JPH0543342A - 金属セラミツクス接合体 - Google Patents
金属セラミツクス接合体Info
- Publication number
- JPH0543342A JPH0543342A JP20504191A JP20504191A JPH0543342A JP H0543342 A JPH0543342 A JP H0543342A JP 20504191 A JP20504191 A JP 20504191A JP 20504191 A JP20504191 A JP 20504191A JP H0543342 A JPH0543342 A JP H0543342A
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- JP
- Japan
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- metal
- ceramic
- joined body
- joining
- bonding
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 接合強度が高く、接合部の緻密性の優れた金
属セラミックス接合体に関する。 【構成】 角錐状又は円錐状の凸部を接合面に備えたセ
ラミックス基体と、前記凸部に沿った形状の接合面でろ
う付層を介して前記セラミックス基体に固着される軟質
金属体と、前記軟質金属体の他の面に固着される金属体
とを有する金属セラミックス接合体。
属セラミックス接合体に関する。 【構成】 角錐状又は円錐状の凸部を接合面に備えたセ
ラミックス基体と、前記凸部に沿った形状の接合面でろ
う付層を介して前記セラミックス基体に固着される軟質
金属体と、前記軟質金属体の他の面に固着される金属体
とを有する金属セラミックス接合体。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属セラミックス接合
体、特にボイラ、タービン、紙工機などの耐摩耗部材、
電池などの絶縁部材に有利に適用することができる同接
合体に関する。
体、特にボイラ、タービン、紙工機などの耐摩耗部材、
電池などの絶縁部材に有利に適用することができる同接
合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属セラミックス接合体の製作方法とし
ては、従来、ボルト締め、焼きばめなどの機械的接合法
や、イオンプレーティング法、有機接着剤ろう付法、還
元法などの物理化学的接合方法が適用されている。
ては、従来、ボルト締め、焼きばめなどの機械的接合法
や、イオンプレーティング法、有機接着剤ろう付法、還
元法などの物理化学的接合方法が適用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】セラミックスと金属と
の接合において、機械的接合法を用いる場合は接合体の
形状や大きさの制約が多く、また接合面も高精度が必要
であり、さらに接合体の使用条件が比較的狭いなどの問
題があり、その応用分野はごく限られた一部の製品のみ
である。
の接合において、機械的接合法を用いる場合は接合体の
形状や大きさの制約が多く、また接合面も高精度が必要
であり、さらに接合体の使用条件が比較的狭いなどの問
題があり、その応用分野はごく限られた一部の製品のみ
である。
【０００４】一方、物理化学的な接合方法を用いる場合
は、上記のような制約は比較的少ないが、高温処理を伴
うためセラミックスと金属との熱膨張率の差に起因する
熱応力により接合強度が低下したり、材質の組合せによ
っては接合時又は接合後に内部応力によって破壊する場
合がある。
は、上記のような制約は比較的少ないが、高温処理を伴
うためセラミックスと金属との熱膨張率の差に起因する
熱応力により接合強度が低下したり、材質の組合せによ
っては接合時又は接合後に内部応力によって破壊する場
合がある。
【０００５】ろう付法の場合には低融点のろう材を用い
てこのような問題を回避することが可能であるが、処理
温度が低いため接合強度が不十分であったり、接合部の
緻密性が不十分である場合が多い。
てこのような問題を回避することが可能であるが、処理
温度が低いため接合強度が不十分であったり、接合部の
緻密性が不十分である場合が多い。
【０００６】本発明は上記技術水準に鑑み、従来法によ
る金属セラミックスの接合法によって得られる金属セラ
ミックス接合体におけるような不具合のない金属セラミ
ックス接合体を提供しようとするものである。
る金属セラミックスの接合法によって得られる金属セラ
ミックス接合体におけるような不具合のない金属セラミ
ックス接合体を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、角錐状又は円
錐状の凸部を接合面に備えたセラミックス基体と、前記
凸部に沿った形状の接合面でろう付層を介して前記セラ
ミックス基体に固着される軟質金属体と、前記軟質金属
体の他の面に固着される金属体とを有してなることを特
徴とする金属セラミックス接合体である。
錐状の凸部を接合面に備えたセラミックス基体と、前記
凸部に沿った形状の接合面でろう付層を介して前記セラ
ミックス基体に固着される軟質金属体と、前記軟質金属
体の他の面に固着される金属体とを有してなることを特
徴とする金属セラミックス接合体である。
【０００８】本発明の金属セラミックス接合体は、接合
面をその接合面内の一点又は複数点を頂点とした角錐状
又は円錐状としたセラミックスと金属との間に軟質金属
を介在させ、該軟質金属と前記セラミックスとの間及び
該軟質金属と前記金属の間に該軟質金属よりも融点が低
いろう材を配置し、約０．３kgf ／mm2 以上の荷重をか
けながら前記軟質金属の融点以下の温度に加熱すること
によって製造することができる。
面をその接合面内の一点又は複数点を頂点とした角錐状
又は円錐状としたセラミックスと金属との間に軟質金属
を介在させ、該軟質金属と前記セラミックスとの間及び
該軟質金属と前記金属の間に該軟質金属よりも融点が低
いろう材を配置し、約０．３kgf ／mm2 以上の荷重をか
けながら前記軟質金属の融点以下の温度に加熱すること
によって製造することができる。
【０００９】本発明の金属セラミックス接合体の一例と
して、オーステナイト系ステンレス鋼−アルミナ接合体
の場合について説明すると、軟質金属としては融点６０
０〜６６０℃のアルミニウム合金又は融点１０６３℃の
銅を、ろう材としては融点５５０〜６００℃のアルミニ
ウム・シリコン合金を用いることができ、オーステナイ
ト系ステンレス鋼−ジルコニア接合体の場合には、軟質
金属として前記のアルミニウム合金、ろう材として前記
のアルミニウム・シリコン合金を用いることができる。
して、オーステナイト系ステンレス鋼−アルミナ接合体
の場合について説明すると、軟質金属としては融点６０
０〜６６０℃のアルミニウム合金又は融点１０６３℃の
銅を、ろう材としては融点５５０〜６００℃のアルミニ
ウム・シリコン合金を用いることができ、オーステナイ
ト系ステンレス鋼−ジルコニア接合体の場合には、軟質
金属として前記のアルミニウム合金、ろう材として前記
のアルミニウム・シリコン合金を用いることができる。
【００１０】
【作用】セラミックスと金属との間に配置された軟質金
属はセラミックスと金属との熱膨張率の差に起因する熱
応力を吸収し、接合時の内部応力を軽減する。これによ
り接合強度は向上するとともに、接合後の内部応力が低
いため耐久性が向上する。
属はセラミックスと金属との熱膨張率の差に起因する熱
応力を吸収し、接合時の内部応力を軽減する。これによ
り接合強度は向上するとともに、接合後の内部応力が低
いため耐久性が向上する。
【００１１】また、セラミックスの接合面に形成した円
錐又は角錐状の凸部は接合時に、まずこの円錐又は角錐
の頂点から軟質金属中へ高い応力で埋まってゆく。これ
により、この頂点近傍と軟質金属の接合は強固で気密な
緻密性を有することになる。
錐又は角錐状の凸部は接合時に、まずこの円錐又は角錐
の頂点から軟質金属中へ高い応力で埋まってゆく。これ
により、この頂点近傍と軟質金属の接合は強固で気密な
緻密性を有することになる。
【００１２】これらの２つの効果により、接合強度が向
上するため、ろう付温度を低減することが可能となり、
さらに内部応力軽減に寄与し接合部の品質を高めること
になる。
上するため、ろう付温度を低減することが可能となり、
さらに内部応力軽減に寄与し接合部の品質を高めること
になる。
【００１３】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示すものである。
図１において、１はセラミックスで材質はアルミナ、２
は金属で材質はオーステナイト系ステンレス鋼、３は軟
質金属で焼鈍した工業用純アルミニウム、４はろう材で
その化学成分は約Ａｌ−３ｗｔ％Ｓｉであり、１ａはセ
ラミックス２の接合面に形成された断面が三角形状を有
する凸部である。
図１において、１はセラミックスで材質はアルミナ、２
は金属で材質はオーステナイト系ステンレス鋼、３は軟
質金属で焼鈍した工業用純アルミニウム、４はろう材で
その化学成分は約Ａｌ−３ｗｔ％Ｓｉであり、１ａはセ
ラミックス２の接合面に形成された断面が三角形状を有
する凸部である。
【００１４】具体的な接合方法としては、金属２とセラ
ミックス１との間に軟質金属平板３を配置し、それぞれ
の間にろう材４を挟む。これを１０-4Torrの真空中で、
０．５kgf ／mm2 の荷重を加えて６５０℃まで加熱し、
３０分間保持した後、徐冷することによって行われる。
ミックス１との間に軟質金属平板３を配置し、それぞれ
の間にろう材４を挟む。これを１０-4Torrの真空中で、
０．５kgf ／mm2 の荷重を加えて６５０℃まで加熱し、
３０分間保持した後、徐冷することによって行われる。
【００１５】次に、比較のため、セラミックスの接合面
を平面とし同様の接合条件を用いて接合した。
を平面とし同様の接合条件を用いて接合した。
【００１６】両者の接合強度を引張試験によって評価し
た結果、本発明の実施例によるものが１２５kgf ／c
m2 、従来法によるものが５７kgf ／cm2 となり、本発
明実施例による接合部の強度が優れていることが判る。
た結果、本発明の実施例によるものが１２５kgf ／c
m2 、従来法によるものが５７kgf ／cm2 となり、本発
明実施例による接合部の強度が優れていることが判る。
【００１７】次に、同様の接合体の中心に穴をあけ、こ
の内部にＡｒ：５kgf ／cm2 の圧力を加え、外部への漏
れを観察したところ、本発明実施例による場合はＡｒガ
スの漏れは認められなかったが、従来法の場合には明ら
かなＡｒガスの漏れが認められた。このように本発明実
施例による接合体はその接合部の緻密性が優れることが
判る。なお、本実施例では接合に際し真空雰囲気で行っ
たが、Ａｒ等の不活性雰囲気でもよいし、また、接合体
形状及びろう材の種類によっては大気中でも可能な場合
がある。また、上記方法では、ろう材が軟質金属よりも
低融点であるので適切な温度でろう付けを行うことによ
りろう付時の軟質金属の溶融流動を防ぐことができるメ
リットもある。
の内部にＡｒ：５kgf ／cm2 の圧力を加え、外部への漏
れを観察したところ、本発明実施例による場合はＡｒガ
スの漏れは認められなかったが、従来法の場合には明ら
かなＡｒガスの漏れが認められた。このように本発明実
施例による接合体はその接合部の緻密性が優れることが
判る。なお、本実施例では接合に際し真空雰囲気で行っ
たが、Ａｒ等の不活性雰囲気でもよいし、また、接合体
形状及びろう材の種類によっては大気中でも可能な場合
がある。また、上記方法では、ろう材が軟質金属よりも
低融点であるので適切な温度でろう付けを行うことによ
りろう付時の軟質金属の溶融流動を防ぐことができるメ
リットもある。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の金属セラ
ミックス接合体は接合強度が高く、接合部の緻密性もす
ぐれている。さらに、ろう付の処理温度が低くできるた
め、ろう付後の残留応力が軽減され、高い品質の接合体
となる。
ミックス接合体は接合強度が高く、接合部の緻密性もす
ぐれている。さらに、ろう付の処理温度が低くできるた
め、ろう付後の残留応力が軽減され、高い品質の接合体
となる。
【００１９】また、セラミックスと金属との材質の組合
せの範囲も広く、本発明は産業上非常に有効なものであ
り、その経済的効果も大なるものがある。
せの範囲も広く、本発明は産業上非常に有効なものであ
り、その経済的効果も大なるものがある。
【図１】本発明の一実施例の金属セラミックス接合体の
説明図。
説明図。
Claims (1)
- 【請求項１】 角錐状又は円錐状の凸部を接合面に備え
たセラミックス基体と、前記凸部に沿った形状の接合面
でろう付層を介して前記セラミックス基体に固着される
軟質金属体と、前記軟質金属体の他の面に固着される金
属体とを有してなることを特徴とする金属セラミックス
接合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20504191A JPH0543342A (ja) | 1991-08-15 | 1991-08-15 | 金属セラミツクス接合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20504191A JPH0543342A (ja) | 1991-08-15 | 1991-08-15 | 金属セラミツクス接合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0543342A true JPH0543342A (ja) | 1993-02-23 |
Family
ID=16500472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20504191A Withdrawn JPH0543342A (ja) | 1991-08-15 | 1991-08-15 | 金属セラミツクス接合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0543342A (ja) |
-
1991
- 1991-08-15 JP JP20504191A patent/JPH0543342A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981112 |