JPH0481283A - 固相拡散接合法 - Google Patents
固相拡散接合法Info
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Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、２種の金属のうち少なくとも一方が銅合金
であるそれぞれの金属を接合させる固相拡散接合法に関
する。
であるそれぞれの金属を接合させる固相拡散接合法に関
する。
従来、２種の金属の接合法としては鋳込み法が一般的で
あった。しかし、接合材が合金である場合、鋳込み法に
よって接合を行うことができる合金は限られていた。な
ぜなら鋳込み法では接合材を完全に溶融しなければなら
ないから、合金の成分に低沸点金属が含まれていると、
溶融時にその低沸点金属が気化してしまうからである。
あった。しかし、接合材が合金である場合、鋳込み法に
よって接合を行うことができる合金は限られていた。な
ぜなら鋳込み法では接合材を完全に溶融しなければなら
ないから、合金の成分に低沸点金属が含まれていると、
溶融時にその低沸点金属が気化してしまうからである。
例えば銅−亜鉛合金では亜鉛が合金の融点直上で蒸発し
て接合材の表面に亜鉛の層や酸化亜鉛の層が形成される
。その結果接合強度が著しく低下したり、銅−亜鉛の組
成比が鋳込み時と異なったものになったりする。したか
ってこのような材料を鋳込み法によって接合することは
困難であった。
て接合材の表面に亜鉛の層や酸化亜鉛の層が形成される
。その結果接合強度が著しく低下したり、銅−亜鉛の組
成比が鋳込み時と異なったものになったりする。したか
ってこのような材料を鋳込み法によって接合することは
困難であった。
固相拡散接合法は接合材を熔融することなく固相のまま
加圧して接合させる方法であり、こうような難鋳込み材
料の接合に適している。この固相拡散接合法では接合強
度を上げることが主な課題となっている。その１つの解
決手段はアモルファスろう利等の中間Ｈを２種の材料の
間に介在させて圧接を行う方法である。また、別の手段
として同軸方向に超高圧を付加する超高圧法や静水圧的
に加圧するＩ（Ｉ Ｐ法等も行われている。
加圧して接合させる方法であり、こうような難鋳込み材
料の接合に適している。この固相拡散接合法では接合強
度を上げることが主な課題となっている。その１つの解
決手段はアモルファスろう利等の中間Ｈを２種の材料の
間に介在させて圧接を行う方法である。また、別の手段
として同軸方向に超高圧を付加する超高圧法や静水圧的
に加圧するＩ（Ｉ Ｐ法等も行われている。
しかしながら、アモルファスろう材を用いた固相拡散接
合法では一般に入手可能なアモルファスろう材の材質や
種類等に限りがあるために接合強度等に問題がある場合
が多い。ずなわら、アモルファスろう利は（ａ）融点が
低く延性に富んだ金属箔状のものが多く、摩捺による熱
やせん断力が加わると接合強度が低下する。（ｂ）高融
点のものではタングステンやモリブデン等を成分に有す
るアモルファスろう材があるが、ぬれ性など接合材との
適合性に問題がある。（Ｃ）不純物として含有されてい
る金属と接合材との間で脆弱な金属間化合物を生成する
。したがって油圧機器の摺動部材のように耐熱性が求め
られ大きなせん断力が加わる部材に適用可能なほど満足
できる接合強度は得られなかった。
合法では一般に入手可能なアモルファスろう材の材質や
種類等に限りがあるために接合強度等に問題がある場合
が多い。ずなわら、アモルファスろう利は（ａ）融点が
低く延性に富んだ金属箔状のものが多く、摩捺による熱
やせん断力が加わると接合強度が低下する。（ｂ）高融
点のものではタングステンやモリブデン等を成分に有す
るアモルファスろう材があるが、ぬれ性など接合材との
適合性に問題がある。（Ｃ）不純物として含有されてい
る金属と接合材との間で脆弱な金属間化合物を生成する
。したがって油圧機器の摺動部材のように耐熱性が求め
られ大きなせん断力が加わる部材に適用可能なほど満足
できる接合強度は得られなかった。
一方、超高圧法やＨＩ Ｐ法ではコストが高くつくため
に、高付加価値を有する部材や部品にしか適用できなく
一般的な方法とは言えない。
に、高付加価値を有する部材や部品にしか適用できなく
一般的な方法とは言えない。
本発明は、このような問題を解決し、鋳込み法によって
は接合が困難であった材料（合金）についても適用可能
であり、コストが低くでき、大きな接合強度が得られる
固相拡散接合法を提供することを目的とする。
は接合が困難であった材料（合金）についても適用可能
であり、コストが低くでき、大きな接合強度が得られる
固相拡散接合法を提供することを目的とする。
前述された課題を解決するために、本発明による固相拡
散接合法は、前述されたものにおいて、 （１）前記２種の金属のうち、一方の金属が接合される
べき他方の金属の接合面に銅メッキまたは銅合金メッキ
を施す工程と、 （２）このメッキされた接合面において前記一方の金属
を加熱・加圧条件下にて接合させる工程 とを有することを特徴とする。
散接合法は、前述されたものにおいて、 （１）前記２種の金属のうち、一方の金属が接合される
べき他方の金属の接合面に銅メッキまたは銅合金メッキ
を施す工程と、 （２）このメッキされた接合面において前記一方の金属
を加熱・加圧条件下にて接合させる工程 とを有することを特徴とする。
本発明において接合される一方の金属である銅合金（以
下、接合材と称する。）は連続鋳造や押出等によって得
られるものであってよく、Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｃｕ−３ｎ系
、Ｃｕ−Ａｌ系、Ｃｕ−Ｐｂ系等いずれの組成を有する
銅合金であってもよい。また、他方の金属（以下、被接
合材と称する。）としては一般にＳＣＭ＝ＳＳ等のＦｅ
系の鋳物が多く用いられるが、何れの純金属または合金
も使用可能であり前記接合材の銅合金と同一または異な
る組成の銅合金であってもかまわない。
下、接合材と称する。）は連続鋳造や押出等によって得
られるものであってよく、Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｃｕ−３ｎ系
、Ｃｕ−Ａｌ系、Ｃｕ−Ｐｂ系等いずれの組成を有する
銅合金であってもよい。また、他方の金属（以下、被接
合材と称する。）としては一般にＳＣＭ＝ＳＳ等のＦｅ
系の鋳物が多く用いられるが、何れの純金属または合金
も使用可能であり前記接合材の銅合金と同一または異な
る組成の銅合金であってもかまわない。
被接合材の接合面に形成されるメッキの種類も銅メッキ
または銅合金メッキであれば何れでもよく銅合金メッキ
の組成としてはＣｕ−Ｚｎ等が例示される。このメッキ
は１種類だけでなく複数種類の層重であってもよい。ま
た、メッキの下地としてＦｅ系の被接合材との親和性を
図ってＮｉメッギを行ったり、銅合金メッキの付着性を
良くするだめの銅メッキを行うことも可能である。
または銅合金メッキであれば何れでもよく銅合金メッキ
の組成としてはＣｕ−Ｚｎ等が例示される。このメッキ
は１種類だけでなく複数種類の層重であってもよい。ま
た、メッキの下地としてＦｅ系の被接合材との親和性を
図ってＮｉメッギを行ったり、銅合金メッキの付着性を
良くするだめの銅メッキを行うことも可能である。
［
被接合材にメッキを施した後、メッキ処理した面におい
て接合材を加熱・加圧することによって接合させる。固
相拡散は接合する銅合金の融点Ｔｍ（絶対温度）の０．
７倍付近の温度から活発になり出す。したがって接合温
度は、少なくともＴｍＸ０．７（・Ｋ）以上であること
が望ましく、また接合材の融点以下の温度範囲である。
て接合材を加熱・加圧することによって接合させる。固
相拡散は接合する銅合金の融点Ｔｍ（絶対温度）の０．
７倍付近の温度から活発になり出す。したがって接合温
度は、少なくともＴｍＸ０．７（・Ｋ）以上であること
が望ましく、また接合材の融点以下の温度範囲である。
また接合の際の雰囲気は真空またはＡｒガスやＮ２ガス
等の不活性雰囲気であることが望ましいが、加圧が大き
くて接合時間を短縮できる場合には大気中であってもよ
い。加圧力の大きさも通常の加圧装置で可能な範囲であ
ってよいが望ましくは数１００Ｋｇ／ｃ＋ｔ〜数ｔ／ｃ
ｆｌの範囲内である。
等の不活性雰囲気であることが望ましいが、加圧が大き
くて接合時間を短縮できる場合には大気中であってもよ
い。加圧力の大きさも通常の加圧装置で可能な範囲であ
ってよいが望ましくは数１００Ｋｇ／ｃ＋ｔ〜数ｔ／ｃ
ｆｌの範囲内である。
作 用〕
本発明では被接合材の接合面に銅メッキまたば銅合金メ
ッキを施した後に加熱・加圧条件下にて接合材の接合を
行うことにより、接合強度を確保している。すなわち、
接合材は銅合金から成るから、これらの銅系メッキとの
ぬれ性が非常に良く固相拡散によって大きな接合強度が
得られる。一方、これらのメッキは例えばＦｅ系の金属
から成る被接合材とのなじみ性が良いからメッキ強度も
大きくてきる。全体として見れば、銅メッキまたは銅合
金メッキを介して被接合材と接合材とが強固に接合して
一体化した挙動をとる形になっている。
ッキを施した後に加熱・加圧条件下にて接合材の接合を
行うことにより、接合強度を確保している。すなわち、
接合材は銅合金から成るから、これらの銅系メッキとの
ぬれ性が非常に良く固相拡散によって大きな接合強度が
得られる。一方、これらのメッキは例えばＦｅ系の金属
から成る被接合材とのなじみ性が良いからメッキ強度も
大きくてきる。全体として見れば、銅メッキまたは銅合
金メッキを介して被接合材と接合材とが強固に接合して
一体化した挙動をとる形になっている。
実施例１
鋼材ＳＣＭ４４０Ｈと耐摩耗性黄銅Ｐ３１Ｃ（組成（ｗ
ｔ％） 〜Ｃｕ：Ｂａ１． 、Ｚｎ：２６〜３０、Ｆｅ
：０．５〜１．３ ＡＩ：３．５〜４．５ 、Ｎｉ：
２．０〜４．０ 、Ｓｉ：０．５〜１．５ 、Ｃｏ：Ｑ
〜１．０）との接合を行った。
ｔ％） 〜Ｃｕ：Ｂａ１． 、Ｚｎ：２６〜３０、Ｆｅ
：０．５〜１．３ ＡＩ：３．５〜４．５ 、Ｎｉ：
２．０〜４．０ 、Ｓｉ：０．５〜１．５ 、Ｃｏ：Ｑ
〜１．０）との接合を行った。
まず、ＳＣＭ４４０Ｈに下地としてＣｕメツキを５ｐ程
度の膜厚に施した後、 ＣＬＪ−Ｚｎ （真鍮）メッキを約２０μｍの膜厚に施
した。このメッキ面上にＰ３１Ｃを重ね、真空中（Ｉ
Ｘ １Ｏ−２Ｔｏｒｒ）で８５０°Ｃの温度に５分間保
持し、そのうちの１分間Ｐ３１Ｃ上からＩｔ／ＣＴＭの
圧力を加えた。このようにして接合を行った後、超音波
探傷法による非破壊検査、およびせん断テストを行って
接合状態を調べた。その結果を表１に示した。また、同
し材料について接合条件を変えた場合の接合条件および
接合状態についても同しく表１に示した。
度の膜厚に施した後、 ＣＬＪ−Ｚｎ （真鍮）メッキを約２０μｍの膜厚に施
した。このメッキ面上にＰ３１Ｃを重ね、真空中（Ｉ
Ｘ １Ｏ−２Ｔｏｒｒ）で８５０°Ｃの温度に５分間保
持し、そのうちの１分間Ｐ３１Ｃ上からＩｔ／ＣＴＭの
圧力を加えた。このようにして接合を行った後、超音波
探傷法による非破壊検査、およびせん断テストを行って
接合状態を調べた。その結果を表１に示した。また、同
し材料について接合条件を変えた場合の接合条件および
接合状態についても同しく表１に示した。
接合の際の雰囲気をＡｒガスに変えた場合、および加圧
時間を３分にした場合についても接合状態をしらべたが
結果は同じであった。
時間を３分にした場合についても接合状態をしらべたが
結果は同じであった。
実施例２
鋼材ＳＣＭ４４０Ｈとリン青銅ＰＢＣ−２０（組成（４
％） 〜Ｃｕ：８７．Ｏ〜９１．０、Ｓｎ：９．０〜１
２．０、Ｐ：０．０５〜０，５）との接合を行った。
％） 〜Ｃｕ：８７．Ｏ〜９１．０、Ｓｎ：９．０〜１
２．０、Ｐ：０．０５〜０，５）との接合を行った。
まず、ＰＢＣ−２Ｃに実施例１と同様にＣｕメッキとＣ
ｕ−Ｚｎメッキを施した後、真空中にて表１に示す条件
で接合を行った。
ｕ−Ｚｎメッキを施した後、真空中にて表１に示す条件
で接合を行った。
接合状態を調べ、その結果についても表１に併せ示した
。接合雰囲気を真空からＡｒガスに変えた場合について
も同様の結果が得られた。
。接合雰囲気を真空からＡｒガスに変えた場合について
も同様の結果が得られた。
表
（発明の効果〕
本発明では銅合金から成る接合材を、やはり銅系のメッ
キが接合面に施された被接合材に固相拡散により接合さ
せる構成としたから、（八〉メッキの成分、厚み等がア
モルファスろう材のように制約されず、接合材および被
接合材との適合性に優れたものに選択でき、加えて形成
されるメッキは不純物の少ない高純度のものにできるか
ら大きな接合強度を得ることができる、 （Ｂ）接合材を熔融せずに固相のままで接合を行うから
、接合材に低沸点成分が含まれているか含まれていない
かにかかわらず安定な状態にて接合を行うことができ、
鋳込み法に比べて接合の適用範囲が広がる、 （Ｃ）メッキはその技術が確立している上に、アモルフ
ァスろう材の使用よりも作業コストが安価にでき、また
加圧や加熱に特別な措置を要しないから、超高圧法やＨ
ＩＰ法に比べても設備等のコスト面ではるかに有利であ
る、等の効果を奏する。
キが接合面に施された被接合材に固相拡散により接合さ
せる構成としたから、（八〉メッキの成分、厚み等がア
モルファスろう材のように制約されず、接合材および被
接合材との適合性に優れたものに選択でき、加えて形成
されるメッキは不純物の少ない高純度のものにできるか
ら大きな接合強度を得ることができる、 （Ｂ）接合材を熔融せずに固相のままで接合を行うから
、接合材に低沸点成分が含まれているか含まれていない
かにかかわらず安定な状態にて接合を行うことができ、
鋳込み法に比べて接合の適用範囲が広がる、 （Ｃ）メッキはその技術が確立している上に、アモルフ
ァスろう材の使用よりも作業コストが安価にでき、また
加圧や加熱に特別な措置を要しないから、超高圧法やＨ
ＩＰ法に比べても設備等のコスト面ではるかに有利であ
る、等の効果を奏する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ２種の金属のうち少なくとも一方が銅合金であるそれぞ
れの金属を接合させる固相拡散接合法において、 （１）前記２種の金属のうち、一方の金属が接合される
べき他方の金属の接合面に銅メッキまたは銅合金メッキ
を施す工程と、 （２）このメッキされた接合面において前記一方の金属
を加熱・加圧条件下にて接合させる工程 とを有することを特徴とする固相拡散接合法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19595990A JPH0481283A (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 固相拡散接合法 |
| US07/966,170 US5330097A (en) | 1990-07-24 | 1991-07-23 | Hot diffusion welding method |
| EP91913089A EP0550749B1 (en) | 1990-07-24 | 1991-07-23 | Hot diffusion welding |
| PCT/JP1991/000976 WO1992001528A1 (en) | 1990-07-24 | 1991-07-23 | Hot diffusion welding |
| DE69104845T DE69104845T2 (de) | 1990-07-24 | 1991-07-23 | Heiss-diffusionschweissen. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19595990A JPH0481283A (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 固相拡散接合法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0481283A true JPH0481283A (ja) | 1992-03-13 |
Family
ID=16349830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19595990A Pending JPH0481283A (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 固相拡散接合法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0481283A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006272390A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Nippon Steel Corp | インバー合金と黄銅の複合構造体及びその接合方法 |
| JP2011206918A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-20 | Nisshin Steel Co Ltd | 樹脂成形用積層金型およびその製造法 |
| CN102592712A (zh) * | 2012-03-23 | 2012-07-18 | 株洲博雅科技股份有限公司 | 一种整体式多分支结构铜母线母排制备方法及母排 |
-
1990
- 1990-07-24 JP JP19595990A patent/JPH0481283A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006272390A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Nippon Steel Corp | インバー合金と黄銅の複合構造体及びその接合方法 |
| JP4562569B2 (ja) * | 2005-03-29 | 2010-10-13 | 新日鉄マテリアルズ株式会社 | インバー合金と黄銅の複合構造体及びその製造方法 |
| JP2011206918A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-20 | Nisshin Steel Co Ltd | 樹脂成形用積層金型およびその製造法 |
| CN102592712A (zh) * | 2012-03-23 | 2012-07-18 | 株洲博雅科技股份有限公司 | 一种整体式多分支结构铜母线母排制备方法及母排 |
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