[发明专利]摩擦搅拌接合用工具、使用其的接合法及由此得到的加工物

说明书

技术领域

本发明涉及用于对高熔点部件进行摩擦搅拌接合(Friction StirWelding)的摩擦搅拌接合用工具、使用该工具的摩擦搅拌接合法以及利用该摩擦搅拌接合法而得到的加工物。 

背景技术

作为金属的接合方法，公开有摩擦搅拌接合法的技术(例如，参照专利文献1或2)。摩擦搅拌接合法是使被加工物相互对接或大体对接而规定细长的结合区域，使插入结合区域的摩擦搅拌接合用工具一边旋转一边移动，利用摩擦热来接合被加工物的接合法。此外，摩擦搅拌接合法能进行铁、铝合金等金属相互的熔接自不必说，还能够熔接不同种金属。 

对于摩擦搅拌接合法来说，对以熔点较低的铝和铝合金为对象的接合进行了很多研究，以具有1350℃以上的高熔点的金属或合金作为被加工物并应用摩擦搅拌接合法的报告例少，但公开有接合高熔点的铂的技术(例如，参照专利文献3)。 

专利文献1：特表平7-505090号公报 

专利文献2：特表平9-508073号公报 

专利文献3：特开2004-090050号公报 

发明内容

然而，制成具有这样高熔点的被加工物时，因摩擦搅拌接合用工具与被加工物之间的摩擦导致的发热，与以例如铝和铝合金等熔点较低的被加工物作为对象的情况相比，必须进一步升到高温。因此，对摩擦搅拌接合用工具来说，为了接合高熔点的被加工物、使其寿命长，要求即使在因摩擦而发热到高温的情况下也能够耐受这种情况的化学稳定性、耐热强度、耐磨损性和耐热冲击性。

因此，本发明的目的是提供一种摩擦搅拌接合用工具，其是即使对由具有1350℃以上的高熔点的金属或合金制成的被加工物进行摩擦搅拌接合时，来自工具的杂质混入也少、磨损少且不易被破坏的工具，而且使用该工具可稳定地实现摩擦搅拌接合。 

本发明人等对形成摩擦搅拌接合用工具的材料的组成进行了各种研究，结果发现，如果通过具有组成为含有铱、含有规定元素为副成分的合金来形成摩擦搅拌接合用工具，则能够稳定地摩擦搅拌接合具有高熔点的被加工物，从而完成了本发明。即，本发明所述的摩擦搅拌接合用工具，其特征在于，能够将具有1350℃以上的高熔点的金属或合金作为被加工物进行摩擦搅拌接合，其中，至少与上述被加工物接触的部分具有如下组成，并且具有显微维氏硬度为300Hv以上的硬度，所述组成为：含有铱，含有铼、钌、钼、钨、铌、钽、铑或者它们中的2种以上，还含有锆、铪、镧、铈、钐、钆、钪、钇或者它们中的2种以上。 

在本发明所述的摩擦搅拌接合用工具中，优选与上述被加工物接触的部分以含有铱，含有铼或钌1.0～50.0原子％，并且含有锆、铪、镧、铈、钐、钆、钪或钇0.1～5.0原子％的3元合金而形成。 

在本发明所述的摩擦搅拌接合用工具中，优选与上述被加工物接触的部分以含有铱，含有钼或钨1.0～35.0原子％，并且含有锆、铪、镧、铈、钐、钆、钪或钇0.1～5.0原子％的3元合金而形成。 

在本发明所述的摩擦搅拌接合用工具中，优选与上述被加工物接触的部分以含有铱，含有铌或钽1.0～25.0原子％，并且含有锆、铪、镧、铈、钐、钆、钪或钇0.1～5.0原子％的3元合金而形成。 

在本发明所述的摩擦搅拌接合用工具中，优选与上述被加工物接触的部分以含有铱，含有铼或钌1.0～50.0原子％和铑1.0～18.0原子％，并且含有锆、铪、镧、铈、钐、钆、钪或钇0.1～5.0原子％的4元合金而形成。 

在本发明所述的摩擦搅拌接合用工具中，优选与上述被加工物接触的部分以含有铱，含有钼或钨1.0～35.0原子％和铑1.0～18.0原子％，并且含有锆、铪、镧、铈、钐、钆、钪或钇0.1～5.0原子％的4元合金 而形成。 

在本发明所述的摩擦搅拌接合用工具中，优选与上述被加工物接触的部分以含有铱，含有铌或钽1.0～25.0原子％和铑1.0～18.0原子％，并且含有锆、铪、镧、铈、钐、钆、钪或钇0.1～5.0原子％的4元合金而形成。 

在本发明所述的摩擦搅拌接合用工具中，优选与上述被加工物接触的部分至少含有铱和铑，且铑的含量为1.0～18.0原子％。通过含有铑，不仅抑制机械性磨损、而且抑制高温挥发，由此实现工具的长寿命化。