JPS5841775A - セラミツクス−金属複合体の製造方法 - Google Patents
セラミツクス−金属複合体の製造方法Info
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- JPS5841775A JPS5841775A JP56140519A JP14051981A JPS5841775A JP S5841775 A JPS5841775 A JP S5841775A JP 56140519 A JP56140519 A JP 56140519A JP 14051981 A JP14051981 A JP 14051981A JP S5841775 A JPS5841775 A JP S5841775A
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Landscapes
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- Ceramic Products (AREA)
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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】
造方法に関する。
セラミックスは、その耐熱性、高剛性、耐摩耗性あ・る
いは耐食性などの点で、在来の金属材料を超えたすぐれ
た特性を有するため、構造゛用材料としての使用が広い
分野゛で試みられるようになってきた。
いは耐食性などの点で、在来の金属材料を超えたすぐれ
た特性を有するため、構造゛用材料としての使用が広い
分野゛で試みられるようになってきた。
実際にセラミックスを構造用材料として使用するに当っ
ては、ある構造全体をセラミックスでつくることは少な
く、金属と組み合わせることが多い。 従って、セラミ
ックスと金属とを接合する必要がしばしばある。
ては、ある構造全体をセラミックスでつくることは少な
く、金属と組み合わせることが多い。 従って、セラミ
ックスと金属とを接合する必要がしばしばある。
一般にセラミックスは、金属に比して欠陥の存在に対す
る感受性が著しく高く、圧縮応力に対しては強い抵抗を
示すが、引張応力に対しては弱く、小さな力でも破壊す
る率が高い。 このため、セラミックス−金属複合体を
つくる場合、セラミックスに対して圧縮応力が加わるよ
うな接合法をとるべきことになる。
る感受性が著しく高く、圧縮応力に対しては強い抵抗を
示すが、引張応力に対しては弱く、小さな力でも破壊す
る率が高い。 このため、セラミックス−金属複合体を
つくる場合、セラミックスに対して圧縮応力が加わるよ
うな接合法をとるべきことになる。
そのような接合法として知られているのは、セラミック
ス部材を内側にして、これを外側の金属部材がとり囲む
ような位置関係において行なう、圧入、焼ばめ、あるい
は鋳ぐるみなどである。
ス部材を内側にして、これを外側の金属部材がとり囲む
ような位置関係において行なう、圧入、焼ばめ、あるい
は鋳ぐるみなどである。
しかし、圧入、焼ばめおよび鋳ぐるみにおいて、セラミ
ックスと金属との接合の力を発現させる金属部材側の収
縮は、それぞれ、弾性変形にもとづく復元力、熱収縮、
および凝固収一プラス熱収縮に起因するものであって、
これらの収縮力は、もちろん金属の種類によって異なる
ものの、高々゛数％にすぎない。
ックスと金属との接合の力を発現させる金属部材側の収
縮は、それぞれ、弾性変形にもとづく復元力、熱収縮、
および凝固収一プラス熱収縮に起因するものであって、
これらの収縮力は、もちろん金属の種類によって異なる
ものの、高々゛数％にすぎない。
それゆえ、上記の接合方法によって製造したセラミック
ス−金属複合体は、高温に加熱すると、熱膨張係数が通
常は金属の方が大きいので、接合力が低下し、複合体の
形状による程度の差はあるが、外力などで容易にセラミ
ックス部材がずれたり、外れたりするおそれがある。
ス−金属複合体は、高温に加熱すると、熱膨張係数が通
常は金属の方が大きいので、接合力が低下し、複合体の
形状による程度の差はあるが、外力などで容易にセラミ
ックス部材がずれたり、外れたりするおそれがある。
本発明は、金属粉末の焼結に伴う収縮が大きいことを利
用して、セラミックス部材と金属部材との間に、強固で
高温になっても低下しない接合力を与えることにより上
記の問題を解決したものである。
用して、セラミックス部材と金属部材との間に、強固で
高温になっても低下しない接合力を与えることにより上
記の問題を解決したものである。
すなわち本発明のセラミックス−金属複合体の製造方法
は、セラミックス部材を焼結金属部材がとり囲むような
位置関係においてセラミックス部材と焼結金属部材また
は金属粉末成形体−とを接触させておき、加熱して焼結
を進行させ、焼結に伴う収縮を利用して両部材を接合さ
せることを特徴とする。
は、セラミックス部材を焼結金属部材がとり囲むような
位置関係においてセラミックス部材と焼結金属部材また
は金属粉末成形体−とを接触させておき、加熱して焼結
を進行させ、焼結に伴う収縮を利用して両部材を接合さ
せることを特徴とする。
焼結に伴う収縮は、焼結の゛程度によって大きな幅はあ
るが、数％をこえ１０％以上になることはよくあるから
、それによりもたらされる接合力＆鳳従来のものより格
段に大きい。
るが、数％をこえ１０％以上になることはよくあるから
、それによりもたらされる接合力＆鳳従来のものより格
段に大きい。
本発明のセラミックス−金属複合体の製造方法には、つ
ぎのような諸態様があり得る。
ぎのような諸態様があり得る。
○ 金属部材の圧粉体にセラミックス部材をはめ込み、
加熱して圧粉体を焼結させることにより、形成される焼
結金属部材とセラミックス部材とを接合させること、 ○ セラミックス部材を成形ダイス内において金属粉末
を充填し、プレス成形してセラミックス部材を含む圧粉
体をつくり、加熱して圧粉体を焼結することにより、形
成される焼結金属部材とセラミックス部材とを接合させ
ること、および Ｏ 予備焼結した焼結金属部材を用意し、それにセラミ
ックス部材をはめ込み、加熱して本焼結を行なうことに
より、形成される本焼結金属部材とセラミックス部材と
を接合させること。
加熱して圧粉体を焼結させることにより、形成される焼
結金属部材とセラミックス部材とを接合させること、 ○ セラミックス部材を成形ダイス内において金属粉末
を充填し、プレス成形してセラミックス部材を含む圧粉
体をつくり、加熱して圧粉体を焼結することにより、形
成される焼結金属部材とセラミックス部材とを接合させ
ること、および Ｏ 予備焼結した焼結金属部材を用意し、それにセラミ
ックス部材をはめ込み、加熱して本焼結を行なうことに
より、形成される本焼結金属部材とセラミックス部材と
を接合させること。
こ、の場合、予備焼結体の相対密度はρ ＝５０□〜９
０％、本焼結のそれば、ρ２＝６０〜１００％の範囲（
もちろんρｉ〈ρ２）からえらぶとよ本発明の方法によ
り製造したセラミックス−金属複合体は、両部材間の接
合が良好であるから、セラミックスのもつ耐熱性、耐摩
耗性および耐食性を、金属部材のもつすぐれた機械的特
性により活用することができる。 従って本発明の方法
は、製品□の構造がセラミックス部材を焼結金属部材が
とり囲むような位置関係にある限り、熱機関の耐熱部品
、パルプやカムの耐摩耗部品、あるいは化学装置の耐食
部品などの製造を中心とする、きわめて広範囲の分野に
適用することができる。
０％、本焼結のそれば、ρ２＝６０〜１００％の範囲（
もちろんρｉ〈ρ２）からえらぶとよ本発明の方法によ
り製造したセラミックス−金属複合体は、両部材間の接
合が良好であるから、セラミックスのもつ耐熱性、耐摩
耗性および耐食性を、金属部材のもつすぐれた機械的特
性により活用することができる。 従って本発明の方法
は、製品□の構造がセラミックス部材を焼結金属部材が
とり囲むような位置関係にある限り、熱機関の耐熱部品
、パルプやカムの耐摩耗部品、あるいは化学装置の耐食
部品などの製造を中心とする、きわめて広範囲の分野に
適用することができる。
実施例 Ｉ
Ｓ・ＵＳ３０４の圧粉成形体を予備焼結して、相対密度
７５％にした径４０ｍｍＸ長さβＯｗｎの棒をっ（す、
これを切削して内径３０龍のパイプに加工した。
７５％にした径４０ｍｍＸ長さβＯｗｎの棒をっ（す、
これを切削して内径３０龍のパイプに加工した。
その中へ、径３０ｉ＋ａＸ長さ５０ＩＪの焼結アルミナ
部材を、第１図に示すように約２０藺の深さにはめ込み
、１１５０℃×２時間の本焼結を行なった。
部材を、第１図に示すように約２０藺の深さにはめ込み
、１１５０℃×２時間の本焼結を行なった。
これにより５ＬＩＳ ３０４焼結体の相対密度は８８％
に高まり、両部材は密に接合した。
に高まり、両部材は密に接合した。
接合部の引張強さを、室温および４００℃において測定
した。
した。
比較のため、５ｔＪＳ３０４シームレスパイプヲ用い、
従来技術に従って、 ○ 機械的圧入、すなわちパイプの内径をアルミナ部材
の外径より５０μｍ 小さく一加工し、室温において圧
入し、接合させたもの、および０ 焼ばめ、すなわちパ
イプの内径を２９．３’ｗｘに加Ｔし、これを１５０℃
に加熱しておいて、アルミナ部材をさし込み、冷却に伴
う収縮で接合させたもの、 を用意して、同様に引張強さの測定を行なった。
従来技術に従って、 ○ 機械的圧入、すなわちパイプの内径をアルミナ部材
の外径より５０μｍ 小さく一加工し、室温において圧
入し、接合させたもの、および０ 焼ばめ、すなわちパ
イプの内径を２９．３’ｗｘに加Ｔし、これを１５０℃
に加熱しておいて、アルミナ部材をさし込み、冷却に伴
う収縮で接合させたもの、 を用意して、同様に引張強さの測定を行なった。
以上の結果はっぎのとおりであって、本発明によれば、
常温においても従来法より高い°接合強度が得られる上
に、従来法には望めない高温における接合の確保ができ
ることがわかる。
常温においても従来法より高い°接合強度が得られる上
に、従来法には望めない高温における接合の確保ができ
ることがわかる。
本発明 ４７０ ３６０
機械的圧入 １７０ ’ ０焼きばめ
ｚｓ’ｏ 。
ｚｓ’ｏ 。
実施例 ２
Ｓ ｒ ３Ｎ ４ 普通焼結体の直径３０ｗａＸ厚さ
ｌ０ｍ５の円板が、５ＵＳ４１０（１）直径５０ｗ５Ｘ
厚さ２０ｔｗｘの円柱状体に第２図に示すように一方の
面をあられして埋設された複合体を下記の２種の方法で
製作し、比較した。
ｌ０ｍ５の円板が、５ＵＳ４１０（１）直径５０ｗ５Ｘ
厚さ２０ｔｗｘの円柱状体に第２図に示すように一方の
面をあられして埋設された複合体を下記の２種の方法で
製作し、比較した。
（本発明に従う方法） Ｓ ｒ ｓ Ｎ 、 部材を
成形ダイス中に置き、５ＵＳ４１Ｑ粉末を充填して加圧
成形してセラミックスを金属がとり囲んだ圧粉成形体と
し、これを１２００℃×２時間の加熱により焼結した。
成形ダイス中に置き、５ＵＳ４１Ｑ粉末を充填して加圧
成形してセラミックスを金属がとり囲んだ圧粉成形体と
し、これを１２００℃×２時間の加熱により焼結した。
（比較例） Ｓ ＋ ３Ｎ 、部材を鋳型申に置゛き
、 Ｓ Ｕ ５４１０溶湯で鋳ぐるみ複合体とした。
、 Ｓ Ｕ ５４１０溶湯で鋳ぐるみ複合体とした。
これらの試作品を焼鈍処糠してから、５００℃の大気炉
中に１５分間保持し、直ちに常温（約２５℃）の水中に
投入して２分間おき、再び炉に戻す加熱−冷却のサイク
ルを（りかえず試験を行なった。 従来技術の鋳ぐるみ
によったものは、熱サイクル１８回でセラミックス部材
が脱落したが、本発明によったものは１００回のサイク
ルの後も変化がなかった。
中に１５分間保持し、直ちに常温（約２５℃）の水中に
投入して２分間おき、再び炉に戻す加熱−冷却のサイク
ルを（りかえず試験を行なった。 従来技術の鋳ぐるみ
によったものは、熱サイクル１８回でセラミックス部材
が脱落したが、本発明によったものは１００回のサイク
ルの後も変化がなかった。
実施例 ３
第３図に一部の構造を示すガソリンエンジン用ブツシュ
ロッドを、本発明に従って製作した。
ロッドを、本発明に従って製作した。
手順は、焼結アルミナ製の先端部材を成形型内において
５ＵＳ４１０粉末をプレス成形し、焼結により接合させ
、ついで摩擦溶接の手段により、焼結金属を鋼製パイプ
の一端に接合した。
５ＵＳ４１０粉末をプレス成形し、焼結により接合させ
、ついで摩擦溶接の手段により、焼結金属を鋼製パイプ
の一端に接合した。
このブツシュロッドを実用機に試用したところ、従来の
全部が金属製で部分焼入れ硬化を施したものにくらべ、
著しくすぐれた耐摩耗性を示した。
全部が金属製で部分焼入れ硬化を施したものにくらべ、
著しくすぐれた耐摩耗性を示した。
実施例 ４
第４図に示す構造のジーゼルエンジン用ホットチャンバ
ーを、本発明に従って製作した。 これは、まずＳ ＋
３Ｎ ４焼結体からなる噴孔部部材を、５ＬＪｊ１６
６１のリング状の予備焼結体中に挿入し、本焼結による
金属部材の収縮で両者を接合させ、ついでこれを鋳型内
におき、５ＣＨＩ の溶湯で鋳ぐるむことにより得たも
のである。
ーを、本発明に従って製作した。 これは、まずＳ ＋
３Ｎ ４焼結体からなる噴孔部部材を、５ＬＪｊ１６
６１のリング状の予備焼結体中に挿入し、本焼結による
金属部材の収縮で両者を接合させ、ついでこれを鋳型内
におき、５ＣＨＩ の溶湯で鋳ぐるむことにより得たも
のである。
このホットチャンバーは噴孔部の耐熱性と耐食性がすぐ
れているため、大型ジーゼルエンジンにとりつけて苛酷
な条件下に使用したとき、大いにその効果を示した。
れているため、大型ジーゼルエンジンにとりつけて苛酷
な条件下に使用したとき、大いにその効果を示した。
第１図は、本発明の実施例１において製作した、接合強
度を測定するためのセラミックス−金属複合体試験片を
示す、半ば側面図、半ば断面図である。 第２図は、本発明の実施例２において製作した複合体を
示すものであって、Ａは半分あられした平面図、・Ｂは
軸°にａ５断面図である。 第３図は、本発明の実施例３において製作した複合体で
ある、ガソリンエンジン用ブツシュロッドの一部分を示
す縦断面図である。 第４図は、本発明の実施例°４において製作した複合体
である、ジーゼルエンジン用ホットチャンバーの構造を
示す断面図である。 特許出願人 大同特殊鋼株式会社 代理人 弁理士 須 賀 総 夫ＣＨ１ ３５
度を測定するためのセラミックス−金属複合体試験片を
示す、半ば側面図、半ば断面図である。 第２図は、本発明の実施例２において製作した複合体を
示すものであって、Ａは半分あられした平面図、・Ｂは
軸°にａ５断面図である。 第３図は、本発明の実施例３において製作した複合体で
ある、ガソリンエンジン用ブツシュロッドの一部分を示
す縦断面図である。 第４図は、本発明の実施例°４において製作した複合体
である、ジーゼルエンジン用ホットチャンバーの構造を
示す断面図である。 特許出願人 大同特殊鋼株式会社 代理人 弁理士 須 賀 総 夫ＣＨ１ ３５
Claims (3)
- （１）セラミックス部材を焼結金属部材がとり囲むよう
な位置関係においてセラミックス部材と焼結金属部材ま
たは金属粉末成形体とを接触させておき、加熱して焼結
を進行させ、焼結に伴う収縮を利用して両部材を接合さ
せることを特徴とするセラミックス−金属複合体の製造
方法。 - （２）金属部材の圧粉体にセラミックス部材をはめ込み
、加熱して圧粉体を婢結させることによ、す、形成され
る焼結金属部材とセラミックス部材、とを接合させる特
許請求の範囲第１項の製造方法。 - （３）セラミックス部材を成形ダイス内において金属粉
末を充填し、プレス成形してセラミックス部材を含む圧
粉体をつくり、加熱して圧粉体を焼結することにより、
形成される焼結金属部材とセラミックス部材とを接合さ
せる特許請求の範囲第１項の“製造方法。 ４）予備焼結した焼結金属部材を用意し、それにセラミ
ックス部材をはめ込み、加熱して本焼結を行なうことに
より、形成される本焼結金属部材とセラミックス部材と
を接合させる特許請求の範囲第１項の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56140519A JPS5841775A (ja) | 1981-09-07 | 1981-09-07 | セラミツクス−金属複合体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56140519A JPS5841775A (ja) | 1981-09-07 | 1981-09-07 | セラミツクス−金属複合体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5841775A true JPS5841775A (ja) | 1983-03-11 |
| JPS6114114B2 JPS6114114B2 (ja) | 1986-04-17 |
Family
ID=15270538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56140519A Granted JPS5841775A (ja) | 1981-09-07 | 1981-09-07 | セラミツクス−金属複合体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5841775A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60121205A (ja) * | 1983-12-02 | 1985-06-28 | Mazda Motor Corp | エンジンの副室製造方法 |
| JPS61197476A (ja) * | 1985-02-26 | 1986-09-01 | 株式会社東芝 | 複合体およびその製造方法 |
| JPS6256501A (ja) * | 1985-09-05 | 1987-03-12 | Silver Roi:Kk | セラミツクスと粉末金属の複合焼結体 |
| JPS62170405A (ja) * | 1986-01-24 | 1987-07-27 | Nhk Spring Co Ltd | 金属とセラミツク類からなる複合材の製造方法 |
| US4757033A (en) * | 1986-03-05 | 1988-07-12 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor device manufacturing by sequential ion and wet etchings prior to lift-off metallization |
| US8141225B2 (en) | 2007-02-01 | 2012-03-27 | Rolls-Royce, Plc | Method of manufacturing a component by consolidating powder material |
-
1981
- 1981-09-07 JP JP56140519A patent/JPS5841775A/ja active Granted
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60121205A (ja) * | 1983-12-02 | 1985-06-28 | Mazda Motor Corp | エンジンの副室製造方法 |
| JPS61197476A (ja) * | 1985-02-26 | 1986-09-01 | 株式会社東芝 | 複合体およびその製造方法 |
| JPS6256501A (ja) * | 1985-09-05 | 1987-03-12 | Silver Roi:Kk | セラミツクスと粉末金属の複合焼結体 |
| JPS62170405A (ja) * | 1986-01-24 | 1987-07-27 | Nhk Spring Co Ltd | 金属とセラミツク類からなる複合材の製造方法 |
| US4757033A (en) * | 1986-03-05 | 1988-07-12 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor device manufacturing by sequential ion and wet etchings prior to lift-off metallization |
| US8141225B2 (en) | 2007-02-01 | 2012-03-27 | Rolls-Royce, Plc | Method of manufacturing a component by consolidating powder material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6114114B2 (ja) | 1986-04-17 |
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