[发明专利]接合金属部件及该部件的接合方法

说明书

本发明属于通过液相扩散接合使第1金属部件和第2金属部件形成接合金属部件及该部件的接合方法的技术领域。

以往，作为接合金属部件的方法公知的是热套配合的方法，例如，在发动机的气缸盖上将阀座接合在气缸盖主体的吸气和排气口开口部分周围的情况。

此外，如日本专利公开公报平8-100701号所示，提出了通过Al-Zn系钎焊料和氟化物系焊剂将阀座和Al系气缸盖主体钎焊接合的方法。

又，如日本专利公开公报昭58-13481号所示，提出了利用两部件的接合面的接触电阻热进行电阻焊接，将金属部件接合的方法。该电阻焊接如日本专利公开公报平6-58116号所示，通过在烧结材料构成的阀座的空孔内熔浸金属来减少烧结材料内部的发热量，增大接合面的发热量；又如日本专利公开公报平8-270499号所示，在阀座表面形成皮膜，在与气缸盖主体接合时使该皮膜熔融。

此外，如日本专利公开公报平8-200148号所示，提出了阀座和气缸盖主体在气缸盖主体接合面形成塑性变形层时，在不形成熔融反应层的情况下进行固相扩散接合(压焊接合)的方法。即，该固相扩散接合方法是在接合过程中，使形成于阀座表面的Cu被膜和气缸盖主体材料间生成共晶合金层，伴随着该共晶合金层转变为液相，该共晶合金层从接合面间排出。

此外，如日本专利公开公报昭62-199260号所示，在2种金属母材接合面间放置钎焊料，加热使钎焊料和母材反应而形成合金层的同时，加压使未反应的钎焊料从接合面间排出到外部的方法。

但是，上述传统例子通过热套配合使金属部件接合的方法中，为了切实防止被接合的金属部件的脱落，且能够承受热套配合时的紧缩力，就需要将所用的金属部件做得较大。为此，增大了气缸盖上的阀座的厚度和宽度，缩小了排气口的间隔，加大了孔径，但都有一定限度。而且，由于在阀座和气缸盖主体间存在隔热层，所以，热传导率低，不能有效地降低阀门和阀座近旁的温度。

此外，单一的钎焊和电阻焊使金属部件接合的方法虽然能够使两部件间的热传导率提高，但基本的接合强度降低了。而且，由于Al系铸物用钎焊料的熔点较低，所以有耐热性低的问题，难以用于阀座和气缸盖间的接合。特别是通过钎焊料接合的方法由于需要在炉中长时间加热，所以，不能适用于整个加工过程，事先经过热处理的Al系部件会失去热处理效果。

另一方面，上述固相扩散接合方法与热套配合的接合方法相比，具有能够使阀座更小型化、提高发动机的设计自由度等优点，但固相扩散接合方法中，特别是Al系的气缸盖主体和Fe系阀座接合时，需要达到以下两个相反的目的，也就是既要抑制Fe-Al这样较脆的金属间化合物的生成，又要使Fe和Al原子扩散，所以，就有必须严格控制接合条件的难点，同时也限制了接合强度的提高。

使钎焊料和母材反应，形成合金层的同时，将未反应的钎焊料从接合面间排出到外部的方法中，由于这两种母材是通过分别形成于其上的合金层接合的，所以能够提高接合强度。钎焊料为从共晶组成脱离的成分时，在初期，由于只有低熔点成分(共晶成分)熔融排出，而高熔点成分残存，所以，要使钎焊料完全熔融就需要大量的热。此时，不仅接合时间长，而且母材的接合面会出现软化。由于该软化作用，即使所加的压力很大，其破坏接合面的氧化皮膜的效果也会减弱。而且，钎焊料的排出效果也减弱。其结果是，该方法与上述固相扩散接合方法同样，也限制了接合强度的提高。

鉴于上述问题，本发明的目的在于改进上述传统的接合方法，使第1金属部件和第2金属部件接合时，不需要对接合条件严格控制，就能够很容易地在短时间内获得具有比以往更稳定、更高的接合强度的接合金属部件。

为了达到上述目的，本发明以下述状态使第1金属部件和第2金属部件液相扩散接合，即在上述两种部件之间介入2个扩散层，这2个扩散层是比两种金属部件的熔点更低、且由与第2金属部件的共晶组成至与近似共晶组成的组成构成的钎焊料与第1金属部件形成的扩散层；以及钎焊料中第2金属部件成分的比例增大、钎焊料高熔点化而熔融扩散形成的钎焊料与第2金属部件组成的扩散层。

具体来讲，本发明的权利要求1是第1金属部件和第2金属部件的接合方法。