JPH0367470B2 - - Google Patents
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- JPH0367470B2 JPH0367470B2 JP62255219A JP25521987A JPH0367470B2 JP H0367470 B2 JPH0367470 B2 JP H0367470B2 JP 62255219 A JP62255219 A JP 62255219A JP 25521987 A JP25521987 A JP 25521987A JP H0367470 B2 JPH0367470 B2 JP H0367470B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel
- alloy
- base material
- bonding
- zinc
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、鋼（合金鋼を含む）からなる基材表
面に合金鋼、非鉄金属やガラス、セラミツクス等
の無機材料を溶融接合する際の下地処理方法に関
する。 〔従来の技術〕 鋼は加工性、強度、経済性に優れ、各種産業分
野で広く利用されている。鋼のこれらの性能は、
非鉄金属やガラス、セラミツクス等の無機材料で
は到底得られないものであるが、その反面、非鉄
金属や無機材料には鋼では得られない様々な性質
がある。例えば、セラミツクスは鋼より優れた耐
熱性、防錆性、耐摩耗性等を有する。このような
ことから、鋼に鋼とは異なる性質の異種材料を接
合し、双方の性質を兼備させたいわゆる複合材料
が近年注目を集めており、接合手段の１つとして
溶融接合が知られている。溶融接合の幾つかを鋼
にセラミツクスを接合する場合を例にとつて次に
説明する。 Γろう付 鋼とセラミツクスとのろう付ではメタライズ
ろう付法が一般に用いられる。これはブラスト
処理や化成処理等の下地処理で表面を活性化し
た鋼に、表面をメタライズ処理したセラミツク
スを銀ろう等で接合する方法である。 これに類似するものとして、表面を活性化し
た鋼と、表面をメタライズ処理したセラミツク
スとの間にAl合金の中間層を介在させ、これ
を溶融させることにより両者を接合する方法も
知られている。 Γ拡散接合 下地処理された鋼表面とメタライズ処理され
たセラミツクスとの間に10〜100μｍ厚程度の
インサート金属を挟み、加熱加圧により両者を
拡散接合するものである。インサート金属は箔
体、粉体を用いる他、電気メツキ、蒸着、イオ
ンプレーテイング等により鋼基材表面に直接形
成されることもある。 なお、拡散接合には接合過程で液相を伴うも
のと、液相を伴わないものがあるが、液相を伴
わないものは本発明が対象とする溶融接合には
属しない。 Γ溶射 高温、高速のジエツト中にセラミツクスを供
給し、鋼表面に吹きつける方法である。通常、
鋼表面は予めブラスト処理等の下地処理を受け
る。ジエツトとしては水プラズマ、ガスプラズ
マ、、燃焼ガス、アーク等が用いられる。ジエ
ツト中に供給されたセラミツクスは溶融し、そ
の後、冷却されるが、過冷却により液相のまま
鋼表面に到達してセラミツクス接合層を形成す
る。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで、ろう付、拡散接合、溶射、更には蒸
着といつた溶融接合で鋼に異種材料を接合する場
合、上でも少し述べたが、接合に際して鋼基材表
面に各種下地処理が施される。 下地処理として一般的なのは酸洗、ブラスト処
理、化成処理であるが、これ以外にもろう材、イ
ンサート金属に応じた組成の金属が、鋼基材表面
に電気メツキ、蒸着、イオンブレーテイング等に
より適宜付着される。 ところが、従来のこのような下地処理は、鋼基
材に対する接合強度を十分に高め得ていないこと
が判明した。 本発明は鋼にセラミツクス等の異種材料を溶融
接合するに際し、鋼基材との間に高い接合強度を
付与し得る下地処理方法を提供するものである。 本発明でいう溶融接合とは、鋼基材表面に接合
しようとする異種材料を、溶融状態の中間層を介
して、あるいは異種材料そのものを溶融状態にし
て、鋼基材表面に接触させた後、それらを凝固さ
せることで、鋼基材表面に異種材料を接合させる
ことを言い、その溶融状態には、過冷却により融
点以下であつても液相を呈している状態も含むも
のとする。そして、溶融状態の中間層を介した溶
融接合には、ろう付、液相拡散接合等があり、異
種材料そのものが溶隔する溶融接合には、溶射、
蒸着、CIPと焼成との組合、HIP等がある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の下地処理方法には、鋼に異種材料を溶
融接合するにあたり、鋼基材表面に下地処理とし
て少なくとも外表面が亜鉛、アルミニウム又はそ
れ等の合金からなる粒体を投射するか、もしくは
亜鉛、アルミニウム又はそれ等金属のメツキ層を
形成して後、このメツキ層に少なくとも外表面が
亜鉛、アルミニウム又はそれ等の合金からなる粒
体の投射を行うものである。 ここで、少なくとも外表面が亜鉛、アルミニウ
ム又はそれ等の合金からなる粒体とは、Zn、Al
又はそれ等の合金、もしくは鉄又は鉄合金を核と
してその表面がZn、Al又はそれ等の合金で被覆
されている粉体を意味する。 また、ここで言う合金としては具体的にはZn
−Fe、Zn−Al、Zn−Mn等である。 〔作用〕 鋼基材表面に例えばFe−Zn系合金被覆を有す
る鉄合金粒を投射すると、投射した鉄合金粒と同
じ組成の鉄合金被膜が鋼基材表面に形成される。
この処理として代表的なものがＺ−Ｓ処理と呼ば
れる乾式メツキ処理におけるＺブラスト処理であ
り、このＺブラスト処理にて形成される被膜は２
〜10μｍ程度と薄い上、多孔質であり、更に表面
粗さがRmax5〜20μｍの凹凸状態を安定的に示
す。 下地としてこのような被膜を形成した鋼基材表
面に異種材料を溶融接合すると、ろう付にあつて
は溶融状態のろう材が下地によくなじみ、また凝
固したろう材が下地に対してアンカー効果やフア
スナー効果により高強度で接合する。同様に拡散
接合にあつてはインサート金属が、また溶射にあ
つてはセラミツクス等の接合対象材そのものがそ
れぞれ下地に対してよくなじみ、かつアンカー効
果やフアスナー効果を示して強固に接合する。 更に、このような下地処理被膜は被膜自体がイ
ンサート金属になり、この面からも接合強度向上
に寄与する。 ちなみに、従来の下地処理は、ブラスト処理に
あつては単に鋼基材表面に凹凸が形成されるだけ
で多孔質にはならず、本発明方法に比べれば溶融
物とのなじみは大巾に劣る。電気メツキ等による
被膜形成にあつても被膜表面が平坦で、しかも緻
密であり、溶融物との間に本発明方法の如き物理
的接合形態は期待できない。したがつて、いずれ
の下地処理も本発明方法に比べれば鋼基材に対す
る接合強度は大巾に劣るものとなる。 本発明にかかる投射下地被膜は、鋼基材表面の
みならず、鋼基材表面に被覆されたメツキ層の表
面に被覆しても同様の作用を奏する。 〔実施例〕 以下、本発明方法を鋼基材への投射、メツキ層
への投射、具体例の順で詳細する。 Γ鋼基材への投射 鋼基材表面に例えば鉄合金粒を投射する。鉄
合金粒とは例えばＺ−Ｓ処理に用いる投射粒の
ことであり、代表的なものはFe−Zn合金粒ま
たはFe−Zn合金被覆粒、Fe−Zn−Al合金粒ま
たはFe−Zn−Al合金被覆粒である。Ｚ−Ｓ処
理自体は乾式メツキ手段としては周知のものあ
るので、合金の具体的組成、粒径、投射速度等
の諸条件は周知のＺ−Ｓ処理条件の範囲内から
適宜選択すればよい。ただし、合金組成を選択
する際には、投射形成被膜がインサート金属を
兼ねることもあるので、溶融物に対する組成上
のなじみ等を考慮する必要がある。 本発明方法はこの周知の乾式メツキ手段のブ
ラスト処理に、溶融接合に際して下地処理とし
て優れた適正を見出したものである。丸棒等に
通常使用される投射条件を第１表に整理して示
しておく。
面に合金鋼、非鉄金属やガラス、セラミツクス等
の無機材料を溶融接合する際の下地処理方法に関
する。 〔従来の技術〕 鋼は加工性、強度、経済性に優れ、各種産業分
野で広く利用されている。鋼のこれらの性能は、
非鉄金属やガラス、セラミツクス等の無機材料で
は到底得られないものであるが、その反面、非鉄
金属や無機材料には鋼では得られない様々な性質
がある。例えば、セラミツクスは鋼より優れた耐
熱性、防錆性、耐摩耗性等を有する。このような
ことから、鋼に鋼とは異なる性質の異種材料を接
合し、双方の性質を兼備させたいわゆる複合材料
が近年注目を集めており、接合手段の１つとして
溶融接合が知られている。溶融接合の幾つかを鋼
にセラミツクスを接合する場合を例にとつて次に
説明する。 Γろう付 鋼とセラミツクスとのろう付ではメタライズ
ろう付法が一般に用いられる。これはブラスト
処理や化成処理等の下地処理で表面を活性化し
た鋼に、表面をメタライズ処理したセラミツク
スを銀ろう等で接合する方法である。 これに類似するものとして、表面を活性化し
た鋼と、表面をメタライズ処理したセラミツク
スとの間にAl合金の中間層を介在させ、これ
を溶融させることにより両者を接合する方法も
知られている。 Γ拡散接合 下地処理された鋼表面とメタライズ処理され
たセラミツクスとの間に10〜100μｍ厚程度の
インサート金属を挟み、加熱加圧により両者を
拡散接合するものである。インサート金属は箔
体、粉体を用いる他、電気メツキ、蒸着、イオ
ンプレーテイング等により鋼基材表面に直接形
成されることもある。 なお、拡散接合には接合過程で液相を伴うも
のと、液相を伴わないものがあるが、液相を伴
わないものは本発明が対象とする溶融接合には
属しない。 Γ溶射 高温、高速のジエツト中にセラミツクスを供
給し、鋼表面に吹きつける方法である。通常、
鋼表面は予めブラスト処理等の下地処理を受け
る。ジエツトとしては水プラズマ、ガスプラズ
マ、、燃焼ガス、アーク等が用いられる。ジエ
ツト中に供給されたセラミツクスは溶融し、そ
の後、冷却されるが、過冷却により液相のまま
鋼表面に到達してセラミツクス接合層を形成す
る。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで、ろう付、拡散接合、溶射、更には蒸
着といつた溶融接合で鋼に異種材料を接合する場
合、上でも少し述べたが、接合に際して鋼基材表
面に各種下地処理が施される。 下地処理として一般的なのは酸洗、ブラスト処
理、化成処理であるが、これ以外にもろう材、イ
ンサート金属に応じた組成の金属が、鋼基材表面
に電気メツキ、蒸着、イオンブレーテイング等に
より適宜付着される。 ところが、従来のこのような下地処理は、鋼基
材に対する接合強度を十分に高め得ていないこと
が判明した。 本発明は鋼にセラミツクス等の異種材料を溶融
接合するに際し、鋼基材との間に高い接合強度を
付与し得る下地処理方法を提供するものである。 本発明でいう溶融接合とは、鋼基材表面に接合
しようとする異種材料を、溶融状態の中間層を介
して、あるいは異種材料そのものを溶融状態にし
て、鋼基材表面に接触させた後、それらを凝固さ
せることで、鋼基材表面に異種材料を接合させる
ことを言い、その溶融状態には、過冷却により融
点以下であつても液相を呈している状態も含むも
のとする。そして、溶融状態の中間層を介した溶
融接合には、ろう付、液相拡散接合等があり、異
種材料そのものが溶隔する溶融接合には、溶射、
蒸着、CIPと焼成との組合、HIP等がある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の下地処理方法には、鋼に異種材料を溶
融接合するにあたり、鋼基材表面に下地処理とし
て少なくとも外表面が亜鉛、アルミニウム又はそ
れ等の合金からなる粒体を投射するか、もしくは
亜鉛、アルミニウム又はそれ等金属のメツキ層を
形成して後、このメツキ層に少なくとも外表面が
亜鉛、アルミニウム又はそれ等の合金からなる粒
体の投射を行うものである。 ここで、少なくとも外表面が亜鉛、アルミニウ
ム又はそれ等の合金からなる粒体とは、Zn、Al
又はそれ等の合金、もしくは鉄又は鉄合金を核と
してその表面がZn、Al又はそれ等の合金で被覆
されている粉体を意味する。 また、ここで言う合金としては具体的にはZn
−Fe、Zn−Al、Zn−Mn等である。 〔作用〕 鋼基材表面に例えばFe−Zn系合金被覆を有す
る鉄合金粒を投射すると、投射した鉄合金粒と同
じ組成の鉄合金被膜が鋼基材表面に形成される。
この処理として代表的なものがＺ−Ｓ処理と呼ば
れる乾式メツキ処理におけるＺブラスト処理であ
り、このＺブラスト処理にて形成される被膜は２
〜10μｍ程度と薄い上、多孔質であり、更に表面
粗さがRmax5〜20μｍの凹凸状態を安定的に示
す。 下地としてこのような被膜を形成した鋼基材表
面に異種材料を溶融接合すると、ろう付にあつて
は溶融状態のろう材が下地によくなじみ、また凝
固したろう材が下地に対してアンカー効果やフア
スナー効果により高強度で接合する。同様に拡散
接合にあつてはインサート金属が、また溶射にあ
つてはセラミツクス等の接合対象材そのものがそ
れぞれ下地に対してよくなじみ、かつアンカー効
果やフアスナー効果を示して強固に接合する。 更に、このような下地処理被膜は被膜自体がイ
ンサート金属になり、この面からも接合強度向上
に寄与する。 ちなみに、従来の下地処理は、ブラスト処理に
あつては単に鋼基材表面に凹凸が形成されるだけ
で多孔質にはならず、本発明方法に比べれば溶融
物とのなじみは大巾に劣る。電気メツキ等による
被膜形成にあつても被膜表面が平坦で、しかも緻
密であり、溶融物との間に本発明方法の如き物理
的接合形態は期待できない。したがつて、いずれ
の下地処理も本発明方法に比べれば鋼基材に対す
る接合強度は大巾に劣るものとなる。 本発明にかかる投射下地被膜は、鋼基材表面の
みならず、鋼基材表面に被覆されたメツキ層の表
面に被覆しても同様の作用を奏する。 〔実施例〕 以下、本発明方法を鋼基材への投射、メツキ層
への投射、具体例の順で詳細する。 Γ鋼基材への投射 鋼基材表面に例えば鉄合金粒を投射する。鉄
合金粒とは例えばＺ−Ｓ処理に用いる投射粒の
ことであり、代表的なものはFe−Zn合金粒ま
たはFe−Zn合金被覆粒、Fe−Zn−Al合金粒ま
たはFe−Zn−Al合金被覆粒である。Ｚ−Ｓ処
理自体は乾式メツキ手段としては周知のものあ
るので、合金の具体的組成、粒径、投射速度等
の諸条件は周知のＺ−Ｓ処理条件の範囲内から
適宜選択すればよい。ただし、合金組成を選択
する際には、投射形成被膜がインサート金属を
兼ねることもあるので、溶融物に対する組成上
のなじみ等を考慮する必要がある。 本発明方法はこの周知の乾式メツキ手段のブ
ラスト処理に、溶融接合に際して下地処理とし
て優れた適正を見出したものである。丸棒等に
通常使用される投射条件を第１表に整理して示
しておく。
【表】
なお、接合部材の周囲が腐食環境で、接合会
界面より鋼基材の腐食が進行する惧れのある時
は、鉄合金粒の投射により形成された鉄合金被
膜にクロメート処理やリン酸塩処理等の化成処
理を施すのが良い。鉄合金粒の投射による形成
被膜は前述したように多孔質で、化成処理液の
含浸性が高く、鋼基材との接合界面に対して高
い耐食性を付与する。 Γメツキ層への投射処理 鋼基材表面に被覆されたメツキ層の表面に投
射を行う。メツキ層は溶融物に対するなじみ等
を考え、亜鉛、アルミニウムまたは亜鉛−アル
ミニウム合金を選択する。メツキは均一な薄膜
を得る関係から、電気メツキ、溶融メツキ等と
し、メツキ厚は10〜150μｍが好ましい。 メツキ層に投射する粒体は、少なくとも外表
面がZn、Al又はそれ等の合金からなる粒体を
用いる。例えば、Fe−Zn合金粒で投射した場
合はメツキ層表面に多孔質で表面が凹凸状態の
Fe−Zn合金層が形成される。この場合、メツ
キ層と投射被膜とは同一金属であつてもよい
し、異種金属であつてもよい。Fe−Zn合金粒
の場合、粒径0.2〜1.5mm程度のものが好まし
い。 この場合も、投射後の化成処理は、鋼基材と
の接合界面からの腐食を抑える上で有効であ
る。 本発明方法における投射および化成処理の好
ましい組合せを第２表（）〜（）に例示す
る。
界面より鋼基材の腐食が進行する惧れのある時
は、鉄合金粒の投射により形成された鉄合金被
膜にクロメート処理やリン酸塩処理等の化成処
理を施すのが良い。鉄合金粒の投射による形成
被膜は前述したように多孔質で、化成処理液の
含浸性が高く、鋼基材との接合界面に対して高
い耐食性を付与する。 Γメツキ層への投射処理 鋼基材表面に被覆されたメツキ層の表面に投
射を行う。メツキ層は溶融物に対するなじみ等
を考え、亜鉛、アルミニウムまたは亜鉛−アル
ミニウム合金を選択する。メツキは均一な薄膜
を得る関係から、電気メツキ、溶融メツキ等と
し、メツキ厚は10〜150μｍが好ましい。 メツキ層に投射する粒体は、少なくとも外表
面がZn、Al又はそれ等の合金からなる粒体を
用いる。例えば、Fe−Zn合金粒で投射した場
合はメツキ層表面に多孔質で表面が凹凸状態の
Fe−Zn合金層が形成される。この場合、メツ
キ層と投射被膜とは同一金属であつてもよい
し、異種金属であつてもよい。Fe−Zn合金粒
の場合、粒径0.2〜1.5mm程度のものが好まし
い。 この場合も、投射後の化成処理は、鋼基材と
の接合界面からの腐食を抑える上で有効であ
る。 本発明方法における投射および化成処理の好
ましい組合せを第２表（）〜（）に例示す
る。
本発明方法により形成される下地処理被膜は、
ろう付、拡散接合、溶射等の溶融接合を行う際
の、溶融物との間のぬれ性が良好で、溶融物が凝
固した後は下地に凝固物がアンカー効果、フアス
ナー効果で強固に接合し、鋼基材に対して溶融接
合対象材を高強度に接合せしめるものである。 また、本発明方法により形成される下地処理被
膜は溶融接合を行う際のインサート金属となり、
インサート金属を用いない場合は勿論、インサー
ト金属を用いる場合もそのインサート金属と協同
して、接合強度向上に寄与する。 したがつて、本発明方法によれば、鋼に異種材
料を溶融接合した場合の鋼基材との接合界面に優
れた接合強度が付与される。
ろう付、拡散接合、溶射等の溶融接合を行う際
の、溶融物との間のぬれ性が良好で、溶融物が凝
固した後は下地に凝固物がアンカー効果、フアス
ナー効果で強固に接合し、鋼基材に対して溶融接
合対象材を高強度に接合せしめるものである。 また、本発明方法により形成される下地処理被
膜は溶融接合を行う際のインサート金属となり、
インサート金属を用いない場合は勿論、インサー
ト金属を用いる場合もそのインサート金属と協同
して、接合強度向上に寄与する。 したがつて、本発明方法によれば、鋼に異種材
料を溶融接合した場合の鋼基材との接合界面に優
れた接合強度が付与される。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 鋼に異種材料を溶融接合するに際し、鋼基材
表面に下地処理として少なくとも外表面が亜鉛、
アルミニウム又はそれ等の合金からなる粒体を投
射して、前記亜 鉛、アルミニウム又はそれら等
の合金からなる表面が凹凸状態の被膜を形成する
ことを特徴とする異種材料溶融接合における下地
処理方法。 ２ 亜鉛、アルミニウム又はそれ等の合金を主成
分とするメツキを施した鋼に異種材料を溶融接合
するに際し、そのメツキ層表面に下地処置として
少なくとも外表面が亜鉛、アルミニウムまたはそ
れ等の合金からなる粒体を投射して、前記メツキ
層表面に亜鉛、アルミニウム又はそれ等の合金か
らなる表面が凹凸状態の被膜を形成することを特
徴とする異種材料溶融接合における下地処理方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25521987A JPH0199775A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | 溶融接合における下地処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25521987A JPH0199775A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | 溶融接合における下地処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0199775A JPH0199775A (ja) | 1989-04-18 |
| JPH0367470B2 true JPH0367470B2 (ja) | 1991-10-23 |
Family
ID=17275679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25521987A Granted JPH0199775A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | 溶融接合における下地処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0199775A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03268867A (ja) * | 1990-03-15 | 1991-11-29 | Furukawa Alum Co Ltd | ろう付け用アルミニウム又はアルミニウム合金板 |
| US6635993B1 (en) | 1998-08-26 | 2003-10-21 | Ngk Insulators, Ltd. | Joined bodies, high-pressure discharge lamps and a method for manufacturing the same |
| US6642654B2 (en) | 2000-07-03 | 2003-11-04 | Ngk Insulators, Ltd. | Joined body and a high pressure discharge lamp |
| US6703136B1 (en) | 2000-07-03 | 2004-03-09 | Ngk Insulators, Ltd. | Joined body and high-pressure discharge lamp |
| US6812642B1 (en) | 2000-07-03 | 2004-11-02 | Ngk Insulators, Ltd. | Joined body and a high-pressure discharge lamp |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5815533B2 (ja) * | 1975-02-21 | 1983-03-26 | 日新製鋼株式会社 | ハンダツケセイノ スグレタヨウユウアエンメツキコウハン オヨビ セイゾウホウ |
| JPS5223531A (en) * | 1975-08-18 | 1977-02-22 | Nissan Motor | Abrasionnresistant sliding member and its production method |
-
1987
- 1987-10-09 JP JP25521987A patent/JPH0199775A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0199775A (ja) | 1989-04-18 |
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