JPS59227781A - セラミツクスと金属の接合方法 - Google Patents
セラミツクスと金属の接合方法Info
- Publication number
- JPS59227781A JPS59227781A JP9954383A JP9954383A JPS59227781A JP S59227781 A JPS59227781 A JP S59227781A JP 9954383 A JP9954383 A JP 9954383A JP 9954383 A JP9954383 A JP 9954383A JP S59227781 A JPS59227781 A JP S59227781A
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- JP
- Japan
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- mold
- metal
- ceramics
- molten metal
- ceramic
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- Pending
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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】
この発明はセラミックスに金属を鋳ぐるみ接合する方法
の改良に係る。
の改良に係る。
ファインセラミックス或いはニューセラミックス（以下
セラミ・７クスという）Ｍｌの部品は耐熱性、耐摩耗性
、耐薬品性等に優れた特性を示すことが知られているが
、靭性や耐熱衝撃性の点で金属材料との組合せ部品とし
て使用することが必要になることが多い。
セラミ・７クスという）Ｍｌの部品は耐熱性、耐摩耗性
、耐薬品性等に優れた特性を示すことが知られているが
、靭性や耐熱衝撃性の点で金属材料との組合せ部品とし
て使用することが必要になることが多い。
また部品全体をセラミックスで構成することは非常に高
価になる場合があり、このような場合にはセラミックス
と金属とを一体に組合せて部品を構成することが必要に
なる。
価になる場合があり、このような場合にはセラミックス
と金属とを一体に組合せて部品を構成することが必要に
なる。
ところで、セラミックスと金属の結合或いは接合方法と
してはねし加工による方法、焼きばめ、ろう付け、拡散
接合等が試みられている。このうちねじ加工によるもの
はセラミックスに加工されたねじの谷底の切欠き効果の
ためねじを締めたとき破損する可能性が高く、実用的で
はない。
してはねし加工による方法、焼きばめ、ろう付け、拡散
接合等が試みられている。このうちねじ加工によるもの
はセラミックスに加工されたねじの谷底の切欠き効果の
ためねじを締めたとき破損する可能性が高く、実用的で
はない。
焼きばめは焼きばめ時のクリアランスの取りがた、締め
付は力と要求される結合力、セラミ・ノクスが耐えられ
る温度差等の点から加熱される部品や回転部品について
は充分な成果が得られていない。
付は力と要求される結合力、セラミ・ノクスが耐えられ
る温度差等の点から加熱される部品や回転部品について
は充分な成果が得られていない。
ろう付けはろう材の熱膨張率をセラミ・ノクスのそれに
近づけることや、濡れ性の改善に努力がなされているが
、適用できるセラミックスの種類が限られる。
近づけることや、濡れ性の改善に努力がなされているが
、適用できるセラミックスの種類が限られる。
拡散接合はいまだ適用できるセラミ・ノクスの材質が限
られ、また接合面が曲面の場合には接合条件の確定が困
難である上に、これらが解決されたとしてもなお生産性
の点で難点がある。
られ、また接合面が曲面の場合には接合条件の確定が困
難である上に、これらが解決されたとしてもなお生産性
の点で難点がある。
これに対して鋳ぐるみ方法の報告は少ないが、鋳ぐるみ
金属の厚さが大きい場合鋳ぐるみ部分と非鋳ぐるみ部の
境界でセラミックスが割れることがあり、これに対して
鋳ぐるみ厚さを薄くすることは金属溶湯の流動性、従っ
て金属溶湯の温度を一ヒげることにつながり、セラミッ
クスの耐熱衝撃性の点で問題がある。
金属の厚さが大きい場合鋳ぐるみ部分と非鋳ぐるみ部の
境界でセラミックスが割れることがあり、これに対して
鋳ぐるみ厚さを薄くすることは金属溶湯の流動性、従っ
て金属溶湯の温度を一ヒげることにつながり、セラミッ
クスの耐熱衝撃性の点で問題がある。
本発明は上記の事情に鑑み、セラミックスと金属とを必
要な強度を持たせて接合する方法を提供することを目的
とし、セラミックスを金属で鋳ぐるんで接合する方法に
おいて、 鋳型の底部からセラミックス部品の接合予定部を鋳型内
に突出させ、鋳型を鋳ぐるみ金属の融点より高い温度に
加熱すると共にセラミックスの鋳型内部分を伝導と輻射
で鋳ぐるみ金属の融点近傍まで加熱したのち、金属溶湯
をセラミックス部品の接合予定部と鋳型との間の空所に
充填し、次いで鋳型を冷却させて金属溶湯を凝固させる
ことを特徴とするセラミックスと金属との鋳ぐるみ接合
方法に係る。
要な強度を持たせて接合する方法を提供することを目的
とし、セラミックスを金属で鋳ぐるんで接合する方法に
おいて、 鋳型の底部からセラミックス部品の接合予定部を鋳型内
に突出させ、鋳型を鋳ぐるみ金属の融点より高い温度に
加熱すると共にセラミックスの鋳型内部分を伝導と輻射
で鋳ぐるみ金属の融点近傍まで加熱したのち、金属溶湯
をセラミックス部品の接合予定部と鋳型との間の空所に
充填し、次いで鋳型を冷却させて金属溶湯を凝固させる
ことを特徴とするセラミックスと金属との鋳ぐるみ接合
方法に係る。
本発明は次ぎの要領で行う。
（１）鋳くるめ用金屈溶湯を入れる鋳型を用意する。
鋳型材質は鋳ぐるみ金属を溶解する場合に溶融したり軟
化したりしない材質とし、誘導加熱の場合には電気の導
体を選ぶ。
化したりしない材質とし、誘導加熱の場合には電気の導
体を選ぶ。
（２）鋳型の底部から鋳型内にセラミックスの鋳ぐるみ
部を突出して設ける。貫通部は金属溶湯が漏れないよう
に塞いでおく。
部を突出して設ける。貫通部は金属溶湯が漏れないよう
に塞いでおく。
（３）鋳型を誘導加熱またはガスバーナーで加熱すると
共に鋳型内に突出しているセラミックスを鋳型からの伝
導、輻射によって鋳ぐるみ金属の融点の下でその近傍、
好ましくは１００℃以内に加熱して、鋳造の際の熱衝撃
によってクラックが発生ずるのを防止する。鋳型の加熱
温度は必要な鋳ぐるみ強度が得られる冷却速度等の点か
ら鋳ぐるみ金属の融点より上、約１００℃以内とするの
が好ましい。
共に鋳型内に突出しているセラミックスを鋳型からの伝
導、輻射によって鋳ぐるみ金属の融点の下でその近傍、
好ましくは１００℃以内に加熱して、鋳造の際の熱衝撃
によってクラックが発生ずるのを防止する。鋳型の加熱
温度は必要な鋳ぐるみ強度が得られる冷却速度等の点か
ら鋳ぐるみ金属の融点より上、約１００℃以内とするの
が好ましい。
（４）金属溶湯は必要な流動性が得られる温度以上には
上げないようにする。
上げないようにする。
（５）鋳型内の金属溶湯でセラミックスと鋳型との間の
空所を充填する。
空所を充填する。
（６）鋳ぐるみ金属とセラミックスとの健全な接合が得
られるように鋳ぐるみ終了後の金属の凝固がセラミック
スとの接触面から鋳型の方へ向かって進行するように鋳
型を冷却させることが望ましい。
られるように鋳ぐるみ終了後の金属の凝固がセラミック
スとの接触面から鋳型の方へ向かって進行するように鋳
型を冷却させることが望ましい。
（７）鋳ぐるみ接合部に必要とされる強度を持つ鋳ぐる
み金属を選定する。
み金属を選定する。
なお金属溶湯は溶解炉で溶解してから鋳型に注入しても
良いし、或いは鋳型のまわりに誘導コイルを設けて鋳型
と共にその中に入れた材料を高周波または低周波誘導電
気によって加熱して溶解しても良い。
良いし、或いは鋳型のまわりに誘導コイルを設けて鋳型
と共にその中に入れた材料を高周波または低周波誘導電
気によって加熱して溶解しても良い。
また鋳型とセラミックスとの間の空所に金属溶湯を充填
するのは溶融金属の自重で充填するようにしてもよいし
、或いは低い流動状態または温度域で充填する場合には
加圧して強制的に充填してもよい。
するのは溶融金属の自重で充填するようにしてもよいし
、或いは低い流動状態または温度域で充填する場合には
加圧して強制的に充填してもよい。
次に添付図面を参照しながら実施例について説明する。
実施例１．第１図に示す高周波誘導コイル１の中にカー
ボン語鋳型２を設け、鋳型２の底部から鋳型内に窒化珪
素の丸棒５を突出させた。図示しない高周波電源により
鋳型と鋳型内の材料の高力黄銅４０ ｇを４０分で９５
０℃まで加熱、熔解し、窒化珪素棒は鋳型からの伝導、
輻射によって同時に予熱しておいて、鋳型内で溶解した
金属溶湯３で窒化珪素棒の先端長さ２０ｍを厚さ１．２
ｍｌの金属層で鋳ぐるんだ。高力黄銅の？８場を自重で
鋳型と窒化珪素棒との間隙（１，２Ｘ２０ｍ＋＋）に充
満させるため押湯高さｈは３５■とした。鋳ぐるみ後、
空冷し、鋳型を切削分解、して鋳ぐるみ棒を取り出し、
押湯を切断除去した。
ボン語鋳型２を設け、鋳型２の底部から鋳型内に窒化珪
素の丸棒５を突出させた。図示しない高周波電源により
鋳型と鋳型内の材料の高力黄銅４０ ｇを４０分で９５
０℃まで加熱、熔解し、窒化珪素棒は鋳型からの伝導、
輻射によって同時に予熱しておいて、鋳型内で溶解した
金属溶湯３で窒化珪素棒の先端長さ２０ｍを厚さ１．２
ｍｌの金属層で鋳ぐるんだ。高力黄銅の？８場を自重で
鋳型と窒化珪素棒との間隙（１，２Ｘ２０ｍ＋＋）に充
満させるため押湯高さｈは３５■とした。鋳ぐるみ後、
空冷し、鋳型を切削分解、して鋳ぐるみ棒を取り出し、
押湯を切断除去した。
次に鋳ぐるんだ高力黄銅の表面をＱ、２ｍｍｇＦ磨して
除去し、別に用意した鋼製の部品とろう付けして可動部
品とし、実用に供し、異常は認められなかった。
除去し、別に用意した鋼製の部品とろう付けして可動部
品とし、実用に供し、異常は認められなかった。
実施例２．第２図に示すジルコンサンド製鋳型４の底部
から窒化珪素丸棒５を鋳型内に突出させて取りつけ、鋳
型４の外側から都市ガスバーナ６で加熱した。２０分で
鋳型を６３０°Ｃまで加熱し、窒化珪素棒は鋳型からの
伝導、輻射によって予熱しておき、別に溶解した６ ６
０ ’ｃの鋳造用アルミニウム合金（ＡＣ４Ｃ）を杓で
汲出して鋳型４に注入したのち、第３図に示すように直
ちに押し棒７で圧力１．６ ｋｇ ／ ｃａで加圧し、
鋳型４と窒化珪素棒５との間隙（０，９ｍｍ）にＡＣ４
Ｃ金属溶湯を完全に充満させた。
から窒化珪素丸棒５を鋳型内に突出させて取りつけ、鋳
型４の外側から都市ガスバーナ６で加熱した。２０分で
鋳型を６３０°Ｃまで加熱し、窒化珪素棒は鋳型からの
伝導、輻射によって予熱しておき、別に溶解した６ ６
０ ’ｃの鋳造用アルミニウム合金（ＡＣ４Ｃ）を杓で
汲出して鋳型４に注入したのち、第３図に示すように直
ちに押し棒７で圧力１．６ ｋｇ ／ ｃａで加圧し、
鋳型４と窒化珪素棒５との間隙（０，９ｍｍ）にＡＣ４
Ｃ金属溶湯を完全に充満させた。
これを空冷したのち鋳型を振動破壊して鋳ぐるみ棒を取
り出し、鋳ぐるみ部にＭ５のねじを切り、ダブルナンド
をかませてねじ破断までのトルクを測定したところ４８
ｋｇ−ｃｍであった。
り出し、鋳ぐるみ部にＭ５のねじを切り、ダブルナンド
をかませてねじ破断までのトルクを測定したところ４８
ｋｇ−ｃｍであった。
上記２例とも大気中で鋳ぐるみを実施したが、狭い鋳ぐ
るみ入り口がかす取り作用をして鋳ぐるみ部への酸化物
の巻き込みは無かった。
るみ入り口がかす取り作用をして鋳ぐるみ部への酸化物
の巻き込みは無かった。
以上説明したように本発明の方法はセラミックスを予め
鋳くるみ金属の融点近傍の温度まで加熱しておいて金属
溶湯で鋳ぐるむのでセラミックスに熱衝撃を加えること
がない。また鋳型をセラミックス部品の形状に合わせて
作ることにより均一な厚さに鋳ぐるむことが出来る。ま
たセラミックスの熱膨張率よりも鋳ぐるみ金属の収縮率
が太きいので強固な接合力が得られる。更に、要求され
る接合力に対しては鋳ぐるみ金属の種類を変えることに
よって対応することができ、必要最小限の鋳ぐるみ厚さ
を採用できるため鋳ぐるみ金属を介して金属製部品とね
し加工、ろう付け、拡散接合等によって接合することが
容易に、かつ確実に行える等の実用工種々の大きな効果
が得られる。
鋳くるみ金属の融点近傍の温度まで加熱しておいて金属
溶湯で鋳ぐるむのでセラミックスに熱衝撃を加えること
がない。また鋳型をセラミックス部品の形状に合わせて
作ることにより均一な厚さに鋳ぐるむことが出来る。ま
たセラミックスの熱膨張率よりも鋳ぐるみ金属の収縮率
が太きいので強固な接合力が得られる。更に、要求され
る接合力に対しては鋳ぐるみ金属の種類を変えることに
よって対応することができ、必要最小限の鋳ぐるみ厚さ
を採用できるため鋳ぐるみ金属を介して金属製部品とね
し加工、ろう付け、拡散接合等によって接合することが
容易に、かつ確実に行える等の実用工種々の大きな効果
が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の方法の実施態様を示す縦断面図、第２
図は同じく他の実施態様を示す縦断面図、第３図は同じ
く加圧充填の要領を示す縦断面図である。 １・・・コイル、２．４・・・鋳型、３・・・金属溶湯
、５・・・窒化珪素丸棒、６・・・ガスバーナ、７・・
・押し捧出願人代理人 弁理士 鴨志１）次男 第３図
図は同じく他の実施態様を示す縦断面図、第３図は同じ
く加圧充填の要領を示す縦断面図である。 １・・・コイル、２．４・・・鋳型、３・・・金属溶湯
、５・・・窒化珪素丸棒、６・・・ガスバーナ、７・・
・押し捧出願人代理人 弁理士 鴨志１）次男 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ セラミックスを金属で鋳ぐるんで接合する方法にお
いて、 鋳型の底部からセラミックス部品の接合予定部を鋳型内
に突出させ、鋳型を鋳ぐるみ金属の融点より高い温度に
加熱すると共にセラミックスの鋳型内部分を伝導と輻射
で鋳ぐるみ金属の融点近傍まで加熱したのち、金属溶湯
をセラミックス部品の接合予定部と鋳型との間の空所に
充填し、次いで鋳型を冷却させて金属溶湯を凝固させる
ことを特徴とするセラミックスと金属との鋳くるみ接合
方法 ２ 鋳型内の金属溶湯が鋳型内で溶解された金属である
特許請求の範囲第１項記載のセラミックスと金属の接合
方法 ３ 鋳型内の金属溶湯が鋳型外で溶解されたのち鋳型に
注入された金属である特許請求の範囲第１項記載のセラ
ミックスと金属の接合方法４ 鋳型内の金属溶湯が鋳型
とセラミックスとの間の空所を自重によって充填する特
許請求の範囲第１項記載のセラミックスと金属の接合方
法５ 鋳型内の金属溶湯が加圧されて鋳型とセラミック
スとの間の空所を充填する特許請求の範囲第１項記載の
セラミックスと金属の接合方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9954383A JPS59227781A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | セラミツクスと金属の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9954383A JPS59227781A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | セラミツクスと金属の接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59227781A true JPS59227781A (ja) | 1984-12-21 |
Family
ID=14250095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9954383A Pending JPS59227781A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | セラミツクスと金属の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59227781A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07193358A (ja) * | 1992-12-17 | 1995-07-28 | Dowa Mining Co Ltd | セラミックス電子回路基板の製造方法 |
| WO1996009266A1 (fr) * | 1994-09-22 | 1996-03-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Corps d'aluminium et d'azoture de silicium lies et son procede de production |
| US6298957B1 (en) * | 1997-03-14 | 2001-10-09 | Daimlerchrysler Ag | Process for producing a component and a component produced thereby having particular use in vehicle disc brakes |
| US6648596B1 (en) * | 2000-11-08 | 2003-11-18 | General Electric Company | Turbine blade or turbine vane made of a ceramic foam joined to a metallic nonfoam, and preparation thereof |
-
1983
- 1983-06-06 JP JP9954383A patent/JPS59227781A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07193358A (ja) * | 1992-12-17 | 1995-07-28 | Dowa Mining Co Ltd | セラミックス電子回路基板の製造方法 |
| WO1996009266A1 (fr) * | 1994-09-22 | 1996-03-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Corps d'aluminium et d'azoture de silicium lies et son procede de production |
| US5904993A (en) * | 1994-09-22 | 1999-05-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Joint body of aluminum and silicon nitride and method of preparing the same |
| US6298957B1 (en) * | 1997-03-14 | 2001-10-09 | Daimlerchrysler Ag | Process for producing a component and a component produced thereby having particular use in vehicle disc brakes |
| US6648596B1 (en) * | 2000-11-08 | 2003-11-18 | General Electric Company | Turbine blade or turbine vane made of a ceramic foam joined to a metallic nonfoam, and preparation thereof |
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