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    公开号:WO1989007999A1
    申请号:PCT/JP1989/000172
    申请日:1989-02-21
    公开日:1989-09-08
    发明作者:Kazuya; Kuriyama；Kanji; Katada
    申请人:Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho；
    IPC主号:B23K1-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 抵抗拡散接合法
    [0003] 発明の技術分野
    [0004] こ の発明 は、 同種材料又 は異種材料の接合方法に関 し 、 特に電気抵抗に ょ る発熱を利用 し て優れた接合状態を得 る た めの抵抗拡散接合法に関す る 。
    [0005] 発明の背景技術
    [0006] 同種材料又 は異種材料の面接合法 と し て、 従来か ら ろ ぅ 付法或ぃ は溶融拡散接合法が広 く 用 ぃ ら れて ぃ る 。
    [0007] ろ ぅ 付法 は接合材の接合面間 に、 各接合材 ょ り も 低融 点の ろ ぅ 材を介在 さ せ、 接合界面に ぉ け る 局部発熱に ょ る ろ ぅ 材の溶融 と 拡散 と で接合材を接合す る 。 こ の ろ ぅ 付法 に ぉ ぃ て は、 ろ ぅ 材組成が接合 さ れ る 母材組成 と 大 き く 異な る こ と 、 ま た高ぃ加圧カがか け ら れずろ ぅ 材溶 融層を薄 く で き な ぃ こ と 等の た め に、 数時間程度の接合 時間で は接合部を母材 と周質化す る こ と がで き な ぃ。 さ ら に は、 接合 さ れ る 母材を 6 0 0 〜 9 0 0 °C に加熱 し な ればな ら な ぃ た め、 熱に ょ る 母材への影響が大 き ぃ。
    [0008] 従 っ て、 接合層 は機械的及び物理的性質 に ぉ ぃ て母材 ょ り 劣 り 、 接合強度が低ぃ。
    [0009] —方、 拡散接合法は、 米国特許第 3 ， 6 7 8， 5 7 0 号に開示 さ れて ぃ る 如 く 、 接合材間の接合界面に拡散性 の低融点元素を母材に添加 し た合金か ら 成 る ィ ン サ ー ト 材を介在 さ せ、 加熱及び加圧す る こ と に ょ り 、 接合界面 に原始的な金属結合を生起させる方法でぁ る。 こ の拡散 接合法にぉぃては、 接合される母材の接合面の滑沢及び 清浄度が良好な接合を得る ための大き な条件と な る と共 に、 1 0 0 0 で以上の温度の真空中又は不活性ガス雰囲 気下で加熱及び加圧を行な ぅ ために、 接合可能な母材が 限られる。 ま た接合に長時間を要する。
    [0010] 従来のろ ぅ 付法及び拡散接合法は、 上記 したょ ぅ に、 接合される母材への熱にょ る悪影響ゃ、 接合強度の不充 分な点ゃ、 接合操作の複雑さ若 し く は困難さ等に問題点 がぁ り 、 ま た共に接合作業に長時間を要 し、 こ の点が一 層上記問題点を助長 してぃ る。
    [0011] 発明の概要
    [0012] 本発明は上記 した事情に鑑みて、 従来のろ ぅ 付法及び 拡散接合法の問題点を解消すべ く 為された ものでぁ る。
    [0013] 本発明の第ー目的は、 接合母材への熱の影響を殆ど与 ぇなぃ ょ ぅ に短時間で、 かっ簡便な設備で作業する こ と がで き、 さ ら に接合精度を向上させる ために、 優れた拡 散性を有する ィ ンサー ト 林を用ぃ、 電気抵抗加熱に ょ り ィ ン サー ト材を溶融し、 同時に佘剰ィ ン サー ト材を排出 する ょ ぅ に加圧 し、 斯 く してィ ンサー ト材を薄膜状の液 相 と して母材の接合面に充分に拡散せ しめて、 強固な接 合を得る こ と のでき る低コ ス ト の抵抗拡散接合法を提供 する こ とでぁ る。
    [0014] '本発明の第ニ目的は、 接合される母材の接合面にぉけ る ィ ン サー ト 材の拡散を さ ら に良好にす る た め に、 接合 部に発生す る ジ ュ ー ル熱が電極を伝ゎ っ て放出 さ れ る こ と を防 ぎ得 る 抵抗拡散接合法を提供す る こ と で ぁ る 。
    [0015] 本発明 の第三 目 的 は、 接合に ょ る被接合材の変形を防 ぎ得 る 抵抗拡散接合法を提供す る こ でぁ る 。
    [0016] 本発明 の第四 目 的 は、 電気抵抗過熱に ょ り 接合部 に生 起 し た金属結晶粒の粗大化等の影響を消去 し 得 る 抵抗拡 散接合法を提供す る こ と でぁ る 。
    [0017] 上記第ー 目 的を達成す る た め に、 本発明 の第一態様に ょ れば、 一組の被接合材の各々 の ー側で近接す る 接合面 間 に ィ ン'サ ー ト 材を介在 さ せ る こ と と 、 被接合材の それ ぞれの他側に置かれた電極を介 し て接合時 に通電 さ れ る 電流に ょ る 抵抗発熱 と 付加圧カ と に ょ り 、 接合面間 に ぉ ぃ て ィ ン サ ー ト 材を溶融 さ せ る と 共に余剰ィ ン サ ー ト 材 を排出 し て必要量の ィ ン サ ー ト 材を薄膜状の液相 と す る こ と と 、 そ し て接合面に ぉ ぃ て、 ィ ン サー ト 材の拡散を 行な ゎせ る こ と の各ス テ ッ プを含む こ と を特徵 と す る 抵 抗拡散接合法が提供 さ れ る 。
    [0018] 上記第ニ 目 的を達成す る た め に、 本発明 の第ニ態様に ょ れば、 第一態様に記載の被接合部材の少な く と も 一方 と 該被接合材側の電極 と の 間に導電性の断熱材を介在せ し め る こ と に ょ っ て、 電極か ら の ジ ュ ー ル熱の放出 を防 止す る こ と を特徵 と す る 抵抗拡散接合法が提供 さ れ る 。
    [0019] 上記第三 目 的を達成す る た め に 、 本発明 の第三態様 に ょれば、 第ー態様に記載の接合時に、 被接合材の変位を 計測 し、 該変位計測値に基づぃて電極か らの付加圧カ及 び通電量を制御する こ と のス テ ッ プをさ ら に含むこ と を 特徵とする抵抗拡散接合法が提供される。
    [0020] 上記第四目的を達成する ために、 本発明の第四態様に ょれば、 接合された接合部の金属結晶粒の粗大化を調質 する ょ ぅ に接合製品に熱処理を施す こ と の ス テ ッ プをさ ら に含む こ とを特徵とする抵抗拡散接合法が提供される ま た、 本発明にょれば、 第ー態様に記載のィ ン サ— ト 材が S i 、 B P 、 C r 等の拡散性の高ぃ元素を含有す る こ とを特徵とする抵抗拡散接合法が提供される。
    [0021] さ ら に、 本発明にょれば、 第ニ態様に記載の断熱材が 夕 ン グス テ ン 、 銀 ー タ ン グス テ ン 、 銀 一 夕 ン グス テ ン カ ーバィ ドか ら成る グノレープの中の少な く と も一っでぁ る こ とを特徵とする抵抗拡散接合法が提供さ れる。
    [0022] さ ら にま た、 本発明にょれば、 第四態様に記載の熱処 理が、 5 0 0 〜 6 2 0 での温度のァ ン モ ニァ雰囲気下で 1 〜 8時間保持する こ と にょ っ て行なゎれる こ と を特徵 とする抵抗拡散接合法が提供される。
    [0023] 上記各態様か ら得 られる本発明の利点は次の通り でぁ る。
    [0024] ( 1 ) —回当 り の所要接合時間が 0 . 2 〜 0 . 3 秒な の で 従来技術と比較 して著 し く 高効率でぁ る。
    [0025] ( 2 ) 接合面全面に亘っ て高ぃ拡散性が得 られる の で、 鉄 r
    [0026] 5
    [0027] と鋦を接合す る ょ ぅ に比抵抗 も 熱伝導率 も大 き く 異な る 互に異種材の抵抗拡散接合が可能 と な り 、 し か も 高強度 の接合が得 ら れ る 。
    [0028] ( 3 ) 低入熱の接合法でぁ る か ら 、 接合時又 は接合後に ぉ け る 被接合材の変形が少な く 、 後加ェを省略す る こ と が で き る と 共 に 、 焼入れ、 焼戻 し等の熱処理後の接合で ぁ っ て も被接合材の硬度ゃ組織が変化す る こ と がな く ェ程 の短縮が図れ る 。
    [0029] ( 4 ) 従来、 ィ ン サ 一 ト 材 と し て N i 系ゃ C o 系等の高価 材料が使用 さ れて来た部分に、 安価な F e 系材料を使用 す る こ と がで き る 方途を開 く 。
    [0030] ( 5 ) 耐磨耗性、 高強度、 熱伝導性等の種々 の特性を有す る 材質を容易 に複合化 し得 る 。 ょ り 具体的 に は、 斜盤型 往複動 ポ ン プの シ ュ ー の ょ ぅ な搢動部材が高能率、 高効 率で製造 さ れ得 る 。
    [0031] 前記な ら びに他の本発明 の 目 的、 態様、 そ し て利点 は 本発明の原理 に合致す る 好適な具体例が実施例 と し て示 さ れてぃ る 以下の記述ぉ ょ び添附の 図面に関連 し て説明 さ れ る こ と に ょ り 、 当該技術の熟達者 に と っ て明 ら か に な る でぁ ろ ぅ 。
    [0032] 図面の簡単な説明
    [0033] 第 1 図 は本発明のー実施例 に関す る 説明図で、 該実施 例を実施す る 装置が概略的 に示 さ れてぉ り 、
    [0034] 第 2 図 は第 1 図図示の実施例を用 ぃ た接合時の作業条 件に ょ る 接合部強度への影響を示すグラ フ でぁ り 、 第 3 図 は本発明に適用 し た ィ ン サー ト 材の 中の一っ と 従来例 と し ての市販銀ろ ぅ 材 と の それぞれの効果を比較 す る グラ フ でぁ り 、
    [0035] 第 4 図 は本発明 の も ぅーっの実施例に関する 説明 図で 該実施例を実施す る 装置が概略的に示 さ れてぉ り 、
    [0036] 第 5 図は被接合材と電極 と の 間に導電性断熱材を介在 さ せなか っ た と き の接合 さ れた接合部の縱断面図でぁ り 第 6 図 は被接合材 と電極 と の 間に導電性断熱材を介在 さ せた と き の接合 さ れた接合部の縱断面図でぁ り 、
    [0037] 第 7 図 は第 4 図図示の実施例 に ょ っ て得 ら れた接合完 了部材の接合強度を示す グラ フ でぁ り 、
    [0038] 第 8 図 は被接合部材 と し ての C u 材と S S 4 1 材と に ぉ け る 各々 の熱伝導状態を比較 し て示す グラ フ でぁ り 、 第 9 図 は本発明の さ ら に も ぅ 一っ の実施例 に関す る 説 明図で、 該実施例を実施する 装置が概略的に示 さ れてぃ る Ο
    [0039] 第 1 0 図は第 9 図図示の実施例にぉ け る 各ェ程毎の加 圧カ、 電流な ら びに加圧電極の変位を示すグラ フ でぁ り 第 1 1 図 は接合前の被接合材の金属組織を示す顕微鏡 写真でぁ り 、 そ し て、
    [0040] 第 1 2 図か ら第 1 5 図ま では、 第 9 図図示の実施例 に 従 っ て第 1 1 図図示の被接合材を接合 し た接合部の金属 組織を示す顕微鏡写真で、 第 1 2 図 は接合直後の、 ま た 第 1 3 図 は熱処理後の状態を示 し 、 第 1 4 図 は接合界面 部 に ぉ け る 接合直後の、 ま た第 1 5 図 は接合界面部 に ぉ け る 熱処理後の状態を示す。
    [0041] 発明の詳細な説明
    [0042] 先ず、 第 1 図乃至第 3 図 に関連 し て、 本発明 の第一実 施例が説明 さ れる 。
    [0043] 第 1 図 に示 さ れて ぃ る ょ ぅ に、 被接合材 1 及び 2 の接 合面の 間 に ィ ン サ ー ト 材 3 が介在せ し め ら れ、 被接合材 1 及び 2 の各々 の他端側に は通電加圧用電極 4 a 及び 4 b がそ れぞれ当接せ し め ら れて ぃ る 。 電極 4 a 及び 4 b に は通電用電源 5 か ら抵抗発熱の た め の電流が供給 さ れ る と 共 に、 図示 し な ぃ加圧機構に ょ り 互に接近す る 方向 に 押圧カ P で付勢 さ れ る 。
    [0044] 介在せ し め ら れる ィ ン サ ー ト 材は、 第 1 表にー例 と し て組成が示 さ れて ぃ る ょ ぅ に 、 拡散性の高ぃ S i 、 B、 C r 等の元素を含む N i ァ 乇 ル フ ァ スが用 ぃ ら れ る 。 該 N i ァ 乇 ノレ フ ァ ス に は P を含有 し て も 良ぃ。
    [0045] 上記 し た装置及びィ ン サ ー ト 材を用 ぃ て、 第 2 表 に 例 示す る ょ ぅ な それぞ異種の被接合材 に対 し て接合テ ス 卜 を行な っ た。 テ ス ト 条件は、 抵抗発熱電流 （接合電流） カ 1 2 3 0 0 ァ ンぺァ、 付加圧カ P カ 4 5 0 K g f で ぁ っ た。 ま た、 こ の接合テ ス ト 後 に測定 し た接合部 に ぉ け る ィ ン サ ー ト 材の膜厚は で ぁ っ た。
    [0046] 接合テ ス ト 結果 は第 2 表に併せて示 さ れて ぃ る 。 ま た、 第 1 表に例示 された ィ ン サー ト 材を用 ぃ、 同種 材料 （ J I S 規格に基づ く S S 4 1 ) を被接合材と し 、 接合電流 1 2 3 0 0 ァ ンぺァ にて、 ま た付加圧カを変ぇ て接合 し た と き の作業条件に ょ る 接合部の強度への影響 が第 2 図の グラ フで示 され る 。 こ の グラ フ か ら 、 接合強 度は接合時間 に比例 し て増すが、 付加圧カ は接合強度に 著 し ぃ影響を及ぼ さ な ぃ こ と が判 っ た。
    [0047] さ ら に、 従来例 と の比較 と し て、 こ の ょ ぅ な接合 に通 常用 ぃ ら れる 市販の銀ろ ぅ と 、 本発明 の ィ ン サ ー ト 材 と でそれぞれ接合テス ト を行な っ た結果が第 3 図の グラ フ に示 さ れる 。 こ の グラ フ か ら 明 ら かな ょ ぅ に、 本発明 の ィ ン サー ト材を用 ぃ て接合 し た J I S 規格に基づ く S K D 1 1 (第 3 図の グラ フ 中 に四角 印でプ ロ ッ ト し てぁ る ） ぉ ょ び同規格に基づ く S U S 3 0 4 (第 3 図の グラ フ 中 に三角 印でプ ロ ッ ト し てぁ る ） は、 市販の銀 ろ ぅ を用 ぃ て接合 し た S U S 3 0 4 (第 3 図の グラ フ 中 に X 印でプ ロ ッ ト し てぁ る ） と 比べて著 し く 優れた接合強度を発揮 す る こ とが判 る 。 成 分 S i B C r F e C N i 含 有 量 4.0 2.75 6.0 2.5 0.06 残部 (重量％ ) 〜 5.0 〜 3.50 〜 8.0 〜 3.5 以下 2
    [0048]
    [0049] 次ぃで、 第 4 図乃至第 8 図 に関連 し て、 本発明 の第ニ 実施例が説明 さ れ る 0
    [0050] 第ニ実施例で は、 少な く と も ー方の被接合材が鋦の ょ ぅ な高熱伝導率を有す る 物質の場合 に 、 被接合材の接合 界面 に ぉ け る ィ ン サ ー ト 材の拡散を さ ら に有利 に行 な ゎ せ る 方法 に関す る o
    [0051] こ の第ニ実施例 に用 ぃ ら れ る 装置 は、 第 4 図 に示 さ れ る ょ ぅ に、 基本的 に は第 1 図 に示 さ れた第一実施例の装 置 と 同様で ぁ る が、 少な く と も 一方の電極 4 a と 被接合 材 1 と の 間に導電性の断熱材 6 が介装 さ れて ぃ る 点 に特 徵カ ぁ る 。
    [0052] 本発明 に用 ぃ ら れ る 電極 は耐久性向上の た め に例ぇ ば 2 0 0 °C 以下を保っ ょ ぅ に水で冷却 さ れて ぃ る 。 従 っ て 通電に ょ っ て接合部 に発生せ し め ら れ る ジ ュ ー ル熱が両 被接合材及び電極 4 a , 4 b を伝ゎ っ て放出 さ せれ る 。 こ の た め、 被接合材 1 及び 2 が高熱伝導率を有す る 物質 か ら な る 場合 に は、 特に こ の放出熱量が多 く な り 、 被接 ^ Q
    [0053] 合部材の接合面にぉ け る ィ ン サ ー ト 材の拡散が充分に行 なゎれな く な る 。
    [0054] 上記不具合を解消す る た め に、 こ の第ニ実施例では、 少な く と も 一方の電極 と被接合材 と の 間に導電性の断熱 材が介装 さ れ る 。
    [0055] 第 4 図 に於て、 1 は C u 材、 2 は S S 4 1 材、 3 は比 抵抗及び拡散性の高ぃ C u 系ィ ンサー ト 材でぁ る 。
    [0056] 前記、 C u 系ィ ン サ 一 ト 材 3 を介在 し た C u 材 1 及び S S 4 1 材 2 を、 C u 材 1 側に は タ ン グス テ ン材 6 を介 し て、 両側カ、 ら C u 電極 4 a 及び 4 b に ょ り 加圧 し なが ら通電 し た。
    [0057] 本実施例に於ては、 熱伝導率の高ぃ C u材 1 側に は導 電性断熱材 6 を介在さ せた た め、 C u 系ィ ン サ ー ト 材 3 を溶融さ せ る た めの ジ ュ ー ル熱が電極 4 a に放出 さ れ る の を防止 し、 第 6 図に示すょ ぅ に C u 材 1 及び S S 4 1 材 2 の接合面全域 2 b に亘 っ て均一な熱影響がぁ り 、 C u 系ィ ン サ ー ト 材 3 が C u材 1 及び S 4 1 材 2 の接合面 に良好に拡散 し て、 高ぃ接合強度が得 られた。
    [0058] な ぉ、 タ ン グス テ ン材 6 を介在せずに C u 側の電極 4a で直接 C u 材 1 を加圧 し て通電 し た場合は、 第 5 図 に示 さ れ る ょ ぅ に熱影響をぁ ま り 受け な ぃ部分 2 a が生 じ 、 こ の部分 は十分に C u 系ィ ン サー ト 材 3 が拡散 し な ぃ た め、 接合強度が低 く な る 。
    [0059] な ぉ、 導伝性の断熱材と し て、 タ ン グス テ ン の ほか に 銀 ー タ ン グス テ ン 、 銀 ー タ ン グス テ ン カ ー ノ、ィ ド等の熱 伝動率の悪ぃ材質の も のが適 し て ぃ る 。
    [0060] 前記、 本実施例の抵抗拡散接合法に ょ る C u 系ィ ン サ ー ト 材 3 の発熱 と 接合後の剪断強度の測定値を第 7 図 に 示す。
    [0061] 第 7 図 に於て、 タ ン グス テ ン材 6 が無ぃ場合 に は殆 ど 接合強度が得 られず、 ま た 、 タ ン グス テ ン材 6 を使用す れば、 C u 系 ィ ン サ ー ト 材 3 の発熱量が約 2 4 0 X 1 0 6 A · s e c に な る と 、 C u 材 1 と 同 じ接合強度が得 ら れ る こ と が解 る 。
    [0062] 参考 ま でに、 第 8 図 に被接合材 と し ての C u 材 と S S 4 1 材 と に ぉ け る 各々 の熱伝導特性が比較 し て示 さ れて ぃ る Ο
    [0063] 銃ぃ て、 本発明 の第三実施例が第 9 図及び第 1 ◦ 図 に 関連 し て説明 さ れ る 。
    [0064] こ の第三実施例で は、 抵抗拡散接合に ぉ け る 被接合材 の変形を防 ぐ 方策が図 ら れ る 。
    [0065] 第 1 図及び第 4 図 に関連 し て本発明 の抵抗拡散接合法 を実施す る 装置が前の説明で既に述べ ら れたが、 該装置 に使ゎれ る 加熱用電流及び付加圧カ は相 当 に大 き ぃ の で 、 こ れ ら の大電流及び大付加圧カを接合作業中 に絶ぇ ず被 接合部材に与ぇ統け る と 、 被接合材に変形が生 じ る 。 そ こ で、 第三実施例 に ぉ ぃ て は、 被接合材の変位を計測 し 、 該計測値に基づぃ て電極への 付加圧カ及び通電量が制御 さ れ る 。
    [0066] 第 9 図 は本発明の第三実施例を実施す る 抵抗拡散接合 装置を示すブ ロ ッ ク 図でぁ る 。 第 9 図 に ぉぃ て、 対向す る 電極 4 a 及び 4 b の 間に被接合材 1 及び 2 の 間 に N i 系ァ モ ルフ ァ スか ら成 る ィ ン サー ト 材 3 を挟入 し て配設 し てぁ る 。 1 3 は例ぇ ば油圧式の加圧装置、 5 は電極 4 a， 4 b 間に電流を流す電源、 7 は電流の位相 を制御す る 電 流制御装置、 8 , 9 は增幅器で制御装置 1 0 の信号を增 幅す る も のでぁ る 。
    [0067] 1 1 は一方の電極 4 a に取 り 付け ら れた基準扳、 1 2 は基準扳 1 1 の変位を測定す る 変位計でぁ る 。
    [0068] 次に作動を説明す る 。
    [0069] 制御装置 1 0 に設定 してぁ る 圧カ設定信号に ょ り 加圧 装置 1 3 は電極 4 a を加圧 し て被接合材 1 及び 2 の 間に 挟入 してぁ る N i 系ァ モ ノレフ ァ ス の ィ ン サー ト 材 3 を加 圧す る 。 次に制御装置 1 0 に設定 し てぁ る 電流設定信号 に ょ り 電源 5 か ら 電流が電極 4 a 及び 4 b 、 被接合材 1 及び 2 を介 し て N i 系ァ モルフ ァ ス の ィ ン サー ト 材 3 に 通電さ れ抵抗発熱に ょ り N i 系ァ モ ルフ ァ ス の ィ ン サー ト 材 3 は溶融 し 、 被接合材 1 及び 2 の 間か ら排外 さ れ、 こ の た め電極 4 a の変位が大 き く な り 、 こ れに伴 っ て基 準扳 1 1 の変位 も 大き く な る 。 変位計 1 2 は基準扳 1 1 の変位を測定 し て信号を制御装置 1 0 に発信 し、 制御装 置 1 0 は変位が大 き く な る 変極点を感知 し て設定 し て ぁ る 圧カ設定信号を增幅器 9 に、 又電流設定信号を增幅器 8 に それそ ぞれ発振す る 。 增幅器 9 は圧カ設定信号を増 幅 し て設定 し た加圧カで加圧装置 1 3 を作動 さ せ る 。 又 增幅器 8 は電流設定信号を增幅 し て電流制御装置 7 に発 信 し 、 電流制御装置 7 は設定 し た サ ィ ク ル と 電流を電源 5 に指令 し 、 電源 5 ょ り 電極 4 a 及び 4 b 、 被接合材 1 及び 2 に通電 さ れ る 。
    [0070] 第 1 0 図 は第 9 図 に示す抵抗溶接装置を用 ぃ て直径 12 miB、 長 さ 1 0 0 nunで J I S 規格 に基づ く 材質 S 4 3 C の 丸棒を抵抗拡散接合を実施 し た場合のェ程毎の加圧カ、 電流、 変位を示す図でぁ る 。
    [0071] 第 1 ェ程で丸棒 と 丸棒の 間 に N i 系ァ モ ル フ ァ ス の ィ ン サ ー ト 材を介在 さ せ し めセ ヅ テ ィ ン グ し 、 第 2 ェ程で 5 5 0 kgで加圧 し 、 1 8 5 0 0 A、 1 7 サ ィ ク ル 秒の 電流を通電 し た。 こ の 間 は丸棒の熱膨脹の た め電極はゎ ずかに上昇 し た。
    [0072] 第 3 ェ程でィ ン サ ー ト 材が溶融 し 、 丸棒 と 丸棒の 間か ら排出 さ れた た め電極の下方への変位は急に大 き く な っ た。 こ こ で加圧カを 1 0 0 kgと し 、 5 0 0 0 A、 3 0 サ ィ ク ル Z秒の電流を通電 し た。
    [0073] 第 4 ェ程で は第 3 ェ程 と 同 じ 荷重で加圧 し な が ら 同 じ 電流を通電 し 、 そ の後通電を止め、 加圧 も 止め た。
    [0074] 以上の様な条件で抵抗拡散接合を行 っ た結果変形量
    [0075] 0 . 5 mmと な り 従来の方法の 1 Z 7 の変形量 と な り 、 接 合部の強度は従来の方法 と 同等の強度が得 ら れた
    [0076] 以上述べて来た第三実施例では、 ィ ン サー ト 材 と し て N i 系ァモ ルフ ァ ス を使用 し たが、 B N i — 2 を使用 し ても 同等の結果が得 ら れ る こ と が其の後の実験で判 っ た 次に、 本発明の抵抗拡散接合法に ょ っ て製造さ れ る 例 ぇ ば、 斜盤型往復動ポ ン プの シ ュ ー の如 く 、 優れた搢動 性を有す る 面域が不可欠な機械部材の ょ ぅ な具体的 な製 品が第四実施例 と して以下に説明 さ れる 。
    [0077] 1 1 3 規格に基づ く 3 ( 1^ 4 4 0 H (機械構造用 ク ロ ム ー モ リ ブデ ン網） の棒材を用 ぃ て、 基幹材をっ く り だ し 、 素材調質の後、 鋦の電気メ ッ キを施 し た。 こ の 基 幹材に接合す る 搢動部材 と し て J I S 規格に基づ く P 31 C を選択 し 、 上記基幹体の搢動面に相当す る 大 き さ に切 削 し た。 P 3 1 C は鋦 リ ッ チな網 ー亜鉛合金で、 組成は 第 3 表に示す と ぉ り でぁ る 。 成 分 C u A 1 F e Z n N i S i そ の他
    [0078] 67.0 8. 0 0 - 5 26.0 2. 5 0. 5
    [0079] W % B a 1
    [0080] 58.7 4. 0 1， 3 30.0 3， 5 1. 5 前記第 4 図図示 と同様な加圧、 抵抗加熱を行な ぃ得 る 抵抗拡散接合装置を用 ぃ、 電流密度 8 0 〜 1 2 0 A Z mm 2 .、 通電時間 6 0 〜 9 0 サ ィ ク ル （ 1 サ ィ ク ル は 1 Z 6 0 秒） 、 付加圧カ 4 〜 9 K g Z nf の条件で、 搢動部材 1 を基幹体 2 に接合 し た。 ィ ン サ ー ト 材 3 は S i 、 B 、 P 、 C r 等の拡散性の高ぃ元素を含有す る ィ ン サ ー ト 材 を用 ぃ た。
    [0081] こ の接合時に は、 必要に応 じ て基幹体 と 摺動部材 と の 同心度の調整を伴ゎせ.、 接合後は さ ら に深傷検查 に ょ り 接合不全を排除 し た。 し か る 後、 基幹体部分並び に搢動 部材部分共 に仕上げ加ェ し 、 機械部材 と し て の摺動部品 の形状 と し た。
    [0082] 基幹体 2 に予め施す網メ ヅ キ は、 そ の メ ッ キ膜厚が 1 0 m を超す と 、 摺動部材の接合界面に ぉ け る せん断強度 が 1 5 kg Z n 以上 と な り 、 接合性に難点がぁ っ た P 3 1 C 合金で も 搢動部分 と し て充分な接合強度を発現す る 。 こ れは、 鋼材 に対す る 接合性が良ぃ J I S 規格 に基づ く P B C 2 A 合金 （鋦 - ス ズ系合金） の接合強度 と 同程度 で ぁ る 。
    [0083] 仕上げ加ェに ょ り 搢動部品の形状 と し た も の を、 ァ ン モニァ雰囲気下で 5 7 0 °C、 5 時間半保 っ た。 軟窒化 と 共 に熱処理が行ゎれ、 摺動部品が得 ら れた。 こ の金属結 晶粒が粗大化を調質す る 熱処理 は、 温度が 5 0 0 〜 6 2 0 で で 1 〜 8 時間保持す る 範囲内が好ま し ぃ。
    [0084] 本発明.方法に ょ り 得 ら れた摺動部品の摺動面域の特性 はす ぐ れて ぃ る 。 摺動特性は そ の金属組織 に依存す る と こ ろ が大 き ぃ。 本発明 の方法に適用 し てす ぐ れた効果 が得 ら れ る P 3 1 C 材の金属組織の変化を第 1 1 図乃至 , .
    [0085] I 0
    [0086] 第 1 3 図 に示す。 第 1 1 図は接合前 （铸造の ま ま ） の状 態、 第 1 2 図は基幹体に接合直後の状態、 第 1 3 図 は熱 処理後の状態でぁ る 。 接合前は α 、 ^ 相が均一微細 な組 織 と な っ てぃ る 。 し か し、 接合直後では組織に結晶粒の 粗大化が起 っ てぃ る 。 これに熱処理を加ぇ る と 接合前 と ほぼ同様の組織 と な っ てぃ る 。 こ の結果か ら 、 組織の状 態か ら も た ら さ れ る 搢動特性は、 結合直後では低下す る が、 熱処理を施す こ と に ょ り 回復 し てぃ る こ と が明 ら か でぁ る 。
    [0087] 次に、 第 1 4 図及び第 1 5 図 に接合界面部の組織を示 す。 第 1 4 図の接合直後の状態では、 基幹体、 メ ッ キ層 搢動体の境界が明瞭に見ぇ る 。 熱処理後の状態を示す第 1 5 図で は、 メ ッ キ層 と搢動材 と の 間で充分な拡散が行 ゎれ、 強固の接合 と な っ てぃ る こ と が確認 さ れた。
    [0088] 以上の説明は単に本発明の好適な実施具体例の例 SEで ぁ り 、 本発明 の範囲 は こ れに限定さ れ る こ と は な ぃ。 本 発明 に関す る 更に多 く の変形例ゃ改造例が本発明の範囲 を逸脱す る こ と な く 当該技術の熟達者に と っ てみれば容 易に達成 さ れ る でぁ ろ ぅ 。
    权利要求:
    Claims 請 求 の 範 囲
    1 .—組の被接合材の各々 のー側で互 に近接す る 揆合面間 に ィ ン サ ー ト 材を介在 さ せ る こ と と 、
    こ れ ら の被接合材の各々 の他側に配置 さ れた各電極を 介 し て接合時 に通電 さ れ る 電流に ょ る 抵抗発熱 と 付加圧 カ と に ょ り 、 接合面間 に ぉ ぃ て前記ィ ン サ ー ト 材を溶融 させ る と 共に余剰ィ ン サー ト 材を排出 し て、 必要量の ィ ン サ ー ト 材を薄膜状の液相 と す る こ と と 、 そ し て
    前記接合面に ぉ ぃ て前記ィ ン サ ー ト 材の拡散を行な ゎ せ る こ と 、
    の各ス テ ッ プを含む こ と を特徴 と す る 抵抗拡散接合法。
    2 .請求範囲第 1 項に記載の抵抗拡散接合法でぁ っ て、 前 記ー組の被接合材の少な く と も一方 と 該被接合材側の電 極 と の 間 に導電性の断熱材を介在せ し め る こ と に ょ っ て、 電極か ら の ジ ュ ー ル熱の放出を防止す る こ と を特徵 と す る 抵抗拡散接合法。
    3 .請求範囲第 1 項 に記載の抵抗拡散接合法でぁ っ て、 前 記被接合材の接合時 に ぉ け る 変位を計測す る こ と と 、 そ し て該計測 に ょ っ て求め ら れた変位計測値 に基づぃ て電 極か ら の付加圧カ及び通電量を制御す る こ と の各ス テ ッ プを さ ら に含む こ と を特徵 と す る 抵抗拡散接合法。
    4 .請求の範囲第 1 項に記載の抵抗拡散接合法でぁ っ て、 接合 さ れた接合部の金属結晶粒の粗大化を調質す る ょ ぅ に接合製品 に熱処理を施す こ と の ス テ ッ プを さ ら に 含む 13
    こ と を特徵 と す る 抵抗拡散接合法。
    5，請求範囲第 2 項に記載の抵抗拡散接合法でぁ っ て、 前 記被接合材の接合時にぉけ る 変位を計測す る こ と と 、 そ し て該計測に ょ っ て求め ら れた変位計測値に基づぃ て電 極か ら の付加圧カ及び通電量を制御する こ と の各ス テ ッ プを さ ら に含む こ と を特徵 と す る 抵抗拡散接合法。
    6.請求範囲第 2 項に記載の抵抗拡散接合法でぁ っ て、 接 合 さ れた接合部の金属锆晶粒の粗大化を調質す る ょ ぅ に 接合製品 に熱処理を施す こ と の ス テ ッ プを さ ら に含む こ と を特徵と す る 抵抗拡散接合法。
    7.請求範囲第 3 項に記載の抵抗拡散接合法でぁ っ て、 接 合 さ れた接合部の金属結晶粒の粗大化を調質す る ょ ぅ に 接合製品 に熱処理を施す こ と の ス テ ッ プを さ ら に含む こ と を特徵 とする 抵抗拡散接合法。
    8.請求範囲第 1 項に記載の抵抗拡散接合法でぁ っ て、 前 記ィ ン サ ー ト 材が S i 、 B、 P、 C r 等の拡散性の高ぃ 元素を含有す る こ と を特徵 と す る 抵抗拡散接合法。
    9.請求範囲第 8項に記載の抵抗拡散接合法でぁ っ て、 前 記ィ ン サー ト 材の組成が、 4 . 0 〜 5. 0重量％ の 5 1 と 、 2 . 7 5 〜 3 . 5 0 重量％ の B と 、 6 . 0 〜 8. 0 重量％ 0 C r .と 、 2 . 5〜 3 . 5重量％ の ？ 6 と 、 0 . 0 6 重量％以下の じ と 、 そ し て残部 N i でぁ る こ と を特 徵と す る 抵抗拡散接合法。
    10. 請求範囲第 2 項に記載の抵抗拡散接合法でぁ っ て、 前記断熱材が、 タ ン グ ス テ ン 、 銀 ー タ ン グ ス テ ン 、 銀 ー タ ン グ ス テ ン カ 一 バ ィ ドか ら 成 る グル ー プ の 中 の 少 な く と も 一っでぁ る こ と を特徵 と す る 抵抗拡散接合法。
    11. 請求範囲第 4 項に記載の抵抗拡散接合法でぁ っ て、 前記熱処理が、 5 0 0 〜 6 2 0 の 温度の ァ ン モ ニ ァ 雰 囲気下で 1 〜 8時間保持す る こ と に ょ っ て行な ゎれ る こ と を特徴 と す る 抵抗拡散接合法。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0389625A4|1990-07-16|
    EP0389625A1|1990-10-03|
    KR900700230A|1990-08-11|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
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    JPS49102542A|1973-02-05|1974-09-27|||
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