JPS6130292A - 熱間等方圧プレスによる拡散接合法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は金属等を熱間等方圧プレスによる拡散接合法の
改良に関する。

従来技術 熱間等方圧プレスによる拡散接合法では、被接合物の接
合面間を真空とし、被接合物を熱間等方圧プレス（以下
ＨＩＰと記載する）するため、ガスが接合面間に侵入す
るのを防ぐ必要がある。

従来のＨＩＰによる拡散接合法では、ガスが接合面間に
侵入するのを防ぐため゛に、（１）被接合物の外周を真
空中で電子ビーム溶接する方法、あるいは（２）被接合
物を真空に排気・した密封容器に封じ込める方法がとら
れている。

しかし、前記（１）の方法では、異種材料の溶接時に溶
接部に割れが生じやすく、接合部を気密にすることが困
難な場合が多い。また前記（２）の方法では、複雑な封
入技術を必要とするのみならず、中空部品や複雑な形状
部品の接合が困難であり、また被接合物と密封容器の材
料間での相互拡散に伴う問題から、ＨＩＰの処理温度が
制約されるなどの欠点がある。

発明の目的 本発明は前記従来法の欠点をな（すべくなされたもので
、その目的は密封容器の使用や被接合物の外周溶接をす
ることなく、接合工程な簡酪化したＨＩＰによる拡散接
合法を提供するにある。

発明の構成 本発明では、被接合物を接触させ、真空中で被接合物が
溶融しない程度に加熱し、機械的方法で大きな塑性変形
が生じない程度に加圧して拡散接合を行って予備的に接
合し、次いで、これをＨＩＰ装置内で一定時間、高温高
圧を加えて拡散接合することによって、その目的を達成
し得る。

本発明の方法では、ＨＩＰによる被接合物の接合面間に
ガスの侵入を防ぐ方法として、真空中で機械的加圧によ
って拡散接合することによる予備的な接合を行う点に特
長を有する。

被接合物の接合面を平坦に加工したとしても、その接合
面には微小な凹凸がある。第１図囚はこのような面を突
合せた時の断面の拡大図を示す。これを機械的方法で加
圧し、溶融しない程度に加熱すると、凸部が変形して密
着し、密着部での原子の拡散により接合する。接合面に
は凹凸があるので、第１図◎に示すように、凹部から形
成される空隙部が散在する。拡散接合部での接合面積割
合が２５％以上になると、拡散接合部の空隙は外部と遮
断される。

拡散接合部での接合面積割合を２５％以上とするには、
接合面の粗さにも関係するが、被接合物の長さの変化割
合あるいは断面積の変化割合（増加割合）が０．０５％
以上となるように、加熱下で機械的に加圧すればよい。

その変化割合が６０％を超えると空隙は変形で消失する
。

従って、真空中で機械的方法で加熱加圧して００５〜６
０％の範囲に前記長さまたは断面積の変化割合を与えれ
ば、拡散接合部の空隙内は真空で、その空隙は外部から
遮断される。次いで、これをＨＩＰ処理すると接合部の
空隙は消失し、完全な接合を行うことができる。

被接合物としては、金属、合金、セラミックが挙げられ
、これらは同様に接合し得られ、その形状は円柱、角柱
、板状等のほか、中空品でも適用可能である。

機械的方法による加圧は、ダイスを介して加圧する方法
また、ロールにより加圧してもよい。

本発明の方法における真空中での予備的な拡散接合とＨ
ＩＰ処理とを別個な装置で行ってもよい、しかし排気装
置及び機械的に加圧する機構を併せ持った）（ＩＰ装置
では連続的に接合することができる。

また、真空に排気できるＨＩＰＩＰ装置、第５図に示す
ように治具７で固定した被接合物を真空下で加熱し予備
拡散接合し、引き続きＨＩＰして拡散接合することがで
きる。

本発明の方法における予備的に機械的加圧する装置の一
実施態様図を示すと第２図の通りであり、第３図及び第
４図は被接合物の接触方法における変形態様を示す。図
中、１は被接合物、２は真空容器、３は加圧用ダイス、
４は加熱用ヒータ、を示す。この装置の作用は実施例に
おいて記載する。

実施例 接合金属としてＳ　Ｕ　Ｓ　３０４ステンレス鋼を使用
した。接合試験片として、直径１２可、長さ３０、ｒｍ
の棒を、接合面はせん盤加工し、その表面粗さ２μｍの
ものを使用し、第２図に示す装置を用い予備的に拡散接
合した。

被接合物１を真空容器２内に加圧用ダイス３を介して対
向してつ付け、油圧装置で加圧し、加熱用ヒータ４で加
熱して予備的な拡散接合を行った。次いで、この接合し
た試験片をＨＩＰ処理した。ＨＩＰ処理は１１００℃、
１０００気圧のアルゴンガス中で２時間保持することに
よって行った。その結果は次の第１表に示す通りであっ
た。

なお、接合面積割合は、実施例１と同一条件で予備的拡
散接合した継手の引張破面の観察から求めたものである
。

この結果が示すように、予備的な拡散接合での接合面積
割合が２５％以上となる試験片では、いずれもＨＩＰ処
理後の引張試験において母材で破断し、強固に接合して
いることがわかる。

上記の結果はこの試験片の接合面の粗さが２μｍの場合
で、その接合面の粗さが０．１μｍ　と細かくなると、
予備的な拡散接合部の接合面積割合２５％は、断面積ま
たは長さの変化割合を０．０５％にすることによって得
られる。

なお、前記実施例においては被接合物の接合面を平坦に
加工したものを使用したが、第３図に示すように、被接
合物の接合面の外周のみを接合することもできる。すな
わち、一方を平坦な接合面を持った被接合物１と他方を
接合部の外周に突起５のある被接合物１とを接合し得ら
れる。この場合も同様な効果が得られ、予備的な拡散接
合時の接合荷重を少なくでき、友蚕遍−品の接合が容易
にできる。また被接合物の外周のみ接合するように外周
部に沿って、第４図に示すように被接合物の間に箔やリ
ング６を置いて接合してもよい。

発明の効果 本発明の方法によると、従来法のＨＩＰプレスによる拡
散接合における密封容器に封じ込むことによる欠点を解
消し得られ、また被接合物の外周溶接を必要とせず、拡
散接合が容易である等の優れた効果を奏し得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法における被接合物の接合状態を示
す図で（５）、は予備拡散接合前の接合部断面の拡大図
、（Ｂ）は予備拡散接合後の接合部断面の拡大図、第２
図は本発明方法における予、備的に機械的加圧する装置
の一実施態様図、第３図及び第４図は被接合物の接触方
法における変形態様図、第５図は熱膨張係数の差を利用
して被接合物を加圧する一実施態様図である。 １：被接合物　　　２：真空容器 ３：加圧用ダイス　４：加熱用ヒータ ５：被接合物の接触外周の突起 ６：箔またはリング ７：固定治具 特許出願人　科学技術庁金属材料技術研究所長中　　川
　　龍　　− （Ａ） 城　１１旧 第　２１￥１ 穿　４　口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被接合物を接触させ、真空中で被接合物が溶融しない程
   度に加熱し、機械的方法で被接合物の加圧方向、長さの
   変化割合あるいは接合部での断面積の変化割合が０．０
   ５〜６０％の範囲となるように加圧して、予備的な拡散
   接合を行つた後、これを熱間等方圧プレス装置で、高温
   、等方圧を加えて拡散接合することを特徴とする熱間等
   方圧プレスによる拡散接合法。