ブレーズ法による高クロム鋳鉄と鋼の接合に関する 研究

九州大学学術情報リポジトリ

Kyushu University Institutional Repository

ブレーズ法による高クロム鋳鉄と鋼の接合に関する 研究

笹栗, 信也

https://doi.org/10.11501/3075521

出版情報：Kyushu University, 1993, 博士（工学）, 論文博士 バージョン：

権利関係：

園田園圃．

プレーズ法による高クロム鋳鉄と鋼の接合に 関する研究

笹 栗 信 也

．圃圃・圃．

目 次

.Wll'江 給 ・諭 1.1 紡 −

u

1.2  2ド品えの概要

司t

ム 司

1ム

内ぜ

U

tr.;21';'i・ 山クロム鋳鉄と鋼の按合組織 ……・・……6

2.1  緒  ？， 一一一一一一 6

2.2  尖 験)J法 −一一………6

2.2.1 尖験試料 一一一一一一 7

2.2.2 接 合)j法 一一一一一…7

2.2.3  篠合条件 …………・7

2.2.4 媛合組織観察、 EPMA分析、 TEM観察および硬さ試験 一一一一…10 2.3  _{~；験結果および考察} 一一一一…10 2.3.1  接合組織に及ぼす接合条件の彩特 …・一一一一10

(1） 接合温度の影響 一一一一一一10

(2)  保持時間の影響 …………14 

2.3.2  媛令部のEPMA分析およびTEM観然 …………17  2.3.3 筏合部の硬さ 一一一一一20

2.4  結 _.~ 一一一一…23

第3市− 1¥J；クロム鋳鉄と鋼の接合強さに及ぼす媛介条件の彩特 ……一一一25

3.1  緒 I j• −ー一一一25

3.2 尖験方法 一一一一一一25

3.2.1 実験試料 一一一一一一25

3.2.2 接合方法 一一一一一一26

3.2.3 媛合条件 一一一一一・・26 3.2.4  せん断試験および接合組織観察 …………26  3.3  'j；験結果 一一一一一一28 3.3.1  接合組織に及ぼすフィラメタル叩きおよび接合条件の影響 …・・28  3.3.2 媛合強さと接合条件の関係 一一一一一一30

(1） 接 合 温 度 の 影 響 一一一一一一30 (2)  保持時間の影響 …………34  3.3.3 破断部の調査 一一一一一一34

3.4  与−然 ……一一36

3.4.l  接合強さと接合条件の関係 3.4.2  接合強さと接合組織の関係 3.5 給 三

ponyA

守

司3内

J A

守

ー．圃圃．

第4市 白クロム鋳鉄と鋼の接合機構 4.1 絡

c l .

4.2  ~；験}J法 4.2.1 

' J . f

験 試 料 4.2.2 

J

妾合}j法 4.2.3  接 合 条 件 4.2.4  捺令部の調査 4.2.5  溶解.｛止の測定 4.3  火験結果

4.3.1  急冷試料の接合組織

4.3.2  急冷試料接合部における合金元点の分布 4.3.3  高クロム鋳鉄および鋪の溶融銅への溶解 4.3.4  合金相の成長とフイラメタルりさの関係 4.4 診 察

4.4.1  合金相の品出について (1)  状態凶による検討

(2)  接合界面におけるFeの化学ポテンシャル 4.4.2  合金相の成長について

4.5 紡 甘

5 5 5 5 6 6 6 8 8 8 0 2 5 5 5   4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5  

FD   FD

  ハ_U

A

﹃ハ

U

6 6 7   第5市 向クロム鋳鉄と鋼の接合組織および般合強さ

に及ぼす鋳鉄中Crお よ びC世の影特

第l節 筏 合 組 織 に 及 ぼ す 鋳 鉄 中Crお よ び

c

:J~ の彩科 5.1.l 緒

5.1.2  尖験店法 (1)  実 験 試 料 (2)  接合方法

(3)  接合組織調査および合金成分分析 5.1.3  尖験結果および考察

(1)  緩合組織に及ぼす鋳鉄中Crお よ びCはの影秤 (2)  接合部における合金元素の分布

(3)  合金相長さと保持時間の関係 5.1.4 鮎 1

つ白 つ

b

つ＆ つ臼 ワ︼ つ

dつ

d q u q d T

ょ に U Q U

7 7 7 7 7 7 7 7 7 8 8 8  

第2節

t

妥介強さに及ぼす鋳鉄中Crお よ び

c

^{：，（の影明}

5.2.l 絡

J

5.2.2  尖 験）J法

(1)  尖 験i試料および接合方法

(2)  接合組織の調査および接合強さの測定

ハUnunuハUi

9 9 9 9 9  

‑ 1 1 ‑

ー ・ ・ 圃 ．

5.2.3  ;I.^{ミ験結果および考察}

(1)  接合組織に及ぼすフイラメタル仰さの彩特 (2)  接合強さに及ぽす鋳鉄中Crおよび

c

：.~： の影特

5.2.4 私

d

1 i 2 i n J

司r

9 9 9 9  

第6市 内クロム鋳鉄と鋼の接合性に及ぼす鋳鉄q1

介金元来（Mo^、NiおよびSi）の彩特 6.1 

  " *

^t 

~－

6.2  尖 験）J法 6.2.1  実験試料

6.2.2  接合方法および接合部の調資 6.3  _{~；験結果}

6.3.1  接合組織

6.3.2  接合部の合金元素分布 6.3.3  接合強さ

6.4  i‑号 察

6.4.1  合金相の品出に及ぼす合金元素の彩智 6.4.2  合金相の成長速度に及ぼす合金月来−の影響 6.4.3  接合強さに及ぼす合金元来の影符

6 .4 

f f . i ' i   t-i•

・ーーー−98

・・・・・・・・・・98  98 

‑‑‑‑‑‑‑‑‑98 

・・ー・・・ー・・…99 . 99 

・・‑・・・・・99 

・・105

・

・107 

・・・110

・

‑110 

・ー115  ..  115 

・←117

第1t;r

, r : J

クロム鋳鉄と鋼の接合性に及ぼす鋼

q 1

合金 パ~J~ (Cr、NiおよびC）の影響

7.1 絡

3

7.2  実 験

J i

法 7.2.1  実験試料

7.2.2  接合万法および凝合条件

7.2.3  接合部の調査およびせん断試験 7.3  文験結果

7.3.1  接合組織に及ぼす鍋中Crおよび

= N i

況の影響 7.3.2  接合組織に及ぼす鏑中C註の影秤

7.3.3  媛合部の合金元素分布

7.3.4  合金相の成長速度に及ぼすCrおよび、Ni祉の影響 7.3.5  接合強さ

7.4  _~；祭

7.4.1 接合組織に及ぼす鋼中合金元来の彩特 7.4.2  接合強さに及ぼす鋼中合金元来の影響 7.5  ~告

..  120 

・・120

・

・・120 

・・121

…121 

… … … 向121

・…・一・121 

・‑・123 

・ー・・123 

・

・126

・

・

・129 

・・・ーー・ーーー・132 

・・132

・

・

  13 2 

‑‑138 

・ …・140

ー−111‑

白圃圃．

第31';'f 総 指

参与文献 謝 昨

・ーー・・142

‑‑‑‑‑‑‑‑147 

ー．圃圃．

第 1章 緒 論

1. l 絡

近年科学技術の進歩にともない、 I唱業製111111、機械，五た

i n

およぴその音IS品など にi^−．：

ブ］が

n .

がれている。素形材産業の中核をなす鋳

i l i

材料分野においても、そう いった支求は強く、鋳造法による新しい俊介材料の製選法として、 j容湯鍛造 法やレオキャスト法などが開発されてきた^I）。

. 

Ji、鋳造分野に限らず二種以上の異種材料を組み合わせて、接合 ・複合 化する

J i i . t

として、従来から溶融溶媛、ろう付け （ソルダ法およびプレーズ 法）、ji：桜などがあり、最近では拡散抜−合、液材j拡散接合なども実用化され ている 。なかでも、溶融溶接の分野では、＇ 1

l ! :  

I‑ビーム溶接、レーザ溶接など の新技術が導入され、プレーズ法では、点字技術の発注にともない、金属と セラミックスの接合などエレクトロニクス等の分野で盛んに応用され始めて いる。 しかし、このような複合化技術は、鋼、

J

ト欽金属、セラミックス等を 対象にI幅広く研究されてきており、鋳鉄を対象としては、鋳ぐるみ接合3.4 

拡散接合3))) 6) 7）、変態を利用した同相接合8 、摩擦日二接9: 10：などの領域でわ ずかに研究されているに過ぎない。鋳ぐるみ接合では、 j容倍虫部がチル化した り、拡散接合や摩僚圧接では、加圧装

l 1 l

：が必要となるなど、大型部品に対し

ては適川が凶難である。プレーズ法はフイラメタルを溶融する必要があるの で、多少＇＂討品で尖施されるが、加圧の必裂がなく比較的短時間で接合できる ため、 J~f直材料の接合には簡便な方法と与えられるにもかかわらず、 本法に よる鋳鉄と児精材料との接合に関するこれまでの研究は緩めて少なく ^{II) 12}）詳

圃圃圃圃．

紺！な報告はほとんど見当たらない。

，·.·~クロム JJt鉄は、硬いM1C3型の共品炭化物を多；止に合布するとともに、 Cr

を多：，；＿に合有した基地を有するので、耐アプレージJン摩耗性および

7

^耐熱・

｜肘際化性に後れている。このため、鉄鋼の熱｜旬以延ロール材や製鉄用金物部 品、 $Jj

： ^ィ i

粉仲川ミルのロール、ライナ、ポール材など尚性能耐アプレージョ ン摩粍白IS材として広範囲の工業分野に使川されている。しかし、じん性が低 いため術鍛荷主に弱く、かっ切削加工や浴倣浴後が凶雑などの欠点を持って いる。そこで、必クロム鋳鉄をじん性の後れた銅と佐合化できれば、両者の 特長をト分に生かした材料が製造でき、さらに鋼部の機械加工や溶接が可能 になるため、構造部材としての使用範聞の拡大が期待できる。その自的に、

摩擦)J：桜法川を

H J

い高クロム鋳鉄と炭素鋼を；接合する研究がかつて発表され たが、その後ぷ細な報告はなされていなしE。

プレーズ法を鋳鉄へ適用した例として、イ氏融点の

f

字通鋳鉄を対象に加工f

H i  

の柿修など比較的低温で接合できる銀ろうや J,~JM ろうなどの利用がある 13）。

しかし、

f

氏融点のろう材を異種材料との俊介化に

m

いた場合には、接合強さ が低く 11）、 I：；業的に使用するには問題が多い。 −｝j、銅を対象にした場合に は、銀ろう、黄剣ろうの他に鋼ろうや令ろうなどが使用されω、鋼ろうや金

ろうを )f] し、 r’場合には高い接合強さが符られることが明らかにされている I~）。

尚クロム銑鉄に対しても、その融点から考えて｝！1~ ろうの使用は可能で、あり、

安価で入手しやすい純銅をフイラとしたプレーズ法が故適と考えられる。

本研究では、内クロム鋳鉄と鋼の後令耐摩耗材料を開発する基礎研究とし て、純

1 M

をフイラとしてプレーズ接合した場介の接合性を接合組織および接 合強さと接合条件との関係、接合機構、接令組織および接合強さに及ぼす母 材成分の；拶特などを系統的に調査した。

‑ 2 ‑

ー圃・圃．

1.2  本論文の概要

第lポでは、ブレーズ法による高クロム安心欽と剣の接合に関する研究の意義 と1:1的および本t論文の概要について述べた。

め 2~·；！：では、 26mass%Cr （以後%と記す。）共1¥111j)f鉄と軟鋼を50μm厚さの 純

iM7

イヲを

J M

いて真空雰囲気で接合し、

J

長介組織と銭イ子樋皮および保持時 11¥Jとの｜則係について調査した。その結果、 1Jij材料を接合すると、高クロム鋳

欽1ltlJ かられに＇；：~＂＇；も、 Fe-Cu-Cr-C合金が棒状に品出し、接合iM伎の上昇および保

持l時

H I J

の

1 ¥ 1

)Jllとともに成長することを明らかにした。また、品出した合金相 がれを主体とし、合金相の品出および成長とともに接合相のI隔が増加するこ

とから、合金キ

u

の品出および成長と鋼の浴解が密接に関係していることをボ 唆した。

め；3i';Jjでは、！ばさ18、35および50μ mの純｝ltdフイラを

m

^{いて26%Cr共品鋳}

鉄と軟剣を抜合し、接合強さ（τ日）と接介条件およびフイラメタル厚さとの 閃係を

J

司恋した。九はフイラメタルぽさを変えても接合温度の上昇および保 持時間の土台加ともに増大し、同一接合条件であれば、フィラメタル厚さが薄 いほどηが大きくなることを示したo さらに、 τBと接合組織との関係を調査 し、 τ 日は抜イti1~ に品出した合金相の長さ（LA）の接合相似（WB）に対する 初介 （ G~） にほぼ比例して増加することをゆj らかにした。また、真空雰囲気

ドでは、桜介温度が高くまた保持時間が長くなり過ぎると、銅フイラの蒸発 に起附したτ自の低ドが生じることを指摘した。

めが戸では、 26%Cr共品鋳鉄を用いて接合途＂ Iからの急冷実験、母材の溶融 銅＂ I への浴解；止測定およびフイラメタ jレ1•1： さを 50 ～ 600µ ^mに変えての接合実 験を行い、山クロム鋳鉄と軟鋼の接合機構について検討した。

‑ 3 ‑

ー 圃 圃 ．

銭合機仰はつぎのように考えられる。接合温度がCuの融点を超えると両母 材−が溶融釧に溶解し、 filij母材と溶融剣との

n

日で千衡状態となる。この時、鋳 鉄坑

q

師における浴融銅中Feの化学ホ^vテンシャルが銅界由のそれより低いため、

側側斜

r f l i

における溶融銅中のFeが鋳鉄側へ拡散する。その結果、鋳鉄界面近 傍で、Fe波jえが

i

：舛し、組成的過冷状態が起こるので、 Feを主体とする合金が

f1rl1 

i ' . I  

I する。いったん品出が起こると、 j答品~｝I~r!• の Fe の化学ポテンシャルは合

金制側と鋼側とで、斧：が小さくなるが、鋳欽から合金制

l

先端へCの拡散が起こる ことにより、合金相側のFeの化学ポテンシャルが低ドして、鋼側からのFeの 拡散とそれにともなう合金相の品出が続く。

第5市では、本ブレーズ法を広範開の組成をイfする尚クロム鋳鉄に適用する ため、 CrおよびCを亜共品組成から過共品組成まで変化させた高クロム鋳鉄と 軟鋼を接合し、接合組織および媛合強さに及ぼす鈴欽i!1CrおよびC量の影響に ついて研究した。その結果、高クロム鋳欽側から

r ' i ( , , i J

＼する令金相の長さおよ び按イ刈JIPlnはCr/C偵をハラメータとして

・ t f t

に幣J;ll＿でき、 I両者はCr/C値の増 加とともに減少することを明らかにした。また、九もCr/C値で整理でき、

Cr/Ci1U の明力ll とともに減少すること、さらに、九がGA~こ支配されることを明

慌にした。

第61;1では、向クロム鋳鉄に熱処理特性の改拾を目的として通常添加されて いるMo、Ni、Siなど第三元素の景簿を研究した。 Moを0、3、5%およびNiを0、 5、10%それぞれ単味に、およびSiを単味に約3%添加lした26%Cr鋳鉄を用い て軟鋼との桜介実験を行い、接合組織および接介強さに及ぼす鋳鉄中Mo、Ni およびSi；止の影枠を調貸した。高クロム鋳鉄にMoを添加すると、 LAおよび、Wa はMo：，：の附加とともに減少し、 τBも低ドすること、 NiあるいはSiを含有した 場介には、 LAおよびWaは両元素が増すと大きくなり、 τBも増加することを明

‑ 4 ‑

圃 園 周 ．

らかにした。これら合金元素添加による接合組織の変化は、合金元素が鋳鉄

q r c

の化l'fポテンシャルおよびそれと平衡する溶融剣

q r

C、およびそれに対応 するFeの化学ホフンシャルを変化さ廿る

f

め、合金相の

M r l H

時期が変わるこ

とで論用的に ~JVYJ できた。

第7f';fでは、制にCrおよびNiを添加した軟鋼または

c : , t

を劣化させた炭会鋼 と26%CrJ~M1 鈷欽との接合実験などにより、接合組織および接合強さに及：ま す鋼中介金比奈の~·~特について研究した o 鋼に Cr を添加すると、高クロム鋳

鉄側から品出する合金相の長さが附加し、 τBも増加すること、また、 N1を添 加｜した場合には、介金利の長さは減少するが、合金利にNi添加日；の約70%が 合布されるため、介金相が閤浴強化されるとともに、抜令後の冷却過程でマ ルテンサイト変態も

i f : .

じて強化され、 τBが増加することを示した。さらに、

鋼のCq（が精力IIすると、高クロム鋳鉄側から品出した合令相！の長さが減少し、

ついには合金十

I I

が鋼側から品出するようになり、その臨抗L1tfiが、

c

(%) =IJ.5 

×（Cr/C) ‑1・2で表されることを示した。また、合金利が銅側から品出すると

T1: はC量の増加！とともに低下することをボし、その理由として、合金相が銅側 から品出した剣一介金相間には、 FeCr合金のσ相に近い成分で高硬度の i！色 肘が形成され、この肘あるいはこの肘と剣との境界都でき製が伝播するため であることを切らかにした。銅へ合金

I C

:k~ を添加したときの接合組織の変化 も、第6￥とfnJ級に、銅一鋪界面で平衡する溶融銅中Feの化学ホテンシヤルの 変化と対応さサて説明できた。

第8章は、本研究結果の総括である。

・ 圃 ・ ・ ・

第 2 辛 高 ク ロ ム 鋳 鉄 と 鋼 の 接 合 組 織

2 .1 紡

A般に、鈴鉄系材料のプレーズ法による接令には接合時のほ材の溶融や接 介後の冷却時の変態による組織変化を・5)t•ぷして、銀ろうなどの低融点のろう 材が使川される13）。しかし、低融点のろう材を

J r j

いて接合した場合、接合は

1 1 f  

fj~ で、あるが、低い接合強さしか符られずt 、品t献な条件ドで使用される場合

には

I H J

胞が多い0 ・−）子、炭素鋼や

E

只銅などでは、銀ろう、黄銅ろう、金ろ う、銅ろうなど係々なろう材が使用され川、これらのろう材を用いた場合の 按介却の組織変化町、ろう材の母材粒界への以透18や接合強さ9 などの研究、

銅ろう＂＇＇への剣の溶解挙動 20)21）などに関する研究が占くから行われている。

また、以）Ji~では、炭ぷ鋼！可土の接合で:Jlr~ ろうや令ろうを用いることにより、

，·：~ い筏介強さがれ｝られることが報告されている 15）。このような従来の研究結

米からみると、尚クロム鋳鉄のように比較的級点が尚く、また尚温で熱処舟．

される合金

i l t

欽に対しては、銅ろうを

J l J

いた接合が可能と与えられる。しか し、鋳鉄系材料、とくに合金鋳鉄に対して、銅ろうを

J l j

いた詳細な研究はほ とんど見九たらない。

そこで、木市では、純銅を用いたプレーズ

i l . :

を向クロム鋳鉄と鋼の接合に 適川するための基礎研究として、耐アプレージ Jン摩粍材の

￡ 7 / I E

をなし、大

：

；

：：に使川されている26%Cr共品鋳鉄と軟鋼との接合尖！検を行い、接合組織と 接介条件との関係をl澗貸した。

2.2  尖験ノ

1 7 . l :

‑ 6 ‑

・ 圃 圃 ．

2.2.1  実験試料

高クロム鋳鉄は、 Fe‑Cr合金、金属Cr、純度の高いFe‑C合会および軟鋼を用 い、 Cr泣が26%で共品組成となるように配合した原材料30kgを高周波誘導炉 で溶解し、鋳込温度1823Kで400

×

120

×

40mmのC02鋳型に注湯することに より作製した。相手材の軟鋼は、市販の一般構造用圧延鋼材（SS400）を用い た。実験試料の化学成分をTable2・1に示す。

2.2.2  接合方法

鋳放しの高クロム鋳鉄および鋼材から20

×

25

×

lOmmの試験片を切り出し、

接合面をエメリ｝紙により平均粗さが0.5〜1.0μ mRaになるように調整した。

その後、試験片をアセトン中で超音波洗浄し、接合面に銅箔をはさみ、 Fig.2

・1に示すようにステンレス銅製の治具で回定した。銅箔としては厚さ50μ m 

の電解銅（99.99%）を用い、接合前の試料間隔を一定に保つためのスペーサ として、 50μ m併のタングステン線を接合商の両端にはさんだ。

試料を組み込んだ

の中央音

5

に挿入し、接合雰囲気を0.133Paの真空とした^O つぎに、真空度を上 げながら炉を接合温度まで0.1K/sの速度で昇温し、所定の時間保持した後、

923K付近まで約0.lK/sで炉冷し、その後空冷した。

2.2.3  接合条件

接合条件としては、接合温度および保持時間をパラメータとし、接合温度 は1353

〜

1453Kの範囲で、保持時間は0.6

〜

3.6ksの範囲で、変化させた。これ らの接合条件をまとめてTable2・2に示す。

‑ 7ー

Table 2・1Chemical  composiitons of  test  materials ( mass% ) 

E除rnents

c 

Cr  Si  Mn 

p  s 

Mate同als High Chromium 

2.90  26.10  0.42  0.92  0 026 0.024  Cast Iron 

Mild Steel 

(SS400)  0.12  0.19  0.24  1 28 

(a) 

r

^一（c)

t(d)  (b) 

0 015 0.002 

(a) High chromium cast iron (20x25x1 Omm')  (b) Steel  (20x25x1 Omm')  (c) Filler  metal (Cu)  (50μm') 

(d) Spacer  (W)  (SOµm•) (e) Holder (Stainless  steeり

Fig. 2・1 Assembly  of materials  for brazing 

Cr/C 

9.0 

一

．圃・圃・

Table 2・2 Bonding  conditions 

S u r f a c e   H i g h  Chromium Cast I r o n   :  0 . 5

〜

1 . 0μmRa  Roughness  M i l d  S t e e l   :  0 . 5

〜

1 . 0μmRa  Bonding 

1353 ,  1383 ,  1403 ,  1423 ,  1453  K  Temp . 

H o l d i n g  Time  0 . 6   1 . 2  

^I 

1 . 8 

^I 

2 . 4  

^I 

3 . 0  

^I 

3 . 6  k s  

Vacuum  6.7x10

・3〜

4 . 0

×

10

・

2 Pa

ー 圃 圃 ．

2.2.4  接合組織観察、 EPMA分析、 TEM観察および硬さぷ験

接合した，式料の中央部から試験片を切り

t H

し、光学顕微鏡を用いて接合部 の組織似療を行うとともに、 EPMAを用いて接令部の元ぷの分布状態を調査し た。 EPM Aによる各合金成分の定長に際しては、 Cは0.18〜1.35%C含有の炭 ぷ鋼を）11いて作成した検量線から、また、他の／己点はエネルギ一分散分光法 (EDS）により求めた。なお、 EDSによる定足は、 ZAF法（原子番号補正、吸 収納Ii；、治光補正）ソフトを内蔵するコンヒコータにより自動的に行った。

透過密！？正予顕微鏡（TEM）による分析は、別途

J

以さ 1m m  の鋼箔を用いて接合 した試料から切り出した試験片から、偽 際水浴液（制限 ：水＝3 : 7）中で電 解研僚により作製した薄膜試料を用いて、加速む圧200kvで、行った。また、

接合日ISの組織成分の硬さはマイクロピッカース硬度

J

を月jいて荷重1

×

10 'kg  で測定した。

2.3  火験結果および考察

2.3. l 接合組織に及ぼす接合条件の影響 ( .1)  接合温度の影響

保i~I時HIJを ^a定（0.6ks）にして、 1353K、1383K、1403K、1423Kおよ び1'153Kで筏合した媛合部のミクロ組織をFig.22に示す。接合温度がCuの融 点（ 1356K）よりわずかに低い 1353Kの場合、 r·：~ クロム鋳鉄および鋼と銅と のijl界初ではほとんど反応が起こらず、界而は平行？のままである。しかし、

接介ilnU:!tがCu の融点をわずかに越えた l383K では、 ，·：~ クロム鋳鉄側から黒く

腐食された紡11d1が品出し、鋼側に向かつて成長している。この品出相はデン ドライトの：次アームに似た形状を呈し、根元がくびれた縦断面と Fig.2‑3に

‑10ー

ー 圃 圃 ．

1353 K  1383 K  1403 K  1423 K  1453 K  H監~

Fig. 2・2 Influence of bonding temperature on microstructure of  bonded  zone of the copper brazed high chromium cast iron  and  steel( Holding time: 0.6ks, Filler  metal thickness: SOμm) 

．． _{． −} − 司 . _． . _−に . ・ _． . . ₋ . . _・ ． − _{． て}

− ・ ． ・ ． − ・ ・ − −.   . ~ . . . . ・ p

.  ・ ‑ ・   . ， 、

.

‑.   .

^{~・ I}

. − ・ . . .

・－~－ :    . . ． ・ . .

^c.

^{・ ． 九}

I 

？

園‑

・

l ー ー ・ ． 

− ・ ． 

^・咽． 

・

^·~

^{t t} ・ ^{p .} _‑ ^{＿ .} _.   ^{− − 〜} _{、   . ,   '} ^. _. ^.

~

  . . .

^~

. • ;  ・ ・ ^{、 ．}

・ ‑ _{.~.；句、？但日1}

Fig. 2・3 Cross‑sectional microstructure of rod‑like crystals  ( Bonding condition : 1383K x 0.6ks, Filler  metal 

thickness : 5 Oμm ) 

‑11‑

ー 圃 圃 ．

ボすようなドjに近い断面形状を有する棒状結晶である。このように、成長す る結品の桜厄がくびれる現象は、合金の凝

i

お

l

の進行中あるいは困液共存状態 に長く附かれた場合によく見られ22、） C誌の異なる剣の銅ろう付けによる接合 川や、 R.G.Gillilandら24）の工具鋼と鋼との接合などでもt認められている。なお、

F'ig.2  2の体状の品出相は、いずれもパーライト組織に変態している。

接介温度が1403Kおよび1423Kと高くなるにつれて、品出相は幅、長さと もに大きく成長し品出相同士の合体が生じ、さらに、成長の速い品出相のい くつかは、鋪側に達している。 1453Kでは、銅側に到達する品出相が増加し、

鋼－~界而にも問凸が生じるようになる。

ブムフイラとして用いたCuは溶融状態で、品出相の間に残留し、試料が炉 冷される過ねで凝固するが、 1383K以上で接合した，試料の銅相中には黒い点 状の析

r n

物が多数観察される。

以卜．のように、持状の品出相は接合瓶度の｜こ舛とともに長く成長するが、

日クロム鋳鉄と品出相の境界から鍋相と鍋の境界までの間隔（以下接合相l隔 と呼ぶ）に諸口すると、 Fig.2‑2の組織写真．から明らかに媛合相幅も接合温度 の

i

二舛とともに拡大している。そこで、平均的な品出相の長さ（LA）および 接合相l隔（Ws）をFig.2・4に示すように定め、両右を任意の箇所で10回以上測 定した偵の平均値で表した。ただし、 LAは長く成長した様状結晶のほぼ平均 長さをとった。その結果を接合温度との関係で、Fig.2-5 に示す。 LAおよぴ~Bは

1383Kでそれぞれ約38および78μ mで、あるが、両手千は接合温度の上昇ととも に駒大し、 1453Kでは、それぞれ約82および107μ mになる。また、接合温 度が，·：~ くなるほどんと WBの差が小さくなり、媛合相に対する品出相の占める

割合がW1J111し、銅相の領域が減少する。このように、銅相中で晶出相が成長 す る .}jで、媛合相も広くなる理由としては、 E~f1

H ' i

相が高クロム鋳鉄側から

‑12‑

ー圃圃圃・

HCr  MS 

Fig. 2・4 Definition of length of rod‑like crystal ( LA)  and width of bonded zone ( W8) 

150  ^{『 '  I}  一一一一一I

Holding time. : 0.6 ks 

Filler metal thickness : SOμm 

ε I _{コ . r}  ^{・ ： し}   _{. .}

I 

一 一 一 o‑

‑100

「

0:WB  ~

‑‑‑‑Q −ー「

三

：

...J〈 

50^」

. ) 5 − − − − ー ． ／ 

／ ／ ／  

． ／ ／ ／． 

ー ／ ／

0 

^{I  • I  I  • I 且 a}

ー

ー

1360 1380 1400 1420 1440 1460 1480 

Temperature  .  K 

Fig. 2・5 Influence of bonding temperature on LA and W8 

‑13ー

田 園 ．

鋼側にjlrjかつて成長していることから、品

t U

相の成長と同時に、鍋の溶解が 起こっていることが考えられる。

(2)  保持時間の影響

保持時

l l U

の影轡を調査するため、接合温度をl383K −定として、保持時間 を0.6ks、1.2ks、l.8ks、2.4ks、3.0ksおよひ、3.6ksに変化させて接合実験を行っ た。接合部のミクロ組織をFig.2・6に示す。保持時間の増加とともに品出相は 太くかっ長くなり、保持時間がl.8ksになると鋼側に到達する品出相が認めら れるようになる。保持時間が2.4ksに増すと銅側に到達する品出相の割合がさ らに

i t ; q

)Jllする。このように、保持時間の増加もまた品出相の成長を促進させ、

媛合組織に対しては接合温度を上昇させた場合と

f d

］織の影響を及ぼす。また、

保持！時間の附加は同時に接合相幅をも増大させていることがFig.2・6の組織写 点からIYJらかである。

I日1

i ' H

杭

1

の長さおよび接合相幅の変化を定泣的にみすため、試料のんとWBを 測定した。 LAおよびWeの平均値と保持時間（t）との関係をFig.2‑7に示す。 LA および

w a

は保持時間の増加ともに放物線的にゆるやかに増加する。そこで、

LAおよびW日を保持時間（t）の1/2乗との関係で整理すると、 Fig.2・8に示すよ うにLAおよびWBはいずれも^tV2に比例して増加することがわかる。このことか ら、

M i l l i

十

I I

の成長および接合相の増大は放物線則に従う拡散律速であると推

定できる。［）｛

I

rj 1 LAおよぴ

WB

とtν2との関係を示すLILL線の傾きが両者でほぼ類似 していることは、品出相の成長と接令朴！の増大が給接に関係していることを 示唆している。なお、凶中の直線を

t = o

に外帰した場令、んが

O

より、また、

WBもフイラメタル厚さの50μ mより来

T

大きくなるのは、試料が^Cuの融点を 超えて所定の温度に達するまでに約300sを要するので、この聞に品出相の生

‑14ー

． ・ 圃 ．

し

^{O6 ks  1.2 ks  1.8 ks  2.4 ks  3.0 ks} 

但 叫

Fig. 2・6 Influence of  holding time on microstructure of  bonded 

ε  _ュ

~

．」〈

zone of  the copper brazed high chromium cast iron  and steel  (Bonding temperature: 1383K, Filler  metal thickness: 5 Oμm) 

150 r 

100^ト

50^ト

0  0 

Bonding temperatute. : 1383 K  Filler metal thickness : 50μm 

・ ： ^{L A}

o:W

^ロ，

J 一 一 − 四

／豆／空−− ^υ 一 ・ 一 ・

^a

−−−轟「

ふ ／ れ

よ

個

． 

I 

1000  2000  3000   4000 

t  .  s 

Fig. 2・7 Effect of  holding time ( t)  on LA and W8 

‑15‑

ε  _ュ

100 L. 

J O

／ ． 

ふ ：

J 0 6 

5 M m

／

／  

︐

m

仁

A δ

T

・ ム

叫占

5 F

／

O M C U

戸 〆

げS

戸

／

． に C

T

e c d

︐ 

P N  

V・ ・

A︐

．

．ぬ凶

寸 時 間

t h

w吋

d r  

Tm

h

・

O B F  

n u  

r o   ^I 

・

．

三

50^」

四」〈

。 。

1 0  20  30  40  50  60  70 

s 

^1/2 

Fig. 2・8 Relationship of  LA and W6,  and  t112 

ー圃圃圃．

成および剣の浴解による接合相の増加が起こっているためと考えている。

2.3.2  抜令部のEPMA分析およびTEM観察

後令部を情成する各組織成分の合金組成を凋告するため、 EPMAによる面 分析、線分析およびEDSによる定♀分析を行った。その一例として、 1383K

×

0.6ksの条件で、接合した試料の面分析結果をFig.29に示す。品出相は主にFe で椛J＆されており、 FdこCr、Cu、Cが同溶した相である。銅相部ではCuはも ちろんであるが、 Cが品出相より多く含まれている。 Fig.2・10に同一試料の線 分析料米をぷす。 FeおよびCuの濃度は高クロム鋳鉄側から品出相先端に向かつ て徐々に附加し、 Crは逆に漸次減少する。

c

^は品出キ

u

先端に向かつてわずかに 減少する傾向が認められる。晶出相と鋼の問を用めている銅相では、 Cuの他 にFeおよびCが検出され、 Feの濃度は品目

1

相や鋼の波度に比べ極端に低く、 C 波皮はJ~111H 十r1 よりも高い。また、 Fe濃度のプロファイルから明らかなように、

銅相rj1にはれのピークが認められる。このようなれ波皮の高い部分はFig.2・2、 Fig.2 3およびFig.2‑6で、示したすべての試料の銅相『

1

^Jに点在している析出物に 相吋している。なお、鋼側の接合境界近傍では、 Crが向く検出されることが あり、ぬクロム鋳鉄側から成長した品目

i

相と類似の結品が高温保持中または その後の冷却j過程で銅側にも生じる可能性がある。

各十

I I

の介金波

I

立をEDSにより定足分析した結果をTable2 3に示す。品出相 の

. I

な組成はl匂クロム鋳欽との境界近傍では約8'1%Fe、8%Cr、6%Cuで、ある が、長さ ｝jltl］のljI~た音j）では約 85%Fe 、 6%Cr、 8%Cu となり、先端近傍では約 85%Fc、t!%Cr、l0%Cuと変化し、品川相

1

の、fi. 均Ci俊民はが~0.5%であった。本 夫験において仰られた品出相中央部の合金波j立を、大村n^＞らがC量の異る鋼を 接合したt試料を用いて測定した値（それぞれ1〜2%C、9〜l2%Cu）と比較す

‑17ー

・圃圃圃．

Cr‑Kα  Cu‑Kα 

Bonding condition  1383 K x O 6 ks  Filler metal thickness  SOum 

C‑Kα 

止立

i旦4

Fig. 2・9 Area scans for  Fe, Cr, Cu, C of bonded zone 

‑18ー

・圃圃．

e n o ヲι

du e AU n O QU e c a 

︐ 円 11

1＋

e p  

A︐ 

． ．

．  

聞

n H

− r

  l C

一

u H 一

lnterf ace 

！~

hH

一

ω

cφ

HC

~旦｛

Distance 

Fig. 2・1O  EPMA line  analyses of the bonded zone  (Bonding condition: 1383K x 0.6ks) 

Table 2・3 Concentration of  alloying elements in  the  rod‑like crystal  and copper phase ( mass%) 

:E、.：~：.s ^{； 、} 1 : n

^{Rod‑like crystal  Copper} 

Root  Center  Tip  phase 

Fe  84  85  85  4 

Cr  8 

6 

4  0.4 

Cu 

6 

8  1 0  94 

c 

0.5  1.2 

‑19ー

園 田 圃 血

ると、 Cu波及は類似するが、 C濃度はいく分低いイLUとなる。 一万、銅相の合金 波

l i t

は約9'1%Cu、4%Feおよび1.2%Cであった。

Fig.2 1 0にボしたEPMAによる線分析結果から、剣

t f

1 rj ^Iに点在する析出物は Feの化介物であると推定されるが、この析山物を

l n J

~じするため、 TEMおよび EDSによる分析を行った。 Fig.2‑11に銅相Iドに点材している析出物のTEMおよ びEDSによる分析結果を示す。析出物は花びら状を但し、日、 Crを含有して いる。 f1J］折ハターンの指数付けの結果から、この析

N 1

物は斜方晶の結晶構造 を

t J

・する （FcCr)3Cで、あり、 Feが 約87.9%およびCrが約11.'1%含有しているこ とがEDSによる分析結果から判明した。 CuへのCの lb]溶度が締めて小さいにも かかわらず、銅相のEPMA分析で高いC濃度が検出された理由は、溶融銅中に 溶解したCが冷却時にM3Cとして多数品出したためと与えられる。

以

J .

述べた品出相と銅相における合金元来の分布調公の結果から、接合過 程を診察すると、まず高クロム鋳鉄および鋼が溶剣中に浴解し、融液中の溶 質波度分布の変化に起因して高クロム鋳鉄側で、Cr、Cu、Cを固溶したFeの結 品が生成する。その後は、品出相がれを主体としているため、鏑がその供給 源となって浴銅Iドに溶解し、 Fe国j容体が鋼側に

l i 1 J

かつてデンドライトアーム のように体状に成長するものと考えられる。その機備の詳細については第4章 で述べる。

2.3.3  接合部の硬さ

接介強さを推定する一助として、高クロム鋳鉄の法地、品出相、銅相およ び銅のマイクロピツカース硬さを測定した。いずれの試料においても接合部 の硬さは知似していたので、代表例として、 1453K

×

0.6ksの条件で接合し、

合金相が大きく成長している試験片で、の測定結果をFig.2・12に示す。高クロム

‑20ー

ー圃圃．

ゆ） 1 ~1rn 1 LIげ1

. 

, 

•

201  003 

B= [ 01 0 JM氾

Fig. 2・11 TEM photographs (a and b ),  diffraction  pattern (c)  and EDS analysis (d)  of  fine  precipitate in  copper  phase 

‑21‑

− 圃圃由

白Me  c u   Interface 

Copper  phase  Rod‑like crystal 

Interface  m− 円HEU− −1

−m

一

w 0− 

h H ゆH

−

nu

M M

片 山 町

︷

a﹁戸﹄FU

n u   n u  

ny

 

800 

空

700  600 

ト ト ^{f ‑ i 斗}

500  400 

300  200 

︵F

00︶﹀工

．

ωω OC

ち﹂ 偲工

ロ

豆 100 

100  120  60  80 

μ

円1 20  40 

D i s t a n c e  

。

0 

・20

Distribution of  microhardness near the bonded  zone (Bonding condition: 1453K x 0.6ks) 

Fig. 2・12

・

・ 圃a

・

銑鉄の基地硬さはHV524

〜

581、鋼の般さはHV143

〜

160であるのに対し、

品山相の硬さは尚クロム鋳鉄との境界近傍でHV214〜419で、それから成長

J j

向へ約20 Jl  m離れた位置から先端近傍まではHV143〜325であった。銅相 の硬さはHVlO0〜129であり、接合誠料と同じ熱履歴をうえた純鍋の硬さ約 HV88よりいく分尚い値を示した。これは、銅相中に析山している微細な

(FeCr)3Cのためと考えられる。このように、硬さの低い銅相中に鋼と同等か

それ以上の硬さを有する品出相が形成されれば、接合部はかなり強くなるも のと考えられる。したがって、銅フイラ内における品出相の成長割合が接合 強さと密接に関係していることが推定される。

2.4 結 言

高クロム鋳鉄と軟鋼（SS400 ）を純$11~ 箔をフイラとしたブレーズ法により

接合し、接合

g 1 s

のミクロ組織に及ぼす接合条件の影響を検討−するとともに 組織の合金濃度分布およびミクロ硬さなどを調査し、以ドのことを明らかに

した。

(1）高クロム鋳鉄と鋼の接合では、デンドライトのて次アームに似た棒状 結晶が尚クロム鋳鉄側で品出し、鋼似jfへ向かつて成長する。

(2）品出相の長さおよび接合相幅は、接合温度が高く、保持時間が長いほ

ど増大する。

(3）品目

i

相の長さおよび接合相l陥はいずれも保持時間の1/2来に比例して

増加することから、両者は拡散作迷に従うと考えられる。また、両直線 の傾きは類似しており、品

t H

相の成長と接合相幅の増加！は密接に関係し ていることカ｛lljjらかである。

‑23‑

・・圃圃・

( 11) 

M ,  

i'l.'i；仰の上な組成は、高クロム鋳鉄側から成l~ ｝jf(1j に向かつて多少異 なるが、 8'l

〜

85%Fe、4

〜

8%Cr、6

〜

l0%Cuお よ び0.5%Cであり、銅栴！

の平均寿

l l J

必は、 94%Cu、4%Fcおよび1.2%Cである。また、銅相内には (FeCr：）1Cの微紺ほ炭化物が多数イ

F

イ1：する。

(5)  1'1/dl 川11ti1 火 i'i~の硬さはHV143 ～ 325 の純聞にあり、軟鋼と同等かそれ 以卜．の倣さを有する。したがって、そのようなあJjI~~ が銅相中に晶出、成 長してjrlij材料を述結すれば、接合部の強度を

i

二弁させると考えられる。

．．．．． 

第

3

−；戸 山 ク ロ ム 鋳 鉄 と 銅 の 筏 介 強 さ に 及 ぼ す 接 合 条 件 の 影 響

3.1  走行

！

日j11';'i:で、は

i l o 1

アプレージョン摩耗部材として多i止に使川されている26%CrJ~

品銑鉄と軟鋼との接合実験を行い、両材料

l l l J

に

1 1

−成する接合組織と接合条件 との関係を調

1 t

した。その結果、高クロム鈴欽と剣の接合は、 Fe基で、Cu、Cr

およひCを!f1!j浴した特状の品出相（以ド合金制！と呼ぶ。）が尚クロム鋳欽側か ら銅側へllijかつて成長することによって起こり、合金相

1

は接合温度が高く、

保持

n

ぷ

l l l J

が長いほど成長し、合金相の成長と鋼の浴解が密接に関係している ことなどがlljjらかになった。

・ 1 J

、扱介強さに｜均しては、接合

t i

^ISに

・ f I

^＿ずる化介物や合金相の物王型的性質

や 1~111i'.ll 形態が』f(＇.￥＜・な安肉であり、鋳鉄とアルミニウムやチタンおよび超硬合

令と民み銅などの抜合で、その影響を符しく受けることが報告されている5)25) 

明。 j•，・4 クロム鈷欽と銅を銅箔フイラを用いてプレーズ接合する場合でも、接

合条件により浴融~I~^{r1.1に品出する合金持j}の成長に庄が生じるため、接合部の 組織形態も変り、それにともなって接合強さももちろん変化すると考えられ る。

そこで、木市では、種々の条件のもと；こ26%Cr共

M 1

^{鋳鉄と軟鋼を接合し、}

接介在日の強さと接合条件との関係を明らかにした。

3.2  実験）j法

3.2.1  尖験ぷ料

Fh u 

ー ．．．

必クロム｝

J r

鉄 お よ び 軟 鋼 は 、 第2章 で

J f j

し、た試本：！と同じ26%Cr共品鋳鉄およ び・般椛辺川）

f

延 材 （SS400）で、作製ブ

i i t

な ど はl"riJじ で あ る 。 接 合 の た め のフイヲは、以さが18、35お よ び50μ m の11lJ:fl鮮il~jfj (99.99%）を用いたo

3.2.2  抜介

J i t t

J主介 l式本：！の切り rn し、接合耐の調整、 H式料の l~titJiil:および点空炉での持

i : J

冷却ノJ

i l :

な ど は 前｛;i.と 同 様 で あ る 。 た だ し 、 ぷ 料 の 接 合1}ljの 間 隔 を 一 定 に 保つため、

j l 1 4

約の！区さに相当する直径のタングス

T

ン 線 を 接 合 面 の 両 端 に は さんだが、）＇／さが 18μ mの 銅 箔 を 使

J f j

す る 際 に は 、 タ ン ク ス テ ン 線 を 用 い な かった。

3.2.3  按 介 条 件

J主＝介条件としては、 J変－合温度と保持 IJ~：

/ l t J

を1383〜1'153Kお よ び0.6〜3.6ks の純聞で変化させたo

扱 介 実 験 の 大 部 分 は6.7

×

10‑3〜4.0

×

10 Paのよ＇J̲.'l~ ＂ ^{lで行ったが、 Cuの蒸} 発の；拶仰を，J~食するため、 Ar カゃス手間気ドでの接合火験も行った。

3.2.'1  せん断試験および接合組織観察

接合点ISの強さを ~j'l寸前するため、接合ぷ料の＂ I 火~~ISから 10 × 10 × 20mm のせ

ん断試験）・，・を切り

r n

し た 。 せ ん 断 試 験 用 治

J t

と 試 験

J ' r .

の 取 付 け 方 法 をFig.3・1 に／J＇す 0 ，，：！＼！倹）＇，−の接合境界がせん断耐と−致するように治共に同定し、容量 294kNの

J J

能ぷ験機を川いてせん断試験を行い、

J

友介強さはii)lI屯荷重／断面 私で、求めた。また、接合部のミク口組織を観察した後、第2

~立で述べた測定要 領に従い、介金制！の長さ（ LA）および媛合相1~M

^(W

）

の測定を行うとともに、

Fh v 

︒ ︐ ゐ

ユ−・・・

p 

↓

^Cross head 

(b) 

(a) 

二二初二三

Table 

(a) Specimen  (10 • 10 ‑20mm)  (b) Specimen holder 

(30 ・ 30  100 mm) 

Fig. 3・1 Assembly drawing of the clamped  specimen for shear test 

−

・

111Jj 

1

象解析装置を川いて接合相中に占める合金相の面積本（Sarn）を測定した。

さらに、破断したE式料については、｛波lflJ観察を行うとともに俄断部のミク口 組織を調査した。ほとんどの試料で破断は接合部で生じたので、高クロム鈴

i : l 1 U

リから破断簡所までの距離を十数筒所で測定し、破断佼位（Pp）を求めた。

3.3  実験結果

3.3.1  接合札織に及ぼすフイラメタル以さおよび接合条件の彩特

50 JL m厚さのフイラメタルを用いて，・，

5 ・

クロム鋳鉄と鋼を後介すると、高ク ロム鋳鉄側から合金利が成長するとともに接合相幅も増加する。合金相の成

長や接合相

I P M

は接介嵐広が高く、保持時IHJが長くなるほど駒大することは第

2

市で述べたとおりである。ここでは、フイラメタルが18および35μmと薄く なった場合に、

J

妥イ子部の組織形態、がどのように変化するかを調貸したo

Fig.3 2にその代ぷ例として1383

×

0.6ksの条件で、接合した試料の組織を示す。

フイラメタルが浮くなっても、 50JL ffi試料の場合と同様に出クロム鋳鉄側か ら維状の合金相の成長が起こっており、 司｜一接合条件であれば、フイラメタ ルが薄いほど接合相＂ Iに占める合金利の制令が多くなる。

J

妄介条件が変化す ると、 18お よ び35JL ffi誠料でも、 50JL mぷ料の場合と問機に合金十日長さや按 {1'相幅も変化する。そこで、合金相長さ（LA）および接合相1p[J(W8）と接合 温度および保持時1111の関係を調貸した。 LAお よ びWBと接合温度との関係を Fig.3・3に示す。 LAお よ びWBはいず、れも彼令温度の上昇とともに附加し、両省 は温度が高いほど接近してくる。フイラメタルが厚い50μ m誠料の場合、 LA とWBの差は大きいが、フイラメタルが薄くなるとその差は小さくなり、 18μ m試料で、は、全ての接合温度域でLAとWaはほぼ等しい。そこで、 WBに対する

︒ ︒

18 

,Ll 

m  _{35J l  m  50J . 1 m} 

β包~

Fig. 3・2 Influence of filler metal thickness on microstructure of  bonded zone of copper brazed high chromium cast  iron and steel (Bonding condition: 1383K x 0.6ks) 

50  E 40  弐

向 30

CD 

!]:  20 

̲J< 10 

r dεr me:al tt11cκness・l811m

。

^LW,. 

^{由 。 − ・}

E 80 

~

‑60 

国

!]:  40 

Filler metal th<:kness ・ 35 μ m 

̲o

ーはフ長・

~－－·－

̲J< 20  0  140 

~

¹²⁰ 

100 

CD 80 

‑ 60 

< 40 

」 20

1360 10  380 1400  1420 1440  1460 1480 

Temperature  . K 

F』liermetal thickness  50 JJ rt

、

̲, ,̲ 

2 豆・−−空ーー一ー

. . . . .

 o ‑ ‑ ‑ ． ／ ／ ，．  ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ・ ‑ 乏 ／ ／

Fig. 3・3 Influence of bonding temperature on L" and W白

of bonded zone (Holding time: 0.6ks）【 u

A3  

LAの制合（LA/Wu）を合令相の成長不（GA）と定義し、 GAと抜合温度との関

係を求め Fig.3 ・4 に小す。フィラメタルが ii~ い 18µ m試料で、は接合温度が 1383K でGA はが~95% に述しているが、フイラメタルが50µ ^mと以い場合には 媒介

i l a i J

支が1153KでもGAは約77%であり、フイラメタルが！ソ：くなるほど合会 十｜｜の成長率が小さくなる。

・ ｝j 、保 t－~時 Itりを変化させた場合、 Fig.3・ 5に示すようにフイラメタル厚さ

が変わっても、 LAおよびWaは保持時！日jの 1/2乗に比例して哨加し、両者は 保持時間が長くなると後近してくる。また、 Fig.3‑6に示すように各保持時間 におけるらは筏介温度との関係と類似し、フイラメタルが滞いほど大きい。

このように、

I l i J   ‑

−接合条件でも、フイラメタル厚さが異なれば、合金相の成 長率が変わることが明らかである。なお、 Fig.3・5に不したようにフイラメタ ル

i J

／さが異なる場合でも、 LAおよびW日と保持時間との関係は、合金相の成長

と桜令相の

. L f 1

}Jllが拡散f~t速であることを 1j-\ll変し、さらに、 11'1_ 線の傾きが類似 していることから接合相

1 r

J での合金相の成長は、フイラメタルJ~；：さによらず、

[ti］じ機構で生じていると与えられる。

3.3.2  接合強さと接合条件の関係

( 1 )  接合温j立のおラ特

保持時間をづ主（0.6ks）にして接合したぷ料の接合強さ（τ8）を接合温度 との関係で、Fig.37にぷす。厚さ50JL m のフイラメタルを

J I J

いた場合、らは 1'123K までは接介7tut伎の上昇とともに.！.＼~)Jllし、 1423Kで故大となり、それ以 上の温度で、は低ドする。フイラメタルJ•i さが35µm になっても、 τB と接合温 度との関係は50/l mの場合と類似するが、ちが最大値をとる温度は1403Kと

‑30 

r、

＼ ＼  

） 

一

／

／

・

．

 

60 

。

《

40ト

20← 

Filler metal thickness  6. : 18pm 

ロ： 35pm

o: 50pm  0 

1360  1380  1400  1420  1440  1460  1480 

I 

Temperature , 

K 

Fig. 3・4 Influence of bonding temperature on ratio(GA)  of  LA to W8