JP2888350B2 - セラミック部材と金属部材の接合構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はセラミック部材と金属部材の接合構造に関
するものである。

従来の技術 高温にさらされる部材又は装置の一部を耐熱性のセラ
ミック部材で構成する際に、セラミック部材と金属部材
の接合が通常的に行われる。

セラミック部材と金属部材の接合方法としては、焼き
ばめ、メタライズなどが用いられる。また接着剤を使用
する方法もある。

発明が解決しようとする問題点 いずれの方法によってもセラミック部材と金属部材を
十分良好に接合することができず、シール性、耐荷重
性、耐熱性等の点で欠陥が生じてしまう。

発明の目的 この発明は前述の従来技術の問題点に鑑み、セラミッ
ク部材と金属部材を強固に接合でき、しかもシール性、
耐荷重性、耐熱性等の点で優れたセラミック部材と金属
部材の接合構造を提供することを目的としている。

発明の要旨 前述の目的を達成するために、この発明は請求項１に
記載のセラミック部材と金属部材の接合構造を要旨とし
ている。

問題点を解決するための手段 本発明のセラミック部材と金属部材の接合構造は、セ
ラミック部材と、第１金属部材と、第１金属部材よりも
硬度が小さい第２金属部材と、を焼きばめしたことを特
徴とする。

さらに、本発明においては、セラミック部材と第１金
属部材を直接焼きばめするとともに、セラミック部材と
第１金属部材の接合部の一部に形成された所定の隙間に
第２金属部材を設けて焼きばめする。つまり、焼きばめ
の態様が２種類ある。１つの態様は、セラミック部材と
第１金属部材との直接的な焼きばめである。他の態様
は、セラミック部材と第１金属部材との間に第２金属部
材を介した焼きばめである。

本発明は、このように２種類の焼きばめの態様を組み
合わせている。本発明のセラミック部材と金属部材の接
合構造は、以下のようにして製造する。すなわち、セラ
ミック部材と第１金属部材を焼きばめする構成にし、セ
ラミック部材と金属部材を焼きばめした時にその接合部
の一部に所定の隙間が形成されるようにしておき、その
隙間に第１金属部材より硬度が小さい第２金属部材を焼
きばめし、第２金属部材を押圧してセラミック部材と第
１金属部材の結合をより強固にする。

セラミック部材と第１金属部材の少なくとも一方に溝
を設け、その溝がセラミック部材と第１金属部材の接合
部に設けた隙間に連絡していて、第２金属部材を焼きば
めして第２金属部材を押圧した時に第２金属部材が変形
して溝の中に入り込むようにすることが望ましい。この
ようにすると結合をさらに強固にすることができる。

また、セラミック部材と第１金属部材の接合部に設け
る隙間をリング状の形状にして、その隙間に焼きばめす
る第２金属部材もリング状にすることが望ましい。この
際、セラミック部材と第１金属部材の少なくとも一方に
設ける溝も環状にすることが好ましい。このようにする
とさらに結合を強固にすることができる。

セラミック部材と第１金属部材の接合部に設ける隙間
の実質面積は、接合部に隙間を設けないと仮定した場合
の接合部全面積の1/2以下にすることが望ましい。隙間
領域が1/2を超えると安全性、耐荷重性の点で、十分な
結合が得られない。

また第２金属部材は第１金属部材より硬度の小さいも
のであれば何でもよいが、第１金属部材がステンレスや
耐摩耗鋼の場合、第２金属部材としてはCuやAl等が適切
である。

作用 セラミック部材と第１金属部材の直接的な焼きばめに
加えて、セラミック部材と第１金属部材の間に第１金属
部材よりも硬度の小さい第２金属部材を焼きばめするこ
とによって、強固な接合構造が得られる。

実施例 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第４〜９図はセラミック部材と金属部材の接合構造を
製造するための工程図である。この実施例ではセラミッ
ク丸棒41にステンレスリング（第１金属部材）42を接合
する手順を説明する。

セラミック棒41は全体的に棒状でその端部の接合部に
は円環状に溝41aが設けてある。セラミック棒はSiCセラ
ミックスで構成してある。

ステンレスリング42は全体的にリング状である。ステ
ンレスリングの内壁42aの下部は、やや径が大きい内壁4
2bになっていて、そこには円環状に溝42cが形成してあ
る。

第４図のように、約200℃に加熱したステンレスリン
グ42をセラミック棒41に焼きばめする。

焼きばめすることにより、第５図に示すようにセラミ
ック棒41とステンレスリング42の間には隙間44が形成さ
れる。この隙間44の幅ａは接合部の全体的な幅（接線長
さ）Ａの1/2以下にする。つまり、隙間44のセラミック
棒への実質投影面積は接合部の全体的面積の1/2以下に
する。隙間44と溝41a,42cはつながっている。

第６図に示すように、隙間44に金属リング（第２金属
部材）43aを焼きばめする。なお金属リング43aはステン
レスリング42よりもやわらかい銅等で構成する。

第７図に示すようにカウンタパンチ（加工用支持具）
45とパンチ（加工用リング）46を用いて、金属リング43
を押圧する。パンチ46の先端部はリング状になってい
て、金属リング43のみを押圧できるようになっている。

パンチ46による加圧（例えば100kgf/mm²）によって第
８図に示すように金属リング43は変形して、溝41a及び4
2cの中に流れ込む。この工程によってステンレスリング
42がセラミック棒41に強固に接合される。

第９図はパンチ46とカウンタパンチ45を取り除いたと
ころを示している。接合端部には空間48が形成される
が、この空間に銅等の金属部材を焼きばめして空間を閉
鎖してもよい。

次に第１〜３図を参照して本発明の他の実施例を説明
する。

第１図はセラミックス製のラジアントチューブに金属
フランジを接合した断面図である。接合部には金属フラ
ンジ12よりも硬度が小さい金属部材13が焼きばめによっ
て挿入され、さらに前述した実施例と同様にして押圧さ
れている。この場合、金属部材13の幅をやや大きめに形
成し、必要によってはガイドを用いてパンチで押圧す
る。押圧後に金属部材13の端面が金属フランジ12端面と
つら位置にくるようにしてある。また、この例では金属
フランジ12にのみ溝が設けてある。ラジアントチューブ
は使用時に例えば先端が1000℃、中間部が600℃、終端
部が200℃になる。

第２図はセラミックス製の熱交換器伝熱管21の両端に
金属部材23を用いて金属フランジ22を接合した断面図で
ある。この実施例では伝熱管21とフランジ22に形成した
溝の位置がずれている。この熱交換器伝熱管は例えば中
央部が1400℃、フランジ部が600℃の温度で使用され
る。

第３図はセラミックス製のバーナノズル31に金属製の
バーナ本体32を接合したところを示している。バーナノ
ズル31とバーナ本体の間には同様にして金属部材33が配
置してある。

なお本発明のセラミック部材と金属部材の接合構造は
前述の実施例に限定されない。例えばセラミック部材及
び／又は金属部材に設ける溝は環状である必要はなく、
不連続な形状であってもよい。セラミック部材と第１金
属部材の間に設ける所定の隙間も同様である。又、第２
金属部材も必ずしも環状である必要はない。さらに本発
明は棒や円筒材に限らず角材等にも適用できる。また、
本発明はローラ、シャフト、炉用のプッシャ等の治具、
耐磨耗装置の内張り等様々な部材、装置に適用可能であ
る。

さらに、セラミック部材の接合部分に蒸着等によって
金属薄膜をコーティングし、そこに同様の方法で第１、
第２金属部材を接合してもよい。

発明の効果 本発明によれば、セラミック部材と金属部材の強固な
接合構造が得られる。特に、第２金属部材をリング状に
することによって優れたシール性、耐荷重性、耐振動性
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明構造の実施例であるラジアントチュ
ーブ、熱交換器伝熱管、バーナノズルを示す断面図、第
４〜９図は本発明構造を実施するための一部断面をとっ
た工程図である。 11……ラジアントチューブ 12,22……金属フランジ 13,23,33……金属部材 21……熱交換器伝熱管 31……バーナノズル 32……バーナ本体 41……セラミック棒 42……ステンレスリング 41a,42a……溝 43……金属リング 44……隙間 45……カウンタパンチ 46……パンチ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミック部材と、第１金属部材と、第１
   金属部材よりも硬度が小さい第２金属部材とを焼きばめ
   した接合構造において、セラミック部材と第１金属部材
   を直接焼きばめするとともに、セラミック部材と第１金
   属部材の接合部の一部に形成された所定の隙間に第２金
   属部材を設けて焼きばめしたことを特徴とするセラミッ
   ク部材と金属部材の接合構造。