JPS6351993B2 - - Google Patents
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- JPS6351993B2 JPS6351993B2 JP58059629A JP5962983A JPS6351993B2 JP S6351993 B2 JPS6351993 B2 JP S6351993B2 JP 58059629 A JP58059629 A JP 58059629A JP 5962983 A JP5962983 A JP 5962983A JP S6351993 B2 JPS6351993 B2 JP S6351993B2
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はセラミツク部材と金属部材との接合方
法に係り、特に発熱反応する接合用粉末を用いた
上記接合方法に関する。
法に係り、特に発熱反応する接合用粉末を用いた
上記接合方法に関する。
〔従来技術〕
近年高温高強度構造材料として窒化珪素、炭化
珪素、サイアロン等の非酸化物セラミツクス、あ
るいは酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等、
いわゆるニユーセラミツクスが急速にクローズア
ツプされ、多くの研究や開発がなされている。こ
れらのセラミツクスの用途は、ガスタービンのブ
レードや燃焼器、デイーゼルエンジンのシリンダ
やピストン、その他高温用機械部品として数多く
ある。
珪素、サイアロン等の非酸化物セラミツクス、あ
るいは酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等、
いわゆるニユーセラミツクスが急速にクローズア
ツプされ、多くの研究や開発がなされている。こ
れらのセラミツクスの用途は、ガスタービンのブ
レードや燃焼器、デイーゼルエンジンのシリンダ
やピストン、その他高温用機械部品として数多く
ある。
しかして周知の如くセラミツクは脆性材料であ
り、上記のニユーセラミツクスといえども金属材
料に比べれば亀裂の伝播が速く破断しやすいとい
う基本的な欠点を有している。
り、上記のニユーセラミツクスといえども金属材
料に比べれば亀裂の伝播が速く破断しやすいとい
う基本的な欠点を有している。
このような問題点を解消すべく、セラミツク部
材と金属部材とを複合した素材の開発・利用が
種々の分野で推進されているが、より接合強度が
高くしかも接合作業が容易な接合方法の開発が期
待されている。
材と金属部材とを複合した素材の開発・利用が
種々の分野で推進されているが、より接合強度が
高くしかも接合作業が容易な接合方法の開発が期
待されている。
従来、接合強度の高いセラミツクと金属との接
合方法としてろう付方法がある。しかるに従来の
うう付方法によつて接合されたものは、セラミツ
ク部材と金属部材との少なくともろう付予定部近
傍部分を全体的に加熱する必要があるところから
接合部に残留応力が負荷され、これがために破壊
が生じやすいという問題がある。また加熱装置等
の設備が必要であり、このため大型部品の接合等
に対して多くの不都合があつた。
合方法としてろう付方法がある。しかるに従来の
うう付方法によつて接合されたものは、セラミツ
ク部材と金属部材との少なくともろう付予定部近
傍部分を全体的に加熱する必要があるところから
接合部に残留応力が負荷され、これがために破壊
が生じやすいという問題がある。また加熱装置等
の設備が必要であり、このため大型部品の接合等
に対して多くの不都合があつた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は上記従来技術の問題点を解消
し、接合強度が極めて高いと共に、特別な加熱装
置等の設備投資の必要もなく部品の形状にも制約
されにくい工業的に極めて有利な接合方法を提供
することにある。
し、接合強度が極めて高いと共に、特別な加熱装
置等の設備投資の必要もなく部品の形状にも制約
されにくい工業的に極めて有利な接合方法を提供
することにある。
この目的を達成するために本発明は、金属粉末
と金属酸化物の粉末の混合粉末からなり該金属粉
末と金属酸化物の粉末とは発熱反応するものであ
ると共に、発熱反応後に金属ろうを生じさせる接
合用粉末を用いる接合方法であつて、金属部材と
セラミツク部材との間に該接合用粉末を介在させ
た後、接合用粉末の反応を開始し、この反応によ
つて溶融状態の金属ろうを生じさせて接合するこ
とを特徴とする、セラミツク部材と金属部材との
接合方法、を要旨とするものである。
と金属酸化物の粉末の混合粉末からなり該金属粉
末と金属酸化物の粉末とは発熱反応するものであ
ると共に、発熱反応後に金属ろうを生じさせる接
合用粉末を用いる接合方法であつて、金属部材と
セラミツク部材との間に該接合用粉末を介在させ
た後、接合用粉末の反応を開始し、この反応によ
つて溶融状態の金属ろうを生じさせて接合するこ
とを特徴とする、セラミツク部材と金属部材との
接合方法、を要旨とするものである。
即ち本発明は、接合用粉末として、発熱反応す
ると共に、反応により金属ろうを生じさせる組成
のものを用い、この反応熱で溶融した状態の金属
ろうを生じさせて接合するようにしたものであ
る。
ると共に、反応により金属ろうを生じさせる組成
のものを用い、この反応熱で溶融した状態の金属
ろうを生じさせて接合するようにしたものであ
る。
上記反応は一般的に次式で示される。
xA＋ByO3→AxOz＋yB＋△Ｈ …(1)
(1)式において、Ａは金属、ByOzは金属酸化物
であり、AxOzは反応で生じた金属酸化物、Ｂは
反応で生じた金属である。しかしてこの金属Ｂが
最終的にろう材となるようにByOzを選択する。
また△Ｈは反応熱であり、この反応熱によつて生
成したろう材を溶かすのである。
であり、AxOzは反応で生じた金属酸化物、Ｂは
反応で生じた金属である。しかしてこの金属Ｂが
最終的にろう材となるようにByOzを選択する。
また△Ｈは反応熱であり、この反応熱によつて生
成したろう材を溶かすのである。
上記金属粉末Ａとしては、単一種類の金属であ
つても良いし、異なる種類の金属粉末の混合物で
あつても良い。また、複数種類の粉末を混合し、
反応速度を調節すると共にろう材の組成を調整す
るために発熱反応に寄与しない金属粉末を同時に
添加しておいても良い。
つても良いし、異なる種類の金属粉末の混合物で
あつても良い。また、複数種類の粉末を混合し、
反応速度を調節すると共にろう材の組成を調整す
るために発熱反応に寄与しない金属粉末を同時に
添加しておいても良い。
金属酸化物ByOzとしては前述の如く、還元さ
れて生ずる金属Ｂがろう材の主要部分となるもの
が採用されている。このByOzは単一種類の金属
酸化物であつても良いが、通常ろう材は合金材で
あるところから、異なる金属酸化物または複酸化
物を混合したものとするのが好ましい。
れて生ずる金属Ｂがろう材の主要部分となるもの
が採用されている。このByOzは単一種類の金属
酸化物であつても良いが、通常ろう材は合金材で
あるところから、異なる金属酸化物または複酸化
物を混合したものとするのが好ましい。
上記(1)式の反応の具体例を次に示す。なお各式
において％は重量％であり、MaObは金属酸化物
である。
において％は重量％であり、MaObは金属酸化物
である。
20.5％Mg＋79.5％Ag2O
→13.8％MgO＋74.2％Ag＋12.0％Mg＋△Ｈ
…(2) 24.9％Mg＋52.3％NiO＋22.8％MnO →41.1％MgO＋58.9％NiMn＋△Ｈ …(3) ５％Ti＋5.6％Mg＋85％Cu2O＋9.4％SnO2 →26.3％CuSn＋72.7％MaOb＋△Ｈ …(4) 本発明においては上記(2)〜(4)式に示される以外
にも各種の組成の接合用粉末が採用できる。なお
この組成を決定するに際しては、反応によつて生
じる酸化物MaObが接合強度を低下させないよう
決定するのが好ましい。またこの酸化物AxOzが
フラツクス作用を有するものとなるように組成を
選択すれば一層有利である。このようなフラツク
ス作用を有するものとしては例えばLiO2、
B2O3Na2B4O7等又はそれらの複合酸化物などが
挙げられる。
…(2) 24.9％Mg＋52.3％NiO＋22.8％MnO →41.1％MgO＋58.9％NiMn＋△Ｈ …(3) ５％Ti＋5.6％Mg＋85％Cu2O＋9.4％SnO2 →26.3％CuSn＋72.7％MaOb＋△Ｈ …(4) 本発明においては上記(2)〜(4)式に示される以外
にも各種の組成の接合用粉末が採用できる。なお
この組成を決定するに際しては、反応によつて生
じる酸化物MaObが接合強度を低下させないよう
決定するのが好ましい。またこの酸化物AxOzが
フラツクス作用を有するものとなるように組成を
選択すれば一層有利である。このようなフラツク
ス作用を有するものとしては例えばLiO2、
B2O3Na2B4O7等又はそれらの複合酸化物などが
挙げられる。
本発明において、接合されるセラミツク部材と
しては何ら限定されるものではないが、反応熱を
蓄熱しやすいところから熱伝導率の低いものが好
適である。また多孔質、緻密質のいずれでも良い
が、少なくとも接合予定面が多孔質のものである
と、投錨効果が発揮されて接合強度が高いと共
に、この多孔質部が接合後に応力緩衝層として作
用し熱的、機械的な応力に対する抵抗性が高い。
またこのように少なくとも接合予定面が多孔質で
あると、接合時に溶融した金属、酸化物などが気
孔中に浸み込むようになつて不要な酸化物が接合
部外に排出されると共にセラミツクと金属との接
合間隔が小さくなり接合強度が高められる。なお
セラミツク部材の接合予定面を予めメタライズ処
理しておけば、ろう材とのなじみが良くなり接合
強度が高められる。
しては何ら限定されるものではないが、反応熱を
蓄熱しやすいところから熱伝導率の低いものが好
適である。また多孔質、緻密質のいずれでも良い
が、少なくとも接合予定面が多孔質のものである
と、投錨効果が発揮されて接合強度が高いと共
に、この多孔質部が接合後に応力緩衝層として作
用し熱的、機械的な応力に対する抵抗性が高い。
またこのように少なくとも接合予定面が多孔質で
あると、接合時に溶融した金属、酸化物などが気
孔中に浸み込むようになつて不要な酸化物が接合
部外に排出されると共にセラミツクと金属との接
合間隔が小さくなり接合強度が高められる。なお
セラミツク部材の接合予定面を予めメタライズ処
理しておけば、ろう材とのなじみが良くなり接合
強度が高められる。
接合される金属部材も何ら限定されるものでは
なく、各種の金属、合金部材が接合可能である。
しかして金属部材はそのまま接合に供し得るが、
予めその表面を多孔質化しておいても良い。この
ように多孔質化しておけば、上記と同様に、応力
緩衝効果、接合面の間隔を小さくする効果などが
奏される。
なく、各種の金属、合金部材が接合可能である。
しかして金属部材はそのまま接合に供し得るが、
予めその表面を多孔質化しておいても良い。この
ように多孔質化しておけば、上記と同様に、応力
緩衝効果、接合面の間隔を小さくする効果などが
奏される。
しかして本発明は上述の如きセラミツク部材と
金属部材との間に接合用粉末を介在させておき、
この接合用粉末の発熱反応を開始するのである
が、この反応を開始する方法としては高周波誘導
加熱手段などにより加熱しても良く、あるいは、
組成によつては、加圧、着火、衝撃、摩擦、超音
波などの方法を用いても良い。反応の開始は一部
分から始めてもよく、接合面全体で一度に始めて
も良い。
金属部材との間に接合用粉末を介在させておき、
この接合用粉末の発熱反応を開始するのである
が、この反応を開始する方法としては高周波誘導
加熱手段などにより加熱しても良く、あるいは、
組成によつては、加圧、着火、衝撃、摩擦、超音
波などの方法を用いても良い。反応の開始は一部
分から始めてもよく、接合面全体で一度に始めて
も良い。
また本発明においては、生じたろう材が反応熱
により溶融しているときに、セラミツク部材と金
属部材とを押し付けて一層接合強度を高めること
も可能である。
により溶融しているときに、セラミツク部材と金
属部材とを押し付けて一層接合強度を高めること
も可能である。
また、接合中に、外部から加熱を行つても良
い。
い。
気孔率40％のジルコニア質のφ30、厚さ20mmの
形状のセラミツク部材と、同一形状の炭素鋼材
（Ｃ：0.2％）とを、本発明方法に従つて接合し
た。
形状のセラミツク部材と、同一形状の炭素鋼材
（Ｃ：0.2％）とを、本発明方法に従つて接合し
た。
即ち、Ti5％、Mg5.6％、Cu2O85％、SnO29.4
％なる組成の接合用粉末を１ｇ／cm2及び銀の粉末
0.15ｇ／cm2の割合で混合したものを両者の間隙に
展開した。
％なる組成の接合用粉末を１ｇ／cm2及び銀の粉末
0.15ｇ／cm2の割合で混合したものを両者の間隙に
展開した。
次いで高周波誘導コイルを用いてこの接合面を
同時に瞬間的に加熱すると共に、油圧シリンダを
用いて20Kg／cm2の圧力でセラミツク部材と金属部
材とを押し付けた。
同時に瞬間的に加熱すると共に、油圧シリンダを
用いて20Kg／cm2の圧力でセラミツク部材と金属部
材とを押し付けた。
この状態を５分間保持した後、加圧を解除し
た。その後、本接合部材をJIS規格R1601に定め
る曲げ試験の手順に順じて、曲げ試験片を10本切
り出し、３点曲げ試験を行つた。この結果は1200
〜1400Kg／cm2の範囲の接合部曲げ強度となり、セ
ラミツク部材と鋼材とは強固に接合していること
が認められた。
た。その後、本接合部材をJIS規格R1601に定め
る曲げ試験の手順に順じて、曲げ試験片を10本切
り出し、３点曲げ試験を行つた。この結果は1200
〜1400Kg／cm2の範囲の接合部曲げ強度となり、セ
ラミツク部材と鋼材とは強固に接合していること
が認められた。
なお、比較例として、上記実施例と同一のセラ
ミツク材と炭素鋼材を用い、ろう材として本発明
で生成する金属ろうの成分系に近いCu−Ti−Sn
系の合金箔材を用いて、高周波誘導コイルにより
実施例と同一条件にて、上記ろう材の融点より高
い温度に加熱した。この場合、実施例にみられた
発熱反応は見られず、ごく一部が付着したにすぎ
ない。この試験材をはずし、曲げ試験片加工のた
め切り出したところ簡単にはがれ、３点曲げ試験
を行うことが不可能であつた。このことから、接
合用粉末をベースに反応熱を利用して接合する本
発明法の優秀性が認められた。
ミツク材と炭素鋼材を用い、ろう材として本発明
で生成する金属ろうの成分系に近いCu−Ti−Sn
系の合金箔材を用いて、高周波誘導コイルにより
実施例と同一条件にて、上記ろう材の融点より高
い温度に加熱した。この場合、実施例にみられた
発熱反応は見られず、ごく一部が付着したにすぎ
ない。この試験材をはずし、曲げ試験片加工のた
め切り出したところ簡単にはがれ、３点曲げ試験
を行うことが不可能であつた。このことから、接
合用粉末をベースに反応熱を利用して接合する本
発明法の優秀性が認められた。
以上の通り本発明によれば部材全体を加熱する
ことなく接合できるので、残留応力が小さいと共
に、部材への熱的影響が小さい。本発明による局
部加熱は、セラミツクスが断熱性に富むことか
ら、金属粉末の反応熱が極めて効果的に接合に利
用されることとなる。さらに本発明方法によれ
ば、高価な加熱装置が不要であり、設備投資の問
題が解消され、しかも取扱いも容易であり、接合
部位の補修等も現場で行うことが可能であり、工
業的に極めて有利である。
ことなく接合できるので、残留応力が小さいと共
に、部材への熱的影響が小さい。本発明による局
部加熱は、セラミツクスが断熱性に富むことか
ら、金属粉末の反応熱が極めて効果的に接合に利
用されることとなる。さらに本発明方法によれ
ば、高価な加熱装置が不要であり、設備投資の問
題が解消され、しかも取扱いも容易であり、接合
部位の補修等も現場で行うことが可能であり、工
業的に極めて有利である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 金属粉末と金属酸化物の粉末の混合粉末から
なり該金属粉末と金属酸化物の粉末とは発熱反応
するものであると共に、発熱反応後に金属ろうを
生じさせる接合用粉末を用いる接合方法であつ
て、金属部材とセラミツク部材との間に該接合用
粉末を介在させた後、接合用粉末の反応を開始
し、この反応によつて溶融状態の金属ろうを生じ
させて接合することを特徴とする、セラミツク部
材と金属部材との接合方法。 ２ 金属粉末と金属酸化物の粉末とは、発熱反応
後に、フラツクス作用を有する金属酸化物を生じ
させるものである特許請求の範囲第１項記載の接
合方法。 ３ ろう材が溶けている間に金属部材とセラミツ
ク部材とを互いに押し付けることを特徴とする特
許請求の範囲第１項または第２項記載の接合方
法。 ４ 接合すべきセラミツク部材の表面が、多孔質
処理及び／又は金属化処理されていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいず
れか１項に記載の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5962983A JPS59184777A (ja) | 1983-04-05 | 1983-04-05 | セラミツク部材と金属部材との接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5962983A JPS59184777A (ja) | 1983-04-05 | 1983-04-05 | セラミツク部材と金属部材との接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59184777A JPS59184777A (ja) | 1984-10-20 |
| JPS6351993B2 true JPS6351993B2 (ja) | 1988-10-17 |
Family
ID=13118713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5962983A Granted JPS59184777A (ja) | 1983-04-05 | 1983-04-05 | セラミツク部材と金属部材との接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59184777A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102873469A (zh) * | 2012-10-31 | 2013-01-16 | 王翔东 | 一种用于焊接金属和陶瓷的低温铝热焊料 |
| WO2014148534A1 (ja) * | 2013-03-19 | 2014-09-25 | 日本碍子株式会社 | 接合体及びその製造方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6554380B2 (ja) * | 2014-10-03 | 2019-07-31 | 日本碍子株式会社 | 接合体及び接合体の製造方法 |
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| JPS51107307A (ja) * | 1975-03-17 | 1976-09-22 | Urarusukii N Itsusureedowacher | Kanseihinnoseisakuho |
-
1983
- 1983-04-05 JP JP5962983A patent/JPS59184777A/ja active Granted
Patent Citations (1)
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| JPS51107307A (ja) * | 1975-03-17 | 1976-09-22 | Urarusukii N Itsusureedowacher | Kanseihinnoseisakuho |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59184777A (ja) | 1984-10-20 |
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