JPS60231473A - セラミツク部材と金属部材との接合方法 - Google Patents
セラミツク部材と金属部材との接合方法Info
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- JPS60231473A JPS60231473A JP8615284A JP8615284A JPS60231473A JP S60231473 A JPS60231473 A JP S60231473A JP 8615284 A JP8615284 A JP 8615284A JP 8615284 A JP8615284 A JP 8615284A JP S60231473 A JPS60231473 A JP S60231473A
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- ceramic
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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】
〔本発明の技術分野〕
本発明は、セラミック部材と金属部材との接合方法に関
する。特に、本発明は、ターボチャージャー、ガスター
ビン、掘削ドリル等に用いられるセラミック製回転体と
金属製シャフトとの接合に好適なセラミック部材と金属
部材との接合方法に関する。
する。特に、本発明は、ターボチャージャー、ガスター
ビン、掘削ドリル等に用いられるセラミック製回転体と
金属製シャフトとの接合に好適なセラミック部材と金属
部材との接合方法に関する。
ターボチャージャ、ガスタービン、ドリル等に用いられ
る回転体は高温、高速回転（ターボチャージャ、ガスタ
ービン等）、摩耗回転（ドリル等）といった過酷な使用
条件にさらされるため、従来はＮ１ 基耐熱合金（ター
ボチャージャ、ガスタービン等）や工具鋼（ドリル等）
などが使用されてきた。
る回転体は高温、高速回転（ターボチャージャ、ガスタ
ービン等）、摩耗回転（ドリル等）といった過酷な使用
条件にさらされるため、従来はＮ１ 基耐熱合金（ター
ボチャージャ、ガスタービン等）や工具鋼（ドリル等）
などが使用されてきた。
しかし、最近、Ｓｉ３Ｎ４ 、 ＳｉＯ等の高強度のセ
ラミックが開発され、耐熱性、耐摩耗性等の向上による
高性能化や寿命の延長を狙って、上記回転体に使用する
動きが活発になってきた、一方、回転体に接続されるシ
ャフトは回転時に繰返しの曲げ応力が働くために脆性材
料であるセラミックは使用できず、炭素鋼等の金属材料
が使用されるが、その結果、セラミック製の回転体と金
属製のシャフトを強固に接合する必要が生じてきた。
ラミックが開発され、耐熱性、耐摩耗性等の向上による
高性能化や寿命の延長を狙って、上記回転体に使用する
動きが活発になってきた、一方、回転体に接続されるシ
ャフトは回転時に繰返しの曲げ応力が働くために脆性材
料であるセラミックは使用できず、炭素鋼等の金属材料
が使用されるが、その結果、セラミック製の回転体と金
属製のシャフトを強固に接合する必要が生じてきた。
しかし、従来から電気部品等に用いられてきたセラミッ
クと金属の接合法であるＭＯ−Ｍｕ メタライジング＋
Ａｇ ろう付法（セラミック表面にＭｏ 、 Ｍｕ 粉
末をメタライジングしたあと金属とＡｇ ろう付する方
法）や接着剤、焼きばめ等の方法は使用条件が過酷な場
合、採用できず、さらに高強度、高信頼性を有する接合
法の開発が必要である。
クと金属の接合法であるＭＯ−Ｍｕ メタライジング＋
Ａｇ ろう付法（セラミック表面にＭｏ 、 Ｍｕ 粉
末をメタライジングしたあと金属とＡｇ ろう付する方
法）や接着剤、焼きばめ等の方法は使用条件が過酷な場
合、採用できず、さらに高強度、高信頼性を有する接合
法の開発が必要である。
そζで、本発明者等は、セラミックと金属との接合方法
に関し、特にセラミックの割れを防止して強固に接合す
る手段として、インサート材を用いる方法を、すでに提
案している。
に関し、特にセラミックの割れを防止して強固に接合す
る手段として、インサート材を用いる方法を、すでに提
案している。
すなわち、インサート材として、Ｎｉ と金属酸化物、
窒化物又は炭化物、もしくは（ｕ と金属酸化物、窒化
物又は炭化物を使用するもの（特願昭５８−２５７９８
６号参照）、ないしは、０ｕ２０． Ｎｉｐ、 ５ｉ０
２ 、Ｆｅｄ、 Ａｇｏ 、 Ａｔ２０３．ＭｏＯ。
窒化物又は炭化物、もしくは（ｕ と金属酸化物、窒化
物又は炭化物を使用するもの（特願昭５８−２５７９８
６号参照）、ないしは、０ｕ２０． Ｎｉｐ、 ５ｉ０
２ 、Ｆｅｄ、 Ａｇｏ 、 Ａｔ２０３．ＭｏＯ。
ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＡｕＯ、Ｃ！ｒ２０３．Ｃｏｏ、
ＺｒＯ２、Ｔａｇ、 ＷＯ２゜ｌｂＯ、ＭｇＯ、ＯａＯ
、Ｙ２Ｏ３のいずれか１つと、Ｏｕ。
ＺｒＯ２、Ｔａｇ、 ＷＯ２゜ｌｂＯ、ＭｇＯ、ＯａＯ
、Ｙ２Ｏ３のいずれか１つと、Ｏｕ。
Ｎｉ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ａｇ、Ａｔ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ａ
ｕ、Ｏｒ、ＣＯ，Ｚｒ。
ｕ、Ｏｒ、ＣＯ，Ｚｒ。
Ｔａ 、 Ｗ 、 Ｎｂ 、 Ｍｇ のいずれか１つを
混合した複合インサートを使用するもの（特願昭５８−
２３８８１８号参照）である。そして、このようなイン
サート材をセラミック接合面にイオンブレーティング又
は溶射て密着固定した後、加熱反応促進処理して金属と
強固に冶金的接合させるものである。
混合した複合インサートを使用するもの（特願昭５８−
２３８８１８号参照）である。そして、このようなイン
サート材をセラミック接合面にイオンブレーティング又
は溶射て密着固定した後、加熱反応促進処理して金属と
強固に冶金的接合させるものである。
本発明者等は、セラミックと金属との接合、特にセラミ
ック製回転体と金属製シャフトとの接合に関し、よシ一
層の研究を重ねた結果、本発明を完成したものである。
ック製回転体と金属製シャフトとの接合に関し、よシ一
層の研究を重ねた結果、本発明を完成したものである。
すなわち、本発明は、セラミック部材と金属部材とのよ
り強固な接合手段を提供することを特徴とする特に本発
明は、セラミック製の回転体と金属製のシャフトを接合
するにあたシ、過酷な回転に耐える様な高強度、高信頼
性を有するセラミック部材と金属部材との接合方法を提
供することを目的とする。
り強固な接合手段を提供することを特徴とする特に本発
明は、セラミック製の回転体と金属製のシャフトを接合
するにあたシ、過酷な回転に耐える様な高強度、高信頼
性を有するセラミック部材と金属部材との接合方法を提
供することを目的とする。
そして、本発明は、上記目的を達成する手段として、セ
ラミック部材の継手部を円柱状とａこれに金属製パイプ
を挿入させ、接合するように構成した点にある。すなわ
ち、本発明は、（１） セラミック部材と金属部材とを
接合する方法に於いて、セラミック部材の継手部を円柱
状とし、これに若干内径を大きくシ、端部を閉じた金属
製パイプを挿入し、これを容器内に圧力媒体と共に封入
し、オートクレーブ中で加熱・加圧して拡散溶接し、次
いで、該パイプと金属部材とを溶接することを特徴とす
るセラミック部材と金属部材との接合方法。
ラミック部材の継手部を円柱状とａこれに金属製パイプ
を挿入させ、接合するように構成した点にある。すなわ
ち、本発明は、（１） セラミック部材と金属部材とを
接合する方法に於いて、セラミック部材の継手部を円柱
状とし、これに若干内径を大きくシ、端部を閉じた金属
製パイプを挿入し、これを容器内に圧力媒体と共に封入
し、オートクレーブ中で加熱・加圧して拡散溶接し、次
いで、該パイプと金属部材とを溶接することを特徴とす
るセラミック部材と金属部材との接合方法。
（２）セラミック部材の円柱状面又は金属製パイプの内
面に、Ｎｉ と金属酸化物、窒化物又は炭化物、もしく
はＣｕ と金属酸化物、窒化物又は炭化物をインサート
材としてコーテングする特許請求の範囲第１項記載のセ
ラミック部材と金属部材との接合方法。
面に、Ｎｉ と金属酸化物、窒化物又は炭化物、もしく
はＣｕ と金属酸化物、窒化物又は炭化物をインサート
材としてコーテングする特許請求の範囲第１項記載のセ
ラミック部材と金属部材との接合方法。
（６） セラミック部材の円柱状面又は金属製パイプの
内面に、Ｃｕ２Ｏ、ＮｉＯ、Ｓｉｎｇ 、 ＰｅＯ、Ａ
ｇｏ 。
内面に、Ｃｕ２Ｏ、ＮｉＯ、Ｓｉｎｇ 、 ＰｅＯ、Ａ
ｇｏ 。
Ａ４０３ 、ＭｏＯ、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＡｕＯ、０ｒ
２０３ 、 Ｃｏｏ 、 ＺｒＯ２゜ＴａＯ、ＷＯ２、
ＮｂＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｙ２Ｏ３のいづれか１つと、
Ｃｕ’、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ａｇ、Ａｔ、Ｍｏ、Ｔｉ、
Ｚｎ、Ａｕ。
２０３ 、 Ｃｏｏ 、 ＺｒＯ２゜ＴａＯ、ＷＯ２、
ＮｂＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｙ２Ｏ３のいづれか１つと、
Ｃｕ’、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ａｇ、Ａｔ、Ｍｏ、Ｔｉ、
Ｚｎ、Ａｕ。
Ｏｒ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｗ、ＮＪ）ｒｉｇ のいづれ
か１つを混合した複合インサート材をコーティングする
特許請求の範囲第１項記載のセラミック部材と金属部材
との接合方法。
か１つを混合した複合インサート材をコーティングする
特許請求の範囲第１項記載のセラミック部材と金属部材
との接合方法。
（４） セラミック部材の円柱状面又は金属製パイプの
内面に、Ｎｉ 、 （！ｕ、、 Ｏｒをインサート材と
してコーティングする特許請求の範囲第１項記載のセラ
ミック部材と金属部材との接合方丸である。
内面に、Ｎｉ 、 （！ｕ、、 Ｏｒをインサート材と
してコーティングする特許請求の範囲第１項記載のセラ
ミック部材と金属部材との接合方丸である。
以下、本発明をセラミック製回転体と金属製シャフトと
の接合を例としてあけ、第１〜４図に基づいて詳細に説
明するが、本発明は、これのみに限定されるものではな
く、セラミック製回転体以外にセラミック製静止構造体
を金属部材に接合する場合も当然のことながら本発明に
包含されるものである１゜ 第１図（ａ） 、 （ｂ）は不発、明の実施例であるセ
ラミック製回転体と金属製パイプとを接合するための工
程図を示し、第２図は、同接合時の加圧工程を示す図で
あシ、第３図は金属製パイプに金属製シャフトを接合す
る際の該パイプ端面加工工程を示し、第４図は、同パイ
プと金属製シャフトを接合する工程を示す図である。
の接合を例としてあけ、第１〜４図に基づいて詳細に説
明するが、本発明は、これのみに限定されるものではな
く、セラミック製回転体以外にセラミック製静止構造体
を金属部材に接合する場合も当然のことながら本発明に
包含されるものである１゜ 第１図（ａ） 、 （ｂ）は不発、明の実施例であるセ
ラミック製回転体と金属製パイプとを接合するための工
程図を示し、第２図は、同接合時の加圧工程を示す図で
あシ、第３図は金属製パイプに金属製シャフトを接合す
る際の該パイプ端面加工工程を示し、第４図は、同パイ
プと金属製シャフトを接合する工程を示す図である。
１はＳｉ３Ｎ４ 、、ＳｉＣ，ＺｒＯ２、Ａｔ２０３等
のセラミック製回転体、２はコパール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ
ｏ 合金）、炭素鋼、ステンレス鋼、Ｎｉ 合金等の一
方の端部が閉じた金属製パイプ、３はセラミック回転体
の継手部に移行するＲ部、４は継手部となるセラミック
円柱部、５は継手部に３次元の加圧力を伝達するＺｒＯ
２等をはじめとするセラミック粉あるいは石膏等の粉末
の圧力媒体、６はステンレス鋼、炭素鋼等の容器、７は
容器内外の気密を確保するための溶接部である。
のセラミック製回転体、２はコパール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ
ｏ 合金）、炭素鋼、ステンレス鋼、Ｎｉ 合金等の一
方の端部が閉じた金属製パイプ、３はセラミック回転体
の継手部に移行するＲ部、４は継手部となるセラミック
円柱部、５は継手部に３次元の加圧力を伝達するＺｒＯ
２等をはじめとするセラミック粉あるいは石膏等の粉末
の圧力媒体、６はステンレス鋼、炭素鋼等の容器、７は
容器内外の気密を確保するための溶接部である。
第１図の（ａ）の如く、セラミック製回転体１と金属製
パイプ２を相対させ、第１図の（ｂ）の如く、その両者
をかん合させる。その際、この円柱部４又は金属製パイ
プ２の内面に、前述した複合インサート材ないしはイン
サート材がコーテングされているものである。
パイプ２を相対させ、第１図の（ｂ）の如く、その両者
をかん合させる。その際、この円柱部４又は金属製パイ
プ２の内面に、前述した複合インサート材ないしはイン
サート材がコーテングされているものである。
又、セラミック回転体１の継手部となる上記円柱部４と
金属製パイプ２との間隙Ｘは０．０１＋、、ＩＩＩ 〜
０．２ ｍｍを採用する。（０，０１１１＋ｍ以下では
かん合挿入が困難であり、α２ＩＩＩＩ１１以上では後
述する３次元加圧拡散溶接で圧力媒体５の粉末が接合面
に侵入しゃすくなυ、接合を阻害するためである。） 次いでこのようにかん合された円柱部４とパイプ２とを
、第２図に示すように、金属製容器６の中央部にセット
する。そしてその周囲に圧力媒体５の粉末を圧密して詰
めたあと、容器６の上端にふたをし、溶接７で内部を密
閉する。
金属製パイプ２との間隙Ｘは０．０１＋、、ＩＩＩ 〜
０．２ ｍｍを採用する。（０，０１１１＋ｍ以下では
かん合挿入が困難であり、α２ＩＩＩＩ１１以上では後
述する３次元加圧拡散溶接で圧力媒体５の粉末が接合面
に侵入しゃすくなυ、接合を阻害するためである。） 次いでこのようにかん合された円柱部４とパイプ２とを
、第２図に示すように、金属製容器６の中央部にセット
する。そしてその周囲に圧力媒体５の粉末を圧密して詰
めたあと、容器６の上端にふたをし、溶接７で内部を密
閉する。
このあと、オートクレーブ中で、これを加熱加圧し、前
記セラミック円柱部４と金属製パイプ２を接合する。そ
の際の施工条件は加熱温度５００℃以上１４００’Ｃ以
下、加圧力０．１嬌４−以上２０ ｋｇ／ｍｒｔ？以下
、時間は５分以上５時間以下とする。
記セラミック円柱部４と金属製パイプ２を接合する。そ
の際の施工条件は加熱温度５００℃以上１４００’Ｃ以
下、加圧力０．１嬌４−以上２０ ｋｇ／ｍｒｔ？以下
、時間は５分以上５時間以下とする。
それぞれの数値の下限以下の条件ではセラミック製回転
体１と金属製パイプ２の反応性が低いため、接合欠陥が
生じ易く、上限以上ではコスト高となることと、接合性
向上にもはや寄与するところがないためである。まｆｃ
１加圧加圧像いと金属製パイプ２とセラミック円柱部４
の接触、密着も生じないので、加圧力を０−１ｋｇ／ｃ
ｔｒＰ以上とする必要がおる。接合が終了すると、第６
図に示す如く、金属製パイプ２の端面を加工し、次いで
、第４図に示す如く、炭素鋼、ステンレス鋼、Ｎｉ 合
金等の金属製シャフト８と金属製パイプ２とを電子ビー
ム溶接、レーザ溶接、ＴＩＧ溶接等で溶接部９を形成し
、接合、組立を完了する。
体１と金属製パイプ２の反応性が低いため、接合欠陥が
生じ易く、上限以上ではコスト高となることと、接合性
向上にもはや寄与するところがないためである。まｆｃ
１加圧加圧像いと金属製パイプ２とセラミック円柱部４
の接触、密着も生じないので、加圧力を０−１ｋｇ／ｃ
ｔｒＰ以上とする必要がおる。接合が終了すると、第６
図に示す如く、金属製パイプ２の端面を加工し、次いで
、第４図に示す如く、炭素鋼、ステンレス鋼、Ｎｉ 合
金等の金属製シャフト８と金属製パイプ２とを電子ビー
ム溶接、レーザ溶接、ＴＩＧ溶接等で溶接部９を形成し
、接合、組立を完了する。
なお、継手部には前記したインサート材を用いるのを原
則とするが、稼動条件が比較的緩やかな場合は、Ｎｉ
、 Ｏｕ 、 Ｏｒなどを蒸着、メッキなどの手法によ
シコーティングにおいても良く、また、インサート材な
しで直接接合も可能である。
則とするが、稼動条件が比較的緩やかな場合は、Ｎｉ
、 Ｏｕ 、 Ｏｒなどを蒸着、メッキなどの手法によ
シコーティングにおいても良く、また、インサート材な
しで直接接合も可能である。
又、第２図で金属製容器６に１個の部材が挿入されたも
のを示しているが、当然乍ら多数個の挿入を行っても良
いことは言うまでもない。
のを示しているが、当然乍ら多数個の挿入を行っても良
いことは言うまでもない。
本発明は、上記したように、セラミック製回転体の継手
部となる部分を円柱状とし、相手の金属製パイプをがん
合挿入した継手形状を採用することならびにオートクレ
ーブ中でガス圧で、第２図に示した当該部材を内蔵した
金属容器６を加熱下で３次元方向に加圧することにより
、金属製パイプ２が均一に塑性変形してセラミック円柱
部４に密着して強固な拡散だ接継子が得られる。
部となる部分を円柱状とし、相手の金属製パイプをがん
合挿入した継手形状を採用することならびにオートクレ
ーブ中でガス圧で、第２図に示した当該部材を内蔵した
金属容器６を加熱下で３次元方向に加圧することにより
、金属製パイプ２が均一に塑性変形してセラミック円柱
部４に密着して強固な拡散だ接継子が得られる。
即ち、上記円柱はめ込み継手でろ次元加圧を行うことで
はじめて全継手面に均等な加圧力が付加され、良好な接
合が完遂されることになる。
はじめて全継手面に均等な加圧力が付加され、良好な接
合が完遂されることになる。
このように、６次元加圧を行うことでセラミック製回転
体１、金属製パイプ２、その継手部、いずれにも均等加
圧が加わるため、部材の偏加圧による破損も生じない。
体１、金属製パイプ２、その継手部、いずれにも均等加
圧が加わるため、部材の偏加圧による破損も生じない。
すなわち、この加圧はオートクレーブ中のガス圧が、金
属製容器中の粉末に伝達され、ついで継手部、部材に伝
達されることとなるからでｂる。また、この都合部に本
発明者等が提案した前記のインサート材を使用すること
によって、より高強度の接合が得られるものである。こ
れは、インサート材中のセラミックがセラミック製回転
体とイオン結合あるいは共有結合を主体に拡散接合し、
インサート材中の金属が金属製パイプと金属結合で拡散
接合し、良好な接合が成就する。一方、Ｎ１゜Ｏｕ 、
Ｏｒインサートおよび、直接接合の場合は、これら金
属の表面に存在する微量酸化物が酸化物系セラミック製
回転体では、その構成酸化物と、また非酸化物系セラミ
ック製回転体ではその焼結助剤として含まれている酸化
物と夫々反応して、接合し、これら金属と金属製パイプ
とは金属同志の接合となυ、容易に接合が成就する。（
これら金属の表面に存在する酸化物は加圧によ勺部分的
に破壊され、清浄な金属の露出面と強固に拡散接合する
）。
属製容器中の粉末に伝達され、ついで継手部、部材に伝
達されることとなるからでｂる。また、この都合部に本
発明者等が提案した前記のインサート材を使用すること
によって、より高強度の接合が得られるものである。こ
れは、インサート材中のセラミックがセラミック製回転
体とイオン結合あるいは共有結合を主体に拡散接合し、
インサート材中の金属が金属製パイプと金属結合で拡散
接合し、良好な接合が成就する。一方、Ｎ１゜Ｏｕ 、
Ｏｒインサートおよび、直接接合の場合は、これら金
属の表面に存在する微量酸化物が酸化物系セラミック製
回転体では、その構成酸化物と、また非酸化物系セラミ
ック製回転体ではその焼結助剤として含まれている酸化
物と夫々反応して、接合し、これら金属と金属製パイプ
とは金属同志の接合となυ、容易に接合が成就する。（
これら金属の表面に存在する酸化物は加圧によ勺部分的
に破壊され、清浄な金属の露出面と強固に拡散接合する
）。
オートクレーブ中での加熱、加圧が終了すると冷却する
が、冷却過程においてセラミック円柱部の熱膨張係数（
Ｓ１３Ｎ４．Ｓ１Ｃ・・・５〜４ｘ１０−ＶＣｌＡｚ、
、ｏ３． Ｚｒσ２・・・７〜８×１０″″６／℃）が
金属製パイプの熱膨張係数（炭素鋼・・・１２ Ｘ １
ｏ−”７℃。
が、冷却過程においてセラミック円柱部の熱膨張係数（
Ｓ１３Ｎ４．Ｓ１Ｃ・・・５〜４ｘ１０−ＶＣｌＡｚ、
、ｏ３． Ｚｒσ２・・・７〜８×１０″″６／℃）が
金属製パイプの熱膨張係数（炭素鋼・・・１２ Ｘ １
ｏ−”７℃。
ステンレス鋼・・・１７ Ｘ １０−／℃、Ｎｉ合金・
・・１２ Ｘ １ ｏ−６７ｃ 、コバール・・・５
Ｘ １０−６／℃）よシ小さいため、金属製パイプがセ
ラミック円柱よシ大きく収縮し、セラミックに密着し々
から冷却する。即ち、接合面には剥離力は全く生ぜず、
逆に密着方向に力が作用して冷却し、すぐれた継手を得
ることができる。
・・１２ Ｘ １ ｏ−６７ｃ 、コバール・・・５
Ｘ １０−６／℃）よシ小さいため、金属製パイプがセ
ラミック円柱よシ大きく収縮し、セラミックに密着し々
から冷却する。即ち、接合面には剥離力は全く生ぜず、
逆に密着方向に力が作用して冷却し、すぐれた継手を得
ることができる。
なお、オートクレーブ中での刃口熱、加圧による接合に
類似するものとして焼はめ結合がある〃ζこの焼ばめは
温度を一定時間、均一に保持することが困難であること
、加圧力を大きく負荷することが困難であること等より
、十分な拡散接合の遂行が不能であり、且つまた、セラ
ミックに加圧応力が負荷された部分と負荷されない部分
との境界でセラミックが破損しやすい欠点を有するが、
本発明は前述した如く、これらの不具合点を全て解決し
うるものである。
類似するものとして焼はめ結合がある〃ζこの焼ばめは
温度を一定時間、均一に保持することが困難であること
、加圧力を大きく負荷することが困難であること等より
、十分な拡散接合の遂行が不能であり、且つまた、セラ
ミックに加圧応力が負荷された部分と負荷されない部分
との境界でセラミックが破損しやすい欠点を有するが、
本発明は前述した如く、これらの不具合点を全て解決し
うるものである。
以上のように、セラミック製回転体に金属製パイプが接
合されると、金属シャフトとは通常の溶接法で溶接が可
能であり、全工程の接合が完了する。
合されると、金属シャフトとは通常の溶接法で溶接が可
能であり、全工程の接合が完了する。
以上本発明の詳細な説明したが、さらに本発明の具体例
をあけ、本発明をより詳細に説明する。第５図は以下の
本発明の具体例１〜４を説明するための図であって、セ
ラミック製回転体と金属製パイプとの概要寸法図である
。１〔具体例１〕 供試材として５ｉ３１’＋４の回転体１、コバールのパ
イプ２５ＵＳ３０４のシャフト８を用いた。回転体１は
直径が２００ ｍｍ （Ａ） 、継手部の円柱部が３０
ＬＬＩＩＩｌφ（Ｂ）、長さｓＯｒｎｍｃｏ＞で接合部
となる部分に５ｉｓＮ４ ＋ Ｎ１ （重量％で５１３
Ｎ４／Ｎ１＝３０／７０）をＰＶＤコーティングした。
をあけ、本発明をより詳細に説明する。第５図は以下の
本発明の具体例１〜４を説明するための図であって、セ
ラミック製回転体と金属製パイプとの概要寸法図である
。１〔具体例１〕 供試材として５ｉ３１’＋４の回転体１、コバールのパ
イプ２５ＵＳ３０４のシャフト８を用いた。回転体１は
直径が２００ ｍｍ （Ａ） 、継手部の円柱部が３０
ＬＬＩＩＩｌφ（Ｂ）、長さｓＯｒｎｍｃｏ＞で接合部
となる部分に５ｉｓＮ４ ＋ Ｎ１ （重量％で５１３
Ｎ４／Ｎ１＝３０／７０）をＰＶＤコーティングした。
コバールのパイプ２は内径３０．０５間φ（Ｄ）、外径
３６．．０５配φ（Ｅ）、長さ５５ｍｍ（Ｆ）（端部は
５ ｍｍの肉厚をもつ中実部を有する）である。
３６．．０５配φ（Ｅ）、長さ５５ｍｍ（Ｆ）（端部は
５ ｍｍの肉厚をもつ中実部を有する）である。
両者をかん合したあと、厚さ１薗の５ＵＳ３０４製容器
６内の中心部に挿入し、その周囲にＺｒ Ｏ２粉末を封
入したあと、厚さ１ ｍ１ｌｌのＳＵＳ ５０ ’４製
上ぶたをかぶせ、周囲をシール溶接した。
６内の中心部に挿入し、その周囲にＺｒ Ｏ２粉末を封
入したあと、厚さ１ ｍ１ｌｌのＳＵＳ ５０ ’４製
上ぶたをかぶせ、周囲をシール溶接した。
次いで、これをオートクレーブに入れ、１２００℃に加
熱し、Ａｒ ガス圧１ｏ ｏ ｏ ｋｇ／ｃＩ１１２、
加熱保持時間２時間で３次元加圧の拡散溶接を行った。
熱し、Ａｒ ガス圧１ｏ ｏ ｏ ｋｇ／ｃＩ１１２、
加熱保持時間２時間で３次元加圧の拡散溶接を行った。
その結果、非接合部がなく、良好な継手性能を有する５
ｉ３Ｎ４−コバールの継手が得られ九そのあと、この接
合体のコバール端部をＳｉ３Ｎ４円柱部と同じ径をもつ
ように穴あけ加工し、該コバールのパイプ２と５ＵＳ３
０４製のシャフト８とを電子ビーム溶接で溶接して、所
定の回転構造体を得た。最後に該回転構造体を回転試験
したが、良好な回転性能が得られ、高信頼性を有する継
手が形成されることが判明した。
ｉ３Ｎ４−コバールの継手が得られ九そのあと、この接
合体のコバール端部をＳｉ３Ｎ４円柱部と同じ径をもつ
ように穴あけ加工し、該コバールのパイプ２と５ＵＳ３
０４製のシャフト８とを電子ビーム溶接で溶接して、所
定の回転構造体を得た。最後に該回転構造体を回転試験
したが、良好な回転性能が得られ、高信頼性を有する継
手が形成されることが判明した。
〔具体例２〕
供試材として、Ａｔ２０３の回転体、炭素鋼のパイプ、
ＮｉＣｒＭｏ 鋼のシャフトを用いた。回転体は直径が
３０ｍｍ（Ａ）、継手部の円柱部が１０ｍｍφ（Ｂ）、
長さ１５＋ｎ＋ｎ（０）で接合部となる部分に０ｕ２０
＋ Ｏｕ （重量％で０ｕ２０１０ｕ ＝ ２ ｏ／
８０）をＰＶＤコーティングした。炭素鋼パイプは内径
１０．０５ｍｍφ（Ｄ）、外径１４．０５ ｍｍφ（Ｅ
）、長さ１７Ｍ（Ｆ）（端部は２ ｍｍの肉厚をもつ中
実部を有する）である。
ＮｉＣｒＭｏ 鋼のシャフトを用いた。回転体は直径が
３０ｍｍ（Ａ）、継手部の円柱部が１０ｍｍφ（Ｂ）、
長さ１５＋ｎ＋ｎ（０）で接合部となる部分に０ｕ２０
＋ Ｏｕ （重量％で０ｕ２０１０ｕ ＝ ２ ｏ／
８０）をＰＶＤコーティングした。炭素鋼パイプは内径
１０．０５ｍｍφ（Ｄ）、外径１４．０５ ｍｍφ（Ｅ
）、長さ１７Ｍ（Ｆ）（端部は２ ｍｍの肉厚をもつ中
実部を有する）である。
両者をがん合したあと、厚さ１■の８８４１ 容器内の
中心部に挿入し、その周囲に石膏粉末を封入したあと、
厚さ１Ｍの５Ｓ４１ Ｍ上ぶたをかぶせ、周囲をシール
溶接した。
中心部に挿入し、その周囲に石膏粉末を封入したあと、
厚さ１Ｍの５Ｓ４１ Ｍ上ぶたをかぶせ、周囲をシール
溶接した。
次いで、これをオートクレーブに入れ、１０５０℃に加
熱し、Ａｒ ガス圧５００ ｋｇ／Ｃ−１加熱保持時間
２時間で６次元加圧の拡散溶接を行つ丸その結果、非接
合部がなく、良好な継手性能を有するＡｔ２０３−炭素
鋼の継手が得られた。そのあと、この接合体の炭素鋼端
部をＡｔ２０３ 円柱部と同じ径をもつよう、穴あけ加
工し、該炭素鋼とＮｉＣｒＭｏ 鋼製のシャフトとを電
子ビーム溶接で溶接して、所定の回転構造体を得た。最
後に該回転構造体を回転試験したが、良好な回転性能が
得られ、高信頼性を有する継手が形成されることか判明
した。
熱し、Ａｒ ガス圧５００ ｋｇ／Ｃ−１加熱保持時間
２時間で６次元加圧の拡散溶接を行つ丸その結果、非接
合部がなく、良好な継手性能を有するＡｔ２０３−炭素
鋼の継手が得られた。そのあと、この接合体の炭素鋼端
部をＡｔ２０３ 円柱部と同じ径をもつよう、穴あけ加
工し、該炭素鋼とＮｉＣｒＭｏ 鋼製のシャフトとを電
子ビーム溶接で溶接して、所定の回転構造体を得た。最
後に該回転構造体を回転試験したが、良好な回転性能が
得られ、高信頼性を有する継手が形成されることか判明
した。
〔具体例３〕
供試材としてＳｉＣの回転体、コバールのノくイブ、Ｎ
ｉＣｒＭｏ 鋼のシャフトを用いた７、回転体は直径が
１５０ ｍｍ （Ａ）、継手部の円柱部が２０帥φ（Ｂ
）、長さ４ｏｍｍ（（りで、接合部となる部分にＮ１
をＰＶＤコーティングした。コバールの〕くイブは内径
２０．１ ｍｍφ（Ｄ）、外径２４．１ ｍｍφ（ＩＩ
Ｃ）、長さ４２ｍｍ（Ｆ）（端部は２ ｍｍの肉厚をも
つ中実部を有する）である。
ｉＣｒＭｏ 鋼のシャフトを用いた７、回転体は直径が
１５０ ｍｍ （Ａ）、継手部の円柱部が２０帥φ（Ｂ
）、長さ４ｏｍｍ（（りで、接合部となる部分にＮ１
をＰＶＤコーティングした。コバールの〕くイブは内径
２０．１ ｍｍφ（Ｄ）、外径２４．１ ｍｍφ（ＩＩ
Ｃ）、長さ４２ｍｍ（Ｆ）（端部は２ ｍｍの肉厚をも
つ中実部を有する）である。
両者をかん合したあと、厚さ１＋ｎｍの５ＬＩＳ ３０
４容器内の中心部に挿入し、その周囲にＺｒＯ□粉末を
封入したあと、厚さ１ ｍｍのＳＵＳ ５０４製上ぶた
をかぶせ、周囲をシール溶接した。
４容器内の中心部に挿入し、その周囲にＺｒＯ□粉末を
封入したあと、厚さ１ ｍｍのＳＵＳ ５０４製上ぶた
をかぶせ、周囲をシール溶接した。
次いで、これをオートクレーブに入れ、１１００℃に加
熱し、Ａｒ ガス圧１５００ ｋｇ／ｃｒＡ加熱保持時
間１時間で３次元加圧の拡散溶接を行ったその結果、非
接合部がなく、良好な継手性能を有する８ｉ０−コバー
ルの継手が得られた。
熱し、Ａｒ ガス圧１５００ ｋｇ／ｃｒＡ加熱保持時
間１時間で３次元加圧の拡散溶接を行ったその結果、非
接合部がなく、良好な継手性能を有する８ｉ０−コバー
ルの継手が得られた。
そのあと、この接合体のコバール端部をｓｉｃ円柱部と
同じ径をもつように穴あけ加工し、該コバールとＮｉ（
！ｒＭｏ ’４１４Ｍのシャフトとをレーザ溶接して、
所定の回転構造体を得た。最後に、該回転構造体を回転
試験したが、良好な回転性能が得られ、高信頼性を有す
る継手が形成されることが判明した。
同じ径をもつように穴あけ加工し、該コバールとＮｉ（
！ｒＭｏ ’４１４Ｍのシャフトとをレーザ溶接して、
所定の回転構造体を得た。最後に、該回転構造体を回転
試験したが、良好な回転性能が得られ、高信頼性を有す
る継手が形成されることが判明した。
以上の具体例１〜３においては、特殊なインサート材を
用いた場合について述べたが、具体例１のインサート材
（Ｅｌｉ３Ｎ４＋Ｎｉ）の代シに、他のＮ１ と金属酸
化物、窒化物又は炭化物もしくはＣｕ と金属酸化物、
窒化物又は炭化物をインサート材として用いても具体例
１とはｙ同様な結果が得られ、又具体例２のインサート
材（ｃｕ２＋ Ｑｕ）の代シに、０ｕ２０ 、 ＮｉＯ
、５ｉ０２ 、 ＦｅＯ、Ａｇｏ 。
用いた場合について述べたが、具体例１のインサート材
（Ｅｌｉ３Ｎ４＋Ｎｉ）の代シに、他のＮ１ と金属酸
化物、窒化物又は炭化物もしくはＣｕ と金属酸化物、
窒化物又は炭化物をインサート材として用いても具体例
１とはｙ同様な結果が得られ、又具体例２のインサート
材（ｃｕ２＋ Ｑｕ）の代シに、０ｕ２０ 、 ＮｉＯ
、５ｉ０２ 、 ＦｅＯ、Ａｇｏ 。
Ａｔ２０３ 、ＭｏＯ，ＴｉＯ２、ＺｎＯ，ＡｕＯ，０
ｒ２０３ 、Ｃｏｏ、ＺｒＯ２。
ｒ２０３ 、Ｃｏｏ、ＺｒＯ２。
ＴａＯ、ＷＯ２、ＮｂＯ、ＭｇＯ、ＯａＯ、Ｙ２Ｏ３の
いずれか一つと、Ｏｕ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ａｇ、Ａｔ
、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ａｕ、Ｏｒ。
いずれか一つと、Ｏｕ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ａｇ、Ａｔ
、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ａｕ、Ｏｒ。
ｃｏ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｍｇのいずれか一つを混
合した複合インサート材として用いても、具体例２とは
ｙ同様な結果が得られ、更に又具体例３のインサート部
材（Ｎ１）の代りに、Ｃｕ１Ｃｒをインサート材と用い
てもはソ具体例３と同様な結果が得られた。
合した複合インサート材として用いても、具体例２とは
ｙ同様な結果が得られ、更に又具体例３のインサート部
材（Ｎ１）の代りに、Ｃｕ１Ｃｒをインサート材と用い
てもはソ具体例３と同様な結果が得られた。
〔具体例４〕
供試材としてＳｉＯの回転体、コバールのパイプ、Ｎｉ
Ｎ１０ｒ 鋼のシャツトラ用いた。回転体は直径が１５
０ｍｍ（Ａ）、継手部の円柱部が２０＋ｎｍφ（Ｂ）、
長さ４０ＩＩＩｆｆｌ（Ｃ）である１、コバールのパイ
プは内径２０．１ ｍｎ＋φ（Ｄ）、外径２４、１１１
１［＋１φ（Ｅ）、長さ４２ｍｍぐＦ）（端部は２ ｍ
ｌの肉厚をもつ中実部を有する）である。
Ｎ１０ｒ 鋼のシャツトラ用いた。回転体は直径が１５
０ｍｍ（Ａ）、継手部の円柱部が２０＋ｎｍφ（Ｂ）、
長さ４０ＩＩＩｆｆｌ（Ｃ）である１、コバールのパイ
プは内径２０．１ ｍｎ＋φ（Ｄ）、外径２４、１１１
１［＋１φ（Ｅ）、長さ４２ｍｍぐＦ）（端部は２ ｍ
ｌの肉厚をもつ中実部を有する）である。
両者を直接かん合したあと、厚さ１ ｆｆ１ｌｌｌの５
ＵＳ５０４容器内の中心部に挿入し、その周囲に石膏粉
末を封入したあと、厚さ１闘の５ＵＳ１５０４製上ぶた
をかぶせ、周囲をシール溶接した。次いで、これをオー
トクレーブに入れ、１１００℃に加熱し、Ａｒ ガス圧
１５００ ｋＪ１／ｃｖＰ１加熱保持時間１時間で３次
元加圧の拡散溶接を行ったその結果、非接合部がなく良
好な継手性能を有する５ｉＯ−コバールの継手が得られ
た。そのちと、この接合体のコバール端部をＳｉＯ円柱
部と同じ径をもつように穴あけ加工し該コバールとＮｉ
Ｎ１０ｒ ＩＡ製のシャフトとをレーザ溶接して、所定
の回転構造体を得た１、最後に、該回転構造体を回転試
験したが、良好な回転性能が得られ、高信頼性を有する
継手が形成されることが判明した。
ＵＳ５０４容器内の中心部に挿入し、その周囲に石膏粉
末を封入したあと、厚さ１闘の５ＵＳ１５０４製上ぶた
をかぶせ、周囲をシール溶接した。次いで、これをオー
トクレーブに入れ、１１００℃に加熱し、Ａｒ ガス圧
１５００ ｋＪ１／ｃｖＰ１加熱保持時間１時間で３次
元加圧の拡散溶接を行ったその結果、非接合部がなく良
好な継手性能を有する５ｉＯ−コバールの継手が得られ
た。そのちと、この接合体のコバール端部をＳｉＯ円柱
部と同じ径をもつように穴あけ加工し該コバールとＮｉ
Ｎ１０ｒ ＩＡ製のシャフトとをレーザ溶接して、所定
の回転構造体を得た１、最後に、該回転構造体を回転試
験したが、良好な回転性能が得られ、高信頼性を有する
継手が形成されることが判明した。
本発明は、以上詳記したように、セラミック部材の継手
部を円柱状とし、これと金属製パイプとを接合させ、次
いで、該パイプと金属部材とを接合させるようにしたも
のであるから、セラミック部材と金属部材とが強固に接
合させることができる効果を奏するものである。
部を円柱状とし、これと金属製パイプとを接合させ、次
いで、該パイプと金属部材とを接合させるようにしたも
のであるから、セラミック部材と金属部材とが強固に接
合させることができる効果を奏するものである。
第１図（ａ） ｌ （ｂ）は本発明の実施例であるセラ
ミック製回転体と金属製パイプとを接合するだめの工程
図であり、第２図は同接合時の加圧工程図であり、第６
図は金属製パイプに金属製シャフトを接合する際の該パ
イプ端面加工工程図であシ、第４図は同パイプと金属製
シャフトを接合する工程図である。第５図はセラミック
製回転体と金属パイプとの概要寸法図である。 １・・・回転体 ２・・・パイプ ロ・・・Ｒ部 ４・・・円柱部 ５・・・圧力媒体 ６・・・容器 ７・・・溶接部 ８・・・シャフト ９・・・溶接部 Ｘ・・・間隙 復代理人 内 １） 明 復代理人 萩、−原 晃 − 第１頁の続き ＠発明者 検子 伸康 相模原市
ミック製回転体と金属製パイプとを接合するだめの工程
図であり、第２図は同接合時の加圧工程図であり、第６
図は金属製パイプに金属製シャフトを接合する際の該パ
イプ端面加工工程図であシ、第４図は同パイプと金属製
シャフトを接合する工程図である。第５図はセラミック
製回転体と金属パイプとの概要寸法図である。 １・・・回転体 ２・・・パイプ ロ・・・Ｒ部 ４・・・円柱部 ５・・・圧力媒体 ６・・・容器 ７・・・溶接部 ８・・・シャフト ９・・・溶接部 Ｘ・・・間隙 復代理人 内 １） 明 復代理人 萩、−原 晃 − 第１頁の続き ＠発明者 検子 伸康 相模原市
Claims (4)
- （１）セラミック部材と金属部材とを接合する方法に於
いて、セラミック部材の継手部を円柱状とし、これに若
干内径を大きくシ、端部を閉じた金属製パイプを挿入し
、これを容器内に圧力媒体と共に封入し、オートクレー
ブ中で加熱・加圧して拡散溶接し、次いで、該パイプと
金属部材とを溶接することを特徴とするセラミック部材
と金属部材との接合方法。 - （２） セラミック部材の円柱状面又は金属製パイプの
内面にＮ１ と金属酸化物、窒化物又は炭化物、もしく
はＣｕ と金属酸化物、窒化物又は炭化物をインサート
材としてコーテングする特許請求の範囲第１項記載のセ
ラミック部材と金属部材との接合方法、。 - （３） セラミック部材の円柱状面又は金属製パイプの
内面に、Ｃｕ２Ｏ、ＮｉＯ、５ｉ０２ 、 ＦｅＯ、Ａ
ｇｏ 。 Ａｔ２０３ 、ＭｏＯ、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＡｕＯ，０
ｒ２０３ 、Ｃｏｏ、ＺｒＯ２゜ＴａＯ、ｗｏ２． Ｎ
ｂＯ、ＭｇＯ、ＯａＯ、Ｙ２Ｏ３のいづれか１つと、Ｏ
ｕ、Ｎｉ、Ｓｉ、 Ｆｅ、Ａｇ、Ａｔ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚ
ｎ。 Ａｕ、 Ｏｒ、Ｃｏ 、Ｚｒ、 Ｔａ 、 Ｗ、Ｎｂ、
Ｍｇのいづれか１つを混合した複合インサート材をコー
ティングする特許請求の範囲第、１項記載のセラミック
部材と金属部材との接合方法。 - （４）セラミック部材の円柱状面又は金属製パイプの内
面に、Ｎｉ、Ｏｕ 、 Ｃｒ をインサート材としてコ
ーティングする特許請求の範囲第１項記載のセラミック
部材と金属部材との接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8615284A JPS60231473A (ja) | 1984-05-01 | 1984-05-01 | セラミツク部材と金属部材との接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8615284A JPS60231473A (ja) | 1984-05-01 | 1984-05-01 | セラミツク部材と金属部材との接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60231473A true JPS60231473A (ja) | 1985-11-18 |
Family
ID=13878764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8615284A Pending JPS60231473A (ja) | 1984-05-01 | 1984-05-01 | セラミツク部材と金属部材との接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60231473A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5009359A (en) * | 1989-05-13 | 1991-04-23 | Forschungszentrum Julich Gmbh | Process for joining workpieces of metal or ceramic by boundary surface diffusion |
| JPH04103806A (ja) * | 1990-08-23 | 1992-04-06 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 回転接合体 |
| JPH072577A (ja) * | 1994-01-25 | 1995-01-06 | Ngk Insulators Ltd | セラミックと金属との結合体 |
| KR20010096370A (ko) * | 2000-04-18 | 2001-11-07 | 정호신 | 초경재료와 고속도강의 접합 방법 |
-
1984
- 1984-05-01 JP JP8615284A patent/JPS60231473A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5009359A (en) * | 1989-05-13 | 1991-04-23 | Forschungszentrum Julich Gmbh | Process for joining workpieces of metal or ceramic by boundary surface diffusion |
| JPH04103806A (ja) * | 1990-08-23 | 1992-04-06 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 回転接合体 |
| JPH072577A (ja) * | 1994-01-25 | 1995-01-06 | Ngk Insulators Ltd | セラミックと金属との結合体 |
| KR20010096370A (ko) * | 2000-04-18 | 2001-11-07 | 정호신 | 초경재료와 고속도강의 접합 방법 |
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