JPS6322225A - 金属・セラミツクス結合体およびその製造法 - Google Patents
金属・セラミツクス結合体およびその製造法Info
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- Ceramic Products (AREA)
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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）
本発明は金属・セラミックス結合体およびその製造法に
関するものである。さらに詳しくは、金属製部材とセラ
ミック製部材を嵌合により結合した疲労破壊に対する抵
抗が大きい金属・セラミックス結合体とその製造法に関
するものである。
関するものである。さらに詳しくは、金属製部材とセラ
ミック製部材を嵌合により結合した疲労破壊に対する抵
抗が大きい金属・セラミックス結合体とその製造法に関
するものである。
（従来の技術）
ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素等のセラミックスは機
械的強度、耐熱性、耐摩耗性、耐食性にすぐれているた
め、ガスタービンエンジン部品、エンジン部品等の高温
構造材料あるいは耐摩耗材料として注目されている。し
かし、セラミックスは一般に硬くて、脆いため金属材料
に比較して成形加工性が劣る。また、セラミックスは靭
性に乏しいため衝撃力に対する抵抗が弱い。このため、
セラミック材料のみでエンジン部品のような機械部品を
形成することは難しく、一般には金属製部材とセラミッ
ク製部材とを結合した複合構造体としての形で用いられ
る。金属製部材とセラミック製部材を結合して、かかる
複合構造体を作る方法としては、金属製部材に設けた凹
部または貫通孔にセラミ、り製部材またはセラミック製
部材に設けた凸部を嵌合させて一体化する方法が知られ
ている。しかし、該複合構造体をエンジン部品のような
機械部品として使用するためには、該複合構造体を構成
する金属製部材にも機械的強度と耐摩耗性が要求される
。
械的強度、耐熱性、耐摩耗性、耐食性にすぐれているた
め、ガスタービンエンジン部品、エンジン部品等の高温
構造材料あるいは耐摩耗材料として注目されている。し
かし、セラミックスは一般に硬くて、脆いため金属材料
に比較して成形加工性が劣る。また、セラミックスは靭
性に乏しいため衝撃力に対する抵抗が弱い。このため、
セラミック材料のみでエンジン部品のような機械部品を
形成することは難しく、一般には金属製部材とセラミッ
ク製部材とを結合した複合構造体としての形で用いられ
る。金属製部材とセラミック製部材を結合して、かかる
複合構造体を作る方法としては、金属製部材に設けた凹
部または貫通孔にセラミ、り製部材またはセラミック製
部材に設けた凸部を嵌合させて一体化する方法が知られ
ている。しかし、該複合構造体をエンジン部品のような
機械部品として使用するためには、該複合構造体を構成
する金属製部材にも機械的強度と耐摩耗性が要求される
。
（発明が解決しようとする問題点）
一般に、金属材料の疲労は表面から発生、発達する場合
が多いので、表面仕上げが粗くなるほど疲労限度は低下
し、また、材料の強度が高くなるほど疲労限度が低下す
る割合が大きくなることが知られている。（中火−１本
間寛臣共著二金属の疲労強度、養賢堂Ｐ４６） 金属製部材に設けられた凹部または貫通孔に、セラミッ
ク製部材に設けられた凸部が嵌合されている構造の金属
・セラミックス結合体では、嵌合部の金属製部材には常
に引張応力が作用しているので、該金属製部材を高強度
の金属材料で構成すると疲労による破壊が起りやすくな
る。また、引張応力が作用している部分に傷や欠陥が存
在すると、その部分に応力が集中し、低い引張応力の下
でも疲労破壊が生ずる可能性がある。このため、金属製
部材に設けられた凹部または貫通孔にセラミック製部材
またはセラミック製部材に設けられた凸部が嵌合されて
いる構造の金−・セラミックス結合体では、疲労破壊防
止のため金属性部材の嵌合部内表面の表面粗さを管理す
ることが必要となってきた。
が多いので、表面仕上げが粗くなるほど疲労限度は低下
し、また、材料の強度が高くなるほど疲労限度が低下す
る割合が大きくなることが知られている。（中火−１本
間寛臣共著二金属の疲労強度、養賢堂Ｐ４６） 金属製部材に設けられた凹部または貫通孔に、セラミッ
ク製部材に設けられた凸部が嵌合されている構造の金属
・セラミックス結合体では、嵌合部の金属製部材には常
に引張応力が作用しているので、該金属製部材を高強度
の金属材料で構成すると疲労による破壊が起りやすくな
る。また、引張応力が作用している部分に傷や欠陥が存
在すると、その部分に応力が集中し、低い引張応力の下
でも疲労破壊が生ずる可能性がある。このため、金属製
部材に設けられた凹部または貫通孔にセラミック製部材
またはセラミック製部材に設けられた凸部が嵌合されて
いる構造の金−・セラミックス結合体では、疲労破壊防
止のため金属性部材の嵌合部内表面の表面粗さを管理す
ることが必要となってきた。
本発明の第一の目的は高強度の金属材料を使用し、疲労
破壊に対する抵抗が大きく、しかも金属製部材とセラミ
ック製部材の間の結合力が大きい金属・セラミックス結
合体とその製造法を提供することである。本発明の第二
の目的は金属部分の耐摩耗性がすぐれている金属・セラ
ミックス結合体とその製造法を提供することである。
破壊に対する抵抗が大きく、しかも金属製部材とセラミ
ック製部材の間の結合力が大きい金属・セラミックス結
合体とその製造法を提供することである。本発明の第二
の目的は金属部分の耐摩耗性がすぐれている金属・セラ
ミックス結合体とその製造法を提供することである。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、金属製部材に設けられた凹部または貫通孔に
、セラミック製部材またはセラミック製部材に設けられ
た凸部が嵌合されてなる金属・セラミックス結合体にし
て、該結合体を構成している金属製部材の少なくとも嵌
合部を含む金属部分の硬さがＨＲＣ３Ｂ以上であるとと
もに、嵌合部を構成している金属製部材の凹部または貫
通孔の内表面の表面粗さが、最大高さ（Ｒｍａｘ） ：
８μｍ以下、あるいは中心線平均粗さ（Ｒａ） ：
０．５μｍ以下であることを特徴とする金属・セラミッ
クス結合体であり、未析出硬化状態の析出硬化型合金か
らなる金属製部材に設けた凹部または貫通孔にセラミッ
ク製部材またはセラミック製部材に設けた凸部を、該析
出硬化型合金の析出硬化開始温度以下の温度で嵌合して
該嵌合部を構成している金属製部材の凹部または貫通孔
の内表面の表面粗さが、最大高さ（Ｒｍａｘ） ７８１
１ｍ以下、中心線平均粗さ（Ｒａ） ：０．５μｍ以下
である金属・セラミックス結合体としたのち、該結合体
の嵌合部を構成する金属製部材を熱処理により硬化させ
て、該結合体を構成している金属製部材の少なくとも嵌
合部を含む金属部分の硬さをＨＲＣ３８以上とした金属
・セラミックス結合体を得ることを特徴とする金属・セ
ラミックス結合体の製造法である。
、セラミック製部材またはセラミック製部材に設けられ
た凸部が嵌合されてなる金属・セラミックス結合体にし
て、該結合体を構成している金属製部材の少なくとも嵌
合部を含む金属部分の硬さがＨＲＣ３Ｂ以上であるとと
もに、嵌合部を構成している金属製部材の凹部または貫
通孔の内表面の表面粗さが、最大高さ（Ｒｍａｘ） ：
８μｍ以下、あるいは中心線平均粗さ（Ｒａ） ：
０．５μｍ以下であることを特徴とする金属・セラミッ
クス結合体であり、未析出硬化状態の析出硬化型合金か
らなる金属製部材に設けた凹部または貫通孔にセラミッ
ク製部材またはセラミック製部材に設けた凸部を、該析
出硬化型合金の析出硬化開始温度以下の温度で嵌合して
該嵌合部を構成している金属製部材の凹部または貫通孔
の内表面の表面粗さが、最大高さ（Ｒｍａｘ） ７８１
１ｍ以下、中心線平均粗さ（Ｒａ） ：０．５μｍ以下
である金属・セラミックス結合体としたのち、該結合体
の嵌合部を構成する金属製部材を熱処理により硬化させ
て、該結合体を構成している金属製部材の少なくとも嵌
合部を含む金属部分の硬さをＨＲＣ３８以上とした金属
・セラミックス結合体を得ることを特徴とする金属・セ
ラミックス結合体の製造法である。
（作 用）
本発明は金属製部材とセラミック製部材を嵌合により結
合して得られる金属・セラミックス結合体の嵌合部を構
成している金属製部材を引張強度が１２５ｋｇｆ／璽、
％以上または硬さがＨＲＣ３８以上の高強度を有する金
属材料としても、該金属製部材の嵌合部の内表面の表面
粗さを最大高さ（Ｒｍａｘ）：８μｍ以下、中心線平均
粗さ（Ｒａ） ： ０．５μｍ以下、内表面に存在する
傷の深さを１０μｍ以下と限定することによって、該金
属製部材の疲労による破壊の危険が極めて少なくなるこ
と、また上記金属製部材が析出硬化型合金であり、該金
属製部材とセラミック製部材との嵌合部が未析出硬化状
態の析出硬化型合金からなる金属製部材に設けた凹部ま
たは貫通孔に対するセラミック製部材またはセラミック
製部材に設けた凸部の圧入である場合には、圧入温度を
該析出硬化型合金の析出硬化開始温度以下に限定するこ
とによって、上記嵌合部の金属製部材の内表面の表面粗
さと傷の深さを上記限定値以下とすることが出来ること
を見いだしたことによる。
合して得られる金属・セラミックス結合体の嵌合部を構
成している金属製部材を引張強度が１２５ｋｇｆ／璽、
％以上または硬さがＨＲＣ３８以上の高強度を有する金
属材料としても、該金属製部材の嵌合部の内表面の表面
粗さを最大高さ（Ｒｍａｘ）：８μｍ以下、中心線平均
粗さ（Ｒａ） ： ０．５μｍ以下、内表面に存在する
傷の深さを１０μｍ以下と限定することによって、該金
属製部材の疲労による破壊の危険が極めて少なくなるこ
と、また上記金属製部材が析出硬化型合金であり、該金
属製部材とセラミック製部材との嵌合部が未析出硬化状
態の析出硬化型合金からなる金属製部材に設けた凹部ま
たは貫通孔に対するセラミック製部材またはセラミック
製部材に設けた凸部の圧入である場合には、圧入温度を
該析出硬化型合金の析出硬化開始温度以下に限定するこ
とによって、上記嵌合部の金属製部材の内表面の表面粗
さと傷の深さを上記限定値以下とすることが出来ること
を見いだしたことによる。
本発明では、嵌合部を構成している金属製部材が、引張
強度１２５ｋｇｆ ／ ＊＊ ２以上または硬さがＨｌ
？Ｃ３８以上の高強度金属材料からなる場合には該金属
製部材の疲労破壊防止のため、該金属製部材の嵌合部内
表面の表面粗さを特定の値以下に限定する。
強度１２５ｋｇｆ ／ ＊＊ ２以上または硬さがＨｌ
？Ｃ３８以上の高強度金属材料からなる場合には該金属
製部材の疲労破壊防止のため、該金属製部材の嵌合部内
表面の表面粗さを特定の値以下に限定する。
該表面粗さく最大高さ）としては、８μｍ Ｒｍａｘ以
下が好ましく、４μｍＲｍａｘ以下がより好ましく、２
μｍ Ｒｍａｘ以下が最も好ましいものである。また、
該表面粗さ （中心線平均粗さ）としては、０．５μｌ
Ｒａ以下が好ましく、０．３μｒａ Ｒａ以下がより好
ましく、０．２μｍ Ｒａ以下が最も好ましいものであ
る。
下が好ましく、４μｍＲｍａｘ以下がより好ましく、２
μｍ Ｒｍａｘ以下が最も好ましいものである。また、
該表面粗さ （中心線平均粗さ）としては、０．５μｌ
Ｒａ以下が好ましく、０．３μｒａ Ｒａ以下がより好
ましく、０．２μｍ Ｒａ以下が最も好ましいものであ
る。
表面粗さが上記の値以上では、嵌合部の金属製部材が疲
労破壊を起しやすくなるので好ましくない。
労破壊を起しやすくなるので好ましくない。
さらにまた、該金属製部材の嵌合部内表面に存在する傷
の深さは１０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好
ましく、２μｍ以下が最も好ましい。
の深さは１０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好
ましく、２μｍ以下が最も好ましい。
咳傷の深さが１０μｍ以上では、嵌合部を構成している
金属製部材の強度あるいは硬さが本発明で規定している
値以上の場合に、該嵌合部が疲労破壊を起しやすくなる
ので好ましくない。この傷には、金属製部材に凹部また
は貫通孔を加工した時の加工傷が嵌合後も残ったもの、
および嵌合により生じた傷の両方が含まれる。表面粗さ
の程度および傷の深さを上記の値のどの範囲にするかは
嵌合部の締代、ならびに該嵌合部を構成する金属製部材
の強度または硬さに応じて決定すればよい。本発明の構
造の金属・セラミックス結合体では、嵌合の締代が大き
くなることは嵌合部の金属製部材に常時作用する引張の
残留応力が増加することを意味し、金属製部材の強度ま
たは硬さが大きくなることは該金属製部材が疲労破壊を
起しやすくなることを意味する。従って、本発明では締
代ならびに該金属製部材の強度または硬さが大きくなる
につれて表面粗さおよび許容する傷の深さを小さくする
。
金属製部材の強度あるいは硬さが本発明で規定している
値以上の場合に、該嵌合部が疲労破壊を起しやすくなる
ので好ましくない。この傷には、金属製部材に凹部また
は貫通孔を加工した時の加工傷が嵌合後も残ったもの、
および嵌合により生じた傷の両方が含まれる。表面粗さ
の程度および傷の深さを上記の値のどの範囲にするかは
嵌合部の締代、ならびに該嵌合部を構成する金属製部材
の強度または硬さに応じて決定すればよい。本発明の構
造の金属・セラミックス結合体では、嵌合の締代が大き
くなることは嵌合部の金属製部材に常時作用する引張の
残留応力が増加することを意味し、金属製部材の強度ま
たは硬さが大きくなることは該金属製部材が疲労破壊を
起しやすくなることを意味する。従って、本発明では締
代ならびに該金属製部材の強度または硬さが大きくなる
につれて表面粗さおよび許容する傷の深さを小さくする
。
また、本発明の金属・セラミックス結合体では、金属製
部材とセラミック製部材の嵌合方法に応じて、嵌合前の
金属製部材凹部内表面の表面粗さを管理する。例えば、
上記嵌合を焼ばめあるいは冷やしぼめで行う場合には、
嵌合前の該金属製部材の凹部内表面の表面粗さと傷の深
さが本発明の範囲に入るようにする。これは、嵌合方法
が焼ばめあるいは冷やしばめの場合には、嵌合に際して
金属製部材凹部内表面が塑性変形をほとんど受けないた
め、嵌合前の金属製部材の凹部内表面の表面状態がその
まま嵌合部を構成する金属製部材凹部内表面の表面状態
となるためである。一方、嵌合を圧入等のように金属製
部材の凹部内表面が塑性変形を生ずる方法で行う場合に
は、特定の条件で圧入を行うと嵌合部を構成している金
属製部材の凹部内表面の表面粗さが嵌合前より良くなる
。このため、嵌合を本発明で特定した条件に於ける圧入
で行う場合には、圧入により嵌合部を構成する金属製部
材凹部内表面の表面粗さが改良されるので、金属製部材
凹部内表面の表面粗さと傷の深さが本発明の範囲外であ
る金属製部材を使用して圧入を行ってもよい。この場合
の圧入前の金属製部材凹部内表面の表面状態は圧入に伴
う金属製部材凹部内表面の塑性変形量に応じて調整する
。該塑性変形量は、圧入の締代すなわち嵌合部を構成す
る金属製部材の圧入前の凹部内径とセラミック製部材の
外径またはセラミック製部材の圧入前の凸部直径との差
に比例し、該締代が大きいほど金属製部材凹部の塑性変
形量が大となる。しかし、嵌合を圧入で行う場合には、
圧入による傷が金属製部材凹部内表面に付かないように
する工夫が必要である。このため、本発明では金属製部
材凹部内表面とセラミック製部材外表面またはセラミッ
ク製部材凸部表面の間に潤滑材としての機能を有する材
料を介在させたり、金属製部材凹部の変形抵抗を調整し
たりして圧入を行う。例えば、金属製部材が非析出硬化
型合金の場合には、圧入温度を上昇させて金属製部材の
変形抵抗を減少させる。
部材とセラミック製部材の嵌合方法に応じて、嵌合前の
金属製部材凹部内表面の表面粗さを管理する。例えば、
上記嵌合を焼ばめあるいは冷やしぼめで行う場合には、
嵌合前の該金属製部材の凹部内表面の表面粗さと傷の深
さが本発明の範囲に入るようにする。これは、嵌合方法
が焼ばめあるいは冷やしばめの場合には、嵌合に際して
金属製部材凹部内表面が塑性変形をほとんど受けないた
め、嵌合前の金属製部材の凹部内表面の表面状態がその
まま嵌合部を構成する金属製部材凹部内表面の表面状態
となるためである。一方、嵌合を圧入等のように金属製
部材の凹部内表面が塑性変形を生ずる方法で行う場合に
は、特定の条件で圧入を行うと嵌合部を構成している金
属製部材の凹部内表面の表面粗さが嵌合前より良くなる
。このため、嵌合を本発明で特定した条件に於ける圧入
で行う場合には、圧入により嵌合部を構成する金属製部
材凹部内表面の表面粗さが改良されるので、金属製部材
凹部内表面の表面粗さと傷の深さが本発明の範囲外であ
る金属製部材を使用して圧入を行ってもよい。この場合
の圧入前の金属製部材凹部内表面の表面状態は圧入に伴
う金属製部材凹部内表面の塑性変形量に応じて調整する
。該塑性変形量は、圧入の締代すなわち嵌合部を構成す
る金属製部材の圧入前の凹部内径とセラミック製部材の
外径またはセラミック製部材の圧入前の凸部直径との差
に比例し、該締代が大きいほど金属製部材凹部の塑性変
形量が大となる。しかし、嵌合を圧入で行う場合には、
圧入による傷が金属製部材凹部内表面に付かないように
する工夫が必要である。このため、本発明では金属製部
材凹部内表面とセラミック製部材外表面またはセラミッ
ク製部材凸部表面の間に潤滑材としての機能を有する材
料を介在させたり、金属製部材凹部の変形抵抗を調整し
たりして圧入を行う。例えば、金属製部材が非析出硬化
型合金の場合には、圧入温度を上昇させて金属製部材の
変形抵抗を減少させる。
一方、金属製部材が析出硬化型合金からなる場合には、
溶体化処理済の合金を使用し、圧入を該析出硬化型合金
の析出硬化開始温度以下の温度で行うのが好ましく、室
温と析出硬化開始温度の間の温度で行うのがより好まし
く、室温で行うのが最も好ましい。金属製部材が未析出
硬化処理の析出硬化型合金からなる場合に、圧入を析出
硬化開始温度以上の温度で行うと、圧入作業中に析出硬
化が起り金属製部材の変形抵抗が増加し、圧入部に“か
じり″等の傷が生じるとともに表面粗さが増加するので
好ましくない。
溶体化処理済の合金を使用し、圧入を該析出硬化型合金
の析出硬化開始温度以下の温度で行うのが好ましく、室
温と析出硬化開始温度の間の温度で行うのがより好まし
く、室温で行うのが最も好ましい。金属製部材が未析出
硬化処理の析出硬化型合金からなる場合に、圧入を析出
硬化開始温度以上の温度で行うと、圧入作業中に析出硬
化が起り金属製部材の変形抵抗が増加し、圧入部に“か
じり″等の傷が生じるとともに表面粗さが増加するので
好ましくない。
なお、本発明の金属・セラミックス結合体では、嵌合部
を構成する金属製部材の硬さをＨＲＣ３８以上とする。
を構成する金属製部材の硬さをＨＲＣ３８以上とする。
該硬さがＨＲＣ３８未満では金属製部材の強度と耐摩耗
性が不足するので好ましくない。
性が不足するので好ましくない。
（実施例）
つぎに、図面により本発明をさらに詳しく説明する。第
１図ないし第２図は本発明の金属・セラミックス結合体
の具体例の構造を示したものである。
１図ないし第２図は本発明の金属・セラミックス結合体
の具体例の構造を示したものである。
第１図は、金属製部材１に設けた凹部２にセラミック製
部材３に設けた凸部４が嵌合されている本発明の金属・
セラミックス結合体の一興体例の部分縦断面図である。
部材３に設けた凸部４が嵌合されている本発明の金属・
セラミックス結合体の一興体例の部分縦断面図である。
第２図は、中心に貫通孔を有するリング状の金属製部材
１１の貫通孔に中心に貫通孔を有するリング状のセラミ
ック製部材１３が嵌合されている本発明の金属・セラミ
ックス結合体の一具体例の断面図である。本発明の金属
・セラミックス結合体は、少なくとも第１図ないし第２
図に示すＡ区間に相当する金属部分の硬さがＩＩＲＣ３
８以上で、しかも該Ａ区間において凸部４と接触してい
る凹部２の表面粗さ、またはセラミック製部材１３の外
表面と接触している金属製部材１１の内表面の表面粗さ
が８μｍ Ｒｍａｘ以下あるいは０．５μｍＲａ以下で
ある金属・セラミックス結合体である。
１１の貫通孔に中心に貫通孔を有するリング状のセラミ
ック製部材１３が嵌合されている本発明の金属・セラミ
ックス結合体の一具体例の断面図である。本発明の金属
・セラミックス結合体は、少なくとも第１図ないし第２
図に示すＡ区間に相当する金属部分の硬さがＩＩＲＣ３
８以上で、しかも該Ａ区間において凸部４と接触してい
る凹部２の表面粗さ、またはセラミック製部材１３の外
表面と接触している金属製部材１１の内表面の表面粗さ
が８μｍ Ｒｍａｘ以下あるいは０．５μｍＲａ以下で
ある金属・セラミックス結合体である。
上記表面粗さは以下に述べる方法で測定した値とする。
すなわち、金属・セラミックス結合体が第１図に示す構
造の金属・セラミックス結合体である場合には、Ａ区間
内をＢ−Ｂ’およびｃ−ｃ ’に沿って切断し、外側が
円筒状金属体、内側が円柱状セラミック体からなる複合
円柱を得、つぎに該複合円柱を直径に沿って切断して上
記金属体とセラミック体を分離し、第３図に示すごとき
半円筒状の金属片を作製する。また、金属・セラミック
ス結合体が第２図に示す構造の金属・セラミックス結合
体の場合には、該金属・セラミックス結合体を直径に沿
って切断して金属製部材１１とセラミック製部材１３を
分離し、第３図に示すごとき半円筒状の金属片を作製す
る。しかるのち、例えばこれら金属片の内表面について
Ｘ−Ｙ方向の表面粗さをＪＩＳ Ｂ−０６０１に規定さ
れている方法にもとずいて測定する。
造の金属・セラミックス結合体である場合には、Ａ区間
内をＢ−Ｂ’およびｃ−ｃ ’に沿って切断し、外側が
円筒状金属体、内側が円柱状セラミック体からなる複合
円柱を得、つぎに該複合円柱を直径に沿って切断して上
記金属体とセラミック体を分離し、第３図に示すごとき
半円筒状の金属片を作製する。また、金属・セラミック
ス結合体が第２図に示す構造の金属・セラミックス結合
体の場合には、該金属・セラミックス結合体を直径に沿
って切断して金属製部材１１とセラミック製部材１３を
分離し、第３図に示すごとき半円筒状の金属片を作製す
る。しかるのち、例えばこれら金属片の内表面について
Ｘ−Ｙ方向の表面粗さをＪＩＳ Ｂ−０６０１に規定さ
れている方法にもとずいて測定する。
本発明では金属製部材の強度を表示する手段としてロッ
クウェル硬度あるいはビッカース硬度を使用する。これ
らの硬さの測定は引張強度の測定に比べて容易であるう
え、試験片の形状による制約も少ないので好ましいもの
である。
クウェル硬度あるいはビッカース硬度を使用する。これ
らの硬さの測定は引張強度の測定に比べて容易であるう
え、試験片の形状による制約も少ないので好ましいもの
である。
なお、本発明の金属・セラミックス結合体は金属製部材
表面の耐摩耗性向上のため、表面焼入れあるいは窒化処
理を行って該金属製部材外表面の一部分あるいは全部の
外表面をさらに硬化させることが出来る。該表面焼入れ
は、金属製部材内部の硬さを所定の硬さに調整したのち
行う。一方、金属製部材が析出硬化型合金からなる場合
には、窒化処理温度と析出硬化処理温度を考慮して、窒
化処理を析出硬化処理と同時に行うか別々に行うかを決
定する。例えば、窒化処理温度と析出硬化処理温度が等
しい場合には、窒化処理と析出硬化処理とを同時に行っ
てもよい。しかし、窒化処理温度が析出硬化処理温度よ
り低い場合には、窒化処理を析出硬化処理のあとに行う
のが好ましい。
表面の耐摩耗性向上のため、表面焼入れあるいは窒化処
理を行って該金属製部材外表面の一部分あるいは全部の
外表面をさらに硬化させることが出来る。該表面焼入れ
は、金属製部材内部の硬さを所定の硬さに調整したのち
行う。一方、金属製部材が析出硬化型合金からなる場合
には、窒化処理温度と析出硬化処理温度を考慮して、窒
化処理を析出硬化処理と同時に行うか別々に行うかを決
定する。例えば、窒化処理温度と析出硬化処理温度が等
しい場合には、窒化処理と析出硬化処理とを同時に行っ
てもよい。しかし、窒化処理温度が析出硬化処理温度よ
り低い場合には、窒化処理を析出硬化処理のあとに行う
のが好ましい。
次に、添付の図面を参照して本発明を実施例についてさ
らに詳細に説明する。
らに詳細に説明する。
第４図は析出硬化型合金の一種である１８χＮｉマルエ
ージング鋼を溶体化処理後１００℃から５５０℃の間の
各温度に１時間保持したのち空冷して硬さを測定した結
果を示したものである。第４図から明かなように、上記
１８χＮｉマルエージング鋼は３００℃以上の温度で析
出を開始し硬化する。
ージング鋼を溶体化処理後１００℃から５５０℃の間の
各温度に１時間保持したのち空冷して硬さを測定した結
果を示したものである。第４図から明かなように、上記
１８χＮｉマルエージング鋼は３００℃以上の温度で析
出を開始し硬化する。
第５図は上記１８Ｘ Ｎｉマルエージング鋼からなる金
属製部材に設けた凹部にセラミック製部材に設けた凸部
を室温と３５０℃で圧入して本発明の金属・セラミック
ス結合体とした場合の、圧入の締代と該圧入部を構成し
ていた金属製部材凹部内表面の表面粗さの関係を示す特
性図である。この表面粗さは以下の方法で求めた。まず
、直径が１２．２ｆｌの溶体化処理済みの１８Ｘ Ｎｉ
マルエージング鋼丸棒の一端に内径が１（１＋ｕ、深さ
が２０１１の凹部を設けた金属製部材と窒化珪素丸棒の
一端に前記凹部内径より大きい種々の直径の凸部を設け
たセラミック製部材を作製した。これらの金属製部材の
凹部にセラミック製部材の凸部を室温と３５０℃で圧入
して金属・セラミックス結合体とした。該金属・セラミ
ックス結合体に５００℃で３時間の析出硬化処理を行い
、金属製部材の硬さをＨＲＣ５５としたのち、該圧入部
を切断して金属製部材とセラミック製部材を分離し、該
圧入部を構成していた金属製部材の凹部内表面について
軸方向と平行方向の表面粗さを測定した。第５図から明
かな如く、圧入温度が室温の場合には締代の増加に伴っ
て表面粗さが減少する。これに対して、圧入温度が３５
０℃では締代の増加につれて表面粗さも増加する。なお
、第５図において、締代が０の場合の表面粗さは圧入前
の金属製部材の凹部内表面の表面粗さを示している。
属製部材に設けた凹部にセラミック製部材に設けた凸部
を室温と３５０℃で圧入して本発明の金属・セラミック
ス結合体とした場合の、圧入の締代と該圧入部を構成し
ていた金属製部材凹部内表面の表面粗さの関係を示す特
性図である。この表面粗さは以下の方法で求めた。まず
、直径が１２．２ｆｌの溶体化処理済みの１８Ｘ Ｎｉ
マルエージング鋼丸棒の一端に内径が１（１＋ｕ、深さ
が２０１１の凹部を設けた金属製部材と窒化珪素丸棒の
一端に前記凹部内径より大きい種々の直径の凸部を設け
たセラミック製部材を作製した。これらの金属製部材の
凹部にセラミック製部材の凸部を室温と３５０℃で圧入
して金属・セラミックス結合体とした。該金属・セラミ
ックス結合体に５００℃で３時間の析出硬化処理を行い
、金属製部材の硬さをＨＲＣ５５としたのち、該圧入部
を切断して金属製部材とセラミック製部材を分離し、該
圧入部を構成していた金属製部材の凹部内表面について
軸方向と平行方向の表面粗さを測定した。第５図から明
かな如く、圧入温度が室温の場合には締代の増加に伴っ
て表面粗さが減少する。これに対して、圧入温度が３５
０℃では締代の増加につれて表面粗さも増加する。なお
、第５図において、締代が０の場合の表面粗さは圧入前
の金属製部材の凹部内表面の表面粗さを示している。
第４図と第５図から明かな如く、圧入温度が金属製部材
の析出硬化開始温度以下の場合には、該圧入部を構成し
ている金属製部材の凹部内表面の表面粗さが圧入前の同
一部の表面粗さより良くなる。これに対して、圧入温度
が金属製部材の析出硬化開始温度以上の場合には、該圧
入部を構成している金属製部材の凹部内表面の表面粗さ
が圧入前の同一部の表面粗さより悪化する。かかる現象
は、上記マルエージング鋼のみならずインコロイ９０３
などのオーステナイト系合金を含むすべての析出硬化型
合金に共通する現象である。従って、金属製部材として
析出硬化型合金を使用する場合には、析出硬化開始温度
を第４図のようにして決定し、該温度以下の温度で圧入
を行えば嵌合部を構成する金属製部材凹部内表面の表面
粗さを本発明で規定する表面粗さとすることが出来る。
の析出硬化開始温度以下の場合には、該圧入部を構成し
ている金属製部材の凹部内表面の表面粗さが圧入前の同
一部の表面粗さより良くなる。これに対して、圧入温度
が金属製部材の析出硬化開始温度以上の場合には、該圧
入部を構成している金属製部材の凹部内表面の表面粗さ
が圧入前の同一部の表面粗さより悪化する。かかる現象
は、上記マルエージング鋼のみならずインコロイ９０３
などのオーステナイト系合金を含むすべての析出硬化型
合金に共通する現象である。従って、金属製部材として
析出硬化型合金を使用する場合には、析出硬化開始温度
を第４図のようにして決定し、該温度以下の温度で圧入
を行えば嵌合部を構成する金属製部材凹部内表面の表面
粗さを本発明で規定する表面粗さとすることが出来る。
第６図ないし第７図は金属製部材に設けた円筒形の凹部
にセラミック製部材に設けた円柱形の凸部を圧入し一体
的に結合した金属・セラミックス結合体について、該結
合体の嵌合部を構成している金属製部材の機械的特性と
該金属製部材凹部内表面の表面粗さならびに締代との関
係を示す特性図である。上記機械的特性は以下に述べる
方法で評価した。まず該結合体の嵌合部を輪切りにして
外側が金属、内側がセラミックスからなる複合円柱を得
る。つぎに該円柱を直径に沿って切断して金属とセラミ
ックスを分離し、半円筒状の金属片２１を採取する。し
かるのち、該金属片２１に第８図に示す方法で圧縮荷重
２２を加え、該金属片が破断するまでの上部加圧治具２
３の降下量を測定する。
にセラミック製部材に設けた円柱形の凸部を圧入し一体
的に結合した金属・セラミックス結合体について、該結
合体の嵌合部を構成している金属製部材の機械的特性と
該金属製部材凹部内表面の表面粗さならびに締代との関
係を示す特性図である。上記機械的特性は以下に述べる
方法で評価した。まず該結合体の嵌合部を輪切りにして
外側が金属、内側がセラミックスからなる複合円柱を得
る。つぎに該円柱を直径に沿って切断して金属とセラミ
ックスを分離し、半円筒状の金属片２１を採取する。し
かるのち、該金属片２１に第８図に示す方法で圧縮荷重
２２を加え、該金属片が破断するまでの上部加圧治具２
３の降下量を測定する。
この降下量をもって金属片の変形量とした。この試験に
おいては、金属片の破断までの変形量が大きいものほど
機械的特性、とくに延性がすぐれていることになる。な
お、この試験は水中で行なった。
おいては、金属片の破断までの変形量が大きいものほど
機械的特性、とくに延性がすぐれていることになる。な
お、この試験は水中で行なった。
第６図は、第５図の試験に使用した金属・セラミックス
結合体と同一方法で作製した結合体の嵌合部から採取し
た金属片について測定した変形量を、横軸：圧入の締代
、縦軸：変形量（水中）として示したものである。第６
図から明かな如く、室温で圧入した結合体の嵌合部から
採取した金属片の変形量は締代が増加すると僅かながら
増加する。これに対して、３５０℃で圧入した結合体の
嵌合部から採取した金属片の変形量は締代が増加すると
減少する。該変形量に対する圧入温度の差の効果は、第
５図ですでに説明した如く金属片内表面の表面粗さの違
いによるものでる。
結合体と同一方法で作製した結合体の嵌合部から採取し
た金属片について測定した変形量を、横軸：圧入の締代
、縦軸：変形量（水中）として示したものである。第６
図から明かな如く、室温で圧入した結合体の嵌合部から
採取した金属片の変形量は締代が増加すると僅かながら
増加する。これに対して、３５０℃で圧入した結合体の
嵌合部から採取した金属片の変形量は締代が増加すると
減少する。該変形量に対する圧入温度の差の効果は、第
５図ですでに説明した如く金属片内表面の表面粗さの違
いによるものでる。
第７図は、第５図の試験に使用した金属・セラミックス
結合体と同一方法で作製した結合体の嵌合部から採取し
た各金属片について、変形試験前の内表面の表面粗さと
変形量との関係を求め、横軸二表面粗さ（Ｒａ）、縦軸
：変形量として示したものである。第７図において、中
心線平均粗さが０．３μｍ Ｒａ以上の金属片は３５０
℃で圧入した結合体から採取したものである。第７図か
ら明がなごとく、変形量は表面粗さが増加すると減少す
るが、中心線平均粗さが０．５μｍ Ｒａ以上となると
急激に減少する 第７図から明かなどとく、金属製部材に設けた円筒形の
凹部にセラミック製部材に設けた凸部を圧入して一体的
に結合した金属・セラミックス結合体では嵌合部を構成
する金属製部材の凹部内表面の表面粗さが特定の値以上
になると延性が減少するので好ましくない。
結合体と同一方法で作製した結合体の嵌合部から採取し
た各金属片について、変形試験前の内表面の表面粗さと
変形量との関係を求め、横軸二表面粗さ（Ｒａ）、縦軸
：変形量として示したものである。第７図において、中
心線平均粗さが０．３μｍ Ｒａ以上の金属片は３５０
℃で圧入した結合体から採取したものである。第７図か
ら明がなごとく、変形量は表面粗さが増加すると減少す
るが、中心線平均粗さが０．５μｍ Ｒａ以上となると
急激に減少する 第７図から明かなどとく、金属製部材に設けた円筒形の
凹部にセラミック製部材に設けた凸部を圧入して一体的
に結合した金属・セラミックス結合体では嵌合部を構成
する金属製部材の凹部内表面の表面粗さが特定の値以上
になると延性が減少するので好ましくない。
ス１
直径が１２．２ｒｍの溶体化処理済の１８χＮｉマルエ
ージング鋼丸棒の一端に内径：１０．Ｑｍｍ、深さ：２
０ｍｍの凹部を設けた金属製部材と常圧焼結法による直
径１２ｍの窒化珪素丸棒の一端に直径：１０．Ｉｎ、長
さ：２１１■の凹部を設けたセラミック製部材を作製し
た。該金属製部材の凹部に室温と３５０℃で前記セラミ
ック製部材の凸部を圧入して金属製部材とセラミック製
部材が一体的に結合された金属・セラミックス結合体を
作製した。該金属・セラミックス結合体に５００℃で３
時間の析出硬化処理を行い、金属製部材の硬さをＨＲＣ
：５５とした。析出硬化処理済の金属製部材の外表面直
径を１２１１に仕上げて試験用結合体とした。該試験用
結合体を構成するマルエージング鋼と窒化珪素の熱膨張
係数は、それぞれ１２．６ Ｘ １０−’／ ’Ｃ１３
，３ｘｌＯ−ｈ／’ｔ：なので、該試験用結合体を低温
に保持すれば、両者の収縮量の差のため、マルエージン
グ鋼の嵌合部に引張応力を発生させることが出来る。
ージング鋼丸棒の一端に内径：１０．Ｑｍｍ、深さ：２
０ｍｍの凹部を設けた金属製部材と常圧焼結法による直
径１２ｍの窒化珪素丸棒の一端に直径：１０．Ｉｎ、長
さ：２１１■の凹部を設けたセラミック製部材を作製し
た。該金属製部材の凹部に室温と３５０℃で前記セラミ
ック製部材の凸部を圧入して金属製部材とセラミック製
部材が一体的に結合された金属・セラミックス結合体を
作製した。該金属・セラミックス結合体に５００℃で３
時間の析出硬化処理を行い、金属製部材の硬さをＨＲＣ
：５５とした。析出硬化処理済の金属製部材の外表面直
径を１２１１に仕上げて試験用結合体とした。該試験用
結合体を構成するマルエージング鋼と窒化珪素の熱膨張
係数は、それぞれ１２．６ Ｘ １０−’／ ’Ｃ１３
，３ｘｌＯ−ｈ／’ｔ：なので、該試験用結合体を低温
に保持すれば、両者の収縮量の差のため、マルエージン
グ鋼の嵌合部に引張応力を発生させることが出来る。
そこで、該試験用結合体を使用して液体窒素温度と室温
の間での熱疲労試験を行った。すなわち、該試験用結合
体を液体窒素中に投入して一定時間保持したのち、室温
に戻す操作を繰り返して行い、繰り返し数５０回ごとに
嵌合部表面の検査を行った。
の間での熱疲労試験を行った。すなわち、該試験用結合
体を液体窒素中に投入して一定時間保持したのち、室温
に戻す操作を繰り返して行い、繰り返し数５０回ごとに
嵌合部表面の検査を行った。
その結果、３５０°Ｃで圧入した試験用結合体では、５
００回で嵌合部表面にクランクが検出された。これに対
して、室温で圧入した試験用結合体は１０００回経過し
ても異常が認められなかった。
００回で嵌合部表面にクランクが検出された。これに対
して、室温で圧入した試験用結合体は１０００回経過し
ても異常が認められなかった。
天上撚−１
翼車と軸部が常圧焼結法による窒化珪素で一体的に形成
されているタービンローターの軸部先端に直径１０．１
ｆｍ、長さ２１ｍｎの凸部を設けてセラミ・７り製部材
とした。また、直径が１２．２ｍｌの溶体化処理済の１
８χＮｉマルエージング鋼丸捧の一端に内径：１０．（
ｈｍ、深さ：２０ｔｍの凹部を設けて金属製部材とした
。該金属製部材の凹部にセラミック製部材の凸部を室温
で圧入して金属製部材とセラミック製部材が一体的に結
合された金属・セラミックス結合体を作製した。該金属
・セラミックス結合体に５００℃で３時間の析出硬化処
理を行い、金属製部材の硬さをＨＲＣ：５５とし、さら
に該析出硬化処理済金属製部材の外表面を所定の形状に
仕上げて嵌合部を構成する金属製部材の硬さと凹部内表
面の表面粗さが本発明の範囲内であるターボチャージャ
用タービンローター（供試体Ａと称す）を作製した。ま
た、上記金属・セラミックス結合体に析出硬化処理を行
わずに金属製部材の外表面を所定の形状に仕上げて嵌合
部を構成する金属製部材の硬さが本発明の範囲外のＨＲ
Ｃ：３２、凹部内表面の表面粗さが本発明の範囲内であ
るターボチャージャ用タービンローター（供試体Ｂと称
す）を作製した。
されているタービンローターの軸部先端に直径１０．１
ｆｍ、長さ２１ｍｎの凸部を設けてセラミ・７り製部材
とした。また、直径が１２．２ｍｌの溶体化処理済の１
８χＮｉマルエージング鋼丸捧の一端に内径：１０．（
ｈｍ、深さ：２０ｔｍの凹部を設けて金属製部材とした
。該金属製部材の凹部にセラミック製部材の凸部を室温
で圧入して金属製部材とセラミック製部材が一体的に結
合された金属・セラミックス結合体を作製した。該金属
・セラミックス結合体に５００℃で３時間の析出硬化処
理を行い、金属製部材の硬さをＨＲＣ：５５とし、さら
に該析出硬化処理済金属製部材の外表面を所定の形状に
仕上げて嵌合部を構成する金属製部材の硬さと凹部内表
面の表面粗さが本発明の範囲内であるターボチャージャ
用タービンローター（供試体Ａと称す）を作製した。ま
た、上記金属・セラミックス結合体に析出硬化処理を行
わずに金属製部材の外表面を所定の形状に仕上げて嵌合
部を構成する金属製部材の硬さが本発明の範囲外のＨＲ
Ｃ：３２、凹部内表面の表面粗さが本発明の範囲内であ
るターボチャージャ用タービンローター（供試体Ｂと称
す）を作製した。
これらのターボチャージャ用タービンロークーを高温回
転試験装置に組込んで、燃焼ガスにより１５００００ｒ
ｐｎ＋で５００時間の回転試験を行ったのち金属製部材
の嵌合部外表面の検査を行ったところ、供試体Ａにはな
んら異常が認められなかった。しかし、供試体Ｂはベア
リング当接面が著しく摩耗していた。
転試験装置に組込んで、燃焼ガスにより１５００００ｒ
ｐｎ＋で５００時間の回転試験を行ったのち金属製部材
の嵌合部外表面の検査を行ったところ、供試体Ａにはな
んら異常が認められなかった。しかし、供試体Ｂはベア
リング当接面が著しく摩耗していた。
このように、金属軸外表面の硬さが本発明の範囲以下の
金属・セラミックス結合体は、金属軸の耐摩耗性が不足
しているので好ましくない。
金属・セラミックス結合体は、金属軸の耐摩耗性が不足
しているので好ましくない。
本発明は、上述した実施例のみ限定されるものでなく、
幾多の変形、変更が可能である。例えば、上述した実施
例ではセラミック製部材として、窒化珪素を使用したが
、使用目的に応じて、炭化珪素、サイアロン、アルミナ
、ジルコニア等のセラミックスを使用してもよいととも
に、金属製部材としてもマルエージング鋼の他に、析出
硬化型ステンレス鋼、析出硬化型耐熱鋼、析出硬化型超
合金鋼等の析出硬化型合金あるいは窒化鋼、クロム・モ
リブデン鋼、ニッケル・クロム・モリブデン鋼、マルテ
ンサイト系ステンレス鋼等も使用することが出来る。
幾多の変形、変更が可能である。例えば、上述した実施
例ではセラミック製部材として、窒化珪素を使用したが
、使用目的に応じて、炭化珪素、サイアロン、アルミナ
、ジルコニア等のセラミックスを使用してもよいととも
に、金属製部材としてもマルエージング鋼の他に、析出
硬化型ステンレス鋼、析出硬化型耐熱鋼、析出硬化型超
合金鋼等の析出硬化型合金あるいは窒化鋼、クロム・モ
リブデン鋼、ニッケル・クロム・モリブデン鋼、マルテ
ンサイト系ステンレス鋼等も使用することが出来る。
本発明は疲労破壊に対する抵抗の向上以外にも、応力腐
食割れや遅れ破壊に対する抵抗の向上にも有効である。
食割れや遅れ破壊に対する抵抗の向上にも有効である。
さらにまた、上述の実施例では、棒状の金属製部材に設
けた凹部にセラミック製部材に設けた凸部を嵌合した構
造の金属・セラミックス結合体について説明したが、リ
ング状のセラミック製部材の外周上にリング状の金属製
部材を嵌合した構造の金属・セラミックス結合体につい
ても上記結果と同じ結果が得られることは本発明の趣旨
からして明かである。
けた凹部にセラミック製部材に設けた凸部を嵌合した構
造の金属・セラミックス結合体について説明したが、リ
ング状のセラミック製部材の外周上にリング状の金属製
部材を嵌合した構造の金属・セラミックス結合体につい
ても上記結果と同じ結果が得られることは本発明の趣旨
からして明かである。
（発明の効果）
以上説明したように、金属製部材に設けられた凹部また
は貫通孔にセラミック製部材またはセラミック製部材に
設けられた凸部が嵌合されてなる構造を有する本発明の
金属・セラミックス結合体は、金属製部材の凹部または
貫通孔内表面の表面粗さが特定の値以下になっているの
で、嵌合部を構成する金属製部材を高硬度を有し耐摩耗
性にすぐれた金属材料で構成しても疲労破壊が起らない
。
は貫通孔にセラミック製部材またはセラミック製部材に
設けられた凸部が嵌合されてなる構造を有する本発明の
金属・セラミックス結合体は、金属製部材の凹部または
貫通孔内表面の表面粗さが特定の値以下になっているの
で、嵌合部を構成する金属製部材を高硬度を有し耐摩耗
性にすぐれた金属材料で構成しても疲労破壊が起らない
。
従って、本発明の金属・セラミックス結合体でタービン
ホイールおよびタービンシャフトの一部が窒化珪素セラ
ミックス、その他の部分が高強度を有する金属からなる
ターボチャージャローターを構成すれば、応答性と耐久
性にすぐれた高効率のターボチャージャとすることが出
来る。
ホイールおよびタービンシャフトの一部が窒化珪素セラ
ミックス、その他の部分が高強度を有する金属からなる
ターボチャージャローターを構成すれば、応答性と耐久
性にすぐれた高効率のターボチャージャとすることが出
来る。
また、本発明の金属・セラミックス結合体で窒化珪素リ
ングの外周上に金属リングを嵌合し、バルブ当接面がセ
ラミックスからなる構造のバルブシートインサートを構
成すれば、耐摩耗性にすぐれたバルブシートインサート
が出来る。
ングの外周上に金属リングを嵌合し、バルブ当接面がセ
ラミックスからなる構造のバルブシートインサートを構
成すれば、耐摩耗性にすぐれたバルブシートインサート
が出来る。
このように、本発明の金属・セラミックス結合体はセラ
ミックスの耐熱性、耐摩耗性、高強度などの特性を生か
して、ターボチャージャローターやガスタービンロータ
ーあるいはバルブシートインサートなどのエンジン部品
や高温にさらされたり繰り返し荷重を受ける構造体部品
として使用することができ、かつこれらを耐久性にすぐ
れたものとして提供することができる利点を有する。
ミックスの耐熱性、耐摩耗性、高強度などの特性を生か
して、ターボチャージャローターやガスタービンロータ
ーあるいはバルブシートインサートなどのエンジン部品
や高温にさらされたり繰り返し荷重を受ける構造体部品
として使用することができ、かつこれらを耐久性にすぐ
れたものとして提供することができる利点を有する。
第１図は本発明の金属・セラミックス結合体の一興体例
を示す部分縦断面図、 第２図は本発明の金属・セラミックス結合体の他の具体
例を示す断面図、 第３図は本発明の金属・セラミックス結合体の嵌合部か
ら採取した表面粗さ測定用金属片の外観図、 第４図は金属製部材の熱処理温度と硬さの関係を示す特
性図、 第５図は圧入温度が異なる場合に於ける圧入の締代と圧
入後の金属製部材内表面の表面粗さの関係を示す特性図
、 第６図は圧入温度が異なる結合体から採取した試験片に
ついて圧入の締代と変形量の関係を示す特性図、 第７図は結合部から採取した試験片の内表面の表面粗さ
と変形量の関係を示す特性図、第８図は本発明の金属・
セラミックス結合体の嵌合部から採取した金属片の変形
量の測定法を示す説明図である。 １・・・金属製部材 ２・・・金属製部材に設けた凹部 ３・・・セラミック製部材 ４・・・セラミック製部材に設けた凸部１１・・・金属
製部材 １３・・・セラミック製部材２１・・・
金属片 ２２・・・圧縮荷重２３・・・上部
加圧治具 ２４・・・下部固定治具第４図 轄ｙＡ理温肩（°Ｃ） 第５図 堵 イＡζ （）ｔｍノ 変形量（木ｃｐ、ｍｍ〕
を示す部分縦断面図、 第２図は本発明の金属・セラミックス結合体の他の具体
例を示す断面図、 第３図は本発明の金属・セラミックス結合体の嵌合部か
ら採取した表面粗さ測定用金属片の外観図、 第４図は金属製部材の熱処理温度と硬さの関係を示す特
性図、 第５図は圧入温度が異なる場合に於ける圧入の締代と圧
入後の金属製部材内表面の表面粗さの関係を示す特性図
、 第６図は圧入温度が異なる結合体から採取した試験片に
ついて圧入の締代と変形量の関係を示す特性図、 第７図は結合部から採取した試験片の内表面の表面粗さ
と変形量の関係を示す特性図、第８図は本発明の金属・
セラミックス結合体の嵌合部から採取した金属片の変形
量の測定法を示す説明図である。 １・・・金属製部材 ２・・・金属製部材に設けた凹部 ３・・・セラミック製部材 ４・・・セラミック製部材に設けた凸部１１・・・金属
製部材 １３・・・セラミック製部材２１・・・
金属片 ２２・・・圧縮荷重２３・・・上部
加圧治具 ２４・・・下部固定治具第４図 轄ｙＡ理温肩（°Ｃ） 第５図 堵 イＡζ （）ｔｍノ 変形量（木ｃｐ、ｍｍ〕
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、金属製部材に設けられた凹部または貫通孔に、セラ
ミック製部材またはセラミック製部材に設けられた凸部
が嵌合されてなる金属・セラミックス結合体にして、該
結合体を構成している金属製部材の少なくとも嵌合部を
含む金属部分の硬さがＨＲＣ３８以上であるとともに、
嵌合部を構成している金属製部材の凹部または貫通孔の
内表面の表面粗さが、最大高さ（Ｒｍａｘ）：８μｍ以
下、あるいは中心線平均粗さ（Ｒａ）：０．５μｍ以下
であることを特徴とする金属・セラミックス結合体。 ２、該結合体を構成する金属製部材のうち、少なくとも
嵌合部の金属部分が析出硬化型合金からなる特許請求の
範囲第１項記載の金属・セラミックス結合体。 ３、該結合体を構成する金属製部材のうち、金属部分の
外表面の少なくとも一部の硬さが内表面の硬さより大で
ある特許請求の範囲第１項ないし第２項のいずれかに記
載の金属・セラミックス結合体。 ４、未析出硬化状態の析出硬化型合金からなる金属製部
材に設けた凹部または貫通孔に、セラミック製部材また
はセラミック製部材に設けた凸部を、該析出硬化型合金
の析出硬化開始温度以下の温度で嵌合して、該嵌合部を
構成している金属製部材の凹部または貫通孔の内表面の
表面粗さが、最大高さ（Ｒｍａｘ）：８μｍ以下、中心
線平均粗さ（Ｒａ）：０．５μｍ以下である金属・セラ
ミックス結合体としたのち、該結合体の嵌合部を構成す
る金属製部材を熱処理により硬化させて、該結合体を構
成している金属製部材の少なくとも嵌合部を含む金属部
分の硬さをＨＲＣ３８以上とした金属・セラミックス結
合体を得ることを特徴とする金属・セラミックス結合体
の製造法。 ５、金属製部材の凹部または貫通孔とセラミック製部材
またはセラミック製部材の凸部との嵌合が圧入によるも
のである特許請求の範囲第４項記載の金属・セラミック
ス結合体の製造法。 ６、金属・セラミックス結合、体の嵌合部を構成する金
属製部材の硬化を析出硬化処理単独あるいは表面硬化処
理との組合せで行う特許請求の範囲第４項ないし第５項
のいずれかに記載の金属・セラミックス結合体の製造法
。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6249086 | 1986-03-20 | ||
| JP61-62490 | 1986-03-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6322225A true JPS6322225A (ja) | 1988-01-29 |
| JPH0526611B2 JPH0526611B2 (ja) | 1993-04-16 |
Family
ID=13201664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62005122A Granted JPS6322225A (ja) | 1986-03-20 | 1987-01-14 | 金属・セラミツクス結合体およびその製造法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4810585A (ja) |
| EP (1) | EP0238321B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6322225A (ja) |
| CA (1) | CA1265654A (ja) |
| DE (1) | DE3770498D1 (ja) |
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| JPS61191572A (ja) * | 1985-02-18 | 1986-08-26 | 日本特殊陶業株式会社 | 金属とセラミックスとの接合体及びその製造法 |
| JPH043129Y2 (ja) * | 1987-05-11 | 1992-01-31 | ||
| US5365661A (en) * | 1988-02-25 | 1994-11-22 | Ngk Insulators, Ltd. | Ceramic-metal composite joint body |
| JP2551619B2 (ja) * | 1988-03-09 | 1996-11-06 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミック製摺動部材 |
| JP2531708Y2 (ja) * | 1988-10-18 | 1997-04-09 | 日本碍子株式会社 | セラミックス・金属結合体 |
| JP3174979B2 (ja) * | 1992-12-03 | 2001-06-11 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックスと金属との回転体 |
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| US6367774B1 (en) | 2000-04-19 | 2002-04-09 | Flowserve Corporation | Element having ceramic insert and high-strength element-to-shaft connection for use in a valve |
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1987
- 1987-01-14 JP JP62005122A patent/JPS6322225A/ja active Granted
- 1987-03-12 US US07/025,199 patent/US4810585A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-03-18 DE DE8787302315T patent/DE3770498D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-03-18 EP EP87302315A patent/EP0238321B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-03-19 CA CA000532423A patent/CA1265654A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0526611B2 (ja) | 1993-04-16 |
| EP0238321A1 (en) | 1987-09-23 |
| EP0238321B1 (en) | 1991-06-05 |
| DE3770498D1 (de) | 1991-07-11 |
| CA1265654A (en) | 1990-02-13 |
| US4810585A (en) | 1989-03-07 |
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