JPS61201677A - セラミツクスと金属との接合方法 - Google Patents
セラミツクスと金属との接合方法Info
- Publication number
- JPS61201677A JPS61201677A JP4297285A JP4297285A JPS61201677A JP S61201677 A JPS61201677 A JP S61201677A JP 4297285 A JP4297285 A JP 4297285A JP 4297285 A JP4297285 A JP 4297285A JP S61201677 A JPS61201677 A JP S61201677A
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- JP
- Japan
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- ceramics
- metal
- ceramic
- metal member
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- Prior art date
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明はセラミックスと金属との接合、特に熱膨張係数
の異なるセラミックスと金属との接合方法の改良に関す
る。
の異なるセラミックスと金属との接合方法の改良に関す
る。
従来、セラミックス（例えばアルミナ）と、金属とをろ
う接合する場合にはコバール金属を選択して接合してい
た。その理由としては、セラミックスと熱膨張係数が異
なる金属を使用すると、熱膨張係数の差によりセラミッ
クスと金属との界面に応力が残り、メタライズ面からの
金属の君離あるいはセラミックス自体に割れを生ずるた
め、セラミックスと熱膨張係数が近似するコバール金属
等を使用していたものである。
う接合する場合にはコバール金属を選択して接合してい
た。その理由としては、セラミックスと熱膨張係数が異
なる金属を使用すると、熱膨張係数の差によりセラミッ
クスと金属との界面に応力が残り、メタライズ面からの
金属の君離あるいはセラミックス自体に割れを生ずるた
め、セラミックスと熱膨張係数が近似するコバール金属
等を使用していたものである。
しかしながら、このコバール金属は耐熱性・耐蝕性に劣
るため、極めて用途範囲が狭いという不具合があった。
るため、極めて用途範囲が狭いという不具合があった。
また他の方法として、内側にセラミックス、外側にリン
グ状の金属を配置して両者を加熱し１両者の熱膨張係数
の差を利用して大きな熱膨張係数の金属の開孔部に小さ
な熱膨張係数のセラミックスを嵌合し、冷却後の焼きば
めによりセラミックスと金属とを接合させる方法がある
が、この方法では外側の金属に対し、その金属の内側に
嵌め込むセラミックスの形状寸法の精度、また金属とセ
ラミックスとの間の嵌め合い精度が高いことが要求され
、セラミックスの形状寸法について高度な加工精度が必
要とされ、セラミックスのコスト高となる欠点があった
。
グ状の金属を配置して両者を加熱し１両者の熱膨張係数
の差を利用して大きな熱膨張係数の金属の開孔部に小さ
な熱膨張係数のセラミックスを嵌合し、冷却後の焼きば
めによりセラミックスと金属とを接合させる方法がある
が、この方法では外側の金属に対し、その金属の内側に
嵌め込むセラミックスの形状寸法の精度、また金属とセ
ラミックスとの間の嵌め合い精度が高いことが要求され
、セラミックスの形状寸法について高度な加工精度が必
要とされ、セラミックスのコスト高となる欠点があった
。
更Ｋ、セラミックスと金属とを、銅ろう、銀ろう等によ
ってろう付けする技術として、特開昭５７−１１８０７
８号があるが、この方法では銅ろう、銀ろうを完全に融
解させることはせず、固゛体形状を保有したまま固体の
表面のみを融解させているのでセラミックスの高度な加
工精度を必要としていた。
ってろう付けする技術として、特開昭５７−１１８０７
８号があるが、この方法では銅ろう、銀ろうを完全に融
解させることはせず、固゛体形状を保有したまま固体の
表面のみを融解させているのでセラミックスの高度な加
工精度を必要としていた。
本発明は従来の欠点を改良するためになされたものであ
り、セラミックスとの嵌め合い精度等の設計が不要であ
り、セラミックスと金属との接合部について、セラミッ
クスの接合部の加工が不要であり、セラミックスの割れ
を生じないセラミックスと金属との接合方法を提供する
ことを目的としており、その手段は融解した中間剤で被
覆したセラミックスの接合面に、該中間剤を介して金属
を接合したことを特徴とするセラミックスと金属との接
合方法によってなされる。
り、セラミックスとの嵌め合い精度等の設計が不要であ
り、セラミックスと金属との接合部について、セラミッ
クスの接合部の加工が不要であり、セラミックスの割れ
を生じないセラミックスと金属との接合方法を提供する
ことを目的としており、その手段は融解した中間剤で被
覆したセラミックスの接合面に、該中間剤を介して金属
を接合したことを特徴とするセラミックスと金属との接
合方法によってなされる。
以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明
する。
する。
本実施例に係る接合方法では、その第１工程として、セ
ラミックスと接合する金属の孔を設ける。この孔は１例
えば、第１図および第２図に示すように、金属部材１の
上下面を貫通させた貫通孔２、又は第３図および第４図
に示すように、金属部材ｌの上面をくり抜いた有底孔３
ａ、３ｂである。尚、第２図と第３図とでは孔の深さな
どが異なる。この金属部材ｌとしては１例えば５ＯＳ３
Ｑ４のようなステンレス鋼や、５Ｓ４１のような一般構
造圧延鋼材などの金属、又は種々の合金が適用され、ま
た貫通孔２および有底孔３ａ、３ｂの平面形状は、円形
や角形など種々の形状のものである。
ラミックスと接合する金属の孔を設ける。この孔は１例
えば、第１図および第２図に示すように、金属部材１の
上下面を貫通させた貫通孔２、又は第３図および第４図
に示すように、金属部材ｌの上面をくり抜いた有底孔３
ａ、３ｂである。尚、第２図と第３図とでは孔の深さな
どが異なる。この金属部材ｌとしては１例えば５ＯＳ３
Ｑ４のようなステンレス鋼や、５Ｓ４１のような一般構
造圧延鋼材などの金属、又は種々の合金が適用され、ま
た貫通孔２および有底孔３ａ、３ｂの平面形状は、円形
や角形など種々の形状のものである。
本実施例の第２工程は、上記金属部材１の貫通孔２又は
有底孔３ａ、３ｂの中に２００〜１５００℃の融点を有
する中間剤４を融解させた状態で流し込む、尚、中間剤
４は完全融解が望ましいが、一般に流し込み可能な程度
であってもよい、また、この中間剤４は、セラミックス
より熱膨張係数が大きく、比較的柔らかな材料が望まし
く１例えばハンダ、バベットメタル、耐熱合金（モリブ
デン、マンガン、銀ろうのうち少なくとも１種を含むも
の）などが適用される。
有底孔３ａ、３ｂの中に２００〜１５００℃の融点を有
する中間剤４を融解させた状態で流し込む、尚、中間剤
４は完全融解が望ましいが、一般に流し込み可能な程度
であってもよい、また、この中間剤４は、セラミックス
より熱膨張係数が大きく、比較的柔らかな材料が望まし
く１例えばハンダ、バベットメタル、耐熱合金（モリブ
デン、マンガン、銀ろうのうち少なくとも１種を含むも
の）などが適用される。
尚、金属部材ｌが貫通孔２で開孔されている場合、流し
込んだ中間剤４が流失しないよう底部を公知の方法で閉
塞する。
込んだ中間剤４が流失しないよう底部を公知の方法で閉
塞する。
上記金属部材１として、ステンレス鋼（ＳＯＳ４１）を
使用し、また中間剤４として、ハンダを使用する場合に
は、ステンレス鋼を３００〜３５０℃に加熱し、ハンダ
をその融点（３００〜３５０℃）゛ 以上に加熱する。
使用し、また中間剤４として、ハンダを使用する場合に
は、ステンレス鋼を３００〜３５０℃に加熱し、ハンダ
をその融点（３００〜３５０℃）゛ 以上に加熱する。
尚、中間剤４の融解および凝固は酸化雰囲気中でも可能
であるが、還元雰囲気であれば更に望ましい。
であるが、還元雰囲気であれば更に望ましい。
次の第３工程では、第５図乃至第７図に示すように、予
め３００〜３５０℃に加熱したセラミックス５ａ、５ｂ
、５ｃ、例えば酸化アルミニウムを融解した中間剤４の
中に押し込むようにして入れる。この場合、第５図およ
び第６図に示す実施例では、セラミックス５ａ、５ｂ全
体を貫通孔２および有底孔３ａの中に入れ、セラミック
ス５ａ、５ｂの上面を金属部材１の一般面に合わせてい
る。また第７図に示す実施例では、セラミックス５Ｃの
下面に突出させた接合部６を金属部材ｌの有底孔３ｂ内
に嵌合させている。上記セラミックス５ａ、５ｂ、５ｃ
としては、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素
、ジルコニア。
め３００〜３５０℃に加熱したセラミックス５ａ、５ｂ
、５ｃ、例えば酸化アルミニウムを融解した中間剤４の
中に押し込むようにして入れる。この場合、第５図およ
び第６図に示す実施例では、セラミックス５ａ、５ｂ全
体を貫通孔２および有底孔３ａの中に入れ、セラミック
ス５ａ、５ｂの上面を金属部材１の一般面に合わせてい
る。また第７図に示す実施例では、セラミックス５Ｃの
下面に突出させた接合部６を金属部材ｌの有底孔３ｂ内
に嵌合させている。上記セラミックス５ａ、５ｂ、５ｃ
としては、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素
、ジルコニア。
サイアロン、その他公知のセラミックスを広く適用でき
る。尚、セラミックス５ｂ、５ｃの設定は位置決め用の
治具を用いて行うことが望ましい。
る。尚、セラミックス５ｂ、５ｃの設定は位置決め用の
治具を用いて行うことが望ましい。
このようにして融解した中間剤４の中に押し込んだセラ
ミックス５ａ、５ｂ、５ｃは、その周囲が中間剤４によ
って被覆されるため、そのまま放冷させて中間剤４を凝
固させることで金属部材ｌに接合される。この場合に、
中間剤４はセラミックス５ａ、５ｂ、５ｃより熱膨張係
数が大きいために、冷却時にはセラミックス５ａ、５ｂ
、５ｃの収縮に比べてその程度が高く、セラミックス５
ａ、５ｂ、５ｃの周囲を凝固した中間剤４で締め付ける
。その結果、いわゆる焼きばめと同様の効果を得ること
ができる。更に、金属部材ｌもセラミックス５ａ、５ｂ
、５ｃより熱膨張係数が大きいために、金属部材ｌの冷
却によって、セラミックス５ａ、５ｂ、５ｃに大きな圧
縮力がかかり、上記中間剤４の締め付は作用との相乗効
果により極めて強固なセラミックス５ａ、５ｂ。
ミックス５ａ、５ｂ、５ｃは、その周囲が中間剤４によ
って被覆されるため、そのまま放冷させて中間剤４を凝
固させることで金属部材ｌに接合される。この場合に、
中間剤４はセラミックス５ａ、５ｂ、５ｃより熱膨張係
数が大きいために、冷却時にはセラミックス５ａ、５ｂ
、５ｃの収縮に比べてその程度が高く、セラミックス５
ａ、５ｂ、５ｃの周囲を凝固した中間剤４で締め付ける
。その結果、いわゆる焼きばめと同様の効果を得ること
ができる。更に、金属部材ｌもセラミックス５ａ、５ｂ
、５ｃより熱膨張係数が大きいために、金属部材ｌの冷
却によって、セラミックス５ａ、５ｂ、５ｃに大きな圧
縮力がかかり、上記中間剤４の締め付は作用との相乗効
果により極めて強固なセラミックス５ａ、５ｂ。
５ｃと金属部材ｌとの接合が可能となる。
このように、本実施例では、金属部材１とセラミックス
５ａ、５ｂ、５ｃとの接合部分に、従来の焼きばめのよ
うな高度の嵌め合い精度を必要、としないので、金属部
材ｌやセラミックス５ａ。
５ａ、５ｂ、５ｃとの接合部分に、従来の焼きばめのよ
うな高度の嵌め合い精度を必要、としないので、金属部
材ｌやセラミックス５ａ。
５ｂ、５ｃの成形加工、および接合工程などが極めて簡
易な作業となり、セラミックス製品の製造コストを大幅
に低減させることができる。その結果、第５図および第
６図に示す例では、金属部材ｌの表面の一部をセラミッ
クス５ａ、５ｂで簡易に置き換えることが可能となり、
金属部材１表面の耐熱性・耐摩耗性および耐蝕性等を大
幅に改善することができる。
易な作業となり、セラミックス製品の製造コストを大幅
に低減させることができる。その結果、第５図および第
６図に示す例では、金属部材ｌの表面の一部をセラミッ
クス５ａ、５ｂで簡易に置き換えることが可能となり、
金属部材１表面の耐熱性・耐摩耗性および耐蝕性等を大
幅に改善することができる。
また、第７図に示すような接合手段では、接合部６の縦
周壁６′は、上記の締め付は作用との相乗効果により極
めて強固に金属部材ｌと接合するが、セラミックス５Ｃ
の下面９は、金属部材１の上面１′に中間剤４を介して
乗っているだけで、中間剤４による接着効果がないので
、セラミックス５Ｃと金属部材ｌとの熱膨張係数の差に
基づく残留応力によって、セラミックス５Ｃ自体が割れ
てしまうといったこともなく、金属部材ｌの表面全体を
セラミックス５Ｃで被覆する場合に有効な手段となり、
金属部材１表面の耐熱性、耐摩耗性および耐蝕性等を大
幅に改善することができる。
周壁６′は、上記の締め付は作用との相乗効果により極
めて強固に金属部材ｌと接合するが、セラミックス５Ｃ
の下面９は、金属部材１の上面１′に中間剤４を介して
乗っているだけで、中間剤４による接着効果がないので
、セラミックス５Ｃと金属部材ｌとの熱膨張係数の差に
基づく残留応力によって、セラミックス５Ｃ自体が割れ
てしまうといったこともなく、金属部材ｌの表面全体を
セラミックス５Ｃで被覆する場合に有効な手段となり、
金属部材１表面の耐熱性、耐摩耗性および耐蝕性等を大
幅に改善することができる。
更に、第８図に示すように、セラミックス５Ｃの接合部
６下面、又は金属部材１の孔の底面に任意形状の切り溝
７ａ、７ｂを作っておくことで、上記熱膨張係数の差に
基づく残留応力を吸収することも可能である。
６下面、又は金属部材１の孔の底面に任意形状の切り溝
７ａ、７ｂを作っておくことで、上記熱膨張係数の差に
基づく残留応力を吸収することも可能である。
また、第９図に示すように、セラミックス５Ｃの接合部
６の表面に炭酸銀ソルダ法（炭酸銀を使用する方法）に
よってメタライズ化層８を形成し、中間剤４とのぬれを
向上させることで、セラミックス５Ｃと金属部材１との
接合を、より一層強固なものとすることができる。尚、
セラミックス５Ｃが小さい寸法の場合には、接合部６の
みならず、下面９にメタライズ化層８が形成してあって
も、セラミックス５Ｃと金属部材１との熱膨張差によっ
てセラミックス５Ｃに亀裂を生ずるといったことがない
、また、上記切り溝７ａ。
６の表面に炭酸銀ソルダ法（炭酸銀を使用する方法）に
よってメタライズ化層８を形成し、中間剤４とのぬれを
向上させることで、セラミックス５Ｃと金属部材１との
接合を、より一層強固なものとすることができる。尚、
セラミックス５Ｃが小さい寸法の場合には、接合部６の
みならず、下面９にメタライズ化層８が形成してあって
も、セラミックス５Ｃと金属部材１との熱膨張差によっ
てセラミックス５Ｃに亀裂を生ずるといったことがない
、また、上記切り溝７ａ。
７ｂおよびメタライズ化層８は、第５図および第６図に
示した実施例にも適用できるものである。
示した実施例にも適用できるものである。
以上説明したように本発明に係るセラミックスと金属と
の接合方法によれば、両者の高度の嵌め合い精度等を必
要とすることなく、セラミックス製品の製造コストを大
幅に低減でき、また簡易な手段で強固な接合構造を得る
ことができる他、接合した後にはセラミックスに割れが
生ずるといったこともないので、各方面で幅広く適用で
きるものである。
の接合方法によれば、両者の高度の嵌め合い精度等を必
要とすることなく、セラミックス製品の製造コストを大
幅に低減でき、また簡易な手段で強固な接合構造を得る
ことができる他、接合した後にはセラミックスに割れが
生ずるといったこともないので、各方面で幅広く適用で
きるものである。
第１図は本発明の一実施例を示す金属部材の斜視図、第
２図は第１図中■−■線断面図、第３図および第４図は
それぞれ他の実施例を示す第２図と同様の断面図、第５
＠乃至第７図は、第２＠乃至第４図に示した金属部材に
対応させてそれぞれセラミックスを接合させた時の状態
を示した断面図、第８図は切り溝を設けた場合の断面図
、第９図はセラミックスの表面にメタライズ化層を形成
させた場合の断面図である。 ｌ・・・金属部材（金属） ４・・・中間剤 ５ａ、５ｂ、５ｃ・・・セラミックス ６・・・接合部 特許出願人 住友セメント株式会社 第１図 第２図 第３図 第４図
２図は第１図中■−■線断面図、第３図および第４図は
それぞれ他の実施例を示す第２図と同様の断面図、第５
＠乃至第７図は、第２＠乃至第４図に示した金属部材に
対応させてそれぞれセラミックスを接合させた時の状態
を示した断面図、第８図は切り溝を設けた場合の断面図
、第９図はセラミックスの表面にメタライズ化層を形成
させた場合の断面図である。 ｌ・・・金属部材（金属） ４・・・中間剤 ５ａ、５ｂ、５ｃ・・・セラミックス ６・・・接合部 特許出願人 住友セメント株式会社 第１図 第２図 第３図 第４図
Claims (1)
- 融解した中間剤で被覆したセラミックスの接合面に、該
中間剤を介して金属を接合したことを特徴とするセラミ
ックスと金属との接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4297285A JPS61201677A (ja) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | セラミツクスと金属との接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4297285A JPS61201677A (ja) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | セラミツクスと金属との接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61201677A true JPS61201677A (ja) | 1986-09-06 |
Family
ID=12650950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4297285A Pending JPS61201677A (ja) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | セラミツクスと金属との接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61201677A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5921583A (ja) * | 1982-07-29 | 1984-02-03 | 日産自動車株式会社 | セラミツク軸と金属軸との接合法 |
-
1985
- 1985-03-05 JP JP4297285A patent/JPS61201677A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5921583A (ja) * | 1982-07-29 | 1984-02-03 | 日産自動車株式会社 | セラミツク軸と金属軸との接合法 |
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