JPH06142949A - チタンまたはチタン合金と金合金の接合体およびその接合方法 - Google Patents
チタンまたはチタン合金と金合金の接合体およびその接合方法Info
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- JPH06142949A JPH06142949A JP29719092A JP29719092A JPH06142949A JP H06142949 A JPH06142949 A JP H06142949A JP 29719092 A JP29719092 A JP 29719092A JP 29719092 A JP29719092 A JP 29719092A JP H06142949 A JPH06142949 A JP H06142949A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 チタンあるいはチタン合金と金合金におい
て、強度が高く、しかも美観の良い高耐食の接合体を提
供する。 【構成】 チタンあるいはチタン合金に凹部を、金合金
に凸部を設け、凹部と凸部を組み合わせた状態で、金合
金の融点より４００℃低い温度以上、金合金の融点より
５０℃低い温度未満に加熱し拡散接合することにより、
チタンあるいはチタン合金と金合金の接合体を得る。 【効果】 チタンあるいはチタン合金において接合界面
の変形がなく、しかも美観を損ねることのない、強度の
高い耐食性の良い接合体を得ることができる。
て、強度が高く、しかも美観の良い高耐食の接合体を提
供する。 【構成】 チタンあるいはチタン合金に凹部を、金合金
に凸部を設け、凹部と凸部を組み合わせた状態で、金合
金の融点より４００℃低い温度以上、金合金の融点より
５０℃低い温度未満に加熱し拡散接合することにより、
チタンあるいはチタン合金と金合金の接合体を得る。 【効果】 チタンあるいはチタン合金において接合界面
の変形がなく、しかも美観を損ねることのない、強度の
高い耐食性の良い接合体を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、チタンおよびチタン合
金に金合金を接合する接合方法および、この方法により
得られた接合体、特に腕時計用外装部品または装飾品に
関する。
金に金合金を接合する接合方法および、この方法により
得られた接合体、特に腕時計用外装部品または装飾品に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、腕時計用外装部品や装飾品の材質
のほとんどが耐食性、強度の面からステンレス鋼であ
り、市場の高級化の傾向に対応して金および金合金の加
飾が試みられている。また近年、耐食性、強度、軽さ、
生体適合性の面でステンレス鋼を凌ぐ優れた特徴を有す
るチタンおよびチタン合金が腕時計用外装部品および装
飾品に使用されつつあるが、その場合、金合金の加飾
は、図６のようにろう材を介して接合することが試みら
れている。また、図７のようにチタンおよびチタン合金
と金合金を固相状態で直接接合することも試みられてい
る。
のほとんどが耐食性、強度の面からステンレス鋼であ
り、市場の高級化の傾向に対応して金および金合金の加
飾が試みられている。また近年、耐食性、強度、軽さ、
生体適合性の面でステンレス鋼を凌ぐ優れた特徴を有す
るチタンおよびチタン合金が腕時計用外装部品および装
飾品に使用されつつあるが、その場合、金合金の加飾
は、図６のようにろう材を介して接合することが試みら
れている。また、図７のようにチタンおよびチタン合金
と金合金を固相状態で直接接合することも試みられてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ステンレス鋼製腕時計
用外装部品や装飾品は多様化、高級化指向の傾向から金
合金を加飾することが試みられているが、ステンレス鋼
と金合金の接合部が経時変化により接合強度が劣化する
現象が起こっている。一方、チタンやチタン合金に金合
金をろう材を介して接合した場合、図６のようにろう材
を溶融する温度まで加熱するため溶融したろう材が加熱
中にチタンおよびチタン合金と金合金に激しく反応して
接合界面が軟化あるいは溶融し形状変化や変色を起こ
し、装飾品として重要な美観を損ねてしまう。また、ろ
う材によっては耐食性に問題があり、強度劣化あるいは
変色することがしばしばある。耐食性を考えてチタンお
よびチタン合金と金合金を直接接合した場合、図７のよ
うに表面に凹凸やうねりがあるとチタンおよびチタン合
金と金合金との接触面積が小さく、拡散接合する面が少
なく接合強度が低くなってしまう。この場合、荷重を負
荷することにより、塑性変形を利用して接触面積を増加
させることも考えられるが、荷重負荷のための装置や治
具が必要となり、コストが高くなったり、作業工程が多
くなってしまう。
用外装部品や装飾品は多様化、高級化指向の傾向から金
合金を加飾することが試みられているが、ステンレス鋼
と金合金の接合部が経時変化により接合強度が劣化する
現象が起こっている。一方、チタンやチタン合金に金合
金をろう材を介して接合した場合、図６のようにろう材
を溶融する温度まで加熱するため溶融したろう材が加熱
中にチタンおよびチタン合金と金合金に激しく反応して
接合界面が軟化あるいは溶融し形状変化や変色を起こ
し、装飾品として重要な美観を損ねてしまう。また、ろ
う材によっては耐食性に問題があり、強度劣化あるいは
変色することがしばしばある。耐食性を考えてチタンお
よびチタン合金と金合金を直接接合した場合、図７のよ
うに表面に凹凸やうねりがあるとチタンおよびチタン合
金と金合金との接触面積が小さく、拡散接合する面が少
なく接合強度が低くなってしまう。この場合、荷重を負
荷することにより、塑性変形を利用して接触面積を増加
させることも考えられるが、荷重負荷のための装置や治
具が必要となり、コストが高くなったり、作業工程が多
くなってしまう。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで本発明は、上記課
題を解決するために、チタンおよびチタン合金に凹部を
設け、該凹部に金合金を挿入し、引き続き固相状態で金
合金の融点より４００℃低い温度以上、金合金の融点よ
り５０℃低い温度未満に加熱し、金および金合金とチタ
ン合金の熱膨張差により応力を発生させ、接触面積を増
加させ拡散接合を行うことを特徴とする。金の熱膨張係
数は１５×１０-6／℃でチタンの熱膨張係数は９×１０
-6／℃であり、金の方がチタンより熱膨張係数が大きい
ために、加熱することにより金の方がチタンより変形量
が大きく、チタンおよびチタン合金の凹部に組み込まれ
た金合金がチタンおよびチタン合金に圧力を及ぼす。こ
の圧力が接合面の凹凸を変形させ、接触面を増加させる
働きをする。接合温度を金合金の融点より４００℃低い
温度以上にするのは、金および金合金の拡散が活発にな
る温度であり、これ以上の温度で接合が容易になる。接
合温度を金や金合金の融点より５０℃低い温度未満にす
るのは、それ以上の温度になると金や金合金が接合界面
において変形するためである。
題を解決するために、チタンおよびチタン合金に凹部を
設け、該凹部に金合金を挿入し、引き続き固相状態で金
合金の融点より４００℃低い温度以上、金合金の融点よ
り５０℃低い温度未満に加熱し、金および金合金とチタ
ン合金の熱膨張差により応力を発生させ、接触面積を増
加させ拡散接合を行うことを特徴とする。金の熱膨張係
数は１５×１０-6／℃でチタンの熱膨張係数は９×１０
-6／℃であり、金の方がチタンより熱膨張係数が大きい
ために、加熱することにより金の方がチタンより変形量
が大きく、チタンおよびチタン合金の凹部に組み込まれ
た金合金がチタンおよびチタン合金に圧力を及ぼす。こ
の圧力が接合面の凹凸を変形させ、接触面を増加させる
働きをする。接合温度を金合金の融点より４００℃低い
温度以上にするのは、金および金合金の拡散が活発にな
る温度であり、これ以上の温度で接合が容易になる。接
合温度を金や金合金の融点より５０℃低い温度未満にす
るのは、それ以上の温度になると金や金合金が接合界面
において変形するためである。
【０００５】
【作用】上記のような方法によれば、チタンおよびチタ
ン合金と金合金を固相状態で接合するため、接合界面が
溶融せず形状変化や変色が起こらない。また、チタンお
よびチタン合金と金合金の表面の凹凸やうねりが存在し
たとしても、熱膨張差により発生する応力により凹凸部
やうねりを変形させ接触面積を増加させ、チタンおよび
チタン合金と金合金を直接に拡散接合することができ
る。したがって、耐食性に優れた強度の高い接合体を得
ることができる。
ン合金と金合金を固相状態で接合するため、接合界面が
溶融せず形状変化や変色が起こらない。また、チタンお
よびチタン合金と金合金の表面の凹凸やうねりが存在し
たとしても、熱膨張差により発生する応力により凹凸部
やうねりを変形させ接触面積を増加させ、チタンおよび
チタン合金と金合金を直接に拡散接合することができ
る。したがって、耐食性に優れた強度の高い接合体を得
ることができる。
【０００６】
【実施例】以下に本発明の実施例を具体的に説明する。
実施例としてチタン合金として、Ｔｉ−９．５Ｖ−２．
５Ｍｏ−３Ａｌ，Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ，Ｔｉ−１５Ｖ−
３Ｃｒ−３Ｓｎ−３Ａｌおよび純チタン（ＪＩＳ２種）
の４種類と、金合金としてＡｕ−１５Ａｇ−１０Ｃｕお
よびＡｕ−１２．５Ａｇ−１２．５Ｃｇの拡散接合を試
みた。図１に示すようにチタンおよびチタン合金１に凹
部３を設け、そこに金合金２を組み込む。引き続き、図
２に示すように真空雰囲気で５００、６００、７２５、
８２５、８５０℃まで２０℃／ｍｉｎで昇温し、５分保
持後冷却した。加熱前の接合部の断面は、図３に示すよ
うに凹凸やうねりの一部分が接触しているだけである。
この状態で加熱することにより、接合部の断面は図４に
示すようにチタンおよびチタン合金と金合金の熱膨張差
により金合金がチタンあるいはチタン合金を押しつける
応力が発生し、凹凸部やうねり部が塑性変形し接触面積
が大きくなる。チタン合金の熱膨張係数は約９×１０-6
／℃、金合金の熱膨張係数は約１５×１０-6／℃なの
で、熱膨張係数の大きい金合金に凸部を、熱膨張係数の
小さいチタン合金に凹部を設ける必要がある。
実施例としてチタン合金として、Ｔｉ−９．５Ｖ−２．
５Ｍｏ−３Ａｌ，Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ，Ｔｉ−１５Ｖ−
３Ｃｒ−３Ｓｎ−３Ａｌおよび純チタン（ＪＩＳ２種）
の４種類と、金合金としてＡｕ−１５Ａｇ−１０Ｃｕお
よびＡｕ−１２．５Ａｇ−１２．５Ｃｇの拡散接合を試
みた。図１に示すようにチタンおよびチタン合金１に凹
部３を設け、そこに金合金２を組み込む。引き続き、図
２に示すように真空雰囲気で５００、６００、７２５、
８２５、８５０℃まで２０℃／ｍｉｎで昇温し、５分保
持後冷却した。加熱前の接合部の断面は、図３に示すよ
うに凹凸やうねりの一部分が接触しているだけである。
この状態で加熱することにより、接合部の断面は図４に
示すようにチタンおよびチタン合金と金合金の熱膨張差
により金合金がチタンあるいはチタン合金を押しつける
応力が発生し、凹凸部やうねり部が塑性変形し接触面積
が大きくなる。チタン合金の熱膨張係数は約９×１０-6
／℃、金合金の熱膨張係数は約１５×１０-6／℃なの
で、熱膨張係数の大きい金合金に凸部を、熱膨張係数の
小さいチタン合金に凹部を設ける必要がある。
【０００７】各チタン合金と各金合金を５００〜８５０
℃の温度で接合することにより、剪断強度５ｋｇｆ／ｍ
ｍ2 以上を得ることができ、装飾品として十分な強度が
得られた。Ｔｉ−９．５Ｖ−２．５Ｍｏ−３ＡｌとＡｕ
−１５Ａｇ−１０Ｃｕの拡散層厚さは５００℃で０．５
μｍ、６００℃で４μｍ、７２５℃で１０μｍ、８２５
℃で２０μｍ、８５０℃で２５μｍであった。ただし、
外観は、８５０℃において、図５に見られるような金合
金２の接合界面に軟化による変形部８が存在した。その
他の温度においては、外観上変形部は存在せず、美観が
優れている。Ａｕ−１５Ａｇ−１０Ｃｕ，Ａｕ−１２．
５Ａｇ−１２．５Ｃｕの融点は約９００℃であり、接合
温度が８５０℃以上では、界面の軟化により美観が損な
われ、また５００℃以上で拡散が促進され十分な接合強
度が得られる。
℃の温度で接合することにより、剪断強度５ｋｇｆ／ｍ
ｍ2 以上を得ることができ、装飾品として十分な強度が
得られた。Ｔｉ−９．５Ｖ−２．５Ｍｏ−３ＡｌとＡｕ
−１５Ａｇ−１０Ｃｕの拡散層厚さは５００℃で０．５
μｍ、６００℃で４μｍ、７２５℃で１０μｍ、８２５
℃で２０μｍ、８５０℃で２５μｍであった。ただし、
外観は、８５０℃において、図５に見られるような金合
金２の接合界面に軟化による変形部８が存在した。その
他の温度においては、外観上変形部は存在せず、美観が
優れている。Ａｕ−１５Ａｇ−１０Ｃｕ，Ａｕ−１２．
５Ａｇ−１２．５Ｃｕの融点は約９００℃であり、接合
温度が８５０℃以上では、界面の軟化により美観が損な
われ、また５００℃以上で拡散が促進され十分な接合強
度が得られる。
【０００８】したがって、チタン合金と金合金の接合
は、金合金の融点より４００℃低い温度以上、金合金の
融点より５０℃低温度未満で接合する必要がある。その
時の拡散層厚さは０．５μｍ以上である。図８は、本発
明によりチタン合金製腕時計ケース１０に金合金２を加
飾した断面図である。チタン合金製腕時計ケース１０に
凹部を設け、該凹部に凸部を設けた金合金２を挿入し、
真空雰囲気中、接合温度７２５℃で保持時間５分で拡散
接合を行った。その結果、チタン合金と金合金は、凹部
と凸部において拡散接合され、腕時計ケースの外観は、
変形がなくまた変色もなかった。また人工汗、塩水噴霧
による耐食試験によっても完全な耐食性が得られた。
は、金合金の融点より４００℃低い温度以上、金合金の
融点より５０℃低温度未満で接合する必要がある。その
時の拡散層厚さは０．５μｍ以上である。図８は、本発
明によりチタン合金製腕時計ケース１０に金合金２を加
飾した断面図である。チタン合金製腕時計ケース１０に
凹部を設け、該凹部に凸部を設けた金合金２を挿入し、
真空雰囲気中、接合温度７２５℃で保持時間５分で拡散
接合を行った。その結果、チタン合金と金合金は、凹部
と凸部において拡散接合され、腕時計ケースの外観は、
変形がなくまた変色もなかった。また人工汗、塩水噴霧
による耐食試験によっても完全な耐食性が得られた。
【０００９】チタンおよびチタン合金と金合金の拡散接
合は、接合界面におけるチタンと金の相互拡散によると
ころが大きく、実施例以外のチタン合金や金合金におい
ても同様なことが言える。以上のように、チタンおよび
チタン合金に凹部を、金合金に凸部を設け、凹部に凸部
を挿入し、金合金の融点より４００℃低い温度以上、金
合金の融点より５０℃低い温度未満で接合することによ
り、外部から荷重を負荷することなく簡単に、美観に優
れ、強度の高い、耐食性の優れたチタンあるいはチタン
合金と金合金の接合体を得ることができる。
合は、接合界面におけるチタンと金の相互拡散によると
ころが大きく、実施例以外のチタン合金や金合金におい
ても同様なことが言える。以上のように、チタンおよび
チタン合金に凹部を、金合金に凸部を設け、凹部に凸部
を挿入し、金合金の融点より４００℃低い温度以上、金
合金の融点より５０℃低い温度未満で接合することによ
り、外部から荷重を負荷することなく簡単に、美観に優
れ、強度の高い、耐食性の優れたチタンあるいはチタン
合金と金合金の接合体を得ることができる。
【００１０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば荷
重を外部から負荷する必要がないので、装置としては単
なる雰囲気炉があればよく、また荷重の負荷するための
治具も必要がなく、チタンおよびチタン合金と金合金の
接合界面の変形のない美観の良い強度の高い高耐食の接
合体を得ることができる。
重を外部から負荷する必要がないので、装置としては単
なる雰囲気炉があればよく、また荷重の負荷するための
治具も必要がなく、チタンおよびチタン合金と金合金の
接合界面の変形のない美観の良い強度の高い高耐食の接
合体を得ることができる。
【図１】本発明の接合前のチタンあるいはチタン合金と
金合金の断面図である。
金合金の断面図である。
【図２】本発明のチタンあるいはチタン合金と金合金の
接合方法の説明図である。
接合方法の説明図である。
【図３】本発明の加熱前のチタンあるいはチタン合金と
金合金の断面図である。
金合金の断面図である。
【図４】本発明の加熱中のチタンあるいはチタン合金と
金合金の断面図である。
金合金の断面図である。
【図５】本発明のチタンあるいはチタン合金と金合金の
接合断面の説明図である。
接合断面の説明図である。
【図６】従来例のチタンあるいはチタン合金と金合金の
ろう付けにより接合した断面図である。
ろう付けにより接合した断面図である。
【図７】従来例のチタンあるいはチタン合金と金合金を
直接接合した断面図である。
直接接合した断面図である。
【図８】本発明によるチタン合金製腕時計ケースに金合
金を加飾した断面図である。
金を加飾した断面図である。
１ チタンあるいはチタン合金 ２ 金合金 ３ 凹部 ４ ヒーター ５ 炉壁 ６ 接触部（部分接触） ７ 接触部（全面接触） ８ 変形部 ９ ろう材（１４Ｋ） １０ チタン合金製腕時計ケース
Claims (2)
- 【請求項１】 チタンまたはチタン合金に凹部を設け、
該凹部に金合金を挿入したことを特徴とするチタンまた
はチタン合金と金合金の接合体。 - 【請求項２】 チタンまたはチタン合金の凹部に金合金
を挿入した成形体を、金合金の融点より５０〜４００℃
低い温度で加熱し、界面反応層を介して接合することを
特徴とするチタンおよびチタン合金と金合金の接合方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29719092A JPH06142949A (ja) | 1992-11-06 | 1992-11-06 | チタンまたはチタン合金と金合金の接合体およびその接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29719092A JPH06142949A (ja) | 1992-11-06 | 1992-11-06 | チタンまたはチタン合金と金合金の接合体およびその接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06142949A true JPH06142949A (ja) | 1994-05-24 |
Family
ID=17843353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29719092A Pending JPH06142949A (ja) | 1992-11-06 | 1992-11-06 | チタンまたはチタン合金と金合金の接合体およびその接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06142949A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003075557A (ja) * | 2001-09-07 | 2003-03-12 | Citizen Watch Co Ltd | 腕時計部品およびその製造方法 |
-
1992
- 1992-11-06 JP JP29719092A patent/JPH06142949A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003075557A (ja) * | 2001-09-07 | 2003-03-12 | Citizen Watch Co Ltd | 腕時計部品およびその製造方法 |
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