JPH0481940B2 - - Google Patents

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JPH0481940B2
JPH0481940B2 JP62067396A JP6739687A JPH0481940B2 JP H0481940 B2 JPH0481940 B2 JP H0481940B2 JP 62067396 A JP62067396 A JP 62067396A JP 6739687 A JP6739687 A JP 6739687A JP H0481940 B2 JPH0481940 B2 JP H0481940B2
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Akihiko Yoshida
Takao Soma
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NGK Insulators Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野） 本発明は中間部材を介して接合されたセラミツ
クス・金属体に関するものである。 （従来の技術） 従来、熱膨張すなわち熱膨張率の相違する部材
を突き合わせて接着することにより結合体を得る
方法としては、両者を直接圧接して結合する方法
や両者の界面に別体の中間層を設けて接合する方
法が知られている。例えば、実開昭59−160533号
公報においては、セラミツクスと金属との接合構
造として両者の界面にＷ材又はMo材よりなるク
ラツド材を介在させて接合する方法が開示されて
いる。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら上述した従来方法では、熱膨張差
により結合界面に残留応力が生じ十分な結合強度
が得られなかつた。すなわち、第９図に金属とセ
ラミツクスの接合の場合を例にとつて説明する
と、冷却前に通常の形状で接合していた熱膨張率
の大きい金属と熱膨張率の小さいセラミツクスと
が、一旦冷却されると金属の方が収縮が進み第９
図に示すように界面端Ａ部で金属及びセラミツク
スの両者に引張応力が加わり、この状態が進行す
ると界面端Ａ部よりはく離や割れが生じることが
あつた。 また、中間層としてＷ材またはMo材よりなる
クラツド材を使用した場合は、上述した直接に両
者を加圧接合等の方法で接合する場合と比較し
て、ある程度は残留応力が除去されるものの、こ
の中間層の目的が接合界面における残留応力の除
去ではないため、接合界面におけるはく離や割れ
をなくすことはできなかつた。 本発明の目的は上述した不具合を解消して、界
面端のはく離や割れを有効に除去可能なセラミツ
クス・金属結合体を提供しようとするものであ
る。 さらに本発明の目的はハニカムにより被結合部
材間を断熱できる結合体を提供しようとするもの
である。 （問題点を解決するための手段） 本発明のセラミツクス・金属結合体は、セラミ
ツクスと金属を中間部材を介して接合する結合体
において、中間部材がハニカム構造であることを
特徴とするものである。 ここでハニカム構造とは、はちの巣状の直線的
な隔壁により構成されたものだけではなく、平面
または曲面の板材より構成された構造をいうもの
である。 （作用） 上述した構成において、中間部材を板材から構
成されたハニカム構造としてその剛性を低下させ
ることにより接合時の応力を吸収して残留応力を
除去するとともに、接着すべき部材間の接着性を
悪化させることもない。その結果、接着性を犠牲
にすることなく界面のはく離や割れを除去するこ
とが可能となる。 また、中間部材としてのハニカム構造におい
て、接合端に向かう程剛性を小さくする、すなわ
ち例えば円柱部材間の接合であれば部材の中心軸
に対して外周部へいく程剛性を小さくすれば、残
留応力が残りやすい部分程剛性を小さくできるた
め、より好適に本発明の目的を達成できる。 ハニカムの厚さとしては0.5mm以上あれば本発
明の目的を達成できる。また、本発明の断面形状
としては円形だけではなく、多角形、だ円あるい
はドーナツ状などでもよい。 （実施例） 第１図は本発明のセラミツクス・金属結合体の
一実施例を示す断面図である。第１図において、
熱膨張の異なる円柱状のセラミツクス製部材１と
金属製部材２とをハニカム構造のTi、Al等から
なる中間部材３を介して圧接して接着した例を示
している。この中間部材３は第２図ａに展開斜視
図を、また第２図ｂに−断面の断面図を示す
ように、Ti、Al等の金属薄板４を格子状に組み
立てて、その両面に金属薄板４と同材質の金属よ
りなる円柱板５−１，５−２を溶接、ろう付等の
方法により一体に接着することにより作製されて
いる。この円柱板５−１，５−２は中間部材３と
接合すべきセラミツクス製部材１および金属部材
２との接触面積を増加し接触強度を強くするため
に設けているが、ハニカムとセラミツク製部材及
び金属製部材２の接着強度が強ければ円柱板は必
要ない。 本発明のセラミツクス・金属結合体に用いられ
るセラミツス製部材としては窒化ケイ素、炭化ケ
イ素、サイアロン、ジルコニア、ムライト、アル
ミナ、ベリリア等が使用でき、また金属製部材と
しては、ステンレス鋼、球状黒鉛鋳鉄、ニツケ
ル・クロム・モリブデン鋼、クロム・モリブデン
鋼、アルミニウム・クロム・モリブデン鋼、マル
エージング鋼、析出硬化型合金等が使用できる。
また、金属製部材としてはその一部あるいは全部
に析出硬化処理、窒化処理または高周波焼入れ処
理等の硬化処理が行なわれていると好適である。
さらに、中間部材としてはステンレス鋼あるいは
Ti、Ni、Ｗ、Nb、Cu、Ta及びその合金等が使
用できる。 また、接合方法としてはろう付け、拡散接合、
溶融接合などによる接合あるいはこれらの組合せ
による接合を用いることができる。 第３図及び第４図はそれぞれ本発明で使用する
中間部材の他の実施例を示す断面図である。第３
図ａ〜ｄに示す実施例とも接合端に向かう程すな
わち外周部ほど径方向の剛性が小さくなるように
構成されており、第３図ａに示す例ではハニカム
構造の格子間間隔を外周部ほど粗にした例を、第
３図ｂに示す例では同心円の径方向の間隔を外周
部ほど粗にした例を、第３図ｃに示す例では同心
円の最外周部を花弁状にして径方向の剛性を調整
した例を、第３図ｄに示す例ではうず巻状の隔壁
により径方向の剛性を調整した例をさらに、第３
図ｅに示す例ではハニカムの目を互いちがいにし
て第２図に示す例よりも径方向の剛性を小さくし
た例を示す。また第４図ａ〜ｄはそれぞれハニカ
ム中間部材の断面形状がドーナツ状である場合の
例を示す。いずれの場合も、残留応力の低減をよ
り効果的に実施することができる。 以下、実際の例について説明する。 実施例 第５図に示す直径30mmの外径を有するSi3N4か
らなるセラミツク製部材１とS45Cからなる金属
製部材２とを、厚さ５mmのTi製中間部材３を介
して銀ろうによるろう付により接合した。中間部
材３の形状は第６図ａ，ｂにその横断面図および
縦断面図を示すように、厚み0.2mmのTi板により
ピツチｔでハニカム構造体を第６図ｃに示すよう
にスポツト溶接により作製して、その上面および
下面に厚さ0.2mmのTi製円柱板をろう付して構成
した。 上述した結合体において、ピツチｔをすべて３
mmとした本発明(1)の試験No1〜３と、ピツチｔを
中心３mmで外周へ向かつて３、３、４、５mmとし
た本発明(2)の試験No4〜６と、ハニカム構造では
なく厚さ５mmTi板より中間部材を構成した試験
No7〜９を準備し、各結合体に対し引張試験を実
施した。結果を第１表に示す。
【表】 第１表の結果から、本発明例特に接合端に向か
う程剛性を小さくした本発明(2)では、比較例と比
較して高い引張荷重に耐えることがわかつた。 第７図及び第８図は本発明を実際の部材に応用
した例を示す。第７図は管の内外が気体、液体ま
たは真空の雰囲気下にある管の継手構造に応用し
た例で、セラミツク製管７−１をドーナツ状ハニ
カム中間材７−２を介して金属製管７−３と接合
されている。本実施例では、ハニカムによりセラ
ミツクス金属の熱膨張差による応力を緩和すると
伴に、継手部のシールも行つている。 第８図はヘツドプレートに応用した例でSi3N4
製ヘツドプレート８−１をTi製ハニカム中間材
８−３を介してシリンダヘツド８−２に接合して
いる。本実施例では、ハニカムにより応力の緩
和、断熱及びヘツドプレートとシリンダヘツド間
のシールを行つている。 （発明の効果） 以上詳細に説明したところから明らかなよう
に、本発明の中間部材を介して接合されたセラミ
ツクス・金属結合体によれば、中間部材をハニカ
ム構造としてその剛性を低下させることにより、
中間部材を介して接合された結合体を作つても結
合力を悪化させることなく界面のはく離や割れを
防止することができ、セラミツク製ガスタービン
静動翼などのセラミツクガスタービン部品の接
合、ヘツドプレートなどのセラミツク製デイーゼ
ルエンジン部品の接合、あるいはNaS電池など
電気的絶縁をはかるためのセラミツクスの接合と
して有効である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のセラミツクス・金属結合体の
一実施例を示す断面図、第２図ａ，ｂは本発明で
使用する中間部材の展開斜視図およびその−
断面を示す断面図、第３図ａ〜ｅおよび第４図ａ
〜ｄはそれぞれ本発明で使用する中間部材の他の
実施例を示す断面図、第５図は引張試験に用いた
セラミツクス・金属結合体を示す図、第６図ａ，
ｂ，ｃは第４図に示す結合体に用いる中間部材の
横断面図、縦断面図、およびハニカム製作方法を
説明するための図、第７図は管の継手構造に応用
した例を示す図、第８図はセラミツク製ヘツドプ
レートに応用した例を示す断面図、第９図の従来
例の欠点を説明するための図である。 １……セラミツク製部材、２……金属製部材、
３……中間部材、４……金属薄板、５−１，５−
２……円柱板、７−１……セラミツク製管、７−
２…ハニカム中間材、７−３……金属製管、８−
１……ヘツドプレート、８−２……シリンダヘツ
ド、８−３……ハニカム中間材。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ セラミツクスと金属を中間部材を介して接合
    する結合体において、中間部材がハニカム構造で
    あることを特徴とするセラミツクス・金属結合
    体。 ２ 前記中間部材のハニカム構造において、接合
    端に向かう程剛性を小さくした特許請求の範囲第
    １項記載のセラミツクス・金属結合体。 ３ 前記中間部材の一部もしくは全部がシール材
    である特許請求の範囲第１項または第２項記載の
    セラミツクス・金属結合体。 ４ 前記中間体部材がTiよりなる特許請求の範
    囲第１項または第２項記載のセラミツクス・金属
    結合体。
JP62067396A 1987-03-20 1987-03-20 セラミックス・金属結合体 Granted JPS63231928A (ja)

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