[发明专利]氮化硅烧结体制搅拌摩擦焊工具构件以及使用该工具构件的搅拌摩擦焊装置

说明书

本发明提供一种由氮化硅烧结体构成的搅拌摩擦焊用工具构件，其特征在于：所述氮化硅烧结体含有15质量％以下的除氮化硅以外的添加成分，而且作为所述添加成分，含有选自镧系元素之中的至少1种、和选自Mg、Ti、Hf、Mo之中的至少1种。另外，作为添加成分，优选含有选自Al、Si、C之中的至少1种。根据上述构成，可以提供一种耐久性较高的搅拌摩擦焊用焊接工具构件。

技术领域

后述的实施方式涉及氮化硅烧结体制搅拌摩擦焊工具构件以及使用该工具构件的搅拌摩擦焊装置。

背景技术

搅拌摩擦焊(FSW：Friction Stir Welding)为一种一边使被称之为搅拌针(probe)的焊接工具构件高速旋转一边按压在构件上，并利用摩擦热而使多个构件一体化的焊接方法。通过摩擦热而使构件(母材)软化，通过搅拌针的转矩而使焊接部周边产生塑性流动，从而可以使多个构件(母材和对应材料)一体化。因此，搅拌摩擦焊可以说是固相焊接的一种。

搅拌摩擦焊由于为固相焊接，向焊接部的输入热量较少，因而焊接对象的软化和应变的程度较少。另外，由于不使用焊接钎料，因而可以期待成本的降低。搅拌摩擦焊中使用的焊接工具构件要求可耐高速旋转的耐磨性、和可耐摩擦热的耐热性。

作为以前的焊接工具构件，在日本特开2011-98842号公报(专利文献1)中公开了使用氮化硅烧结体的构件。专利文献1的氮化硅烧结体是大量含有达20vol％的cBN(立方晶氮化硼)、SiC(碳化硅)、TiN(氮化钛)的构件。

专利文献1的由氮化硅烧结体构成的焊接工具构件虽然可以看到一定的耐磨性的改善，但还要求进一步的改善。已经判明在如专利文献1那样大量添加达20vol％的cBN(立方晶氮化硼)、SiC(碳化硅)、TiN(氮化钛)的烧结体中，因变成难烧结性而不能得到致密的烧结体，从而氮化硅烧结体的耐磨性并不充分。

另一方面，在国际公布号WO2016/047376号公报(专利文献2)中，记载着开发了一种将烧结助剂量设定为15质量％以下的由氮化硅烧结体构成的搅拌摩擦焊用工具构件。通过将烧结助剂设定为规定的组合，可以降低烧结助剂量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-98842号公报

专利文献2：国际公布号WO2016/047376号公报

发明内容

发明所要解决的课题

专利文献2公开了一种使维氏硬度和断裂韧性值得以兼顾的氮化硅烧结体。由此，作为搅拌摩擦焊用工具构件，使性能得以提高。然而，从长期寿命的角度考虑，未必是可以令人满意的。究其原因，结果判明通过使用钇(Y)作为烧结助剂，耐氧化性得以降低。本发明所要解决的课题是提供一种耐氧化性优良的由氮化硅烧结体构成的搅拌摩擦焊用焊接工具构件。只要是这样的焊接工具构件，就可以防止因氧化引起的劣化。

用于解决课题的手段

实施方式涉及一种搅拌摩擦焊用工具构件，其是由氮化硅烧结体构成的搅拌摩擦焊用工具构件，其特征在于：上述氮化硅烧结体含有15质量％以下的除氮化硅以外的添加成分，而且添加成分具有选自镧系元素之中的1种或2种以上、和选自Mg、Ti、Hf、Mo之中的1种或2种以上。

附图说明

图1是例示出圆柱型搅拌摩擦焊用焊接工具构件的立体图。

图2是例示出突起型搅拌摩擦焊用焊接工具构件的侧视图。

图3是例示出球型搅拌摩擦焊用焊接工具构件的立体图。

具体实施方式