JPS5842793B2 - 拡散接合用ロウ材及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は拡散接合用ロウ材及びその製造方法、更に詳し
くは母材間の相対位置がずれることなく極めて高精度で
母材を容易に接合することのできる拡散接合用ロウ材と
その製造方法に関する。

最近、各種機械類、部品の複雑化及びそれに伴う高精度
化への要望が高まり、そのため、各種部品への高度な接
合技術の開発が進められている。

多くの接合技術のうち、ロウ接法は、外部からは客扱に
みられるように直接施工することが不可能である内部の
接合も可能とする方法であって、近時、複雑な形状部品
の接合には広く適用されている。

このロウ接法は、接合すべき母材の間に、該母材より低
融点であって、一般には該母材と材料組成の異なるロウ
材を介在させ、接合部を所定温度に加熱して該ロウ材を
溶融、流動化せしめ該接合部に充分行きわたらせた後、
冷却して凝固せしめるという方法である。

したがって、この方法で接合された部材は、当然にもそ
の使用温度が接合に用いたロウ材０）融点以下であり、
しかも接合部の機械的強度はロウ材の強度によって規定
されるという本質的な制約条件がある。

このような問題を解決して開発されたのが拡散接合方法
である。

この方法は、接合すべき母材とその材料組成がほぼ同質
のロウ材（拡散接合用ロウ材）を用い、液相拡散の原理
を適用したものである。

このようなロウ材としては、例えば、Ｎ１ｊＣｒを主成
分とし、Ｂ、Ｓｉ、Ｐ等を融点低下元素として含有する
メトグラスＭＦＢ８０（商品名）が知られている。

その方法の一例を示せば以下のとおりである。

まず接合すべき母材の接合面にあわせてロウ材を切断・
加工する（工程１）、つぎに該ロウ材を母材の接合面に
配置する（工程２）、全体を所定の押し型内に設置する
（工程３）、ついで全体を所定温度の炉内に入れてロウ
材を溶融する（工程４）、その温度に所定時間保持し、
溶融したロウ材を母材に液相拡散せしめることによって
母材を接合する（工程５）という一連の工程から成り立
つものである。

工程５においては、ロウ材の等温凝固現象が起っている
。

この方法によれば、ロウ材は母材へ液相拡散して等温凝
固するので、得られた接合部は母材とほぼ同質の組成と
なり、したがって、その耐熱性、機械的強度などは母材
に比べても遜色のないものとなる。

すなわち、接合部の材質特性はより優れたものとなる。

しかしながら、この方法における大きな問題点は、母材
間の接合精度を高めるために、高精度の押し型及びその
付帯設備を必要とすることである。

ロウ材は工程４において完全に溶融する。

したがって、母材は相互に水平又は垂直方向に遊動し得
る状態となる。

接合部の寸法精度を高めるためには、この遊動状態にあ
る母材の動きを抑制しなければならない。

型は、そのために用いられるからである。

接合部の形状が複雑になれば、それに対応して用いる型
も複雑となり、また、接合すべき母材が多種異形の場合
には、それに合わせて型も個々に対応させなければなら
ない。

本発明者らは、拡散接合方法における上記のような欠点
がロウ材の溶融に基づく母材の遊動に基因するものであ
ることに着目した。

しかしながら一方では溶融したロウ材の母材への液相拡
散は、時間の経過とともに、その液相温度を高温側に移
行せしめるという等温凝固現象にも着目し、この現象を
有効に利用することによって母材の遊動を招かない拡散
接合用ロウ材とその製造方法を開発するに到った。

本発明は、接合すべき母材を遊動させることがないので
押し型を用いることを不要とし、かつ、高精度で母材を
容易に接合し得る拡散接合用ロウ材とその製造方法を提
供することに目的がある。

本発明のロウ材は、融点の異なる２種類のロウ材の薄帯
が帯幅方向に交互に連接した一体的構造を有し、その製
造方法は、複数個の耐熱容器のそれぞれの中で、融点の
異なる２種類のロウ材の原料を別々に溶融し；溶融した
ロウ材のそれぞれを、該容器に設けられたノズルであっ
て、それぞれが交互に並夕ｌルて配設された複数個のノ
ズル群から、回転体の回転面に、同時に射出して冷却す
ることを特徴とするものである。

第１図に、本発明のロウ材の１例を一部切欠斜視図とし
て示した。

図において、１．１’はそれぞれ融点の異なるロウ材（
以後、ロウ材１を低融点ロウ材（融点Ｔ１）、ロウ材１
′を高融点ロウ材（融点Ｔ２）という。

）の薄帯である。各薄帯は、図のようにその帯幅方向に
沿って、交互に複数枚連続して一体化している。

図は、各薄帯２枚、計４枚を連設して成る例であるが、
本発明のロウ材はこれに限らず、融点の異なる２種類の
薄帯が交互に帯幅方向に接合しているものであればその
薄帯の枚数は何枚であってもよい。

本発明のロウ材は、次のようにして拡散接合に供される
。

すなわち、接合すべき母材の接合面の間に、このロウ材
を介在させ、全体を例えば真空ホットプレス中に挿入し
て母材間に圧力を印加して、該ロウ材を接合面の間に固
定する。

このとき、母材とロウ材との接触界面では、微視的にみ
れば、両者は点接触状態となっている。

ついで、接合部をＴ１より高く、かつ、Ｔ２より低い温
度に加熱して該温度に所定時間保持する。

ロウ材１は溶融して液相状態になり母材との間では点接
触状態から面接触状態になって両者間の接触面積が増大
する。

ロウ材１′は溶融しないで固相状態のまま存在し、母材
との間で接触面積の小さい点接触状態を維持する。

溶融したロウ材１は、時間の経過とともに面接触状態に
ある母材との接触界面を介して母材へ液相拡散し、その
結果、等温凝固してその液相温度Ｔ３が上昇する。

一方、このとき、ロウ材１′中の融点降下剤も母材へ拡
散していく性向を示すが、しかし、上記したようにロウ
材′と母材とは点接触状態にあって両者間の接触面積は
著しく小さいので、該融点降下剤が母材中に拡散してい
くということは実質的には生じない。

Ｔ３がＴ２よりも充分大きくなった時点で、接合部をＴ
２より高く、かつＴ３より低い温度に加熱して該温度で
所定時間保持する。

ロウ材１′は溶融するが、液相拡散しているロウ材１は
Ｔ３がＴ２より高いため溶融せず固相状態にある。

溶融したロウ材１′は時間の経過とともに、母材へ液相
拡散して等温凝固する。

本発明のロウ材を用いて母材を拡散接合すれば、上記の
説明であきらかなように、接合時にあっては、ロウ材１
及びロウ材１′のいずれかは固相状態にあり両者が同時
に溶融することがないので、母材の遊動することがない
。

したがって、押し型を用いることなく、母材をセットし
た時と同一の状態でそのまま接合することができる。

したがって、その接合の精度は自ずから高まる。

本発明のロウ材は次のようにして製造することができる
。

第２図は、本発明ロウ材を製造するための装置の１例を
示す概念的模式図で、１１゜１１′は例えが石英ガラス
のような耐熱材料から成る容器で、その中には融点の異
なるロウ材の原料がそれぞれ別々に収容されている。

容器１１゜１１′には高周波加熱コイルのような加熱手
段１２が周設され、該手段を作動して該原料が溶融され
る。

１３ 、１３’はそれぞれ溶融している融点の異なるロ
ウ材である。

容器１１ 、１１ ’の底部には、複数本（図では各３
本）のノズル１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４’ａ。

１４’ｂ 、 １４’ｃが設けられている。

各ノズルは、例えば図のように１４ａ、１４’ａ、１４
ｂ。

１４’ｂ 、１４ｃ 、１４’ｃと交互に並列（図では
横一線である。

）に配設される。１５は、容器１１゜１１′から、溶融
したロウ材１３ 、１３’を、それぞれ対応したノズル
に供給するための弁である。

並列する各ノズルの下には、所定の距離を置いて、例え
ば銅製ロールのような回転体１６が配設され、矢印Ｐ方
向に回転する。

溶融したロウ材１３ 、１３’は、容器１１．１１’の
上方開口端に気密に接続されるガス圧入装置（図示しな
い）から圧入されたガスによって、各ノズルから回転体
１６の回転面に射出されて急冷する。

このとき、ノズル相互間の間隔、回転体の速度、射出量
等を適宜に選択することによって、各ノズルから射出さ
れたロウ材の薄片は、相互にその側面で接触し、そのま
ま急冷されることによって、全体として各薄帯が帯幅方
向に交互に連接した一体的なロウ材１７を連続的に製造
することができる。

なお、図では１つの容器に３本のノズルを設けた例を示
したが、装置の態様は限定されることはない。

要は、融点の異なる２種類のロウ材を射出するノズルが
交互に並列して配設されることによってのみ、本発明の
ロウ材の製造が可能である。

以下に本発明を実施例に基づいて説明する。

実施例 第２図に示した装置を組立てた。

各ノズルの開口部の断面形状は長さ３ ａｍ、幅０．４
７！ｍの矩形であった。

これらのノズルは、そのノズル壁の肉厚部分に相当する
長さだけ互い違いに前後にずらしてジグザグに配列され
、実質的には各ノズルの開口部がその幅方向で連続する
ように横に並べられている。

また、ノズルとロールとの間隔は０．２朋であった。

まず、容器１１に組成がＮ ｉ −１５，２Ｃｒ−４Ｂ
（融点１０６５℃）のロウ材、容器１１′に組成がＮｉ
−７Ｃｒ−３Ｆｅ−４，５８ｉ−３，２Ｂ（融点１００
０℃）のロウ材を充填し、高周波加熱コイル１２を作動
して上記ロウ材を１３５０℃まで加熱して、全量を溶融
した。

ついで、溶融ロウ材１３．１３’にアルゴンガスを用い
て０．２気圧のガス圧をかけ、弁１５を開いて、各ノズ
ルから、２００Ｏｒｐｍで回転する銅製ロール１６の回
転面に、溶融ロウ材を射出した。

融点の異なる薄帯が交互に連接した一体的構造のロウ材
の帯１７が得られた。

厚みは３５μｍであった。ついで、このロウ材の帯をそ
のまま、Ｎｉ基超超合金ｌＮ７３８製部品の間に挟み込
み、部品押え用の型を用いることなくそ０まま全体に０
．３ｋｇ／／Ｉｍ２の圧力を上下方向に加えて、２Ｘ１
０−５Ｔｏｒｒの真空中で、まず１０１０℃で１時間加
熱処理し、ついで１０７０℃で１．５時間加熱処理した
。

部品間の相対位置のいずれは全く起らず、極めて高精度
の接合が可能であった。

本発明のロウ材は以上の説明で明らかなように、押し型
を用いることなく、極めて精度の高い拡散接合を可能と
するのでその工業的価値は犬である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ロウ材の１例の一部切欠斜祝図、第２図
は本発明ロウ材の製造装置の１例を示す概念的模式図で
ある。 １・・・低融点ロウ材の薄帯、１′・・・高融点ロウ材
の薄帯、１１，１１’・・・容器、１２・・・加熱手段
（高周波加熱コイル）、１３．１３’・・・溶融したロ
ウ材、１４ａ〜１４ｃ 、 １４’ａ〜１４７ｃ・・・
ノズル、１５・・・弁、１６・・・回転体、１７・・・
本発明のロウ材、Ｐ・・・回転方向を示す矢印。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 融点の異なる２種類のロウ材の薄帯が、帯幅方向に
   交互に連接した一体的構造の拡散接合用ロウ材。 ２ 複数個の耐熱容器のそれぞれの中で、融点の異なる
   ２種類のロウ材の原料を別々に溶融し；溶融したロウ材
   のそれぞれを、該容器に設けられたノズルであって、そ
   れぞれが交互に並列して配設された複数個のノズル群か
   ら、回転体り回転面に同時に射出して冷却することを特
   徴とする拡散接合用ロウ材の製造方法。