JPS6374980A - セラミツク複合体の製造法 - Google Patents

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。

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ブロックと金属とからなる複合体の
製造法に関する。

（従来の技術） 一般にセラミックは、耐熱性、耐摩耗性に優れているが
衝撃に弱いことから、金属との複合体に形成してそれぞ
れの特性を活かして用いられている。

この複合体を製造する際にもセラミックに対し強い接着
力を有し、しかも熱膨張等の物理的特性を克服した接合
法を行うことが必要であり、接合法によってはむしろセ
ラミック自体の特性を活用し得ない事態を招く。

従って従来よりセラミックと金属の接合に際して、例え
ば特公昭５Ｂ　−３９９９号公報に示されるように、ニ
ッケル又はその合金の発泡体とセラミックの間に銅又は
その合金を介在させて酸化雰囲気で加熱するか、あるい
は特開昭６０−１９５０６５号公報に示されるように、
低級酸化物と金属との混合粉末を中間層として真空中又
は不活性ガス雰囲気中で加圧焼結する等の方法等が採用
されている。

しかしながらこれ等の接合法は以下の理由から十分とは
言い難い。まず、金属の発泡体とセラミックの間に銅又
はこれ等の合金を介在させる方法は該構造体の全体を１
０００〜１２００℃で数十分間もの加熱を要することか
ら処理に多大の手間を要し製造コストの上昇を招き量産
化が望めない。

また、高温加工であるためにセラミック本体への熱負荷
増となりクラフクの発生やセラミック自体の破壊を招く
。しかも接合に際して金属の発泡体であることから十分
な強度を保証し得ず使用するセラミック、及び金属の材
質にも制約がある等から高強度、強耐熱性の複合体を得
ることが出来ない。一方低級酸化物と金属の混合粉末を
中間層に介在させて加圧焼結させる方法も前述と同様の
問題を解消できずそのいずれをとっても簡単、且つ容易
にセラミックと金属の高強度複合板を大量供給できない
等の欠点を伴う。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は前述した如き従来の接合法の欠点である製造時
におけるセラミックブロックへの熱負荷を解消して、セ
ラミックのクラック発生、あるいは破損を抑制すること
ができ、かつ簡単な製法で量産化が可能であり、しかも
高強度、且つ耐熱性の優れたセラミック複合体を容易に
製造しうる製造法を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 以下本発明によるセラミック複合体の製造法について述
べる。

本発明者等は通常用いられているセラミックと、例えば
銅あるいは鉄等の金属との複合体は必ずしもその両者の
具備した特性を十分に活用し得ていないこと、また、セ
ラミック自体接着性が悪く、従来の接合法では素材組合
わせ、及び強度等に限界があること、等を知見し得た。

本発明はこれ等の知見を基に種々の検討を行った結果な
し得たものであり、セラミックと金属の接合に際し、従
来の接合法から脱却した複合体の製造法を用いることに
よって前記の技術課題を一挙に解決し得たことにある。

本発明は、第１図に示すようにセラミックブロック１の
片側面に複数の係止凹溝２を形成し、この係止凹溝２の
面に当接された金属表面を加熱処理して局部的に溶融流
込み凝固させるか、あるいは加熱処理した後に該金属表
面を圧下して、前記の係止凹溝２内に金属を流下させて
係止し接合することにある。

この接合に用いる係止凹溝２の形状は、第１図（ａ）、
及び（ｂ）に示す如く、セラミックブロック１に例えば
台形状の係止凹溝２が穿設されている。この該係止凹溝
２は（８１図のように直線列か、あるいは（ｂ１図の如
く縦、横クロス状が好ましいが、場合によっては断続状
か、あるいは千鳥状（図示せず）等を用いることもでき
る。

また、溝の形状も第５図イル口に示すように三角、矩形
、楕円、円形状等のいずれでもよい。

このように形成されたセラミックブロック１の前記の係
止凹溝２と当接する面に例えば炭素鋼板、ステンレス鋼
板、あるいは銅板若しくはこれ等の合金等の金属板３を
当接する。

金属板３の大きさ及び厚みはその用途にもよるが通常は
セラミックブロック１の大きさとほぼ同じ程度のもので
、厚みは少なくとも係止凹溝２の深さ以上のものを用い
ないと構成体としての効果を達成できない。

次に第２図に示すようにセラミックブロックｌと金属板
３を挟持装置４によって固定した後に、例えばレーザー
、あるいはガスバーナー等の局部加熱バーナー５によっ
て、前記の係止凹溝２相当部位の金属板３の表面を加熱
する。この加熱は局部的なもので、用いる金属によって
異なるが該金属を溶融流下して係止凹溝２に充填させる
必要から該金属の融点以上の温度で行なう。

金属が係止凹溝２に充填された後は、冷却することによ
り流下金属と係止凹溝２間に適宜間隙６が形成されて凝
固し、且つ係止される。

この間隙６は前記の如くして構成された複合体ｌの使用
中における衝撃、及び画素材間における熱膨張、熱応力
等を実に効果的に解消できる利点がある。しかも金属板
３も平滑でなく曲折することから該金属板３自体の熱応
力がセラミックブロック１に伝播するのを抑制できる。

また形成される間隙６は複合体ｌとしての係止強度には
殆ど影響せず、むしろ係止凹溝２の一部若しくは全周に
例えば５ＵＳ３０４Ｆ］膜、銅メッキ及びアルミナ系耐
熱性無機接着剤等の冷却材を介挿するか、あるいは高分
子ポリエチレン、耐熱ゴム等の緩衝材のいずれか、又は
これ等の組合せを用いても良い。

この冷却材あるいは緩衝材の使用によって金属流下時の
セラミックブロック１に対する熱負荷の解消、及び使用
時の衝撃及び熱応力等がより軽減されることから好まし
い。

また、この複合体ｌの接合は加熱による溶融流下に限る
ことなく第３図に示すように、その金属の融点以下で、
しかも軟化可能な温度域内に加熱した後に押込みロール
８で該加熱部を圧下して、該係止凹溝２内に金属を押込
み係止する。

この金属板３の局部加熱と押込みロール８による圧下と
によって押込まれた金属は押込み時の若干の間隙と凝固
収縮とからなる間隙６を形成して係止される。当然間隙
６は前述と同様の効果を発現するとともに、冷却材及び
緩衝材等の介挿も同様の効果が得られる。

なお、第４図に示す如くセラミックブロック１と金属板
３の間に前述の組成物からなる緩衝材９を介挿しても施
工時の熱分散、衝撃吸収等の効果が発現されるので好ま
しい。

（実施例） 次に本発明による複合板の製造法について局部加熱によ
る溶融流下の条件を第６図、また局部加熱押込み流下条
件を第７図に示す構成で実施した。

第６図及び第７図の寸法 その結果を従来法としてＮｉ発泡体を用いた場合と比較
して表−１、及び表−２に各々示す。

各表から明らかなように本発明法による接合は極めて優
れた特性を有することが判る。

なお、セラミックと金属の接合に際し、該セラミックの
熱応力負荷が問題となる素材においては局部加熱温度を
抑制できる押込みの方がより好結果が得られる。

このように、接合に際して、局部加熱によって行い得る
ことから、セラミック自体はもちろんのこと金属板の熱
収縮量及び残存熱応力の大幅な減少を図ることができる
。また、係止部が金属の冷却収縮と係合手段本来の特性
により若干の間隙をもって形成されることから衝撃吸収
性、及びセラミック、あるいは金属板に生じる熱的支障
を吸収してコーナ一部のクラックや剥離を効果的に抑制
できる。

さらにまた、従来不可能であった単なる金属板とセラミ
ックブロックとを直接に接合できることから、製法が簡
単、且つ容易であって、しかも裏当する金属板に高強度
を用いることが可能になるとともに、係止凹溝部の金属
破損が生じても簡単に再生修復を行うことができ、しか
も高強度金属板の裏打ちによってセラミック本来の特性
を最大限に活かした複合体を得ることができる。

（発明の効果） 以上述べた如く本発明によれば、機械的及び熱的に極め
て優れた高強度セラミック複合体を簡単且つ容易にしか
も多量生産方式で製造することが可能になり、また本発
明によれば、優れた特性を有する大型のセラミックブロ
ックと金属との複合体をも簡単且つ容易に得ることがで
きるので、産業上碑益するところが極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるセラミックブロックの斜視図、第
２図は本発明によるセラミックと金属板の溶融流下の接
合断面略図、第３図は圧下による押込み流下接合の断面
図、第４図はセラミックブロックと金属板との間に緩衝
材を介挿した場合の断面図、第５図は係止凹溝の形状例
を示す図、第６図、第７図は本発明の実施例の部分断面
及び全体断面及び係止凹溝の条件を示す図である。 符号の説明 １・・・セラミックブロック、２・・・係止凹溝、３・
・・金属板、５・・・バーナー、７・・・複合体、８・
・・ロール、９・・・緩衝材 特許出願人　新日本製鐵株式会社 第１図 （旬　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第２図 第３図 第４図 第５図 ■　　　◎　　　の　　■ ［］］冒タニタα ■１１）６ 部 （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セラミックブロックの片側面に複数の係止凹溝を形成す
   るとともに、該係止凹溝の形成面に金属板を当設した後
   、該係止凹溝部に相当する金属表面を局部的に加熱処理
   して係止凹溝内に溶融流下せしめるか、あるいは圧下に
   より押し込み流下ささせて係止することを特徴とするセ
   ラミック複合体の製造法。