JPH1081573A - 時効硬化型アルミニウム合金部材とセラミックス部材との接合体の製造方法 - Google Patents
時効硬化型アルミニウム合金部材とセラミックス部材との接合体の製造方法Info
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- JPH1081573A JPH1081573A JP25542596A JP25542596A JPH1081573A JP H1081573 A JPH1081573 A JP H1081573A JP 25542596 A JP25542596 A JP 25542596A JP 25542596 A JP25542596 A JP 25542596A JP H1081573 A JPH1081573 A JP H1081573A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の課題は、時効効果型アルミニウム
合金部材とセラミックス部材とを接合した接合体の製造
方法であって、セラミックス部材が損傷せず、また接合
体の接合強度を低下させない接合体の製造方法を提供す
ることである。 【解決手段】 時効硬化型アルミニウム合金部材とセラ
ミックス部材とを接合し、溶体化し、前記時効硬化型ア
ルミニウム合金部材の一部を液体に浸漬し、時効硬化処
理する時効硬化型アルミニウム合金部材とセラミックス
部材との接合体の製造方法である。
合金部材とセラミックス部材とを接合した接合体の製造
方法であって、セラミックス部材が損傷せず、また接合
体の接合強度を低下させない接合体の製造方法を提供す
ることである。 【解決手段】 時効硬化型アルミニウム合金部材とセラ
ミックス部材とを接合し、溶体化し、前記時効硬化型ア
ルミニウム合金部材の一部を液体に浸漬し、時効硬化処
理する時効硬化型アルミニウム合金部材とセラミックス
部材との接合体の製造方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、時効硬化型アルミ
ニウム合金部材とセラミックス部材とを接合した接合体
についての製造方法であって、アルミニウム合金に強度
が要求される産業用、自動車用などの部品、更に詳しく
は超音波加工に用いられるホーンに代表される加工工
具、ロッカーアーム、ピストン、タペット、バブルリフ
タ−等に代表されるエンジン用部品の製造方法に関す
る。
ニウム合金部材とセラミックス部材とを接合した接合体
についての製造方法であって、アルミニウム合金に強度
が要求される産業用、自動車用などの部品、更に詳しく
は超音波加工に用いられるホーンに代表される加工工
具、ロッカーアーム、ピストン、タペット、バブルリフ
タ−等に代表されるエンジン用部品の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来技術】アルミニウム合金は、軽量であるが、強
度、硬度が低いことに問題があり、その強度、硬度向上
については、例えばＡｌ−Ｃｕ系合金のように熱処理
（溶体化、水冷、時効硬化処理）を行い強度及び硬度を
向上させる手法が確立している。その手法は、例えばＪ
ＩＳに参考として示されており、各種アルミニウム合金
の熱処理条件が決められている。例えばＪＩＳ−Ａ２０
２４のＴ４処理は、４９０〜５００℃に加熱し溶体化し
た後、水冷し、時効硬化処理として室温で９６時間放置
する。
度、硬度が低いことに問題があり、その強度、硬度向上
については、例えばＡｌ−Ｃｕ系合金のように熱処理
（溶体化、水冷、時効硬化処理）を行い強度及び硬度を
向上させる手法が確立している。その手法は、例えばＪ
ＩＳに参考として示されており、各種アルミニウム合金
の熱処理条件が決められている。例えばＪＩＳ−Ａ２０
２４のＴ４処理は、４９０〜５００℃に加熱し溶体化し
た後、水冷し、時効硬化処理として室温で９６時間放置
する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の各種ア
ルミニウム合金の熱処理と同様の手法により、アルミニ
ウム合金部材とセラミックス部材との接合体の全体を水
冷した場合には、セラミックスは熱衝撃抵抗が低いた
め、セラミックス部材が割れたり、クラックが入ったり
する場合があった。更に、アルミニウム合金部材とセラ
ミックス部材とをろう付け等の化学的に接合した接合体
においては、水冷により熱衝撃が接合界面に加わり接合
界面の強度が低下するおそれもあった。
ルミニウム合金の熱処理と同様の手法により、アルミニ
ウム合金部材とセラミックス部材との接合体の全体を水
冷した場合には、セラミックスは熱衝撃抵抗が低いた
め、セラミックス部材が割れたり、クラックが入ったり
する場合があった。更に、アルミニウム合金部材とセラ
ミックス部材とをろう付け等の化学的に接合した接合体
においては、水冷により熱衝撃が接合界面に加わり接合
界面の強度が低下するおそれもあった。
【０００４】本発明の課題は、時効硬化型アルミニウム
合金部材とセラミックス部材とを接合した接合体の製造
方法であって、セラミックス部材を損傷せずに時効硬化
型アルミニウム合金の硬さ及び接合強度が高い接合体を
提供することである。
合金部材とセラミックス部材とを接合した接合体の製造
方法であって、セラミックス部材を損傷せずに時効硬化
型アルミニウム合金の硬さ及び接合強度が高い接合体を
提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段・作用】その手段は、時効
硬化型アルミニウム合金部材とセラミックス部材とを接
合し、溶体化し、前記時効硬化型アルミニウム合金部材
の少なくとも一部を液体に浸漬し、時効硬化処理する時
効硬化型アルミニウム合金部材とセラミックス部材との
接合体の製造方法である。この製造方法により、時効硬
化型アルミニウム合金部材とセラミックス部材とを接合
した接合体全体を液体により冷却する場合に比べ、セラ
ミックス部材の損傷が少なくなる。また、時効硬化型ア
ルミニウム合金部材とセラミックス部材との接合界面か
ら５ｍｍ以上離れた位置の時効硬化型アルミニウム合金
部材を液体に浸漬する接合体の製造方法が好ましい。こ
の製造方法により、接合した接合体全体を冷却する場合
に比べ、セラミックス部材の損傷がより少なくなる。ま
た、時効硬化型アルミニウム合金部材とセラミックス部
材との接合界面から１０ｍｍ以上離れた位置の時効硬化
型アルミニウム合金部材を液体に浸漬する接合体の製造
方法が好ましい。この製造方法により、接合した接合体
全体を冷却する場合に比べ、セラミックス部材の損傷が
更に少なくなる。また、時効硬化型アルミニウム合金部
材とセラミックス部材との接合界面から３０ｍｍ以上離
れた位置の時効硬化型アルミニウム合金部材を液体に浸
漬する接合体の製造方法が好ましい。この製造方法によ
り、接合した接合体全体を冷却する場合に比べ、セラミ
ックス部材の損傷が更にもっと少なくなる。ここで、
「時効硬化型アルミニウム合金部材とセラミックス部材
との接合界面」とは、時効硬化型アルミニウム合金部材
とセラミックス部材とを中間部材等を介した場合にはそ
の中間部材等とセラミックス部材との接合界面をいう。
また、その「時効硬化型アルミニウム合金部材とセラミ
ックス部材との接合界面」は、セラミックス部材の接合
端面が拡散ないし拡散の影響を受けてその端面に拡散層
等が形成されている場合には、拡散ないし拡散の影響を
受けていない部分（セラミックス部材）と拡散ないし拡
散の影響を受けている拡散層との界面をいう。
硬化型アルミニウム合金部材とセラミックス部材とを接
合し、溶体化し、前記時効硬化型アルミニウム合金部材
の少なくとも一部を液体に浸漬し、時効硬化処理する時
効硬化型アルミニウム合金部材とセラミックス部材との
接合体の製造方法である。この製造方法により、時効硬
化型アルミニウム合金部材とセラミックス部材とを接合
した接合体全体を液体により冷却する場合に比べ、セラ
ミックス部材の損傷が少なくなる。また、時効硬化型ア
ルミニウム合金部材とセラミックス部材との接合界面か
ら５ｍｍ以上離れた位置の時効硬化型アルミニウム合金
部材を液体に浸漬する接合体の製造方法が好ましい。こ
の製造方法により、接合した接合体全体を冷却する場合
に比べ、セラミックス部材の損傷がより少なくなる。ま
た、時効硬化型アルミニウム合金部材とセラミックス部
材との接合界面から１０ｍｍ以上離れた位置の時効硬化
型アルミニウム合金部材を液体に浸漬する接合体の製造
方法が好ましい。この製造方法により、接合した接合体
全体を冷却する場合に比べ、セラミックス部材の損傷が
更に少なくなる。また、時効硬化型アルミニウム合金部
材とセラミックス部材との接合界面から３０ｍｍ以上離
れた位置の時効硬化型アルミニウム合金部材を液体に浸
漬する接合体の製造方法が好ましい。この製造方法によ
り、接合した接合体全体を冷却する場合に比べ、セラミ
ックス部材の損傷が更にもっと少なくなる。ここで、
「時効硬化型アルミニウム合金部材とセラミックス部材
との接合界面」とは、時効硬化型アルミニウム合金部材
とセラミックス部材とを中間部材等を介した場合にはそ
の中間部材等とセラミックス部材との接合界面をいう。
また、その「時効硬化型アルミニウム合金部材とセラミ
ックス部材との接合界面」は、セラミックス部材の接合
端面が拡散ないし拡散の影響を受けてその端面に拡散層
等が形成されている場合には、拡散ないし拡散の影響を
受けていない部分（セラミックス部材）と拡散ないし拡
散の影響を受けている拡散層との界面をいう。
【０００６】ここで、時効硬化型アルミニウム合金に
は、例えばＪＩＳに規格されている２０００番台のＡｌ
−Ｃｕ系合金、４０００番台のＡｌ−Ｓｉ系合金の一
部、５０００番台のＡｌ−Ｍｇ系合金の一部、６０００
番台のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金、７０００番台のＡｌ−
Ｚｎ−Ｍｇ系合金、或いはＪＩＳ−ＡＣ１Ａ、ＪＩＳ−
ＡＣ１Ｂ、ＪＩＳ−ＡＣ４Ａ、ＪＩＳ−ＡＣ８Ａなど溶
体化後水冷により強度を得るようなアルミニウム合金鋳
物、ＪＩＳ−ＡＤＣ１、ＪＩＳ−ＡＤＣ１０などのアル
ミニウムダイカスト合金等がある。アルミニウム合金は
一般的には、時効硬化された状態で市販されている場合
が多いが、セラミックス部材と接合するに際し、ろう付
等によって加熱処理される場合（３４５℃以上の温度に
て加熱される場合）には、焼き鈍しされてしまいアルミ
ニウム合金本来の強度、硬さが得られない場合に本発明
は好適に利用できる。また、時効硬化されていないアル
ミニウム合金に対しても本発明は好適に利用できる。こ
こで浸漬に用いる液体は、常温の水、温水、沸騰水が好
ましいが、アルミニウム合金に所定の強度を得ることが
できれば、水以外のオイル類、アルコール類などの液体
あるいはこれらを混合した液体でもかまわない。セラミ
ックスとしては、窒化珪素、サイアロン、ジルコニア、
アルミナ、炭化珪素、ＴｉＮ・ＴｉＣ系サーメットなど
あるいはこれらが複合された材料など周知の材料の使用
が可能であるが、液体による冷却により損傷を受けやす
い材料に対して特に効果がある。
は、例えばＪＩＳに規格されている２０００番台のＡｌ
−Ｃｕ系合金、４０００番台のＡｌ−Ｓｉ系合金の一
部、５０００番台のＡｌ−Ｍｇ系合金の一部、６０００
番台のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金、７０００番台のＡｌ−
Ｚｎ−Ｍｇ系合金、或いはＪＩＳ−ＡＣ１Ａ、ＪＩＳ−
ＡＣ１Ｂ、ＪＩＳ−ＡＣ４Ａ、ＪＩＳ−ＡＣ８Ａなど溶
体化後水冷により強度を得るようなアルミニウム合金鋳
物、ＪＩＳ−ＡＤＣ１、ＪＩＳ−ＡＤＣ１０などのアル
ミニウムダイカスト合金等がある。アルミニウム合金は
一般的には、時効硬化された状態で市販されている場合
が多いが、セラミックス部材と接合するに際し、ろう付
等によって加熱処理される場合（３４５℃以上の温度に
て加熱される場合）には、焼き鈍しされてしまいアルミ
ニウム合金本来の強度、硬さが得られない場合に本発明
は好適に利用できる。また、時効硬化されていないアル
ミニウム合金に対しても本発明は好適に利用できる。こ
こで浸漬に用いる液体は、常温の水、温水、沸騰水が好
ましいが、アルミニウム合金に所定の強度を得ることが
できれば、水以外のオイル類、アルコール類などの液体
あるいはこれらを混合した液体でもかまわない。セラミ
ックスとしては、窒化珪素、サイアロン、ジルコニア、
アルミナ、炭化珪素、ＴｉＮ・ＴｉＣ系サーメットなど
あるいはこれらが複合された材料など周知の材料の使用
が可能であるが、液体による冷却により損傷を受けやす
い材料に対して特に効果がある。
【０００７】ここで、溶体化とは、時効硬化型アルミニ
ウム合金部材の強度及び硬度を向上させるための熱処理
の一部をいい、具体的には加熱のことである。その加熱
するときの加熱温度としては、ＪＩＳ規格等に参考とし
て示されておりその一部を表１に抜粋するが、本発明に
おける溶体化するときの溶体化温度はこれらに限定され
るものではない。即ち、本発明は、ろう付け時等の熱処
理により、焼き鈍しされた時効硬化型アルミニウム合金
部材の強度や硬度を適用しようとする製品に要求される
値に改善できればよい。従って、溶体化するときの溶体
化温度は、表１に示す溶体化温度を上回っても下回って
もどちらでもよい。
ウム合金部材の強度及び硬度を向上させるための熱処理
の一部をいい、具体的には加熱のことである。その加熱
するときの加熱温度としては、ＪＩＳ規格等に参考とし
て示されておりその一部を表１に抜粋するが、本発明に
おける溶体化するときの溶体化温度はこれらに限定され
るものではない。即ち、本発明は、ろう付け時等の熱処
理により、焼き鈍しされた時効硬化型アルミニウム合金
部材の強度や硬度を適用しようとする製品に要求される
値に改善できればよい。従って、溶体化するときの溶体
化温度は、表１に示す溶体化温度を上回っても下回って
もどちらでもよい。
【０００８】
【表１】
【０００９】また、時効硬化型アルミニウム合金部材と
セラミックス部材とを接合する方法として、ろう付、摩
擦圧接、鋳ぐるみ方法等がある。特にろう付、摩擦圧接
のようにそれぞれの部材が化学的に接合した方法が、本
発明の適用にはより有効である。その理由は、アルミニ
ウム合金の熱膨張係数は約２０×１０-6／℃以上とセラ
ミックス（約１０×１０-6／℃以下）に比べ大きく、溶
体化後の水冷（急冷）により短時間で大きく収縮するた
め、それぞれの部材が化学的に接合されているものは接
合界面に大きな応力が働き、セラミックス部材自身のみ
ならず接合部の強度低下を招く恐れがある。そのため浸
漬する位置がセラミックス部材から遠いほど接合界面近
傍のアルミニウム合金の収縮の速度が遅くなり接合部に
働く応力も小さくなる。
セラミックス部材とを接合する方法として、ろう付、摩
擦圧接、鋳ぐるみ方法等がある。特にろう付、摩擦圧接
のようにそれぞれの部材が化学的に接合した方法が、本
発明の適用にはより有効である。その理由は、アルミニ
ウム合金の熱膨張係数は約２０×１０-6／℃以上とセラ
ミックス（約１０×１０-6／℃以下）に比べ大きく、溶
体化後の水冷（急冷）により短時間で大きく収縮するた
め、それぞれの部材が化学的に接合されているものは接
合界面に大きな応力が働き、セラミックス部材自身のみ
ならず接合部の強度低下を招く恐れがある。そのため浸
漬する位置がセラミックス部材から遠いほど接合界面近
傍のアルミニウム合金の収縮の速度が遅くなり接合部に
働く応力も小さくなる。
【００１０】
−実施例１− 本発明は、時効硬化型アルミニウム合金部材とセラミッ
クス部材との接合体の製造方法であって、時効硬化型ア
ルミニウム合金部材とセラミックス部材とを接合し、溶
体化し、前記時効硬化型アルミニウム合金部材の少なく
とも一部を液体に浸漬し、時効硬化処理する製造方法で
ある。本実施例では、時効硬化型アルミニウム合金部材
とセラミックス部材とを軟質金属等の中間部材を介さず
に接合した時効硬化型アルミニウム合金部材とセラミッ
クス部材との接合体の製造方法について説明する。具体
的には、時効硬化型アルミニウム合金部材３とセラミッ
クス部材２とをろう材７にて接合した接合体１を用いた
（図１、図２）。セラミックス部材２として、ジルコニ
アよりなる丸棒（直径１０ｍｍ、長さ１０ｍｍ）を用意
し、接合面となる片側端面に蒸着法により厚さ０．２μ
ｍのＡｌ膜６を成膜した。時効硬化型アルミニウム合金
部材３として、表２に示す材質の丸棒（直径１０ｍｍ、
長さ５０ｍｍ）を用意した。ろう材７として重量で６０
％Ｚｎ−２７．４％Ａｌ−１０．８％Ｃｕ−１．８％Ｓ
ｉの合金箔（直径１０ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍ）を準備
し、これらを図２に示す順番に重ね合わせ、治具（図示
しない）にセットした。これらを真空炉中にセットして
１０-4Ｔｏｒｒまで排気した後、５００℃でろう付を行
った。得られた接合体１を溶体化し、冷却した後、
時効硬化処理を行った。 溶体化は、表２に記載の各温度に１時間保持すること
により行った。 冷却は、溶体化後に直ちに図７に示す様に「室温の液
体（水）」に浸漬することにより行った。 時効硬化処理は、所定の温度にて所定の時間放置する
ことにより行った。具体的には、時効硬化処理は、アル
ミニウム合金部材３を室温で９６時間以上放置すること
により行った。 比較として溶体化し、接合体全体を水中に浸漬した
後、時効硬化処理を行ったものを作製した（図示せ
ず）。時効硬化処理後に、接合体１の接合界面を含む外
周を直径９ｍｍに円筒研削し、時効硬化型アルミニウム
合金部材３をクランプして片持ち曲げ試験にて接合強度
を評価した（図８）。また、強度評価終了後に時効硬化
型アルミニウム合金部材３の中央部を切断し、断面の略
中央でのビッカース硬さを測定した（図１０）。結果を
表２に示す。尚、表中の５ｍｍ、１０ｍｍ、３０ｍｍ
は、図９の拡大図（Ａ）に示す接合界面の位置から図７
に示す液面までの距離を示す。
クス部材との接合体の製造方法であって、時効硬化型ア
ルミニウム合金部材とセラミックス部材とを接合し、溶
体化し、前記時効硬化型アルミニウム合金部材の少なく
とも一部を液体に浸漬し、時効硬化処理する製造方法で
ある。本実施例では、時効硬化型アルミニウム合金部材
とセラミックス部材とを軟質金属等の中間部材を介さず
に接合した時効硬化型アルミニウム合金部材とセラミッ
クス部材との接合体の製造方法について説明する。具体
的には、時効硬化型アルミニウム合金部材３とセラミッ
クス部材２とをろう材７にて接合した接合体１を用いた
（図１、図２）。セラミックス部材２として、ジルコニ
アよりなる丸棒（直径１０ｍｍ、長さ１０ｍｍ）を用意
し、接合面となる片側端面に蒸着法により厚さ０．２μ
ｍのＡｌ膜６を成膜した。時効硬化型アルミニウム合金
部材３として、表２に示す材質の丸棒（直径１０ｍｍ、
長さ５０ｍｍ）を用意した。ろう材７として重量で６０
％Ｚｎ−２７．４％Ａｌ−１０．８％Ｃｕ−１．８％Ｓ
ｉの合金箔（直径１０ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍ）を準備
し、これらを図２に示す順番に重ね合わせ、治具（図示
しない）にセットした。これらを真空炉中にセットして
１０-4Ｔｏｒｒまで排気した後、５００℃でろう付を行
った。得られた接合体１を溶体化し、冷却した後、
時効硬化処理を行った。 溶体化は、表２に記載の各温度に１時間保持すること
により行った。 冷却は、溶体化後に直ちに図７に示す様に「室温の液
体（水）」に浸漬することにより行った。 時効硬化処理は、所定の温度にて所定の時間放置する
ことにより行った。具体的には、時効硬化処理は、アル
ミニウム合金部材３を室温で９６時間以上放置すること
により行った。 比較として溶体化し、接合体全体を水中に浸漬した
後、時効硬化処理を行ったものを作製した（図示せ
ず）。時効硬化処理後に、接合体１の接合界面を含む外
周を直径９ｍｍに円筒研削し、時効硬化型アルミニウム
合金部材３をクランプして片持ち曲げ試験にて接合強度
を評価した（図８）。また、強度評価終了後に時効硬化
型アルミニウム合金部材３の中央部を切断し、断面の略
中央でのビッカース硬さを測定した（図１０）。結果を
表２に示す。尚、表中の５ｍｍ、１０ｍｍ、３０ｍｍ
は、図９の拡大図（Ａ）に示す接合界面の位置から図７
に示す液面までの距離を示す。
【００１１】
【表２】
【００１２】本発明の実施例の接合体は、いずれもセラ
ミックス部材にクラックや部材同士の剥離の発生がなく
良好な接合強度を示したが、接合体全体を浸漬したもの
（Ｎｏ.０７）は浸漬後の外観検査においてセラミック
ス部材にクラックの発生が確認された。水冷位置がセラ
ミックス部材の接合界面から離れる程接合体の強度は高
くなることが分かった。また、時効硬化型アルミニウム
合金の硬さについて、ろう付け後の硬さが、ＨＶ８０で
あったのに対し、Ｎｏ.０１〜０７の試料はすべて向上
していた。そして、接合体の全体を水冷したものと、時
効硬化型アルミニウム合金部材の少なくとも一部分を水
冷したものとほとんど同等の硬さであった。
ミックス部材にクラックや部材同士の剥離の発生がなく
良好な接合強度を示したが、接合体全体を浸漬したもの
（Ｎｏ.０７）は浸漬後の外観検査においてセラミック
ス部材にクラックの発生が確認された。水冷位置がセラ
ミックス部材の接合界面から離れる程接合体の強度は高
くなることが分かった。また、時効硬化型アルミニウム
合金の硬さについて、ろう付け後の硬さが、ＨＶ８０で
あったのに対し、Ｎｏ.０１〜０７の試料はすべて向上
していた。そして、接合体の全体を水冷したものと、時
効硬化型アルミニウム合金部材の少なくとも一部分を水
冷したものとほとんど同等の硬さであった。
【００１３】−実施例２− 本実施例では、時効硬化型アルミニウム合金部材とセラ
ミックス部材とを一つの中間部材を介して接合した時効
硬化型アルミニウム合金部材とセラミックス部材との接
合体の製造方法について説明する。具体的には、時効硬
化型アルミニウム合金部材３’とセラミックス部材２’
とを中間部材５’を介してろう材７’にて接合した接合
体を用いた（図３、図４）。セラミックス部材２’とし
て窒化珪素よりなる丸棒（直径５ｍｍ、長さ５ｍｍ）を
用意し、接合面となる片側端面に蒸着法により厚さ１μ
ｍのＡｌ膜６’を成膜した。時効硬化型アルミニウム合
金部材３’として表３に示す材質よりなる丸棒（直径５
ｍｍ、長さ５０ｍｍ）を用意した。中間部材５’とし
て、ＪＩＳ−Ａ１０５０のアルミニウム合金の円板（直
径５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ）を用意した。ろう材７’と
して重量で６０％Ｚｎ−２７．４％Ａｌ−１０．８％Ｃ
ｕ−１．８％Ｓｉの合金箔（直径５ｍｍ、厚さ０．０５
ｍｍ）を準備し、これらを図４に示す順番に重ね合わ
せ、治具（図示しない）にセットした。これらを真空炉
中にセットして１０-4Ｔｏｒｒまで排気した後、５００
℃でろう付を行った。得られた接合体１を溶体化し、
冷却した後、時効硬化処理を行った。 溶体化は、大気中４９０℃にて１時間保持することに
より行った。 冷却は、溶体化後に直ちに図７に示す様に室温の液体
（水）に浸漬することにより行った。 時効硬化処理は、所定の温度にて所定の時間放置する
ことにより行った。具体的には、時効硬化処理は、アル
ミニウム合金部材３’を室温で９６時間以上放置するこ
とにより行った。 比較として溶体化し、接合体全体を水中に浸漬した
後、時効硬化処理を行ったものを作製した（図示せ
ず）。時効硬化処理後に、接合体１’の接合界面を含む
外周を直径４ｍｍに円筒研削し、時効硬化型アルミニウ
ム合金部材３’をクランプして片持ち曲げ試験にて接合
強度を評価した（図８）。また、強度評価終了後に時効
硬化型アルミニウム合金部材３’の中央部を切断し、断
面の略中央でのビッカース硬さを測定した（図１０）。
結果を表３に示す。尚、表中の５ｍｍ、１０ｍｍ、３０
ｍｍは、図９の拡大図（Ｂ）に示す接合界面の位置から
図７に示す液面までの距離を示す。
ミックス部材とを一つの中間部材を介して接合した時効
硬化型アルミニウム合金部材とセラミックス部材との接
合体の製造方法について説明する。具体的には、時効硬
化型アルミニウム合金部材３’とセラミックス部材２’
とを中間部材５’を介してろう材７’にて接合した接合
体を用いた（図３、図４）。セラミックス部材２’とし
て窒化珪素よりなる丸棒（直径５ｍｍ、長さ５ｍｍ）を
用意し、接合面となる片側端面に蒸着法により厚さ１μ
ｍのＡｌ膜６’を成膜した。時効硬化型アルミニウム合
金部材３’として表３に示す材質よりなる丸棒（直径５
ｍｍ、長さ５０ｍｍ）を用意した。中間部材５’とし
て、ＪＩＳ−Ａ１０５０のアルミニウム合金の円板（直
径５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ）を用意した。ろう材７’と
して重量で６０％Ｚｎ−２７．４％Ａｌ−１０．８％Ｃ
ｕ−１．８％Ｓｉの合金箔（直径５ｍｍ、厚さ０．０５
ｍｍ）を準備し、これらを図４に示す順番に重ね合わ
せ、治具（図示しない）にセットした。これらを真空炉
中にセットして１０-4Ｔｏｒｒまで排気した後、５００
℃でろう付を行った。得られた接合体１を溶体化し、
冷却した後、時効硬化処理を行った。 溶体化は、大気中４９０℃にて１時間保持することに
より行った。 冷却は、溶体化後に直ちに図７に示す様に室温の液体
（水）に浸漬することにより行った。 時効硬化処理は、所定の温度にて所定の時間放置する
ことにより行った。具体的には、時効硬化処理は、アル
ミニウム合金部材３’を室温で９６時間以上放置するこ
とにより行った。 比較として溶体化し、接合体全体を水中に浸漬した
後、時効硬化処理を行ったものを作製した（図示せ
ず）。時効硬化処理後に、接合体１’の接合界面を含む
外周を直径４ｍｍに円筒研削し、時効硬化型アルミニウ
ム合金部材３’をクランプして片持ち曲げ試験にて接合
強度を評価した（図８）。また、強度評価終了後に時効
硬化型アルミニウム合金部材３’の中央部を切断し、断
面の略中央でのビッカース硬さを測定した（図１０）。
結果を表３に示す。尚、表中の５ｍｍ、１０ｍｍ、３０
ｍｍは、図９の拡大図（Ｂ）に示す接合界面の位置から
図７に示す液面までの距離を示す。
【００１４】
【表３】
【００１５】本発明の実施例の接合体は、いずれもセラ
ミックス部材にクラックや部材同士の剥離の発生がなく
良好な接合強度を示したが、接合体全体を浸漬したもの
（Ｎｏ.１５）は浸漬後の外観検査においてセラミック
ス部材２’と中間部材５’（１０５０）の間に大きな隙
間が認められ接合強度が極端に低かった。又、浸漬位置
がセラミックス部材の接合界面から離れる程接合体の強
度は高くなることが分かった。また、時効硬化型アルミ
ニウム合金の硬さについては、接合体の全体を浸漬した
ものと時効硬化型アルミニウム合金の少なくとも一部分
を浸漬したものとは、ほとんど同等の硬さであった。
ミックス部材にクラックや部材同士の剥離の発生がなく
良好な接合強度を示したが、接合体全体を浸漬したもの
（Ｎｏ.１５）は浸漬後の外観検査においてセラミック
ス部材２’と中間部材５’（１０５０）の間に大きな隙
間が認められ接合強度が極端に低かった。又、浸漬位置
がセラミックス部材の接合界面から離れる程接合体の強
度は高くなることが分かった。また、時効硬化型アルミ
ニウム合金の硬さについては、接合体の全体を浸漬した
ものと時効硬化型アルミニウム合金の少なくとも一部分
を浸漬したものとは、ほとんど同等の硬さであった。
【００１６】−実施例３− 本実施例では、時効硬化型アルミニウム合金部材とセラ
ミックス部材とを二つの中間部材を介して接合した時効
硬化型アルミニウム合金部材とセラミックス部材との接
合体の製造方法について説明する。具体的には、時効硬
化型アルミニウム合金部材３”とセラミックス部材２”
とを二つの中間部材４”、５”を介してろう材７”にて
接合した接合体１”を用いた（図５、図６）。セラミッ
クス部材２”として、ジルコニアよりなる丸棒（直径１
０ｍｍ、長さ１０ｍｍ）を用意し、接合面となる片側端
面に蒸着法により厚さ０．２μｍのＡｌ膜６”を成膜し
た。時効硬化型アルミニウム合金部材３”として、表４
に示す材質の丸棒（直径１０ｍｍ、長さ５０ｍｍ）を用
意した。中間部材４”として、ＪＩＳ− Ａ５０５２の
アルミニウム合金の円板（直径１０ｍｍ、厚さ０．５ｍ
ｍ）を用意した。中間部材５”として、ＪＩＳ− Ａ１
０５０のアルミニウム合金の円板（直径１０ｍｍ、厚さ
０．５ｍｍ）を用意した。ろう材７”として重量で６０
％Ｚｎ−２７．４％Ａｌ−１０．８％Ｃｕ−１.８％Ｓ
ｉの合金箔（直径１０ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍ）を準備
し、これらを図６に示す順番に重ね合わせ、治具（図示
しない）にセットした。これらを真空炉中にセットして
１０-4Ｔｏｒｒまで排気した後、５００℃でろう付を行
った。得られた接合体１”を溶体化し、冷却した
後、時効硬化処理を行った。 溶体化は、表４に記載の各温度に１時間保持すること
により行った。 冷却は、溶体化後に直ちに図７に示す様に室温の液体
（水）に浸漬することにより行った。 時効硬化処理は、所定の温度にて所定の時間放置する
ことにより行った。具体的には、時効硬化処理は、ＪＩ
Ｓ−Ａ２０２４の時効硬化型アルミニウム合金部材３”
については、室温で９６時間以上放置することにより、
ＪＩＳ−Ａ７０７５の時効硬化型アルミニウム合金部材
３”については、１２０℃で２４時間以上放置すること
により行った。 比較として溶体化し、接合体全体を水中に浸漬した
後、時効硬化処理を行ったものを作製した（図示せ
ず）。時効硬化処理後に、接合体１”の接合界面を含む
外周を直径９ｍｍに円筒研削し、時効硬化型アルミニウ
ム合金部材３”をクランプして片持ち曲げ試験にて接合
強度を評価した（図８）。また、強度評価終了後に時効
硬化型アルミニウム合金部材３”の中央部を切断し、断
面の略中央でのビッカース硬さを測定した（図１０）。
結果を表４に示す。尚、表中の５ｍｍ、１０ｍｍ、３０
ｍｍは、図９の拡大図（Ｂ）に示す接合界面の位置から
図７に示す液面までの距離を示す。
ミックス部材とを二つの中間部材を介して接合した時効
硬化型アルミニウム合金部材とセラミックス部材との接
合体の製造方法について説明する。具体的には、時効硬
化型アルミニウム合金部材３”とセラミックス部材２”
とを二つの中間部材４”、５”を介してろう材７”にて
接合した接合体１”を用いた（図５、図６）。セラミッ
クス部材２”として、ジルコニアよりなる丸棒（直径１
０ｍｍ、長さ１０ｍｍ）を用意し、接合面となる片側端
面に蒸着法により厚さ０．２μｍのＡｌ膜６”を成膜し
た。時効硬化型アルミニウム合金部材３”として、表４
に示す材質の丸棒（直径１０ｍｍ、長さ５０ｍｍ）を用
意した。中間部材４”として、ＪＩＳ− Ａ５０５２の
アルミニウム合金の円板（直径１０ｍｍ、厚さ０．５ｍ
ｍ）を用意した。中間部材５”として、ＪＩＳ− Ａ１
０５０のアルミニウム合金の円板（直径１０ｍｍ、厚さ
０．５ｍｍ）を用意した。ろう材７”として重量で６０
％Ｚｎ−２７．４％Ａｌ−１０．８％Ｃｕ−１.８％Ｓ
ｉの合金箔（直径１０ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍ）を準備
し、これらを図６に示す順番に重ね合わせ、治具（図示
しない）にセットした。これらを真空炉中にセットして
１０-4Ｔｏｒｒまで排気した後、５００℃でろう付を行
った。得られた接合体１”を溶体化し、冷却した
後、時効硬化処理を行った。 溶体化は、表４に記載の各温度に１時間保持すること
により行った。 冷却は、溶体化後に直ちに図７に示す様に室温の液体
（水）に浸漬することにより行った。 時効硬化処理は、所定の温度にて所定の時間放置する
ことにより行った。具体的には、時効硬化処理は、ＪＩ
Ｓ−Ａ２０２４の時効硬化型アルミニウム合金部材３”
については、室温で９６時間以上放置することにより、
ＪＩＳ−Ａ７０７５の時効硬化型アルミニウム合金部材
３”については、１２０℃で２４時間以上放置すること
により行った。 比較として溶体化し、接合体全体を水中に浸漬した
後、時効硬化処理を行ったものを作製した（図示せ
ず）。時効硬化処理後に、接合体１”の接合界面を含む
外周を直径９ｍｍに円筒研削し、時効硬化型アルミニウ
ム合金部材３”をクランプして片持ち曲げ試験にて接合
強度を評価した（図８）。また、強度評価終了後に時効
硬化型アルミニウム合金部材３”の中央部を切断し、断
面の略中央でのビッカース硬さを測定した（図１０）。
結果を表４に示す。尚、表中の５ｍｍ、１０ｍｍ、３０
ｍｍは、図９の拡大図（Ｂ）に示す接合界面の位置から
図７に示す液面までの距離を示す。
【００１７】
【表４】
【００１８】本発明の実施例の接合体１”は、いずれも
セラミックス部材にクラックや部材同士の剥離の発生が
なく良好な接合強度を示したが、接合体全体を浸漬した
もの（Ｎｏ.９、１０）は浸漬後の外観検査においてセ
ラミックス部材にクラックの発生が確認された。浸漬位
置（冷却位置）がセラミックス部材２”の接合界面から
離れる程接合体の強度は高くなることが分かった。ま
た、時効硬化型アルミニウム合金の硬さについては、接
合体の全体を浸漬したものと時効硬化型アルミニウム合
金の少なくとも一部分を浸漬したものとは、ほとんど同
等の硬さであった。
セラミックス部材にクラックや部材同士の剥離の発生が
なく良好な接合強度を示したが、接合体全体を浸漬した
もの（Ｎｏ.９、１０）は浸漬後の外観検査においてセ
ラミックス部材にクラックの発生が確認された。浸漬位
置（冷却位置）がセラミックス部材２”の接合界面から
離れる程接合体の強度は高くなることが分かった。ま
た、時効硬化型アルミニウム合金の硬さについては、接
合体の全体を浸漬したものと時効硬化型アルミニウム合
金の少なくとも一部分を浸漬したものとは、ほとんど同
等の硬さであった。
【００１９】−実施例４− 実施例１〜３においては、液体に浸漬（冷却）する場合
のその液体を「室温の水」で行ったが、本実施例では、
その液体を「８０℃の温水」と「常温の機械油」にて行
った。本実施例では、実施例３と同様に時効硬化型アル
ミニウム合金部材とセラミックス部材とを二つの中間部
材を介して接合した時効硬化型アルミニウム合金部材と
セラミックス部材との接合体の製造方法について説明す
る。具体的には、時効硬化型アルミニウム合金部材３”
とセラミックス部材２”とを二つの中間部材４”、５”
を介してろう材７”にて接合した接合体１”を用いた
（図５、図６）。セラミックス部材２”として、ジルコ
ニアよりなる丸棒（直径１０ｍｍ、長さ１０ｍｍ）を用
意し、接合面となる片側端面に蒸着法により厚さ０．２
μｍのＡｌ膜６”を成膜した。時効硬化型アルミニウム
合金部材３”として、ＪＩＳ− Ａ２０２４よりなる材
質の丸棒（直径１０ｍｍ、長さ５０ｍｍ）を用意した。
中間部材４”として、ＪＩＳ−Ａ５０５２のアルミニウ
ム合金の円板（直径１０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ）を用意
した。中間部材５”として、ＪＩＳ−Ａ１０５０のアル
ミニウム合金の円板（直径１０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ）
を用意した。ろう材７”として重量で６０％Ｚｎ−２
７．４％Ａｌ−１０．８％Ｃｕ−１．８％Ｓｉの合金箔
（直径１０ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍ）を準備し、これら
を図６に示す順番に重ね合わせ、治具（図示しない）に
セットした。これらを真空炉中にセットして１０-4Ｔｏ
ｒｒまで排気した後、５００℃でろう付を行った。得ら
れた接合体１”を溶体化し、冷却した後、時効硬
化処理を行った。 溶体化は、４９０℃にて大気中で１時間保持すること
により行った。 冷却は、溶体化後に直ちに図７に示す様に表５に示す
冷却液に浸漬することにより行った。「常温の機械油」
としては、ＪＩＳ−Ｋ２２３８に規定される中粘度の機
械油を使用した。 時効硬化処理は、所定の温度にて所定の時間放置する
ことにより行った。具体的には、時効硬化処理は、ＪＩ
Ｓ−Ａ２０２４の時効硬化型アルミニウム合金部材３”
については、室温で９６時間以上放置することにより行
った。 比較として溶体化し、接合体全体を水中に浸漬した
後、時効硬化処理を行ったものを作製した（図示せ
ず）。時効硬化処理後に、接合体１”の接合界面を含む
外周を直径９ｍｍに円筒研削し、時効硬化型アルミニウ
ム合金部材３”をクランプして片持ち曲げ試験にて接合
強度を評価した（図８）。また、強度評価終了後に時効
硬化型アルミニウム合金部材３”の中央部を切断し、断
面の略中央でのビッカース硬さを測定した（図１０）。
結果を表５に示す。尚、表中の５ｍｍ、１０ｍｍ、３０
ｍｍは、図９の拡大図（Ｂ）に示す接合界面の位置から
図７に示す液面までの距離を示す。
のその液体を「室温の水」で行ったが、本実施例では、
その液体を「８０℃の温水」と「常温の機械油」にて行
った。本実施例では、実施例３と同様に時効硬化型アル
ミニウム合金部材とセラミックス部材とを二つの中間部
材を介して接合した時効硬化型アルミニウム合金部材と
セラミックス部材との接合体の製造方法について説明す
る。具体的には、時効硬化型アルミニウム合金部材３”
とセラミックス部材２”とを二つの中間部材４”、５”
を介してろう材７”にて接合した接合体１”を用いた
（図５、図６）。セラミックス部材２”として、ジルコ
ニアよりなる丸棒（直径１０ｍｍ、長さ１０ｍｍ）を用
意し、接合面となる片側端面に蒸着法により厚さ０．２
μｍのＡｌ膜６”を成膜した。時効硬化型アルミニウム
合金部材３”として、ＪＩＳ− Ａ２０２４よりなる材
質の丸棒（直径１０ｍｍ、長さ５０ｍｍ）を用意した。
中間部材４”として、ＪＩＳ−Ａ５０５２のアルミニウ
ム合金の円板（直径１０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ）を用意
した。中間部材５”として、ＪＩＳ−Ａ１０５０のアル
ミニウム合金の円板（直径１０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ）
を用意した。ろう材７”として重量で６０％Ｚｎ−２
７．４％Ａｌ−１０．８％Ｃｕ−１．８％Ｓｉの合金箔
（直径１０ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍ）を準備し、これら
を図６に示す順番に重ね合わせ、治具（図示しない）に
セットした。これらを真空炉中にセットして１０-4Ｔｏ
ｒｒまで排気した後、５００℃でろう付を行った。得ら
れた接合体１”を溶体化し、冷却した後、時効硬
化処理を行った。 溶体化は、４９０℃にて大気中で１時間保持すること
により行った。 冷却は、溶体化後に直ちに図７に示す様に表５に示す
冷却液に浸漬することにより行った。「常温の機械油」
としては、ＪＩＳ−Ｋ２２３８に規定される中粘度の機
械油を使用した。 時効硬化処理は、所定の温度にて所定の時間放置する
ことにより行った。具体的には、時効硬化処理は、ＪＩ
Ｓ−Ａ２０２４の時効硬化型アルミニウム合金部材３”
については、室温で９６時間以上放置することにより行
った。 比較として溶体化し、接合体全体を水中に浸漬した
後、時効硬化処理を行ったものを作製した（図示せ
ず）。時効硬化処理後に、接合体１”の接合界面を含む
外周を直径９ｍｍに円筒研削し、時効硬化型アルミニウ
ム合金部材３”をクランプして片持ち曲げ試験にて接合
強度を評価した（図８）。また、強度評価終了後に時効
硬化型アルミニウム合金部材３”の中央部を切断し、断
面の略中央でのビッカース硬さを測定した（図１０）。
結果を表５に示す。尚、表中の５ｍｍ、１０ｍｍ、３０
ｍｍは、図９の拡大図（Ｂ）に示す接合界面の位置から
図７に示す液面までの距離を示す。
【００２０】
【表５】
【００２１】接合体全体を浸漬した場合、接合強度が大
きく低下した。一方本発明によれば接合強度の低下もほ
とんどなく硬さも充分高いものが得られた。また、浸漬
する液体は、「８０℃の温水」、「常温の機械油」いづ
れであっても本発明の範囲内で浸漬を行えば、室温の水
と同様に問題はなかった。
きく低下した。一方本発明によれば接合強度の低下もほ
とんどなく硬さも充分高いものが得られた。また、浸漬
する液体は、「８０℃の温水」、「常温の機械油」いづ
れであっても本発明の範囲内で浸漬を行えば、室温の水
と同様に問題はなかった。
【００２２】
【発明の効果】本発明の製造方法により、セラミックス
部材を損傷せずに時効硬化型アルミニウム合金の硬さ及
び接合強度が高い接合体を提供することができる。
部材を損傷せずに時効硬化型アルミニウム合金の硬さ及
び接合強度が高い接合体を提供することができる。
【図１】本発明の実験例１のセラミックス部材と時効硬
化型アルミニウム部材との接合体を示す斜視図である。
化型アルミニウム部材との接合体を示す斜視図である。
【図２】本発明の実験例１のセラミックス部材と時効硬
化型アルミニウム部材との接合体の接合する直前の状態
を示す正面図である。
化型アルミニウム部材との接合体の接合する直前の状態
を示す正面図である。
【図３】本発明の実験例２のセラミックス部材と時効硬
化型アルミニウム部材との接合体を示す斜視図である。
化型アルミニウム部材との接合体を示す斜視図である。
【図４】本発明の実験例２のセラミックス部材と時効硬
化型アルミニウム部材との接合体の接合する直前の状態
を示す正面図である。
化型アルミニウム部材との接合体の接合する直前の状態
を示す正面図である。
【図５】本発明の実験例３、４のセラミックス部材と時
効硬化型アルミニウム部材との接合体を示す斜視図であ
る。
効硬化型アルミニウム部材との接合体を示す斜視図であ
る。
【図６】本発明の実験例３、４のセラミックス部材と時
効硬化型アルミニウム部材との接合体の接合する直前の
状態を示す正面図である。
効硬化型アルミニウム部材との接合体の接合する直前の
状態を示す正面図である。
【図７】本発明のセラミックス部材と時効硬化型アルミ
ニウム部材との接合体の製造方法を示す平面図である。
ニウム部材との接合体の製造方法を示す平面図である。
【図８】実施例の接合強度の測定方法を示す平面図であ
る 。
る 。
【図９】接合体の接合界面を示す平面図及びその拡大図
（Ａ）（Ｂ）である 。
（Ａ）（Ｂ）である 。
【図１０】ビッカース硬度の測定位置を示す斜視図であ
る 。
る 。
１・・・・ 接合体 ２・・・・ セラミックス部材 ３・・・・ 時効硬化型アルミニウム部材 ４・・・・ 中間部材 ５・・・・ 中間部材
Claims (4)
- 【請求項１】 時効硬化型アルミニウム合金部材とセラ
ミックス部材とを接合し、溶体化し、前記時効硬化型ア
ルミニウム合金部材の少なくとも一部を液体に浸漬し、
時効硬化処理する時効硬化型アルミニウム合金部材とセ
ラミックス部材との接合体の製造方法。 - 【請求項２】 時効硬化型アルミニウム合金部材とセラ
ミックス部材との接合界面から５ｍｍ以上離れた位置の
時効硬化型アルミニウム合金部材を液体に浸漬する請求
項１記載の時効硬化型アルミニウム合金部材とセラミッ
クス部材との接合体の製造方法。 - 【請求項３】 時効硬化型アルミニウム合金部材とセラ
ミックス部材との接合界面から１０ｍｍ以上離れた位置
の時効硬化型アルミニウム合金部材を液体に浸漬する請
求項１記載の時効硬化型アルミニウム合金部材とセラミ
ックス部材との接合体の製造方法。 - 【請求項４】 時効硬化型アルミニウム合金部材とセラ
ミックス部材との接合界面から３０ｍｍ以上離れた位置
の時効硬化型アルミニウム合金部材を液体に浸漬する請
求項１記載の時効硬化型アルミニウム合金部材とセラミ
ックス部材との接合体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25542596A JP3848707B2 (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 時効硬化型アルミニウム合金部材とセラミックス部材との接合体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25542596A JP3848707B2 (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 時効硬化型アルミニウム合金部材とセラミックス部材との接合体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1081573A true JPH1081573A (ja) | 1998-03-31 |
| JP3848707B2 JP3848707B2 (ja) | 2006-11-22 |
Family
ID=17278593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25542596A Expired - Fee Related JP3848707B2 (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 時効硬化型アルミニウム合金部材とセラミックス部材との接合体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3848707B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006075905A (ja) * | 2004-09-13 | 2006-03-23 | Boeing Co:The | アルミニウム合金物品を形成するための方法、およびアルミニウム合金物品の延性を向上させるための方法 |
| CN100370053C (zh) * | 1999-12-23 | 2008-02-20 | 联邦科学及工业研究组织 | 可时效硬化铝合金的热处理 |
-
1996
- 1996-09-04 JP JP25542596A patent/JP3848707B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100370053C (zh) * | 1999-12-23 | 2008-02-20 | 联邦科学及工业研究组织 | 可时效硬化铝合金的热处理 |
| JP2006075905A (ja) * | 2004-09-13 | 2006-03-23 | Boeing Co:The | アルミニウム合金物品を形成するための方法、およびアルミニウム合金物品の延性を向上させるための方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3848707B2 (ja) | 2006-11-22 |
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