JPS6033361A - セラミツクス・金属接合体の製造方法 - Google Patents
セラミツクス・金属接合体の製造方法Info
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- JPS6033361A JPS6033361A JP14209383A JP14209383A JPS6033361A JP S6033361 A JPS6033361 A JP S6033361A JP 14209383 A JP14209383 A JP 14209383A JP 14209383 A JP14209383 A JP 14209383A JP S6033361 A JPS6033361 A JP S6033361A
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- chromic acid
- ceramic
- acid solution
- ceramics
- conc
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/73—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals characterised by the process
- C23C22/74—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals characterised by the process for obtaining burned-in conversion coatings
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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】
本発明は、複数層からなるセラミックスと金属基体とを
強合し機械的・熱的に強靭であって、とくに断熱性エン
ジン部品として好適なセラミックス・金属接合体の製造
方法に関するものである。
強合し機械的・熱的に強靭であって、とくに断熱性エン
ジン部品として好適なセラミックス・金属接合体の製造
方法に関するものである。
たとえばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等は、
従来、鋳鉄やアルミニウム合金等の金属部月によシ構成
されていた。しかしながら、最近省エネルギーの見地か
らエンジンの冷却や排気による大きな熱損失を軽減し、
エンジンの熱効率を高めようとする研究が盛んに行なわ
れ、エンジン部品に、耐熱性、断熱性及び機械的強度が
すぐれているセラミックスを単独に使用することやセラ
ミックスと金属とをボルト締め、焼き嵌め、かしめ接合
等によって接合体とすることが提案されている。しかし
ながら、エンジン部品を含めてこのようなセラミックス
の特性を利用する場合、これらに用いられるセラミック
スは、いずれの場合にも、その出発原料の調製、成形及
び焼結条件、さらに焼結体の仕上加工等において非常に
高度で厳密な製造技術が要求される。したがって、いち
じるしくコスト高となり、又断熱効果を高めるためセラ
ミックス部材の層厚をある程度厚くする必要がある。こ
のことは、一般にセラミックスと金属部材との熱膨張係
数の大きな差異のだめ高温下において熱歪や組み合せ金
属部材との間隙の発生、ガタッキ等による亀裂や剥落の
原因となり、信頼性、耐久性等実用化には未だ多くの問
題を残している。
従来、鋳鉄やアルミニウム合金等の金属部月によシ構成
されていた。しかしながら、最近省エネルギーの見地か
らエンジンの冷却や排気による大きな熱損失を軽減し、
エンジンの熱効率を高めようとする研究が盛んに行なわ
れ、エンジン部品に、耐熱性、断熱性及び機械的強度が
すぐれているセラミックスを単独に使用することやセラ
ミックスと金属とをボルト締め、焼き嵌め、かしめ接合
等によって接合体とすることが提案されている。しかし
ながら、エンジン部品を含めてこのようなセラミックス
の特性を利用する場合、これらに用いられるセラミック
スは、いずれの場合にも、その出発原料の調製、成形及
び焼結条件、さらに焼結体の仕上加工等において非常に
高度で厳密な製造技術が要求される。したがって、いち
じるしくコスト高となり、又断熱効果を高めるためセラ
ミックス部材の層厚をある程度厚くする必要がある。こ
のことは、一般にセラミックスと金属部材との熱膨張係
数の大きな差異のだめ高温下において熱歪や組み合せ金
属部材との間隙の発生、ガタッキ等による亀裂や剥落の
原因となり、信頼性、耐久性等実用化には未だ多くの問
題を残している。
本発明者は、機械的、熱的に強靭なセラミックス・金属
接合体を得べく種々研究を進めているが、金属基体表面
に第１層のセラミック被膜を形成せしめ、該被膜上にあ
る程度の気孔を有している断熱性のすぐれたセラミック
ス層を形成せしめ、次に、該セラミックス層の表面に緻
密質のセラミック被膜を形成せしめることによって目的
を達し得ることを認めて本発明をなしたものである。
接合体を得べく種々研究を進めているが、金属基体表面
に第１層のセラミック被膜を形成せしめ、該被膜上にあ
る程度の気孔を有している断熱性のすぐれたセラミック
ス層を形成せしめ、次に、該セラミックス層の表面に緻
密質のセラミック被膜を形成せしめることによって目的
を達し得ることを認めて本発明をなしたものである。
本発明における金属基体としては、たとえば、ねずみ鋳
鉄、球状黒鉛鋳鉄、噺素鋼及びステンレス鋼等のような
鉄及びその合金を使用し得るものである。
鉄、球状黒鉛鋳鉄、噺素鋼及びステンレス鋼等のような
鉄及びその合金を使用し得るものである。
次に、本発明において使用するクロム酸濃溶液は、だと
えば、ＣｒＯ３を水に溶解して各工程に応じた比重の溶
液を調製する。又、安定化又は部分安定化処理したｚｒ
ｏ２は、たとえば、ＣａＱ ５係及びＭｇＯ１（１％と
高温に加熱して、全部又は一部分を立方晶系の安定化し
たｚｒＯ２としだものである。
えば、ＣｒＯ３を水に溶解して各工程に応じた比重の溶
液を調製する。又、安定化又は部分安定化処理したｚｒ
ｏ２は、たとえば、ＣａＱ ５係及びＭｇＯ１（１％と
高温に加熱して、全部又は一部分を立方晶系の安定化し
たｚｒＯ２としだものである。
すなわち、第１工程において使用するクロム酸濃溶液（
クロム酸ＮＣＬＩ）は、比重が１．６〜１．７の濃溶液
として調製した。又、クロム酸濃溶液と５１０２及びＡ
ｔ２０．とのスラリー（スラリーＮ１１）は、たとえば
、前記のクロム酸濃溶液３０〜５０重量部と粒度が加μ
ｍ以下の５ｉｎ２３０〜印重量部及び粒度が１０８ｍ以
下のＡｔ２０３５〜ｌＯ重量部に水５〜２０重量部を加
え、アルミナ製ゾールミルを用い２４〜４８時間粉砕混
合して調製した。
クロム酸ＮＣＬＩ）は、比重が１．６〜１．７の濃溶液
として調製した。又、クロム酸濃溶液と５１０２及びＡ
ｔ２０．とのスラリー（スラリーＮ１１）は、たとえば
、前記のクロム酸濃溶液３０〜５０重量部と粒度が加μ
ｍ以下の５ｉｎ２３０〜印重量部及び粒度が１０８ｍ以
下のＡｔ２０３５〜ｌＯ重量部に水５〜２０重量部を加
え、アルミナ製ゾールミルを用い２４〜４８時間粉砕混
合して調製した。
次に、第２工程において使用する安定化又は部分安定住
処［したＺｒ０２（以下、安定化ＺｒＯ２とｖｒ−ｔ−
）、Ｃａ（Ｍｇ）ＺｒＯｌ及びＥＩｉ、０２からなる群
から選ばれた少なくとも１種類の微粉末をクロム酸濃度
で湿潤した湿潤体としては、たとえば、前記のように調
製した粒度４４μｍ以下の安定化Ｚｒ０，４０〜８０重
量部と粒度が１０μｍ以下の５ｉｎ２２０−ω重量部を
配合した配合物、あるいは安定化ｚｒｏ２４０〜６０重
量部、前記のＥＩｉＯ２３０〜４０重量部及び粒度が２
０μｍ以下のＣａＺｒ０ｉ １０〜４０重量部を配合し
た配合物等を調製し、これら配合物１００重量部に対し
て、前記のようにして調製した比重１．６５〜１．７の
クロム酸濃溶液６〜１２重量部を加え、よくかきまぜて
配合物を湿潤させて湿潤体を調製した。又、前記のよう
に安定化ｚｒｏ３．５１０２及びＡ２，０．とクロム酸
濃溶液とのスラリー（スラリー阻２）は、たとえば、前
記のようにして調製した比重１．５５〜１．６５のクロ
ム酸濃溶液１３０〜１５０重量部に、前記のように調製
した粒度が２０μｍ以下の安定化Ｚｒ０２４０〜６０重
量部、粒度が１０μｍ以下のＳｉｎ、 ２０〜６０重量
部及び粒度が１０μｍ以下のＡｔ、０３５〜１０重量部
を加えアルミナ製ボールミルを用い２４〜４８時間粉砕
混合して調製した。さらに、塗布するクロム酸濃溶液（
クロム酸阻２）としては、前記のようにして比重１．６
ｓ〜１．７の濃溶液を調製した。
処［したＺｒ０２（以下、安定化ＺｒＯ２とｖｒ−ｔ−
）、Ｃａ（Ｍｇ）ＺｒＯｌ及びＥＩｉ、０２からなる群
から選ばれた少なくとも１種類の微粉末をクロム酸濃度
で湿潤した湿潤体としては、たとえば、前記のように調
製した粒度４４μｍ以下の安定化Ｚｒ０，４０〜８０重
量部と粒度が１０μｍ以下の５ｉｎ２２０−ω重量部を
配合した配合物、あるいは安定化ｚｒｏ２４０〜６０重
量部、前記のＥＩｉＯ２３０〜４０重量部及び粒度が２
０μｍ以下のＣａＺｒ０ｉ １０〜４０重量部を配合し
た配合物等を調製し、これら配合物１００重量部に対し
て、前記のようにして調製した比重１．６５〜１．７の
クロム酸濃溶液６〜１２重量部を加え、よくかきまぜて
配合物を湿潤させて湿潤体を調製した。又、前記のよう
に安定化ｚｒｏ３．５１０２及びＡ２，０．とクロム酸
濃溶液とのスラリー（スラリー阻２）は、たとえば、前
記のようにして調製した比重１．５５〜１．６５のクロ
ム酸濃溶液１３０〜１５０重量部に、前記のように調製
した粒度が２０μｍ以下の安定化Ｚｒ０２４０〜６０重
量部、粒度が１０μｍ以下のＳｉｎ、 ２０〜６０重量
部及び粒度が１０μｍ以下のＡｔ、０３５〜１０重量部
を加えアルミナ製ボールミルを用い２４〜４８時間粉砕
混合して調製した。さらに、塗布するクロム酸濃溶液（
クロム酸阻２）としては、前記のようにして比重１．６
ｓ〜１．７の濃溶液を調製した。
次に、第３工程において使用するクロム酸濃溶液とｓｉ
ｏ、及びＡＡ２０．、とのスラリー（スラリーＮ＋１３
）は、たとえば、前記のようにして調製した比重１．５
５〜１．６５のクロム酸濃溶Ｃ１１５０〜２００重量部
に、粒度が１０μｍ以下の５ｉｏ２８０〜９０重量部及
び粒度が１０μｍ以下のＡｔ２０３１０〜２０重量部を
加えアルミナ製ゾールミルを用いて２４〜４８時間粉砕
混合して調製した。又さらに塗布するクロム酸濃溶液（
クロム酸陽３）としては、前記のようにして比重１．６
５〜１．７の濃溶液を調整した。
ｏ、及びＡＡ２０．、とのスラリー（スラリーＮ＋１３
）は、たとえば、前記のようにして調製した比重１．５
５〜１．６５のクロム酸濃溶Ｃ１１５０〜２００重量部
に、粒度が１０μｍ以下の５ｉｏ２８０〜９０重量部及
び粒度が１０μｍ以下のＡｔ２０３１０〜２０重量部を
加えアルミナ製ゾールミルを用いて２４〜４８時間粉砕
混合して調製した。又さらに塗布するクロム酸濃溶液（
クロム酸陽３）としては、前記のようにして比重１．６
５〜１．７の濃溶液を調整した。
本発明における第１工程は、まず、金属基体表面を、た
とえば、粒度が２５０〜３５０ 、ｃａｍであることが
好ましい溶融アルミナ又は炭化ケイ素のようなサンドブ
ラストを用い清浄化及び粗面化等の前処理を行なう。な
お、金属基体が鋳鉄のときは、前処理した後、比重が１
．３〜１．６のクロム酸水溶液に浸漬し、７０〜１００
℃に加温し、５〜３０分間保持する方法（特願昭５８−
６１６６１号）によって、鋳鉄基体の表面に露呈してい
る黒鉛分を除去することが好ましい。次に、前処理し走
金属基体表面に、前記のクロム酸Ｎ［１１及び前記のス
ラ！Ｊ−Ｎｌｌをたとえば刷毛塗り又はスプレーを用い
て塗布し、乾燥した後４６０〜６５０℃に熱処理を施す
。加熱速度及び熱処理温度は、金属基体の材質及び大き
さにより定められるので一定しないし、熱処理雰囲気は
とくに制限されない。この塗布及び加熱を行なう処理は
、少なくとも１回以上繰シ返して行なうことが好ましい
。又、この処理は、クロム酸濃溶液又はスラリーをそれ
ぞれ単独に使用して行なうことも可能であって、クロム
酸濃溶液だけを使用する場合には、８〜１２回繰り返し
て行なうことが好ましく、スラリーだけを使用する場合
には、１〜２回処理し、さらにその上にクロム酸濃溶液
により３〜５回繰り返し処理することが好ましく、良好
な士ラミック被膜、が形成される。
とえば、粒度が２５０〜３５０ 、ｃａｍであることが
好ましい溶融アルミナ又は炭化ケイ素のようなサンドブ
ラストを用い清浄化及び粗面化等の前処理を行なう。な
お、金属基体が鋳鉄のときは、前処理した後、比重が１
．３〜１．６のクロム酸水溶液に浸漬し、７０〜１００
℃に加温し、５〜３０分間保持する方法（特願昭５８−
６１６６１号）によって、鋳鉄基体の表面に露呈してい
る黒鉛分を除去することが好ましい。次に、前処理し走
金属基体表面に、前記のクロム酸Ｎ［１１及び前記のス
ラ！Ｊ−Ｎｌｌをたとえば刷毛塗り又はスプレーを用い
て塗布し、乾燥した後４６０〜６５０℃に熱処理を施す
。加熱速度及び熱処理温度は、金属基体の材質及び大き
さにより定められるので一定しないし、熱処理雰囲気は
とくに制限されない。この塗布及び加熱を行なう処理は
、少なくとも１回以上繰シ返して行なうことが好ましい
。又、この処理は、クロム酸濃溶液又はスラリーをそれ
ぞれ単独に使用して行なうことも可能であって、クロム
酸濃溶液だけを使用する場合には、８〜１２回繰り返し
て行なうことが好ましく、スラリーだけを使用する場合
には、１〜２回処理し、さらにその上にクロム酸濃溶液
により３〜５回繰り返し処理することが好ましく、良好
な士ラミック被膜、が形成される。
次に、第２工程は、第１工程で得たセラミック神膜の上
に比較的多孔質で厚みのあるセラミックの層を形成する
工程であって、前記のようにして調製した安定化ｚｒ０
２を含む湿潤物を、成形型内にあらかじめ設置された第
１工程でセラミック被膜を形成した金属基体の被膜上に
詰めて加圧成形する。加圧成形は、粉体の粒度とクロム
酸濃溶液の添加割合すなわち粉体の温調の度合により定
められるが、前記の湿潤物の場合、２５０〜１０００ｋ
ｇ／ｃｎＩ２であり、たとえば前記粉体１００ ｇ量部
に対しクロム酸濃溶液８重量部により湿らせた湿潤物の
場合、約５００に５７／ｃｒｎ２で加圧することが好ま
しく、これを熱処理すると真比重の約５０チ密度の硬化
体が得られるものである。しかして、加圧成形体は、乾
燥し、たとえば４℃／ ｍｉｎの速度で昇温し、４６０
〜に２０〜４０分間加熱保持する熱処理を行なって硬化
させる。得られた硬化体は、５０％前後の気孔率を有し
、機械的強度及び第１工穆で得たセラミック被膜との結
合が弱いものである。したがって、これを硬化するため
に、前記のようにして調製した安定化ｚｒｏＱ、 ５ｉ
ｎ２及びＡｌ、０３とクロム酸濃溶液とのスラリーＮｏ
、 ２を、浸漬又は塗布によって硬化体へ含浸させ、乾
燥した後、たとえば４℃／ ｍｉｎで昇温し、最高温度
４６０〜６５０’Ｃにおいて２０〜４０分間熱処理する
。このスラリーの含浸及び熱処理は、繰り返し３〜４回
行ない、ついで比重１．６５〜１．７のクロム酸Ｎ［１
２を用いて同様な含浸・熱処理を３〜４回ｊｌ＋４！シ
返し行なうことが好ましい。これらによって硬化体の全
気孔率は、１５〜５幅、開放気孔率４〜８チ程度の断熱
性がすぐれたセラミックスが形成され、又、この硬化セ
ラミックスと第１工程で得たセラミック被膜ひいては金
属基体との結合がいちじるしく強化されるものである。
に比較的多孔質で厚みのあるセラミックの層を形成する
工程であって、前記のようにして調製した安定化ｚｒ０
２を含む湿潤物を、成形型内にあらかじめ設置された第
１工程でセラミック被膜を形成した金属基体の被膜上に
詰めて加圧成形する。加圧成形は、粉体の粒度とクロム
酸濃溶液の添加割合すなわち粉体の温調の度合により定
められるが、前記の湿潤物の場合、２５０〜１０００ｋ
ｇ／ｃｎＩ２であり、たとえば前記粉体１００ ｇ量部
に対しクロム酸濃溶液８重量部により湿らせた湿潤物の
場合、約５００に５７／ｃｒｎ２で加圧することが好ま
しく、これを熱処理すると真比重の約５０チ密度の硬化
体が得られるものである。しかして、加圧成形体は、乾
燥し、たとえば４℃／ ｍｉｎの速度で昇温し、４６０
〜に２０〜４０分間加熱保持する熱処理を行なって硬化
させる。得られた硬化体は、５０％前後の気孔率を有し
、機械的強度及び第１工穆で得たセラミック被膜との結
合が弱いものである。したがって、これを硬化するため
に、前記のようにして調製した安定化ｚｒｏＱ、 ５ｉ
ｎ２及びＡｌ、０３とクロム酸濃溶液とのスラリーＮｏ
、 ２を、浸漬又は塗布によって硬化体へ含浸させ、乾
燥した後、たとえば４℃／ ｍｉｎで昇温し、最高温度
４６０〜６５０’Ｃにおいて２０〜４０分間熱処理する
。このスラリーの含浸及び熱処理は、繰り返し３〜４回
行ない、ついで比重１．６５〜１．７のクロム酸Ｎ［１
２を用いて同様な含浸・熱処理を３〜４回ｊｌ＋４！シ
返し行なうことが好ましい。これらによって硬化体の全
気孔率は、１５〜５幅、開放気孔率４〜８チ程度の断熱
性がすぐれたセラミックスが形成され、又、この硬化セ
ラミックスと第１工程で得たセラミック被膜ひいては金
属基体との結合がいちじるしく強化されるものである。
次に、第３工程は、第２工程で得た断熱性セラミックス
の層の表面に気孔を有さない緻密質のセラミック被膜を
形成する工程であって、前記断熱性セラミックス層上に
、前記のようにして調製した５１０２、Ａｔ２０３とク
ロム酸濃溶液とのスラリートｈ３を塗布し、乾燥後、５
〜ｂ 温し、最高温度４６０〜６．５０℃で２０〜４０分間加
熱処理する。これらの処理は、２〜３回繰り返して行な
うことが好ましい。ついでクロム酸Ｎｏ、 ３で前記同
様に塗布・乾燥・熱処理を行なうが、３〜４回繰り返し
行なうことが好ましい。とれらの操作によりほとんど気
孔のない緻密々セラミック被膜が形成される。
の層の表面に気孔を有さない緻密質のセラミック被膜を
形成する工程であって、前記断熱性セラミックス層上に
、前記のようにして調製した５１０２、Ａｔ２０３とク
ロム酸濃溶液とのスラリートｈ３を塗布し、乾燥後、５
〜ｂ 温し、最高温度４６０〜６．５０℃で２０〜４０分間加
熱処理する。これらの処理は、２〜３回繰り返して行な
うことが好ましい。ついでクロム酸Ｎｏ、 ３で前記同
様に塗布・乾燥・熱処理を行なうが、３〜４回繰り返し
行なうことが好ましい。とれらの操作によりほとんど気
孔のない緻密々セラミック被膜が形成される。
このような三工報によって製造されたセラミックス・金
属接合体のセラミックス層は三層からなり、その第１層
は、薄いセラミック被膜であって多孔質の第２層のセラ
ミックス層と金属基体とを、強固に結合するだめに設け
られているものであり、第２層は、微細な気孔を有し、
層厚を比較的厚くして断熱効果を高め、かつ、熱衝撃、
温度勾配等による熱歪を緩和するものであり、第３Ｍは
、緻密なセラミック被膜であって、第２層のセラミック
ス層を、高温側からの作用を防ぐ役目を果すものである
。
属接合体のセラミックス層は三層からなり、その第１層
は、薄いセラミック被膜であって多孔質の第２層のセラ
ミックス層と金属基体とを、強固に結合するだめに設け
られているものであり、第２層は、微細な気孔を有し、
層厚を比較的厚くして断熱効果を高め、かつ、熱衝撃、
温度勾配等による熱歪を緩和するものであり、第３Ｍは
、緻密なセラミック被膜であって、第２層のセラミック
ス層を、高温側からの作用を防ぐ役目を果すものである
。
したがって、たとえばエンジン部品に本発明を適用した
場合、エンジン内の燃料油、燃焼ガス及びこれの反応生
成物の作用によるセラミック部材の劣化・損傷を防止し
得るものである。その結果、信頼性が高く、耐久性がす
ぐれた断熱性エンジン部品の製造に好適である。なお、
本発明の接合体は、比較的低温度の熱処理によりセラミ
ックスの形成及び金属との接合が可能であし、かつ、簡
易な製造工程であって、セラミックス・全庁接合体の工
業的製造方法として好適な方法であり、他の同様な使用
目的に適用可能なことは論をまたないものである。
場合、エンジン内の燃料油、燃焼ガス及びこれの反応生
成物の作用によるセラミック部材の劣化・損傷を防止し
得るものである。その結果、信頼性が高く、耐久性がす
ぐれた断熱性エンジン部品の製造に好適である。なお、
本発明の接合体は、比較的低温度の熱処理によりセラミ
ックスの形成及び金属との接合が可能であし、かつ、簡
易な製造工程であって、セラミックス・全庁接合体の工
業的製造方法として好適な方法であり、他の同様な使用
目的に適用可能なことは論をまたないものである。
本発明は、比較的多孔質で層厚も厚い第２層を、金属基
体と強固に接合させるだめの金属基体上の第１層と、第
２層を緻密なセラミック被膜で覆う第３層とよりなる三
層のセラミック層を金属基体上に形成させるようにした
ので、断熱効果を高め得、かつ、熱衝撃、温度勾配等に
よる熱歪を緩和し得、金属基体と強固に接合したセラミ
ックス・金属接合体を製造し得たものであって、すぐれ
た効果が認められる。
体と強固に接合させるだめの金属基体上の第１層と、第
２層を緻密なセラミック被膜で覆う第３層とよりなる三
層のセラミック層を金属基体上に形成させるようにした
ので、断熱効果を高め得、かつ、熱衝撃、温度勾配等に
よる熱歪を緩和し得、金属基体と強固に接合したセラミ
ックス・金属接合体を製造し得たものであって、すぐれ
た効果が認められる。
次に、本発明の実施例を述べる。
実施例 １
１）金属基体の調製
ねずみ鋳鋼ＦＣ−３５を直径５＋１ ｍｍ、厚さ５間の
円板とし、 前処理として、粒度が２９５〜３５０μｍの溶融ＡｔＱ
０３サンドブラストを用いて円板表面を粗面化し、次に
、比重１．４５のクロム酸水溶液に浸漬し、８５℃にで
３０分間加熱し、円板上に露呈している黒鉛分を除去す
る処理を行なった。
円板とし、 前処理として、粒度が２９５〜３５０μｍの溶融ＡｔＱ
０３サンドブラストを用いて円板表面を粗面化し、次に
、比重１．４５のクロム酸水溶液に浸漬し、８５℃にで
３０分間加熱し、円板上に露呈している黒鉛分を除去す
る処理を行なった。
２）セラミック層形成用材料の調製
（１）第１セラミック層形成用材料
ａ）スラ！ｊ −Ｎｎ １ ： ｃｒｏ３を水に溶解し
て比重１．６５のクロム酸濃溶液を調製し、この溶液５
０重置部と、粒度１０８ｍ以下の５ｉｏ２粉末４５重量
部及び粒度１０８ｍ以下のＡｔ２０．粉末１０重量部を
アルミナ質ボールミルを用いて４０時間粉砕し、さらに
水１０重置部を加えて８時間混合して調製した。
て比重１．６５のクロム酸濃溶液を調製し、この溶液５
０重置部と、粒度１０８ｍ以下の５ｉｏ２粉末４５重量
部及び粒度１０８ｍ以下のＡｔ２０．粉末１０重量部を
アルミナ質ボールミルを用いて４０時間粉砕し、さらに
水１０重置部を加えて８時間混合して調製した。
ｂ）クロム酸濃溶液Ｎｃｔｌ：前記と同様にして比重１
．６５の溶液を調製した。
．６５の溶液を調製した。
（２） 第２セラミック層形成用材料
ａ）加圧成形用湿潤体： ｃａｏ ５ ％及びＭｇＯ１
０係とともに１，５５０℃に６０分間安定化処理した粒
度４４μｍ以下の安定化Ｚｒ０Ｑ粉末７５部及び粒度１
０μｍ以下の５１０２粉末５重量部に水を加えてアルミ
ナ製ボールミルを用い４８時間粉砕・混合した後、脱水
・乾燥し、この粉末１００重景置部前記のように調製し
た比重１．６５のクロム酸濃溶液１１重量部を加え、よ
く混和して湿潤体を調製した。
０係とともに１，５５０℃に６０分間安定化処理した粒
度４４μｍ以下の安定化Ｚｒ０Ｑ粉末７５部及び粒度１
０μｍ以下の５１０２粉末５重量部に水を加えてアルミ
ナ製ボールミルを用い４８時間粉砕・混合した後、脱水
・乾燥し、この粉末１００重景置部前記のように調製し
た比重１．６５のクロム酸濃溶液１１重量部を加え、よ
く混和して湿潤体を調製した。
ｂ）硬化体並びに第１セラミック層との結合強化剤
（１） スラリーＮ１２：前記のようにして安定化処理
した粒度′、Ａ）μｍ以下の安定化ＺｒＯ２粉末５０
ｉｔ 量ｍ、粒度１０μｍ以下の５ｉｏ２粉末４５Ｎ量
部、粒度１０μｍ以下のＡ７．１０！Ｓ粉末５重聞：部
、前記のように調製した比重１．６５のクロム酸濃溶液
１３０重量部及び水５Ｍ量部をアルミナ製ゴールミルを
用いて４８時間粉砕・混合して調製した。
した粒度′、Ａ）μｍ以下の安定化ＺｒＯ２粉末５０
ｉｔ 量ｍ、粒度１０μｍ以下の５ｉｏ２粉末４５Ｎ量
部、粒度１０μｍ以下のＡ７．１０！Ｓ粉末５重聞：部
、前記のように調製した比重１．６５のクロム酸濃溶液
１３０重量部及び水５Ｍ量部をアルミナ製ゴールミルを
用いて４８時間粉砕・混合して調製した。
（１１） クロム酸濃溶液陽２：前記のようにして比重
１．６５の溶液を調製した。
１．６５の溶液を調製した。
（３）第３セラミック層形成用材料
ａ）スラリ−Ｎ０３二粒度１０１１ｍ以下の８１０２粉
末釦重量部及び粒度１０８ｍ以下のＡｔ２０．粉末２０
重量部を前記のように調製した比重１，５５のクロム酸
濃溶液１５０重量部に加え、アルミナ製ボールミルを用
い４８時間粉砕・混合して調製した。
末釦重量部及び粒度１０８ｍ以下のＡｔ２０．粉末２０
重量部を前記のように調製した比重１，５５のクロム酸
濃溶液１５０重量部に加え、アルミナ製ボールミルを用
い４８時間粉砕・混合して調製した。
ｂ）クロム酸濃溶液Ｎ［Ｌ３：前記のようにして比重１
．６５の溶液を調製した。
．６５の溶液を調製した。
３）セラミックス・金属接合体の製造及び試験結果
（１１第１工程
前処理したねずみ鋳鉄円板の表面にスラリーＮｕｌｌを
塗布し、徐々に乾燥した後、電気炉を用い４℃／ ｍｉ
ｎの速度で昇温し、５５０℃に加分間熱処理し、ついで
形成された被膜を強化するためクロム酸濃溶液Ｎ［１１
を塗布し、乾燥後、熱処理する処理を前記と同条件で５
回繰り返し行ない、４（）μｍ厚の緻密なセラミック被
膜を形成した。
塗布し、徐々に乾燥した後、電気炉を用い４℃／ ｍｉ
ｎの速度で昇温し、５５０℃に加分間熱処理し、ついで
形成された被膜を強化するためクロム酸濃溶液Ｎ［１１
を塗布し、乾燥後、熱処理する処理を前記と同条件で５
回繰り返し行ない、４（）μｍ厚の緻密なセラミック被
膜を形成した。
（２）第２工程
直径５Ｑｍｍの円板を形成するだめの粉体成形用金型の
底型上に、第１工程を経た円板を置き、そのセラミック
被膜上に湿潤物を均一に詰め込み、押型により約４００
ｋｇ／Ｃｒｎ２の圧力を加えて加圧成形した。成形体は
、金属基体上に圧着形成されており、これを電気炉にて
７００Ｃに約０分間乾燥し、ついで４°Ｃ／ ｍｉｎの
速度で昇温して５５０℃に３０分間熱処理して硬化体と
しかつこれを第１セラミック層に固着させた。次に、こ
の硬化体にスラリーＮ＋１２を塗布含浸させ、前記と同
条件で熱処理を施した後、クロム酸濃溶液Ｎ［１２の含
浸及び熱処理を行なった。このスラリー及びクロム酸濃
溶液による処理を交互に３回ずつ繰り返し処理し、さら
にクロム酸濃溶液だけによる塗布・含浸及び熱処理を３
回繰り返し行なった。この操作により厚さ２．３Ｍのセ
ラミックス層が形成された。
底型上に、第１工程を経た円板を置き、そのセラミック
被膜上に湿潤物を均一に詰め込み、押型により約４００
ｋｇ／Ｃｒｎ２の圧力を加えて加圧成形した。成形体は
、金属基体上に圧着形成されており、これを電気炉にて
７００Ｃに約０分間乾燥し、ついで４°Ｃ／ ｍｉｎの
速度で昇温して５５０℃に３０分間熱処理して硬化体と
しかつこれを第１セラミック層に固着させた。次に、こ
の硬化体にスラリーＮ＋１２を塗布含浸させ、前記と同
条件で熱処理を施した後、クロム酸濃溶液Ｎ［１２の含
浸及び熱処理を行なった。このスラリー及びクロム酸濃
溶液による処理を交互に３回ずつ繰り返し処理し、さら
にクロム酸濃溶液だけによる塗布・含浸及び熱処理を３
回繰り返し行なった。この操作により厚さ２．３Ｍのセ
ラミックス層が形成された。
（３）第３工程
第２工程で得たセラミックス層上に、スラリーＮｎ３を
刷毛を用いて塗布し、６°Ｃ／ ｎｎ１ｎの速度で昇温
し５５０°Ｃに３０分間熱処理し、次にクロム酸濃溶液
Ｎｌ ３を塗布し、前記と同条件で熱処理し、さらにク
ロムラ濃溶液の塗布及び熱処理を４回繰り返し行ない、
厚さ５０μｍのセラミック被膜を形成した。
刷毛を用いて塗布し、６°Ｃ／ ｎｎ１ｎの速度で昇温
し５５０°Ｃに３０分間熱処理し、次にクロム酸濃溶液
Ｎｌ ３を塗布し、前記と同条件で熱処理し、さらにク
ロムラ濃溶液の塗布及び熱処理を４回繰り返し行ない、
厚さ５０μｍのセラミック被膜を形成した。
（４）試験結果
得られた接合体について、市販の染色浸透探傷剤「カラ
ーチェック」を用い、セラミック被膜のピンホール（開
放気孔）の試験を行なった結果は、染色による呈色すな
わちピンホールはほとんどｒｌめられなかった。又、金
属基体と積層セラミックスとの接合強度は、試験に用い
たエポキシ系樹脂接着剤の接着面での剥離がおこり、そ
の強度４１５ｋｇ／１１ｍ２以上を有していた。なお、
三層からなるセラミックスの見掛の熱伝導率（熱線法）
は０．００４２ｃａｔ／ｍ・ｓｅｃ・０Ｃであり、良好
々断熱性を有することが確認された。
ーチェック」を用い、セラミック被膜のピンホール（開
放気孔）の試験を行なった結果は、染色による呈色すな
わちピンホールはほとんどｒｌめられなかった。又、金
属基体と積層セラミックスとの接合強度は、試験に用い
たエポキシ系樹脂接着剤の接着面での剥離がおこり、そ
の強度４１５ｋｇ／１１ｍ２以上を有していた。なお、
三層からなるセラミックスの見掛の熱伝導率（熱線法）
は０．００４２ｃａｔ／ｍ・ｓｅｃ・０Ｃであり、良好
々断熱性を有することが確認された。
実施例 ２
１）金属基体の調製
炭素”ｊ４ Ｓ ４５ ｃを用い直径５９ ｍｍ、厚ｊ
５ｍの円板とし、実施例１と同様に前処理を行なった。
５ｍの円板とし、実施例１と同様に前処理を行なった。
２）セラミック層形成用材料の調製
（１）第１セラミック層形成用材料
ａ）スラＩＪ−Ｎｎｌ：実施例１と同じ濃度のクロムＦ
＆［溶液４０重量部、５１０２粉末６０重量及びＡｔ２
０３粉末７重量部をアルミナ製ボールミルを用いてｕ時
間粉砕し、さらに水７重量部を加えＵ時間粉砕・混合し
て調製した。
＆［溶液４０重量部、５１０２粉末６０重量及びＡｔ２
０３粉末７重量部をアルミナ製ボールミルを用いてｕ時
間粉砕し、さらに水７重量部を加えＵ時間粉砕・混合し
て調製した。
ｂ）クロム酸濃溶液階１：実施例１と同様にして比重１
．６５の溶液を調製した。
．６５の溶液を調製した。
（２） 第２セラミック層形成用材料
ａ）加圧成形用湿潤体：実施例１と同様にし−〔調製し
た安定化ｚｒｏ２粉末３ＯＭ ｆａ部、５１０２粉末犯
重量部及び粒度４４μｍ以下のｃａｚｒｏ３粉末加重量
粉末水重量部、アルミナ製ボールミルを用いＵ時間粉砕
・混合した後、乾燥し、この乾燥粉末１００重量部に、
前記のようにして調凄した比重１．７のクロム酸濃溶液
７．５重量部を加え、よく混和して湿潤物を調製した。
た安定化ｚｒｏ２粉末３ＯＭ ｆａ部、５１０２粉末犯
重量部及び粒度４４μｍ以下のｃａｚｒｏ３粉末加重量
粉末水重量部、アルミナ製ボールミルを用いＵ時間粉砕
・混合した後、乾燥し、この乾燥粉末１００重量部に、
前記のようにして調凄した比重１．７のクロム酸濃溶液
７．５重量部を加え、よく混和して湿潤物を調製した。
ｂ）硬化体並びに第１セラミック層との結合強化剤
（１） スラ！ｊ−Ｎｎ２：実施例１と同様な安定化ｚ
ｒｏ２．５１０２、Ａｔ２ ｏ３ を用い、それぞれを
４０．６０．１０重量部の割合で配合し、前記のように
して調製した比重１．５５のクロム酸濃溶液１４０重量
部を加え、実施ｆ１１１と同様にして調製した。
ｒｏ２．５１０２、Ａｔ２ ｏ３ を用い、それぞれを
４０．６０．１０重量部の割合で配合し、前記のように
して調製した比重１．５５のクロム酸濃溶液１４０重量
部を加え、実施ｆ１１１と同様にして調製した。
（ＩＩ） クロム酸濃溶液Ｎｏ、２：前記のようにして
比重１．７の溶液を調製した。
比重１．７の溶液を調製した。
（３）第３セラミック層形成用材料
ａ）スラリーＮｎ３：実施例１と同様に調製した。
ｂ）クロム酸濃溶液Ｎｌ１３：実施例１と同様に調製し
た。
た。
３）セラミックス・金属接合体の製造及び試験結果
（１） 第１工程
前処理した炭素鋼円板に、スラリー陽１及びクロム酸濃
溶液ＩＶＩＩ１１ヲ使用して、実施例１と同様に処理し
て４８μｍ厚の緻密質セラミック被膜を形成した。ただ
し、熱処理温度は６５０℃とした。
溶液ＩＶＩＩ１１ヲ使用して、実施例１と同様に処理し
て４８μｍ厚の緻密質セラミック被膜を形成した。ただ
し、熱処理温度は６５０℃とした。
（２）第２工程
湿潤体の成形圧力を６５０に＋；ｌ／ｃｎ＋’ 、熱処
理温度を６５０℃とした以外は、実施例１と同様にして
行ない、厚さ約２．７Ｍの微細気孔を有するセラミック
の層を形成した。
理温度を６５０℃とした以外は、実施例１と同様にして
行ない、厚さ約２．７Ｍの微細気孔を有するセラミック
の層を形成した。
（３）第３工程
実施例１と同様な条件、手順によって操作し、厚さ５３
μｍのセラミック被膜を形成した。
μｍのセラミック被膜を形成した。
（４） 試験結果
得られた接合体について、実施例１と同様に各種試験を
行彦っだ。その結果、セラミック表面の開放気孔はほと
んど認められず、又、セラミックス層及び金属基体相互
間の接合強度は、４．０３ ｋＱ／ｃｖｔ２以−にテあ
り、セラミックス層の見掛の熱伝導率は、０．００４６
ＣａＬ／Ｃｒｎ、 ｅθＣ。
行彦っだ。その結果、セラミック表面の開放気孔はほと
んど認められず、又、セラミックス層及び金属基体相互
間の接合強度は、４．０３ ｋＱ／ｃｖｔ２以−にテあ
り、セラミックス層の見掛の熱伝導率は、０．００４６
ＣａＬ／Ｃｒｎ、 ｅθＣ。
℃と良好な断熱性が認められた。
特許出願人 臼井国際産業株式会社
自奸続補正書
特許庁長官若杉和夫 殿
１、事件の表示
昭和５８年 特 許願 第１４２０９３号２、発明の名
称 セラミックス・金属接合体の製造方法 ４、代理人 補 正 書 ％願昭５８−１４２０９３ １、明細書第２頁第１２行ｒ強合し」を「強固に結合し
」 と補正する。
称 セラミックス・金属接合体の製造方法 ４、代理人 補 正 書 ％願昭５８−１４２０９３ １、明細書第２頁第１２行ｒ強合し」を「強固に結合し
」 と補正する。
２、 同第７頁第２行乃至第３行「たとえば、・・・好
ましい」を「好ましくは、粒度が２５０〜３５０μ詐の
範囲にある、たとえば、」と補正する。
ましい」を「好ましくは、粒度が２５０〜３５０μ詐の
範囲にある、たとえば、」と補正する。
３、同第８頁第２０行「４６０〜」を「４６０〜６５０
℃」と補正する。
℃」と補正する。
４、同第１０頁第１２行「工）・１チ」を「工程」と補
正する。
正する。
５、同第２０頁第５行Ｉ７４．０３Ｊをｒ４０３Ｊと補
正する。
正する。
特許出願人 臼井国際産業株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 金属基体の表面に、クロム酸濃溶液と５１０２及びＡ／
！−１１Ｏ！ｌとからなるスラリー及び／又はクロム酸
濃溶液を塗布して加熱する処理を少なくとも１回以上繰
り返して行ないセラミック被膜を形成せしめる第１工程
と、 安定化又は部分安定化処理したＺｒ Ｏ２、Ｃａ （Ｍ
ｇ）ｚｒ ｏｎ及び５ｉｎ２からなる群から選ばれた少
なくとも１種類の微粉末をクロム酸濃溶液で温調した湿
潤体を前記第１工程で得たセラミック被膜上に加圧成形
し、熱処理して硬化せしめて硬化体を形成せしめた後、
クロム酸濃溶液と安定化又は部分安定化処理をしたｚｒ
ｏ２．８１０２及びＡｔ２ ｏ３とからなるスラリー及
びクロムｅ濃溶液を該硬化体に含浸せしめて加熱する処
理を少なくとも１回以上繰り返して行なうことにより該
硬化体の強化ならびに硬化体と第１工程で得たセラミッ
ク被膜との結合を強化し比較的厚いセラミックス層を形
成せしめる第２工程と、 第２工程で得たセラミックス層上に、クロム酸濃溶液と
Ｓ１０．及びＡＬ、０３とからなるスラリー及びクロム
酸濃溶液を塗布して加熱する処理を少なくとも１回以上
繰り返して行ないセラミック被膜を形成せしめる第３工
程 とよりなるととを特徴とするセラミックス・金属接合体
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14209383A JPS6033361A (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | セラミツクス・金属接合体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14209383A JPS6033361A (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | セラミツクス・金属接合体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6033361A true JPS6033361A (ja) | 1985-02-20 |
| JPS622631B2 JPS622631B2 (ja) | 1987-01-21 |
Family
ID=15307260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14209383A Granted JPS6033361A (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | セラミツクス・金属接合体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6033361A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6253443A (ja) * | 1985-08-28 | 1987-03-09 | 株式会社東芝 | 流体噴射式織機のサブノズル |
| CN102468408A (zh) * | 2010-11-02 | 2012-05-23 | 财团法人工业技术研究院 | 接合材料、接合方法与接合结构 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3089245B1 (en) | 2013-12-25 | 2019-01-30 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Negative electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries and method for producing same |
-
1983
- 1983-08-03 JP JP14209383A patent/JPS6033361A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6253443A (ja) * | 1985-08-28 | 1987-03-09 | 株式会社東芝 | 流体噴射式織機のサブノズル |
| CN102468408A (zh) * | 2010-11-02 | 2012-05-23 | 财团法人工业技术研究院 | 接合材料、接合方法与接合结构 |
| US8808494B2 (en) | 2010-11-02 | 2014-08-19 | Industrial Technology Research Institute | Bonding material, method, and structure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS622631B2 (ja) | 1987-01-21 |
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