JPH04187573A - ろう付け方法 - Google Patents
ろう付け方法Info
- Publication number
- JPH04187573A JPH04187573A JP31314990A JP31314990A JPH04187573A JP H04187573 A JPH04187573 A JP H04187573A JP 31314990 A JP31314990 A JP 31314990A JP 31314990 A JP31314990 A JP 31314990A JP H04187573 A JPH04187573 A JP H04187573A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- brazing
- self
- combustion reaction
- brazing method
- group
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野〕
本発明は金属、セラミックス、ダイヤモンドなどの同種
または異種材料のろう付け方法に関する。さらに詳しく
は、ろう材を溶融する熱源として酸化反応を伴わない自
己燃焼反応(セルフ−プロパゲーティング・ハイ・テン
バラチャー・シンセシス(Selr−Propagat
ing HighTemperature 5ynth
esis)またはコンパスジョン・シンセシス(Com
bustion 5ynthesis))によって発生
する熱を利用したまったく新規なろう付け方法に関する
。
または異種材料のろう付け方法に関する。さらに詳しく
は、ろう材を溶融する熱源として酸化反応を伴わない自
己燃焼反応(セルフ−プロパゲーティング・ハイ・テン
バラチャー・シンセシス(Selr−Propagat
ing HighTemperature 5ynth
esis)またはコンパスジョン・シンセシス(Com
bustion 5ynthesis))によって発生
する熱を利用したまったく新規なろう付け方法に関する
。
[従来の技術]
ろう付け(法)とは、母材より低融点のろう材を用いて
、母材を溶融させず、ろう材のみを溶融することにより
接合する方法である。
、母材を溶融させず、ろう材のみを溶融することにより
接合する方法である。
ろう付けの種類としては、
(a)被ろう付け組合せ体によって分類すると、金属−
金属、金属−セラミックス、セラミックス−セラミック
スなどがあげられ、 (b)ろう材によって分類すると、金属分野では、銀ろ
う付け、銅ろう付け、黄銅ろう付けなど、セラミックス
分野では、活性金属法、酸化物法、水素化合物法、高融
点金属法などがあげられ、(C)環境によって分類する
と、真空ろう付け、雰囲気ろう付け(ガス中ろう付け)
、大気中ろう付けなどがあげられ、 (d)加熱源(加熱方法)によって分類すると、炎(ト
ーチ)ろう付け、炉内ろう付け、抵抗ろう付け、(高周
波)誘導加熱ろう付け、赤外線ろう付けなどがあげられ
る。
金属、金属−セラミックス、セラミックス−セラミック
スなどがあげられ、 (b)ろう材によって分類すると、金属分野では、銀ろ
う付け、銅ろう付け、黄銅ろう付けなど、セラミックス
分野では、活性金属法、酸化物法、水素化合物法、高融
点金属法などがあげられ、(C)環境によって分類する
と、真空ろう付け、雰囲気ろう付け(ガス中ろう付け)
、大気中ろう付けなどがあげられ、 (d)加熱源(加熱方法)によって分類すると、炎(ト
ーチ)ろう付け、炉内ろう付け、抵抗ろう付け、(高周
波)誘導加熱ろう付け、赤外線ろう付けなどがあげられ
る。
このように、従来より加熱方法として実用に供されてい
るものとしては、炎加熱、炉内加熱、抵抗加熱、誘導加
熱および赤外線加熱があるが、それぞれ問題点を有して
いる。
るものとしては、炎加熱、炉内加熱、抵抗加熱、誘導加
熱および赤外線加熱があるが、それぞれ問題点を有して
いる。
炎加熱は、温度コントロールが困難であり、また、高温
(たとえば1200℃以上)かえられにくく、さらに、
水素ガス、酸素ガス、プロパンガスなどを必要とするた
めに、生産効率か低く、経済性かわるい。また、酸化反
応を伴うので、活性金属ろう材を用いるばあいには適用
できない。
(たとえば1200℃以上)かえられにくく、さらに、
水素ガス、酸素ガス、プロパンガスなどを必要とするた
めに、生産効率か低く、経済性かわるい。また、酸化反
応を伴うので、活性金属ろう材を用いるばあいには適用
できない。
炉内加熱は、局部加熱か困難で、かつ、加熱および冷却
に長時間を要し、また、高温(たとえば1500℃以上
)かえられにくく、さらに、装置が大がかりになる。ま
た、長時間全体加熱すると、被ろう付け組合せ体の熱膨
張率の相違によって生した残留内部応力により熱劣化を
生じやすくなる。
に長時間を要し、また、高温(たとえば1500℃以上
)かえられにくく、さらに、装置が大がかりになる。ま
た、長時間全体加熱すると、被ろう付け組合せ体の熱膨
張率の相違によって生した残留内部応力により熱劣化を
生じやすくなる。
抵抗加熱は温度コントロールが困難で、また、高温(た
とえば1500℃以上)かえられにくい。
とえば1500℃以上)かえられにくい。
誘導加熱は温度コントロールが困難で、とくに材料、形
状などが異なる多品種を取扱うばあいの生産性か低い。
状などが異なる多品種を取扱うばあいの生産性か低い。
赤外線加熱は、加熱および冷却に長時間を要し、また、
高温(たとえば1200℃以上)かえられにくく、さら
に、装置が大がかりになる。
高温(たとえば1200℃以上)かえられにくく、さら
に、装置が大がかりになる。
一方、前記加熱方法のほかに、ガス管の継手のろう付け
などごく一部の用途においては、テルミット反応により
発生する熱を利用したろう付け方法も提案されているが
、以下のような問題点かあり、−船釣なろう付け方法と
はなっていない。
などごく一部の用途においては、テルミット反応により
発生する熱を利用したろう付け方法も提案されているが
、以下のような問題点かあり、−船釣なろう付け方法と
はなっていない。
その第1点は、たとえば酸化第二鉄とアルミニウムのば
あいにおける溶融鉄のように、溶融金属が生成するため
に、被ろう付け体と熱源とを接触させることができない
といった制約があることである。そのため溶融金属相を
遊離させないための工夫として、いくつかの酸化・還元
反応を組合せたり、また、空気酸化を併用して化学量論
組成にしないなどの方法が提案されているが、いずれも
熱源組成か複雑で実用的ではないという欠点がある。
あいにおける溶融鉄のように、溶融金属が生成するため
に、被ろう付け体と熱源とを接触させることができない
といった制約があることである。そのため溶融金属相を
遊離させないための工夫として、いくつかの酸化・還元
反応を組合せたり、また、空気酸化を併用して化学量論
組成にしないなどの方法が提案されているが、いずれも
熱源組成か複雑で実用的ではないという欠点がある。
第2点は、テルミット反応が金属酸化物と他の金属との
酸化還元反応であるため、活性金属ろうを使用するばあ
いや、たとえばダイヤモンドなど酸化が好ましくないも
のをろう付けするばあいには、酸化雰囲気がろう付けに
わるい影響を与えるおそれがある。
酸化還元反応であるため、活性金属ろうを使用するばあ
いや、たとえばダイヤモンドなど酸化が好ましくないも
のをろう付けするばあいには、酸化雰囲気がろう付けに
わるい影響を与えるおそれがある。
[発明が解決しようとする課題]
本発明は従来の各種ろう付け法における問題点に鑑みて
なされたものであり、 ■ろう付け時間の短縮化およびそれに伴う被ろう付け体
の内部応力や熱劣化の低減、■局所の部分ろう付け、 ■ろう付け温度のコントロール、 ■とのような材料にも適応できるような汎用的なろう付
け法、 ■簡単な装置・設備によるろう付け法、■生産性の向上 などの課題を解決しうるまったく新しいタイプのろう付
け法を提供しようとするものである。
なされたものであり、 ■ろう付け時間の短縮化およびそれに伴う被ろう付け体
の内部応力や熱劣化の低減、■局所の部分ろう付け、 ■ろう付け温度のコントロール、 ■とのような材料にも適応できるような汎用的なろう付
け法、 ■簡単な装置・設備によるろう付け法、■生産性の向上 などの課題を解決しうるまったく新しいタイプのろう付
け法を提供しようとするものである。
[課題を解決するための手段]
本発明により酸化反応を伴わない自己燃焼反応によって
発生する熱を利用してろう材料を溶融することを特徴と
するろう付け方法が提供される。
発生する熱を利用してろう材料を溶融することを特徴と
するろう付け方法が提供される。
[作 用コ
自己燃焼反応の原料の組合せ、使用量、配置方法などを
変えることにより、発熱量および発熱時間か容易に制御
可能である。したがって、ろう付け時間の短縮化および
ろう付け温度のコントロールか確実に達成できる。
変えることにより、発熱量および発熱時間か容易に制御
可能である。したがって、ろう付け時間の短縮化および
ろう付け温度のコントロールか確実に達成できる。
自己燃焼反応は原料使用量あたりの発熱量が大きく、ま
た、配置が自由であるので、局所的な部分ろう付けもて
き、種々の被ろう付け組合せ体およびろう材に対して適
用しうる。
た、配置が自由であるので、局所的な部分ろう付けもて
き、種々の被ろう付け組合せ体およびろう材に対して適
用しうる。
密閉容器(たたしN2を用いるばあいは圧力容器)と着
火源があれば実施できるため、設備規模が小さく、安価
であり、生産性も高い。
火源があれば実施できるため、設備規模が小さく、安価
であり、生産性も高い。
[実施例]
本発明の方法においては、熱源として酸化反応を伴わな
い自己燃焼反応による熱が用いられる。
い自己燃焼反応による熱が用いられる。
自己燃焼反応に用いる原料としては少なくとも2種類以
上の元素が使用される。
上の元素が使用される。
2種類のうち一方は周期律表IVa 、 Va、 Vi
a族の元素およびSiからなる群より選一ばれた1種ま
たは2種以上の元素で通常粉末の形で用いられる。
a族の元素およびSiからなる群より選一ばれた1種ま
たは2種以上の元素で通常粉末の形で用いられる。
もう一方はC−B SSlからなる群より選ばれた少な
くとも1種類の元素またはチッ素ガスである。
くとも1種類の元素またはチッ素ガスである。
なお、後者としてチッ素ガスが用いられるばあいの前者
の群からは周期律表VIa族の元素が除外される。
の群からは周期律表VIa族の元素が除外される。
このような組合せの代表的なものとしては、ri粉末十
C粉末、Ti粉末+B粉末、Z「粉末+Si粉末などが
あげられる。とくにTj粉末十〇粉末が安価で入手しや
すく、取り扱いやすく、好適である。
C粉末、Ti粉末+B粉末、Z「粉末+Si粉末などが
あげられる。とくにTj粉末十〇粉末が安価で入手しや
すく、取り扱いやすく、好適である。
前記元素粉末は適当な粒径のもの(たとえば1〜100
0μ蒙、好ましくは10〜100μff1)を必要に応
じて充分混合したのち、そのままでも使用でき、または
適当な圧力で成形しベレット状としても使用できる。ベ
レットの形状にはとくに限定はなく使用目的に合った形
状とされる。
0μ蒙、好ましくは10〜100μff1)を必要に応
じて充分混合したのち、そのままでも使用でき、または
適当な圧力で成形しベレット状としても使用できる。ベ
レットの形状にはとくに限定はなく使用目的に合った形
状とされる。
なお、第2群の元素がチッ素のばあいは、第1群より選
ばれた1種以上の元素粉末を混合したものをそのまま、
または混合・成形したのち、圧力容器を用いて、チッ素
ガス中(通常1〜100 aimで充分である)で着火
し燃焼反応をおこす。
ばれた1種以上の元素粉末を混合したものをそのまま、
または混合・成形したのち、圧力容器を用いて、チッ素
ガス中(通常1〜100 aimで充分である)で着火
し燃焼反応をおこす。
被ろう付け組合せ体と粉末状またはペレット状の自己燃
焼反応による発熱体(自己燃焼反応の原料のうちチッ素
ガス以外のものを示す、以下同じ)との配置にも、とく
に限定はなく、たとえば、組合せ体を混合粉末中に埋め
込む、組合せ体を混合粉末上に載せる、組合せ体をベレ
ット上に載せる、組合せ体を前後左右上下などからベレ
ットでかこむ、組合せ体のろう付け部分近傍にベレット
を置く、などの方法を適宜採用することができる。
焼反応による発熱体(自己燃焼反応の原料のうちチッ素
ガス以外のものを示す、以下同じ)との配置にも、とく
に限定はなく、たとえば、組合せ体を混合粉末中に埋め
込む、組合せ体を混合粉末上に載せる、組合せ体をベレ
ット上に載せる、組合せ体を前後左右上下などからベレ
ットでかこむ、組合せ体のろう付け部分近傍にベレット
を置く、などの方法を適宜採用することができる。
発熱量コントロールは、元素の組合せ、元素粉末の量に
より、また、たとえばTj+C+TiCのごとく、反応
しうる元素粉末に一旦反応した後の生成物、または、自
己燃焼反応を起さない、たとえばA10、zrO2など
の不活性な粉末(非反応物)を混合することにより発生
熱量をコントロールすることができる。
より、また、たとえばTj+C+TiCのごとく、反応
しうる元素粉末に一旦反応した後の生成物、または、自
己燃焼反応を起さない、たとえばA10、zrO2など
の不活性な粉末(非反応物)を混合することにより発生
熱量をコントロールすることができる。
混合される非反応物の量は、一般には原料全体中0〜4
5モル%の範囲にあり、割合が大きいほど到達最高温度
は低くなる。また、前記混合量が50モル%をこえると
一般には自己燃焼反応を生じえない。
5モル%の範囲にあり、割合が大きいほど到達最高温度
は低くなる。また、前記混合量が50モル%をこえると
一般には自己燃焼反応を生じえない。
たとえば、前記Ti+C+TiCのばあいには、Tiと
Cとのモル比が1=1の混合物に、全体の20モル%以
下となる量のTiCを加えて(例:Ti/ C/ Ti
c −40/ 40/ 20 (モル比))発熱量をコ
ントロールすることかでき、別な例としてN2雰囲気中
のTj + TiNのばあいには、Tiに全体の25モ
ル%以下となる量のTiNを加えて(例:Ti/TiN
−75/25 (モル比))発熱量をコントロールす
ることもてきる。
Cとのモル比が1=1の混合物に、全体の20モル%以
下となる量のTiCを加えて(例:Ti/ C/ Ti
c −40/ 40/ 20 (モル比))発熱量をコ
ントロールすることかでき、別な例としてN2雰囲気中
のTj + TiNのばあいには、Tiに全体の25モ
ル%以下となる量のTiNを加えて(例:Ti/TiN
−75/25 (モル比))発熱量をコントロールす
ることもてきる。
ろう付け温度のコントロールについては、混合粉末また
はベレットの発熱量、混合粉末またはベレットの配置方
法、被ろう付け組合せ体の性質(重量、比熱、熱伝導度
)、雰囲気(圧力、ガスの種類)などによって、組合せ
体の温度、とくにろう材部骨の温度が決まる。以上の条
件を適宜組合せることによりろう付け温度をコントロー
ルしてろう付けを行う。
はベレットの発熱量、混合粉末またはベレットの配置方
法、被ろう付け組合せ体の性質(重量、比熱、熱伝導度
)、雰囲気(圧力、ガスの種類)などによって、組合せ
体の温度、とくにろう材部骨の温度が決まる。以上の条
件を適宜組合せることによりろう付け温度をコントロー
ルしてろう付けを行う。
ろう付け雰囲気としては、原料の一方がチッ素ガスのば
あいは前述のごとくたとえば1〜100 allのチッ
素ガス雰囲気中、好ましくは高圧ガス取締法にかからな
いという点で1〜9.9at11のチッ素ガス雰囲気中
で(このばあいは、チッ素ガスは単なる雰囲気ではなく
、自己燃焼反応原料の一部である)、また、それ以外の
ばあいは、真空中または^rなどの不活性ガス中で行う
。前記雰囲気条件は、反応か瞬間的なため厳密なもので
なくてもよく、真空なら10”−2Torr以下で充分
であり、ガス雰囲気なら1O−2Torr以下に減圧後
、大気圧より若干高いガス封入圧で充分である。
あいは前述のごとくたとえば1〜100 allのチッ
素ガス雰囲気中、好ましくは高圧ガス取締法にかからな
いという点で1〜9.9at11のチッ素ガス雰囲気中
で(このばあいは、チッ素ガスは単なる雰囲気ではなく
、自己燃焼反応原料の一部である)、また、それ以外の
ばあいは、真空中または^rなどの不活性ガス中で行う
。前記雰囲気条件は、反応か瞬間的なため厳密なもので
なくてもよく、真空なら10”−2Torr以下で充分
であり、ガス雰囲気なら1O−2Torr以下に減圧後
、大気圧より若干高いガス封入圧で充分である。
本発明の方法を適用しうる被ろう付け組合せ体には、と
くに限定はなく、たとえば、金属−金属であっても、金
属−セラミックスであっても、セラミックス−セラミッ
クスであってもよい。また、一方がダイヤモンドであり
、他方が金属、セラミックス、グラファイトまたはダイ
ヤモンドであってもよい。前記セラミックスは酸化系の
ものであっても、非酸化系のものであってもよい。
くに限定はなく、たとえば、金属−金属であっても、金
属−セラミックスであっても、セラミックス−セラミッ
クスであってもよい。また、一方がダイヤモンドであり
、他方が金属、セラミックス、グラファイトまたはダイ
ヤモンドであってもよい。前記セラミックスは酸化系の
ものであっても、非酸化系のものであってもよい。
とくに、本発明の方法は従来のろう付け方法に比べてき
わめて短時間にろう付けが行えるため、金属とセラミッ
クスといった熱膨張率の差か大きいものの接合に効果か
ある。これは、各々が充分熱膨張するまえにろう付けか
完了するためと考えられる。
わめて短時間にろう付けが行えるため、金属とセラミッ
クスといった熱膨張率の差か大きいものの接合に効果か
ある。これは、各々が充分熱膨張するまえにろう付けか
完了するためと考えられる。
さらに、本発明の方法はダイヤモンドのように靭性か低
く少しの熱応力でもクラックの生じやすいものを少なく
とも一方に含むろう付けにはとくに好適である。また、
自己燃焼反応は酸化反応を伴わないので、ダイヤモンド
のように高温下で表面が酸化されやすい被ろう付け体に
はさらに有利である。
く少しの熱応力でもクラックの生じやすいものを少なく
とも一方に含むろう付けにはとくに好適である。また、
自己燃焼反応は酸化反応を伴わないので、ダイヤモンド
のように高温下で表面が酸化されやすい被ろう付け体に
はさらに有利である。
短時間でろう付けできることによる他のメリットは、ダ
イヤモンドのように熱分解性の物のばあいに、短時間加
熱のため、高温においても熱分解を起さないことである
。
イヤモンドのように熱分解性の物のばあいに、短時間加
熱のため、高温においても熱分解を起さないことである
。
なお、本明細書において、ダイヤモンドとは、すべての
種類のものを含む概念であり、したがって単結晶ダイヤ
モンドも多結晶ダイヤモンドも含むものである。前記単
結晶ダイヤモンドには天然ダイヤモンドおよび合成(人
工)ダイヤモンドが含まれ、前記多結晶ダイヤモンドに
は焼結ダイヤモンドおよび薄膜ダイヤモンドか含まれる
。
種類のものを含む概念であり、したがって単結晶ダイヤ
モンドも多結晶ダイヤモンドも含むものである。前記単
結晶ダイヤモンドには天然ダイヤモンドおよび合成(人
工)ダイヤモンドが含まれ、前記多結晶ダイヤモンドに
は焼結ダイヤモンドおよび薄膜ダイヤモンドか含まれる
。
本発明に用いるろう材としては、−船釣には、被ろう付
け組合せ体に応したろう材が使用される。たとえば、金
属同士ならBCu(銅ろう)、BAg (銀ろう) 、
BAu(金ろう) 、BCuZn(黄銅ろう) 、BN
iにニッケルろう) 、BPd(パラジクムろう)、な
どが用いられる。セラミックス−金属、セラミックス−
セラミックスならTi、 Zr、 Ta。
け組合せ体に応したろう材が使用される。たとえば、金
属同士ならBCu(銅ろう)、BAg (銀ろう) 、
BAu(金ろう) 、BCuZn(黄銅ろう) 、BN
iにニッケルろう) 、BPd(パラジクムろう)、な
どが用いられる。セラミックス−金属、セラミックス−
セラミックスならTi、 Zr、 Ta。
Cr、■など活性金属を含んだ銀糸、銅系、ニッケル系
などのろう材が適している。
などのろう材が適している。
ろう材の融点は特殊なものを除き大部分か1500℃以
下であり、したがって自己燃焼反応の原料や発熱体の配
置を適正に選択すれば充分溶融が可能となる。
下であり、したがって自己燃焼反応の原料や発熱体の配
置を適正に選択すれば充分溶融が可能となる。
実施例I
MO基板(IOXIOX厚さ1 mm)の上にAg−C
u−Tiろう材(Ag: Cu: Tj−70: 28
: 2、厚さ100μM)を、さらにその上に(、10
0)面でカットした天然ダイヤモンド(約1/3カラツ
ト)を置き、本発明の方法により接合した。第1図に示
すように2本の炭素リボンヒーター(1)の上に発熱源
となるペレット(2)(Tj+C−1: 1モル、1
、0g)を置き、その上にMO基板(6)、ろう材(5
)およびダイヤモンド(4)を設置し、A「雰囲気の大
気圧下で炭素リボンヒータに通電して、着火することに
より発熱源ペレットの反応を促した。
u−Tiろう材(Ag: Cu: Tj−70: 28
: 2、厚さ100μM)を、さらにその上に(、10
0)面でカットした天然ダイヤモンド(約1/3カラツ
ト)を置き、本発明の方法により接合した。第1図に示
すように2本の炭素リボンヒーター(1)の上に発熱源
となるペレット(2)(Tj+C−1: 1モル、1
、0g)を置き、その上にMO基板(6)、ろう材(5
)およびダイヤモンド(4)を設置し、A「雰囲気の大
気圧下で炭素リボンヒータに通電して、着火することに
より発熱源ペレットの反応を促した。
発熱源の温度を放射温度計で測定したところ、最高温度
は約2750℃であった。約1分後に取り出したところ
接合状態はきわめて良好で、ダイヤモンドのクラックの
発生もなかった。接合体の破断試験を行ったところ、ダ
イヤモンドでの破壊が観察され、ダイヤモンドと基板と
の接合界面は、まったく損傷を受けていなかった。接合
体をダイヤモンドバイトに加工し、切削材料としてAl
−3i合金(Si含有量が11.0〜13.0モル%)
、切削条件として主軸回転数800rpm、切込み深さ
0.2mm 、刃物送り量0.15mm/revで6.
6時間連続で使用しても、まったく問題なかった。
は約2750℃であった。約1分後に取り出したところ
接合状態はきわめて良好で、ダイヤモンドのクラックの
発生もなかった。接合体の破断試験を行ったところ、ダ
イヤモンドでの破壊が観察され、ダイヤモンドと基板と
の接合界面は、まったく損傷を受けていなかった。接合
体をダイヤモンドバイトに加工し、切削材料としてAl
−3i合金(Si含有量が11.0〜13.0モル%)
、切削条件として主軸回転数800rpm、切込み深さ
0.2mm 、刃物送り量0.15mm/revで6.
6時間連続で使用しても、まったく問題なかった。
ダイヤモンドを再研磨し、同様の切削をさらにIO数回
繰り返すことができた。
繰り返すことができた。
実施例2〜9および比較例1
第1表に示するう付け条件のほかは実施例1と同様にし
て、被ろう付け組合せ体の一方がダイヤモンドであり、
他方が金属、セラミックス、グラファイトまたはダイヤ
モンドである実施例2〜9のろう付けを行った。
て、被ろう付け組合せ体の一方がダイヤモンドであり、
他方が金属、セラミックス、グラファイトまたはダイヤ
モンドである実施例2〜9のろう付けを行った。
なお、以下の第1〜4表の「配置」欄に第1図、第2図
、第3図、第4図とあるのは、被ろう付け組合せ体、ろ
う材、発熱体および着火源たるヒーターをそれぞれの図
面に示されるごとく配置したことを意味する。
、第3図、第4図とあるのは、被ろう付け組合せ体、ろ
う材、発熱体および着火源たるヒーターをそれぞれの図
面に示されるごとく配置したことを意味する。
第2〜4図において、(1)は炭素リボンヒーター、(
2)は発熱体ベレッ)、(1)は発熱体混合粉末、(4
)は被ろう付け組合せ体の一方(以下、被ろう付け体A
という) 、(5)はろう材、(6)は被ろう付け組合
せ体の他方(以下、被ろう付け体Bという)である。
2)は発熱体ベレッ)、(1)は発熱体混合粉末、(4
)は被ろう付け組合せ体の一方(以下、被ろう付け体A
という) 、(5)はろう材、(6)は被ろう付け組合
せ体の他方(以下、被ろう付け体Bという)である。
比較例1は、反応生成物たるTiCを発熱体中に多量に
配合したほかは実施例8と同様にしたものである。実施
例8におけるTiC配合量が20モル%であったのに対
して、比較例1では60モル%であったので、比較例1
のものは発熱体か自己燃焼を生じえず、ろう付けができ
なかった。
配合したほかは実施例8と同様にしたものである。実施
例8におけるTiC配合量が20モル%であったのに対
して、比較例1では60モル%であったので、比較例1
のものは発熱体か自己燃焼を生じえず、ろう付けができ
なかった。
実施例2〜9の接合体の破断試験を行ったところ、実施
例2〜5および7〜9については実施例1と同じくいず
れもダイヤモンドでの破壊が確認され、実施例6につい
てはグラファイトでの破壊が確認された。
例2〜5および7〜9については実施例1と同じくいず
れもダイヤモンドでの破壊が確認され、実施例6につい
てはグラファイトでの破壊が確認された。
実施例1〜9のろう付け条件および破断試験結果を第1
表に示す。
表に示す。
[以下余白コ
実施例10〜13
第2表に示するう付け条件のほかは実施例1と同様にし
て、被ろう付け組合せ体の一方がセラミックスであり、
他方が金属である実施例1O〜13のろう付けを行った
。
て、被ろう付け組合せ体の一方がセラミックスであり、
他方が金属である実施例1O〜13のろう付けを行った
。
ついて、これらの接合体のせん断強度を測るため、ろう
付け面を含む厚さ5mmで5+nmX5m+nの立方体
の試験片ブロックを切り出した。せん断強度の測定はこ
のブロックのろう付け面の両側を別々に把持し、ろう付
け面方向に沿って上・下に荷重をかけて行った。
付け面を含む厚さ5mmで5+nmX5m+nの立方体
の試験片ブロックを切り出した。せん断強度の測定はこ
のブロックのろう付け面の両側を別々に把持し、ろう付
け面方向に沿って上・下に荷重をかけて行った。
実施例10〜13の接合体のろう付け条件および測定さ
れだせん断強度を第2表に示す。
れだせん断強度を第2表に示す。
[以下余白コ
実施例14〜17
第3表に示するう付け条件のほかは実施例1と同様にし
て、被ろう付け組合せ体の双方がセラミックスである実
施例14〜17のろう付けおよびせん断強度測定を行っ
た。
て、被ろう付け組合せ体の双方がセラミックスである実
施例14〜17のろう付けおよびせん断強度測定を行っ
た。
ろう付け条件および測定されたせん断強度を第3表に示
す。
す。
[以下余白コ
実施例18〜21
第4表に示するう付け条件のほかは実施例17と同様に
して、被ろう付け組合せ体の双方が金属である実施例1
8〜21のろう付けおよびせん断強度測定を行った。
して、被ろう付け組合せ体の双方が金属である実施例1
8〜21のろう付けおよびせん断強度測定を行った。
ろう付け条件および測定されたせん断強度を第4表に示
す。
す。
[以下余白]
このように、被ろう付け体が加熱環境にさらされている
時間が秒単位のきわめて短い時間であるため、接合界面
の残留内部応力が少なくクラックの発生もないことが以
上の実施例により実証された。また、ろう付け温度のコ
ントロールについても、容易に制御できることが実施例
8.15および19ならびに比較例1により実証された
。
時間が秒単位のきわめて短い時間であるため、接合界面
の残留内部応力が少なくクラックの発生もないことが以
上の実施例により実証された。また、ろう付け温度のコ
ントロールについても、容易に制御できることが実施例
8.15および19ならびに比較例1により実証された
。
[発明の効果]
本発明によれば従来の高周波ろう付けや、真空ろう付け
にはない種々の利点かえられる。
にはない種々の利点かえられる。
第1点は自己燃焼反応が秒単位の発熱反応であり、ろう
材の溶融に必要な高温が秒単位のきわめて短い時間内に
えられ、かつ冷却も含めても5〜lO分間程度でろう付
けの全工程が完了することである。
材の溶融に必要な高温が秒単位のきわめて短い時間内に
えられ、かつ冷却も含めても5〜lO分間程度でろう付
けの全工程が完了することである。
これにより、被ろう付け組合せ体が、完全に熱膨張する
以前にろう付けが行われるため、熱膨張率の差に起因す
る接合部分での残留内部応力が小さくてすむ。したがっ
て、金属とセラミックス、金属とダイヤモンドのように
熱膨張率の差の大きいもの同士でも信頼性の高い接合体
がえられ、とくに有利である。また、天然の単結晶ダイ
ヤモンドの中には産出時点より内部歪みやマイクロクラ
ックといった微小な欠陥をもったものが存在するが、こ
の方法によるとこれらの欠陥を増大(拡大)させること
なくろう付けすることも可能である。
以前にろう付けが行われるため、熱膨張率の差に起因す
る接合部分での残留内部応力が小さくてすむ。したがっ
て、金属とセラミックス、金属とダイヤモンドのように
熱膨張率の差の大きいもの同士でも信頼性の高い接合体
がえられ、とくに有利である。また、天然の単結晶ダイ
ヤモンドの中には産出時点より内部歪みやマイクロクラ
ックといった微小な欠陥をもったものが存在するが、こ
の方法によるとこれらの欠陥を増大(拡大)させること
なくろう付けすることも可能である。
また、ろう付け作業が短時間ですみ生産性が高くなる。
さらに、長時間の加熱を必要とせずランニングコストが
安くなる。
安くなる。
第2点は酸化反応を伴わない反応熱を利用しているため
ダイヤモンドのように酸化されやすいもののろう付けや
、活性金属ろう材を使用するばあいにも容易に適用でき
ることである。とくにダイヤモンドのように色や透明感
(クラリティー)が問題となるようなものでもまったく
変色なくろう付けが可能となる。
ダイヤモンドのように酸化されやすいもののろう付けや
、活性金属ろう材を使用するばあいにも容易に適用でき
ることである。とくにダイヤモンドのように色や透明感
(クラリティー)が問題となるようなものでもまったく
変色なくろう付けが可能となる。
第3点は熱源となる自己燃焼反応の原料を粉末でも、ま
た必要な形状に成形してても用いることができることで
ある。
た必要な形状に成形してても用いることができることで
ある。
また、テルミット反応のように溶融金属を生しないため
、原料粉末中にろう付け体を埋めこんでろう付けするこ
とも可能である。
、原料粉末中にろう付け体を埋めこんでろう付けするこ
とも可能である。
さらに、ろう付け部分にのみ発熱体を配置することによ
り局所的な部分ろう付けが可能であり、全体を加熱する
必要がない。
り局所的な部分ろう付けが可能であり、全体を加熱する
必要がない。
また、発熱体、とくに成形したペレットをろう付け体の
下、上、左、右など必要な箇所に適切な距離に配置する
ことができ、自由度が高い。
下、上、左、右など必要な箇所に適切な距離に配置する
ことができ、自由度が高い。
第4点はつぎに示す方法により発熱量、ひいてはろう付
け温度をコントロールできることである。
け温度をコントロールできることである。
(ア)第1群と第2群の元素の組合せ
(イ)自己燃焼反応の原料の重量
(つ)自己燃焼反応の原料に原料全体に対して45モル
%未満の燃焼反応生成物または自己燃焼反応に対して不
活性な物を混合すること(50モル%以上になると燃焼
反応かおこらない)。
%未満の燃焼反応生成物または自己燃焼反応に対して不
活性な物を混合すること(50モル%以上になると燃焼
反応かおこらない)。
その他の効果として、さらにつぎの点があげられる。
(i)自己燃焼反応は基本的には秒単位でおこる発熱反
応であるが、N2ガスやA「ガスを使用するばあいには
、ガス圧を調整することにより、発熱時間をコントロー
ルすることもできる。
応であるが、N2ガスやA「ガスを使用するばあいには
、ガス圧を調整することにより、発熱時間をコントロー
ルすることもできる。
(it)発熱体が数gの量でも2000〜3000℃の
最高温度をうることができるため、ごく一部の高融点ろ
う材を使用するばあいを除き、はぼすべてのろう付けに
適用できる。
最高温度をうることができるため、ごく一部の高融点ろ
う材を使用するばあいを除き、はぼすべてのろう付けに
適用できる。
(iii)ろう付け作業に特別な技術は不要であり、未
熟練者でも再現性よくろう付けができる。
熟練者でも再現性よくろう付けができる。
(jv)簡単な耐圧容器と着火源かあればよく特殊な装
置を必要としない。
置を必要としない。
(V)固定式の熱源を使う従来のろう付けに対して、ろ
う付けの条件に応して熱源を自由に設定できるため、小
ロツト多品種のろう付けにも適している。
う付けの条件に応して熱源を自由に設定できるため、小
ロツト多品種のろう付けにも適している。
第1図は本発明の方法を実施するための材料配置の一例
を示す斜視図、第2図は前記配置の別な例を示す斜視図
、第3図は前記配置のさらに別な例を示す斜視図、第4
図は前記配置のさらに別な例を示す部分断面側面図であ
る。 (図面の主要符号) (1):炭素リボンヒーター (2)二発熱体ベレット (3):発熱体混合粉末 (4)、被ろう付け体A (5)・ろう材 (6):被ろう付け体B
を示す斜視図、第2図は前記配置の別な例を示す斜視図
、第3図は前記配置のさらに別な例を示す斜視図、第4
図は前記配置のさらに別な例を示す部分断面側面図であ
る。 (図面の主要符号) (1):炭素リボンヒーター (2)二発熱体ベレット (3):発熱体混合粉末 (4)、被ろう付け体A (5)・ろう材 (6):被ろう付け体B
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 酸化反応を伴わない自己燃焼反応によって発生する
熱を利用してろう材料を溶融することを特徴とするろう
付け方法。 2 自己燃焼反応の原料が、周期律表IVa、Vaおよび
VIa族の元素ならびにSiからなる第1群より選ばれた
1種以上の元素粉末と、C、BおよびSiからなる第2
群より選ばれた1種以上の元素粉末とからなることを特
徴とする請求項1記載のろう付け方法。 3 被ろう付け組合せ体を自己燃焼反応の原料を混合し
た粉末上に載置、または混合原料粉末中に埋め込んだの
ち、混合原料の一端に着火し自己燃焼反応を行わせるこ
とを特徴とする請求項1または2記載のろう付け方法。 4 被ろう付け組合せ体を自己燃焼反応の原料を混合・
成形したペレット上に載置したのち、ペレットの一端に
着火し自己燃焼反応を行わせることを特徴とする請求項
1または2記載のろう付け方法。 5 自己燃焼反応の原料を混合・成形したペレットを被
ろう付け組合せ体の上下、左右、または周囲に載置した
のち、これらに着火し自己燃焼を行わせることを特徴と
する請求項1または2記載のろう付け方法。 6 自己燃焼反応の原料を混合・成形したペレットを被
ろう付け組合せ体のろう付けする部分の近傍に載置した
のち、これらに着火し自己燃焼を行わせて、必要な箇所
のみを加熱することによりろう付けすることを特徴とす
る請求項1または2記載のろう付け方法。 7 自己燃焼反応の原料に自己燃焼反応によって生成し
た生成物または自己燃焼反応を起さない不活性な粉末を
混合することにより、ろう付け温度を制御することを特
徴とする請求項1、2、3、4、5または6記載のろう
付け方法。 8 自己燃焼反応の原料が、周期律表IVaおよびVa族
の元素ならびにSiからなる第1群より選ばれた1種以
上の元素粉末と、チッ素ガスとからなることを特徴とす
る請求項1記載のろう付け方法。 9 被ろう付け組合せ体を第1群より選ばれた元素粉末
の上に載置、または該元素粉末中に埋め込みんだのち、
チッ素ガス雰囲気中で原料に着火し自己燃焼反応を行わ
せることを特徴とする請求項8記載のろう付け方法。 10 被ろう付け組合せ体を第1群より選ばれた元素粉
末を混合・成形したペレット上に載置したのち、チッ素
ガス雰囲気中でペレットの一端に着火し自己燃焼反応を
行わせることを特徴とする請求項8記載のろう付け方法
。 11 第1群より選ばれた元素粉末を混合・成形したペ
レットを被ろう付け組合せ体の上下、左右、または周囲
に載置したのち、チッ素ガス雰囲気中でこれらに着火し
自己燃焼を行わせることを特徴とする請求項8記載のろ
う付け方法。 12 第1群より選ばれた元素粉末を混合・成形したペ
レットを被ろう付け組合せ体のろう付けする部分の近傍
に載置したのち、これらに着火し自己燃焼を行わせて、
必要な箇所のみを加熱することによりろう付けすること
を特徴とする請求項8記載のろう付け方法。 13 第1群より選ばれた元素粉末に自己燃焼反応によ
って生成した生成物または自己燃焼反応を起さない不活
性な粉末を混合することにより、ろう付け温度を制御す
ることを特徴とする請求項8、9、10、11または1
2記載のろう付け方法。 14 ろう材料が活性金属のみからなるろう材または活
性金属を一部に含むろう材であることを特徴とする請求
項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、
12または13記載のろう付け方法。 15 被ろう付け組合せ体が金属−金属、金属−セラミ
ックスまたはセラミックス−セラミックスである請求項
1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、1
2、13または14記載のろう付け方法。 16 被ろう付け組合せ体の一方がダイヤモンドであり
、他方が金属、セラミックス、グラファイトまたはダイ
ヤモンドであることを特徴とする請求項1、2、3、4
、5、6、7、8、9、10、11、12、13または
14記載のろう付け方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31314990A JPH078749B2 (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | ろう付け方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31314990A JPH078749B2 (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | ろう付け方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04187573A true JPH04187573A (ja) | 1992-07-06 |
| JPH078749B2 JPH078749B2 (ja) | 1995-02-01 |
Family
ID=18037699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31314990A Expired - Fee Related JPH078749B2 (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | ろう付け方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH078749B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999058332A1 (en) * | 1998-05-12 | 1999-11-18 | Pacific Coast Technologies | Methods and materials for sealing ceramic to metallic surfaces |
| CN102085589A (zh) * | 2010-11-03 | 2011-06-08 | 宁波江丰电子材料有限公司 | Led芯片与背板的焊接方法 |
| CN116117258A (zh) * | 2023-02-07 | 2023-05-16 | 哈尔滨工业大学 | 一种以碳材料中间层为热源的快速电阻钎焊方法 |
-
1990
- 1990-11-19 JP JP31314990A patent/JPH078749B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999058332A1 (en) * | 1998-05-12 | 1999-11-18 | Pacific Coast Technologies | Methods and materials for sealing ceramic to metallic surfaces |
| US6221513B1 (en) | 1998-05-12 | 2001-04-24 | Pacific Coast Technologies, Inc. | Methods for hermetically sealing ceramic to metallic surfaces and assemblies incorporating such seals |
| CN102085589A (zh) * | 2010-11-03 | 2011-06-08 | 宁波江丰电子材料有限公司 | Led芯片与背板的焊接方法 |
| CN116117258A (zh) * | 2023-02-07 | 2023-05-16 | 哈尔滨工业大学 | 一种以碳材料中间层为热源的快速电阻钎焊方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH078749B2 (ja) | 1995-02-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5565387A (en) | Electrical heating element, related composites, and composition and method for producing such products using dieless micropyretic synthesis | |
| EP2022599A1 (en) | Braze alloy composition with enhanced oxidation resistance and methods of using the same | |
| CA1324010C (en) | Low temperature, high strength nickel-palladium based brazing alloys | |
| GB2107628A (en) | Improvements in or relating to filling fissures in metal articles | |
| JP2000511867A (ja) | 耐熱性のブレージングにより、厚いジョイントを用いてSiCベースの材料製の部品を接合するための方法、及びその方法により得られた耐熱性の厚いジョイント | |
| US4859531A (en) | Method for bonding a cubic boron nitride sintered compact | |
| Mukasyan et al. | Combustion joining of refractory materials | |
| JPH1095681A (ja) | アルミナを含有するセラミック材料の反応性ブレージングのための組成物及び方法 | |
| JPH06234082A (ja) | ベースメタルより溶融温度が高い挿入材を使用した液相拡散接合方法 | |
| JPH04187573A (ja) | ろう付け方法 | |
| JPS63500157A (ja) | 銅−亜鉛−マンガン−ニッケル合金 | |
| CA2176919C (en) | A method for joining materials together by a diffusion process using silver/germanium alloys and a silver/germanium alloy for use in the method | |
| JPH0220688A (ja) | Fe―Cr―Ni―B―SiCハンダ箔 | |
| US2210314A (en) | Method for attaching hard alloys | |
| JPH029558B2 (ja) | ||
| CA2525896C (en) | A method for brazing metal components | |
| JPS6216896A (ja) | セラミツクス用ろう材 | |
| JP2532114B2 (ja) | ろう材 | |
| JPH0255695A (ja) | Cu―Zr―ハンダ箔 | |
| JPH042354B2 (ja) | ||
| EP0730929B1 (en) | Use of brazing alloy for bonding carbonaceous body and carbonaceous body coated with hard layer | |
| JPS5868489A (ja) | 被接合体およびその接合方法 | |
| JPH0220689A (ja) | Co―Fe―Zrハンダ合金 | |
| JPS6031595B2 (ja) | 羽口の製造方法 | |
| JPS60115395A (ja) | 難溶性金属と黒鉛のろう接用金属材料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |