JP2003048786A - Method of joining metal and ceramics - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、溶接及び接合技術
に関し、特に、火力プラントでの石炭や灰の飛散部、セ
メント製造プラント等における耐エロージョン部材、真
空容器や耐圧容器の絶縁シール部等で用いられる金属と
セラミックスとの接合部での接合方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a welding and joining technique, and more particularly, to a coal or ash scattering part in a thermal power plant, an erosion resistant member in a cement manufacturing plant, an insulating seal part for a vacuum container or a pressure container. The present invention relates to a joining method at a joining portion between used metal and ceramics.
【０００２】[0002]
【従来の技術】セラミックスは硬く、高温に強く、耐食
性が良好である等の優れた特徴を有しているが、衝撃に
弱いことから、周囲を金属で補強するなどのように、金
属部材に接合して使用される場合が多い。この金属部材
とセラミックスとを接合する方法として、ろう付けによ
る方法や、ボルト等を用いてセラミックスを金属部材に
機械的に繋ぐ方法等が行われている。2. Description of the Related Art Ceramics have excellent characteristics such as hardness, high temperature resistance, and good corrosion resistance. However, since they are weak against impact, they can be used as metal members such as reinforcing the surroundings with metal. Often used by joining. As a method of joining the metal member and the ceramics, a brazing method, a method of mechanically connecting the ceramics to the metal member using a bolt or the like is performed.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、ろう付けによ
る方法によると、ろう材を溶かすために８００℃から１
０００℃以上の温度まで加熱する必要があり、加熱後の
冷却過程において、金属とセラミックスとの熱膨張差に
起因する応力が発生し、割れを生じやすい。また、ろう
材とセラミックスの濡れを確保するために、接合に先立
ってセラミックス表面に金属膜をつけるメタライズ処理
を必要とする等、接合工程が複雑となり、コスト高とな
る。応力の緩和を目的として、セラミックスと金属との
間に熱膨張係数が両者の中間である材料を挟むことも行
われているが、これもコスト高を招く一因となってい
る。一方、ボルト等を用いてセラミックスを金属部材に
機械的に繋ぐ方法は、工程が複雑でコストが高く、ボル
ト材部分が劣化してセラミックスが剥がれ落ちることが
あり、問題となっていた。本発明は、このような事情を
考慮してなされたもので、簡単な工程、かつ低コスト
で、セラミックスの割れが生じにくい、金属とセラミッ
クスとの接合方法を提供することを目的とする。However, according to the brazing method, it is necessary to melt the brazing filler metal at 800 ° C.
It is necessary to heat up to a temperature of 000 ° C. or higher, and in the cooling process after heating, stress due to the difference in thermal expansion between the metal and the ceramics is generated and cracking is likely to occur. Further, in order to ensure the wetting of the brazing material and the ceramic, a metallizing process for attaching a metal film to the surface of the ceramic is required prior to the bonding, which complicates the bonding process and increases the cost. For the purpose of relaxing the stress, a material having a thermal expansion coefficient between those of ceramics and a metal is sandwiched between them, but this is also a cause of increasing the cost. On the other hand, the method of mechanically connecting ceramics to a metal member using a bolt or the like is a problem because the process is complicated and the cost is high, and the portion of the bolt material may deteriorate and the ceramic may come off. The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for joining a metal and a ceramic, which has a simple process and a low cost, and in which cracking of the ceramic is unlikely to occur.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、請求項１記載の発明は、金属とセラミックスとの
間に緩衝材を挟み、加圧条件下で加熱して金属とセラミ
ックスとを接合することを特徴とする金属とセラミック
スとの接合方法である。この金属とセラミックスとの接
合方法では、金属とセラミックスとの間に緩衝材を挟ん
で加圧条件下で加熱して金属とセラミックスとを接合す
ることにより、金属とセラミックスとの密着性を良くし
て接合することができるため、簡便に金属とセラミック
スとを接合することができる。請求項２記載の発明は、
請求項１記載の金属とセラミックスとの接合方法におい
て、緩衝材としてアルミニウム又はアルミニウム合金を
用いたことを特徴とする。この金属とセラミックスとの
接合方法では、緩衝材としてアルミニウム又はアルミニ
ウム合金を用いることにより、接合時の緩衝材の温度を
５００℃〜６００℃程度として、金属とセラミックスと
を良好に接合することができ、熱応力を緩和して接合後
の割れの発生を防止することができる。請求項３記載の
発明は、請求項２記載の金属とセラミックスとの接合方
法において、 アルミニウム又はアルミニウム合金の加
圧前の厚みが０．３ｍｍ以上であることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の金属とセラミッ
クスとの接合方法において、 アルミニウム又はアルミ
ニウム合金の加圧前の厚みと加圧変形後の厚みとの差を
加圧前の厚みで割って求められる変形割合が３３％以上
であることを特徴とする。この金属とセラミックスとの
接合方法では、アルミニウム又はアルミニウム合金の加
圧前の厚みを０．３ｍｍ以上とし、アルミニウムの変形
割合を３３％以上とすることにより、金属とセラミック
スとの密着性を良くすることができる。In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is such that a cushioning material is sandwiched between a metal and a ceramic and heated under a pressure condition to form the metal and the ceramic. Is a method of joining metal and ceramics. In this metal-ceramic bonding method, a cushioning material is sandwiched between the metal and the ceramic to heat the metal and the ceramic under pressure to bond the metal and the ceramic, thereby improving the adhesion between the metal and the ceramic. Since they can be joined together, the metal and the ceramic can be easily joined together. The invention according to claim 2 is
In the method for joining metal and ceramics according to claim 1, aluminum or an aluminum alloy is used as a buffer material. In this method of joining metal and ceramics, by using aluminum or aluminum alloy as the cushioning material, the temperature of the cushioning material at the time of joining can be set to about 500 ° C. to 600 ° C., and the metal and ceramics can be joined well. The thermal stress can be relaxed and the occurrence of cracks after joining can be prevented. According to a third aspect of the present invention, in the method for joining the metal and the ceramics according to the second aspect, the thickness of the aluminum or aluminum alloy before pressing is 0.3 mm or more.
According to a fourth aspect of the present invention, in the method for joining the metal and the ceramics according to the third aspect, the difference between the thickness of aluminum or aluminum alloy before pressurization and the thickness after pressurization deformation is divided by the thickness before pressurization. The deformation ratio obtained by the above is 33% or more. In this metal-ceramic bonding method, the thickness of aluminum or aluminum alloy before pressing is 0.3 mm or more, and the deformation ratio of aluminum is 33% or more to improve the adhesion between the metal and ceramics. be able to.
【０００５】請求項５記載の発明は、請求項１、２、３
又は４記載の金属とセラミックスとの接合方法におい
て、緩衝材より低融点のシート材を緩衝材の周囲に配置
して加熱することを特徴とする。請求項６記載の発明
は、請求項５記載の金属とセラミックスとの接合方法に
おいて、 シート材はアルミニウム−シリコンを含む合
金であることを特徴とする。この金属とセラミックスと
の接合方法では、緩衝材より低融点のシート材を緩衝材
の周囲に配置して加熱し、このシート材としてアルミニ
ウム−シリコンを含む合金を用いることにより、緩衝材
表面を覆う酸化皮膜を破壊することができ、接合圧力を
より小さくし、緩衝材の変形量をより少なくしても、金
属とセラミックスとを良好に接合することができる。請
求項７記載の発明は、請求項１、２、３、４、５又は６
記載の金属とセラミックスとの接合方法において、接合
時に緩衝材に対して超音波振動を加えて酸化皮膜を除去
することを特徴とする。この金属とセラミックスとの接
合方法では、接合時に緩衝材に対して超音波振動を加え
ることにより、緩衝材表面を覆う酸化皮膜を破壊するこ
とができ、接合圧力をより小さくし、緩衝材の変形量を
より少なくしても、金属とセラミックスとを良好に接合
することができる。請求項８記載の発明は、請求項１、
２、３、４、５又は６記載の金属とセラミックスとの接
合方法において、接合時に緩衝材と金属及び／又はセラ
ミックスとを擦りあわせて前記酸化皮膜を除去すること
を特徴とする。この金属とセラミックスとの接合方法で
は、緩衝材と金属及び／又はセラミックスとを擦りあわ
せることにより、緩衝材表面を覆う酸化皮膜を破壊する
ことができ、接合圧力をより小さくし、緩衝材の変形量
をより少なくしても、金属とセラミックスとを良好に接
合することができる。The invention according to claim 5 is the invention as defined in claims 1, 2, and 3.
Alternatively, in the method for joining a metal and a ceramic according to item 4, a sheet material having a melting point lower than that of the cushioning material is arranged around the cushioning material and heated. The invention according to claim 6 is the method for joining a metal and ceramics according to claim 5, wherein the sheet material is an alloy containing aluminum-silicon. In this method of joining metal and ceramics, a sheet material having a melting point lower than that of the cushioning material is placed around the cushioning material and heated, and the surface of the cushioning material is covered by using an alloy containing aluminum-silicon as the sheet material. The oxide film can be destroyed, and the metal and the ceramic can be satisfactorily bonded even if the bonding pressure is made smaller and the amount of deformation of the cushioning material is made smaller. The invention according to claim 7 is the invention according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6.
The method of joining a metal and a ceramic described above is characterized in that ultrasonic vibration is applied to the cushioning material at the time of joining to remove the oxide film. In this method of joining metal and ceramics, by applying ultrasonic vibration to the cushioning material at the time of joining, the oxide film covering the surface of the cushioning material can be destroyed, the joining pressure can be made smaller, and the deformation of the cushioning material can be reduced. Even if the amount is reduced, the metal and the ceramic can be bonded well. The invention described in claim 8 is,
In the method for joining a metal and a ceramic according to 2, 3, 4, 5 or 6, the oxide film is removed by rubbing the cushioning material and the metal and / or the ceramic at the time of joining. In this method of joining metal and ceramics, the oxide film covering the surface of the cushioning material can be destroyed by rubbing the cushioning material with the metal and / or ceramics, and the joining pressure can be made smaller, resulting in deformation of the cushioning material. Even if the amount is reduced, the metal and the ceramic can be bonded well.
【０００６】[0006]
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
まず、本発明の金属とセラミックスとの接合方法の第１
の例について説明する。図１に、この例の金属とセラミ
ックスとの接合方法における接合面を示している。図１
中、符号１は金属、符号２はセラミックスである。この
金属１とセラミックス２との間に、金属１とセラミック
ス２との密着性を良くするための緩衝材３を挟み、加圧
条件下で加熱して金属１とセラミックス２とを接合す
る。この緩衝材３として、アルミニウムまたはアルミニ
ウム合金を用いることが好ましい。アルミニウムやアル
ミニウム合金は活性な金属であるため、金属１及びセラ
ミックス２との密着性が良好で、接合材料として好適で
ある。また、アルミニウムやアルミニウム合金は軟質で
あるため、金属１とセラミックス２との間に緩衝材３と
して挟まれることで、熱応力を緩和して接合後の割れの
発生を防止する特性を持つ。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below.
First, the first method of joining metal and ceramics of the present invention
An example will be described. FIG. 1 shows a joining surface in the joining method of metal and ceramics of this example. Figure 1
Among them, reference numeral 1 is metal, and reference numeral 2 is ceramics. A cushioning material 3 for improving adhesion between the metal 1 and the ceramics 2 is sandwiched between the metal 1 and the ceramics 2 and heated under pressure to bond the metal 1 and the ceramics 2 together. As the buffer material 3, it is preferable to use aluminum or an aluminum alloy. Since aluminum and aluminum alloys are active metals, they have good adhesion to the metal 1 and the ceramics 2 and are suitable as a joining material. Further, since aluminum and aluminum alloy are soft, they are sandwiched between the metal 1 and the ceramics 2 as the cushioning material 3, so that they have the property of relaxing thermal stress and preventing cracking after joining.
【０００７】金属１が例えばステンレスであり、セラミ
ックス２が例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）であり、緩衝材
３として純粋なアルミニウムを用いた場合、緩衝材３の
厚みは0.3ｍｍ以上であることが好ましく、１ｍｍ以上
であることがより好ましい。また、緩衝材３として純粋
なアルミニウムを用いて加圧する際の、緩衝材３の変形
量は３３％以上であることが好ましい。ここで、緩衝材
３の変形割合は、緩衝材３の加圧前の厚みと加圧変形後
の厚みとの差を加圧前の厚みで割った量を百分率で表し
たものである。When the metal 1 is, for example, stainless steel, the ceramics 2 is, for example, alumina (Al 2 O 3 ) and pure aluminum is used as the buffer material 3, the thickness of the buffer material 3 is 0.3 mm or more. It is preferably 1 mm or more, and more preferably 1 mm or more. Further, it is preferable that the amount of deformation of the cushioning material 3 when applying pressure using pure aluminum as the cushioning material 3 is 33% or more. Here, the deformation ratio of the cushioning material 3 is the amount obtained by dividing the difference between the thickness of the cushioning material 3 before pressurization and the thickness of the cushioning material 3 after pressurization by the thickness before pressurization, as a percentage.
【０００８】このように、緩衝材３の厚み又は変形割合
が一定値以上あることが好ましいのは、金属１とセラミ
ックス２とが緩衝材３を介して十分に接合するために
は、緩衝材３が一定量以上変形して金属１及びセラミッ
クス２と密着することが必要であり、この緩衝材３の一
定値以上の変形には、緩衝材３の厚みが一定量以上であ
ることが必要となるからである。緩衝材３に圧力を加え
た場合の緩衝材３の変形挙動は、緩衝材３の温度や成分
に影響を受ける。例えば、４５０℃で加圧変形する場
合、緩衝材３として純粋なアルミニウムを用いた場合に
は、４．９ＭＰａ以上の圧力で圧縮変形が可能となる。
また、緩衝材３としてアルミニウム合金を用いた場合に
は、９．８ＭＰａ以上の圧力で圧縮変形が可能となる。
いずれの場合も、緩衝材３の温度を上げることによっ
て、より低い加圧力で変形が可能となる。As described above, it is preferable that the thickness or the deformation ratio of the cushioning material 3 is equal to or more than a certain value, in order to sufficiently bond the metal 1 and the ceramics 2 with the cushioning material 3 interposed therebetween. Needs to be deformed by a certain amount or more so as to be in close contact with the metal 1 and the ceramics 2, and in order to deform the cushioning member 3 by a certain amount or more, the thickness of the cushioning member 3 needs to be a certain amount or more. Because. The deformation behavior of the buffer material 3 when pressure is applied to the buffer material 3 is affected by the temperature and components of the buffer material 3. For example, in the case of pressure deformation at 450 ° C., when pure aluminum is used as the cushioning material 3, compression deformation is possible at a pressure of 4.9 MPa or more.
Further, when an aluminum alloy is used as the cushioning material 3, it becomes possible to compressively deform at a pressure of 9.8 MPa or more.
In any case, by increasing the temperature of the cushioning material 3, it becomes possible to deform with a lower pressing force.
【０００９】この例の金属とセラミックスとの接合方法
によると、金属１とセラミックス２との間に緩衝材３を
挟み、加圧条件下で加熱して金属とセラミックスとを接
合することにより、金属１とセラミックス２との密着性
を良くして接合することができるため、簡単な工程で、
かつ低コストで金属とセラミックスとを接合することが
できる。また、緩衝材３としてアルミニウムまたはアル
ミニウム合金を用いることにより、接合時の緩衝材３の
温度を５００℃〜６００℃程度として、金属とセラミッ
クスとを良好に接合することができ、熱応力を緩和して
接合後の割れの発生を防止することができる。According to the metal-ceramic bonding method of this example, the buffer material 3 is sandwiched between the metal 1 and the ceramic 2 and heated under pressure to bond the metal and the ceramic. 1 and ceramics 2 can be joined together with good adhesion, so a simple process
Moreover, the metal and the ceramic can be joined at low cost. Further, by using aluminum or an aluminum alloy as the cushioning material 3, the temperature of the cushioning material 3 at the time of joining can be set to about 500 ° C. to 600 ° C., and the metal and the ceramic can be joined well, and the thermal stress can be relaxed. It is possible to prevent cracking after joining.
【００１０】次に、本発明の金属とセラミックスとの接
合方法の第２の例について説明する。図２に、この例の
金属とセラミックスとの接合方法における接合面を示し
ている。図２中、符号１は金属、符号２はセラミックス
である。この金属１とセラミックス２との間に、緩衝材
３を挟み、この緩衝材３と金属１との間及び緩衝材３と
セラミックス２との間に酸化皮膜５を溶解する物質を含
むシート材４を挟んで、加圧条件下で加熱して金属１と
セラミックス２とを接合する。緩衝材３の表面は酸化皮
膜５で覆われていることが多く、この酸化皮膜５で緩衝
材３の表面が覆われることによって、緩衝材３と金属１
及びセラミックス２との密着性が劣化する。シート材４
は、緩衝材３よりも低融点のアルミニウム合金シート、
例えばシリコンを少量含むアルミニウムのシートであ
る。緩衝材３の融点よりもシート材４の融点が低いた
め、このシート材４が加熱されると，シート材４に含ま
れるシリコン成分が融解して、緩衝材３とシート材４と
の界面にシリコンの融液が生成され、融解したシリコン
が緩衝材３中に浸入する際に、緩衝材３表面を覆う酸化
皮膜５を破壊することが可能となる。この酸化皮膜５が
破壊されることにより、緩衝材３と金属１及びセラミッ
クス２との密着性が向上するため、接合圧力を小さくし
ても、金属１とセラミックス２とを接合することが可能
となる。また、緩衝材３の加圧による変形割合が小さく
ても、金属１とセラミックス２とを接合することが可能
となる。Next, a second example of the method for joining metal and ceramics of the present invention will be described. FIG. 2 shows a joining surface in the joining method of metal and ceramics of this example. In FIG. 2, reference numeral 1 is metal, and reference numeral 2 is ceramics. A cushioning material 3 is sandwiched between the metal 1 and the ceramics 2, and a sheet material 4 containing a substance that dissolves the oxide film 5 between the cushioning material 3 and the metal 1 and between the cushioning material 3 and the ceramics 2. The metal 1 and the ceramics 2 are bonded to each other by heating under pressure between the metal 1 and the ceramics 2. The surface of the cushioning material 3 is often covered with the oxide film 5, and by covering the surface of the cushioning material 3 with this oxide film 5, the cushioning material 3 and the metal 1
And the adhesiveness with the ceramics 2 deteriorates. Sheet material 4
Is an aluminum alloy sheet having a lower melting point than the cushioning material 3,
For example, an aluminum sheet containing a small amount of silicon. Since the melting point of the sheet material 4 is lower than the melting point of the cushioning material 3, when the sheet material 4 is heated, the silicon component contained in the sheet material 4 is melted and the interface between the cushioning material 3 and the sheet material 4 is melted. When a melt of silicon is generated and the melted silicon penetrates into the buffer material 3, the oxide film 5 covering the surface of the buffer material 3 can be destroyed. Since the oxide film 5 is destroyed, the adhesion between the buffer material 3 and the metal 1 and the ceramics 2 is improved, so that the metal 1 and the ceramics 2 can be bonded even if the bonding pressure is reduced. Become. Further, even if the deformation rate of the cushioning material 3 due to the pressurization is small, the metal 1 and the ceramics 2 can be joined.
【００１１】この例の金属とセラミックスとの接合方法
によると、金属１とセラミックス２との間に、緩衝材３
を挟み、この緩衝材３と金属１との間及び緩衝材３とセ
ラミックス２との間に、緩衝材３の表面を覆う酸化皮膜
５を溶解する物質を含むシート材４を挟んで、加圧条件
下で加熱して金属１とセラミックス２とを接合すること
により、緩衝材３表面を覆う酸化皮膜５を破壊すること
ができ、接合圧力をより小さくし、緩衝材３の変形割合
をより少なくしても、金属とセラミックスとを良好に接
合することができる。According to the method of joining the metal and the ceramics of this example, the cushioning material 3 is provided between the metal 1 and the ceramics 2.
And the sheet material 4 containing a substance that dissolves the oxide film 5 covering the surface of the cushioning material 3 is sandwiched between the cushioning material 3 and the metal 1 and between the cushioning material 3 and the ceramics 2, and the pressure is applied. By heating under the conditions to bond the metal 1 and the ceramics 2, the oxide film 5 covering the surface of the buffer material 3 can be destroyed, the bonding pressure can be made smaller, and the deformation ratio of the buffer material 3 can be made smaller. Even if it does, a metal and ceramics can be joined satisfactorily.
【００１２】次に、本発明の金属とセラミックスとの接
合方法の第３の例について説明する。この例は、図３に
示すように、金属１とセラミックス２との間に緩衝材３
を挟み、加圧条件下で加熱して金属１とセラミックス２
とを接合する際に、緩衝材３に対して超音波振動を加え
て、緩衝材３表面を覆う酸化皮膜５を破壊して接合する
ものである。この接合方法は、図２に示したように、緩
衝材３と金属１との間及び緩衝材３とセラミックス２と
の間にシート材４を挟んで、金属１とセラミックス２と
を接合する場合においても有効である。この酸化皮膜５
が破壊されることにより、接合圧力を小さくしても、金
属１とセラミックス２とを接合することが可能となる。
また、緩衝材３の加圧による変形割合が小さくても、金
属１とセラミックス２とを接合することが可能となる。Next, a third example of the method for joining metal and ceramics of the present invention will be described. In this example, as shown in FIG. 3, a cushioning material 3 is provided between the metal 1 and the ceramics 2.
Sandwiched between them and heated under pressure to heat metal 1 and ceramics 2.
At the time of joining and, the ultrasonic wave is applied to the cushioning material 3 to destroy the oxide film 5 covering the surface of the cushioning material 3 so that the cushioning material 3 is joined. This joining method is used when joining the metal 1 and the ceramics 2 by sandwiching the sheet material 4 between the cushioning material 3 and the metal 1 and between the cushioning material 3 and the ceramics 2 as shown in FIG. Is also effective in. This oxide film 5
By breaking, the metal 1 and the ceramics 2 can be bonded even if the bonding pressure is reduced.
Further, even if the deformation rate of the cushioning material 3 due to the pressurization is small, the metal 1 and the ceramics 2 can be joined.
【００１３】この例の金属とセラミックスとの接合方法
によると、金属１とセラミックス２との間に緩衝材３を
挟み、加圧条件下で加熱して金属１とセラミックス２と
を接合する際に、緩衝材３に対して超音波振動を加える
ことにより、緩衝材３表面を覆う酸化皮膜５を破壊する
ことができ、接合圧力をより小さくし、緩衝材３の変形
割合をより少なくしても、金属とセラミックスとを良好
に接合することができる。According to the method for joining metal and ceramics of this example, when the buffer material 3 is sandwiched between the metal 1 and the ceramics 2 and heated under pressure, the metal 1 and the ceramics 2 are joined together. By applying ultrasonic vibration to the cushioning material 3, the oxide film 5 covering the surface of the cushioning material 3 can be destroyed, and the bonding pressure can be made smaller and the deformation rate of the cushioning material 3 can be made smaller. The metal and the ceramic can be joined well.
【００１４】次に、本発明の金属とセラミックスとの接
合方法の第４の例について説明する。この例は、図３に
示すように、金属１とセラミックス２との間に緩衝材３
を挟み、加圧条件下で加熱して金属１とセラミックス２
とを接合する際に、緩衝材３と金属１及び／又はセラミ
ックス２とを擦り合わせて、緩衝材３表面を覆う酸化皮
膜５を破壊して接合するものである。この接合方法につ
いても、図２に示したように、緩衝材３と金属１との間
及び緩衝材３とセラミックス２との間にシート材４を挟
んで、金属１とセラミックス２とを接合する場合におい
ても有効である。この酸化皮膜５が破壊されることによ
り、接合圧力を小さくしても、金属１とセラミックス２
とを接合することが可能となる。また、緩衝材３の変形
割合が小さくても、金属１とセラミックス２とを接合す
ることが可能となる。Next, a fourth example of the method for joining metal and ceramics of the present invention will be described. In this example, as shown in FIG. 3, a cushioning material 3 is provided between the metal 1 and the ceramics 2.
Sandwiched between them and heated under pressure to heat metal 1 and ceramics 2.
When joining and, the cushioning material 3 and the metal 1 and / or the ceramics 2 are rubbed against each other, and the oxide film 5 covering the surface of the cushioning material 3 is destroyed and joined. Also in this joining method, as shown in FIG. 2, the sheet material 4 is sandwiched between the cushioning material 3 and the metal 1 and between the cushioning material 3 and the ceramics 2 to join the metal 1 and the ceramics 2 together. It is also effective in some cases. Due to the destruction of the oxide film 5, even if the bonding pressure is reduced, the metal 1 and the ceramics 2
It becomes possible to join and. Further, even if the deformation ratio of the cushioning material 3 is small, the metal 1 and the ceramics 2 can be joined together.
【００１５】この例の金属とセラミックスとの接合方法
によると、金属１とセラミックス２との間に緩衝材３を
挟み、加圧条件下で加熱して金属１とセラミックス２と
を接合する際に、緩衝材３と金属１及び／又はセラミッ
クス２とを擦り合わせて、緩衝材３表面を覆う酸化皮膜
５を破壊することができ、接合圧力をより小さくし、緩
衝材３の変形割合をより少なくしても、金属とセラミッ
クスとを良好に接合することができる。According to the method for joining metal and ceramics of this example, when the buffer material 3 is sandwiched between the metal 1 and the ceramics 2 and heated under pressure, the metal 1 and the ceramics 2 are joined together. The oxide film 5 covering the surface of the buffer material 3 can be destroyed by rubbing the buffer material 3 with the metal 1 and / or the ceramics 2, the bonding pressure can be made smaller, and the deformation ratio of the buffer material 3 can be made smaller. Even if it does, a metal and ceramics can be joined satisfactorily.
【００１６】以下、具体例を示す。図４に示す接合確認
用試験片を作成して、金属とセラミックスとの接合状態
を評価する実験を行った。図４中、符合１１は金属の一
例としてのステンレス、符合１２はセラミックスの一例
としてのアルミナ、符合１３は緩衝材としてのアルミニ
ウムまたはアルミニウム合金、符合１４はシート材とし
てのアルミニウムとシリコンとの合金である。これらを
図４に示すように加圧条件下で加熱して接合した後、５
気圧の空気圧を加え、水中において接合面からの空気の
漏れを測定することによって接合状態の良否を評価し
た。A specific example will be shown below. An experiment for evaluating the joining state between the metal and the ceramics was conducted by preparing the joining confirmation test piece shown in FIG. In FIG. 4, reference numeral 11 is stainless steel as an example of metal, reference numeral 12 is alumina as an example of ceramics, reference numeral 13 is aluminum or aluminum alloy as a cushioning material, and reference numeral 14 is an alloy of aluminum and silicon as a sheet material. is there. These are heated under pressure as shown in FIG.
The quality of the bonding state was evaluated by applying air pressure and measuring the leakage of air from the bonding surface in water.
【００１７】（実施例１）本実施例は、純粋なアルミニ
ウムを緩衝材として用いて接合した例であり、その接合
結果を表１に示す。(Example 1) This example is an example in which pure aluminum is used as a cushioning material, and the joining results are shown in Table 1.
【表１】
接合時のアルミニウムの温度は６００℃とした。このよ
うな温度設定としたのは、アルミニウムは６６０℃で融
解するため、固体のアルミニウムを用いて接合するため
には、６００℃程度の温度で接合することが好ましいか
らである。接合圧力は９．８ＭＰａとした。シート材１
４は使用していないため、ステンレス１１とアルミナ１
２、及びアルミニウム１３とアルミナ１２とは直接接合
されている。[Table 1] The temperature of aluminum at the time of joining was 600 ° C. The temperature is set in this manner because aluminum melts at 660 ° C., and therefore, it is preferable to join at a temperature of about 600 ° C. to join using solid aluminum. The bonding pressure was 9.8 MPa. Sheet material 1
4 is not used, so stainless steel 11 and alumina 1
2, and aluminum 13 and alumina 12 are directly bonded.
【００１８】本実施例では、アルミニウム１３の厚みを
変化させて接合試験を行った。試験片１と試験片２は比
較例であり、試験片１でのアルミニウム１３の厚みが
０．１ｍｍと最も薄く、試験片番号が大きくなるにつれ
てアルミニウム１３の厚みが大きくなっている。緩衝材
としてのアルミニウム１３の厚みが０．１ｍｍである試
験片１、及びアルミニウム１３の厚みが０．２ｍｍであ
る試験片２においては、接合状態は不良であった。これ
は、金属とセラミックスとが十分に接合するためには、
緩衝材であるアルミニウムが十分に変形して金属及びセ
ラミックスに密着することが必要であり、緩衝材の厚み
が０．１〜０．２ｍｍでは、加圧接合時に緩衝材自体が
十分に変形することができないためである。In this embodiment, the joining test was conducted by changing the thickness of the aluminum 13. The test piece 1 and the test piece 2 are comparative examples, and the thickness of the aluminum 13 in the test piece 1 is the smallest at 0.1 mm, and the thickness of the aluminum 13 increases as the test piece number increases. In the test piece 1 in which the thickness of the aluminum 13 as the cushioning material was 0.1 mm and the test piece 2 in which the thickness of the aluminum 13 was 0.2 mm, the bonding state was poor. This is because in order for metal and ceramics to be sufficiently bonded,
It is necessary that aluminum, which is a cushioning material, be sufficiently deformed and adhere to metal and ceramics, and if the thickness of the cushioning material is 0.1 to 0.2 mm, the cushioning material itself should be sufficiently deformed during pressure bonding. This is because it cannot be done.
【００１９】これに対し、アルミニウム１３の厚みが
０．３ｍｍである試験片３においては、接合状態は良好
であり、アルミニウム１３の厚みが１．０ｍｍである試
験片４においても接合状態は良好であった。さらに試験
片４よりアルミニウム１３の厚みが大きい試験片５、６
においても接合状態は良好であった。試験片３でのアル
ミニウムの変形割合は３８％、試験片４、試験片５、試
験片６でのアルミニウムの変形割合は５０％であり、緩
衝材であるアルミニウムが十分に変形して金属及びセラ
ミックスに密着することで、良好な接合状態を実現でき
ている。以上の結果から、アルミニウムを緩衝材として
接合する際の緩衝材の厚みは０．３ｍｍ以上とすること
が好ましく、さらに、アルミニウムの変形割合を十分に
とるためには、緩衝材の厚みは１．０ｍｍ以上とするこ
とがより好ましい。On the other hand, the test piece 3 in which the thickness of the aluminum 13 is 0.3 mm is in a good joined state, and the test piece 4 in which the thickness of the aluminum 13 is 1.0 mm is also in a good joined state. there were. Further, the test pieces 5 and 6 in which the thickness of the aluminum 13 is larger than that of the test piece 4
The bonding state was also good. The deformation rate of aluminum in the test piece 3 is 38%, the deformation rate of aluminum in the test piece 4, the test piece 5, and the test piece 6 is 50%, and the aluminum as the cushioning material is sufficiently deformed to cause metal and ceramics. Good adhesion can be achieved by closely adhering to. From the above results, it is preferable that the thickness of the cushioning material when joining aluminum as the cushioning material is 0.3 mm or more. Furthermore, in order to ensure a sufficient deformation ratio of aluminum, the thickness of the cushioning material is 1. It is more preferably 0 mm or more.
【００２０】（実施例２）本実施例は、純粋なアルミニ
ウムを緩衝材として用い、このアルミニウムの接合時に
おける変形量を変えて接合した例であり、その接合結果
を表２に示す。(Embodiment 2) This embodiment is an example in which pure aluminum is used as a cushioning material and the amount of deformation at the time of joining of this aluminum is changed, and the joining results are shown in Table 2.
【表２】
接合時のアルミニウムの温度は６００℃とし、圧力は
９．８ＭＰａとした。本実施例においてもシート材１４
は使用していないため、ステンレス１１とアルミナ１
２、及びアルミニウム１３とアルミナ１２とは直接接合
されている。緩衝材であるアルミニウム１３の厚みはす
べて３．０ｍｍとした。試験片７は比較例であり、この
試験片７では、変形割合を１０％としたため接合状態は
不良であったのに対して、試験片８では変形割合を３３
％、試験片９では変形割合を５０％、試験片１０では変
形割合を６７％としたことにより、接合状態は良好であ
った。以上の結果から、アルミニウムを緩衝材として接
合する際の緩衝材の変形割合は３３％以上とすることが
好ましい。[Table 2] The temperature of aluminum at the time of joining was 600 ° C., and the pressure was 9.8 MPa. Also in this embodiment, the sheet material 14
Is not used, so stainless steel 11 and alumina 1
2, and aluminum 13 and alumina 12 are directly bonded. The thickness of the aluminum 13 as the cushioning material was all 3.0 mm. The test piece 7 is a comparative example, and in the test piece 7, the deformation rate was set to 10%, so the bonding state was poor, whereas in the test piece 8, the deformation rate was 33%.
%, The deformation rate of the test piece 9 was 50%, and the deformation rate of the test piece 10 was 67%, whereby the bonding state was good. From the above results, it is preferable that the deformation ratio of the cushioning material when aluminum is used as the cushioning material is 33% or more.
【００２１】（実施例３）本実施例は、アルミニウム合
金を緩衝材として用いて接合した例であり、その接合結
果を表３に示す。(Embodiment 3) This embodiment is an example of joining using an aluminum alloy as a cushioning material, and the joining results are shown in Table 3.
【表３】
接合時のアルミニウム合金の温度は５００℃とした。こ
れは、使用したアルミニウム合金のなかには６００℃程
度の温度で融解するものがあり、固体のアルミニウム合
金を用いて接合するためには、５００℃程度の温度で接
合することが好ましいからである。圧力は９．８ＭＰａ
とし、変形割合は５０％とした。本実施例においてもシ
ート材１４は使用していないため、ステンレス１１とア
ルミナ１２、及びアルミニウム合金１３とアルミナ１２
とは直接接合されている。緩衝材であるアルミニウム合
金１３の厚みはすべて３．０ｍｍとした。また、接合さ
れる金属であるステンレス１１については、ＳＵＳ３０
４の他、ＳＵＳ４３０についても接合状態を調査した。
試験片１１から試験片１４までのいずれの試験片につい
ても接合状態は良好であり、緩衝材としてアルミニウム
合金を用いても効果があることが明らかとなった。[Table 3] The temperature of the aluminum alloy at the time of joining was 500 ° C. This is because some of the used aluminum alloys melt at a temperature of about 600 ° C., and in order to bond using a solid aluminum alloy, it is preferable to bond at a temperature of about 500 ° C. Pressure is 9.8MPa
And the deformation rate was 50%. Since the sheet material 14 is also not used in this embodiment, the stainless steel 11 and the alumina 12 and the aluminum alloy 13 and the alumina 12 are used.
And are directly joined. The thickness of the aluminum alloy 13 as the cushioning material was all 3.0 mm. For stainless steel 11 which is a metal to be joined, SUS30
4, the bonding state of SUS430 was also investigated.
The bonding state was good for all the test pieces from the test piece 11 to the test piece 14, and it was clarified that the use of the aluminum alloy as the cushioning material is also effective.
【００２２】（実施例４）本実施例は、純粋なアルミニ
ウムを緩衝材として用い、シート材としてアルミニウム
とシリコンとの合金を用いて、緩衝材表面の酸化皮膜を
除去して接合した例であり、その接合結果を表４に示
す。(Embodiment 4) This embodiment is an example in which pure aluminum is used as a cushioning material, an alloy of aluminum and silicon is used as a sheet material, and the oxide film on the surface of the cushioning material is removed and joined. Table 4 shows the joining results.
【表４】
使用したシート材はシリコンを１０重量％含むアルミニ
ウム合金Ａｌ−１０Ｓｉまたはシリコンを５重量％含む
アルミニウム合金Ａｌ−５Ｓｉであり、その厚みはいず
れも0.05ｍｍである。緩衝材であるアルミニウムの厚み
は３．０ｍｍであり、接合時のアルミニウムの温度は６
００℃とした。試験片１５と試験片１６は、圧力を0.98
ＭＰａ、変形割合を５％として接合を行ったものである
が、接合状態は良好であった。この試験片１５及び試験
片１６でのアルミニウムの厚みと接合時のアルミニウム
の温度は、シート材を用いない実施例１の試験片５の場
合と同じであるにもかかわらず、試験片５では圧力９．
８ＭＰａ、変形割合５０％として良好な接合が可能とな
ったのに対して、本実施例の試験片１５及び試験片１６
では、圧力0.98ＭＰａ、変形割合５％で良好な接合状態
を実現できている。[Table 4] The sheet material used is an aluminum alloy Al-10Si containing 10% by weight of silicon or an aluminum alloy Al-5Si containing 5% by weight of silicon, and each has a thickness of 0.05 mm. The thickness of aluminum which is a buffer material is 3.0 mm, and the temperature of aluminum at the time of joining is 6 mm.
It was set to 00 ° C. Test piece 15 and test piece 16 have a pressure of 0.98
Although the joining was performed at MPa and a deformation ratio of 5%, the joining state was good. Although the thickness of aluminum in each of the test pieces 15 and 16 and the temperature of the aluminum at the time of joining are the same as in the case of the test piece 5 of Example 1 in which the sheet material is not used, the test piece 5 has a pressure. 9.
Good joining was made possible with a deformation ratio of 8 MPa and a deformation ratio of 50%, whereas the test piece 15 and the test piece 16 of the present example.
Shows that a good joining state was achieved at a pressure of 0.98 MPa and a deformation rate of 5%.
【００２３】また、試験片１７は、圧力を９．８ＭＰ
ａ、変形割合を１０％として接合したものであるが、接
合状態は良好であった。この試験片１７での圧力と変形
割合は、シート材を用いない実施例２の試験片７の場合
と同じであるにもかかわらず、試験片７では接合状態が
不良であったのに対して、本実施例の試験片１７では、
圧力９．８ＭＰａ、変形割合１０％で良好な接合状態を
実現できている。このことから、シリコンを含んだアル
ミニウム合金をシート材として用いて接合することによ
り、接合圧力を小さくし、接合時のアルミニウムの変形
割合を小さくしても、良好な接合状態を実現できること
が明らかとなった。なお、以上の結果から、シート材と
してＡｌ−１０Ｓｉ、Ａｌ−５Ｓｉのいずれも使用でき
るが、シリコン含有量が少ないほうが腐食に強いため、
腐食しやすい部位に使用する場合には、Ａｌ−５Ｓｉを
用いることが好ましい。The test piece 17 has a pressure of 9.8MP.
Although a and a deformation ratio of 10% were used for the joining, the joined state was good. Although the pressure and the deformation ratio of the test piece 17 were the same as those of the test piece 7 of Example 2 in which the sheet material was not used, in the test piece 7, the bonding state was poor. In the test piece 17 of this example,
A good joining state can be realized at a pressure of 9.8 MPa and a deformation ratio of 10%. From this, it is clear that, by using an aluminum alloy containing silicon as a sheet material, a good joining state can be realized even if the joining pressure is made small and the deformation ratio of aluminum at the time of joining is made small. became. From the above results, it is possible to use either Al-10Si or Al-5Si as the sheet material, but the smaller the silicon content, the stronger the corrosion.
When used in a corrosive region, Al-5Si is preferably used.
【００２４】（実施例５）本実施例は、純粋なアルミニ
ウムを緩衝材として用い、この緩衝材に対して超音波振
動を加えて緩衝材表面の酸化皮膜を除去して接合した例
であり、その接合結果を表５に示す。(Embodiment 5) This embodiment is an example in which pure aluminum is used as a cushioning material, ultrasonic vibration is applied to the cushioning material to remove the oxide film on the surface of the cushioning material, and the aluminum is joined. The joining results are shown in Table 5.
【表５】
接合時のアルミニウムの温度は６００℃とした。また、
超音波振動の振動数は１９ｋＨｚとした。試験片１９
は、圧力を0.98ＭＰａ、変形割合を５％として接合を行
ったものであるが、接合状態は良好であった。この試験
片１９でのアルミニウムの厚みと接合時のアルミニウム
の温度は、緩衝材に対して超音波振動を加えない実施例
１の試験片５の場合と同じであるにもかかわらず、試験
片５では圧力９．８ＭＰａ、変形割合５０％として良好
な接合が可能となったのに対して、本実施例の試験片１
９では、圧力0.98ＭＰａ、変形割合５％で良好な接合状
態を実現できている。また、実施例２の試験片７では、
変形割合が１０％で接合状態は不良であり、良好な接合
状態を得るためには、試験片８のように変形割合を３３
％とすることが必要であったが、本実施例の試験片１９
では、変形割合が５％で良好な接合状態を実現できてい
る。[Table 5] The temperature of aluminum at the time of joining was 600 ° C. Also,
The frequency of ultrasonic vibration was set to 19 kHz. Test piece 19
Was joined at a pressure of 0.98 MPa and a deformation ratio of 5%, but the joining state was good. Although the thickness of aluminum in this test piece 19 and the temperature of aluminum at the time of joining are the same as those of the test piece 5 of Example 1 in which ultrasonic vibration is not applied to the cushioning material, In contrast, good joining was possible with a pressure of 9.8 MPa and a deformation ratio of 50%, whereas the test piece 1 of the present example.
In No. 9, a good joining state was realized at a pressure of 0.98 MPa and a deformation rate of 5%. Moreover, in the test piece 7 of Example 2,
The deformation rate is 10% and the bonding state is poor. In order to obtain a good bonding state, the deformation rate is 33% as in the test piece 8.
% Was required, but the test piece 19 of this example was
In the case of, the deformation ratio was 5%, and a good joined state was realized.
【００２５】このことから、緩衝材に対して超音波振動
を加えて接合することにより、接合圧力を小さくし、接
合時のアルミニウムの変形割合を小さくしても、良好な
接合状態を実現できることが明らかとなった。また、試
験片２１と試験片２２は、シート材で挟まれた緩衝材に
対して超音波振動を加えて接合したものであるが、これ
らの試験片についても良好な接合状態を実現できること
が明らかとなった。From this, it is possible to realize a good bonding state by applying ultrasonic vibrations to the cushioning material and joining it, even if the joining pressure is made small and the deformation ratio of aluminum at the time of joining is made small. It became clear. Further, the test piece 21 and the test piece 22 are joined by applying ultrasonic vibration to the cushioning material sandwiched between the sheet materials, but it is clear that a good joined state can be realized also for these test pieces. Became.
【００２６】（実施例６）本実施例は、純粋なアルミニ
ウムを緩衝材として用い、この緩衝材に対して加圧した
後、試験片を回転させて緩衝材表面の酸化皮膜を除去し
て接合した例であり、その接合結果を表６に示す。(Embodiment 6) In this embodiment, pure aluminum is used as a cushioning material, and after pressing against this cushioning material, the test piece is rotated to remove the oxide film on the surface of the cushioning material and joined. Table 6 shows the joining results.
【表６】
接合時のアルミニウムの温度は６００℃とした。また、
試験片を回転させる角度は１８０°とした。試験片２３
は、圧力を0.98ＭＰａ、変形割合を５％として接合を行
ったものであるが、接合状態は良好であった。この試験
片２３でのアルミニウムの厚みと接合時のアルミニウム
の温度は、試験片を回転させない実施例１の試験片５の
場合と同じであるにもかかわらず、試験片５では圧力
９．８ＭＰａ、変形割合５０％として良好な接合が可能
となったのに対して、本実施例の試験片２３では、圧力
0.98ＭＰａ、変形割合５％で良好な接合状態を実現でき
ている。また、実施例２の試験片７では、変形割合１０
％では接合状態は不良であり、試験片８のように変形割
合を３３％とすることが必要であったが、本実施例の試
験片２３では、変形割合５％で良好な接合状態を実現で
きている。[Table 6] The temperature of aluminum at the time of joining was 600 ° C. Also,
The angle at which the test piece was rotated was 180 °. Test piece 23
Was joined at a pressure of 0.98 MPa and a deformation ratio of 5%, but the joining state was good. Although the thickness of aluminum in the test piece 23 and the temperature of the aluminum at the time of joining are the same as those of the test piece 5 of Example 1 in which the test piece is not rotated, the pressure of the test piece 5 is 9.8 MPa, Good joining was made possible with a deformation ratio of 50%, whereas in the test piece 23 of this example, pressure
A good joining state was achieved at 0.98 MPa and a deformation ratio of 5%. In the test piece 7 of Example 2, the deformation ratio was 10
%, The joining state was poor, and it was necessary to set the deformation rate to 33% as in the case of the test piece 8. However, in the test piece 23 of this example, a good joining state was realized at the deformation rate of 5%. is made of.
【００２７】このことから、緩衝材を回転させることに
より、接合圧力を小さくし、接合時のアルミニウムの変
形割合を小さくしても、良好な接合状態を実現できるこ
とが明らかとなった。また、試験片２５と試験片２６
は、シート材で挟まれた緩衝材を回転させて接合したも
のであるが、これらの試験片についても良好な接合状態
を実現できることが明らかとなった。From this, it was revealed that by rotating the cushioning material, a good joining state can be realized even if the joining pressure is made small and the deformation ratio of aluminum at the time of joining is made small. In addition, the test piece 25 and the test piece 26
In the above, the cushioning material sandwiched between the sheet materials was rotated and bonded, and it was revealed that a good bonding state can be realized for these test pieces as well.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の金属とセ
ラミックスとの接合方法によると、金属とセラミックス
との間に緩衝材を挟み、加圧条件下で加熱して金属とセ
ラミックスとを接合することにより、金属とセラミック
スとの密着性を良くして接合することができるため、簡
単な工程で、かつ低コストで金属とセラミックスとを接
合することができる。これにより、耐磨耗性、耐食性が
高く、絶縁性が良好等の特性を有するセラミックスを金
属で補強して使用することができ、金属とセラミックス
との接合部材を用いた各種装置の性能の向上、低コスト
化、メンテナンスサイクルの長期化が可能となる。ま
た、緩衝材としてアルミニウムまたはアルミニウム合金
を用いることにより、接合時の緩衝材の温度を５００℃
〜６００℃程度として、金属とセラミックスとを良好に
接合することができ、熱応力を緩和して接合後の割れの
発生を防止することができる。また、金属とセラミック
スとの間に、緩衝材を挟み、この緩衝材と金属との間及
び緩衝材とセラミックスとの間に、緩衝材より低融点の
シート材を挟んで、加圧条件下で加熱して金属とセラミ
ックスとを接合することにより、緩衝材表面を覆う酸化
皮膜を破壊することができ、接合圧力をより小さくし、
緩衝材の変形割合をより少なくしても、金属とセラミッ
クスとを良好に接合することができる。As described above, according to the method for joining a metal and a ceramic of the present invention, a cushioning material is sandwiched between the metal and the ceramic and heated under pressure to join the metal and the ceramic. By doing so, it is possible to improve the adhesion between the metal and the ceramic and to perform the bonding. Therefore, the metal and the ceramic can be bonded in a simple process and at low cost. As a result, it is possible to use ceramics having high wear resistance, corrosion resistance, and good insulating properties by reinforcing them with a metal, and improve the performance of various devices using a joining member of metal and ceramics. It is possible to reduce the cost and prolong the maintenance cycle. Further, by using aluminum or an aluminum alloy as the cushioning material, the temperature of the cushioning material at the time of joining is 500 ° C.
By setting the temperature to about 600 ° C., the metal and the ceramic can be bonded well, the thermal stress can be relaxed, and the occurrence of cracks after the bonding can be prevented. In addition, a cushioning material is sandwiched between the metal and the ceramics, and a sheet material having a melting point lower than that of the cushioning material is sandwiched between the cushioning material and the metal and between the cushioning material and the ceramics under a pressure condition. By heating and joining the metal and the ceramic, the oxide film covering the surface of the cushioning material can be destroyed, and the joining pressure can be made smaller.
Even if the deformation ratio of the cushioning material is reduced, the metal and the ceramic can be bonded well.
【００２９】また、金属とセラミックスとの間に緩衝材
を挟み、加圧条件下で加熱して金属とセラミックスとを
接合する際に、緩衝材に対して超音波振動を加えること
により、緩衝材表面を覆う酸化皮膜を破壊することがで
き、接合圧力をより小さくし、緩衝材の変形割合をより
少なくしても、金属とセラミックスとを良好に接合する
ことができる。また、金属とセラミックスとの間に緩衝
材を挟み、加圧条件下で加熱して金属とセラミックスと
を接合する際に、緩衝材と金属及び／又はセラミックス
とを擦り合わせることにより、緩衝材表面を覆う酸化皮
膜を破壊することができ、接合圧力をより小さくし、緩
衝材の変形割合をより少なくしても、金属とセラミック
スとを良好に接合することができる。Further, when a cushioning material is sandwiched between the metal and the ceramics and heated under pressure to bond the metal and the ceramics, ultrasonic vibration is applied to the cushioning material to thereby absorb the cushioning material. The oxide film covering the surface can be broken, and the metal and the ceramic can be satisfactorily bonded even if the bonding pressure is made smaller and the deformation ratio of the cushioning material is made smaller. In addition, when a cushioning material is sandwiched between metal and ceramics and heated under pressure to bond the metal and the ceramics, the cushioning material and the metal and / or ceramics are rubbed to each other, so that the surface of the cushioning material is The oxide film covering the metal can be destroyed, and the metal and the ceramic can be satisfactorily bonded even if the bonding pressure is made smaller and the deformation ratio of the cushioning material is made smaller.
【図１】本発明の金属とセラミックスとの接合方法の第
１の例について、接合面を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a bonding surface in a first example of a method for bonding a metal and ceramics according to the present invention.
【図２】本発明の金属とセラミックスとの接合方法の第
２の例について、接合面を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a joint surface in a second example of the method for joining metal and ceramics of the present invention.
【図３】本発明の金属とセラミックスとの接合方法の第
３、第４の例について、接合面を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a joint surface in third and fourth examples of the method for joining metal and ceramics of the present invention.
【図４】接合試験に用いた試験片の接合面を示す図であ
る。FIG. 4 is a view showing a joint surface of a test piece used for a joint test.
１…金属、２…セラミックス、３…緩衝材、４…シート
材、５…酸化皮膜1 ... Metal, 2 ... Ceramics, 3 ... Buffer material, 4 ... Sheet material, 5 ... Oxide film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河野 隆之 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 皆良田 悟 長崎県長崎市深堀町五丁目717番地１ 長 菱エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 4E067 AA03 AA18 AB03 AD03 BA01 BF00 DA17 DC10 EA08 EB06 4G026 BA03 BB26 BF20 BF33 BF42 BF52 BG02 BG03 BH13 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Takayuki Kono 3-5-1, 717-1, Fukahori-cho, Nagasaki-shi, Nagasaki Hishi Heavy Industries Ltd. Nagasaki Research Center (72) Inventor Satoru Minada Nagasaki Prefecture Nagasaki City Fukahori Town 5 chome 717 1 Ryo Engineering Co., Ltd. F-term (reference) 4E067 AA03 AA18 AB03 AD03 BA01 BF00 DA17 DC10 EA08 EB06 4G026 BA03 BB26 BF20 BF33 BF42 BF52 BG02 BG03 BH13
Claims (8)
み、加圧条件下で加熱して金属とセラミックスとを接合
することを特徴とする金属とセラミックスとの接合方
法。1. A method of joining a metal and a ceramic, wherein a cushioning material is sandwiched between the metal and the ceramic and heated under a pressure condition to join the metal and the ceramic.
ミニウム合金を用いることを特徴とする請求項１記載の
金属とセラミックスとの接合方法。2. The method for joining metal and ceramics according to claim 1, wherein aluminum or aluminum alloy is used as the buffer material.
の加圧前の厚みが０．３ｍｍ以上であることを特徴とす
る請求項２記載の金属とセラミックスとの接合方法。3. The method for joining metal and ceramics according to claim 2, wherein the thickness of the aluminum or aluminum alloy before pressing is 0.3 mm or more.
の加圧前の厚みと加圧変形後の厚みとの差を加圧前の厚
みで割って求められる変形割合が３３％以上であること
を特徴とする請求項３記載の金属とセラミックスとの接
合方法。4. The deformation ratio obtained by dividing the difference between the thickness of the aluminum or aluminum alloy before pressurizing and the thickness after pressurizing by the thickness before pressurizing is 33% or more. A method for joining a metal and ceramics according to claim 3.
緩衝材の周囲に配置して加熱することを特徴とする請求
項１、２、３又は４記載の金属とセラミックスとの接合
方法。5. The method for joining metal and ceramics according to claim 1, wherein a sheet material having a melting point lower than that of the cushioning material is arranged around the cushioning material and heated.
を含む合金であることを特徴とする請求項５記載の金属
とセラミックスとの接合方法。6. The method for joining metal and ceramics according to claim 5, wherein the sheet material is an alloy containing aluminum-silicon.
を加えて前記酸化皮膜を除去することを特徴とする請求
項１、２、３、４、５又は６記載の金属とセラミックス
との接合方法。7. The metal and the ceramic according to claim 1, wherein the oxide film is removed by applying ultrasonic vibration to the cushioning material at the time of joining. Joining method.
ラミックスとを擦りあわせて前記酸化皮膜を除去するこ
とを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の
金属とセラミックスとの接合方法。8. The metal and ceramics according to claim 1, wherein the oxide film is removed by rubbing the cushioning material and the metal and / or ceramics at the time of joining. How to join with.
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|---|---|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006225260A (en) * | 2005-02-16 | 2006-08-31 | Ngk Insulators Ltd | Joined product and its manufacturing method |
| CN105541366A (en) * | 2016-02-19 | 2016-05-04 | 武汉理工大学 | Low-temperature brazing method for ceramics |
| KR20180020081A (en) * | 2016-08-17 | 2018-02-27 | 더 보잉 컴파니 | Apparatuses and methods for fabricating metal matrix composite structures |
-
2001
- 2001-08-03 JP JP2001236013A patent/JP2003048786A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006225260A (en) * | 2005-02-16 | 2006-08-31 | Ngk Insulators Ltd | Joined product and its manufacturing method |
| CN105541366A (en) * | 2016-02-19 | 2016-05-04 | 武汉理工大学 | Low-temperature brazing method for ceramics |
| KR20180020081A (en) * | 2016-08-17 | 2018-02-27 | 더 보잉 컴파니 | Apparatuses and methods for fabricating metal matrix composite structures |
| KR102269691B1 (en) | 2016-08-17 | 2021-06-25 | 더 보잉 컴파니 | Apparatuses and methods for fabricating metal matrix composite structures |
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