JPS5855381A - 接合方法 - Google Patents
接合方法Info
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- JPS5855381A JPS5855381A JP14872281A JP14872281A JPS5855381A JP S5855381 A JPS5855381 A JP S5855381A JP 14872281 A JP14872281 A JP 14872281A JP 14872281 A JP14872281 A JP 14872281A JP S5855381 A JPS5855381 A JP S5855381A
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Landscapes
- Ceramic Products (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、窒化けい素質セラミックスと、窒化けい素質
セラミックス、酸化物系セラミックス。
セラミックス、酸化物系セラミックス。
金属のうちから選ばれる相手材とを接合するのに適した
接合方法に関する。
接合方法に関する。
をもつセラミックスに対する関心が非常に高まってきて
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〕用材料、工具用
材料、化学耐食用材料等々の広い分野にわたって開発が
続けられている。この場合1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も当然あるが、複雑
形状部品や部品の各部分で要求特性が異なる場合などに
は。
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〕用材料、工具用
材料、化学耐食用材料等々の広い分野にわたって開発が
続けられている。この場合1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も当然あるが、複雑
形状部品や部品の各部分で要求特性が異なる場合などに
は。
セラミックス同士あるいはセラミックスとセラミックス
以外の材料との間で接合を行なうことも必要になってく
る。
以外の材料との間で接合を行なうことも必要になってく
る。
一万、セラミックスには酸化物系と非酸化物系があり、
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子ラミックスに対してより関心が
寄せられている。
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子ラミックスに対してより関心が
寄せられている。
例えば、窒化けい素質セラミックス同士を接合させるに
際し、当該接合部分を高パワー密度熱源により加熱した
場合には、窒素成分の蒸発が生ずるため、溶融接合する
ことはできない。それゆえ。
際し、当該接合部分を高パワー密度熱源により加熱した
場合には、窒素成分の蒸発が生ずるため、溶融接合する
ことはできない。それゆえ。
熱することによる接合部分の反応焼結を利用して接合す
る方法や、接合部分に窒化けい素質セラミックス粉末と
焼結助剤とを介在させてポットプレスする方法などが考
えられている。しがしながら。
る方法や、接合部分に窒化けい素質セラミックス粉末と
焼結助剤とを介在させてポットプレスする方法などが考
えられている。しがしながら。
接合強度が不十分であったり、複雑な形状のものの接合
の場合にホットプレスが困難であったりするなどの問題
を有していた。
の場合にホットプレスが困難であったりするなどの問題
を有していた。
また、窒化けい素質セラミックスと金属とを接合させる
場合には2機械的な方法として、ボルト。
場合には2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1機械的な接合部分では接合部に亀裂
を生じたり、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。
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1機械的な接合部分では接合部に亀裂
を生じたり、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、十分な接合強度をもち、複雑形状部品に対する接
合も容易であり9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窒化けい素質セラミックスと相
手材とを接合する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、十分な接合強度をもち、複雑形状部品に対する接
合も容易であり9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窒化けい素質セラミックスと相
手材とを接合する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、窒化けい素質セラミックスと、窒化けい素質
セラミックス、酸化物系セラミックス。
セラミックス、酸化物系セラミックス。
金属のうちから選ばれる相手材とを接合するに際し、前
記窒化けい素質セラミックスと前記相手材との間にAI
N、NbN、Be2N2 、 ZrN、TiNのなかの
1種又は2種以上を介在させ、高パワー密度熱源からの
熱を前記介在物に当てることにより当該介在物を溶融さ
せ、溶融した介在物と窒化けい素質セラミックスおよび
相手材との反応により接合させることを特徴としている
。
記窒化けい素質セラミックスと前記相手材との間にAI
N、NbN、Be2N2 、 ZrN、TiNのなかの
1種又は2種以上を介在させ、高パワー密度熱源からの
熱を前記介在物に当てることにより当該介在物を溶融さ
せ、溶融した介在物と窒化けい素質セラミックスおよび
相手材との反応により接合させることを特徴としている
。
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
えた成形体を常圧下、窒素雰囲気加圧下、−軸加圧下等
の条件下で焼結させる方法(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5IBN4のほか、焼結助剤によって、 81
BN4−MgO系、 8iBN4−Al2O2系、 8
iBN4− Y2O3系その他の5iBN4−酸化物系
の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
えた成形体を常圧下、窒素雰囲気加圧下、−軸加圧下等
の条件下で焼結させる方法(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5IBN4のほか、焼結助剤によって、 81
BN4−MgO系、 8iBN4−Al2O2系、 8
iBN4− Y2O3系その他の5iBN4−酸化物系
のものなどが適用される。
また、相手材としての窒化けい素質セラミックスについ
ても、上記した窒化けい素質セラミックスの中から適宜
選択することができ、この場合。
ても、上記した窒化けい素質セラミックスの中から適宜
選択することができ、この場合。
窒化けい素質セラミックス同士の接合において両者が必
らずしも同一成分系である必要はない。相手材としては
8 i BN4以外の窒化物系セラミックスも適用でき
具体的にはA4N、TiN、ZrN等の焼結体が可能で
ある。さらに相手材としての酸化物系セラミックスには
、従来既知の種々のものがあり。
らずしも同一成分系である必要はない。相手材としては
8 i BN4以外の窒化物系セラミックスも適用でき
具体的にはA4N、TiN、ZrN等の焼結体が可能で
ある。さらに相手材としての酸化物系セラミックスには
、従来既知の種々のものがあり。
Afl 208 # S j02.MgO,Z r02
、BeO等を始め、二元系のムライト(A420a−
8ing) 、 スピネ/L/ (A4208 MgO
)その他三元系以上の種々のものが適用できる。さらに
、相手材としての金属には、鉄系および非鉄系のものの
中から選んで適用することができ1例えば、 Feあ
るいはFe基合金、NIあるいは歯基合金、 Goあ
るいはCO基合金その他の金属または合金を適宜使用す
ることができる。
、BeO等を始め、二元系のムライト(A420a−
8ing) 、 スピネ/L/ (A4208 MgO
)その他三元系以上の種々のものが適用できる。さらに
、相手材としての金属には、鉄系および非鉄系のものの
中から選んで適用することができ1例えば、 Feあ
るいはFe基合金、NIあるいは歯基合金、 Goあ
るいはCO基合金その他の金属または合金を適宜使用す
ることができる。
窒化けい素質セラミックスと相手材との間に介在させる
物質はAIN、NbN、Be 2N2 、 Z rN、
T iNの1種または2種以上を適宜選択して混合物あ
るいは化合物の形で使用する。この場合、介在物を粉末
として介在させるほか1mm状状薄片(薄板〕状として
介在させたり、溶射、蒸着、化学的気相析出などを用い
て接合面に介在させることも可能である。
物質はAIN、NbN、Be 2N2 、 Z rN、
T iNの1種または2種以上を適宜選択して混合物あ
るいは化合物の形で使用する。この場合、介在物を粉末
として介在させるほか1mm状状薄片(薄板〕状として
介在させたり、溶射、蒸着、化学的気相析出などを用い
て接合面に介在させることも可能である。
接合に際して前記介在物を溶融させるには高パワー密度
熱源を使用するのが良い。これは、全般的に溶融点の高
い上記介在物を短時間のうちに溶融し、かつ窒化けい素
質セラミックスに上記熱源からの熱が照射されてN2の
蒸発が生ず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104〜105 W/
cm?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
。
熱源を使用するのが良い。これは、全般的に溶融点の高
い上記介在物を短時間のうちに溶融し、かつ窒化けい素
質セラミックスに上記熱源からの熱が照射されてN2の
蒸発が生ず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104〜105 W/
cm?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
。
実施例 1
幅IQmm、長さ3Qmm、厚さ5mmの5IBN4反
応焼結体1.2(添付図参照)を用意し、−万の反応焼
結体1に深さd=4mm、幅W = 1.511101
c7)開先3を加工して突き合わせた。次いで、上記
開先3内に表1に示す介在物質4の粉末を詰めて介在さ
せた状態でプラズマジェットにより上記介在物質4を溶
融し、溶融した介在物質と5iBN4反応焼結体1.
2とを反応させて接合した。このときのプラズマ溶接の
条件は、出力40kW、溶接速度150cm/ min
でおこなった。次いで、溶接後の曲げ強度を4点曲げ試
験法により測定した。この試験において、上部荷重点間
距離をIQmm、下部支持点間距離を39mmとした。
応焼結体1.2(添付図参照)を用意し、−万の反応焼
結体1に深さd=4mm、幅W = 1.511101
c7)開先3を加工して突き合わせた。次いで、上記
開先3内に表1に示す介在物質4の粉末を詰めて介在さ
せた状態でプラズマジェットにより上記介在物質4を溶
融し、溶融した介在物質と5iBN4反応焼結体1.
2とを反応させて接合した。このときのプラズマ溶接の
条件は、出力40kW、溶接速度150cm/ min
でおこなった。次いで、溶接後の曲げ強度を4点曲げ試
験法により測定した。この試験において、上部荷重点間
距離をIQmm、下部支持点間距離を39mmとした。
この結果を同じく表1に示表 1
表1に示すように2本発明によるものでは、接合部を含
む4点曲げ試験による強度が母材強度にさほど劣らない
値となっており、非常に良好な結果を得ることができた
。これに対して、比較のために、開先3内に5iBN4
ならびに8iC粉末を詰めて介在させた状態でプラズマ
ジェットによる加熱を行なったが、接合させることはで
きなかった。
む4点曲げ試験による強度が母材強度にさほど劣らない
値となっており、非常に良好な結果を得ることができた
。これに対して、比較のために、開先3内に5iBN4
ならびに8iC粉末を詰めて介在させた状態でプラズマ
ジェットによる加熱を行なったが、接合させることはで
きなかった。
また、 5iBN4反応焼結体1,2に開先を設けず
。
。
酸化物を介在させることなく両者の突き合わせ部分にプ
ラズマジェットを照射しtこが、接合させることはでき
なかった。
ラズマジェットを照射しtこが、接合させることはでき
なかった。
焼結助剤としてAl2O2およびY2O3を使用し。
ホットプレス法により焼結した幅lQmm、長さ3Qm
m、厚さ5 mmの8iBN4焼結体を二個用意し。
m、厚さ5 mmの8iBN4焼結体を二個用意し。
一方の焼結体に添付図に示すように前記実施例1の場合
と同じ寸法の開先を加工して両者を突き合わせ、この開
先内に表2に示す物質の薄片を詰めtこ状態でレーザビ
ームを照射し、このレーザビームにより上記介在物を溶
融して両焼結体を接合した。このときのレーザビーム溶
接の条件は、CO□レーザで出力が2kW、アシストガ
スおよびシールドガスともHeガス、溶接速度100c
m/minでレーザフォーカスを焼結体表面とした。
と同じ寸法の開先を加工して両者を突き合わせ、この開
先内に表2に示す物質の薄片を詰めtこ状態でレーザビ
ームを照射し、このレーザビームにより上記介在物を溶
融して両焼結体を接合した。このときのレーザビーム溶
接の条件は、CO□レーザで出力が2kW、アシストガ
スおよびシールドガスともHeガス、溶接速度100c
m/minでレーザフォーカスを焼結体表面とした。
表 2
表2に示すように、二個の8iBN4加圧焼結体の接合
を良好に行なうことができ、接合部を含む4点曲げ強度
もかなり高い値が得られた。
を良好に行なうことができ、接合部を含む4点曲げ強度
もかなり高い値が得られた。
実施例 3
幅IQmm、長さ3Qmm、厚さ5 mmの5iBN4
反応焼結体と、これと同一寸法でかつ表3に示す成分の
相手材とを用意し、相手材に添付図および実施例1の場
合と同じ寸法−の開先を加工して突き合わせ1次いで、
この開先内に同じく表3に示す介在物を詰め、この状態
で前記実施例1と同じ条件でプラズマジェットを照射し
て前記介在物を溶融して接合し、この接合部を含めた4
点曲げ強度を測定した。この結果を同じく表3に示す。
反応焼結体と、これと同一寸法でかつ表3に示す成分の
相手材とを用意し、相手材に添付図および実施例1の場
合と同じ寸法−の開先を加工して突き合わせ1次いで、
この開先内に同じく表3に示す介在物を詰め、この状態
で前記実施例1と同じ条件でプラズマジェットを照射し
て前記介在物を溶融して接合し、この接合部を含めた4
点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、 8iBN4反応焼結体と酸化物
系セラミックスの接合を良好に行なうことができ。
系セラミックスの接合を良好に行なうことができ。
接合部を含む4点曲げ強度も良好な値であった。
実施例 4
幅10mci、長さ3Qmm、厚さ5闘のS i BN
4反応焼結体と、これと同一寸法でかつ添付図に示す深
さd=4m、幅W = 0.5 mmの開先3を設けた
8U8410ステンレス鋼とを突き合わせ9次いでこの
開先内に表4に示す介在物を粉末状態で詰めあるいは薄
片として介在させ、この状態で前記実施例1と同じ条件
でプラズマジェットを照射して前記介在物を溶融して接
合し、この接合部を含めた4点曲げ強度を測定した。こ
の結果を同じく表4に示す。
4反応焼結体と、これと同一寸法でかつ添付図に示す深
さd=4m、幅W = 0.5 mmの開先3を設けた
8U8410ステンレス鋼とを突き合わせ9次いでこの
開先内に表4に示す介在物を粉末状態で詰めあるいは薄
片として介在させ、この状態で前記実施例1と同じ条件
でプラズマジェットを照射して前記介在物を溶融して接
合し、この接合部を含めた4点曲げ強度を測定した。こ
の結果を同じく表4に示す。
表 4
表4に示すように2本発明による場合には曲げ強度が母
材強度と同程度のすぐれた結果を得ることができた。こ
れに対して、開先内に8iBN4粉末およびTiB2粉
末を詰めた場合には実質的に接合させることはできなか
った。
材強度と同程度のすぐれた結果を得ることができた。こ
れに対して、開先内に8iBN4粉末およびTiB2粉
末を詰めた場合には実質的に接合させることはできなか
った。
実施例 5
焼結助剤としてAf120.およびY2O3を使用し。
ホットプレス法により焼結した幅IQmm、長さ3Qm
m、 厚さ5mmの84BN4焼結体と、同寸法のC
0−20%Ni−20%Cr−4%t−4%MO−4%
Nb−4%Fe耐熱合金とを用意し、耐熱合金側に表5
に示す窒化物粉末をガス溶射により厚さ約Q、 5 m
n+に溶射しfこ後電子ビームを照射し、この電子ビー
ムにより上記窒化物を溶融して両者を接合した。このと
きの電子ビーム溶接の条件は、加速電圧120k”!(
溶接速度20mm/minでフォーカス位置を試料表面
としfこ。
m、 厚さ5mmの84BN4焼結体と、同寸法のC
0−20%Ni−20%Cr−4%t−4%MO−4%
Nb−4%Fe耐熱合金とを用意し、耐熱合金側に表5
に示す窒化物粉末をガス溶射により厚さ約Q、 5 m
n+に溶射しfこ後電子ビームを照射し、この電子ビー
ムにより上記窒化物を溶融して両者を接合した。このと
きの電子ビーム溶接の条件は、加速電圧120k”!(
溶接速度20mm/minでフォーカス位置を試料表面
としfこ。
表 5
表5に示すように、 81BN4加圧焼結体とCo系
耐熱合金との接合を良好に行なうことができ、接合部を
含む4点曲げ強度もかなり高い値が得られtこ。
耐熱合金との接合を良好に行なうことができ、接合部を
含む4点曲げ強度もかなり高い値が得られtこ。
以上説明してきたように1本発明によれば、窒化けい素
質セラミックスを他のセラミックスおよび金属からなる
相手材と接合するに際し、前記窒化けい素質セラミック
スと前記相手材との間に窒化物を介在させ、高パワー密
度熱源からの熱を前記窒化物に当てることによって当該
窒化物を溶融させ、溶融した窒化物と前記窒化けい素質
セラミックスおよび相手材とを反応させるようにしたか
ら9機械的な手段1ことえばボルトや化学的な手段tこ
とえば接着剤によることなく窒化けい素質セラミックス
と相手材との接合を良好に行なうことができ、複雑形状
部品の接合も容易に可能であるなどの非常にすぐれた効
果を有する。
質セラミックスを他のセラミックスおよび金属からなる
相手材と接合するに際し、前記窒化けい素質セラミック
スと前記相手材との間に窒化物を介在させ、高パワー密
度熱源からの熱を前記窒化物に当てることによって当該
窒化物を溶融させ、溶融した窒化物と前記窒化けい素質
セラミックスおよび相手材とを反応させるようにしたか
ら9機械的な手段1ことえばボルトや化学的な手段tこ
とえば接着剤によることなく窒化けい素質セラミックス
と相手材との接合を良好に行なうことができ、複雑形状
部品の接合も容易に可能であるなどの非常にすぐれた効
果を有する。
図面は本発明の一実施例において窒化けい素質セラミッ
クスと相手材とを突き合わせた状態の説明図である。 特許出願人 大同特殊鋼株式会社
クスと相手材とを突き合わせた状態の説明図である。 特許出願人 大同特殊鋼株式会社
Claims (1)
- (1)窒化けい素質セラミックスと、窒化けい素質セラ
ミックス、窒化物系セラミックス、酸化物系セラミック
ス、金属のうちから選ばれる相手材とを接合するに際し
、前記窒化けい素質セラミックスと前記相手材との間に
AfiN、NbN、Be2N2.ZrN。 TiNのなかの1種又は2種以上を介在させ、高パワー
密度熱源からの熱を前記介在物に当てることにより当該
介在物を溶融させ、溶融した介在物と窒化けい素質セラ
ミックスおよび相手材との反応により接合させることを
特徴とする接合方法
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14872281A JPS5855381A (ja) | 1981-09-22 | 1981-09-22 | 接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14872281A JPS5855381A (ja) | 1981-09-22 | 1981-09-22 | 接合方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5855381A true JPS5855381A (ja) | 1983-04-01 |
Family
ID=15459135
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14872281A Pending JPS5855381A (ja) | 1981-09-22 | 1981-09-22 | 接合方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5855381A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6077186A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-05-01 | 株式会社東芝 | 金属化表面を有するセラミツクス焼結体 |
JPS6077177A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-05-01 | 株式会社東芝 | セラミツクス接合体 |
JPS6197172A (ja) * | 1984-10-13 | 1986-05-15 | 日本碍子株式会社 | 大型磁器碍管の製造方法 |
WO1996020333A1 (fr) * | 1994-12-28 | 1996-07-04 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Piece coulissante et son procede de fabrication |
JP2010534183A (ja) * | 2007-07-25 | 2010-11-04 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 接合方法並びに少なくとも2つの接合パートナーからなる複合体 |
-
1981
- 1981-09-22 JP JP14872281A patent/JPS5855381A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6077186A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-05-01 | 株式会社東芝 | 金属化表面を有するセラミツクス焼結体 |
JPS6077177A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-05-01 | 株式会社東芝 | セラミツクス接合体 |
JPH0159238B2 (ja) * | 1983-09-30 | 1989-12-15 | Tokyo Shibaura Electric Co | |
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WO1996020333A1 (fr) * | 1994-12-28 | 1996-07-04 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Piece coulissante et son procede de fabrication |
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