JPH02307875A - セラミツクスと金属の接合方法 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はセラミックスと金属との接合に関するもので、
内燃機関の動弁部品であるバルブロッカーアーム又は油
圧リフター等に利用されるものである。

（従来技術） 自動車エンジンの動弁系に用いられるバルブロッカーア
ーム、油圧リフターは、カムシャフトと摺動する面は耐
摩耗性、耐ピツチング性が要求されているために、前記
摺動面には表面処理硬化を施したり、摺動する部位に超
硬合金を用いているが、更に耐摩耗性を向上させるため
に窒化ケイ素セラミックスが使用されるようになってき
た。この場合窒化ケイ素セラミックスと金属の接合によ
る複合化が必要となる。

前記従来の複合化方法は、 Ｃｕ０ｚ９４−２％、Ａ　ｌｚ　Ｃ）＋　５．８％の組
成を粉末で配合し、空気中において１２５０’Ｃで３０
分間加熱して冷却後微粉砕して、これと噴霧または浸漬
法などでセラミックス表面に塗布するものである。

次に酸化雰囲気中で塗布物質の融点（１１９０’　Ｃ）
以上加熱し、次に還元霜囲気中で約１０００　”　Ｃに
加熱してセラミックスに銅をメタライジングしてこのメ
タライズされたセラミックスと金属をロウ付により接合
するものである。

前記方法はアルミナ、ジルコニア等の酸化物系セラミッ
クスの金属化法として有用なものであるが、窒化ケイ素
セラミックスのような非酸化物系セラミックスに対して
は不向である。

非酸化物系セラミックスのメタライズ方法については特
開昭６１−１１１９７７号の公報があり、このものはモ
リブデン化合物とマンガン化合物に０、７μｍ以下の金
属微粒子を添加したメタライズを焼付け、その後Ｎｉ又
はＣｕメッキを施してメタ、ライズする方法である。

（発明が解決しようとする課題） しかし前記接合方法はペースト組成物が高価であり、ま
たその後更にメッキ処理を行う必要があり、工程が複雑
であるという問題点がある。

本発明は窒化ケイ素セラミックスと金属との接合に於い
て非酸化物系セラミックスにても容易に接合ができる接
合方法を技術的課題とするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 前記課題を解決するために講じた技術的手段は次のよう
である。すなわち 窒化ケイ素セラミックスと金属の接合に於いて、前記窒
化ケイ素セラミックスに酸化処理を施し、その接合しよ
うとする面に、酸化第一銅もしくは酸化第二銅のいずれ
かの銅酸化物に酸化マグネシウムを５％〜３０％混合し
たものを有機バインダーにてペースト状にしたものを印
刷または塗布して焼付け、その後還元処理により銅のメ
タライズ化をしてその面と金属を接合するか、又は前記
メタライズ化されたセラミックスと金属の接合面との間
にアルミのブレージングシートをインサートして前記ブ
レージングシートの皮材を溶融せしめてロウ付により接
合するものである。

（作用） 窒化ケイ素と鉄系合金をＡｌブレージングで接合しよう
としてもＡｉブレージングレートは窒化ケイ素、鉄系合
金と双方に濡れない（反応しない）ため接合できない。

ＣｕメッキはＡＮブレージングシートと鉄系合金との濡
れを良くするために行うものである。

Ａ１ブレージングの様な金属はセラミックスとは濡れな
いが、金属とは濡れるのでセラミックスの表面を金属化
すれば、ＡＥブレージングシートを窒化ケイ素との接合
性を高めることができる。

蒸着のような方法ではセラミックスの表面を直接金属化
しても上記記載の理由で接合強度は弱い。

一般的に方酸化物は酸化物ロウ材との濡れ性は良いとい
う性質を持ち、窒化けい素の表面を酸化しＣｕＯをこの
上にのせ加熱するとｃｕｏは窒化ケイ素と強固に接合す
る、ＭｇＯは窒化ケイ素との接合性をより強固にするた
めに添加するものである。

前記窒化ケイ素の上に強固に接合されたＣｕＯは水素雰
囲気、分解アンモニア雰囲気等で容易に還元されＣｕが
窒化ケイ素の表面に形成されたＡ！ブレージングシート
との接合を可能にするものである。

（実施例） 以下実施例により説明する。

実施例１ 第１図のＡは本実施例である油圧リフターを示すもので
１は窒化ケイ素セラミックスよりなるリフタフェースで
その表面には銅がメタライズされたメタライズ層３があ
る。２は金属よりなるリフター基材で４はアルミブレー
ジングシートである。

このメタライズ方法は第２図の拡大図に示すように、窒
化ケイ系セラミックス１は他の酸化物系セラミックスに
比べてメタライズがしにくいために、メタライズする前
に１３００’Ｃ，ＩＨｒの大気中加熱により表面を１ａ
に示すように酸化させる。

この酸化した窒化ケイ系セラミックスの接合面にＣｕＯ
−２０ｗｔ％、Ｍｇｏの組成粉末に有機バインダーを添
加してペースト状にしたものとスクリーンにて印刷し、
１１００”Ｃ〜１３００”ＣにてＩＨｒ大気中で加熱し
焼付ける。

その後非酸化雰囲気炉にて還元処理を施こしてＣｕＯを
還元して銅をメタライズさせるものである。

前記メタライズ化したリフターフェースと接合面にＣｕ
メッキ２ａを行い、リフター基材２との間にアルミブレ
ージングシート４　（４００４−３００３−４００４）
をインサートして、前記ブレージングシートの皮材を真
空中（５Ｘ　１０−’Ｔｏｏｒ以下）にて６００＠Ｃに
加熱して溶融せしめロウ材を行う。

このようにし得られた接合体をせん断試験にて破壊せし
めたところセん断心力として６．７ｋｇ／ｗ”が得られ
、又割れもなく健全な接合部が得られた。

実施例２ 第３図Ｂは本実施によるバルブロッカーアームである。

５は窒化ケイ系セラミックスよりなるパッドであり、実
施例１と同様にメタライズされている。

６はアルミ合金よりなるアーム基材で、前記パッドとア
ーム基材との間にアルミブレージングシート７をインサ
ートして真空加熱によりロウ材した。

この接合値を衝撃荷重３０ｋｇの衝撃疲労試験を行った
ところ１０’凹以上の操返しに付しても破壊することも
なく、実用上十分に耐えるものである。

第４図は前記ロッカーアームをエンジンバルブに装着し
た所を示す。

実施例３ φ７０ＸｔｌＯｎの５５４Ｇと窒化ケイ系セラミックス
を接合するにあたり、前記窒化ケイ系セラミックスの接
合面にＣｕＯ−１５Ｍｇ０の組成のメタライズペースト
を印刷し焼付還元してメタライズ処理をしたものに前記
Ｃｕメッキされた８４５Ｃの間にアルミブレージングシ
ートをインサートしてロウ材したところ接合体は割れも
なく、大面積の接合体にも十分に適用できるものである
。

〔発明の効果〕

本発明は次の効果を有する。すなわち、（１）従来のＣ
ｕｚ　０９４％、ＡＬｘ　Ｏｓ　５．８％の酸化銅メタ
ライズが酸化物系セラミックスに対して有用であるのに
対して、本発明では非酸化物系毎ラミックスに対しても
十分にメタライズできるものである。

（２）ロウ材としてアルミブレージングシートを使用し
ており、他のＣｕロウ、Ｎｉロウ、Ａｇロウに比べて、
低い温度でロウ材されるので、接合材の加熱冷却でのサ
ーマルショクが少な（、又アルミは塑性変形がしやすい
ので、ロウ付時に生ずる熱歪を吸収し割れのない接合体
が得られる。

図面の簡単な説明 第１図は本実施例である油圧リフターの断面図第２図は
第１図の接合部の拡大図、第３図は本実施例であるバル
ブロッカーアームの説明図、第４図はバルブロッカーア
ームを装着したバルブ装置の断面図である。

１・・・窒化ケイ素セラミックス ２・・・金属 ４・・・アルミブレージングシート １ａ・・・銅酸化部 ２ａ・・・銅メッキ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　窒化ケイ素セラミツクスと金属との接合に於いて、前
   記窒化ケイ素セラミツクスに酸化処理を施し、その接合
   しようとする面に酸化マグネシウムを５％〜３０％含む
   銅酸化物を有機バインダーにてペースト状にしたものを
   塗布して焼付した後、還元処理にて窒化けい素のメタラ
   イズ化を行い、次に前記金属の表面に銅メツキを行い、
   前記メタライズ化されたセラミツクスと前記銅メツキを
   行った金属との間にアルミのブレージングシートをイン
   サートして前記ブレージングシートの皮材を溶融してロ
   ウ付にて接合するセラミツクスと金属との接合方法。