耐磨耗板とその取付け方法
【課題】スタッド溶接ピンに通電するためにセラミック板の表面に開孔部を設けるとセラミック板が強度低下したり、スタッド溶接ピンがセラミック板表面に露出するとスタッド溶接ピンが磨耗してセラミック板が剥離したり、スタッド溶接ピンを取付けるためにセラミック板を厚くせざるをえないなどの問題があった。
【解決手段】セラミック板とスタッド溶接ピンの間に通電機能を備えた銅版を挿入してロウ付けすることにより、セラミック板とスタッド溶接ピンのロウ付けによる熱応力を緩和するとともに、スタッド溶接ピンへの通電性を向上させる。
【解決手段】セラミック板とスタッド溶接ピンの間に通電機能を備えた銅版を挿入してロウ付けすることにより、セラミック板とスタッド溶接ピンのロウ付けによる熱応力を緩和するとともに、スタッド溶接ピンへの通電性を向上させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックス板や超硬板のような耐磨耗板をスタッド溶接で金属母材に取付ける方法において、耐磨耗板をスタッド溶接ピンとロウ付けで一体に接合し、スタッド溶接ピンを金属母材にスタッド溶接して耐磨耗板を金属母材に取付ける構造およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックスス板や超硬板のような耐磨耗板は金属母材を被覆して、金属母材を磨耗から保護するために使用されている。特にセラミックスス板は耐磨耗以外にも耐熱性、耐腐食性、耐溶損性、美観性など使用目的は多岐に渡っている。セラミックスス板や超硬板などの耐磨耗板を金属母材上に取付ける手段として、スタッド溶接による方法が各種提案されている。
【０００３】
（１）先端に突起を備えたコーン部を持つスタッドをセラミックスピース本体の下面に配置し、セラミックスピース本体の上部表面からスタッドにいたる部分を導電性材料で覆い、導電性材料を介してスタッドに電流を供給してスタッドを母材金属にアーク溶接する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
（２）セラミックススピース本体の表面に凹部を形成し、この凹部に裏面側に連通する孔部を穿設するとともに固定部材を収容し、上記孔部にスタッドのピン部を裏面より挿通して、上記固定部材でこのピン部を固定することによって、セラミックススピース本体を上記スタッドのフランジ部と固定部材とで挟持した構造のセラミックススピースの取付け方法が提案されている（特許文献２参照）。
【０００５】
（３）超硬合金と鋼とを応力緩和材を介して接合する方法において、応力緩和材（無酸化銅）を予め接合対象物と同様の形状に加工した後焼きなましを行い、接合面にインサート材（Ｔｉを含む銀ろう）／応力緩和材／インサート材の順序で積層し、真空中において８５０℃で加熱して接合する方法が提案されている（特許文献３参照）。
【０００６】
（４）セラミックス板面に受座を有するＴ字型断面の凹溝を設け、該凹溝にフランジ付きスタッド溶接ピンを挿入し、該スタッド溶接ピンと前記凹溝の底部間に金属薄板を挟み込んで、該金属薄板を通して前記スタッド溶接ピンに通電して、該スタッド溶接ピンを金属母材にスタッド溶接する方法が提案されている特許文献４参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−１７１２７１号広報
【特許文献２】特開平６−９１３７６号広報
【特許文献３】特開平６−２３５６８号広報
【特許文献４】特開２００１−４７２４３号広報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の方法においては、（１）スタッド溶接ピンに通電するためにセラミックス板の表面にメッキなどの金属被覆をする必要がある、工程が増えてコストが高くなる、（２）金属メッキの厚みでは通電抵抗が大きく、スタッド溶接強度が低下する問題がある、（３）スタッド溶接ガンと金属被覆面との接触は片当たりになりやすいので通電抵抗が大きくスタッド溶接強度が低下するなどの問題がある。
【０００９】
特許文献２の方法においては、（１）セラミックス板の表面に設けた貫通孔はセラミックス板の強度を低下させる、（２）通電性や接合強度を確保するためスタッド溶接ピンの径を太くすると、セラミックスス板表面に露出したスタッド溶接ピンはダストカットを受けやすくなり急速に磨耗するので、固定部材がスタッド溶接ピンから脱落してセラミックススピースが剥離する、（３）固定部材とスタッドでセラミックススピースを狭持するので、固定部材とホルダー部のロウ付け部分に大きな残留応力がかかり固定部材が剥離する危険性がある、（４）セラミックススピースに遠心力が作用する場合、固定部材とホルダー部のロウ付け部分に大きな力がかかり固定部材が剥離するなどの問題がある。
【００１０】
特許文献３の方法においては、（１）ロウ付け接合するさいの熱応力を緩和するために、セラミックス板とスタッド溶接ピンの間に銅版を挿入するが、通電する場合は特許文献１のようにセラミックス板の表面に金属被覆が必要である、（２）導電性セラミックス板や超硬板のように通電性のある耐磨耗板は金属被覆を必要としない場合もあるが、電極が傾いたり耐磨耗板の表面の平面度が不良であったりすると、耐磨耗板と電極の接触が悪くなり、局部的にスパークするため耐磨耗板を損傷するなどの問題がある。
【００１１】
特許文献４の方法においては、（１）通電用の銅版はセラミックス板と接合するのではなく、スタッド溶接ピンとセラミックス板の間に機械的に挟むのであり、セラミックス板とスタッド溶接ピンを接合する目的では使用されていない、（２）スタッド溶接ピンと銅板は接触しているだけであり、セラミックス板を押し付ける力が弱いと通電性が悪くなりスタッド溶接強度が低下する、（３）スタッド溶接ピンのフランジでセラミックス板の受け面を押さえるので、受け面が破損するとセラミックス板が剥離するなどの問題がある。
【００１２】
本発明は、従来の構造が有していた上記問題を解決しようとするものであり、解決しようとしている課題は、（１）セラミックス板や超硬板などの耐磨耗板の表面に開孔部を形成することなく、スタッド溶接ピンに通電できるようにする、（２）セラミックス板や超硬板などの耐磨耗板に金属メッキなどの金属被覆を施すことなく通電できるようにする、（３）セラミックス板や超硬板などの耐磨耗板とスタッド溶接ピンのロウ付け面に大きな熱応力が残留して剥離するのを防止する、（４）スタッド溶接ピンがセラミックス板や超硬板などの耐磨耗板の表面に露出しない構造にして、スタッド溶接ピンの摩耗を防止する、（５）セラミックス板や超硬板などの耐磨耗板を薄くして重量を軽減することにより、ブロワーランナーやポンプインペラーなどの高速回転体へのライニング適用を拡大することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の解決手段は特許請求項１に示すように、耐磨耗板とスタッド溶接ピンをロウ付けして、該スタッド溶接ピンを金属母材にスタッド溶接して、前記耐磨耗板を該金属母材に取付ける方法において、前記耐磨耗板と前記スタッド溶接ピンの間に通電用金属薄板を挿入してロウ付けし、該通電用金属薄板に通電して、前記スタッド溶接ピンを前記金属母材にスタッド溶接する耐磨耗板の取付け方法である。
【００１４】
第２の解決手段は特許請求項２に示すように、前記耐磨耗板と前記スタッド溶接ピンの間に通電用金属薄板を挿入するとともに、少なくとも１枚以上の熱応力緩和用金属薄板を挿入した耐磨耗板の取付け方法である。
【００１５】
第３の解決手段は特許請求項３に示すように、前記耐磨耗板がセラミックス板もしくは超硬板である耐磨耗板の取付け方法である。
【００１６】
第４の解決手段は特許請求項４に示すように、前記耐磨耗板に凹み部を設け、該凹み部の断面形状が長方形凹み部もしくは逆台形凹み部もしくはＴ型凹み部であり、該凹み部と前記スタッド溶接ピンの間に通電用金属薄板や熱応力緩和用金属薄板を挿入してロウ付けした耐磨耗板の取付け方法である。
【００１７】
第５の解決手段は特許請求項５に示すように、前記通電用金属薄板に切り欠きや切込みを設けた耐磨耗板の取付け方法である。
【００１８】
第６の解決手段は特許請求項６に示すように、前記通電用金属薄板の下面に絶縁材を設けた耐磨耗板の取付け方法である。
【００１９】
第７の解決手段は特許請求項７に示すように、前記耐磨耗板の底部に緩衝材を設けた耐磨耗板の取付け方法である。
【００２０】
第８の解決手段は特許請求項８に示すように、前記耐磨耗板と前記スタッド溶接ピンの間に通電用金属薄板が挿入されてロウ付けされているか、もしくは通電用金属薄板と少なくとも１枚以上の熱応力緩和用の金属薄板を挿入してロウ付けされているスタッド溶接用耐磨耗板である。
【発明の効果】
【００２１】
第１の解決手段による効果は、（１）耐磨耗板の表面に通電用の貫通孔がないので、耐磨耗板の強度が低下することがなく、貫通孔のエッジ部分から選択的に摩耗することもない、（２）スタッド溶接ピンと金属薄板をロウ付けしているので安定した通電が可能となりスタッド溶接強度が向上する、（３）通電用金属薄板をスタッド溶接ガンで挟み込んで通電するので通電性が向上しスタッド溶接強度が向上する、（４）耐磨耗板の間に複数の金属薄板を挿入してロウ付けすることにより、スタッド溶接ピンとの間に生じる熱応力を緩和できる、（５）耐磨耗板の押さえとスタッド溶接ガンの操作を別々に行えるので、耐磨耗板を金属母材に正確に位置決めできる、（６）耐磨耗板と金属薄板とスタッド溶接ピンのロウ付けをひとつの作業で処理できるので工程が簡単であり、製作コストを低減できる、（７）耐磨耗板をスタッド溶接ピンとロウ付けで接合するので、固定部材などの必要がなく耐磨耗板を薄くすることができる。
【００２２】
第２の解決手段による効果は、（１）耐磨耗板とスタッド溶接ピンをロウ付けするときの熱応力を緩和できるので、セラミックス板や超硬板が割れにくくなる、（２）耐磨耗板とスタッド溶接ピンの接合強度が向上する。
【００２３】
第３の解決手段による効果は、（１）セラミックス板や超硬板は安価で耐磨耗性が極めて高いので、スタッド溶接で簡単に金属母材に張り付けることにより機械の摩耗寿命を大幅に向上できる、（２）耐熱性の高いセラミックス板や超硬板を樹脂などの接着剤ではなくスタッド溶接で取付けることができるので高温環境に適用可能になる。
【００２４】
第４の解決手段による効果は、（１）凹み部によるガイド作用で、耐磨耗板に金属薄板やスタッド溶接ピンをセッティングしやすい、（２）金属薄板やスタッド溶接ピンを耐磨耗板の凹み部に格納できるので、耐磨耗板を金属母材に密着して取付けることができる、（３）金属薄板が耐磨耗板の内側に格納できるので、金属薄板が金属母材と接地しにくくなる、（４）逆台形凹み部に対してスタッド溶接ピンの非溶融部をテーパにすることにより、耐磨耗板とスタッド溶接ピンの接合を強化することができる。
【００２５】
第５の解決手段による効果は、（１）スタッド溶接後に残留する金属薄板を引っ張ることにより、切込み部分や切り欠き部分から容易に除去できる、（２）切込みや切り欠きの形状・寸法を変化させることにより金属薄板を除去する力を変えることができるので、スタッド溶接強度の確認ができることである。
【００２６】
第６の解決手段による効果は、金属薄板が金属母材と接地して漏電しないようにできることである。
【００２７】
第７の解決手段による効果は、（１）耐磨耗板にかかる衝撃力を緩和し、耐磨耗板が割損したり亀裂が生じたりしないようにすることができる、（２）耐磨耗板と金属母材との密着性を向上でき、耐磨耗板が均一に荷重を受けることができる、（３）耐磨耗板が超硬板や導電性セラミックスのように導電性材料の場合は、耐磨耗板と金属母材との間を絶縁できることである。
【００２８】
第８の解決手段による効果は、（１）耐磨耗板とスタッド溶接ピンの間に通電用金属薄板を挿入してロウ付けしたスタッド溶接用の耐磨耗板を提供することにあり、これに加えて、（２）耐磨耗板に凹み部を設けて、凹み部に通電用金属薄板や熱応力緩和用金属薄板とスタッド溶接ピンをロウ付けしたスタッド溶接用耐磨耗板、（３）通電用金属薄板に切込みや切り欠きを設けたスタッド溶接用耐磨耗板、（４）通電用金属薄板に絶縁材を設けたスタッド溶接用耐磨耗板を提供することにある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図１６に基づいて説明する。
【００３０】
第１の解決手段は、図１、図２、図３、図４に示すように、耐磨耗板１０とスタッド溶接ピン２０をロウ付けして、該スタッド溶接ピン２０を金属母材５０にスタッド溶接して、前記耐磨耗板１０を該金属母材５０に取付ける方法において、前記耐磨耗板１０と前記スタッド溶接ピン２０の間に通電用金属薄板３０を挿入してロウ付けし、該通電用金属薄板３０に通電して、前記スタッド溶接ピン２０を前記金属母材５０にスタッド溶接することを特徴とする耐磨耗板１０の取付け方法である。
【００３１】
スタッド溶接ピン２０は先端部に通電用の突起２１を有し、プレス加工や機械加工あるいはこれらを併用して製作することができる。スタッド溶接ピン２０の材質は通電可能な金属類であれば適用可能であり、構造用炭素鋼、ステンレス材、チタン材、銅、コバールなどが適している。スタッド溶接ピン２０の径は３．０〜３０．０ｍｍがよい。３．０ｍｍより小さいと耐磨耗板１０を保持する強度が不足する。２０．０ｍｍより大きいとスタッド溶接の信頼性が低下する。望ましくは５．０〜２０．０ｍｍである。スタッド溶接ピン２０の厚みは０．５〜１０．０ｍｍがよい。０．５ｍｍより薄いと機械強度が不足する。１０．０ｍｍより厚いとロウ付け時の熱応力が大きくなり耐磨耗板１０を割る場合がある。望ましくは１．０〜５．０ｍｍである。
【００３２】
通電用金属薄板３０の材質は銅、構造用炭素鋼、ステンレス材、チタン材、コバールなどが適している。通電用金属薄板３０の厚みは０．０５〜２．０ｍｍがよい。０．０５ｍｍより薄いと熱応力を緩和する機能が発揮できない。２．０ｍｍより厚いと熱応力のため耐磨耗板１０を損傷させる恐れがある。望ましくは０．３〜１．０ｍｍである。
【００３３】
耐磨耗板１０と通電用金属薄板３０との接合は、耐磨耗板１０の材質や通電用金属薄板の材質３０によって各種方法が提案されている。例えば耐磨耗板１０がメタライズしたセラミックス板や超硬板の場合は一般的なロウ付けにより通電用金属薄板３０と接合できるので使用条件や環境条件によって適宜選択できる。
【００３４】
通電用金属薄板３０とスタッド溶接ピン２０の接合は一般的に採用されている方法を適宜選択する。例えば、活性金属ロウ、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）などを含有するロウ材によるロウ付けを適用できるが、通電用金属薄板とスタッド溶接ピン２０と接合できれば特に制限は無く、公知の方法を適用することができる。
【００３５】
スタッド溶接の手順は、（１）図３のように金属薄板３０の延長部３０ａをスタッド溶接ガン６０の鋏６１で挟む、（２）耐磨耗板１０の位置決めをおこなう、（３）耐磨耗板１０を押さえ治具７０で押さえる、（４）図４のようにスタッド溶接ガン６０に通電してスタッド溶接する、（５）図５のように耐磨耗板１０の外側に残留した通電用金属薄板３０の延長部３０ａを除去する。
【００３６】
第２の解決手段は、図６に示すように、前記耐磨耗板１０と前記スタッド溶接ピン２０の間に通電用金属薄板３０を挿入するとともに、少なくとも１枚以上の熱応力緩和用金属薄板３１を挿入した耐磨耗板１０の取付け方法である。
【００３７】
熱応力緩和用金属薄板３１の材質は銅、構造用炭素鋼、ステンレス材、チタン材、コバールなどが適している。熱応力緩和用金属薄板３１の厚みは０．０５〜２．０ｍｍがよい。０．０５ｍｍより薄いと熱応力を緩和する機能が発揮できない。２．０ｍｍより厚いと熱応力のため耐磨耗板１０を損傷させる恐れがある。望ましくは０．３〜１．０ｍｍである。熱応力緩和用金属薄板３１は耐磨耗板１０と通電用金属薄板３０の間に挿入して、耐磨耗板とスタッド溶接ピンに生じる熱応力を緩和するのが良い。熱応力緩和用金属薄板３１は１枚挿入しても良いし複数挿入しても良い。熱応力緩和用金属薄板３１の厚みや挿入枚数は熱応力の発生状況に応じて適宜選択するのが良い。
【００３８】
耐磨耗板１０と熱応力緩和用金属薄板３１との接合は、耐磨耗板１０の材質や熱応力緩和用金属薄板３１によって各種方法が提案されている。例えば耐磨耗板１０がメタライズしたセラミックス板や超硬板の場合は一般的なロウ付けにより熱応力緩和用金属薄板３１と接合できるので使用条件や環境条件によって適宜選択できる。通電用金属薄板と熱応力緩和用金属薄板の接合は一般的なロウ付けで接合できるので使用条件や環境条件に応じて適宜選択すればよい。
【００３９】
第３の解決手段は、前記耐磨耗板１０がセラミックス板もしくは超硬板である耐磨耗板１０の取付け方法である。
【００４０】
セラミックス板１０にはアルミナ、窒化珪素、ジルコニア、炭化珪素などのセラミックスが使用できる。また、金属を添加した導電性セラミックス板も使用できる。セラミックス板１０の厚みは１．０ｍｍ〜２０．０ｍｍがよい。１．０ｍｍより薄いと割れやすくなる。２０．０ｍｍより厚いとセラミックス板１０の重量が増し機械構造が大きくなり実機への応用が困難となる。望ましくは２．０ｍｍ〜１０．０ｍｍである。
【００４１】
超硬板１０にはタングステンカーバイトおよびタングステンカーバイト系合金（ＷＣ−Ｃｏ、ＷＣ−Ｔｉ−Ｃｏ）などが使用できる。超硬板１０の厚みは０．５ｍｍ〜２０．０ｍｍがよい。１．０ｍｍより薄いと割れやすく、２０．０ｍｍ以上であると機械構造が大きくなり実機への応用が困難となる。望ましくは１．０ｍｍ〜１０．０ｍｍである。
【００４２】
セラミックス板１０と通電用金属薄板３０あるいは熱応力緩和用金属薄板３１とのロウ付けによる接合は活性金属ロウなどが採用できる。活性金属ロウ付け法は、セラミックス板１０と通電用金属薄板３０あるいは熱応力緩和用金属薄板３１との間に板状あるいはペースト状の活性金属ロウ材を載置あるいは塗付し、真空炉やアルゴン雰囲気などの無酸化炉で８５０℃以上に加熱して接合する方法である。活性金属ロウ付けとしては例えばＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ−Ｉｎなどを組み合わせた成分系があるが特に制限は無く公知の活性金属用のロウ材を採用できる。
【００４３】
セラミックス板１０の表面をメタライズもしくは無電解メッキもしくはメタライズ後に電解メッキして、該セラミックス板１０と通電用金属薄板３０あるいは熱応力緩和用金属薄板３１をロウ付けする方法もある。セラミックス板１０の表面にメタライズや金属メッキを施すことにより、セラミックス板１０とロウ材の濡れ性がよくなりロウ付けの接合強度が向上するとともに、セラミックス板１０と通電用金属薄板３０あるいは熱応力緩和用金属薄板３１のロウ付けに各種のロウ材が適用できるようになる。
【００４４】
セラミックス板１０にメタライズする方法としては、例えば高融点金属法（Ｍｏ−Ｍｎ法）のように、Ｍｏ−Ｍｎなどの高融点金属粉末を主成分とするメタライズペーストをセラミックス板１０に塗布し、加湿した還元性ガス中で焼成してメタライズ層を形成する方法がある。また、真空蒸着法あるいはスパッタリング法などが挙げられるが、セラミックス板１０にメタライズできれば特に制限は無く、公知の形成方法を採用できる。
【００４５】
セラミックス板１０に直接的にメッキする方法としては、無電解Ｎｉメッキや無電解Ｎｉ−Ｂメッキあるいは無電解Ｃｕメッキなどがある。例えば無電解Ｎｉメッキは樹脂やセラミックスなどの不活性な材料の表面に活性金属を吸着させて活性化し、その活性化金属に対してメッキする方法である。セラミックス板１０に直接的に金属メッキができれば特に制限は無く、公知の形成方法を採用することができる。
【００４６】
セラミックス板１０に間接的にメッキする方法としては、高融点金属法（Ｍｏ−Ｍｎ法）などでメタライズした後に、ＮｉやＣｕあるいはＣｒなどの電気メッキを施す方法がある。セラミックス板１０のメタライズ面に金属メッキができれば特に制限は無く、公知の形成方法を採用できる。セラミックス板１０にメタライズや金属メッキを施した後の金属薄板３０とのロウ付け方法としては、活性金属ロウ付けの他、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）などを含有するロウ材によるロウ付け方法を適用できるが、通電用金属薄板３０あるいは熱応力緩和用金属薄板３１と接合できれば特に制限は無く公知の方法が採用できる。
【００４７】
超硬板１０と通電用金属薄板３０、超硬板と熱応力緩和用金属薄板３１、通電用金属薄板３０と熱応力緩和用金属薄板３１、通電用金属薄板３０とスタッド溶接ピン２０、応力緩和用金属薄板３１とスタッド溶接ピン２０とのロウ付けは、活性金属ロウ、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）などを含有するロウ材によるロウ付けを適用できるが、超硬板１０、通電用金属薄板３０、熱応力緩和用金属薄板３１、スタッド溶接ピン２０がそれぞれの組み合わせで接合できれば特に制限は無く公知の方法を適用することができる。
【００４８】
第４の解決手段は、図７、図８、図９、図１０、図１１に示すように、前記耐磨耗板１０に凹み部１１を設け、該凹み部１１の断面形状が長方形凹み部１１ａもしくは逆台形凹み部１１ｂもしくはＴ型凹み部１１ｃであり、該凹み部１１と前記スタッド溶接ピン２０の間に通電用金属薄板３０や熱応力緩和用金属薄板３１を挿入してロウ付けした耐磨耗板１０の取付け方法である。
【００４９】
凹み部１１は図８、図９、図１０、図１１に示すように、通電用金属薄板３０や熱応力緩和用金属薄板３１及びスタッド溶接ピン２０をスタッド溶接した時の非溶融部２０ａが格納できる深さがよい。深さは０．２〜３．０ｍｍである。０．２ｍｍより浅いと通電用金属薄板３０や熱応力緩和用金属薄板３１及びスタッド溶接ピン２０の厚さが薄くなりロウ付け強度やスタッド溶接強が不足する。３．０ｍｍより深いと耐磨耗板１０の強度が低下する。望ましくは０．５〜２．０ｍｍである。
【００５０】
凹み部１１を図１０に示すように逆台形凹み部１１ｂしてかつスタッド溶接ピン２０の非溶融部２０ａの形状をテーパにすれば耐磨耗板１０の固定を強化できる。また、図１１に示すようなＴ型凹み部にしてかつスタッド溶接ピン２０の非溶融部２０ａの形状をＴ型にすれば耐磨耗板１０の固定を強化できる。
【００５１】
第５の解決手段は、図１１に示すように、前記通電用金属薄板３０に切込み３０ｂや切り欠き３０ｃを設けた耐磨耗板１０の取付け方法である。
【００５２】
通電用金属薄板３０に切込み３０ｂや切り欠き３０ｃを設けることによりスタッド溶接後に通電用金属薄板３０の延長部３０ａを除去しやすくなる。切込み３０ｂや切り欠き３０ｃの大きさは通電用金属薄板３０の厚みや幅及びスタッド溶接ピン２０の大きさで決定されるが、通電性に支障が生じないように考慮する。
【００５３】
第６の解決手段は、図１２、図１３、図１５、図１６に示すように、前記通電用金属薄板３０の下面に絶縁材４０を設けた耐磨耗板１０の取付け方法である。絶縁材４０はビニールテープやナイロンテープなどの樹脂テープがよい。また、樹脂や塗料あるいはエナメルなどを塗布してもよい。耐磨耗板１０が超硬合金や導電性セラミックスの場合は、耐磨耗板１０と金属母材５０を絶縁する必要がある。耐磨耗板１０が金属母材５０や隣り合う耐磨耗板１０と接触する部分に絶縁材４０を被覆すればよい。絶縁材４０の被覆方法としては樹脂、塗料、エナメルなどを塗布したり、樹脂などのテープを張り付けたりする方法があるが、絶縁性がありかつ被覆できる材料であれば特に制限はない。
【００５４】
第７の解決手段は、図１４に示すように、前記耐磨耗板１０の底部に緩衝材８０を設けた耐磨耗板１０の取付け方法である。緩衝材８０はゴムや繊維などが適している。ゴムには天然ゴムや合成ゴムが使用できる。繊維には植物繊維もしくは化学繊維もしくは金属繊維もしくはセラミックス繊維などが使用できる。あるいはゴムや繊維を組み合わせたものでもよい。緩衝材８０として耐磨耗板１０に付加される衝撃力や、金属母材５０との密着性を向上できる素材であればよい。緩衝材８０の厚みは０．１〜１０．０ｍｍがよい。０・１ｍｍより薄いと緩衝効果がない。１０．０ｍｍより厚いと耐磨耗板１０のスタッド溶接ピン２０の溶接部にモーメントが生じ破損する危険性がある。望ましくは０．３〜３ｍｍである。緩衝材８０は耐磨耗板１０と金属母材５０との間で挟んで固定しても良いが、耐磨耗板１０と接着剤で張り付けてもよい。
【００５５】
第８の解決手段は、図１〜図１６に示すように、前記耐磨耗板１０と前記スタッド溶接ピン２０の間に通電用金属薄板３０が挿入されてロウ付けされているか、もしくは通電用金属薄板３０と少なくとも１枚以上の熱応力緩和用金属薄板３１を挿入してロウ付けされているスタッド溶接用耐磨耗板１０である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】は通電用金属薄板とスタッド溶接ピンをロウ付けした耐磨耗板の斜視図である。
【図２】は通電用金属薄板とスタッド溶接ピンをロウ付けした耐磨耗板の側面図である。
【図３】は耐磨耗板をスタッド溶接する時の側面図である。
【図４】は耐磨耗板をスタッド溶接した後の側面図である。
【図５】はスタッド溶接後に通電用金属薄板の延長部を除去した側面図である。
【図６】は熱応力緩和用金属薄板と通電用金属薄板とスタッド溶接ピンをロウ付けした耐磨耗板の側面図である。
【図７】は凹み部を設けて通電用金属薄板とスタッド溶接ピンをロウ付けした耐磨耗板の斜視図である。
【図８】は凹み部を設けて通電用金属薄板とスタッド溶接ピンをロウ付けした耐磨耗板の断面図である。
【図９】は凹み部を設けて熱応力緩和用金属薄板と通電用金属薄板とスタッド溶接ピンをロウ付けした耐磨耗板の断面図である。
【図１０】は逆台形凹み部に通電用金属薄板とスタッド溶接ピンをロウ付けした耐磨耗板の断面図である。
【図１１】はＴ型凹み部に通電用金属薄板とスタッド溶接ピンをロウ付けした耐磨耗板の断面図である。
【図１２】は通電用金属薄板に切込みや切り欠きを設けた耐磨耗板の平面図である。
【図１３】は通電用金属薄板に絶縁材を取付けた耐磨耗板の平面図である。
【図１４】は緩衝材を取付けた耐磨耗板の断面図である。
【図１５】は凹み部を設けた耐磨耗板を通電用金属薄板に絶縁材を設けてスタッド溶接する前の断面図である。
【図１６】は凹み部を設けた耐磨耗板を通電用金属薄板に絶縁材を設けてスタッド溶接した後の断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０：耐磨耗板、１１：凹み部、１１ａ：長方形凹み部、１１ｂ：逆台形凹み部、１１ｃ：Ｔ型凹み部、２０：スタッド溶接ピン、２０ａ：非溶融部、２１：突起、３０：通電用金属薄板、３０ａ：延長部、３０ｂ：切込み、３０ｃ：切り欠き、３１：熱応力緩和用金属薄板、４０：絶縁材、５０：金属母材、６０：スタッド溶接ガン、６１：鋏、７０：押さえ治具、８０：緩衝材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックス板や超硬板のような耐磨耗板をスタッド溶接で金属母材に取付ける方法において、耐磨耗板をスタッド溶接ピンとロウ付けで一体に接合し、スタッド溶接ピンを金属母材にスタッド溶接して耐磨耗板を金属母材に取付ける構造およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックスス板や超硬板のような耐磨耗板は金属母材を被覆して、金属母材を磨耗から保護するために使用されている。特にセラミックスス板は耐磨耗以外にも耐熱性、耐腐食性、耐溶損性、美観性など使用目的は多岐に渡っている。セラミックスス板や超硬板などの耐磨耗板を金属母材上に取付ける手段として、スタッド溶接による方法が各種提案されている。
【０００３】
（１）先端に突起を備えたコーン部を持つスタッドをセラミックスピース本体の下面に配置し、セラミックスピース本体の上部表面からスタッドにいたる部分を導電性材料で覆い、導電性材料を介してスタッドに電流を供給してスタッドを母材金属にアーク溶接する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
（２）セラミックススピース本体の表面に凹部を形成し、この凹部に裏面側に連通する孔部を穿設するとともに固定部材を収容し、上記孔部にスタッドのピン部を裏面より挿通して、上記固定部材でこのピン部を固定することによって、セラミックススピース本体を上記スタッドのフランジ部と固定部材とで挟持した構造のセラミックススピースの取付け方法が提案されている（特許文献２参照）。
【０００５】
（３）超硬合金と鋼とを応力緩和材を介して接合する方法において、応力緩和材（無酸化銅）を予め接合対象物と同様の形状に加工した後焼きなましを行い、接合面にインサート材（Ｔｉを含む銀ろう）／応力緩和材／インサート材の順序で積層し、真空中において８５０℃で加熱して接合する方法が提案されている（特許文献３参照）。
【０００６】
（４）セラミックス板面に受座を有するＴ字型断面の凹溝を設け、該凹溝にフランジ付きスタッド溶接ピンを挿入し、該スタッド溶接ピンと前記凹溝の底部間に金属薄板を挟み込んで、該金属薄板を通して前記スタッド溶接ピンに通電して、該スタッド溶接ピンを金属母材にスタッド溶接する方法が提案されている特許文献４参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−１７１２７１号広報
【特許文献２】特開平６−９１３７６号広報
【特許文献３】特開平６−２３５６８号広報
【特許文献４】特開２００１−４７２４３号広報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の方法においては、（１）スタッド溶接ピンに通電するためにセラミックス板の表面にメッキなどの金属被覆をする必要がある、工程が増えてコストが高くなる、（２）金属メッキの厚みでは通電抵抗が大きく、スタッド溶接強度が低下する問題がある、（３）スタッド溶接ガンと金属被覆面との接触は片当たりになりやすいので通電抵抗が大きくスタッド溶接強度が低下するなどの問題がある。
【０００９】
特許文献２の方法においては、（１）セラミックス板の表面に設けた貫通孔はセラミックス板の強度を低下させる、（２）通電性や接合強度を確保するためスタッド溶接ピンの径を太くすると、セラミックスス板表面に露出したスタッド溶接ピンはダストカットを受けやすくなり急速に磨耗するので、固定部材がスタッド溶接ピンから脱落してセラミックススピースが剥離する、（３）固定部材とスタッドでセラミックススピースを狭持するので、固定部材とホルダー部のロウ付け部分に大きな残留応力がかかり固定部材が剥離する危険性がある、（４）セラミックススピースに遠心力が作用する場合、固定部材とホルダー部のロウ付け部分に大きな力がかかり固定部材が剥離するなどの問題がある。
【００１０】
特許文献３の方法においては、（１）ロウ付け接合するさいの熱応力を緩和するために、セラミックス板とスタッド溶接ピンの間に銅版を挿入するが、通電する場合は特許文献１のようにセラミックス板の表面に金属被覆が必要である、（２）導電性セラミックス板や超硬板のように通電性のある耐磨耗板は金属被覆を必要としない場合もあるが、電極が傾いたり耐磨耗板の表面の平面度が不良であったりすると、耐磨耗板と電極の接触が悪くなり、局部的にスパークするため耐磨耗板を損傷するなどの問題がある。
【００１１】
特許文献４の方法においては、（１）通電用の銅版はセラミックス板と接合するのではなく、スタッド溶接ピンとセラミックス板の間に機械的に挟むのであり、セラミックス板とスタッド溶接ピンを接合する目的では使用されていない、（２）スタッド溶接ピンと銅板は接触しているだけであり、セラミックス板を押し付ける力が弱いと通電性が悪くなりスタッド溶接強度が低下する、（３）スタッド溶接ピンのフランジでセラミックス板の受け面を押さえるので、受け面が破損するとセラミックス板が剥離するなどの問題がある。
【００１２】
本発明は、従来の構造が有していた上記問題を解決しようとするものであり、解決しようとしている課題は、（１）セラミックス板や超硬板などの耐磨耗板の表面に開孔部を形成することなく、スタッド溶接ピンに通電できるようにする、（２）セラミックス板や超硬板などの耐磨耗板に金属メッキなどの金属被覆を施すことなく通電できるようにする、（３）セラミックス板や超硬板などの耐磨耗板とスタッド溶接ピンのロウ付け面に大きな熱応力が残留して剥離するのを防止する、（４）スタッド溶接ピンがセラミックス板や超硬板などの耐磨耗板の表面に露出しない構造にして、スタッド溶接ピンの摩耗を防止する、（５）セラミックス板や超硬板などの耐磨耗板を薄くして重量を軽減することにより、ブロワーランナーやポンプインペラーなどの高速回転体へのライニング適用を拡大することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の解決手段は特許請求項１に示すように、耐磨耗板とスタッド溶接ピンをロウ付けして、該スタッド溶接ピンを金属母材にスタッド溶接して、前記耐磨耗板を該金属母材に取付ける方法において、前記耐磨耗板と前記スタッド溶接ピンの間に通電用金属薄板を挿入してロウ付けし、該通電用金属薄板に通電して、前記スタッド溶接ピンを前記金属母材にスタッド溶接する耐磨耗板の取付け方法である。
【００１４】
第２の解決手段は特許請求項２に示すように、前記耐磨耗板と前記スタッド溶接ピンの間に通電用金属薄板を挿入するとともに、少なくとも１枚以上の熱応力緩和用金属薄板を挿入した耐磨耗板の取付け方法である。
【００１５】
第３の解決手段は特許請求項３に示すように、前記耐磨耗板がセラミックス板もしくは超硬板である耐磨耗板の取付け方法である。
【００１６】
第４の解決手段は特許請求項４に示すように、前記耐磨耗板に凹み部を設け、該凹み部の断面形状が長方形凹み部もしくは逆台形凹み部もしくはＴ型凹み部であり、該凹み部と前記スタッド溶接ピンの間に通電用金属薄板や熱応力緩和用金属薄板を挿入してロウ付けした耐磨耗板の取付け方法である。
【００１７】
第５の解決手段は特許請求項５に示すように、前記通電用金属薄板に切り欠きや切込みを設けた耐磨耗板の取付け方法である。
【００１８】
第６の解決手段は特許請求項６に示すように、前記通電用金属薄板の下面に絶縁材を設けた耐磨耗板の取付け方法である。
【００１９】
第７の解決手段は特許請求項７に示すように、前記耐磨耗板の底部に緩衝材を設けた耐磨耗板の取付け方法である。
【００２０】
第８の解決手段は特許請求項８に示すように、前記耐磨耗板と前記スタッド溶接ピンの間に通電用金属薄板が挿入されてロウ付けされているか、もしくは通電用金属薄板と少なくとも１枚以上の熱応力緩和用の金属薄板を挿入してロウ付けされているスタッド溶接用耐磨耗板である。
【発明の効果】
【００２１】
第１の解決手段による効果は、（１）耐磨耗板の表面に通電用の貫通孔がないので、耐磨耗板の強度が低下することがなく、貫通孔のエッジ部分から選択的に摩耗することもない、（２）スタッド溶接ピンと金属薄板をロウ付けしているので安定した通電が可能となりスタッド溶接強度が向上する、（３）通電用金属薄板をスタッド溶接ガンで挟み込んで通電するので通電性が向上しスタッド溶接強度が向上する、（４）耐磨耗板の間に複数の金属薄板を挿入してロウ付けすることにより、スタッド溶接ピンとの間に生じる熱応力を緩和できる、（５）耐磨耗板の押さえとスタッド溶接ガンの操作を別々に行えるので、耐磨耗板を金属母材に正確に位置決めできる、（６）耐磨耗板と金属薄板とスタッド溶接ピンのロウ付けをひとつの作業で処理できるので工程が簡単であり、製作コストを低減できる、（７）耐磨耗板をスタッド溶接ピンとロウ付けで接合するので、固定部材などの必要がなく耐磨耗板を薄くすることができる。
【００２２】
第２の解決手段による効果は、（１）耐磨耗板とスタッド溶接ピンをロウ付けするときの熱応力を緩和できるので、セラミックス板や超硬板が割れにくくなる、（２）耐磨耗板とスタッド溶接ピンの接合強度が向上する。
【００２３】
第３の解決手段による効果は、（１）セラミックス板や超硬板は安価で耐磨耗性が極めて高いので、スタッド溶接で簡単に金属母材に張り付けることにより機械の摩耗寿命を大幅に向上できる、（２）耐熱性の高いセラミックス板や超硬板を樹脂などの接着剤ではなくスタッド溶接で取付けることができるので高温環境に適用可能になる。
【００２４】
第４の解決手段による効果は、（１）凹み部によるガイド作用で、耐磨耗板に金属薄板やスタッド溶接ピンをセッティングしやすい、（２）金属薄板やスタッド溶接ピンを耐磨耗板の凹み部に格納できるので、耐磨耗板を金属母材に密着して取付けることができる、（３）金属薄板が耐磨耗板の内側に格納できるので、金属薄板が金属母材と接地しにくくなる、（４）逆台形凹み部に対してスタッド溶接ピンの非溶融部をテーパにすることにより、耐磨耗板とスタッド溶接ピンの接合を強化することができる。
【００２５】
第５の解決手段による効果は、（１）スタッド溶接後に残留する金属薄板を引っ張ることにより、切込み部分や切り欠き部分から容易に除去できる、（２）切込みや切り欠きの形状・寸法を変化させることにより金属薄板を除去する力を変えることができるので、スタッド溶接強度の確認ができることである。
【００２６】
第６の解決手段による効果は、金属薄板が金属母材と接地して漏電しないようにできることである。
【００２７】
第７の解決手段による効果は、（１）耐磨耗板にかかる衝撃力を緩和し、耐磨耗板が割損したり亀裂が生じたりしないようにすることができる、（２）耐磨耗板と金属母材との密着性を向上でき、耐磨耗板が均一に荷重を受けることができる、（３）耐磨耗板が超硬板や導電性セラミックスのように導電性材料の場合は、耐磨耗板と金属母材との間を絶縁できることである。
【００２８】
第８の解決手段による効果は、（１）耐磨耗板とスタッド溶接ピンの間に通電用金属薄板を挿入してロウ付けしたスタッド溶接用の耐磨耗板を提供することにあり、これに加えて、（２）耐磨耗板に凹み部を設けて、凹み部に通電用金属薄板や熱応力緩和用金属薄板とスタッド溶接ピンをロウ付けしたスタッド溶接用耐磨耗板、（３）通電用金属薄板に切込みや切り欠きを設けたスタッド溶接用耐磨耗板、（４）通電用金属薄板に絶縁材を設けたスタッド溶接用耐磨耗板を提供することにある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図１６に基づいて説明する。
【００３０】
第１の解決手段は、図１、図２、図３、図４に示すように、耐磨耗板１０とスタッド溶接ピン２０をロウ付けして、該スタッド溶接ピン２０を金属母材５０にスタッド溶接して、前記耐磨耗板１０を該金属母材５０に取付ける方法において、前記耐磨耗板１０と前記スタッド溶接ピン２０の間に通電用金属薄板３０を挿入してロウ付けし、該通電用金属薄板３０に通電して、前記スタッド溶接ピン２０を前記金属母材５０にスタッド溶接することを特徴とする耐磨耗板１０の取付け方法である。
【００３１】
スタッド溶接ピン２０は先端部に通電用の突起２１を有し、プレス加工や機械加工あるいはこれらを併用して製作することができる。スタッド溶接ピン２０の材質は通電可能な金属類であれば適用可能であり、構造用炭素鋼、ステンレス材、チタン材、銅、コバールなどが適している。スタッド溶接ピン２０の径は３．０〜３０．０ｍｍがよい。３．０ｍｍより小さいと耐磨耗板１０を保持する強度が不足する。２０．０ｍｍより大きいとスタッド溶接の信頼性が低下する。望ましくは５．０〜２０．０ｍｍである。スタッド溶接ピン２０の厚みは０．５〜１０．０ｍｍがよい。０．５ｍｍより薄いと機械強度が不足する。１０．０ｍｍより厚いとロウ付け時の熱応力が大きくなり耐磨耗板１０を割る場合がある。望ましくは１．０〜５．０ｍｍである。
【００３２】
通電用金属薄板３０の材質は銅、構造用炭素鋼、ステンレス材、チタン材、コバールなどが適している。通電用金属薄板３０の厚みは０．０５〜２．０ｍｍがよい。０．０５ｍｍより薄いと熱応力を緩和する機能が発揮できない。２．０ｍｍより厚いと熱応力のため耐磨耗板１０を損傷させる恐れがある。望ましくは０．３〜１．０ｍｍである。
【００３３】
耐磨耗板１０と通電用金属薄板３０との接合は、耐磨耗板１０の材質や通電用金属薄板の材質３０によって各種方法が提案されている。例えば耐磨耗板１０がメタライズしたセラミックス板や超硬板の場合は一般的なロウ付けにより通電用金属薄板３０と接合できるので使用条件や環境条件によって適宜選択できる。
【００３４】
通電用金属薄板３０とスタッド溶接ピン２０の接合は一般的に採用されている方法を適宜選択する。例えば、活性金属ロウ、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）などを含有するロウ材によるロウ付けを適用できるが、通電用金属薄板とスタッド溶接ピン２０と接合できれば特に制限は無く、公知の方法を適用することができる。
【００３５】
スタッド溶接の手順は、（１）図３のように金属薄板３０の延長部３０ａをスタッド溶接ガン６０の鋏６１で挟む、（２）耐磨耗板１０の位置決めをおこなう、（３）耐磨耗板１０を押さえ治具７０で押さえる、（４）図４のようにスタッド溶接ガン６０に通電してスタッド溶接する、（５）図５のように耐磨耗板１０の外側に残留した通電用金属薄板３０の延長部３０ａを除去する。
【００３６】
第２の解決手段は、図６に示すように、前記耐磨耗板１０と前記スタッド溶接ピン２０の間に通電用金属薄板３０を挿入するとともに、少なくとも１枚以上の熱応力緩和用金属薄板３１を挿入した耐磨耗板１０の取付け方法である。
【００３７】
熱応力緩和用金属薄板３１の材質は銅、構造用炭素鋼、ステンレス材、チタン材、コバールなどが適している。熱応力緩和用金属薄板３１の厚みは０．０５〜２．０ｍｍがよい。０．０５ｍｍより薄いと熱応力を緩和する機能が発揮できない。２．０ｍｍより厚いと熱応力のため耐磨耗板１０を損傷させる恐れがある。望ましくは０．３〜１．０ｍｍである。熱応力緩和用金属薄板３１は耐磨耗板１０と通電用金属薄板３０の間に挿入して、耐磨耗板とスタッド溶接ピンに生じる熱応力を緩和するのが良い。熱応力緩和用金属薄板３１は１枚挿入しても良いし複数挿入しても良い。熱応力緩和用金属薄板３１の厚みや挿入枚数は熱応力の発生状況に応じて適宜選択するのが良い。
【００３８】
耐磨耗板１０と熱応力緩和用金属薄板３１との接合は、耐磨耗板１０の材質や熱応力緩和用金属薄板３１によって各種方法が提案されている。例えば耐磨耗板１０がメタライズしたセラミックス板や超硬板の場合は一般的なロウ付けにより熱応力緩和用金属薄板３１と接合できるので使用条件や環境条件によって適宜選択できる。通電用金属薄板と熱応力緩和用金属薄板の接合は一般的なロウ付けで接合できるので使用条件や環境条件に応じて適宜選択すればよい。
【００３９】
第３の解決手段は、前記耐磨耗板１０がセラミックス板もしくは超硬板である耐磨耗板１０の取付け方法である。
【００４０】
セラミックス板１０にはアルミナ、窒化珪素、ジルコニア、炭化珪素などのセラミックスが使用できる。また、金属を添加した導電性セラミックス板も使用できる。セラミックス板１０の厚みは１．０ｍｍ〜２０．０ｍｍがよい。１．０ｍｍより薄いと割れやすくなる。２０．０ｍｍより厚いとセラミックス板１０の重量が増し機械構造が大きくなり実機への応用が困難となる。望ましくは２．０ｍｍ〜１０．０ｍｍである。
【００４１】
超硬板１０にはタングステンカーバイトおよびタングステンカーバイト系合金（ＷＣ−Ｃｏ、ＷＣ−Ｔｉ−Ｃｏ）などが使用できる。超硬板１０の厚みは０．５ｍｍ〜２０．０ｍｍがよい。１．０ｍｍより薄いと割れやすく、２０．０ｍｍ以上であると機械構造が大きくなり実機への応用が困難となる。望ましくは１．０ｍｍ〜１０．０ｍｍである。
【００４２】
セラミックス板１０と通電用金属薄板３０あるいは熱応力緩和用金属薄板３１とのロウ付けによる接合は活性金属ロウなどが採用できる。活性金属ロウ付け法は、セラミックス板１０と通電用金属薄板３０あるいは熱応力緩和用金属薄板３１との間に板状あるいはペースト状の活性金属ロウ材を載置あるいは塗付し、真空炉やアルゴン雰囲気などの無酸化炉で８５０℃以上に加熱して接合する方法である。活性金属ロウ付けとしては例えばＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ−Ｉｎなどを組み合わせた成分系があるが特に制限は無く公知の活性金属用のロウ材を採用できる。
【００４３】
セラミックス板１０の表面をメタライズもしくは無電解メッキもしくはメタライズ後に電解メッキして、該セラミックス板１０と通電用金属薄板３０あるいは熱応力緩和用金属薄板３１をロウ付けする方法もある。セラミックス板１０の表面にメタライズや金属メッキを施すことにより、セラミックス板１０とロウ材の濡れ性がよくなりロウ付けの接合強度が向上するとともに、セラミックス板１０と通電用金属薄板３０あるいは熱応力緩和用金属薄板３１のロウ付けに各種のロウ材が適用できるようになる。
【００４４】
セラミックス板１０にメタライズする方法としては、例えば高融点金属法（Ｍｏ−Ｍｎ法）のように、Ｍｏ−Ｍｎなどの高融点金属粉末を主成分とするメタライズペーストをセラミックス板１０に塗布し、加湿した還元性ガス中で焼成してメタライズ層を形成する方法がある。また、真空蒸着法あるいはスパッタリング法などが挙げられるが、セラミックス板１０にメタライズできれば特に制限は無く、公知の形成方法を採用できる。
【００４５】
セラミックス板１０に直接的にメッキする方法としては、無電解Ｎｉメッキや無電解Ｎｉ−Ｂメッキあるいは無電解Ｃｕメッキなどがある。例えば無電解Ｎｉメッキは樹脂やセラミックスなどの不活性な材料の表面に活性金属を吸着させて活性化し、その活性化金属に対してメッキする方法である。セラミックス板１０に直接的に金属メッキができれば特に制限は無く、公知の形成方法を採用することができる。
【００４６】
セラミックス板１０に間接的にメッキする方法としては、高融点金属法（Ｍｏ−Ｍｎ法）などでメタライズした後に、ＮｉやＣｕあるいはＣｒなどの電気メッキを施す方法がある。セラミックス板１０のメタライズ面に金属メッキができれば特に制限は無く、公知の形成方法を採用できる。セラミックス板１０にメタライズや金属メッキを施した後の金属薄板３０とのロウ付け方法としては、活性金属ロウ付けの他、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）などを含有するロウ材によるロウ付け方法を適用できるが、通電用金属薄板３０あるいは熱応力緩和用金属薄板３１と接合できれば特に制限は無く公知の方法が採用できる。
【００４７】
超硬板１０と通電用金属薄板３０、超硬板と熱応力緩和用金属薄板３１、通電用金属薄板３０と熱応力緩和用金属薄板３１、通電用金属薄板３０とスタッド溶接ピン２０、応力緩和用金属薄板３１とスタッド溶接ピン２０とのロウ付けは、活性金属ロウ、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）などを含有するロウ材によるロウ付けを適用できるが、超硬板１０、通電用金属薄板３０、熱応力緩和用金属薄板３１、スタッド溶接ピン２０がそれぞれの組み合わせで接合できれば特に制限は無く公知の方法を適用することができる。
【００４８】
第４の解決手段は、図７、図８、図９、図１０、図１１に示すように、前記耐磨耗板１０に凹み部１１を設け、該凹み部１１の断面形状が長方形凹み部１１ａもしくは逆台形凹み部１１ｂもしくはＴ型凹み部１１ｃであり、該凹み部１１と前記スタッド溶接ピン２０の間に通電用金属薄板３０や熱応力緩和用金属薄板３１を挿入してロウ付けした耐磨耗板１０の取付け方法である。
【００４９】
凹み部１１は図８、図９、図１０、図１１に示すように、通電用金属薄板３０や熱応力緩和用金属薄板３１及びスタッド溶接ピン２０をスタッド溶接した時の非溶融部２０ａが格納できる深さがよい。深さは０．２〜３．０ｍｍである。０．２ｍｍより浅いと通電用金属薄板３０や熱応力緩和用金属薄板３１及びスタッド溶接ピン２０の厚さが薄くなりロウ付け強度やスタッド溶接強が不足する。３．０ｍｍより深いと耐磨耗板１０の強度が低下する。望ましくは０．５〜２．０ｍｍである。
【００５０】
凹み部１１を図１０に示すように逆台形凹み部１１ｂしてかつスタッド溶接ピン２０の非溶融部２０ａの形状をテーパにすれば耐磨耗板１０の固定を強化できる。また、図１１に示すようなＴ型凹み部にしてかつスタッド溶接ピン２０の非溶融部２０ａの形状をＴ型にすれば耐磨耗板１０の固定を強化できる。
【００５１】
第５の解決手段は、図１１に示すように、前記通電用金属薄板３０に切込み３０ｂや切り欠き３０ｃを設けた耐磨耗板１０の取付け方法である。
【００５２】
通電用金属薄板３０に切込み３０ｂや切り欠き３０ｃを設けることによりスタッド溶接後に通電用金属薄板３０の延長部３０ａを除去しやすくなる。切込み３０ｂや切り欠き３０ｃの大きさは通電用金属薄板３０の厚みや幅及びスタッド溶接ピン２０の大きさで決定されるが、通電性に支障が生じないように考慮する。
【００５３】
第６の解決手段は、図１２、図１３、図１５、図１６に示すように、前記通電用金属薄板３０の下面に絶縁材４０を設けた耐磨耗板１０の取付け方法である。絶縁材４０はビニールテープやナイロンテープなどの樹脂テープがよい。また、樹脂や塗料あるいはエナメルなどを塗布してもよい。耐磨耗板１０が超硬合金や導電性セラミックスの場合は、耐磨耗板１０と金属母材５０を絶縁する必要がある。耐磨耗板１０が金属母材５０や隣り合う耐磨耗板１０と接触する部分に絶縁材４０を被覆すればよい。絶縁材４０の被覆方法としては樹脂、塗料、エナメルなどを塗布したり、樹脂などのテープを張り付けたりする方法があるが、絶縁性がありかつ被覆できる材料であれば特に制限はない。
【００５４】
第７の解決手段は、図１４に示すように、前記耐磨耗板１０の底部に緩衝材８０を設けた耐磨耗板１０の取付け方法である。緩衝材８０はゴムや繊維などが適している。ゴムには天然ゴムや合成ゴムが使用できる。繊維には植物繊維もしくは化学繊維もしくは金属繊維もしくはセラミックス繊維などが使用できる。あるいはゴムや繊維を組み合わせたものでもよい。緩衝材８０として耐磨耗板１０に付加される衝撃力や、金属母材５０との密着性を向上できる素材であればよい。緩衝材８０の厚みは０．１〜１０．０ｍｍがよい。０・１ｍｍより薄いと緩衝効果がない。１０．０ｍｍより厚いと耐磨耗板１０のスタッド溶接ピン２０の溶接部にモーメントが生じ破損する危険性がある。望ましくは０．３〜３ｍｍである。緩衝材８０は耐磨耗板１０と金属母材５０との間で挟んで固定しても良いが、耐磨耗板１０と接着剤で張り付けてもよい。
【００５５】
第８の解決手段は、図１〜図１６に示すように、前記耐磨耗板１０と前記スタッド溶接ピン２０の間に通電用金属薄板３０が挿入されてロウ付けされているか、もしくは通電用金属薄板３０と少なくとも１枚以上の熱応力緩和用金属薄板３１を挿入してロウ付けされているスタッド溶接用耐磨耗板１０である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】は通電用金属薄板とスタッド溶接ピンをロウ付けした耐磨耗板の斜視図である。
【図２】は通電用金属薄板とスタッド溶接ピンをロウ付けした耐磨耗板の側面図である。
【図３】は耐磨耗板をスタッド溶接する時の側面図である。
【図４】は耐磨耗板をスタッド溶接した後の側面図である。
【図５】はスタッド溶接後に通電用金属薄板の延長部を除去した側面図である。
【図６】は熱応力緩和用金属薄板と通電用金属薄板とスタッド溶接ピンをロウ付けした耐磨耗板の側面図である。
【図７】は凹み部を設けて通電用金属薄板とスタッド溶接ピンをロウ付けした耐磨耗板の斜視図である。
【図８】は凹み部を設けて通電用金属薄板とスタッド溶接ピンをロウ付けした耐磨耗板の断面図である。
【図９】は凹み部を設けて熱応力緩和用金属薄板と通電用金属薄板とスタッド溶接ピンをロウ付けした耐磨耗板の断面図である。
【図１０】は逆台形凹み部に通電用金属薄板とスタッド溶接ピンをロウ付けした耐磨耗板の断面図である。
【図１１】はＴ型凹み部に通電用金属薄板とスタッド溶接ピンをロウ付けした耐磨耗板の断面図である。
【図１２】は通電用金属薄板に切込みや切り欠きを設けた耐磨耗板の平面図である。
【図１３】は通電用金属薄板に絶縁材を取付けた耐磨耗板の平面図である。
【図１４】は緩衝材を取付けた耐磨耗板の断面図である。
【図１５】は凹み部を設けた耐磨耗板を通電用金属薄板に絶縁材を設けてスタッド溶接する前の断面図である。
【図１６】は凹み部を設けた耐磨耗板を通電用金属薄板に絶縁材を設けてスタッド溶接した後の断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０：耐磨耗板、１１：凹み部、１１ａ：長方形凹み部、１１ｂ：逆台形凹み部、１１ｃ：Ｔ型凹み部、２０：スタッド溶接ピン、２０ａ：非溶融部、２１：突起、３０：通電用金属薄板、３０ａ：延長部、３０ｂ：切込み、３０ｃ：切り欠き、３１：熱応力緩和用金属薄板、４０：絶縁材、５０：金属母材、６０：スタッド溶接ガン、６１：鋏、７０：押さえ治具、８０：緩衝材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐磨耗板とスタッド溶接ピンをロウ付けして、該スタッド溶接ピンを金属母材にスタッド溶接して、前記耐磨耗板を該金属母材に取付ける方法において、前記耐磨耗板と前記スタッド溶接ピンの間に通電用金属薄板を挿入してロウ付けし、該通電用金属薄板に通電して、前記スタッド溶接ピンを前記金属母材にスタッド溶接することを特徴とする耐磨耗板の取付け方法。
【請求項２】
前記耐磨耗板と前記スタッド溶接ピンの間に通電用金属薄板を挿入するとともに、少なくとも１枚以上の熱応力緩和用金属薄板を挿入したことを特徴とする請求項１及び請求項２記載の耐磨耗板の取付け方法。
【請求項３】
前記耐磨耗板がセラミックス板もしくは超硬板であることを特徴とする請求項１記載の耐磨耗板の取付け方法。
【請求項４】
前記耐磨耗板に凹み部を設け、該凹み部の断面形状が長方形凹み部もしくは逆台形凹み部もしくはＴ型凹み部であり、該凹み部と前記スタッド溶接ピンの間に通電用金属薄板や熱応力緩和用金属薄板を挿入してロウ付けしたことを特徴とする請求項１及び請求項２及び請求項３記載の耐磨耗板の取付け方法。
【請求項５】
前記通電用金属薄板に切り欠きや切込みを設けたことを特徴とする請求項１及び請求項２及び請求項３及び請求項４記載の耐磨耗板の取付け方法。
【請求項６】
前記通電用金属薄板の下面に絶縁材を設けたことを特徴とする請求項１及び請求項２及び請求項３記載及び請求項４及び請求項５記載の耐磨耗板の取付け方法。
【請求項７】
前記耐磨耗板の底部に緩衝材を設けたことを特徴とする請求項１及び請求項２及び請求項３記載及び請求項４及び請求項５記載の耐磨耗板の取付け方法。
【請求項８】
前記耐磨耗板と前記スタッド溶接ピンの間に通電用金属薄板が挿入されてロウ付けされているか、もしくは通電用金属薄板と少なくとも１枚以上の熱応力緩和用金属薄板を挿入してロウ付けされていることを特徴とする請求項１及び請求項２及び請求項３及び請求項４及び請求項５及び請求項６記載のスタッド溶接用耐磨耗板。
【請求項１】
耐磨耗板とスタッド溶接ピンをロウ付けして、該スタッド溶接ピンを金属母材にスタッド溶接して、前記耐磨耗板を該金属母材に取付ける方法において、前記耐磨耗板と前記スタッド溶接ピンの間に通電用金属薄板を挿入してロウ付けし、該通電用金属薄板に通電して、前記スタッド溶接ピンを前記金属母材にスタッド溶接することを特徴とする耐磨耗板の取付け方法。
【請求項２】
前記耐磨耗板と前記スタッド溶接ピンの間に通電用金属薄板を挿入するとともに、少なくとも１枚以上の熱応力緩和用金属薄板を挿入したことを特徴とする請求項１及び請求項２記載の耐磨耗板の取付け方法。
【請求項３】
前記耐磨耗板がセラミックス板もしくは超硬板であることを特徴とする請求項１記載の耐磨耗板の取付け方法。
【請求項４】
前記耐磨耗板に凹み部を設け、該凹み部の断面形状が長方形凹み部もしくは逆台形凹み部もしくはＴ型凹み部であり、該凹み部と前記スタッド溶接ピンの間に通電用金属薄板や熱応力緩和用金属薄板を挿入してロウ付けしたことを特徴とする請求項１及び請求項２及び請求項３記載の耐磨耗板の取付け方法。
【請求項５】
前記通電用金属薄板に切り欠きや切込みを設けたことを特徴とする請求項１及び請求項２及び請求項３及び請求項４記載の耐磨耗板の取付け方法。
【請求項６】
前記通電用金属薄板の下面に絶縁材を設けたことを特徴とする請求項１及び請求項２及び請求項３記載及び請求項４及び請求項５記載の耐磨耗板の取付け方法。
【請求項７】
前記耐磨耗板の底部に緩衝材を設けたことを特徴とする請求項１及び請求項２及び請求項３記載及び請求項４及び請求項５記載の耐磨耗板の取付け方法。
【請求項８】
前記耐磨耗板と前記スタッド溶接ピンの間に通電用金属薄板が挿入されてロウ付けされているか、もしくは通電用金属薄板と少なくとも１枚以上の熱応力緩和用金属薄板を挿入してロウ付けされていることを特徴とする請求項１及び請求項２及び請求項３及び請求項４及び請求項５及び請求項６記載のスタッド溶接用耐磨耗板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−１６０６５３（Ｐ２００９−１６０６５３Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７０３５（Ｐ２００８−２７０３５）
【出願日】平成２０年１月９日（２００８．１．９）
【出願人】（５０４１３２９６２）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月９日（２００８．１．９）
【出願人】（５０４１３２９６２）
【Ｆターム（参考）】
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