JPH0139695Y2 - - Google Patents
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- JPH0139695Y2 JPH0139695Y2 JP1982089931U JP8993182U JPH0139695Y2 JP H0139695 Y2 JPH0139695 Y2 JP H0139695Y2 JP 1982089931 U JP1982089931 U JP 1982089931U JP 8993182 U JP8993182 U JP 8993182U JP H0139695 Y2 JPH0139695 Y2 JP H0139695Y2
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- Ceramic Products (AREA)
Description
本案は回転軸など、機械装置の機構部品を構成
するためのセラミツク部材と金属部材を組合せる
結合構造に関するものである。 各種機械装置を構成する機構部品として、高温
雰囲気中で耐摩耗性を要する個所には、セラミツ
ク材で構成したものが最適である。 ところが、セラミツク材は高硬度で耐摩耗性、
耐熱性、耐蝕性など多くのすぐれた特性をもつて
いるにもかかわらず、加工性、殊に金属部材との
接合性にやや難点があるが、接合した部材を温度
範囲の広い変化の激しい状態下で使用する場合、
第１表にて示した如く、セラミツク材と金属材と
は熱膨張差が比較的大きいことに起因して、金属
−セラミツク両部材の結合が離脱してしまう恐れ
が大きく、とりわけ駆動力を伝達するような部分
には用いることができず、そのすぐれた特性にも
かかわらず広く利用されるに至つていない。 そこで、金属−セラミツク両部材間の熱膨張差
を吸収し、両部材が厳しい温度変化にも耐えられ
るような結合構造として第１図イ，ロにて示した
ものも考えられる。すなわち、金属部材Ｍに対
し、セラミツク部材Ｃとほぼ同程度の熱膨張係を
もつた金属緩衝体Ｗを摩擦圧接法、電子ビーム溶
接法などによつて接合した接合部Ｓによつて一体
化され、この緩衝体Ｗにあけた孔中に焼嵌めする
か（第１図イ）、あるいは同図ロのように、ロウ
接手法によつて結合するが、かかる如く緩衝体Ｗ
を連結することによつてセラミツク部材Ｃと金属
部材Ｍを結合することによつて両部材は熱膨張差
による不都合を解消した結合状態とすることが考
えられる。 しかしながら、回転軸が構成されているような
場合で、端面以外の軸方向全面にわたつて高硬度
が要求されるものでは、緩衝体Ｗは硬度が比較的
小さく、しかも硬度を上げるための表面処理がむ
つかしいため、該緩衝体Ｗの表面に耐熱性を有す
る硬質ハードクロムメツキを施すなどの処置を必
要とする。したがつて、セラミツク部材Ｃと金属
部材Ｍの接合は緩衝体Ｗを介在させて熱膨張差に
起因した不都合を克服することができるものの、
回転軸として用いる場合、緩衝体Ｗの部分がその
ままの状態では摺動部としたり、軸支したりでき
ない欠点がある。 本案は上記の如き実情に鑑みて、金属部材が全
面にわたつて焼入れ、浸炭、窒化等の表面処理を
施すことができ、かつ熱膨張差を吸収し得るよう
に成したセラミツク部材と金属部材の結合構造を
提供せんとするものである。 以下、図により具体的に本案実施例を説明す
る。第２図において、１は炭素鋼などを用いた金
属部材、該金属部材１の端部には軸方向に中えぐ
りした凹部１ａが形成してある。しかしてこの凹
部１ａには該凹部１ａに合致する外形をもつた熱
膨張差を吸収するための緩衝体２が嵌入され、こ
の緩衝体２と凹部１ａの当接部３はロウ接、焼嵌
め、摩擦圧接あるいは電子ビーム溶接等の手段に
よつて接合してある。また、このような緩衝体２
の中央にあけられた貫通孔２ａにセラミツク部材
４が挿通され、該セラミツク部材４と緩衝体２と
はロウ接、焼嵌め等の手段で固着一体化してあ
る。
するためのセラミツク部材と金属部材を組合せる
結合構造に関するものである。 各種機械装置を構成する機構部品として、高温
雰囲気中で耐摩耗性を要する個所には、セラミツ
ク材で構成したものが最適である。 ところが、セラミツク材は高硬度で耐摩耗性、
耐熱性、耐蝕性など多くのすぐれた特性をもつて
いるにもかかわらず、加工性、殊に金属部材との
接合性にやや難点があるが、接合した部材を温度
範囲の広い変化の激しい状態下で使用する場合、
第１表にて示した如く、セラミツク材と金属材と
は熱膨張差が比較的大きいことに起因して、金属
−セラミツク両部材の結合が離脱してしまう恐れ
が大きく、とりわけ駆動力を伝達するような部分
には用いることができず、そのすぐれた特性にも
かかわらず広く利用されるに至つていない。 そこで、金属−セラミツク両部材間の熱膨張差
を吸収し、両部材が厳しい温度変化にも耐えられ
るような結合構造として第１図イ，ロにて示した
ものも考えられる。すなわち、金属部材Ｍに対
し、セラミツク部材Ｃとほぼ同程度の熱膨張係を
もつた金属緩衝体Ｗを摩擦圧接法、電子ビーム溶
接法などによつて接合した接合部Ｓによつて一体
化され、この緩衝体Ｗにあけた孔中に焼嵌めする
か（第１図イ）、あるいは同図ロのように、ロウ
接手法によつて結合するが、かかる如く緩衝体Ｗ
を連結することによつてセラミツク部材Ｃと金属
部材Ｍを結合することによつて両部材は熱膨張差
による不都合を解消した結合状態とすることが考
えられる。 しかしながら、回転軸が構成されているような
場合で、端面以外の軸方向全面にわたつて高硬度
が要求されるものでは、緩衝体Ｗは硬度が比較的
小さく、しかも硬度を上げるための表面処理がむ
つかしいため、該緩衝体Ｗの表面に耐熱性を有す
る硬質ハードクロムメツキを施すなどの処置を必
要とする。したがつて、セラミツク部材Ｃと金属
部材Ｍの接合は緩衝体Ｗを介在させて熱膨張差に
起因した不都合を克服することができるものの、
回転軸として用いる場合、緩衝体Ｗの部分がその
ままの状態では摺動部としたり、軸支したりでき
ない欠点がある。 本案は上記の如き実情に鑑みて、金属部材が全
面にわたつて焼入れ、浸炭、窒化等の表面処理を
施すことができ、かつ熱膨張差を吸収し得るよう
に成したセラミツク部材と金属部材の結合構造を
提供せんとするものである。 以下、図により具体的に本案実施例を説明す
る。第２図において、１は炭素鋼などを用いた金
属部材、該金属部材１の端部には軸方向に中えぐ
りした凹部１ａが形成してある。しかしてこの凹
部１ａには該凹部１ａに合致する外形をもつた熱
膨張差を吸収するための緩衝体２が嵌入され、こ
の緩衝体２と凹部１ａの当接部３はロウ接、焼嵌
め、摩擦圧接あるいは電子ビーム溶接等の手段に
よつて接合してある。また、このような緩衝体２
の中央にあけられた貫通孔２ａにセラミツク部材
４が挿通され、該セラミツク部材４と緩衝体２と
はロウ接、焼嵌め等の手段で固着一体化してあ
る。
【表】
また、第３図に示したように金属部材１と同径
のセラミツク部材４′とを結合させる構造として
金属部材１に形成した凹部１ａの外周部１ｂが結
合するセラミツク部材４′の中央小径部分が金属
部材１の端部に形成された凹部１ａ中の金属緩衝
体２に挿入しロウ接、焼嵌め等により結合一体化
させることもできる。 なお、金属緩衝体２を構成する材質としては第
１表に示したセラミツク材の熱膨張係数とほぼ同
じ範囲の4.5〜8.0×10-6〔１／℃〕程度のものが好
ましく、かかる範囲の金属材を例示すれば次の第
２表に示すようなニツケル（Ni）を29％、コバ
ルト（Co）を17％、残部鉄（Fe）から成るコバ
ール及びNiを42％、残部Feから成る42−アロイ
の他、Niを38％、Coを15％、残部Feから成るイ
ンコロイ等のニツケル系合金材がある。 係るニツケル系合金材を金属緩衝体として使用
した金属部材とセラミツク部材の結合体からセラ
ミツク部材を引抜き、その時の引抜き強度を測定
したところ、金属緩衝体として熱膨張率が4.5〜
5.1×10-6〔１／℃〕を示すコバールでは引抜き強
度が常温で15.2Kg／mm2、200℃の高温下で13.1
Kg／mm2、同じく400℃で10.2Kg／mm2を示し、また
熱膨張率が5.0〜8.0×10-6〔１／℃〕を示すインコ
ロイでは、常温で18.0Kg／mm2、200℃で15.5Kg／
mm2、400℃で12.9Kg／mm2を示した。それに対し、
例えば熱膨張率が９〜10×10-6〔１／℃〕を示す
Niを47％、クロム（Cr）を５％、残部Feから成
るニツケル系合金材では、引抜き強度が常温で
16.5Kg／mm2、200℃で11.8Kg／mm2、400℃で6.4Kg／
mm2と高温での強度劣化が極めて大であり、セラミ
ツク部材が金属部材から剥離し、脱落する恐れが
生じ、金属緩衝体として不適当である。 故に、金属材から成る緩衝体の熱膨張率は4.5
〜8.0×10-6〔１／℃〕の範囲に限定される。
のセラミツク部材４′とを結合させる構造として
金属部材１に形成した凹部１ａの外周部１ｂが結
合するセラミツク部材４′の中央小径部分が金属
部材１の端部に形成された凹部１ａ中の金属緩衝
体２に挿入しロウ接、焼嵌め等により結合一体化
させることもできる。 なお、金属緩衝体２を構成する材質としては第
１表に示したセラミツク材の熱膨張係数とほぼ同
じ範囲の4.5〜8.0×10-6〔１／℃〕程度のものが好
ましく、かかる範囲の金属材を例示すれば次の第
２表に示すようなニツケル（Ni）を29％、コバ
ルト（Co）を17％、残部鉄（Fe）から成るコバ
ール及びNiを42％、残部Feから成る42−アロイ
の他、Niを38％、Coを15％、残部Feから成るイ
ンコロイ等のニツケル系合金材がある。 係るニツケル系合金材を金属緩衝体として使用
した金属部材とセラミツク部材の結合体からセラ
ミツク部材を引抜き、その時の引抜き強度を測定
したところ、金属緩衝体として熱膨張率が4.5〜
5.1×10-6〔１／℃〕を示すコバールでは引抜き強
度が常温で15.2Kg／mm2、200℃の高温下で13.1
Kg／mm2、同じく400℃で10.2Kg／mm2を示し、また
熱膨張率が5.0〜8.0×10-6〔１／℃〕を示すインコ
ロイでは、常温で18.0Kg／mm2、200℃で15.5Kg／
mm2、400℃で12.9Kg／mm2を示した。それに対し、
例えば熱膨張率が９〜10×10-6〔１／℃〕を示す
Niを47％、クロム（Cr）を５％、残部Feから成
るニツケル系合金材では、引抜き強度が常温で
16.5Kg／mm2、200℃で11.8Kg／mm2、400℃で6.4Kg／
mm2と高温での強度劣化が極めて大であり、セラミ
ツク部材が金属部材から剥離し、脱落する恐れが
生じ、金属緩衝体として不適当である。 故に、金属材から成る緩衝体の熱膨張率は4.5
〜8.0×10-6〔１／℃〕の範囲に限定される。
【表】
また、金属部材１としては機械構成部品に適し
た炭素鋼、強じん鋼、耐熱鋼、ステンレス鋼など
が用いられる。さらにセラミツク部材４，４′と
しては、アルミナセラミツクや耐熱衝撃性、耐摩
耗性、抗折強度のすぐれた窒化珪素、炭化珪素、
ジルコニアセラミクス等が好適な材質である。 以上のように、本案はセラミツク部材と金属部
材とを緩衝体として、セラミツク材とほぼ同程度
の熱膨張係数をもつた金属材を上記金属部材の端
部に設けた凹部中に内蔵した状態として介在した
ものであることから、セラミツク部材と金属部材
の結合して成る機構部品は温度変化の厳しい個所
に使用された場合でも、熱膨張差にもとづく割れ
や剥れの発生することはなく、かつ、硬度が小さ
く、表面処理のきかない緩衝体が表面部に露呈し
ないため、セラミツク部材と結合された金属部材
の高硬度を要する表面のすべてを焼入れ、浸炭、
窒化法等によつて表面硬化処理をすることができ
るため、機械装置に対する適用範囲が大巾に拡大
され、しかも信頼性の高い各種産業装置用の機構
部品を提供することができる。
た炭素鋼、強じん鋼、耐熱鋼、ステンレス鋼など
が用いられる。さらにセラミツク部材４，４′と
しては、アルミナセラミツクや耐熱衝撃性、耐摩
耗性、抗折強度のすぐれた窒化珪素、炭化珪素、
ジルコニアセラミクス等が好適な材質である。 以上のように、本案はセラミツク部材と金属部
材とを緩衝体として、セラミツク材とほぼ同程度
の熱膨張係数をもつた金属材を上記金属部材の端
部に設けた凹部中に内蔵した状態として介在した
ものであることから、セラミツク部材と金属部材
の結合して成る機構部品は温度変化の厳しい個所
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く、表面処理のきかない緩衝体が表面部に露呈し
ないため、セラミツク部材と結合された金属部材
の高硬度を要する表面のすべてを焼入れ、浸炭、
窒化法等によつて表面硬化処理をすることができ
るため、機械装置に対する適用範囲が大巾に拡大
され、しかも信頼性の高い各種産業装置用の機構
部品を提供することができる。
第１図イ，ロは在来のセラミツク部材と金属部
材の結合構造を示す一部破断面図、第２図、第３
図は本案実施例によるセラミツク部材と金属部材
の結合構造を示す一部破断面図である。 １，Ｍ：金属部材、４，４，Ｃ：セラミツク部
材、２，Ｗ：金属緩衝体。
材の結合構造を示す一部破断面図、第２図、第３
図は本案実施例によるセラミツク部材と金属部材
の結合構造を示す一部破断面図である。 １，Ｍ：金属部材、４，４，Ｃ：セラミツク部
材、２，Ｗ：金属緩衝体。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 金属部材の端部に形成した凹部中に、4.5〜8.0
×10-6〔１／℃〕の熱膨張係数をもつたニツケル
系合金材からなる緩衝体を厚肉に介在させ、3.0
〜8.0×10-6〔１／℃〕の熱膨張係数をもつた窒化
珪素、炭化珪素などのセラミツク部材を結合した
ことを特徴とする金属部材とセラミツク部材の結
合構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8993182U JPS58192951U (ja) | 1982-06-15 | 1982-06-15 | 金属部材とセラミツク部材の結合構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8993182U JPS58192951U (ja) | 1982-06-15 | 1982-06-15 | 金属部材とセラミツク部材の結合構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58192951U JPS58192951U (ja) | 1983-12-22 |
| JPH0139695Y2 true JPH0139695Y2 (ja) | 1989-11-29 |
Family
ID=30098505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8993182U Granted JPS58192951U (ja) | 1982-06-15 | 1982-06-15 | 金属部材とセラミツク部材の結合構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58192951U (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55113678A (en) * | 1979-02-20 | 1980-09-02 | Tokyo Shibaura Electric Co | Bonded ceramic body |
| JPS5641879A (en) * | 1979-09-14 | 1981-04-18 | Tokyo Shibaura Electric Co | Ceramiccmetal bonded body |
| JPS5845337B2 (ja) * | 1977-07-09 | 1983-10-08 | 株式会社生産日本社 | 暗渠排水管の製造方法および製造装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5845337U (ja) * | 1981-09-21 | 1983-03-26 | 日産自動車株式会社 | セラミツク軸と金属部材との結合構造 |
-
1982
- 1982-06-15 JP JP8993182U patent/JPS58192951U/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5845337B2 (ja) * | 1977-07-09 | 1983-10-08 | 株式会社生産日本社 | 暗渠排水管の製造方法および製造装置 |
| JPS55113678A (en) * | 1979-02-20 | 1980-09-02 | Tokyo Shibaura Electric Co | Bonded ceramic body |
| JPS5641879A (en) * | 1979-09-14 | 1981-04-18 | Tokyo Shibaura Electric Co | Ceramiccmetal bonded body |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58192951U (ja) | 1983-12-22 |
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