チタンは、アルミニウム、鋼、銅、あるいはセラミックとどのようにろう付けされるのでしょうか？

チタンとアルミニウムのろう付け

アルミニウム・チタン複合材料は、低コスト、高い比強度、耐食性を兼ね備えているが、材料間の物理的ミスマッチにより残留応力が生じ、脆いTiAl金属間化合物が形成される。溶接材は、両面に濡れ性を示し、隙間を充填するとともに、TiAlの形成を抑制する多成分反応を促進しなければならない。.

Al30Ag10Cu、Al10Cu8Sn、およびAl10Si1Mgのフィラーを用いて、600～620°Cで純チタンを純アルミニウムに真空ろう付けした。 これらの界面では、Ag2Al または CuAl2 を伴う TiAl3、あるいは Ti7Al5Si12 が形成される。この比較において、Al-Si-Mg フィラーは、報告されている中で最高のせん断強度である 70 MPa を示した。 Al8.4Si20Cu10GeにLaおよびPrを添加することで、530°CでのTi-6Al-4Vと6061アルミニウムの炉内真空ろう付けが可能となり、引張強度は51 MPaに向上しました。.

チタンとステンレス鋼のろう付け

ガスの混入や酸化を防ぐため、真空またはアルゴンを使用してください。ステンレス鋼に含まれる炭素、クロム、ニッケルはチタンと反応し、TiC、TiCr、TiNiなどの化合物を形成する可能性があります。チタンの転移温度以下の溶加材を選択し、過度な脆性相を形成する添加元素の使用は避けてください。 Ti-6Al-4Vから304ステンレス鋼への溶接において、40Ti-20Zr-20Cu-20Ni、Ag-5Pd、BNi2、BNi7のうち、BNi7が最も優れた濡れ性を示した。また、Ni含有量が高いほど、β相の成長が抑制された。 空気中では、CuCl-AgClフラックスに少量のLiFを添加した銀フィラーを使用することで、濡れ性を改善できる。.

チタンと銅のろう付け

Ti-6Al-4VとQCr0.8クロム青銅をAgCu28を用いて真空ろう付けすると、AgおよびCuの固溶体に加え、CuTiの金属間化合物が生成される。890°Cで10分間加熱した場合、報告されている最大せん断強度は449 MPaであった。 Ti-Ni-Zr-Cu溶接材を用いると、薄肉Ti-6Al-4VとTU2無酸素銅を接合できる。10～20 μmのニッケルコーティングを施すことで、チタンの溶出を抑制できる。ろう付け溶接では、熱を融点の低い銅側に集中させることで、チタンの溶融とTiCuの生成を抑制する。.

チタンとセラミックスのろう付け

セラミックスは耐熱性、耐摩耗性、耐食性に優れているが、成形が難しく、靭性が低い。ろう付けにより、セラミックスを靭性の高いチタン構造体に接合することができるが、その際には、イオン結合や共有結合に起因する金属学的濡れ性の悪さと、熱膨張率の不一致に起因する残留応力という2つの問題を解決しなければならない。 セラミックに金属を事前にコーティングするか、活性なフィラー元素を添加し、低膨張性の補強材、中間層、または接合部の形状設計を通じて応力を低減させる。.

Ag-Cu-TiおよびAg-Tiの活性フィラーが一般的に用いられている。Ag-Cu-Tiは、約850～1,000°Cの範囲でセラミックスを効果的に濡らし、両方の基材を接合することができるが、1,000°Cを超えると、セラミックスを濡らすというその利点は著しく低下する。.