JP3005637B2 - 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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- JP3005637B2 JP3005637B2 JP2128245A JP12824590A JP3005637B2 JP 3005637 B2 JP3005637 B2 JP 3005637B2 JP 2128245 A JP2128245 A JP 2128245A JP 12824590 A JP12824590 A JP 12824590A JP 3005637 B2 JP3005637 B2 JP 3005637B2
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- ceramic
- buffer layer
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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、高温・酸化性雰囲気下においても使用可能
な金属−セラミックス接合体に関する。
な金属−セラミックス接合体に関する。
（従来の技術） 従来の金属−セラミックス接合体は、例えば車載用タ
ーボチャージを例にとると、セラミックス製のターボチ
ャージャーロータと金属製の回転軸とを応力緩衝層をは
さんでチタン入り銀ろう等で接合したものに代表され
る。
ーボチャージを例にとると、セラミックス製のターボチ
ャージャーロータと金属製の回転軸とを応力緩衝層をは
さんでチタン入り銀ろう等で接合したものに代表され
る。
一般に、セラミックスは、熱膨張率が低く、金属は高
いのが普通であるが、700〜1000℃程度でろう付けし、
室温まで冷却する際に、この膨張率の差によってセラミ
ックス側に強い引張り残留応力が生ずることが知られて
いる。通常、この残留応力による接合体の強度低下を防
止するために、低膨張率の金属であるタングステン
（Ｗ）、モリブデン（Mo）等と軟質金属である銅（Cu）
やニッケル（Ni）等を層状に組合わせた応力緩衝層を金
属とセラミックスの間に入れることが行われている。
いのが普通であるが、700〜1000℃程度でろう付けし、
室温まで冷却する際に、この膨張率の差によってセラミ
ックス側に強い引張り残留応力が生ずることが知られて
いる。通常、この残留応力による接合体の強度低下を防
止するために、低膨張率の金属であるタングステン
（Ｗ）、モリブデン（Mo）等と軟質金属である銅（Cu）
やニッケル（Ni）等を層状に組合わせた応力緩衝層を金
属とセラミックスの間に入れることが行われている。
（発明が解決しようとする課題） しかし、タングステンやモリブデンは大気中400〜500
℃を超えるような環境において酸化され、その酸化が内
部まで進行することが知られている。したがって、これ
らの金属材料を応力緩衝層の一部分として用いている金
属−セラミックス接合体は、高温、かつ酸化雰囲気下で
は使用できないという問題があった。
℃を超えるような環境において酸化され、その酸化が内
部まで進行することが知られている。したがって、これ
らの金属材料を応力緩衝層の一部分として用いている金
属−セラミックス接合体は、高温、かつ酸化雰囲気下で
は使用できないという問題があった。
このような問題にかんがみ、本発明はタングステンや
モリブデン等の酸化され易い金属材料を応力緩衝層の一
部として用いた場合にも、1000℃程度の高温、かつ酸化
性雰囲気下での使用に耐え得る金属セラミックス接合体
の提供を目的としてなされたものである。
モリブデン等の酸化され易い金属材料を応力緩衝層の一
部として用いた場合にも、1000℃程度の高温、かつ酸化
性雰囲気下での使用に耐え得る金属セラミックス接合体
の提供を目的としてなされたものである。
（課題を解決するための手段） 発明者らは、高温、かつ酸化性雰囲気下での使用に耐
えるタングテン及び／またはモリブデンを応力緩衝層の
一部分として用いている金属−セラミックス接合体を開
発すべく研究をすすめ、以下に述べるような発明を完成
するに至った。
えるタングテン及び／またはモリブデンを応力緩衝層の
一部分として用いている金属−セラミックス接合体を開
発すべく研究をすすめ、以下に述べるような発明を完成
するに至った。
即ち本発明の特徴は、セラミックス材料と、これに接
合する金属材料との間にタングステン（Ｗ）及び／又は
モリブデン（Mo）等の金属材料を含む低膨張率金属層
と、銅（Cu）もしくはニッケル（Ni）等の金属材料を含
む軟質金属層とからなる応力緩衝層を介在させてなる金
属−セラミックス接合体において、前記応力緩衝層の各
金属層の内、少なくともタングステン（Ｗ）及び／又は
モリブデン（Mo）を含む金属層の露出面が、SiC、Si
3N4、Al2O3、SiO2等のセラミックス系材料又はPt、Rh等
の貴金属系材料からなる耐酸化性被膜で被覆されている
ことにある。
合する金属材料との間にタングステン（Ｗ）及び／又は
モリブデン（Mo）等の金属材料を含む低膨張率金属層
と、銅（Cu）もしくはニッケル（Ni）等の金属材料を含
む軟質金属層とからなる応力緩衝層を介在させてなる金
属−セラミックス接合体において、前記応力緩衝層の各
金属層の内、少なくともタングステン（Ｗ）及び／又は
モリブデン（Mo）を含む金属層の露出面が、SiC、Si
3N4、Al2O3、SiO2等のセラミックス系材料又はPt、Rh等
の貴金属系材料からなる耐酸化性被膜で被覆されている
ことにある。
タングステン（Ｗ）及び／またはモリブデン（Mo）を
応力緩衝層の一部分として用いている金属−セラミック
ス接合体は従来のもので良く、この応力緩衝層の露出部
分が、SiC、Si3N4、Al2O3、SiO2等のセラミックス系又
はPt、Rh等の貴金属系材料からなる酸素を通しにくく10
00℃に耐え得る耐熱性被膜で被覆されていることが本発
明の主たる特徴である。
応力緩衝層の一部分として用いている金属−セラミック
ス接合体は従来のもので良く、この応力緩衝層の露出部
分が、SiC、Si3N4、Al2O3、SiO2等のセラミックス系又
はPt、Rh等の貴金属系材料からなる酸素を通しにくく10
00℃に耐え得る耐熱性被膜で被覆されていることが本発
明の主たる特徴である。
被膜の形成方法は慣用の方法が用いられ、金属の場合
はメッキが最も一般的であるが、その他にも気相化学反
応析出法（CVD）、気相物理析出法（PVD）、溶射等を用
いても形成できる。セラミックスの場合もCVD、溶射に
より効果的な被膜が得られる。また、被膜の厚さは厚い
程効果的であるが、被膜材質、形成方法（被膜の緻密
度）等のファクターを考慮し、適宜、好ましい厚さとな
す。例えば電解メッキにより被覆した場合は４μｍ程度
以上あれば充分であるが、溶射による被膜の場合には10
μｍ程度以上あったほうが良い。
はメッキが最も一般的であるが、その他にも気相化学反
応析出法（CVD）、気相物理析出法（PVD）、溶射等を用
いても形成できる。セラミックスの場合もCVD、溶射に
より効果的な被膜が得られる。また、被膜の厚さは厚い
程効果的であるが、被膜材質、形成方法（被膜の緻密
度）等のファクターを考慮し、適宜、好ましい厚さとな
す。例えば電解メッキにより被覆した場合は４μｍ程度
以上あれば充分であるが、溶射による被膜の場合には10
μｍ程度以上あったほうが良い。
また、被覆の時期については、接合完了後に行っても
よいし、接合前にＷ及び／またはMoに被覆後、ろう付け
等により接合しても良い。
よいし、接合前にＷ及び／またはMoに被覆後、ろう付け
等により接合しても良い。
（実施例） 実施例 ３×４×18mmのステンレス316棒１と、３×４×18mm
のサイアロン棒（（株）日本セラテック社製）とを、厚
さ0.5mmのNi板及びMo板及びＷ板を応力緩衝層として挾
んでろう付けした。なお、ろう材は厚さ50μｍのNi箔の
両面に厚さ10μｍのTi箔をはりつけ、金属ロールで圧着
したものを用い、１×10-5Torrの真空中、1200℃×10分
ろう付けを行った。
のサイアロン棒（（株）日本セラテック社製）とを、厚
さ0.5mmのNi板及びMo板及びＷ板を応力緩衝層として挾
んでろう付けした。なお、ろう材は厚さ50μｍのNi箔の
両面に厚さ10μｍのTi箔をはりつけ、金属ロールで圧着
したものを用い、１×10-5Torrの真空中、1200℃×10分
ろう付けを行った。
接合後、接合部分にCVDを用いてSiCを約10μｍ被覆し
た。
た。
これを大気中1000℃で500時間保持後、室温にて抗折
試験を行ったところ、8.3kg/mm2の強度であった。
試験を行ったところ、8.3kg/mm2の強度であった。
比較例 実験例と同じ接合体をSiCを被覆しないで大気中1000
℃で500時間保持したところ、緩衝層のW,Moの部分が酸
化して粉末化しており、抗折試験は不可能な状態であっ
た。
℃で500時間保持したところ、緩衝層のW,Moの部分が酸
化して粉末化しており、抗折試験は不可能な状態であっ
た。
（発明の効果） 上述したように本発明においては、応力緩衝層の各金
属の内、少なくともタングステン及び／又はモリブデン
を含む金属層をSiC、Si3N4、Al2O3、SiO2等のセラミッ
クス系材料又はPt、Rh等の貴金属系材料からなる耐酸化
性被膜で被覆したことにより、金属−セラミックス接合
体の使用が従来使用できなかった1000℃での高温、かつ
酸化雰囲気の条件下においても可能になった。
属の内、少なくともタングステン及び／又はモリブデン
を含む金属層をSiC、Si3N4、Al2O3、SiO2等のセラミッ
クス系材料又はPt、Rh等の貴金属系材料からなる耐酸化
性被膜で被覆したことにより、金属−セラミックス接合
体の使用が従来使用できなかった1000℃での高温、かつ
酸化雰囲気の条件下においても可能になった。
第１図は本発明の実施例の接合前の斜視図、第２図は接
合後の状態の斜視図である。 １……ステンレス316棒、２……Si3N4棒、３……Ni板、
４……Ｗ板、５……緩衝層、６……ろう材。
合後の状態の斜視図である。 １……ステンレス316棒、２……Si3N4棒、３……Ni板、
４……Ｗ板、５……緩衝層、６……ろう材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−249668（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−59577（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−78170（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−171968（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−160533（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 37/00
Claims (1)
- 【請求項１】セラミックス材料と、これに接合する金属
材料との間にタングステン（Ｗ）及び／又はモリブデン
（Mo）等の金属材料を含む低膨張率金属層と、銅（Cu）
もしくはニッケル（Ni）等の金属材料を含む軟質金属層
とからなる応力緩衝層を介在させてなる金属−セラミッ
クス接合体において、前記応力緩衝層の各金属層の内、
少なくともタングステン（Ｗ）及び／又はモリブデン
（Mo）を含む金属層の露出面が、SiC、Si3N4、Al2O3、S
iO2等のセラミックス系材料又はPt、Rh等の貴金属系材
料からなる耐酸化性被膜で被覆されていることを特徴と
してなる金属−セラミックス接合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2128245A JP3005637B2 (ja) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | 金属―セラミックス接合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2128245A JP3005637B2 (ja) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | 金属―セラミックス接合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0426568A JPH0426568A (ja) | 1992-01-29 |
| JP3005637B2 true JP3005637B2 (ja) | 2000-01-31 |
Family
ID=14980087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2128245A Expired - Lifetime JP3005637B2 (ja) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | 金属―セラミックス接合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3005637B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8426032B2 (en) * | 2010-10-29 | 2013-04-23 | Hong Fu Jin Precision Industry (Shenzhen) Co., Ltd. | Composite articles made by process for joining stainless steel part and silicon carbide ceramic part |
| US8431857B2 (en) * | 2010-12-02 | 2013-04-30 | Hong Fu Jin Precision Industry (Shenzhen) Co., Ltd. | Process for joining brass part and silicone carbide ceramics part and composite articles made by same |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2894498B1 (fr) * | 2005-12-08 | 2009-07-10 | Snecma Sa | Assemblage par brasage entre une piece metallique a base de titane et une piece en materiau ceramique a base de carbure de silicium (sic) et/ou de carbone |
| CN103273155B (zh) * | 2013-05-10 | 2015-07-08 | 山东大学 | 一种碳化硅陶瓷与铁素体不锈钢的扩散连接方法 |
-
1990
- 1990-05-18 JP JP2128245A patent/JP3005637B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8426032B2 (en) * | 2010-10-29 | 2013-04-23 | Hong Fu Jin Precision Industry (Shenzhen) Co., Ltd. | Composite articles made by process for joining stainless steel part and silicon carbide ceramic part |
| US8431857B2 (en) * | 2010-12-02 | 2013-04-30 | Hong Fu Jin Precision Industry (Shenzhen) Co., Ltd. | Process for joining brass part and silicone carbide ceramics part and composite articles made by same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0426568A (ja) | 1992-01-29 |
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