JPS6028592B2 - ハネカム構造体の液状界面拡散接合方法 - Google Patents
ハネカム構造体の液状界面拡散接合方法Info
- Publication number
- JPS6028592B2 JPS6028592B2 JP48106077A JP10607773A JPS6028592B2 JP S6028592 B2 JPS6028592 B2 JP S6028592B2 JP 48106077 A JP48106077 A JP 48106077A JP 10607773 A JP10607773 A JP 10607773A JP S6028592 B2 JPS6028592 B2 JP S6028592B2
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- titanium
- temperature
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は一般的にチタンおよびチタン合金の液体界面拡
散接合法に係り、更に詳細にいえば、接合される材料の
対向面間を物理的に接合するために液状と固体状との拡
散を利用するハネカム・コア・サンドイッチ・パネル(
honeycombcoresand肌chpanel
)の製造法に係るものである。
散接合法に係り、更に詳細にいえば、接合される材料の
対向面間を物理的に接合するために液状と固体状との拡
散を利用するハネカム・コア・サンドイッチ・パネル(
honeycombcoresand肌chpanel
)の製造法に係るものである。
ハネカム・サンドイッチ・パネル構造体を接合する方法
としてろう付け法と拡散接合法とは既に知られており、
それらは別々に使用されてある程度成功したが、以下に
説明する理由により、使用時に必ずしも全く満足のゆく
ものではないことが判った。ろう付け法では充まん金属
または合金を融解させる必要があり、それらは融解され
ると毛管作用により、接合される基体たる金属部品の対
向面に沿い常に存在している空隙に流れ込む。
としてろう付け法と拡散接合法とは既に知られており、
それらは別々に使用されてある程度成功したが、以下に
説明する理由により、使用時に必ずしも全く満足のゆく
ものではないことが判った。ろう付け法では充まん金属
または合金を融解させる必要があり、それらは融解され
ると毛管作用により、接合される基体たる金属部品の対
向面に沿い常に存在している空隙に流れ込む。
基体の金属自体は融解しない。従って、ろう付け法は基
体の金属部品の間に接合部を形成する別の充てん金属を
付加するものである。この付加された金属はろう付け接
合を行う必要のある表面個所以外の表面個所にいよいよ
流れるばかりでなく接合製品の重量を非常に増すことに
なる。たとえば、2ミル(0.05肌)厚のろう付け用
金箔を使用する場合、ハネカム・サンドイッチ・パネル
の約929cめ(1平方フート)毎に重量が50なし、
し120グラム増大することが通例である。基体金属中
に敏速に拡散しない充てん金属は非反応性であると見な
され、他方基体金属中に敏速に拡散する充てん金属は反
応性であると見なされる。
体の金属部品の間に接合部を形成する別の充てん金属を
付加するものである。この付加された金属はろう付け接
合を行う必要のある表面個所以外の表面個所にいよいよ
流れるばかりでなく接合製品の重量を非常に増すことに
なる。たとえば、2ミル(0.05肌)厚のろう付け用
金箔を使用する場合、ハネカム・サンドイッチ・パネル
の約929cめ(1平方フート)毎に重量が50なし、
し120グラム増大することが通例である。基体金属中
に敏速に拡散しない充てん金属は非反応性であると見な
され、他方基体金属中に敏速に拡散する充てん金属は反
応性であると見なされる。
充てん金属または合金は接合される部品の基体金属より
可成り低い融点を有していて、これら融点の低い充てん
材はいよいよ基体金属と反応する結果、基体金属の特性
を劣化させる。たとえば、チタンは大抵の充てん材に対
し非常に反応性が高いのでろう付けが容易でない。多く
の場合に、基体金属の特性にあまり影響を及ぼさないよ
うな充てん材は、基体となる使用金属から通常得られる
耐蝕性、高温強度およびじん性の如き所望の特性を十分
に利用するために必要な特性を有していない。拡散接合
とは、一般に、融解を行わず、有害な異物が付加されず
、清浄度、温度および圧力を制御した条件の下に構成材
料を固体状態で反応させ、つまり固体状拡散(基体とな
る金属のみの拡散)によってのみ接合を行う固体状態接
合方法をいう。
可成り低い融点を有していて、これら融点の低い充てん
材はいよいよ基体金属と反応する結果、基体金属の特性
を劣化させる。たとえば、チタンは大抵の充てん材に対
し非常に反応性が高いのでろう付けが容易でない。多く
の場合に、基体金属の特性にあまり影響を及ぼさないよ
うな充てん材は、基体となる使用金属から通常得られる
耐蝕性、高温強度およびじん性の如き所望の特性を十分
に利用するために必要な特性を有していない。拡散接合
とは、一般に、融解を行わず、有害な異物が付加されず
、清浄度、温度および圧力を制御した条件の下に構成材
料を固体状態で反応させ、つまり固体状拡散(基体とな
る金属のみの拡散)によってのみ接合を行う固体状態接
合方法をいう。
金属と金属とを非常に高い圧力の下で接触させることが
この方法には必要で、このように接触させるには一般に
クリープにより金属を塑性変形させて行う。金属表面を
非常に清浄にした条件の下にこれらの金属を接触させた
後に固体状態で拡散が行われる。非常に清浄な条件の下
に金属と金属とを接触させることは重要である。しかし
ながら、クリープにより金属と金属とを接触させるには
時間が長くかかり、時間の経過につれ清浄度が低下する
。しかも、特にハネカム・サンドイッチ・パネル構造体
に応用した場合には、降伏または塑性流れを生じさせて
金属と金属とを接触させることはいよいよ実際的でない
。本発明によれば従来技術の拡散接合方法の欠点を可成
り排除するのがしかもその利点を失わずに、チタンとチ
タン合金との構造体を接合するめ、液状拡散と固体状態
拡散とを併用する方法が提供される。
この方法には必要で、このように接触させるには一般に
クリープにより金属を塑性変形させて行う。金属表面を
非常に清浄にした条件の下にこれらの金属を接触させた
後に固体状態で拡散が行われる。非常に清浄な条件の下
に金属と金属とを接触させることは重要である。しかし
ながら、クリープにより金属と金属とを接触させるには
時間が長くかかり、時間の経過につれ清浄度が低下する
。しかも、特にハネカム・サンドイッチ・パネル構造体
に応用した場合には、降伏または塑性流れを生じさせて
金属と金属とを接触させることはいよいよ実際的でない
。本発明によれば従来技術の拡散接合方法の欠点を可成
り排除するのがしかもその利点を失わずに、チタンとチ
タン合金との構造体を接合するめ、液状拡散と固体状態
拡散とを併用する方法が提供される。
特に、少量のニッケルと銅と銀とを、接合されるる物質
の対向した接合面間に挿入し拡散ブリッジを形成するの
がよい。挿入された金属はニッケル、銅、銀、銅、ニッ
ルの層としてこの順序にかまたはこれらの金属の合金と
しておかれる。本発明の基本的な実施態様として、挿入
される金属は、銅、ニッケル、銅の層としてこの順序か
またはこれらの金属の合金としておかれる。これらの金
属の総量は、前者の場合ニッケルが38〜45重量%、
銅が38〜45重量%、銀が10〜24重量%、後者の
場合ニッケルが40〜6の重量%、銅が60〜4血重量
%である。次いで、接合される材料は保護雰囲気中で周
囲温度から固体状態での拡散が生起する高い温度にまで
加熱され、この加熱中この方法に使用された金属のいづ
れもの融解点とべ‐ター・トランサス(transus
)点とよりも低い温度で短時間の間液状になる共晶組成
物を形成する。
の対向した接合面間に挿入し拡散ブリッジを形成するの
がよい。挿入された金属はニッケル、銅、銀、銅、ニッ
ルの層としてこの順序にかまたはこれらの金属の合金と
しておかれる。本発明の基本的な実施態様として、挿入
される金属は、銅、ニッケル、銅の層としてこの順序か
またはこれらの金属の合金としておかれる。これらの金
属の総量は、前者の場合ニッケルが38〜45重量%、
銅が38〜45重量%、銀が10〜24重量%、後者の
場合ニッケルが40〜6の重量%、銅が60〜4血重量
%である。次いで、接合される材料は保護雰囲気中で周
囲温度から固体状態での拡散が生起する高い温度にまで
加熱され、この加熱中この方法に使用された金属のいづ
れもの融解点とべ‐ター・トランサス(transus
)点とよりも低い温度で短時間の間液状になる共晶組成
物を形成する。
温度は制された割合で所定のレベルにまで引上げられた
共晶融解物を再び固化させ、更に固体状態での拡散によ
りブリッジ材の成分を低下させて所定の合金を接合個所
に形成できる程度の時間この所定温度が保持される。次
いで加熱源が取除かれ保護雰囲気を保持しつつ温度を所
定の冷却時間かけて周囲温度にまで引下げる。接合され
る対向面間にブリッジ材を挿入するには選択された金属
または合金の薄い層をハネカム・コアの緑部に積層状に
重ねて行うことが好ましい。
共晶融解物を再び固化させ、更に固体状態での拡散によ
りブリッジ材の成分を低下させて所定の合金を接合個所
に形成できる程度の時間この所定温度が保持される。次
いで加熱源が取除かれ保護雰囲気を保持しつつ温度を所
定の冷却時間かけて周囲温度にまで引下げる。接合され
る対向面間にブリッジ材を挿入するには選択された金属
または合金の薄い層をハネカム・コアの緑部に積層状に
重ねて行うことが好ましい。
金属または合金を重ねることはブラシ(Dalic)ま
たは浸債電気めつき、蒸着および粉末港射法の如き任意
適当な手段により行うことができるが、めつきされた物
質の量と位置とを制御できるので、浸債電気めつきが好
ましい。このブリッジの主たる目的は、金属と金属とを
接合させ、その結果、金属の対向接合面間に拡散ブリッ
ジを形成させ従って原子移動が行われて固体状態でのポ
スト拡散(後拡散)が促進され、それにより安定した拡
散接合が敏速に行われ、耐疲労、籾断強さ、平たい状態
での引張り強さの如き接合構造体の特性を改善する小さ
い条帯が形成されるようにするためである。
たは浸債電気めつき、蒸着および粉末港射法の如き任意
適当な手段により行うことができるが、めつきされた物
質の量と位置とを制御できるので、浸債電気めつきが好
ましい。このブリッジの主たる目的は、金属と金属とを
接合させ、その結果、金属の対向接合面間に拡散ブリッ
ジを形成させ従って原子移動が行われて固体状態でのポ
スト拡散(後拡散)が促進され、それにより安定した拡
散接合が敏速に行われ、耐疲労、籾断強さ、平たい状態
での引張り強さの如き接合構造体の特性を改善する小さ
い条帯が形成されるようにするためである。
本発明の液体界面拡散接合方法による組立体の接合に先
立ち、その要素を胆立てて固定するのに種々の周知の手
段を利用できる。
立ち、その要素を胆立てて固定するのに種々の周知の手
段を利用できる。
高度の真空下において行うことが好ましい加熱操作には
種々の周知の手段を使用することができる。
種々の周知の手段を使用することができる。
チタンに効果的な清浄化処理を行なうことは、チタンの
汚染を防止するため、ハネカム・コア・サンドイッチ・
パネル構造体の全体をめつきして液状界面拡散接合を行
なう場合の1つの重要な面である。
汚染を防止するため、ハネカム・コア・サンドイッチ・
パネル構造体の全体をめつきして液状界面拡散接合を行
なう場合の1つの重要な面である。
本発明の1つの目的は、それぞれがチタンまたはチタン
をベースとした合金で作った2個の部材間に安定した拡
散接合継手を形成する新規にして改良された方法を堤供
することである。
をベースとした合金で作った2個の部材間に安定した拡
散接合継手を形成する新規にして改良された方法を堤供
することである。
本発明の他の1つの目的は、それぞれがチタンかチタン
をベースとした合金で作った2個の部材間に液状と固体
状態での両拡散方法の好ましい特徴を組合わせて接合継
手を形成する方法を提供することである。
をベースとした合金で作った2個の部材間に液状と固体
状態での両拡散方法の好ましい特徴を組合わせて接合継
手を形成する方法を提供することである。
更にまた本発明の他の1つの目的は、拡散接合されるチ
タンおよびチタンをベースとした部材の対向接合面に液
状界面を形成し、接合された部材の基体となる使用金属
の特性を損わないかまたは部材の重量をあまり増大させ
ずに、部材間に拡散ブリッジを形成しまた部材間におけ
る原子拡散(原子移動による固体拡散)を促進する方法
を提供することである。
タンおよびチタンをベースとした部材の対向接合面に液
状界面を形成し、接合された部材の基体となる使用金属
の特性を損わないかまたは部材の重量をあまり増大させ
ずに、部材間に拡散ブリッジを形成しまた部材間におけ
る原子拡散(原子移動による固体拡散)を促進する方法
を提供することである。
本発明の更に他の1つの目的は、チタンおよびチタンを
ベースとした合金である金属製ハネカム・サンドイッチ
・パネル構造体のコアと対向したシートとを接合するた
め、液状拡散と固体状態の拡散とを絹合せた方法を提供
することである。
ベースとした合金である金属製ハネカム・サンドイッチ
・パネル構造体のコアと対向したシートとを接合するた
め、液状拡散と固体状態の拡散とを絹合せた方法を提供
することである。
本発明の更に他の1つの目的は、チタンのコアを対向し
たシートまたは固体部分に髪合する際に全体の重量の増
加を少なくする方法を提供することである。本発明の更
に他の1つの目的は、接合継手部においても基体となる
使用金属の粒界が形成されること、および継手領域内で
ろう付け物質成分が低下されていることを特徴とする、
液状界面一固体状態拡散接合方法とそれにより得られる
接合構造体とを提供することである。
たシートまたは固体部分に髪合する際に全体の重量の増
加を少なくする方法を提供することである。本発明の更
に他の1つの目的は、接合継手部においても基体となる
使用金属の粒界が形成されること、および継手領域内で
ろう付け物質成分が低下されていることを特徴とする、
液状界面一固体状態拡散接合方法とそれにより得られる
接合構造体とを提供することである。
更にまた本発明の他の1つの目的は、ブリッジ金属の量
と積層配置とを制御することである。
と積層配置とを制御することである。
本発明のその他の目的、特徴ならびに利点は以下の添付
図面に関連させた説明により理解できることと思う。次
に本発明のより完全な理解を得るために、最初に第1図
について説明する。
図面に関連させた説明により理解できることと思う。次
に本発明のより完全な理解を得るために、最初に第1図
について説明する。
接合される部材AおよびB‘ま第1図に示した如く完全
に平らでも完全に清浄でもない。
に平らでも完全に清浄でもない。
第1図には部材A,Bの顕微鏡的な微小部分が何倍かに
拡大して示してある。都材A,Bの界面に拡散接合を行
うためには、部村を非常に清浄な状態にすることが必要
であり、また一般に必要以上の時間、過度の温度または
過度の圧力により生ずることのある著しい変形と機械的
特性の劣化を生じさせることなく長時間にわたり高い温
度と圧力とを使用する必要がある。従来技術の方法によ
れば、固体状拡散接合は、接合温度における材料の強度
以上の圧力を利用する降伏応力制御法か、または原子拡
散の開始前に界面空隙を越えて金属と金属とを接触させ
るのに長時間を必要とするクリープ制御法により行うこ
とができる。
拡大して示してある。都材A,Bの界面に拡散接合を行
うためには、部村を非常に清浄な状態にすることが必要
であり、また一般に必要以上の時間、過度の温度または
過度の圧力により生ずることのある著しい変形と機械的
特性の劣化を生じさせることなく長時間にわたり高い温
度と圧力とを使用する必要がある。従来技術の方法によ
れば、固体状拡散接合は、接合温度における材料の強度
以上の圧力を利用する降伏応力制御法か、または原子拡
散の開始前に界面空隙を越えて金属と金属とを接触させ
るのに長時間を必要とするクリープ制御法により行うこ
とができる。
降伏応力制御法では表面を非常に清浄な状態にする必要
があるが、都材の露出時間が非常に短かくまた高い圧力
で接触するので、接合された部材は大気中からの汚染物
により物理的特性が損われることは少し、。これと対照
的に、ゆっくりしたクリープ制御法では表面の清浄性が
厳しく要求され汚染を防止しまた特性の失われるのを防
止するため保護雰囲気かまたは高度の真空を必要とする
。両方の方法共に接合される部材の塑性流れを利用する
。降伏応力制御法は高温度での保持時間が比較的に短か
いため好ましい方法ではあるが、約77℃(1700F
)の温度で高い圧力と非常に清浄な条件とを必要とする
。降伏応力制御法は部材が高温にある間にこれら部材に
高い力をかけるために使用する機械類の費用が高い。こ
の方法はまたそのような機械類が汚染されないようにす
る必要がある。クリープ制御法は塑性流れを与えて部材
を原子接触させるのに非常に長時間を必要とする。この
高温に保持される長い期間中にチタンには酸素やその他
の汚染物が混入しこの方法をあまり好ましくないものに
する。第2図と第3図とには本発明に係る液状界面一拡
散接合方法とこの方法により形成した薮合継手とを特徴
づける特色および結果を図式化して示してある。
があるが、都材の露出時間が非常に短かくまた高い圧力
で接触するので、接合された部材は大気中からの汚染物
により物理的特性が損われることは少し、。これと対照
的に、ゆっくりしたクリープ制御法では表面の清浄性が
厳しく要求され汚染を防止しまた特性の失われるのを防
止するため保護雰囲気かまたは高度の真空を必要とする
。両方の方法共に接合される部材の塑性流れを利用する
。降伏応力制御法は高温度での保持時間が比較的に短か
いため好ましい方法ではあるが、約77℃(1700F
)の温度で高い圧力と非常に清浄な条件とを必要とする
。降伏応力制御法は部材が高温にある間にこれら部材に
高い力をかけるために使用する機械類の費用が高い。こ
の方法はまたそのような機械類が汚染されないようにす
る必要がある。クリープ制御法は塑性流れを与えて部材
を原子接触させるのに非常に長時間を必要とする。この
高温に保持される長い期間中にチタンには酸素やその他
の汚染物が混入しこの方法をあまり好ましくないものに
する。第2図と第3図とには本発明に係る液状界面一拡
散接合方法とこの方法により形成した薮合継手とを特徴
づける特色および結果を図式化して示してある。
第2図において符号Lで示した個所は一旦液状になり次
いで固体状になった直後のブリッジ材を示すが、これは
接合される部村A,Bの少くとも一方の接触面に少量の
ブリッジ材を配置し、このブリッジ材を少くとも共晶温
度に加熱することにより行なわれる。
いで固体状になった直後のブリッジ材を示すが、これは
接合される部村A,Bの少くとも一方の接触面に少量の
ブリッジ材を配置し、このブリッジ材を少くとも共晶温
度に加熱することにより行なわれる。
第1図に示した空隙がブリッジ材が液状になることによ
り充填されるということがこの図からも判ろう。上記の
加熱温度は約871℃(16000F)以上、特に約9
27ないし95400(1700ないし17500F)
に引上げることが好ましいが、得られる共晶合金を第3
図に符号Dで示した如く再び固体状態で拡散を続けさせ
るに十分の時間の間はいずれの場合もチタン合金のベー
タ一。
り充填されるということがこの図からも判ろう。上記の
加熱温度は約871℃(16000F)以上、特に約9
27ないし95400(1700ないし17500F)
に引上げることが好ましいが、得られる共晶合金を第3
図に符号Dで示した如く再び固体状態で拡散を続けさせ
るに十分の時間の間はいずれの場合もチタン合金のベー
タ一。
トランサス点以下にする。第4図は順次にブリッジ材を
配置したチタン製コアの断面を図式化して示す拡大図で
あり、本発明の方法を実施するためのブリッジ材を重ね
る好ましい順序が示してある。これらブリッジ材はニッ
ケル層83、銅層84、銀層85、銅層86、ニッケル
層87とで示してある。ブリッジ材の総量はニッケルが
斑ないし45%、銅が斑ないし45%、銀が10なし、
し24%である。これらの層の好ましい比率はニッケル
層83が21%、銅層84が21%、銀層85が16%
、銅層86が21%、ニッケル層87が21%である。
界面ブリッジ材の全体の厚味は、チタンかチタンをベー
スとした合金が88なし、し100%を占める良好な接
合組成物を継手部に形成するために基体となる使用金属
が十分拡散し得る程度とし、必要以上に厚くならないよ
うにすることが好ましい。
配置したチタン製コアの断面を図式化して示す拡大図で
あり、本発明の方法を実施するためのブリッジ材を重ね
る好ましい順序が示してある。これらブリッジ材はニッ
ケル層83、銅層84、銀層85、銅層86、ニッケル
層87とで示してある。ブリッジ材の総量はニッケルが
斑ないし45%、銅が斑ないし45%、銀が10なし、
し24%である。これらの層の好ましい比率はニッケル
層83が21%、銅層84が21%、銀層85が16%
、銅層86が21%、ニッケル層87が21%である。
界面ブリッジ材の全体の厚味は、チタンかチタンをベー
スとした合金が88なし、し100%を占める良好な接
合組成物を継手部に形成するために基体となる使用金属
が十分拡散し得る程度とし、必要以上に厚くならないよ
うにすることが好ましい。
シートにハネカムを接合するには、ブリッジ材をハネカ
ム・コアの約929の(1平方フート)毎に1ないし5
グラム必要である。シートとシートとを接合するには、
対向接合面の約929の(1平方フート)毎に6なし、
し12グラムのブリッジ材を必要とする。パネル部材を
組立て固定した後、この組立体を加熱のため保護雰囲気
中に入れる。
ム・コアの約929の(1平方フート)毎に1ないし5
グラム必要である。シートとシートとを接合するには、
対向接合面の約929の(1平方フート)毎に6なし、
し12グラムのブリッジ材を必要とする。パネル部材を
組立て固定した後、この組立体を加熱のため保護雰囲気
中に入れる。
加熱サイクルは各部材の形状と全体の形状とに左右され
る。また、加熱速度は部村および加工装置を含む系内の
熱勾配によって決まる。一般には温度勾配を第5図に示
した如く比較的に低い値に保持し、加熱炉内の温度は1
分毎に約55.600(1000F)の割合で約760
q0(14000F)にまで増大せしめ、次いで加熱速
度を27.が0(500F)あるいはそれ以下にする。
従って、都材が約871℃(16000F)に達したと
きに温度勾配が約11.100(200F)以下になる
ように加熱速度を減少させる。約760なし、し871
00(1400ないし16000F)の範囲では一分間
に約11.1℃(200F)お割合の温度増大率が好ま
しいと判った。この期間中、ブリッジ材の銅と銀との部
分が反応して液体と固体との泥糠を形成しそれにより高
温におけるブリッジ材とチタンとの拡散ポテンシャルを
高める。したがって、本発明の基本的な実施態様では、
接合面間に挿入されるブリッジ材金属は銅、ニッケルで
あるが、これに銀を絹合せた前述のような好ましい実施
態様の場合には、ブリッジ材の団体拡散、チタンとの共
晶組成物の形成、融解、固体拡散(後拡散)とつづく一
連の接合工程が基本的な実施態様の場合よりも加速され
ることになる。
る。また、加熱速度は部村および加工装置を含む系内の
熱勾配によって決まる。一般には温度勾配を第5図に示
した如く比較的に低い値に保持し、加熱炉内の温度は1
分毎に約55.600(1000F)の割合で約760
q0(14000F)にまで増大せしめ、次いで加熱速
度を27.が0(500F)あるいはそれ以下にする。
従って、都材が約871℃(16000F)に達したと
きに温度勾配が約11.100(200F)以下になる
ように加熱速度を減少させる。約760なし、し871
00(1400ないし16000F)の範囲では一分間
に約11.1℃(200F)お割合の温度増大率が好ま
しいと判った。この期間中、ブリッジ材の銅と銀との部
分が反応して液体と固体との泥糠を形成しそれにより高
温におけるブリッジ材とチタンとの拡散ポテンシャルを
高める。したがって、本発明の基本的な実施態様では、
接合面間に挿入されるブリッジ材金属は銅、ニッケルで
あるが、これに銀を絹合せた前述のような好ましい実施
態様の場合には、ブリッジ材の団体拡散、チタンとの共
晶組成物の形成、融解、固体拡散(後拡散)とつづく一
連の接合工程が基本的な実施態様の場合よりも加速され
ることになる。
約87ro(16000F)では、加熱速度1分間に約
1.100(20F)に減少せしめられ、温度勾配を制
御しブリッジ材が拡散するに十分な時間を与える。温度
は上記速度で約927ないし9鉢℃(1700なし・し
17500F)の範囲に増大せしめられる。この期間中
に、拡散によりチタン、銅、ニッケルおよび銀の共晶組
成物が得られ共晶液体が形成され、それによりこの液体
または融解物は接合表面間に存在していた空隙を埋め微
細な条帯を形成する。この液体形成時間は、チタンが連
続的に拡散することにより融解物を共晶組成からチタン
の多い組成に敏速に変えることから、短かし、。これに
より等温凝固が行われる。接合構造体をこの高い温度に
保持して、ブリッジ材がこの継手部から遠ざかってでき
るだけ拡散できるようにする。第5図から判るように、
ブリッジ材が継手部から遠ざかって拡散する時間の長さ
は温度に左右される。約927℃(17000F)の温
度を90分間保持することが好ましいが、この時間を更
に長くするとブリッジ材が継手部から遠ざかって一層拡
散する。更に、温度を高くするとより早く拡散するとい
うことも明らかであるが、そのように温度を高くすると
チタン合金のベータ一・トランサス点を越す恐れがある
。次いで冷却サイクルを行うが、冷却サイクルは部材内
に好ましくない残留ストレスを生じさせないような温度
勾配を考慮して決める。
1.100(20F)に減少せしめられ、温度勾配を制
御しブリッジ材が拡散するに十分な時間を与える。温度
は上記速度で約927ないし9鉢℃(1700なし・し
17500F)の範囲に増大せしめられる。この期間中
に、拡散によりチタン、銅、ニッケルおよび銀の共晶組
成物が得られ共晶液体が形成され、それによりこの液体
または融解物は接合表面間に存在していた空隙を埋め微
細な条帯を形成する。この液体形成時間は、チタンが連
続的に拡散することにより融解物を共晶組成からチタン
の多い組成に敏速に変えることから、短かし、。これに
より等温凝固が行われる。接合構造体をこの高い温度に
保持して、ブリッジ材がこの継手部から遠ざかってでき
るだけ拡散できるようにする。第5図から判るように、
ブリッジ材が継手部から遠ざかって拡散する時間の長さ
は温度に左右される。約927℃(17000F)の温
度を90分間保持することが好ましいが、この時間を更
に長くするとブリッジ材が継手部から遠ざかって一層拡
散する。更に、温度を高くするとより早く拡散するとい
うことも明らかであるが、そのように温度を高くすると
チタン合金のベータ一・トランサス点を越す恐れがある
。次いで冷却サイクルを行うが、冷却サイクルは部材内
に好ましくない残留ストレスを生じさせないような温度
勾配を考慮して決める。
従って、わん曲状変形および熱応力を生じさせるような
急激な温度勾配にしない限り、できるだけ敏速に冷却す
ることが通例である。約649q○(12000F)ま
では1分間に27.8午C(500F)の冷却速度にす
る必要があり、この温度に達した時に冷却速度を1分間
に55.600(1000F)にまで増大できる。冷却
サイクルの開始時に、使用する高い真空は10‐5トー
ル程度であり、そして2次拡散段階と制御冷却段階中は
約10‐6トールに増大され、そのレベルに保持される
。約53がC(10000F)またはそれ以下になった
後、もし冷却を促進することが望ましい場合には当該系
内を不活性雰囲気にしてもよい。接合部材は約14ぴC
(3000F)以下になるまでは周囲大気中に出さない
。第5図においては、接合表面の温度に関して、第1段
階の加熱期間(炉内温度上昇)、第2段階の加熱期間(
接合界面の温度上昇及び固体拡散)、第3段階の加熱ま
たは維持期間(共晶融解物の生成、固化、及び引つづい
ての固体拡散)、及び第4段階の冷却期間が夫々区間1
,ロ,m及びNとして標示されており、その処理温度に
よって後期固体拡散の区間に差があることが例示されて
いる。
急激な温度勾配にしない限り、できるだけ敏速に冷却す
ることが通例である。約649q○(12000F)ま
では1分間に27.8午C(500F)の冷却速度にす
る必要があり、この温度に達した時に冷却速度を1分間
に55.600(1000F)にまで増大できる。冷却
サイクルの開始時に、使用する高い真空は10‐5トー
ル程度であり、そして2次拡散段階と制御冷却段階中は
約10‐6トールに増大され、そのレベルに保持される
。約53がC(10000F)またはそれ以下になった
後、もし冷却を促進することが望ましい場合には当該系
内を不活性雰囲気にしてもよい。接合部材は約14ぴC
(3000F)以下になるまでは周囲大気中に出さない
。第5図においては、接合表面の温度に関して、第1段
階の加熱期間(炉内温度上昇)、第2段階の加熱期間(
接合界面の温度上昇及び固体拡散)、第3段階の加熱ま
たは維持期間(共晶融解物の生成、固化、及び引つづい
ての固体拡散)、及び第4段階の冷却期間が夫々区間1
,ロ,m及びNとして標示されており、その処理温度に
よって後期固体拡散の区間に差があることが例示されて
いる。
本発明の方法を実施するためにブリッジ材を重ねる基本
的に好ましい順序は、第4図において外側の2つの層を
省略した場合に相当し、第4図によって説明すると、銅
層84と、ニッケル層85と銅層86とするのである。
的に好ましい順序は、第4図において外側の2つの層を
省略した場合に相当し、第4図によって説明すると、銅
層84と、ニッケル層85と銅層86とするのである。
この場合のブリッジ材の総量量はニッケルが40なし、
し60%、銅が60ないし40%であって、好ましいの
は5伍村50の組成である。銅は層84,86にそれぞ
れ分けられる。界面ブリッジ材の全体の厚味は、継手部
においてベース合金が88ないし100%を占める良好
な接合組成物を形成するために基体となる使用金属が十
分拡散し得る程度とし、必要以上に厚くならないように
することが好ましい。ハネカムをシートに良好に接合す
るには、ハネカム・コアの929の(1平方フート)毎
にブリッジ材を1ないし5グラム使用する。シートとシ
ートとを良好に接合するには、対向接合面の約929の
(1平方フート)毎にブリッジ材を6なし、し12グラ
ム必要とする。パネル部材を組立て固定した後、この組
立体を加熱のため保護雰囲気に入れる。加熱サイクルは
各部材の形状と全体の形状とに左右される。加熱速度は
工具および都材を含む系内の熱勾配に左右される。温度
勾配を比較的に低い値に保持することが通例である。第
5図に示してあるように、加熱炉内の温度は1分間に約
55.6℃(1000F)の割合で約760oo(14
000F)にまで増大せしめ、次いでこの温度勾配を2
7.8oC(500F)またはそれ以下にする。従って
、部材が約871℃(16000F)に達したときに温
度勾配が約11.1(200F)以下になるように加熱
速度を、減少させる。約760ないし871℃(140
0ないし16000F)の範囲では1分間に約11℃(
200F)の温度割合で増大させることが良いことが判
った。約87ro(16000F)では、温度勾配は1
分間に約1.1℃(20F)の割合にまで引下げられ温
勾配を制御しブリッジ材に拡散する時間を与えるように
する。
し60%、銅が60ないし40%であって、好ましいの
は5伍村50の組成である。銅は層84,86にそれぞ
れ分けられる。界面ブリッジ材の全体の厚味は、継手部
においてベース合金が88ないし100%を占める良好
な接合組成物を形成するために基体となる使用金属が十
分拡散し得る程度とし、必要以上に厚くならないように
することが好ましい。ハネカムをシートに良好に接合す
るには、ハネカム・コアの929の(1平方フート)毎
にブリッジ材を1ないし5グラム使用する。シートとシ
ートとを良好に接合するには、対向接合面の約929の
(1平方フート)毎にブリッジ材を6なし、し12グラ
ム必要とする。パネル部材を組立て固定した後、この組
立体を加熱のため保護雰囲気に入れる。加熱サイクルは
各部材の形状と全体の形状とに左右される。加熱速度は
工具および都材を含む系内の熱勾配に左右される。温度
勾配を比較的に低い値に保持することが通例である。第
5図に示してあるように、加熱炉内の温度は1分間に約
55.6℃(1000F)の割合で約760oo(14
000F)にまで増大せしめ、次いでこの温度勾配を2
7.8oC(500F)またはそれ以下にする。従って
、部材が約871℃(16000F)に達したときに温
度勾配が約11.1(200F)以下になるように加熱
速度を、減少させる。約760ないし871℃(140
0ないし16000F)の範囲では1分間に約11℃(
200F)の温度割合で増大させることが良いことが判
った。約87ro(16000F)では、温度勾配は1
分間に約1.1℃(20F)の割合にまで引下げられ温
勾配を制御しブリッジ材に拡散する時間を与えるように
する。
約927ないし954qo(1700ないし17500
F)の範囲では温度はこの割合で増大せしめられる。こ
の期間中、拡散により、チタン、銅およびニッケルの共
晶組成物が得られ共晶液体が形成され、それによりこの
液体または融解物は接合表面間に存在していた空隙を完
全にふさぎ微細な条帯を形成する。チタンが拡散を続け
ることにより融解物の組成を共晶組成からチタンが多量
に含まれている組成に敏速に変えるため、液体の生成し
ている時間は短かし、。これにより等温凝固が行われる
。接合構造体はブリッジ材が継手部から遠ざかってでき
るだけ拡散できるように高い温度に保持される。第5図
から判るように、ブリッジ材が継手部から遠ざかって拡
散する時間の長さは温度に左右される。90分間にわた
り約9270(17000F)の温度に保持することが
好ましいが、この時間を更に長くするとブリッジ材が継
手部から遠ざかって一層拡散する。
F)の範囲では温度はこの割合で増大せしめられる。こ
の期間中、拡散により、チタン、銅およびニッケルの共
晶組成物が得られ共晶液体が形成され、それによりこの
液体または融解物は接合表面間に存在していた空隙を完
全にふさぎ微細な条帯を形成する。チタンが拡散を続け
ることにより融解物の組成を共晶組成からチタンが多量
に含まれている組成に敏速に変えるため、液体の生成し
ている時間は短かし、。これにより等温凝固が行われる
。接合構造体はブリッジ材が継手部から遠ざかってでき
るだけ拡散できるように高い温度に保持される。第5図
から判るように、ブリッジ材が継手部から遠ざかって拡
散する時間の長さは温度に左右される。90分間にわた
り約9270(17000F)の温度に保持することが
好ましいが、この時間を更に長くするとブリッジ材が継
手部から遠ざかって一層拡散する。
また温度を高くすればそれだけ拡散を敏速にすることも
明らかであるが、そのように温度を高くするとチタン合
金のベータ一・トランサス点を超える恐れがある。次い
で冷却サイクルを行うが、冷却サイクルは部材内に好ま
しくない残留応力を生じさせないような温度勾配を考慮
して決める。
明らかであるが、そのように温度を高くするとチタン合
金のベータ一・トランサス点を超える恐れがある。次い
で冷却サイクルを行うが、冷却サイクルは部材内に好ま
しくない残留応力を生じさせないような温度勾配を考慮
して決める。
従って、わん曲状に変形させたり熱応力を生じさせるよ
うな急激な温度勾配にしない限り、できるだけ敏速に冷
却することが通例である。約649℃(12000F)
の温度までは1分間に約27.がo(500F)以下の
冷却速度にする必要があり、この温度になると冷却速度
を1分間に約55.6℃(1000F)に増大できる。
冷却サイクルの開始時には、10‐5トール程度の高度
の真空が利用され、2次拡散段階および制御冷却段階に
おいては約10‐6トールの一定したレベルにまで増大
させ、この真空度を保持する。約53ぜ0(10000
F)またはこれ以下の温度に達した後、もし冷却を促進
することが所望の場合には、当該系内を不活性雰囲気に
してもよい。接合部材は約1490C(30びF)以下
の温度になるまでは周囲大気中に出さない。本発明は、
クリーブまたは降伏応力により基体となる金属の部村に
歪を与える必要もなく、また従来技術の方法と比較して
安価でしかも短時間でチタンを拡散接合する方法を提供
するものである。
うな急激な温度勾配にしない限り、できるだけ敏速に冷
却することが通例である。約649℃(12000F)
の温度までは1分間に約27.がo(500F)以下の
冷却速度にする必要があり、この温度になると冷却速度
を1分間に約55.6℃(1000F)に増大できる。
冷却サイクルの開始時には、10‐5トール程度の高度
の真空が利用され、2次拡散段階および制御冷却段階に
おいては約10‐6トールの一定したレベルにまで増大
させ、この真空度を保持する。約53ぜ0(10000
F)またはこれ以下の温度に達した後、もし冷却を促進
することが所望の場合には、当該系内を不活性雰囲気に
してもよい。接合部材は約1490C(30びF)以下
の温度になるまでは周囲大気中に出さない。本発明は、
クリーブまたは降伏応力により基体となる金属の部村に
歪を与える必要もなく、また従来技術の方法と比較して
安価でしかも短時間でチタンを拡散接合する方法を提供
するものである。
すなわち、本発明によれば接合部を特別に加圧する必要
がなく、共晶組成の形成→融解→液状拡散→凝固→固体
拡散のプロセスを経せ拡散接合を行うのであるから接合
部は基体金属Tiの化学的物理的特性を本質的に保持す
ることとなる。したがってハネカム・サンドイッチ・コ
ア構造体のように部材を加圧しにくいものの接合に適用
でき、しかも上述の一連のプロセスを通常の炉の中で、
途中で温度を下げることなく、実施することができる。
またこの方法では接合した組立体の重量増加も少ないの
である。本発明の方法はその原理を逸脱することなく種
々の形式にして行うことができる。
がなく、共晶組成の形成→融解→液状拡散→凝固→固体
拡散のプロセスを経せ拡散接合を行うのであるから接合
部は基体金属Tiの化学的物理的特性を本質的に保持す
ることとなる。したがってハネカム・サンドイッチ・コ
ア構造体のように部材を加圧しにくいものの接合に適用
でき、しかも上述の一連のプロセスを通常の炉の中で、
途中で温度を下げることなく、実施することができる。
またこの方法では接合した組立体の重量増加も少ないの
である。本発明の方法はその原理を逸脱することなく種
々の形式にして行うことができる。
従って、前記した本発明の実施態様と実施例とは例示に
すぎず何ら本発明を限定するものではなく、本発明の範
囲は前記の特許請求の範囲によってのみ限定されるもの
でありこの範囲内で種々変更を加えることができる。
すぎず何ら本発明を限定するものではなく、本発明の範
囲は前記の特許請求の範囲によってのみ限定されるもの
でありこの範囲内で種々変更を加えることができる。
第1図は実際の部材の真の表面を示す顕微鏡写真を図式
化して示す説明図、第2図は本発明の方法により接合さ
れる部材の対向接合面における液状界面と拡散ブリッジ
とを図式化して示す図、第3図は拡散ブリッジを経て行
なわれる基体となる使用金属の原子移動およびブリッジ
材成分の低下の様子を図式化して示す図、第4図は本発
明の方法により接合される対向接合面の少くとも一方に
おいて液状界面を形成するブリッジ材金属の好ましい順
序を示すハネカム・コア部材端部の一部断面拡大説明図
、および第5図は本発明に係る液状界面拡散接合方法を
実施する際における典型的接合サイクルを示すグラフで
ある。 78…ハネカム・コア、83,87…ニッケル層、84
,86…銅層、85・・・銀層。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図
化して示す説明図、第2図は本発明の方法により接合さ
れる部材の対向接合面における液状界面と拡散ブリッジ
とを図式化して示す図、第3図は拡散ブリッジを経て行
なわれる基体となる使用金属の原子移動およびブリッジ
材成分の低下の様子を図式化して示す図、第4図は本発
明の方法により接合される対向接合面の少くとも一方に
おいて液状界面を形成するブリッジ材金属の好ましい順
序を示すハネカム・コア部材端部の一部断面拡大説明図
、および第5図は本発明に係る液状界面拡散接合方法を
実施する際における典型的接合サイクルを示すグラフで
ある。 78…ハネカム・コア、83,87…ニッケル層、84
,86…銅層、85・・・銀層。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 共にチタンかチタンをベースとした合金物質製のハ
ネカム・コア物質とそれに対向するシートとを接合する
液状界面拡散接合方法であつて;コアの縁部の表面に銅
とニツケルの2種の金属を順次積層して拡散用のブリツ
ジ材を形成し、その成分の総量はニツケルが40〜60
重量%、銅が60〜40重量%であり;前記ブリツジ材
をコアとシートを間に介在させて接合させる接合表面を
合わせ;該接合表面に、外部から圧力を与えることなく
接合のための位置と整列状態とを保持せしめ;このよう
に保持された前記接合表面を保護雰囲気内におき、これ
ら接合表面の温度を上昇せしめ、前記ブリツジ材の積層
内及び該ブリツジ材とチタンとの間に固体拡散を生起さ
せるようにし、次いでこの拡散により形成されるチタン
、銅およびニツケルの共晶合金の融解が起るようにし、
さらに、銅とニツケルがチタン中に拡散しつづけること
により共晶融解物の組成とは異る組成を有する合金とな
る結果、共晶融解物が固化した後に温度を所定の時間に
わたり前記の融解の温度以上の所定のレベルに維持して
固体拡散により接合個所での前記ブリツジ材成分を低下
せしめ;その後、接合した部分に好ましくない残留応力
を生じないような所定の早さで接合部分の温度を低下さ
せる;ことから成ることを特徴とする、ハネカム構造体
の液状界面拡散接合方法。 2 共にチタンかチタンをベースとした合金物質のハネ
カム・コア物質とそれに対向するシートとを接合する液
状界面拡散接合方法であつて;コアの縁部の表面にニツ
ケル、銅および銀の3種の金属を順次積層して拡散用の
ブリツジ材を形成し、その成分の総量は、ニツケルが3
8〜45重量%、銅が38〜45重量%、銀が10〜2
4重量%、であり;前記ブリツジ材をコアとシートの間
に介在させて接合させる接合表面を合わせ;該接合表面
に、外部から圧力を与えることなく接合のための位置と
整列状態とを保持せしめ;このように保持された前記接
合表面を保護雰囲気内におき、これら接合表面の温度を
上昇せしめ、前記ブリツジ材の積層内及び該ブリツジ材
とチタンとの間に固体拡散を生起させるようにし、次い
でこの拡散により形成されるチタン、銅、ニツケルおよ
び銀の共晶合金の融解が起るようにし、さらに、銅、ニ
ツケルおよび銀がチタン中に拡散しつづけることにより
、共晶融解物の組成とは異る組成を有する合金となる結
果、共晶融解物が固化した後に温度を所定の時間にわた
り前記の融解の温度以上の所定のレベルに維持して固体
拡散により接合個所での前記ブリツジ材成分を低下せし
め;その後、接合した部分に好ましくない残留応力を生
じないような所定の早さで接合部分の温度を低下させる
;ことから成ることを特徴とする、ハネカム構造体の液
状界面拡散接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP48106077A JPS6028592B2 (ja) | 1973-09-21 | 1973-09-21 | ハネカム構造体の液状界面拡散接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP48106077A JPS6028592B2 (ja) | 1973-09-21 | 1973-09-21 | ハネカム構造体の液状界面拡散接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5057051A JPS5057051A (ja) | 1975-05-19 |
| JPS6028592B2 true JPS6028592B2 (ja) | 1985-07-05 |
Family
ID=14424514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP48106077A Expired JPS6028592B2 (ja) | 1973-09-21 | 1973-09-21 | ハネカム構造体の液状界面拡散接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6028592B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002292474A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-08 | Fuji Heavy Ind Ltd | チタン材又はチタン合金材の接合方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5874291A (ja) * | 1981-10-30 | 1983-05-04 | Hitachi Ltd | 拡散接合方法 |
| JPS6130289A (ja) * | 1984-07-20 | 1986-02-12 | Tokuriki Honten Co Ltd | 複合材料の製造方法 |
-
1973
- 1973-09-21 JP JP48106077A patent/JPS6028592B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002292474A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-08 | Fuji Heavy Ind Ltd | チタン材又はチタン合金材の接合方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5057051A (ja) | 1975-05-19 |
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