JPH042354B2

JPH042354B2 -

Info

Publication number: JPH042354B2
Application number: JP59248041A
Authority: JP
Priority date: 1984-11-26
Filing date: 1984-11-26
Publication date: 1992-01-17
Also published as: JPS61126992A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、セラミツク特にジルコニアとステン
レス鋼との接合用に好適なろう材に関するもので
ある。

（従来技術と問題点）セラミツクの最たる特徴の１つは耐熱性であ
り、この点に関しては如何なる金属材料も及ばな
い。例えば電気用発熱体ではNi−Cr系、Fe−Cr
−Al系が最高1100〜1200℃が限度であり、応力
下の回転部分、例えばターボジエツトエンジンな
どのスーパーアロイでは900〜1000℃が限界であ
るが、これに体し、セラミツクスでは発熱体が
1700〜2000℃、エンジン部品では1200℃位でも充
分な耐熱性を有している。したがつて、熱効率の
向上、燃費の節約をねらつて、自動車関係の各社
はセラミツクエンジンやセラミツクターボチヤー
ジヤの開発に力をそそいでいる。

しかし、セラミツクには脆性という宿命的な弱
点があるので、靭性の高い金属と組合せてセラミ
ツクを実用化する技術が考えられ、例えばターボ
チヤージヤの応力負荷のかかるシヤフトには金属
を用い、高温に晒されるブレード（羽根）部分に
はセラミツクを用いるいわゆる金属とセラミツク
の長所を併用する手法が注目されている。

公知のセラミツクと金属の接合法は、予めセラ
ミツク上にメタライズしその後銀ろうなどによつ
て接合する方法と、直接ろう材で接合する方法に
大別される。前者の方法には、Ｗ法、Mo−Mn
法などによる高融点金属をセラミツク上にメタラ
イズする方法と、硫化銅をセラミツク上に塗布し
た後加熱し、その反応によつて表面に銅皮膜を形
成させ、更に炭酸銀を散布し銀膜を形成させた後
ろう付する方法などがあるが、銀ろうおよび銅の
メタライズ層はそれ自体耐熱性が乏しく、したが
つて耐熱性を有するセラミツクの接合には適当と
はいえない。

またメタライズ工程は極めて煩雑で作業性が悪
いという欠点もある。

後者の直接ろう材を用いる方法には、Ti、Zr
などの活性金属を用いる方法や酸化銅を用い酸素
分圧を調整して接合する方法などがあるが、まだ
耐熱性の充分な信頼性の高い継手を得るまでには
いたつていない。

（発明の目的）本発明は、上記のような従来技術の問題点を改
善するもので、耐食性の極めて大きいジルコニア
とステンレス鋼のろう付において、充分な耐熱性
と高い靭性を有する接合部を形成するろう材を提
供するものである。

（発明の構成と作用）本発明の要旨は、重量％でNi10〜35％、
Mn0.5〜５％、B0.1〜1.0％、Ag0.5〜５％、残部
Zrから成るジルコニアとステンレス鋼の接合用
ろう材にある。本発明のろう材における、Ni、
Mn、Ｂ、Ag等の添加元素の役割及び添加量を限
定した理由は下記のとおりである。

Niの添加はZrの融点を著しく低下させ、また
高温の性質も優れている。例えばNiを17％添加
することにより、Zrの融点1860℃は961℃まで低
下する。しかしNi10％未満及び35％を超えると、
その効果がない。

MnはZrなどの活性金属のセラミツクへの吸着
を助長し、ヌレ性を改善する効果がある。しかし
0.5％未満ではその効果がなく、また５％を超え
ると著しくろう材を脆性にするので適当でない。

Ｂの添加はMnと同様にヌレ性に効果がある。
またZr−NiおよびZr−Ni−Mn系は金属母材、
例えばステンレス鋼のろう材中への溶融溶け込み
が著しいが、Ｂの添加により、それを軽減する効
果がある。その量が0.1％未満では効果がなく、
また１％を超えると接合部を脆化する。

Agの添加はろう材の流動性、またはヌレ性を
向上すると共に接合部の靭性を改善し、強度の向
上に効果があ。しかし0.5％未満ではその効果が
なく、５％を超えると低融点層が生じ耐熱性を低
下させるので適当でない。

本発明のろう材を用いてろう付を行うには、真
空又は少量の不活性ガスを含む減圧気中で、ろう
材を介してステンレス鋼とジルコニアを突合せた
後、ろう材を加熱溶融する。

その際、ろう材中の活性金属成分であるZrは
選択吸着によりジルコニア表面上に薄層として生
成され、これによつてジルコニアとステンレス鋼
の接合を可能にするものと推定される。

次に本発明を実施例によつて説明する。

実施例１ジルコニアとSUS430を用いてろう付を行つ
た。図１はその試験片の形状を示すもので、直径
5.0mmのジルコニア棒１とSUS430棒２を突合せた
継手である。ろう材３は円板状のものを両者の間
に嵌め込んだのち、５×10^-5Torrの真空中で
1100℃に加熱しろう付を行つた。使用したろう材
の組成は重量％で、Ni15％、Mn1％、B0.1％、
Ag3％、残部Zrであつた。

図２は、接合部の界面組織を示す説明図で、ろ
う材のジルコニア側界面にはZrと思われる強固
な薄層が生成してくる。なお、この薄層は顕微鏡
写真で明確に認められる。

実施例２セラミツクターボチヤージヤーのローター用と
して、図３に示すモデル試験片のろう付を行つ
た。試験片は直径12mmのgSUS430棒２に60度の
角度で６本の溝切加工を行い、この溝にろう材３
を介して１mm厚のジルコニア板１を嵌め込み５×
10^-5Torrの真空中でろう付を行つた。

ろう材の組成は重量％で、Ni30％、Mn2％、
B0.2％、Ag3％、残部Zrで、ろう付温度は1100℃
であつた。得られた試験片は、接合部のろう付性
良好で、剥れを生ずることがなかつた。

（発明の効果）本発明のろう材によれば、ジルコニアとステン
レス鋼の接合が比較的簡単に可能であり、しかも
充分な耐熱性と高い靭性をもつた接合部が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

図１は、実施例１で用いた試験片の説明図。図
２は、実施例１における接合部を示す説明図。図
３は、実施例２で用いた試験片の説明図。１……ジルコニア、２……SUS430、３……ろ
う材。

Claims

【特許請求の範囲】

１重量％で、Ni10〜35％、Mn0.5〜５％、
B0.1〜1.0％、Ag0.5〜５％、残部Zrより成ること
を特徴とするジルコニアとステンレス鋼の接合用
ろう材。