JPH0147277B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0147277B2 JPH0147277B2 JP56167102A JP16710281A JPH0147277B2 JP H0147277 B2 JPH0147277 B2 JP H0147277B2 JP 56167102 A JP56167102 A JP 56167102A JP 16710281 A JP16710281 A JP 16710281A JP H0147277 B2 JPH0147277 B2 JP H0147277B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- joining
- joined
- compound
- alloys
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/14—Preventing or minimising gas access, or using protective gases or vacuum during welding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
本発明はNi基、Co基またはFe基合金の被接合
体およびその接合法に係り、特に接合部における
接合不良を著しく少なくすることができ、かつ複
雑形状の接合部を接合するのに好適な被接合体お
よびその接合法に関する。 Ni基、Co基及びFe基合金はガスタービン、ジ
エツトエンジン等の高温部分にしばしば使用され
る。 近年これらガスタービン、ジエツトエンジンで
は燃焼ガス温度を上昇させ、燃焼効率を増加させ
ることが行なわれている。しかしながら、材料面
から見ると、かならずしも高温で十分使用に耐え
る材料の開発が先行していない。その為、高温部
分で使用される部材に対しては時により空気導入
による冷却が行なわれている。ブレードの場合の
冷却を例に取ると対流冷却、インピージメント冷
却、膜冷却及び浸出冷却などがあり、これらを単
独又は複数組合せて冷却効果を高めている。その
ため冷却空気の流路である冷却孔は非常に複雑と
なる。故にブレードを複数に分割して精鋳後、分
割された鋳造品を接合して１本のブレードを製造
することが行なわれる。 従来、各種合金の接合法として、被接合面に合
金箔または合金粉末を挾み込み、これら加熱して
接合面に相互に拡散させる方法、被接合面に合金
箔または合金粉末を挾み込み、これらを溶融させ
て接合する方法がある。 しかし、前者の方法は高温、長時間の加熱が必
要であり、また接合強度を高めるためには大きな
荷重を加えなければならない。後者の方法では合
金箔または合金粉末を接合面に密着させることが
必要であり、このために大きな荷重を加えなけれ
ばならない。両者の方法のなかで特に合金粉末を
用いる方法では、被接合面に合金粉末を均一に載
置することが困難なため、予め合金粉末とアクリ
ル接着剤でプレフオームを作り被接合面に載置し
ているが、均一な層を形成するには十分でない。
さらに両者の方法に共通な点は、接合面が複雑な
形状になると、中間層としての合金箔、または合
金粉末とアクリル接着剤とのプレフオームを接合
面に対応して挾み込むことが困難であるという欠
点がある。 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、接合面が複雑な形状であつても十分接合す
ることができ、また接合不良が極めて少ない合金
の接合法とこの接合法に用いるのに好適な被接合
材を提供することにある。 本発明者らは接合部における接合不良の極めて
少ない良好な接合面を得るための被接合材とし
て、Ni基合金の場合はNi2B、Co基合金の場合は
Co2B、Fe基合金の場合はFe2Bの金属間化合物を
表面に形成させることが著るしく効果的であるこ
とを見出した。 本発明は、上記知見に基づいてなされたもので
あつて、Ni基、Co基またはFe基の合金表面にそ
れぞれNi、CoまたはFeとＢとの化合物層を形成
させた被接合材、およびこのような化合物層を形
成した被接合材同志、または化合物層を形成した
被接合材と金属間化合物層を形成していない被接
合材とを接合する方法である。 本発明において、Ni基、Co基またはFe基合金
にほう素化合物を形成するほう化処理は、上記合
金を溶融塩中に漬ける浸漬法、ガスを用いる気相
法、合金を粉末中に埋めて加熱する固体法、スパ
ツタ法、蒸着法などその手段を問わない。 合金の表面に形成されるほう素化合物層として
Ni2B、Co2B、Fe2Bが好ましくその厚さは４〜
100μｍ、好ましくは30〜40μｍとすることが望ま
しい。M2B層が厚すぎると過乗のＢが接合界面
に含有されるので接合部の機械的性質が劣化する
などの悪影響を及ぼし、またM2B層が薄すぎる
と接合強度が不十分となる。 本発明の接合方法は、上記のようなほう素化合
物層が表面に形成された合金を、ほう素化合物層
を挾持する形で接触加熱して接合するものであ
る。すなわち合金の被接合面は少なくとも一方に
ほう素化合物層が形成されていればよい。 接合時の加熱は、Ni基合金の場合、NiとNi3B
の共晶点以上、Ni合金の融点より低い温度範囲
とし、Co基合金の場合、CoとCo3Bの共晶点以
上、Co基合金の融点より低い温度範囲とし、Fe
基合金の場合、FeとFe3Bとの共晶点以上、Fe基
合金の融点より低い温度範囲とすることが望まし
い。 接合時の加熱雰囲気は、被接合材の酸化を防止
するために非酸化性雰囲気で行なうことが必要で
あるが、真空中に限らずArガスでも十分な効果
がある。 上記の加熱条件下では、被接合材表面が溶融
し、溶融後はNi、CoまたはFeに対するＢの親和
力が大きく、また相互の濡れ性も良好なため接合
不良の少ない良好な接合部が得られる。また接合
面全域にNi2B、Co2BまたはFe2Bが存在し、加
熱により接合面全域が溶融するため、接合時に荷
重を加えなくとも十分接合する。もつとも荷重を
加えることによつて、より効果的に接合されるこ
とは言うまでもなく、この場合0.3Kg/cm2以下の僅
かの荷重で十分である。 以下本発明の詳細を実施例を示して説明する。 実験に用いた材料はNi基合金のIN−738LCで
第１表に化学組成を示した。
体およびその接合法に係り、特に接合部における
接合不良を著しく少なくすることができ、かつ複
雑形状の接合部を接合するのに好適な被接合体お
よびその接合法に関する。 Ni基、Co基及びFe基合金はガスタービン、ジ
エツトエンジン等の高温部分にしばしば使用され
る。 近年これらガスタービン、ジエツトエンジンで
は燃焼ガス温度を上昇させ、燃焼効率を増加させ
ることが行なわれている。しかしながら、材料面
から見ると、かならずしも高温で十分使用に耐え
る材料の開発が先行していない。その為、高温部
分で使用される部材に対しては時により空気導入
による冷却が行なわれている。ブレードの場合の
冷却を例に取ると対流冷却、インピージメント冷
却、膜冷却及び浸出冷却などがあり、これらを単
独又は複数組合せて冷却効果を高めている。その
ため冷却空気の流路である冷却孔は非常に複雑と
なる。故にブレードを複数に分割して精鋳後、分
割された鋳造品を接合して１本のブレードを製造
することが行なわれる。 従来、各種合金の接合法として、被接合面に合
金箔または合金粉末を挾み込み、これら加熱して
接合面に相互に拡散させる方法、被接合面に合金
箔または合金粉末を挾み込み、これらを溶融させ
て接合する方法がある。 しかし、前者の方法は高温、長時間の加熱が必
要であり、また接合強度を高めるためには大きな
荷重を加えなければならない。後者の方法では合
金箔または合金粉末を接合面に密着させることが
必要であり、このために大きな荷重を加えなけれ
ばならない。両者の方法のなかで特に合金粉末を
用いる方法では、被接合面に合金粉末を均一に載
置することが困難なため、予め合金粉末とアクリ
ル接着剤でプレフオームを作り被接合面に載置し
ているが、均一な層を形成するには十分でない。
さらに両者の方法に共通な点は、接合面が複雑な
形状になると、中間層としての合金箔、または合
金粉末とアクリル接着剤とのプレフオームを接合
面に対応して挾み込むことが困難であるという欠
点がある。 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、接合面が複雑な形状であつても十分接合す
ることができ、また接合不良が極めて少ない合金
の接合法とこの接合法に用いるのに好適な被接合
材を提供することにある。 本発明者らは接合部における接合不良の極めて
少ない良好な接合面を得るための被接合材とし
て、Ni基合金の場合はNi2B、Co基合金の場合は
Co2B、Fe基合金の場合はFe2Bの金属間化合物を
表面に形成させることが著るしく効果的であるこ
とを見出した。 本発明は、上記知見に基づいてなされたもので
あつて、Ni基、Co基またはFe基の合金表面にそ
れぞれNi、CoまたはFeとＢとの化合物層を形成
させた被接合材、およびこのような化合物層を形
成した被接合材同志、または化合物層を形成した
被接合材と金属間化合物層を形成していない被接
合材とを接合する方法である。 本発明において、Ni基、Co基またはFe基合金
にほう素化合物を形成するほう化処理は、上記合
金を溶融塩中に漬ける浸漬法、ガスを用いる気相
法、合金を粉末中に埋めて加熱する固体法、スパ
ツタ法、蒸着法などその手段を問わない。 合金の表面に形成されるほう素化合物層として
Ni2B、Co2B、Fe2Bが好ましくその厚さは４〜
100μｍ、好ましくは30〜40μｍとすることが望ま
しい。M2B層が厚すぎると過乗のＢが接合界面
に含有されるので接合部の機械的性質が劣化する
などの悪影響を及ぼし、またM2B層が薄すぎる
と接合強度が不十分となる。 本発明の接合方法は、上記のようなほう素化合
物層が表面に形成された合金を、ほう素化合物層
を挾持する形で接触加熱して接合するものであ
る。すなわち合金の被接合面は少なくとも一方に
ほう素化合物層が形成されていればよい。 接合時の加熱は、Ni基合金の場合、NiとNi3B
の共晶点以上、Ni合金の融点より低い温度範囲
とし、Co基合金の場合、CoとCo3Bの共晶点以
上、Co基合金の融点より低い温度範囲とし、Fe
基合金の場合、FeとFe3Bとの共晶点以上、Fe基
合金の融点より低い温度範囲とすることが望まし
い。 接合時の加熱雰囲気は、被接合材の酸化を防止
するために非酸化性雰囲気で行なうことが必要で
あるが、真空中に限らずArガスでも十分な効果
がある。 上記の加熱条件下では、被接合材表面が溶融
し、溶融後はNi、CoまたはFeに対するＢの親和
力が大きく、また相互の濡れ性も良好なため接合
不良の少ない良好な接合部が得られる。また接合
面全域にNi2B、Co2BまたはFe2Bが存在し、加
熱により接合面全域が溶融するため、接合時に荷
重を加えなくとも十分接合する。もつとも荷重を
加えることによつて、より効果的に接合されるこ
とは言うまでもなく、この場合0.3Kg/cm2以下の僅
かの荷重で十分である。 以下本発明の詳細を実施例を示して説明する。 実験に用いた材料はNi基合金のIN−738LCで
第１表に化学組成を示した。
【表】
被接合材には巾９mm、長さ13mm、厚さ５mmの試
験片を用いた。Ni2Bを形成させる方法として、
粉末中に被接合材を埋めて加熱する固体法を利用
した。すなわち、1w／oB−2.5w／oNH4Cl−残
Al2O3の混合粉末中に被接合材を埋め650〜950℃
で3.5時間Ar雰囲気で加熱処理を行なつた。処理
後Ｘ線回析で表面の形成物を同定し、また被接合
材断面から表面の形成物の厚さを測定した。その
結果、表面形成物は明らかにNi2Bであり、加熱
処理温度とNi2B層の厚さとの関係は第１図のよ
うであつた。 次にこれらの試料を用いて接合を行なつた。接
合に先立つて試料表面を耐水エメリー紙の1000番
で軽く研摩した。接合における加熱条件は温度
1200℃で１時間保持である。接合雰囲気は真空
（４×10-5Torr）又はArガス中である。接合後試
料を切断して、バフ研摩し、光学顕微鏡にて未接
合部長さを測定し、接合率（％）を算出した。第
２表にそれらの結果をまとめて示した。なお、第
１図に示したNi2B層の厚さと第２表で具体的に
示した接合試料のNi2B層の厚さが異るのは、上
述したように接合に先立つてNi2B層を耐水エメ
リー紙で研摩したためである。なおNiとNi3Bと
の共晶点は1080℃である。
験片を用いた。Ni2Bを形成させる方法として、
粉末中に被接合材を埋めて加熱する固体法を利用
した。すなわち、1w／oB−2.5w／oNH4Cl−残
Al2O3の混合粉末中に被接合材を埋め650〜950℃
で3.5時間Ar雰囲気で加熱処理を行なつた。処理
後Ｘ線回析で表面の形成物を同定し、また被接合
材断面から表面の形成物の厚さを測定した。その
結果、表面形成物は明らかにNi2Bであり、加熱
処理温度とNi2B層の厚さとの関係は第１図のよ
うであつた。 次にこれらの試料を用いて接合を行なつた。接
合に先立つて試料表面を耐水エメリー紙の1000番
で軽く研摩した。接合における加熱条件は温度
1200℃で１時間保持である。接合雰囲気は真空
（４×10-5Torr）又はArガス中である。接合後試
料を切断して、バフ研摩し、光学顕微鏡にて未接
合部長さを測定し、接合率（％）を算出した。第
２表にそれらの結果をまとめて示した。なお、第
１図に示したNi2B層の厚さと第２表で具体的に
示した接合試料のNi2B層の厚さが異るのは、上
述したように接合に先立つてNi2B層を耐水エメ
リー紙で研摩したためである。なおNiとNi3Bと
の共晶点は1080℃である。
【表】
第２表より明らかなように被接合材表面に
Ni2Bを形成させておくと、極めて良好な接合状
態を示した。一方、接合率に及ぼす接合雰囲気の
影響は真空中とArガス中で試番ａ、ｂを比較す
ると大差がなかつたが、試番ｆ、ｇ、ｈのArガ
ス雰囲気で接合したものは98〜99％の接合率を示
している。 また、接合率に及ぼす荷重の影響についてはｂ
とｃあるいはｄとｅとの比較から知られるように
荷重を加えたｂ及びｄの場合に接合率が向上して
いることが解る。しかし、荷重を0.3Kg/cm2以上加
えても接合率は改善されず、また、被接合材の変
形をまねくので、0.3Kg/cm2以上の荷重を加えるこ
とは好ましくない。 以上のように本発明によれば、被接合材の被接
合面に予めNi2Bなどのほう素化合物M2Bが形成
され、またこれらの被接材を合せて加熱するので
特に複雑な形状の合金の接合に有効であり、しか
も接合不良の少ない接合部を得ることができる。
Ni2Bを形成させておくと、極めて良好な接合状
態を示した。一方、接合率に及ぼす接合雰囲気の
影響は真空中とArガス中で試番ａ、ｂを比較す
ると大差がなかつたが、試番ｆ、ｇ、ｈのArガ
ス雰囲気で接合したものは98〜99％の接合率を示
している。 また、接合率に及ぼす荷重の影響についてはｂ
とｃあるいはｄとｅとの比較から知られるように
荷重を加えたｂ及びｄの場合に接合率が向上して
いることが解る。しかし、荷重を0.3Kg/cm2以上加
えても接合率は改善されず、また、被接合材の変
形をまねくので、0.3Kg/cm2以上の荷重を加えるこ
とは好ましくない。 以上のように本発明によれば、被接合材の被接
合面に予めNi2Bなどのほう素化合物M2Bが形成
され、またこれらの被接材を合せて加熱するので
特に複雑な形状の合金の接合に有効であり、しか
も接合不良の少ない接合部を得ることができる。
第１図はNi2B形成時の加熱処理温度とNi2B層
の厚さとの関係を示す図である。
の厚さとの関係を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ni基、Co基、又はFe基の合金表面に、それ
ぞれＢとの化合物であるNi2B層、Co2B層、
Fe2B層を形成させたことを特徴とする被接合体。 ２ 前記Ｂとの化合物はＢ粉末、塩化アンモニウ
ム粉末及びアルミナ粉末を混合した混合物中に埋
めて、不活性雰囲気中で加熱して得ることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の被接合体。 ３ 前記Ｂとの化合物層の厚さが、４〜100μｍ
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項又
は第２項に記載の被接合体。 ４ Ni基、Co基、又はFe基の合金同志を接合す
る方法において、前記合金の少なくとも一方の被
接合表面にNi、Co、又はＦとＢとの化合物であ
るNi2B層、Co2B層、Fe2B層を形成させた後、
両方の合金の被接合面を接触させて加熱し、接合
することを特徴とする接合法。 ５ 前記Ni2B層、Co2B層、Fe2B層が４〜100μ
ｍであることを特徴とする特許請求の範囲第４項
記載の接合法。 ６ 両方の合金の接合が、非酸化性雰囲気で行わ
れる特許請求の範囲第４項記載の接合法。 ７ 両方の合金の加熱時に、0.3Kg/cm2以下の圧力
を加える特許請求の範囲第４項記載の接合法。 ８ Ni基合金と接合時の加熱温度を、Niと前記
Ｂとの化合物との共晶点以上、Ni基合金の融点
より低い温度範囲とする特許請求の範囲第４項記
載の接合法。 ９ Co基合金と接合時の加熱温度を、Coと前記
Ｂとの化合物との共晶点以上、Co基合金の融点
より低い温度範囲とする特許請求の範囲第４項記
載の接合法。 １０ Fe基合金と接合時の加熱温度を、Feと前
記Ｂとの化合物との共晶点以上、Fe基合金の融
点より低い温度範囲とする特許請求の範囲第４項
記載の接合法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16710281A JPS5868489A (ja) | 1981-10-21 | 1981-10-21 | 被接合体およびその接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16710281A JPS5868489A (ja) | 1981-10-21 | 1981-10-21 | 被接合体およびその接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5868489A JPS5868489A (ja) | 1983-04-23 |
| JPH0147277B2 true JPH0147277B2 (ja) | 1989-10-13 |
Family
ID=15843460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16710281A Granted JPS5868489A (ja) | 1981-10-21 | 1981-10-21 | 被接合体およびその接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5868489A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102560332A (zh) * | 2012-03-14 | 2012-07-11 | 陈唯明 | 在低碳钢磨段表面形成渗硼共晶层的渗硼剂及其处理工艺 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58154476A (ja) * | 1982-03-10 | 1983-09-13 | Hitachi Ltd | 拡散接合法 |
| US4494287A (en) * | 1983-02-14 | 1985-01-22 | Williams International Corporation | Method of manufacturing a turbine rotor |
| JPS60166183A (ja) * | 1984-02-06 | 1985-08-29 | Taiho Kogyo Co Ltd | 摺動材料とその製造方法 |
| JPH0777775B2 (ja) * | 1987-09-04 | 1995-08-23 | 大豊工業株式会社 | 摺動部材 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3678570A (en) * | 1971-04-01 | 1972-07-25 | United Aircraft Corp | Diffusion bonding utilizing transient liquid phase |
| BE795663A (fr) * | 1972-03-20 | 1973-06-18 | United Aircraft Corp | Feuille intermediaire pour soudures par diffusion |
| US4005988A (en) * | 1975-12-19 | 1977-02-01 | United Technologies Corporation | Interlayer for transient liquid phase diffusion bonding |
| JPS6036356B2 (ja) * | 1981-07-13 | 1985-08-20 | 株式会社日立製作所 | 拡散接合法 |
-
1981
- 1981-10-21 JP JP16710281A patent/JPS5868489A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102560332A (zh) * | 2012-03-14 | 2012-07-11 | 陈唯明 | 在低碳钢磨段表面形成渗硼共晶层的渗硼剂及其处理工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5868489A (ja) | 1983-04-23 |
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