(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と第２部材とを接合する部材接合方法であって、
前記第１部材上に接合層を設ける工程と、
前記第１部材と前記第２部材とを前記接合層を介して対向させる工程と、
前記接合層を溶融させて、対向する前記第１部材と前記第２部材とを接合する工程とを含み、
前記第１部材上に接合層を設ける工程は、
前記第１部材にめっき処理を施すことにより、前記第１部材上に、第１ろう材層を設ける工程と、
前記第１ろう材層にめっき処理を施すことにより、前記第１ろう材層上に、第２ろう材層を設ける工程と、
前記第２ろう材層にめっき処理を施すことにより、前記第２ろう材層上に、第３ろう材層を設ける工程を含み、
前記第１ろう材層を構成する第１材料と、前記第２ろう材層を構成する第２材料とは、異なる材料であり、
前記第２ろう材層を構成する前記第２材料と、前記第３ろう材層を構成する第３材料とは、異なる材料であり、
前記接合層の溶融は、共晶溶融を含み、
前記共晶溶融において、前記第２材料の溶融が、前記第１材料又は前記第３材料の溶融よりも早く進行するように、前記第２材料が選択される
部材接合方法。
【請求項２】
請求項１に記載の部材接合方法において、
前記第１ろう材層を構成する前記第１材料と、前記第３ろう材層を構成する前記第３材料とは、同じ材料である
部材接合方法。
【請求項３】
請求項１に記載の部材接合方法において、
前記第１ろう材層を構成する前記第１材料と、前記第３ろう材層を構成する前記第３材料とは、異なる材料である
部材接合方法。
【請求項４】
請求項３に記載の部材接合方法において、
前記第１ろう材層は、
Ｃｕ層と、
Ａｇ層と、
Ａｕ層とＰｄ層のうちの少なくとも１つの層と
のうちのいずれかであり、
前記第２ろう材層は、
Ｃｕ層と、
Ａｇ層と、
Ａｕ層とＰｄ層のうちの少なくとも１つの層と
のうちのいずれかであり、
前記第３ろう材層は、
Ｃｕ層と、
Ａｇ層と、
Ａｕ層とＰｄ層のうちの少なくとも１つの層と
のうちのいずれかである
部材接合方法。
【請求項５】
請求項４に記載の部材接合方法において、
前記第２ろう材層は、Ａｇ層である
部材接合方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の部材接合方法において、
前記第１部材は、
筒状体と、
前記筒状体に挿入される挿入体と
のうちの一方であり、
前記第２部材は、
前記筒状体と、
前記挿入体と
のうちの他方である
部材接合方法。
【請求項７】
請求項６に記載の部材接合方法において、
前記筒状体は、エンジンを構成する外筒であり、
前記挿入体は、前記エンジンを構成する内筒である
部材接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材接合方法及び部材接合システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
第１部材と第２部材とを、ろう材を介して接合する技術が知られている。第１部材上に箔を適用し、当該箔をろう材として用いる場合、箔が第１部材から剥がれてしまう可能性がある。第１部材上に合金めっきを適用し、当該合金めっきをろう材として用いる場合、予め溶融合金のめっき浴を準備する必要がある。
【０００３】
部材接合方法に関連する技術として、特許文献１には、Ｚｎ又はＺｎ合金からなるろう材を溶融めっきする工程を含むアルミ製熱交換器用多穴チューブの製造法が開示されている。また、特許文献２には、ろう材合金で構成された箔を用いて、銅合金ライナー、ステンレス筒、スロートサポートを接合する技術が開示されている。さらに、特許文献３には、ろう付合金を用いて、冷却流体ライナー、内側コンホーマルスロート支持セクション、外側コンホーマルスロート支持セクション、入口および出口マニホルドを接合する技術が開示されている。加えて、特許文献４には、箔ろう材を用いて、第１母材と第２母材とを接合する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−２４６３５４号公報
【特許文献２】米国特許第５７０１６７０号明細書
【特許文献３】特開２００４−１６９７０２号公報
【特許文献４】特開２０１３−１７６７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、複数種類の材料からなるろう材を用いるとともに、設備コストの低減が可能な部材接合方法及び部材接合システムを提供することにある。
【０００６】
この発明の上記目的とそれ以外の目的と利益とは以下の説明と添付図面とによって容易に確認することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下に、発明を実施するための形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態との対応関係の一例を示すために、参考として、括弧付きで付加されたものである。よって、括弧付きの記載により、特許請求の範囲は、限定的に解釈されるべきではない。
【０００８】
本発明の１つの観点において、部材接合方法は、第１部材（１；１１）と第２部材（２；１２）とを接合する部材接合方法である。部材接合方法は、前記第１部材（１；１１）上に接合層（３；１３）を設ける工程と、前記第１部材（１；１１）と前記第２部材（２；１２）とを前記接合層（３；１３）を介して対向させる工程と、前記接合層（３；１３）を溶融させて、対向する前記第１部材（１；１１）と前記第２部材（２；１２）とを接合する工程とを含む。また、前記第１部材（１；１１）上に接合層（３；１３）を設ける工程は、前記第１部材（１；１１）にめっき処理を施すことにより、前記第１部材（１；１１）上に、第１ろう材層（４；６；１６）を設ける工程と、前記第１ろう材層（４；６；１６）にめっき処理を施すことにより、前記第１ろう材層（４；６；１６）上に、第２ろう材層（５；７；１７）を設ける工程とを含む。さらに、前記第１ろう材層（４；６；１６）を構成する第１材料と、前記第２ろう材層（５；７；１７）を構成する第２材料とは、異なる材料である。
【０００９】
上記部材接合方法において、前記第１部材（１；１１）上に接合層（３；１３）を設ける工程は、前記第２ろう材層（７；１７）にめっき処理を施すことにより、前記第２ろう材層（７；１７）上に、第３ろう材層（８；１８）を設ける工程を更に含んでもよい。また、前記第２ろう材層（７；１７）を構成する前記第２材料と、前記第３ろう材層（８；１８）を構成する第３材料とは、異なる材料であってもよい。
【００１０】
上記部材接合方法において、前記第１ろう材層（６；１６）を構成する前記第１材料と、前記第３ろう材層（８；１８）を構成する前記第３材料とは、同じ材料であってもよいし異なる材料であってもよい。
【００１１】
上記部材接合方法において、前記第１ろう材層（６；１６）は、Ｃｕ層と、Ａｇ層と、Ａｕ層とＰｄ層のうちの少なくとも１つの層とのうちのいずれかであってもよい。また、前記第２ろう材層（７；１７）は、Ｃｕ層と、Ａｇ層と、Ａｕ層とＰｄ層のうちの少なくとも１つの層とのうちのいずれかであってもよい。さらに、前記第３ろう材層（８；１８）は、Ｃｕ層と、Ａｇ層と、Ａｕ層とＰｄ層のうちの少なくとも１つの層とのうちのいずれかであってもよい。
【００１２】
上記部材接合方法において、前記第２ろう材層（７；１７）は、Ａｇ層であってもよい。
【００１３】
上記部材接合方法において、前記接合層（３；１３）の溶融は、共晶溶融を含んでいてもよい。また、前記共晶溶融において、前記第２材料の溶融が、前記第１材料又は前記第３材料の溶融よりも早く進行するように、前記第２材料が選択されてもよい。
【００１４】
上記部材接合方法において、前記第１部材（１１）は、筒状体と、前記筒状体に挿入される挿入体とのうちの一方であってもよい。また、前記第２部材（１２）は、前記筒状体と、前記挿入体とのうちの他方であってもよい。
【００１５】
上記部材接合方法において、前記筒状体は、エンジンを構成する外筒であってもよい。また、前記挿入体は、前記エンジンを構成する内筒であってもよい。
【００１６】
本発明の他の１つの観点において、部材接合システムは、第１部材（１；１１）と第２部材（２；１２）とを接合する部材接合システムである。部材接合システムは、第１めっき処理装置（２０）と、第２めっき処理装置（２０’）と、保持装置（４０）と、加熱処理装置（５０）とを備える。また、前記第１めっき処理装置（２０）は、前記第１部材（１；１１）にめっき処理を施すことにより、前記第１部材（１；１１）上に、第１材料からなる第１ろう材層（４；６；１６）を設ける装置である。さらに、前記第２めっき処理装置（２０’）は、前記第１ろう材層（４；６；１６）にめっき処理を施すことにより、前記第１ろう材層（４；６；１６）上に、第２材料からなる第２ろう材層（５；７；１７）を設ける装置である。加えて、前記第１ろう材層（４；６；１６）と前記第２ろう材層（５；７；１７）とは、接合層（３；１３）を構成する。また、前記保持装置（４０）は、前記第１部材（１；１１）と前記第２部材（２；１２）とを前記接合層（３；１３）を介して対向した状態に保持する装置である。さらに、前記加熱処理装置（５０）は、前記接合層（３；１３）を溶融させて、対向する前記第１部材（１；１１）と前記第２部材（２；１２）とを接合する装置である。
【００１７】
上記部材接合システムにおいて、第３めっき処理装置（２０’’）を更に備えてもよい。また、前記第３めっき処理装置（２０’’）は、前記第２ろう材層（７；１７）にめっき処理を施すことにより、前記第２ろう材層（７；１７）上に、第３材料からなる第３ろう材層（８；１８）を設ける装置であってもよい。加えて、前記第１ろう材層（６；１６）と前記第２ろう材層（７；１７）と前記第３ろう材層（８；１８）とは、前記接合層（３；１３）を構成してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、複数種類の材料からなるろう材を用いるとともに、設備コストの低減が可能な部材接合方法及び部材接合システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】図１Ａは、第１の実施形態の部材接合方法において、第１の状態を示す斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、第１の実施形態の部材接合方法において、第２の状態を示す斜視図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、第１の実施形態の部材接合方法において、第３の状態を示す斜視図である。
【図２】図２は、第１の実施形態の部材接合方法において、第２の状態を示す断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、第２の実施形態の部材接合方法において、第１の状態を示す斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、第２の実施形態の部材接合方法において、第２の状態を示す斜視図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、第２の実施形態の部材接合方法において、第３の状態を示す斜視図である。
【図４】図４は、第２の実施形態の部材接合方法において、第２の状態を示す断面図である。
【図５】図５は、接合成功シーケンスの１例を示す図である。
【図６】図６は、三元系状態図を示す。
【図７】図７は、接合失敗シーケンスの１例を示す図である。
【図８】図８は、三元系状態図を示す。
【図９Ａ】図９Ａは、第３の実施形態の部材接合方法において、第１の状態を示す斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、第３の実施形態の部材接合方法において、第２の状態を示す斜視図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、第３の実施形態の部材接合方法において、第３の状態を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、第３の実施形態の部材接合方法において、第２の状態を示す断面図であって、図９Ｂの断面Ｓの断面図である。
【図１１】図１１は、第３の実施形態の変形例を示す一部断面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、第１めっき処理装置の概略図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、第２めっき処理装置の概略図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、第３めっき処理装置の概略図である。
【図１３】図１３は、保持装置及び加熱処理装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態に係る部材接合方法に関して、添付図面を参照して説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）
図１Ａ乃至図２を参照して、第１の実施形態に係る部材接合方法について説明する。図１Ａは、第１の実施形態の部材接合方法において、第１の状態を示す斜視図である。図１Ｂは、第１の実施形態の部材接合方法において、第２の状態を示す斜視図である。図１Ｃは、第１の実施形態の部材接合方法において、第３の状態を示す斜視図である。図２は、第１の実施形態の部材接合方法において、第２の状態を示す断面図である。
【００２２】
（接合対象部材）
本実施形態では、第１部材１と第２部材２とを、接合層３を介して接合する。第１部材１は、例えば、金属である。また、第２部材２は、例えば、第１部材１を構成する金属と同一又は異なる金属である。
【００２３】
（接合層）
接合層３は、少なくとも、第１ろう材層４と第２ろう材層５とを含む。第１ろう材層４を構成する第１材料と、第２ろう材層５を構成する第２材料とは異なる材料である。第１材料、第２材料は、それぞれ、Ａｕ、Ｎｉであってもよいし、それぞれ、Ｎｉ、Ａｕであってもよい。代替的に、第１材料、第２材料は、それぞれ、Ａｕ、Ｃｕであってもよいし、それぞれ、Ｃｕ、Ａｕであってもよい。なお、第１材料及び第２材料の選択は、上記の例に限定されず、任意である。第１材料は、純度が９９．９重量パーセント以上の単体で構成されることが好ましい。第２材料は、純度が９９．９重量パーセント以上の単体で構成されることが好ましい。
【００２４】
（第１部材上に第１ろう材層を設ける工程）
第１部材１上に接合層３を設ける工程は、第１部材１にめっき処理を施すことにより、第１部材１上に、第１ろう材層４を設ける工程を含む。第１部材１にめっきを施すめっき処理は、例えば、電気めっき処理、無電解めっき処理、又は、溶融めっき処理（なお、後述のＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ系、又は、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ系では、溶融めっき処理は適当でない。）である。めっき処理は、例えば、第１部材１を、第１材料のめっき浴（図示せず）に浸すことによって行われる。代替的に、めっき処理は、めっき浴を用いずに、第１部材１上に第１材料のめっき液を塗布することによって行ってもよい。なお、第１部材１の表面のうち、接合層３を設ける必要のない表面については、予めマスキングテープ等を貼り付けても良い。マスキングテープによって、接合層３を設ける必要のない表面に、接合層３が適用されることが防止される。
【００２５】
（第１ろう材層上に第２ろう材層を設ける工程）
第１部材１上に接合層３を設ける工程は、第１ろう材層４にめっき処理を施すことにより、第１ろう材層４上に、第２ろう材層５を設ける工程とを含む。第１ろう材層４にめっきを施すめっき処理は、例えば、電気めっき処理、無電解めっき処理、又は、溶融めっき処理（なお、後述のＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ系、又は、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ系では、溶融めっき処理は適当でない。）である。めっき処理は、例えば、第１ろう材層４が設けられた第１部材１を、第２材料のめっき浴（図示せず）に浸すことによって行われる。代替的に、めっき処理は、めっき浴を用いずに、第１ろう材層４上に第２材料のめっき液を塗布することによって行ってもよい。図１Ａは、第１部材１上に、第１ろう材層４及び第２ろう材層５が設けられた後の状態を示している。
【００２６】
（第１部材と第２部材とを対向させる工程）
図１Ａの矢印に示されるように、第２部材２は、第１部材１に近接するように相対移動される。図１Ｂ及び図２は、相対移動の結果、第１部材１と第２部材２とが接合層３を介して対向配置された状態を示している。図１Ｂ及び図２に示されるように、接合層３は、第２部材２と接触して配置されてもよい。代替的に、接合層３は、微小間隔を介して、第２部材２と対向配置されてもよい。なお、微小間隔を介して、接合層３と第２部材２とを対向配置させる場合には、後述の接合層を溶融させる工程において、接合層３と第２部材２とを接触させることが必要となる。例えば、接合層３を溶融させる工程において、第１部材１と第２部材２とに、外力を付与することにより接触させてもよい。外力を付与する方法はどのような方法であっても良いが、例えば、第１部材１と第２部材２とが近接する方向に少なくとも一方の部材を加圧することが挙げられる。代替的に、接合層３と第２部材２との間の空間を減圧することによって、接合層３と第２部材２とを接触させてもよい。代替的に、加熱に伴う第１部材１及び第２部材２の線膨張によって、接合層３と第２部材２とを接触させてもよいし、加熱に伴う第１部材１の線膨張と第２部材２の線膨張との差（線膨張係数の差）によって接合層３と第２部材２とを接触させてもよい。微小間隔は、例えば、１μｍ以上０．２ｍｍ以下の間隔である。対向配置の状態は、治具（図示せず）によって維持されてもよい。代替的に、対向配置の状態は、第１部材１を支持するテーブル（図示せず）と、第２部材２を支持するチャック具（図示せず）によって維持されてもよい。代替的に、対向配置の状態は、単に、接合層３上に第２部材２を載置することによって実現されてもよい。
【００２７】
（接合層を溶融させる工程）
図１Ｃは、第１部材１と第２部材２との間に介在する接合層３を加熱して、接合層３を溶融させた後の状態を示している。加熱は、加熱炉（真空加熱炉、不活性ガス雰囲気の加熱炉等）によって行ってもよい。代替的に、加熱は、接合層３に電子ビームを照射することによって行ってもよい。加熱によって、接合層３は溶融する。なお、上述のように、接合層３と第２部材２とが、微小間隔を介して対向配置されている場合には、加熱時に、接合層３と第２部材２とを接触させる必要がある。接触させる方法は、上述のように、第１部材１と第２部材２とが近接する方向に少なくとも一方の部材を加圧する方法、接合層３と第２部材２との間の空間を減圧する方法、線膨張係数の差を利用する方法等がある。第１ろう材層４を構成する第１材料と、第２ろう材層５を構成する第２材料とが共晶材料である場合、第１材料と第２材料との境界から共晶溶融が起こる。溶融した第１材料と第２材料とは混合され、溶融した材料が凝固する過程で、第１部材１と第２部材２とが、接合層３を介して、強固に固着される。なお、共晶溶融とは、共晶反応を利用した溶融である。２つの金属が相互拡散して生じた相互拡散域の組成が共晶組成となった場合に、保持温度が共晶温度以上であれば共晶反応により液相（溶融相）が形成される。
【００２８】
本実施形態では、第１材料のめっき液及び第２材料のめっき液が、第１部材１及び第１部材１上の第１ろう材層４上に、別々に適用されるため、混合材料のめっき液を準備する必要がない。混合材料のめっき液は、単一材料のめっき液と比較して汎用性が低い。このため、混合材料のめっき液を準備することは、混合材料のめっき液の貯蔵、混合材料のめっき液が付着した装置の洗浄といった追加のコストを発生させる。本実施形態では、このような追加のコストの発生が抑制される。
また、第１部材１又は第２部材２の耐熱温度が低い場合であっても、本実施形態では、共晶溶融（なお、共晶温度は、第１部材１の融点、第２部材２の融点よりも低い。）を用いて、接合層３の融点を下げることにより、低い耐熱温度に対応させることができる。
【００２９】
（第２の実施形態）
図３Ａ乃至図４を参照して、第２の実施形態に係る部材接合方法について説明する。図３Ａは、第２の実施形態の部材接合方法において、第１の状態を示す斜視図である。図３Ｂは、第２の実施形態の部材接合方法において、第２の状態を示す斜視図である。図３Ｃは、第２の実施形態の部材接合方法において、第３の状態を示す斜視図である。図４は、第２の実施形態の部材接合方法において、第２の状態を示す断面図である。
【００３０】
第２の実施形態では、接合層３が、第１材料で構成される第１ろう材層６と、第２材料で構成される第２ろう材層７と、第３材料で構成される第１ろう材層８によって構成される点で、第１の実施形態と異なる。
【００３１】
（接合対象部材）
本実施形態では、第１部材１と第２部材２とを、接合層３を介して接合する。第１部材１は、例えば、金属である。また、第２部材２は、例えば、第１部材１を構成する金属と同一又は異なる金属である。
【００３２】
（接合層）
接合層３は、少なくとも、第１ろう材層６と第２ろう材層７と第３ろう材層８とを含む。第１ろう材層６を構成する第１材料と、第２ろう材層７を構成する第２材料とは異なる材料である。また、第２ろう材層７を構成する第２材料と、第３ろう材層８を構成する第３材料とは異なる材料である。第１ろう材層６を構成する第１材料と、第３ろう材層８を構成する第３材料とは、同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。第１材料、第２材料、第３材料は、それぞれ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕのうちのいずれかであってもよい。代替的に、第１材料、第２材料、第３材料は、それぞれ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕのうちのいずれかであってもよい。なお、第１材料、第２材料及び第３材料の選択は、上記の例に限定されず、任意である。第１材料は、純度が９９．９重量パーセント以上の単体で構成されることが好ましい。第２材料は、純度が９９．９重量パーセント以上の単体で構成されることが好ましい。第３材料は、純度が９９．９重量パーセント以上の単体で構成されることが好ましい。
【００３３】
（第１部材上に第１ろう材層を設ける工程）
第１部材１上に接合層３を設ける工程は、第１部材１にめっき処理を施すことにより、第１部材１上に、第１ろう材層６を設ける工程を含む。第１部材１にめっきを施すめっき処理は、例えば、電気めっき処理、無電解めっき処理、又は、溶融めっき処理（なお、後述のＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ系、又は、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ系では、溶融めっき処理は適当でない。）である。めっき処理は、例えば、第１部材１を、第１材料のめっき浴（図示せず）に浸すことによって行われる。代替的に、めっき処理は、めっき浴を用いずに、第１部材１上に第１材料のめっき液を塗布することによって行ってもよい。なお、第１部材１の表面のうち、接合層３を設ける必要のない表面については、予めマスキングテープ等を貼り付けても良い。マスキングテープによって、接合層３を設ける必要のない表面に、接合層３が適用されることが防止される。
【００３４】
（第１ろう材層上に第２ろう材層を設ける工程）
第１部材１上に接合層３を設ける工程は、第１ろう材層６にめっき処理を施すことにより、第１ろう材層６上に、第２ろう材層７を設ける工程とを含む。第１ろう材層６にめっきを施すめっき処理は、例えば、電気めっき処理、無電解めっき処理、又は、溶融めっき処理（なお、後述のＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ系、又は、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ系では、溶融めっき処理は適当でない。）である。めっき処理は、例えば、第１ろう材層６が設けられた第１部材１を、第２材料のめっき浴（図示せず）に浸すことによって行われる。代替的に、めっき処理は、めっき浴を用いずに、第１ろう材層６上に第２材料のめっき液を塗布することによって行ってもよい。
【００３５】
（第２ろう材層上に第３ろう材層を設ける工程）
第１部材１上に接合層３を設ける工程は、第２ろう材層７にめっき処理を施すことにより、第２ろう材層７上に、第３ろう材層８を設ける工程とを含む。第２ろう材層７にめっきを施すめっき処理は、例えば、電気めっき処理、無電解めっき処理、又は、溶融めっき処理（なお、後述のＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ系、又は、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ系では、溶融めっき処理は適当でない。）である。めっき処理は、例えば、第１ろう材層６及び第２ろう材層７が設けられた第１部材１を、第３材料のめっき浴（図示せず）に浸すことによって行われる。代替的に、めっき処理は、めっき浴を用いずに、第２ろう材層７上に第３材料のめっき液を塗布することによって行ってもよい。図３Ａは、第１部材１上に、第１ろう材層６及び第２ろう材層７及び第３ろう材層８が設けられた後の状態を示している。
【００３６】
（第１部材と第２部材とを対向させる工程）
図３Ａの矢印に示されるように、第２部材２は、第１部材１に近接するように相対移動される。図３Ｂ及び図４は、相対移動の結果、第１部材１と第２部材２とが接合層３を介して対向配置された状態を示している。図３Ｂ及び図４に示されるように、接合層３は、第２部材２と接触して配置されてもよい。代替的に、接合層３は、微小間隔を介して、第２部材２と対向配置されてもよい。なお、微小間隔を介して、接合層３と第２部材２とを対向配置させる場合には、後述の接合層を溶融させる工程において、接合層３と第２部材２とを接触させることが必要となる。例えば、接合層３を溶融させる工程において、第１部材１と第２部材２とに、外力を付与することにより接触させてもよい。外力を付与する方法はどのような方法であっても良いが、例えば、第１部材１と第２部材２とが近接する方向に少なくとも一方の部材を加圧することが挙げられる。代替的に、接合層３と第２部材２との間の空間を減圧することによって、接合層３と第２部材２とを接触させてもよい。代替的に、加熱に伴う第１部材１及び第２部材２の線膨張によって、接合層３と第２部材２とを接触させてもよいし、加熱に伴う第１部材１の線膨張と第２部材２の線膨張との差（線膨張係数の差）によって接合層３と第２部材２とを接触させてもよい。微小間隔は、例えば、１μｍ以上０．２ｍｍ以下の間隔である。対向配置の状態は、治具（図示せず）によって維持されてもよい。代替的に、対向配置の状態は、第１部材１を支持するテーブル（図示せず）と、第２部材２を支持するチャック具（図示せず）によって維持されてもよい。代替的に、対向配置の状態は、単に、接合層３上に第２部材２を載置することによって実現されてもよい。
【００３７】
（接合層を溶融させる工程）
図３Ｃは、第１部材１と第２部材２との間に介在する接合層３を加熱して、接合層３を溶融させた後の状態を示している。加熱は、加熱炉（真空加熱炉、不活性ガス雰囲気の加熱炉等）によって行ってもよい。代替的に、加熱は、接合層３に電子ビームを照射することによって行ってもよい。加熱によって、接合層３は溶融する。なお、上述のように、接合層３と第２部材２とが、微小間隔を介して対向配置されている場合には、加熱時に、接合層３と第２部材２とを接触させる必要がある。接触させる方法は、上述のように、第１部材１と第２部材２とが近接する方向に少なくとも一方の部材を加圧する方法、接合層３と第２部材２との間の空間を減圧する方法、線膨張係数の差を利用する方法等がある。
例えば、第１ろう材層６を構成する第１材料と、第２ろう材層７を構成する第２材料とが共晶材料である場合、第１材料と第２材料との境界から共晶溶融が起こる。共晶溶融において、第２材料の溶融が第１材料の溶融よりも早く進行するように、換言すれば、第２材料の溶融量が第１材料の溶融量よりも多くなるように、第２材料が選択されることが好ましい。第２材料の溶融が第１材料の溶融よりも早く進行することにより、第１材料の完全な溶融より前に、第２材料の溶融によって第３材料の溶融が誘起される。このため、第１材料の溶融と、第３材料の溶融とが同時期に進行することとなり好ましい。
これに対し、共晶溶融に関し、第２材料の溶融が第１材料の溶融よりも遅く進行するように、第２材料が選択された場合について考える。この場合、第２材料の溶融が第３材料の溶融を誘起させるタイミングより前に、第１材料が完全に溶融することとなる。このため、第３材料の溶融に関し、第１材料と第２材料との共晶溶融を利用することができない。
【００３８】
（接合成功シーケンスの例）
第２材料の溶融が第１材料の溶融よりも早く進行する場合に、第２材料の溶融によって第３材料の溶融が誘起されるメカニズムについて、図５〜図６を用いて説明する。図５は、接合成功シーケンスの１例を示す図である。また、図６は、三元系状態図、かつ、液相線マップを示す。ここで、第１部材１と第２部材との接合温度、換言すれば、第２部材２と接合層３との接合温度は、９００℃であると仮定する。
【００３９】
ステップ１（Ｓ１）において、第１部材１と、第２部材２と、接合層３とが準備される。接合層３は、第１部材１上に順にめっき処理された第１材料（第１ろう材層６）と、第２材料（第２ろう材層７）と、第３材料（第３ろう材層８）とからなる。また、接合層３と第２部材２とは、微小間隔を介して対向配置される。また、ステップ１（Ｓ１）において、接合層３が加熱される。接合層３とともに第１部材１及び第２部材２を加熱してもよい。例えば、第１材料（第１ろう材層６）がＣｕで、第２材料（第１ろう材層７）がＡｇで、第３材料（第３ろう材層８）がＡｕである場合、接合層３の溶融は、Ａｇ層（第２ろう材層７）とＣｕ層（第１ろう材層６）との境界で起こる。Ａｇ：約７０重量％、Ｃｕ：約３０重量％の共晶溶融温度は、図６から把握されるように、約７８０℃である。
【００４０】
ステップ２（Ｓ２）において、共晶溶融は、Ａｇ層（第２ろう材層７）とＣｕ層（第１ろう材層６）において進行する。共晶溶融は、概ね、Ａｇ：約７０重量％、Ｃｕ：約３０重量％の割合で進行する。すなわち、Ａｇ層（第２ろう材層７）の溶融がＣｕ層（第１ろう材層６）の溶融よりも早く進行する。ステップ２（Ｓ２）において、Ｃｕ層（第１ろう材層６）が完全に溶融する前に、溶融層６０がＡｕ層（第３ろう材層８）とＡｇ層（第２ろう材層７）との境界に達する。
【００４１】
ステップ３（Ｓ３）では、Ａｇ層（第２ろう材層７）は存在しないため、Ｃｕ層（第１ろう材層６）とＡｕ層（第３ろう材層８）の溶融によって溶融層６０が拡大する。溶融層６０中における、Ａｕ及びＣｕの割合の増加に伴い、共晶融点は増加する（図６のＳ３の矢印を参照。）。しかし、共晶融点は、接合温度である９００℃以下を維持している。ステップ３（Ｓ３）において、Ａｕ層（第３ろう材層８）が完全に溶融する。
【００４２】
ステップ４（Ｓ４）では、Ａｇ層（第２ろう材層７）及びＡｕ層（第３ろう材層８）は存在しないため、Ｃｕ層（第１ろう材層６）の溶融によって溶融層６０が拡大する。溶融層６０中における、Ｃｕの割合の増加に伴い、共晶融点は変化する（図６のＳ４の矢印を参照。）。しかし、共晶融点は、接合温度である９００℃以下を維持している。ステップ４（Ｓ４）において、Ｃｕ層（第１ろう材層６）が完全に溶融する。その結果、接合層３を構成するすべての層（すなわち、Ａｕ層、Ａｇ層、Ｃｕ層）が完全に溶融することとなる
【００４３】
ステップ５（Ｓ５）では、第２部材２を、接合層３すなわち溶融層６０に向かって、加圧することにより、第２部材２と接合層３とが接触する。
【００４４】
ステップ６（Ｓ６）では、加熱終了に伴い、溶融層６０が固化して固化層６１となる。こうして、第１部材１と第２部材２との接合が成功する。
【００４５】
なお、例えば、Ａｕ層が厚すぎると、ステップ３において、ＡｕとＡｇとＣｕとの共晶融点が９００℃を超え、溶融層６０が固化してしまう（図６のＳ３’の矢印を参照）。このため、ステップ１〜ステップ４における共晶溶融が、図６の三元系状態図において、共晶融点が９００℃以下の部分で進行するように各ろう材層の厚さを予め適切に設定することが求められる。
【００４６】
なお、上記においては、ステップ２において、Ｃｕ層（第１ろう材層６）が完全に溶融する前に、溶融層６０がＡｕ層（第３ろう材層８）とＡｇ層（第２ろう材層７）との境界に達する例を説明した。しかし、本実施例は、上述の例に限定されない。例えば、溶融層６０がＡｕ層（第３ろう材層８）とＡｇ層（第２ろう材層７）との境界に達する時刻と、溶融層６０が第１部材１とＣｕ層（第１ろう材層６）との境界に達する時刻とがほぼ同時刻であってもよいし、後者の時刻の方が多少早くても良い。また、ステップ３において、Ｃｕ層が完全溶融する前に、Ａｕ層（第３ろう材層８）が完全に溶融する例を説明した。しかし、Ａｕ層の完全溶融の時刻と、Ｃｕ層の完全溶融の時刻とがほぼ同時刻であってもよいし、後者の時刻の方が多少早くてもよい。
【００４７】
（接合失敗シーケンスの例）
次に、第２材料の溶融が第１材料の溶融よりも遅く進行する場合について、図７〜図８を用いて説明する。図７は、接合失敗シーケンスの１例を示す図である。また、図８は、三元系状態図、かつ、液相線マップを示す。ここで、第１部材１と第２部材２との接合温度、換言すれば、第２部材２と接合層３との接合温度は、９００℃であると仮定する。
【００４８】
ステップ１１（Ｓ１１）において、第１部材１と、第２部材２と、接合層３とが準備される。接合層３は、第１部材１上に順にめっき処理された第１材料（第１ろう材層６）と、第２材料（第２ろう材層７）と、第３材料（第３ろう材層８）とからなる。また、接合層３と第２部材２とは、微小間隔を介して対向配置される。また、ステップ１１（Ｓ１１）において、接合層３が加熱される。接合層３とともに第１部材１及び第２部材２を加熱してもよい。例えば、第１材料（第１ろう材層６）がＡｇで、第２材料（第１ろう材層７）がＣｕで、第３材料（第３ろう材層８）がＡｕである場合、接合層３の溶融は、Ｃｕ層（第２ろう材層７）とＡｇ層（第１ろう材層６）との境界で起こる。Ａｇ：約７０重量％、Ｃｕ：約３０重量％の共晶溶融温度は、図８から把握されるように、約７８０℃である。
【００４９】
ステップ１２（Ｓ１２）において、共晶溶融は、Ａｇ層（第１ろう材層６）とＣｕ層（第２ろう材層７）において進行する。共晶溶融は、概ね、Ａｇ：７０重量％、Ｃｕ：３０重量％の割合で進行する。すなわち、Ａｇ層（第１ろう材層６）の溶融がＣｕ層（第２ろう材層７）の溶融よりも早く進行する。ステップ１２（Ｓ１２）において、Ｃｕ層（第２ろう材層７）が完全に溶融する前に、溶融層６０が第１部材１とＡｇ層（第１ろう材層６）との境界に達する。
【００５０】
ステップ１３（Ｓ１３）では、Ａｇ層は存在しないため、Ｃｕ層（第２ろう材層７）の溶融によって溶融層６０が拡大する。溶融層６０中における、Ｃｕの割合の増加に伴い、共晶融点は増加する。
【００５１】
ステップ１４（Ｓ１４）において、溶融層６０中におけるＣｕの割合が増加し、共晶融点が９００℃を超えると（図８のＳ１３、Ｓ１４の矢印を参照。）、溶融層６０は固化して、固化層６１となる。以上のとおり、Ｃｕ層（第２ろう材層７）の一部とＡｕ層（第３ろう材層８）とは、接合温度９００℃において、溶融することがない。このため、第１部材１と第２部材２との接合は失敗となる。
【００５２】
（第２材料と第３材料とが共晶材料である場合）
上記の例においては、第１材料と第２材料とが共晶材料である場合の例について説明した。付加的に、あるいは、代替的に、第２ろう材層７を構成する第２材料と、第３ろう材層８を構成する第３材料とが共晶材料であってもよい。この場合、第２材料と第３材料との境界から共晶溶融が起こる。共晶溶融において、第２材料の溶融が第３材料の溶融よりも早く進行するように、換言すれば、第２材料の溶融量が第３材料の溶融量よりも多くなるように、第２材料が選択されることが好ましい。第２材料の溶融が第３材料の溶融よりも早く進行することにより、第３材料の完全な溶融より前に、第２材料の溶融によって第１材料の溶融が誘起される。このため、第３材料の溶融と、第１材料の溶融とが同時期に進行することとなり好ましい。
【００５３】
溶融した第１材料と第２材料と第３材料とは混合され、溶融した材料が凝固する過程で、第１部材１と第２部材２とが、接合層３を介して、強固に固着される。
【００５４】
本実施形態において、第１ろう材層６を構成する第１材料としてＣｕを選択し、第２ろう材層７を構成する第２材料としてＡｇを選択し、第３ろう材層８を構成する第３材料としてＡｕを選択することが可能である。第１材料がＣｕであり、第２材料がＡｇであり、第３材料がＡｕである場合について、接合層３の溶融について考える。ＣｕとＡｇの共晶温度は、ＡｇとＡｕの共晶温度より低い。また、ＣｕとＡｇの共晶温度は、Ｃｕの融点より低く、Ａｇの融点より低く、Ａｕの融点より低い。このため、接合層３の溶融は、ＣｕとＡｇの共晶温度（約７８０℃）において、第１ろう材層６（第１材料であるＣｕ）と第２ろう材層７（第２材料であるＡｇ）との境界面から始まる。ＣｕとＡｇの共晶溶融は、Ａｇリッチ（Ａｇの溶融量が、Ｃｕの溶融量より多い）で進行する。このため、Ｃｕが完全に溶融する前にＡｇの溶融が進み、Ａｇの溶融が、ＡｇとＡｕの境界面まで達する。ＡｇとＡｕの境界面におけるＡｇの溶融が、Ａｕの溶融を誘起する。その結果、Ａｇの溶融とともに、Ｃｕの溶融とＡｕの溶融とが同時進行する。
なお、第１ろう材層６を構成する第１材料としてＣｕの代わりにＡｕを選択し、第２ろう材層７を構成する第２材料としてＡｇを選択し、第３ろう材層８を構成する第３材料としてＡｕの代わりにＣｕを選択した場合についても、上記現象は同様にして起こる。
【００５５】
換言すれば、第１ろう材層６、第２ろう材層７、第３ろう材層８に、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕのうちのいずれかを、それぞれ用いる場合、Ａｇを中央である第２ろう材層７に用い、Ａｕを第１ろう材層６又は第３ろう材層８のいずれか一方に用い、Ｃｕを第１ろう材層６又は第３ろう材層８のいずれか他方に用いることが好ましいといえる。
Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕに関し、このような配置を用いることによって、９００℃以下で、第１ろう材層６、第２ろう材層７、及び、第３ろう材層８を完全に溶融することができる。このため、第１部材１又は第２部材２が、９００℃より高温に加熱されると損傷をうける材料であったとしても、９００℃以下で接合層３を溶融することにより、第１部材１と第２部材２とを、接合層３を介して接合することができる。なお、本段落及び前段落において、Ａｕは、Ｐｄに置換されてもよい。
【００５６】
接合層３を構成する材料として、Ａｕ、Ａｇ、及び、Ｃｕを用いる場合の好ましい材料比率は、重量比で、Ａｕ：５０〜８０重量パーセント、Ａｇ：５〜３０重量パーセント、Ｃｕ：１０〜３０重量パーセントである。より好ましくは、Ａｕ：６０〜７５重量パーセント、Ａｇ：５〜２０重量パーセント、Ｃｕ：１５〜２０重量パーセントである。
なお、体積比、すなわち、めっき厚比では、Ａｕ：Ａｇ：Ｃｕ＝２５〜４０：５〜３０：１０〜３０が好ましい。より好ましくは、Ａｕ：Ａｇ：Ｃｕ＝３０〜３７．５：５〜２０：１５〜２０である。
上記比率を用いることによって、接合層３の共晶溶融が確実に進行する。
また、接合層３の厚み（第１ろう材層６の厚み＋第２ろう材層７の厚み＋第３ろう材層８の厚み）は、１５μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましい。１５μｍ未満であると、めっき厚比のコントロールが難しいため、狙いの溶融反応が起こらず、強度が低くなる可能性がある。また、１５０μｍより厚いと、第１部材と第２部材との間の間隔（継手の間隔）が大きいため、接合強度が低くなる場合がある。
【００５７】
接合層３を構成する材料として、Ｐｄ、Ａｇ、及び、Ｃｕを用いる場合の好ましい材料比率は、重量比で、Ｐｄ：５〜３０重量パーセント、Ａｇ：４０〜９０重量パーセント、Ｃｕ：５〜３０重量パーセントである。より好ましくは、Ｐｄ：１０〜２５重量パーセント、Ａｇ：５０〜８０重量パーセント、Ｃｕ：２０〜３０重量パーセントである。
なお、体積比、すなわち、めっき厚比では、Ｐｄ：Ａｇ：Ｃｕ＝５〜３０：４０
〜９０：５〜３０が好ましい。より好ましくは、Ｐｄ：Ａｇ：Ｃｕ：１０〜２５：５０〜８０：２０〜３０である。
上記比率を用いることによって、接合層３の共晶溶融が確実に進行する。
また、接合層３の厚み（第１ろう材層６の厚み＋第２ろう材層７の厚み＋第３ろう材層８の厚み）は、１５μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましい。１５μｍ未満であると、めっき厚比のコントロールが難しいため、狙いの溶融反応が起こらず、強度が低くなる可能性がある。また、１５０μｍより厚いと、第１部材と第２部材との間の間隔（継手の間隔）が大きいため、接合強度が低くなる場合がある。
【００５８】
（ろう材層が４層以上の材料層からなる場合）
本実施形態において、接合層３は、３層（第１ろう材層６、第２ろう材層７、第３ろう材層８）である場合について説明した。しかし、接合層３は、４層以上の材料層で構成されてもよい。４層以上の材料層で構成される場合、４層以上の材料層のうちの任意の隣接する３層を選択する。選択された３層のうち、第１部材１に近い層から順に、本実施形態における第１ろう材層６、第２ろう材層７、第３ろう材層８とみなすことができる。換言すれば、第１ろう材層６よりも第１部材１に近い層と第１部材１とが、第１部材とみなされる。例えば、第１部材１上に、表面改質等の目的（例えば、第１部材のろう材に対する濡れ性の向上等の目的）でＮｉ層を設ける場合、当該第１部材１とＮｉ層とを含めて、第１部材とみなすことができる。また、第２部材２上に、表面改質等の目的（例えば、第２部材のろう材に対する濡れ性の向上等の目的）でＮｉ層を設ける場合、当該第２部材２とＮｉ層とを含めて、第２部材とみなすことができる。
【００５９】
本実施形態は、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
また、接合層（ろう材層）を構成する材料として、第１ろう材層、第２ろう材層、第３ろう材層を用いた場合、第１ろう材層と第２ろう材層との共晶溶融を利用して、第３ろう材層を溶融することが可能となるため（又は、第２ろう材層と第３ろう材層との共晶溶融を利用して、第１ろう材層を溶融することが可能となるため）、接合層の融点を低下させることが可能となる。なお、第１ろう材層と第３ろう材層とが同じ材料である場合、共晶溶融は、第１ろう材層と第２ろう材層との境界、及び、第２ろう材層と第３ろう材層との境界から同時に進行する。この場合、接合層（第１ろう材層、第２ろう材層、及び、第３ろう材層）の溶融をより均質的に進行させることが可能となる。
さらに、本実施形態において、ろう材層を構成する材料として、Ａｕ、Ａｇ、及び、Ｃｕを用いた場合、耐熱温度の高い強固な接合が得られるとの効果を奏する。ろう材層を構成する材料として、Ｐｄ、Ａｇ、及び、Ｃｕを用いた場合も、耐熱温度の高い強固な接合が得られるとの効果を奏する。ただし、Ａｕ、Ａｇ、及び、Ｃｕの組み合わせの方が、より耐熱温度が高い。また、Ａｕ、Ａｇ、及び、Ｃｕの組み合わせの方が、ろう層中に脆化層が生じにくく、伸びのある良好な機械特性が得られる。
加えて、ろう材層を構成する材料として、Ａｕ（又はＰｄ）、Ａｇ、及び、Ｃｕを用い、かつ、第２ろう材層（中間ろう材層）としてＡｇを用いた場合、Ａｇは一方側において隣接するＣｕとの共晶溶融において、Ａｇ層の溶融が早く進行する。このため、Ｃｕ層の完全溶融の前に、Ａｇと他方側において隣接するＡｕ（又はＰｄ）層の共晶溶融を開始させることが可能となる。
【００６０】
（第３の実施形態）
図９Ａ乃至図１０を参照して、第３の実施形態に係る部材接合方法について説明する。図９Ａは、第３の実施形態の部材接合方法において、第１の状態を示す斜視図である。図９Ｂは、第３の実施形態の部材接合方法において、第２の状態を示す斜視図である。図９Ｃは、第３の実施形態の部材接合方法において、第３の状態を示す斜視図である。図１０は、第３の実施形態の部材接合方法において、第２の状態を示す断面図であって、図９Ｂの断面Ｓの断面図である。
【００６１】
第３の実施形態では、第１部材１１が筒状体であり、第２部材１２が、筒状体に挿入される挿入体である点で、第２の実施形態と異なる。第１ろう材層１６（図１０を参照。）を構成する第１材料、第２ろう材層１７を構成する第２材料、第３ろう材層１８を構成する第３材料は、第２の実施形態において、第１ろう材層６（図４を参照。）を構成する第１材料、第２ろう材層７を構成する第２材料、第３ろう材層８を構成する第３材料と、それぞれ同一である。
【００６２】
（接合対象部材）
本実施形態では、第１部材１１と第２部材１２とを、接合層１３を介して接合する。第１部材１１は、例えば、金属である。金属は、例えば、鉄鋼材料である。第１部材１１には、表面にめっき（例えば、Ｎｉめっき）が施されていてもよい。また、第１部材１１は、筒状体である。筒状体は、例えば、円筒体である。また、第２部材１２は、例えば、第１部材１１を構成する金属とは異なる金属である。第２部材１２を構成する金属は、例えば、銅合金である。第２部材１２には、表面にめっき（例えば、Ｎｉめっき）が施されていてもよい。第２部材１２は、第１部材１１の内部に挿入される挿入体である。挿入体は、中実の挿入体であってもよいし、中空の挿入体であってもよい。
【００６３】
（接合層）
図１０に示されるように、接合層１３は、少なくとも、第１ろう材層１６と第２ろう材層１７と第３ろう材層１８とを含む。
【００６４】
（第１部材上に第１ろう材層を設ける工程）
第１部材１１上に接合層１３を設ける工程は、第１部材１１にめっき処理を施すことにより、第１部材１１上に、第１ろう材層１６を設ける工程を含む。第１部材１１にめっきを施すめっき処理は、例えば、電気めっき処理、無電解めっき処理、又は、溶融めっき処理（なお、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ系、又は、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ系では、溶融めっき処理は適当でない。）である。めっき処理は、例えば、第１部材１１を、第１材料のめっき浴（図示せず）に浸すことによって行われる。代替的に、めっき処理は、めっき浴を用いずに、第１部材１１上に第１材料のめっき液を塗布することによって行ってもよい。なお、第１部材１１の表面のうち、接合層１３を設ける必要のない表面については、予めマスキングテープ等を貼り付けても良い。マスキングテープによって、接合層１３を設ける必要のない表面に、接合層１３が適用されることが防止される。
【００６５】
（第１ろう材層上に第２ろう材層を設ける工程）
第１部材１１上に接合層１３を設ける工程は、第１ろう材層１６にめっき処理を施すことにより、第１ろう材層１６上に、第２ろう材層１７を設ける工程とを含む。第１ろう材層１６にめっきを施すめっき処理は、例えば、電気めっき処理、無電解めっき処理、又は、溶融めっき処理（なお、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ系、又は、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ系では、溶融めっき処理は適当でない。）である。めっき処理は、例えば、第１ろう材層１６が設けられた第１部材１１を、第２材料のめっき浴（図示せず）に浸すことによって行われる。代替的に、めっき処理は、めっき浴を用いずに、第１ろう材層１６上に第２材料のめっき液を塗布することによって行ってもよい。
【００６６】
（第２ろう材層上に第３ろう材層を設ける工程）
第１部材１１上に接合層１３を設ける工程は、第２ろう材層１７にめっき処理を施すことにより、第２ろう材層１７上に、第３ろう材層１８を設ける工程とを含む。第２ろう材層１７にめっきを施すめっき処理は、例えば、電気めっき処理、無電解めっき処理、又は、溶融めっき処理（なお、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ系、又は、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ系では、溶融めっき処理は適当でない。）である。めっき処理は、例えば、第１ろう材層１６及び第２ろう材層１７が設けられた第１部材１１を、第３材料のめっき浴（図示せず）に浸すことによって行われる。代替的に、めっき処理は、めっき浴を用いずに、第２ろう材層１７上に第３材料のめっき液を塗布することによって行ってもよい。
【００６７】
（第１部材と第２部材とを対向させる工程）
図９Ａの矢印に示されるように、第２部材１２は、第１部材１１に近接するように相対移動される。すなわち、第２部材１２は、第１部材１１内に挿入される。当該挿入は、第２部材１２を冷却収縮させてから行ってもよい。付加的に、あるいは、代替的に、当該挿入は、第１部材１１を加熱膨張させてから行ってもよい。第２部材１２の冷却収縮によって、あるいは、第１部材１１の加熱膨張によって、第２部材１２の第１部材１１内への挿入を、より円滑に行うことができる。図９Ｂ及び図１０は、相対移動の結果、第１部材１１と第２部材１２とが接合層１３を介して対向配置された状態を示している。図１０に示されるように、接合層１３は、微小間隔１９を介して、第２部材１２と対向配置されてもよい。微小間隔１９は、例えば、１μｍ以上２．０ｍｍ以下の間隔である。対向配置の状態は、治具（図示せず）によって維持されてもよい。
【００６８】
（ろう材層を溶融させる工程）
図９Ｃは、第１部材１１と第２部材１２との間に介在する接合層１３を加熱して、接合層１３を溶融させた後の状態を示している。加熱は、加熱炉（真空加熱炉、不活性ガス雰囲気の加熱炉等）によって行ってもよい。代替的に、加熱は、接合層１３に電子ビームを照射することによって行ってもよい。なお、加熱と同時に、第１部材１１と第２部材１２とが近接する方向に圧力を付与してもよい。また、加熱と同時に、微小間隔１９に負圧を発生させてもよい。加熱と、圧力付与又は負圧発生とを組み合わせることにより、第２部材１２と接合層１３とが接触し、第１部材１１と第２部材１２との接合を、より確実に行うことができる。例えば、第１部材１１の線膨張係数よりも、第２部材１２の線膨張係数の方が大きい場合、第１部材１１と第２部材１２とを加熱することにより、第２部材１２の膨張が第１部材１１の膨張よりも大きくなる。このように、線膨張係数の差を利用して、第２部材１２の外面を接合層１３の内面に対して押し付けることが可能となる。代替的に、あるいは、付加的に、第１部材１１及び第２部材１２のうちの少なくとも一方の部材のクリープ変形を利用して、第２部材１２の外面と接合層１３の内面とを接触させることが可能である。
【００６９】
溶融した第１材料と第２材料と第３材料とは混合され、溶融した材料が凝固する過程で、第１部材１１と第２部材１２とが、接合層１３を介して、強固に固着される。
【００７０】
（ろう材層が４層以上の材料層からなる場合）
本実施形態において、接合層１３は、３層（第１ろう材層１６、第２ろう材層１７、第３ろう材層１８）である場合について説明した。しかし、接合層１３は、４層以上の材料層で構成されてもよい。４層以上の材料層で構成される場合、４層以上の材料層のうちの任意の隣接する３層を選択する。選択された３層のうち、第１部材１１に近い層から順に、本実施形態における第１ろう材層１６、第２ろう材層１７、第３ろう材層１８とみなすことができる。換言すれば、第１ろう材層１６よりも第１部材１１に近い層と第１部材１１とが、第１部材とみなされる。例えば、第１部材１１上に、表面改質等の目的（例えば、第１部材のろう材に対する濡れ性の向上等の目的）でＮｉ層を設ける場合、当該第１部材１１とＮｉ層とを含めて、第１部材とみなすことができる。また、第２部材１２上に、表面改質等の目的（例えば、第２部材のろう材に対する濡れ性の向上等の目的）でＮｉ層を設ける場合、当該第２部材１２とＮｉ層とを含めて、第２部材とみなすことができる。
【００７１】
本実施形態は、第２の実施形態と同様の効果を奏する。
また、本実施形態は、ロケットエンジンの部品である筒状体と、ロケットエンジンの部品である挿入体の接合に適用することができる。なお、ろう材として、箔ろう材を用いる場合には、筒状体に挿入体を挿入する際に、筒状体に対してスポット溶接等で取り付けられた箔ろう材が、挿入体と擦れることによって剥がれるおそれがある。これに対し、本実施形態では、ろう材として、箔ろう材を用いていないため、箔ろう材の剥がれは生じない。
【００７２】
（第３の実施形態の変形例）
図１１を参照して、第３の実施形態の変形例に係る部材接合方法について説明する。本変形例では、筒状体に接合層１３を設けるのに代えて、挿入体に接合層１３’を設ける点で、第３の実施形態と異なる。
【００７３】
本変形例では、第１部材１１’が、挿入体である。そして、挿入体である第１部材１１’に接合層１３’が設けられている。また、第２部材１２’が、筒状体である。そのほかの点は、第３の実施形態と同一である。そして、本変形例は、第３の実施形態と同一の効果を奏する。
【００７４】
次に、部材接合方法に用いる部材接合システムの実施形態の１例について説明する。
【００７５】
（第１めっき処理装置）
図１２Ａは、第１めっき処理装置の概略図である。第１めっき処理装置２０は、第１部材１上に第１ろう材層６を設ける処理を実行するための装置である。第１めっき処理装置２０は、第１材料を含有する第１めっき液を貯留する第１めっき浴３０を含む。支持部材３１は、第１部材１を支持する。支持部材３１に支持された第１部材１は、第１めっき浴３０内の第１めっき液に浸され、その結果、第１部材１上に第１ろう材層６が設けられる。なお、第１めっき浴３０を用いる代わりに、第１材料を塗布する塗布装置を用いて、第１部材１上に第１ろう材層６を設けてもよい。第１部材１において、第１ろう材層６を設ける必要のない部分には、予めマスキングテープを貼付けてもよい。なお、第１めっき処理装置としては、公知の装置を利用することができる。また、第１めっき処理装置として、電気めっき処理装置を利用する場合は、電極（図示せず）が必要となる。
【００７６】
（第２めっき処理装置）
図１２Ｂは、第２めっき処理装置の概略図である。第２めっき処理装置２０’は、第１ろう材層６上に第２ろう材層７を設ける処理を実行するための装置である。第２めっき処理装置２０’は、第２材料を含有する第２めっき液を貯留する第２めっき浴３０’を含む。支持部材３１’は、第１部材１を支持する。支持部材３１’に支持された第１部材１は、第２めっき浴３０’内の第２めっき液に浸され、その結果、第１ろう材層６上に第２ろう材層７が設けられる。なお、第２めっき浴３０’を用いる代わりに、第２材料を塗布する塗布装置を用いて、第１ろう材層６上に第２ろう材層７を設けてもよい。なお、第２めっき処理装置としては、公知の装置を利用することができる。また、第２めっき処理装置として、電気めっき処理装置を利用する場合は、電極（図示せず）が必要となる。
【００７７】
（第３めっき処理装置）
図１２Ｃは、第３めっき処理装置の概略図である。第３めっき処理装置２０’’は、第２ろう材層７上に第３ろう材層８を設ける処理を実行するための装置である。第３めっき処理装置２０’’は、第３材料を含有する第３めっき液を貯留する第３めっき浴３０’’を含む。支持部材３１’’は、第１部材１を支持する。支持部材３１’’に支持された第１部材１は、第３めっき浴３０’’内の第３めっき液に浸され、その結果、第２ろう材層７上に第３ろう材層８が設けられる。なお、第３めっき浴３０’’を用いる代わりに、第３材料を塗布する塗布装置を用いて、第２ろう材層７上に第３ろう材層８を設けてもよい。なお、第３めっき処理装置としては、公知の装置を利用することができる。また、第３めっき処理装置として、電気めっき処理装置を利用する場合は、電極（図示せず）が必要となる。
【００７８】
（保持装置）
図１３は、保持装置及び加熱処理装置の概略図である。保持装置４０は、第１部材１と第２部材２とを接合層３（第１ろう材層６、第２ろう材層７、第３ろう材層８）を介して対向させた状態で保持する装置である。保持装置４０は、第１部材１を載置するテーブル４１と、第１部材１に取り付けられた第１支持ブラケット４２と、第２部材２に取り付けられた第２支持ブラケット４３と、ボルト４４と、ナット４５とを含む。第１支持ブラケット４２と第２支持ブラケット４３は、ボルト４４及びナット４５によって、相対移動不能に固定される。その結果、第１部材１と第２部材２とは、接合層３を介して対向状態で保持される。なお、保持装置４０は、第１部材１と第２部材２とを接合層３を介して対向させた状態で保持する装置であれば、どのような装置であってもよい。ただし、ボルト４４及びナット４５等の固定治具を用いる場合、第１部材１又は第２部材２等の被接合体と固定治具との線膨張係数の違いによって、固定治具が緩まないように、固定治具の材料選択等に留意する必要がある。
【００７９】
（加熱処理装置）
図１３は、保持装置及び加熱処理装置の概略図である。加熱処理装置５０は、接合層３を溶融させて、対向する第１部材１と第２部材２とを接合する工程を実行するための装置である。加熱処理装置５０は、例えば、真空加熱炉、不活性ガス雰囲気の加熱炉等である。真空加熱炉は、接合対象部材（第１部材１及び第２部材２）を真空雰囲気中（例えば、真空チャンバ中）で加熱処理する炉である。加熱処理装置５０は、接合層３を溶融させて、第１部材１と第２部材２とを接合させる。なお、加熱処理装置５０は、接合層３を溶融させて、第１部材１と第２部材２とを接合させる装置であれば、どのような装置であってもよい。
【００８０】
なお、本実施形態において、第１ろう材層６を構成する第１材料と、第２ろう材層７を構成する第２材料とは、異なる材料であり、第２ろう材層７を構成する第２材料と、第３ろう材層８を構成する第３材料とは、異なる材料である。また、第１ろう材層６を構成する第１材料と、第３ろう材層８を構成する第３材料とは、同一の材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。
【００８１】
なお、本実施形態では、接合層３は、３層（第１ろう材層４、第２ろう材層５、第３ろう材層６）からなる場合について説明したが、ろう材層は、２層であってもよい。ろう材層が２層である場合には、第３めっき処理装置は不要である。代替的に、ろう材層は、４層以上であってもよい。
【００８２】
本実施形態では、第１材料を適用する第１めっき処理装置と、第２材料を適用する第２めっき処理装置と、第３材料を適用する第３めっき処理装置とを別々に備える。このため、混合材料のめっき液を準備する必要がない。また、第１材料を適用する第１めっき処理装置、第２材料を適用する第２めっき処理装置、及び、第３材料を適用する第３めっき処理装置は、それぞれ、単一材料を適用する装置であるため汎用性が高い。例えば、第１材料がＡｕであり、第２材料がＡｇであり、第３材料がＣｕである場合について考える。Ａｕ層とＡｇ層とからなる接合層（ろう材層）を設ける場合には、第１めっき処理装置及び第２めっき処理装置を用いればよい。また、Ａｕ層とＣｕ層とからなる接合層（ろう材層）を設ける場合には、第１めっき処理装置及び第３めっき処理装置を用いればよい。また、Ａｕ層とＡｇ層とＣｕ層とからなる接合層（ろう材層）を設ける場合には、第１めっき処理装置、第２めっき処理装置及び第３めっき処理装置を用いればよい。
【００８３】
本発明は上記各実施形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は適宜変形又は変更され得ることは明らかである。例えば、上記では、第１部材１上に第１ろう材層４及び第２ろう材層５をめっきする例等を例示した。しかし、実施形態は上記の例に限定されない。例えば、第１部材１上に、第１ろう材層４をめっきし、第１ろう材層４上に第２ろう材層５をめっきし、第２ろう材層上に前記第１ろう材層４と同じ材料からなる第３ろう材層をめっきし、第３ろう材層上に前記第２ろう材層５と同じ材料からなる第４ろう材層をめっきし、第４ろう材層と第２部材２とを対向配置させてもよい。すなわち、第１ろう材層をめっきすることと、第２ろう材層をめっきすることとを１サイクルと定義した場合、当該１サイクルを繰り返すことによって、接合層を準備してもよい。代替的に、第１ろう材層をめっきすることと、第２ろう材層をめっきすることと、第３ろう材層をめっきすることとを１サイクルと定義した場合、当該１サイクルを繰り返すことによって、接合層を準備してもよい。複数サイクルによって接合層を準備することにより、各ろう材層を薄くすることができ、その結果、共晶溶融をより均質的に進行させることが可能となる。また、上記では、第１部材１上に接合層を配置する実施例を説明したが、接合層は、第２部材２上に配置してもよい。また、各実施形態で用いられる種々の技術は、技術的矛盾が生じない限り、他の実施の形態にも適用可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１        ：第１部材
２        ：第２部材
３        ：接合層
４        ：第１ろう材層
５        ：第２ろう材層
６        ：第１ろう材層
７        ：第２ろう材層
８        ：第３ろう材層
１１      ：第１部材
１１’    ：第１部材
１２      ：第２部材
１２’    ：第２部材
１３      ：接合層
１３’    ：接合層
１６      ：第１ろう材層
１７      ：第２ろう材層
１８      ：第３ろう材層
１９      ：微小間隔
２０      ：第１めっき処理装置
２０’    ：第２めっき処理装置
２０’’  ：第３めっき処理装置
３０      ：第１めっき浴
３０’    ：第２めっき浴
３０’’  ：第３めっき浴
３１      ：支持部材
３１’    ：支持部材
３１’’  ：支持部材
４０      ：保持装置
４１      ：テーブル
４２      ：第１支持ブラケット
４３      ：第２支持ブラケット
４４      ：ボルト
４５      ：ナット
５０      ：加熱処理装置
６０      ：溶融層
６１      ：固化層
Ｓ        ：断面
【図１Ａ】
0006273175.tif 000002
【図１Ｂ】
0006273175.tif 000003
【図１Ｃ】
0006273175.tif 000004
【図２】
0006273175.tif 000005
【図３Ａ】
0006273175.tif 000006
【図３Ｂ】
0006273175.tif 000007
【図３Ｃ】
0006273175.tif 000008
【図４】
0006273175.tif 000009
【図５】
0006273175.tif 000010
【図６】
0006273175.tif 000011
【図７】
0006273175.tif 000012
【図８】
0006273175.tif 000013
【図９Ａ】
0006273175.tif 000014
【図９Ｂ】
0006273175.tif 000015
【図９Ｃ】
0006273175.tif 000016
【図１０】
0006273175.tif 000017
【図１１】
0006273175.tif 000018
【図１２Ａ】
0006273175.tif 000019
【図１２Ｂ】
0006273175.tif 000020
【図１２Ｃ】
0006273175.tif 000021
【図１３】
0006273175.tif 000022