JP2542044B2 - 金属・セラミックス接合体 - Google Patents
金属・セラミックス接合体Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はセラミック部材と金属部材とをろう材を介し
て一体的に結合してなる金属・セラミックス接合体に関
するものである。
て一体的に結合してなる金属・セラミックス接合体に関
するものである。
（従来の技術） ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素等のセラミックス
は、機械的強度、耐熱性、耐摩耗性にすぐれているた
め、ガスタービンエンジン部品、エンジン部品等の高温
構造材料あるいは耐摩耗材料として実用化が図られてい
る。しかし、セラミックスは一般に硬くて脆いため、金
属材料に比較して成形加工性が劣る。また、靱性が乏し
いため、衝撃力に対する抵抗が弱い。このため、セラミ
ック材料のみでエンジン部品のような機械部品を形成す
ることは難しく、一般には金属部材とセラミック部材を
接合した複合構造体としての形で使用されることが多
い。
は、機械的強度、耐熱性、耐摩耗性にすぐれているた
め、ガスタービンエンジン部品、エンジン部品等の高温
構造材料あるいは耐摩耗材料として実用化が図られてい
る。しかし、セラミックスは一般に硬くて脆いため、金
属材料に比較して成形加工性が劣る。また、靱性が乏し
いため、衝撃力に対する抵抗が弱い。このため、セラミ
ック材料のみでエンジン部品のような機械部品を形成す
ることは難しく、一般には金属部材とセラミック部材を
接合した複合構造体としての形で使用されることが多
い。
従来、セラミック部材の凸部と金属部材の凹部をろう
材により接合した形状において、接合部にろう材厚さ変
化部を形成してセラミック部材と金属部材との間の引抜
き強度を向上させた構造が、実開昭61−50739号公報に
おいて知られている。
材により接合した形状において、接合部にろう材厚さ変
化部を形成してセラミック部材と金属部材との間の引抜
き強度を向上させた構造が、実開昭61−50739号公報に
おいて知られている。
（発明が解決しようとする課題） 上述した従来技術の接合構造とすることで、セラミッ
ク部材と金属部材との間の引抜き強度を向上できるもの
の、接合端および金属部材の凹部底面における応力集中
を除去するためには不十分であった。すなわち、セラミ
ック部材の凸部先端表面と金属部材の凹部底面との間の
接合底部に十分な空間を設けないために、ろう付け接合
の際のろうの凝固点から室温までの降温時に、金属部材
とセラミック部材との熱膨張差による収縮量の違いによ
りセラミック部材と金属部材とが当たり、セラミック部
材の方が熱膨張が小さいため金属部材が十分に収縮でき
なくなりセラミック部材に無理な引張応力が発生し、特
に接合端に応力集中が増大するため結合体の曲げやねじ
りに対する強度が低下する欠点があった。
ク部材と金属部材との間の引抜き強度を向上できるもの
の、接合端および金属部材の凹部底面における応力集中
を除去するためには不十分であった。すなわち、セラミ
ック部材の凸部先端表面と金属部材の凹部底面との間の
接合底部に十分な空間を設けないために、ろう付け接合
の際のろうの凝固点から室温までの降温時に、金属部材
とセラミック部材との熱膨張差による収縮量の違いによ
りセラミック部材と金属部材とが当たり、セラミック部
材の方が熱膨張が小さいため金属部材が十分に収縮でき
なくなりセラミック部材に無理な引張応力が発生し、特
に接合端に応力集中が増大するため結合体の曲げやねじ
りに対する強度が低下する欠点があった。
本発明の目的は上述した課題を解消して、室温ならび
に高温のいずれにおいても接合強度が高く、信頼性の高
い金属・セラミックス接合体を提供しようとするもので
ある。
に高温のいずれにおいても接合強度が高く、信頼性の高
い金属・セラミックス接合体を提供しようとするもので
ある。
（課題を解決するための手段） 本発明の金属・セラミックス接合体は、セラミック部
材に設けた凸部が金属部材に設けた凹部に挿入されて、
しかも前記凸部の外周面と前記凹部の内周面との間にろ
う材を介在させて一体的に接合されている構造の金属・
セラミックス接合体において、少なくとも接合端部付近
で開口部に向かってろう材の厚さが徐々に厚くなるよう
にするとともに、前記凸部先端表面と凹部底面との間に
ろうと非接合性物質からなる低弾性中間体を介在させる
ことを特徴とするものである。
材に設けた凸部が金属部材に設けた凹部に挿入されて、
しかも前記凸部の外周面と前記凹部の内周面との間にろ
う材を介在させて一体的に接合されている構造の金属・
セラミックス接合体において、少なくとも接合端部付近
で開口部に向かってろう材の厚さが徐々に厚くなるよう
にするとともに、前記凸部先端表面と凹部底面との間に
ろうと非接合性物質からなる低弾性中間体を介在させる
ことを特徴とするものである。
（作用） 上述した構成において、少なくとも接合端部付近で開
口部に向かってろう材の厚さが徐々に厚くなるようにす
ることにより、ろう付け温度からの金属部材とセラミッ
ク部材との熱膨張差による影響が少なくなり、その結果
接合端部に発生する応力集中が低減できるとともに、金
属・セラミックス接合体の実使用時に衝撃力が作用した
場合の接合端部の応力集中がろう材の緩衝作用で減少で
きるため、曲げやねじりや衝撃力に対し破壊しにくく、
信頼性の高い金属・セラミックス接合体を得ることがで
きる。
口部に向かってろう材の厚さが徐々に厚くなるようにす
ることにより、ろう付け温度からの金属部材とセラミッ
ク部材との熱膨張差による影響が少なくなり、その結果
接合端部に発生する応力集中が低減できるとともに、金
属・セラミックス接合体の実使用時に衝撃力が作用した
場合の接合端部の応力集中がろう材の緩衝作用で減少で
きるため、曲げやねじりや衝撃力に対し破壊しにくく、
信頼性の高い金属・セラミックス接合体を得ることがで
きる。
さらに、セラミック部材の凸部先端と金属部材凹部底
面との間にろうと非接合性物質からなる低弾性中間体を
介在させているため、セラミック部材の凸部先端表面と
金属部材の凹部底面とのろう材を介在させる接合を阻止
できるだけでなく、接合温度からの冷却に際しセラミッ
ク部材と金属部材の収縮量の差により生ずる上記凸部先
端と上記凹部底面の間の相互干渉を防止し、接合部に過
大な残留応力が発生することを阻止でき、セラミック部
材の凸部先端および接合端部での残留応力による応力集
中が緩和され、曲げやねじりに対し破壊しにくく信頼性
が高い金属・セラミックス接合体を得ることができる。
面との間にろうと非接合性物質からなる低弾性中間体を
介在させているため、セラミック部材の凸部先端表面と
金属部材の凹部底面とのろう材を介在させる接合を阻止
できるだけでなく、接合温度からの冷却に際しセラミッ
ク部材と金属部材の収縮量の差により生ずる上記凸部先
端と上記凹部底面の間の相互干渉を防止し、接合部に過
大な残留応力が発生することを阻止でき、セラミック部
材の凸部先端および接合端部での残留応力による応力集
中が緩和され、曲げやねじりに対し破壊しにくく信頼性
が高い金属・セラミックス接合体を得ることができる。
そして、上記凸部先端表面と凹部底面との間に設ける
ろうと非接合性物質からなる低弾性中間体の厚さＧは、
以下の関係を満足するとより好ましい。
ろうと非接合性物質からなる低弾性中間体の厚さＧは、
以下の関係を満足するとより好ましい。
Ｇ＞（接合端部から金属部材の凹部底面までの距離）×
（金属部材の熱膨張係数−セラミック部材の熱膨張係
数）×（ろうの凝固温度−室温） 該厚さＧは1mm以下とすることが好ましく、0.7mm以下
とすることがより好ましい。また、該中間体の厚さＧが
1mmより大きくなると、前記凸部の外周面と凹部の内周
面との間のろう材を介在させて接合する接合面積が減少
し、接合強度が低下するので好ましくない。
（金属部材の熱膨張係数−セラミック部材の熱膨張係
数）×（ろうの凝固温度−室温） 該厚さＧは1mm以下とすることが好ましく、0.7mm以下
とすることがより好ましい。また、該中間体の厚さＧが
1mmより大きくなると、前記凸部の外周面と凹部の内周
面との間のろう材を介在させて接合する接合面積が減少
し、接合強度が低下するので好ましくない。
ここで、接合端部とは、上記凹部開口部側に位置する
セラミック部材とろう材との接合部の端部を意味してい
る。
セラミック部材とろう材との接合部の端部を意味してい
る。
また、上記凸部外周面と金属部材凹部内周面との接触
部のみでろう付けすると、接合端部に発生する在留応力
を緩和でき、さらにろうとセラミック部材ならびに金属
部材が反応し、両部材の間に強固な接合部が形成される
ために室温から高温までの接合強度が強くなるばかりで
なく、接合温度からの冷却に際して焼嵌め効果が付加さ
れるので、安定して高強度が得られ好ましい。
部のみでろう付けすると、接合端部に発生する在留応力
を緩和でき、さらにろうとセラミック部材ならびに金属
部材が反応し、両部材の間に強固な接合部が形成される
ために室温から高温までの接合強度が強くなるばかりで
なく、接合温度からの冷却に際して焼嵌め効果が付加さ
れるので、安定して高強度が得られ好ましい。
前記凸部先端表面と凹部底面との間にろうと非接合性
物質からなる低弾性中間体を設ける方法としては、ろう
と接合性を持たない物質からなる薄い膜をセラミック部
材に設けた凸部先端表面へ形成させることや、該物質か
らなる中間体を金属部材に設けた凹部底面とセラミック
部材に設けた凸部先端表面との間に配置すること、およ
びそれらを組合せて行う。
物質からなる低弾性中間体を設ける方法としては、ろう
と接合性を持たない物質からなる薄い膜をセラミック部
材に設けた凸部先端表面へ形成させることや、該物質か
らなる中間体を金属部材に設けた凹部底面とセラミック
部材に設けた凸部先端表面との間に配置すること、およ
びそれらを組合せて行う。
ろうと接合性を持たない物質の一例としては、黒鉛が
ある。前記凸部先端表面への黒鉛膜の形成は、黒鉛粒子
懸濁液を刷毛またはスプレーによる塗布、あるいは浸漬
などで容易に行うことができる。また、前記中間体とし
ては、黒鉛繊維からなるスライバー、フェルト、ウエ
ブ、ウエブ焼結体、織布を単独でまたは組み合わせて使
用する。
ある。前記凸部先端表面への黒鉛膜の形成は、黒鉛粒子
懸濁液を刷毛またはスプレーによる塗布、あるいは浸漬
などで容易に行うことができる。また、前記中間体とし
ては、黒鉛繊維からなるスライバー、フェルト、ウエ
ブ、ウエブ焼結体、織布を単独でまたは組み合わせて使
用する。
さらに、前記中間体を前記凸部先端表面と前記凹部底
面との間に介在させると、接合部位の限定を容易にしか
も確実に行なえるので、接合後にセラミック部材の接合
端部に生じる残留応力の低減と管理が可能となり、接合
強度の増大とばらつきの減少が達成される。
面との間に介在させると、接合部位の限定を容易にしか
も確実に行なえるので、接合後にセラミック部材の接合
端部に生じる残留応力の低減と管理が可能となり、接合
強度の増大とばらつきの減少が達成される。
低弾性体からなる中間体の介在は、ろうと前記凹部底
面との接合を阻止する効果だけでなく、接合温度からの
冷却に際しセラミック部材と金属部材との収縮量の差に
より生じる前記凸部先端と前記凹部底面の相互干渉を防
止し、接合部に過大な残留応力が発生することを阻止す
る効果が空間を設ける場合よりも確実になるとともに、
溶融したろうを凸部外周面と凹部内周面の間の隙間に効
率良く浸透させる効果も有している。
面との接合を阻止する効果だけでなく、接合温度からの
冷却に際しセラミック部材と金属部材との収縮量の差に
より生じる前記凸部先端と前記凹部底面の相互干渉を防
止し、接合部に過大な残留応力が発生することを阻止す
る効果が空間を設ける場合よりも確実になるとともに、
溶融したろうを凸部外周面と凹部内周面の間の隙間に効
率良く浸透させる効果も有している。
セラミック部材と金属部材との接合部を構成するろう
は、セラミック部材と化学的接合が可能な活性金属元素
を含有するろうであるのが好ましい。
は、セラミック部材と化学的接合が可能な活性金属元素
を含有するろうであるのが好ましい。
該接合部の形成は、活性金属元素を含む合金ろう、活
性金属の箔と通常のろうとの積層あるいは金属基材の上
に活性金属元素を被覆した構造のろう材の使用で行うこ
とができる。ろう材に対する活性金属の添加量の調整、
取り扱いの容易さあるいは製造の容易さを考慮すると、
金属線基材の上に活性金属元素を被覆した構造のろう材
の使用が好ましく、金属基材の上に活性金属元素を蒸着
した構造のろう材の使用がより好ましい。このような活
性金属元素としては、被接合セラミック部材が少なくと
も窒化物および／または炭化物を含むセラミックスの場
合には、Zr,Ti,Ta,Hf,V,Cr,La,Sc,YおよびMoからなる群
から選ばれた少なくとも一種の金属元素が好ましく、被
接合セラミック部材が酸化物セラミックスの場合には、
Be,ZrおよびTiよりなる群から選ばれる少なくとも一種
の金属元素が好ましい。
性金属の箔と通常のろうとの積層あるいは金属基材の上
に活性金属元素を被覆した構造のろう材の使用で行うこ
とができる。ろう材に対する活性金属の添加量の調整、
取り扱いの容易さあるいは製造の容易さを考慮すると、
金属線基材の上に活性金属元素を被覆した構造のろう材
の使用が好ましく、金属基材の上に活性金属元素を蒸着
した構造のろう材の使用がより好ましい。このような活
性金属元素としては、被接合セラミック部材が少なくと
も窒化物および／または炭化物を含むセラミックスの場
合には、Zr,Ti,Ta,Hf,V,Cr,La,Sc,YおよびMoからなる群
から選ばれた少なくとも一種の金属元素が好ましく、被
接合セラミック部材が酸化物セラミックスの場合には、
Be,ZrおよびTiよりなる群から選ばれる少なくとも一種
の金属元素が好ましい。
上記活性金属ろうは、セラミックスとの濡れ性が良い
ので、セラミック部材に対してメタライズ処理のような
特別な前処理をする必要はない。また、金属部材に対し
てはNiめっきをすればろうに対しての濡れが良くなる。
従って、該ろうを使用すれば所定の接合位置へ毛細管現
象を利用して溶融ろうを浸透させることができるので、
接合予定位置にろう材を位置させずとも被接合部に形成
する隙間の管理を行うだけで、気泡やひけなどの欠陥の
少ないろう付けを行うことができる。
ので、セラミック部材に対してメタライズ処理のような
特別な前処理をする必要はない。また、金属部材に対し
てはNiめっきをすればろうに対しての濡れが良くなる。
従って、該ろうを使用すれば所定の接合位置へ毛細管現
象を利用して溶融ろうを浸透させることができるので、
接合予定位置にろう材を位置させずとも被接合部に形成
する隙間の管理を行うだけで、気泡やひけなどの欠陥の
少ないろう付けを行うことができる。
活性金属を含有しないろうでろう付けを行う場合は、
セラミック部材の凸部外周面の接合予定位置にメタライ
ズ層を設けて該メタライズ層にNiめっきを施し、より好
ましくは金属部材の凹部内周面の接合予定位置にNiめっ
きを施すことにより、上述の活性金属を含むろうの場合
と同様の効果が得られる。この場合、メタライズ層を設
けていない凸部先端では、ろうとセラミックが反応しな
いので接合されず、凸部先端表面と凹部底面との間に隙
間が形成される。
セラミック部材の凸部外周面の接合予定位置にメタライ
ズ層を設けて該メタライズ層にNiめっきを施し、より好
ましくは金属部材の凹部内周面の接合予定位置にNiめっ
きを施すことにより、上述の活性金属を含むろうの場合
と同様の効果が得られる。この場合、メタライズ層を設
けていない凸部先端では、ろうとセラミックが反応しな
いので接合されず、凸部先端表面と凹部底面との間に隙
間が形成される。
さらにまた、セラミック部材の凸部外周面と金属部材
の凹部内周面の接合予定位置に、活性金属の箔を配置
し、金属部材の凹部底面には、活性金属を含まないろう
材を配置してろう付けを行うことにより、活性金属ろう
を使用したと同様の効果を得ることも出来る。
の凹部内周面の接合予定位置に、活性金属の箔を配置
し、金属部材の凹部底面には、活性金属を含まないろう
材を配置してろう付けを行うことにより、活性金属ろう
を使用したと同様の効果を得ることも出来る。
本発明の金属・セラミックス接合体を形成するセラミ
ック材料としては、上記活性金属ろうと高強度の接合部
が得られるセラミック材料であればいずれの材料でもよ
いが、実用性を考慮すると、窒化珪素、炭化珪素、サイ
アロン、ジルコニア、アルミナ、ムライト、チタン酸ア
ルミニウムおよびコージェライトよりなる群から選ばれ
た少なくとも一種のセラミック材料とするのが好まし
い。これらのセラミック材料のいずれを使用するかは、
本発明の金属・セラミックス接合体の使用目的と接合す
べき金属材料の種類に応じて決定すればよい。なお、金
属材料としては、セラミック材料に近い熱膨張を有する
低熱膨張金属が好ましい。
ック材料としては、上記活性金属ろうと高強度の接合部
が得られるセラミック材料であればいずれの材料でもよ
いが、実用性を考慮すると、窒化珪素、炭化珪素、サイ
アロン、ジルコニア、アルミナ、ムライト、チタン酸ア
ルミニウムおよびコージェライトよりなる群から選ばれ
た少なくとも一種のセラミック材料とするのが好まし
い。これらのセラミック材料のいずれを使用するかは、
本発明の金属・セラミックス接合体の使用目的と接合す
べき金属材料の種類に応じて決定すればよい。なお、金
属材料としては、セラミック材料に近い熱膨張を有する
低熱膨張金属が好ましい。
さらに、上述した開口端へ向かって厚くなるようなろ
う材の形状に加えて金属部材の凹部の底部において、ろ
う材の厚さが底部に向かって厚くなる形状とすると、セ
ラミック部材の凹部の先端部の残留応力による応力集中
の低減および衝撃吸収の効果が大きくなり、曲げやねじ
りに対し破壊しにくく信頼性が高い金属・セラミックス
接合体が得られるため、より好ましい。
う材の形状に加えて金属部材の凹部の底部において、ろ
う材の厚さが底部に向かって厚くなる形状とすると、セ
ラミック部材の凹部の先端部の残留応力による応力集中
の低減および衝撃吸収の効果が大きくなり、曲げやねじ
りに対し破壊しにくく信頼性が高い金属・セラミックス
接合体が得られるため、より好ましい。
（実施例） 第１図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の金属・セラ
ミックス接合体の一例を示す部分断面図である。各実施
例において、セラミック部材１の凸部２と金属部材３の
凹部４とを活性金属ろう５を使用してろう付けにより接
合するとともに、少なくとも接合端部10付近で開口部６
に向かって厚さが徐々に厚くなるようろう材を設け、さ
らに凸部２の先端と凹部４の底部との間にろうと非接合
性物質からなる低弾性中間体を設けた例を示している。
ミックス接合体の一例を示す部分断面図である。各実施
例において、セラミック部材１の凸部２と金属部材３の
凹部４とを活性金属ろう５を使用してろう付けにより接
合するとともに、少なくとも接合端部10付近で開口部６
に向かって厚さが徐々に厚くなるようろう材を設け、さ
らに凸部２の先端と凹部４の底部との間にろうと非接合
性物質からなる低弾性中間体を設けた例を示している。
第１図（ａ）に示した実施例では、接合予定位置の凹
部４の内周面のうち開口部６近傍に開口部６に向かって
広くなるテーパを設け、このテーパ状の内周面にNiメッ
キを施し、凹部４の底面であって凸部２の先端表面に接
触する位置にろうと非接合性物質からなる低弾性中間体
である黒鉛フエルト８を配設した後、活性金属ろう５を
使用してろう付けにより接合して凹部４の底面と凸部２
の先端表面とが接合しないよう構成するとともに、少な
くとも接合端部付近で開口部６に向かって厚さが徐々に
厚くなるようにろう材を介在させている。
部４の内周面のうち開口部６近傍に開口部６に向かって
広くなるテーパを設け、このテーパ状の内周面にNiメッ
キを施し、凹部４の底面であって凸部２の先端表面に接
触する位置にろうと非接合性物質からなる低弾性中間体
である黒鉛フエルト８を配設した後、活性金属ろう５を
使用してろう付けにより接合して凹部４の底面と凸部２
の先端表面とが接合しないよう構成するとともに、少な
くとも接合端部付近で開口部６に向かって厚さが徐々に
厚くなるようにろう材を介在させている。
また、第１図（ｂ）は凸部２の先端エッジ部にテーパ
ー加工を施し、接合部のろう５が底部に向かって厚さが
徐々に厚くなるようにろう材を介在させて構成した例を
示している。
ー加工を施し、接合部のろう５が底部に向かって厚さが
徐々に厚くなるようにろう材を介在させて構成した例を
示している。
以下、実際の例について説明する。
実施例 第２図に示す本発明の金属・セラミックス接合体を作
製した。
製した。
直径:18mmの溶体化処理済インコロイ903丸棒の一端に
底部内径db:11.05mm、開口部付近の接合端部10の位置で
の内径du:12.5mm、深さ8mmで内径が底部から開口部に向
かって徐々に大きくなる凹部４と直径12mmの細軸部を設
けた金属部材３と、常圧焼結法による窒化珪素焼結体の
一端に直径dc:11.0mm、長さ:10mmの凸部２を設けたセラ
ミック部材１を作製した。
底部内径db:11.05mm、開口部付近の接合端部10の位置で
の内径du:12.5mm、深さ8mmで内径が底部から開口部に向
かって徐々に大きくなる凹部４と直径12mmの細軸部を設
けた金属部材３と、常圧焼結法による窒化珪素焼結体の
一端に直径dc:11.0mm、長さ:10mmの凸部２を設けたセラ
ミック部材１を作製した。
なお、上記凹部４の底部隅部にはC0.2の面取りが、ま
た開放端隅部にはテーパー加工がそれぞれ施してある。
同じく、上記凸部２の先端エッジ部はC0.5のテーパー加
工が、根本部にはR2の曲面加工がそれぞれ施してある。
た開放端隅部にはテーパー加工がそれぞれ施してある。
同じく、上記凸部２の先端エッジ部はC0.5のテーパー加
工が、根本部にはR2の曲面加工がそれぞれ施してある。
これらの金属部材とセラミック部材について、上述し
た第１図（ａ）に示す方法で厚さ0.1mmの銀ろう板表面
上に厚さ２μｍのTiを蒸着した活性金属ろうを使用して
本発明の金属・セラミックス接合体を得た。このとき接
合端部10と凹部底面との距離Ｌは7mm、黒鉛フェルトの
中間体の厚さＧは0.4mm、凹部内周面に施したNiメッキ
の厚さは10μｍであった。なお本実施例の場合、金属部
材の熱膨張率は13.0×10-61／℃、セラミック部材の熱
膨張率は3.5×10-61／℃、ろうの凝固温度は780℃であ
る。
た第１図（ａ）に示す方法で厚さ0.1mmの銀ろう板表面
上に厚さ２μｍのTiを蒸着した活性金属ろうを使用して
本発明の金属・セラミックス接合体を得た。このとき接
合端部10と凹部底面との距離Ｌは7mm、黒鉛フェルトの
中間体の厚さＧは0.4mm、凹部内周面に施したNiメッキ
の厚さは10μｍであった。なお本実施例の場合、金属部
材の熱膨張率は13.0×10-61／℃、セラミック部材の熱
膨張率は3.5×10-61／℃、ろうの凝固温度は780℃であ
る。
一方、第３図に示す部分断面の金属・セラミックス接
合体を比較例として準備した。第３図の各接合体は、凹
部４の接合位置に対応する部分の内径ｄを11.05mm、凹
部４の内径以外の金属とセラミック部材の形状を上記本
発明の接合体の金属部材とセラミック部材と同様の形状
とし、凹部４の底面と凸部２の先端表面との間に上記中
間体を設けた接合体第３図（ｂ）と上記中間体を設けず
に凹部４の内表面と凸部２の外表面との接触面を実質的
に全面ろう付けした接合体第３図（ａ）である。
合体を比較例として準備した。第３図の各接合体は、凹
部４の接合位置に対応する部分の内径ｄを11.05mm、凹
部４の内径以外の金属とセラミック部材の形状を上記本
発明の接合体の金属部材とセラミック部材と同様の形状
とし、凹部４の底面と凸部２の先端表面との間に上記中
間体を設けた接合体第３図（ｂ）と上記中間体を設けず
に凹部４の内表面と凸部２の外表面との接触面を実質的
に全面ろう付けした接合体第３図（ａ）である。
準備した本発明および比較例の接合体に対し、第４図
に示す曲げ試験装置により金属部材３を固定してセラミ
ック部材１に荷重を付加することにより、セラミック部
材１の凸部２が接合端部近傍より破壊するときの曲げ荷
重を測定して、破壊曲げ荷重とした。なお、第４図にお
いて、l1＝40mm、l2＝5mmとした。結果を第１表に示
す。
に示す曲げ試験装置により金属部材３を固定してセラミ
ック部材１に荷重を付加することにより、セラミック部
材１の凸部２が接合端部近傍より破壊するときの曲げ荷
重を測定して、破壊曲げ荷重とした。なお、第４図にお
いて、l1＝40mm、l2＝5mmとした。結果を第１表に示
す。
第１表より、本発明の金属・セラミックス接合体が比
較例よりもより高い破壊曲げ荷重を示した。
較例よりもより高い破壊曲げ荷重を示した。
（発明の効果） 以上詳細に説明したところから明らかなように、本発
明の金属・セラミックス接合体によれば、少なくとも接
合端部付近で開口部に向かってその厚さが徐々に厚くな
るようろう材を設けるとともに、凸部先端表面と凹部底
面との間にろうと非接合性物質からなる低弾性中間体を
介在させることにより、セラミック部材の接合端部に発
生する応力集中が低減でき、さらにろう材の厚みの作用
による衝撃の吸収の効果を大きくできるとともに、凸部
先端表面と凹部底面とのろう材を介しての接合を阻止
し、接合温度からの冷却に際し凸部先端と凹部底面の間
の相互干渉を防止でき、その結果曲げやねじりに対し破
壊しにくく信頼性の高い金属・セラミックス接合体を得
ることができる。
明の金属・セラミックス接合体によれば、少なくとも接
合端部付近で開口部に向かってその厚さが徐々に厚くな
るようろう材を設けるとともに、凸部先端表面と凹部底
面との間にろうと非接合性物質からなる低弾性中間体を
介在させることにより、セラミック部材の接合端部に発
生する応力集中が低減でき、さらにろう材の厚みの作用
による衝撃の吸収の効果を大きくできるとともに、凸部
先端表面と凹部底面とのろう材を介しての接合を阻止
し、接合温度からの冷却に際し凸部先端と凹部底面の間
の相互干渉を防止でき、その結果曲げやねじりに対し破
壊しにくく信頼性の高い金属・セラミックス接合体を得
ることができる。
また、本発明の金属・セラミックス接合体で、タービ
ン翼車およびタービン軸の一部が窒化珪素セラミック
ス、その他の部分が高強度を有する金属からなるターボ
チャージャロータを構成すれば残留応力の低減、ろう材
の緩衝作用、接合界面への高温の排気ガス等の腐食性ガ
スの侵入が防止でき、耐久性にすぐれ、さらに応答性に
すぐれた高効率のターボチャージャロータを得ることが
できる。
ン翼車およびタービン軸の一部が窒化珪素セラミック
ス、その他の部分が高強度を有する金属からなるターボ
チャージャロータを構成すれば残留応力の低減、ろう材
の緩衝作用、接合界面への高温の排気ガス等の腐食性ガ
スの侵入が防止でき、耐久性にすぐれ、さらに応答性に
すぐれた高効率のターボチャージャロータを得ることが
できる。
第１図（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の金属・セラミ
ックス接合体の一例を示す部分断面図、 第２図はそれぞれ本発明の金属・セラミックス接合体を
示す部分断面図、 第３図（ａ），（ｂ）はそれぞれ比較例の金属・セラミ
ックス接合体を示す部分断面図、 第４図は試験に使用した曲げ試験装置を示す図である。 １…セラミック部材、２…凸部 ３…金属部材、４…凹部 ５…活性金属ろう、６…開口部 ８…黒鉛フエルト、９…底部 10…接合端部
ックス接合体の一例を示す部分断面図、 第２図はそれぞれ本発明の金属・セラミックス接合体を
示す部分断面図、 第３図（ａ），（ｂ）はそれぞれ比較例の金属・セラミ
ックス接合体を示す部分断面図、 第４図は試験に使用した曲げ試験装置を示す図である。 １…セラミック部材、２…凸部 ３…金属部材、４…凹部 ５…活性金属ろう、６…開口部 ８…黒鉛フエルト、９…底部 10…接合端部
Claims (2)
- 【請求項１】セラミック部材に設けた凸部が金属部材に
設けた凹部に挿入されて、しかも前記凸部の外周面と前
記凹部の内周面との間にろう材を介在させて一体的に接
合されている構造の金属・セラミックス接合体におい
て、 少なくとも接合端部付近で開口部に向かってろう材の厚
さが徐々に厚くなるようにするとともに、前記凸部先端
表面と凹部底面との間にろうと非接合性物質からなる低
弾性中間体を介在させることを特徴とする金属・セラミ
ックス接合体。 - 【請求項２】前記凹部の底部付近において、ろう材の厚
さが底部に向かって厚くなる形状である請求項１記載の
金属・セラミックス接合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63114934A JP2542044B2 (ja) | 1988-05-13 | 1988-05-13 | 金属・セラミックス接合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63114934A JP2542044B2 (ja) | 1988-05-13 | 1988-05-13 | 金属・セラミックス接合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01286972A JPH01286972A (ja) | 1989-11-17 |
| JP2542044B2 true JP2542044B2 (ja) | 1996-10-09 |
Family
ID=14650281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63114934A Expired - Lifetime JP2542044B2 (ja) | 1988-05-13 | 1988-05-13 | 金属・セラミックス接合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2542044B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4896117B2 (ja) * | 2008-12-01 | 2012-03-14 | 京セラ株式会社 | 切削工具 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61219767A (ja) * | 1985-03-25 | 1986-09-30 | 日本碍子株式会社 | 金属・セラミツクス結合体 |
| JPH0345938Y2 (ja) * | 1985-04-27 | 1991-09-27 |
-
1988
- 1988-05-13 JP JP63114934A patent/JP2542044B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01286972A (ja) | 1989-11-17 |
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