JPS632865A - 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
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- JPS632865A JPS632865A JP14303186A JP14303186A JPS632865A JP S632865 A JPS632865 A JP S632865A JP 14303186 A JP14303186 A JP 14303186A JP 14303186 A JP14303186 A JP 14303186A JP S632865 A JPS632865 A JP S632865A
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Landscapes
- 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〕
本発明はセラミックスと金属との接合に関するものであ
る。
る。
従来、セラミックスと金属との接合において。
熱応力を緩和する方法として、特開昭５７−７７０７８
に記載のように、連続的に熱膨張係数が変化する緩衝層
をセラミックスと金属との間に挿入していた。この方法
は１作業性が非常に悪く、また、セラミックスと上記緩
衝層との接合は容易でない。
に記載のように、連続的に熱膨張係数が変化する緩衝層
をセラミックスと金属との間に挿入していた。この方法
は１作業性が非常に悪く、また、セラミックスと上記緩
衝層との接合は容易でない。
すなわち、溶射によシ緩衝層を接合しているため。
亀裂の発生及び接合不良部（融着不良）が生じやすく、
接合部強度は低い。
接合部強度は低い。
前述のごとく、従来法では作業性及び強度信頼性の点で
問題があった。
問題があった。
本発明の目的は１作業性の低下なしに、かつセラミック
スと金属との熱膨張差に起因して発生する熱応力を緩和
して強度に高い信頼性を得ることにある。
スと金属との熱膨張差に起因して発生する熱応力を緩和
して強度に高い信頼性を得ることにある。
上記目的は、セラミックスと金属との間に挿入されたイ
ンサート材、ろう材もしくははんだ材の塑性変形を利用
することによシ達成される。
ンサート材、ろう材もしくははんだ材の塑性変形を利用
することによシ達成される。
すなわち、接合後の冷却過程で、セラミックス／金属接
合体をある程度で保持するか、もしくは。
合体をある程度で保持するか、もしくは。
室温まで冷却した後、再度、接合体をある温度にまで再
加熱して保持することにより達成される。
加熱して保持することにより達成される。
熱応力の緩和は次のような動作で達成される。
高温で接合されたセラミックス／金属接合体（は冷却中
、両者の熱膨張係数差に起因して熱応力が発生する。こ
こで、冷却の途中で１／２Ｔ、〜１／５Ｔ、（Ｔｍ：イ
ンサート材、ろう材もしくははんだ材の融点）の温度範
囲で所定時間保持すれば、インサト材は、上記熱応力の
ためクリープ変形（！！２性変形）する。その結果、熱
応力は緩和される。また、室温まで冷却した接合体にお
いても、１／２Ｔ−〜１／５Ｔ、の温度に再加熱し、所
定時間その温度で保持すれば、インサート材に働く残留
熱応力によりインサート材はクリープ変形し、結果的に
残留応力は解放される。
、両者の熱膨張係数差に起因して熱応力が発生する。こ
こで、冷却の途中で１／２Ｔ、〜１／５Ｔ、（Ｔｍ：イ
ンサート材、ろう材もしくははんだ材の融点）の温度範
囲で所定時間保持すれば、インサト材は、上記熱応力の
ためクリープ変形（！！２性変形）する。その結果、熱
応力は緩和される。また、室温まで冷却した接合体にお
いても、１／２Ｔ−〜１／５Ｔ、の温度に再加熱し、所
定時間その温度で保持すれば、インサート材に働く残留
熱応力によりインサート材はクリープ変形し、結果的に
残留応力は解放される。
上記のような方法で熱応力を緩和すれば、接合強度は、
熱応力を緩和しないものに比べて向上する。
熱応力を緩和しないものに比べて向上する。
１、人ｔ２０３と銅の接合例
第１図に示すような接合プロセスで、直径１０ｎ、長さ
２５ｍのに１２０ ｓと直径１０厘、長さ２５鹿の鋼（
８２０Ｃ）とを＊ ＡＺ Ｓ ｉ合金を両面にクラッ
ドしたＡｔインサート材（厚さ１．２ ｗｘ ）を両者
の間に挿入して突き合せ接合した。
２５ｍのに１２０ ｓと直径１０厘、長さ２５鹿の鋼（
８２０Ｃ）とを＊ ＡＺ Ｓ ｉ合金を両面にクラッ
ドしたＡｔインサート材（厚さ１．２ ｗｘ ）を両者
の間に挿入して突き合せ接合した。
すなわち、６１０Ｃまで加熱し、３０分間。
０、５ ｋｇ ／ ｍ”の圧力をかけて保持し、その後
。
。
１８０Ｃまで冷却し、その温度で２時間、０．５ ｋｇ
／ｘｘ”の圧力をかけながら保持する。そうすると、１
８０Ｃでの加熱・加圧保持中に、上記Ａｔインサート材
はクリープ変形を生じ、接合温度６１０Ｃから１８０Ｃ
の冷却中に生じた熱応力は緩和される。この接合体の曲
げ試験を実施したところ、１６ｋｇ／ｍ”の接合強度が
得られ、１８０Ｃで保持しない通常の接合体よりも５ｋ
ｇ／ｍ” も向上していることが分った。
／ｘｘ”の圧力をかけながら保持する。そうすると、１
８０Ｃでの加熱・加圧保持中に、上記Ａｔインサート材
はクリープ変形を生じ、接合温度６１０Ｃから１８０Ｃ
の冷却中に生じた熱応力は緩和される。この接合体の曲
げ試験を実施したところ、１６ｋｇ／ｍ”の接合強度が
得られ、１８０Ｃで保持しない通常の接合体よりも５ｋ
ｇ／ｍ” も向上していることが分った。
２、サイアロンと鋼の接合例
第２図に示すような接合条件でサイアロンと鋼を接合し
た。すなわち、直径１０ｏ＋、長さ２５ｍのサイアロン
と直径１０鵡、長さ２５ｍの鋼の間に、 Ｆｅ−２９％
Ｎ ｉ −１７％Ｃｏ合金（厚さ０．５鵡）のインサー
ト材とＷｅ−６％Ｃｏ合金（厚さ５ｇ）の低熱膨張材を
挿入し、１／００Ｃに加熱し、その温度に３ ｋｇ ／
ｍ ”の加圧状態を３時間保持した。その後、１／０
０Ｃよシ室温まで冷却し、再度、インサートの融点（約
ｔ４ｓＯＣ）の２１５の温度（６０ｏＣ）にまで加熱し
、３時間保持した。この接合材の曲げ試験を実施したと
ころ、１９Ｋｇ／鵡２の値を示し、６００Ｃでの保持の
ない接合材に比べて、４〜５ ｋｇ ／ ｍ ２の強度
の向上があった。
た。すなわち、直径１０ｏ＋、長さ２５ｍのサイアロン
と直径１０鵡、長さ２５ｍの鋼の間に、 Ｆｅ−２９％
Ｎ ｉ −１７％Ｃｏ合金（厚さ０．５鵡）のインサー
ト材とＷｅ−６％Ｃｏ合金（厚さ５ｇ）の低熱膨張材を
挿入し、１／００Ｃに加熱し、その温度に３ ｋｇ ／
ｍ ”の加圧状態を３時間保持した。その後、１／０
０Ｃよシ室温まで冷却し、再度、インサートの融点（約
ｔ４ｓＯＣ）の２１５の温度（６０ｏＣ）にまで加熱し
、３時間保持した。この接合材の曲げ試験を実施したと
ころ、１９Ｋｇ／鵡２の値を示し、６００Ｃでの保持の
ない接合材に比べて、４〜５ ｋｇ ／ ｍ ２の強度
の向上があった。
上記実施例において、インサート材の厚さは０．３〜３
厘が好ましい。すなわち、０．３ｍより薄い場合、イン
サート材の大きなりリープ変形が期待できず、これに対
し、３謳より厚いと、インサート材自体の熱膨張が接合
強度に影響企及ぼし。
厘が好ましい。すなわち、０．３ｍより薄い場合、イン
サート材の大きなりリープ変形が期待できず、これに対
し、３謳より厚いと、インサート材自体の熱膨張が接合
強度に影響企及ぼし。
高い接合強度は得られない。なお、インサート材厚さ０
．３〜３ｎは直径１０ｍの接合体に対して適正な厚さで
あり、非常に小さい接合体く対しては、適正厚ざは０．
３Ｂより小さくなる。また、非常に大きい接合体では、
３ｍｍより厚いインサート材が必要でちる。
．３〜３ｎは直径１０ｍの接合体に対して適正な厚さで
あり、非常に小さい接合体く対しては、適正厚ざは０．
３Ｂより小さくなる。また、非常に大きい接合体では、
３ｍｍより厚いインサート材が必要でちる。
接合後に保持する温度及び時間は、セラミックスと金属
との熱膨張差に起因して発生する熱応力の大きさによジ
適当に選ばなければならない。例えば、セラミックスと
金属との熱膨張係数差が非常に大きい場合は、低温で長
時間保持するのが好ましい。また、第３図に示すように
段階的に温度を下げながら冷却するのが良い。ここで、
保持中の加圧はクリープ変形を促進させるということか
ら好ましいが、実施例２に示すように、加圧しなくとも
熱応力は緩和される。
との熱膨張差に起因して発生する熱応力の大きさによジ
適当に選ばなければならない。例えば、セラミックスと
金属との熱膨張係数差が非常に大きい場合は、低温で長
時間保持するのが好ましい。また、第３図に示すように
段階的に温度を下げながら冷却するのが良い。ここで、
保持中の加圧はクリープ変形を促進させるということか
ら好ましいが、実施例２に示すように、加圧しなくとも
熱応力は緩和される。
接合後の保持温度の範囲をインサート材、ろう材、はん
だ材の融点の１／２〜１／５としたのは。
だ材の融点の１／２〜１／５としたのは。
１／２Ｔ、よシ高い場合は、その保持温度からの室温ま
での冷却で熱応力が発生し、顕著な接合強度の向上は認
められず、また、１／５Ｔ、よシ低い温度では、インサ
ート材のクリープ変形がほとんど起こらず、接合強度は
向上しないためである。
での冷却で熱応力が発生し、顕著な接合強度の向上は認
められず、また、１／５Ｔ、よシ低い温度では、インサ
ート材のクリープ変形がほとんど起こらず、接合強度は
向上しないためである。
以上説明したように１本発明によれば、作業性の低下な
しに熱応力を緩和して強度に高い信頼性を得ることがで
きる。
しに熱応力を緩和して強度に高い信頼性を得ることがで
きる。
第１図は本発明の一実施例における時間と接合温度、接
合圧力との関係を示す図、第２図は他の実施例における
時間と接合温度、接合圧力との関係を示す図、第３図は
更に他の実施例に２ける時間と接合温度、接合圧力との
関係を示す図である。 廼ｌ圓 時間 第２０ 吟閘 第３０ 鱈司
合圧力との関係を示す図、第２図は他の実施例における
時間と接合温度、接合圧力との関係を示す図、第３図は
更に他の実施例に２ける時間と接合温度、接合圧力との
関係を示す図である。 廼ｌ圓 時間 第２０ 吟閘 第３０ 鱈司
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、セラミックスと金属との間にインサート材もしくは
ろう材、はんだ材を介してセラミックスと金属とを接合
する方法において、接合後の冷却途中で、接合体を上記
インサート材、ろう材もしくははんだ材の融点（Ｔ＿ｍ
）の１／２〜１／５の温度範囲に所定時間保持すること
を特徴とするセラミックスと金属との接合方法。 ２、セラミックスと金属との間にインサート材もしくは
ろう材、はんだ材を介してセラミックスと金属とを接合
する方法において、接合後室温まで冷却した後、再度、
接合体を上記インサート材、ろう材、はんだ材の融点（
Ｔ＿ｍ）の１／２〜１／５の温度範囲に加熱して、かつ
所定時間保持する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 |
|---|---|---|---|
| JP14303186A JPS632865A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP14303186A JPS632865A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | セラミツクスと金属との接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS632865A true JPS632865A (ja) | 1988-01-07 |
Family
ID=15329298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14303186A Pending JPS632865A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | セラミツクスと金属との接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS632865A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0333074A (ja) * | 1989-06-28 | 1991-02-13 | Ngk Insulators Ltd | セラミックスとＡｌの鑞着構体及びその製造方法 |
| US9228493B2 (en) | 2012-11-08 | 2016-01-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Heat shield structure and engine cover |
-
1986
- 1986-06-20 JP JP14303186A patent/JPS632865A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0333074A (ja) * | 1989-06-28 | 1991-02-13 | Ngk Insulators Ltd | セラミックスとＡｌの鑞着構体及びその製造方法 |
| JPH0577636B2 (ja) * | 1989-06-28 | 1993-10-27 | Ngk Insulators Ltd | |
| US9228493B2 (en) | 2012-11-08 | 2016-01-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Heat shield structure and engine cover |
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