JPH1147979A - 異種金属材料の接合方法 - Google Patents
異種金属材料の接合方法Info
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- JPH1147979A JPH1147979A JP9199547A JP19954797A JPH1147979A JP H1147979 A JPH1147979 A JP H1147979A JP 9199547 A JP9199547 A JP 9199547A JP 19954797 A JP19954797 A JP 19954797A JP H1147979 A JPH1147979 A JP H1147979A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁性の異なる異種金属材料もしくは磁性が同
一である異種金属材料を、接合強度を高めて一体に接合
することができる接合方法を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 磁性の異なる異種金属材料もしくは磁性
が同一である異種金属材料をＡｇ系ろう材を用いて一体
に接合する際に、チタン（Ｔｉ），ニッケル（Ｎｉ），
パラジウム（Ｐｄ），インジウム（Ｉｎ）の何れか１種
もしくは複数種の元素を含有するＡｇ系のろう材を用い
てろう付けを行う。具体的にはＡｇ系のろう材として、
チタン，ニッケルの単独又は両方を各０.５〜２０％含
有させ、パラジウムを５〜３０％含有させ、もしくはイ
ンジウムを５〜１０％含有させて異種金属材料の接合を
実施する。ろう付け時の接合雰囲気は非酸化雰囲気とす
ることが好適である。
一である異種金属材料を、接合強度を高めて一体に接合
することができる接合方法を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 磁性の異なる異種金属材料もしくは磁性
が同一である異種金属材料をＡｇ系ろう材を用いて一体
に接合する際に、チタン（Ｔｉ），ニッケル（Ｎｉ），
パラジウム（Ｐｄ），インジウム（Ｉｎ）の何れか１種
もしくは複数種の元素を含有するＡｇ系のろう材を用い
てろう付けを行う。具体的にはＡｇ系のろう材として、
チタン，ニッケルの単独又は両方を各０.５〜２０％含
有させ、パラジウムを５〜３０％含有させ、もしくはイ
ンジウムを５〜１０％含有させて異種金属材料の接合を
実施する。ろう付け時の接合雰囲気は非酸化雰囲気とす
ることが好適である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は回転機に用いられる
部材の中で、磁性の異なる異種金属材料もしくは磁性が
同一である異種金属材料を一体に接合する方法に関する
ものである。
部材の中で、磁性の異なる異種金属材料もしくは磁性が
同一である異種金属材料を一体に接合する方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の磁石を用いた回転機として、より
小型化，高速化された性能に対する要求が高くなり、こ
れに伴って磁路の関係から異種金属材料を強固に接合す
る方法の改善が希求されている。
小型化，高速化された性能に対する要求が高くなり、こ
れに伴って磁路の関係から異種金属材料を強固に接合す
る方法の改善が希求されている。
【０００３】例えば回転機で用いられる異種金属材料と
して、図１０に示したように磁石１を磁性材もしくは非
磁性材でなるシャフト２と接合したり、磁石１を非磁性
材でなる端板３に接合するケース、又は非磁性材でなる
保持リング４と磁石１及び端板３とを接合するケース等
がある。つまり磁性の異なる金属材料の組み合わせだけ
でなく、磁性が同一である金属材料を一体に接合するケ
ースも考えられる。
して、図１０に示したように磁石１を磁性材もしくは非
磁性材でなるシャフト２と接合したり、磁石１を非磁性
材でなる端板３に接合するケース、又は非磁性材でなる
保持リング４と磁石１及び端板３とを接合するケース等
がある。つまり磁性の異なる金属材料の組み合わせだけ
でなく、磁性が同一である金属材料を一体に接合するケ
ースも考えられる。
【０００４】これら異種金属の接合方法としては、一般
的には銀ろうなどの金属系ろう材を用いたろう付け方法
が用いられており、特に接合界面で大きな接合強度を得
るためには、焼きばめとかくさびを用いた機械的拘束手
段が併用されている。
的には銀ろうなどの金属系ろう材を用いたろう付け方法
が用いられており、特に接合界面で大きな接合強度を得
るためには、焼きばめとかくさびを用いた機械的拘束手
段が併用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】異種金属の接合方法と
しては、一般的には銀ろうなどの金属系ろう材を用いた
ろう付け方法が用いられているが、通常のＡｇ系ろう材
を用いた高温ろう付け方法では接合界面で充分な強度が
得られず、回転機をより小型化，高速化すると上で要求
される性能を必ずしも満足する大きな接合強度を得るこ
とができないという課題が存在する。
しては、一般的には銀ろうなどの金属系ろう材を用いた
ろう付け方法が用いられているが、通常のＡｇ系ろう材
を用いた高温ろう付け方法では接合界面で充分な強度が
得られず、回転機をより小型化，高速化すると上で要求
される性能を必ずしも満足する大きな接合強度を得るこ
とができないという課題が存在する。
【０００６】このように異種金属間の接合強度が充分に
得られない場合には、回転機としての強度，剛性，靭
性，変形能等の機械的特性が不足する事態が生じてしま
い、電動機等の高速化とか大容量化に伴って回転機に作
用する遠心力が一段と増大した際に磁石の変形とか破断
が生じやすいという問題点が残る。
得られない場合には、回転機としての強度，剛性，靭
性，変形能等の機械的特性が不足する事態が生じてしま
い、電動機等の高速化とか大容量化に伴って回転機に作
用する遠心力が一段と増大した際に磁石の変形とか破断
が生じやすいという問題点が残る。
【０００７】そこで本発明は上記に鑑みてなされたもの
であって、磁性の異なる異種金属材料もしくは磁性が同
一である異種金属材料を、接合強度を高めて一体に接合
することができる接合方法を提供することを目的として
いる。
であって、磁性の異なる異種金属材料もしくは磁性が同
一である異種金属材料を、接合強度を高めて一体に接合
することができる接合方法を提供することを目的として
いる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】一般に用いられているろ
う付け方法は、異種金属の接合界面で充分な強度が得ら
れないが、本発明者らは異種金属の表面酸化層を完全に
除去すれば、接合界面でろう材成分が拡散して高強度の
ろう付けが行えるものと考え、更に接合時に圧力を加え
たり、鋼材の表面粗さを制御することによってろう付け
の強度が増大するものとの観点から以下の接合方法を実
施した。
う付け方法は、異種金属の接合界面で充分な強度が得ら
れないが、本発明者らは異種金属の表面酸化層を完全に
除去すれば、接合界面でろう材成分が拡散して高強度の
ろう付けが行えるものと考え、更に接合時に圧力を加え
たり、鋼材の表面粗さを制御することによってろう付け
の強度が増大するものとの観点から以下の接合方法を実
施した。
【０００９】磁性の異なる異種金属材料もしくは磁性が
同一である異種金属材料をＡｇ系ろう材を用いて一体に
接合する際に、チタン（Ｔｉ），ニッケル（Ｎｉ），パ
ラジウム（Ｐｄ），インジウム（Ｉｎ）の何れか１種も
しくは複数種の元素を含有するＡｇ系のろう材を用いて
ろう付けを行うことが特徴となっている。
同一である異種金属材料をＡｇ系ろう材を用いて一体に
接合する際に、チタン（Ｔｉ），ニッケル（Ｎｉ），パ
ラジウム（Ｐｄ），インジウム（Ｉｎ）の何れか１種も
しくは複数種の元素を含有するＡｇ系のろう材を用いて
ろう付けを行うことが特徴となっている。
【００１０】具体的な実施形態としては、Ａｇ系のろう
材として、チタン，ニッケルの単独又は両方を各０.５
〜２０％含有させたり、パラジウムを５〜３０％含有さ
せ、もしくはインジウムを５〜１０％含有させて異種金
属材料の接合を実施する。ろう付け時の接合雰囲気は、
非酸化性雰囲気とすることが好ましい。
材として、チタン，ニッケルの単独又は両方を各０.５
〜２０％含有させたり、パラジウムを５〜３０％含有さ
せ、もしくはインジウムを５〜１０％含有させて異種金
属材料の接合を実施する。ろう付け時の接合雰囲気は、
非酸化性雰囲気とすることが好ましい。
【００１１】更にチタン，ニッケル，パラジウムとイン
ジウムの何れか１種もしくは複数種が添加されたろう材
を用いて、加圧条件下で異種金属材料の表面粗さを最適
に制御してろう付けを行う異種金属材料の接合方法を提
案する。
ジウムの何れか１種もしくは複数種が添加されたろう材
を用いて、加圧条件下で異種金属材料の表面粗さを最適
に制御してろう付けを行う異種金属材料の接合方法を提
案する。
【００１２】かかる異種金属材料の接合方法によれば、
非酸化雰囲気中でＡｇ系のろう材にチタン，ニッケルを
単独又は両方を各０.５〜２０％含有させて接合した場
合と、パラジウムを５〜３０％含有させて接合した場合
及びインジウムを５〜１０％含有させて接合した場合に
は、これらの金属を含有していないＡｇ系ろう材を用い
た場合の接合強度に対して、約１.５倍の接合強度が得
られ、強固な接合部の一体化構造が実現された。
非酸化雰囲気中でＡｇ系のろう材にチタン，ニッケルを
単独又は両方を各０.５〜２０％含有させて接合した場
合と、パラジウムを５〜３０％含有させて接合した場合
及びインジウムを５〜１０％含有させて接合した場合に
は、これらの金属を含有していないＡｇ系ろう材を用い
た場合の接合強度に対して、約１.５倍の接合強度が得
られ、強固な接合部の一体化構造が実現された。
【００１３】これはＡｇ系ろう材と異種金属側の界面
で、ろう材成分中をチタン，ニッケルが拡散して異種金
属側表面の酸化層を除去し、金属間化合物を生成したた
めであり、特にニッケルの場合にはＴｉＮｉの金属間化
合物を形成する。このようにＡｇ系ろう材と異種金属表
面の両方の界面に合金層が形成されることにより、異種
金属材料の接合強度を高めることができる。
で、ろう材成分中をチタン，ニッケルが拡散して異種金
属側表面の酸化層を除去し、金属間化合物を生成したた
めであり、特にニッケルの場合にはＴｉＮｉの金属間化
合物を形成する。このようにＡｇ系ろう材と異種金属表
面の両方の界面に合金層が形成されることにより、異種
金属材料の接合強度を高めることができる。
【００１４】更に加圧条件下で異種金属材料の表面粗さ
を最適に制御してろう付けを行うことにより、表面粗さ
を変化させていない従来例に比して接合強度を更に増大
することが可能となる。
を最適に制御してろう付けを行うことにより、表面粗さ
を変化させていない従来例に比して接合強度を更に増大
することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下本発明にかかる異種金属材料
の接合方法の実施形態例を説明する。一般に磁石を用い
た回転機に課せられている小型化，高速化に対する要求
を満足するためには、異種金属の接合部は高強度に一体
接合されていることが必須の要件である。
の接合方法の実施形態例を説明する。一般に磁石を用い
た回転機に課せられている小型化，高速化に対する要求
を満足するためには、異種金属の接合部は高強度に一体
接合されていることが必須の要件である。
【００１６】本発明の実施形態例では、鋼材に接合する
金属として軽量で高強度なチタン合金を採用し、このチ
タン合金と鋼材という異種金属でなる供試材の接合方法
として、通常用いられているろう付け方法に着目した。
金属として軽量で高強度なチタン合金を採用し、このチ
タン合金と鋼材という異種金属でなる供試材の接合方法
として、通常用いられているろう付け方法に着目した。
【００１７】前記したように、従来のＡｇ系ろう材を使
用したろう付け方法は、異種金属の接合界面で充分な強
度が得られないため、回転機に課せられている前記要求
を満足する大きな接合強度を得ることができないという
課題があるが、本発明者らは供試材であるチタン合金と
鋼材の各表面酸化層を完全に除去すれば、接合界面でろ
う材成分が拡散して高強度のろう付けが行えるものと考
えた。
用したろう付け方法は、異種金属の接合界面で充分な強
度が得られないため、回転機に課せられている前記要求
を満足する大きな接合強度を得ることができないという
課題があるが、本発明者らは供試材であるチタン合金と
鋼材の各表面酸化層を完全に除去すれば、接合界面でろ
う材成分が拡散して高強度のろう付けが行えるものと考
えた。
【００１８】更に接合時に圧力を加えたり、鋼材の表面
粗さを制御することによってろう付けの強度が増大する
ものと思慮し、以下に記す実施形態例１〜８に基づいて
チタン合金と鋼材の一体接合を試みた。
粗さを制御することによってろう付けの強度が増大する
ものと思慮し、以下に記す実施形態例１〜８に基づいて
チタン合金と鋼材の一体接合を試みた。
【００１９】先ず供試材としてのチタン合金と鋼材の組
成を表１に示す。
成を表１に示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】表１に示したように、チタン合金として
「Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ」を採用し、鋼材は合金鋼として
「Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼」、及び超高張力鋼として「１８
Ｎｉマルエージング鋼」を用いた。
「Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ」を採用し、鋼材は合金鋼として
「Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼」、及び超高張力鋼として「１８
Ｎｉマルエージング鋼」を用いた。
【００２２】使用するろう材としては、一般的に用いら
れているＡｇ系のろう材を採用し、このＡｇ系のろう材
に添加されている金属として、銅（Ｃｕ）の外に供試材
の表面酸化層を除去する目的で活性金属であるチタン
（Ｔｉ），強固な接合を目的として両方の供試材に拡散
しやすいニッケル（Ｎｉ），供試材への濡れ性を改善す
る目的でパラジウム（Ｐｄ）及びインジウム（Ｉｎ）が
添加されているろう材を用いた。ろう材の組成例を表２
に示す。
れているＡｇ系のろう材を採用し、このＡｇ系のろう材
に添加されている金属として、銅（Ｃｕ）の外に供試材
の表面酸化層を除去する目的で活性金属であるチタン
（Ｔｉ），強固な接合を目的として両方の供試材に拡散
しやすいニッケル（Ｎｉ），供試材への濡れ性を改善す
る目的でパラジウム（Ｐｄ）及びインジウム（Ｉｎ）が
添加されているろう材を用いた。ろう材の組成例を表２
に示す。
【００２３】
【表２】
【００２４】接合温度としては、一般にろう材の接合温
度といわれている液相温度＋５０℃より高い接合温度を
採用し、接合雰囲気は真空中とすることにより、接合界
面にろう材と供試材との間で強固な合金層を形成させる
ことを試みた。
度といわれている液相温度＋５０℃より高い接合温度を
採用し、接合雰囲気は真空中とすることにより、接合界
面にろう材と供試材との間で強固な合金層を形成させる
ことを試みた。
【００２５】その結果、Ａｇ系のろう材にチタン，ニッ
ケルを単独又は両方を各０.５〜２０％含有させた例
と、パラジウム５〜３０％含有させた例、インジウムを
５〜１０％含有させた例は、これらの金属を含有してい
ないＡｇ系ろう材を用いた場合の接合強度に対して、約
１.５倍の接合強度が得られ、これによりＡｇ系ろう材
を使用しての接合部の一体化構造を実現した。
ケルを単独又は両方を各０.５〜２０％含有させた例
と、パラジウム５〜３０％含有させた例、インジウムを
５〜１０％含有させた例は、これらの金属を含有してい
ないＡｇ系ろう材を用いた場合の接合強度に対して、約
１.５倍の接合強度が得られ、これによりＡｇ系ろう材
を使用しての接合部の一体化構造を実現した。
【００２６】以下にチタン合金と鋼材との接合について
各種実施形態例を説明する。
各種実施形態例を説明する。
【００２７】〔第１実施形態例〕接合雰囲気として非酸
化性雰囲気である真空中において、チタン合金と炭素を
０.４％含んでいる合金鋼との接合を、Ａｇ系ろう材に
ニッケルを添加したろう材を用いて行った。
化性雰囲気である真空中において、チタン合金と炭素を
０.４％含んでいる合金鋼との接合を、Ａｇ系ろう材に
ニッケルを添加したろう材を用いて行った。
【００２８】図１に示したように、ろう材としてＡｇ−
４２％Ｃｕ−２％Ｎｉ（液相８９３℃）を使用すると、
Ａｇ−２８％Ｃｕ（液相７８０℃）のろう材を使用した
場合よりも接合強度が向上した。
４２％Ｃｕ−２％Ｎｉ（液相８９３℃）を使用すると、
Ａｇ−２８％Ｃｕ（液相７８０℃）のろう材を使用した
場合よりも接合強度が向上した。
【００２９】これらは一般に接合温度とされている液相
温度＋５０℃よりも更に接合温度を上昇させたことによ
り、Ａｇ系ろう材と合金鋼側の界面で、Ａｇ系ろう材成
分中をチタン合金のＴｉが拡散して合金鋼表面の酸化層
を除去し、ＴｉＣの金属間化合物を生成している。
温度＋５０℃よりも更に接合温度を上昇させたことによ
り、Ａｇ系ろう材と合金鋼側の界面で、Ａｇ系ろう材成
分中をチタン合金のＴｉが拡散して合金鋼表面の酸化層
を除去し、ＴｉＣの金属間化合物を生成している。
【００３０】又、Ａｇ系ろう材とチタン合金側の界面に
は、ろう材成分のＮｉが拡散してチタン合金表面の酸化
層を除去し、ＴｉＮｉの金属間化合物を形成している。
は、ろう材成分のＮｉが拡散してチタン合金表面の酸化
層を除去し、ＴｉＮｉの金属間化合物を形成している。
【００３１】このようにＡｇ系ろう材と合金鋼表面との
界面と、Ａｇ系ろう材とチタン合金側の界面との両方の
界面に合金層を形成することによってチタン合金と合金
鋼の接合強度を高めることができる。
界面と、Ａｇ系ろう材とチタン合金側の界面との両方の
界面に合金層を形成することによってチタン合金と合金
鋼の接合強度を高めることができる。
【００３２】但し接合温度が高くなると接合強度は低下
する。これは接合部に脆い金属間化合物が増加して接合
強度の向上を阻害するためであるものと考えられる。
する。これは接合部に脆い金属間化合物が増加して接合
強度の向上を阻害するためであるものと考えられる。
【００３３】又、以下の各実施形態例と共通する事項と
して、チタン合金と鋼材との接合工程を真空中で実施す
ることにより、強固な酸化皮膜が形成されやすいチタン
合金及び鋼材の表面が洗浄後の清浄な状態を維持してお
り、接合強度を高める要因となっている。
して、チタン合金と鋼材との接合工程を真空中で実施す
ることにより、強固な酸化皮膜が形成されやすいチタン
合金及び鋼材の表面が洗浄後の清浄な状態を維持してお
り、接合強度を高める要因となっている。
【００３４】〔第２実施形態例〕接合雰囲気として非酸
化性雰囲気である真空中においてチタン合金と炭素を
０.４％含んでいる合金鋼との接合を、Ａｇ系ろう材に
チタンを添加したろう材を用いて行った。
化性雰囲気である真空中においてチタン合金と炭素を
０.４％含んでいる合金鋼との接合を、Ａｇ系ろう材に
チタンを添加したろう材を用いて行った。
【００３５】図２に示したように、ろう材としてＡｇ−
２７％Ｃｕ−４.５％Ｔｉ（液相８５０℃）を使用する
と、Ａｇ−２８％Ｃｕ（液相７８０℃）のろう材を使用
した場合よりも接合強度が向上した。
２７％Ｃｕ−４.５％Ｔｉ（液相８５０℃）を使用する
と、Ａｇ−２８％Ｃｕ（液相７８０℃）のろう材を使用
した場合よりも接合強度が向上した。
【００３６】第１実施形態例と同様に接合温度とされて
いる液相温度＋５０℃よりも更に接合温度を上昇させた
ことにより、Ａｇ系ろう材成分中のＴｉが拡散して合金
鋼表面の酸化層を除去し、ＴｉＣの金属間化合物を形成
している。又、Ａｇ系ろう材とチタン合金側の界面に
は、ろう材成分中のＴｉがチタン合金中に拡散してい
る。
いる液相温度＋５０℃よりも更に接合温度を上昇させた
ことにより、Ａｇ系ろう材成分中のＴｉが拡散して合金
鋼表面の酸化層を除去し、ＴｉＣの金属間化合物を形成
している。又、Ａｇ系ろう材とチタン合金側の界面に
は、ろう材成分中のＴｉがチタン合金中に拡散してい
る。
【００３７】このように両方の界面に合金層を形成する
ことによってチタン合金と合金鋼の接合強度を高めるこ
とができる。但し前記例と同じく接合温度が高くなると
接合強度は低下する。これは接合部に脆い金属間化合物
が増加して接合強度の向上を阻害するためであるものと
考えられる。
ことによってチタン合金と合金鋼の接合強度を高めるこ
とができる。但し前記例と同じく接合温度が高くなると
接合強度は低下する。これは接合部に脆い金属間化合物
が増加して接合強度の向上を阻害するためであるものと
考えられる。
【００３８】〔第３実施形態例〕接合雰囲気として非酸
化雰囲気である真空中においてチタン合金と炭素を０.
４％含んでいる合金鋼との接合を、Ａｇ系ろう材にパラ
ジウムを添加したろう材を用いて行った。
化雰囲気である真空中においてチタン合金と炭素を０.
４％含んでいる合金鋼との接合を、Ａｇ系ろう材にパラ
ジウムを添加したろう材を用いて行った。
【００３９】図３に示したようにろう材としてＡｇ−２
１％Ｃｕ−２５％Ｐｄ（液相９５０℃）を使用すると、
Ａｇ−２８％Ｃｕ（液相７８０℃）のろう材を使用した
場合よりも接合強度が向上した。
１％Ｃｕ−２５％Ｐｄ（液相９５０℃）を使用すると、
Ａｇ−２８％Ｃｕ（液相７８０℃）のろう材を使用した
場合よりも接合強度が向上した。
【００４０】第１，第２実施形態例と同様に接合温度と
されている液相温度＋５０℃よりも更に接合温度を上昇
させたことにより、Ａｇ系ろう材と合金鋼側の界面には
Ａｇ系ろう材成分中のＰｄが合金側に拡散して、界面に
合金層を形成している。
されている液相温度＋５０℃よりも更に接合温度を上昇
させたことにより、Ａｇ系ろう材と合金鋼側の界面には
Ａｇ系ろう材成分中のＰｄが合金側に拡散して、界面に
合金層を形成している。
【００４１】このように両方の界面に合金層を形成する
ことによってチタン合金と合金鋼の接合強度を高めるこ
とができる。但し前記各例と同じく接合温度が高くなる
と接合強度は低下する。これは接合部に脆い金属間化合
物が増加して接合強度の向上を阻害するためであるもの
と考えられる。
ことによってチタン合金と合金鋼の接合強度を高めるこ
とができる。但し前記各例と同じく接合温度が高くなる
と接合強度は低下する。これは接合部に脆い金属間化合
物が増加して接合強度の向上を阻害するためであるもの
と考えられる。
【００４２】〔第４実施形態例〕接合雰囲気として非酸
化性雰囲気である真空中においてチタン合金と炭素を
０.４％含んでいる合金鋼との接合を、Ａｇ系ろう材に
インジウムを添加したろう材を用いて行った。
化性雰囲気である真空中においてチタン合金と炭素を
０.４％含んでいる合金鋼との接合を、Ａｇ系ろう材に
インジウムを添加したろう材を用いて行った。
【００４３】図４に示したようにろう材としてＡｇ−２
７％Ｃｕ−１０％Ｉｎ（液相７３０℃）を使用すると、
Ａｇ−２８％Ｃｕ（液相７８０℃）のろう材を使用した
場合よりも接合強度が向上した。
７％Ｃｕ−１０％Ｉｎ（液相７３０℃）を使用すると、
Ａｇ−２８％Ｃｕ（液相７８０℃）のろう材を使用した
場合よりも接合強度が向上した。
【００４４】これは接合温度とされている液相温度＋５
０℃よりも更に接合温度を上昇させたことにより、Ａｇ
系ろう材成分中のＩｎが拡散して合金鋼表面の酸化層を
除去し、合金層を形成している。又、Ａｇ系ろう材とチ
タン合金側の界面には、ろう材成分中のＩｎがチタン合
金中に拡散している。
０℃よりも更に接合温度を上昇させたことにより、Ａｇ
系ろう材成分中のＩｎが拡散して合金鋼表面の酸化層を
除去し、合金層を形成している。又、Ａｇ系ろう材とチ
タン合金側の界面には、ろう材成分中のＩｎがチタン合
金中に拡散している。
【００４５】このように両方の界面に合金層を形成する
ことによってチタン合金と合金鋼の接合強度を高めるこ
とができる。但し前記例と同じく接合温度が高くなると
接合強度は低下する。これは接合部に脆い金属間化合物
が増加して接合強度の向上を阻害するためであるものと
考えられる。
ことによってチタン合金と合金鋼の接合強度を高めるこ
とができる。但し前記例と同じく接合温度が高くなると
接合強度は低下する。これは接合部に脆い金属間化合物
が増加して接合強度の向上を阻害するためであるものと
考えられる。
【００４６】〔第５実施形態例〕接合雰囲気として非酸
化性雰囲気である真空中において、チタン合金と炭素含
有量が≦０.０３％である超高張力鋼である「１８Ｎｉ
マルエージング鋼」との接合を、Ａｇ系ろう材にニッケ
ルを添加したろう材を用いて行った。
化性雰囲気である真空中において、チタン合金と炭素含
有量が≦０.０３％である超高張力鋼である「１８Ｎｉ
マルエージング鋼」との接合を、Ａｇ系ろう材にニッケ
ルを添加したろう材を用いて行った。
【００４７】図５に示したようにろう材としてＡｇ−４
２％Ｃｕ−２％Ｎｉ（液相８９３℃）を使用すると、Ａ
ｇ−２８％Ｃｕ（液相７８０℃）のろう材を使用した場
合よりも接合強度が向上した。
２％Ｃｕ−２％Ｎｉ（液相８９３℃）を使用すると、Ａ
ｇ−２８％Ｃｕ（液相７８０℃）のろう材を使用した場
合よりも接合強度が向上した。
【００４８】これは一般に接合温度とされている液相温
度＋５０℃よりも更に接合温度を上昇させたことによ
り、Ａｇ系ろう材と超高張力鋼側の界面にはＡｇ系ろう
材成分中をチタン合金のＴｉが拡散して合金鋼表面の酸
化層を除去し、超高張力鋼「１８Ｎｉ」のＮｉとＴｉＮ
ｉの金属間化合物を形成している。
度＋５０℃よりも更に接合温度を上昇させたことによ
り、Ａｇ系ろう材と超高張力鋼側の界面にはＡｇ系ろう
材成分中をチタン合金のＴｉが拡散して合金鋼表面の酸
化層を除去し、超高張力鋼「１８Ｎｉ」のＮｉとＴｉＮ
ｉの金属間化合物を形成している。
【００４９】又、Ａｇ系ろう材とチタン合金側の界面に
は、Ａｇ系ろう材成分中のＮｉが拡散してチタン合金表
面の酸化層を除去し、ＴｉＮｉの金属間化合物を形成し
ている。
は、Ａｇ系ろう材成分中のＮｉが拡散してチタン合金表
面の酸化層を除去し、ＴｉＮｉの金属間化合物を形成し
ている。
【００５０】このように両方の界面に合金層を形成する
ことによってチタン合金と超高張力鋼の接合強度を高め
ることができる。
ことによってチタン合金と超高張力鋼の接合強度を高め
ることができる。
【００５１】但し前記各例と同じく接合温度が高くなる
と接合強度は低下する。これは接合部に脆い金属間化合
物が増加して接合強度の向上を阻害するためであるもの
と考えられる。
と接合強度は低下する。これは接合部に脆い金属間化合
物が増加して接合強度の向上を阻害するためであるもの
と考えられる。
【００５２】〔第６実施形態例〕接合雰囲気として非酸
化性雰囲気である真空中においてチタン合金と炭素含有
量が≦０.０３％である超高張力鋼である「１８Ｎｉマ
ルエージング鋼」との接合を、Ａｇ系ろう材にパラジウ
ムを添加したろう材を用いて行った。
化性雰囲気である真空中においてチタン合金と炭素含有
量が≦０.０３％である超高張力鋼である「１８Ｎｉマ
ルエージング鋼」との接合を、Ａｇ系ろう材にパラジウ
ムを添加したろう材を用いて行った。
【００５３】図６に示したようにろう材としてＡｇ−２
１％Ｃｕ−２５％Ｐｄ（液相９５０℃）を使用すると、
Ａｇ−２８％Ｃｕ（液相７８０℃）のろう材を使用した
場合よりも接合強度が向上した。
１％Ｃｕ−２５％Ｐｄ（液相９５０℃）を使用すると、
Ａｇ−２８％Ｃｕ（液相７８０℃）のろう材を使用した
場合よりも接合強度が向上した。
【００５４】これは一般に接合温度とされている液相温
度＋５０℃よりも更に接合温度を上昇させたことによ
り、Ａｇ系ろう材と超高張力鋼側の界面にはＡｇ系ろう
材成分中のＰｄが合金鋼に拡散して界面に合金層を形成
し、Ａｇ系ろう材とチタン合金側の界面にはＡｇ系ろう
材成分中のＰｄが拡散してチタン合金界面で合金層を形
成している。
度＋５０℃よりも更に接合温度を上昇させたことによ
り、Ａｇ系ろう材と超高張力鋼側の界面にはＡｇ系ろう
材成分中のＰｄが合金鋼に拡散して界面に合金層を形成
し、Ａｇ系ろう材とチタン合金側の界面にはＡｇ系ろう
材成分中のＰｄが拡散してチタン合金界面で合金層を形
成している。
【００５５】このように両方の界面に合金層を形成する
ことによってチタン合金と超高張力鋼の接合強度を高め
ることができる。但し前記各例と同じく接合温度が高く
なると接合強度は低下する。これは接合部に脆い金属間
化合物が増加して接合強度の向上を阻害するためである
ものと考えられる。
ことによってチタン合金と超高張力鋼の接合強度を高め
ることができる。但し前記各例と同じく接合温度が高く
なると接合強度は低下する。これは接合部に脆い金属間
化合物が増加して接合強度の向上を阻害するためである
ものと考えられる。
【００５６】次に接合時に圧力を加え、鋼材の表面粗さ
を制御することによってろう付けの強度が増大するもの
との観点から、以下に記す実施形態例７〜８に基づいて
チタン合金と鋼材の一体接合を試みた結果を説明する。
を制御することによってろう付けの強度が増大するもの
との観点から、以下に記す実施形態例７〜８に基づいて
チタン合金と鋼材の一体接合を試みた結果を説明する。
【００５７】先ず供試材として用いたチタン合金中の
「Ｔｉ−４.５Ａｌ−３Ｖ−２Ｍｏ−２Ｆｅ」の組成を
表３に示す。
「Ｔｉ−４.５Ａｌ−３Ｖ−２Ｍｏ−２Ｆｅ」の組成を
表３に示す。
【００５８】
【表３】
【００５９】尚、チタン合金として表１に示した「Ｔｉ
−６Ａｌ−４Ｖ」をも使用し、鋼材としての合金鋼は表
１に記載した「Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼」を用いた。
−６Ａｌ−４Ｖ」をも使用し、鋼材としての合金鋼は表
１に記載した「Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼」を用いた。
【００６０】〔第７実施形態例〕接合雰囲気として非酸
化雰囲気である真空中において、チタン合金「Ｔｉ−６
Ａｌ−４Ｖ」と炭素を０.４％含んでいる合金鋼との接
合を、Ａｇ系ろう材にニッケルを添加したろう材を用
い、更に加圧条件下で合金鋼の表面粗さを変化させて行
った。
化雰囲気である真空中において、チタン合金「Ｔｉ−６
Ａｌ−４Ｖ」と炭素を０.４％含んでいる合金鋼との接
合を、Ａｇ系ろう材にニッケルを添加したろう材を用
い、更に加圧条件下で合金鋼の表面粗さを変化させて行
った。
【００６１】図７に示したように、ろう材としてＡｇ−
４２％Ｃｕ−２％Ｎｉ（液相８９３℃）を使用し、接合
温度が９８０℃の時、表面粗さを変化させていない前回
例のデータ（表面粗さＲａ＝６.３ａ，加圧なし，図７
中に×で示す）と較べて、本例（図７中に△で示す）の
ように表面粗さＲａが１.６ａ〜６.３ａの範囲にあるよ
うにし、１０ＭＰａの加圧条件下で接合することによ
り、接合強度が向上していることが確認された。
４２％Ｃｕ−２％Ｎｉ（液相８９３℃）を使用し、接合
温度が９８０℃の時、表面粗さを変化させていない前回
例のデータ（表面粗さＲａ＝６.３ａ，加圧なし，図７
中に×で示す）と較べて、本例（図７中に△で示す）の
ように表面粗さＲａが１.６ａ〜６.３ａの範囲にあるよ
うにし、１０ＭＰａの加圧条件下で接合することによ
り、接合強度が向上していることが確認された。
【００６２】更に他のＡｇ系ろう材であるＡｇ−２７％
Ｃｕ−４.５％Ｔｉ（液相８５０℃，第２実施形態例で
採用）、Ａｇ−２１％Ｃｕ−２５％Ｐｄ（液相９５０
℃，第３実施形態例で採用）、Ａｇ−２７％Ｃｕ−１０
％Ｉｎ（液相７３０℃，第４実施形態例で採用）を用い
た場合でも略同様な結果が得られた。
Ｃｕ−４.５％Ｔｉ（液相８５０℃，第２実施形態例で
採用）、Ａｇ−２１％Ｃｕ−２５％Ｐｄ（液相９５０
℃，第３実施形態例で採用）、Ａｇ−２７％Ｃｕ−１０
％Ｉｎ（液相７３０℃，第４実施形態例で採用）を用い
た場合でも略同様な結果が得られた。
【００６３】〔第８実施形態例〕接合雰囲気として非酸
化雰囲気である真空中において、チタン合金「Ｔｉ−
４.５Ａｌ−３Ｖ−２Ｍｏ−２Ｆｅ」と炭素を０.４％含
んでいる合金鋼との接合を、Ａｇ系ろう材にニッケル
（Ｎｉ）を添加したろう材を用い、更に加圧条件下で低
合金鋼の表面粗さを変化させて行った。
化雰囲気である真空中において、チタン合金「Ｔｉ−
４.５Ａｌ−３Ｖ−２Ｍｏ−２Ｆｅ」と炭素を０.４％含
んでいる合金鋼との接合を、Ａｇ系ろう材にニッケル
（Ｎｉ）を添加したろう材を用い、更に加圧条件下で低
合金鋼の表面粗さを変化させて行った。
【００６４】図８に示したように、ろう材としてＡｇ−
４２％Ｃｕ−２％Ｎｉ（液相８９３℃）を使用し、接合
温度が９８０℃の時、表面粗さを変化させていない前回
例のデータ（表面粗さＲａ＝６.３ａ，加圧なし，図８
中に×で示す）と較べて、本例（図８中に△で示す）の
ように表面粗さＲａが０.２ａ〜６.３ａの範囲にあるよ
うにし、１０ＭＰａの加圧条件下で接合することによ
り、接合強度が向上していることが確認された。
４２％Ｃｕ−２％Ｎｉ（液相８９３℃）を使用し、接合
温度が９８０℃の時、表面粗さを変化させていない前回
例のデータ（表面粗さＲａ＝６.３ａ，加圧なし，図８
中に×で示す）と較べて、本例（図８中に△で示す）の
ように表面粗さＲａが０.２ａ〜６.３ａの範囲にあるよ
うにし、１０ＭＰａの加圧条件下で接合することによ
り、接合強度が向上していることが確認された。
【００６５】更に第２実施形態例、第３実施形態例、第
４実施形態例で採用したＡｇ系ろう材を用いた場合でも
略同様な結果が得られた。
４実施形態例で採用したＡｇ系ろう材を用いた場合でも
略同様な結果が得られた。
【００６６】このように接合時に加圧力を加え、且つ鋼
材の表面粗さを変化させることによってろう付けの強度
が増大する理由は、図９に示したようにチタン合金がと
もにろう付け温度付近で大きな塑性伸びを生じ、このよ
うな温度域での流動応力が約５０ＭＰａ以下という小さ
い値であるため、小さな加圧力でも接合する相手材の接
合面の形状になじみやすくなるためである。
材の表面粗さを変化させることによってろう付けの強度
が増大する理由は、図９に示したようにチタン合金がと
もにろう付け温度付近で大きな塑性伸びを生じ、このよ
うな温度域での流動応力が約５０ＭＰａ以下という小さ
い値であるため、小さな加圧力でも接合する相手材の接
合面の形状になじみやすくなるためである。
【００６７】又、チタン合金「Ｔｉ−４.５Ａｌ−３Ｖ
−２Ｍｏ−２Ｆｅ」は、チタン合金「Ｔｉ−６Ａｌ−４
Ｖ」よりもＡｇ系ろう材のろう付け温度付近で大きな塑
性伸びを生じており、上記の理由によりろう付けの強度
がより一層増大することが確認された。
−２Ｍｏ−２Ｆｅ」は、チタン合金「Ｔｉ−６Ａｌ−４
Ｖ」よりもＡｇ系ろう材のろう付け温度付近で大きな塑
性伸びを生じており、上記の理由によりろう付けの強度
がより一層増大することが確認された。
【００６８】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる異種金属材料の接合方法によれば、磁性の異なる異
種金属材料もしくは磁性が同一である異種金属材料を接
合するに際して、非酸化雰囲気中でＡｇ系のろう材にチ
タン，ニッケルを単独又は両方を適量含有させ、更にパ
ラジウム又はインジウムを適量含有させて接合すること
により、Ａｇ系ろう材と異種金属側の界面でろう材成分
中をＴｉ，Ｎｉが拡散して異種金属側表面の酸化層を除
去し、金属間化合物を生成することによってこれらの金
属を含有していないＡｇ系ろう材を用いた場合の接合強
度よりも強度が大きい一体化構造を実現することができ
る。
かる異種金属材料の接合方法によれば、磁性の異なる異
種金属材料もしくは磁性が同一である異種金属材料を接
合するに際して、非酸化雰囲気中でＡｇ系のろう材にチ
タン，ニッケルを単独又は両方を適量含有させ、更にパ
ラジウム又はインジウムを適量含有させて接合すること
により、Ａｇ系ろう材と異種金属側の界面でろう材成分
中をＴｉ，Ｎｉが拡散して異種金属側表面の酸化層を除
去し、金属間化合物を生成することによってこれらの金
属を含有していないＡｇ系ろう材を用いた場合の接合強
度よりも強度が大きい一体化構造を実現することができ
る。
【００６９】更にＡｇ系ろう材と異種金属表面の両方の
界面に合金層が形成されることによって異種金属材料の
接合強度を高め、且つろう付け時に加圧条件下で異種金
属材料の表面粗さを最適に制御してろう付けを行うこと
により、表面粗さを変化させていない従来例に比して接
合強度を増大することが可能となる。
界面に合金層が形成されることによって異種金属材料の
接合強度を高め、且つろう付け時に加圧条件下で異種金
属材料の表面粗さを最適に制御してろう付けを行うこと
により、表面粗さを変化させていない従来例に比して接
合強度を増大することが可能となる。
【００７０】従って本発明によれば、銀ろうなどの通常
の金属系ろう材を用いた従来のろう付け方法で接合界面
で充分な強度が得られず、回転機をより小型化，高速化
する上で要求される性能を満足できないという課題を解
消して、回転機としての強度，剛性，靭性，変形能等の
機械的特性を高めて電動機等の高速化とか大容量化に伴
って回転機に作用する遠心力が増大しても磁石の変形と
か破断が生じることがない磁性の異なる金属部材の高強
度な一体化接合方法を実現することができる。
の金属系ろう材を用いた従来のろう付け方法で接合界面
で充分な強度が得られず、回転機をより小型化，高速化
する上で要求される性能を満足できないという課題を解
消して、回転機としての強度，剛性，靭性，変形能等の
機械的特性を高めて電動機等の高速化とか大容量化に伴
って回転機に作用する遠心力が増大しても磁石の変形と
か破断が生じることがない磁性の異なる金属部材の高強
度な一体化接合方法を実現することができる。
【図１】ろう材としてＡｇ−４２％Ｃｕ−２％Ｎｉ及び
Ａｇ−２８％Ｃｕを使用した場合の温度と接合強度の関
係をプロットしたグラフ。
Ａｇ−２８％Ｃｕを使用した場合の温度と接合強度の関
係をプロットしたグラフ。
【図２】ろう材としてＡｇ−２７％Ｃｕ−４.５％Ｔｉ
及びＡｇ−２８％Ｃｕを使用した場合の温度と接合強度
の関係をプロットしたグラフ。
及びＡｇ−２８％Ｃｕを使用した場合の温度と接合強度
の関係をプロットしたグラフ。
【図３】ろう材としてＡｇ−２１％Ｃｕ−２５％Ｐｄ及
びＡｇ−２８％Ｃｕを使用した場合の温度と接合強度の
関係をプロットしたグラフ。
びＡｇ−２８％Ｃｕを使用した場合の温度と接合強度の
関係をプロットしたグラフ。
【図４】ろう材としてＡｇ−２７％Ｃｕ−１０％Ｉｎ及
びＡｇ−２８％Ｃｕを使用した場合の温度と接合強度の
関係をプロットしたグラフ。
びＡｇ−２８％Ｃｕを使用した場合の温度と接合強度の
関係をプロットしたグラフ。
【図５】ろう材としてＡｇ−４２％Ｃｕ−２％Ｎｉ及び
Ａｇ−２８％Ｃｕを使用した場合の温度と接合強度の関
係をプロットしたグラフ。
Ａｇ−２８％Ｃｕを使用した場合の温度と接合強度の関
係をプロットしたグラフ。
【図６】ろう材としてＡｇ−２１％Ｃｕ−２５％Ｐｄ及
びＡｇ−２８％Ｃｕを使用した場合の温度と接合強度の
関係をプロットしたグラフ。
びＡｇ−２８％Ｃｕを使用した場合の温度と接合強度の
関係をプロットしたグラフ。
【図７】ろう材としてＡｇ−４２％Ｃｕ−２％Ｎｉを使
用し、加圧条件下でチタン合金「Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ」
の表面粗さを変化させた際の表面粗さと接合強度の関係
をプロットしたグラフ。
用し、加圧条件下でチタン合金「Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ」
の表面粗さを変化させた際の表面粗さと接合強度の関係
をプロットしたグラフ。
【図８】ろう材としてＡｇ−４２％Ｃｕ−２％Ｎｉを使
用し、加圧条件下でチタン合金「Ｔｉ−４.５Ａｌ−３
Ｖ−２Ｍｏ−２Ｆｅ」の表面粗さを変化させた際の表面
粗さと接合強度の関係をプロットしたグラフ。
用し、加圧条件下でチタン合金「Ｔｉ−４.５Ａｌ−３
Ｖ−２Ｍｏ−２Ｆｅ」の表面粗さを変化させた際の表面
粗さと接合強度の関係をプロットしたグラフ。
【図９】チタン合金のろう付け温度付近での塑性伸び及
び流動応力と温度の関係を示すグラフ。
び流動応力と温度の関係を示すグラフ。
【図１０】回転機で用いられる異種金属材料の接合例を
示す要部断面図。
示す要部断面図。
１…磁石 ２…シャフト ３…端板 ４…保持リング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ｈ０２Ｋ 1/27 ５０１ Ｈ０２Ｋ 1/27 ５０１Ｇ 1/28 1/28 Ａ Ｂ２３Ｋ 103:24
Claims (6)
- 【請求項１】 磁性の異なる異種金属材料もしくは磁性
が同一である異種金属材料をＡｇ系ろう材を用いて一体
に接合する方法において、 チタン（Ｔｉ），ニッケル（Ｎｉ），パラジウム（Ｐ
ｄ），インジウム（Ｉｎ）の何れか１種もしくは複数種
の元素を含有するＡｇ系のろう材を用いてろう付けを行
うことを特徴とする異種金属材料の接合方法。 - 【請求項２】 Ａｇ系のろう材に、チタン，ニッケルの
単独又は両方を、各０.５〜２０％含有させたことを特
徴とする請求項１記載の異種金属材料の接合方法。 - 【請求項３】 Ａｇ系のろう材に、パラジウムを５〜３
０％含有させたことを特徴とする請求項１記載の異種金
属材料の接合方法。 - 【請求項４】 Ａｇ系のろう材に、インジウムを５〜１
０％含有させたことを特徴とする請求項１記載の異種金
属材料の接合方法。 - 【請求項５】 ろう付け時の接合雰囲気を、非酸化性雰
囲気としたことを特徴とする請求項１，２，３項又は４
項の何れか１項に記載の異種金属材料の接合方法。 - 【請求項６】 磁性の異なる異種金属材料もしくは磁性
が同一である異種金属材料をＡｇ系ろう材を用いて一体
に接合する方法において、 Ａｇ系のろう材に添加されている金属として、チタン
（Ｔｉ），ニッケル（Ｎｉ），パラジウム（Ｐｄ），の
何れか１種もしくは複数種の元素が添加されたろう材を
採用し、加圧条件下で異種金属材料の表面粗さを最適に
制御してろう付けを行うことを特徴とする異種金属材料
の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9199547A JPH1147979A (ja) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | 異種金属材料の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9199547A JPH1147979A (ja) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | 異種金属材料の接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1147979A true JPH1147979A (ja) | 1999-02-23 |
Family
ID=16409649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9199547A Pending JPH1147979A (ja) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | 異種金属材料の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1147979A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004207170A (ja) * | 2002-12-26 | 2004-07-22 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 積層体及び固体電解質型燃料電池 |
| JP2009060103A (ja) * | 2007-08-30 | 2009-03-19 | Ngk Insulators Ltd | 接合構造体及びその製造方法 |
| JPWO2020225910A1 (ja) * | 2019-05-09 | 2020-11-12 |
-
1997
- 1997-07-25 JP JP9199547A patent/JPH1147979A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004207170A (ja) * | 2002-12-26 | 2004-07-22 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 積層体及び固体電解質型燃料電池 |
| JP2009060103A (ja) * | 2007-08-30 | 2009-03-19 | Ngk Insulators Ltd | 接合構造体及びその製造方法 |
| JPWO2020225910A1 (ja) * | 2019-05-09 | 2020-11-12 | ||
| WO2020225910A1 (ja) * | 2019-05-09 | 2020-11-12 | 昭和電工マテリアルズ株式会社 | 磁石複合体及び磁石複合体の製造方法 |
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