JPS59111984A - セラミツクスと金属との接合構造 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、セラミックスと金属との突き合わせ接合構
造に関するものである。

従来、セラミ・ンクスと金属との接合としては、セラミ
ックス製タービンロータと金属製の圧縮機インペラとの
接合の如く、セラミックスと金属の各々接合部を突き合
わせてろう付する接合構造としては、例えば、第１図（
ａ）（ｂ）に示すように、■セラミックスｌと金属２の
接合部を各々同一端面形状にし、これらを突き合わせて
ろう付する構造（第１図（ａ）参照）や、■金属２の接
合部を接合後の仕上加工を考慮してセラミックス１の接
合部より若干大きく成形し、これらを突き合わせてろう
（＝Ｊする接合構造（第１図（ｂ）参照）などがあった
。

このとき、接合部３のろう材４とセラミックス１との濡
れ性を改善する目的で、セラミックス１の少なくとも接
合面にメタライズ処理を施すとか、セラミックス１側に
活性金属を介在させてろう付する手段などが併用される
こともあった。

しかしながら、従来のセラミックスと金属との突き合わ
せ接合構造では、第２図に模型的に示すように、ろう行
橋に、セラミックスｌと金属２との接合部３の外周部に
ろう材４のはみ出し部４ａが形成され、このはみ出し部
４ａがろう材４の凝固に伴って収縮し、セラミックス１
および金属２の外周表面を圧縮すると共に、セラミック
ス１とろう材４との熱膨張係数差が大きいために、とく
にセラミックス１の外周部に大きな引張応力が集中し、
セラミックス１の機械的強度が劣るために、亀裂を生ず
ることがあるという問題点があった。一方、ろう付に際
してろう材４の使用量を少なくしてそのはみ出し部４ａ
が形成されないようにすることも考えられるが、セラミ
ックス１と金属２のろう付部の継手強度を確保するため
には、セラミックス１と金属２の接合部外周に溶融ろう
材４が廻り込んではみ出し部４ａが形成されるのは避け
られなかった。

この発明は、従来のこれらの問題点を解消するためにな
されたもので、セラミックスと金属との接合端から流出
する余剰のろう材がセラミックスの外周部に廻り込まな
いように、具体的な手段を講することにより、セラミ・
ンクスに亀裂を生ずることなく継手強度の優れた接合体
を得ることができるセラミックスと金属との突き合わせ
接合構造を提供することを目的とする。

すなわち、この発明は、セラミックスと金属の各々接合
部を突き合わせてろう付する接合構造において、前記セ
ラミックスと金属との接合部の外周側に、前記セラミッ
クスの外周部より内側に凹むろう材たまり部を形成し、
前記突き合わせ接合部よりはみ出したろう材を前記ろう
材たまり部に収めて成ることを特徴とするものである。

以下、この発明の実施例を詳細に説明する。

第３図および第４図はこの発明の一実施例を示し、それ
ぞれセラミックスと金属との突き合わせ接合前および接
合後の拡大断面図であって、図中の１は円柱状のセラミ
ックス、２は同じく円柱状の金属、４はろう材、５はセ
ラミックス１の接合端部に環状に設けた凹アール形状の
面取り部、６は金属２の接合端部に環状に設けた同じく
四アール形状の面取り部、７は両面取り部５，６によっ
て形成されたろう材たまり部であり、このろう材たまり
部７は、セラミックス１の外周部より内側に凹むように
して形成されている。

次に、セラミックス１と金属２とを接合する手順を説明
すると、まず、面取り部５を形成した円柱状セラミック
ス１と面取り部６を形成した円柱状金属２との間にろう
材４を挟んで突き合わせ、突き合わせた状態で加熱して
ろう材４を溶融し、接合部３よりはみ出した余剰のろう
材４をろう一紗たまり部７に流し出した後に冷却台凝固
させ、第４図に示すようにはみ出したろう材４をろう材
たまり部７に収めた状態にして完了する。なお、このろ
う付に際しては、セラミックス１とろう材４との濡れ性
を向上させるために、必要に応じてセラミックス１の接
合面にメタライズ処理を施したりあるいは活性金属を介
在させたりすることも適宜望ましい。

この実施例においては、セラミックス１と金属２との接
合部３から流れ出た余剰のろう材４がろう材たまり部７
内に収まっているため、従来のように、ろう材４がセラ
ミックスｌの外周に廻り込む心配がなく、ろう材４のは
み出し部４ａはろう材たまり部７の凹アール形状の面取
り部５，６に沿って凝固する。そのため、はみ出し部４
ａが凝固する際の収縮により生ずる圧縮応力は、セラミ
ックス１の外周表面に対し斜めに加わるので、接合部３
で外周表面と平行な方向に引張られる力が軽減されるの
で、セラミックス１に亀裂を生ずる心配がない。

加えて、第３図に示すように、金属２の接合端にも同一
形状の面取り部６を形成しているために、接合部へのろ
う材４の供給量を厳密に制御する必要がなく、したがっ
て、ろう付作業が容易となる。なお、ろう付に際して接
合部３にのみろう材４を供給することは困難であって、
供給量が不足した場合には所定の強度が得られないとい
う危険性がある。そのため、接合部３から余剰のろう材
４を流出させるぐらいのろう材４の供給量を設定するこ
とが望ましく、この発明ではろう材４を流し出すように
したときでも、接合部３の外周部にろう材たまり部７が
形成されているため、従来のようにセラミックスｌに亀
裂が生ずるおそれは全くない。

第５図および第６図はこの発明の他の実施例を示す図で
あって、第５図ではセラミックス１の接合端部にのみ凹
アール形状の面取り部５を形成した場合を示しており、
第６図では金属２の接合端面にのみ四アール形状の面取
り部６を形成した場合を示しており、各面取り部５，６
によって、セラミックス１の外周部より内側に凹むろう
材たまり部７が形成されるようにしており、いずれの場
合にも第３図に示す実施例と同様の目的を達成すること
ができ、片側のみに面取り部５または６を形成している
ため加工工数が減るという利点がある。

なお、上記したろう材たまり部７の形状は、四アール形
状の面取り部５．６から形成されるものに限定されず、
例えば平面形状の面取り部から形成されるものであって
もよい。

第７図はこの発明のさらに他の実施例を示すもので、円
柱状セラミックス１の外径を円柱状金属２の外径より若
干大きく形成し、両者を突き合わせた状態で、セラミッ
クス１の外周部より内側に凹むろう材たまり部７が形成
されるようにした場合を示すものである。従って、余剰
のろう材４はセラミックスｌの端面と金属２の端部外周
との間で形成されたろう材たまり部７に流れ出されて凝
固するので、凝固時の収縮による圧縮応力がセラミック
ス１の外周部に加わらず、それゆえセラミックス１に亀
裂を生ずることはない。一方、金属２においては、この
金属２が靭性を有し、かつ金属の熱膨張係数がろう材の
熱膨張係数に近似しているので何ら問題を生じない。

以上詳述したようにこの発明によれば、セラミックスと
金属の各々接合部を突き合わせてろう付する接合構造に
おいて、前記セラミックスと金属との接合部の外周側に
、前記セラミックスの外周部より内側に凹むろう材たま
り部を形成し、前記突き合わせ接合部よりはみ出したろ
う材を前記ろう材たまり部に収めて成る構造としたから
、セラミックスの外周部に圧縮応力が加えられてその内
部に引張応力が生ずるのを防ぐことができ、セラミック
スの亀裂発生を防止できるという顕著な効果を有してい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は従来のセラミックスと金属との突
き合わせ接合構造を示す各々断面図、第２図はろう付後
にセラミックスの内部に引張応力が生ずる様子を模型的
に示す部分拡大断面図、第３図および第４図はこの発明
の一実施例を示するう伺前およびろう付後の接合部の断
面図、第５図、第６図および第７図はこの発明の他の実
施例による接合部の断面図である。 １・・・セラミックス、２・・・金属、３・・・接合部
、４・・・ろう材、５，６・・・面取り部、７・・・ろ
う材たまり部。 特許出願人　　日産自動車株式会社 代理人弁理士　小　　塩　　　豊 第１図 （ａ） （ｂ） 第２図 第３図 Ｎ５図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックスと金属の各々接合部を突き合わせて
   ろう付する接合構造において、前記セラミックスと金属
   との接合部の外周側に、前記セラミックスの外周部より
   内側に凹むろう材たまり部を形成し、前記突き合わせ接
   合部よりはみ出したろう材を前記ろう材たまり部に収め
   て成ることを特徴とするセラミックスと金属との接合構
   造。