JPS61146774A - 非酸化物系セラミクス部材を含む接合体の製造方法 - Google Patents
非酸化物系セラミクス部材を含む接合体の製造方法Info
- Publication number
- JPS61146774A JPS61146774A JP26680684A JP26680684A JPS61146774A JP S61146774 A JPS61146774 A JP S61146774A JP 26680684 A JP26680684 A JP 26680684A JP 26680684 A JP26680684 A JP 26680684A JP S61146774 A JPS61146774 A JP S61146774A
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- Japan
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- oxide ceramic
- ceramics
- cermet
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- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- 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】
「産業上の利用分野」
本発明は、非酸化物系セラミクス部材に■a属元素を含
む合金の接合性を利用して合金またはサーメットを接合
させる非酸化物系セラミクス部材を含む接合体の製造方
法に関する。
む合金の接合性を利用して合金またはサーメットを接合
させる非酸化物系セラミクス部材を含む接合体の製造方
法に関する。
「従来の技術」
セラミクスは金属に比べて、耐熱性、耐蝕性、硬度、高
温強度、低比重等優れた特性を持っている。しかしセラ
ミクスは曲げに弱く割れやすいので、セラミクスの特性
を生かして使用するには、金属部材との接合が必要とな
る場合が多く、特に構造材料の場合には、鋼等との接合
が必要となる従来セラミクスと金属との接合においては
機械的ながん合法、焼きばめ法、メタライズ後ロウ付け
する方法等がとられているが、700〜800°C以上
の高温で、構造用材料としてセラミクスを用いる場合に
はいずれも強度的に不十分であったなお、酸化物系セラ
ミクスと合金とをメタライズ法により接合したものはあ
るが、非酸化物系セラミクスと金属との接合体で実用に
耐えるものは作られていない。
温強度、低比重等優れた特性を持っている。しかしセラ
ミクスは曲げに弱く割れやすいので、セラミクスの特性
を生かして使用するには、金属部材との接合が必要とな
る場合が多く、特に構造材料の場合には、鋼等との接合
が必要となる従来セラミクスと金属との接合においては
機械的ながん合法、焼きばめ法、メタライズ後ロウ付け
する方法等がとられているが、700〜800°C以上
の高温で、構造用材料としてセラミクスを用いる場合に
はいずれも強度的に不十分であったなお、酸化物系セラ
ミクスと合金とをメタライズ法により接合したものはあ
るが、非酸化物系セラミクスと金属との接合体で実用に
耐えるものは作られていない。
「発明が解決しようとする問題点」
従来のようにセラミクスと金属とを焼きばめで接合する
と、焼きばめの前に非常に高精度の加工が必要であり、
焼きばめ後に残留応力がセラミクスの強度低下をもたら
して、実用に耐えない、また、非酸化物系セラミクスを
金属とメタライズ法により接合しようとしても、非酸化
物系セラミクスと十分な強度で接合できる金属が知られ
ていないためその接合体として実用に耐えものが製造で
きなかった。
と、焼きばめの前に非常に高精度の加工が必要であり、
焼きばめ後に残留応力がセラミクスの強度低下をもたら
して、実用に耐えない、また、非酸化物系セラミクスを
金属とメタライズ法により接合しようとしても、非酸化
物系セラミクスと十分な強度で接合できる金属が知られ
ていないためその接合体として実用に耐えものが製造で
きなかった。
本発明はSix N 4 、 SiC、5iAION等
の非酸化物系セラミクス部材と金属部材を特定元素を含
む金属または化合物を用いることにより機械的な力を用
いることなく、接合後の残留応力を残さずに接合する方
法を与えるものである。
の非酸化物系セラミクス部材と金属部材を特定元素を含
む金属または化合物を用いることにより機械的な力を用
いることなく、接合後の残留応力を残さずに接合する方
法を与えるものである。
r問題点を解決するための手段」
発明者はセラミクスと金属との間の接合性について種々
の金属材料について検討した結果、VIa属の元素を含
む金属が接合性に特に優れていることを見いだした。
の金属材料について検討した結果、VIa属の元素を含
む金属が接合性に特に優れていることを見いだした。
そこで本発明は、非酸化物系セラミクス部材と■a属元
素を含む合金部材とを加熱圧接して、セラミクスと金属
との両特性を生かした接合体を製造できるようにする方
法を提供する。
素を含む合金部材とを加熱圧接して、セラミクスと金属
との両特性を生かした接合体を製造できるようにする方
法を提供する。
また、セラミクスとメタルとの中間の性質を有するサー
メットの中には、その金属含有量をコントロールするご
とによりSiz N4 、 SiC,5iAION等の
非酸化物系セラミクスと同等の熱膨張係数を示すものが
あり、これらの事実を応用してサーメットとセラミクス
の間に■a属の元素を含む金属を重ね合わせて、加熱、
加圧することによりセラミクスとサーメットとの接合体
を製造する方法を提供する。これにより、サーメットの
硬さ1曲げ強度、加工性等を生かして更に良好なセラミ
クスとの接合体が得られ、構造部材として適用できる。
メットの中には、その金属含有量をコントロールするご
とによりSiz N4 、 SiC,5iAION等の
非酸化物系セラミクスと同等の熱膨張係数を示すものが
あり、これらの事実を応用してサーメットとセラミクス
の間に■a属の元素を含む金属を重ね合わせて、加熱、
加圧することによりセラミクスとサーメットとの接合体
を製造する方法を提供する。これにより、サーメットの
硬さ1曲げ強度、加工性等を生かして更に良好なセラミ
クスとの接合体が得られ、構造部材として適用できる。
「実施例」
初めに非酸化物系セラミクス部材と、■a属元素を含む
合金部材との接合体を製造する実施例を説明する。
合金部材との接合体を製造する実施例を説明する。
(実施例1)
非酸化物系セラミクスとしての5iA10 N部材と、
VIa属元素を含む合金としてのS U S 304部
材とを各々0.83に研削加工し突き合わせて、110
0”Cj X tohr−c10kg/ cm”の圧力
で加圧しながら、真空中で熱処理を行なうことにより良
好な接合体を得ることができた。
VIa属元素を含む合金としてのS U S 304部
材とを各々0.83に研削加工し突き合わせて、110
0”Cj X tohr−c10kg/ cm”の圧力
で加圧しながら、真空中で熱処理を行なうことにより良
好な接合体を得ることができた。
接合界面をSEM−EDXにて分析したところ第1図(
1800倍拡大写真)に示す5ILm程度の反応層には
第2図に示すようなCrの拡散反応が生じており1強度
向上に大きく寄与している。なお、第2図の縦軸は元素
の濃度を表わし、横軸は分析位置を表わす、第2図にお
いてCrは、S U S 304内部より反応層に向っ
て減少するが、5iAIONと反応層境界部において増
大し、S U S 304内部以上の含有量となってい
る。またSiがS U S 304側へわずかに拡散し
ているのがわかる。
1800倍拡大写真)に示す5ILm程度の反応層には
第2図に示すようなCrの拡散反応が生じており1強度
向上に大きく寄与している。なお、第2図の縦軸は元素
の濃度を表わし、横軸は分析位置を表わす、第2図にお
いてCrは、S U S 304内部より反応層に向っ
て減少するが、5iAIONと反応層境界部において増
大し、S U S 304内部以上の含有量となってい
る。またSiがS U S 304側へわずかに拡散し
ているのがわかる。
なお、VIa属元素を含む合金として、13Gr鋼ある
いはS U S 31Bを使用しても同様に良好な接合
体が得られた。
いはS U S 31Bを使用しても同様に良好な接合
体が得られた。
(実施例2)
非酸化物系セラミクスとしての5iAION部材と、■
a属元素を含む合金としてのFe −42Ni −8C
r合金部材とを各々0.8Sに研削加工し突き合わせて
、1100℃X 10hrで10kg/am”の圧力で
加圧しながら、真空中で熱処理を行なうことにより良好
な接合体を得ることができた1、この時の接合強度を曲
げ試験により測定したところ1a±3 kg/腸層2で
あった。
a属元素を含む合金としてのFe −42Ni −8C
r合金部材とを各々0.8Sに研削加工し突き合わせて
、1100℃X 10hrで10kg/am”の圧力で
加圧しながら、真空中で熱処理を行なうことにより良好
な接合体を得ることができた1、この時の接合強度を曲
げ試験により測定したところ1a±3 kg/腸層2で
あった。
(実施例3)
実施例2の接合を窒素雰囲気中で行なったところ曲げ強
度12±3 kg/腸麿よと、真空中で処理したものに
比べさらに高強度であった。
度12±3 kg/腸麿よと、真空中で処理したものに
比べさらに高強度であった。
(実施例4)
実施例2において加圧力を変化させた場合0.5〜10
kg/a1の範囲内、好ましくは、2〜5 kg/膳1
の範囲で同等の強度を得ることができた。
kg/a1の範囲内、好ましくは、2〜5 kg/膳1
の範囲で同等の強度を得ることができた。
(実施例5)
実施例2と同一の材料を用いN2雰囲気中で熱間静水圧
プレスにより1000℃X5hr、1000気圧の処理
を行なった場合の強度は14±2kg/m■2であった
。また、この場合1000〜1200℃で処理を行なっ
ても同等の強度が得られた。
プレスにより1000℃X5hr、1000気圧の処理
を行なった場合の強度は14±2kg/m■2であった
。また、この場合1000〜1200℃で処理を行なっ
ても同等の強度が得られた。
次に非酸化物系セラミクス部材と、サーメット部材との
間にVIa属元素を含む合金を介在させ。
間にVIa属元素を含む合金を介在させ。
加熱圧着して接合体を製造する実施例を説明する(実施
例6) 非醜化物系セラミクスとしての5iAION部材とVI
a属元素を含む合金としてのIs■厚さの428合金部
材と、サーメットとしてのWC−5TiC−2TaC−
8Go合金部材とを順に重ね、!!50℃×5hr、
10kg/c+s”で加熱圧接したところ、良好な接合
体を得ることができた。
例6) 非醜化物系セラミクスとしての5iAION部材とVI
a属元素を含む合金としてのIs■厚さの428合金部
材と、サーメットとしてのWC−5TiC−2TaC−
8Go合金部材とを順に重ね、!!50℃×5hr、
10kg/c+s”で加熱圧接したところ、良好な接合
体を得ることができた。
接合界面をSEM−EDXにて分析したところ、各元素
の拡散はみられたが、反応層はtoooo倍の観察によ
ってもみられなかった。よってこの場合、極めて薄い(
0,5gm以下)反応層しか生じておらず、この点は強
度上も好ましい。
の拡散はみられたが、反応層はtoooo倍の観察によ
ってもみられなかった。よってこの場合、極めて薄い(
0,5gm以下)反応層しか生じておらず、この点は強
度上も好ましい。
実際、強度は30±3 kg/ ti+” と高いもの
が得られ破断は5iAION母材で起こった。これは残
留熱応力により5iAION母材の強度がバルク材引1
゜kg/脂腸2に対し低下したためであり、接合が極め
て良好であることの裏付けにもなる。また、高温強度を
測定したところ800℃まで強度低下は見られなかった
。これより、本方法は5iALONの高温構造用材料と
しての利用に当り、極めて有益な方法であることがわか
る。
が得られ破断は5iAION母材で起こった。これは残
留熱応力により5iAION母材の強度がバルク材引1
゜kg/脂腸2に対し低下したためであり、接合が極め
て良好であることの裏付けにもなる。また、高温強度を
測定したところ800℃まで強度低下は見られなかった
。これより、本方法は5iALONの高温構造用材料と
しての利用に当り、極めて有益な方法であることがわか
る。
(実施例7)
TiC−20%Mo2C−10%WC−13co−3%
Niノ組成のサーメット部材と、5iALON組成の非
酸化物系セラミクス部材とを0.85に研削加工し、そ
の間に、■a属元素を含む合金としてのS U S 3
04部材を0.3−■厚さにして介在させ、1250℃
×5hr、300kg/c■2の熱処理を行なったとこ
ろ、曲げ強度15±3 kg/ am”の良好な接合体
が得られた(実施例8) TiC−20%Mo2C−10%WC−8Go−3%N
1cF)組成のサーメット部材と、5i1N4組成の非
酸化物系セラミクス部材とを実施例7と同一条件で接合
した。この場合1曲げ強度は11±3kg/m■2であ
った。
Niノ組成のサーメット部材と、5iALON組成の非
酸化物系セラミクス部材とを0.85に研削加工し、そ
の間に、■a属元素を含む合金としてのS U S 3
04部材を0.3−■厚さにして介在させ、1250℃
×5hr、300kg/c■2の熱処理を行なったとこ
ろ、曲げ強度15±3 kg/ am”の良好な接合体
が得られた(実施例8) TiC−20%Mo2C−10%WC−8Go−3%N
1cF)組成のサーメット部材と、5i1N4組成の非
酸化物系セラミクス部材とを実施例7と同一条件で接合
した。この場合1曲げ強度は11±3kg/m■2であ
った。
なお、上記実施例としての非酸化物系セラミクスとして
、 Si3 N4 、5iAIONを使用したが、その
他、SiCでも同様に実施できるものである。
、 Si3 N4 、5iAIONを使用したが、その
他、SiCでも同様に実施できるものである。
「発明の効果」
以上ノヨうに、Si3 N 4 、 SiC、5iAI
ON等の非酸化物系セラミクスと、■a属元素を含む合
金との接合体の製造方法、あるいは非酸化物系セラミク
スとサーメットとをVIaJii元素を含む合金を介在
させて接合体を製造する方法は、セラミクスと金属とを
残留応力を残すことなく接合できる。
ON等の非酸化物系セラミクスと、■a属元素を含む合
金との接合体の製造方法、あるいは非酸化物系セラミク
スとサーメットとをVIaJii元素を含む合金を介在
させて接合体を製造する方法は、セラミクスと金属とを
残留応力を残すことなく接合できる。
また接合強度も太きく800”Cまでの高温での強度低
下もないことにより、セラミクスの高温構造用材料とし
ての用途を広く開くものである。
下もないことにより、セラミクスの高温構造用材料とし
ての用途を広く開くものである。
さらにサーメットとして非酸化物系セラミクスと同等の
熱膨張係数を示すものを使用したときには、高温に対し
より望ましい接合体となる。
熱膨張係数を示すものを使用したときには、高温に対し
より望ましい接合体となる。
Claims (3)
- (1)非酸化物系セラミクス部材と、VIa属元素のうち
少なくとも1つを含む合金部材とを加熱圧接することに
よりVIa属元素を接合面近くで拡散させて接合すること
を特徴とする非酸化物系セラミクス部材を含む接合体の
製造方法。 - (2)非酸化物系セラミクス部材とサーメット部材との
間に、VIa属元素のうち少なくとも1つを含む合金を介
在させ、非酸化物系セラミクス部材とサーメット部材と
を圧接して加熱することによりVIa属元素を接合面近く
で拡散させて接合することを特徴とする非酸化物系セラ
ミクス部材を含む接合体の製造方法。 - (3)サーメットは、非酸化物系セラミクス部材の熱膨
張係数と同一に近いものとなる成分のものを使用する特
許請求の範囲第2項に記載の非酸化物系セラミクス部材
を含む接合体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26680684A JPS61146774A (ja) | 1984-12-18 | 1984-12-18 | 非酸化物系セラミクス部材を含む接合体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26680684A JPS61146774A (ja) | 1984-12-18 | 1984-12-18 | 非酸化物系セラミクス部材を含む接合体の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61146774A true JPS61146774A (ja) | 1986-07-04 |
Family
ID=17435932
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26680684A Pending JPS61146774A (ja) | 1984-12-18 | 1984-12-18 | 非酸化物系セラミクス部材を含む接合体の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61146774A (ja) |
-
1984
- 1984-12-18 JP JP26680684A patent/JPS61146774A/ja active Pending
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