JPH0547514B2 - - Google Patents
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- JPH0547514B2 JPH0547514B2 JP22573089A JP22573089A JPH0547514B2 JP H0547514 B2 JPH0547514 B2 JP H0547514B2 JP 22573089 A JP22573089 A JP 22573089A JP 22573089 A JP22573089 A JP 22573089A JP H0547514 B2 JPH0547514 B2 JP H0547514B2
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- Ceramic Products (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
本発明は、Cr3C2セラミツクス−金属の接合体
及びその接合法に関するものである。 ［従来の技術］ 一般に、フアインセラミツクスは、耐熱性、耐
摩耗性、耐食性などにおいて、金属材料を遥かに
凌ぐ特性を持つていることから、例えば金属材料
では制限されていた環境における活用や、金属材
料では実現できなかつた長寿命化あるいは高性能
化などに大きな期待が寄せられている。 ところが、このような金属材料に対する長所を
有する反面、フアインセラミツクスは、脆さ、難
加工性等の短所も持つているために、適用範囲が
規制されているが、現在では、例えばAl2O3セラ
ミツクス、Zr2O3セラミツクス、Si4N4セラミツ
クス、SiCセラミツクスあるいはB4Cセラミツク
ス等と金属の接合が実際に行なわれ、製品化され
ている。 従来、フアインセラミツクスと金属との接合を
行なう手段としては、例えば ＊ ロウ付け法 ＊ 固相拡散接合法 による２つの代表的な接合法があるが、いずれの
方法においても一長一短がある。 そして、上記した各々のフアインセラミツクス
−金属の接合技術を実現化するためには、例え
ば、 (イ) 接合用インサート材の選択、及び開発 (ロ) フアインセラミツクスと金属との熱膨張係数
差によつて、接合後の冷却過程で発生する熱応
力をどのように緩和するか (ハ) 接合体の強度評価及びその支配因子の解明 などの課題が挙げられる。 すなわち、上記(イ)の課題は、ロウ付けによりフ
アインセラミツクスと金属を接合する場合、最適
なロウ材の選択を行なう必要があるが、フアイン
セラミツクスに対しての濡れ性や接合体の使用環
境等を考慮しなければならない。 また、上記(ロ)の課題は、フアインセラミツクス
と金属との熱膨差による熱応力を解決する方法と
して、両者間に軟質金属を挿入し、この軟質金属
の塑性変形により吸収する方法が考えられるが、
これにも接合体の接合条件や使用環境等を考慮し
選定する必要がある。 さらに、上記(ハ)の課題は、接合体が健全かつ強
固に接合しているか否かを判定し、その場合の支
配因子を解明しなければならないが、様々な因子
が関与しているために、解明が困難である。 ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記したように、従来において
は、Al2O3セラミツクス、ZrO2セラミツクス、
Si3N4セラミツクス、SiCセラミツクスあるいは
B4Cセラミツクス等の接合に関する指針の解明が
なされているものの、Cr3C2セラミツクスと金属
との接合に関しては、未だに明らかにされていな
い。 すなわち、このCr3C2セラミツクスは、 ＊室温強度がSiCとほぼ同等で、高温強度は、
SiC、Si3N4とほぼ同等の特性をもつている ＊ 高温下ですぐれた耐酸化性を示す ＊熱膨張係数が11.6×10-6（℃-1）であり、他の
セラミツクス（SiC、Si3N4、Al2O3等）よりも
大きく、金属部品と組合せて使用する場合有利
となる といつた特性を備えていることから、高温下にお
ける幅広い活用が期待されているが、前記したよ
うに、脆性等の問題を解決するのに有効な金属と
の結合法が確立されていない現状にある。 ［発明の目的］ 本発明は、上記の事情のもとになされたもの
で、その目的とするところは、金属との接合が健
全かつ強固なCr3C2セラミツクス−金属の接合体
及びその接合法を提供することにある。 ［課題を解決するための手段］ 上記した目的を達成させるために、本発明は、
Cr3C2セラミツクス部材と金属部材とを、前記
Cr3C2セラミツクス部材及び金属部材よりも低ヤ
ング率・低耐力で、かつ接合温度よりも高融点の
軟質な金属板をNiロウ材で挾持した複合材から
なる接合部材を間に介して接合してなる構成とし
たものであり、また、Cr3C2セラミツクス部材と
金属部材とを前記接合部材を間に介して真空また
は不活性ガス雰囲気中にて熱処理を施すことによ
り接合するにあたり、前記Niロウ材の液相線よ
りも高い温度で熱処理を施してなることを特徴と
するものである。 そして、この場合、前記金属部材としてCo合
金、また前記接合部材を形成する複合材の金属板
としてNiまたはNb、さらに、前記接合部材を形
成する複合材のNiロウ材としてNi−Co−Cr−
Mo−Fe−Ｂのロウ箔をそれぞれ用いることが好
ましい。 ［作用］ 以下、本発明の作用を図面を参照しながら詳細
に説明する。 第１図に示すように、Cr3C2セラミツクス部材
１と金属部材２とを接合部材３を間に介して真空
または不活性ガス雰囲気中にて熱処理を施すこと
により接合するにあたり、この接合部材３を、前
記Cr3C2セラミツクス部材１及び金属部材２より
も低ヤング率・低耐力でかつ接合温度よりも高融
点の軟質な金属板３１と、この金属板３１の両接
合面をサンドウイツチ状に挾持するNiロウ材３
２，３２とからなる複合材で形成するとともに、
このNiロウ材３２，３２の液相線よりも高い温
度で熱処理を施すことにより、第２図に示すよう
な接合層４を介してCr3C2セラミツクス部材１と
金属部材２とを接合してなるもので、この場合、
前記金属板３１が応力緩和部材として作用するよ
うになつているものである。 すなわち、Cr3C2セラミツクス部材１と金属部
材２との間に、応力緩和材としての金属板３１を
介在せずにNiロウ材３２のみを介在して接合を
行なつたところ、Niロウ材３２がきわめて良好
な漏れ性を示し、かつ強固な接合界面を形成する
ことが判明したが、このようなNiロウ材３２の
みの介在による接合では、Cr3C2セラミツクス部
材１と金属部材２との間に熱応力が作用し、接合
後に、Cr3C2セラミツクス部材１中にクラツクの
発生が見られた。 このため、本発明においては、Cr3C2セラミツ
クス部材１と金属部材２との間に応力緩和材とし
ての軟質な金属板３１をNiロウ材３２，３２で
挾持して介在することにより接合処理を行ない、
Cr3C2セラミツクス部材１中にクラツク等の欠陥
のない健全な接合体を得るものである。 ところで、前記接合部材３を形成する複合材の
軟質な金属板３１としては、例えば金属部材２が
Co合金である場合、Co合金よりも低ヤング率・
低耐力で、かつNiロウ材３２，３２よりも高融
点であるNiまたはNbが用いられる。 さらに、熱処理温度としては、Niロウ材３２，
３２の液相線温度以上であり、Cr3C2セラミツク
ス部材１とNiロウ材３２との間に結合が起こり
得る、なるべく低い温度を短い時間保持し、接合
した場合に高強度が得られる。 なお、この場合の熱処理温度範囲は、Niロウ
材の液相線温度以上で、10℃以下が望ましい。 実施例 １ Niロウ材として、液相温度が1165℃であるNi
−Co−Cr−Mo−Fe−Ｂの厚さ30μｍロウ箔を用
い、このロウ箔でNi板（厚さ100〜600μｍ）を挾
持して、所望形状のCr3C2セラミツクス（φ15×
20mm）とCo合金（φ12.6×6.3mm）との間に介在す
ることにより接合を行なつた際の接合体の剪断強
度の結果を（表−１）に示す。
及びその接合法に関するものである。 ［従来の技術］ 一般に、フアインセラミツクスは、耐熱性、耐
摩耗性、耐食性などにおいて、金属材料を遥かに
凌ぐ特性を持つていることから、例えば金属材料
では制限されていた環境における活用や、金属材
料では実現できなかつた長寿命化あるいは高性能
化などに大きな期待が寄せられている。 ところが、このような金属材料に対する長所を
有する反面、フアインセラミツクスは、脆さ、難
加工性等の短所も持つているために、適用範囲が
規制されているが、現在では、例えばAl2O3セラ
ミツクス、Zr2O3セラミツクス、Si4N4セラミツ
クス、SiCセラミツクスあるいはB4Cセラミツク
ス等と金属の接合が実際に行なわれ、製品化され
ている。 従来、フアインセラミツクスと金属との接合を
行なう手段としては、例えば ＊ ロウ付け法 ＊ 固相拡散接合法 による２つの代表的な接合法があるが、いずれの
方法においても一長一短がある。 そして、上記した各々のフアインセラミツクス
−金属の接合技術を実現化するためには、例え
ば、 (イ) 接合用インサート材の選択、及び開発 (ロ) フアインセラミツクスと金属との熱膨張係数
差によつて、接合後の冷却過程で発生する熱応
力をどのように緩和するか (ハ) 接合体の強度評価及びその支配因子の解明 などの課題が挙げられる。 すなわち、上記(イ)の課題は、ロウ付けによりフ
アインセラミツクスと金属を接合する場合、最適
なロウ材の選択を行なう必要があるが、フアイン
セラミツクスに対しての濡れ性や接合体の使用環
境等を考慮しなければならない。 また、上記(ロ)の課題は、フアインセラミツクス
と金属との熱膨差による熱応力を解決する方法と
して、両者間に軟質金属を挿入し、この軟質金属
の塑性変形により吸収する方法が考えられるが、
これにも接合体の接合条件や使用環境等を考慮し
選定する必要がある。 さらに、上記(ハ)の課題は、接合体が健全かつ強
固に接合しているか否かを判定し、その場合の支
配因子を解明しなければならないが、様々な因子
が関与しているために、解明が困難である。 ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記したように、従来において
は、Al2O3セラミツクス、ZrO2セラミツクス、
Si3N4セラミツクス、SiCセラミツクスあるいは
B4Cセラミツクス等の接合に関する指針の解明が
なされているものの、Cr3C2セラミツクスと金属
との接合に関しては、未だに明らかにされていな
い。 すなわち、このCr3C2セラミツクスは、 ＊室温強度がSiCとほぼ同等で、高温強度は、
SiC、Si3N4とほぼ同等の特性をもつている ＊ 高温下ですぐれた耐酸化性を示す ＊熱膨張係数が11.6×10-6（℃-1）であり、他の
セラミツクス（SiC、Si3N4、Al2O3等）よりも
大きく、金属部品と組合せて使用する場合有利
となる といつた特性を備えていることから、高温下にお
ける幅広い活用が期待されているが、前記したよ
うに、脆性等の問題を解決するのに有効な金属と
の結合法が確立されていない現状にある。 ［発明の目的］ 本発明は、上記の事情のもとになされたもの
で、その目的とするところは、金属との接合が健
全かつ強固なCr3C2セラミツクス−金属の接合体
及びその接合法を提供することにある。 ［課題を解決するための手段］ 上記した目的を達成させるために、本発明は、
Cr3C2セラミツクス部材と金属部材とを、前記
Cr3C2セラミツクス部材及び金属部材よりも低ヤ
ング率・低耐力で、かつ接合温度よりも高融点の
軟質な金属板をNiロウ材で挾持した複合材から
なる接合部材を間に介して接合してなる構成とし
たものであり、また、Cr3C2セラミツクス部材と
金属部材とを前記接合部材を間に介して真空また
は不活性ガス雰囲気中にて熱処理を施すことによ
り接合するにあたり、前記Niロウ材の液相線よ
りも高い温度で熱処理を施してなることを特徴と
するものである。 そして、この場合、前記金属部材としてCo合
金、また前記接合部材を形成する複合材の金属板
としてNiまたはNb、さらに、前記接合部材を形
成する複合材のNiロウ材としてNi−Co−Cr−
Mo−Fe−Ｂのロウ箔をそれぞれ用いることが好
ましい。 ［作用］ 以下、本発明の作用を図面を参照しながら詳細
に説明する。 第１図に示すように、Cr3C2セラミツクス部材
１と金属部材２とを接合部材３を間に介して真空
または不活性ガス雰囲気中にて熱処理を施すこと
により接合するにあたり、この接合部材３を、前
記Cr3C2セラミツクス部材１及び金属部材２より
も低ヤング率・低耐力でかつ接合温度よりも高融
点の軟質な金属板３１と、この金属板３１の両接
合面をサンドウイツチ状に挾持するNiロウ材３
２，３２とからなる複合材で形成するとともに、
このNiロウ材３２，３２の液相線よりも高い温
度で熱処理を施すことにより、第２図に示すよう
な接合層４を介してCr3C2セラミツクス部材１と
金属部材２とを接合してなるもので、この場合、
前記金属板３１が応力緩和部材として作用するよ
うになつているものである。 すなわち、Cr3C2セラミツクス部材１と金属部
材２との間に、応力緩和材としての金属板３１を
介在せずにNiロウ材３２のみを介在して接合を
行なつたところ、Niロウ材３２がきわめて良好
な漏れ性を示し、かつ強固な接合界面を形成する
ことが判明したが、このようなNiロウ材３２の
みの介在による接合では、Cr3C2セラミツクス部
材１と金属部材２との間に熱応力が作用し、接合
後に、Cr3C2セラミツクス部材１中にクラツクの
発生が見られた。 このため、本発明においては、Cr3C2セラミツ
クス部材１と金属部材２との間に応力緩和材とし
ての軟質な金属板３１をNiロウ材３２，３２で
挾持して介在することにより接合処理を行ない、
Cr3C2セラミツクス部材１中にクラツク等の欠陥
のない健全な接合体を得るものである。 ところで、前記接合部材３を形成する複合材の
軟質な金属板３１としては、例えば金属部材２が
Co合金である場合、Co合金よりも低ヤング率・
低耐力で、かつNiロウ材３２，３２よりも高融
点であるNiまたはNbが用いられる。 さらに、熱処理温度としては、Niロウ材３２，
３２の液相線温度以上であり、Cr3C2セラミツク
ス部材１とNiロウ材３２との間に結合が起こり
得る、なるべく低い温度を短い時間保持し、接合
した場合に高強度が得られる。 なお、この場合の熱処理温度範囲は、Niロウ
材の液相線温度以上で、10℃以下が望ましい。 実施例 １ Niロウ材として、液相温度が1165℃であるNi
−Co−Cr−Mo−Fe−Ｂの厚さ30μｍロウ箔を用
い、このロウ箔でNi板（厚さ100〜600μｍ）を挾
持して、所望形状のCr3C2セラミツクス（φ15×
20mm）とCo合金（φ12.6×6.3mm）との間に介在す
ることにより接合を行なつた際の接合体の剪断強
度の結果を（表−１）に示す。
【表】
【表】
なお、上記（表−２）は、Ni、Co合金及び
Cr3C2セラミツクス機械的特性を示す。 また、このときの接合体の熱処理は、雰囲気温
度が1190℃で４分間保持することにより行なつ
た。 実施例 ２ 同様に、応力緩和材としてのNb板の使用以外
は上記の例と同条件で接合を行なつた際の接合体
の剪断強度の結果を、（表−３）に示す。
Cr3C2セラミツクス機械的特性を示す。 また、このときの接合体の熱処理は、雰囲気温
度が1190℃で４分間保持することにより行なつ
た。 実施例 ２ 同様に、応力緩和材としてのNb板の使用以外
は上記の例と同条件で接合を行なつた際の接合体
の剪断強度の結果を、（表−３）に示す。
【表】
【表】
なお、上記（表−４）は、Nbの機械的特性を
示す。 実施例 ３ 同様に、熱処理温度を1170℃とし、それ以外は
上記の実施例２と同条件で接合を行なつた際の接
合体の剪断強度の結果を（表−５）に示す。
示す。 実施例 ３ 同様に、熱処理温度を1170℃とし、それ以外は
上記の実施例２と同条件で接合を行なつた際の接
合体の剪断強度の結果を（表−５）に示す。
【表】
実施例 ４
同様に、熱処理温度を1170℃とし、保持時間を
２分間として、上記の実施例３と同条件で接合を
行なつた際の接合体の剪断強度の結果を（表−
６）に示す。
２分間として、上記の実施例３と同条件で接合を
行なつた際の接合体の剪断強度の結果を（表−
６）に示す。
【表】
［発明の効果］
以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、Cr3O2セラミツクス部材と金属部材との間
に、応力緩和材としての軟質な金属板をNiロウ
材で挾持して介在することにより接合処理を行な
うことから、Cr3C2セラミツクス部材中にクラツ
ク等の欠陥のない健全な接合体を得ることがで
き、高温条件下で広範囲に使用可能になるという
すぐれた効果を奏するものである。
ば、Cr3O2セラミツクス部材と金属部材との間
に、応力緩和材としての軟質な金属板をNiロウ
材で挾持して介在することにより接合処理を行な
うことから、Cr3C2セラミツクス部材中にクラツ
ク等の欠陥のない健全な接合体を得ることがで
き、高温条件下で広範囲に使用可能になるという
すぐれた効果を奏するものである。
第１図は本発明に係るCr3C2セラミツクス−金
属の接合法の一実施例を示す要部概略的説明図、
第２図は同じく熱処理後の接合状態を示す要部概
略的説明図である。 １……Cr3C2セラミツクス部材、２……金属部
材、３……接合部材、３１……軟質な金属板、３
２，３２……Niロウ材。
属の接合法の一実施例を示す要部概略的説明図、
第２図は同じく熱処理後の接合状態を示す要部概
略的説明図である。 １……Cr3C2セラミツクス部材、２……金属部
材、３……接合部材、３１……軟質な金属板、３
２，３２……Niロウ材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Cr3C2セラミツクス部材と金属部材とを、前
記Cr3C2セラミツクス部材及び金属部材よりも低
ヤング率・低耐力で、かつ接合温度よりも高融点
の軟質な金属板をNiロウ材で挾持した複合材か
らなる接合部材を間に介して接合したことを特徴
とするCr3C2セラミツクス−金属の接合体。 ２ 金属部材は、Co合金からなることを特徴と
する請求項１記載のCr3C2セラミツクス−金属の
接合体。 ３ 接合部材を形成する複合材の軟質な金属板
は、NiまたはNbからなることを特徴とする請求
項１記載のCr3C2セラミツクス−金属の接合体。 ４ 接合部材を形成する複合材のNiロウ材は、
Ni−Co−Cr−Mo−Fe−Ｂのロウ箔からなるこ
とを特徴とする請求項１記載のCr3C2セラミツク
ス−金属の接合体。 ５ Cr3C2セラミツクス部材の金属部材とを、接
合部材を間に介して真空または不活性ガス雰囲気
中にて熱処理を施すことにより接合するにあた
り、この接合部材を、前記Cr3C2セラミツクス部
材及び金属部材よりも低ヤング率・低耐力で、か
つ接合温度よりも高融点の軟質な金属板をNiロ
ウ材で挾持した複合材で形成してなるとともに、
このNiロウ材の液相線よりも高い温度で熱処理
を施してなることを特徴とするCr3C2セラミツク
ス−金属の接合法。 ６ 金属部材は、Co合金からなることを特徴と
する請求項５記載のCr3C2セラミツクス−金属の
接合法。 ７ 接合部材を形成する複合材の軟質な金属板
は、NiまたはNbからなることを特徴とする請求
項５記載のCr3C2セラミツクス−金属の接合法。 ８ 接合部材を形成する複合材のNiロウ材は、
Ni−Co−Cr−Mo−Fe−Ｂのロウ箔からなるこ
とを特徴とする請求項５記載のCr3C2セラミツク
ス−金属の接合法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22573089A JPH0388782A (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | Ｃｒ↓３Ｃ↓２セラミックス―金属の接合体及びその接合法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22573089A JPH0388782A (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | Ｃｒ↓３Ｃ↓２セラミックス―金属の接合体及びその接合法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0388782A JPH0388782A (ja) | 1991-04-15 |
| JPH0547514B2 true JPH0547514B2 (ja) | 1993-07-16 |
Family
ID=16833926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22573089A Granted JPH0388782A (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | Ｃｒ↓３Ｃ↓２セラミックス―金属の接合体及びその接合法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0388782A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4768281B2 (ja) | 2005-02-08 | 2011-09-07 | 株式会社ジェイテクト | 圧力センサ及びその製造方法 |
-
1989
- 1989-08-31 JP JP22573089A patent/JPH0388782A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0388782A (ja) | 1991-04-15 |
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