异种金属接合体及其接合方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种镍钛合金材料及纯钛材料的异种金属接合体及其接合方法，在该接合体中，接合部具有接合前的纯钛材料的抗拉强度以上的抗拉强度且接合部的强度不均小，并且接合后的热影响部小。使由镍钛合金材料构成的圆棒体（１）及由纯钛材料构成的圆棒体（２）的接合面中的至少一方进行旋转运动来进行摩擦压焊，并且在旋转运动的减速开始后且接合面上的旋转速度的最外周的圆周速度为０．５ｍ／秒以上的期间施加规定的镦锻力进而压缩并接合一体化。在接合部上形成通过由镦锻力产生的压缩力及减速的旋转运动的旋转力而形成的反应层的组织，接合部具有接合前的纯钛材料的抗拉强度以上的抗拉强度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种镍钛合金材料及纯钛材料的异种金属接合体及其接 合方法。
技术介绍
近年，对于表现形状记忆效果或者超弹性效果的组成的镍钛合金材料 为了利用其功能性，被使用在多种多样的工业产品的材料中。但是，在所 述产品开发中，镍钛合金材料具有难加工性成了大的障碍。由此，在镍钛 合金材料及纯钛材料的异种金属接合体中，由于纯钛材料除了良好的加工 性以外，具有机体适应性和抗蚀性等功能性，因此作为功能材料的利用价 值高。此外，在镍钛合金材料及纯钛材料的异种金属接合体中，由于镍钛合 金材料的抗拉强度比纯钛材料的抗拉强度高，因此优选接合部具有接合前 的纯钛材料的抗拉强度以上的抗拉强度。但是，在镍钛合金材料上接合异种材料的方法中，由于利用通常的焊 接方法中的接合困难，因此通常使用的方法为铆接等机械性地接合方法或 将镍钛合金材料电镀后进行钎焊的方法。但是，在利用现有的通常方法接合的镍钛合金材料及纯钛材料的异种 金属接合体中存在接合部与接合前的纯钛材料的抗拉强度相比，具有相当 低的抗拉强度的问题。另外，利用钎焊方法接合的镍钛合金材料和纯钛材 料的异种金属接合体也有接合后的热影响部大的问题。因此，在专利文献l的"超弹性合金的钎焊方法"中提出了在超弹性 合金上利用溅射等镀钛覆膜后再利用钛合金钎料进行钎焊的技术。该技术 通过在超弹性合金上镀密接强度高的钛覆膜，与现有的利用通常的方法接 合后的情况相比，能够得到接合部的强度高的异种金属接合体。但是，由 于该技术利用钎焊方法接合，因此不能解决接合后的热影响部大的问题。4另外，在专利文献2及专利文献3中提出接合镍钛合金材料及镍基合金材料的技术，在专利文献4中提出接合镍钛合金材料及异种金属材料的技术。在这些技术中，在对熔融金属传递压力的状态下凝固的金属组织、即熔融金属锻造组织遍及接合面界面整体以约20//m以下的厚度形成，由 此，与利用现有的普通方法接合的情况相比，能够得到接合部的强度高的 异种金属接合体。另外，通过利用高温加压且在接合面附近设置放热部， 能够得到接合后的热影响部小的异种金属接合体。但是，这些技术不满足在接合面的状态或接触的状态的调整时所需要 的精密度，或者，若接触面积变大，熔融金属锻造组织难以遍及接合面界 面整体形成约20/^m以下的厚度，因此，存在接合部的强度容易降低且容 易不均的问题。因此，在基于这些技术的镍钛合金材料及纯钛材料的异种 金属接合体中，如在专利文献4的实施例中公开的接合部具有20kg/mm2 以上30kg/mr^的抗拉强度所示，接合部不能具有接合前的纯钛材料的抗 拉强度以上的抗拉强度。专利文献h日本专利第1968308号公告；专利文献2:日本专利第2516447号公告；专利文献3:日本专利第2563843号公告；专利文献4:日本专利第2737817号公告。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述现有技术的问题，其目的在于提供一种镍钛合金材料 及纯钛材料的，在该接合体中，接合部具有 接合前的纯钛材料的抗拉强度以上的抗拉强度且接合部的强度不均小，接 合后的热影响部小。本专利技术的异种金属接合体是镍钛合金材料及纯钛材料的异种金属接 合体，其特征在于，所述镍钛合金材料及所述纯钛材料的接合部由反应层 的组织形成，且具有接合前的纯钛材料的抗拉强度以上的抗拉强度，其中， 该反应层是在摩擦压焊的状态下，通过由镦锻力产生的压缩力及减速旋转 运动的旋转力形成的。并且，其特征在于，所述镍钛合金材料是表现形状记忆效果或超弹性效果的组成。并且，其特征在于，所述纯钛材料是与JISH4650中规定的一种或两种相当的组成。并且，其特征在于，对所述纯钛 材料的部分中和所述接合部不同的部分与和所述镍钛合金材料不同的金 属材料接合，两接合间的厚度为所述纯钛材料的部分的外形尺寸以下。并 且，其特征在于，所述接合部利用接合后的加工而成形。本专利技术的异种金属接合体的接合方法，其特征在于，使镍钛合金材料 及纯钛材料的接合面的至少一方进行旋转运动并摩擦压焊，在旋转运动的 减速开始后，在接合面上的旋转运动的最外周的圆周速度为0.5m/秒以上 的期间施加规定的镦锻力进行压縮而接合。并且，将摩擦压焊的条件设定 为接合面上的旋转运动的最外周的圆周速度为2m/秒以上、摩擦压力为 lOOMPa以下、摩擦时间为0.5秒以上。本专利技术的异种金属接合体的接合方法，其特征在于，使镍钛合金材料 及纯钛材料的接合面的至少一方进行旋转运动并摩擦压焊，在旋转运动的 减速开始后，在接合面上的旋转运动的最外周的圆周速度为lm/秒以上的 期间施加镦锻力进行压縮而接合，其中该镦锻力设定为比接合面的接合截 面积与接合前的纯钛材料的屈服强度相乘后的值的力小。并且，其特征在 于，将摩擦压焊的条件定为接合面的旋转运动的最外周的圆周速度为4m/ 秒以上、摩擦压力为lOOMPa以下、摩擦时间为0.5秒以上。专利技术效果在本专利技术的异种金属接合体中，接合部具有接合前的纯钛材料的抗拉 强度以上的抗拉强度且接合部的强度不均小，接合后的热影响部小。艮口，在本专利技术的异种金属接合体中，其接合部通过由镦锻力产生的压 缩力及减速的旋转运动的旋转力形成的反应层的组织构成，由此，在反应 层生成的化合物在整个接合面较薄地形成且化合物分布在整个接合面，因 此，接合部具有接合前的纯钛材料的抗拉强度以上的抗拉强度且接合部的 强度的不均变小。并且，由于接合部具有接合前的纯钛材料的抗拉强度以 上的抗拉强度，因此将接合部在接合后除了利用基于切削加工或研磨加工 的除去加工，还能够利用基于塑性加工的变形加工成形。从能够得到这样的强度特性可知，本专利技术的异种金属接合体的接合部 由与通常方法得到的反应层的组织不同的反应层的组织形成，该通常方法6是指在旋转运动完全停止的状态下施加基于镦锻力的单纯压縮力的普通 的摩擦压焊方法或施加由加压产生的单纯压縮力的其它的压焊方法。另外，与通过钎焊接合的接合体相比，由于本专利技术的异种金属接合体 由于是通过摩擦压焊接合的接合体，因此热影响部小。其中钎焊接合是在 接合面以外部分发热且由于施加压力使加热区域几乎不变形，摩擦压焊是 通过摩擦发热直接加热接合面且由于镦锻力使加热区域产生大的变形。并且，在本专利技术的异种金属接合体中，在纯钛材料中和接合部不同的 部分与和镍钛合金材料不同的金属材料接合一体化，纯钛材料利用通常的 焊接方法能够与钛合金、铝、铜、碳素钢、钽等异种金属材料牢固地接合， 因此，能够得到以纯钛材料作为中间部分的镍钛合金材料的异种金属接合 体。该情况，通过两接合间的厚度在纯钛材料的外形尺寸以下，在利用比 纯钛材料强度高的材料限制作为中间部分的纯钛材料的变形的条件下接 合一体化能够提高接合部的强度。本专利技术的异种金属接合体的接合方法容易满足在接合面的状态或接 触的状态调整时所需要的精密度，且废品率小。由于这样的优点，根据本 专利技术，能够提高将镍钛合金材料和异种金属材料接合后的产品的设计、功 能及可靠性。另外，在本专利技术的异种金属接合体的接合方法中，在旋转运动的减速开始后且接合面上的旋转速度的最外周的圆周速度在0.5m/秒以上的期间 施加镦锻力，由此，能够形成具有接合前的纯钛材料的抗拉强度以上的抗 拉强度的接合部。并且，为了不形成接合面的温度分布显著不均一，通过 设定关于接合面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异种金属接合体，其是将镍钛合金材料及纯钛材料接合而一体化得到的，　所述异种金属接合体的特征在于，　所述镍钛合金材料及所述纯钛材料的接合部由反应层的组织构成，且　具有接合前的纯钛材料的抗拉强度以上的抗拉强度，其中，所述反 应层是在摩擦压焊的状态下，通过由镦锻力产生的压缩力及减速的旋转运动的旋转力而形成的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：野尻诚，富田孝一，
申请(专利权)人：福井县，
类型：发明
国别省市：JP[]