JPS5832593A - 溶接方法 - Google Patents
溶接方法Info
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- JPS5832593A JPS5832593A JP56130056A JP13005681A JPS5832593A JP S5832593 A JPS5832593 A JP S5832593A JP 56130056 A JP56130056 A JP 56130056A JP 13005681 A JP13005681 A JP 13005681A JP S5832593 A JPS5832593 A JP S5832593A
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- ceramics
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- ceramic
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/32—Bonding taking account of the properties of the material involved
- B23K26/324—Bonding taking account of the properties of the material involved involving non-metallic parts
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、金ｗＩ４（荀金を含む）と窒化けい素質また
は炭化けい素質の非酸化物系セラミックスとを接合する
のに適した金属とセラミックスの溶接方法に関する。
は炭化けい素質の非酸化物系セラミックスとを接合する
のに適した金属とセラミックスの溶接方法に関する。
近年、資源が豊富で優れ九耐熱性や耐食性などをもつセ
ラミックスに対する関心が非常に尚まってきており、原
子力用材料、宇宙航空用材料、燃焼機関（ガソリンエン
ジン、ガスタービンエンジン等）用材料、工具用材料、
化学耐食用材料等々の幅広い用途・分野にわたって開発
が続けられている。この場合、部品（製品）の全体を同
一のセラミックス材料で構成すること吃当然あるが、複
雑形状部品や部品の各部分での要求特性が異なる場合あ
るいは局部的に特定の性質が要求される場合などには、
セラミックス同士あるいは金属とセラミックスとの間で
接合を行なうことも必要になってくる。
ラミックスに対する関心が非常に尚まってきており、原
子力用材料、宇宙航空用材料、燃焼機関（ガソリンエン
ジン、ガスタービンエンジン等）用材料、工具用材料、
化学耐食用材料等々の幅広い用途・分野にわたって開発
が続けられている。この場合、部品（製品）の全体を同
一のセラミックス材料で構成すること吃当然あるが、複
雑形状部品や部品の各部分での要求特性が異なる場合あ
るいは局部的に特定の性質が要求される場合などには、
セラミックス同士あるいは金属とセラミックスとの間で
接合を行なうことも必要になってくる。
一方、セラミックスには酸化物系と非酸化物系がらり、
それぞれに一長一短を有しているが、最近は窒化物や炭
化物などの非酸化物系セラミックスに対してより多くの
関心が集められている。
それぞれに一長一短を有しているが、最近は窒化物や炭
化物などの非酸化物系セラミックスに対してより多くの
関心が集められている。
そこで、上記非蒙化物系セラミックスと金属とを接合さ
せるに際しては、機械的な方法として、ボルト、圧入、
焼ばめ、鋳ぐるみ等の手段を利用したり、化学的な方法
として、接着剤を使用したりするなどの方法が考えられ
ていたが、機械的な接合部分で亀裂を発生し友り、接合
強度が十分でなかったりするなどの問題を有していた。
せるに際しては、機械的な方法として、ボルト、圧入、
焼ばめ、鋳ぐるみ等の手段を利用したり、化学的な方法
として、接着剤を使用したりするなどの方法が考えられ
ていたが、機械的な接合部分で亀裂を発生し友り、接合
強度が十分でなかったりするなどの問題を有していた。
本発明は、上述した従来の問題点に着目してなされたも
ので、特別な雰囲気を必要とせず、複雑形状部品に対す
る接合も容易であり、機械的な加工を施したりまた接着
剤を使用したりすることなく金属と非酸化物系セラミッ
クスとの接合を行なうことができる方法を提供すること
を目的としている。
ので、特別な雰囲気を必要とせず、複雑形状部品に対す
る接合も容易であり、機械的な加工を施したりまた接着
剤を使用したりすることなく金属と非酸化物系セラミッ
クスとの接合を行なうことができる方法を提供すること
を目的としている。
本発明は、金属と窒化けい素質ま友は炭化けい素質の非
酸化物系セラミックスとを接合するに際し、前記金属と
セラミックスとを各々の接合部で突き合わせ、当諌突き
合わせ部の前記金属部分を王に加熱して前記金属部分を
溶融し、前記溶融し次金属と上記セラミックスとの反応
により接合させるようにしたことを特徴とし、あるいけ
、金属と上記セラきツクスとを接合するに際し、前記金
・属とセラミックスとを各々の接合部で金属介装材を介
して突き合わせ、当該突き合わせ部の前記金属介装材部
分を主に加熱して前記金属部分を溶融し、溶融した金属
同士および溶融した金属とセラミックスとの反応により
接合させるよう圧し九ことを特徴としている。
酸化物系セラミックスとを接合するに際し、前記金属と
セラミックスとを各々の接合部で突き合わせ、当諌突き
合わせ部の前記金属部分を王に加熱して前記金属部分を
溶融し、前記溶融し次金属と上記セラミックスとの反応
により接合させるようにしたことを特徴とし、あるいけ
、金属と上記セラきツクスとを接合するに際し、前記金
・属とセラミックスとを各々の接合部で金属介装材を介
して突き合わせ、当該突き合わせ部の前記金属介装材部
分を主に加熱して前記金属部分を溶融し、溶融した金属
同士および溶融した金属とセラミックスとの反応により
接合させるよう圧し九ことを特徴としている。
本発明において使用される金属としては、鉄系および非
鉄系の金属または合金があり、これらのものの中から適
宜選んで適用することができ、例えば、Ｆ＠あるいはＦ
ｌ基合金、Ｎ１あるいはＮ１基合金、ＣＯあるいはＣｏ
基合金などを適用することができる。
鉄系の金属または合金があり、これらのものの中から適
宜選んで適用することができ、例えば、Ｆ＠あるいはＦ
ｌ基合金、Ｎ１あるいはＮ１基合金、ＣＯあるいはＣｏ
基合金などを適用することができる。
窒化けい素質セラミックスとしては、ｓＩ粉末を窒化雰
囲気中で加熱し、窒化反応と焼結を同時に行なわせる反
応焼結法によるものや、窒化けい素粉末に焼結助剤を加
え九成形体を常圧下、窒素雰囲気加圧下、−軸加圧下等
の条件で焼結させる方法（雰囲気焼結法、ホットプレス
法等）によるものなどがある。すなわち、焼結助剤を用
いないＳｌ、Ｎ、のほか、焼結助剤によって、Ｓｉ、Ｎ
、 −ＭｇＯ系、Ｓｉ、Ｎ、 −Ａｔ、０３系、５１Ｂ
Ｎ４７ｙ！ｏｘ系その他のＳｔ、Ｎ４−酸化物系のもの
などが適用される。また、炭化けい素質セラミックスと
しては、窒化けい素質セラミックスと同様に１炭素のけ
い化を利用した反応焼結法によるものや、ＳｔＣ粉末に
焼結助剤を加えて成形焼結したものなどが適用される。
囲気中で加熱し、窒化反応と焼結を同時に行なわせる反
応焼結法によるものや、窒化けい素粉末に焼結助剤を加
え九成形体を常圧下、窒素雰囲気加圧下、−軸加圧下等
の条件で焼結させる方法（雰囲気焼結法、ホットプレス
法等）によるものなどがある。すなわち、焼結助剤を用
いないＳｌ、Ｎ、のほか、焼結助剤によって、Ｓｉ、Ｎ
、 −ＭｇＯ系、Ｓｉ、Ｎ、 −Ａｔ、０３系、５１Ｂ
Ｎ４７ｙ！ｏｘ系その他のＳｔ、Ｎ４−酸化物系のもの
などが適用される。また、炭化けい素質セラミックスと
しては、窒化けい素質セラミックスと同様に１炭素のけ
い化を利用した反応焼結法によるものや、ＳｔＣ粉末に
焼結助剤を加えて成形焼結したものなどが適用される。
前記金属とセラミックスとを各々の接合部で突き合わせ
、尚該突き合わせ部の前記金属部分を主に加熱して前記
金属部分を溶融させるに際しては、高パワー密度熱源を
使用するのが良い。これは、上記金属部分を短時間のう
ちに溶融すると共に熱影響部分を少なくシ、さらにセラ
ミックスに熱が直接加わって窒化けい素中ＯＮ、成分あ
るいは炭化けい素中のＣ成分が蒸発するのを防ぐためで
ある。このような高パワー密度熱源としては、パワー密
度が１０４〜１０″Ｗ ／ ５＋”程度以上のアーク、
プラズマジェット、電子ビーム、レーザビームなどを使
用することがより望ましい。
、尚該突き合わせ部の前記金属部分を主に加熱して前記
金属部分を溶融させるに際しては、高パワー密度熱源を
使用するのが良い。これは、上記金属部分を短時間のう
ちに溶融すると共に熱影響部分を少なくシ、さらにセラ
ミックスに熱が直接加わって窒化けい素中ＯＮ、成分あ
るいは炭化けい素中のＣ成分が蒸発するのを防ぐためで
ある。このような高パワー密度熱源としては、パワー密
度が１０４〜１０″Ｗ ／ ５＋”程度以上のアーク、
プラズマジェット、電子ビーム、レーザビームなどを使
用することがより望ましい。
そして、このような高パワー密度熱源からの熱により前
記突き合わせ部の金属部分を溶融させ、溶融した金属と
セラミックスとの反応により接合させる。
記突き合わせ部の金属部分を溶融させ、溶融した金属と
セラミックスとの反応により接合させる。
また、金属とセラミックスとを接合するに際し、前記金
属とセラミックスとを各々の接合部で金属介装材を介し
て突き合わせ、当該突き合わせ部の前記金属介装材部分
を主に加熱して前記金属介装材部分および場合によって
は金属部分を溶融し、溶融した金属とセラミックスとの
反応により接合させることもできるが、この場合に使用
する金属介装材としては、鉄系および非鉄系の金属また
は合金を使用することかで龜、前記接合しようとする金
属およびセラきツクスの材質に合わせて適宜選択するこ
とが望ましい。そして、この場合、金属介装材は、粉末
状、繊維状、薄片状など、材質や加熱条件等に応じて選
ぶことが望ましい。
属とセラミックスとを各々の接合部で金属介装材を介し
て突き合わせ、当該突き合わせ部の前記金属介装材部分
を主に加熱して前記金属介装材部分および場合によって
は金属部分を溶融し、溶融した金属とセラミックスとの
反応により接合させることもできるが、この場合に使用
する金属介装材としては、鉄系および非鉄系の金属また
は合金を使用することかで龜、前記接合しようとする金
属およびセラきツクスの材質に合わせて適宜選択するこ
とが望ましい。そして、この場合、金属介装材は、粉末
状、繊維状、薄片状など、材質や加熱条件等に応じて選
ぶことが望ましい。
１実施例 １
第１図に示すように、幅１０−１長さ３０霞、厚さ５■
のＳＵＳ ４１０材１と、同じ形状のＳｔ、Ｎ。
のＳＵＳ ４１０材１と、同じ形状のＳｔ、Ｎ。
反応焼結体２とを各々の接合部で突暑合わせ、当該突き
合わせ部の前記金属（ＳＵＳ ４１０材）部分を中心に
表１に示す位置に対してレーザビーム発生源６よりレー
ザビーム６ａを照射し、接合部分の状況金満べ次。なお
、レーザビーム条件は、ＣＯ，レーザで出力２ｋｖ、ア
シストガス： Ｈ＠ 、シールドガス；Ｈ＠、溶接速度
１００ ｃｍ ／ ｍｉｎとし、フォーカスを接合材表
面に決めて行なった。また、接合後に４点曲げ試験法（
上部荷重点間距離１０箇、下部支持点間距離３０蝙）に
より曲げ試験を行なって強監を測定した。その結果を同
じく表１表 １ １！！１に示す結果から明らかなように、突き合わせ部
の若干金属寄り側を加熱することによって良好な接合状
態を得ることができ、接合強度も良好な値のものが得ら
れ念。
合わせ部の前記金属（ＳＵＳ ４１０材）部分を中心に
表１に示す位置に対してレーザビーム発生源６よりレー
ザビーム６ａを照射し、接合部分の状況金満べ次。なお
、レーザビーム条件は、ＣＯ，レーザで出力２ｋｖ、ア
シストガス： Ｈ＠ 、シールドガス；Ｈ＠、溶接速度
１００ ｃｍ ／ ｍｉｎとし、フォーカスを接合材表
面に決めて行なった。また、接合後に４点曲げ試験法（
上部荷重点間距離１０箇、下部支持点間距離３０蝙）に
より曲げ試験を行なって強監を測定した。その結果を同
じく表１表 １ １！！１に示す結果から明らかなように、突き合わせ部
の若干金属寄り側を加熱することによって良好な接合状
態を得ることができ、接合強度も良好な値のものが得ら
れ念。
実施例 ２
幅１０■、長さ３０■、厚さ５ｍのインコネル６００（
１６％Ｃｒ−７％Ｆ＊−Ｎｉ ）と、情緒助剤としてＡ
ｔ、Ｏ，およびＹ、０．を使用してホツ、ドブレス法に
より焼結し九同寸法の“８１．Ｎ４焼結体とを各々の接
合部で突き合わせ、当該突き合わせ部の□前記金属部分
を中心に表２に示す位置に対してアーク発生源よりアー
クを照射し、接合部分の状況を１４返た。なお、アーク
条件は、ＴＩＧ溶接機の溶接電流１１０Ａ、溶接速度１
５０ ｗｍ ／ ｍｉｎで行なった。ｉ＆、実−例１と
同じ４点曲げ試験法により接合後の曲げ強度を測定した
。その結果を同表 ２ 表２に示すように、実施例１の場合と同様に、突き合わ
せ部の若干金属寄り側を加熱することによって良好な接
合状ｎを得ることができ、接合強度も良好な値が得られ
た。
１６％Ｃｒ−７％Ｆ＊−Ｎｉ ）と、情緒助剤としてＡ
ｔ、Ｏ，およびＹ、０．を使用してホツ、ドブレス法に
より焼結し九同寸法の“８１．Ｎ４焼結体とを各々の接
合部で突き合わせ、当該突き合わせ部の□前記金属部分
を中心に表２に示す位置に対してアーク発生源よりアー
クを照射し、接合部分の状況を１４返た。なお、アーク
条件は、ＴＩＧ溶接機の溶接電流１１０Ａ、溶接速度１
５０ ｗｍ ／ ｍｉｎで行なった。ｉ＆、実−例１と
同じ４点曲げ試験法により接合後の曲げ強度を測定した
。その結果を同表 ２ 表２に示すように、実施例１の場合と同様に、突き合わ
せ部の若干金属寄り側を加熱することによって良好な接
合状ｎを得ることができ、接合強度も良好な値が得られ
た。
１実施例 ３
第２図に示すように、幅１０■、長さ３０ｍ。
厚さ５ｍのインコネル６００よりなる金属５と、焼結助
剤としてμ、０．およびＹ、０．を使用してホットプレ
ス法により焼結した同寸法の８１．Ｎ４焼結体６とを各
々の接合部で表３に示す成分および状態の金属介装材７
ｔ−介して突き合わせ、前記金属介装材７の中心部分く
アーク発生源８よりアーク８１を照射し、接合部分の状
況を調べた。なお、アーク条件は、ＴＩＧ溶接機の溶接
電流１１０Ａ。
剤としてμ、０．およびＹ、０．を使用してホットプレ
ス法により焼結した同寸法の８１．Ｎ４焼結体６とを各
々の接合部で表３に示す成分および状態の金属介装材７
ｔ−介して突き合わせ、前記金属介装材７の中心部分く
アーク発生源８よりアーク８１を照射し、接合部分の状
況を調べた。なお、アーク条件は、ＴＩＧ溶接機の溶接
電流１１０Ａ。
溶接速度１５０ ｍ ／ ｍ１ｍで行なった。ま九、実
施例１と同じ４点曲げ試験法により接合後の曲げ強度を
測定した。この結果を同じく表３に示す。
施例１と同じ４点曲げ試験法により接合後の曲げ強度を
測定した。この結果を同じく表３に示す。
表 ３
表３に示すように、本実施例においても良好な結果を得
ることができ、必要に応じて添加成分を金属介装材に含
有させること罠よって、継手部分の性質をより一層向上
させることができる。
ることができ、必要に応じて添加成分を金属介装材に含
有させること罠よって、継手部分の性質をより一層向上
させることができる。
実施例 ４
幅１０−１長さ３０ｍ、厚さ５−のＳＵＨ６００からな
る金属と、同じ形状のＳｉＣ焼結体とを各々の接合部で
突き合わせ、また、一部金属介装材を介して突き合わせ
、加速電圧１２０ ｋｖの電子ビーム溶接装置を用いて
溶接速度２０■／ｍｉｎの条件で溶接した。なお、この
ときのビームフォーカスを接合体表面に合わせた。そし
て、接合後に前記実施例１の場合と同じ４点曲げ試験法
により曲げ強度を調べた。これらの結果を表４に示す。
る金属と、同じ形状のＳｉＣ焼結体とを各々の接合部で
突き合わせ、また、一部金属介装材を介して突き合わせ
、加速電圧１２０ ｋｖの電子ビーム溶接装置を用いて
溶接速度２０■／ｍｉｎの条件で溶接した。なお、この
ときのビームフォーカスを接合体表面に合わせた。そし
て、接合後に前記実施例１の場合と同じ４点曲げ試験法
により曲げ強度を調べた。これらの結果を表４に示す。
表 ４
表４に示すように、金属と炭化けい素質セラミックスと
の接合においても良好な接合状Ｉｇｉを得ることができ
、接合後の曲げ強度も良好な値が得られた。
の接合においても良好な接合状Ｉｇｉを得ることができ
、接合後の曲げ強度も良好な値が得られた。
以上説明してき友ように、この発明によれば、金属と窒
化けい素質または炭化けい素質の非酸化物系セラミック
スとを接合するに際し、前記金属とセラミックスとを各
々の接合部で直接１友は金属介装材を介して突き合わせ
、直接突き合わせた場合には当該突き合わせ部の金属部
分を主に加熱して、また金属介装材を介して突き合わせ
た場合には当該突き合わせ部の金属介装材部分を主に加
熱して、金４部分を溶融し、溶融した金属とセラミック
スとの反応により接合させるようにしたから、特別な雰
囲気および煩雑な工程を必要とすることなく金属とセラ
ミックスとの接合をすこぶる良好に行なうことができ、
複雑形状部品に対する接合も容易であり、接合のために
機械的な加工を施したり接着剤を使用したりする必要が
ないなどの非常にすぐれた効果ｔ−有する。
化けい素質または炭化けい素質の非酸化物系セラミック
スとを接合するに際し、前記金属とセラミックスとを各
々の接合部で直接１友は金属介装材を介して突き合わせ
、直接突き合わせた場合には当該突き合わせ部の金属部
分を主に加熱して、また金属介装材を介して突き合わせ
た場合には当該突き合わせ部の金属介装材部分を主に加
熱して、金４部分を溶融し、溶融した金属とセラミック
スとの反応により接合させるようにしたから、特別な雰
囲気および煩雑な工程を必要とすることなく金属とセラ
ミックスとの接合をすこぶる良好に行なうことができ、
複雑形状部品に対する接合も容易であり、接合のために
機械的な加工を施したり接着剤を使用したりする必要が
ないなどの非常にすぐれた効果ｔ−有する。
第１図は金属とセラミックスとを直接突き合わせて溶接
する状況の説明図、第２図は金属とセラきツクスとを金
属介装材を介して突き合わせて溶接する状況の説明図で
ある。 特許出願人 大同特殊鋼株式会社 第１図 第２図 ４２７−
する状況の説明図、第２図は金属とセラきツクスとを金
属介装材を介して突き合わせて溶接する状況の説明図で
ある。 特許出願人 大同特殊鋼株式会社 第１図 第２図 ４２７−
Claims (2)
- （１） 金属と窒化けい素質または炭化けい素質の非
酸化物系セラミックスとを接合するに際し、前記金属と
セラミックスとを各々の接合部で突き合わせ、当該突き
合わせ部の前記金属部分を主に加熱して前記金属部分を
溶融し、溶融し友金属とセラミックスとの反応により接
合させることを特徴とする金属とセラミックスの溶接方
法。 - （２）合鴨と電化けい素質または炭化けい素質の非酸化
物系セラミックスとを接合するに際し、前記金属とセラ
きツクスとを各々の接合部で金属介装材を介して突き合
わせ、当該突き合わせ部の前記金属介装材部分を主に加
熱して前記金属部分を溶融し、溶融した金属とセラミッ
クスとの反応により接合させることを特徴とする金属と
セラミックスの＃接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56130056A JPS5832593A (ja) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | 溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56130056A JPS5832593A (ja) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | 溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5832593A true JPS5832593A (ja) | 1983-02-25 |
Family
ID=15024978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56130056A Pending JPS5832593A (ja) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | 溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5832593A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6158869A (ja) * | 1984-08-28 | 1986-03-26 | 東芝セラミツクス株式会社 | セラミツクスの接合方法 |
| WO1986003735A1 (en) * | 1984-12-14 | 1986-07-03 | Reaction Bonding Pty. Ltd. | Reaction bonding of metals to non-oxide ceramics |
| JPS63225584A (ja) * | 1987-03-12 | 1988-09-20 | 宮本 勇 | セラミツクスのレ−ザ活性化ろう接合法 |
| US5498850A (en) * | 1992-09-11 | 1996-03-12 | Philip Morris Incorporated | Semiconductor electrical heater and method for making same |
| US7462255B2 (en) * | 2002-06-14 | 2008-12-09 | Technische Universitaet Dresden | Method for producing by laser gastight and high-temperature resistant connections of shaped parts made of a non-oxidic ceramic |
-
1981
- 1981-08-21 JP JP56130056A patent/JPS5832593A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6158869A (ja) * | 1984-08-28 | 1986-03-26 | 東芝セラミツクス株式会社 | セラミツクスの接合方法 |
| WO1986003735A1 (en) * | 1984-12-14 | 1986-07-03 | Reaction Bonding Pty. Ltd. | Reaction bonding of metals to non-oxide ceramics |
| JPS63225584A (ja) * | 1987-03-12 | 1988-09-20 | 宮本 勇 | セラミツクスのレ−ザ活性化ろう接合法 |
| US5498850A (en) * | 1992-09-11 | 1996-03-12 | Philip Morris Incorporated | Semiconductor electrical heater and method for making same |
| US5659656A (en) * | 1992-09-11 | 1997-08-19 | Philip Morris Incorporated | Semiconductor electrical heater and method for making same |
| US7462255B2 (en) * | 2002-06-14 | 2008-12-09 | Technische Universitaet Dresden | Method for producing by laser gastight and high-temperature resistant connections of shaped parts made of a non-oxidic ceramic |
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