JPH0573715B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0573715B2 JPH0573715B2 JP59154454A JP15445484A JPH0573715B2 JP H0573715 B2 JPH0573715 B2 JP H0573715B2 JP 59154454 A JP59154454 A JP 59154454A JP 15445484 A JP15445484 A JP 15445484A JP H0573715 B2 JPH0573715 B2 JP H0573715B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- strength
- metal
- joining
- ceramics
- ceramic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 17
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910009043 WC-Co Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- SBYXRAKIOMOBFF-UHFFFAOYSA-N copper tungsten Chemical compound [Cu].[W] SBYXRAKIOMOBFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052575 non-oxide ceramic Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011225 non-oxide ceramic Substances 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017309 Mo—Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明はセラミツクスと金属の接合方法、特
に低い熱膨張係数を有するSi3N4・SiC基セラミ
ツクスと金属との接合方法に関するものである。
に低い熱膨張係数を有するSi3N4・SiC基セラミ
ツクスと金属との接合方法に関するものである。
従来の技術
近年、高温高強度部品としてセラミツクスを用
いることが行なわれており、なかでも100℃を超
える温度領域においても高強度、耐食性を維持す
る窒化珪素、炭化珪素などの非酸化物系セラミツ
クスが注目され、各方面ですぐれた特性をもつた
素材が開発されている。
いることが行なわれており、なかでも100℃を超
える温度領域においても高強度、耐食性を維持す
る窒化珪素、炭化珪素などの非酸化物系セラミツ
クスが注目され、各方面ですぐれた特性をもつた
素材が開発されている。
しかしながら、これらのセラミツクスと難加工
性であり、形状付与が困難であるため、その実用
化は素材開発に比べて遅れ気味であつた。
性であり、形状付与が困難であるため、その実用
化は素材開発に比べて遅れ気味であつた。
発明が解決しようとする問題点
この問題を解決する一方法としてセラミツクス
をセラミツクスあるいは金属と接合することが考
えられ、検討されているが、非酸化物系セラミツ
クスの場合、従来の酸化物系セラミツクスの接合
に用いられてきたいわゆるMo−Mn法によるメ
タライズ、Al2O3−CaO系酸化物を用いる酸化物
ソルダー法等は適用が困難であり、機械的圧力の
助けを借りた拡散接合法が主になつているのが現
状である。
をセラミツクスあるいは金属と接合することが考
えられ、検討されているが、非酸化物系セラミツ
クスの場合、従来の酸化物系セラミツクスの接合
に用いられてきたいわゆるMo−Mn法によるメ
タライズ、Al2O3−CaO系酸化物を用いる酸化物
ソルダー法等は適用が困難であり、機械的圧力の
助けを借りた拡散接合法が主になつているのが現
状である。
拡散接合法によれば、一般に高い接合強度を得
ることが可能であるが、能率が悪く、しかも複雑
形状部品には使用できないという欠点があつた。
ることが可能であるが、能率が悪く、しかも複雑
形状部品には使用できないという欠点があつた。
問題点を解決するための手段
この発明は上記の欠点を解決し、比較的簡単な
方法でセラミツクスと金属を接合するべく検討の
結果、見出されたものである。
方法でセラミツクスと金属を接合するべく検討の
結果、見出されたものである。
即ち、この発明はセラミツクスと金属とを接合
するに当り、両者の間に高強度部品を介在させ、
この高強度部品とセラミツクスとを焼きばめ法に
よつて接合することを特徴とするものである。
するに当り、両者の間に高強度部品を介在させ、
この高強度部品とセラミツクスとを焼きばめ法に
よつて接合することを特徴とするものである。
作 用
さらに詳しく、図面にてこの発明の接合方法を
説明すると、第１図に示すようにセラミツクス１
にタングステン合金や超硬合金（WC−Co）等の
高強度部品３を接合部が実際に使用される時に曝
される温度より高温で組合わせ、冷却することに
よつて接合した後、高強度部品３と金属２をろう
付け、溶接等の公知の方法で接合して接合体を製
造するものである。
説明すると、第１図に示すようにセラミツクス１
にタングステン合金や超硬合金（WC−Co）等の
高強度部品３を接合部が実際に使用される時に曝
される温度より高温で組合わせ、冷却することに
よつて接合した後、高強度部品３と金属２をろう
付け、溶接等の公知の方法で接合して接合体を製
造するものである。
この方法はもともとセラミツクスと金属との接
合体の製造を対象としているが、高強度部品を適
当な形状に加工することにより、セラミツクス同
志の接合にも応用可能である。
合体の製造を対象としているが、高強度部品を適
当な形状に加工することにより、セラミツクス同
志の接合にも応用可能である。
ここでこの発明において、セラミツクスと金属
との接合に高強度部品を介在させるのは、使用時
の高強度部品そのものの強度維持は勿論、接合体
を高温で作製後室温まで冷却する間の塑性変形を
最少限にとどめ、接合部が使用温度に達した時の
接合強度低下を少なくするためである。
との接合に高強度部品を介在させるのは、使用時
の高強度部品そのものの強度維持は勿論、接合体
を高温で作製後室温まで冷却する間の塑性変形を
最少限にとどめ、接合部が使用温度に達した時の
接合強度低下を少なくするためである。
また、孔強度部品の熱膨張係数を11×10-6／ｋ
以下とする理由は、同係数が11×10-6／ｋを超え
る場合にはセラミツクスとの熱膨張係数の差が大
きく、接合体を室温まで冷却した時、高強度部品
が熱応力によつて大きく塑性変形し、接合部が再
び使用温度に達した時、接合強度が大きく低下し
たり、接合部が完全に離れることがあるためであ
る。
以下とする理由は、同係数が11×10-6／ｋを超え
る場合にはセラミツクスとの熱膨張係数の差が大
きく、接合体を室温まで冷却した時、高強度部品
が熱応力によつて大きく塑性変形し、接合部が再
び使用温度に達した時、接合強度が大きく低下し
たり、接合部が完全に離れることがあるためであ
る。
例えば熱膨張係数が13×10-6／ｋ、ヤング率が
1.9×104Kg／mm2の高強度物質と窒化珪素（熱膨張
係数３×10-6／ｋ、ヤング率3.0×104Kg／mm2）を
500℃で焼きばめ法により接合した場合には、塑
性変形を考えなければ、室温まで冷却した時高強
度部品には90Kg／mm2に近い引張り応力が生じるた
め、実際には塑性変形が生じる。
1.9×104Kg／mm2の高強度物質と窒化珪素（熱膨張
係数３×10-6／ｋ、ヤング率3.0×104Kg／mm2）を
500℃で焼きばめ法により接合した場合には、塑
性変形を考えなければ、室温まで冷却した時高強
度部品には90Kg／mm2に近い引張り応力が生じるた
め、実際には塑性変形が生じる。
このような部品を再加熱した場合には、500℃
以下で接合部が完全に離れてしまうのである。
以下で接合部が完全に離れてしまうのである。
高強度部品の熱膨張係数および焼きばめ時の温
度は、使用時の接合部温度によつて限定される。
度は、使用時の接合部温度によつて限定される。
即ち、使用時の接合温度が高いほど高強度部品
の熱膨張係数を低く、焼きばめ時の温度を高くす
る必要がある。例えばセラミツクスが窒化珪素
で、使用時の温度が500℃の場合には、焼きばめ
時の温度は100℃以上が、またそれに対応する高
強度部品の熱膨張係数は４×10-6／ｋ以上、７×
10-6／ｋ以下であることが必要であるが、使用時
の温度が250℃程度であれば、焼きばめ時の温度
は500℃以上でよく、それに対応する高強度部品
の熱膨張率は５×10-6／ｋ以上、11×10-6／ｋ以
下となる。
の熱膨張係数を低く、焼きばめ時の温度を高くす
る必要がある。例えばセラミツクスが窒化珪素
で、使用時の温度が500℃の場合には、焼きばめ
時の温度は100℃以上が、またそれに対応する高
強度部品の熱膨張係数は４×10-6／ｋ以上、７×
10-6／ｋ以下であることが必要であるが、使用時
の温度が250℃程度であれば、焼きばめ時の温度
は500℃以上でよく、それに対応する高強度部品
の熱膨張率は５×10-6／ｋ以上、11×10-6／ｋ以
下となる。
高強度部品としては、高温における強度、耐食
性にすぐれているタングステン−銅合金などのタ
ングステンまたはモリブデン基合金、超硬合金
（WC−Co）、炭化チタン基サーメツト、Ni基超
合金などが好ましい。
性にすぐれているタングステン−銅合金などのタ
ングステンまたはモリブデン基合金、超硬合金
（WC−Co）、炭化チタン基サーメツト、Ni基超
合金などが好ましい。
この発明においてセラミツクス１と金属２の間
に高強度部品３を介在させる効果をより大きくす
るためには、第２図に示すように高強度部品３と
金属２の接合部５をセラミツクスとの接合部４と
分離したり、第３図のように、高強度部品３とセ
ラミツクス１の接合部４をテーパー加工し、焼き
ばめ冷却後、６の部分に熱膨張率の大きな物質を
介在させることや、セラミツクス接合部に凹凸を
つけること等が有効である。
に高強度部品３を介在させる効果をより大きくす
るためには、第２図に示すように高強度部品３と
金属２の接合部５をセラミツクスとの接合部４と
分離したり、第３図のように、高強度部品３とセ
ラミツクス１の接合部４をテーパー加工し、焼き
ばめ冷却後、６の部分に熱膨張率の大きな物質を
介在させることや、セラミツクス接合部に凹凸を
つけること等が有効である。
なお図面には接合部が円柱の場合のみを示した
が、接合部断面形状は自由に決めることができ
る。
が、接合部断面形状は自由に決めることができ
る。
実施例
以下、この発明を実施例により説明する。
実施例 １
窒化珪素製円柱に高強度部品として第２図に示
すような形状のモリブデン合金（熱膨張係数6.5
×10-6／ｋ、常温引張り強度80Kg／mm2）を大気中
800℃で組み合わせ、650℃まで冷却後銀ろう
（BAg−１）を用いて銅をろう付けしたところ
500℃で接合強度が零となる窒化珪素−銅接合体
が得られた。
すような形状のモリブデン合金（熱膨張係数6.5
×10-6／ｋ、常温引張り強度80Kg／mm2）を大気中
800℃で組み合わせ、650℃まで冷却後銀ろう
（BAg−１）を用いて銅をろう付けしたところ
500℃で接合強度が零となる窒化珪素−銅接合体
が得られた。
実施例 ２
射出成形法によつて成形したのち常圧焼結した
窒化珪素製排気フインの軸に高強度部品として第
２図に示す如き形状のタングステン−銅合金（熱
を膨張係数5.4×10-6／ｋ、常温引張り強度80
Kg／mm2）真空中1100℃で組合わせ、常温まで冷却
後アルミニウム合金製コンプレツシヨンホイール
と溶接することにより接合温度が400℃まで上昇
しても接合部が離れないターボチヤージヤーロー
タが得られた。
窒化珪素製排気フインの軸に高強度部品として第
２図に示す如き形状のタングステン−銅合金（熱
を膨張係数5.4×10-6／ｋ、常温引張り強度80
Kg／mm2）真空中1100℃で組合わせ、常温まで冷却
後アルミニウム合金製コンプレツシヨンホイール
と溶接することにより接合温度が400℃まで上昇
しても接合部が離れないターボチヤージヤーロー
タが得られた。
効 果
上記のように、セラミツクスと金属を接合する
に当り、両者の間に熱膨張係数が4.0×10-6／ｋ
以上、11.0×10-6／ｋ以下、常温における引張り
強度が60Kg／mm2以上の高強度物質を介在させるこ
とにより、数100℃の温度で使用可能な接合体が
得られることが認められた。
に当り、両者の間に熱膨張係数が4.0×10-6／ｋ
以上、11.0×10-6／ｋ以下、常温における引張り
強度が60Kg／mm2以上の高強度物質を介在させるこ
とにより、数100℃の温度で使用可能な接合体が
得られることが認められた。
第１図乃至第３図はいずれもこの発明の接合方
法の一実施例を示す断面図である。 １……セラミツクス、２……金属、３……高強
度部品、４，５……接合部。
法の一実施例を示す断面図である。 １……セラミツクス、２……金属、３……高強
度部品、４，５……接合部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ セラミツクスと金属の接合において、両者間
に熱膨張係数が4.0×10-6／ｋ以上、11.0×10-6／
ｋ以下であつて常温における引張り強度が60Kg／
mm2以上の性質を有する高強度部品を介在させ、ま
ずセラミツクと当該高強度部品を両者の接合部が
実際に使用される際に曝される温度よりも高い温
度で組み合わせ、焼きばめ接合した後、当該高強
度部品と金属とを接合することを特徴とするセラ
ミツクと金属の接合方法。 ２ セラミツクスが窒化珪素または／および炭化
珪素であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のセラミツクスと金属の接合方法。 ３ 高強度部品がタングステンまたはモリブデン
基合金、超硬合金、炭化チタン基サーメツト、
Ni基超合金であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項または第２項記載のセラミツクスと金
属の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15445484A JPS6131368A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | セラミツクスと金属の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15445484A JPS6131368A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | セラミツクスと金属の接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6131368A JPS6131368A (ja) | 1986-02-13 |
| JPH0573715B2 true JPH0573715B2 (ja) | 1993-10-14 |
Family
ID=15584573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15445484A Granted JPS6131368A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | セラミツクスと金属の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6131368A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990006208A1 (en) * | 1988-11-29 | 1990-06-14 | Li Chou H | Materials joining |
| US4890783A (en) * | 1988-11-29 | 1990-01-02 | Li Chou H | Ceramic-metal joining |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59203779A (ja) * | 1983-04-28 | 1984-11-17 | 株式会社東芝 | 熱膨張係数の異なるセラミックス焼結体どうしあるいはセラミックス焼結体と金属部材との接合方法、およびセラミックス接合体 |
| JPS6090878A (ja) * | 1983-10-26 | 1985-05-22 | 三菱重工業株式会社 | セラミツクと金属の接合法 |
-
1984
- 1984-07-25 JP JP15445484A patent/JPS6131368A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59203779A (ja) * | 1983-04-28 | 1984-11-17 | 株式会社東芝 | 熱膨張係数の異なるセラミックス焼結体どうしあるいはセラミックス焼結体と金属部材との接合方法、およびセラミックス接合体 |
| JPS6090878A (ja) * | 1983-10-26 | 1985-05-22 | 三菱重工業株式会社 | セラミツクと金属の接合法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6131368A (ja) | 1986-02-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS62104696A (ja) | 金属セラミツクス接合体およびそれを使用してなる金属セラミツクス結合体 | |
| US4624403A (en) | Method for bonding ceramics to metals | |
| JPH0249267B2 (ja) | ||
| JPH0367985B2 (ja) | ||
| US6131797A (en) | Method for joining ceramic to metal | |
| JPH06102580B2 (ja) | セラミックスと金属の接合体及び接合方法 | |
| JPH0788262B2 (ja) | 窒化ケイ素と金属との接合方法 | |
| JPH0573715B2 (ja) | ||
| JP3501834B2 (ja) | セラミック材と金属材との接合体の製造方法 | |
| JPH0328391B2 (ja) | ||
| JP3298235B2 (ja) | セラミックスとニッケルとの接合方法 | |
| JPS6197174A (ja) | セラミツクスと金属との拡散接合方法 | |
| JPH0497968A (ja) | セラミックス―金属接合体 | |
| JP3153872B2 (ja) | 金属−窒化物系セラミックスの接合構造 | |
| JPH0233677B2 (ja) | Chitsukakeisoseramitsukusutokinzokutonosetsugohoho | |
| JPH01282164A (ja) | セラミクスと金属との接合体 | |
| JPH01228697A (ja) | セラミツクス接合用ろう材及び接合方法 | |
| JPH0243704B2 (ja) | Seramitsukusutokinzokutonosetsugohoho | |
| JPH0680481A (ja) | 酸化物セラミックスと金属との接合体の製造方法 | |
| JPH01208374A (ja) | ＳｉＣセラミックス部材と金属部材との接合体 | |
| JPS62130843A (ja) | 金属セラミツクス接合体 | |
| JPS61281079A (ja) | セラミツクスと金属との拡散接合方法 | |
| JPH06345554A (ja) | 窒化ケイ素セラミックス接合体及びその製造方法 | |
| JPH0517248A (ja) | セラミツクスと金属との接合方法 | |
| JPH02102175A (ja) | セラミックスの複合体及び製法 |