JPH0966372A - Ti合金部材の接合方法 - Google Patents

Ti合金部材の接合方法

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JPH0966372A
JPH0966372A JP7222333A JP22233395A JPH0966372A JP H0966372 A JPH0966372 A JP H0966372A JP 7222333 A JP7222333 A JP 7222333A JP 22233395 A JP22233395 A JP 22233395A JP H0966372 A JPH0966372 A JP H0966372A
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孝夫 冷水
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ti合金製の管、棒など各種の部材を、溶接
によらず確実に接合する。 【解決手段】 部材を突き合わせて非酸化性雰囲気中で
加熱加圧し、そのとき突き合わせ部分に、下記のどちら
かの手法でTi層を存在させておき、 (1) Ti製の、厚さ500μm以下の接合用シート
を挟む。 (2) 厚さ1μm以上の接合用Ti層を少なくとも一
方の部材の突き合わせ面に、蒸着その他の方法で設けて
おく。 固相拡散接合を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種Ti合金製の
部材の接合方法に関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば海底に敷設される油送管には鋼
管が使用されているが、長期間にわたる耐食性を確保し
て、使用中の保守を軽減するために、耐食性のすぐれた
Ti合金管の採用が検討されている。 Ti合金管を長
尺の連続体にするためには溶接が必要であり、TIG溶
接が行なわれているが、作業に時間がかかることと、溶
接部分の品質を確保することに困難があるため、改善が
求められていた。
【0003】発明者らは、Ti合金管の接合法を研究
し、Ti合金母材の融点より低融点の金属で製作した接
合材を使用するか、または接合端に低融点の金属の接合
層を形成しておき、接合面を突き合わせて加圧しつつ加
熱して、低融点金属の融点を超えるが母材の融点よりは
低い温度にすることによって接合する方法を確立し、す
でに提案した(特願平7−150779号)。
【0004】この接合方法は、母材金属中にS,Se,
TeおよびREM,Caなどのグループの成分を微量存
在させておき、それら成分が形成する介在物微粒子を結
晶粒生成の核として利用することにより、α−β変態温
度以上の高温におけるTi合金母材の結晶粒粗大化を抑
制し、接合部の機械的性質の劣化を防ぐという機構を採
用している。
【0005】これによりTi合金管の接合が容易になっ
たが、母材金属に上記特定成分を添加してない常用のT
i合金の部材を対象にしても、簡単な手法で信頼性の高
い接合を行なうことができれば、Ti合金管の使用が容
易になる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
のような事実にかんがみ、常用のTi合金の部材を対象
にして、簡単な手法で接合を行なうことができ、接合部
分の特性が確保できるようなTi合金部材の接合方法を
提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のTi合金部材の
接合方法のひとつの態様は、図1に示すように、接合す
べき2箇のTi合金部材、図示した例ではTi合金管
(1)の間に厚さ500μm以下のTiシート(3)を
挟んで両部材を突き合わせ、非酸化性雰囲気中で、接合
面に5MPa 以上の圧力を加えつつ、接合部をTi合金の
変態温度に近い高温であるがそれよりは低い温度に加熱
し、少なくとも3分間保持することからなる。
【0008】本発明のTi合金部材の接合方法のいまひ
とつの態様は、図2に示すように、接合すべき2箇のT
i合金部材、図示した例ではTi合金棒(2A,2B)
の少なくとも一方(図示した例は2A)の接合面にあら
かじめ厚さ1μm以上のTi層(4)を形成しておいて
両部材を突き合わせ、非酸化性雰囲気中で、接合面に5
MPa 以上の圧力を加えつつ、接合部をTi合金の変態温
度に近い高温であるがそれよりは低い温度に加熱し、少
なくとも3分間保持することからなる。
【0009】本発明のTi合金部材の接合方法において
最も実用的と考えられる態様は、図3に示すように、接
合すべき2箇のTi合金部材、図示した例では、同じく
2本のTi合金棒(2B)の間に、両端面に厚さ1μm
以上のTi層(4)を形成してある接合用部材(5)を
介して両部材を突き合わせ、非酸化性雰囲気中で、接合
面に5MPa 以上の圧力を加えつつ、接合部をTi合金の
変態温度に近い高温であるがそれよりは低い温度に加熱
し、少なくとも3分間保持することからなる。
【0010】上記のいずれの態様によるとしても、Ti
合金部材の接合面が部材の加圧方向と垂直な面であるこ
とが作業に好都合なことはもちろんである。 しかし、
接合される部材の軸の一致が高度に要求されない場合
や、適切なガイド手段、たとえばセラミックス製の管な
どが使用できる場合は、接合面を傾いた面とすることが
できる。 図4は、そのような変更態様の一例を示す。
【0011】本発明の実施に当って、接合部分の突き合
わせにはさまざまなパターンがあり得る。 その代表的
なものを、図6にまとめて掲げる。 これらのそれぞれ
に、上記した接合面が傾いた変更態様が可能である。
【0012】本発明により接合できるTi合金は、Ti
原子が部材の接合を達成する程度に拡散するのに実用的
でないほどの長時間を要しない高さの変態温度をもつも
のである限り、任意に選択できる。 具体的にいえば、
一般にTi合金は下記Iのグループからえらんだ添加元
素を含有し、 I)Al:10%以下、V:25%以下、Sn:15%
以下、Co:10%以下、Cu:10%以下、Ta:1
5%以下、Mn:10%以下、Hf:10%以下、W:
10%以下、Si:0.5%以下、Nb:20%以下、
Zr:10%以下、Mo:15%以下およびO:0.1
%以下の1種または2種以上(2種以上の場合は合計
で)30%以下 残部が、実質的にTiからなる合金組成を有する。
【0013】高温に加熱することは結晶粒の粗大化を招
くから、それを防ぐために下記IIのグループの元素を添
加して、生成する微細な介在物を結晶成長防止のための
粒子として利用することが推奨される: II)S:0.01〜10%、Se:0.01〜10%お
よびTe:0.01〜10%の1種または2種以上(2
種以上の場合は合計で)10%以下と、REM:0.0
1〜10%およびCa:0.01〜10%の1種または
2種(2種の場合は合計で)10%以下との組み合わ
せ。
【0014】常用のTi合金の中から、本発明の接合方
法の対象とするに適した代表的なものを、その変態温度
とともに列挙すれば、つぎのとおりである: Ti 合 金 変態温度 (℃) Ti−6Al−4V 995 Ti−3Al−2V 920 Ti−6Al−6V−2Sn 945 Ti−5Al−2Cr−1Fe 970。
【0015】接合を行なう部分をとりかこむ非酸化性雰
囲気とは、TiおよびTi合金にとってその加熱温度に
おいて実質上酸化が進行せず、かつ窒素の侵入による合
金特性の変化をも防ぐことのできる雰囲気を意味する。
そのような雰囲気は、O2およびN2 の含有量がとも
に0.01容量%以下である常圧またはその付近の圧力
の不活性ガス雰囲気、または圧力10-4Torr以下の真空
である。 非酸化性雰囲気の形成は、もちろん接合を行
なおうとする部分とその近傍においてだけ行なえばよ
い。
【0016】接合部を加熱する手段は任意であって、電
気炉の輻射熱や通電によってもよいし、雰囲気条件を損
なわない限り高温のガスを使用することもできるが、通
常は高周波誘導加熱が適切である。 誘導加熱は、棒状
ないし管状の物体の加熱に好都合なこと、短時間で所望
の高温に到達できること、温度の制御が容易なことなど
の諸点から、最も有利な加熱方法といえる。
【0017】誘導加熱装置に供給する高周波電力の周波
数は、通常200kHz 以下とする。高い周波数は、よく
知られている表皮効果のため、棒材や肉厚の管の接合に
は不適当である。 一方、あまり低い周波数では温度の
上昇に長時間かかる。 多くの場合、10kHz程度の低
い周波数が適切である。
【0018】誘導加熱によるときは、図5に示すよう
に、加熱される接合部の温度を誘導加熱用のコイル
(8)を通して設けた放射温度計(9A)により測定
し、その結果をコントローラ(9B)に送って、高周波
電源(9C)からコイル(8)に供給する高周波電力をコ
ントロールすることにより、所望の温度への速やかな到
達と温度の維持を行なうとよい。 図5において、符号
(7A)は固定チャック、(7B)は可動チャックをあらわ
し、これらは共同してチタン合金棒(2A)を加圧下に
保持する。
【0019】
【作用】図1に示した態様においては、2本のTi合金
管(1)の間に接合用のTiシート(3)を挟んで突き
合わせ、接合面に圧力を加えつつ接合部を加熱すると、
TiシートのTi原子が両側のTi合金管の端面に拡散
して行き、固相拡散による接合が行なわれる。 符号
(6)は、このようにして生成した拡散接合層をあらわ
す。 母材のTi合金管には、温度がそれぞれの変態点
より低ければ、組織上の変化は生じない。 少なくとも
3分間という保持時間は、Tiシート中のTi原子の拡
散による接合が、変態点に近い高温度であれば十分に進
行するに足りるよう決定した時間である。 圧力5MPa
以上も、Tiシート中のTi原子がTi合金部材中に拡
散できる条件を与えるものである。
【0020】Tiシートの厚さ最大500μmの限界
は、上記の機構により接合が行なわれたとき、接合部に
Ti層が実質的な厚さをもって残存しないようにとの見
地から決定したものである。 いうまでもなく純Tiは
Ti合金より軟らかい金属であるから、接合部に純Ti
またはほとんどTiからなる層が存在すると、そこが接
合体にとって機械的には弱点となる。 そこで、拡散に
よりTi原子をTi合金母材中に十分侵入させ、層を残
さないようにすることが好ましい。 接合に必要なTi
シートの厚さは数μmあれば足りる。 しかし、薄いシ
ートは取扱いにくいから、500μm以内で適宜の厚さ
のものを用いる。 実際には、10〜200μmの範囲
が適当であることが多い。
【0021】これまでの説明から理解されるように、T
iシートを使用せず、それに代えて接合する部材の少な
くとも一方の端面にTi層を形成したものを使用する場
合も、接合の機構は同じである。 Ti層の形成には、
蒸着、スパッタリング、あるいはイオンプレーティング
などの手段を選択使用すればよい。 この態様では、T
iシートの使用と逆に、厚いTi層を形成するには長い
時間がかかって不利であるから、なるべく薄いTi層で
間に合わせたい。 接合面の平滑度を高くとることによ
り、必要なTi層の厚さを薄くできるが、通常の端面仕
上げ手段によった場合、1μmに満たない厚さのTi層
では、突き合わせた接合面全体にわたるTi原子の拡散
が確保できないおそれがある。 実用上は2μm以上5
μm程度が適当で、10μmを超える厚さは不要であ
る。
【0022】本発明の第三の態様すなわち両端面にTi
層を有する接合用部材を使用する接合方法は、上記二種
の態様を折衷してそれらの長所を生かしたものといえ
る。すなわち、取扱いにくい薄いシートを相手にしなく
て済むようにするとともに、長尺の部材の端にあらかじ
めTi層を形成しておく面倒さをなくしたものであるか
ら、実際上最も実施しやすい態様といえる。
【0023】以下の実施例において、*印を付したもの
は比較例である。
【0024】〔実施例1〕突き合わせパターンが図6に
示すA、すなわち接合用の純Tiシートを挟んで突き合
わせる接合を実施した。 接合したTi合金部材は、外
径100mm×肉厚10mmのパイプであって、材質は、T
i−6Al−4Vである。 接合用Tiシートは、No.
1およびNo.3,4はJIS−H4600に定める1種
のもの、No.2は同2種のものを用いた。 加熱には高
周波誘導炉を用いた。
【0025】冷却後、接合体について引張試験および曲
げ試験を行ない、接合継手強度比(継手強度/母材強度
の比、以下「強度比」で示す。)を測定するとともに、
破断位置をしらべた。
【0026】接合作業の条件および試験結果を、表1に
まとめて示す。
【0027】 表 1 No.1 No.2 No.3* No.4* Tiシート(μm) 500 100 0※ 1000 温度 (℃) 950 950 950 950 周波数 (kHz) 3 3 3 3 雰囲気 Ar He Ar Ar N2 (vol%) 0.005 0.005 0.005 0.005 O2 (vol%) 0.005 0.005 0.005 0.005 圧力 (MPa) 5 10 10 10 時間 (分) 3 5 5 5 引張試験 強度比 1.0 1.0 0.5 0.8 破 断 母 材 母 材 接合界面 Tiシート内 曲げ試験 強度比 1.0 1.0 0.2 0.8 破 断 しない しない 接合界面 接合部 ※ パイプの直接突き合わせ。
【0028】No.3* は接合用Tiシートを使用しなか
ったため、本発明の効果が得られなかった。 No.4*
はTiシートが厚すぎて接合部に残存したため、接合部
の強度が低かった。
【0029】〔実施例2〕実施例1と同じ操作を繰り返
した。 ただし、パイプの材質を、No.5はTi−3A
l−2V、No.6,7およびNo.8* はTi−6Al−
6V−2Snとした。 操作条件および試験結果を、表
2に示す。
【0030】 表 2 No.5 No.6 No.7 No.8* Tiシート(μm) 100 100 100 100 温度 (℃) 910 900 920 920 周波数 (kHz) 3 3 200 400 雰囲気 Ar Ar 真 空 真 空 N2 (vol%) 0.008 0.006 (10-4Torr)(10-4Torr) O2 (vol%) 0.007 0.004 − − 圧力 (MPa) 10 10 5 10 時間 (分) 5 5 3 5 引張試験 強度比 1.0 1.0 1.0 0.8 破 断 母 材 母 材 母 材 接合部 曲げ試験 強度比 1.0 1.0 1.0 0.4 破 断 しない しない しない 接合部 No.8* のデータは、加熱に用いた高周波の周波数が高すぎ、接合面全体 に加熱が及ばなかったことを示している。
【0031】〔実施例3〕パターンAの接合を、加熱手
段として管状炉を使用して行なった。 パイプの材質
は、No.9およびNo.11*〜13*がTi−6Al−4
V、No.10およびNo.14* がTi−5Al−2Cr
−1Feである。 Tiシートは、No.9が前記JIS
の3種、残りはすべて1種である。 操作条件および試
験結果を、表3に示す。
【0032】 表 3 No.9 No.10 No.11* No.12* No.13* No.14* Tiシート(μm) 20 100 20 20 20 100 温度 (℃) 990 950 1050 950 950 950 雰囲気 真 空 Ar 真 空 真 空 真 空 Ar N2 (vol%) − 0.01 − − − 0.01 O2 (vol%) − 0.01 − − − 0.10 圧力 (MPa) 15 10 10 10 3 10 時間 (分) 4 5 5 2.5 5 5 引張試験 強度比 1.0 1.0 1.0 0.8 0.6 1.0 破 断 母 材 母 材 母 材 接合部 接合部 母 材 曲げ試験 強度比 1.0 1.0 0.9 0.8 0.5 0.7 破 断 しない しない 接合部 接合部 接合部 接合部 No.11* は加熱温度が高すぎたため、結晶粒が成長した結果、接合部が脆く なった。 No.12* は保持時間が不足で、No.13* は圧力が不足で、どちら も接合不十分である。 No.14* は雰囲気中のO2量が多かったため酸化が起 り、接合が不完全に終った。
【0033】〔実施例4〕突き合わせパターンB−1の
接合を行なった。 Ti合金部材はTi−6Al−4V
を径20mmの丸棒に成形したものであり、イオンプレー
ティングにより一方の端にTi層を形成して用いた。
加熱は高周波誘導である。 操作条件と試験結果を、表
4に示す。
【0034】 表 4 No.15 No.16* Ti層 (μm) 0.5 1 温度 (℃) 950 950 周波数 (kHz) 25 25 雰囲気 Ar Ar N2 (vol%) 0.005 0.005 O2 (vol%) 0.005 0.005 圧力 (MPa) 10 10 時間 (分) 4 4 引張試験 強度比 1.0 0.7 破 断 母 材 接合部 曲げ試験 強度比 1.0 0.4 破 断 破断せず 接合部 No.16* はTi層の厚さが不足で、拡散接合が不十分であった。
【0035】〔実施例5〕突き合わせパターンB−2の
接合を行なった。 Ti合金部材はTi−6Al−4V
の径20mmの丸棒であり、 加熱は周波数25kHz の高
周波誘導加熱を行なった。 操作条件と試験結果を、表
5に示す。
【0036】 表 5 No.17 No.18 No.19* No.20* No.21* Ti層 (μm) 5 10 5 5 5 形成法 スパッタ 蒸 着 イオンプレーティング 温度 (℃) 950 950 1050 950 950 雰囲気 Ar He Ar Ar Ar N2 (vol%) 0.005 0.003 0.008 0.008 0.008 O2 (vol%) 0.005 0.006 0.007 0.007 0.007 圧力 (MPa) 5 15 10 10 3 時間 (分) 3 5 5 2.5 5 引張試験 強度比 1.0 1.0 1.0 0.8 0.6 破 断 母 材 母 材 母 材 接合部 接合部 曲げ試験 強度比 1.0 1.0 0.8 0.6 0.4 破 断 しない しない 接合部 接合部 接合部 No.19* は温度が高すぎ、No.20* は保持時間の不足、No.21* は加圧 力の不足で、いずれも接合が不完全であった。
【0037】〔実施例6〕突き合わせパターンC−1の
接合を行なった。 Ti合金部材は、No.23に限りT
i−6Al−6V−2Sn、その他はTi−3Al−2
Vを用い、やはり径20mmの丸棒である。 高周波誘導
加熱により、真空(10-4Torr)中で接合した。 操作
条件と試験結果を表6に示す。(表のTi層形成法の欄
で、「イオン」はイオンプレーティングの略である。) 表 6 No.22 No.23 No.24* No.25* No.26* No.27* Ti層 (μm) 1 5 0.5 10 5 5 形成法 スパッタ イオン スパッタ 蒸着 イオン イオン 温度 (℃) 900 920 900 1000 900 900 周波数 (kHz) 3 100 3 3 3 3 圧力 (MPa) 5 10 10 10 10 3時間 (分) 3 4 5 4 2.5 5 引張試験 強度比 1.0 1.0 0.7 1.0 0.8 0.6 破 断 母材 母材 接合部 母材 接合部 接合部 曲げ試験 強度比 1.0 1.0 0.5 0.8 0.6 0.5 破 断 しない しない 接合部 接合部 接合部 接合部 No.24* はTi層の厚さが不足であり、No.25* は接合部加熱温度が高す ぎ、No.26* は保持の時間が短く、No.27* は圧力不足のため、それぞれ不 満足な結果となった。
【0038】〔実施例7〕引続き、突き合わせパターン
C−1の接合を行なった。 Ti合金部材としてTi−
5Al−2Cr−1Feの径20mmの丸棒を用い、接合
用のTi層はスパッタリングにより各層厚さ5μmに形
成した。 加熱は管状炉で行なった。 操作条件と試験
結果を表7に示す。
【0039】 表 7 No.28 No.29* 温度 (℃) 950 950 雰囲気 He Ar N2 (vol%) 0.01 0.10 O2 (vol%) 0.01 0.01 圧力 (MPa) 10 10 時間 (分) 5 5 引張試験 強度比 1.0 1.0 破 断 母 材 母 材 曲げ試験 強度比 1.0 0.8 破 断 しない 接合部 No.29* は雰囲気中のN2ガスのため接合部が脆化した。
【0040】〔実施例8〕突き合わせパターンC−2お
よびC−3の接合を行なった。 Ti合金部材は、No.
30およびNo.31がTi−3Al−2V、No.32が
Ti−6Al−6V−2Snで、いずれも径20mmの丸
棒である。 加熱は真空(10-4Torr)中の高周波誘導
加熱によった。 操業条件および試験結果を表8に示
す。
【0041】 表 8 No.30 No.31 No.32 突き合わせパターン C−2 C−3 C−3 Ti層 (μm) 形成法 イオン 蒸 着 イオン 周波数 (kHz) 3 3 50 温度 (℃) 900 900 920 圧力 (MPa) 10 10 10 時間 (分) 5 5 5 引張試験 強度比 1.0 1.0 1.0 破 断 母 材 母 材 母 材 曲げ試験 強度比 1.0 1.0 1.0 破 断 しない しない しない いずれも好成績であった。
【0042】〔実施例9〕突き合わせパターンB−1,
B−2,C−2およびC−3のそれぞれの変更態様、す
なわち各接合面を加圧面に対して45°傾けて突き合わ
せたパターンの接合を行なった。 Ti合金部材はいず
れもTi−6Al−4Vの径20mmの丸棒である。 加
熱は、真空(10-4Torr)中、周波数3kHz の高周波誘
導加熱によった。 操業条件および試験結果を表9に示
す。
【0043】 表 9 No.33 No.34 No.35 No.36 パターン B−1変更 B−2変更 C−2変更 C−3変更 Ti層 (μm) 5 1 5 5 形成法 蒸 着 スパッタ スパッタ イオン 温度 (℃) 950 950 7950 950 圧力 (MPa) 10 5 10 15 時間 (分) 4 3 5 5 引張試験 強度比 1.0 1.0 1.0 1.0 破 断 母 材 母 材 母 材 母 材 曲げ試験 強度比 1.0 1.0 1.0 1.0 破 断 しない しない しない しない
いずれも満足な接合を行なうことができた。
【0044】
【発明の効果】本発明により、Ti合金の管をはじめと
する各種部材の接合が、常用のTi合金の製品を対象に
して、簡単な手法で高い信頼性をもって実施できるよう
になった。 本発明の接合方法は、石油採取のライザー
チューブのように、現場で次々とパイプを接合して行く
必要があるようなところに適用したとき、とくにその意
義が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の接合方法の第一の態様を説明する図
であって、上段は接合されるTi合金の管で接合用のT
iシートを挟んで管を突き合わせた段階を示し、下段は
接合を終った段階を示す、ともに縦断面図である。
【図2】 本発明の接合方法の第二の態様を説明する図
であって、図1と同様に、上段は接合されるTi合金の
棒の一方の端部に接合用Ti層が形成されているもの
を、Ti層をもたない棒と突き合わせた段階を示し、下
段は接合を終った段階を示す、ともに縦断面図である。
【図3】 本発明の接合方法の第三の態様を説明する図
であって、図1および図2と同様に、上段は接合される
Ti合金の棒を、両端に接合用Ti層が形成されている
接合用部材を介して突き合わせた段階を示し、下段は接
合を終った段階を示す、ともに縦断面図である。
【図4】 本発明の接合方法の変更態様である、接合面
が加圧面に対して垂直でない場合を説明する図であっ
て、図1〜3と同様に、上段は端に接合用Ti層を設け
たTi合金部材どうしを突き合わせた段階を示し、下段
は接合を終った段階を示す、ともに縦断面図である。
【図5】 本発明の接合方法を実施するのに適した装置
の構成を示す図である。
【図6】 本発明の接合方法において選択する突き合わ
せパターンをまとめて示す図である。
【符号の説明】
1 Ti合金管 2A,2B Ti合金棒 3 接合用Tiシート 4 接合用Ti層 5 接合用部材 6 拡散接合層 7A 固定チャック 7B 可動チャック 8 コイル 9A 放射温度計 9B コントローラ 9
C 高周波電源
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年4月15日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0041
【補正方法】変更
【補正内容】
【0041】 表 8 No.30 No.31 No.32 突き合わせパターン C−2 C−3 C−3 Ti層 (μm) 5 5 3 形成法 イオン 蒸 着 イオン 周波数 (kHz) 3 3 50 温度 (℃) 900 900 920 圧力 (MPa) 10 10 10 時間 (分) 5 5 5 引張試験 強度比 1.0 1.0 1.0 破 断 母 材 母 材 母 材 曲げ試験 強度比 1.0 1.0 1.0 破 断 しない しない しない いずれも好成績であった。
【手続補正書】
【提出日】平成8年5月28日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0043
【補正方法】変更
【補正内容】
【0043】 表 9 No.33 No.34 No.35 No.36 パターン B−1変更 B−2変更 C−2変更 C−3変更 Ti層 (μm) 5 1 5 5 形成法 蒸 着 スパッタ スパッタ イオン 温度 (℃) 950 950 950 950 圧力 (MPa) 10 5 10 15 時間 (分) 4 3 5 5 引張試験 強度比 1.0 1.0 1.0 1.0 破 断 母 材 母 材 母 材 母 材 曲げ試験 強度比 1.0 1.0 1.0 1.0 破 断 しない しない しない しない いずれも満足な接合を行なうことができた。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 接合すべき2箇のTi合金部材の間に厚
    さ500μm以下のTiシートを挟んで両部材を突き合
    わせ、非酸化性雰囲気中で、接合面に5MPa以上の圧力
    を加えつつ、接合部をTi合金の変態温度に近い高温で
    あるがそれよりは低い温度に加熱し、少なくとも3分間
    保持することからなるTi合金部材の接合方法。
  2. 【請求項2】 接合すべき2箇のTi合金部材の少なく
    とも一方の接合面にあらかじめ厚さ1μm以上のTi層
    を形成しておいて両部材を突き合わせ、非酸化性雰囲気
    中で、接合面に5MPa 以上の圧力を加えつつ、接合部を
    Ti合金の変態温度に近い高温であるがそれよりは低い
    温度に加熱し、少なくとも3分間保持することからなる
    Ti合金部材の接合方法。
  3. 【請求項3】 接合すべき2箇のTi合金部材の間に、
    両端面に厚さ1μm以上のTi層を形成してある接合用
    部材を介して両部材を突き合わせ、非酸化性雰囲気中
    で、接合面に5MPa 以上の圧力を加えつつ、接合部をT
    i合金の変態温度に近い高温であるがそれよりは低い温
    度に加熱し、少なくとも3分間保持することからなるT
    i合金部材の接合方法。
  4. 【請求項4】 Ti合金として、下記Iのグループの添
    加元素、または下記IおよびIIのグループの添加元素を
    含有し、 I)Al:10%以下、V:25%以下、Sn:15%
    以下、Co:10%以下、Cu:10%以下、Ta:1
    5%以下、Mn:10%以下、Hf:10%以下、W:
    10%以下、Si:0.5%以下、Nb:20%以下、
    Zr:10%以下、Mo:15%以下およびO:0.1
    %以下の1種または2種以上(2種以上の場合は合計
    で)30%以下 II)S:0.01〜10%、Se:0.01〜10%お
    よびTe:0.01〜10%の1種または2種以上(2
    種以上の場合は合計で)10%以下と、REM:0.0
    1〜10%およびCa:0.01〜10%の1種または
    2種(2種の場合は合計で10%以下)との組み合わせ
    残部が実質的にTiからなる合金を使用して実施する請
    求項1〜3のいずれかの接合方法。
  5. 【請求項5】 非酸化性雰囲気が、O2およびN2の含有
    量がともに0.01容量%以下である常圧またはその付
    近の圧力の不活性ガス雰囲気であるか、または圧力10
    -4Torr以下の真空である請求項1〜4のいずれかの接合
    方法。
  6. 【請求項6】 加熱を、周波数200kHz以下の高周波
    誘導加熱により行なう請求項1〜5のいずれかの接合方
    法。
  7. 【請求項7】 高周波誘導加熱を、被加熱部分の温度を
    測定してその結果にもとづき誘導コイルへの高周波電力
    の供給を制御することにより、被加熱部分を所定の温度
    に保持しつつ行なう請求項6の接合方法。
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