【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
（産業上の利用分野）
この発明は一方がセラミツクスで、他方がセラ
ミツクス又は金属の場合の強固な接続構造に関す
る。
（従来の技術）
セラミツクスは一般に優れた耐熱性、熱衝撃強
度、高温時の機械的強度、耐摩耗性或は高絶縁性
を有するので、金属と接合することによつて自動
車のエンジン周辺部品、ガスタービン部品を初
め、IC用の基板と金属リードの接合体、真空ス
イツチ、電子レンジ用のマグネトロン等広い利用
範囲が期待されている。
この場合、セラミツクス同志を接合したり、セ
ラミツクスと金属とを接合してその機能を充分発
揮させる必要がある。
従来この種の接合は通常銀ろう等の金属ろう材
を用いて接合することが知られており、その構造
を第２図により説明すれば、セラミツクス軸１の
端面をメタライズペーストを塗布してメタライズ
層３を形成し、金属軸２の端面との間を銀ろうの
如きろう材でろう付け４したものである。
このような接合構造はろう材の種類及びセラミ
ツクスと金属の表面処理を上手に行なうことで強
固な接合をなし得るものである。
（改良すべき問題点）
しかしこのような接合構造は常温及び低温では
良いが、例えばAgを主体としたろう材では400〜
500℃以上の高温域となるとろう材の材質によつ
ては耐熱性及び耐酸化性が悪く、強度が劣化する
場合がしばしばある。
従つてこのような欠点のない接合構造の出現が
要望されているところである。
（問題点を解決する手段）
本発明は上記の実情に鑑み、鋭意研究の結果な
されたもので、セラミツクスとセラミツクス又は
金属との間をTi及びNiを一種以上含むろう材に
より接合部をNiを含む金属溶射被覆層で包被し、
これにより接合部の酸化や劣化を生じないで接合
強度の強い接続構造を提供するものである。
ここでTi及びNiを一種以上含むと規定したの
は、Tiが入ることによりその反応性から接合強
度が強くなる為、条件によつては直接セラミツク
スへの接合が可能である。Niは耐熱性を与える
ために入れるものである。なお、ここで特にTi
は反応し易いため、酸化条件では劣化が大きいの
で、反応性のよいNiを含むコーテイングを施す
ものである。
（作用）
本発明によれば、セラミツクスとセラミツクス
又は金属の間のろう付け接合部を金属例えば耐酸
化性の強いクロム、ニツケル―クロム系の金属を
溶射して耐酸化皮膜を作ることにより、接合部の
耐熱、耐酸化性における弱点をカバーすることが
できる。溶射物質にNiが含まれるとTi―Niの反
応層及びNi―Niの反応層を作るに都合が良い。
又、この溶射皮膜を厚く構成することにより、
接合部近傍を周囲から圧力を加えることになり、
いわゆる金属リングの焼嵌め効果も奏することが
できる。
なお金属溶射は減圧下で行なえば、緻密とな
り、内部を保護する上で好ましく、又溶射した金
属の表面は必要に応じ研磨して所定の寸法に仕上
げることを可能である。
（実施例）
本発明の実施例を図面により説明すれば、第１
図イはセラミツクス軸１と金属軸２とを接合する
に際し、セラミツクス軸１と金属軸２の端との間
をTiを含む銀ろうで直接ろう付け４し、このろ
う付け層の露出表面に金属溶射層５を設けて接合
構造体としたもので、金属溶射層５により内部の
ろう付け４を遮蔽し、酸化、劣化を防止するよう
になつている。
又、第１図ロはセラミツクス軸１と金属軸２と
を接合するに際し、セラミツクス軸１の端面及び
表面の一定長をメタライズペーストを塗布してメ
タライズ層３を形成し、前記メタライズ層３を設
けた端面と金属軸２の端面とをろう付材によりろ
う付け４した後、このろう付け４の露出表面とセ
ラミツクス軸端の表面に設けられたメタライズ層
３と金属軸２の接続端からの一定長とにかけて金
属溶射層５を厚めに設けた場合で、金属溶射層５
が大きいだけに内部のろう材の酸化劣化を充分に
防止し、かつ接続部の機械的強度の増大にも寄与
することができる。
なお上記以外にセラミツクス軸同志の接続につ
いても図示してないが容易に理解し得るであろ
う。
実施例 １
次に本発明に基く試料として、セラミツクスに
はアルミナを用い、金属にはコバールを用い、軸
間接合を行なつた。アルミナもコバールも軸径は
10mm、長さは40mmとした。
接続はアルミナ１、コバールの端面との間に
Ti10重量部、Ag60重量部、Cu30重量部（Tiは
TiH2を使用）混合したペーストを用いて
10-6torrの真空中で約900℃にてろう付した。な
おTiを含むことによつてアルミナへのメタライ
ズを行なうことなくろう付可能であるので本ペー
ストを使用した。この後プラズマ溶射によりMo
―Ni―Cr―Al複合体（例えばメテコ1442）を前
記第１図イのような接合体とした。
比較例 １
Mo―Ni―Cr―Al複合体のプラズマ溶射をす
ることなく実施例と同じ材料を用いて第２図に示
した接続体とした。
実施例１と比較例１とはそれぞれ５試料を作成
し、これらを大気中の約500℃の電気炉に入れて
100時間放置した後取出し、接合強度をネジリ強
度で比較した。
(Industrial Application Field) This invention relates to a strong connection structure where one side is made of ceramics and the other side is made of ceramics or metal. (Prior Art) Ceramics generally have excellent heat resistance, thermal shock strength, mechanical strength at high temperatures, wear resistance, and high insulation properties, so they can be used for automobile engine peripheral parts, It is expected to be used in a wide range of applications, including gas turbine parts, assemblies of IC substrates and metal leads, vacuum switches, and magnetrons for microwave ovens. In this case, it is necessary to bond ceramics together or bond ceramics and metal to fully demonstrate their functions. Conventionally, it has been known that this type of bonding is usually performed using a metal brazing material such as silver solder, and its structure can be explained with reference to FIG. A layer 3 is formed and the end face of the metal shaft 2 is brazed 4 with a brazing material such as silver solder. Such a bonding structure can achieve a strong bond by appropriately selecting the type of brazing material and by properly treating the surfaces of the ceramic and metal. (Issues to be improved) However, although this type of bonding structure is good at room temperature and low temperature, for example, when using a brazing material mainly made of Ag,
In the high temperature range of 500°C or higher, depending on the material of the brazing filler metal, heat resistance and oxidation resistance are poor, and strength often deteriorates. Therefore, there is a demand for a joining structure that does not have these drawbacks. (Means for Solving the Problems) The present invention was made as a result of intensive research in view of the above-mentioned circumstances. Covered with a metal spray coating layer containing,
This provides a connection structure with strong bonding strength without causing oxidation or deterioration of the bonded portion. The reason why it is specified that at least one type of Ti and Ni is included is that the inclusion of Ti increases the bonding strength due to its reactivity, so it is possible to bond directly to ceramics depending on the conditions. Ni is added to provide heat resistance. Note that here, especially Ti
Since it easily reacts, it will deteriorate significantly under oxidizing conditions, so a coating containing Ni, which has good reactivity, is applied. (Function) According to the present invention, the brazed joint between ceramics and ceramics or metals is bonded by spraying a metal such as chromium or nickel-chromium metal with strong oxidation resistance to form an oxidation-resistant film. It can cover weaknesses in heat resistance and oxidation resistance of parts. When the thermal spray material contains Ni, it is convenient for forming a Ti--Ni reaction layer and a Ni--Ni reaction layer. Also, by making this thermal spray coating thicker,
Pressure will be applied from the surrounding area near the joint,
A so-called shrink-fitting effect of a metal ring can also be achieved. It should be noted that if the metal spraying is carried out under reduced pressure, it will be denser, which is preferable in terms of protecting the interior, and the surface of the sprayed metal can be polished to a predetermined size if necessary. (Example) To explain an example of the present invention with reference to the drawings, the first example is as follows.
Figure A shows that when joining a ceramic shaft 1 and a metal shaft 2, the ends of the ceramic shaft 1 and the metal shaft 2 are directly brazed with silver solder containing Ti, and the exposed surface of this brazing layer is coated with metal. The metal sprayed layer 5 is provided to form a bonded structure, and the internal brazing 4 is shielded by the metal sprayed layer 5 to prevent oxidation and deterioration. Furthermore, when joining the ceramic shaft 1 and the metal shaft 2, FIG. After brazing 4 the end face of the metal shaft 2 with the end face of the metal shaft 2 using a brazing material, a certain distance from the connection end of the metal shaft 2 and the metallized layer 3 provided on the exposed surface of the brazing 4 and the surface of the end of the ceramic shaft 2 is applied. In the case where the metal sprayed layer 5 is provided thicker over the length, the metal sprayed layer 5
Since this is large, it can sufficiently prevent oxidative deterioration of the internal brazing filler metal and also contribute to increasing the mechanical strength of the connection part. In addition to the above, the connections between the ceramic shafts are not shown, but will be easily understood. Example 1 Next, as a sample based on the present invention, alumina was used as the ceramic and Kovar was used as the metal, and inter-axial joining was performed. The shaft diameter of both alumina and Kovar is
10 mm, and the length was 40 mm. The connection is between Alumina 1 and the end face of Kovar.
10 parts by weight of Ti, 60 parts by weight of Ag, 30 parts by weight of Cu (Ti is
using TiH 2 ) using a mixed paste
Brazing was performed at approximately 900°C in a vacuum of 10 -6 torr. This paste was used because it contains Ti and can be brazed to alumina without metallizing it. After this, Mo was coated by plasma spraying.
-A Ni-Cr-Al composite (for example, Metco 1442) was made into a bonded body as shown in Figure 1A above. Comparative Example 1 A connection body shown in FIG. 2 was made using the same material as in the example without plasma spraying the Mo--Ni--Cr--Al composite. In Example 1 and Comparative Example 1, five samples were prepared each, and these were placed in an electric furnace at about 500°C in the atmosphere.
After leaving it for 100 hours, it was taken out and the joint strength was compared in terms of torsional strength.
【表】
本表から判るように、酸化性の環境で使用する
場合、従来のようにろう付だけでは耐えられない
構造体が、本発明によれば簡単に得られる。
実施例 ２
実施例１と同様な材料を用い、第１図ロに示し
たような接合体とした。但し、セラミツクス軸１
の表面のメタライズ層の長さは約10mmとした。
次にMo―Ni―Cr―Al複合体をプラズマ溶射
により厚さ約１mmに被覆して金属溶射層５を形成
した。この試料５個を作り実施例１、比較例１と
同様に電気炉中で酸化処理して強度を測定した。
その結果ネジリ強度MiN3.0Kg・ｍで金属溶射
層は僅かに酸化するも内部は完全に保護されてい
た。このことは金属溶射層が大きいので一種の焼
嵌め的効果も付加されたものと考えられる。
以上の実施例ではセラミツクスとしてアルミナ
を用いた例を示したがメタライズ条件、金属溶射
条件を適当に選ぶことによりSi3N4，SiC，ZnO2
等のエンジニアリングセラミツクスも応用するこ
とができる。
なおセラミツクス軸と金属軸の如く熱膨張係数
の差の大きい接合では特願昭59―80658により明
らかにしたようにセラミツク材を焼結した薄板を
単独に又は金属板と複合構造（緩衝板）としたも
のを介在させてろう付することにより高温振動下
でも接合強度が強く、接合後の残留応力によつて
接合部付近のセラミツク割れを防止できる。
（発明の効果）
以上説明したように本発明によればセラミツク
スとセラミツクス又は金属との接合部の外表面に
金属溶射をしてあるので、内部のろう付け層の酸
化劣化が防止され、接合強度の大きい接合構造を
得られ又金属溶射層を大きくしかもある厚さにす
ることによつて焼嵌め同様な効果を奏することが
できる。[Table] As can be seen from this table, structures that cannot withstand conventional brazing alone when used in an oxidizing environment can be easily obtained according to the present invention. Example 2 Using the same materials as in Example 1, a joined body as shown in FIG. 1B was prepared. However, ceramic shaft 1
The length of the metallized layer on the surface was approximately 10 mm. Next, a metal sprayed layer 5 was formed by coating a Mo--Ni--Cr--Al composite to a thickness of about 1 mm by plasma spraying. Five of these samples were prepared, subjected to oxidation treatment in an electric furnace in the same manner as in Example 1 and Comparative Example 1, and their strengths were measured. As a result, the metal sprayed layer was slightly oxidized with a torsion strength of MiN3.0Kg・m, but the interior was completely protected. This is thought to be due to the large size of the metal sprayed layer, which also added a kind of shrink-fitting effect. In the above examples, alumina was used as the ceramic, but by appropriately selecting metallization conditions and metal spraying conditions, Si 3 N 4 , SiC, ZnO 2
Engineering ceramics such as can also be applied. When joining a ceramic shaft with a metal shaft, which has a large difference in coefficient of thermal expansion, a thin plate of sintered ceramic material can be used alone or in a composite structure (buffer plate) with a metal plate, as disclosed in Japanese Patent Application No. 59-80658. By brazing with an intervening material, the joint strength is strong even under high-temperature vibrations, and residual stress after joining can prevent ceramic cracking near the joint. (Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, since the outer surface of the joint between ceramics and ceramics or metal is sprayed with metal, oxidation deterioration of the internal brazing layer is prevented and the joint strength is increased. By making the metal sprayed layer large and having a certain thickness, it is possible to obtain an effect similar to that of shrink fitting.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図イ，ロは本発明の各実施例の一部縦断面
図、第２図は従来例の一部縦断面図。
１：セラミツクス軸、２：金属軸、３：メタラ
イズ層、４：ろう付け層、５：金属溶射層。
1A and 1B are partial vertical sectional views of each embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partial vertical sectional view of a conventional example. 1: Ceramic shaft, 2: Metal shaft, 3: Metallized layer, 4: Brazing layer, 5: Metal sprayed layer.