JPH01313371A - 金属母材とセラミックスとの中間緩衝構造体および接合方法 - Google Patents
金属母材とセラミックスとの中間緩衝構造体および接合方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は金属母材とセラミックスとの中間緩衝構造体お
よび接合方法に関する。
よび接合方法に関する。
最近、激しい摩耗や高熱を受ける金属部品・部材の一部
に、いわゆるファインセラミックスの部品を組合わせる
ことで、部品全体の耐摩耗性や耐熱性を向上させる手段
が採られている。このような組合せによる金属とセラミ
ックスとの接合構造体は、両者の間に複数の金属層より
なる中間緩衝構造体を介して一体的に接合するもので、
金属母材とセラミックスとの熱膨張係数の大きな差を中
間緩衝構造体で吸収し、金属母材とセラミックスとを電
気炉中で加熱接合した後、常温下で冷却する過程で発生
ずる熱応力や熱歪を緩和し、これによって接合面での剥
離を防止するようにしている。
に、いわゆるファインセラミックスの部品を組合わせる
ことで、部品全体の耐摩耗性や耐熱性を向上させる手段
が採られている。このような組合せによる金属とセラミ
ックスとの接合構造体は、両者の間に複数の金属層より
なる中間緩衝構造体を介して一体的に接合するもので、
金属母材とセラミックスとの熱膨張係数の大きな差を中
間緩衝構造体で吸収し、金属母材とセラミックスとを電
気炉中で加熱接合した後、常温下で冷却する過程で発生
ずる熱応力や熱歪を緩和し、これによって接合面での剥
離を防止するようにしている。
ところで、上記中間緩衝構造体は、第１図に示すＪ：う
に、セラミックス１から金属母材２に向かって順に、メ
タライズ層３、高展延性金属の一種である銅薄板Ｍ４、
低線膨張率かつ高剛性金属の一種であるＦｅ−Ｎｉ−Ｃ
ｏ合金板層５［コバール、スーバインバ等（商品名）］
、上記銅薄板層４と同一材料からなる銅片層６および、
上記銅薄板層４とＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金板層５との間、
ないしＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金板層５と銅片層６との間に
介装されて接合するロー材層（ＢＡｇ−８）７ａ、７ｂ
とで構成されたものである。
に、セラミックス１から金属母材２に向かって順に、メ
タライズ層３、高展延性金属の一種である銅薄板Ｍ４、
低線膨張率かつ高剛性金属の一種であるＦｅ−Ｎｉ−Ｃ
ｏ合金板層５［コバール、スーバインバ等（商品名）］
、上記銅薄板層４と同一材料からなる銅片層６および、
上記銅薄板層４とＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金板層５との間、
ないしＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金板層５と銅片層６との間に
介装されて接合するロー材層（ＢＡｇ−８）７ａ、７ｂ
とで構成されたものである。
そして、従来の接合方法では、セラミックス分の表面に
まずメタライズ層３を形成し、次いでその上に銅薄板層
４、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金板層５および銅片層６を順次
ロー材層７ａ、７ｂによっ↓ て接合していき、最後に銅片層６と金属母材子とをロー
付けする手段が採られていた。
まずメタライズ層３を形成し、次いでその上に銅薄板層
４、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金板層５および銅片層６を順次
ロー材層７ａ、７ｂによっ↓ て接合していき、最後に銅片層６と金属母材子とをロー
付けする手段が採られていた。
しかしながら、金属母材とセラミックスとの接合は、一
般に真空条件下において高温加熱により行われることか
ら、上記従来のように中間緩衝構造体を構成する多数の
金属層を一層ずつ接合する方法では、その都度真空条件
および高温加熱条件を設定しなければならず、その作業
が煩雑であると共に、製品間における強度面でのバラツ
キが見られた。
般に真空条件下において高温加熱により行われることか
ら、上記従来のように中間緩衝構造体を構成する多数の
金属層を一層ずつ接合する方法では、その都度真空条件
および高温加熱条件を設定しなければならず、その作業
が煩雑であると共に、製品間における強度面でのバラツ
キが見られた。
そこで、本発明の技術的課題は、接合時における煩雑な
作業を回避すると共に、製品間における強度面でのバラ
ツキを少なくする点にある。
作業を回避すると共に、製品間における強度面でのバラ
ツキを少なくする点にある。
本発明に係る金属母材とセラミックスとの中間緩衝構造
体は、上記課題解決のために、中間緩衝構造体を構成す
る複数の金属層のうちの一部又は全てを予め一体に形成
したことを手段としている。
体は、上記課題解決のために、中間緩衝構造体を構成す
る複数の金属層のうちの一部又は全てを予め一体に形成
したことを手段としている。
また、本発明に係る金属母材とセラミックスとの接合方
法は、金属母材とセラミックスとを複数の金属層よりな
る中間緩衝構造体を介して接合する方法において、 上
記複数の金Ｅｅのうちの一部又は全てを予め一体に形成
しておき、これを金属母材とセラミックスとの接合時に
両者の間に介装させたことを手段としている。
法は、金属母材とセラミックスとを複数の金属層よりな
る中間緩衝構造体を介して接合する方法において、 上
記複数の金Ｅｅのうちの一部又は全てを予め一体に形成
しておき、これを金属母材とセラミックスとの接合時に
両者の間に介装させたことを手段としている。
ここで本発明の中間緩衝構造体は、金属母材とセラミッ
クスとの間の大きな線膨張係数の差に基づく熱応力や熱
歪を緩和するもので、例えば前述した第１図に示すよう
に、セラミックス１から金属母材２に向かって、メタラ
イズ層３、銅薄板層４、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金板層５、
銅片層６およびこれらを接合するロー材層７ａ、７ｂて
構成される。そして、これら金属層の全てが予め一体に
形成されてもよく、また一部だけが予め一体に形成して
あってもよい。
クスとの間の大きな線膨張係数の差に基づく熱応力や熱
歪を緩和するもので、例えば前述した第１図に示すよう
に、セラミックス１から金属母材２に向かって、メタラ
イズ層３、銅薄板層４、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金板層５、
銅片層６およびこれらを接合するロー材層７ａ、７ｂて
構成される。そして、これら金属層の全てが予め一体に
形成されてもよく、また一部だけが予め一体に形成して
あってもよい。
複数の金属層を一体化する手段としては、例えば熱間圧
着法又は爆着法によって行われる。
着法又は爆着法によって行われる。
熱間圧着法は、正規の厚みよりやや厚く形成した各種金
属層の間にロー材を挟み込み、加圧下で熱処理して中間
緩衝構造体を形成したのち、熱を加えながら圧延を行な
い、正規の厚みにするものである。
属層の間にロー材を挟み込み、加圧下で熱処理して中間
緩衝構造体を形成したのち、熱を加えながら圧延を行な
い、正規の厚みにするものである。
爆着法は、正規の厚みよりやや厚く形成した各種金属層
を重ね、爆発力を利用して圧着させたのち圧延を行ない
、正規の厚みにするものである。
を重ね、爆発力を利用して圧着させたのち圧延を行ない
、正規の厚みにするものである。
この方法では、各種金属層の間にロー材を挟み込む必要
がない。
がない。
また、本発明の金属母材には、炭素鋼（例えば５４５Ｃ
）、その他用途に応じて種々のものが適用でき、また、
セラミックスには酸化アルミニウムや酸化ジルコニウム
などの酸化物系セラミックスおよび窒素ケイ素や炭化ケ
イ素などの非酸化物系セラミックスのいずれも適用でき
る。
）、その他用途に応じて種々のものが適用でき、また、
セラミックスには酸化アルミニウムや酸化ジルコニウム
などの酸化物系セラミックスおよび窒素ケイ素や炭化ケ
イ素などの非酸化物系セラミックスのいずれも適用でき
る。
、〔実施例−１〕
この実施例は、第２図および第３図に示すように、中間
緩衝構造体を構成する金属層のうち、銅薄板層４、ロー
材層７ａおよびＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ。
緩衝構造体を構成する金属層のうち、銅薄板層４、ロー
材層７ａおよびＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ。
合金根治５を上記熱間圧着法又は爆着法によって予め一
体化しておき、これを金属母材２とセラミックス１との
接合時に、中間緩衝構造体の他の一部であるメタライズ
層３、ロー材層７ｂ、銅片層６と共に介装して接合を行
なった。
体化しておき、これを金属母材２とセラミックス１との
接合時に、中間緩衝構造体の他の一部であるメタライズ
層３、ロー材層７ｂ、銅片層６と共に介装して接合を行
なった。
次に、上述のようにして得た接合体の常温での圧縮せん
断強度および熱衝撃後の圧縮せん断強度を調べた。熱衝
繋は、大気中において室温と４００°Ｃとの間で繰り返
して熱サイクルを加えたものである。表−１に測定の結
果を示す。
断強度および熱衝撃後の圧縮せん断強度を調べた。熱衝
繋は、大気中において室温と４００°Ｃとの間で繰り返
して熱サイクルを加えたものである。表−１に測定の結
果を示す。
表−１
に、中間緩衝構造体を構成する金属層のうち、メタライ
ズ層３、銅薄板層４、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金板層５、お
よびロー材層７ａ、７ｂを上記手段によって予め一体化
しておき、これを金属母材２とセラミックス１との接合
時に、銅片層６と共に介装して接合を行なった。
ズ層３、銅薄板層４、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金板層５、お
よびロー材層７ａ、７ｂを上記手段によって予め一体化
しておき、これを金属母材２とセラミックス１との接合
時に、銅片層６と共に介装して接合を行なった。
次に、上記実施例と同一の条件にて圧縮せん断強度を調
べた結果を表−２に示す。
べた結果を表−２に示す。
表−２
〔比較例〕
中間緩衝構造体を構成する各金属層毎に順次接合する手
段により、金属とセラミックスとの接合体を得た。
段により、金属とセラミックスとの接合体を得た。
そして、この接合体について、上記実施例と同一の条件
下で圧縮せん断強度を調べた。その結果を表−３に示す
。
下で圧縮せん断強度を調べた。その結果を表−３に示す
。
表−３
上記の表に示した結果より、実施例−１，実施例−２は
共に、比較例と同一程度の圧縮せん断強度を得られる他
、強度のばらつきは比較例に比べて非常に小さくなって
いる。
共に、比較例と同一程度の圧縮せん断強度を得られる他
、強度のばらつきは比較例に比べて非常に小さくなって
いる。
以上説明したように、本発明に係る金属とセラミックス
との中間緩衝構造体および接合方法によれば、従来の接
合手段に比べて中間緩衝構造体の一部又は全部を予め一
体化した分、接合時の作業工数が少なくて済み、接合作
業の簡易化および効率化を図ることができた。
との中間緩衝構造体および接合方法によれば、従来の接
合手段に比べて中間緩衝構造体の一部又は全部を予め一
体化した分、接合時の作業工数が少なくて済み、接合作
業の簡易化および効率化を図ることができた。
また、各製品４７７の強度のばらつきも小さいものとな
り、品質向上が図られるものとなった。
り、品質向上が図られるものとなった。
第１図は金属とセラミックスとの間に介装される中間緩
衝構造体を分解して示した図、第２図は中間緩衝構造体
の一部を予め一体化した図、第３図は前・記一体化した
中間緩衝構造体を用いて金属とセラミックスとを接合す
る場合の説明図、第４図は中間緩衝構造体の大部分を予
め一体化した図、第５図はその中間緩衝構造体を用いて
接合する場合の説明図である。 １・・・セラミックス ２・・・金属母材 ３・・・メタライズ層 ４・・・銅薄板層 ５・・・Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金板層 ６・・・銅片層 ７ａ、７ｂ・・・ロー材層 特許出願人 住友セメント株式会社代理人 弁理士
土橋 皓１ソ：１ 第 １ 図 １−−−−−一仁ラミ・・・７ス ２−−−−−一金萬＋抽 ３−−−−−−、ｚタライス４ ４−−−−−−−＠ 、−４瓶１ ５−−−−−− Ｆｅ −Ｎ ｉ −Ｃｏ 今／ｌｄｇ
６−−−−−−＠屹局 ７ａ 、 ７ ｂ−一ロー料４ 第 ２ 〒 第 ３ 図 区区τ冨正コト２
衝構造体を分解して示した図、第２図は中間緩衝構造体
の一部を予め一体化した図、第３図は前・記一体化した
中間緩衝構造体を用いて金属とセラミックスとを接合す
る場合の説明図、第４図は中間緩衝構造体の大部分を予
め一体化した図、第５図はその中間緩衝構造体を用いて
接合する場合の説明図である。 １・・・セラミックス ２・・・金属母材 ３・・・メタライズ層 ４・・・銅薄板層 ５・・・Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金板層 ６・・・銅片層 ７ａ、７ｂ・・・ロー材層 特許出願人 住友セメント株式会社代理人 弁理士
土橋 皓１ソ：１ 第 １ 図 １−−−−−一仁ラミ・・・７ス ２−−−−−一金萬＋抽 ３−−−−−−、ｚタライス４ ４−−−−−−−＠ 、−４瓶１ ５−−−−−− Ｆｅ −Ｎ ｉ −Ｃｏ 今／ｌｄｇ
６−−−−−−＠屹局 ７ａ 、 ７ ｂ−一ロー料４ 第 ２ 〒 第 ３ 図 区区τ冨正コト２
Claims (2)
- （１）複数の金属層からなり、金属母材とセラミックス
との間に介装されて両者を接合するための中間緩衝構造
体において、 上記複数の金属層のうちの一部又は全てを予め一体に形
成したことを特徴とする金属母材とセラミックスとの中
間緩衝構造体。 - （２）金属母材とセラミックスとを複数の金属層よりな
る中間緩衝構造体を介して接合する方法において、 上記複数の金属層のうちの一部又は全てを予め一体に形
成しておき、これを金属母材とセラミックスとの接合時
に両者の間に介装させたことを特徴とする金属母材とセ
ラミックスとの接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14180188A JPH01313371A (ja) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | 金属母材とセラミックスとの中間緩衝構造体および接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14180188A JPH01313371A (ja) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | 金属母材とセラミックスとの中間緩衝構造体および接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01313371A true JPH01313371A (ja) | 1989-12-18 |
Family
ID=15300452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14180188A Pending JPH01313371A (ja) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | 金属母材とセラミックスとの中間緩衝構造体および接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01313371A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59232693A (ja) * | 1983-06-17 | 1984-12-27 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミツクと金属等との接合用クラツドろう材及びこれを用いたセラミツクと金属等との複合体 |
| JPS60145974A (ja) * | 1983-12-14 | 1985-08-01 | ダイムラ−ベンツ・アクチエンゲゼルシャフト | セラミツク体と金属とを応力なしに結合するろう付け箔 |
| JPS62171968A (ja) * | 1986-01-24 | 1987-07-28 | 株式会社東芝 | 金属とセラミツクスの接合体 |
| JPS62265186A (ja) * | 1986-05-09 | 1987-11-18 | 有限会社 宮田技研 | 部材接合用中間層 |
-
1988
- 1988-06-10 JP JP14180188A patent/JPH01313371A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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