JPH09108886A - 部材の接合構造 - Google Patents
部材の接合構造Info
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- JPH09108886A JPH09108886A JP30039795A JP30039795A JPH09108886A JP H09108886 A JPH09108886 A JP H09108886A JP 30039795 A JP30039795 A JP 30039795A JP 30039795 A JP30039795 A JP 30039795A JP H09108886 A JPH09108886 A JP H09108886A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 膨脹係数の異なる二つの部材の接合歪みを小
さくできる接合構造に係わる。 【解決手段】 少なくとも一方の部材の接合面が金属か
らなる二つの部材がM−X(Xは活性金属)なる合金の
融体相を間に挟んで冶金的に接合された構造であって、
該接合部金属面が金属Mの融体と反応せず、かつ該M−
X合金の接合時の融体温度では固相状態で存在する金属
Yからなり、該金属Yに該活性金属Xが拡散することに
よって合金M−Xと金属Yが冶金的に接合されてなるこ
とを特徴とする。
さくできる接合構造に係わる。 【解決手段】 少なくとも一方の部材の接合面が金属か
らなる二つの部材がM−X(Xは活性金属)なる合金の
融体相を間に挟んで冶金的に接合された構造であって、
該接合部金属面が金属Mの融体と反応せず、かつ該M−
X合金の接合時の融体温度では固相状態で存在する金属
Yからなり、該金属Yに該活性金属Xが拡散することに
よって合金M−Xと金属Yが冶金的に接合されてなるこ
とを特徴とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、部材の接合構造に関わ
り、さらに詳しくは、膨脹係数の異なる二つの部材の接
合歪みを小さくできる接合構造に係わるものである。
り、さらに詳しくは、膨脹係数の異なる二つの部材の接
合歪みを小さくできる接合構造に係わるものである。
【0002】
【従来の技術】金属−金属あるいは金属−セラミックの
接合で、熱膨張係数の異なる部材を接合する際、柔らか
い金属をろう材に使用して接合する場合が多い。例え
ば、In,Sn,Zn,Pb,Cd等の低融点金属、A
g,Au,Pt,Pd等の貴金属はおしなべて柔らかい
金属で、これらを用いて接合すると熱膨張係数の違いに
よって生ずる熱歪はこれらの金属の塑性変形あるいは弾
性変形によって緩和される。この際問題は、これらろう
材金属の中に接合部材の接合面金属の溶け込みが起こる
ことである。この結果、ろう材金属が硬化し、ろう材金
属の変形抵抗が大きくなり、接合部の残留応力が大きく
なる。部材の一方がセラミックの場合、最悪の場合、セ
ラミックが破壊されることがある。この溶け込みは冶金
学的に不可避な現象であるので、従来は溶け込みによる
変形抵抗の増大は容認した上で、いかにして残留応力を
小さくするかに考慮が払われている。最も一般的な方法
は中間的な膨脹係数を有する中間層を挿入することであ
る。中間層の挿入によって、隣り合う部材間の熱膨張差
をできるだけ小さくして残留応力を小さくすることが行
われているにすぎず、根本的な解決は計られていないの
が現状である。
接合で、熱膨張係数の異なる部材を接合する際、柔らか
い金属をろう材に使用して接合する場合が多い。例え
ば、In,Sn,Zn,Pb,Cd等の低融点金属、A
g,Au,Pt,Pd等の貴金属はおしなべて柔らかい
金属で、これらを用いて接合すると熱膨張係数の違いに
よって生ずる熱歪はこれらの金属の塑性変形あるいは弾
性変形によって緩和される。この際問題は、これらろう
材金属の中に接合部材の接合面金属の溶け込みが起こる
ことである。この結果、ろう材金属が硬化し、ろう材金
属の変形抵抗が大きくなり、接合部の残留応力が大きく
なる。部材の一方がセラミックの場合、最悪の場合、セ
ラミックが破壊されることがある。この溶け込みは冶金
学的に不可避な現象であるので、従来は溶け込みによる
変形抵抗の増大は容認した上で、いかにして残留応力を
小さくするかに考慮が払われている。最も一般的な方法
は中間的な膨脹係数を有する中間層を挿入することであ
る。中間層の挿入によって、隣り合う部材間の熱膨張差
をできるだけ小さくして残留応力を小さくすることが行
われているにすぎず、根本的な解決は計られていないの
が現状である。
【0003】
【発明が解決する課題】本発明は、かかる状況に鑑みて
なされたもので、その目的とするところは、接合面金属
の溶け込みを皆無あるいは極小にすることができる新し
い接合構造を提供せんとするものである。
なされたもので、その目的とするところは、接合面金属
の溶け込みを皆無あるいは極小にすることができる新し
い接合構造を提供せんとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記問題に関
して鋭意研究を行った結果、次の知見を得た。すなわ
ち、接合部での溶け込みをなくすためには、ろう材と接
合部金属が反応しない、あるいは合金を作らない金属の
組合わせにすると、溶融したろう材に接合部金属は溶け
込むことがない(しかし反面接合も起こらないが)こと
に着目し、本発明に思い至った。すなわち、 1.少なくとも一方の部材の接合面が金属からなる二つ
の部材がM−X(Xは活性金属)なる合金の融体相を間
に挟んで冶金的に接合された構造であって、該接合部金
属面が金属Mの融体と反応せず、かつ該M−X合金の接
合時の融体温度では固相状態で存在する金属Yからな
り、該金属Yに該活性金属Xが拡散することによって合
金M−Xと金属Yが冶金的に接合されてなることを特徴
とする部材の接合構造。 2.上記金属MがIn,Sn,Au,Ag,Cu,A
L,Pd,Zn,Pb,Cd,の中から選ばれた一種あ
るいは二種以上の金属を主成分にする合金であって、金
属YがCr,Mo,Wから選ばれた金属である1に記載
の接合構造。 3.上記冶金的接合がロー付である1あるいは2に記載
の接合構造。 4.少なくとも一方の部材が金属からなる二つの部材
が、M−X(Xは活性金属)なる合金の融体相を間に挟
んで冶金的に接合された構造であって、該金属部材の少
なくとも接合面が、(Fe,Ni,Co)の中から選ば
れた一種あるいは二種以上の金属と、(Cr,AL,S
i)の中から選ばれた一種あるいは二種以上の金属を主
成分とする合金で、かつCrにあっては10%以上,A
Lにあっては1%以上,Siにあっては1%以上の合金
からなり、該合金の表面に成分として含むCrあるいは
ALあるいはSiの酸化膜が形成されてなることを特徴
とする部材の接合構造。 5.上記金属Mが、In,Sn,Au,Ag,Cu,A
L,Pd,Zn,Pb,Cd,の中から選ばれた一種あ
るいは二種以上の金属を主成分にする合金である4に記
載の接合構造。 6.少なくとも一方の部材が金属からなる二つの部材が
M−X(Xは活性金属)なる合金の融汰を間に挟んで冶
金的に接合された構造であって、該接合部金属表面が窒
化されてなることを特徴とする部材の接合構造。 7.上記活性金属Xが、Ti,Zr,Nb,Taの中か
ら選ばれた金属である1〜6のいずれかに記載の接合構
造。
して鋭意研究を行った結果、次の知見を得た。すなわ
ち、接合部での溶け込みをなくすためには、ろう材と接
合部金属が反応しない、あるいは合金を作らない金属の
組合わせにすると、溶融したろう材に接合部金属は溶け
込むことがない(しかし反面接合も起こらないが)こと
に着目し、本発明に思い至った。すなわち、 1.少なくとも一方の部材の接合面が金属からなる二つ
の部材がM−X(Xは活性金属)なる合金の融体相を間
に挟んで冶金的に接合された構造であって、該接合部金
属面が金属Mの融体と反応せず、かつ該M−X合金の接
合時の融体温度では固相状態で存在する金属Yからな
り、該金属Yに該活性金属Xが拡散することによって合
金M−Xと金属Yが冶金的に接合されてなることを特徴
とする部材の接合構造。 2.上記金属MがIn,Sn,Au,Ag,Cu,A
L,Pd,Zn,Pb,Cd,の中から選ばれた一種あ
るいは二種以上の金属を主成分にする合金であって、金
属YがCr,Mo,Wから選ばれた金属である1に記載
の接合構造。 3.上記冶金的接合がロー付である1あるいは2に記載
の接合構造。 4.少なくとも一方の部材が金属からなる二つの部材
が、M−X(Xは活性金属)なる合金の融体相を間に挟
んで冶金的に接合された構造であって、該金属部材の少
なくとも接合面が、(Fe,Ni,Co)の中から選ば
れた一種あるいは二種以上の金属と、(Cr,AL,S
i)の中から選ばれた一種あるいは二種以上の金属を主
成分とする合金で、かつCrにあっては10%以上,A
Lにあっては1%以上,Siにあっては1%以上の合金
からなり、該合金の表面に成分として含むCrあるいは
ALあるいはSiの酸化膜が形成されてなることを特徴
とする部材の接合構造。 5.上記金属Mが、In,Sn,Au,Ag,Cu,A
L,Pd,Zn,Pb,Cd,の中から選ばれた一種あ
るいは二種以上の金属を主成分にする合金である4に記
載の接合構造。 6.少なくとも一方の部材が金属からなる二つの部材が
M−X(Xは活性金属)なる合金の融汰を間に挟んで冶
金的に接合された構造であって、該接合部金属表面が窒
化されてなることを特徴とする部材の接合構造。 7.上記活性金属Xが、Ti,Zr,Nb,Taの中か
ら選ばれた金属である1〜6のいずれかに記載の接合構
造。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明は、少なくとも一方の部材
が金属からなる部材の接合構造である。すなわち、金属
−金属、、金属−セラミックの接合構造である。これら
部材はM−X(Xは活性金属)なる合金の融体相を間に
挟んで接合されている。つまり溶融したM−X合金によ
って冶金的に接合されている。このとき金属部材の接合
面は金属Mとは合金を形成しない金属Yあるいは溶融し
た金属Mと反応しない酸化膜あるいは窒化膜が形成され
た金属材料からなる。金属Yの場合、Yは溶融した金属
Mに溶け込むこともないし、また、酸化膜、窒化膜が形
成された金属材料の場合、この金属成分が金属Mに溶け
込むこともない。しかし反面、冶金的に接合されること
もない。ここでMの中に添加された活性金属Xが金属Y
あるいは酸化膜、窒化膜に拡散することによって融体M
−X合金と金属Yあるいは融体M−X合金と酸化膜ある
いは窒化膜が冶金的に接合される。
が金属からなる部材の接合構造である。すなわち、金属
−金属、、金属−セラミックの接合構造である。これら
部材はM−X(Xは活性金属)なる合金の融体相を間に
挟んで接合されている。つまり溶融したM−X合金によ
って冶金的に接合されている。このとき金属部材の接合
面は金属Mとは合金を形成しない金属Yあるいは溶融し
た金属Mと反応しない酸化膜あるいは窒化膜が形成され
た金属材料からなる。金属Yの場合、Yは溶融した金属
Mに溶け込むこともないし、また、酸化膜、窒化膜が形
成された金属材料の場合、この金属成分が金属Mに溶け
込むこともない。しかし反面、冶金的に接合されること
もない。ここでMの中に添加された活性金属Xが金属Y
あるいは酸化膜、窒化膜に拡散することによって融体M
−X合金と金属Yあるいは融体M−X合金と酸化膜ある
いは窒化膜が冶金的に接合される。
【0006】添加される活性金属Xは0.1〜数%の添
加で十分である。好ましくは0.1〜5%、最も好まし
くは0.5〜2%である。過度(10%以上)の添加は
M−X合金を硬くするので好ましくない。
加で十分である。好ましくは0.1〜5%、最も好まし
くは0.5〜2%である。過度(10%以上)の添加は
M−X合金を硬くするので好ましくない。
【0007】金属Yは、少なくとも部材表面がYであれ
ばよいので、部材全体が必ずしもYである必要はない。
異種材の上に金属Yが被覆されたものでもよい。被覆の
有効な手段はメッキ、溶射、スパッタリングである。
ばよいので、部材全体が必ずしもYである必要はない。
異種材の上に金属Yが被覆されたものでもよい。被覆の
有効な手段はメッキ、溶射、スパッタリングである。
【0008】金属YはCr,Mo,Wあるいはこれらの
合金であり、金属Mは、In,SnZn,Pb,Cd、
AL,Au,Ag,Cu,Pdの中から選ばれた一種あ
るいは二種以上の金属を主成分にする合金である。
合金であり、金属Mは、In,SnZn,Pb,Cd、
AL,Au,Ag,Cu,Pdの中から選ばれた一種あ
るいは二種以上の金属を主成分にする合金である。
【0009】表面に酸化膜が形成された部材にあって
は、表面の成分組成が、(Fe,Ni,Co)の中から
選ばれた一種あるいは二種以上の金属と、(Cr,A
L,Si)の中から選ばれた一種あるいは二種以上の金
属を主成分とする合金で、かつCr AL,Siが単独
で存在する場合、Crにあっては10%以上,ALにあ
っては1%以上,Siにあっては1%以上のものが好ま
しい。CrとAL、CrとSiが共存する場合、Crは
5%以上で、AL,Siはそれぞれ0.5%以上が好ま
しい。AL,Siが共存する場合、AL,Siの和が1
%以上が好ましい。Cr、AL,Siが共存する場合、
Crは5%以上でAL,Siの和が0.5%以上が好ま
しい。これらの成分範囲のものは表面に緻密で、密着性
が強く、安定した酸化膜が形成できる。これらの元素の
上限は、Crには特別な制限はないが、経済性を考慮す
ると、40%程度まで、ALでは5%程度まで、Siで
は10%程度までである。上限を越えると溶製が困難に
なる。部材は、全体が上記成分の材料で一体的に形成さ
れていてもよく、あるいは表面だけこの成分になるよう
にしたものでもよい。つまりこの成分のものを表面に被
覆したものでもよい。被覆に当たって、特別な限定はな
く、本成分の被覆が形成できればいかなる方法でも適用
できるが、中でもとりわけ溶射が有効である。本成分の
材料は、高温800℃以上で酸化焼鈍するとさらに緻密
で厚い酸化膜が形成される。また、接合部材金属の表面
にセラミックを被覆することによって酸化膜を形成する
ようにしてもよい。すなわち、セラミックを溶射、スパ
ッタリング、PVD,CVD、あるいはゾルーゲル法等
の手段で被覆してもよい。スパッタリング、PVD,C
VDの手法を採用すると窒化物、炭化物被膜も形成で
き、いずれも本発明には有効である。
は、表面の成分組成が、(Fe,Ni,Co)の中から
選ばれた一種あるいは二種以上の金属と、(Cr,A
L,Si)の中から選ばれた一種あるいは二種以上の金
属を主成分とする合金で、かつCr AL,Siが単独
で存在する場合、Crにあっては10%以上,ALにあ
っては1%以上,Siにあっては1%以上のものが好ま
しい。CrとAL、CrとSiが共存する場合、Crは
5%以上で、AL,Siはそれぞれ0.5%以上が好ま
しい。AL,Siが共存する場合、AL,Siの和が1
%以上が好ましい。Cr、AL,Siが共存する場合、
Crは5%以上でAL,Siの和が0.5%以上が好ま
しい。これらの成分範囲のものは表面に緻密で、密着性
が強く、安定した酸化膜が形成できる。これらの元素の
上限は、Crには特別な制限はないが、経済性を考慮す
ると、40%程度まで、ALでは5%程度まで、Siで
は10%程度までである。上限を越えると溶製が困難に
なる。部材は、全体が上記成分の材料で一体的に形成さ
れていてもよく、あるいは表面だけこの成分になるよう
にしたものでもよい。つまりこの成分のものを表面に被
覆したものでもよい。被覆に当たって、特別な限定はな
く、本成分の被覆が形成できればいかなる方法でも適用
できるが、中でもとりわけ溶射が有効である。本成分の
材料は、高温800℃以上で酸化焼鈍するとさらに緻密
で厚い酸化膜が形成される。また、接合部材金属の表面
にセラミックを被覆することによって酸化膜を形成する
ようにしてもよい。すなわち、セラミックを溶射、スパ
ッタリング、PVD,CVD、あるいはゾルーゲル法等
の手段で被覆してもよい。スパッタリング、PVD,C
VDの手法を採用すると窒化物、炭化物被膜も形成で
き、いずれも本発明には有効である。
【0010】表面に窒化膜が形成された部材にあって
は、成分に特別な制限はないが、窒化鋼と称せられる鋼
材が好ましい。
は、成分に特別な制限はないが、窒化鋼と称せられる鋼
材が好ましい。
【0011】活性金属は、Ti,Zr,Nb,Ta,V
の中から一種あるいは二種以上を選んで適宜使用しても
よい。
の中から一種あるいは二種以上を選んで適宜使用しても
よい。
【0012】
実施例1 部材1: アルミナの板(φ200mm×10mm厚
さ) 部材2: 炭素鋼の板(φ200mm×20mm厚さ) ろう材:In−1%Ti(100ミクロン) 部材1と2の間にろう材の箔を挟み、真空中(1×10
−5トール)800℃に加熱してロー付した。アルミナ
の板にはクラックが発生した。ろう材(In−1%T
i)には鉄が多量に溶け込んでいた。次に、部材2の炭
素鋼の板に5ミクロン、ニッケルメッキし、この上にク
ロムを10ミクロンメッキし、同じくIn−1%Ti
(100ミクロン)を挟んで同じ条件でロー付した。ア
ルミナは割れることなく接合できた。ミクロ組織を観察
した結果、クロムのIn中への溶け込みは認められなか
った。また成分分析でも、ろう材へのクロムの溶け込み
は認められなかった。クロムを被覆することによって、
In中へ鋼の溶け込みが阻止され、割れ防止に効果があ
ることが確認できた。
さ) 部材2: 炭素鋼の板(φ200mm×20mm厚さ) ろう材:In−1%Ti(100ミクロン) 部材1と2の間にろう材の箔を挟み、真空中(1×10
−5トール)800℃に加熱してロー付した。アルミナ
の板にはクラックが発生した。ろう材(In−1%T
i)には鉄が多量に溶け込んでいた。次に、部材2の炭
素鋼の板に5ミクロン、ニッケルメッキし、この上にク
ロムを10ミクロンメッキし、同じくIn−1%Ti
(100ミクロン)を挟んで同じ条件でロー付した。ア
ルミナは割れることなく接合できた。ミクロ組織を観察
した結果、クロムのIn中への溶け込みは認められなか
った。また成分分析でも、ろう材へのクロムの溶け込み
は認められなかった。クロムを被覆することによって、
In中へ鋼の溶け込みが阻止され、割れ防止に効果があ
ることが確認できた。
【0013】実施例2 部材1: Moの板(φ180mm×5mm厚さ) 部材2: 純銅の板(φ180mm×10mm厚さ) ろう材:Sn−1%Zr(80ミクロン) 部材1と2の間にろう材の箔を挟み、真空中(1×10
−5トール)850℃に加熱してロー付した。接合材は
純銅の方向に弓なりに反っていた。反り量は、1000
ミクロンであった。ろう材(Sn−1%Zr)には銅が
多量に溶け込んでいた。次に、部材2の純銅の板に10
0ミクロン,タングステンを溶射し、Sn−1%Zr
(80ミクロン)を挟んで同じ条件でロー付した。反り
量は、300ミクロンであった。ミクロ組織を観察した
結果、タングステンのSn中への溶け込みはなかった。
また成分分析でも、ろう材へのタングステンの溶け込み
は認められなかった。タングステンを被覆することによ
って、Sn中へ銅の溶け込みが阻止され、変形防止に著
効があることが確認できた。
−5トール)850℃に加熱してロー付した。接合材は
純銅の方向に弓なりに反っていた。反り量は、1000
ミクロンであった。ろう材(Sn−1%Zr)には銅が
多量に溶け込んでいた。次に、部材2の純銅の板に10
0ミクロン,タングステンを溶射し、Sn−1%Zr
(80ミクロン)を挟んで同じ条件でロー付した。反り
量は、300ミクロンであった。ミクロ組織を観察した
結果、タングステンのSn中への溶け込みはなかった。
また成分分析でも、ろう材へのタングステンの溶け込み
は認められなかった。タングステンを被覆することによ
って、Sn中へ銅の溶け込みが阻止され、変形防止に著
効があることが確認できた。
【0014】実施例3 部材1:アルミナの板(φ80mm×5mm厚さ) 部材2:Fe−3%C−3%AL鋳鉄の板(φ80mm
×10mm厚さ) 比較材1:Fe−3%C鋳鉄の板(φ80mm×10m
m厚さ) 比較材2:Fe−3%C鋳鉄の板(φ80mm×10m
m厚さ)にNi−10%Cr−3%AL−1%Y合金を
100ミクロン溶射したもの。 ろう材:AL−0.5%Ti(120ミクロン) 部材2は大気中900℃に2時間加熱して酸化処理し
た。部材1と2、および部材1と比較材1,2の間にそ
れぞれろう材の箔を挟み、真空中(1×10−5トー
ル)850℃に加熱してロー付した。部材1と2ではア
ルミナは割れることなく接合できた。成分分析では、ろ
う材(AL−0.5%Ti)への鋳鉄の溶け込みは認め
られなかった。一方部材1と比較材1ではアルミナが割
れた。この組み合わせでは、アルミニウムと鋳鉄が合金
化し、硬くて脆い相が形成されていた。一方部材1と比
較材2ではアルミナが割れることなく接合できた。成分
分析では、ろう材(AL−0.5%Ti)への溶射層の
溶け込みは認められなかった。溶射層表面の酸化膜で溶
け込みが阻止されていた。部材表面の酸化膜によって合
金層の形成を阻止し、割れを防止できることが確認でき
た。
×10mm厚さ) 比較材1:Fe−3%C鋳鉄の板(φ80mm×10m
m厚さ) 比較材2:Fe−3%C鋳鉄の板(φ80mm×10m
m厚さ)にNi−10%Cr−3%AL−1%Y合金を
100ミクロン溶射したもの。 ろう材:AL−0.5%Ti(120ミクロン) 部材2は大気中900℃に2時間加熱して酸化処理し
た。部材1と2、および部材1と比較材1,2の間にそ
れぞれろう材の箔を挟み、真空中(1×10−5トー
ル)850℃に加熱してロー付した。部材1と2ではア
ルミナは割れることなく接合できた。成分分析では、ろ
う材(AL−0.5%Ti)への鋳鉄の溶け込みは認め
られなかった。一方部材1と比較材1ではアルミナが割
れた。この組み合わせでは、アルミニウムと鋳鉄が合金
化し、硬くて脆い相が形成されていた。一方部材1と比
較材2ではアルミナが割れることなく接合できた。成分
分析では、ろう材(AL−0.5%Ti)への溶射層の
溶け込みは認められなかった。溶射層表面の酸化膜で溶
け込みが阻止されていた。部材表面の酸化膜によって合
金層の形成を阻止し、割れを防止できることが確認でき
た。
【0015】実施例4 部材1:アルミナの板(φ100mm×5mm厚さ) 部材2:窒化処理したFe−0.1%C−2%Cr鋼の
板(φ100mm×10mm厚さ) 比較材:Fe−0.1%C−2%Cr鋼の板(無処理)
(φ100mm×10mm厚さ) ろう材:Sn−0.5%Ti(100ミクロン) 部材1と2、および部材1と比較材の間にそれぞれろう
材の箔を挟み、真空中(1×10−5トール)850℃
に加熱してロー付した。部材1と2ではアルミナは割れ
ることなく接合できた。成分分析では、ろう材(Sn−
0.5%Ti)への鉄の溶け込みは認められなかった。
一方部材1と比較材ではアルミナが割れた。この組み合
わせでは、鉄がSn中に溶け込んで硬くて脆い相が形成
されていた。部材表面の窒化膜によって合金層の形成を
阻止し、割れを防止できることが確認できた。
板(φ100mm×10mm厚さ) 比較材:Fe−0.1%C−2%Cr鋼の板(無処理)
(φ100mm×10mm厚さ) ろう材:Sn−0.5%Ti(100ミクロン) 部材1と2、および部材1と比較材の間にそれぞれろう
材の箔を挟み、真空中(1×10−5トール)850℃
に加熱してロー付した。部材1と2ではアルミナは割れ
ることなく接合できた。成分分析では、ろう材(Sn−
0.5%Ti)への鉄の溶け込みは認められなかった。
一方部材1と比較材ではアルミナが割れた。この組み合
わせでは、鉄がSn中に溶け込んで硬くて脆い相が形成
されていた。部材表面の窒化膜によって合金層の形成を
阻止し、割れを防止できることが確認できた。
【0016】実施例5 部材1:炭化ケイ素の板(φ80mm×2mm厚さ) 部材2:Fe−42%Ni鋼の板(φ80mm×10m
m厚さ)(接合面に高純度アルミナを30ミクロン溶
射) 比較材1:Fe−42%Ni鋼の板(無処理)(φ80
mm×10mm厚さ) 比較材2:接合面にTiCを0.5ミクロン、PVDで
被覆したFe−42%Ni鋼の板(φ80mm×10m
m厚さ) ろう材:Sn−5%Ag−1%Zr(100ミクロン) 部材1と2、および部材1と比較材1,2の間にそれぞ
れろう材の箔を挟み、真空中(1×10−5トール)8
50℃に加熱してロー付した。部材1と2ではセラミッ
クは割れることなく接合できた。一方部材1と比較材1
ではセラミックの板が割れた。この組み合わせでは、ろ
う材と42Ni鋼が合金化し、硬くて脆い相が形成され
ていた。一方部材1と比較材2ではセラミックが割れる
ことなく接合できた。成分分析では、ろう材への42N
i鋼の溶け込みは認められなかった。TiCのPVD被
膜で溶け込みが阻止されていた。部材表面のセラミック
膜によって合金層の形成を阻止し、割れを防止できるこ
とが確認できた。
m厚さ)(接合面に高純度アルミナを30ミクロン溶
射) 比較材1:Fe−42%Ni鋼の板(無処理)(φ80
mm×10mm厚さ) 比較材2:接合面にTiCを0.5ミクロン、PVDで
被覆したFe−42%Ni鋼の板(φ80mm×10m
m厚さ) ろう材:Sn−5%Ag−1%Zr(100ミクロン) 部材1と2、および部材1と比較材1,2の間にそれぞ
れろう材の箔を挟み、真空中(1×10−5トール)8
50℃に加熱してロー付した。部材1と2ではセラミッ
クは割れることなく接合できた。一方部材1と比較材1
ではセラミックの板が割れた。この組み合わせでは、ろ
う材と42Ni鋼が合金化し、硬くて脆い相が形成され
ていた。一方部材1と比較材2ではセラミックが割れる
ことなく接合できた。成分分析では、ろう材への42N
i鋼の溶け込みは認められなかった。TiCのPVD被
膜で溶け込みが阻止されていた。部材表面のセラミック
膜によって合金層の形成を阻止し、割れを防止できるこ
とが確認できた。
【0017】
【発明の効果】以上詳記したように本発明は接合部材の
割れ、変形を極小化できる特徴を有し、金属、セラミッ
ク材料の大型部材の接合に多大の威力を発揮するもので
ある。
割れ、変形を極小化できる特徴を有し、金属、セラミッ
ク材料の大型部材の接合に多大の威力を発揮するもので
ある。
Claims (7)
- 【請求項1】少なくとも一方の部材の接合面が金属から
なる二つの部材がM−X(Xは活性金属)なる合金の融
体相を間に挟んで冶金的に接合された構造であって、該
接合部金属面が金属Mの融体と反応せず、かつ該M−X
合金の接合時の融体温度では固相状態で存在する金属Y
からなり、該金属Yに該活性金属Xが拡散することによ
って合金M−Xと金属Yが冶金的に接合されてなること
を特徴とする部材の接合構造。 - 【請求項2】上記金属MがIn,Sn,Au,Ag,C
u,AL,Pd,Zn,Pb,Cd,の中から選ばれた
一種あるいは二種以上の金属を主成分にする合金であっ
て、金属YがCr,Mo,Wから選ばれた金属である請
求項1に記載の接合構造。 - 【請求項3】上記冶金的接合がロー付である請求項1あ
るいは2に記載の接合構造。 - 【請求項4】少なくとも一方の部材が金属からなる二つ
の部材が、M−X(Xは活性金属)なる合金の融体を間
に挟んで冶金的に接合された構造であって、該金属部材
の少なくとも接合面が、(Fe,Ni,Co)の中から
選ばれた一種あるいは二種以上の金属と、(Cr,A
L,Si)の中から選ばれた一種あるいは二種以上の金
属を主成分とする合金で、かつCrにあっては10%以
上,ALにあっては1%以上,Siにあっては1%以上
の合金からなり、該合金の表面に成分として含むCrあ
るいはALあるいはSiの酸化膜が形成されてなること
を特徴とする部材の接合構造。 - 【請求項5】上記金属MがIn,Sn,Au,Ag,C
u,AL,Pd,Zn,Pb,Cd,の中から選ばれた
一種あるいは二種以上の金属を主成分にする合金である
請求項4に記載の接合構造。 - 【請求項6】少なくとも一方の部材が金属からなる二つ
の部材がM−X(Xは活性金属)なる合金の融体相を間
に挟んで冶金的に接合された構造であって、該接合部金
属表面が窒化されてなることを特徴とする部材の接合構
造。 - 【請求項7】上記活性金属Xが、Ti,Zr,Nb,T
aの中から選ばれた金属である請求項1〜6のいずれか
に記載の接合構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30039795A JPH09108886A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 部材の接合構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30039795A JPH09108886A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 部材の接合構造 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09108886A true JPH09108886A (ja) | 1997-04-28 |
Family
ID=17884302
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30039795A Pending JPH09108886A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 部材の接合構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09108886A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100362655C (zh) * | 2002-01-30 | 2008-01-16 | 霍尼韦尔国际公司 | 热界面材料以及包括铟和锌的组合物 |
US7398912B2 (en) | 2002-12-26 | 2008-07-15 | Ngk Insulators, Ltd. | Different materials bonded member and production method thereof |
JP2011092973A (ja) * | 2009-10-29 | 2011-05-12 | Kobe Steel Ltd | 異材接合体 |
US8051562B2 (en) | 2007-01-23 | 2011-11-08 | Denso Corporation | Method and apparatus for manufacturing fuel pump |
-
1995
- 1995-10-11 JP JP30039795A patent/JPH09108886A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100362655C (zh) * | 2002-01-30 | 2008-01-16 | 霍尼韦尔国际公司 | 热界面材料以及包括铟和锌的组合物 |
US7398912B2 (en) | 2002-12-26 | 2008-07-15 | Ngk Insulators, Ltd. | Different materials bonded member and production method thereof |
US7758970B2 (en) | 2002-12-26 | 2010-07-20 | Ngk Insulators, Ltd. | Different materials bonded member and production method thereof |
US8051562B2 (en) | 2007-01-23 | 2011-11-08 | Denso Corporation | Method and apparatus for manufacturing fuel pump |
JP2011092973A (ja) * | 2009-10-29 | 2011-05-12 | Kobe Steel Ltd | 異材接合体 |
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