JPS5828345B2 - 金属基材にセラミックスを接合する方法 - Google Patents
金属基材にセラミックスを接合する方法Info
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- JPS5828345B2 JPS5828345B2 JP56058714A JP5871481A JPS5828345B2 JP S5828345 B2 JPS5828345 B2 JP S5828345B2 JP 56058714 A JP56058714 A JP 56058714A JP 5871481 A JP5871481 A JP 5871481A JP S5828345 B2 JPS5828345 B2 JP S5828345B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は金属基材にセラミックス及び／又はフリットを
接合する方法に関する。
接合する方法に関する。
従来より、ホウロウフリットとセラミックスなどの耐火
性原料との混合物を金属基材表面に焼付けるセラミック
スコーティング法は種々提案されているが、接合強度は
必らずしも十分ではなく、金属基材とセラミックスとが
剥離するという欠点があった。
性原料との混合物を金属基材表面に焼付けるセラミック
スコーティング法は種々提案されているが、接合強度は
必らずしも十分ではなく、金属基材とセラミックスとが
剥離するという欠点があった。
本発明はセラミックス及び／又はフリットを各種基材金
属、特にニッケルークロム系合金、ニッケルークロム−
鋼合金に強固に接合する方法を提供することを目的とす
る。
属、特にニッケルークロム系合金、ニッケルークロム−
鋼合金に強固に接合する方法を提供することを目的とす
る。
本発明によれば、金属基材にセラミックスを接合するに
あたり、 （ａ） セラミックス粒子及び／又はフリット粒子を
メッキ浴中に均一に分散させ、金属基材表面に前記セラ
ミックス粒子及び／又はフリット粒子をメッキ金属と共
にメッキしてセラミックス粒子及び／又はフリット粒子
とメッキ金属とが均一に混合されたメッキ層を前記金属
基材表面に形成し、 （ｂ） 該メッキ層が形成された金属基材を３０００
〜ｉ、ｉｏｏ℃にて焼成し、前記メッキ層と金属基材と
の接合面において前記メッキ金属と前記セラミックス及
び／又はフリットと基材金属との相互間に拡散を生ぜし
め、前記接合面に拡散層を形成し、 （Ｃ） 前記メッキ層と拡散層と金属基材とからなる
積層表面のメッキ層を研摩して表面を粗面とし、（ｄ）
該粗面上に接合せんとするセラミックスの粒子を含
むスラリーを塗布し、 （ｅ） 次いで塗布面上に接合せんとするセラミック
スを載置し、 （ｆ） セラミックスを載置した金属基材を焼成する
、各工程を順次行なうことを特徴とする金属基材にセラ
ミックスを接合する方法が提供される。
あたり、 （ａ） セラミックス粒子及び／又はフリット粒子を
メッキ浴中に均一に分散させ、金属基材表面に前記セラ
ミックス粒子及び／又はフリット粒子をメッキ金属と共
にメッキしてセラミックス粒子及び／又はフリット粒子
とメッキ金属とが均一に混合されたメッキ層を前記金属
基材表面に形成し、 （ｂ） 該メッキ層が形成された金属基材を３０００
〜ｉ、ｉｏｏ℃にて焼成し、前記メッキ層と金属基材と
の接合面において前記メッキ金属と前記セラミックス及
び／又はフリットと基材金属との相互間に拡散を生ぜし
め、前記接合面に拡散層を形成し、 （Ｃ） 前記メッキ層と拡散層と金属基材とからなる
積層表面のメッキ層を研摩して表面を粗面とし、（ｄ）
該粗面上に接合せんとするセラミックスの粒子を含
むスラリーを塗布し、 （ｅ） 次いで塗布面上に接合せんとするセラミック
スを載置し、 （ｆ） セラミックスを載置した金属基材を焼成する
、各工程を順次行なうことを特徴とする金属基材にセラ
ミックスを接合する方法が提供される。
以下、本発明につき更に詳細に説明する。
本発明ではまず工程（ａ）においてセラミックス粒子及
び／又はフリット粒子をメッキ浴中に分散させる。
び／又はフリット粒子をメッキ浴中に分散させる。
セラミックス粒子及び／又はフリット粒子のね度は必ら
ずしも臨界的なものではないが、分散性を考慮すると６
０〜３２５メツシュ程度とするのが望ましい。
ずしも臨界的なものではないが、分散性を考慮すると６
０〜３２５メツシュ程度とするのが望ましい。
メッキ浴としては電解メッキ浴又はワット浴、塩化ニッ
ケル浴などの無電解メッキ浴などの公知のメッキ浴を用
いることができる。
ケル浴などの無電解メッキ浴などの公知のメッキ浴を用
いることができる。
メッキ浴中にはメッキ金属、たとえばニッケル、銅、鉄
、コバルト、金、銀及びセラミックスを接合する金属基
材を挿入し、公知のメッキ手法により金属基材表面にメ
ッキ金属と共にセラミックス粒子及び／又はフリット粒
子とをメッキ接合させ、メッキ金属及びセラミックス粒
子及び／又はフリット粒子が均一に混合されたメッキ層
が形成される。
、コバルト、金、銀及びセラミックスを接合する金属基
材を挿入し、公知のメッキ手法により金属基材表面にメ
ッキ金属と共にセラミックス粒子及び／又はフリット粒
子とをメッキ接合させ、メッキ金属及びセラミックス粒
子及び／又はフリット粒子が均一に混合されたメッキ層
が形成される。
メッキ層中のセラミックス粒子及び／又はフリット粒子
対メッキ金属の配合割合は前者１７３〜３／４に対し後
者２／３〜１／４（容量比）となるようにするのが望ま
しい。
対メッキ金属の配合割合は前者１７３〜３／４に対し後
者２／３〜１／４（容量比）となるようにするのが望ま
しい。
これはセラミックス粒子及び／又はフリット粒子が１／
３未満になると後に詳述する工程（ｄ）におけるセラミ
ックスの粒子スラリーとの濡れ性が不足してくるため好
ましくなく、一方、メッキ金属が１７４未満になるとメ
ッキ接合の強度が不足してくるので好ましくないためで
ある。
３未満になると後に詳述する工程（ｄ）におけるセラミ
ックスの粒子スラリーとの濡れ性が不足してくるため好
ましくなく、一方、メッキ金属が１７４未満になるとメ
ッキ接合の強度が不足してくるので好ましくないためで
ある。
本発明ではメッキ層が金属基材にメッキ接合されている
ため、溶射、ろう付けに比して接合強度、耐高温特性に
優れており、金属基材の接合表面に酸化膜が形成されな
いためメッキ層が剥離する恐れがない。
ため、溶射、ろう付けに比して接合強度、耐高温特性に
優れており、金属基材の接合表面に酸化膜が形成されな
いためメッキ層が剥離する恐れがない。
次いで、工程（ｂ）においてメッキ層が形成された金属
基材を無酸化炉、減圧炉若しくは還元枦などの炉中に入
れ、３００°〜１，１００℃にて焼成する。
基材を無酸化炉、減圧炉若しくは還元枦などの炉中に入
れ、３００°〜１，１００℃にて焼成する。
この焼成工程では、メッキ層と金属基材との接合面にお
いて、メッキ層中のメッキ金属とセラミックス及び／又
はフリットが基材金属と相互に拡散し、接合面に沿って
拡散層が形成される。
いて、メッキ層中のメッキ金属とセラミックス及び／又
はフリットが基材金属と相互に拡散し、接合面に沿って
拡散層が形成される。
この拡散過程ではメッキ金属、セラミックス及び／又は
フリット及び基材金属の原子が接合面に沿って自由拡散
し、相互に異種原子が侵入して拡散層が形成される。
フリット及び基材金属の原子が接合面に沿って自由拡散
し、相互に異種原子が侵入して拡散層が形成される。
従って、メッキ接合が工程（ｂ）において強固な拡散層
に変化し、メッキ金属層、拡散層、金属基材からなる積
層が形成される。
に変化し、メッキ金属層、拡散層、金属基材からなる積
層が形成される。
また、メッキ層中においてもメッキ金属とセラミックス
粒子及び／又はフリット粒子間において拡散が生じ、メ
ッキ層自体の強度も増大する。
粒子及び／又はフリット粒子間において拡散が生じ、メ
ッキ層自体の強度も増大する。
本発明の工程（ｃ）では工程（ｂ）において得られたメ
ッキ層と拡散層と金属基材とからなる積層表面のメッキ
層をグラインダーなどにより研摩して表面を粗面とし、
表面積を犬として後述する工程（ｄ）においてセラミッ
クススラリーとの付着性を増大し、且つ工程（ｆ）にお
ける焼成による拡散効果を高める。
ッキ層と拡散層と金属基材とからなる積層表面のメッキ
層をグラインダーなどにより研摩して表面を粗面とし、
表面積を犬として後述する工程（ｄ）においてセラミッ
クススラリーとの付着性を増大し、且つ工程（ｆ）にお
ける焼成による拡散効果を高める。
次いで工程（ｄ）において研摩された粗面上に接合せん
とする最終セラミックスの粒子を含むスラリーを塗布す
る。
とする最終セラミックスの粒子を含むスラリーを塗布す
る。
塗布は一回でも数回行なってもよい。
本発明では、工程（ｅ）において前記スラリー中に含ま
れるセラミックス粒子と同一のセラミックスを塗布面上
に載置する。
れるセラミックス粒子と同一のセラミックスを塗布面上
に載置する。
載置するセラミックスは粒子状でも又は板状のものでも
よい。
よい。
また金属基材が曲折形状の場合には、その形状とほぼ合
致する形状のセラミック板を載置することもできる。
致する形状のセラミック板を載置することもできる。
前述のようにセラミックススラリーはメッキ層の粗面上
に付着され、このスラリー中に含まれるセラミックス粒
子は最終接合目的のセラミックスと同一のセラミックス
を用いるためセラミックスの濡れ性は良好であり、従っ
て耐着性が強固となる。
に付着され、このスラリー中に含まれるセラミックス粒
子は最終接合目的のセラミックスと同一のセラミックス
を用いるためセラミックスの濡れ性は良好であり、従っ
て耐着性が強固となる。
載置するセラミックスはメッキ層中に含まれるセラミッ
クスと異なるセラミックスであってもよい。
クスと異なるセラミックスであってもよい。
本発明の最終工程（ｆ）ではセラミックスを載置した金
属基材を炉内で焼成する。
属基材を炉内で焼成する。
焼成温度は３０００〜１，１００℃で行なうのが望まし
い。
い。
焼成工程（ｆ）において最終接合目的のセラミックスは
スラリーの乾燥により生じたセラミックス粒子と共にメ
ッキ層中のメッキ金属、セラミックス粒子及び／又はフ
リット粒子と相互に拡散し、載置された面に沿って拡散
層が形成される。
スラリーの乾燥により生じたセラミックス粒子と共にメ
ッキ層中のメッキ金属、セラミックス粒子及び／又はフ
リット粒子と相互に拡散し、載置された面に沿って拡散
層が形成される。
この拡散過程においては、上記各成分原子が載置面に沿
って互いに異なる原子が侵入し拡散層を形成し、強固に
結合される。
って互いに異なる原子が侵入し拡散層を形成し、強固に
結合される。
また、工程（ｂ）においてすでに形成されている拡散層
も再度拡散され更に強固に接合される。
も再度拡散され更に強固に接合される。
本発明の応用範囲は極めて広汎な可能性を有し、例えば
内燃機用セラミックスエンヂン、耐熱性コーテイング材
、耐薬品性コーテイング材は勿論のこと、歯科用材料（
人工歯）や医科用材料、電子部品等への応用が期待され
る。
内燃機用セラミックスエンヂン、耐熱性コーテイング材
、耐薬品性コーテイング材は勿論のこと、歯科用材料（
人工歯）や医科用材料、電子部品等への応用が期待され
る。
特に溶射などの手法を用いないため金属基材が薄い場合
にはコーティングを施こすのに適する。
にはコーティングを施こすのに適する。
次に本発明を以下の実施例につき説明する。
実施例
第１図に略示する攪拌装置６を装着した電解浴容器３（
縦３０ｃ！ｒＬ×横４０ＣｒＩＬＸ深さ３０ＣＩｒＬ）
に電解肢として硫酸ニッケル３５０ ｇ／４塩化ニッケ
ル４５ ｇ／ｌ、ホウ酸３０１１／ｌを入れ、セラミッ
クス粒子４として２５０メツシユのアルミナ粒子を１５
０ｇ／を添加した。
縦３０ｃ！ｒＬ×横４０ＣｒＩＬＸ深さ３０ＣＩｒＬ）
に電解肢として硫酸ニッケル３５０ ｇ／４塩化ニッケ
ル４５ ｇ／ｌ、ホウ酸３０１１／ｌを入れ、セラミッ
クス粒子４として２５０メツシユのアルミナ粒子を１５
０ｇ／を添加した。
メッキ金属２としてニッケルストＩＪツブを用い、金属
基材１にはニッケルークロム鋼（ＳＵＳ−３１６）のス
トリップ（１５０Ｘ ６Ｘ ０．６ｉｍ）を用いた。
基材１にはニッケルークロム鋼（ＳＵＳ−３１６）のス
トリップ（１５０Ｘ ６Ｘ ０．６ｉｍ）を用いた。
ニッケルストリップを陽極、ニッケルークロム鋼基材を
陰極とし、電源５に電流密度２．ＯＡ／ｍの電流を８分
間にわたり温度５０℃に加熱した電解浴において通電し
た。
陰極とし、電源５に電流密度２．ＯＡ／ｍの電流を８分
間にわたり温度５０℃に加熱した電解浴において通電し
た。
この電解メッキ工程中、攪拌装置をゆっくりと回転して
アルミナ粒子４を均一に分散させた。
アルミナ粒子４を均一に分散させた。
得られたメッキ層７（第２図）には容量比にてアルミナ
粒子：ニッケルが１／３ ： ２／３の割合にて含まれ
ており、均一に分散されていることが走査型電子顕微鏡
にて確認された。
粒子：ニッケルが１／３ ： ２／３の割合にて含まれ
ており、均一に分散されていることが走査型電子顕微鏡
にて確認された。
次に、減圧炉中に得られたメッキ層７を有するニッケル
ークロム基材１を入れ、９００℃にて１０分間焼成して
、第３国に示す拡散層９を有するニッケルークロム基材
を得た。
ークロム基材１を入れ、９００℃にて１０分間焼成して
、第３国に示す拡散層９を有するニッケルークロム基材
を得た。
層８はメッキ層７におけるニッケルとアルミナ粒子との
拡散が生じたことを示す。
拡散が生じたことを示す。
かようにして得た基材１の表面のメッキ層８をグライン
ダー１０にて研削し、約１５８（ＪＩＳＢ−０６０１）
の粗面形成した。
ダー１０にて研削し、約１５８（ＪＩＳＢ−０６０１）
の粗面形成した。
次いで、アルミナ粒子（３２５メツシユ）を含むスラリ
ー１１を粗面上に厚さ約０．３ｍｍに塗布し、縦６０ｍ
ｘ、幅６間、厚さ１間のアルミナ板１２をずらして載せ
、接合面（１０ｍｍＸ ６ｍｒｔｃ）乾燥させた。
ー１１を粗面上に厚さ約０．３ｍｍに塗布し、縦６０ｍ
ｘ、幅６間、厚さ１間のアルミナ板１２をずらして載せ
、接合面（１０ｍｍＸ ６ｍｒｔｃ）乾燥させた。
次に、減圧炉中で９００℃にて約１０分間焼成してセラ
ミックスを接合したニッケルークロム鋼ストリップを得
た。
ミックスを接合したニッケルークロム鋼ストリップを得
た。
次に得られたセラミックス張りニッケルークロム鋼スト
リップの両端をアムスラー型引張り試験機で引張り、引
張り強度を測定したところ、８２．５−／−にてニッケ
ルークロム鋼ストリップが破断し、セラミックスとニッ
ケルークロム鋼とを引剥がすことはできなかった。
リップの両端をアムスラー型引張り試験機で引張り、引
張り強度を測定したところ、８２．５−／−にてニッケ
ルークロム鋼ストリップが破断し、セラミックスとニッ
ケルークロム鋼とを引剥がすことはできなかった。
比較例
実施例の方法と同様にしてセラミック張りニッケルーク
ロム鋼をつくったが、基材１の表面のメッキ層を研削し
なかった。
ロム鋼をつくったが、基材１の表面のメッキ層を研削し
なかった。
得られたニッケルークロム鋼の引張り試験の結果は２２
．４ ｋｇ／ｄであった。
．４ ｋｇ／ｄであった。
第１図は本発明のメッキ工程を示す略図、第２図はメッ
キ工程により得られたメッキ金属基材の断面略図、第３
図は焼成工程を行った後に得られる焼成金属基材の断面
略図、第４図は本発明の研削工程を示す略図、第５図は
本発明の方法により得られた最終製品の断面略図を示す
。 図中、１は金属基材、２はメッキ金属、４はセラミック
ス粒子、７はメッキ層、９は拡散層、１２はセラミック
スである。
キ工程により得られたメッキ金属基材の断面略図、第３
図は焼成工程を行った後に得られる焼成金属基材の断面
略図、第４図は本発明の研削工程を示す略図、第５図は
本発明の方法により得られた最終製品の断面略図を示す
。 図中、１は金属基材、２はメッキ金属、４はセラミック
ス粒子、７はメッキ層、９は拡散層、１２はセラミック
スである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 金属基材にセラミックスを接合するにあたり、（ａ
） セラミックス粒子及び／又はフリット粒子をメッ
キ浴中に分散させ、金属基材表面に前記セラミックス粒
子及び／又はフリット粒子をメッキ金属と共にメッキし
てセラミックス粒子及び／又はフリット粒子とメッキ金
属とが均一に混合されたメッキ層を前記金属基材表面に
形成し、（ｂ） 該メッキ層が形成された金属基材を
３０００〜１，１００℃にて焼成し、前記メッキ層と金
属基材との接合面において前記メッキ金属と前記セラミ
ックス及び／又はフリットと基材金属との相互間に拡散
を生ぜしめ、前記接合面に拡散層を形成し、 （Ｃ） 前記メッキ層と拡散層と金属基材とからなる
積層表面のメッキ層を研摩して表面を粗面とし、（ｄ）
該粗面上に接合せんとするセラミックスの粒子を含
むスラリーを塗布し、 （ｅ） 次いで塗布面上に接合せんとするセラミック
スを載置し、 （ｆ） セラミックスを載置した金属基材を焼成する
、各工程を順次行なうことを特徴とする金属基材にセラ
ミックスを接合する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56058714A JPS5828345B2 (ja) | 1981-04-18 | 1981-04-18 | 金属基材にセラミックスを接合する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56058714A JPS5828345B2 (ja) | 1981-04-18 | 1981-04-18 | 金属基材にセラミックスを接合する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57174461A JPS57174461A (en) | 1982-10-27 |
| JPS5828345B2 true JPS5828345B2 (ja) | 1983-06-15 |
Family
ID=13092156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56058714A Expired JPS5828345B2 (ja) | 1981-04-18 | 1981-04-18 | 金属基材にセラミックスを接合する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5828345B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6027662A (ja) * | 1983-07-21 | 1985-02-12 | 三井造船株式会社 | 多孔質部材の接合方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51148713A (en) * | 1975-06-06 | 1976-12-21 | Krupp Gmbh | Antiiabrasive molding member comprising superhard alloy base and surface layer |
| JPS52121011A (en) * | 1976-04-05 | 1977-10-12 | Brunswick Corp | Ceramic metal laminates |
| JPS52123410A (en) * | 1976-04-09 | 1977-10-17 | Nippon Tungsten | Treatment of ferrule for furnaces |
| JPS5319325A (en) * | 1976-08-09 | 1978-02-22 | Shigeji Sugaya | Structural tough gypsum board reinforced with canvas laths etc |
| JPS5354214A (en) * | 1976-10-27 | 1978-05-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Ceramics coating method |
-
1981
- 1981-04-18 JP JP56058714A patent/JPS5828345B2/ja not_active Expired
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51148713A (en) * | 1975-06-06 | 1976-12-21 | Krupp Gmbh | Antiiabrasive molding member comprising superhard alloy base and surface layer |
| JPS52121011A (en) * | 1976-04-05 | 1977-10-12 | Brunswick Corp | Ceramic metal laminates |
| JPS52123410A (en) * | 1976-04-09 | 1977-10-17 | Nippon Tungsten | Treatment of ferrule for furnaces |
| JPS5319325A (en) * | 1976-08-09 | 1978-02-22 | Shigeji Sugaya | Structural tough gypsum board reinforced with canvas laths etc |
| JPS5354214A (en) * | 1976-10-27 | 1978-05-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Ceramics coating method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57174461A (en) | 1982-10-27 |
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