JPS6024750B2 - 銅とステンレス鋼の拡散溶接法 - Google Patents
銅とステンレス鋼の拡散溶接法Info
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- JPS6024750B2 JPS6024750B2 JP52105925A JP10592577A JPS6024750B2 JP S6024750 B2 JPS6024750 B2 JP S6024750B2 JP 52105925 A JP52105925 A JP 52105925A JP 10592577 A JP10592577 A JP 10592577A JP S6024750 B2 JPS6024750 B2 JP S6024750B2
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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
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-
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Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、銅とステンレス鋼の拡散溶接法の改良に関し
、特にインサート材を用いることにより実用に供し得る
鋼−ステンレス鋼クラッド板を提供する方法に関する。
、特にインサート材を用いることにより実用に供し得る
鋼−ステンレス鋼クラッド板を提供する方法に関する。
一般に化学機械部品において、銅−ステンレス鋼クラッ
ド板が使用されるケースが多く、その製作法としては蟻
着法およびロールクラッド法を含む拡散溶接法が挙げら
れる。しかしながら、銅−ステンレス銭の拡散溶接(溶
接材を略再結晶温度以上に加熱し、固相の状態で加圧し
て接合する方法)は、後述の実験例に示すように、{1
}硬化した脆い合金層の生成、■銅がステンレス鋼粒界
に拡散侵入する真銭割れの発生、【3}鋼中の不純酸素
の接合境界面への析出集積(ガス圧を発生し、接合面を
剥離させる)、等により充分な接合強度が得られず実用
に至っていない。
ド板が使用されるケースが多く、その製作法としては蟻
着法およびロールクラッド法を含む拡散溶接法が挙げら
れる。しかしながら、銅−ステンレス銭の拡散溶接(溶
接材を略再結晶温度以上に加熱し、固相の状態で加圧し
て接合する方法)は、後述の実験例に示すように、{1
}硬化した脆い合金層の生成、■銅がステンレス鋼粒界
に拡散侵入する真銭割れの発生、【3}鋼中の不純酸素
の接合境界面への析出集積(ガス圧を発生し、接合面を
剥離させる)、等により充分な接合強度が得られず実用
に至っていない。
実験例
銅(タフピッチ銅)とステンレス鋼
(SUS304)を、10‐4Tomの真空雰囲気下、
各種の条件で接合した。
各種の条件で接合した。
その結果を表1に示す。表1(注) ASTM馳断強さ
試験 表1より、銅とステンレス鋼を真度拡散溶接した場合は
、せいぜい7k9/泌程度のASTM勢断強さしか得ら
れず、ASTM規格でクラッド板に要求されている数断
強さ(14k9/嫌)の約1′2強度しかないことが判
る。
試験 表1より、銅とステンレス鋼を真度拡散溶接した場合は
、せいぜい7k9/泌程度のASTM勢断強さしか得ら
れず、ASTM規格でクラッド板に要求されている数断
強さ(14k9/嫌)の約1′2強度しかないことが判
る。
拡散溶接は前述のように、接合材の再結晶温度以上に加
熱し、0.1〜数k9/地の圧力を加えて溶接を進行さ
せるが、鋼とステンレス鋼の溶接において再結晶温度は
Cuが約220q○、ステンレス鋼が約400qoであ
ることから表1は拡散溶接の溶接条件として考えられる
領域をほゞテストしたものと考えて良く、その結果熔接
温度が低いと充分な源子拡散が起こらず、強度不足とな
り、高い溶接温度では前記(1}〜‘3’の現象が起こ
り充分な強度が出ないと言える。
熱し、0.1〜数k9/地の圧力を加えて溶接を進行さ
せるが、鋼とステンレス鋼の溶接において再結晶温度は
Cuが約220q○、ステンレス鋼が約400qoであ
ることから表1は拡散溶接の溶接条件として考えられる
領域をほゞテストしたものと考えて良く、その結果熔接
温度が低いと充分な源子拡散が起こらず、強度不足とな
り、高い溶接温度では前記(1}〜‘3’の現象が起こ
り充分な強度が出ないと言える。
第1図は、上記表1の実験4(接合温度950℃、加圧
力0.5k9/柵、接合時間60分)で得られた拡散熔
接継手の顕微鏡写真で、該図中Qは銅、8はステンレス
鋼、ッは合金層、1は銅がステンレス鋼粒界に侵入した
真銭割れを示す。
力0.5k9/柵、接合時間60分)で得られた拡散熔
接継手の顕微鏡写真で、該図中Qは銅、8はステンレス
鋼、ッは合金層、1は銅がステンレス鋼粒界に侵入した
真銭割れを示す。
第2図は、第1図に示す拡散溶接継手の硬さ分布(Hv
)を示す図で、該図中第1図と同一符号は第1図と同一
物を示す。
)を示す図で、該図中第1図と同一符号は第1図と同一
物を示す。
また、第3図は、上記表1中実験2(溶接温度8000
0、加圧力1.0k9/桝、溶接時間60分)で得られ
た拡散溶接継手において、鋼中の不純酸素の析出状況を
示す図で、該図中第1図と同一符号は第1図と同一物を
示す。
0、加圧力1.0k9/桝、溶接時間60分)で得られ
た拡散溶接継手において、鋼中の不純酸素の析出状況を
示す図で、該図中第1図と同一符号は第1図と同一物を
示す。
本発明は、以上説明した従来法の欠点を悉く解決し、実
用に供し得る鋼ーステンレス鋼の拡散溶接法を提供する
ものである。
用に供し得る鋼ーステンレス鋼の拡散溶接法を提供する
ものである。
すなわち本発明は、
m 鋼又はステンレス鋼の被接合面の少なくとも何れか
一方にガス含有量の少ないCrの薄層をメッキした後、
該メッキの施こされた被接合面に他方の金属の被接合面
が接触するように他方の金属を重ね、前記薄層をインサ
ート材として拡散溶接することを特徴とする銅とステン
レス鋼の拡散熔接法、■ 鋼又はステンレス鋼の少なく
とも何れか一方の被接合面にガス含有量の少ないCrの
薄層をメッキし、更にその上にガス含有量の少ないNi
の薄層を設けた後、該薄層に他方の金属を重ね、前記二
種類の薄層をインサート材として、拡散溶接することを
特徴とする銅とステンレス鋼の拡散溶接法、に関するも
のである。
一方にガス含有量の少ないCrの薄層をメッキした後、
該メッキの施こされた被接合面に他方の金属の被接合面
が接触するように他方の金属を重ね、前記薄層をインサ
ート材として拡散溶接することを特徴とする銅とステン
レス鋼の拡散熔接法、■ 鋼又はステンレス鋼の少なく
とも何れか一方の被接合面にガス含有量の少ないCrの
薄層をメッキし、更にその上にガス含有量の少ないNi
の薄層を設けた後、該薄層に他方の金属を重ね、前記二
種類の薄層をインサート材として、拡散溶接することを
特徴とする銅とステンレス鋼の拡散溶接法、に関するも
のである。
本発明においていうガス含有量の少ないCr,Niの薄
層とは、ti)電解法、真空蒸着法、電気的噴射法等に
よって被接合材の表面に形成させたメッキ層、(ii)
真空溶解または大気溶解後脱ガス処理を行なって得た箔
などを意味する。
層とは、ti)電解法、真空蒸着法、電気的噴射法等に
よって被接合材の表面に形成させたメッキ層、(ii)
真空溶解または大気溶解後脱ガス処理を行なって得た箔
などを意味する。
本発明の拡散溶接法を、以下、更に詳細に説明する。
本発明は、本質的にはCu−C「ーステンレス鋼の接合
を目的とするもので、インサート材としては、Crを接
合面のいずれかにメッキして形成したCrメッキ層を用
いるものである。
を目的とするもので、インサート材としては、Crを接
合面のいずれかにメッキして形成したCrメッキ層を用
いるものである。
Crは伸展性に乏しいので一般的に箔とはなり難いので
、Crメッキ層をインサート材として使用するものであ
る。CrはCu並びにステンレス鋼に固溶し脆い金属間
化合物は生成しないし、Cr層の存在はCuのステンレ
ス鋼粒界への侵入を防止するため良好な継手を作り出す
。又Crは酸素の捕捉力が強く、銅より接合境界面に集
積してくる酸素を本r十・夕2一C−。
、Crメッキ層をインサート材として使用するものであ
る。CrはCu並びにステンレス鋼に固溶し脆い金属間
化合物は生成しないし、Cr層の存在はCuのステンレ
ス鋼粒界への侵入を防止するため良好な継手を作り出す
。又Crは酸素の捕捉力が強く、銅より接合境界面に集
積してくる酸素を本r十・夕2一C−。
3
の反応で捉え、ガス圧発生を阻止して良好な継手を作り
出すものである。
出すものである。
とくに本発明では酸素含有量の少ない電解Crメッキ層
を採用するため、その酸素捕捉能力がすぐれ、効果を一
段と発揮し、850〜95000の接合温度ですぐれた
継手特性を得ることができる。本発明は、更にCu−C
r−Ni−ステンレス鋼又はCr−Ni−Cr−ステン
レス鋼の接合(Cr−Niインサート法とNi−Crイ
ンサート法は上述のように、Cu面からの配列の相違を
表現したものである)とすることができ、インサート材
はメッキによって形成されたメッキ層或いはNi箔を使
用することによって行なわれる。
を採用するため、その酸素捕捉能力がすぐれ、効果を一
段と発揮し、850〜95000の接合温度ですぐれた
継手特性を得ることができる。本発明は、更にCu−C
r−Ni−ステンレス鋼又はCr−Ni−Cr−ステン
レス鋼の接合(Cr−Niインサート法とNi−Crイ
ンサート法は上述のように、Cu面からの配列の相違を
表現したものである)とすることができ、インサート材
はメッキによって形成されたメッキ層或いはNi箔を使
用することによって行なわれる。
各Cr,Niは互いに岡溶し合い脆い金属間化合物は生
成しない、又真鋼割れの防止効果、ガスの岡溶効果も十
分にある。インサート材として使用されるNiは、酸素
含有量の少ない真空溶解製Ni箔を使用してもよいし、
被接合材面に酸素含有量の少ない電解Niメッキを施こ
した層、又は真空蒸着で被接合面に形成されたNiメッ
キ層をインサート材層としてもよい。
成しない、又真鋼割れの防止効果、ガスの岡溶効果も十
分にある。インサート材として使用されるNiは、酸素
含有量の少ない真空溶解製Ni箔を使用してもよいし、
被接合材面に酸素含有量の少ない電解Niメッキを施こ
した層、又は真空蒸着で被接合面に形成されたNiメッ
キ層をインサート材層としてもよい。
Niは前述したようにCrと脆い金属間化合物を生成し
ないほかCu並びにステンレス鋼に固溶し、脆い金属間
化合物を全く生成せず、又Cuのステンレス鋼粒界への
侵入による真銭割れをこのNiが阻止する。
ないほかCu並びにステンレス鋼に固溶し、脆い金属間
化合物を全く生成せず、又Cuのステンレス鋼粒界への
侵入による真銭割れをこのNiが阻止する。
それに加えてNiは酸素の岡容量が多いことから(60
0q○で0.07%02,1200午○で0.04%○
2固熔)銅より接合境界面に集面に集積してくる酸素を
溶解固熔し、ガス発生を阻止して良好な継手を作りだす
。特に、酸素含有量の少ない電解Niメッキ又は真空窯
解製Ni箔を採用すると、その酸素固熔能力にすぐれ、
その効果を一段と発揮し、850〜95000の接合温
度ですぐれた継手特性を得ることができるものである。
なお、以上のインサート材を使用する本発明方法は、溶
接材の一方を酸化し易い銅としているため、Ar,He
等の不活性ガス雰囲気または真空雰囲気下で溶接するこ
とが好ましい。
0q○で0.07%02,1200午○で0.04%○
2固熔)銅より接合境界面に集面に集積してくる酸素を
溶解固熔し、ガス発生を阻止して良好な継手を作りだす
。特に、酸素含有量の少ない電解Niメッキ又は真空窯
解製Ni箔を採用すると、その酸素固熔能力にすぐれ、
その効果を一段と発揮し、850〜95000の接合温
度ですぐれた継手特性を得ることができるものである。
なお、以上のインサート材を使用する本発明方法は、溶
接材の一方を酸化し易い銅としているため、Ar,He
等の不活性ガス雰囲気または真空雰囲気下で溶接するこ
とが好ましい。
更に本発明方法に適用されるステンレス鋼としては、オ
ーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系その
他各種のものがある。次に本発明の実施例をあげて更に
詳細に本発明を説明する。
ーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系その
他各種のものがある。次に本発明の実施例をあげて更に
詳細に本発明を説明する。
実施例
銅(タフピッチ鋼)とステンレス鋼
(SUS304)を、10‐4tomの真空雰囲気下、
インサート材として前記した各種のものを使用して拡散
溶接した。
インサート材として前記した各種のものを使用して拡散
溶接した。
その結果を表2に示す。表 2
(注)ASTM勇断強さ試験
上記実施例としてあげた表2のうちのQインサート法‘
1}の方法で、溶接温度950℃、加圧力0.5k9/
柵、溶接時間60分の条件で拡散溶接して得られた拡散
溶接継手の顕微鏡写真を第4図Aに、また硬さ分布(H
v)を第4図Bに示す。
1}の方法で、溶接温度950℃、加圧力0.5k9/
柵、溶接時間60分の条件で拡散溶接して得られた拡散
溶接継手の顕微鏡写真を第4図Aに、また硬さ分布(H
v)を第4図Bに示す。
第4図中、Qはタフピッチ銅、3はSUS304ステン
レス鋼、62はCrを示す。第4図Bの硬さ分布は、C
rとタフピッチ鋼Q又はSUS304ステンレス鋼3と
の境界から銅Q又は鋼3内部方向への分布を示し、図中
×印は硬さ測定点、数字は測定点の硬さ(Hv)を示し
ている。表2および第4図より脆い金属間化合物の生成
や、CuのSUS304ステンレス銭の結晶粒界への侵
入すなわち真鈴割れの発生はなく、かつガス圧発生によ
る接合面の剥離現象は全くみられず〔第4図A参照〕、
また銅Q、鋼8いずれもその接合境界に硬度上昇はなく
、脆く硬化した金属間化合物の生成がない〔第4図B参
照〕ことが判り、良好な継手性能が得られることがわか
った。
レス鋼、62はCrを示す。第4図Bの硬さ分布は、C
rとタフピッチ鋼Q又はSUS304ステンレス鋼3と
の境界から銅Q又は鋼3内部方向への分布を示し、図中
×印は硬さ測定点、数字は測定点の硬さ(Hv)を示し
ている。表2および第4図より脆い金属間化合物の生成
や、CuのSUS304ステンレス銭の結晶粒界への侵
入すなわち真鈴割れの発生はなく、かつガス圧発生によ
る接合面の剥離現象は全くみられず〔第4図A参照〕、
また銅Q、鋼8いずれもその接合境界に硬度上昇はなく
、脆く硬化した金属間化合物の生成がない〔第4図B参
照〕ことが判り、良好な継手性能が得られることがわか
った。
また、本発明方法は、酸素含有量の少ない無酸素鋼や脱
酸素鋼よりも、酸素含有量の多いタフピッチ鋼に対して
、より一層効果を発揮し得ることがわかる。
酸素鋼よりも、酸素含有量の多いタフピッチ鋼に対して
、より一層効果を発揮し得ることがわかる。
第1図は従来の拡散溶接法により得られた拡散溶接継手
の顕微鏡写真、第2図は第1図の拡散熔接継手の硬さ分
布を示す図、第3図は銅中の不純酸素の析出状況を示す
図、第4図A,Bは本発明法により得られた拡散溶接継
手の顕微鏡写真Aと硬さ分布を示す図Bである。 第1図 オ2図 オ3図 第4図
の顕微鏡写真、第2図は第1図の拡散熔接継手の硬さ分
布を示す図、第3図は銅中の不純酸素の析出状況を示す
図、第4図A,Bは本発明法により得られた拡散溶接継
手の顕微鏡写真Aと硬さ分布を示す図Bである。 第1図 オ2図 オ3図 第4図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 銅又はステンレス鋼の被接合面の少なくとも何れか
一方にガス含有量の少ないCrの薄層をメツキした後、
該メツキの施こされた被接合面に他方の金属の被接合面
が接触するように他方の金属を重ね、前記薄層をインサ
ート材として拡散溶接することを特徴とす銅とステンレ
ス鋼の拡散溶接法。 2 銅又はステンレス鋼の少なくとも何れか一方の被接
合面ガス含有量の少ないCrの薄層をメツキし、更にそ
の上にガス含有量の少ないNiの薄層を設けた後、該薄
層に他方の金属を重ね、前記二種類の薄層をインサート
材として、拡散溶接することを特徴とする銅とステンレ
ス鋼の拡散溶接法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP52105925A JPS6024750B2 (ja) | 1977-09-05 | 1977-09-05 | 銅とステンレス鋼の拡散溶接法 |
IT83454/78A IT1192631B (it) | 1977-09-05 | 1978-09-04 | Procedimento per saldatura di fusione di rame ed acciaio inssidabile |
AU39544/78A AU525108B2 (en) | 1977-09-05 | 1978-09-04 | Diffusion welding |
EP78300345A EP0001173B1 (en) | 1977-09-05 | 1978-09-05 | A process for the diffusion welding of copper and stainless steel |
DE7878300345T DE2860603D1 (en) | 1977-09-05 | 1978-09-05 | A process for the diffusion welding of copper and stainless steel |
US05/939,119 US4194672A (en) | 1977-09-05 | 1978-09-05 | Process for the diffusion welding of copper and stainless steel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP52105925A JPS6024750B2 (ja) | 1977-09-05 | 1977-09-05 | 銅とステンレス鋼の拡散溶接法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5439341A JPS5439341A (en) | 1979-03-26 |
JPS6024750B2 true JPS6024750B2 (ja) | 1985-06-14 |
Family
ID=14420425
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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