JPH0371952B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0371952B2 JPH0371952B2 JP61205213A JP20521386A JPH0371952B2 JP H0371952 B2 JPH0371952 B2 JP H0371952B2 JP 61205213 A JP61205213 A JP 61205213A JP 20521386 A JP20521386 A JP 20521386A JP H0371952 B2 JPH0371952 B2 JP H0371952B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bonding
- joining
- transformation
- joint
- temperature
- Prior art date
- 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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- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は同一成分および主たる化学成分が同一
な金属と金属の固相接合方法に関する。 （従来の技術） 金属と金属を固相で拡散接合する場合、再結晶
温度（絶対温度で融点の約0.5）以上の温度で接
合可能だが、良好な接合部特性を得るためには融
点0.7以上の接合温度が必要だとされている。 これは接合温度が低くまた接合時間が短い場合
には、化学成分が同一な組合せでも、接合面が平
面状に接合界面として接合部に残存するために、
接合部機械特性として引張強度や特に靭性で母材
に劣るためである。 このため一般には融点の0.7以上融点直下まで
の高温の温度範囲で、十分な時間をかけて拡散接
合を行つているが、低温時間で平面状の接合界面
組織を改良する方法は、従来技術では固相変態を
利用するのが唯一の手段で、炭素鋼（日本金属学
会誌、Vol、48、No.４、1984）とTi
（Transactions of JWRI、Vol.9、No.11、1980）
それぞれ同一成分同志の組合せの場合が公表され
ている。 この方法は、接合時に変態点以上の温度（再結
晶温度よりも高い）で加熱するか或は接合後に変
態点を通過する熱処理を一回もしくは多数回行う
ことで、接合界面を消失させるわけであるが、当
然、固相で変態のない金属や変態温度の高い金
属、あるいは変態による金属組織の変化が望まし
くない場合には、適用できないという欠点があ
る。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明は再結晶温度で平面状の接合界面の消失
現象を発現させることを可能にし、上記の固相変
態を利用する方法が適用できない場合、また固相
変態が利用できる場合でも、本発明による効果と
変態による効果の相乗効果で、接合面の界面消失
を促進することができる。 即ち、本発明は同一成分および主たる化学成分
が同一な金属部材を接合する際に、再結晶温度以
上変態点相当以下の比較的低温の接合温度で、接
合界面の消失を促進し、従来の接合方法では困難
である変態点以下の温度での接合、固相で変態の
ない金属や変態温度の高い金属、あるいは変態に
よる金属組織の変化が望ましくない金属部材に対
しても、接合界面が消失した母材と同様の接合部
組織を得る接合方法を提供することを目的とす
る。 （問題点を解決するための手段） 本発明の金属の固相接合方法は、同一成分およ
び主たる化学成分が同一な金属接合部材を固相状
態で接合する場合に、予め接合面近傍の結晶に冷
間で真歪0.3以上の歪を加え、その後に接合部材
を真空、不活性ガスあるいは還元性ガス雰囲気中
で加圧しながら再結晶温度（融点の約0.5）以上
に加熱することにより、加工再結晶現象を利用し
て接合界面を消失させることを特徴とする。 本発明による固相接合法の対象となる金属接合
部材とは、従来の変態点を利用した場合と同様、
接合界面で加工再結晶が起こる同一成分および主
たる化学成分が同一な金属材料で、主たる化学成
分が同一な金属材料とは、接合面を構成する金属
組織相のうち微細な析出相を除き、通常接合面に
占める面積比が、１％以上の相の種類が同じ物を
さす。 接合面近傍の結晶に冷間で歪を加えることが必
要で、冷間歪の加え方は冷延、鍛造、機械加工
等、接合面に面した結晶に冷間歪を加えることが
出来ればどの様な方法でも構わない。 加工歪の歪量としては、接合する金属が加工再
結晶を起こし得るだけの歪が必要となる。鋼、
TiおよびTi合金の場合では0.3以上真歪を加える
と接合界面の消失効果が現れ、0.6〜1.0の真歪で
接合面の約30％が消失する。 歪量の上限は、接合部材の接合時の密着さえ良
好であれば、本発明を適用する上での制御はな
い。また向かい合わせる接合面の歪量は必ずしも
同一である必要はない。 接合面の仕上げは、接合部材間が十分密着でき
る程度に互いに平滑であることが必要で、粗度
10μｍ以下であることが望ましい。 接合時の雰囲気は、従来の拡散接合法と同じく
接合面の酸化を防ぐために真空、不活性ガスある
いは還元性ガス雰囲気が必要である。 接合時の加圧も従来の方法と同様で、0.1Kg／
mm2以上の加圧力が必要だが、加工再結晶現象が起
こる前に、より完全に接合面同志が密着できるよ
うに加圧力は大きい方が望ましい。 接合温度は接合する金属が、加工再結晶を起こ
す温度以上に加熱することが必要である。保持は
必ずしも必要でないが、接合度を高める上で有効
である。 以上説明したように、低温短時間で接合界面を
消失させるために、従来技術では固相変態を利用
したのに対して、本発明では接合面近傍の結晶に
冷間で歪を加え、接合面に面した結晶の加工再結
晶現象を利用して、平面状の接合界面の消失を行
う。 冷間で結晶粒に歪を加え塑性変形させた状態で
再結晶温度以上に加熱すると、再結晶の核が生成
および粒成長することにより、転位密度の大きい
状態から小さい状態に移行する。 このときに結晶粒界の移動が活発になるが、こ
の現象を接合界面で面し合つた結晶間で生じさせ
て、接合界面の消失を促進させたのが本発明の大
きな特徴である。 このため、再結晶温度以上変態点以下の接合温
度で接合しても、接合後熱処理なしで良好な接合
部組織を得ることができる。 また、従来の接合方法では困難である変態点以
下の温度での接合、固相で変態のない金属や変態
温度の高い金属、あるいは変態による金属組織の
変化が望ましくない金属部材に対しても、平面状
の接合界面組織を消失し、母材と同様の接合部組
織を得ることが可能である。 （実施例） 実施例 １ 接合部材は0.05％Ｃの低炭素鋼を用い、26〜70
％冷延加工することにより接合面近傍の結晶に
0.3〜1.2の真歪を加えた。 接合面は平行研磨し、研磨による表面歪の影響
を除くために、バフ研磨仕上げを行つた。同じ歪
を加えた冷延材同志を重ねて、真空下で0.5Kg／
mm2の圧力を加えたまま、再結晶温度以上である
700℃で１時間加熱することにより接合を行つた。 比較のため加工歪を全く加えない試験片を、同
じ条件で接合した。 接合部の断面を調べたところ、歪を全く加えて
いない接合試験片では、平面状に接合界面が存在
しているのに対して、歪を加えた接合試験片で
は、全ての試験片で接合界面が完全に消失してい
る部分が観察された。 平面状の接合界面が消失している割合を、観察
した断面の全接合線に対する接合界面が消失した
部分の長さの合計の比で評価すると、真歪0.3以
上で、25〜35％の接合界面の消失が得られた。 実施例 ２ 0.1％Ｃ鋼を用い、実施例１と同じ条件で接合
を行つた。加えた歪量と接合界面消失の割合を第
１表に示す。
な金属と金属の固相接合方法に関する。 （従来の技術） 金属と金属を固相で拡散接合する場合、再結晶
温度（絶対温度で融点の約0.5）以上の温度で接
合可能だが、良好な接合部特性を得るためには融
点0.7以上の接合温度が必要だとされている。 これは接合温度が低くまた接合時間が短い場合
には、化学成分が同一な組合せでも、接合面が平
面状に接合界面として接合部に残存するために、
接合部機械特性として引張強度や特に靭性で母材
に劣るためである。 このため一般には融点の0.7以上融点直下まで
の高温の温度範囲で、十分な時間をかけて拡散接
合を行つているが、低温時間で平面状の接合界面
組織を改良する方法は、従来技術では固相変態を
利用するのが唯一の手段で、炭素鋼（日本金属学
会誌、Vol、48、No.４、1984）とTi
（Transactions of JWRI、Vol.9、No.11、1980）
それぞれ同一成分同志の組合せの場合が公表され
ている。 この方法は、接合時に変態点以上の温度（再結
晶温度よりも高い）で加熱するか或は接合後に変
態点を通過する熱処理を一回もしくは多数回行う
ことで、接合界面を消失させるわけであるが、当
然、固相で変態のない金属や変態温度の高い金
属、あるいは変態による金属組織の変化が望まし
くない場合には、適用できないという欠点があ
る。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明は再結晶温度で平面状の接合界面の消失
現象を発現させることを可能にし、上記の固相変
態を利用する方法が適用できない場合、また固相
変態が利用できる場合でも、本発明による効果と
変態による効果の相乗効果で、接合面の界面消失
を促進することができる。 即ち、本発明は同一成分および主たる化学成分
が同一な金属部材を接合する際に、再結晶温度以
上変態点相当以下の比較的低温の接合温度で、接
合界面の消失を促進し、従来の接合方法では困難
である変態点以下の温度での接合、固相で変態の
ない金属や変態温度の高い金属、あるいは変態に
よる金属組織の変化が望ましくない金属部材に対
しても、接合界面が消失した母材と同様の接合部
組織を得る接合方法を提供することを目的とす
る。 （問題点を解決するための手段） 本発明の金属の固相接合方法は、同一成分およ
び主たる化学成分が同一な金属接合部材を固相状
態で接合する場合に、予め接合面近傍の結晶に冷
間で真歪0.3以上の歪を加え、その後に接合部材
を真空、不活性ガスあるいは還元性ガス雰囲気中
で加圧しながら再結晶温度（融点の約0.5）以上
に加熱することにより、加工再結晶現象を利用し
て接合界面を消失させることを特徴とする。 本発明による固相接合法の対象となる金属接合
部材とは、従来の変態点を利用した場合と同様、
接合界面で加工再結晶が起こる同一成分および主
たる化学成分が同一な金属材料で、主たる化学成
分が同一な金属材料とは、接合面を構成する金属
組織相のうち微細な析出相を除き、通常接合面に
占める面積比が、１％以上の相の種類が同じ物を
さす。 接合面近傍の結晶に冷間で歪を加えることが必
要で、冷間歪の加え方は冷延、鍛造、機械加工
等、接合面に面した結晶に冷間歪を加えることが
出来ればどの様な方法でも構わない。 加工歪の歪量としては、接合する金属が加工再
結晶を起こし得るだけの歪が必要となる。鋼、
TiおよびTi合金の場合では0.3以上真歪を加える
と接合界面の消失効果が現れ、0.6〜1.0の真歪で
接合面の約30％が消失する。 歪量の上限は、接合部材の接合時の密着さえ良
好であれば、本発明を適用する上での制御はな
い。また向かい合わせる接合面の歪量は必ずしも
同一である必要はない。 接合面の仕上げは、接合部材間が十分密着でき
る程度に互いに平滑であることが必要で、粗度
10μｍ以下であることが望ましい。 接合時の雰囲気は、従来の拡散接合法と同じく
接合面の酸化を防ぐために真空、不活性ガスある
いは還元性ガス雰囲気が必要である。 接合時の加圧も従来の方法と同様で、0.1Kg／
mm2以上の加圧力が必要だが、加工再結晶現象が起
こる前に、より完全に接合面同志が密着できるよ
うに加圧力は大きい方が望ましい。 接合温度は接合する金属が、加工再結晶を起こ
す温度以上に加熱することが必要である。保持は
必ずしも必要でないが、接合度を高める上で有効
である。 以上説明したように、低温短時間で接合界面を
消失させるために、従来技術では固相変態を利用
したのに対して、本発明では接合面近傍の結晶に
冷間で歪を加え、接合面に面した結晶の加工再結
晶現象を利用して、平面状の接合界面の消失を行
う。 冷間で結晶粒に歪を加え塑性変形させた状態で
再結晶温度以上に加熱すると、再結晶の核が生成
および粒成長することにより、転位密度の大きい
状態から小さい状態に移行する。 このときに結晶粒界の移動が活発になるが、こ
の現象を接合界面で面し合つた結晶間で生じさせ
て、接合界面の消失を促進させたのが本発明の大
きな特徴である。 このため、再結晶温度以上変態点以下の接合温
度で接合しても、接合後熱処理なしで良好な接合
部組織を得ることができる。 また、従来の接合方法では困難である変態点以
下の温度での接合、固相で変態のない金属や変態
温度の高い金属、あるいは変態による金属組織の
変化が望ましくない金属部材に対しても、平面状
の接合界面組織を消失し、母材と同様の接合部組
織を得ることが可能である。 （実施例） 実施例 １ 接合部材は0.05％Ｃの低炭素鋼を用い、26〜70
％冷延加工することにより接合面近傍の結晶に
0.3〜1.2の真歪を加えた。 接合面は平行研磨し、研磨による表面歪の影響
を除くために、バフ研磨仕上げを行つた。同じ歪
を加えた冷延材同志を重ねて、真空下で0.5Kg／
mm2の圧力を加えたまま、再結晶温度以上である
700℃で１時間加熱することにより接合を行つた。 比較のため加工歪を全く加えない試験片を、同
じ条件で接合した。 接合部の断面を調べたところ、歪を全く加えて
いない接合試験片では、平面状に接合界面が存在
しているのに対して、歪を加えた接合試験片で
は、全ての試験片で接合界面が完全に消失してい
る部分が観察された。 平面状の接合界面が消失している割合を、観察
した断面の全接合線に対する接合界面が消失した
部分の長さの合計の比で評価すると、真歪0.3以
上で、25〜35％の接合界面の消失が得られた。 実施例 ２ 0.1％Ｃ鋼を用い、実施例１と同じ条件で接合
を行つた。加えた歪量と接合界面消失の割合を第
１表に示す。
【表】
実施例 ３
0.05％Ｃ鋼と0.1％Ｃ鋼にそれぞれ冷延加工で
0.9の真歪を加え、真空度10-4Torr、加圧0.5Kg／
mm2、700℃１時間の加熱処理を行つた結果、接合
界面の30％が消失した。 （発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、同一成
分および主たる化学成分が、同一な金属部材を接
合する際に、再結晶温度以上の接合温度で、接合
後の熱処理を必要とせずに接合界面組織を消失
し、母材と同様の接合部組織を得ることが可能で
ある。 また、従来の接合方法では困難である変態点以
下の温度での接合、固相で変態のない金属や変態
温度の高い金属、あるいは変態による金属組織の
変化が望ましくない金属部材に対しても、平面状
の接合界面組織の消失を促進する。
0.9の真歪を加え、真空度10-4Torr、加圧0.5Kg／
mm2、700℃１時間の加熱処理を行つた結果、接合
界面の30％が消失した。 （発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、同一成
分および主たる化学成分が、同一な金属部材を接
合する際に、再結晶温度以上の接合温度で、接合
後の熱処理を必要とせずに接合界面組織を消失
し、母材と同様の接合部組織を得ることが可能で
ある。 また、従来の接合方法では困難である変態点以
下の温度での接合、固相で変態のない金属や変態
温度の高い金属、あるいは変態による金属組織の
変化が望ましくない金属部材に対しても、平面状
の接合界面組織の消失を促進する。
Claims (1)
- １ 同一成分および主たる化学成分が同一な金属
接合部材を固相状態で接合する場合に、予め接合
面近傍の結晶に冷間で真歪0.3以上の歪を加え、
その後に接合部材を真空、不活性ガスあるいは還
元性ガス雰囲気中で、加圧しながら再結晶温度
（融点の約0.5）以上に加熱することにより金属部
材を接合することを特徴とする金属の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20521386A JPS6363584A (ja) | 1986-09-02 | 1986-09-02 | 金属の固相接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20521386A JPS6363584A (ja) | 1986-09-02 | 1986-09-02 | 金属の固相接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6363584A JPS6363584A (ja) | 1988-03-19 |
| JPH0371952B2 true JPH0371952B2 (ja) | 1991-11-15 |
Family
ID=16503275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20521386A Granted JPS6363584A (ja) | 1986-09-02 | 1986-09-02 | 金属の固相接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6363584A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006033316A1 (ja) * | 2004-09-21 | 2006-03-30 | Ohashi Technica, Inc. | 圧入接合における熱処理方法及びこれによる接合構造 |
| JP5372871B2 (ja) * | 2010-08-27 | 2013-12-18 | 株式会社エフ・シー・シー | 一体部材及びその製造方法 |
| JP2015066558A (ja) * | 2013-09-27 | 2015-04-13 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 金属部材の接合方法及び接合金属製品 |
| DE102014106231A1 (de) * | 2014-05-05 | 2015-11-05 | Ev Group E. Thallner Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum permanenten Bonden |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5728688A (en) * | 1980-07-25 | 1982-02-16 | Hitachi Ltd | Method for diffusion joining |
| JPS57168794A (en) * | 1981-04-09 | 1982-10-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Vacuum diffusion welding device |
-
1986
- 1986-09-02 JP JP20521386A patent/JPS6363584A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6363584A (ja) | 1988-03-19 |
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