专利名称：接合金属部件及该部件的接合方法
技术领域：
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。
预先通过比上述两种金属部件的熔点都低、且由与第2金属部件的共晶组成至近似共晶组成的组成构成的钎焊料和上述第1金属部件形成的扩散层，在上述第1金属部件接合面形成上述钎焊料层，然后，通过加热至这两种金属部件间的上述钎焊料的熔点以上并加压，使钎焊料中第2金属部件成分的比例增大，钎焊料高熔点化形成钎焊料和第2金属部件的扩散层，且使熔融的钎焊料从两金属部件的接合面间挤出，同时通过上述两个扩散层使上述第1金属部件和第2金属部件液相扩散接合。
这样，由于钎焊料由共晶组成至近似共晶组成的组成构成，所以，一旦达到共晶线就能够同时从固相转化为液相，扩散到第2金属部件侧，与第2金属部件形成扩散层。通过扩散使钎焊料高熔点化，在凝固的同时，处于熔融状态的未反应的钎焊料通过加压被挤出，利用这两个扩散层使第1金属部件和第2金属部件液相扩散接合。此时，由于钎焊料在最低温度熔融，所以，能够利用最少的热量在短时间内使钎焊料熔融，缩短了接合时间。而且，能够抑制第2金属部件的软化，通过外加较高的压力，不仅能够破坏第2金属部件表面的氧化被膜，还能够使氧化被膜和污染物等和钎焊料一起被挤出。所以，两个扩散层之间无杂质直接接合，提高了两金属部件的接合强度。此外，由于不需要象固相扩散接合那样在接合过程中共晶化，所以，只需短时间内的低热量就能够使接合稳定性有所提高，还可使钎焊料熔融，为挤出钎焊料只需设定所加压力和所加热量即可，这样就扩大了获得高接合强度的条件范围。此外，由于与第2金属部件形成了扩散层，使钎焊料高熔点化，所以，能够提高接合层的熔点。因此，能够在连续加工作业时获得接合强度稳定且较高、并比所用钎焊料具有更高耐热性的接合金属部件。
权利要求2的发明系在权利要求1的发明中，通过第1和第2金属部件间通电产生的热量，加热至钎焊料熔点以上的温度。
这样，通过两金属部件间的电阻热就能够很容易地加热熔融钎焊料。因此，能够很容易地获得简单且具体的加热方法。
权利要求3的发明系在权利要求1或2的发明中，第1金属部件由Fe系材料组成，第2金属部件由Al系材料组成，钎焊料由Zn系材料组成。
根据本发明，Zn系钎焊料可容易地分别由Fe系第1金属部件和Fe-Zn扩散层或Al系第2金属部件和Al-Zn系扩散层形成。此外，由于通过两扩散层而接合，所以，能够有效地防止Fe-Al这样较脆的金属间化合物的生成。因此，就获得了本发明的权利要求1所述接合方法所需的最佳材料组合。
权利要求4的发明系在权利要求3的发明中，钎焊料由Zn为92～98重量％的Zn-Al系合金组成。
这样，钎焊料就可在400℃以下熔融。不仅能够防止Fe系第1金属部件的变形，还能够有效地防止Al系第2金属部件的熔融和软化。因此，Fe系金属部件和Al系金属部件接合时，能够很容易地获得熔点较低、加工处理简单的钎焊料的具体材料。
权利要求5的发明系在权利要求4的发明中，钎焊料由Zn为95重量％的Zn-Al共晶合金组成。这样，就可将钎焊料的熔点降至最低，在Fe系金属部件和Al系金属部件接合时获得最佳钎焊料。
权利要求6的发明系在权利要求1～5的任一项发明中，第1金属部件为烧结材料，这样，能够按照规定形状容易地制造第1金属部件。
权利要求7的发明系在权利要求6的发明中，第1金属部件为烧结锻造材料。
这样，由于烧结而成的第1金属部件内部的空孔通过锻造被破坏，所以，对两金属部件加压，挤出钎焊料时的一部分力不用于破坏上述空孔，而是全部压力都直接用于挤出钎焊料。因此，钎焊料有效地被挤出，能够进一步提高接合金属部件的接合强度。
权利要求8的发明系在权利要求6或7的发明中，第1金属部件内部在形成钎焊料层和扩散层之前，预先熔浸了高导电性材料。
本发明中，由于高导电性材料熔浸在第1金属部件内部，所以，在获得与锻造同样的效果的同时，能够抑制通电时第1金属部件内部的发热，使钎焊料有效地熔融。因此，能够有效地提高接合金属部件的接合强度。
权利要求9的发明系在权利要求8的发明中，高导电性材料为Cu系材料。这样，就能够很容易地获得成本较低的高导电性材料的具体材料。
权利要求10的发明系在权利要求1～9的任一项的发明中，在第1金属部件中形成钎焊料层和扩散层，使钎焊料和第1金属部件的扩散层的厚度在1μm以下。
这样，就能够抑制钎焊料和第1金属部件过度扩散，使该扩散层中的第1金属部件的比例较大，能够防止钎焊料组成从共晶组成中大量脱离。此外，能够防止从共晶组成中脱离的钎焊料的增多。其结果是，能够将钎焊料组成维持在共晶组成至近似共晶组成的范围内。因此，能够获得良好的第2金属部件表面的氧化被膜的破坏效果和钎焊料的挤出效果，使两金属部件的接合强度进一步提高。
权利要求11的发明系在权利要求10的发明中，利用超声波振荡在钎焊料浴中的第1金属部件表面涂敷钎焊料，这样就在第1金属部件上形成钎焊料层和上述钎焊料与第1金属部件构成的扩散层。
由于超声波引起的空穴作用破坏了第1金属部件表面的氧化被膜和镀层，所以，比将钎焊料涂擦在第1金属部件表面的所谓机械摩擦方法更能够将钎焊料扩散到第1金属部件侧。此外，采用只浸渍在钎焊料浴中的熔融镀层法，在第1金属部件上形成钎焊料层和扩散层时需要较长时间，不容易将扩散层厚度控制在1μm以下，对应于此，本发明能够在短时间内形成钎焊料层和扩散层，并能够容易且切实地实现权利要求10的发明。而且，不需要使用焊剂进行焊接时所需的除去焊剂的后续工序。因此，能够通过简单的方法得到接合强度更高的接合金属部件。
权利要求12的发明系在权利要求1～11的任一项发明中，第1金属部件和第2金属部件进行的液相扩散接合是使第2金属部件的接合面进行塑性变形。
这样，由于能够有效地破坏第2金属部件表面的氧化被膜，将其从接合面挤出，所以，能够使钎焊料良好地扩散到第2金属部件侧，且无须对第2金属部件表面进行特别的保护。另一方面，利用对第1和第2金属部件加压时的压力能够使第2金属部件的塑性变形容易地进行，而不需要特别的方法。因此，通过简单的方法就能够切实地形成钎焊料和第2金属部件的扩散层，使接合金属部件的接合强度进一步提高。
权利要求13的发明是指Fe系材料组成的第1金属部件和Al系材料组成的第2金属部件的接合方法。
预先通过Zn为95重量％的Zn-Al共晶合金形成的钎焊料和上述第1金属部件组成的扩散层在上述第1金属部件的接合面形成上述钎焊料层，然后，通过两种金属部件间的通电而产生的热量并加压，使上述钎焊料中Al成分的比例增大，钎焊料高熔点化而形成钎焊料和第2金属部件的扩散层，且将熔融的钎焊料从两金属部件的接合面挤出，同时，通过上述两个扩散层使上述第1金属部件和第2金属部件进行液相扩散接合。
通过该发明，Fe系金属部件和Al系金属部件能够以最容易且切实的方法接合，使其接合强度稳定提高，并使其耐热性超过钎焊料。
权利要求14的发明是指由第1金属部件和第2金属部件接合而成的接合金属部件。
该发明中，上述第1金属部件和第2金属部件通过以下2个扩散层液相扩散接合而成，即形成于上述第1金属部件的接合面的比上述两种金属部件熔点都低、且由与第2金属部件的共晶组成至近似共晶组成的组成构成的钎焊料和上述第1金属部件形成的扩散层；以及在第2金属部件的接合面上，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和第2金属部件的扩散层。能够获得与权利要求1的发明同样的作用效果。
权利要求15的发明系在权利要求14的发明中，第1金属部件由Fe系材料组成，第2金属部件由Al系材料组成，钎焊料由Zn系材料组成。这样，与权利要求3的发明相同，能够获得作为权利要求14的发明的接合金属部件的最佳材料组合。
权利要求16的发明系在权利要求15的发明中，钎焊料由Zn为92～98重量％的Zn-Al系合金组成。这样，就能够获得与权利要求4的发明同样的作用效果。
权利要求17的发明系在权利要求16的发明中，钎焊料由Zn为95重量％的Zn-Al系合金组成。这样，就能够获得与权利要求5的发明同样的作用效果。
权利要求18的发明系在权利要求14～17的任一项发明中，第1金属部件为内部熔浸了高导电性材料的烧结材料。通过该发明，能够获得与权利要求8的发明同样的作用效果。
权利要求19的发明系在权利要求18的发明中，第1金属部件为烧结锻造材料。这样，就能够获得与权利要求7的发明同样的作用效果。
权利要求20的发明系在权利要求18或19的发明中，高导电性材料为Cu系材料。这样，就能够获得与权利要求9的发明同样的作用效果。
权利要求21的发明系在权利要求14～20的任一项发明中，钎焊料和第1金属部件的扩散层的厚度设定在1μm以下。这样，就能够获得与权利要求10的发明同样的作用效果。
权利要求22的发明系在权利要求14～21的任一项发明中，第1金属部件为发动机的阀座，第2金属部件为气缸盖主体，接合金属部件为上述阀座接合在气缸盖主体的进排气口开口周围部分而形成的气缸盖。
由于利用该发明比热套配合的接合方法更能使阀座小型化，所以，能够缩小进排气口的间隔，增大孔径。此外，不需要形成隔热层，使阀门附近的热传导率有所提高。而且，由于进排气口间的冷凝水管道与阀座侧的距离较近，所以，能够有效地降低阀座附近的温度。此外，即使在进排气口间设置热线点火塞和喷嘴，也能够充分确保进排气口间的壁厚。因此，能够提高发动机的性能和可靠性，使权利要求14～21的发明能够有效地被利用。
权利要求23的发明系在权利要求14～22的任一项发明中，在钎焊料和第1金属部件的扩散层及钎焊料和第2金属部件的扩散层间的至少一部分中形成了包括这两个扩散层的合金部分。这样，通过合金部分就能够进一步加强两个扩散层的接合，使接合强度进一步提高。
权利要求24的发明是指由Fe系材料组成的第1金属部件和Al系材料组成的第2金属部件接合而成的接合金属部件。
上述第1金属部件和第2金属部件通过以下2个扩散层液相扩散接合而成，即形成于上述第1金属部件的接合面的比上述两种金属部件熔点都低、且由与第2金属部件的共晶组成至近似共晶组成的组成构成的钎焊料和上述第1金属部件形成的扩散层；以及在第2金属部件的接合面上，使钎焊料中第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和第2金属部件的扩散层。能够获得与权利要求13的发明同样的作用效果。
实施状态1
图1表示本发明的实施状态1中作为接合金属部件的发动机气缸盖1的主要部分。该气缸盖1是将近似环状的阀座3、3…(第1金属部件)按照后述的方法接合在作为第2金属部件的气缸盖主体2的4个吸气和排气口2b、2b…的开口周围部分，即安装阀门的位置上而形成的。上述各进排气口2b的开口周围部分从阀座1的下侧看呈近似正方形排列，各开口周围部分为与各阀座3连接的接合面2a。
上述各阀座3的内周部为阀门连接面3c，阀门上方的直径变小，形成锥状。各阀座3的外周部为与气缸盖主体2连接的第1接合面分3a，被上述气缸盖主体2的接合面分2a包围，且与内周部相同，形成锥状。此外，各阀座3的上部为与气缸盖主体2连接的第2接合面3b，朝向内周从上方倾斜。
上述各阀座3为Fe系材料组成的烧结材料，其内部熔浸了作为高导电性材料的Cu系材料。如图2的模式所示，在与各阀座3的气缸盖主体2连接的第1和第2接合面3a、3b中形成了作为Zn-Al共晶合金(约95重量％的Zn成分和约5重量％的Al成分(后述的气缸盖主体2的材料成分)的共晶组成)组成的钎焊料和该阀座3的扩散层的铁熔融反应层5。即，该铁熔融反应层5由上述钎焊料中的Zn成分扩散在阀座3侧而形成的Fe-Zn构成。
另一方面，上述气缸盖主体2由Al系材料制成，在与气缸盖2的各阀座3的接合面2a中形成作为上述钎焊料与该气缸盖主体2的扩散层的铝熔融反应层6。即，该铝熔融反应层6由上述钎焊料中的Zn成分以熔融状态液相扩散在气缸盖主体2侧而形成的Al-Zn构成。此外，上述钎焊料的熔点比各阀座3和气缸盖主体2低。
上述各阀座3和气缸盖主体2通过上述铁熔融反应层5和铝熔融反应层6液相扩散接合，铁熔融反应层5的厚度被设定在1μm以下。上述铁熔融反应层5和铝熔融反应层6的总厚度最好为0.3～1.0μm。此外，在铁熔融反应层5和铝熔融反应层6间的至少一部分中(实际上几乎为全部)形成包括这两部分熔融反应层5和6的合金部分。该合金部分的组成是Al5～10％、Zn约10％，其余为Fe。上述两个熔融反应层5和6及合金部分都略有倾斜。
下面，对上述构成的气缸盖1中将各阀座3接合在气缸盖主体2的各进排气口2b开口周围部分(接合面2a)来制造气缸盖1的方法进行说明(以下制造工艺中，气缸主体2和阀座3的上下位置正好相反)。
首先，将烧结Fe系材料的粉末制成阀座3。此时，如图3所示，为了使阀座3能够承受其与气缸盖主体2接合时所加的压力，所以，阀座3的内周侧和上侧(图1中为下侧)处的壁都较厚。即，此阶段还未形成与阀门连接的表面3c，各阀座3的内周面垂直向上延伸，而其上面略呈水平状。此外，与气缸盖主体2连接的第1接合面3a的锥角(图3的θ1)约为0.52rad(30°)，第2接合面3b的锥角(图3的θ2)约为0.35rad(20°)。即，上述第1接合面3a的锥角θ1如果太小，则阀座3容易嵌入气缸盖主体2中，但气缸盖主体2的接合面2a的破坏氧化皮膜效果较差。另一方面，如果过大，则阀座3难以嵌入气缸盖主体2中，同时如果阀座3的最外径过大，则2个进排气口2b、2b的间隔不能够变小，所以，一般设定在0.52rad(30°)左右。
通过烧结Cu系材料粉末制造与上述阀座3的直径大致相同的环状物后，将该环状物放置在上述经过烧结的阀座3上面，一起放入加热炉，使它们熔融，这样就将Cu系材料熔浸在阀座3内部。然后，从防止氧化被膜形成等角度考虑，在包括上述第1和第2接合面3a、3b在内的阀座3的整个表面都镀上Cu层(2μm)。
接着，如图5的模式所示，通过铁熔融反应层5在上述阀座3的第1和第2接合面3a、3b上形成钎焊料层7。此时，阀座3中的铁熔融反应层5的厚度在1μm以下。在阀座3中形成铁熔融反应层5和钎焊料层7时，通过超声波振荡在钎焊料浴中的阀座3表面镀上了钎焊料(超声波镀层)。即，如图6所示，将振动板11的一端放在超声波振荡机12上作处理，将上述阀座3放置在振动板11上面的另一端，浸在有底容器13内的钎焊料浴14中，此时，上述超声波振荡机12通过振动板11将超声波振动传送给阀座3，超声波产生的空穴作用破坏了阀座3表面的Cu镀层和很薄的氧化被膜，钎焊料中的Zn成分扩散到阀座3侧，由Fe-Zn形成铁熔融反应层5的同时，在该铁熔融反应层5的表面形成了钎焊料层7。这样，就比将钎焊料涂擦在阀座3表面的所谓机械摩擦法(摩擦钎料法)更能切实且容易地形成铁熔融反应层5。上述超声波镀层的条件是钎焊料浴温度为400℃、超声波的输出功率为400W、超声波振荡的时间为20秒。此外，虽然采用焊接等破坏氧化被膜的手段，或仅将阀座3浸在钎焊料浴14中的熔融镀层法也能够形成铁熔融反应层5和钎焊料层7，但超声波镀层方法能够更为简单且切实地将铁熔融反应层5的厚度控制在1μm以下。
然后，将阀座3接合在预先铸造而成的气缸盖主体2的进排气口2b的开口周围部分，即与阀座3连接的接合面2a。此时，如图4(a)所示，气缸盖主体2的接合面2a的形状与接合结束时的形状(与阀座3的第1和第2接合面3a、3b的形状相同)不同，具有约为0.79rad(45°)的锥角。
如图7所示，为将阀座3接合在气缸盖主体2的接合面2a上，采用对市售凸焊机作了改进后的接合装置20。该接合装置20具有近似“コ”字状的支承主体21，该支承主体21的上下水平部分21a和21b是一侧只有垂直部分21c支承的单边支承状，与垂直部分21c相对的一侧为开口状。上述支承主体21的上侧水平部分21a的下部设置了加压气缸22。该加压气缸22下侧的加压气缸22的气缸杆23上安装了近似圆筒状的Cu制上侧电极24，该上侧电极24可与气缸杆23在同一轴上上下移动。另一方面，在上述下侧水平部分21b的上侧通过移动台27将Cu制下侧电极25设置成与上侧电极24相对的状态，这样就可将气缸盖主体2放置在下侧电极25的斜面上，使其接合面2a朝上，成为气缸盖主体2的上侧。相对于上述移动台27的下侧水平部分21b的水平方向位置和下侧电极25上面的倾斜度可以调整，将接合阀座3的接合面2a的中心轴调整为铅直的，且与上侧电极24的中心轴基本一致。
上述上侧和下侧电极24、25分别连接在容纳于支承主体21的垂直部分21c内的焊接电源26上，将阀座3放置在下侧电极25上面的气缸盖主体2的接合面2a上，并以此状态将上侧电极24连接在该阀座3上，在通过加压气缸22对阀座3和气缸盖主体2加压的同时，接通上述焊接电源26，电流就能够从阀座3流向气缸盖主体2。如图8(a)和(b)这样的放大图所示，连接在上述上侧电极24的阀座3上部的下面，在与支承主体21的垂直部分21c相反一侧(支承主体21的开口侧)形成作为非通电部分的切口部分28。
将上述气缸盖主体2放置在上述接合装置20的下侧电极25上面，调整移动台26的水平方向位置和下侧电极24上面的倾斜度，使与阀座3接合的接合面2a的中心轴与上侧电极24基本一致后，将阀座3放置在接合面2a上。此时，如图4(a)所示，只有阀座3的第1和第2接合面3a、3b的角部与气缸盖主体2的接合面2a连接。
然后，通过加压气缸22的作用使上侧电极24移到下侧，与上述阀座3的上面连接，由此状态开始对阀座3和气缸盖主体2加压。所加的压力最好为29420N(3000kgf)左右。如图9所示，一边保持上述所加压力一边在加压开始约1.5秒之后接通焊接电源26，使阀座3和气缸盖主体2间通电的同时，利用电阻热加热至钎焊料层7中的钎焊料的熔点之上，使钎焊料熔融。电流值最好在70kA左右。
此时，由于钎焊料由约95重量％的Zn成分和约5重量％的Al成分的共晶组成形成，所以如图11所示，其熔点很低，约为380℃。通电开始后马上达到共晶线，同时熔融。另一方面，如图4(b)所示，通过加压，阀座3的第1接合面3a和第2接合面3b的角部使气缸盖主体2的接合面2a塑性变形，同时使阀座3埋嵌入气缸盖主体2中。这样，气缸盖主体2的接合面2a的氧化被膜就被破坏，熔融的钎焊料中的Zn成分液相扩散到气缸盖主体2侧，由Al-Zn形成铝熔融反应层6(参照图5(b))。由于上述扩散作用，使钎焊料中Zn成分的比例减少，所以，使其达到500℃以上的高熔点化(参照图11)而凝固的同时，处于熔融状态的未反应的钎焊料如图5(c)所示，通过加压作用，从阀座3的第1和第2接合面3a、3b与气缸盖主体2的接合面2a间挤压出上述氧化被膜和污染物。因此，不需要通过钎焊料层7，铁熔融反应层5和铝熔融反应层6就能够直接接合，进一步促进了上述两种熔融反应层5和6间的扩散。而且，由于通过两种熔融反应层5和6，就能够有效防止Fe-Al这样较脆的金属间化合物的生成。此外，在铁熔融反应层5和铝熔融反应层6间几乎全部形成了这两种熔融反应层5和6的合金部分。
所以，阀座3和气缸盖主体2在短时间内通过铁熔融反应层5和铝熔融反应层6而进行液相扩散接合，使钎焊料熔融的热量达到最小限度。而且，利用超声波镀层技术在阀座3上形成铁熔融反应层5和钎焊料层7，其中铁熔融反应层5的厚度在1μm以下，所以，铁熔融反应层5中的Fe成分较多，能够防止钎焊料的组分从共晶组成至近似共晶组成的组成中脱离，同时还能够防止这些从共晶组成至近似共晶组成的组成中脱离的钎焊料的增多。因此，能够将钎焊料组成维持为共晶组成至近似共晶组成的组成。其结果是，只需少量热量就能够进行接合，所以，能够抑制阀座3的变形和气缸盖主体2的软化，有效提高氧化被膜的破坏效果和钎焊料的排出效果。因此，将钎焊料扩散到气缸盖主体2侧，就能够将钎焊料的熔点提高到500℃以上，接合后具有所用钎焊料的熔点以上的耐热性。
此外，由于在阀座3内部熔浸了具有高导电性的Cu系材料，所以，烧结材料内部的空孔被Cu系材料填满，不需用所加压力的一部分来破坏上述空孔，而是全部直接用于使气缸盖主体2的接合面2a进行塑性变形，并挤出钎焊料，同时，能够在通电时抑制阀座3内部的发热，使钎焊料有效熔融。
此外，支承主体21的上下水平部分21a、21b为单边支承状，由于上下水平部分21a、21b的弯曲，使支承主体21开口侧所加压力减小，由于该压力减少部分相当于使各接合面2a、3a、3b的支承主体21开口侧部分接触电阻的增大，所以，如果开口侧的发热量过大，则气缸盖主体2局部熔融，有时会与阀座3生成空隙。为了防止上述情况的发生，如上所述，可在上侧电极24下面的支承主体21开口侧形成切口部分28。这种情况下，相当于阀座3和气缸盖主体2的支承主体21开口侧部分的电流值减小，这样，就不会发生气缸盖主体2的支承主体21的开口侧局部熔融，与阀座3间出现空隙的情况。此外，由于加压气缸22的气缸杆23和上侧电极24的中心轴一致，所以，与两者不一致的装置相比，能够减小整个上侧电极24上所加压力的差值和上侧电极24水平方向位置的变化，切口部分28的切削程度也减小，同时还能够防止对应于气缸盖主体2的接合面2a的阀座3的轴心偏离。此外，在上侧电极24下面贴上绝缘部件来代替上述切口部分28也能够防止气缸盖主体2的局部熔融。
然后，在通电开始后约1.5～2.5秒切断焊接电源26，停止通电，阀座3就完全被埋嵌到气缸盖主体2的接合面2a中(参照图4(c))。此时，不停地继续进行加压。即，一直加压到铝熔融反应层完全凝固冷却为止，以防止由于阀座3和气缸盖主体2的热膨胀率不同而引起的各接合面2a、3a、3b的剥离和裂开.
此外，如图10所示，最好是在几乎停止通电的同时降低所加压力。即，由于在较大压力下变形能变小，凝固后因加压作用在各接合面2a、3a、3b产生断裂的可能性很高，所以，使所加压力降低至能够进行收缩变形，就能够切实防止加压凝固后各接合面2a、3a和3b的断裂。
然后，通过在通电停止后约1.5秒钟停止加压，完成阀座3和气缸盖主体2的接合。接着，对同一气缸盖主体2进行与上述同样的操作，在其余的3个接合面2a、2a,…处接合各阀座3。
最后，对各阀座3的内周面和上部等进行切削加工，形成阀座接合面3c等，获得规定的形状。这样，就获得了在气缸盖主体2的各进排气口2b开口周围部分接合各阀座3而形成的气缸盖1。
因此，在上述实施状态1中，由于阀座3和气缸盖主体2是利用通电时产生的热量和加压，通过铁熔融反应层5和铝熔融反应层6液相扩散接合而成的，所以，能够在短时间内获得接合强度较高、且比所用的钎焊料具有更高耐热性的气缸盖1。此外，要使钎焊料熔融，并挤压出，只需设定所加压力和电流值即可，所以，扩大了获得高接合强度的条件范围。而且，比热套配合方法更能使阀座3小型化，所以，能够缩小2个进排气口2b、2b的间隔，增大孔径。又，由于无需形成隔热层，所以能够使阀门附近的热传导率有所提高，而且，设置于进排气口2b、2b间的冷凝水管道与阀座侧较近，所以，能够有效地降低阀门附近的温度。此外，即使在进排气口2b、2b间设置热线点火塞和喷嘴，也能够充分确保其间的壁厚。因此，能够提高发动机性能、可靠性和设计的自由度。
又，在上述实施状态1中，各阀座3通过烧结制得，其内部熔浸了Cu系材料，但如果能够将各阀座3内部的密度确保在一定程度，就不一定需要熔浸。此外，如果各阀座3为烧结后进行锻造所得的烧结锻造材料，则与熔浸一样能够破坏阀座3内部的空孔，所以，能够有效地排出钎焊料。
此外，在上述实施状态1中，利用阀座3和气缸盖主体2间通电产生的电阻热将温度升高到钎焊料层7中的钎焊料熔点以上，使钎焊料熔融，但也可采用高频加热等局部加热方法使钎焊料熔融。
又，在上述实施状态1中，钎焊料由共晶组成构成，但也可以由近似共晶组成的组成构成，这种情况下，只要Zn的比例为92～98重量％，就可将钎焊料的熔点控制在400℃以下，并能够切实地防止阀座3的变形或气缸盖主体2的熔融和软化，有效地提高阀座3和气缸盖主体2的接合强度。
实施状态2
图12表示本发明的实施状态2，阀座3和气缸盖主体2接合时的通电控制方法与上述实施状态1不同。
即，本实施状态中，不是采用恒电流连续地通电，而是采用大小电流值反复变化的脉冲通电方式。该脉冲通电的大电流值约设定为70kA，小电流值设定为0。此外，大电流脉冲通电时间为0.25～1秒，小电流脉冲通电时间(不通电时间)为0.1～0.5秒。又，大电流脉冲数最好为3～9个脉冲(图12为4个脉冲)。此外，加压开始到最初大电流脉冲通电开始的时间及最后大电流脉冲通电停止到加压停止的时间都与上述实施状态1相同，为1.5秒。
进行上述脉冲通电时的阀座3的温度变化如图13所示。即，由于Fe系材料组成的阀座3的热容量十分小，所以，阀座3的电阻热引起的温度上升很剧烈，特别是其上下方向中央部分与对上侧电极24和气缸盖主体2的放热较容易的上下端部相比，放热较困难，而且，在最初大电流脉冲通电时，阀座3和气缸盖主体2间的接触电阻较高，所以，电阻放热量较大，阀座3上下方向中央部分的温度在最初大电流脉冲通电停止时超过了Al变相点。在此阶段，由于阀座3几乎完全埋嵌在气缸盖主体2中，所以，有可能使通电完全停止，但由于阀座3从Al变相点以上的温度剧烈冷却，所以，在其上下方向中央部分受到了烧结，硬度有所提高。
在温度略为降低时进行第2次大电流脉冲通电，此时，与最初大电流脉冲通电时不同，通过提高冶金接合使接触电阻减小，电阻放热量也减少来进行放热，所以，即使电流值与最初相同，也不能够达到那样的温度。反复进行，由于冷却较慢，所以阀座3的硬度几乎没有提高。
因此，在上述实施状态2中，由于通过脉冲通电，使阀座3上下方向中央部分的温度慢慢降低，所以，阀座3的硬度没有较大提高，这样就能够防止对其内周面进行切削加工时加工性劣化。此外，能够有效地抑制由于阀门接合面3c的硬度过大而使阀门易磨损的现象。
又，上述实施状态2中，脉冲通电的大电流值是一定的，小电流值为0，但并不仅限于此，例如，如图14(a)所示，可使大电流值有步骤地降低，又如图14(b)所示，使小电流值不为0，而是设定为大电流值和0之间的值。此外，如图14(c)所示，也可在接着最初大电流脉冲通电进行小电流(图14为0)脉冲通电后，使电流值随时间有比例地减小来进行连续通电。只要在最初大电流脉冲通电停止后能够使阀座3慢慢冷却，采用任何通电控制方法都可以。
此外，为了增大阀座3对上侧电极24的放热，最好是在上侧电极24内通入冷凝水，进行水冷。又，如图15所示，可在上侧电极24的下部设置朝向阀座3内周面的圆筒状突起部分31，将上侧电极24内的冷凝水从在突起部分31的外周部分沿圆周方向接近等分间隔设置的多个喷嘴32、32、…喷向阀座3的内周面。这样，就能够有效地冷却阀座3上下方向中央部分，防止阀座3的温度超过Al变相点。
实施状态3
图16表示本发明的实施状态3，阀座3和气缸盖主体2接合时的通电控制方法与上述实施状态1和2不同。
即，在本实施状态中，接合装置20具有作为可检出阀座3高度方向的位置的阀座位置检测装置的限位开关(图中未显示)，通过上述限位开关的作用，阀座3以几乎完全埋嵌在气缸盖主体2的接合位置接合。通电开始后，如果限位开关启动，则电流转换为比通电开始时的初期电流值(约70kA)小的恒定电流值通电。转换后通电停止的时间是在以初期电流值进行通电开始后的1.5～5秒。
现就在阀座3几乎完全埋嵌在气缸盖主体2的状态下，转换为小电流值通电的控制方法进行说明。
首先，通电开始时，如上述实施状态2所述，由于阀座3的温度比Al系材料组成的气缸盖主体2上升得更高，所以，不论热膨胀率(线性膨胀系数)是否比气缸盖主体2小，其热膨胀量大。因此，如果以阀座3几乎完全埋嵌在气缸盖主体2的状态完全停止通电，则阀座3的收缩量比气缸盖主体2大，所以，对阀座3产生了拉伸热应力。
将电流值转换为比初期电流值小的电流值进行通电时，与上述实施状态2相同，阀座3的温度慢慢降低。另一方面，气缸盖主体2的温度由于阀座3放出的热而上升，所以，阀座3和气缸盖主体2的温度差缩小。在此状态下，如果停止通电，就能够减小收缩量，减小对阀座3产生的热应力。
因此，上述实施状态3中，是在阀座3几乎完全埋嵌在气缸盖主体2的状态下，将电流值转换为比初期电流值小的电流值的，所以，能够减小因为阀座3和气缸盖主体2的热容量和热膨胀率的差造成的热膨胀量(收缩量)差。因此，减小了对阀座3产生的拉伸热应力，能够防止其内周面上的纵向断裂。
又，上述实施状态3中，通过限位开关的作用使转换后的电流值恒定，但对此没有限定，例如，如图17(a)所示，转换后的电流值可随时间有比例地减小，又如图17(b)所示，与上述实施状态2同样，可在限位开关作用后使大电流值比初期电流值小而进行脉冲通电。此外，还可采用与上述实施状态2相同的通电控制方法，这样可获得同样的作用效果。
此外，上述实施状态3中，利用限位开关检测出阀座3的高度方向的位置，转换电流值，但也可采用光传感器等位置检测手段，或利用按时间转换电流值的控制时间的方法来代替检测位置的方法。这种情况下，最好是从通电时间开始0.25～1秒(更好的是0.25～0.5秒)后转换电流值。只要在上述时间范围内，就能够在阀座3几乎完全埋嵌在气缸盖主体2的状态下转换电流值。
又，在阀座3接合到气缸盖主体2之前，最好是将气缸盖主体2预热至200℃左右。这样，就能够进一步缩小它们的温度差，降低热应力。其结果是，能够切实地防止阀座3在纵向发生断裂，也不需要在限位开关作用后转换电流值。预热气缸盖主体2可使用上述接合装置20。即，将接合装置20的上侧和下侧电极24、25换成碳制电极，在两电极24和25中夹上气缸盖主体2，接通焊接电源就可进行预热。此时，由于电极24和25为碳制电极，所以，自身放热较大，能够有效地预热气缸盖主体2。这样，就能够适应连续操作。
此外，如图18所示，在阀座3的上部朝向内周面设置高度增高的上锥部分3d，而在上侧电极24的下部形成与上述阀座3的上锥部分3d略为嵌合的圆锥状凹部34，将阀座3的上锥部3d略嵌合在上侧电极24的凹部34中，并在此状态下加压。即，以此状态加压后，在阀座3的缩径方向也存在压力，所以，即使阀座3的温度升高，也能够防止其发生膨胀，即使阀座3与气缸盖主体2的温度差较大，也能够减小收缩量差。因此，这种情况下也能够防止阀座3在纵向上的断裂。
又，如图19所示，最好是能够缓解阀座3内周面应力的集中，在内周面和上部及下部的角部形成倒角3e、3e。
此外，由于阀座3的内周面为最终要削去的部分，所以削下的部分能够作为廉价的材料进行烧结。
实施状态4
图20表示本发明实施状态4中接合装置20的主要部分(省略了与图7相同部分的详细说明，只对不同部分进行说明)，其通电电路与上述实施状态1～3不同。
即，本实施状态中，接合装置20与上述实施状态1～3相同，具有下侧电极25，但该下侧电极25不与焊接电源26相连，只用于对阀座3和气缸盖主体2进行加压。上侧电极24由2个第1和第2电极24a、24b组成，第1电极24a与上述实施状态1～3相同。另一方面，上述第2电极24b通过与可使第1电极24a上下移动的加压气缸22相同的另一加压气缸而可独立地上下移动。此外，第2电极24b与第1电极24a不同，是碳制的。这两个电极24a和24b分别与焊接电源26相连。
上述第1和第2电极24a、24b分别连接在同一气缸盖主体2上要接合但还未接合的阀座3和先前已接合的阀座3上面。如果接通焊接电源26，则电流依次流过第1电极24a、未接合的阀座3、气缸盖主体2、已接合的阀座3和第2电极24b，再流回焊接电源26。此时，已接合的阀座3就成为未接合的阀座3接合时回路侧的通电电路。
因此，上述实施状态4中，要将未接合的阀座3进行接合时，已接合阀座3侧的电阻热较小，已接合阀座3的内部温度不会象未接合的阀座3那样上升，但由于碳制第2电极24b自身发热，所以，如上述实施状态2所述，即使已接合的阀座3有淬火效应，硬度会有所提高，仍可进行适度的回火操作。而且，在连续操作时不用增加工序就能够对已接合的阀座3进行回火操作。因此，能够有效地抑制接合时阀座3的硬度上升这样的热影响。
此外，上述实施状态4中，第2电极24b是碳制的，但由于它是自身发热量最大的材料，所以，当已接合的阀座3的温度过高时，第2电极24b也可以选用铁或黄铜这类能够有效地进行回火的材料制成。
又，上述实施状态1～4中，气缸盖主体2的接合面2a在接合前是约0.79rad(45°)的锥形，但也可以除去该锥形。此时，如图47(a)所示，预先使阀座3放置在上侧电极24上。即，在上侧电极24下部形成了朝向下方外径略小的突出部分36，在该突出部分36的外周面使阀座3的内周面以若干镶嵌状态嵌合。然后，与上述实施状态1～4相同，使上侧电极24移到下侧，通过阀座3和气缸盖主体2间的通电和加压使两者接合(参照图47(b))。此时，通过阀座3的第1接合面3a和第2接合面3b一边使气缸盖主体2作塑性变形一边将阀座3埋嵌到气缸盖主体2中。完成接合后，如图47(c)所示，转变成阀座3完全埋嵌在气缸盖主体2中的状态，在气缸盖主体2上形成接合面2a。然后，如果使上侧电极24上升，则突出部分36容易从阀座3的内周面脱离。这样即使预先不在气缸盖主体2上形成锥状接合面2a，气缸盖主体2和阀座3的接合状态也与上述实施状态1～4相同。此外，由于预先将阀座3放置在上侧电极24的突出部分36上，所以能正确地将阀座3相对于气缸盖主体2定位，并且，由于能够省略对气缸盖主体2进行的机械加工，所以，与将阀座放置在气缸盖主体2的锥形接合面2a，确定位置再接合的情况相比，生产性有所提高。
此外，上述实施状态1～4中，钎焊料为Zn含量为95重量％的Zn-Al共晶合金，但也可以是共晶组成至近似共晶组成(例如，Zn含量为92～98重量％)的组成构成的Zn-Al系合金。
实施状态5
图21表示本发明的实施状态5中作为接合金属部件的内燃机活塞41，该活塞41与上述实施状态1同样，分别在Al系材料组成的活塞主体42(第2金属部件)的上部外周部分接合Fe系材料组成的耐摩擦环43(第1金属部件)，在设置于活塞主体42的上部中央部分的燃烧室42a内的突出部分接合Fe系(例如，奥氏体不锈钢等)强化部件44(第1金属部件)。
即，以往是通过铸造耐摩擦环来铸造活塞主体42的，即使对活塞主体42进行T6热处理，使其强度有所提高的情况下，由于铸造耐摩擦环时会产生Fe-Al这样较脆的金属间化合物，所以，不可能进行T6热处理。但是，本实施状态能够预先对活塞主体42进行T6热处理，再将耐摩擦环43接合在活塞主体42上。此外，即使在将耐摩擦环43接合在活塞主体42上之后再进行T6热处理，因其耐热性较好，难以生成Fe-Al，所以，也没有问题。因此，能够提高活塞41的耐摩擦性和强度这两方面的性能。
另一方面，在活塞主体42的燃烧室42a内壁部分，特别是角落部分易出现断裂。但在本实施状态中，由于在燃烧室42a内的突起部分接合了强化部件44，所以，能够防止燃烧室42a内壁部分发生断裂。
实施状态6
图22表示本发明实施状态6中作为接合金属部件的发动机气缸杆51的主要部分，该气缸杆51与实施状态1相同，系在Al系材料形成的气缸杆主体52(第2金属部件)的水套52a上部接合Fe系材料形成的凸缘部件53(第1金属部件)而制成。此外，54为镶嵌在气筒内周部的铸铁制套管。
即，以往为了提高气缸杆51的刚性，在铸造气缸杆主体52时使用了砂子，在水套的上部一体地形成凸缘，但这种方法存在铸造时的循环时间长、生产性差的问题。但是，本实施状态不仅能够容易地铸造气缸杆主体52，还能够在短时间内将凸缘部件53接合在气缸杆主体52的水套52a的上部，提高了气缸杆的刚性。因此，能够防止气筒内周部的套管54的变形，提高LOC和NVH等的发动机性能。此外，适用于无套管气缸杆。
实施例
以下，对具体实施的实施例进行说明。
首先，如图23所示，用Al合金铸造物(JIS标准H5202规定的AC4D)制成试验片61作为第2金属部件。然后对上述试验片61进行T6热处理。
接着，如表1所示，利用不同的钎焊料涂布方法、不同的阀座形状和不同的第1接合面的锥角θ1，制得5种Fe系阀座(实施例1～5)。
表1
表1中，钎焊料涂布方法一栏的“摩擦”是指在阀座表面形成铁熔融反应层和钎焊料层时，通过摩擦涂布钎焊料的方法(摩擦钎料法)。另一方面，“超声波”是指如上述实施状态1所述，通过超声波镀层涂布钎焊料的方法。此外，在阀座形状一栏中的“薄壁”是指如图24所示，阀座为接近最终形状的形状，其壁较薄。而“厚壁”则指如图25所示，与上述实施状态的形状相同，其壁较厚。
此外，阀座的材料使用了表2所示的各种成分。表2中，数值的单位为重量％，TC是指总碳量(游离碳(石墨)和渗碳体的碳的合计量)。
表2
所用的钎焊料由95重量％Zn成分、4.95重量％Al成分和0.05重量％Mg成分(Zn-Al共晶合金)组成。
将Cu系材料熔浸在各阀座内部，在表面镀铜。
与上述实施状态1相同，利用接合装置将上述实施例1～5的各阀座接合在上述试验片61上。接合时所加压力和电流值按照表1所示值设定。此外，由于所加压力的变化等造成的阀座和试验盘61间的接触电阻发生变化，而使阀座的埋嵌深度发生变化，所以，电流值的设定应使阀座的埋嵌深度大致相同。
为了进行比较，使壁较厚，且θ1=0.52rad(30°)的阀座(表面镀铜)在所加压力和电流值分别为29420N(3000kgf)和70kA的条件下进行固相扩散接合(压焊接合)(比较例)。
然后，测定上述实施例1～5和比较例的阀座接合强度。即，如图26所示，使阀座62接合侧朝下，将试验片61放置在焊接平台63上，此时，阀座62没有与焊接平台63接触，而是放置在设置于焊接平台63近中央部分的贯通孔63a的上侧。从试验片61的贯通孔61a上侧插入圆筒状加压模锤64，挤压阀座62，测定阀座62从试验片61中抽出时的抽出负载。该抽出负载就相当于接合强度。
上述抽出负载测定试验的结果如图27所示。其结果是，如果比较实施例1和实施例2，则利用超声波镀层技术在阀座表面形成铁熔融反应层和钎焊料层的一方比利用摩擦的方法涂布钎焊料的方法的接合强度大。这是因为试验后的阀座表面上，实施例2如后所述残留了铁熔融反应层(参照图30)，而实施例1几乎没有钎焊料层和铁熔融反应层的痕迹，所以，就可判断出实施例1没有完全形成铁熔融反应层。
上述实施例2的超声波镀层后的阀座表面部分的显微镜照片(放大倍数约为180倍)、接合后的阀座和试验片61的接合面的显微镜照片(放大倍数约为360倍)和抽出负载测定试验后的阀座表面的显微镜照片(放大倍数约为360倍)分别如图28、29和30所示。图28中，上侧为阀座，下侧通过铁熔融反应层而不是镀铜层形成钎焊料层。此外，在阀座内部存在熔浸了Cu系材料的空孔。图29中，上侧的阀座和下侧的试验片61间存在铁熔融反应层和铝熔融反应层。图30中，在阀座表面(下部)残留了较薄的铁熔融反应层。
此外，比较实施例2和实施例3，可判定较厚的阀座比较薄的阀座的抽出负载大。这是因为实施例2的试验片在阀座各角部等发生了变形，由于变形使作用于接合面的实际所加压力减少。
比较实施例3和实施例4，可判定第1接合面的锥角θ1较大的实施例4如上述实施状态1所述，其对氧化皮膜的破坏效果良好，接合强度较大。
比较实施例4和实施例5，可判定所加压力较大的实施例5的接合强度较高。而且，所加压力为29420N(3000kgf)，比比较例试验片的接合强度更大。
上述实施例5中，接合后的阀座和试验片61的接合面的电子显微镜照片(放大倍数约为10000倍)如图31所示。图中，左侧为阀座(包括白的可见部分)，右侧为试验片61。中间灰色的可见部分为铁熔融反应层和铝熔融反应层。这两层的厚度都在1μm以下。此外，分析这两层的元素，分别检出Fe、Zn和Al。
为了对上述所加压力进行更为详细的研究，采用与上述实施例4和5相同的钎焊料涂布法、阀座形状和第1接合面的锥角θ1，将所加压力分别设定为9807N(1000kgf)、14710N(1500kgf)和29420N(3000kgf)，使阀座和试验片61接合，与上述进行的抽出负载测定试验相同，对其进行抽出负载测定。
此外，还测定了所加压力为9807N(1000kgf)和29420N(3000kgf)的接合后的试验片61的硬度。该硬度测定试验是从阀座的第1接合面和第2接合面的角部(图33中，与接合面的距离为0的点)开始，朝向试验片61的外周侧、沿接合阀座的一侧和相反一侧约倾斜0.79rad(45°)的方向，在每个规定距离处进行。
上述抽出负载测定试验的结果如图32所示，硬度测定试验的结果如图33所示。所加压力越大，则接合强度越高，所加压力较大的一方，其试验片61的接合面近旁的硬度也较大。这是因为所加压力较大的一方的接触电阻较小，发热量减少，能够抑制试验片61的软化，如果软化受到抑制，则塑性变形就可顺利进行，氧化皮膜的破坏作用也得到提高，同时钎焊料的排出也能够顺利进行。
然后，为了判定脉冲通电效果，利用脉冲通电将阀座接合在试验片61上。该脉冲通电的大电流值和小电流值分别为70kA和0kA。此外，大电流值脉冲通电时间为0.5秒，小电流值脉冲通电时间为0.1秒。而且，大电流值脉冲数为6个。另一方面，作为比较，连续通电(以60kA的电流值通电2秒钟)将阀座接合在试验片61上。此外，所加压力都为29420N(3000kgf)。
分别测定通过脉冲通电和连续通电接合的阀座上下两端部分(A部分)和上下方向中央部分(B部分)的接合前和接合后的硬度，测定了从试验片61的阀座第1接合面和第2接合面的角部开始、朝向试验片61的外周侧、沿接合阀座的一侧和相反一侧约倾斜0.79rad(45°)的方向的每个规定距离处的硬度和抽出负载。
上述接合前和接合后的硬度测定试验结果如图34所示。由此可知，通过连续通电接合的阀座，其上下方向中央部分(B部分)的硬度在接合后非常高，与此相对应，脉冲通电接合的阀座由于慢慢冷却，无淬火效应，所以，硬度几乎没有上升。
此外，在不同接合面距离处进行的硬度测定试验的结果如图35所示。其结果是，利用脉冲通电而接合的试验品由于接受了阀座发出的热，所以，试验片61的硬度有所降低。
抽出负载测定结果如图36所示。从上述结果可看出，利用脉冲通电，能够使阀座内部慢慢冷却，抑制了硬度的上升，同时通过试验片61的放热，使阀座和试验片61的温度差减小，也减小了收缩量的差。而且，能够提高接合强度。
然后，为了判定脉冲通电时阀座是如何埋嵌到试验片61中的，对应于加压开始的时间，对埋入量y(参考图37)进行测定。此时，脉冲通电的大电流值为68kA，小电流值为0。此外，大电流值脉冲的通电时间(H)、小电流值脉冲的通电时间(C)和大电流值脉冲数(N)可以变化，基本条件分别为0.5秒、0.1秒和6脉冲。对应于基本条件，只能有1个条件发生变化进行试验(变更条件参照图38)。
上述埋入量测定试验的结果如图38所示。从中可判定利用最初的大电流值脉冲通电几乎完全埋入，以后通电时不再埋入。此外，在试验设定条件范围内，埋入量几乎没有变化。但是，在大电流值脉冲通电时间为1秒这样长的时间时，与其他情况相比，最初大电流值脉冲通电时的埋入量略为增大，当脉冲数为9这样较多的情况下，通电过程中，试验片61是软化而进行埋嵌的。所以，能够用最初的大电流值脉冲通电来设定埋嵌阀座的条件，用2次通电后的大电流值脉冲通电来设定使阀座内部慢慢变冷及对气缸盖主体进行放热的条件。
然后，将阀座作为烧结锻造材料，在所加压力为29420N(3000kgf)的条件下，用脉冲通电将其接合在试验片61上。此时，脉冲通电的大电流值为60kA，小电流值为0。大电流值脉冲通电时间和小电流值脉冲通电时间及大电流值脉冲数分别为0.5秒、0.1秒和4脉冲。此外，为了进行比较，将熔浸在Cu系材料中的烧结材料形成的阀座同样地与试验片61接合。但是，脉冲通电的大电流值为53kA。然后，分别测定阀座为烧结锻造材料和熔浸烧结材料的硬度，即测定从试验片61的阀座第1接合面和第2接合面的角部开始、朝向试验片61的外周侧、沿接合阀座的一侧和相反一侧约倾斜0.79rad(45°)的方向的每个规定距离处的硬度。
其结果如图39所示。从图39可看出，阀座为熔浸烧结材料的试验片61内部的硬度较小。这是因为熔浸在Cu系材料中抑制了阀座内部的发热、使接合面的发热能够有效地进行而试验片61被软化的缘故。但是，阀座即使是烧结锻造材料，接合也能够很好地进行。这能够从阀座和试验片61的接合面的显微镜照片(图40的放大倍数约为50倍，图41的放大倍数约为400倍)判断出来。这是因为锻造破坏了阀座内部的空孔，具有与熔浸同样的效果。
接着，研究在阀座上形成铁熔融反应层和钎焊料层时进行熔融镀层的情况下和超声波镀层的情况下抽出负载的差别是怎样产生的。此时，进行了熔融镀层和超声波镀层的各阀座在所加压力为29420N(3000kgf)的条件下，利用脉冲通电分别与试验片61接合。脉冲通电的大电流值为70kA，小电流值为0。此外，大电流值脉冲通电时间、小电流值脉冲通电时间和大电流值脉冲数分别为0.5秒、0.1秒和3脉冲。
上述抽出负载测定结果如图42所示。此外，为了进行参考，还一并列出了固相扩散接合时的抽出负载。其结果是，进行超声波镀层的一方比进行熔融镀层的接合强度大。但是，即使进行熔融镀层也比固相扩散接合时的接合强度大。
进行熔融镀层后的阀座铁熔融反应层和钎焊料层的显微镜照片如图43所示，进行超声波镀层后的阀座铁熔融反应层和钎焊料层的显微镜照片如图44所示(放大倍数都为1000倍)。这些照片中上侧为阀座，下侧依次形成铁熔融反应层和钎焊料层，但进行熔融镀层后的这2层几乎一样厚，而进行超声波镀层后的铁熔融反应层极薄(1μm以下)。
表3表示进行熔融镀层后的阀座的铁熔融反应层和钎焊料层的化学成分和进行超声波镀层后的阀座的铁熔融反应层和钎焊料层的化学成分的测定结果(数值的单位为重量％)。又，如上所述，进行超声波镀层后的铁熔融反应层极薄，所以不可能进行化学成分的分析。但是，线性分析的结果可确认铁熔融反应层的存在。
表3
从上述结果可看出，进行熔融镀层后的铁熔融反应层比进行超声波镀层的厚许多，而且铁熔融反应层中的Zn成分比例较小(Fe成分和Al成分的比例较大)，钎焊料组成从共晶组成中大量脱离出来。所以，进行熔融镀层时，虽然钎焊料层维持了共晶组成，但铁熔融反应层中存在大量非共晶组成的钎焊料，因此，为了使钎焊料熔融，需要大量的热量使试验片61软化，这样氧化被膜的破坏效果和钎焊料挤出效果就不够充分，如上述测定结果所示，这种情况下的接合强度比超声波镀层时的小。如果作为钎焊料最初使用的是从共晶组成中脱离出来的组成，则钎焊料层也是从共晶组成中脱离出来的组成，这样就可判定其氧化被膜破坏效果和钎焊料挤出效果均大幅度降低。另一方面，进行超声波镀层时，钎焊料组成维持在共晶组成至近似共晶组成的组成范围内，获得了良好的氧化被膜破坏效果和钎焊料排出效果，能够使两金属部件的接合强度进一步提高。
此外，上述进行熔融镀层和超声波镀层后的阀座和试验片61的接合面的电子显微镜照片(放大倍数都为10000倍)分别如图45和46所示。这些照片中上侧为阀座(白色可见部分为熔浸的铜)，下侧黑色部分为试验片61。中间灰色可见部分为铁熔融反应层和铝熔融反应层。从这些照片可确认进行超声波镀层时，即使在接合后，铁熔融反应层和铝熔融反应层的总厚度也比进行熔融镀层的小。
如上所述，权利要求1的发明是第1金属部件和第2金属部件的接合方法，即预先通过比上述两种金属部件熔点都低、且由与第2金属部件的共晶组成至近似共晶组成的组成构成的钎焊料和上述第1金属部件形成的扩散层，在上述第1金属部件的接合面形成上述钎焊料层，然后通过加热至这两种金属部件间的上述钎焊料熔点以上的温度和加压，钎焊料中第2金属部件成分的比例增大，使钎焊料高熔点化而形成钎焊料和第2金属部件的扩散层，且将熔融的钎焊料从两金属部件的接合面挤出，同时，通过上述两个扩散层进行液相扩散接合。此外，根据权利要求14的发明，作为将第1金属部件和第2金属部件接合而形成的接合金属部件是通过2个扩散层液相扩散接合而成的，即形成于上述第1金属部件的接合面的比上述两种金属部件熔点都低、且由与第2金属部件的共晶组成至近似共晶组成的组成构成的钎焊料和上述第1金属部件形成的扩散层；以及在第2金属部件的接合面上，钎焊料中第2金属部件成分的比例增大，使钎焊料高熔点化而熔融扩散形成的钎焊料和第2金属部件的扩散层。所以，通过这些发明，能够在连续加工作业时获得接合强度稳定且较高、比所用的钎焊料具有更高耐热性的接合金属部件。
根据权利要求2的发明，利用第1和第2金属部件间通电而产生的热量，加热至钎焊料熔点以上的温度，这样就容易地获得了简单且具体的加热方法。
根据权利要求3或15的发明，通过将第1金属部件作为Fe系材料、第2金属部件作为Al系材料、钎焊料作为Zn系材料，作为权利要求1的本发明的接合方法和权利要求14的本发明的接合金属部件，使材料组合最佳化。
根据权利要求4或16的发明，由于钎焊料是Zn为92～98重量％的Zn-Al系合金，接合Fe系金属部件和Al系金属部件时，就能够容易地获得熔点低、且处理简单的钎焊料的具体材料。
根据权利要求5或17的发明，由于钎焊料取用Zn为95重量％的Zn-Al共晶合金，这样就能得到Fe系金属部件和Al系金属部件接合时的最佳钎焊料。
根据权利要求6的发明，由于第1金属部件为烧结材料，这样就能够容易地进行具有规定形状的第1金属部件的制造。
根据权利要求7或19的发明，由于第1金属部件为烧结锻造材料，这样就能够进一步提高接合金属部件的接合强度。
根据权利要求8或18的发明，由于第1金属部件内部熔浸了高导电性材料，所以，能够有效地提高接合金属部件的接合强度。
根据权利要求9或20的本发明，由于高导电性材料为Cu系材料，所以，能够容易地获得价格低廉的高导电性材料的具体材料。
本发明的权利要求10中，第1金属部件上形成了钎焊料层及钎焊料和第1金属部件构成的扩散层，该扩散层的厚度在1μm以下。此外，本发明的权利要求21中，将钎焊料和第1金属部件构成的扩散层的厚度设定在1μm以下。所以，通过这些发明能够切实地获得良好的第2金属部件表面的氧化被膜的破坏效果和钎焊料的挤出效果，进一步提高两金属部件的接合强度。
根据权利要求11的发明，利用超声波振荡在钎焊料浴中的第1金属部件表面涂上了钎焊料，在第1金属部件上形成了钎焊料层和扩散层，这样利用简单的方法就能够形成钎焊料和第1金属部件的扩散层，获得接合强度更高的接合金属部件。
根据权利要求12的发明，第1金属部件和第2金属部件的液相扩散接合是通过使第2金属部件的接合面塑性变形而进行的，这样利用简单的方法就能够形成钎焊料和第2金属部件的扩散层，使接合金属部件的接合强度进一步提高。
权利要求13的发明中，作为由Fe系材料形成的第1金属部件和Al系材料形成的第2金属部件的接合方法，即预先通过Zn为95重量％的Zn-Al共晶合金形成的钎焊料和上述第1金属部件组成的扩散层在上述第1金属部件的接合面形成上述钎焊料层，然后通过两种金属部件间的通电而产生的热量和加压，上述钎焊料中Al成分的比例增大，使钎焊料高熔点化而形成钎焊料和第2金属部件的扩散层，且将熔融的钎焊料从两金属部件的接合面挤出，同时，通过上述两个扩散层进行液相扩散接合。此外，根据权利要求24的发明，作为由Fe系材料形成的第1金属部件和Al系材料形成的第2金属部件接合而形成的接合金属部件是通过2个扩散层液相扩散接合而成的，即形成于上述第1金属部件的接合面的Zn为95重量％的Zn-Al共晶合金形成的钎焊料和上述第1金属部件构成的扩散层；以及在第2金属部件的接合面上，钎焊料中Al成分的比例增大，使钎焊料高熔点化而熔融扩散形成的钎焊料和第2金属部件的扩散层。所以，通过这些发明，能够使Fe系金属部件和Al系金属部件以最容易且切实的方法接合，提高其接合强度，且使其耐热性高于所用钎焊料具有的耐热性。
根据权利要求22的发明，由于将第1金属部件作为发动机的阀座，第2金属部件作为气缸盖主体，接合金属部件作为上述阀座接合在气缸盖主体的进排气口开口周围部分而形成的气缸盖，所以，能够提高发动机性能和可靠性，使权利要求14～21的发明能够有效地被利用。
根据权利要求23的发明，由于在钎焊料和第1金属部件形成的扩散层及钎焊料和第2金属部件形成的扩散层间的至少一部分中形成了包括这两个扩散层的合金部分，所以，能够进一步提高接合强度。
图1表示本发明实施状态1中作为接合金属部件的发动机气缸盖主要部分的剖面图。
图2表示阀座和气缸盖主体的接合状态样式的剖面图。
图3表示接合前的阀座形状剖面图。
图4表示阀座接合到气缸盖主体上的顺序示意图。
图5表示阀座和气缸盖主体的接合过程示意图。
图6表示利用超声波振荡将钎焊料涂布在钎焊料浴中的阀座表面的状态示意图。
图7表示接合装置的侧面图。
图8(a)表示图7的Ⅷ方向示意图，(b)表示上侧电极下面的图形。
图9表示加压和通电控制方法的时间图。
图10表示相当于图9的加压控制方法的其他例子。
图11表示Al-Zn合金的状态。
图12是相当于图9的表示实施状态2的图。
图13是脉冲通电而引起阀座内部温度变化的曲线图。
图14表示相当于图9的通电控制方法的其他例子。
图15表示向阀座内周部喷冷却水时的状态剖面图。
图16为相当于图9的表示实施状态3的图。
图17表示相当于图9的通电控制方法的其他例子。
图18表示沿减径方向对阀座加压以抑制其热膨胀状态的剖面图。
图19表示相当于图3的阀座的其他形状例子。
图20表示通过实施状态4的接合装置将阀座和气缸盖主体接合的状态的主要部分剖面图。
图21表示实施状态5中作为接合金属部件的发动机活塞的剖面图。
图22表示实施状态6中作为接合金属部件的发动机气缸杆的主要部分剖面图。
图23表示试验片的剖面图。
图24表示较薄阀座的剖面图。
图25表示较厚阀座的剖面图。
图26表示抽出负载测定试验要领的示意图。
图27表示实施例1～5和比较例的阀座的抽出负载测定试验结果。
图28表示超声波镀层后阀座表面状态的显微镜照片。
图29表示实施例2的阀座和试验片的接合状态的显微镜照片。
图30表示抽出负载测定试验后阀座表面状态的显微镜照片。
图31表示实施例5中阀座和试验片的接合状态的显微镜照片。
图32表示接合时所加的压力和抽出负载关系的曲线图。
图33表示由与试验片接合面的距离所造成的硬度变化的曲线图。
图34表示在连续通电和脉冲通电时，阀座在接合前后硬度变化的曲线图。
图35表示在连续通电和脉冲通电时，与试验片接合面的距离所造成的硬度变化的曲线图。
图36表示在连续通电和脉冲通电时，抽出负载测定试验结果的曲线图。
图37表示埋入量测定试验时的埋入量y的说明图。
图38表示从加压开始后的时间和埋入量y关系的曲线图。
图39表示阀座为烧结锻造材料或阀座为熔浸烧结材料时，由与试验片接合面的距离所造成的硬度变化的曲线图。
图40表示烧结锻造材料形成的阀座和试验片的接合状态的显微镜照片。
图41表示将烧结锻造材料形成的阀座和试验片的接合状态进一步扩大后的显微镜照片。
图42表示在阀座上形成铁熔融反应层和钎焊料层时，采用熔融镀层法和超声波镀层法的抽出负载试验测定结果的曲线图。
图43表示进行熔融镀层后阀座表面状态的显微镜照片。
图44表示进行超声波镀层后阀座表面状态的显微镜照片。
图45表示熔融镀层时的阀座和试验片的接合状态显微镜照片。
图46表示超声波镀层时的阀座和试验片的接合状态显微镜照片。
图47表示相当于图4的与实施状态1～4不同的气缸盖主体在接合前的形状变形例。
图中符号说明如下
1为气缸盖(接合金属部件)，2为气缸盖主体(第2金属部件)，2a为接合面，2b为进排气口，3为阀座(第1金属部件)，3a为第1接合面，3b为第2接合面，5为铁熔融反应层(钎焊料与阀座组成的扩散层)，6为铝熔融反应层(钎焊料与气缸盖主体组成的扩散层)，7为钎焊料层，14为钎焊料浴。
权利要求
1．将第1金属部件和第2金属部件接合为接合金属部件的方法，其特征在于，包括以下2个步骤
(1)通过将钎焊料扩散在第1金属部件表面形成钎焊料层，并在其下在所述表面形成扩散层，该钎焊料比上述两金属部件的熔点都高、且能容易地与第2金属部件反应在第1金属部件的表面产生共晶或近似共晶的组成；
(2)将第1和第2金属部件加压和加热，在所述钎焊料熔点以上的温度下，在这两种金属部件间插入钎焊料，在第2金属部件的表面形成扩散层，钎焊料中第2金属部件成分的比例增大，使钎焊料高熔点化，然后将剩余的熔融钎焊料从两金属部件的接合面挤出，从而通过在两个表面形成的两个扩散层的液相扩散接合得到接合的金属部件。
2．如权利要求1所述的方法，其特征还在于，在加压和加热步骤中，通过在两金属部件间通电在所述温度加热两金属部件，所述表面相对而接合。
3．如权利要求1所述的方法，其特征还在于，在加压和加热步骤中，通电的方法是用重复大、小电流施加脉冲电流。
4．如权利要求1所述的方法，其特征还在于，热膨胀系数不同的第1和第2金属部件的液相扩散接合方法是将第1金属部件加压到第2金属部件上，使其接合面邻接，两个金属部件的加热均是施加预定的大起始电流一段时间然后施加比起始电流小的电流以缓慢冷却。
5．如权利要求4所述的方法，其特征还在于，在加压和加热步骤中，预定的通电时间定为从通电开始到第1金属部件移置到与第2金属部件接合的预定位置为止。
6．如权利要求4所述的方法，其特征还在于，在加压和加热步骤中，预定的通电时间定为从施加起始电流起的一段恒定的时间。
7．如权利要求4所述的方法，其特征还在于，在第2金属部件上加压和加热第1金属部件的步骤中，将第1金属部件嵌入第2金属部件，施加起始电流的时间定为从通电开始到第1金属部件在预定的接合位置嵌入第2金属部件为止。
8．如权利要求7所述的方法，其特征还在于，在加压和加热步骤中，预定的起始电流定为使第1金属部件嵌入第2金属部件所需的电流，用于缓慢冷却的电流定为约束第1金属部件进一步嵌入第2金属部件所需的电流。
9．如权利要求4所述的方法，其特征还在于，第1金属部件是环状部件，第2金属部件的形状具有环绕环状部件外表面的接合面。
10．如权利要求1所述的方法，其特征还在于，第1金属部件包含Fe系材料，第2金属部件包含Al系材料，而钎焊料为含Zn材料。
11．如权利要求10所述的方法，其特征还在于，钎焊料为Zn含量在92～98重量％范围内的Zn-Al系合金。
12．如权利要求11所述的方法，其特征还在于，Zn-Al系合金是Zn含量为95重量％的共晶合金。
13．如权利要求1～12的任一项所述的方法，其特征还在于，第1金属部件包含一种烧结材料。
14．如权利要求13所述的方法，其特征还在于，烧结材料是煅制的。
15．如权利要求13或14所述的方法，其特征还在于，在加压和加热步骤前，在烧结材料中熔浸了高导电性材料。
16．如权利要求15所述的方法，其特征还在于，高导电性材料为Cu系材料。
17．如权利要求1～16的任一项所述的方法，其特征还在于，在形成钎焊料层和扩散层的步骤中，第1金属部件的钎焊料层和扩散层的总厚度不超过1μm。
18．如权利要求17所述的方法，其特征还在于，在形成钎焊料层和扩散层的步骤中，将第1金属部件浸在钎焊料浴中，通过超声波振荡在第1金属部件上形成钎焊料层和扩散层。
19．如权利要求1所述的方法，其特征还在于，在加压和加热步骤中，两金属部件液相扩散接合时通过加压第1金属部件使第2金属部件发生塑性变形。
20．由Fe系材料构成的第1金属部件和Al系材料构成的第2金属部件的接合方法，其特征在于，包括以下2个步骤
(1)通过其下面的扩散层在所述第1金属部件的接合面形成钎焊料层，即，将由Zn含量为95重量％的Zn-Al系共晶合金组成的钎焊料扩散到所述表面；
(2)将第1和第2金属部件加压和加热，在两个金属部件间通电加热到所述钎焊料熔点以上的温度，在这两种金属部件间插入钎焊料，以钎焊料在第2金属部件的表面形成扩散层，来源于第2金属部件组成的Al成分使钎焊料高熔点化，然后将剩余的熔融钎焊料从两金属部件的接合面挤出，从而通过在两个表面形成的两个扩散层的液相扩散接合得到接合的金属部件。
21．将第1金属部件和第2金属部件接合为接合金属部件的装置，其特征在于，包括
(1)钎焊装置，通过扩散钎焊料在第1金属部件表面形成钎焊料层，并在其下在所述表面中形成扩散层，该钎焊料比上述两金属部件的熔点都高，且能容易地与第2金属部件反应在第1金属部件的表面产生共晶或近似共晶组成；
(2)接合装置，包括将第1和第2金属部件加压、在这两种金属部件间插入钎焊料的加压装置，以及将其加热到所述钎焊料熔点以上的温度的加热装置，在第2金属部件的表面用钎焊料形成扩散层，钎焊料中第2金属部件成分的比例增大，使钎焊料高熔点化，然后将剩余的熔融钎焊料从两金属部件的接合面挤出，从而通过在两个表面形成的两个扩散层的液相扩散接合得到接合金属部件，加热装置包括电热控制器，通过施加电流于两个金属部件，使两个金属部件加热，所述表面在所述温度下相对接合。
22．如权利要求21所述的装置，其中所述电热控制器产生脉冲电流，施加大、小电流反复的脉冲电流。
23．如权利要求21所述的装置，其中为了使热膨胀系数不同的第1和第2金属部件进行液相扩散接合，在加压装置将第1金属部件加压在第2金属部件上、使其接合面相对时，加热装置通过电热控制器施加预定的起始大电流以一预定的时间加热这两个部件，然后施加比起始电流小的电流来缓慢冷却部件。
24．如权利要求23所述的装置，其中所述电热控制器限定预定的通电时间为从通电开始到第1金属部件移位到与第2金属部件接合的预定位置为止的这一段时间。
25．如权利要求23所述的装置，其中所述电热控制器限定预定的通电时间为从通电开始的一段恒定的时间。
26．如权利要求23或24所述的装置，其中液相扩散接合装置对第1金属部件加压加热使其埋嵌在第2金属部件中，电热控制器限定预定的通电时间为从施加起始电流起到第1金属部件埋嵌到第2金属部件的预定接合位置为止的这一段时间。
27．如权利要求26所述的装置，其中电热控制器限定起始电流为促进第1金属部件埋嵌到第2金属部件中所需的电流，限定缓慢冷却电流为限制第1金属部件进一步埋嵌到第2金属部件中所需的电流。
28．一种接合金属部件，包括通过插入的两个扩散层以液相扩散接合状态接合的两个金属部件，每个扩散层都形成于金属部件的接合面，其中第1金属部件的扩散层形成于与施加其上的比两种金属部件熔点均低、并与第2金属部件有共晶或近似共晶组成的钎焊料金属反应的表面，第2金属部件的另一扩散层由所述共晶金属形成，该共晶金属液相扩散到第2金属部件的表面，因在共晶层中浓集了第2金属部件组分而提高了共晶金属的熔点。
29．如权利要求28所述的接合金属部件，其中第1金属部件包含Fe系材料，第2金属部件包含Al系材料，共晶材料为含Zn材料。
30．如权利要求29所述的接合金属部件，其中共晶材料为含Zn量92-98重量％的Zn-Al系合金。
31．如权利要求30所述的接合金属部件，其中Zn-Al系合金材料为含Zn量95重量％的共晶合金。
32．如权利要求28～31的任一项所述的接合金属部件，其中第1金属部件包含用高导电性材料熔浸的烧结材料。
33．如权利要求32所述的接合金属部件，其中第1金属部件为煅制的烧结材料。
34．如权利要求32或33所述的接合金属部件，其中高导电性材料为Cu系材料。
35．如权利要求28～34的任一项所述的接合金属部件，其中第1金属部件的钎焊料层和扩散层的总厚度不超过1μm。
36．如权利要求28～35的任一项所述的接合金属部件，其中接合金属部件是发动机的气缸盖，第1金属部件为有进排气口的气缸盖主体，第2金属部件为接合于主体的进排气口开口内缘处的阀座。
37．如权利要求28～36的任一项所述的接合金属部件，其中通过两个扩散层的反应在两层之间的界面上部分形成两个扩散层。
38．一种接合金属部件，包含Fe系材料的第1金属部件和Al系材料的第2金属部件，它们以液相扩散接合状态通过插入的两个扩散层接合，每个扩散层都形成于金属部件的接合面，其中第1金属部件的扩散层形成于与施加其上的含95重量％Zn的Zn-Al系共晶合金钎焊料反应的表面，第2金属部件的另一扩散层由所述钎焊料形成，该钎焊料液相扩散到第2金属部件的接合面，因在钎焊料中浓集了来自第2金属部件的Al组分而提高了所述钎焊料的熔点。
全文摘要
通过本发明将各阀座接合在气缸盖主体各进排气口开口周围部分时,不需要严格控制接合条件,就易于在短时间内获得具有稳定且较高接合强度的气缸盖。即,预先通过比两部件熔点都低、且由与气缸盖主体(Al)形成的共晶组成构成的钎焊料(Zn－Al共晶合金)和阀座形成的扩散层铁熔融反应层,在阀座接合面形成钎焊料层,然后,利用两部件间通电产生的热量和加压,使钎焊料高熔点化形成钎焊料和气缸盖主体的扩散层铝熔融反应层,且使熔融的钎焊料从两部件接合面间挤出,同时,通过上述两个熔融反应层将阀座和气缸盖主体液相扩散接合。
文档编号B22F3/26GK1211483SQ9811965
公开日1999年3月24日 申请日期1998年9月16日 优先权日1997年9月16日
发明者野村诚治, 南场智, 山本幸男, 杉本幸弘, 柴田伸也 申请人:玛志达株式会社