JP3176460B2 - セラミックスと金属との結合体の製造方法 - Google Patents
セラミックスと金属との結合体の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックスと金属と
の結合体の製造方法に関する。本発明は、特にタービン
ロータ、ロッカーアーム、タペット、ボーリングバー等
に好適に利用され得る。
の結合体の製造方法に関する。本発明は、特にタービン
ロータ、ロッカーアーム、タペット、ボーリングバー等
に好適に利用され得る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、タ−ボチャ−ジャロ−タやタ
−ビンロ−タ等に利用されるセラミックと金属との結合
体においては、金属部材に凹部（もしくは貫通孔）を設
け、その凹部にセラミック部材を圧入して両部材の互い
の押圧力によって結合させた構造が知られている。
−ビンロ−タ等に利用されるセラミックと金属との結合
体においては、金属部材に凹部（もしくは貫通孔）を設
け、その凹部にセラミック部材を圧入して両部材の互い
の押圧力によって結合させた構造が知られている。
【０００３】この「圧入」は、中間にろう材等の結合材
料を介在させる必要もなく、結合時に熱衝撃が加わるこ
ともない有用な結合方法であるが、結合体の一方の部材
がセラミックスであるときに押圧力を高めようとする
と、セラミックス３と金属１との間にカジリと呼ばれる
現象、即ち圧入時に金属がセラミックスに凝着し、金属
の凹部内面がむしれた状態となる現象が発生し、圧入荷
重が極端に上昇するという難点があった。このため、結
合部に残留応力が発生し、結合強度が低下したり、或は
製造した部品に重心のアンバランスが発生する等の問題
があった。
料を介在させる必要もなく、結合時に熱衝撃が加わるこ
ともない有用な結合方法であるが、結合体の一方の部材
がセラミックスであるときに押圧力を高めようとする
と、セラミックス３と金属１との間にカジリと呼ばれる
現象、即ち圧入時に金属がセラミックスに凝着し、金属
の凹部内面がむしれた状態となる現象が発生し、圧入荷
重が極端に上昇するという難点があった。このため、結
合部に残留応力が発生し、結合強度が低下したり、或は
製造した部品に重心のアンバランスが発生する等の問題
があった。
【０００４】そこで、前記カジリを抑制するために、従
来より、二硫化モリブデン、黒鉛、動物性脂肪を含む高
級アルコールといった滑剤もしくは潤滑油を、予め結合
部に塗布して圧入結合する技術が提案されている（特開
平４−１３４７１５号公報等）。
来より、二硫化モリブデン、黒鉛、動物性脂肪を含む高
級アルコールといった滑剤もしくは潤滑油を、予め結合
部に塗布して圧入結合する技術が提案されている（特開
平４−１３４７１５号公報等）。
【０００５】
【発明が解決しょうとする課題】しかし、特開平４−１
３４７１５号公報に記載の技術のように、動物性脂肪を
含む高級アルコールといった潤滑油では、圧入時の両部
材間の摩擦係数を充分に下げるまでには至らないので、
面圧Ｐｍ＞２０ｋｇｆ／ｍｍ2、面圧と圧入長Ｌとの積
Ｐｍ・Ｌ＞８０ｋｇｆ／ｍｍといった高面圧下では、依
然としてカジリを防止することができなかった。
３４７１５号公報に記載の技術のように、動物性脂肪を
含む高級アルコールといった潤滑油では、圧入時の両部
材間の摩擦係数を充分に下げるまでには至らないので、
面圧Ｐｍ＞２０ｋｇｆ／ｍｍ2、面圧と圧入長Ｌとの積
Ｐｍ・Ｌ＞８０ｋｇｆ／ｍｍといった高面圧下では、依
然としてカジリを防止することができなかった。
【０００６】また、Ｐｍ＜１５ｋｇｆ／ｍｍ2、Ｐｍ・
Ｌ＜６０ｋｇｆ／ｍｍといった低面圧下では、面圧の低
いわりに結合面の残留応力が相対的に高いので、セラミ
ックターボチャージャーローターやセラミックガスター
ビンのように金属軸との結合部が高温高回転になるもの
の場合、運転にともなって残留応力が開放されて結合体
の保持力が低下するおそれがあった。
Ｌ＜６０ｋｇｆ／ｍｍといった低面圧下では、面圧の低
いわりに結合面の残留応力が相対的に高いので、セラミ
ックターボチャージャーローターやセラミックガスター
ビンのように金属軸との結合部が高温高回転になるもの
の場合、運転にともなって残留応力が開放されて結合体
の保持力が低下するおそれがあった。
【０００７】かといって、二硫化モリブデン、黒鉛等の
滑剤では、結合後にも結合部が滑り易いので、当初から
結合部の保持力が弱く、耐抜け強度や耐ねじり強度等が
低いという別の問題が生じていた。
滑剤では、結合後にも結合部が滑り易いので、当初から
結合部の保持力が弱く、耐抜け強度や耐ねじり強度等が
低いという別の問題が生じていた。
【０００８】従って、従来の技術では面圧Ｐｍ及び圧入
長Ｌを選択できる範囲が狭く、面圧の管理に高いコスト
を要するほか、高温、高回転及び高負荷化の要請に応じ
られなかった。しかも許容範囲内であったとしても、圧
入時に嵌合端近傍に集中する残留応力は非常に高いの
で、セラミックスの強度劣化を生じていた。
長Ｌを選択できる範囲が狭く、面圧の管理に高いコスト
を要するほか、高温、高回転及び高負荷化の要請に応じ
られなかった。しかも許容範囲内であったとしても、圧
入時に嵌合端近傍に集中する残留応力は非常に高いの
で、セラミックスの強度劣化を生じていた。
【０００９】本発明の目的は、上記課題を解決し、圧入
時にはカジリを防止して、しかも圧入結合後にも残留応
力が少なくて強固な結合力を維持できるセラミックスと
金属との結合体を提供することにある。
時にはカジリを防止して、しかも圧入結合後にも残留応
力が少なくて強固な結合力を維持できるセラミックスと
金属との結合体を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】その第１の手段は、セラ
ミックス部材と金属部材との結合面に滑剤を塗布してセ
ラミックス部材を金属部材の凹部又は貫通孔に圧入結合
する結合体の製造方法において、前記滑剤の主成分が、
カルボン酸、カルボン酸塩、カルボン酸誘導体またはカ
ルボン酸置換体（以下、「カルボン酸等」ともいう）で
あり、結合面間に生じる面圧Ｐｍ及び圧入長Ｌが次の２
式 １０≦Ｐｍ≦１００［ｋｇｆ／ｍｍ2］ ３０≦Ｐｍ・Ｌ［ｋｇｆ／ｍｍ］ を充足する条件で両部材を圧入した後、滑剤を塗布した
部分の圧入時の摩擦係数よりも抜くときの摩擦係数が大
きくなるまで熱処理することを特徴とする。
ミックス部材と金属部材との結合面に滑剤を塗布してセ
ラミックス部材を金属部材の凹部又は貫通孔に圧入結合
する結合体の製造方法において、前記滑剤の主成分が、
カルボン酸、カルボン酸塩、カルボン酸誘導体またはカ
ルボン酸置換体（以下、「カルボン酸等」ともいう）で
あり、結合面間に生じる面圧Ｐｍ及び圧入長Ｌが次の２
式 １０≦Ｐｍ≦１００［ｋｇｆ／ｍｍ2］ ３０≦Ｐｍ・Ｌ［ｋｇｆ／ｍｍ］ を充足する条件で両部材を圧入した後、滑剤を塗布した
部分の圧入時の摩擦係数よりも抜くときの摩擦係数が大
きくなるまで熱処理することを特徴とする。
【００１１】同じく第２の手段は、セラミックス部材と
金属部材との結合面に滑剤を塗布してセラミックス部材
を金属部材の凹部又は貫通孔に圧入結合する結合体の製
造方法において、前記滑剤の主成分が、カルボン酸、カ
ルボン酸塩、カルボン酸誘導体またはカルボン酸置換体
であり、結合面間に生じる面圧Ｐｍ及び圧入長Ｌが上記
の２式を充足する条件で両部材を圧入した後、前記滑剤
の過半量が分解、揮発または低滑性物質に変化し且つ金
属部材が変質しない温度で結合面を熱処理することを特
徴とする。
金属部材との結合面に滑剤を塗布してセラミックス部材
を金属部材の凹部又は貫通孔に圧入結合する結合体の製
造方法において、前記滑剤の主成分が、カルボン酸、カ
ルボン酸塩、カルボン酸誘導体またはカルボン酸置換体
であり、結合面間に生じる面圧Ｐｍ及び圧入長Ｌが上記
の２式を充足する条件で両部材を圧入した後、前記滑剤
の過半量が分解、揮発または低滑性物質に変化し且つ金
属部材が変質しない温度で結合面を熱処理することを特
徴とする。
【００１２】これら第１、第２の手段において望ましい
のは、熱処理を１００℃〜６００℃の温度範囲で行う方
法である。
のは、熱処理を１００℃〜６００℃の温度範囲で行う方
法である。
【００１３】同じく望ましいのは、セラミックス部材が
タービン翼のボスであって、金属部材がタービン軸であ
ることを特徴とする製造方法である ここで、セラミックス部材としては、上記タービン翼の
ボスの他、例えばロッカーアームのチップ、タペットの
カムとの摺動部分、ボーリングバーのセラミックス軸部
が挙げられ、一方、金属部材としては、上記タービン軸
の他、例えば、ロッカーアームのアーム、タペットの本
体、ボーリングバーの金属支持部が挙げられる。
タービン翼のボスであって、金属部材がタービン軸であ
ることを特徴とする製造方法である ここで、セラミックス部材としては、上記タービン翼の
ボスの他、例えばロッカーアームのチップ、タペットの
カムとの摺動部分、ボーリングバーのセラミックス軸部
が挙げられ、一方、金属部材としては、上記タービン軸
の他、例えば、ロッカーアームのアーム、タペットの本
体、ボーリングバーの金属支持部が挙げられる。
【００１４】また、カルボン酸とは、例えばステアリン
酸、アビエチン酸、デキストロピマール酸であり、カル
ボン酸塩とは、例えばステアリン酸ナトリウムであり、
カルボン酸誘導体とは、例えば酸化マイクロワックスと
呼ばれる固形エステルである。
酸、アビエチン酸、デキストロピマール酸であり、カル
ボン酸塩とは、例えばステアリン酸ナトリウムであり、
カルボン酸誘導体とは、例えば酸化マイクロワックスと
呼ばれる固形エステルである。
【００１５】
【作用】滑剤成分としてのカルボン酸等は、圧入時に充
分に滑り作用を発揮する。従って、上記２式を充足する
範囲の面圧であれば、高面圧下であってもカジリを抑制
する。
分に滑り作用を発揮する。従って、上記２式を充足する
範囲の面圧であれば、高面圧下であってもカジリを抑制
する。
【００１６】そして、更に滑剤成分としてのカルボン酸
等は、圧入後に熱処理をする事により、その過半量が分
解、揮発または低滑性物質に変化し、容易に圧入時の摩
擦係数よりも抜くときの摩擦係数が大きくなるように調
整することができる。従って、上記２式を充足する範囲
の面圧であれば、低面圧下であっても結合体の保持力を
高めることができる。
等は、圧入後に熱処理をする事により、その過半量が分
解、揮発または低滑性物質に変化し、容易に圧入時の摩
擦係数よりも抜くときの摩擦係数が大きくなるように調
整することができる。従って、上記２式を充足する範囲
の面圧であれば、低面圧下であっても結合体の保持力を
高めることができる。
【００１７】熱処理温度として１００〜６００℃が望ま
しいのは、炭素鋼、合金鋼、ＳＵＳ、耐熱鋼、インコロ
イ９０３、コバール、アルミニウム合金、マグネシウム
合金等の多くの金属部材が鈍り等の変質を起こさないか
らである。
しいのは、炭素鋼、合金鋼、ＳＵＳ、耐熱鋼、インコロ
イ９０３、コバール、アルミニウム合金、マグネシウム
合金等の多くの金属部材が鈍り等の変質を起こさないか
らである。
【００１８】
【実施例】本発明の実施例を、図面に基づいて説明す
る。図１は、本実施例のセラミックと金属との結合体１
の軸方向断面を示すものである。結合体１は、セラミッ
クス部材２と金属部材３との嵌合体である。
る。図１は、本実施例のセラミックと金属との結合体１
の軸方向断面を示すものである。結合体１は、セラミッ
クス部材２と金属部材３との嵌合体である。
【００１９】この結合体１は、窒化珪素からなる直径＝
１０ｍｍの円柱状のセラミック部材２と、嵌合部外径Ｄ
＝１７ｍｍの低熱膨脹合金鋼（例えばインコロイ９０
３）からなる有底の円筒状の金属部材３とを、大気中、
常温で圧入により結合したものであり、結合のために金
属部材３の一端には、円柱状の空間である嵌合凹部４が
形成してある。
１０ｍｍの円柱状のセラミック部材２と、嵌合部外径Ｄ
＝１７ｍｍの低熱膨脹合金鋼（例えばインコロイ９０
３）からなる有底の円筒状の金属部材３とを、大気中、
常温で圧入により結合したものであり、結合のために金
属部材３の一端には、円柱状の空間である嵌合凹部４が
形成してある。
【００２０】この形状を基本とし、嵌合凹部４の内周面
のうちセラミック部材２と接触する表面、即ち金属部材
３の結合面５の長さ（セラミック部材２側も同じ）Ｌ及
び結合面の面圧Ｐｍを種々変化させて、圧入結合した。
のうちセラミック部材２と接触する表面、即ち金属部材
３の結合面５の長さ（セラミック部材２側も同じ）Ｌ及
び結合面の面圧Ｐｍを種々変化させて、圧入結合した。
【００２１】尚、面圧Ｐｍは、次の数式１に数値を代入
して求めた。
して求めた。
【数１】 次に、各種の形状で圧入を行った実施例について各々説
明する。
明する。
【００２２】−実施例１及び比較例１− セラミックス部材２と金属部材３両方の結合面にステア
リン酸の１８％水溶液を圧入時の滑剤として塗布したの
ち、圧入長Ｌ＝４ｍｍを一定とし、表１に示す所定の面
圧Ｐｍで圧入を行い、大気中３５０℃１時間の熱処理を
行い滑剤の滑り効果を減少させることによって、６種類
のセラミックスと金属との結合体１を製造した。但し、
Ｐｍ＝１００ｋｇｆ／ｍｍ2という超高面圧は、嵌合径
＝１０ｍｍでは、金属部材３凹部４の耐力を超えてお
り、金属の塑性変形を生じる。従って、Ｐｍ＝１００ｋ
ｇｆ／ｍｍ2の場合のみ、セラミックス部材２として直
径４ｍｍのものを用いた。
リン酸の１８％水溶液を圧入時の滑剤として塗布したの
ち、圧入長Ｌ＝４ｍｍを一定とし、表１に示す所定の面
圧Ｐｍで圧入を行い、大気中３５０℃１時間の熱処理を
行い滑剤の滑り効果を減少させることによって、６種類
のセラミックスと金属との結合体１を製造した。但し、
Ｐｍ＝１００ｋｇｆ／ｍｍ2という超高面圧は、嵌合径
＝１０ｍｍでは、金属部材３凹部４の耐力を超えてお
り、金属の塑性変形を生じる。従って、Ｐｍ＝１００ｋ
ｇｆ／ｍｍ2の場合のみ、セラミックス部材２として直
径４ｍｍのものを用いた。
【００２３】比較のために、ステアリン酸水溶液に代え
てディーゼルエンジン油を滑剤として用いた以外は上記
結合体１と同一条件で５種類の比較用結合体を製造し
た。但し、Ｐｍ＝１００という超高面圧条件の場合は、
圧入することができなかった。
てディーゼルエンジン油を滑剤として用いた以外は上記
結合体１と同一条件で５種類の比較用結合体を製造し
た。但し、Ｐｍ＝１００という超高面圧条件の場合は、
圧入することができなかった。
【００２４】次に結合体１及び比較用結合体に対して、
４００℃で５０分保持、−１００℃で３０分保持を１サ
イクルとし、２５０サイクル繰り返す冷熱サイクル試験
を行った。
４００℃で５０分保持、−１００℃で３０分保持を１サ
イクルとし、２５０サイクル繰り返す冷熱サイクル試験
を行った。
【００２５】冷熱サイクル試験後の結合体１及び比較用
結合体について、耐ネジリ強度及び耐曲げ強度を以下に
示す方法で測定した結果を表１に併記する。また、耐ネ
ジリ強度及び耐曲げ強度と面圧Ｐｍとの関係を図２に打
点した。
結合体について、耐ネジリ強度及び耐曲げ強度を以下に
示す方法で測定した結果を表１に併記する。また、耐ネ
ジリ強度及び耐曲げ強度と面圧Ｐｍとの関係を図２に打
点した。
【００２６】（耐ネジリ強度測定法）金属部材３を固定
し、室温でセラミックス部材２に円周方向の回転力を付
加し、セラミックス部材２が回転し始めるときのネジリ
トルクを測定した。
し、室温でセラミックス部材２に円周方向の回転力を付
加し、セラミックス部材２が回転し始めるときのネジリ
トルクを測定した。
【００２７】表１のネジリ強度の欄中、◎、○、△及び
×は、それぞれネジリトルク［単位：ｋｇ・ｍ］が６以
上、３以上６未満、２以上３未満及び２未満であること
を示す。
×は、それぞれネジリトルク［単位：ｋｇ・ｍ］が６以
上、３以上６未満、２以上３未満及び２未満であること
を示す。
【００２８】（耐曲げ強度測定法）金属部材３を支持
し、セラミックス部材２の側面から４０ｋｇｆ／ｍｍ2
以下の静荷重を加え、セラミックス部材２が破壊し始め
るときの片持ち曲げ応力値を測定した。
し、セラミックス部材２の側面から４０ｋｇｆ／ｍｍ2
以下の静荷重を加え、セラミックス部材２が破壊し始め
るときの片持ち曲げ応力値を測定した。
【００２９】表１の曲げ強度の欄中、◎、○、△及び×
は、それぞれ片持ち曲げ応力値［単位：ｋｇｆ／ｍ
ｍ2］が４０以上、２０以上４０未満、１０以上２０未
満及び１０未満であることを示す。
は、それぞれ片持ち曲げ応力値［単位：ｋｇｆ／ｍ
ｍ2］が４０以上、２０以上４０未満、１０以上２０未
満及び１０未満であることを示す。
【００３０】
【表１】 表１にみられるように、実施例の結合体は、高面圧下で
あってもカジリを生じること無く圧入することができ、
結合完了後にも優れた耐捻り強度及び耐曲げ強度を備え
ていた。
あってもカジリを生じること無く圧入することができ、
結合完了後にも優れた耐捻り強度及び耐曲げ強度を備え
ていた。
【００３１】これに対して、比較用結合体の場合、Ｐｍ
≦１０ｋｇｆ／ｍｍ2且つＰｍ・Ｌ≦４０ｋｇｆ／ｍｍ
の低面圧下では耐捻り強度が著しく低く、また、Ｐｍ≧
３５ｋｇｆ／ｍｍ2且つＰｍ・Ｌ≧１４０ｋｇｆ／ｍｍ
の高面圧下では耐捻り強度及び耐曲げ強度ともに著しく
低かった。これは、低面圧下では冷熱サイクル試験中に
残留応力が解放されて、結合部の保持力が低下したから
であると考えられる。また、高面圧下では圧入時の摩擦
係数が高くなりすぎて、大きな残留応力が嵌合端部に発
生し、冷熱サイクル試験中の疲労によってその嵌合端部
に微小亀裂を生じたからであると考えられる。
≦１０ｋｇｆ／ｍｍ2且つＰｍ・Ｌ≦４０ｋｇｆ／ｍｍ
の低面圧下では耐捻り強度が著しく低く、また、Ｐｍ≧
３５ｋｇｆ／ｍｍ2且つＰｍ・Ｌ≧１４０ｋｇｆ／ｍｍ
の高面圧下では耐捻り強度及び耐曲げ強度ともに著しく
低かった。これは、低面圧下では冷熱サイクル試験中に
残留応力が解放されて、結合部の保持力が低下したから
であると考えられる。また、高面圧下では圧入時の摩擦
係数が高くなりすぎて、大きな残留応力が嵌合端部に発
生し、冷熱サイクル試験中の疲労によってその嵌合端部
に微小亀裂を生じたからであると考えられる。
【００３２】−実施例２及び比較例２− セラミックス部材２と金属部材３両方の結合面にステア
リン酸の１８％水溶液を圧入時の滑剤として塗布したの
ち、面圧Ｐｍ＝２０ｋｇｆ／ｍｍ2を一定とし、表２に
示す所定の圧入長Ｌで圧入を行い、大気中３５０℃１時
間の熱処理を行い滑剤の滑り効果を減少させることによ
って、６種類のセラミックスと金属との結合体１を製造
した。
リン酸の１８％水溶液を圧入時の滑剤として塗布したの
ち、面圧Ｐｍ＝２０ｋｇｆ／ｍｍ2を一定とし、表２に
示す所定の圧入長Ｌで圧入を行い、大気中３５０℃１時
間の熱処理を行い滑剤の滑り効果を減少させることによ
って、６種類のセラミックスと金属との結合体１を製造
した。
【００３３】比較のために、ステアリン酸水溶液に代え
てディーゼルエンジン油を滑剤として用いた以外は上記
結合体１と同一条件で５種類の比較用結合体を製造し
た。
てディーゼルエンジン油を滑剤として用いた以外は上記
結合体１と同一条件で５種類の比較用結合体を製造し
た。
【００３４】尚、Ｐｍ＝１００ｋｇｆ／ｍｍ2且つＰｍ
・Ｌ＝４００ｋｇｆ／ｍｍの超高面圧条件の比較品は、
圧入時のカジリが大きく、急激に圧入荷重が上昇したの
で最後まで圧入できなかった。
・Ｌ＝４００ｋｇｆ／ｍｍの超高面圧条件の比較品は、
圧入時のカジリが大きく、急激に圧入荷重が上昇したの
で最後まで圧入できなかった。
【００３５】結合体１及び比較用結合体について、実施
例１と同じ条件で冷熱サイクル試験を行った後、耐ネジ
リ強度及び耐曲げ強度を実施例１に示した方法で測定し
た結果を表２に併記する。また、耐ネジリ強度及び耐曲
げ強度と面圧Ｐｍとの関係を図３に打点した。
例１と同じ条件で冷熱サイクル試験を行った後、耐ネジ
リ強度及び耐曲げ強度を実施例１に示した方法で測定し
た結果を表２に併記する。また、耐ネジリ強度及び耐曲
げ強度と面圧Ｐｍとの関係を図３に打点した。
【００３６】
【表２】 表２にみられるように、実施例の結合体は、圧入長が長
くてもカジリを生じること無く圧入することができ、逆
に圧入長が短くても結合完了後に優れた耐捻り強度及び
耐曲げ強度を備えていた。
くてもカジリを生じること無く圧入することができ、逆
に圧入長が短くても結合完了後に優れた耐捻り強度及び
耐曲げ強度を備えていた。
【００３７】これに対して、比較用結合体の場合、面圧
のわりにＰｍ・Ｌ≦３０と圧入長が短いときは耐捻り強
度が著しく低く、また、面圧のわりにＰｍ・Ｌ≧１００
と圧入長が長いときは耐捻り強度及び耐曲げ強度ともに
著しく低かった。これは、圧入長が短いときは冷熱サイ
クル試験中に残留応力が解放されて、結合部の保持力が
低下したからであると考えられる。また、圧入長が長い
ときは圧入時の圧入荷重が高くなりすぎて、大きな残留
応力が嵌合端部に発生し、冷熱サイクル試験中の疲労に
よってその嵌合端部に微小亀裂を生じたからであると考
えられる。
のわりにＰｍ・Ｌ≦３０と圧入長が短いときは耐捻り強
度が著しく低く、また、面圧のわりにＰｍ・Ｌ≧１００
と圧入長が長いときは耐捻り強度及び耐曲げ強度ともに
著しく低かった。これは、圧入長が短いときは冷熱サイ
クル試験中に残留応力が解放されて、結合部の保持力が
低下したからであると考えられる。また、圧入長が長い
ときは圧入時の圧入荷重が高くなりすぎて、大きな残留
応力が嵌合端部に発生し、冷熱サイクル試験中の疲労に
よってその嵌合端部に微小亀裂を生じたからであると考
えられる。
【００３８】−実施例３− 本発明製造方法で得られる結合体は、実施例１，２で示
したような単純形状のものに限らない。例えば、セラミ
ックス部材２がタービン翼のボス、金属部材３がこれと
接続して回転力をコンプレッサーホイールに伝えるター
ビン軸である場合、図４に示すように金属部材３の外周
にはオイルリング溝３２及びシールリング溝３３が設け
られていて、金属部材３の外径が嵌合方向で異なる。
したような単純形状のものに限らない。例えば、セラミ
ックス部材２がタービン翼のボス、金属部材３がこれと
接続して回転力をコンプレッサーホイールに伝えるター
ビン軸である場合、図４に示すように金属部材３の外周
にはオイルリング溝３２及びシールリング溝３３が設け
られていて、金属部材３の外径が嵌合方向で異なる。
【００３９】このような結合体の場合、外径の異なる部
分ごとに数式１から面圧Ｐｍnを求め、各々の面圧Ｐｍn
を数式２に代入して平均面圧Ｐｍを算出することができ
る。そして、この平均面圧Ｐｍ及び圧入長Ｌが本発明の
条件式を充足すれば、本発明の効果を生じる。
分ごとに数式１から面圧Ｐｍnを求め、各々の面圧Ｐｍn
を数式２に代入して平均面圧Ｐｍを算出することができ
る。そして、この平均面圧Ｐｍ及び圧入長Ｌが本発明の
条件式を充足すれば、本発明の効果を生じる。
【００４０】
【数２】
【発明の効果】以上のように本発明製造方法によれば、
圧入時には滑性の高い滑剤を用いるので面圧が高くても
カジリを防止することができ、しかも圧入結合後に滑剤
が変質または減量するので面圧が低くても残留応力が少
なくて強固な結合力を維持できるセラミックスと金属と
の結合体を提供することができる。また、本発明の結合
体をターボチャージャーローターに適用すると、高温、
高回転及び高負荷に耐えることができる。
圧入時には滑性の高い滑剤を用いるので面圧が高くても
カジリを防止することができ、しかも圧入結合後に滑剤
が変質または減量するので面圧が低くても残留応力が少
なくて強固な結合力を維持できるセラミックスと金属と
の結合体を提供することができる。また、本発明の結合
体をターボチャージャーローターに適用すると、高温、
高回転及び高負荷に耐えることができる。
【図１】実施例１及び実施例２のセラミックスと金属と
の結合体を示す断面図である。
の結合体を示す断面図である。
【図２】実施例１の耐ネジリ強度及び耐曲げ強度と面圧
Ｐｍとの関係を打点したグラフである。
Ｐｍとの関係を打点したグラフである。
【図３】実施例２の耐ネジリ強度及び耐曲げ強度と面圧
Ｐｍとの関係を打点したグラフである。
Ｐｍとの関係を打点したグラフである。
【図４】実施例３の結合体を示す断面図である。
１・・・セラミックスと金属との結合体 ２・・・
セラミックス部材 ３・・・金属部材 ４・・・嵌合凹部 ５・
・・結合面
セラミックス部材 ３・・・金属部材 ４・・・嵌合凹部 ５・
・・結合面
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−362072（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−92872（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−170654（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−172052（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−170653（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 37/02
Claims (4)
- 【請求項１】 セラミックス部材と金属部材との結合面
に滑剤を塗布してセラミックス部材を金属部材の凹部又
は貫通孔に圧入結合する結合体の製造方法において、前
記滑剤の主成分が、カルボン酸、カルボン酸塩、カルボ
ン酸誘導体またはカルボン酸置換体であり、結合面間に
生じる面圧Ｐｍ及び圧入長Ｌが下記の式を充足する条件
で両部材を圧入した後、滑剤を塗布した部分の圧入時の
摩擦係数よりも抜くときの摩擦係数が大きくなるまで熱
処理することを特徴とするセラミックスと金属との結合
体の製造方法。 １０≦Ｐｍ≦１００［ｋｇｆ／ｍｍ2］ ３０≦Ｐｍ・Ｌ［ｋｇｆ／ｍｍ］ - 【請求項２】 セラミックス部材と金属部材との結合面
に滑剤を塗布してセラミックス部材を金属部材の凹部又
は貫通孔に圧入結合する結合体の製造方法において、前
記滑剤の主成分が、カルボン酸、カルボン酸塩、カルボ
ン酸誘導体またはカルボン酸置換体であり、結合面間に
生じる面圧Ｐｍ及び圧入長Ｌが下記の式を充足する条件
で両部材を圧入した後、前記滑剤の過半量が分解、揮発
または低滑性物質に変化し且つ金属部材が変質しない温
度で結合面を熱処理することを特徴とするセラミックス
と金属との結合体の製造方法。 １０≦Ｐｍ≦１００［ｋｇｆ／ｍｍ2］ ３０≦Ｐｍ・Ｌ［ｋｇｆ／ｍｍ］ - 【請求項３】 熱処理の温度が、１００℃〜６００℃で
ある請求項１または請求項２に記載のセラミックスと金
属との結合体の製造方法。 - 【請求項４】 セラミックス部材がタービン翼のボスで
あって、金属部材がタービン軸であることを特徴とする
請求項１または請求項２に記載のセラミックスと金属と
の結合体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35094992A JP3176460B2 (ja) | 1992-12-03 | 1992-12-03 | セラミックスと金属との結合体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35094992A JP3176460B2 (ja) | 1992-12-03 | 1992-12-03 | セラミックスと金属との結合体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06172053A JPH06172053A (ja) | 1994-06-21 |
| JP3176460B2 true JP3176460B2 (ja) | 2001-06-18 |
Family
ID=18414008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35094992A Expired - Lifetime JP3176460B2 (ja) | 1992-12-03 | 1992-12-03 | セラミックスと金属との結合体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3176460B2 (ja) |
-
1992
- 1992-12-03 JP JP35094992A patent/JP3176460B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06172053A (ja) | 1994-06-21 |
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