JPS59128277A - 金属とセラミツクスの接合方法 - Google Patents
金属とセラミツクスの接合方法Info
- Publication number
- JPS59128277A JPS59128277A JP40183A JP40183A JPS59128277A JP S59128277 A JPS59128277 A JP S59128277A JP 40183 A JP40183 A JP 40183A JP 40183 A JP40183 A JP 40183A JP S59128277 A JPS59128277 A JP S59128277A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder metallurgy
- sintered body
- metal
- ceramics
- ceramic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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】
本発明はセラミックスと金属の接合方法に関する。
セラミックスと金属の接合法としては、以下のものが通
常用いられてきた。
常用いられてきた。
（１）鋳ぐるみ法（２）焼ばめ法（３）接着法（４）ろ
う接法（１）の鋳ぐるみ法は、ディーゼル及びガソリン
エンジンに研究例が多い。しかし、鋳ぐるみ法で問題と
なるのは、注湯時におけるセラミックスの熱衝撃割れ、
冷却時の収縮による金属の割れ、使用中における熱膨張
率の差にもとすく割れ等である。これらの間暉を解決す
るには、セラミックスの強度は低くても、可とう性のあ
るセラミックスを用いるか、セラミックスと鋳ぐるみ鋳
物との間に緩衝材を介在させる等の必要がある。
う接法（１）の鋳ぐるみ法は、ディーゼル及びガソリン
エンジンに研究例が多い。しかし、鋳ぐるみ法で問題と
なるのは、注湯時におけるセラミックスの熱衝撃割れ、
冷却時の収縮による金属の割れ、使用中における熱膨張
率の差にもとすく割れ等である。これらの間暉を解決す
るには、セラミックスの強度は低くても、可とう性のあ
るセラミックスを用いるか、セラミックスと鋳ぐるみ鋳
物との間に緩衝材を介在させる等の必要がある。
（２）の焼ばめ法は、セラミックスに見掛上、圧縮の内
部応力が発生し、引張シ応力に弱いセラミックスの弱点
がカバーされるので、有効な保持方法である。しかし、
セラミックスの形状によっては、内部に引張シ応力が発
生することがあシ、入念な形状検討が必要である。
部応力が発生し、引張シ応力に弱いセラミックスの弱点
がカバーされるので、有効な保持方法である。しかし、
セラミックスの形状によっては、内部に引張シ応力が発
生することがあシ、入念な形状検討が必要である。
また（３）の接着法に用いられる接着剤には有機系と無
機系があるが、接合部の強度は一般に低い。このため、
接着剤に弾性をもたせるか、弾性体を接着して、弱い接
着部に過大な応力が発生しないような方法を用いる必要
がある。
機系があるが、接合部の強度は一般に低い。このため、
接着剤に弾性をもたせるか、弾性体を接着して、弱い接
着部に過大な応力が発生しないような方法を用いる必要
がある。
（４）のろう接法は、一般にセラミックスの表面をメタ
ライズした後、Ｎ１ メッキを施し、ろう材を使用し
て封着金属とろう接する方法である。
ライズした後、Ｎ１ メッキを施し、ろう材を使用し
て封着金属とろう接する方法である。
ろう接法は、比較的接着力が大きいが、メタライズする
工程が複雑である点、アルミナ質セラミックス以外のセ
ラミックスに用いられるメタライズ法が十分開発されて
いない点等の問題がある。
工程が複雑である点、アルミナ質セラミックス以外のセ
ラミックスに用いられるメタライズ法が十分開発されて
いない点等の問題がある。
以上、現在一般的に用いられているセラミックスと金属
の接合法について述べたが、どれも多くの問題点を有し
ている。
の接合法について述べたが、どれも多くの問題点を有し
ている。
すなわち、熱膨張率の差による高温使用時の損傷発生の
防止、十分な接着強度、工程の簡略化等の問題が未解決
である。
防止、十分な接着強度、工程の簡略化等の問題が未解決
である。
本発明は、上述した各接合法の問題点を解決し、高温で
の使用が可能で、十分な接着強度を有し、簡単な工程の
セラミックスと金属の接合方法を提供するものである。
の使用が可能で、十分な接着強度を有し、簡単な工程の
セラミックスと金属の接合方法を提供するものである。
すなわち本発明は、粉末冶金焼結体の焼結時の寸法変化
率によって決まる嵌合部（凸部又凹部）と設けたセラミ
ックスを焼結し、一方上記嵌合部（凸部又凹部）にはま
りあう嵌合部（凹部又凸部）を有する粉末冶金成形体を
作製し、これら一対の嵌合部（凸部と凹部）をはめ合わ
せた後、上記の粉末冶金成形体を焼結することによシセ
ラミックス焼結体と粉末冶金焼結体を接合させ、次いで
該粉末冶金焼結体を金属にろう接することを特徴とする
金属とセラミックスの接合方法に関するものである。
率によって決まる嵌合部（凸部又凹部）と設けたセラミ
ックスを焼結し、一方上記嵌合部（凸部又凹部）にはま
りあう嵌合部（凹部又凸部）を有する粉末冶金成形体を
作製し、これら一対の嵌合部（凸部と凹部）をはめ合わ
せた後、上記の粉末冶金成形体を焼結することによシセ
ラミックス焼結体と粉末冶金焼結体を接合させ、次いで
該粉末冶金焼結体を金属にろう接することを特徴とする
金属とセラミックスの接合方法に関するものである。
本発明方法では、セラミックスはアルミナ質セラミック
スに限定されない等の利点がある。
スに限定されない等の利点がある。
本発明方法は、ガスタービン、ディーゼルエンジン、ボ
イラー各種部品にセラミックスを利用する場合等に適用
することができる。
イラー各種部品にセラミックスを利用する場合等に適用
することができる。
以下、添付図面等を参照して本発明方法を詳述する。
粉末冶金成形体は、焼結する際に、粉末の組成等による
寸法変化率が大きく異なることが知られている。−例と
して還元鉄粉の焼結（密度５．８．１１２０℃、ＮＨ，
分解ガス、４５分焼結）に際して、寸法変化率に及ぼす
銅と炭素量の影響を第１図に示す。
寸法変化率が大きく異なることが知られている。−例と
して還元鉄粉の焼結（密度５．８．１１２０℃、ＮＨ，
分解ガス、４５分焼結）に際して、寸法変化率に及ぼす
銅と炭素量の影響を第１図に示す。
粉末冶金成形体が焼結時に膨張する際には、粉末冶金成
形体の接合面に凸部をつ＜シ、セラミックス焼結体の接
合部には凹部をつくっておく。逆に、粉末冶金成形体が
焼結時に収縮する際には、粉末冶金成形体の接合面に凹
部をつくり、セラミックス焼結体の接合部には凸部をつ
くっておく。凸部と四部をはめ合わせた後、粉末冶金成
形体を焼結する。粉末冶金成形体の焼結時の寸法変化率
によって、凸部が凹部に均一に包み込まれて一体化する
。この際、凸部の外径と凹部の内径は、焼結時の寸法変
化率から焼結後、同一になるように設定し７ておく必要
がある。こうして、セラミックス焼結体と粉末冶金焼結
体を接合した後に、金属に通常の方法でこの粉末冶金焼
結体をろう接することにより金属とセラミックス焼結体
を接合することができる。
形体の接合面に凸部をつ＜シ、セラミックス焼結体の接
合部には凹部をつくっておく。逆に、粉末冶金成形体が
焼結時に収縮する際には、粉末冶金成形体の接合面に凹
部をつくり、セラミックス焼結体の接合部には凸部をつ
くっておく。凸部と四部をはめ合わせた後、粉末冶金成
形体を焼結する。粉末冶金成形体の焼結時の寸法変化率
によって、凸部が凹部に均一に包み込まれて一体化する
。この際、凸部の外径と凹部の内径は、焼結時の寸法変
化率から焼結後、同一になるように設定し７ておく必要
がある。こうして、セラミックス焼結体と粉末冶金焼結
体を接合した後に、金属に通常の方法でこの粉末冶金焼
結体をろう接することにより金属とセラミックス焼結体
を接合することができる。
粉末冶金成形体が焼結時に膨張する場合を第２．５．４
図によって詳細に説明する。
図によって詳細に説明する。
第２図は、凹部２をあらかじめ設けて、通常の手段で成
形、焼成したセラミックス焼結体１を示している。第３
図は、所定の配合において予備試験を行い、寸法変化率
を測定した粉末を用いて成形した凸部４を有する粉末冶
金成形体３を示している。粉末冶金成形体５の凸部４の
外径は、焼結後膨張して、セラミックス焼結体１の凹部
２の内径と同一になるように、あらかじめ寸法変化重分
だけ小さくしておく必要がある。セラミックス焼結体１
の凹部２に粉末冶金成形体６の凸部４をはめ合わせた後
、所定の雰囲気、所定の温度で焼結させると、上記凸部
４は膨張して、同凸部４の外径が四部２の内径と同一に
なり、セラミックス焼結体１と粉末冶金焼結体３ａは強
固に接合されることになる。この後、第４図に示すよう
に、目的の金属６にろう接を行えばよい。ろう接は、一
般的な手法である銀ろう接等で十分であシ、特別な配慮
の必要はない。
形、焼成したセラミックス焼結体１を示している。第３
図は、所定の配合において予備試験を行い、寸法変化率
を測定した粉末を用いて成形した凸部４を有する粉末冶
金成形体３を示している。粉末冶金成形体５の凸部４の
外径は、焼結後膨張して、セラミックス焼結体１の凹部
２の内径と同一になるように、あらかじめ寸法変化重分
だけ小さくしておく必要がある。セラミックス焼結体１
の凹部２に粉末冶金成形体６の凸部４をはめ合わせた後
、所定の雰囲気、所定の温度で焼結させると、上記凸部
４は膨張して、同凸部４の外径が四部２の内径と同一に
なり、セラミックス焼結体１と粉末冶金焼結体３ａは強
固に接合されることになる。この後、第４図に示すよう
に、目的の金属６にろう接を行えばよい。ろう接は、一
般的な手法である銀ろう接等で十分であシ、特別な配慮
の必要はない。
以上の本発明方法によれば、セラミックス焼結体１は粉
末冶金焼結体３ａ及びろう層５を介して金属６と接合さ
れる。
末冶金焼結体３ａ及びろう層５を介して金属６と接合さ
れる。
本発明方法は、従来のメタライジング法と比較すると、
使用するセラミックスに限定されることがなく、また工
程の簡略化（セラミックスにメタライジングを施し、Ｎ
ｉ メッキ後、ろう接するのが従来の工程）等の利点
がある。
使用するセラミックスに限定されることがなく、また工
程の簡略化（セラミックスにメタライジングを施し、Ｎ
ｉ メッキ後、ろう接するのが従来の工程）等の利点
がある。
なお、本発明方法において、粉末冶金成形体が焼結時に
収縮する場合には、セラミックス焼結体に凸部、粉末冶
金成形体に凹部を設けておけばよく、あとの工程は上述
の方法と同じである。
収縮する場合には、セラミックス焼結体に凸部、粉末冶
金成形体に凹部を設けておけばよく、あとの工程は上述
の方法と同じである。
実施例
Ｓｉ３Ｎ４粉末９０重景％＊ ＡｋＯｓ 粉末５重量％
。
。
Ｙ２Ｏ３粉末５重量％からなる混合粉末をラバープレス
法で成形し、カーボンルツボ中に入れ、ボロンナイトラ
イド粉をつめ、炉内にセットし、窒素ガス雰囲気中、１
，６５０℃で１時間焼成した。こうして、凹部を用した
セラミックス焼結体を得た。
法で成形し、カーボンルツボ中に入れ、ボロンナイトラ
イド粉をつめ、炉内にセットし、窒素ガス雰囲気中、１
，６５０℃で１時間焼成した。こうして、凹部を用した
セラミックス焼結体を得た。
次いで、還元鉄粉９０重量％、銅粉１０重量％からｈる
混合粉末をラバープレス法で成形し１凸部を用した粉末
冶金成形体を成形した。予備試験よシ、粉末冶金成形体
の膨張率は約２％であったので、凸部の外径は凹部の内
径の２％だけ小さくした。
混合粉末をラバープレス法で成形し１凸部を用した粉末
冶金成形体を成形した。予備試験よシ、粉末冶金成形体
の膨張率は約２％であったので、凸部の外径は凹部の内
径の２％だけ小さくした。
しかる後、上記セラミックス焼結体の凹部に粉末冶金成
形体の凸部を挿入し７た後、アンモニア分解ガス雰囲気
中、１．１２０℃で４５分焼結した。この結果、凸部は
２％膨張【７、セラミックス焼結体と粉末冶金焼結体は
一体化した。
形体の凸部を挿入し７た後、アンモニア分解ガス雰囲気
中、１．１２０℃で４５分焼結した。この結果、凸部は
２％膨張【７、セラミックス焼結体と粉末冶金焼結体は
一体化した。
との後、粉末冶金焼結体を銀ろうを用いてステンレス鋼
とろう接したところ、寸分な接合強度が得られた。
とろう接したところ、寸分な接合強度が得られた。
第１図は還元鉄粉の焼結に際して寸法変化率に及ぼす銅
と炭素量の影響を示す図、第２〜４図は本発明方法の一
実施態様例を示す図である。 復代理人 内 １） 明 復代理人 萩 原 亮 − 第１図 ＧｔＬ（％） 第２図 第４図 手続補正書 特許庁長官 若杉和夫殿 １、事イ′１の表示 昭和５８年！ｌＩ」、ご１−願第 ４０１−し２°光“
ＩＪＩ ｆ１名称 、□、ウォ７２．。７ｏカゆ３ 補
止をする名 ゛１腎′Ｉとの関係 ’Ｌ’ｌ’ｊ’ｌ’ｌ’＋Ｉ卯
１人１１ ・・Ｊｌ 東京都千代Ｅｌｆ区丸の内
二丁目５番１号４、後代 理 人 １ｉ１すｊ 東県都港区虎ノ門−］１１１１６番２弓
虎ノ門代］１１ビル 電１ｉｊｒ１（５０４ｊ ］ ８
９４番７補正の対象 明細１の「発明の詳細な説明」の瀾 ８補正の内容 （１）明細書の第５頁１０行目の「寸法変化率」を「」
法変化」と訂正する。 （２） 明細書の第７頁１７行目の「１，６５０Ｃ」
を１１，７５０℃」と訂正する。
と炭素量の影響を示す図、第２〜４図は本発明方法の一
実施態様例を示す図である。 復代理人 内 １） 明 復代理人 萩 原 亮 − 第１図 ＧｔＬ（％） 第２図 第４図 手続補正書 特許庁長官 若杉和夫殿 １、事イ′１の表示 昭和５８年！ｌＩ」、ご１−願第 ４０１−し２°光“
ＩＪＩ ｆ１名称 、□、ウォ７２．。７ｏカゆ３ 補
止をする名 ゛１腎′Ｉとの関係 ’Ｌ’ｌ’ｊ’ｌ’ｌ’＋Ｉ卯
１人１１ ・・Ｊｌ 東京都千代Ｅｌｆ区丸の内
二丁目５番１号４、後代 理 人 １ｉ１すｊ 東県都港区虎ノ門−］１１１１６番２弓
虎ノ門代］１１ビル 電１ｉｊｒ１（５０４ｊ ］ ８
９４番７補正の対象 明細１の「発明の詳細な説明」の瀾 ８補正の内容 （１）明細書の第５頁１０行目の「寸法変化率」を「」
法変化」と訂正する。 （２） 明細書の第７頁１７行目の「１，６５０Ｃ」
を１１，７５０℃」と訂正する。
Claims (1)
- 粉末冶金焼結体の焼結時の寸法変化率によって決まる嵌
合部を設けたセラミックスを焼結した後、同嵌合部には
まシ合う嵌合部を有する粉末冶金成形体を作製し、これ
ら一対の嵌合部をはめ合わせた後、粉末冶金成形体を焼
結することによシセラミックス焼結体と粉末冶金焼結体
を接合させ、次いで該粉末冶金焼結体を金属にろう接す
ることを特徴とする金属とセラミックスの接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40183A JPS59128277A (ja) | 1983-01-07 | 1983-01-07 | 金属とセラミツクスの接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40183A JPS59128277A (ja) | 1983-01-07 | 1983-01-07 | 金属とセラミツクスの接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59128277A true JPS59128277A (ja) | 1984-07-24 |
Family
ID=11472774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP40183A Pending JPS59128277A (ja) | 1983-01-07 | 1983-01-07 | 金属とセラミツクスの接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59128277A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6369774A (ja) * | 1986-09-10 | 1988-03-29 | 彭 大雄 | ポンチにおけるシヤンクとタングステンカ−バイドチツプのろう付け方法 |
| US20140308539A1 (en) * | 2013-04-12 | 2014-10-16 | Alstom Technology Ltd | Configuration for joining a ceramic thermal insulating material to a metallic structure |
-
1983
- 1983-01-07 JP JP40183A patent/JPS59128277A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6369774A (ja) * | 1986-09-10 | 1988-03-29 | 彭 大雄 | ポンチにおけるシヤンクとタングステンカ−バイドチツプのろう付け方法 |
| JPH0366276B2 (ja) * | 1986-09-10 | 1991-10-16 | Daiju Ho | |
| US20140308539A1 (en) * | 2013-04-12 | 2014-10-16 | Alstom Technology Ltd | Configuration for joining a ceramic thermal insulating material to a metallic structure |
| US9764530B2 (en) * | 2013-04-12 | 2017-09-19 | Ansaldo Energia Ip Uk Limited | Method for obtaining a configuration for joining a ceramic material to a metallic structure |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4580714A (en) | Hard solder alloy for bonding oxide ceramics to one another or to metals | |
| JPH0788262B2 (ja) | 窒化ケイ素と金属との接合方法 | |
| JPS59128277A (ja) | 金属とセラミツクスの接合方法 | |
| EP1135348A2 (en) | Method for joining ceramic to metal | |
| JP3501834B2 (ja) | セラミック材と金属材との接合体の製造方法 | |
| JPS61127674A (ja) | セラミツクスと金属との接合構造 | |
| EP0280480A3 (en) | Ceramic wall structures for engines and method of manufacture | |
| JPH1171186A (ja) | セラミックと金属との結合構造およびその結合方法 | |
| JP2822405B2 (ja) | セラミック回転体と金属軸との結合方法 | |
| JPH0240631B2 (ja) | ||
| JPS59207885A (ja) | 金属部材にセラミツク部材を接合する方法 | |
| JPS5983984A (ja) | 窒化珪素質焼結体と金属との接合方法 | |
| JPS63106305A (ja) | セラミツクスパツド付ロツカ−ア−ム | |
| JPS61227970A (ja) | セラミツクスの接合方法 | |
| JPS63206365A (ja) | セラミツクスと金属の接合体 | |
| JPH061672A (ja) | セラミック製軸と金属製軸の接合構造 | |
| JPS6131368A (ja) | セラミツクスと金属の接合方法 | |
| JPS62132780A (ja) | 非酸化物セラミツクスと金属の接合体 | |
| JPS59224445A (ja) | ピストン | |
| JPS6340776A (ja) | ライナ | |
| JPS6236078A (ja) | セラミツクスと金属の接合構造 | |
| JPS60155577A (ja) | セラミツクと金属の接合軸体 | |
| JPS62275076A (ja) | セラミツクスと金属の拡散接合方法 | |
| JPS63248780A (ja) | セラミツクス構造体 | |
| JPS6270266A (ja) | 切削工具用複合焼結体の製造方法 |