JPH0679768B2 - チタンカーバイド焼結合金と鋼の接合方法及び接合体 - Google Patents
チタンカーバイド焼結合金と鋼の接合方法及び接合体Info
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- JPH0679768B2 JPH0679768B2 JP1140568A JP14056889A JPH0679768B2 JP H0679768 B2 JPH0679768 B2 JP H0679768B2 JP 1140568 A JP1140568 A JP 1140568A JP 14056889 A JP14056889 A JP 14056889A JP H0679768 B2 JPH0679768 B2 JP H0679768B2
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- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、チタンカーバイト焼結合金と鋼の接合技術に
より、より詳しくは、特に、耐摩耗性、耐食性が必要で
あり、かつ使用温度が400℃以下の部品、例えば、プラ
スチックペレタイザ等において使用するダイプレート部
品の接合に適するチタンカーバイト焼結合金と鋼の接合
体並びにその製造方法に関するものである。
より、より詳しくは、特に、耐摩耗性、耐食性が必要で
あり、かつ使用温度が400℃以下の部品、例えば、プラ
スチックペレタイザ等において使用するダイプレート部
品の接合に適するチタンカーバイト焼結合金と鋼の接合
体並びにその製造方法に関するものである。
（従来の技術及び解決しようとする課題） 従来より、耐摩耗性の必要な部材には、第１図に示すよ
うに、耐摩耗性の必要な部品のみに耐摩耗性のある材料
を用い、他の部分は安価な通常材料が用いられている。
うに、耐摩耗性の必要な部品のみに耐摩耗性のある材料
を用い、他の部分は安価な通常材料が用いられている。
この場合、耐摩耗性材料としては従来より、硬質相成分
としてWCを主成分とするいわゆるタングステンカーバイ
ド焼結合金が用いられていたが、この焼結合金は硬度が
高いために機械加工が困難である等の理由から、最近で
は、鉄系素地の金属成分に硬質相成分としてTiCを主成
分として含有させたいわゆるチタンカーバイド焼結合金
（以下、「TiC焼結合金」という）が用いられ、通常材
料としては鋼が用いられている。
としてWCを主成分とするいわゆるタングステンカーバイ
ド焼結合金が用いられていたが、この焼結合金は硬度が
高いために機械加工が困難である等の理由から、最近で
は、鉄系素地の金属成分に硬質相成分としてTiCを主成
分として含有させたいわゆるチタンカーバイド焼結合金
（以下、「TiC焼結合金」という）が用いられ、通常材
料としては鋼が用いられている。
そして、耐摩耗性の必要な部材を製造するにはTiC焼結
合金と鋼を接合する必要があるが、従来は、このTiC焼
結合金と鋼を接合するのに拡散溶接や、はんだ付、或い
は機械的接合等が実施されてきた。
合金と鋼を接合する必要があるが、従来は、このTiC焼
結合金と鋼を接合するのに拡散溶接や、はんだ付、或い
は機械的接合等が実施されてきた。
しかしながら、拡散溶接による接合法（例、実開昭63-2
1008号）では、加熱に際して両者を加圧しておく必要が
あるが、部品が大きくなると接合時の加圧力が非常に大
きなものとなり、コスト的に実用にはならない欠点があ
る。
1008号）では、加熱に際して両者を加圧しておく必要が
あるが、部品が大きくなると接合時の加圧力が非常に大
きなものとなり、コスト的に実用にはならない欠点があ
る。
また、はんだ付では、使用温度が200℃以上では部材の
強度が著しく低く、実用にはならない。また、ボルト締
め等の機械的接合では、接合面に気密性がなく、用途が
非常に限られてくる問題がある。
強度が著しく低く、実用にはならない。また、ボルト締
め等の機械的接合では、接合面に気密性がなく、用途が
非常に限られてくる問題がある。
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたものであって、使用温度が400℃以下であっても耐
摩耗性、耐食性を有し、且つ気密性のある接合部を有す
るTiC焼結合金と鋼との接合体を安価に製造できる技術
を提供することを目的とするものである。
れたものであって、使用温度が400℃以下であっても耐
摩耗性、耐食性を有し、且つ気密性のある接合部を有す
るTiC焼結合金と鋼との接合体を安価に製造できる技術
を提供することを目的とするものである。
（課題を解決するための手段） 前記目的を解決するため、本発明者は、従来法によるTi
C焼結合金と鋼の接合では上記問題点があることに鑑み
て、新たな観点から接合法を見い出すべく鋭意研究を重
ねた。
C焼結合金と鋼の接合では上記問題点があることに鑑み
て、新たな観点から接合法を見い出すべく鋭意研究を重
ねた。
その結果、両者の間にインサート材を介在させ、このイ
ンサート材を溶融させて接合することに着目し、特にイ
ンサート材に関し欠陥のない接合が可能で、接合体の使
用温度が400℃以下で十分な接合強度及び耐摩耗性、耐
食性を有することが可能なインサート材について検討し
たところ、ここにTi系インサート材を用いることによ
り、可能であることを見い出し、本発明をなしたもので
ある。
ンサート材を溶融させて接合することに着目し、特にイ
ンサート材に関し欠陥のない接合が可能で、接合体の使
用温度が400℃以下で十分な接合強度及び耐摩耗性、耐
食性を有することが可能なインサート材について検討し
たところ、ここにTi系インサート材を用いることによ
り、可能であることを見い出し、本発明をなしたもので
ある。
すなわち、本発明は、20〜60wt％のTiCを含有するチタ
ンカーバイド焼結合金と鋼基材との間に、液相線温度が
890℃以上、1150℃以下のNi含有インサート材を介装せ
しめ、該インサート材を加熱溶融させて両者を接合する
ことを特徴とするチタンカーバイド焼結合金と鋼の接合
方法を要旨とするものである。
ンカーバイド焼結合金と鋼基材との間に、液相線温度が
890℃以上、1150℃以下のNi含有インサート材を介装せ
しめ、該インサート材を加熱溶融させて両者を接合する
ことを特徴とするチタンカーバイド焼結合金と鋼の接合
方法を要旨とするものである。
また、他の本発明は、20〜60wt％のTiCを含有するチタ
ンカーバイド焼結合金と鋼基材とが、液相線温度が890
℃以上、1150℃以下のNi含有インサート材により接合さ
れていることを特徴とするチタンカーバイド焼結合金と
鋼の接合体を要旨とするものである。
ンカーバイド焼結合金と鋼基材とが、液相線温度が890
℃以上、1150℃以下のNi含有インサート材により接合さ
れていることを特徴とするチタンカーバイド焼結合金と
鋼の接合体を要旨とするものである。
以下に本発明を更に詳細に説明する。
（作用） 本発明では、TiC焼結合金部材と鋼製部材の接合におい
て、Tiを含むインサート材を用いてこれを加熱溶融乃至
ろう付することにより、使用温度が400℃以下で十分な
接合強度及び耐摩耗性、耐食性をもち、且つ接合部に気
密性のある接合体を得ることが可能である。
て、Tiを含むインサート材を用いてこれを加熱溶融乃至
ろう付することにより、使用温度が400℃以下で十分な
接合強度及び耐摩耗性、耐食性をもち、且つ接合部に気
密性のある接合体を得ることが可能である。
このNi系インサート材を用いるのは、TiC焼結合金に対
する濡れ性がAg系やPd系のインサート材に比較して良
く、したがって、接合時にボイドやろう切れ等の発生が
なく、健全な接合が可能となるためである。また、本発
明法ではNi系インサート材が液相になるため、加圧は重
し程度でよく、望ましくは0.01kgf/cm2以上でよく、一
般に用いられる真空炉で接合可能である。したがって、
接合コストは拡散溶接に比較して安価であり、大型の部
材の接合に適している。
する濡れ性がAg系やPd系のインサート材に比較して良
く、したがって、接合時にボイドやろう切れ等の発生が
なく、健全な接合が可能となるためである。また、本発
明法ではNi系インサート材が液相になるため、加圧は重
し程度でよく、望ましくは0.01kgf/cm2以上でよく、一
般に用いられる真空炉で接合可能である。したがって、
接合コストは拡散溶接に比較して安価であり、大型の部
材の接合に適している。
そのためには、Ni系インサート材料は、液相線温度が89
0℃以上、1150℃以下のものである必要がある。液相線
温度が890℃未満のインサート材では、接合体の使用温
度が高い場合には接合強度が著しく低下し、また液相線
温度が1150℃を超える場合には接合温度が1200℃を超
え、鋼性部材の性質（機械的特性、耐食性）を著しく低
下させてしまうので好ましくない。このようなNi系イン
サート材としては、例えば、Ni基合金で、Cr、Fe、Si、
Ｂ、Ｐ、Coなどの１種又は２種以上を適当に成分調整し
て上記液相線温度範囲のものを得るが、Ni箔などのNiの
みのものは適していない。
0℃以上、1150℃以下のものである必要がある。液相線
温度が890℃未満のインサート材では、接合体の使用温
度が高い場合には接合強度が著しく低下し、また液相線
温度が1150℃を超える場合には接合温度が1200℃を超
え、鋼性部材の性質（機械的特性、耐食性）を著しく低
下させてしまうので好ましくない。このようなNi系イン
サート材としては、例えば、Ni基合金で、Cr、Fe、Si、
Ｂ、Ｐ、Coなどの１種又は２種以上を適当に成分調整し
て上記液相線温度範囲のものを得るが、Ni箔などのNiの
みのものは適していない。
なお、接合温度（加熱溶融温度）は、加熱によりインサ
ート材が液相となる温度であるが、概ねインサート材の
液相線温度〜＋100℃が望ましい。
ート材が液相となる温度であるが、概ねインサート材の
液相線温度〜＋100℃が望ましい。
また、TiC焼結合金としては、TiC含有量が鉄系素地に対
して20〜60wt％のものであることが必要である。TiCが2
0％未満ではTiC焼結合金の硬さが低く、十分な耐摩耗性
が得られず、またTiCが60％を超えると、TiC焼結合金部
材と鋼製部材の線膨張係数が大きく異なってくるため、
接合時にTiC焼結合金部材に割れが発生し易くなる。
して20〜60wt％のものであることが必要である。TiCが2
0％未満ではTiC焼結合金の硬さが低く、十分な耐摩耗性
が得られず、またTiCが60％を超えると、TiC焼結合金部
材と鋼製部材の線膨張係数が大きく異なってくるため、
接合時にTiC焼結合金部材に割れが発生し易くなる。
勿論、鋼としてはステンレス鋼のほか、種々の合金鋼や
炭素鋼も可能である。
炭素鋼も可能である。
（実施例） 次に本発明の実施例を示す。
実施例１ TiCを40wt％含むTiC焼結合金（5t×100l×100w）と合金
工具鋼（SKD11）（35t×100l×100w）の間に、第２図に
示すように、第１表に示す成分組成のインサート材を挾
み、真空炉中で加熱し、両者を接合した。接合条件につ
いては、第１表に示す接合温度で、保持時間は30minと
し、加圧はTiC焼結合金の上に重しをのせて実施した。
工具鋼（SKD11）（35t×100l×100w）の間に、第２図に
示すように、第１表に示す成分組成のインサート材を挾
み、真空炉中で加熱し、両者を接合した。接合条件につ
いては、第１表に示す接合温度で、保持時間は30minと
し、加圧はTiC焼結合金の上に重しをのせて実施した。
得られた接合体の接合部断面を顕微鏡にて観察し、ボイ
ドやろう切れの有無を調査した。その結果を第１表に併
記する。
ドやろう切れの有無を調査した。その結果を第１表に併
記する。
第１表より明らかなように、Ni系インサート材を用いた
本発明例（条件Ａ、Ｂ）の場合、いずれも接合界面は健
全であった。一方、Ag系又はPd系のインサート材を用い
た比較例の場合には、これらのインサート材の濡れ性が
悪く、接合界面にろう切れやボイドが発生し、健全な接
合はできなかった。
本発明例（条件Ａ、Ｂ）の場合、いずれも接合界面は健
全であった。一方、Ag系又はPd系のインサート材を用い
た比較例の場合には、これらのインサート材の濡れ性が
悪く、接合界面にろう切れやボイドが発生し、健全な接
合はできなかった。
実施例２ TiCを30wt％含むTiC焼結合金（8t×50l×50w）とステン
レス鋼（SUS403）（50t×50l×50w）の間に、第２図に
示すように、第２表に示す成分組成のインサート材を挾
み、真空炉中で加熱し、接合した。接合条件について
は、第２表に示す接合温度で、保持時間は10minとし
た。
レス鋼（SUS403）（50t×50l×50w）の間に、第２図に
示すように、第２表に示す成分組成のインサート材を挾
み、真空炉中で加熱し、接合した。接合条件について
は、第２表に示す接合温度で、保持時間は10minとし
た。
得られた接合体のステンレス鋼部より腐食試験片を採取
し、耐食性を調査した。また接合部の継手剪断試験片も
採取し、400℃で剪断試験も行った。腐食試験は酢酸水
溶液（pH3）中、60℃×48hrの条件で行った。
し、耐食性を調査した。また接合部の継手剪断試験片も
採取し、400℃で剪断試験も行った。腐食試験は酢酸水
溶液（pH3）中、60℃×48hrの条件で行った。
その結果を第２表に併記するが、本発明例（条件Ｆ、
Ｇ）の場合、いずれも耐食性もあり、継手剪断強さも30
kgf/mm2以上であった。
Ｇ）の場合、いずれも耐食性もあり、継手剪断強さも30
kgf/mm2以上であった。
一方、比較例のうち、液相線温度が1150℃を超えるNi系
インサートを用いた場合（条件Ｈ）は、耐食性の悪化が
顕著であった。また、液相線温度が890℃未満のNi系イ
ンサートを用いた場合（条件Ｉ）は、400℃の継手剪断
強さは10kgf/mm2以下で低いものであった。
インサートを用いた場合（条件Ｈ）は、耐食性の悪化が
顕著であった。また、液相線温度が890℃未満のNi系イ
ンサートを用いた場合（条件Ｉ）は、400℃の継手剪断
強さは10kgf/mm2以下で低いものであった。
実施例３ TiCの含有量を第３表に示すように種々変えたTiC焼結合
金（3t×200φ）とステンレス鋼（SUS304）（50t×200
φ）の間に、Ni82％‐Cr7％‐Fe3％‐Si5％‐B3％のイ
ンサート材（液相線温度:1000℃）を第２図に示すよう
に用いて、接合温度1050℃、保持時間60minで真空炉中
で接合した。
金（3t×200φ）とステンレス鋼（SUS304）（50t×200
φ）の間に、Ni82％‐Cr7％‐Fe3％‐Si5％‐B3％のイ
ンサート材（液相線温度:1000℃）を第２図に示すよう
に用いて、接合温度1050℃、保持時間60minで真空炉中
で接合した。
得られた接合体について、接合後のTiC焼結合金の表面
をカラーチェックし、割れの有無を調べると共に、キャ
ビテーション試験（試験液：水道水、周波数:6.5KHZ、
試験振幅:90μｍ）によりTiC焼結合金表面の耐摩耗性を
調査した。
をカラーチェックし、割れの有無を調べると共に、キャ
ビテーション試験（試験液：水道水、周波数:6.5KHZ、
試験振幅:90μｍ）によりTiC焼結合金表面の耐摩耗性を
調査した。
第３表にその結果を示すが、本発明例（Ｊ〜Ｌ）は、Ti
C焼結合金表面にはカラーチェックによっても割れは認
められず、また耐摩耗性も良好であった。しかし、TiC
含有量が20wt％未満の比較例Ｍは、カラーチェックは良
好であったが、TiC量が少ないために耐摩耗の点からは
不十分であった。また、TiC量が60wt％を超える比較例
Ｎは、TiC含有量が多いため、TiC焼結合金とステンレス
鋼の線膨張係数の差が大きく、TiC焼結合金が接合後の
冷却時の残留応力により割れてしまい、不良であった。
C焼結合金表面にはカラーチェックによっても割れは認
められず、また耐摩耗性も良好であった。しかし、TiC
含有量が20wt％未満の比較例Ｍは、カラーチェックは良
好であったが、TiC量が少ないために耐摩耗の点からは
不十分であった。また、TiC量が60wt％を超える比較例
Ｎは、TiC含有量が多いため、TiC焼結合金とステンレス
鋼の線膨張係数の差が大きく、TiC焼結合金が接合後の
冷却時の残留応力により割れてしまい、不良であった。
実施例４ TiCを30wt％含むTiC焼結合金（8t×50l×50w）とステン
レス鋼（50t×50l×50w）の間に、第２図に示すようにN
i箔を挾み、第４表に示す条件にて拡散溶接した。この
場合、Ni箔は接合温度においても液相とはならない。
レス鋼（50t×50l×50w）の間に、第２図に示すようにN
i箔を挾み、第４表に示す条件にて拡散溶接した。この
場合、Ni箔は接合温度においても液相とはならない。
得られた接合体の接合部断面を顕微鏡にて観察し、ボイ
ドやろう切れの有無を調査した。
ドやろう切れの有無を調査した。
その結果を第４表に示すが、本発明例Ｆ（実施例２の本
発明例Ｆ）と比較すると、接合部界面の断面ミクロ観察
では両者とも健全であったが、比較例Ｏの加圧力は3100
0kgで、大きな拡散溶合装置が必要で、コストが非常に
高いものであつた。
発明例Ｆ）と比較すると、接合部界面の断面ミクロ観察
では両者とも健全であったが、比較例Ｏの加圧力は3100
0kgで、大きな拡散溶合装置が必要で、コストが非常に
高いものであつた。
（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、TiC焼結合金と
鋼を接合した接合体は、使用温度が400℃以下で十分な
耐摩耗性、耐食性があり、且つ接合部に気密性のある接
合体であり、しかも安価に提供することが可能である。
鋼を接合した接合体は、使用温度が400℃以下で十分な
耐摩耗性、耐食性があり、且つ接合部に気密性のある接
合体であり、しかも安価に提供することが可能である。
第１図は従来の接合体を説明する断面図、 第２図は本発明による接合体を説明する図である。 １……耐摩耗性のある材料（TiC焼結合金）、２……通
常材料（鋼）、３……インサート材。
常材料（鋼）、３……インサート材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 出口 正幸 兵庫県神戸市東灘区御影塚町３丁目３―５ ―407 (72)発明者 小林 真人 兵庫県西宮市東鳴尾町２―９―３―101 (56)参考文献 特公 昭57−15161（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (3)
- 【請求項１】20〜60wt％のTiCを含有するチタンカーバ
イド焼結合金と鋼基材との間に、液相線温度が890℃以
上、1150℃以下のNi含有インサート材を介装せしめ、該
インサート材を加熱溶融させて両者を接合することを特
徴とするチタンカーバイド焼結合金と鋼の接合方法。 - 【請求項２】20〜60wt％のTiCを含有するチタンカーバ
イド焼結合金と鋼基材とが、液相線温度が890℃以上、1
150℃以下のNi含有インサート材により接合されている
ことを特徴とするチタンカーバイド焼結合金と鋼の接合
体。 - 【請求項３】前記鋼基材が鋼製のダイス基材である請求
項２に記載のダイプレート。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1140568A JPH0679768B2 (ja) | 1989-06-01 | 1989-06-01 | チタンカーバイド焼結合金と鋼の接合方法及び接合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1140568A JPH0679768B2 (ja) | 1989-06-01 | 1989-06-01 | チタンカーバイド焼結合金と鋼の接合方法及び接合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH035072A JPH035072A (ja) | 1991-01-10 |
| JPH0679768B2 true JPH0679768B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=15271711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1140568A Expired - Lifetime JPH0679768B2 (ja) | 1989-06-01 | 1989-06-01 | チタンカーバイド焼結合金と鋼の接合方法及び接合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0679768B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100415428B1 (ko) * | 2001-05-29 | 2004-01-16 | 주판중 | 다이플레이트 접합방법 |
| JP4832355B2 (ja) * | 2007-04-26 | 2011-12-07 | 三菱電機株式会社 | 冷凍空調装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5715161A (en) * | 1980-07-03 | 1982-01-26 | Kayaba Ind Co Ltd | Pressure control valve |
-
1989
- 1989-06-01 JP JP1140568A patent/JPH0679768B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH035072A (ja) | 1991-01-10 |
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