JPH03242386A - セラミック部材と金属部材の接合構造 - 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】 産業上の利用分野 この発明はセラミック部材と金属部材の接合構造に関す
るものである。

従来の技術 高温で使用する装置の一部をセラミック部材で構成する
際に、セラミック部材と金属部材の接合が必要となる。

従来は焼ばめによって両者を接合したり、接着剤を用い
て接合していた。焼ばめによる方法は、金属の温度をあ
げその熱膨張率の大きさを利用して接合するものである
。

発明が解決しようとする問題点 しかし、セラミック部材や金属部材を可能なかぎり良好
に仕上げて表面粗さを向上させても、両部材の接合部分
で気体や液体をシールすることは困難であった。

発明の目的 前述の従来技術の問題点に鑑み、本発明は気体や液体を
良好にシールすることが可能であるセラミック部材と金
属部材の接合構造を提供することを目的としている。

発明の要旨 前述の目的を達成するためにこの発明は請求項１に記載
のセラミック部材と金属部材の接合構造を要旨としてい
る。

本発明のセラミック部材と金属部材の接合構造は、セラ
ミック部材の接合部分と金属部材の接合部分の少なくと
も一方に軟質金属をコーティングし、両部材を焼ばめす
ることを特徴とする。

軟質金属としては金属部材よりも軟かい金属、例えば銅
やアルミニウムを用いる。

セラミック部材又は金属部材への軟質金属のコーティン
グはメツキ、蒸着、プラズマ溶射等により行うのが望ま
しい。

コーティングの膜厚は、セラミック部材及び金属部材接
合部の仕上げ面粗さによって決める必要かある。すなわ
ち中心線平均粗さＲａ値の２倍以上の膜厚てコーティン
グすることか望ましい。膜厚の上限は、焼ばめによって
両部材を接合することが可能な程度、及び焼ばめ後不都
合が生じない程度とする。なお、セラミック部材と金属
部材の表面粗さが異なる場合には、膜厚は面粗さの値の
大きい方の２倍以上の値に設定する。

作　　用 軟質金属がセラミック部材と金属部材の接合部における
すき間を実用上充分に消失させるため、気体及び液体を
良好にシールできる。

実　　施　　例 以下、図面を参照して本発明によるセラミック部材と金
属部材の接合構造の実施例を説明する。

第１図に示した加熱炉１０は炭化ケイ素質のセラミック
内管１１を備えている。セラミック内管１１の両端外周
部にはステンレス製の外管１２か焼ばめによって接合さ
れている。

セラミック内管１１の接合部には銅の薄膜１３がコーテ
ィングしである。薄膜１３のコーティングはイオンブレ
ーティング法やメツキ法によって、焼ばめ工程の前に行
う。ステンレス外管１２の接合部に銅の薄膜をコーティ
ングしてもよく、セラミック内管１１とステンレス外管
１２の両方の接合部にコーティングを施してもよい。

薄膜の厚さは接合面の中心線平均粗さＲａの２倍以上と
する。膜厚の制御はイオンブレーティング法の場合には
処理時間、またメツキ法の場合には例えば硫酸銅溶液等
の溶液濃度と処理時間を調節することによって行う。

セラミック内管１１の内部には加熱用のヒータ１５が配
置しである。セラミック内管１１とステンレス外管１２
の間には、冷却用媒体を流すための冷却室１４が設けら
れている。

実　　験　　例 加熱炉１０の冷却室１４に冷却水又は冷却用窒素ガスを
収容して、以下で述べるリークテストを行った。

まず、セラミック内管１１（肉［５ｍｍ、外径７５ｍｍ
）の接合面に研削加工を行って、第１表に示す値に表面
粗さを調整した。表面粗さはＪ　Ｉ　５−ＢＯ６０１−
１９８２に記載の中心線平均粗さＲａを採用した。接合
面の中心線平均粗さＲａは、カットオフ値及び測定長さ
を第１表のように設定して測定場所を変えて４回測定し
た。また、焼ばめするステンレス外管１２の表面粗さは
１μｍ以下とした。

メツキ法によってセラミック内管の接合面に銅薄膜をコ
ーティングした。銅薄膜の厚さは第１表に示す値に調整
した。

その後、ステンレス管（内径７４．９５±０．０５ｍｍ
、外径１００ｍ田）をセラミック管の接合部に焼ばめし
た。

このようにして構成した加熱炉１０の冷却室１４に、水
圧１０ｋｇ／ｃｄの冷却水又はガス圧１０ｋｇ／ｃｄの
冷却用Ｎ２ガスを流してリークテストを行った。その結
果を第１表に示す。

なお＊印で示したケースでは膜が厚すぎて焼ばめするこ
とか困難であった。

実験結果を見ると、接合面における中心線平均粗さの２
倍以上の厚さを持つ銅薄膜をコーティングすることによ
り、良好なシールが得られることか明らかになった。

また、膜厚は中心線平均粗さに比べて相当に厚くとも良
いが、焼ばめ温度におけるステンレス管内径よりも銅コ
ーテイングを施した炭化ケイ素質管外径を小さくする必
要がある。

この実験例では銅の膜厚は、１５０μｍ以下か好ましか
った。

なお、本発明は前述の実施例に限定されず、様々な変形
が可能である。例えば、セラミック部材や金属部材の材
質、形状は他のものを採用できる。また、セラミック部
材と金属部材の両方に軟質金属コーティングを行っても
よい。その場合には、両部材に施した薄膜の和が所定の
厚さになるようにする。

発明の効果 本発明のセラミック部材と金属部材の接合構造によれば
、気体及び液体を良好にシールすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による接合構造を用いた加熱炉を示す断
面図である。 １１・・・セラミック内管 １２・・・ステンレス外管 １３・・・銅の薄膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セラミック部材の接合部分と金属部材の接合部分の少な
   くとも一方に軟質金属をコーティングし、両部材を焼ば
   めしたことを特徴とするセラミック部材と金属部材の接
   合構造。