） 本発明は、ろう付接合に使用されるＴｉ合金系のろう付
材料に関するものである。 （従来の技術） 従来１．ろう付接合に使用されるろう付材料としては、
銀ろう、ｆＪｉ銅ろう、アルミニウム合金ロラ、りん銅
ろう、ニッケルろう、金ろう、パラジウムろうなどが日
本工業規格（Ｊ　Ｉ　Ｓ）などにおいて制定されている
。 一方、宇宙航空機器や化学装置などの分野においては、
高比強度でかつ高靭性を有し、＋５れた耐食性を示すと
共に、加工、ｌ′６接、切削なども合金種によっては容
易に可能であるというすぐれた特長をもつＴｉおよびＴ
ｉ合金が多く採用されている。 そして、これらＴｉおよびＴｉ合全全部材同士組立てる
に際し、リベットやボルト類を用いる場合には、リベッ
トやボルト類の貫通孔を形成する必要があることから、
用途等によっては当該貫通孔かち気体や液体の洩れが発
生するのを防ぐ必要があり、また高応力負荷のかかると
きには応力集中が生じないようにする必要もあり、リベ
ットやボルト類の貫通孔を必要としない溶接やろう付に
よる接合も重要視されている。 しかしながら、溶接による場合には、ビーム溶接やプラ
ズマ溶接などの高エネルギー密度の熱源を使用するため
、母材と溶接部とで組織に大きな違いを生じたり、残留
応力を発生したりし、機械的性質のばらつきや低下など
を生じる可能性があるため細心の注意を払う必要がある
。 他方、ろう付による接合は、接合部の機械的性質を比較
的均質なものにすることが可能であり、例えば、銀ろう
系のろう付材料であるＧＡＰＡＳ　Ｉ　Ｌが使用される
こともあった。 （発明が解決しようとする問題点） 上記の銀ろう系のろう付材料は、ＴｉもしくはＴｉ合金
中に拡散しても脆い化合物を生じがたく、ぬれ性も良好
であるという利点を有しているが、非常に高価であり、
接合部の最大引張強度もさほど大きくないという問題点
を有していた。 そこで、とくにＴｉおよびＴｉ合金のろう付接合に適す
る種々のろう付材料の開発がなされているが、例えば粉
末状のろう付材料としてこれを有機溶媒と共にペースト
状にして使用する場合には、上記有機溶媒の燃焼によっ
て多量の煙が発生したり、またろう付後の接合部にボイ
ドが発生したり、さらには接合部の組成が不均一なもの
となったりすることがあった。 他方、粉末ペーストによる問題点を回避するために、ろ
う付材料を延伸加工により帯状や箔状にして使用する場
合もあったが、合金系によっては延伸加工が著しく困難
なものもあり、この場合には例えばろう付材料の成分を
延伸加工が可能な成分に分割して合計で前記ろう付材料
の成分となるようにし、前記分割した成分のものを延伸
加工し、たとば二重構造（芯材と外皮材）のものとする
こともあったが、このようにした場合にはコストが大幅
に増加するという問題点があった。 このような問題点を解消するために、本発明者らは先に
、銀ろう系のろう付材料のように高価でなく、かつまた
銀ろう系のものよりも高い最大引張強度を得ることが可
能であると共に、粉末のペースト状として用いる場合の
ようにろう付接合時における多量の煙の発生、ろう封接
合部におけるボイドの形成、成分不均一による機械的強
度のばらつきなどといった不具合の発生がなく、かつま
た延伸加工によらずとも成分組成が均一の帯・・線状と
なっており、ろう付作業性を著しく良好なものとするこ
とが可能であるＴｉ合金系のろう付材料として、Ｃｕ：
２０原子％以下、Ｎｉ：４０原子％以下、残部Ｔｉおよ
び不可避的不純物からなり、液体急冷凝固により帯赤線
状をなしているろう付材料を開発した。 このろう付材料では、上述したような低価格。 良好な引張強度、煙発生の防止、良好なろう付作業性な
どといった優れた特長を有しているが、ろう封接合部に
おける最大引張強度がさらに大きなものとすることが可
能であるＴｉ合金系のろう付材料の開発が望まれていた
。 （発明の目的） 本発明は、このような要望にかんがみてなされたちので
、先に開発したＴｉ系のろう付材料がもつ種々の特長を
具備したうえで、ろう封接合部における最大引張強度を
さらに増大させたものとすることか可能であるろう付材
料を提供することを目的としているものである。

【発明の構成】

（問題点を解決するための手段） 本発明に係るろう付材料は、一般式、 Ｔ　１１００−ａ−ｂ−ｃ　Ｃｕ　　Ｎ　ｉ　ｂＸｃで
表わされ、ａ：２０原子％以下、ｂ：３０原子％以下、
ｃ：４０原子％以下であり、Ｘ成分が、 ■　Ｇｏ、Ｍｎ、Ｓｎのうちから選ばれる１種または２
種以上の合計：３０原子％以下、■　Ｚｒ、Ｃｒ、Ｖの
うちから選ばれる１種または２種以上の合計：３５原子
％以下、■　Ｂ、Ｓｉ、Ｐ、Ｇｅのうちから選ばれる１
種または２種以上の合計：１０原子％以下、■　Ｓ　Ｃ
、Ｙ　、　ＲＥＭのうちから選ばれる１種または２種以
上の合計：ｌＯ原子％以下、で表わされる（１）〜（４
）の元素群のうちの少なくとも１群からなると共に、不
可避的不純物を含み、液体急冷凝固により帯Φ線状をな
していることを特徴としており、より望ましくは、前記
不可避的不純物中において、［０３：０．２原子％以下
、［Ｎ］：０．’ｌ原子％以下、［Ｃ］　二０．５原子
％以下、［Ｆｅｌ：０．１原子％以下であるようにした
ことを特徴としているものである。 次に、本発明に係るろう付材料の成分範囲の限定理由に
ついて説明する。 Ｃｕ　：　２０原子％以下 ＣｕはＴｉ合金系のろう付材料の融点を低下させるのに
有効な元素であり、より望ましくは１原子％以上、さら
に望ましくは５原子％以上とするのがよい。 しかし、多すぎるとろう封接合部の特性が母材であるＴ
ｉおよびＴｉ合金の特性と相違する程度が大きくなって
母材との親和性が低下するとともに、ろう付したあと結
晶質となって脆い金属間化合物を形成して、ろう封接合
部の強度および靭性を低下させるので、２０原子％以下
とするのがよい。 Ｎｆ：３０原子％以下 ＮｉはＴｉ合金系のろう付材料の融点を低下させるのに
有効な元素であり、より望ましくは５原子％以上、さら
に望ましくは１０原子％以上、さらに望ましくは１５Ｍ
子％以上とするのがよい。 しかし、多すぎるとろう封接合部の特性が母材であるＴ
ｉおよびＴｉ合金の特性と相違する度合が増大して母材
との親和性が低下するので、３０原子％以下とするのが
よい。 Ｘ成分：４０原子％以下 Ｘ成分■〜■はろう封接合部における最大引張強度を増
大させるのに有効であるが、多すぎるとかえって最大引
張強度が低下したり、ろう付材料の融点を上昇させたり
するので、Ｘ成分（１）〜（４）の元素群のうちの１種
または２種以上の合計で４０原子％以下とするのがよい
。 そして、Ｘ成分のうちの■の元素群（００９Ｍ　ｎ　、
　Ｓ　ｎのうちから選ばれる１種または２種以上）はろ
う付接合時における接合界面でのぬれ性を向上させてろ
う封接合部における最大引張強度を増大させるのに有効
であるほか、ろう成分の拡散性を高めるのに有効である
ので、より望ましくは２０原子％以上とするのがよい、
しかし、多すぎるとろう封接合部における最大引張強度
をかえって低下させたり、ろう付材料の融点を上昇させ
たりするので前記元素群の合計で３０原子％以下とする
のがよい。 また、Ｘ成分のうちの■の元素群（Ｚｒ。 Ｃｒ、Ｖのうちから選ばれる１種または２種以上）はろ
う付材料の活性化を促進して、ろう封接合部における最
大引張強度を増大させるのに有効であるほか、合金の融
点を低下するのに有効である。しかし、多すぎるとろう
封接合部における最大引張強度をかえって低下させたり
、ろう付材料の融点を上昇させたりするので前記元素群
の合計で３５原子％以下とするのがよい。 さらに、Ｘ成分のうちの■の元素群（Ｂ。 Ｓｉ、Ｐ、Ｇｅのうちから選ばれる１種または２種以上
）はろう封接合部における最大引張強度を増大させるの
に有効であるほか、凝固急冷の際における非晶質化を促
進し、また、粒界を強化して接合強度を向上させるのに
有効であるので、より望ましくは８原子％以上とするの
がよい。しかし、多すぎるとろう付材料の活性度を低下
させてろう封接合部における最大引張強度をかえって低
下させたり、ろう付材料の融点を低下させたりするので
前記元素群の合計で１０原子％以下とするのがよい。 さらにまた、ｘ成分のうちの■の元素群（Ｓｃ、Ｙ、Ｒ
ＥＭ（希土類元素のうちから選ばれる１種または２種以
上）のうちから選ばれる１種または２種以上）はろう付
材料の活性化を促進してろう封接合部における最大引張
強度を増大させるのに有効であるほか、母材の耐酸化性
を向上させるのに有効であるので、より望ましくは８原
子％以上とするのがよい、しかし、多すぎるとろう封接
合部における最大引張強度をかえって低下させたり、ろ
う付材料の融点を低下させたりするので前記元素群の合
計でｌＯ原子％以下とするのがよい。 Ｔｉ：残部 Ｔｉは、とくに母材となるＴｉおよびＴｉ合金のろう付
接合において、接合部の特性を当該母材の特性に近似さ
せるために残部とした。 さらに、不純物中において、［０］：０．２原子％以下
、［Ｎ］：０．１原子％以下、［Ｃ］　：０．５原子％
以下、［Ｆｅ］　　：０．１原子％以下とすることによ
って、ろう封接合部における強度および靭性に代表され
る機械的特性のより一層の向上をはかるようにすること
も望ましい。 本発明に係るろう付材料は上記の成分組成を有し、約１
０４〜１０６°Ｑ／５ｅＣ（７）冷却速度で冷却する液
体急冷凝固により帯・線状をなしているものである。 すなわち、例えば１回転状態にある液中に上記成分組成
の合金溶湯を流下させる液中紡糸法や、ガラス管内に上
記合金溶湯を入れてガラス管ごと引くティラー法や、単
ロールあるいは双ロールの表面に上記成分組成の合金溶
湯を流下させるロール法などによって、９１？・線状の
ろう付材料とする。 このようにして液体急冷凝固して得られたろう付材料は
、微細結晶質となっているものであるか、あるいは全部
もしくは半分以上が非晶質（アモルファス）で残部が微
細結晶質となっているものであり、非晶質を多く含んで
いるものとすることがとくに望ましい。 すなわち、非晶質を多く含む帯φ線状のろう付材料とし
ておくことによって、ろう付材料の溶融による収縮を少
なくし、薄くて均一な肉厚を有し、曲げによって簡単に
折れたり破断したりすることがなく、可撓性を有してい
るため複雑形状などのろう封接合部への添加ないしは介
装が容易であって充填効率を高いものにできるろう付材
料とすることができるようになる。 （実施例） 第１表に示す成分のＴｉ合金をアルゴンガス雰囲気中で
高周波誘導加熱により溶製したのち、得られた合金溶湯
をノズル先端より、高速回転するロール表面に流下させ
て液体急冷凝固させることによって、帯状の非晶質系（
非晶質の割合が５０〜１００体積％）のろう付材料を得
た。こ、れらのろう付材料は、折曲げによって簡単に破
断しない十分良好な可撓性を有するものであった。 一方、ろう付接合に使用する母材としては、純Ｔｉを用
い、接合すべき母材の間に前記帯状のろう付材料を介装
した状態にして、アルゴンガス雰囲気中において８５０
°０，５分間の条件でろう付接合を行った。 次いで、ろう封接合体の最大引張強度（ＵＴＳ）を調べ
たところ、同じく第１表に示す結果で第１表に示すよう
に、本発明に係るろう付材料（Ｎｏ、　１〜６）を用い
て純Ｔｉよりなる母材同士のろう付接合を行った場合に
は、従来例の銀ろうよりなるろう付材料（Ｎｏ、　８）
を用いた場合に比べて接合部の最大引張強度が著しく高
い値を示し、またＸ成分を含まない比較例のろう付材料
（Ｎｏ、　７）に比べても接合部の最大引張強度はかな
り高い値を示した。そして、不純物中の［０］　　、［
Ｎ］　　、［Ｃ］　　、［Ｆｅコ量が若干多いろう付材
料（Ｎｏ、　６）の場合には接合部の最大引張強度が若
干低下することも認められた。

【発明の効果】

以上説明してきたように、本発明に係るろう付材料は、
一般°式　、 Ｔ　ｉ　１００−ａ−ｂ−ｃ　Ｃｕ　　Ｎ　ｉ　ｂＸｃ
で表わされ、ａ：２０原子％以下、ｂ：３０原子％以下
、ｃ：４０原子％以ドであり、Ｘ成分が、 ■　Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｎのうちから選ばれる１種または２
種以上の合計：３ｏ原子％以下、■　Ｚｒ、Ｃｒ、Ｖの
うちから選ばれる１種または２種以上の合計＝３５３５
原子下、■　Ｂ、Ｓｉ　、Ｐ、Ｇｅのうちから選ばれる
１種または２種以上の合計：１０原子％以下、■　Ｓｃ
、Ｙ、ＲＥＭのうちから選ばれる１種または２種以上の
合計：ｌＯ原子％以下、で表わされる（１）〜（４）の
元素群のうちの少なくとも１群からなると共に、不可避
的不純物を含み、液体急冷凝固により帯赤線状をなして
いるものであるから、従来の銀ろう系のろう付材料はど
高価でなく、また銀ろう系のろう付材料および本発明者
らが先に開発したＣｕ−Ｎｉ−Ｔｉ系のろう付材料を用
いた場合よりもろう付接合部においてかなり高い最大引
張強度を得ることが可能であり、従来の粉末のペースト
状として用いる場合のようにろう付接合部における多量
の煙の発生、ろう付接合部におけるボイドの形成、成分
不均一による機械的強度のばらつきなどといった不具合
の発生がなく、かつまた延伸加工によらずとも成分組成
が均一の帯・線状のろう付材料となっており、ろう付作
業性を著しく良好なものにすることが可能であるという
非常に優れた効果がもたらされる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）一般式、 Ｔｉ＿１＿０＿０＿−＿ａ＿−＿ｂ＿−＿ｃＣｕ＿ａＮ
   ｉ＿ｂＸ＿ｃで表わされ、ａ：２０原子％以下、ｂ：３
   ０原子％以下、ｃ：４０原子％以下であり、Ｘ成分が、 （１）Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｎのうちから選ばれる１種または
   ２種以上の合計：３０原子％以下、 （２）Ｚｒ、Ｃｒ、Ｖのうちから選ばれる１種または２
   種以上の合計：３５原子％以下、 （３）Ｂ、Ｓｉ、Ｐ、Ｇｅのうちから選ばれる１種また
   は２種以上の合計：１０原子％以下、（４）Ｓｃ、Ｙ、
   ＲＥＭのうちから選ばれる１種または２種以上の合計：
   １０原子％以下、 で表わされる（１）〜（４）の元素群のうちの少なくと
   も１群からなると共に、不可避的不純物を含み、液体急
   冷凝固により帯・線状をなしていることを特徴とするろ
   う付材料。 （２）不可避的不純物中において、［Ｏ］：０．２原子
   ％以下、［Ｎ］：０．１原子％以下、［Ｃ］：０．５原
   子％以下、［Ｆｅ］：０．１原子％以下であることを特
   徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載のろう付材料
   。