JPS62275076A - Diffusion bonding process for ceramics to metals - Google Patents
Diffusion bonding process for ceramics to metalsInfo
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Landscapes
- 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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
発明の詳細な説明
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明はセラミックスと金属の拡散接合方法に関するも
ので、自動車部品のセラミックスターボチャージャ、及
びロッカーアームの接合に利用される。Detailed Description of the Invention Detailed Description of the Invention [Object of the Invention] (Industrial Field of Application) The present invention relates to a method for diffusion bonding ceramics and metal, and relates to a method for joining ceramic turbo chargers and rocker arms of automobile parts. used for.
（従来の技術）
本発明に係る従来技術としては、特開昭５８−１３５１
８０号「拡散接合方法」の公報がある。(Prior art) As a prior art related to the present invention, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-1351
There is a publication entitled No. 80 "Diffusion bonding method".
このものはセラミックスと金属を拡散接合する方法で、
接合部に緩衝材としてアルミ箔をインサートする方法が
開示されており、更にセラミックスと金属の両者の熱膨
張係数の差から生ずる熱応力を緩和させるために、両者
の間に低熱膨張係数を有するコバール合金又はアンバー
合金をインサートする方法がある。This is a method of diffusion bonding ceramics and metal.
A method is disclosed in which aluminum foil is inserted as a buffer material in the joint, and in order to alleviate the thermal stress caused by the difference in the coefficient of thermal expansion between ceramic and metal, Kovar, which has a low coefficient of thermal expansion, is inserted between the two. There is a method of inserting alloy or amber alloy.
これを第３図により説明すれば、第３図（イ）において
Ａはテストピースで１はセラミックス、２は金属で、１
１はコバール合金又はアンバー合金、１２はアルミ箔で
ある。To explain this with reference to Figure 3, in Figure 3 (A), A is a test piece, 1 is a ceramic, 2 is a metal, and 1 is a test piece.
1 is Kovar alloy or Amber alloy, and 12 is aluminum foil.
（発明が解決しようとする問題点）
しかし前記接合方法に使用されるコバール合金又はアン
バー合金１１は第３図（ロ）に示すように単独の挿入で
は熱応力を十分に緩和させることができず割れが発生し
易く、又第３図（イ）に示すように、緩衝材としてアル
ミ箔１２を入れたものについては使用雰囲気が３００℃
以上ではアルミ成分があるために強度が低下しセラミッ
クスのもつ耐熱性も十分に生かすことが出来ないという
問題点がある。(Problems to be Solved by the Invention) However, as shown in FIG. 3(b), the Kovar alloy or Amber alloy 11 used in the above joining method cannot sufficiently relieve thermal stress when inserted alone. Cracks are likely to occur, and as shown in Figure 3 (a), the use atmosphere is 300°C when aluminum foil 12 is used as a cushioning material.
In the above, there is a problem that the strength decreases due to the presence of the aluminum component, and the heat resistance of ceramics cannot be fully utilized.
本発明はセラミックスと合金との拡散接合において接合
部分より割れが発生せず、かつセラミックスの強度が低
下しない拡散接合方法を技術的課題とするものである。The technical object of the present invention is to provide a diffusion bonding method for diffusion bonding ceramics and alloys in which cracks do not occur at the bonded portion and the strength of the ceramics does not decrease.
（問題点を解決するための手段）
前記技術的課題を解決するために講じた技術的手段は次
のようである。(Means for solving the problems) The technical means taken to solve the above technical problems are as follows.
すわなち、セラミックスと合金を拡散接合にて接合する
方法としてセラミックス側からコバール合金、又はアン
バー合金をインサートし、次いでモリブデン合金をイン
サートして拡散接合する方法で、前記セラミックスはシ
リコン系セラミックスであり、前記金属は鉄系金属であ
り、前記モリブデン合金としては添加元素であるカリウ
ムシリコンを０．１〜１．０％含有するものである。In other words, a method for joining ceramics and alloys by diffusion bonding is to insert a Kovar alloy or an invar alloy from the ceramic side, and then insert a molybdenum alloy and perform diffusion bonding, and the ceramic is a silicon-based ceramic. The metal is an iron-based metal, and the molybdenum alloy contains 0.1 to 1.0% of potassium silicon as an additive element.
（作用） 前記技術的手段は次のように作用する。(effect) The technical means works as follows.
すなわち、セラミックスと鉄系金属との拡散接合部にセ
ラミックス側にコバール合金又はアンバー合金をインサ
ートし、次にモリブデン合金をインサートすることによ
り、低熱膨張係数を有するコバール合金、又はアンバー
合金により熱応力が緩和され、モリブデン合金を緩衝材
として作用させるもので、特にモリブデン合金にカリウ
ムシリコンが０．５％程度含有する場合には有効な緩衝
効果が発揮できるものである。またモリブデンはアルミ
合金に比較して溶融温度が２０００℃以上と高く従って
、８００℃前後の高温に於いても接合部材の使用が可能
となるものである。In other words, by inserting Kovar alloy or Amber alloy on the ceramic side in the diffusion joint between ceramic and ferrous metal, and then inserting a molybdenum alloy, thermal stress can be reduced by Kovar alloy or Amber alloy, which has a low coefficient of thermal expansion. The molybdenum alloy acts as a buffering material, and particularly when the molybdenum alloy contains about 0.5% of potassium silicon, an effective buffering effect can be exhibited. Furthermore, molybdenum has a higher melting temperature of 2000° C. or higher than aluminum alloys, so it is possible to use the joining member even at high temperatures of around 800° C.
尚、カリウム、シリコンが１．０％以上含有されたモリ
ブデン合金は非常に加工性が悪くなるものである。Note that molybdenum alloys containing 1.0% or more of potassium or silicon have extremely poor workability.
（実施例） 以下実施例について説明する。(Example) Examples will be described below.
第１図に於いてＡはテストピースで１は窒化ケイ素セラ
ミックス（Ｓ１ｉＮ４）で、２は綱である。In FIG. 1, A is a test piece, 1 is silicon nitride ceramic (S1iN4), and 2 is a wire.
実施例１
第１図に示すテストピースＡにおいて、板厚１１１のア
ンバー合金３とモリブデン合金４をセラミックス側から
順次インサートして約ｌＸｌ０−’ｔｏｒｒの真空中で
接合温度１１００℃で、０．５ ｋｇＺ龍の圧力を加え
て３０分間拡散接合を行った。Example 1 In the test piece A shown in FIG. 1, an amber alloy 3 and a molybdenum alloy 4 having a plate thickness of 111 were sequentially inserted from the ceramic side, and a bonding temperature of 1100° C. was applied in a vacuum of about 1X10-'torr. Diffusion bonding was performed for 30 minutes by applying a pressure of kgZ dragon.
この接合体から断面が４×３の長さ４Ｑｎ＋の四点曲げ
試験片を切り出して、四点曲げ試験を行った。その結果
平均で１５ｋｇ／鶴の曲げ強度が得られ、セラミックス
ｌで破断することな（、モリブデン合金３とアンバー合
金４の界面もしくはモリブデン合金と鋼の界面で破断し
た。A four-point bending test piece having a cross section of 4×3 and a length of 4Qn+ was cut out from this joined body and subjected to a four-point bending test. As a result, a bending strength of 15 kg/tsuru was obtained on average, and the ceramic did not break (it broke at the interface between molybdenum alloy 3 and amber alloy 4 or the interface between molybdenum alloy and steel).
実施例２ （コバール合金とモリブデン合金インサート
）
第１図に示すテストピースＡを使用し、板厚１鶴のコバ
ール合金３とモリブデン合金４をセラミックス側から順
次インサート実施例１と同じ接合条件で行った。その結
果平均で２８に＋ｒ／ａｍの曲げ強度が得られ、この場
合もセラミックスで破断することなく、モリブデン合金
とコバール合金の界面もしくはモリブデン合金と鋼の界
面で破断した。Example 2 (Kovar alloy and molybdenum alloy insert) Using the test piece A shown in Figure 1, Kovar alloy 3 and molybdenum alloy 4 with a plate thickness of 1 mm were inserted sequentially from the ceramic side under the same bonding conditions as Example 1. Ta. As a result, a bending strength of 28+r/am was obtained on average, and in this case too, the ceramics did not break, but broke at the interface between the molybdenum alloy and the Kovar alloy or the interface between the molybdenum alloy and the steel.
前記いづれの場合でも有害な割れは認られず、良好なセ
ラミックス金属の接合体が得られた。In any of the above cases, no harmful cracks were observed, and a good ceramic-metal bonded body was obtained.
第４図はセラミックスタービンウィズシャフトＢを示す
もので、５はセラミックスよりなるローター、６はニッ
ケルクロムモリブデン鋼（ＳＮＣＭ８）よりなりＣは拡
散接合部で、７及び９はコバール合金、中央の８はモリ
ブデン合金でいづれも板厚１．０ｆｌである。Figure 4 shows a ceramic turbine with shaft B, in which 5 is a rotor made of ceramics, 6 is a nickel chromium molybdenum steel (SNCM8), C is a diffusion joint, 7 and 9 are Kovar alloy, and 8 in the middle is a Each plate is made of molybdenum alloy and has a thickness of 1.0 fl.
これを実施例１と同じ条件で拡散接合を行った。Diffusion bonding was performed on this under the same conditions as in Example 1.
その結果割れは認められず、良好な接合部が得られた。As a result, no cracks were observed and a good joint was obtained.
本発明は次の効果を有する。 The present invention has the following effects.
すなわち、セラミックスと金属の熱膨張係数の差から生
ずる熱応力をアンバー合金、コーバル合金により緩和さ
せ、緩衝材としてカリウムシリコンを含有したモリブデ
ン合金をインサート材と使用するという極めて簡単な構
成により確実強固に拡散接合することができ、特に高温
下に使用する各種機能部品にも十分に応用できるもので
ある。In other words, the thermal stress caused by the difference in thermal expansion coefficients between ceramics and metals is alleviated by amber alloy and kobal alloy, and the extremely simple structure of using a molybdenum alloy containing potassium silicon as a cushioning material as an insert material ensures solidity. It can be diffusion bonded and can be fully applied to various functional parts, especially those used at high temperatures.
第１図は本実施例の断面図、第２図はセラミックスター
ビンの断面図、第３図は従来技術の断面図で（イ）は、
アルミ合金をインサート材゛として使用のもの、（ロ）
はコーバル合金又はアンバー合金をインサートしたもの
を示す。
１・・・セラミックス、２・・・金属、３・・・コーバ
ル合金又はアンバー合金、４・・・モリブデン合金Fig. 1 is a sectional view of this embodiment, Fig. 2 is a sectional view of the ceramic turbine, and Fig. 3 is a sectional view of the conventional technology.
Items using aluminum alloy as insert material (b)
indicates inserts of Kobal alloy or Amber alloy. 1... Ceramics, 2... Metal, 3... Kobal alloy or amber alloy, 4... Molybdenum alloy
Claims (1)
て、 （１）セラミックス側からコーバル合金、またはアンバ
ー合金をインサートし、次いでモリブデン合金をインサ
ートして接合する拡散接合方法。 （２）前記セラミックスはシリコン系セラミックスであ
り、前記金属は鉄系金属である特許請求の第１項に示す
拡散接合方法。 （３）前記モリブデン合金はカリウム、シリコンを０．
１〜１．０％含有する特許請求の範囲第１項に示す拡散
接合方法。[Claims] A method of diffusion bonding ceramics and metals in a vacuum: (1) A diffusion bonding method in which Kobal alloy or Amber alloy is inserted from the ceramic side, and then a molybdenum alloy is inserted and bonded. (2) The diffusion bonding method according to claim 1, wherein the ceramic is a silicon-based ceramic and the metal is an iron-based metal. (3) The molybdenum alloy contains 0.0% potassium and 0.0% silicon.
The diffusion bonding method according to claim 1, containing 1 to 1.0%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11594886A JPS62275076A (en) | 1986-05-20 | 1986-05-20 | Diffusion bonding process for ceramics to metals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11594886A JPS62275076A (en) | 1986-05-20 | 1986-05-20 | Diffusion bonding process for ceramics to metals |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62275076A true JPS62275076A (en) | 1987-11-30 |
Family
ID=14675123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11594886A Pending JPS62275076A (en) | 1986-05-20 | 1986-05-20 | Diffusion bonding process for ceramics to metals |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62275076A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108637447A (en) * | 2018-05-15 | 2018-10-12 | 西南交通大学 | A kind of dissimilar metal electron beam soldering method of titanium alloy and kovar alloy |
-
1986
- 1986-05-20 JP JP11594886A patent/JPS62275076A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108637447A (en) * | 2018-05-15 | 2018-10-12 | 西南交通大学 | A kind of dissimilar metal electron beam soldering method of titanium alloy and kovar alloy |
| CN108637447B (en) * | 2018-05-15 | 2020-03-31 | 西南交通大学 | Electron beam welding method for dissimilar metals of titanium alloy and kovar alloy |
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