(57)【要約】【課題】接合における作業性に優れ、高い接合強度が得られる鉄系焼結部品の接合方法を提供する。【解決手段】鉄系圧粉体１，２同士を焼結と同時に接合する鉄系焼結部品の接合方法において、一方の鉄系圧粉体１が銅と錫とを含む。焼結時に溶融した銅と錫とが他方の圧粉体２に浸透して接合するから、溶融した銅と錫との合金がバインダーとなって鉄同士を結合し、高い接合強度を得ることができる。また、銅と錫とを含む鉄系圧粉体１は、銅を８〜４５重量％、錫を０．５〜１０重量％とすることが好ましい。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄系圧粉体同士を焼結と同時に接合する鉄系焼結部品の接合方法において、少なくとも１つの前記鉄系圧粉体は銅と錫とを含み、前記焼結時に溶融した前記銅と錫とにより接合することを特徴とする鉄系焼結部品の接合方法。
【請求項２】
銅と錫とを含む前記鉄系圧粉体は、銅を８〜４５重量％、錫を０．５〜１０重量％、炭素を０．１〜２重量％、残部が鉄からなることを特徴とする請求項１記載の鉄系焼結部品の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄系焼結部品の接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄系焼結部品は、鉄粉を主体としその他金属粉末を所定の成分組成となるように配合し、混合した後、金型で所定形状の圧粉体に形成し、この圧粉体を還元性雰囲気中で焼結することにより製造される。
【０００３】
また、金型で成形しにくい複雑形状の焼結部品は、複数の分割された部品形状に成形し、これら各部品を組合せてろう付けするかまたは焼結時に同時にろう付けすることにより製造される。
【０００４】
例えば、上記ろう付けに使用されるろう材は、重量％で、Ｎｉ：３０〜５０％、Ｍｎ：１５〜２５％、Ｆｅ：３〜１５％、Ｓｉ：１〜５％、Ｂ：０．５〜２％を含有し、残りがＣｕからなるＣｕ合金粉末を圧粉体としたもの、またはＮｉ：３０〜５０％、Ｍｎ：１５〜２５％、Ｓｉ：１〜５％、Ｂ：０．５〜２％を含有し、残りがＣｕからなるＣｕ合金粉末に、Ｆｅ粉末：３〜１５％を混合した混合粉末を圧粉体としたものを用いている。この圧粉体ろう材を各部品の接合部または接合部近傍に設置し、水素ガス、ブタン変成ガス、アンモニア分解ガスなどの還元性ガス雰囲気中で加熱すると、ろう材は溶融浸透し、上記各部品の接合部はろう付けされる（例えば特許文献１，特許文献２及び特許文献３）。
【０００５】
このようなろう付け作業においては、部品同士を位置決めして組み合わせ、ろう材が両部品間に浸透するために接合クリアランスを正確に設定する必要がある。
【０００６】
このため、一方の部品の接合面に突起を形成すると共に、他方の部品の接合面に突起と嵌合し、かつ該嵌合した状態で両部品の接合面間に所望の接合クリアランスをもたせる深さの溝を形成したろう付け接合焼結体が提案されている（特許文献４）。
【０００７】
また、ろう付け接合方法において、ろう材を融点以上の温度に加熱すると、ろう材が溶けて流れ、焼結部品の空孔へ入っていこうとするが、焼結部品の鉄と反応しろう材の融点が上昇するため或る程度の深さまで浸透した段階で凝固し、それ以上は浸透しなくなり、接合面に広がり、鉄系焼結部品相互のろう付け接合ができる。そして、ろう材においては、Ｆｅを添加すると本体への浸透を抑えることが出来るし、Ｃｕ、Ｓｎを添加するとＰ／Ｍ本他への浸透量は多くなるものの、横方向へのひろがりも増大することがわかり、ろう材の流れ性を制御することが開示されている（特許文献５）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平２−１５８７５号公報
【特許文献２】
特開平２−２４７３０３号公報
【特許文献３】
特開平５−１８６８１０号公報
【特許文献４】
特開２００２−７９３７２号公報
【特許文献５】
特許２５４５４４７号公報（第３〜４欄）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術のろう付けでは、部材間にクリアランスを正確に設定するために余分な作業が必要となり、作業性が低下する。
【００１０】
そこで、特許文献３では、圧粉体同士を焼結時に接合する方法において、一方の圧粉体に銅を混合し、この銅が焼結時に溶融して他方の圧粉体に浸透することにより圧粉体同士を接合することができ、この方法では、圧粉体同士を重ね合わせるなどして接した状態で焼結を行うことができるから、圧粉体同士のクリアランスは不要となるが、十分な接合強度を得ることができない。
【００１１】
そこで、本発明は、このような問題点を解決しようとするもので、接合における作業性に優れ、高い接合強度が得られる鉄系焼結部品の接合方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、鉄系圧粉体同士を焼結と同時に接合する鉄系焼結部品の接合方法において、少なくとも１つの前記鉄系圧粉体は銅と錫とを含み、前記焼結時に溶融した前記銅と錫とにより接合する接合方法である。
【００１３】
圧粉体同士のクリアランスの設定が不要で、焼結時に、溶融した銅と錫との合金がバインダーとなって鉄同士を結合し、高い接合強度を得ることができる。
【００１４】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、銅と錫とを含む前記鉄系圧粉体は、銅を８〜４５重量％、錫を０．５〜１０重量％、炭素を０．１〜２重量％、残部が鉄からなる接合方法である。
【００１５】
銅が４５重量％を超えると鉄の割合が少なくなるため、焼結部品の強度が低下する面があり、銅を４５重量％以下とすることが好ましく、一方、接合用のろう材として銅は少なくとも８重量％以上とすることにより安定した接合強度が得られる。また、錫の割合を０．５〜１０重量％とすることにより、接合部近傍でのＦｅ合金相とＣｕ合金相の結合力が強化されて、接合強度が向上する。
【００１６】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施形態を示し、同図に示すように、鉄を含む鉄系圧粉体１，２は、原料粉末を所定の配合組成に配合し、その原料粉末を混合処理を行った後、所定の圧力でプレスすることにより成形される。
【００１７】
少なくとも１つの鉄系圧粉体１は、銅を８〜４５重量％、錫を０．５〜１０重量％、炭素を０．１〜２重量％、残部が鉄及び不可避不純物からなり、特に、銅が１３〜３５重量％、錫を１〜５重量％、炭素を０．２〜１．２重量％、残部が鉄及び不可避不純物とすることが好ましく、これにより優れた接合強度と焼結部品の強度を得ることができる。尚、圧粉体１は、原料粉末として銅と錫の合金粉を用いることもできる。また、他方の鉄系圧粉体２の原料粉末は、鉄を主とする。尚、他方の鉄系圧粉体２も、一方の鉄系圧粉体１と同様な割合で銅と錫と炭素を含むようにしてもよい。
【００１８】
前記圧粉体１の上面１１は平坦に形成され、この上面１１に載置する平坦な下面２１を前記圧粉体２は有し、前記上面１１は下面２１より大きく形成されている。そして、それら上面１１及び下面２１が焼結体の接合面となる。尚、前記圧粉体１はリング状をなし、外径４３ｍｍ，内径３０ｍｍ，高さ１０ｍｍであり、前記圧粉体２は円柱状で外径３５ｍｍ，高さ１０ｍｍとした。
【００１９】
上記のような圧粉体１，２同士を焼結時に接合するには、一方の圧粉体１の上面１１に他方の圧粉体２を載置し、それら上面１１と下面１２とが接する状態として加熱炉内に挿入する。そして、圧粉体１，２を加熱炉に挿入した後、加熱炉内を還元性雰囲気に保持し、昇温して焼結を行うと、銅と錫は鉄より融点が低く、一方の圧粉体１に含まれる銅と錫とが溶融し、接合面である上面１１に接する下面２１から、他方の圧粉体２内に溶融した銅と錫とが浸透し、溶融した銅と錫とがろう材となり、これら銅と錫とが接合箇所において他方の圧粉体１に溶浸し、焼結終了後に、銅と錫の合金がバインダーとなって鉄同士を結合し、このようにして焼結体１´と焼結体２´との前記上面１１と下面２１との間で高い接合強度を得ることができる。
【００２０】
このようにして得られた焼結体１´と焼結体２´の接合構造においては、優れた接合強度が得られる。一例として、圧粉体１が、銅を２４重量％、錫を３重量％、炭素を０．８重量％、残部が鉄及び不可避不純物とし、これにより得られた焼結部品の試験で、焼結体１´から焼結体２´を引離す力を加えて、上面１１と下面２１との接合箇所が破断に至る力を測定して強度を評価したところ、約３５０００Ｎの接合強度を得ることができた。すなわち、接合強度は、前記破断に必要な力を接合箇所の面積で割った値である。
【００２１】
一方、同一条件で、錫を含まない圧粉体１で、銅を２４重量％、炭素を０．８重量％、残部が鉄及び不可避不純物として得られた焼結部品では、約１０００Ｎの接合強度しか得ることができなかった。
【００２２】
このように本実施形態では、請求項１に対応して、鉄系圧粉体１，２同士を焼結と同時に接合する鉄系焼結部品の接合方法において、少なくとも１つの圧粉体１は銅と錫とを含み、焼結時に溶融した銅と錫とによりろう付け接合するから、圧粉体同士のクリアランスの設定が不要で接合作業が容易であり、焼結時に、溶融した銅と錫とが接合箇所において他方の圧粉体２に溶浸し、溶融した銅と錫との合金がバインダーとなって鉄同士を結合し、高い接合強度を得ることができる。
【００２３】
また、このように本実施形態では、請求項２に対応して、銅と錫とを含む鉄系圧粉体１は、銅を８〜４５重量％、錫を０．５〜１０重量％、炭素を０．１〜２重量％、残部が鉄からなるから、銅が４５重量％を超えると鉄の割合が少なくなるため、焼結部品の強度が低下する面があり、銅を４５重量％以下とすることが好ましく、一方、接合用のろう材として銅は少なくとも８重量％以上とすることにより安定した接合強度が得られる。また、錫の割合を０．５〜１０重量％とすることにより、接合部近傍でのＦｅ合金相とＣｕ合金相の結合力が強化されて、接合強度が向上する。
【００２４】
また、実施形態上の効果として、請求項１又は２に記載の鉄系焼結部品の接合方法により接合した鉄系焼結部品において、銅と錫と合金が他方の鉄系圧粉体２に溶浸して固まったから、接合強度に優れた鉄系焼結部品を得ることができる。さらに、片方の圧粉体１に銅と錫とを入れたから、両方の圧粉体１，２に銅と錫とを入れる場合よりも材料コストが安価となる。
【００２５】
なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１の発明は、鉄系圧粉体同士を焼結と同時に接合する鉄系焼結部品の接合方法において、少なくとも１つの前記鉄系圧粉体は銅と錫とを含み、前記焼結時に溶融した前記銅と錫とにより接合する接合方法であり、圧粉体同士のクリアランスの設定が不要で、溶融した銅と錫との合金がバインダーとなって鉄同士を結合し、高い接合強度を得ることができる。
【００２７】
また、請求項２の発明は、請求項１の効果に加えて、銅と錫とを含む前記鉄系圧粉体は、銅を８〜４５重量％、錫を０．５〜１０重量％、炭素を０．１〜２重量％、残部が鉄からなる接合方法であるから、安定した接合強度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す接合方法を説明する断面図である。
【符号の説明】
１　圧粉体（一方の圧粉体）
２　圧粉体（他方の圧粉体）
１´　焼結体（一方の焼結体）
２´　焼結体（他方の焼結体）
【図１】
2004143538.tif 000003