JP3802586B2

JP3802586B2 - 熱膨脹率を異にする二種の部材の、ろう材を用いた加熱接合方法

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Publication number: JP3802586B2
Application number: JP16881195A
Authority: JP
Inventors: 光矢細江; 直正木村; 勝敏野崎
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1995-07-04
Filing date: 1995-07-04
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2015-07-04
Also published as: JPH0919789A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱膨脹率を異にする二種の部材の加熱接合方法、特に希土類元素を含む永久磁石よりなる第１部材と、その第１部材よりも熱膨脹率が大きいＦｅ合金よりなる第２部材とを、ろう材を用いて加熱下で接合する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、第１部材としての希土類元素を含む永久磁石と、第２部材としての鋼製取付台とを接合する場合、合成樹脂接着剤が用いられている（例えば、特公昭６１−３３３３９号公報参照）。
【０００３】
このように合成樹脂接着剤を用いる理由は、希土類元素を含む永久磁石は、非常に脆いため機械加工性が悪く、また高温下に曝されると、金属組織が変化するのでそれに伴い磁気特性が影響を受ける、といった性質を有し、そのため鋼製取付台に永久磁石を取付ける場合、あり差し構造、ねじ止め、溶接等の取付手段を採用することができないからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、合成樹脂接着剤による接合では、その永久磁石の昇温に伴い接合強度が著しく低下し、また接合強度のばらつきが大きいため品質管理が難しい、といった問題がある。
【０００５】
本発明は前記に鑑み、希土類元素を含む永久磁石よりなる第１部材と、その第１部材よりも熱膨脹率が大きいＦｅ合金よりなる第２部材とを、ろう材を用いて加熱下で強固に接合すると共に両部材の接合部に発生する熱応力を緩和して、熱膨脹率が小さい方の部材が脆くても、冷却工程でその部材に割れが発生するのを回避することができる前記加熱接合方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、希土類元素を含む永久磁石よりなる第１部材と、その第１部材よりも熱膨脹率が大きいＦｅ合金よりなる第２部材とを加熱下で接合するに当り、板状インサートであって、一方の平坦面側から他方の平坦面側に向って熱膨脹率が小から大に変化し、且つ一方の平坦面側の熱膨脹率は前記第１部材の熱膨脹率よりも大きく、また他方の平坦面側の熱膨脹率は前記第２部材の熱膨脹率よりも小さいものを用意し、前記板状インサートにおいて、前記一方の平坦面を前記第１部材の接合面に向けると共にそれら平坦面および接合面間に第１のろう材を介在させ、また前記他方の平坦面を前記第２部材の接合面に向けると共にそれら平坦面および接合面間に第２のろう材を介在させて、第１部材、第１のろう材、板状インサート、第２のろう材および第２部材よりなる積層体を作製し、次いで前記積層体を加熱して前記第１部材と前記板状インサートとを前記第１のろう材よりなる第１の接合層を介して接合し、また前記第２部材と前記板状インサートとを前記第２のろう材よりなる第２の接合層を介して接合する、熱膨脹率を異にする二種の部材の、ろう材を用いた加熱接合方法であって、前記第１，第２のろう材が、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕから選択される少なくとも一種である希土類元素と、Ｃｕ、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｂｉ、ＧｅおよびＩｎから選択される少なくとも一種である合金元素ＡＥとからなる希土類元素系合金よりなり、前記第１，第２のろう材において前記合金元素ＡＥの含有量が５原子％≦ＡＥ≦５０原子％であることを特徴とする。
【０００７】
前記手段を採用することにより、希土類元素を含む永久磁石よりなる第１部材と、板状インサートとを、希土類元素系合金より構成された高活性な第１のろう材よりなる第１の接合層を介して強固に接合（即ちろう接）し得ると共に、その第１部材よりも熱膨脹率が大きいＦｅ合金よりなる第２部材と、板状インサートとを、同じく希土類元素系合金より構成された高活性な第２のろう材よりなる第２の接合層を介して強固に接合（即ちろう接）し得るので、第１，第２部材間の接合強度の高い接合体を得ることができる。また特に第１，第２のろう材において前記合金元素ＡＥの含有量が５原子％≦ＡＥ≦５０原子％であるため、各ろう材の活性が損なわれず、しかも固液共存状態において液相を確保可能となる。
【０００８】
一方の平坦面側から他方の平坦面側に向って熱膨脹率が小から大に変化し、且つ一方の平坦面側の熱膨脹率は第１部材の熱膨脹率よりも大きく、また他方の平坦面側の熱膨脹率は第２部材の熱膨脹率よりも小さい板状インサートを第１，第２部材間に介在させると、それらの熱膨脹率が第１部材から第２部材に至るに従って漸次大きくなるように変化する。これにより、冷却工程で、第１，第２部材の熱膨脹率差に起因して両部材の接合部に生じる熱応力を緩和し得るので、熱膨脹率が小さい方の第１部材が希土類元素を含む永久磁石であって脆くても、それに割れが発生するのを回避することができる。
【０００９】
なお、第１，第２のろう材の熱膨脹率は、それらの縦弾性係数Ｅを小さくし得ると共にそれらの厚さを考慮すると、無視しても差支えない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は接合体１の一例を示す。この接合体１においては第１部材が、ＮｄＦｅＢ系永久磁石、ＳｍＣｏ系永久磁石等の希土類元素を含む永久磁石２であり、また第２部材が、永久磁石２よりも熱膨脹率が大きい炭素鋼（Ｆｅ系合金）よりなる鋼製ブロック体３である。
【００１１】
永久磁石２と鋼製ブロック体３との間に接合部４が存在する。その接合部４は、中間に存する板状インサート５と、永久磁石２および板状インサート５間に存する第１の接合層６と、鋼製ブロック体３および板状インサート５間に存する第２の接合層７とよりなる。
【００１２】
板状インサート５は、永久磁石２側の一方の平坦面ａ側から他方の平坦面ｂ側に向って熱膨脹率が小から大に変化し、且つ一方の平坦面ａ側の熱膨脹率は永久磁石２の熱膨脹率よりも大きく、また他方の平坦面ｂ側の熱膨脹率は鋼製ブロック体３の熱膨脹率よりも小さい。
【００１３】
第１，第２の接合層６，７は、箔状（または薄板状）をなす第１，第２のろう材が加熱下で液相を生じる、つまり両ろう材が完全な液相状態になるか、または固相と液相とが共存する固液共存状態になることによって形成されたものである。
【００１４】
接合処理に当っては、図２に示すように、板状インサート５において、一方の平坦面ａを永久磁石２の接合面ｃに向けると共にそれら平坦面ａおよび接合面ｃ間に第１の箔状ろう材８を介在させ、また他方の平坦面ｂを鋼製ブロック体３の接合面ｄに向けると共にそれら平坦面ｂおよび接合面ｄ間に第２の箔状ろう材９を介在させて、図３に示すように永久磁石２、第１のろう材８、板状インサート５、第２のろう材９および鋼製ブロック体３よりなる積層体１０を作製する。次いで積層体１０を、真空加熱炉内に設置して加熱することにより、第１，第２のろう材８，９を液相状態または固液共存状態にし、これにより、永久磁石２と板状インサート５とを第１のろう材８よりなる第１の接合層６を介して接合し、また鋼製ブロック体３と板状インサート５とを第２のろう材９よりなる第２の接合層７を介して接合する。その後、炉冷を行って接合体１を得る。
【００１５】
前記接合処理における加熱時間ｈは、それが長過ぎる場合には永久磁石２および鋼製ブロック体３の特性に影響を与えるので、ｈ≦１０時間であることが望ましく、生産性向上の観点からはｈ≦１時間である。
【００１６】
前記手段を採用することにより、永久磁石２と板状インサート５とを第１の接合層６を介して、また鋼製ブロック体３と板状インサート５とを第２の接合層７を介してそれぞれ強固に接合し得るので、永久磁石２および鋼製ブロック体３間の接合強度の高い接合体１を得ることができる。
【００１７】
永久磁石２および鋼製ブロック体３間に板状インサート５を存在させると、それら２，３，５の熱膨脹率が永久磁石２から鋼製ブロック体３に至るに従って漸次大きくなるように変化する。これにより、冷却工程で、永久磁石２および鋼製ブロック体３の熱膨脹率差に起因して接合部４に生じる熱応力を緩和し得るので、熱膨脹率が小さい方の永久磁石２が脆い場合にもそれに割れが発生するのを回避することができる。
【００１８】
なお、第１，第２のろう材８，９の熱膨脹率は、それら８，９の縦弾性係数Ｅを小さくし得ると共にそれらの厚さを考慮すると、無視しても差支えない。
【００１９】
板状インサート５としては、例えば、図４に示すように、複数、図示例では第１〜第４Ｆｅ−Ｎｉ合金板１１₁〜１１₄よりなるクラッド板が用いられる。各Ｆｅ−Ｎｉ合金板１１₁〜１１₄におけるＮｉ含有量は永久磁石２より離れるに従って漸減している。この場合、Ｎｉ含有量の最大値Ｎｉ（ｍａｘ）は第１Ｆｅ−Ｎｉ合金板１１₁のＮｉ（ｍａｘ）＝３６原子％であり、また最小値Ｎｉ（ｍｉｎ）は第４Ｆｅ−Ｎｉ合金板１１₄のＮｉ（ｍｉｎ）＝１０原子％である。
【００２０】
表１は板状インサート５の各部の組成および熱膨脹係数を示す。
【００２１】
【表１】

【００２２】
図４、表１から明らかなように、板状インサート５において、第１Ｆｅ−Ｎｉ合金板１１₁が一方の平坦面ａを備え、また第４Ｆｅ−Ｎｉ合金板１１₄が他方の平坦面ｂを備える。そして一方の平坦面ａ側から他方の平坦面ｂ側に向って熱膨脹率が小から大に変化する。
【００２３】
第１，第２のろう材８，９としては、希土類元素系合金より構成された高活性なものが用いられる。これらのろう材８，９においては、非晶質相の体積分率Ｖｆが５０％≦Ｖｆ≦１００％であることが望ましい。その理由は次の通りである。即ち、非晶質相は、酸化の起点となるような粒界層が存在しないので耐酸化性が著しく高く、また酸化物の混在も僅少であり、その上偏析がなく組成が均一である、といった特性を有するので、第１，第２の接合層６，７の強度向上を図る上で有効であるからである。
【００２４】
両ろう材８，９において、希土類元素にはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕから選択される少なくとも一種が該当し、それらは単体、または混合物であるＭｍ（ミッシュメタル）、Ｄｉ（ジジミウム）の形態で用いられる。また合金元素ＡＥは希土類元素と共晶反応を行うもので、その合金元素ＡＥには、Ｃｕ、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｂｉ、ＧｅおよびＩｎから選択される少なくとも一種が該当する。合金元素ＡＥの含有量は５原子％≦ＡＥ≦５０原子％に設定される。二種以上の合金元素ＡＥを含有する場合には、それらの合計含有量が５原子％≦ＡＥ≦５０原子％となる。ただし、合金元素ＡＥの含有量がＡＥ＞５０原子％ではろう材８，９の活性が損われ、一方、ＡＥ＜５原子％では固液共存状態において液相を確保することが難しくなる。
【００２５】
表２，３は、ろう材８，９を構成する各種希土類元素系共晶合金およびそれらの縦弾性係数Ｅを示す。
【００２６】
【表２】

【００２７】
【表３】

【００２８】
また希土類元素系亜、過共晶合金としては以下のものを挙げることができる。各化学式において、数値の単位は原子％である（これは以下同じ）。Ｅは縦弾性係数を意味する。
（ａ）Ｎｄ₆₀Ｃｕ₄₀合金（Ｅ＝４５００kgｆ／mm²）、Ｎｄ₇₅Ｃｕ₂₅合金（Ｅ＝４０００kgｆ／mm²）、Ｎｄ₈₀Ｃｕ₂₀合金（Ｅ＝３９５０kgｆ／mm²）、Ｎｄ₅₀Ｃｕ₅₀合金（Ｅ＝９０００kgｆ／mm²）……液相発生温度５２０℃（図５参照）
（ｂ）Ｓｍ₇₅Ｃｕ₂₅合金（Ｅ＝４０００kgｆ／mm²）、Ｓｍ₆₅Ｃｕ₃₅合金（Ｅ＝４３００kgｆ／mm²）……液相発生温度５９７℃
（ｃ）Ｎｄ₉₀Ａｌ₁₀合金（Ｅ＝３８５０kgｆ／mm²、液相発生温度６３４℃）、Ｎｄ₈₀Ｃｏ₂₀合金（Ｅ＝４０００kgｆ／mm²、液相発生温度５９９℃）、Ｌａ₈₅Ｇａ₁₅合金（Ｅ＝４０００kgｆ／mm²、液相発生温度５５０℃）
さらに三元系合金としては、Ｎｄ₆₅Ｆｅ₅Ｃｕ₃₀合金（Ｅ＝４２００kgｆ／mm²、液相発生温度５０１℃）およびＮｄ₇₀Ｃｕ₂₅Ａｌ₅合金（Ｅ＝４０００kgｆ／mm²、液相発生温度４７４℃）を挙げることができる。
〔実施例１〕
純度９９．９％のＮｄと、純度９９．９％のＣｕと、純度９９．９％のＡｌとを、Ｎｄ₇₀Ｃｕ₂₅Ａｌ₅合金が得られるように秤量し、次いでその秤量物を真空溶解炉を用いて溶解し、その後鋳造を行ってインゴットを得た。
【００２９】
このインゴットから約５０ｇの原料を採取し、これを石英ノズルで高周波溶解して溶湯を調製し、次いで溶湯を石英ノズルのスリットから、その下方で高速回転するＣｕ製冷却ロール外周面にアルゴンガス圧により噴出させて超急冷し、幅３０mm、厚さ２０μｍのＮｄ₇₀Ｃｕ₂₅Ａｌ₅合金よりなる薄帯を得た。この薄帯は均質であると共に連続性も良く、したがって前記組成の合金は薄帯形成性が良好である。
【００３０】
この場合の製造条件は次の通りである。即ち、石英ノズルの内径４０mm、スリットの寸法幅０．２５mm、長さ３０mm、アルゴンガス圧１．０kgｆ／cm²、溶湯温度８００℃、スリットと冷却ロールとの距離１．０mm、冷却ロールの周速３３ｍ／sec 、溶湯の冷却速度約１０⁵Ｋ／sec である。
【００３１】
図６は薄帯のＸ線回折結果を示し、この薄帯においては２θ≒３２°に幅広のハローパターンが観察され、このことから薄帯の金属組織は非晶質単相組織であることが判明し、その結晶化温度ＴｘはＴｘ＝１２９．８℃であった。また薄帯の液相発生温度ＴｍはＴｍ＝４７４℃であって易融化が図られており、さらに薄帯は、高い靱性を有するので、１８０°密着曲げが可能であり、また変色もなく優れた耐酸化性を備えていた。さらにまた前記製造条件において、冷却ロールの周速のみを変えて薄帯の厚さを２０μｍから４００μｍまで変化させ、非晶質単相組織が得られる薄帯の臨界厚さを求めたところ、その臨界厚さは２７０μｍであることが判明した。
【００３２】
次に、厚さ１００μｍの薄帯に打抜き加工を施して、図２に示すように縦１００mm、横２０mmで箔状をなし、且つ非晶質の第１，第２のろう材８，９を作製した。
【００３３】
第１部材として、縦１００mm、横２０mm、厚さ５mmのＮｄＦｅＢ系永久磁石（住友特殊金属社製、商品名ＮＥＯＭＡＸ−２８ＵＨ、キュリー点３１０℃）２を選定し、また第２部材として、炭素鋼（ＪＩＳＳ３５Ｃ）よりなり、且つ縦２０mm、横２０mm、長さ１００mmの直方体状の鋼製ブロック体３を選定した。
【００３４】
ＮｄＦｅＢ系永久磁石２の熱膨脹係数は約１．０×１０^-6／℃（平均値）であり、また鋼製ブロック体３の熱膨脹係数は約１２．２×１０^-6／℃であった。
【００３５】
図７は、ＮｄＦｅＢ系永久磁石２および鋼製ブロック体３の温度と熱膨脹率との関係を示す。図７から明らかなように、ＮｄＦｅＢ系永久磁石２は、約３１０℃にて熱膨脹率が逆転し、また約３１０℃以下の温度域における熱膨脹率変化が小さいといった特異性を持つこと、および加熱工程後の冷却工程において、その温度降下に伴いＮｄＦｅＢ系永久磁石２の熱膨脹率と鋼製ブロック体３の熱膨脹率との差が急激に増大することが判る。
【００３６】
さらに板状インサート５として、表１および図４に示した構造を有し、縦１００mm、横２０mm、厚さ１．５mmのものを用意した。
【００３７】
図２，４に示すように、鋼製ブロック体３の長方形をなす上向きの接合面ｄ上に第２のろう材９を、また第２のろう材９上に、第４Ｆｅ−Ｎｉ合金板１１₄（他方の平坦面ｂ）を下向きにした板状インサート５を、さらに板状インサート５の第１Ｆｅ−Ｎｉ合金板１１₁（一方の平坦面ａ）上に第１のろう材８を、さらにまた第１のろう材８上に長方形の接合面ｃを下向きにしたＮｄＦｅＢ系永久磁石２をそれぞれ重ね合せて、図３に示す積層体１０を作製した。
【００３８】
次いで、その積層体１０を真空加熱炉内に設置し、加熱温度Ｔ＝５４０℃、加熱時間ｈ＝２０分間の加熱工程、それに次ぐ炉冷よりなる冷却工程を行って、図１に示すようにＮｄＦｅＢ系永久磁石２と、第１のろう材８より形成された結晶質の第１の接合層６と、板状インサート５と、第２のろう材９より形成された結晶質の第２の接合層７と、鋼製ブロック体３とよりなる接合体１を得た。この接合処理においては、加熱温度ＴがＴ＝５４０℃であって、両ろう材８，９の液相発生温度Ｔｍ＝４７４℃を超えているので、両ろう材８，９は完全な液相状態となる。
【００３９】
このようにして得られた接合体１を目視にて観察したところ、ＮｄＦｅＢ系永久磁石２と板状インサート５とが第１の接合層６を介して十分に接合しており、また鋼製ブロック体３と板状インサート５とが第２の接合層７を介して十分に接合していることが判明した。
【００４０】
またＮｄＦｅＢ系永久磁石２において割れの発生は全然認められなかった。これは、図７に示したように、ＮｄＦｅＢ系永久磁石２と鋼製ブロック体３の熱膨脹率が冷却工程において大きく異なるにも拘らず、板状インサート５を使用したことにより、冷却工程において接合部４に発生する熱応力が緩和されたことに起因する。特に、板状インサート５において、ＮｄＦｅＢ系永久磁石２に最も近い第１Ｆｅ−Ｎｉ合金板１１₁の組成をインバー（invar)組成にして、約３１０℃以下の温度域における第１Ｆｅ−Ｎｉ合金板１１₁の熱的挙動をＮｄＦｅＢ系永久磁石２のそれに近似させたことが、ＮｄＦｅＢ系永久磁石２の割れ発生を回避する上に大きな要因となっている。
【００４１】
ＮｄＦｅＢ系永久磁石２、ＳｍＣｏ系永久磁石等の希土類元素を含む永久磁石は、接合処理時の加熱温度ＴがＴ＞６５０℃になると、その磁気特性、特に保磁力_IＨ_C（磁化の強さＩ＝０）が低下傾向となる。ただし、残留磁束密度Ｂｒおよび保磁力_BＨ_C（磁束密度Ｂ＝０）は殆ど変わらず、したがって最大磁気エネルギ積（ＢＨ）ｍａｘは略一定である。両ろう材８，９を用いた接合処理において、その加熱温度ＴはＴ＝５４０℃であってＴ≦６５０℃であるから、ＮｄＦｅＢ系永久磁石２の磁気特性を変化させるようなことはない。
〔実施例２〕
箔状をなす非晶質の第１，第２のろう材８，９として、実施例１で述べたものと同一組成で、且つ縦２０mm、横２０mm、厚さ１００μｍのものを各ろう材８，９について２つ宛用意した。
【００４２】
またＮｄＦｅＢ系永久磁石２として、実施例１で述べたものと同一構造で、且つ縦２０mm、横２０mm、厚さ５mmのものを用意した。
【００４３】
さらに鋼製ブロック体３として、実施例１で述べたものと同一材質で、且つ縦２０mm、横２０mm、長さ４０mmのものを２つ用意した。
【００４４】
さらにまた、板状インサート５として、実施例１で述べたものと同一構造で、且つ縦２０mm、横２０mm、厚さ１．５mmのものを２つ用意した。
【００４５】
図８（図４も参照）に示すように、１つの鋼製ブロック体３の正方形をなす上向きの接合面ｄ上に第２のろう材９を、第２のろう材９上に、第４Ｆｅ−Ｎｉ合金板１１₄（他方の接合面ｂ）を下向きにした板状インサート５を、板状インサート５の第１Ｆｅ−Ｎｉ合金板１１₁（一方の平坦面ａ）上に第１のろう材８を、第１のろう材８上に正方形をなす一方の接合面ｃを下向きにしたＮｄＦｅＢ系永久磁石２を、ＮｄＦｅＢ系永久磁石２の正方形をなす他方の上向きの接合面ｃ上に第１のろう材８を、第１のろう材８上に、第１Ｆｅ−Ｎｉ合金板１１₁（一方の平坦面ａ）を下向きにした板状インサート５を、板状インサート５の第４Ｆｅ−Ｎｉ合金板１１₄（他方の平坦面ｂ）上に第２のろう材９を、第２のろう材９上に接合面ｄを下向きにしたもう１つの鋼製ブロック体３をそれぞれ重ね合せて積層体を作製し、同様の手順で合計２０個の積層体を作製した。両鋼製ブロック体３に存する貫通孔１３は引張り試験においてチャックとの連結に用いられる。
【００４６】
次いで、各積層体を真空加熱炉内に設置し、加熱温度Ｔ＝５４０℃、加熱時間ｈ＝２０分間の加熱工程、それに次ぐ炉冷よりなる冷却工程を行って、図９に示す２０個のサンドイッチ状物１４を得た。各サンドイッチ状物１４は、１つのＮｄＦｅＢ系永久磁石２を共用する２つの接合体１よりなる。
【００４７】
この接合処理においては、実施例１同様に、加熱温度ＴがＴ＝５４０℃に設定されているので、液相発生温度ＴｍがＴｍ＝４７４℃の各ろう材８，９は完全な液相状態となる。
【００４８】
このようにして得られた各サンドイッチ状物１４を目視にて観察したところ、ＮｄＦｅＢ系永久磁石２と各板状インサート５とが第１の接合層６を介して十分に接合しており、また鋼製ブロック体３と各板状インサート５とが第２の接合層７を介して十分に接合していることが判った。またＮｄＦｅＢ系永久磁石２において割れの発生は全然認められなかった。
【００４９】
比較のため、前記同様のＮｄＦｅＢ系永久磁石２と前記同様の２つの鋼製ブロック体３とを、それら鋼製ブロック体３により、エポキシ樹脂系接着剤（日本チバガイギ社製、商品名アラルダイト）を介しＮｄＦｅＢ系永久磁石２を挟むように重ね合せて積層体を作製し、同様の手順で合計２０個の積層体を作製した。次いで、これら積層体を乾燥炉内に設置して、加熱温度２００℃、加熱時間６０分間の加熱工程、それに次ぐ炉冷よりなる冷却工程を行って、２つの鋼製ブロック体３と永久磁石２とをそれぞれエポキシ樹脂系接着剤を介して接合した２０個のサンドイッチ状物を得た。
【００５０】
ろう材８，９および板状インサート５を用いたサンドイッチ状物１４およびエポキシ樹脂系接着剤を用いたサンドイッチ状物の各１０個について室温下で引張り試験を行い、また残りの各１０個について１５０℃の加熱下で引張り試験を行ったところ、表４の結果を得た。
【００５１】
【表４】

【００５２】
表４から明らかなように、ろう材８，９および板状インサート５を用いたサンドイッチ状物１４は、室温下および１５０℃の加熱下において、エポキシ樹脂系接着剤を用いたサンドイッチ状物に比べて接合強度が高く、またその接合強度は両環境下において殆ど変わらず、さらにそのばらつきも小さい。エポキシ系接着剤を用いたサンドイッチ状物は室温下における接合強度が低い上にそのばらつきが大きく、また１５０℃の加熱下ではその接合強度が室温下のそれの３分の１に低下する。
【００５３】
ＮｄＦｅＢ系永久磁石２、ＳｍＣｏ系永久磁石等の希土類元素を含む永久磁石の濡れ性の悪さは、その結晶粒界に希土類元素濃度、この実施例ではＮｄ濃度の高い相が存在していることに起因する。前記ろう材８，９を用いた接合処理において、それらろう材８，９は液相状態となっており、Ｎｄを主成分とするＮｄ₇₀Ｃｕ₂₅Ａｌ₅合金より生じた液相は、高活性であると共に前記結晶粒界に存するＮｄ濃度の高い相と主成分を共通にすることからＮｄＦｅＢ系永久磁石２に対して優れた濡れ性を発揮し、また前記高活性化に伴い鋼製ブロック体３および板状インサート５に対する濡れ性も極めて良好である。
【００５４】
前記接合技術は、回転機としてのモータ用ロータにおいて、そのロータ本体に対するＮｄＦｅＢ系永久磁石２の接合に適用され、回転数が１００００rpm 以上である高速回転モータの実現を可能にするものである。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、希土類元素を含む永久磁石よりなる第１部材と、板状インサートとを、希土類元素系合金より構成された高活性な第１のろう材よりなる第１の接合層を介して強固に接合（即ちろう接）し得ると共に、その第１部材よりも熱膨脹率が大きいＦｅ合金よりなる第２部材と、板状インサートとを、同じく希土類元素系合金より構成された高活性な第２のろう材よりなる第２の接合層を介して強固に接合（即ちろう接）し得るので、熱膨張率を異にする第１，第２部材を強固に接合することができる。また特に第１，第２のろう材において前記合金元素ＡＥの含有量が５原子％≦ＡＥ≦５０原子％であるため、各ろう材の活性が損なわれず、しかも固液共存状態において液相を確保可能となる。
また一方の平坦面側から他方の平坦面側に向って熱膨脹率が小から大に変化し、且つ一方の平坦面側の熱膨脹率は第１部材の熱膨脹率よりも大きく、また他方の平坦面側の熱膨脹率は第２部材の熱膨脹率よりも小さい板状インサートを第１，第２部材間に介在させるので、それらの熱膨脹率が第１部材から第２部材に至るに従って漸次大きくなるように変化し、これにより、冷却工程で、第１，第２部材の熱膨脹率差に起因して両部材の接合部に生じる熱応力を緩和し得るので、熱膨脹率が小さい第１部材が希土類元素を含む永久磁石であって脆くても、それに冷却工程で割れが発生するのを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】接合体の一部拡大正面図である。
【図２】永久磁石、ろう材、板状インサートおよび鋼製ブロック体の重ね合せ関係の一例を示す斜視図である。
【図３】積層体の側面図である。
【図４】板状インサートの構造説明図である。
【図５】Ｃｕ−Ｎｄ系状態図である。
【図６】Ｎｄ₇₀Ｃｕ₂₅Ａｌ₅合金のＸ線回折図である。
【図７】温度と熱膨脹率との関係を示すグラフである。
【図８】永久磁石、ろう材、板状インサートおよび鋼製ブロック体の重ね合せ関係の他例を示す斜視図である。
【図９】サンドイッチ状物の斜視図である。
【符号の説明】
１接合体
２永久磁石（第１部材）
３鋼製ブロック体（第２部材）
５板状インサート
６，７第１，第２の接合層
８，９第１，第２のろう材
１０積層体
１１₁〜１１₄ 第１〜第４Ｆｅ−Ｎｉ合金板
ａ一方の接合面
ｂ他方の接合面
ｃ，ｄ接合面

Claims

希土類元素を含む永久磁石よりなる第１部材（２）と、その第１部材（２）よりも熱膨脹率が大きいＦｅ合金よりなる第２部材（３）とを加熱下で接合するに当り、板状インサート（５）であって、一方の平坦面（ａ）側から他方の平坦面（ｂ）側に向って熱膨脹率が小から大に変化し、且つ一方の平坦面（ａ）側の熱膨脹率は前記第１部材（２）の熱膨脹率よりも大きく、また他方の平坦面（ｂ）側の熱膨脹率は前記第２部材（３）の熱膨脹率よりも小さいものを用意し、
前記板状インサート（５）において、前記一方の平坦面（ａ）を前記第１部材（２）の接合面（ｃ）に向けると共にそれら平坦面（ａ）および接合面（ｃ）間に第１のろう材（８）を介在させ、また前記他方の平坦面（ｂ）を前記第２部材（３）の接合面（ｄ）に向けると共にそれら平坦面（ｂ）および接合面（ｄ）間に第２のろう材（９）を介在させて、第１部材（２）、第１のろう材（８）、板状インサート（５）、第２のろう材（９）および第２部材（３）よりなる積層体（１０）を作製し、
次いで前記積層体（１０）を加熱して前記第１部材（２）と前記板状インサート（５）とを前記第１のろう材（８）よりなる第１の接合層（６）を介して接合し、また前記第２部材（３）と前記板状インサート（５）とを前記第２のろう材（９）よりなる第２の接合層（７）を介して接合する、熱膨脹率を異にする二種の部材の、ろう材を用いた加熱接合方法であって、
前記第１，第２のろう材（８，９）は、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕから選択される少なくとも一種である希土類元素と、Ｃｕ、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｂｉ、ＧｅおよびＩｎから選択される少なくとも一種である合金元素ＡＥとからなる希土類元素系合金よりなり、
前記第１，第２のろう材（８，９）において前記合金元素ＡＥの含有量が５原子％≦ＡＥ≦５０原子％であることを特徴とする、熱膨脹率を異にする二種の部材の、ろう材を用いた加熱接合方法。
前記板状インサート（５）は、複数のＦｅ−Ｎｉ合金板（１１₁〜１１₄）よりなるクラッド板であり、各Ｆｅ−Ｎｉ合金板（１１₁〜１１₄）におけるＮｉ含有量は前記第１部材（２）より離れるに従って漸減している、請求項１記載の熱膨脹率を異にする二種の部材の、ろう材を用いた加熱接合方法。
前記Ｎｉ含有量の最小値Ｎｉ（ｍｉｎ）がＮｉ（ｍｉｎ）＝１０原子％であり、また最大値Ｎｉ（ｍａｘ）がＮｉ（ｍａｘ）＝３６原子％である、請求項２記載の熱膨脹率を異にする二種の部材の、ろう材を用いた加熱接合方法。