JPS5991053A - セラミックを接着した複合機械部品 - 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】 本発明ｄ１士ラミック質脆性材料を金属あるいはプラス
チック等の被接合母材に接合被覆した複合機械部品の構
造に関するものである。

セラミノクハ、耐熱、耐蝕、ｌ１ｉＩ摩粍拐ｔ１として
。

非常に優れた特質を示す材料であるために、近年とみに
、他の月別１例えば金属、プラスチックと。

複合化干ることが試みられる様になった。

複合ｒヒの手段としで、（１）樹脂等に士うミック粉体
素（」を／ＴＬ合する方法、（２）溶射等によりセラミ
ック粉体を溶融被覆する方法、（３）セラミック焼結体
を接合被傑する方法等があり、とれらは目的用途によっ
て適宜使いわけられている。

これらの方法の中で、耐摩耗性については、（８）の方
法が最も１憂れているが、この方法は、接合部の信頼性
に欠けるきらいがある。

この原因は、主に次の様なことに基づく。

（１）金属、プラスチック等の被接合材料と熱膨張係数
が異なるだめに、繰り返しの温度変化によって、たとえ
温度の変化１１］が小さくても、接合部が剥離すること
がある。

（２）被接合材料と材料定数（弾性値等）が異なるため
に、応力に対する変形挙動が異なり、剥離することがあ
る。

以上（１）〜（２）等の原因で、金属やプラスチック表
面に接着、接合したセラミック材料は、往々にして剥離
等のトラブルが発生し、接合、接着の信頼度に欠ける欠
点があった。

本発明者は１以上の様な点に鑑み、完璧な接合。

接着の得られる接着構造に関して鋭意研究した結果９次
の様な仲兄を発見し、これについて先に発明考案の出願
を行っている。

こＪ）け、１′Ｊ材とセラミック材料の接合に際して。

両者の中間に、厚さ０．、？Ｍｍ、以下のゴム質弾性膜
を介在させて接合することであり、こＪｌによって−Ｆ
−記した様な問題は解決された。

こｈは従来の問題点を一挙に解決すると共に。

セラミック層に対して１分な補強効果をＪｌシえるもの
であった。

しかしながら、この技術の問題点は、たしかに上記した
点ては顕著な効果が得られたが、十ラミック層がゴム膜
の上に載置された状態になっているので、非常に微昂、
ではあるが、力がかかると変位あるいは流動が生じた。

このために微開の変位も許されない様な精密器機には適
用が難しいことであった。

本発明は、上記した様な９本発明者の先の発明考案の技
術的な問題点を解決したものであり、その要旨は、セラ
ミック質脆性材料を被接合母材に接着被覆した複合機械
部品で、該脆性材料と、該ｆｆＪ桐が、圧縮荷重に対し
ては剛性を示し、横方向の変位に対しては弾性を示す複
合側弾性膜を介してＨに接合されていることを特徴とす
るセラミック質脆性４Ａ旧を接着被覆しだ複合機械部品
の構造である。

本発明の複合側弾性膜は、基本的には、　ＩＪ”、縮荷
屯に対しては、剛性体として働き、捷たたとえば旬材と
セラミック層の伸び率の差に基づく様な、′（）へ方向
の相対的なズレに対しては、自在に順応変化してこれを
吸収する弾性体として働くことが必要であるので、この
目的に対して９弾性体と剛性体の複合形態にはいくつか
の形態が考えられる。

このうちの最も代表的な２例について１図面を用いて説
明する。

図１の例は、いわゆるコンポジットの形態のものであり
、ゴム状弾性体の中に剛性粒子（たとえば金属、セラミ
ック、プラスチックの）が分散したものである。

図２の例は９弾性膜（弾性シート）に微細なメソシー状
の貫通孔を形成させ、この貫通孔に剛性体を充填したも
のである。

寸ず図１の例から説明する。

図１は、コノポジットタイプの側弁性膜を使用したとき
の断面溝１ｚの説明図である。

（１）はセラミック層、ｆ２）ｉ（よ母材、（３）は複
合側弁往側弾性膜（３）は、コム状弾性体（４）に剛性
粒子→が分散あるいは埋め込寸ノ９．た状態の複合材料
から成り、セラミック層と旬月の両方に接着されてい本
ゴｌ、状弾性体は、あらゆる力に対して自在に変位順応
する特質はあるが、軟質であるために、セラミック層に
圧縮荷重がかかったときに、たとえ微量ではあっても、
沈下してし捷う。剛性粒子が分散することによって、こ
の粒子がセラミック層と句−月間に介在して、この荷重
を支え、セラミック層の沈下を防止する。この粒子が破
壊されないかぎり、この剛性粒子の剛性によってセラミ
ック層は固持さＩ″ｌる。

一方、横方向（母材とセラミック層に平行方向）の変位
に対しては、ゴｌ、状弾性がそのまま発揮されて、母材
とセラミックの相対的なズレは解消されてしオう１．こ
のだめに、セラミック層と１υ材にこの伸び率の差に起
因する内部応力は発生せず、剥離の様なトラブルは発生
しない。

側弁性膜は１以上の様に、力の方向によって剛性と弾性
が両方発揮される特質を有するものである。

剛性粒子−の材旧ば、金属、セラミック、シラスデック
、その他の剛性体を使用でき、使用条件（圧力、雰囲気
を考壜′シて）によって適宜選択する。

本例の場合も、この剛性のある充填体が圧縮荷重に対し
て剛性を発揮してセラミック層の沈下を防ぐ。寸だ横方
向の変位に対しても、前例と同様に、ゴム状弾性によっ
て応力が何ら残留することなく解消される。このだめに
本例の場合も剥離の様なトラブルｔよ発生しないっ 微測なメソソー状の７−トを作成する方法さしては、パ
ンチング等の方法を使うことができる。

次に、このメツ／ユ状の口通孔に剛体を充」ｉｉする方
法と１７では、たとえば、このメツ／−７−トを（セノ
材に接着−′Ｊ″る際に、この接着用接着剤を一緒に充
填してもよいし、あるいに、このノートにセラミック層
を接着する際に、この接着剤を同時に充填しても良い。

いずれにしても、母材あるいはセラミック層を接着する
際に、同時にこの貫通孔に接着剤も充唄して固化させる
方法が最も簡便である。しかもこの接着の際に圧力をか
けると９弾性ソートに弾性流動が発生すると共により密
な接触が得られ、この状態で固化すると、この弾性活動
によって、相対的な接合強度が高くなる。これは図１の
コンポ７ノトタイプにもいえることであり、可能なかぎ
り（形状的な問題等で困斡１な場合を除いて）接着、接
合時に圧力を負荷するととが好ましい。

ここで本例の場合、接着剤を同時に充填する方式では、
固化後は、この貫通孔を通して、セラミック層と母４′
Ａ間に接着固化した接着剤のブリッジかＮ’Ｊ成さノす
る。

セラミック層と母材で、このブリッジの部分が接着して
なければ１両者の相対的なスライドはスノ、−スである
が、接着されている場合１束縛されることも起ってくる
。この束縛によって、ブリノン部分の接着層が剥離する
ととも起ってくるが。

この両者ｄ°弾性／−ト部では密に接着しているので２
両者が剥離するようなことはない。ブリッジの部分υ」
むしろ無接着あるいｄ、剥離している方が＆ｒ寸しい状
態であろうしかしながら敢えて故意にこの部分を剥離さ
せる必要はなく、自然の一１′寸に。

使用中に剥離するものは何らか捷わない。

剛体を充填する方式としては、上記した方法の外に１手
間のかかる方法ではあるが、予じめ加工した剛体粒ある
いＱよ微細なボタン状の剛体を貫通孔に差しこむ方法も
ある。

また本例の場合と全く逆の形態であるが、剛体のパンチ
ノグンートの貫通孔にゴム状弾性体を充填して接着する
方式もある。

側弁性膜の厚さは、セラミック層に対する母材の補強効
果をもたせるためには、ｏ、３ｍ以丁（好ましくけ０．
１．５　ｍｍ以下）の極薄状態にすることが必要である
。この様な状態になると、外からの力に対して両者が一
体的に挙動する様になってぐる。

剛体のコノ・弾性体中での複合形態お↓びこの剛体の面
積割合にもよるが、この中間膜が厚くなると、補強効果
は小さくなってくる。

以十図１〜２は説明を簡略化するだめに、セラミック層
は、平板状のものにしたが１本発明は。

こ７１１．に限らず、全ゆる形状のものに適用すること
ができる。

複雑曲面に対１７ては、小片に分割さｉｔだヒラミック
片を隙間なく密にはりつけ、できるだけ曲面に近づいた
形にしだ後、必要に応じて、研磨加工によって伺上げる
。

まだ円筒の内周部に対しては、予し７め加工されたセラ
ミックスリーグを嵌入する方式も採用できる。

本発明で使用するセラミック材料け、焼成セラミックお
よびガラス質拐料一般を指すものであり。

セラミックとしては、アルミナ等の酸化物、炭化物、窒
化物性である。

本発明の応用外ｊｌ！Ｔは、常温近傍の比較的低い温度
で使用さＪする１１摩Ｍ精密部品が有望である。

す 本発明のセラミックｔＡ’　ｔ；Ｊｌ、焼結質であ８１
通常の溶射波１１￥やイーの他の方法のセラミック質被
膜よりも面１摩扛性は優ノ１ている。寸た接着に対して
母材に歪が生ずること、完全、確実な接着をイケること
ができる。寸だＰＪ月の拐質には何ら制約はなく、金属
、フラスチノク、木利等全ゆる種類のものを使用できる
。

【図面の簡単な説明】

図１は、コンボンノドタイプの側弁性膜を使用し、たと
きの断面構造の説明図である。 図２は、側弁性膜として、微細なメツ７−状の弾性ソー
トの貫通孔に剛体を充填したものを使用したときの断面
構造の説明図である。 出願人　　　株株会社　ア　キ　タ　　　　　′、　　
　　　八

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 セラミック質脆性祠料を被接合母材に接着被覆した複合
   機械部品で、該脆性１料と、該母材が。 Ｌ「縮荷＠に対しては剛性を示し、横方向の変位に対し
   ては弾性を示す複合側弾性膜を介して瓦に接合されてい
   ることを特徴とするセラミック質脆性利ｔ１を接着被覆
   した複合機械部品の構造。