JPH02217373A - セラミック繊維材を金属部材に接合する方法及びセラミック繊維材を金属部材に接合した複合部材 - Google Patents

セラミック繊維材を金属部材に接合する方法及びセラミック繊維材を金属部材に接合した複合部材

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JPH02217373A JP1330963A JP33096389A JPH02217373A JP H02217373 A JPH02217373 A JP H02217373A JP 1330963 A JP1330963 A JP 1330963A JP 33096389 A JP33096389 A JP 33096389A JP H02217373 A JPH02217373 A JP H02217373A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野 ] この発明は、セラミック繊維フェルトやセラミック繊維
織布等のセラミック繊維組織を金属部材へ接合する接合
方法及びその接合された接合部材に関するものである。
[従来の技術及び発明が解決しようとする課題]高温に
さらされるガスタービンエンジン等においては、耐熱材
として超合金が広く使用されている。この種の超合金は
、融点近傍の高温において非常に高い機械的特性を有し
ている。しかしながら、高温環境への耐熱需要により、
超合金の耐熱特性はある必要環境における臨界点に要求
されるようになった。
セラミック材は、ガスタービンエンジンのある特殊な部
分に使用されている。この種のセラミック材をセラミッ
ク塩として使用する場合には、耐熱特性は満足されるが
、延性及び靭性に関する特性が不足するという欠点があ
る。そのために、セラミック材は破損しやすく、重大事
故につながる危険性がある。
セラミック塩を金属部材に接合する場合には、熱膨張係
数が相互に異なるために、幾つかの問題がある。−船釣
に、金属部材の膨張係数はセラミック材より著しく大き
いので、加熱中に亀裂及び破損等を生じさせることなく
セラミック材を金属部材に接合することは難しい。
セラミック繊維材を薄くすると可撓性が増大するために
、セラミック繊維をランダムに配列したフェルトや複合
繊布等を形成できることが知られている。セラミック繊
維を織布構造、たとえば、布等の2次元配列、あるいは
、3方向以上に繊維を織り込んだ3次元配列とすること
ができる。このような構造は工業上非常に有用性があり
、可撓性及びぜい性破壊に対する特性を有するために、
高温環境での使用に関しても、非常に高い信頼性がある
。したがって、セラミック繊維織布またはセラミック繊
維不織布は、航空宇宙からオーブンガスケット等の一般
的な部品にまで広く適用することができる。
近年、この発明の出願人により製作されたガスタービン
エンジンに使用する超合金材に対して高い断熱特性が要
求され、セラミック繊維織布を金属部材に確実に接合す
ることにより、高い断熱特性を有する超合金部材を製作
できることが確認された。しかしながら、金属部材に対
してセラミック繊維織布を耐久性よく接合する方法はい
まだ発見されてはいない。
そこで、この発明は、セラミック繊維織布及びセラミッ
ク繊維不織布を金属部材に対して接合する接合方法及び
その接合部材を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段及び作用 ]上記課題を解
決するためにこの発明によれば、少なくとも1本のワイ
ヤをセラミック繊維材の一面から部分的に露出するよう
にこのセラミック繊維材内に配する工程と、この露出し
たワイヤを金属部材にろう付けして前記セラミック繊維
材を金属部材に接合する工程と、からなるセラミック繊
維材を金属部材に接合する方法が提供される。
好適実施例においては、セラミック繊維材は、織布構造
にすることができる。また、セラミック繊維材は、繊維
がランダム方向に配された構造とすることも好ましい。
ワイヤは前記セラミック繊維材の前記金属部材に隣接す
る部分に織り込むようにすることが好ましい。
また、この発明によれば、セラミック繊維材を形成する
と同時にこのセラミック繊維材内に複数の金属繊維を配
する工程と、この金属繊維を金属部材に対して接合し、
前記セラミック繊維材を前記金属部材に接合する工程と
、からなるセラミック繊維材を金属部材に接合する方法
が提供される。
さらに、この発明によれば、セラミック繊維材と、この
セラミック繊維材に接合された金属部材と、一部分が前
記セラミック繊維材の前記金属部材に対向する面から露
出するように、このセラミック繊維材内に配した接合媒
体と、前記セラミック繊維材と前記金属部材間に位置し
、前記露出した接合媒体と前記金属部材とを接合して前
記セラミック繊維材と前記金属部材とを固着する接合剤
と、から構成されるセラミック繊維材を金属部材に接合
した複合部材が提供される。
したがって、上記発明によれば、セラミック繊維材内に
配した接合媒体を金属部材に接合することにより、セラ
ミック材を金属部材に対して容易に接合することができ
るようになる。
[実施例] 以下、この発明に係る実施例の基本的構成を説明する。
セラミック繊維は一般に工業製品として使用されており
、たとえば、アルミナ、シリカ、ムライト、炭化ケイン
、窒化ホウ素等、及び繊維直径が1−30ミクロンのこ
れらの複合物等から種々のセラミック繊維が製造されて
いる。−例をあげれば、ネクステル(Nextel)の
商品名で3Mコーポレーションから発売されているもの
等がある。このセラミック繊維は、62%(重量)のA
l、0.と24%の5insと14%のB t Osか
ら構成され、繊維直径は7−13ミクロンとなっている
。そして、従来の製織技術により、これらのセラミック
繊維から織布を作ることができる。この種の織布構造は
、重構造の場合には2次元構造、多量の繊維を使用しで
ある程度の厚みを有するように形成した場合には3次元
構造と一般的に称されている。また、セラミック繊維は
フェルトとしても有用であり、繊維をランダムにしかも
十分にかみ合うように内部織り込みを行い、構造的に安
定させた不織布構造とすることもできる。
この種のセラミック繊維の織布及び不織布は、その厚み
を約0.020から1.0インチとした場合に特に実用
的であり、通常シート形状として使用される。
セラミック繊維材は絶縁材として使用することができる
。この場合には、一般的に、セラミック接合剤(すなわ
ち、接着剤)あるいはその他の機械的な保持手段により
生地部材に対して接着または接合して使用する。なお、
セラミック繊維は一般的に金属に対する浸透性がよくな
いため、ろう付は等の接合技術を適用することは困難と
なっている。
この発明においては、複数の金属繊維、すなわち、ワイ
ヤをセラミック繊維組織に織り込み、この金属繊維をセ
ラミック繊維組織の一面から部分的に露出させる。そし
て、この露出した金属部と繊維層を金属部材に対してろ
う付けする。
この発明に係る一実施例においては、既製のセラミック
繊維組織の一方の面に、複数のファインワイヤを縫い込
む方法を採用することができる。
この作業は、セラミック繊維組織が比較的小さい場合に
は少手作業で行うことができるが、ある程度大きさがあ
る場合には機械を使用して縫い込むことが必要となる。
たとえば、直径約lOミル(1000分の10インチ)
のホスキンズMfgコーポレション(Hoskins 
 Mfg  Co、)のクロメル(Chrome l、
Ni−90%、Cr−20%)またはドライバ ハリス
 ワイヤコーボレション(Driver−Harris
Wire  Co、)のニクロム(Ni−80%。
Cr−20%)等の金属ワイヤを既製の繊維組織に織り
込むことができ、この繊維組織の一面上に、直線1イン
チ当たり3から15個のワイヤの露出点を設けることが
できる。すなわち、ワイヤを織り込み、繊維組織に内部
接合させた状態で適切なろう付は剤を使用することによ
り、セラミック組織を所望する金属組織へ接着すること
ができる。
一般的に、セラミック繊維は断熱剤とし゛C使用される
ために、内部織り込みを行ったワイヤをセラミック表面
から露出または表面近傍に存在しないように配置し、高
温環境に耐え得るようにすることが重要となる。使用状
態や使用ろう付は剤により、ワイヤが表面を貫通して露
出した場合、すなわち、ワイヤが高温にさらされた場合
には、このワイヤを介してろう付は部材に多量の熱が伝
導してしまい、ろう付は接合を弱めて、最終的には破損
してしまう場合がある。したがって、接合部材に隣接す
る、セラミック繊維の厚さの略半分に相当する部分にワ
イヤを配設することが望ましい。
ファインワイヤは連続した長さを有しているため、1本
のワイヤにろう付は用の複数の露出点を設けることがで
きる。また、ワイヤを短区間に区切ってセラミック内に
織り込み(たとえば、スフ5taple”等)、この各
短区間に1個または数個のろう付は用の露出、すなわち
、接合部材との接触点を設けることもできる。
この発明に係る他の実施例としては、セラミック繊維を
製作する時に、金属繊維をそのセラミック繊維内に同時
に織り込むことができる。この場合には、上記実施例に
おける金属繊維ワイヤよりもその直径を小さくすること
ができ、ワイヤ本数を多くして直線1インチ当たりIO
から100個のろう付は用接触点を設けることができる
。また、この場合においても、セラミック繊維体の約半
分に相当する、金属部材に隣接する部分に金属繊維を設
けるようにすることが望ましい。
セラミックフェルトを使用する場合には、金属部材と接
する面にのみ金属繊維を設けて、フェルトを層状に形成
することが好ましい。または、複数のフェルトの一つに
、金属繊維を集中的に設けるようにすることもできる。
この場合には、これら複数のフェルトを相互に、あるい
はセラミック繊維とともに縫い込み、または、他の公知
の技術で相互に接合してセラミック繊維材を形成するこ
とができる。
次に、図面に基づいてこの発明に係る実施例を説明する
第1図はこの発明の一実施例を示す。図示した金属部材
lOには、その一方の面に、ろう付は剤12からなる層
が形成されている。この層12上には複数層16として
示した織布材14が配されている。この織布材14は、
複数のファインワイヤ18がろう付は層12に接する面
から突出するように配されて形成されている。第2図は
、第1図の断面図であり、接合金属部材としての生地層
lO1ろう付は層12、及びセラミック織布材14の一
面から突出してろう付は層I2に接触する波型ワイヤ1
2を詳細に示している。図示するように、ワイヤ18は
生地10に対してろう付は剤層12により接合されるた
めに、セラミック繊維体14はワイヤI8により生地I
O及びろう付は層12に対して固着される。第3図は他
の実施例を示す。この実施例は、ワイヤI8を設ける代
わりに、複数の微細な金属繊維(たとえば、ファインワ
イヤ等)を配した構造となっている。この金属繊維は、
セラミック織布体14の一部分20で、このセラミック
織布体とかみ合う構造になっている。
第4図、第5図及び第6図は、織布体を使用する代わり
にセラミックフェルトを使用した実施例を示しており、
その他の点に関しては前述した第1図、第2図及び第3
図の実施例とほぼ同様のものである。
セラミック繊維体を切断する場合には、製造時及び使用
中での、はぐれや繊維の損失等を防止するために、繊維
端を溶解するCo2レーザ等の高出力レーザを使用する
ことが望ましい。そして1、この発明に係る金属セラミ
ック繊維接合部材は、主として断熱材として適用するこ
とができる。
なお、上述した実施例は、この発明の好適実施例にすぎ
ず、この発明はその精神または主要な特徴から逸脱する
ことがなく、他のいろいろな形で実施することができる
ものである。
[発明の効果 ] この発明の特有の効果としては、セラミック繊維材内に
、少なくとも一部がその表面から突出するようにワイヤ
を配し、この突出したワイヤを接合剤を介して金属部材
に接合することにより、確実にセラミック繊維材を金属
部材に対して接合することができる。したがって、耐熱
性に加えて、その他の所望する機械的特性を満足させる
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、一方の面に金属ワイヤを配したこの発明に係
るセラミック繊維接合材を示す斜視図である。 第2図は、第1図の断面図である。 第3図は、第2図に示すセラミック繊維接合材の他の実
施例を示す断面図である。 第4図は、金属ワイヤを一方の接合面に縫い込んだセラ
ミック繊維不縁フェルトを示す斜視図である。 第5図は、第4図の断面図である。 第6図は、第2図に示す実施例に対応する、第5図に示
す実施例に対する他の実施例である。 FIG、/

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも1本のワイヤをセラミック繊維材の一
    面から部分的に露出するようにこのセラミック繊維材内
    に配する工程と、この露出したワイヤを金属部材にろう
    付けして前記セラミック繊維材を金属部材に接合する工
    程と、からなることを特徴とするセラミック繊維材を金
    属部材に接合する方法。
  2. (2)前記セラミック繊維材は、織布構造であることを
    特徴とする請求項第1項記載のセラミック繊維材を金属
    部材に接合する方法。
  3. (3)前記セラミック繊維材は、繊維がランダム方向に
    配された構造であることを特徴とする請求項第1項記載
    のセラミック繊維材を金属部材に接合する方法。
  4. (4)前記ワイヤを前記セラミック繊維材の前記金属部
    材に隣接する部分に織り込むことを特徴とする請求項第
    1項記載のセラミック繊維材を金属部材に接合する方法
  5. (5)セラミック繊維材を形成すると同時にこのセラミ
    ック繊維材内に複数の金属繊維を配する工程と、この金
    属繊維を金属部材に対して接合し、前記セラミック繊維
    材を前記金属部材に接合する工程と、からなることを特
    徴とするセラミック繊維材を金属部材に接合する方法。
  6. (6)前記セラミック繊維材は、織布構造であることを
    特徴とする請求項第5項記載のセラミック繊維材を金属
    部材に接合する方法。
  7. (7)前記セラミック繊維材は、繊維がランダム方向に
    配された構造であることを特徴とする請求項第5項記載
    のセラミック繊維材を金属部材に接合する方法。
  8. (8)前記金属繊維を前記セラミック繊維材の前記金属
    部材に隣接する部分に織り込むことを特徴とする請求項
    第5項記載のセラミック繊維材を金属部材に接合する方
    法。
  9. (9)セラミック繊維材と、このセラミック繊維材に接
    合された金属部材と、一部分が前記セラミック繊維材の
    前記金属部材に対向する面から露出するように、このセ
    ラミック繊維材内に配した接合媒体と、前記セラミック
    繊維材と前記金属部材間に位置し、前記露出した接合媒
    体と前記金属部材とを接合して前記セラミック繊維材と
    前記金属部材とを固着する接合剤と、から構成されるこ
    とを特徴とするセラミック繊維材を金属部材に接合した
    複合部材。
JP1330963A 1988-12-20 1989-12-20 セラミック繊維材を金属部材に接合する方法及びセラミック繊維材を金属部材に接合した複合部材 Expired - Fee Related JP2866411B2 (ja)

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