特許 7381699 異種ロウ接継手の残留応力を低下させる方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-07

(45)【発行日】2023-11-15

(54)【発明の名称】異種ロウ接継手の残留応力を低下させる方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 31/00 20060101AFI20231108BHJP

   B23K 31/02 20060101ALI20231108BHJP

【ＦＩ】

B23K31/00 F

B23K31/02 310F

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022193097

(22)【出願日】2022-12-01

【審査請求日】2022-12-02

(31)【優先権主張番号】202210780917.2

(32)【優先日】2022-07-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】522470334

【氏名又は名称】中国機械総院集団寧波智能機床研究院有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＣＨＩＮＡ ＡＣＡＤＥＭＹ ＯＦ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ ＮＩＮＧＢＯ ＡＣＡＤＥＭＹ ＯＦ ＩＮＴＥＬＬＩＧＥＮＴ ＭＡＣＨＩＮＥ ＴＯＯＬ ＣＯ．，ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｒｏｏｍ ２００２ （Ｍａｉｎ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ），Ｎｏ． ９２９ Ｂｉｎｈａｉ Ｒｏａｄ，Ｄａｎｘｉ Ｓｔｒｅｅｔ，Ｘｉａｎｇｓｈａｎ Ｃｏｕｎｔｙ，Ｎｉｎｇｂｏ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ

(73)【特許権者】

【識別番号】522470345

【氏名又は名称】鄭州機械研究所有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＺＨＥＮＧＺＨＯＵ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＣＯ．，ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１４９ Ｋｅｘｕｅ Ａｖｅｎｕｅ，Ｈｉｇｈ－Ｔｅｃｈ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｚｏｎｅ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100111187

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 秀忠

(74)【代理人】

【識別番号】100175617

【弁理士】

【氏名又は名称】三崎 正輝

(72)【発明者】

【氏名】龍 偉民

(72)【発明者】

【氏名】張 雷

(72)【発明者】

【氏名】糾 永涛

(72)【発明者】

【氏名】羅 霊傑

(72)【発明者】

【氏名】鐘 素娟

(72)【発明者】

【氏名】宋 暁国

(72)【発明者】

【氏名】傅 玉燦

(72)【発明者】

【氏名】賈 連輝

(72)【発明者】

【氏名】郭 鵬

(72)【発明者】

【氏名】鄭 永光

【審査官】岩見 勤

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６０－０２７４７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－１７２１７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０７７２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００９－５０４３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２５３０４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－１３０１３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ３１／００

Ｂ２３Ｋ ３１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

昇温と、保温と、冷却サイクル処理と、を工程に含むロウ接、を含む異種ロウ接継手の残留応力を低下させる方法であって、
前記冷却サイクル処理は、降温、保温、昇温、保温のサイクルを少なくとも２回含み、且つ、降温後の温度は、前回のサイクルにおける降温後の温度以下であり、昇温後の温度は、前回のサイクルにおける昇温後の温度以下であり、
前記ロウ接には、ロウ材を用いて第１母材と第２母材とをロウ接により接続することを含み、前記ロウ接による接続は、以下の計算式

ここで、α_１は第１母材の膨張係数，Ｔはロウ接継手のロウ接温度，σ_１は第１母材のロウ接界面に平行な印加応力、Ｅ_１は第１母材の弾性率、α_２は第２母材の膨張係数、σ_２は第２母材のロウ接界面に平行な印加応力、Ｅ_２は第２母材の弾性率、ｔは室温、
を満たす、ことを特徴とする、
異種ロウ接継手の残留応力を低下させる方法。

【請求項2】

前記冷却サイクル処理の過程において、初回のサイクルにおける降温後の温度は（０．５～０．７）Ｔｓであり、昇温後の温度は（０．７～０．９）Ｔｓであって、最終回のサイクルにおける降温後の温度は（０．１～０．２）Ｔｓであり、昇温後の温度は（０．１５～０．３）Ｔｓであって、Ｔｓはロウ材の固相線温度である、ことを特徴とする、
請求項１に記載の異種ロウ接継手の残留応力を低下させる方法。

【請求項3】

前記冷却サイクル処理の過程において、初回のサイクルにおける降温後の温度は（０．６～０．７）Ｔｓであり、昇温後の温度は（０．８～０．９）Ｔｓであって、最終回のサイクルにおける降温後の温度は（０．１～０．２）Ｔｓであり、昇温後の温度は（０．２～０．３）Ｔｓである、ことを特徴とする、
請求項２に記載の異種ロウ接継手の残留応力を低下させる方法。

【請求項4】

前記冷却サイクル処理後に、深冷サイクル処理をさらに含み、
前記深冷サイクル処理は、降温、保温、昇温、保温のサイクルを少なくとも２回含み、前記深冷サイクル処理における降温後の温度はＴ_１であり、昇温後の温度はＴ_２であって、Ｔ_１の範囲は、－（７５～１５０）℃であり、Ｔ_２の範囲は、（０．２～０．３）Ｔｓであって、Ｔｓはロウ材の固相線温度であり、
前記深冷サイクル処理の最終回のサイクルにおいて、Ｔ_１まで降温した後、保温して、その後、室温になるまで昇温させるか、或いは、最終回のサイクルが終了した後、室温になるまで降温させる、ことを特徴とする、
請求項１に記載の異種ロウ接継手の残留応力を低下させる方法。

【請求項5】

前記ロウ接による接続が、以下の計算式

を満たす、ことを特徴とする、
請求項１に記載の異種ロウ接継手の残留応力を低下させる方法。

【請求項6】

前記ロウ材は、ニッケル基、銅基、銀基、アルミニウム基、亜鉛基、及び、錫基のロウ材のうち、少なくとも１種を含む、ことを特徴とする、
請求項１に記載の異種ロウ接継手の残留応力を低下させる方法。

【請求項7】

前記第１母材は、炭素鋼、合金鋼、アルミニウム合金、銅合金のうち、少なくとも１種を含む、ことを特徴とする、
請求項１に記載の異種ロウ接継手の残留応力を低下させる方法。

【請求項8】

前記第２母材は、硬質合金、セラミックス、炭素鋼、合金鋼、銅合金のうち、少なくとも１種を含む、ことを特徴とする、
請求項１に記載の異種ロウ接継手の残留応力を低下させる方法。

【請求項9】

前記第１母材又は前記第２母材のロウ接面には、溝及び穴のうち、少なくとも１種が設けられる、ことを特徴とする、
請求項１に記載の異種ロウ接継手の残留応力を低下させる方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶接技術の分野に属し、異種ロウ接継手の残留応力を低下させる方法に関する。

【背景技術】

【0002】

異種材料をロウ接した継手において、ロウ接完了後、収縮量の小さい異種材料によって、収縮量の大きい異種材料の収縮の継続が妨げられる。この時、収縮量の大きな異種材料がロウ接界面方向に沿った引張応力を受け、収縮量の小さな異種材料がロウ接界面方向に沿った圧縮応力を受ける。このため、ロウ接後、ロウ接継手の界面には、大きな残留応力が発生しやすく、継手における亀裂、又はその他のタイプの欠陥を招き、これにより結合強度と使用寿命が低下する。

【0003】

また、継手の冷却過程において、冷却の不均一と線膨張係数の違いが引き起こす変形の不均一と相転移による変形が残留応力を発生させ、継手の強度と耐応力破断性能を大幅に低下させる。よって、継手の残留応力を低下させ、継手の総合的な性能を向上させることができる新しい冷却処理方法を早急に提供する必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、既存技術に存在する上述の課題に対して、異種ロウ接継手の残留応力を大幅に低下させる方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の目的は、以下に列挙する技術的手段により実現される。異種ロウ接継手の残留応力を低下させる方法は、ロウ接を含む。ロウ接は、昇温と、保温と、冷却サイクル処理とを含む。冷却サイクル処理は、降温、保温、昇温、保温のサイクルを少なくとも２回含み、且つ、降温後の温度は、前回の冷却サイクルにおける降温後の温度以下であり、昇温後の温度は、前回の冷却サイクルにおける昇温後の温度以下である。

【0006】

上述の異種ロウ接継手の残留応力を低下させる方法において、冷却サイクル処理の過程で、初回のサイクルにおける降温後の温度は、（０．５～０．７）Ｔｓであり、昇温後の温度は（０．７～０．９）Ｔｓである。また、最終回の冷却サイクルにおける降温後の温度は、（０．１～０．２）Ｔｓであり、昇温後の温度は（０．１５～０．３）Ｔｓである。ここで、Ｔｓはロウ材の固相線温度である。

【0007】

従来の降温処理方法では、継手の冷却過程において、不均一な冷却や相転移等により組織構造に歪みが生じ、継手に大きな残留応力が発生する。これに対し、本発明の冷却サイクル処理では、継手の温度がある温度まで低下した時、まず昇温処理によって、組織中の固溶元素の拡散駆動力を増加させ、構造中の微小塑性変形及び微細析出過程の発生を促進し、冷却と元素固溶による構造の歪みが生み出す組織内部の残留応力を放出することができるので、構造の安定性が増す。そして再度降温した後に発生した残留応力は、再度昇温することによって低減される。このようにして、サイクルの過程で徐々に継手の温度を下げ、継手の残留応力を低減する目的を達成する。

【0008】

好ましくは、冷却サイクル処理の過程において、初回のサイクルにおける降温後の温度は（０．６～０．７）Ｔｓであり、昇温後の温度は（０．８～０．９）Ｔｓである。最終回のサイクルにおける降温後の温度は（０．１～０．２）Ｔｓであり、昇温後の温度は（０．２～０．３）Ｔｓである。

【0009】

上述の異種ロウ接継手の残留応力を低下させる方法において、冷却サイクル処理後には、深冷サイクル処理をさらに含む。深冷サイクル処理は、降温、保温、昇温、保温のサイクルを少なくとも２回含む。深冷サイクル処理における降温後の温度はＴ_１であり、昇温後の温度はＴ_２である。Ｔ_１の範囲は、－（７５～１５０）℃であり、Ｔ_２の範囲は、（０．２～０．３）Ｔｓである。方法では、深冷サイクル処理の最終回のサイクルにおいて、Ｔ_１まで降温した後、保温して、その後室温になるまで昇温させるか、或いは最終回のサイクルが終了した後、室温になるまで降温させる。

【0010】

好ましくは、冷却サイクル処理、深冷サイクル処理における降温速度は、どちらも５～２０℃／ｍｉｎである。

【0011】

好ましくは、冷却サイクル処理、深冷サイクル処理における保温時間は、どちらも１～５時間である。冷却サイクル処理又は深冷サイクル処理の１回のサイクルにおける２回の保温時間は、同じであっても異なっていてもよい。

【0012】

好ましくは、冷却サイクル処理、深冷サイクル処理における昇温速度は、どちらも５～２０℃／ｍｉｎである。

【0013】

本発明の深冷サイクル処理では、（０．１～０．４）Ｔｓと－（７５～１５０）℃との間の昇降温サイクル処理によって、熱膨張・冷収縮反応で発生した不均一な変形により、組織中の可動転位を消滅させ、固着転位のもつれ、増殖を起こして、組織内部の残留応力を低減させる。

【0014】

本発明は、２段階の冷却処理によって、ロウ接継手の残留応力を大幅に減少させ、継手の強度と、耐応力破断性能を向上させることができる。

【0015】

上述の異種ロウ接継手の残留応力を低下させる方法において、ロウ接は、具体的には、ロウ材を用いて第１母材と第２母材とをロウ接により接続することを含み、ロウ接による接続は以下の計算式を満たす。

【0016】

ここで、α_１は第１母材の膨張係数、Ｔはロウ接継手のロウ接温度、σ_１は第１母材のロウ接界面に平行な印加応力、Ｅ_１は第１母材の弾性率、α_２は第２母材の膨張係数、σ_２は第２母材のロウ接界面に平行な印加応力、Ｅ_２は第２母材の弾性率、ｔは室温を表す。

【0017】

好ましくは、

である。

【0018】

さらに好ましくは、

である。

【0019】

またさらに好ましくは、

である。

【0020】

室温２０℃の条件のもとでは、異種材料である第１母材と第２母材は、同じ長さＬを有する。また、第１母材と第２母材は異なる線膨張係数を有しており、第１母材の線膨張係数はα_１、第２母材の線膨張係数はα_２であり、α_１はα_２より大きい。ロウ接時、第１母材と第２母材は、ロウ接温度Ｔまで加熱される。この時、第１母材と第２母材の線膨張量はそれぞれ、ΔＬ_１／Ｌ＝α_１×（Ｔ－２０）、ΔＬ_２／Ｌ＝α_２×（Ｔ－２０）であり、ΔＬ_１／ＬはΔＬ_２／Ｌより大きい。ロウ材を加えてロウ接が完了した後、第１母材と第２母材は一体の継手を形成する。室温になるまで冷却すると、第１母材と第２母材には、理論上、それぞれ線収縮量ΔＬ_１／Ｌ＝α_１×（Ｔ－２０）、ΔＬ_２／Ｌ＝α_２×（Ｔ－２０）が発生すべきであるが、ロウ接後、第１母材と第２母材とが一体に形成されるため、収縮量の小さい第２母材によって第１母材の収縮の継続が妨げられる。この時、第１母材は、ロウ接界面方向に沿った引張応力を受け、第２母材はロウ接界面方向に沿った圧縮応力を受ける。よって、ロウ接継手には、ロウ接後に、残留応力が発生する。本発明では、加熱時に、弾性率がＥ_１の第１母材に予応力σ_１を印加し、弾性率がＥ_２の第２母材に予応力σ_２を印加する。第１母材の線変形量はΔＬ_１／Ｌ＝α_１×（Ｔ－２０）＋σ_１／Ｅ_１、予応力σ_１は圧縮応力であり、線変形量ΔＬ_１／Ｌを減少させる。第２母材の線変形量はΔＬ_２／Ｌ＝α_２×（Ｔ－２０）＋σ_２／Ｅ_２、予応力σ_２は引張応力であり、線変形量ΔＬ_２／Ｌを増加させる。最後に、

に制御し、第１母材と第２母材の線変形量を近づけることによって、継手のロウ接後の残留応力を低下させる目的を達成する。

【0021】

好ましくは、σ_１＝０の時、ロウ接による接続は、以下の計算式を満たす。

【0022】

好ましくは、σ２＝０の時、ロウ接による接続は、以下の計算式を満たす。

【0023】

加熱時、弾性率がＥ_１の第１母材に予応力σ_１を印加し、弾性率がＥ_２の第２母材に予応力σ_２を印加するのは、操作に一定の難度がある。よって、本発明では、加熱時に、その一方の母材に応力を印加することによっても、第１母材と第２母材との線変形量を近づけ、継手のロウ接後の残留応力を低下させる目的を実現している。

【0024】

上述の異種ロウ接継手の残留応力を低下させる方法において、ロウ材は、ニッケル基、銅基、銀基、アルミニウム基、亜鉛基、及び錫基のロウ材のうち、少なくとも１種を含む。

【0025】

上述の異種ロウ接継手の残留応力を低下させる方法において、第１母材は、炭素鋼、合金鋼、アルミニウム合金、銅合金のうち、少なくとも１種を含む。

【0026】

上述の異種ロウ接継手の残留応力を低下させる方法において、第２母材は、硬質合金、セラミックス、炭素鋼、合金鋼、銅合金のうち、少なくとも１種を含む。

【0027】

好ましくは、第１母材が炭素鋼である時、第２母材は、硬質合金、セラミックス、合金鋼、銅合金のうちの１種である。

【0028】

好ましくは、第１母材が合金鋼である時、第２母材は、硬質合金、セラミックス、炭素鋼、銅合金のうちの１種である。

【0029】

好ましくは、第１母材がアルミニウム合金である時、第２母材は、硬質合金、セラミックス、炭素鋼、合金鋼、銅合金のうちの１種である。

【0030】

好ましくは、第１母材が銅合金である時、第２母材は、硬質合金、セラミックス、炭素鋼、合金鋼のうちの１種である。

【0031】

上述の異種ロウ接継手の残留応力を低下させる方法において、第１母材又は第２母材のロウ接面は、溝及び穴のうち少なくとも１種が設けられる。

【0032】

上述の異種ロウ接継手の残留応力を低下させる方法において、溝又は穴の断面は、弧形又は方形のうち、少なくとも１種を含む。

【0033】

本発明では、第１母材又は第２母材のロウ接面に、溝又は穴が加工される。溝及び穴の断面は、弧形又は方形でもよい。本発明における溝又は穴は、冷却による収縮変形の過程で発生する応力の完全性を断ち切り、それによって残留応力を減少させることができる。

【発明の効果】

【0034】

既存の技術と比べて、本発明は以下の有益な効果を有する。

【0035】

１．本発明では、継手の温度がある温度まで低下した時、まず昇温処理によって、微小塑性変形及び微細析出を発生させ、残留応力を低減する。そして、再度降温した後に発生した残留応力を、再度昇温することにより低減させ、サイクルの過程で徐々に継手の温度を下げる。よって、本発明は、従来の降温処理方法に比べて、大幅に継手の残留応力を低減させることができる。

【0036】

２．本発明の深冷サイクル処理では、（０．１～０．４）Ｔｓと－（７５～１５０）℃との間の昇降温サイクルによって、熱膨張・冷収縮反応で発生した不均一な変形により、組織中の可動転位を消滅させ、固着転位のもつれ、増殖を起こして、ロウ接継手の組織内部の残留応力を低減させる。

【0037】

３．本発明では、加熱時に、弾性率がＥ_１の第１母材に予応力σ_１を印加し、弾性率がＥ_２の第２母材に予応力σ_２を印加して、最終的に、ロウ接時に第１母材と第２母材の線変形量を近づけることによって、継手のロウ接後の残留応力を低下させる目的を達成する。

【0038】

４．本発明では、第１母材と第２母材のロウ接面に溝又は穴を設けることによって、冷却による収縮変形の過程で発生する応力の完全性を断ち切り、それによって残留応力を減少させる。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】実施例５における３１６Ｌステンレスとアルミナセラミックスのロウ接サンプルのロウ接界面の電子顕微鏡写真である。図中、１００はアルミナセラミックス、２００は３１６Ｌステンレス、３００はＡｇ７１Ｃｕ２６Ｔｉ３ロウ材を示す。

【図2】比較例２の３１６Ｌステンレスとアルミナセラミックスのロウ接サンプルの全体画像及びアルミナセラミックス表面の電子顕微鏡写真である。

【図3】比較例２の３１６Ｌステンレスとアルミナセラミックスのロウ接サンプルのロウ接界面を異なる倍率で撮った電子顕微鏡写真である。図中、１００はアルミナセラミックス、２００は３１６Ｌステンレス、３００はＡｇ７１Ｃｕ２６Ｔｉ３ロウ材を示す。

【図4】実施例１のロウ接における冷却サイクル処理の模式図である。

【図5】実施例１のロウ接における深冷サイクル処理の模式図である。

【図6】実施例７の溝の模式図である。１はＹＧ２０硬質合金、２は３１６Ｌステンレス、３は溝を示す。

【発明を実施するための形態】

【0040】

以下は、本発明の具体的な実施例であり、本発明の技術的手段をさらに詳しく説明したものであるが、本発明はこれらの実施例に限定されない。

【0041】

＜実施例１＞
Ｓ１：膨張係数がα_１＝１８×１０^－６／℃、弾性率がＥ_１＝２０６ＧＰａの３１６Ｌステンレス、膨張係数がα_２＝６×１０^－６／℃、弾性率がＥ_２＝１４．５ＧＰａのＹＧ２０硬質合金に対し、研磨と超音波洗浄を行い、表面の酸化被膜と不純物を取り除く。

【0042】

Ｓ２：銀ロウ用フラックスをそれぞれ３１６ＬステンレスとＹＧ２０硬質合金のロウ接面に塗布した後、７５０℃のもと、ロウ接界面にＢＡｇ６５ＣｕＺｎロウ材を添加し、ロウ材が溶解した後、５分間保温してから、ロウ接が完了した継手に冷却応力低減処理を施す。中華人民共和国国家標準ＧＢ／Ｔ１００４６－２０１８の銀ロウを調べると、本実施例で使用したロウ材ＢＡｇ６５ＣｕＺｎの固相線温度は、Ｔｓ＝６７０℃である。

【0043】

ロウ接で接続したロウ接継手に、図４に示す冷却サイクル処理を施す。冷却サイクル処理は、具体的に以下のステップを含む。

【0044】

（１）１０℃／ｍｉｎの冷却速度で０．６Ｔｓ＝４０２℃になるまで冷却し、２時間保温した後、１０℃／ｍｉｎの加熱速度で０．８Ｔｓ＝５３６℃まで昇温させ、２時間保温する。

【0045】

（２）ロウ接継手を１０℃／ｍｉｎの冷却速度で０．５Ｔｓ＝３３５℃になるまで冷却し、２時間保温した後、１０℃／ｍｉｎの加熱速度で０．７Ｔｓ＝４６９℃まで昇温させ、２時間保温する。

【0046】

（３）継手を１０℃／ｍｉｎの冷却速度で０．４Ｔｓ＝２６８℃になるまで冷却し、２時間保温した後、１０℃／ｍｉｎの加熱速度で０．６Ｔｓ＝４０１℃まで昇温させ、２時間保温する。

【0047】

（４）継手を１０℃／ｍｉｎの冷却速度で０．４Ｔｓ＝２６８℃になるまで冷却し、２時間保温した後、１０℃／ｍｉｎの加熱速度で０．５Ｔｓ＝３３５℃まで昇温させ、２時間保温する。

【0048】

（５）継手を１０℃／ｍｉｎの冷却速度で０．３Ｔｓ＝２０１℃になるまで冷却し、２時間保温した後、１０℃／ｍｉｎの加熱速度で０．４Ｔｓ＝２６８℃まで昇温させ、２時間保温する。

【0049】

（６）継手を１０℃／ｍｉｎの冷却速度で０．１Ｔｓ＝６７℃になるまで冷却し、２時間保温した後、１０℃／ｍｉｎの加熱速度で０．３Ｔｓ＝２０１℃まで昇温させ、２時間保温する。

【0050】

その後、図５に示す深冷サイクル処理を行う。サイクル回数は２回であり、深冷サイクル処理は、具体的に以下のステップを含む。ロウ接継手を１０℃／ｍｉｎの冷却速度で－７５℃まで降温させ、２時間保温した後、１０℃／ｍｉｎの加熱速度で０．３Ｔｓ＝２０１℃まで昇温させ、２時間保温する。

【0051】

最後に、ロウ接継手を１０℃／ｍｉｎの冷却速度で－７５℃まで降温させ、２時間保温した後、１０℃／ｍｉｎの加熱速度で室温まで昇温させる。

【0052】

＜実施例２＞
実施例１との違いは、深冷サイクル処理のサイクル回数が４回であることのみである。

【0053】

＜実施例３＞
実施例１との違いは、深冷サイクル処理を行わないことのみである。

【0054】

＜実施例４＞
実施例１との違いは、７５０℃でのロウ接時に、３１６Ｌステンレスに、ロウ接界面に平行な５０ＭＰａの圧縮応力を加えることのみである。

【0055】

＜実施例５＞
Ｓ１：膨張係数がα_１＝１８×１０^－６／℃、弾性率がＥ_１＝２０６ＧＰａの３１６Ｌのステンレス、膨張係数がα_２＝８×１０^－６／℃、弾性率がＥ_２＝３８０ＧＰａのアルミナセラミックスに対し、研磨と超音波洗浄を行い、表面の酸化被膜と不純物を取り除く。

【0056】

Ｓ２：８６０℃のもと、３１６Ｌステンレスとアルミナセラミックスのロウ接界面に、Ａｇ７１Ｃｕ２６Ｔｉ３のロウ材を加え、ロウ材が溶解した後、５分間保温する。ロウ接が完了した継手に冷却応力低減処理を施す。本実施例で使用したＡｇ７１Ｃｕ２６Ｔｉ３ロウ材の固相線温度は、Ｔｓ＝７７３℃である。

【0057】

ロウ接で接続したロウ接継手に冷却サイクル処理を施す。冷却サイクル処理は、具体的に以下のステップを含む。

【0058】

（１）１０℃／ｍｉｎの冷却速度で０．６Ｔｓ＝４６４℃になるまで冷却し、２時間保温した後、１０℃／ｍｉｎの加熱速度で０．８Ｔｓ＝６１８℃まで昇温させ、２時間保温する。

【0059】

（２）ロウ接継手を１０℃／ｍｉｎの冷却速度で０．５Ｔｓ＝３８７℃になるまで冷却し、２時間保温した後、１０℃／ｍｉｎの加熱速度で０．７Ｔｓ＝５４１℃まで昇温させ、２時間保温する。

【0060】

（３）継手を１０℃／ｍｉｎの冷却速度で０．４Ｔｓ＝３０９℃になるまで冷却し、２時間保温した後、１０℃／ｍｉｎの加熱速度で０．６Ｔｓ＝４６４℃まで昇温させ、２時間保温する。

【0061】

（４）継手を１０℃／ｍｉｎの冷却速度で０．４Ｔｓ＝３０９℃になるまで冷却し、２時間保温した後、１０℃／ｍｉｎの加熱速度で０．５Ｔｓ＝３８７℃まで昇温させ、２時間保温する。

【0062】

（５）継手を１０℃／ｍｉｎの冷却速度で０．３Ｔｓ＝２３２℃になるまで冷却し、２時間保温した後、１０℃／ｍｉｎの加熱速度で０．４Ｔｓ＝３０９℃まで昇温させ、２時間保温する。

【0063】

（６）継手を１０℃／ｍｉｎの冷却速度で０．１Ｔｓ＝７７℃になるまで冷却し、２時間保温した後、１０℃／ｍｉｎの加熱速度で０．３Ｔｓ＝２３２℃まで昇温させ、２時間保温する。

【0064】

その後、深冷サイクル処理を行う。サイクル回数は２回である。深冷サイクル処理は、具体的に以下のステップを含む。ロウ接継手を１０℃／ｍｉｎの冷却速度で－７５℃まで降温させ、２時間保温した後、１０℃／ｍｉｎの加熱速度で０．３Ｔｓ＝２３２℃まで昇温させ、２時間保温する。

【0065】

最後に、ロウ接継手を１０℃／ｍｉｎの冷却速度で－７５℃まで降温させ、２時間保温した後、１０℃／ｍｉｎの加熱速度で室温まで昇温させる。

【0066】

ステップＳ２のロウ接の過程は、全て真空度が１０^－３ＭＰａの真空炉の中で行われる。

【0067】

＜実施例６＞
実施例５との違いは、８６０℃でのロウ接時に、３１６Ｌステンレスに、ロウ接界面に平行な５０ＭＰａの圧縮応力を加えることのみである。

【0068】

＜実施例７＞
実施例１との違いは、ＹＧ２０硬質合金のロウ接界面に、図６に示す溝を設けることのみである。

【0069】

溝は、一般的に体積が大きな母材に設けられており、大型のロウ接継手の作成時に好適に用いられる。溝により応力を十分に放出することができ、ロウ接継手の性能を改善し、使用年数を延ばすことができる。

【0070】

＜比較例１＞
実施例１との違いは、冷却サイクル処理と深冷サイクル処理を行わず、ロウ接で接続したロウ接継手を１０℃／ｍｉｎの冷却速度で０．３Ｔｓ＝２０１℃になるまで一気に冷却し、２時間保温することのみである。

【0071】

＜比較例２＞
実施例５との違いは、冷却サイクル処理と深冷サイクル処理を行わず、ロウ接で接続したロウ接継手を１０℃／ｍｉｎの冷却速度で一気に室温まで冷却することのみである。

【表1】

【0072】

図１は、実施例５の３１６Ｌステンレスとアルミナセラミックスのロウ接サンプルのロウ接界面の電子顕微鏡写真である。図から分かるように、冷却サイクル処理と深冷サイクル処理を経たロウ接継手の界面は完璧であり、亀裂が発生していない。これは、残留応力が極めて小さく、継手の強度と耐応力破断能力に対して顕著な影響をほとんど与えていないことを表している。

【0073】

図２は、比較例２の３１６Ｌステンレスとアルミナセラミックスのロウ接サンプルの全体画像とアルミナセラミックス表面の電子顕微鏡写真であり、図３は比較例２の３１６Ｌステンレスとアルミナセラミックスのロウ接サンプルのロウ接界面を異なる倍率で写した電子顕微鏡写真である。図から分かるように、冷却サイクル処理と深冷サイクル処理を行わないロウ接継手では、セラミックスの表面と内部のどちらにも亀裂が発生している。これは、残留応力がアルミナセラミックス母材の破断強度を越えていることを表している。

【0074】

以上を総括すると、本発明は、冷却サイクル処理と深冷サイクル処理を行うことによって、熱膨張・冷収縮反応で発生した不均一な変形により、組織中の可動転位を消滅させ、固着転位のもつれ、増殖を起こして、ロウ接継手の組織内部の残留応力を低減させる。

【0075】

本発明が保護しようとする技術範囲の中で本実施例が網羅しきれていない点、及び実施例の技術的手段における１又は複数の技術的特徴について、同等な置き換えにより形成される新たな技術的手段は、同様に本発明の保護しようとする範囲内にある。また、本発明の手段に列挙した実施例又は列挙していない実施例において、同一の実施例における各パラメータは、その技術的手段の１つの実例（即ち１つの実施可能な手段）にすぎず、各パラメータ間に厳格な組み合わせや限定的な関係があるわけではない。各パラメータは、定理に反しない場合及び本発明が必要とする場合、特別な断りがある場合を除いて、互いに置き換えが可能である。

【0076】

本発明の手段に公開されている技術的手段は、上述の技術的手段に公開されている技術的手段に限定されず、以上の技術的特徴を任意に組み合わせた技術的手段も含む。以上に述べた本発明の具体的な実施形態について、当業者は、本発明の原理の前提から逸脱しない限り、若干の改良や変更を行うことができ、これらの改良や変更も本発明の保護範囲と見なされることを述べておかなければならない。

【要約】      （修正有）

【課題】本発明は、溶接技術の分野に属し、異種ロウ接継手の残留応力を低下させる方法を提供する。
【解決手段】本発明は、ロウ接継手の温度がある温度まで低下した時、まず昇温処理により、微小塑性変形及び微細析出を発生させ、残留応力を低減する。そして、再度降温した後に発生した残留応力を、再度昇温させることにより低減させ、サイクルの過程で継手の温度を下げるとともに、継手の残留応力を低減する。本発明の深冷サイクル処理では、（０．１～０．４）Ｔｓと－（７５～１５０）℃との間の昇降温サイクルによって、熱膨張・冷収縮反応で発生した不均一な変形により、組織中の可動転位を消滅させ、固着転位のもつれ、増殖を起こして、ロウ接継手の組織内部の残留応力を低減させる。
【選択図】図４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】