JPS627155B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、セラミツク部材と金属部材とを一体
に結合する接合法に関する。

［従来の技術］ 従来より、熱膨脹率の相違および機械的強度の
差が大きいセラミツク部材と金属部材とを一体に
結合した接合体が存在する。

このセラミツク部材と金属部材との接合体は、
温度変化が大きく、且つ強振動の使用条件下では
セラミツク部材と金属部材との接合部がゆるんだ
り、セラミツク部材が破損する等の故障が生じや
すく、またセラミツク部材に炭化珪素（SiC）、
二珪化モリブテン（MoSi₂）等の導電性セラミツ
クを用いて発熱体とした場合、セラミツク部材と
金属部材との接合部の電気的接続が不良となりや
すい。

［発明が解決しようとする問題点］ このため従来公知のセラミツク部材と金属部材
との接合法としては焼ばめおよびセラミツク部材
にメタライズ処理を施して両部材をろう付けする
方法があるが、前者はきわめて細かい寸法制度を
要求されると共に気密シールが困難であり、後者
は面倒なメタライズ勝利を行う必要があつたので
製作ならびに作業の簡便化を図ることができず、
いずれもコストが高くなつた。両部材の嵌合部の
全面に硬ろう材を介在させて、両部材をろう付け
する方法がある。

本発明はかかる欠点を有利に解決するもので、
セラミツク部材にメタライズ処理を施さずかつ比
較的ラフな寸法精度でよく、しかも接合部のゆる
み、セラミツク部材の破損等の故障が防止できる
セラミツクと金属の接合法の提供を目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明のセラミツクと金属の接合法は、断面円
形の穴を形成した金属部材と、該金属部材の穴の
内壁または該内壁に嵌合し、周囲にフラツクスを
塗布されたセラミツク部材と、前記金属部材とセ
ラミツク部材との接合面に介在される硬ろう材と
からなり、前記金属部材内に前記セラミツク部材
を嵌入して、前記金属部材を高温に加熱し、前記
硬ろう材を溶融させて前記接合面にろう材層を形
成し、常温において前記セラミツク部材に圧縮応
力が加わるように嵌着した構成を採用した。

［作用および発明の効果］ 上記構成により、本発明のセラミツクと金属の
接合法は、セラミツク部材と金属部材とをフラツ
クスと硬ろう材との混合層であるろう材層を介し
て接合しているので、結合が強固でゆるみが生じ
にくくまたセラミツク部材の損傷も防止でき、高
温かつ強振動の条件においても使用可能であり、
金属部材はセラミツク部材との熱膨張率の差で結
合がゆるんだり、シールや電気的接続が損なわれ
ることが防止できる。しかも従来の焼きばめによ
る接合部分の寸法精度を必要とせず、かつセラミ
ツク部材にメタライズ処理を施さないので製作並
びに作業の簡便化を図り、大巾に低減できる。

［実施例］ つぎに本発明のセラミツクと金属の接合法を第
１図イ，ロに示す一実施例に基づき説明する。

１０は断面円形の穴１１を形成した鉄製筒であ
り、２０は穴１１の直径より幾分小さい外径を有
するセラミツク丸棒である。

まず穴１１の壁面に嵌入するセラミツク丸棒２
０の接合部２１の周囲にフラツクス３５を塗布し
た後、該穴１１内にセラミツク丸棒２０を銀ろう
材３０′リングを介在させて嵌入する。

つぎに鉄製筒１０を銀ろう材が溶融する温度以
上に加熱して、フラツクス３５を銀ろう材３０′
との混合層であるろう材層３１を形成し、常温に
戻つたときセラミツク丸棒２０はろう材層３１を
介して、鉄製筒１０から焼ばめによる圧縮応力を
受けて両者が一体に嵌合される。

ここで鉄製筒１０の穴１１とセラミツク丸棒２
０の接合部２１の寸法はセラミツク丸棒２０がス
ムーズに挿入できる寸法精度でよい。よつて嵌合
後は鉄製筒１０と銀ろう材３１の接合部は金属原
子が相互に浸透してろう着がなされ、一方フラツ
クスとろう材の混合層が導電性ガラスシール化さ
れてセラミツク表面に緊密な結合が得られる。

また鉄製筒１０は軟質なろう材層３１を介して
セラミツク丸棒２０に焼ばめ応力を与えているの
で、嵌合は極めて強固であると共に焼ばめ温度以
下の高温度の使用条件下で使用された場合も接合
部１２、２１のゆるみが防止できる。またろう材
層３１は焼ばめによる圧縮応力および振動等によ
る外力により加わる応力を周方向に均一に分散す
るので、セラミツク丸棒２０の破損が防止でき
る。

なおここで用いるフラツクスとは金属の酸化防
止剤で、一般に硬ろう用フラツクスとして使用さ
れているほう砂、ほう酸、塩化ナトリウム等のも
のを称する。更にフラツクスを予めセラミツク丸
棒２０の接合部２１に塗布した後、セラミツク丸
棒２０を鉄製筒１０の穴１１に嵌入すると塗布作
業が容易である。

ここで、第１図に示すごとくセラミツク丸棒２
０の接合部２１の全面にろう材層３０を形成した
場合、焼ばめによりセラミツク丸棒２０に加わる
圧縮応力は、周方向には均一化されているが長手
方向には、第３図のグラフに示すのごとく、セ
ラミツク丸棒２０の接合部２１の穴開口側２２で
集中し接合部２１の奥側２３の２倍程度の大きさ
となる。よつて接合部２１の穴開口側２２の端部
でセラミツク丸棒２０は折損しやすい。

このため第２図のごとく、ろう材層３１をセラ
ミツク丸棒２０の接合部２１の穴開口側２４で周
方向に部分的（本実施例では間欠的）に形成する
と第３図のグラフに示すのごとく、接合部２１
の穴開口側２４の端部の圧縮応力は接合部２１の
奥側２５の4/5程度となり、接合部２１の穴開口
側２４の端部での応力集中が防止でき、セラミツ
ク丸棒２０の折損は生じにくい。

また部分的に硬ろう材を周設するには、金属筒
１０の接合部１２の穴開口側１３の硬ろう材が所
定の形状となるようろう材流れ防止剤、例えば粘
度等の泥しようを塗布し、ろう材の流れを部分的
に阻止することが容易にできる。

つぎに本発明のセラミツクと金属の接合法の用
途例を示す。

第４図において、１は外周に取付ネジが形成さ
れたグロープラグの筒状主体金具、２は一端が閉
塞し、他端が開口した管状の炭化珪素製発熱体、
３は主体金具１および発熱体２の中心部に挿設さ
れた中心電極、４は主体金具１および発熱体２内
に充填されたセラミツク粉体、５は主体金具１の
上端部に挿入されたゴム製のシール用リングであ
る。

このグロープラグの主体金具１と発熱体２との
接合は、上述したごとく、主体金具の下部内周面
に銀ろう層６を形成したもので、発熱体２の接合
部の穴開口側にフラツクスを塗布して、前記発熱
体２の開口端を挿入して嵌合すると共に主体金具
を800℃程度に昇温して銀ろうを溶融させること
により焼ばめされて嵌合されている。

この焼ばめによる接合部７は、グロープラグの
使用中300℃程度となるが、上記のごとく800℃程
度の温度差で焼ばめされているので主体金具１は
発熱体２との熱膨脹率の差で結合がゆるんだり、
シールや電気的接続が損なわれることは防止でき
る。また銀ろうは軟質であるため粗い表面の発熱
体２となじみやすく良好な電気的接続をなす。

なお、上記実施例のグロープラグは、発熱体２
の穴開口側端が主体金具１内に焼ばめされている
ため、発熱体の接合部は圧縮応力を受けている
が、この圧縮応力は前述したごとく穴開口側７１
端において応力集中により極大となる。またグロ
ープラグの使用中の振動等によつても発熱体２は
穴開口側７１端に集中応力が加わるので、発熱体
２にひびが入つたり、折損したりしやすい。

このような発熱体２の損傷は、第５図に示すご
とく主体金具１と発熱体２との接合部の穴開口側
７２端において、銀ろう層６を部分的に周設し、
該穴開口側７２端において焼ばめになる応力集中
が生じないようにすることで防止でき、これによ
りグロープラグの耐久性が向上する。上記のごと
く間欠的に銀ろう層６を形成するには、主体金具
１の接合部の穴開口側にろう材流れ防止剤として
例えば粘度等の泥しようを所定形状に塗布し、ろ
う材の流れを部分的に阻止することが容易にでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図イ，ロはセラミツクと金属の接合法を示
す斜視図、第２図は他の実施例を示す一部切り欠
き正面図、第３図は接合部の応力分布を示すグラ
フ、第４図、第５図はそれぞれの用途例のグロー
プラグを示す正面図である。 図中、１……主体金具、２……発熱体、３……
中心電極、４……セラミツク粉末、６……銀ろう
層、７，１２，２１……接合部、１０……鉄製
筒、１１……穴、１３，２２，２４，７１，７２
……穴開口側、２０……セラミツク丸棒、２３，
２５……奥側、３０……ろう材層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 断面円形の穴を形成した金属部材と、該金属
   部材の穴の内壁または該内壁に嵌合し、周囲にフ
   ラツクスを塗布されたセラミツク部材と、前記金
   属部材とセラミツク部材との接合面に介在される
   硬ろう材とからなり、 前記金属部材内に前記セラミツク部材を嵌入し
   て、前記金属部材を高温に加熱し、前記硬ろう材
   を溶融させて前記接合面にろう材層を形成し、常
   温において前記セラミツク部材に圧縮応力が加わ
   るように嵌着したことを特徴とするセラミツクと
   金属の接合法。