JPS6086202A

JPS6086202A - 金属部材への粉末圧粉体の焼結接合法

Info

Publication number: JPS6086202A
Application number: JP19251883A
Authority: JP
Inventors: Tsugio Kawamura; 次男河村; Seiichi Ohira; 大平　成一; Mitsuo Ohori; 大堀　光夫; Toshiro Imai; 今井　斗志郎; Yoshikazu Kondo; 近藤　嘉一
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 1983-10-17
Filing date: 1983-10-17
Publication date: 1985-05-15
Also published as: JPS6334201B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】本発明、は焼結時に液相な生じる成分からなる粉末圧粉
体を金属部材と一曲線上または直線上においてのみ接触
するように組みつけ、非加圧の状態で真空中または非酸
化性雰囲気中で一度の加熱により液相焼結と接合を同時
に行わせることをｑ、１−徴とする焼結接合方法に関す
るものである。

一般に金属部材に焼結体を接合する方法には、溶接法や
◇ライ１１法、拡散接合法等がある。

溶接法は硬度が西（、靭性の低い焼結体の場合には熱（
向撃によりクラックを生し使用できない場合がある。ろ
うト１は銀ろうや銅ろうのろう伺ｄ１λ度が６００〜９
００℃程度であり、ろう刊温度は高くないが、逆に高温
耐熱部材として使用したい場合にろう何部から溶融９．
１１離して使用できない。またろう伺強度が必ずしも高
々なくろう何部の強度に不安が残り、大きな荷重に耐え
る必要がある場合に使用できない等の問題をもっている
。

次に拡散接合法については通常の鋼材等の接合に利用さ
れる方法であり、一般に１，０００〜１，３００℃程度
で加熱することにより拡散を行わせることによって接合
が行わ゛れる。しかしながらこの方法は、焼結体と金属
部材な充分に接触させるために焼結体と金属部材の表面
形状を全く一致させ、かつ接合面の表面粗さを非常に細
かくする必要があり、未接合面をな（するため時として
荷重を負荷させた状態でかつ長時間の加熱を必要とし、
また拡散接合時に焼結体を再加熱することによるコスト
アップやａ性の劣化等の問題がある。

このため焼結の際の収縮を利用し銅相もしくは超硬合金
の外周に圧粉体を同軸的に配し、−回の焼結加熱により
接合させる方法が提案されてしするが、これらはすべて
環状に接合する場合にのみしか利用できず、また圧粉体
の内径寸法をある範囲内にきびしくおさえないと焼結体
に割れを生じる等の問題がある。

粉末圧粉体を実質的に１００％真密度の焼結体とし、か
つこれらの焼結体の形状を所期の形状に保ち、かつ焼結
体を金属部材の接合したい部分に適格に接合させ、かつ
焼結体の破断等をおこさず’ｉａｉい接合強度で接合さ
せるためには、圧粉体をｌｌ’ｔに金属部材表面に置く
だけではとれ等ずへての条件を満足させる事は困難であ
る。この理由として、粉末圧粉体は加熱によって液相出
現により、縦。

＋ｌ’ｌ　ｇ　Ｉ団さ全方向で大きな収縮をおこし、収
縮に伴って焼結が進行する粉末圧粉体は金属部材」二を
その収縮分だけ移動するために、最終焼結体が最終の接
合位置からはずれた位１１°・１１となったり、また焼
結による収縮中にある個所で９祠との間で部分的な焼結
接合をおこし、この接合力が焼結体の収縮力よりも強い
と、焼結体の破断につながり、また接合位置を狂わせる
原因となる。特に焼結体寸法が大きくなる程これらの問
題が太き（なってくる。

本発明の目的は上述の如き間匙点を解決する方法を提案
するものであり、円筒体などの全周に接合するのではな
く、必要とする部分のみに接合可能であり、金属部材表
面が二次曲面であっても接合できる方法を提供すること
にある。

以下、本発明を更に詳細に説明する。

本発明で使用する粉末圧粉体の材料は１，０００〜１．
３５０℃の間で共晶液相を生じるものが好ましい。

木発明者らはすてにＢ含有量が３〜２０％でＦｅを含む
硼化物もしくは複硼化物系の硬質焼結合金およびこれら
の粉末についてＩＪＩＩ示しており（特公昭５４−２７
８１８．特公昭５６−８９０４．局−公明５６−１５７
７３．　！１．５公昭５６−３７２８１゜特開昭５８−
６７１３４２）、液相焼結を行わせるオ」料であるので
、これを主として以下に詳細に説明する。

本発明に使用した硬質焼結合金および粉末はＢを３〜２
０％含有し、少なくとも１０％以上のＦｅを含む。Ｂは
硼化物または複硼化物の硬質相を形成して分子ｉｔ存在
し、高い硬度と耐摩耗性を賦与する。また、粉末圧粉体
の焼結と金属部材への強固な接合を、非加圧のもとで行
わせる重要な役割を果ず。硬質相の量は４０〜９５％で
ある。

焼結体の硬度はＩ−ＩＲＡ８０〜９３の範囲であるが、
１１ＲＡ７７程度まで硬度を落してもよい場合はＢ金白
−量を２％に下げることもできる。

硬質相を形成する硼化物成分は、Ｍｏ、　Ｗ、　Ｔｉ。

Ｖ　、　Ｎｌ）、　Ｔａ、　Ｚｒ、　ｒ−１１の■ａ、
Ｖａおよび■ａ族元素およびＰｃ　、　Ｃｒ　、Ｃｏ　
、Ｎｉ　、　Ｍｎの鉄族金属元素である。Ｃまたは炭化
物や窒化物を添加した場合には、これらは主として硬質
相を形成する。硬質相をとりまく結合相は、焼結体に強
度と靭性な賦与するものであり、ＦＣ基の合金成分より
なる。Ｃｒ、Ｎｉ。

ＭＯ、Ｗ　、Ｃｏ　、Ｃｏ　、　Ｍｎ等の添加：ｌｉｔ
によって、これらは硬質相または結合相あるいは両相に
存在し焼結体に耐食性、耐熱性および強度を賦与する役
；ｌＨ４１をする。

使用する粉末の粒度は３５０メツシユ（４４μ）以下、
好ましくは５００メソシユ（２５μ）以下、更に好まし
くは平均粒径ｏ３〜３μの範囲である。

この理由は粉末を圧粉成形した時の粉末相互の結合力を
高めて圧粉体に欠けや形（ずれを起させないこと、更に
焼結反応を円滑に行わせ、気孔の少ない実質的に真密度
の焼結体を得ること、焼結体の硬度や抗折力、耐摩耗性
などの機械的特性を高く保つこと、金属部材との接合強
度を高（し接合界面に気孔等の欠陥を残さないようにす
ることのため基本的に重要である。粉末粒度が１．　Ｏ
Ｏメツシュ（１５０μ）〜３２５メツツユあるいは５０
０メツンユよりも粗い粉末を含む場合には焼結体には多
くの空孔が残存し、また真密度の焼結体を得ることがで
きず抗折力等の強度は低下し、接合界面にも空孔が残存
して強力な接合体が得られない。

粉末を微細化するためにはアルコールやアセトン等の溶
剤を使用した湿式ボールミル、振動ボールミル、アトラ
イターあるいはこれらに相当する粉砕手段を用いる。微
粉末となるに従って、粉末が酸化しやすくなるのでパラ
フィン、ステアリン酸。

ステアリン酸亜鉛等の適量を使用するのが好ましい。

上記の微粉砕した粉末を乾燥、造粒後、加圧力１００〜
３．０００　ｋｇ７ｃｍ　、好ましくは１５０〜２、　
ＯＯＯｋｇ／ｃＪで所望の形状に圧粉成形し、圧粉密度
を３．２〜５．６９／ｃ４好ましくは３．４−５．１　
ｆ／ｃ４の範囲とする。これは真密度の焼結体の３８〜
６７％、好ましくは４０〜６０％の範囲である。圧粉体
密度が３．２９／ｃＡより小さいと圧粉体の強一度が不
足し、取扱いや運搬などの作業中に圧粉体がこわれるこ
とがおこる。また焼結中に亀裂や空孔を生しやすくなり
、接合が不充分な場合も多く安定しない。圧粉体密度が
５．６９／ｃＪ以上になると粉末表面に少量残イｆして
いる酸化物や、この酸化物に起因するＣＯカス、あるい
は粉末粒子間に存在する空孔の逸散が困難となり、これ
らが焼結体の中心部に残存しやすくなり、焼結体の機械
的特性を低下させる。

−Ｊ−記条件で作られた粉末圧粉体を金属部材と直線ま
たは曲線−１−においてのみ接触するように静置し焼結
を行うが、この粉末圧粉体の接合される側の曲率半径を
接合せんとする部材の曲率半径より太き（することが重
要である。どの程度大きければよいかという点について
は、圧粉体が加熱を受けて収縮しほぼ真密度に到達する
間に、最初の接触（ｅ／置に近い４’Ｆｉ、　ｊｉ’、
ｊから順次遠い側へ接触し、この逆が起らないような最
低限の大きさ以上であれば接合が完全に行われ、破損や
クラック等の問題を起すことはない。

粉末圧粉体の焼結時の収縮率をに％、粉末圧粉体の接合
される側の曲率半径なＲ＝、金属部材の外径なり　ｔｎ
ｍとするとの関係が保たれておれば更に好ましい。また曲率半径Ｒ
は最大無限大（即ち直線）まで可能である。

（第５図参照）更に平板に接合させる場合には曲率半径Ｒは負の値をと
ればよい。

曲率半径が一定でない曲面の場合にも上記関係が維持で
きるように最大曲率半径を基準に圧粉体寸法を算定すれ
ばよい。

金属部材に対する粉末圧粉体の組み伺けの関係は金属部
祠な水平に縞置きし、その上に粉末圧粉体を乗せること
を基本とする。こうすることによって、粉末圧粉体は焼
結と同時に自重によって金属部拐と接触する。必要に応
じて金属部材を傾斜させて１ｒ１き、その傾斜面に粉末
圧粉体を乗せることもできる。この場合にも金属部材と
の接合に、粉末圧粉体の自重を作用させることが必要で
ある。

金属部材の傾斜角度は６０°まで好ましくは４５°まで
である。

使用する金属部材については各種実験の結果、ＪＴＳ規
格ＳＳ祠、ＳＣ祠、ＳＢ祠、　５ＴＴ３拐のような晋通
鋼、３Ｕ、Ｉ材、ＳＣＭ材、ＳＫ祠、ＳＫＳオ８’　、
ＳＫＤ祠。

５ＫＩＩ材、　ＳＵＳ祠、ＳＵＨ材のような低合金鋼、
描漬用鋼、工具鋼、ステンレス鋼、耐熱鋼、高速度鋼、
鋳鋼、鋳鉄零のＦｅベースの飼料が使用でき、いずれも
剪断強度３５〜５０　ｋＪｍａ　、曲げ強度で１００１
（りｈｊ程度以上の強い接合強度が得られる。銀ろうイ
；ｊけ等の接合の剪断強度は２０〜２５１（Ｆ’＋ｎＡ
程度である。

次に接合についての加熱条件について述べる。

加熱炉雰囲気は真空、還元性または非酸化性雰囲気が使
用できるが、ＢやＣｒやＴｉ等の少量の酸化物の還元容
易性や加熱時の酸化防止その他の作業性から８１６　シ
て真空の方がより好ましい。

頁空炉使用の場合真空度は１〜１０　’　ｔｏｒｒ　好
ましくは１０−１〜ｌ　Ｑ　’　ｔｏｒｒの範囲である
。真空度がｌ　ｔｏｒｒ以下では粉末表面にＢ、Ｃｒ、
Ｔｉ等の酸化物が生しるので、下限はｌ　ｔｏｒｒ　、
好ましくは１Ｏ−１ｔｏｒｒである。また、」二記Ｂ、
Ｃｒ、Ｔｉ等の酸化物の還元は１０−’　ｔｏｒｒ　ま
ででほぼ行われ、また、１０”−５ｔｏｒｒ以上に真空
度を上げることは設備的にも高価となるので上限は１０
−５ｔｏｒｒ好ましくは１Ｏ−４ｔｏｒｒ　ｃある。

還元性雰囲気または非酸化性雰囲気としては、Ｔ−１２
、Ｎ２　、　Ａ、ｒカスまたは少量のＣＯやＣＯ２を含
むガスまたはこれらの混合カス雰囲気であり、Ｂ、Ｃｒ
等の酸化が進まないようまたはこれらの酸化物の還元を
行わせるため、酸素ポテンシャルを下げ露点を一１０℃
以下に保っておく。

次に加熱温度は、粉末の組成により変化するが、１、１
５０〜１３５０℃、好ましくは１．１８０〜１、３００
℃の範囲である。本発明に使用する粉末圧粉体の密度は
、真密度の３８〜６７％であり、１、Ｃ１，に１１．に
よって真密度の９９％以」二で、不可避的な少［Ｌの不
純物を含むが実質的に１００％の真密度となる。焼結時
に、粉末中に３〜２０％含有されるＢ１またはＢ化合物
とＦｃ、　Ｎｉ、　Ｃｒ、Ｃｏ等との間で、おおよそ１
．１５０℃以上で）（品液相を生して、はぼ１００％真
密度の焼結体になるが、焼結体中のＢまたはＩ３化合物
が焼結時に、同し焼結温度範囲内で金属部材の鉄、鋼や
合金鋼中のＦｃ。

または含有されているＣｒ　、　Ｎｉ　、　Ｃｏ等との
間でも一部共品液相を生じるものとみられ、粉末圧粉体
Ｉ’ｌの焼結および焼結体と金属部材との間の強固な接
合がほぼ同時に進行するものと考えられる。

焼結体は粉末圧粉体に対して、寸法で１２〜２７％、体
積で３３〜６２％の極めて大きな収縮をおこすにも拘ら
ず、上記の焼結温度と後に述べる時間を選定することに
より、形状がくずれることもな（，１」的とする寸法と
形状をもった焼結体が得られ、かつ、接合部利との間で
も、剪断強度が３５１（６］以上の強固な接合が行われ
る。粉末圧粉体を丸棒や管上に直線または曲線上におい
てのみ接触させた場合、焼結後の正確な寸法と形状を保
ち接合位置も正確であり剪断強度も極めて高いことから
、先づ、大きな寸法収縮がおこって焼結が行われた後、
金属部材との接合が行われているものと解釈される。

例えば第１図、第２図の棒や管上への接合の場合は、圧
粉体が収縮してほぼ１００％真密度の焼結体となり、そ
の半径を小さくしであるいは重力の作用により棒や管に
接触し、接合が行われるものと考えられる。

」二連したように本願発明の技術思想の第１は、粉末圧
粉体を接合金属部拐である鉄、鋼または合金鋼部十」と
一部分のみ接触する状態として間隙をＩＹだせ、かつ粉
末圧粉体の自重が働（ような位置関係におくことである
。第２にはＢ含有量３〜２０％で、しかも微粉砕した粉
末を用いることにより粉末自身がＢによる１００％真密
度の液相焼結を行うと同時に金属部相成分との間でも一
部共品液相を生ずることにより、Ｂが金属部材表面の酸
化物の還元除去と清浄化作用を行い、拡散接合な極めて
容易にすることである。通常の拡１１交接合におい℃は
、接合を充分性わせるために大きな加圧イ１：ｉ山をか
けるが、本願発明の方法においては粉末圧粉体の自重の
みでよく、加圧は必要としない。寸法で１２〜２７％の
極めて大きな収縮を勾えるにも拘らず焼結を完了する最
終時期においてはしめて金属部４４表面と焼結体が全面
ｒ１りに接触するように配置し、拡ｆ１ｆ、接合を完成
させる。

これによって焼結中の焼結体表面が、収縮による移動に
より、金属部十」表面の所定最終位置からずれる現象や
、部分的接合による焼結体の亀裂破１すｉ現象などを完
全に防止し、正確な位置に、目的とする寸法と形状を維
持しながら、実質的に１００％真密度の焼結と接合を同
時に行わせることが可能となるのである。

次に、加熱温度は上記のｉ’１ｌｌ１度範囲であるが、
１、１５０℃以下では真密度の焼結体が得られず、空孔
が多く残存し、また金属ｒｑｓ祠との接合強度が低く　
、　ｆ、ＩＩ離を生じるようになるので下限は１．１５
０℃、好ましくは１．１８０℃である。逆に加熱温度が
「１５過ぎると金属部利との接合％ｉ度（ま充分である
が、焼結体の形状がくずれ、目的とする形状と寸法の焼
結体を得ることができなくなるので温度の」１限（ま１
．３５０℃、〃了ましくは１．３００℃である。

次に１．１５０〜１，３５０℃での加熱口４間番よ５〜
９０分である。焼結と接合の反応は速（進むので−）−
記ｐ１度に５Ｉ−温する速＋Ｃを遅鳴すると一１１記灼
熱温＋Ｗに達すると同時に所期の目的を達成することが
てきるが、焼結や接合強度が、不充分な場合もηヨする
ので、下限を５分とする。粉末圧粉体や金属部利が大き
い場合、更に処理量が多し）場合を二〇よ、部分的な昇
ｌ詰の遅れや、ｄ１１１度の不均一を４−しるので均熱
時間の上限を９０分とする。

次に昇温速度は、液相出現から焼結までの温度範囲での
昇４１λ速度が重要であり、２０℃／分以下におさえる
必要がある。）７　＋Ａ速度が大きし）と士妾合イ立置
が不正確になったり、曲面への接合カイ不」−ノなとこ
ろが生じるので２０℃／分以下が好ましし）。

」−述のように本発明の方法では、焼結接合加熱処理に
際して接合強度を、高めるための荷重をかけろ必四がな
く、粉末圧粉体の自重で接触すれば充Ｉ））である。

ウリε結接合処理を行うに先立ち、金属部組表面はノヨ
ノトフラス＋−、Ｊ＆削、研削等による思皮の除去処理
などを行うことが望ましい。ブラスト処理′８により接
合面に生しる凹凸は、接合強度に影！Ｔを′ｊえる。

表＋ｆｉｉ　ｌ’ｌ　（ＱがＲｍ；＋ｘ　５０７１以−
にテハ、接合節ａ　ヲ保つために加熱温度を土、ける必
要があり、加熱温度を１−げると焼結体の形状がｊ町）
られなくなる。そのため、表面ｉｌｌ　ＩｌｊはＲｍａ
ｘ　６０μ以下で、好ましくは３０１１ν丁、更に好ま
しくは１０　／ｌ以下がよい。

１・限は０．２７ｚ程度の鏡面に仕上げでも良好な接合
節１すが１１、Ｊられるが、通常０８μ程度まででよい
。

必ヅに応じて金属部（（表面を溶剤ににり脱脂し、また
はアルノＪり洗浄や酸洗等の面処理を行う。

以１−に述べた製造条件によって所望の寸法と形状を保
ったｔＶ、粘体とこれの金属部４４への強固な接合を同
１１．′ｆに完了させることができる。接合させる面積
は、必ザに応じてかえることができる。

なお、加熱温度が高いために、加熱の影響を除去するた
め、金属部材の調質熱処理を必要とする場合には、使用
する金属部材の材質に応じて焼結接合後に、規準熱処理
や溶体化処理、焼入れ、焼戻し−や歪み取りや析出処理
等の熱処理を行うことができる。これらの熱処理は、焼
結接合処理後に同一炉内でＮ２ガス等により直ちに所望
の加熱冷却作業を行うことによって１回の加熱、冷却処
理工程で極めて経済的に達せられる。また、−ｐ常温ま
で冷却した後に別な炉で熱処理を行ってもよい。

これらの熱処理に際しても焼結体と金属部材の接合温度
が晶り、また接合強度が充分高いので′ｆ、ＩＩ　１１
１１１等の問題は生じにり（、また焼結体の硬度や抗折
力などの機械的特性の変化はほとんど生じない。

例えば焼７（ハ熱処理は８８０〜１．０００℃、１０〜
３０分Ｎ２カス中で加熱後２０〜５０℃／ｍｚｎの冷却
速度で冷却することによって、金属部利の結晶粒度およ
び機械的易性を復元でき、焼結体の硬度、抗折力および
組織に変化はない。ステンレス鋼の場合は１．０００〜
１．１５０℃に均熱後Ｎ２カスでり冷することをイノ１
用してもよい。

本発明の硬質焼結合金接合金属体は、硬質焼結合金が１
用い硬度と強度を１νち優れた耐摩耗性を持つ他に、優
れた耐食１／］およＵ’　１’！；温での耐熱ＩＹＩ　
、耐酸化ＩＪ１を賦ＬＪすることができるためにｊ翻い
強度を１′１ツだ一般耐１％　Ｎ’　ｉｎ　、　１ｌｊ
４食而ｌ摩材旧、耐熱耐摩拐Ａ１川の複合体として広い
用途範囲で使用する二とができる。例えば平板や円筒、
棒等の金属部祠上に１個才たけ多数個配列し、接合させ
て鉄や非鉄の板や線、棒、盲が通過する部分のカイトプ
レート、ツノイド杯、ニド価やノヨヅトプラスト等によ
る酎こずり４耗用のプレート、石炭、コークス、鉱イ１
．カラス、七メント２等の輸送コンベア等輸送手段のか
き落し棒、板、耐摩部材１石炭だき、流動床ボイラー用
の炉内パイプ類のアッシュエロージョンＵｊ市ライニン
グ、＠ノンドボンブのケーシングや羽根、スクリューコ
ンベア羽根の耐摩ライニング等や、溶融Ｚｎに対する耐
摩耗部品や鉱山、土木、建設機械、鉄鋼、非鉄金属２紙
、化学、氷利用機械金属加工業笠木発明の硬質合金の耐
摩、耐食、耐熱性が活用できる分野に広く用いることが
できる。

以」−に述へた粉末の微粉末化、粉末の圧粉成型王力と
圧粉体密度、加熱に伴う焼結体の収縮量による実質的に
１００％真密度化および金属部祠と粉末圧粉体の紹み伺
は方、金属部材表面粗度の記述はＮ１やＣｏ基のＢ含有
粉末およびＣ，Ｓｉ、Ｐを多（含有させた液相焼結合金
の場合にも同様に適用し得る。

Ｎ１基合金でＢやＳｉ、　Ｃを２〜４％と多（含有する
粉末の場合には液相出現温度は１．０５０℃程度まで低
下する。液相焼結温度が１．３５０℃を越えると加熱時
に金属部材の変形等を生じゃすくなるので、液相焼結温
度が１．３５０℃を越える粉末への適用は困か１［であ
る。

なお前述したように、通常のＦｅ基合金やＮ１基合金等
一般の焼結用に用いられるような一１００メツツユ程度
の粉末を用いる場合には９９％以上で、実質的に１００
％真密度の焼結体は得られず、より低密度焼結体となり
、空孔が残存し、更に金属部祠との接合界面の空孔も増
加し、接合強度も低士するが、１１的によっては使用可
能である。

以下、本願うｔ明の実施例を示す。

実ｈｉ：ｉ例１１０％Ｂ、■３％Ｃｒ　、Ｆｅ　ｒＬ＋１．の粉末にＭ
ｏ粉末／１４％、　Ｎｉ粉末３９Ａ　、　Ｆｅ粉末６％
、黒鉛粉末０３％とパラフィン６％を混合し、振動ボー
ルミルて゛ト均ネｉｔ、　ｉ％　１．５７℃ｍに湿式粉
砕し、乾す〜？後、密度比５１％の半円＋＝ｙ　ｒ［粉
体（外面半径４４間、内面半径４０ｍｍ）にプレスで成
形し、この圧粉体をＲｍａｘ６１１ｍの表面粗度をもつ
外径６０箇の５ｓ４１およＱ・５ＵＳ４Ｑ５の丸棒の上
に置き（第１図Ａ）全体を３　Ｘ　１０　”　ｔｏｒｒ
の真空中で１．２７５℃、２０分焼Ｇ＋’ｌ接合した。

（第１図Ｂ）・焼結体の密度は８．２　ｆｊ／ｃｒｌで
空孔は認められず実質的にほぼ１００％貫密度であった
。

これより試片をリリ出し、ＪＩＳ　ＧＯ６１クラッド鋼
の剪断強さ試験に準じた方法で剪断強さをｆｌｌｌ定し
た結果、第１表に示す接合強度が得られた。

焼結体の硬度はＩ−ＩＲＡ　Ｓ　７であり接合界面は拡
散１ｍをともなった強固なものであった。

実施例２１３％Ｂ、５％Ｃｒ　、Ｆｅ　Ｂａｄ。の粉末にＭＯ粉
末５０％、　Ｎｉ粉末３％、Ｆｅ粉末４％、黒鉛粉末０
４％とパラフィン５％を混合し、ボールミルで平均粒径
１．３１℃ｍに湿式粉砕し、乾燥後、密度比４８％の半
円筒圧粉体（外面半径５１覗、内面半径４７諭）にプレ
スで成形し、この圧粉体を平面に横置きした外径７６覗
の鋼管（表面１１度Ｒｍａｘ　１０〜３０１℃ｍ　）上
に静１ｊツし、（第２囚人）全体を４．５　Ｘ　１０−
２．ｔｏｒｒの真空中で１．２５０℃、２０分焼結接合
した。（（第２図Ｂ）焼結接合後、焼結体は金属部材と
完全に接合しており接合面の顕微鏡観察においても界面
に空孔は存在しないことが確認された。また焼結体にも
空孔は認められず硬度はＨｎＡ、　９０であつた。接合
強度は４６　ｋ７７ｍＡであった。

実施例３実施例２と同様の粉末を用い、密度比４５％のＩＺ）面
か（１己粉体（外面半径４６．５＋＋＋＋ｎ、内面半径
３１５■）に成形し、この圧粉体をＲｍａｘｌＱμの表
面＄１１１１Ｚをもつ外径５０．５　ｍｍ（Ｄ　ＳＵＳ
　４１０　）丸棒の上に置き　（第３図Ａ）、全体を２
　Ｘ　１０−３ｔｏｒｒの真空中で１．２５０℃、２０
分焼結接合した。

（第３図Ｂ）この焼結接合体より８　ｍｒｎ　Ｘ　４　ｒｍｎ　Ｘ　
２５　ｍｍの直方体を切り出し接合面を荷重負荷点とす
る３点曲げ試験を行った。その結果第２表に示す接合強
度が得られた。

実施例４実施例２と同様の粉末を用い、筒面かく型圧粉体（外面
半径３５ｍｍ、内面半径３１．５　ｔｔｒｍ、第４図Ａ
）を外径５０５關の４５０ベンド管上に管軸方向にすき
まな（配置し、（第４図Ｂ）全体を４５×１０’−２ｔ
ｏｒｒ　の真空中でｉ、　２５０℃、２０分焼結接合し
た。焼結接合後は第４図Ｃに示すごどく焼結体は相互の
間に間隔をあけた状態で金属部材と完全に接合したもの
がｉｌ、）られた。

実施例５実施例２と同様の粉末を用い巾１５陥、長さ１００ｍ＋
ｉ、厚さ３胡の板状の圧粉体を成形し、この用粉体をＲ
ｍａｘ１５μの表面粗度をもつ外径７６謂ｍの鋼管」二
に静置しく第５図Ａ）全体を２Ｘ１０−３ｔｏｒｒの真
空中で１．２５０℃、２０分焼結接合した。

（第５図Ｂ）焼結接合後、焼結体は金属部材と完全に接
合しており、計理試験により変形を加えても接合部は剥
離しないことが確認された。

実施例６実施例１と同様の粉末を用い密度比５０％の半円筒圧粉
成形体（外面半径３５胴、内面半径３１５ｍｍ、　中１
５　ｉｎ）をプレスにて成形し、この圧粉体をＲｍａｘ
　１０μｍの表面粗度をもつ外径５０．５　ｍｍの鋼管
（炭素量００９％）上に静置し全体を３５×１Ｏ−３１
Ｏｒｒ　の真空中で１．２５０℃、２０分焼結接合した
。焼結接合後、計理試験により焼結金属を破断させるま
で女形させても焼結体は金属部材と分離せず完全に接合
していることが確認された。

また、この接合金属体よりＪＩ８１２号試験片を切り出
し引張試験を行ったところ、降伏点ｌ　５１＜７／、Ａ
　、抗張力３５　ｋ７／ｍａ　、伸び４４％で金属部材
結晶粒が粗大化していた。９５０℃、２０分Ｎ２ガス中
で加熱した後、４０℃々Ｉｎで冷却した規準熱処理試験
片は降伏点２６　ｌ（ｇ／ｍＡ　＋　抗張力３９　Ｉｃ
ｙ／ｍＡ　＋　伸び４３％であり、焼結接合処理前の金
属部材の機械的特性に復元でき、結晶粒も処理前の状態
に復元された。焼結体の硬度はＨｎＡ　８７で変化がな
かった。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、ｆｆ！３図、第４図および第５図は何
れも本発明の実施例を示す図面であり、第１図（Ａ）、
第２図（Ａ）、第３図（Ａ）、第４図（Ｂ）および第５
図（Ａ）は圧粉体と金属部材との組みつけ方を示す図面
である。第１図（Ｂ）、第２図（Ｂ）、第３図（Ｂ）、
第４図（Ｃ）および第５図（ｒｌｌは焼結接合された状
態を示す図面である。１・・・・・圧粉体　２・・・金属部材３・・・・焼結
体第１図（ハ）　ＣＢ）第２図（，４）　（Ｂ）第３図（Ａ’）　（Ｂ）（ハ）（０）第５図（八）（Ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）焼結時に液相を生じる成分からなる粉末圧粉体を
用い、該粉末圧粉体の接合される側の曲率１′−径を接
合せんとする金属部材の曲率半径より太き（し、かつ該
粉末圧粉体が金属部材と直線または曲線上においてのみ
接触するように組みつけた状態で、ｒ↓内空中たは非酸
化性雰囲気中で加熱し、１該粉末圧粉体を液相焼結する
と同時に金属部材との間の）（重液相を利用して拡散接
合を行わせることを特徴とする焼結接合方法。
（２）金属部材が円柱状２円筒状、半円筒状や楕円状等
のような円弧からなる曲面をもった物体で、かつ長手方
向が直線もしくは曲線状である特許請求範囲第１項記載
の焼結接合方法。
（３）金属部材が鉄、炭素鋼２合金鋼、工具鋼などのよ
うな銅相である１４許請求の範囲第１項および第２項Ｎ
ｐ　１ｌｉｌｉ、の焼結接合方法。
（４）粉末圧粉体が１３．Ｓｉ、Ｐ、およびＣの１種以
上を含有し、かつ焼結温度が１，０００℃〜１．１１５
０℃である特許請求の範囲第１項、第２項および第３項
記載の焼結接合方法。
（５）粉末圧粉体がＢ含有量３〜２０％で少な々とも１
０％以」二のＦｅを含み、焼結後に主として硼化物もし
くは複硼化物よりなる硬質相を４０〜９５％と、該硬質
相を結合する結合相よりなる硬質焼結合金となる粉末の
粒度な３５０メツシユ（４４μ）以下とし、該粉末な圧
粉成型して圧粉体密度を３８〜６７％とした粉末圧粉体
であり、該粉末圧粉体を金属部材である鉄、ｍまたは合
金鋼に一部を接触させた状態で−１〜１０−５ｔｏｒｒ
の真空加熱炉で１．１５０〜１．３５０℃に加熱した後
、冷却することによって１２〜２７％の寸法収縮率を与
え９９％以上実質的に１００％真密度の焼結体とし、同
時に該金属部第３との強固な接合を行つ４６許請求の範
囲第１項、第２項、第３項および第４項記載の焼結接合
方法。
（６）焼結接合後の冷却過程または一旦冷却後、（１■
加熱により接合部材の調質熱処理を行う特許請求の範囲
第１項、第２項、第３項、第４項およびａ１５項記載の
焼結接合方法。