JPH0579633B2 - - Google Patents
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- JPH0579633B2 JPH0579633B2 JP1215197A JP21519789A JPH0579633B2 JP H0579633 B2 JPH0579633 B2 JP H0579633B2 JP 1215197 A JP1215197 A JP 1215197A JP 21519789 A JP21519789 A JP 21519789A JP H0579633 B2 JPH0579633 B2 JP H0579633B2
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
この発明はセラミツク部品と金属部品の接合方
法に関するものである。 ［従来の技術］ セラミツクとアルミニウム（Al）の結合構体
は、例えばNaを熱媒体とする熱交換器のフラン
ジ部に利用される。このフランジ部においては、
熱交換器側金具と配管側金具はアルミナリングを
介して接合され、前記アルミナリングと熱交換器
側金具及び配管側金具とはAl製の鑞材を介して
加熱加圧される。この加圧接合方法として、第１
０図に示すようにアルミナリング１と配管側金具
３及び熱交換器側金具５との間に鑞材２，４を介
在させ、真空雰囲気中で加熱しながら加圧して前
記アルミナリング１と配管側金具３及び熱交換器
側金具５とを接合している。 ［発明が解決しようとする課題］ ところが、前述したアルミナリング１と配管側
金具３及び熱交換器側金具５との結合構体は、ア
ルミナリング１の上下両端面が平面であるため、
両部材の熱膨張率の相違により接合界面を剥離し
ようとする内部応力が作用し、この結果熱サイク
ルを繰り返し受けると、接合部が剥離するという
問題があつた。又、前述したように、アルミナリ
ング１と配管側金具３及び熱交換器側金具５と接
合界面の面積を大きくすることができず、従つ
て、機械的な接合強度を大きくすることができな
いとともに、耐Na腐触性が十分でないという問
題もあつた。 この発明の目的は熱サイクルを受けた場合にセ
ラミツク部品と金属部品の接合部の剥離を防止し
て耐久性を向上するとともに、接合面積を増大し
て機械的な接合強度を増大し、耐Na腐触性をさ
らに向上することができるセラミツク部品と金属
部品の接合方法を提供することにある。 ［課題を解決するための手段］ この発明は上記目的を達成するために第１の発
明では、Naと接触するところに使用される円筒
状をなすセラミツク部品と金属部品とを、中心軸
と垂直な面で接合する接合体において、セラミツ
ク部品の接合面にリング状の凹状溝又は凸条を形
成するとともに、Al及びAl合金からなる金属部
品の接合面には、前記凹状溝又は凸条と略同形状
略同体積で該凹状溝又は凸条に嵌合するする凸条
又は凹状溝を設け、セラミツク部品と金属部品と
の接合面にAl−Si−Mg合金の鑞材を介在させ、
加熱しながら加圧治具により加圧するという方法
をとつている。 又第２の発明では、前記請求項１記載のセラミ
ツク部品と金属部品の接合方法において、加熱す
る温度を鑞材が溶融する液相線温度以上まで加熱
し、降温中液相線温度と固相線温度との間で加圧
を開始して固相線温度以下まで加圧を継続し、さ
らにAlの焼鈍温度で保持するという方法を採用
したものである。 ［作用］ この発明は上記手段をとつたことにより、セラ
ミツク部品の凹状溝又は凸条に金属部材の凸条又
は凹状溝が全体にわたつて嵌合されるため、セラ
ミツク部品と金属部品との熱膨張率の相違による
熱応力を緩和して耐久性を向上することができる
とともに、接合部の接合面積を増大し、機械的な
結合強度が増大する。また、セラミツク部品と金
属部品との接合面積を増大することにより、両部
品の接合界面の耐Na腐蝕性が増大する。 ［実施例］ 以下、この発明を具体化した一実施例を第１図
〜第５図に基づいて説明する。 第２図に示すように、セラミツク部品としての
アルミナリング１の下端面（被接合面）１ａ及び
上端面１ｂ（被接合面）にはAl−Si−Mg合金
（JIS合金番号：BA4004）により形成された鑞材
２及び４を介して、金属部品としてのAl合金よ
りなる配管側金具３及び熱交換器側金具５のフラ
ンジ部３ａ及び５ａが後に詳述する加圧鑞付け方
法で接合されている。 アルミナリング１を形成するα−Al2O3の純度
は75％以上である。また、前記金具２，４はAl
を主成分としSi：６〜13、Mg：30重量％以下、
その他不可避の不純物を含むAl−Si−Mg合金に
より形成されている。前記両金具３，５を形成す
る材料として、Al合金であるJIS規格（合金番
号）のA3003を使用してもよい。このAl合金には
微量成分の不可避の不純物Si、Fe、Cu、Mn、
Mg、Cr、Zn、Tiなどが含まれることがある。 前記アルミナリング１の中心軸と垂直な上下両
端の接合面１ａ，１ｂには全周にわたつて凹状溝
１ｃ，１ｄが形成されている。また、この凹状溝
１ｃ，１ｄと対応するように、前記配管側金具３
及び熱交換器側金具５のフランジ部３ａ及び５ａ
の中心軸と直行する接合面３ｃ，５ｃには全周に
わたつて凸条３ｂ，５ｂが形成されている。前記
凸条３ｂ，５ｂ及び凹状溝１ｃ，１ｄは略同形状
同体積で、鑞材２，４を凹状溝１ｃ，１ｄ内に挿
入させた状態で該凹状溝１ｃ，１ｄ内に凸条３
ｂ，５ｂが丁度嵌合するようになつている。 次に、第１図、第２図及び第５図に基づいてア
ルミナリング１と配管側金具３及び熱交換器側金
具５との加圧鑞付け方法について説明する。 第１図に示すように、加熱容器（図示略）内部
においてアルミナリング１の下端面１ａには鑞材
２、配管側金具３及び加圧治具６の順に配置す
る。また、アルミナリング１の上端面１ｂには鑞
材４、熱交換器側金具５及び加圧治具７の順に配
置する。 次に、前記加熱容器を真空状態（５×
10-3mmHg）に保持するとともに、加熱容器の
内部を10℃／minの昇温速度で加熱する。次に、
第４図に示すように600℃の状態に30分間保持し
た後、２℃／minの降温速度で、580℃まで下げ
た状態で、ここから約30分間降温しながら、アル
ミナリング１、鑞材２、配管側金具３、鑞材４及
び熱交換器側金具５に対し、加圧治具６，７によ
り、0.5Kg／m2の加圧力を作用させて、アルミナ
リング１と配管側金具３及び熱交換器側金具５を
接合する。この加圧動作は液相線温度と固相線温
度との間で開始し、固相線温度以下まで行う。な
お、加圧力は、0.05Kg／m2から2.0Kg／m2であれ
ば、接合強度に差は生じない。 次に、400℃になつた状態で30分間保持し焼鈍
を行う。 さらに、焼鈍が完了したら150℃まで低下し、
接合作業を終了し、第２図に示すようなアルミナ
リング１と配管側金具３及び熱交換器側金具５の
鑞着構体を得る。 上記の鑞着構体は、配管側金具３及び熱交換器
側金具５の凸条３ｂ，５ｂが凹状溝１ｃ，１ｄ内
に嵌合されるため、アルミナリング１と配管側金
具３及び熱交換器側金具５との接合面積が増大し
て、接合部の機械的強度が増大する。 又、アルミナリング１の熱膨張率よりも配管側
金具３及び熱交換器側金具５の熱膨張率が大きい
ため、両部材の接銭界面に第２図に矢印で示す方
向に剥離しようとする力が働くが、この実施例で
は配管側金具３及び熱交換器側金具５の凸条３
ｂ，５ｂが凹状溝１ｃ，１ｄ内に嵌合されるた
め、前記剥離方向の力が緩和され、熱サイクルを
繰り返しうけた場合の耐剥離性が向上し、そして
この剥離しようとする力がどの方向から作用して
も同様に緩和され方向性を問わない。 このようにして得られたアルミナリング１と両
金具３，５との結合構体を450℃の温度に保持し
たまま、Naに長時間浸漬し、ヘリウムリーク試
験を行つたところ、第５図に示すように1000時間
浸漬したものは20個の試料中、本発明の接合方法
によるものは全て合格となり、1500の浸漬時間に
おいて、20個中19個が合格となり、2000時間の場
合は20個中18個が合格となつた。これに対し従来
例の試料では合格が1000時間浸漬した場合、20個
中19個、1500時間で20個中15個、2000時間で20個
中11個しか合格しなかつた。なお、前記試験では
ヘリウムリーク量が、１×10-8atmcc／sec以下
になつたものを合格とみなした。 また、Naに浸漬しない状態で引張り試験を行
つたところ、従来例は５個の試料の平均引張り強
度が750Kgであつたが、本発明は５個の平均引張
り強度が830Kgと高い結果を得た。さらに、450℃
に保持したまま240時間Naに浸漬した後で、引張
り試験を行つたところ、次の表に示すような結果
を得た。従来例は５個の試料の平均引張り強度が
450Kgであつたが、本発明は５個の平均引張り強
度が660Kgと高い結果を得た。
法に関するものである。 ［従来の技術］ セラミツクとアルミニウム（Al）の結合構体
は、例えばNaを熱媒体とする熱交換器のフラン
ジ部に利用される。このフランジ部においては、
熱交換器側金具と配管側金具はアルミナリングを
介して接合され、前記アルミナリングと熱交換器
側金具及び配管側金具とはAl製の鑞材を介して
加熱加圧される。この加圧接合方法として、第１
０図に示すようにアルミナリング１と配管側金具
３及び熱交換器側金具５との間に鑞材２，４を介
在させ、真空雰囲気中で加熱しながら加圧して前
記アルミナリング１と配管側金具３及び熱交換器
側金具５とを接合している。 ［発明が解決しようとする課題］ ところが、前述したアルミナリング１と配管側
金具３及び熱交換器側金具５との結合構体は、ア
ルミナリング１の上下両端面が平面であるため、
両部材の熱膨張率の相違により接合界面を剥離し
ようとする内部応力が作用し、この結果熱サイク
ルを繰り返し受けると、接合部が剥離するという
問題があつた。又、前述したように、アルミナリ
ング１と配管側金具３及び熱交換器側金具５と接
合界面の面積を大きくすることができず、従つ
て、機械的な接合強度を大きくすることができな
いとともに、耐Na腐触性が十分でないという問
題もあつた。 この発明の目的は熱サイクルを受けた場合にセ
ラミツク部品と金属部品の接合部の剥離を防止し
て耐久性を向上するとともに、接合面積を増大し
て機械的な接合強度を増大し、耐Na腐触性をさ
らに向上することができるセラミツク部品と金属
部品の接合方法を提供することにある。 ［課題を解決するための手段］ この発明は上記目的を達成するために第１の発
明では、Naと接触するところに使用される円筒
状をなすセラミツク部品と金属部品とを、中心軸
と垂直な面で接合する接合体において、セラミツ
ク部品の接合面にリング状の凹状溝又は凸条を形
成するとともに、Al及びAl合金からなる金属部
品の接合面には、前記凹状溝又は凸条と略同形状
略同体積で該凹状溝又は凸条に嵌合するする凸条
又は凹状溝を設け、セラミツク部品と金属部品と
の接合面にAl−Si−Mg合金の鑞材を介在させ、
加熱しながら加圧治具により加圧するという方法
をとつている。 又第２の発明では、前記請求項１記載のセラミ
ツク部品と金属部品の接合方法において、加熱す
る温度を鑞材が溶融する液相線温度以上まで加熱
し、降温中液相線温度と固相線温度との間で加圧
を開始して固相線温度以下まで加圧を継続し、さ
らにAlの焼鈍温度で保持するという方法を採用
したものである。 ［作用］ この発明は上記手段をとつたことにより、セラ
ミツク部品の凹状溝又は凸条に金属部材の凸条又
は凹状溝が全体にわたつて嵌合されるため、セラ
ミツク部品と金属部品との熱膨張率の相違による
熱応力を緩和して耐久性を向上することができる
とともに、接合部の接合面積を増大し、機械的な
結合強度が増大する。また、セラミツク部品と金
属部品との接合面積を増大することにより、両部
品の接合界面の耐Na腐蝕性が増大する。 ［実施例］ 以下、この発明を具体化した一実施例を第１図
〜第５図に基づいて説明する。 第２図に示すように、セラミツク部品としての
アルミナリング１の下端面（被接合面）１ａ及び
上端面１ｂ（被接合面）にはAl−Si−Mg合金
（JIS合金番号：BA4004）により形成された鑞材
２及び４を介して、金属部品としてのAl合金よ
りなる配管側金具３及び熱交換器側金具５のフラ
ンジ部３ａ及び５ａが後に詳述する加圧鑞付け方
法で接合されている。 アルミナリング１を形成するα−Al2O3の純度
は75％以上である。また、前記金具２，４はAl
を主成分としSi：６〜13、Mg：30重量％以下、
その他不可避の不純物を含むAl−Si−Mg合金に
より形成されている。前記両金具３，５を形成す
る材料として、Al合金であるJIS規格（合金番
号）のA3003を使用してもよい。このAl合金には
微量成分の不可避の不純物Si、Fe、Cu、Mn、
Mg、Cr、Zn、Tiなどが含まれることがある。 前記アルミナリング１の中心軸と垂直な上下両
端の接合面１ａ，１ｂには全周にわたつて凹状溝
１ｃ，１ｄが形成されている。また、この凹状溝
１ｃ，１ｄと対応するように、前記配管側金具３
及び熱交換器側金具５のフランジ部３ａ及び５ａ
の中心軸と直行する接合面３ｃ，５ｃには全周に
わたつて凸条３ｂ，５ｂが形成されている。前記
凸条３ｂ，５ｂ及び凹状溝１ｃ，１ｄは略同形状
同体積で、鑞材２，４を凹状溝１ｃ，１ｄ内に挿
入させた状態で該凹状溝１ｃ，１ｄ内に凸条３
ｂ，５ｂが丁度嵌合するようになつている。 次に、第１図、第２図及び第５図に基づいてア
ルミナリング１と配管側金具３及び熱交換器側金
具５との加圧鑞付け方法について説明する。 第１図に示すように、加熱容器（図示略）内部
においてアルミナリング１の下端面１ａには鑞材
２、配管側金具３及び加圧治具６の順に配置す
る。また、アルミナリング１の上端面１ｂには鑞
材４、熱交換器側金具５及び加圧治具７の順に配
置する。 次に、前記加熱容器を真空状態（５×
10-3mmHg）に保持するとともに、加熱容器の
内部を10℃／minの昇温速度で加熱する。次に、
第４図に示すように600℃の状態に30分間保持し
た後、２℃／minの降温速度で、580℃まで下げ
た状態で、ここから約30分間降温しながら、アル
ミナリング１、鑞材２、配管側金具３、鑞材４及
び熱交換器側金具５に対し、加圧治具６，７によ
り、0.5Kg／m2の加圧力を作用させて、アルミナ
リング１と配管側金具３及び熱交換器側金具５を
接合する。この加圧動作は液相線温度と固相線温
度との間で開始し、固相線温度以下まで行う。な
お、加圧力は、0.05Kg／m2から2.0Kg／m2であれ
ば、接合強度に差は生じない。 次に、400℃になつた状態で30分間保持し焼鈍
を行う。 さらに、焼鈍が完了したら150℃まで低下し、
接合作業を終了し、第２図に示すようなアルミナ
リング１と配管側金具３及び熱交換器側金具５の
鑞着構体を得る。 上記の鑞着構体は、配管側金具３及び熱交換器
側金具５の凸条３ｂ，５ｂが凹状溝１ｃ，１ｄ内
に嵌合されるため、アルミナリング１と配管側金
具３及び熱交換器側金具５との接合面積が増大し
て、接合部の機械的強度が増大する。 又、アルミナリング１の熱膨張率よりも配管側
金具３及び熱交換器側金具５の熱膨張率が大きい
ため、両部材の接銭界面に第２図に矢印で示す方
向に剥離しようとする力が働くが、この実施例で
は配管側金具３及び熱交換器側金具５の凸条３
ｂ，５ｂが凹状溝１ｃ，１ｄ内に嵌合されるた
め、前記剥離方向の力が緩和され、熱サイクルを
繰り返しうけた場合の耐剥離性が向上し、そして
この剥離しようとする力がどの方向から作用して
も同様に緩和され方向性を問わない。 このようにして得られたアルミナリング１と両
金具３，５との結合構体を450℃の温度に保持し
たまま、Naに長時間浸漬し、ヘリウムリーク試
験を行つたところ、第５図に示すように1000時間
浸漬したものは20個の試料中、本発明の接合方法
によるものは全て合格となり、1500の浸漬時間に
おいて、20個中19個が合格となり、2000時間の場
合は20個中18個が合格となつた。これに対し従来
例の試料では合格が1000時間浸漬した場合、20個
中19個、1500時間で20個中15個、2000時間で20個
中11個しか合格しなかつた。なお、前記試験では
ヘリウムリーク量が、１×10-8atmcc／sec以下
になつたものを合格とみなした。 また、Naに浸漬しない状態で引張り試験を行
つたところ、従来例は５個の試料の平均引張り強
度が750Kgであつたが、本発明は５個の平均引張
り強度が830Kgと高い結果を得た。さらに、450℃
に保持したまま240時間Naに浸漬した後で、引張
り試験を行つたところ、次の表に示すような結果
を得た。従来例は５個の試料の平均引張り強度が
450Kgであつたが、本発明は５個の平均引張り強
度が660Kgと高い結果を得た。
【表】
なお、この発明は次のように具体化することも
できる。 第６図に示すように鑞材２，４を複数に分割し
て使用したり、第７図に示すように凹状溝１ｃ，
１ｄを三角形状としたり、第８図に示すようにＵ
字状にしたり、第９図に示すように凹状溝１ｄの
上部及び底部の隅角部に面取りを形成したり、あ
るいは図示しないが、凹状溝を金具側に設け、か
つ凸条をアルミナリングに設けたりすること。 ［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明はセラミツク部
品と金属部品との結合を鑞材を介して強固に行う
ことができるとともに、接合面を剥離しようとす
る力がどの方向から作用してもこれを緩和して熱
サイクル性を向上するとともに接合面のズレがな
く、両部品の結合部の耐Na腐触性を向上するこ
とができる効果がある。
できる。 第６図に示すように鑞材２，４を複数に分割し
て使用したり、第７図に示すように凹状溝１ｃ，
１ｄを三角形状としたり、第８図に示すようにＵ
字状にしたり、第９図に示すように凹状溝１ｄの
上部及び底部の隅角部に面取りを形成したり、あ
るいは図示しないが、凹状溝を金具側に設け、か
つ凸条をアルミナリングに設けたりすること。 ［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明はセラミツク部
品と金属部品との結合を鑞材を介して強固に行う
ことができるとともに、接合面を剥離しようとす
る力がどの方向から作用してもこれを緩和して熱
サイクル性を向上するとともに接合面のズレがな
く、両部品の結合部の耐Na腐触性を向上するこ
とができる効果がある。
第１図はこの発明によるアルミナリウムとフラ
ンジ部を有する金属部品との液相接合前の断面
図、第２図は液相接合後の断面図、第３図はアル
ミナリング、熱交換器側金具、配管側金具、鑞材
などを分解して示す斜視図、第４図は液相接合方
法を示す時間と温度との関係を示すグラフ、第５
図はNa浸漬時間とリーク試験合格数との関係を
示すグラフ、第６図〜第９図はそれぞれこの発明
の別例を示す要部の断面図、第１０図は従来の接
合方法を説明するための断面図である。 １…セラミツク部品としてのアルミナリング、
１ｃ，１ｄ…凹状溝、２，４…鑞材、３…金属部
品としての配管側金具、５…金属部品としての熱
交換器側金具、３ｂ，５ｂ…凸条、６，７…加圧
治具。
ンジ部を有する金属部品との液相接合前の断面
図、第２図は液相接合後の断面図、第３図はアル
ミナリング、熱交換器側金具、配管側金具、鑞材
などを分解して示す斜視図、第４図は液相接合方
法を示す時間と温度との関係を示すグラフ、第５
図はNa浸漬時間とリーク試験合格数との関係を
示すグラフ、第６図〜第９図はそれぞれこの発明
の別例を示す要部の断面図、第１０図は従来の接
合方法を説明するための断面図である。 １…セラミツク部品としてのアルミナリング、
１ｃ，１ｄ…凹状溝、２，４…鑞材、３…金属部
品としての配管側金具、５…金属部品としての熱
交換器側金具、３ｂ，５ｂ…凸条、６，７…加圧
治具。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Naと接触するところに使用される円筒状を
なすセラミツク部品と金属部品とを、中心軸と垂
直な面で接合する接合体において、セラミツク部
品の接合面にリング状の凹状溝又は凸条を形成す
るとともに、Al及びAl合金からなる金属部品の
接合面には、前記凹状溝又は凸条と略同形状略同
体積で該凹状溝又は凸条に嵌合するする凸条又は
凹状溝を設け、セラミツク部品と金属部品との接
合面にAl−Si−Mg合金の鑞材を介在させ、加熱
しながら加圧治具により加圧することを特徴とす
るセラミツク部品と金属部品の接合方法。 ２ 前記請求項１記載のセラミツク部品と金属部
品の接合方法にいて、加熱する温度を鑞材が溶融
する液相線温度以上まで加熱し、降温中液相線温
度と固相線温度との間で加圧を開始して固相線温
度以下まで加圧を継続し、さらにAlの焼鈍温度
で保持することを特徴とするセラミツク部品と金
属部品の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21519789A JPH0380162A (ja) | 1989-08-21 | 1989-08-21 | セラミック部品と金属部品の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21519789A JPH0380162A (ja) | 1989-08-21 | 1989-08-21 | セラミック部品と金属部品の接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0380162A JPH0380162A (ja) | 1991-04-04 |
| JPH0579633B2 true JPH0579633B2 (ja) | 1993-11-04 |
Family
ID=16668296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21519789A Granted JPH0380162A (ja) | 1989-08-21 | 1989-08-21 | セラミック部品と金属部品の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0380162A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI112534B (fi) * | 2000-03-21 | 2003-12-15 | Outokumpu Oy | Menetelmä jäähdytyselementin valmistamiseksi ja jäähdytyselementti |
| JP2003245792A (ja) | 2002-02-21 | 2003-09-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 接続構造 |
| JP2007290027A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-11-08 | Kyocera Corp | セラミック部材と金属部材との接合体 |
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| JP5775477B2 (ja) * | 2012-03-16 | 2015-09-09 | 日本碍子株式会社 | セラミックス金属接合体の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5913676A (ja) * | 1982-07-09 | 1984-01-24 | 株式会社東芝 | セラミツク部材と金属部材との接合体およびその製造方法 |
-
1989
- 1989-08-21 JP JP21519789A patent/JPH0380162A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5913676A (ja) * | 1982-07-09 | 1984-01-24 | 株式会社東芝 | セラミツク部材と金属部材との接合体およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0380162A (ja) | 1991-04-04 |
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