JPS60152382A - 銅とステンレス鋼との拡散接合方法 - Google Patents
銅とステンレス鋼との拡散接合方法Info
- Publication number
- JPS60152382A JPS60152382A JP719984A JP719984A JPS60152382A JP S60152382 A JPS60152382 A JP S60152382A JP 719984 A JP719984 A JP 719984A JP 719984 A JP719984 A JP 719984A JP S60152382 A JPS60152382 A JP S60152382A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- joined
- bonding
- alloy layer
- joint
- copper
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/22—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded
- B23K20/227—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded with ferrous layer
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (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】
〔発明の利用分野〕
本発明は拡散接合方法に係り、特に接合面に低融点合金
層を有するＳＵＳとＣｕ及びＣｕ合金の拡散接合に好適
な接合方法を提供することにある。
層を有するＳＵＳとＣｕ及びＣｕ合金の拡散接合に好適
な接合方法を提供することにある。
ステンレス鋼とＣｕ及−びＣｕ合金との接合において溶
融溶接は金属間化合物の生成及び割れ発生等の点で適用
できないが、原子力及び化学工業では複合構造物の製作
が必要なことから、ろう付法等により接合している。し
かし、この方法では被接合材と接合部との間に異相が存
在することとなり、腐食等の点で問題となる。また拡散
接合により製作する場合にはインサートなしで被接合部
材同志を直接に接合する場合と被接合部材間にインサー
ト材をはさみ間接的に接合する２通りの方法がある。し
かし、直接接合では接合時に大きな圧力を負荷しなけれ
ばならず、変形が問題となる。
融溶接は金属間化合物の生成及び割れ発生等の点で適用
できないが、原子力及び化学工業では複合構造物の製作
が必要なことから、ろう付法等により接合している。し
かし、この方法では被接合材と接合部との間に異相が存
在することとなり、腐食等の点で問題となる。また拡散
接合により製作する場合にはインサートなしで被接合部
材同志を直接に接合する場合と被接合部材間にインサー
ト材をはさみ間接的に接合する２通りの方法がある。し
かし、直接接合では接合時に大きな圧力を負荷しなけれ
ばならず、変形が問題となる。
次にインサー１−材をはさんだ間接接合では異相が存在
し、初期の目的であるＳＵＳ及びＣｕとＣｕ合金の特性
が活かされない等の問題がある。このよう外背景から高
品質接合部を得るための拡散接合方法について検討して
いる。
し、初期の目的であるＳＵＳ及びＣｕとＣｕ合金の特性
が活かされない等の問題がある。このよう外背景から高
品質接合部を得るための拡散接合方法について検討して
いる。
拡散接合方法には同相接合法（前述の直接接合）と液相
接合方法（インサート材を挿入）とがあるが、固相接合
では変形が問題となる。また、液相接合法ではインサー
ト材の成分的な問題があり、被接合材成分と大巾に異な
るインサート材では使用時に問題を生ずるため、できる
だけ被接合材の成分に近いものを使用しなければならな
い。しかし、被接合材と同一成分としたのでは前述した
如く、高い圧力を負荷しなければ接合出来ず変形の問題
がある。
接合方法（インサート材を挿入）とがあるが、固相接合
では変形が問題となる。また、液相接合法ではインサー
ト材の成分的な問題があり、被接合材成分と大巾に異な
るインサート材では使用時に問題を生ずるため、できる
だけ被接合材の成分に近いものを使用しなければならな
い。しかし、被接合材と同一成分としたのでは前述した
如く、高い圧力を負荷しなければ接合出来ず変形の問題
がある。
従って被接合材の変形を生じさせないで接合する方法と
して銀及及びＣｒメッキを施して接合する方法が採用さ
れているが、接合部に異相を生じる等の欠点がある。
して銀及及びＣｒメッキを施して接合する方法が採用さ
れているが、接合部に異相を生じる等の欠点がある。
本発明の目的は低加圧、短時間接合が可能で、接合不良
、ボイド及び介在物等接合部に発生する欠陥が少なくな
ることを考慮し、良品質の接合部が得られるＳ ｔＪ
ＳとＣｕ及びＣｕ合金の拡散接合方法を提供することに
ある。
、ボイド及び介在物等接合部に発生する欠陥が少なくな
ることを考慮し、良品質の接合部が得られるＳ ｔＪ
ＳとＣｕ及びＣｕ合金の拡散接合方法を提供することに
ある。
本発明は被接合部材の一方の接合面に被接合部材の融点
より低い合金層を形成し、他方の被接合部材と対面させ
て拡散接合を行なう方法である。
より低い合金層を形成し、他方の被接合部材と対面させ
て拡散接合を行なう方法である。
本発明の被接合部材の一方に被接合部材の融点より低い
合金層を形成することは箔や粉末をそのままインサー１
へ材として用いた従来の拡散接合方法に比べて接合界面
が被接合部材と固着合金層の−・ケ所となり反応終了時
間が短縮されるため、短時間接合が可能である。また、
接合時に必要な圧力は低加圧で十分であるため変形等の
心配は全くない。
合金層を形成することは箔や粉末をそのままインサー１
へ材として用いた従来の拡散接合方法に比べて接合界面
が被接合部材と固着合金層の−・ケ所となり反応終了時
間が短縮されるため、短時間接合が可能である。また、
接合時に必要な圧力は低加圧で十分であるため変形等の
心配は全くない。
本発明で被接合部材の融点より低温で溶融する固着合金
層はＣｕベースとし、これにＴｉ、Ｓｉ。
層はＣｕベースとし、これにＴｉ、Ｓｉ。
Ｍｇ及びＡｇの一種以上を含有すると同時に被接合材の
構成元素であるＣｒ、Ｍｎ、Ｎｉをも含まれるため接合
部における各元素の濃度差が少なく、従来法に比べて短
時間で接合できる。また、固着合金層はＣｕをベースと
しており、これに前述のＴ ｉ 、Ｓ ｉ、Ｍｇ、Ａｇ
を添加しているため、その溶融開始温度は被接合部材の
融点より１００〜２００℃低い温度となっている。従っ
てＣｕの融点より低温で接合可能であり、良品質の接合
部を得ることができる。
構成元素であるＣｒ、Ｍｎ、Ｎｉをも含まれるため接合
部における各元素の濃度差が少なく、従来法に比べて短
時間で接合できる。また、固着合金層はＣｕをベースと
しており、これに前述のＴ ｉ 、Ｓ ｉ、Ｍｇ、Ａｇ
を添加しているため、その溶融開始温度は被接合部材の
融点より１００〜２００℃低い温度となっている。従っ
てＣｕの融点より低温で接合可能であり、良品質の接合
部を得ることができる。
次に本発明の如く、被接合体の一方に固着合金層を設け
、他方の被接合ネ４を対面させて接合する場合、接合面
に杜若合金層を設けたもの同士を接合した場合に比へて
、接合部の均質化が容易で、拡散時間の短縮が可能であ
る。すなわち、接合面の一方が母材であるために合金層
中の融点降下元素として添加した’Ｉ”、 ＋ ＋ Ｓ
ｌ＋ Ｍ ｇ＋ Ａ ｇ等が拡散されやすくなるため
である。また、脆弱な金属間化合物等の析出も認められ
ず良好な接合部が得られる。さらに、本発明の固着合金
層と母材との接合は合金同士を接合した場合に比べて、
接合不良やボイ１−等の欠陥の発生が少なく接合率が向
」ニする。
、他方の被接合ネ４を対面させて接合する場合、接合面
に杜若合金層を設けたもの同士を接合した場合に比へて
、接合部の均質化が容易で、拡散時間の短縮が可能であ
る。すなわち、接合面の一方が母材であるために合金層
中の融点降下元素として添加した’Ｉ”、 ＋ ＋ Ｓ
ｌ＋ Ｍ ｇ＋ Ａ ｇ等が拡散されやすくなるため
である。また、脆弱な金属間化合物等の析出も認められ
ず良好な接合部が得られる。さらに、本発明の固着合金
層と母材との接合は合金同士を接合した場合に比べて、
接合不良やボイ１−等の欠陥の発生が少なく接合率が向
」ニする。
次に本発明における固着合金層の形成法は蒸着法あるい
はレーザ照射法のいずれを使用しても作成１−ＩＪ能で
あり、この方法で作成した固着合金層を有する被接合部
材と無固着合金層被接合材を対面させて接合した場合に
は従来の箔及び粉末をインサー１−シて接合した場合に
比べてボイドの発生が著しく軽減できる効果がある。さ
らに、この合金層の効果をより究著なものとするには、
合金層の表面、すなわち接合面を高真空中（１０−５Ｔ
ｏｒｒ以上）でエツチングし、超清浄面とすると同時に
。
はレーザ照射法のいずれを使用しても作成１−ＩＪ能で
あり、この方法で作成した固着合金層を有する被接合部
材と無固着合金層被接合材を対面させて接合した場合に
は従来の箔及び粉末をインサー１−シて接合した場合に
比べてボイドの発生が著しく軽減できる効果がある。さ
らに、この合金層の効果をより究著なものとするには、
合金層の表面、すなわち接合面を高真空中（１０−５Ｔ
ｏｒｒ以上）でエツチングし、超清浄面とすると同時に
。
清浄面の酸化防止を図るためにスパッタ膜を２ｍ以下形
成するようにしている。
成するようにしている。
以下、本発明の一実施例について説明する。被接合部材
はＳＵＳ ３０４と無酸素銅を用いた。被接合材である
ＳＵＳ ３０４の接合面に低融点固着合金層を形成する
ためにＣｕにＴｉを添加した、１５０μｍ粒径の粉末を
塗布し、レーザ照射法で固着した。ここで固着合金層は
ＣｕにＴｉを混合し、その混合粉末を接合面にバインダ
ーで固着し、Ａｒ雰囲気中でレーザ照射（１，８ＫＷ、
０．２ｎｔ／５ｅｅ）シ、固着した。固着した合金層
の融点は約８７０〜９８０℃であり、約５０〜２５０μ
ｍの厚さである。固着合金層の表面、すなわち接合面と
なる部分はエメリー紙で平坦に加工し、被接合部材を対
面し接合した。
はＳＵＳ ３０４と無酸素銅を用いた。被接合材である
ＳＵＳ ３０４の接合面に低融点固着合金層を形成する
ためにＣｕにＴｉを添加した、１５０μｍ粒径の粉末を
塗布し、レーザ照射法で固着した。ここで固着合金層は
ＣｕにＴｉを混合し、その混合粉末を接合面にバインダ
ーで固着し、Ａｒ雰囲気中でレーザ照射（１，８ＫＷ、
０．２ｎｔ／５ｅｅ）シ、固着した。固着した合金層
の融点は約８７０〜９８０℃であり、約５０〜２５０μ
ｍの厚さである。固着合金層の表面、すなわち接合面と
なる部分はエメリー紙で平坦に加工し、被接合部材を対
面し接合した。
接合は非酸化性の雰囲気中（Ｉ Ｘ ］、 Ｏ”’ Ｔ
ｏｒｒ）に被接合材をセットし、９５０℃に加熱すると
同時に加圧（３ｇｆ／ｎｗｏ” ） Ｌ、て、１時間保
持し接合した。このようにして接合した接合部について
接合作を調べた結果、止釘なる接合部が得られた。
ｏｒｒ）に被接合材をセットし、９５０℃に加熱すると
同時に加圧（３ｇｆ／ｎｗｏ” ） Ｌ、て、１時間保
持し接合した。このようにして接合した接合部について
接合作を調べた結果、止釘なる接合部が得られた。
次に各図表について説明する。第１図は本発明拡散接合
方法と従来の接合方法を比較し、示した。
方法と従来の接合方法を比較し、示した。
従来方法（第１）同（Ｂ））では箔をインサー１−シて
いるが、箔の製作に成分的な制約があるばかりか、その
加工状態によって接合性が大＋ｊｊに変わって（る。ま
た、箔の代わりに粉末（第１図（Ａ））をインサートす
る方法もあるが、この方法では接合の際、粉末から酸素
、窒素、水素等のガスが発生し、ボイド等の欠陥を生ず
る原因となるばかりか、接合材をセットする時に流出す
る恐れがあり、部分的しこ未接合部を生ずる。それに比
べて本発明方法（第１図（Ｃ））では被接合材の接合面
にＣｕと’ｒ ｒ ＋ Ｓ ＋ ＋ Ｍ ｇ及びＡ、
ｇの一種以上を混合した低融点合金層が形成されている
ため、接合時のガスの心配は全くない。また合金層を形
成する際には被接合材成分が多少混入するため、接合部
と被接合材との濃度差が従来の場合より少ない等の利点
も有している。以上、従来技術と本発明法とを第１図の
試験ハを用い接合して、その接合率を比較すると第２図
のようになり、本発明の接合率が最もよい。また、ここ
で形成した合金層の表面をエツチングし、清浄面とする
と同時にスパッタ膜を設けて接合に供すれば、さらに著
しい効果がある。次に第２表は第１表の条件で接合した
場合の接合効果を示した。接合性は接合率で評価したが
、いずれの合金層成分でも接合温度を９５０℃とするこ
とで良品質の接合部の得られることが確ｍｌできた。ま
た、その場合の接合部の引張試験では良品質の接合部で
は銅価の被接合材で破断した。次に第２図は接合部のミ
クロ組成を示したが、良りｆに接合されていることが（
ｉｆｆｉ認された。
いるが、箔の製作に成分的な制約があるばかりか、その
加工状態によって接合性が大＋ｊｊに変わって（る。ま
た、箔の代わりに粉末（第１図（Ａ））をインサートす
る方法もあるが、この方法では接合の際、粉末から酸素
、窒素、水素等のガスが発生し、ボイド等の欠陥を生ず
る原因となるばかりか、接合材をセットする時に流出す
る恐れがあり、部分的しこ未接合部を生ずる。それに比
べて本発明方法（第１図（Ｃ））では被接合材の接合面
にＣｕと’ｒ ｒ ＋ Ｓ ＋ ＋ Ｍ ｇ及びＡ、
ｇの一種以上を混合した低融点合金層が形成されている
ため、接合時のガスの心配は全くない。また合金層を形
成する際には被接合材成分が多少混入するため、接合部
と被接合材との濃度差が従来の場合より少ない等の利点
も有している。以上、従来技術と本発明法とを第１図の
試験ハを用い接合して、その接合率を比較すると第２図
のようになり、本発明の接合率が最もよい。また、ここ
で形成した合金層の表面をエツチングし、清浄面とする
と同時にスパッタ膜を設けて接合に供すれば、さらに著
しい効果がある。次に第２表は第１表の条件で接合した
場合の接合効果を示した。接合性は接合率で評価したが
、いずれの合金層成分でも接合温度を９５０℃とするこ
とで良品質の接合部の得られることが確ｍｌできた。ま
た、その場合の接合部の引張試験では良品質の接合部で
は銅価の被接合材で破断した。次に第２図は接合部のミ
クロ組成を示したが、良りｆに接合されていることが（
ｉｆｆｉ認された。
第 １ 表
第２表
４×＝接合せＪ Δ：部分的に接合 Ｏ：良好〔発明の
効果〕 本発明、すなわち接合面に低融点固着合金層をイ１する
被接合材と固着合金層を有しない被接合材とを対面させ
て接合することによって、従来、銀メツキ法、連接法、
ろうイ」法により行なわれていｆ−ｃ児↓１］のノｉ！
ｒが間頌）柳合轄着Ｒを恋λることが可能（被接合材と
同質）であると同時に低加圧で接合できるため被接合材
の変形を防止できる。また、この接合技術、すなわちＣ
ｕ−Ｔｉ系の合金層は他の異種金属材料のの接合にも有
効で、応用範囲が非常に広い。特に、合金層表面、すな
わち接合面の清浄及び酸化防止を図ることを目的として
、スパッタリングの効果は非常に大きい。
効果〕 本発明、すなわち接合面に低融点固着合金層をイ１する
被接合材と固着合金層を有しない被接合材とを対面させ
て接合することによって、従来、銀メツキ法、連接法、
ろうイ」法により行なわれていｆ−ｃ児↓１］のノｉ！
ｒが間頌）柳合轄着Ｒを恋λることが可能（被接合材と
同質）であると同時に低加圧で接合できるため被接合材
の変形を防止できる。また、この接合技術、すなわちＣ
ｕ−Ｔｉ系の合金層は他の異種金属材料のの接合にも有
効で、応用範囲が非常に広い。特に、合金層表面、すな
わち接合面の清浄及び酸化防止を図ることを目的として
、スパッタリングの効果は非常に大きい。
第１図は拡散接合方法について従来方法と本発明方法と
を比較して示した説明ＩＭ、第２図は接合率で比較した
試験結果のグラフ、第３図は接合部のミクロ組織を示し
た顕微鏡写真、第４図は従来の接合部の詳細図、第５図
は本発明方法の一実施例による熱交換器の接合部の詳細
図である。 １・被接合部材（ＳＵＳ）、２・・被接合部材（Ｃｕ）
、３・粉末、４・・インサー１〜箔、５・固着合金属、
６ 接合部、７・・ロウ付方法、８ アーク１容接。 第１に Ｉ 第２７ （Ａ） （Ｂ） を乙ノ
を比較して示した説明ＩＭ、第２図は接合率で比較した
試験結果のグラフ、第３図は接合部のミクロ組織を示し
た顕微鏡写真、第４図は従来の接合部の詳細図、第５図
は本発明方法の一実施例による熱交換器の接合部の詳細
図である。 １・被接合部材（ＳＵＳ）、２・・被接合部材（Ｃｕ）
、３・粉末、４・・インサー１〜箔、５・固着合金属、
６ 接合部、７・・ロウ付方法、８ アーク１容接。 第１に Ｉ 第２７ （Ａ） （Ｂ） を乙ノ
Claims (1)
- １、銅とステンレス鋼との拡散接合する方法において、
被接合部材の接合面の少なくとも一方に被接合材より低
融点の合金層を形成後、該合金層面を相対する被接合部
材と対面させて、非酸化性雰囲気中で接合することを特
徴とする銅とステンレス鋼との拡散接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP719984A JPS60152382A (ja) | 1984-01-20 | 1984-01-20 | 銅とステンレス鋼との拡散接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP719984A JPS60152382A (ja) | 1984-01-20 | 1984-01-20 | 銅とステンレス鋼との拡散接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60152382A true JPS60152382A (ja) | 1985-08-10 |
Family
ID=11659358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP719984A Pending JPS60152382A (ja) | 1984-01-20 | 1984-01-20 | 銅とステンレス鋼との拡散接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60152382A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6427769A (en) * | 1987-07-21 | 1989-01-30 | Sumitomo Spec Metals | Method for joining metal or alloy strip |
| KR100952007B1 (ko) | 2007-11-02 | 2010-04-08 | 펨토 테크놀로지 코., 엘티디. | 전극 접합 방법 |
-
1984
- 1984-01-20 JP JP719984A patent/JPS60152382A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6427769A (en) * | 1987-07-21 | 1989-01-30 | Sumitomo Spec Metals | Method for joining metal or alloy strip |
| KR100952007B1 (ko) | 2007-11-02 | 2010-04-08 | 펨토 테크놀로지 코., 엘티디. | 전극 접합 방법 |
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