JPH01219072A - 金属・セラミックス接合体 - 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部材と金属部材とを一体的に接合し
てなる金属・セラミックス接合体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実用化が図られている。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、靭性が乏しいため
、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、一般には金属部材とセラミック部材を接合し
た複合構造体としての形で使用されることが多い。

接合に際して、セラミック部材の凸部を金属部材の凹部
に焼きばめまたはろう付等の方法により接合し、接合体
とするのが一般的である。このとき、セラミック部材の
凸部外表面と金属部材の凹部内表面の接合端部に応力集
中が生じやすく、接合体の曲げやねじりに対する強度が
低下し、セラミック部材が破壊するおそれが大きかった
。

この接合体端部への応力集中を防止するため、セラミッ
ク部材に凸部を設けるとともに金属部材に凹部を設けて
、該凸部と該凹部を接合した金属・セラミックス接合体
において、接合を焼きばめの機械的接合により行い、該
凸部の外周部に溝部を設け、該溝部の端が接合端部にな
るように該凹部を位置させた形状が、特開昭５９−１５
９４０８号公報において開示されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述したように機械的接合により本構造
を実施しても、なおセラミック部材の凸部の実質的全周
にわたって設けた溝部の端と金属部材の凹部とが当接し
、その位置で過大な応力集中が生じ、接合体の曲げやね
じりに対する強度が低下し、セラミック部材が破壊しや
すい欠点があった。

なお、該溝部の端がエツジ部であっても、丸め部であっ
ても程度の差はあるが応力集中が生じるため、このため
に接合体の曲げやねじりに対する強度が低下し、セラミ
ック部材が破壊しやすい欠点は同様である。さらに、接
合体が燃焼ガス等の雰囲気下で用いられた場合、接合端
部が燃焼ガス等にさらされ、接合体の耐久性が低下しや
すい欠点があった。

本発明は上述した課題を解消して、製造が容易でしかも
接合部の接合強度の高い金属・セラミックス接合体を提
供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の金属・セラミックス接合体の一例は、セラミッ
ク部材に設けた凸部が金属部材に設けた凹部に挿入され
て一体的に接合されている構造の金属・セラミックス接
合体において、前記金属部材の凹部の内径が凹部開口部
で大きくなるように段部を設け、接合時に前記段部とセ
ラミック部材の凸部との間の隙間に少なくともろう材を
介在させることを特徴とするものである。

また、本発明の金属・セラミックス接合体の他の例は、
セラミック部材に設けた凸部が金属部材に設けた凹部に
挿入されて一体的に接合されている構造の金属・セラミ
ックス接合体において、前記セラミック部材の凸部接合
端近傍の実質的全周にわたって溝部を設け、少なくとも
該溝部の端と前記金属部材の凹部との間にろう材が介在
するようにろう材を該溝部に設けたことを特徴とするも
のである。

なお、本発明の接合体でいう接合端とは、金属部材の凹
部開口部近傍におけるセラミック部材の凸部とろう材と
の接合部の端のことであって、第４図に示すように接合
端２０が該凸部の溝部の位置にあってもよいし、該溝部
より外側にあってもよい。

（作　用） 上述した構成において、セラミック部材の凸部接合端近
傍の実質的全周にわたって溝部を設け、少なくとも該溝
部の端と金属部材の凹部との間にろう材が介在するよう
構成するか、金属部材の凹部の内径が凹部開口部で大き
くなるように段部を設け、接合時に前記段部とセラミッ
ク部材の凸部との間の隙間に少なくともろう材を介在さ
せるよう構成したため、ろう材の緩衝作用でセラミック
部材中の応力集中の低減がはかれるので、曲げやねじり
に対し破壊しにくく、信頼性が高い金属・セラミックス
接合体を得ることができる。さらに、上述のセラミック
部材の凸部接合端近傍の実質的全周にわたって溝部を設
け、少なくとも該溝部の端と金属部材の凹部との間にろ
う材が介在するように構成し、ろう材を該溝部内に設け
た場合は、ろう材が溝部内に存在することによりセラミ
ック部材の抜は防止になり、抜けに対する信頼性が増大
する。

さらに、金属部材とセラミック部材との接合をセラミッ
ク部材の凸部外表面と金属部材の凹部内表面との間に限
定するとともに、空間またはろうと非接合性物質の低弾
性体からなる中間体または該物質からなる膜を介在させ
てセラミック部材の凸部先端表面と金属部材の凹部底面
との接合を妨げると、セラミ・レフ部材の凸部先端およ
び接合端での残留応力による応力集中が緩和され、曲げ
やねじりに対し破壊しにくく信頼性が高い金属・セラミ
ックス接合体を得ることができさらに好ましい。

接合をろう付けにより行う場合は、セラミック部材の凸
部に設けた溝部と金属部材の凹部との間にろう材が存在
し、ろう材の厚みが厚くなることにより、セラミツ゛り
部材の接合端部にろう付は温度からの金属部材とセラミ
ック部材との収縮量の差により発生する応力集中を低減
できるため好ましい。

また、上記凸部外表面と金属部材凹部内表面との接触部
のみでろう付けすると、接合端に発生する残留応力を緩
和でき、さらにろうとセラミック部材ならびに金属部材
が反応し、両部材の間に強固な接合体が形成されるため
に室温から高温までの接合強度が強くなるばかりでなく
、接合温度からの冷却に際して焼嵌め効果が付加される
ので、安定して高強度が得られ好ましい。

接合部の上記位置への限定は、ろうと接合性を持たない
物質からなる薄い膜をセラミック部材に設けた凸部先端
表面へ形成させることや、該物質からなる中間体または
空間を金属部材に設けた凹部底面とセラミック部材に設
けた凸部先端表面との間に配置すること、およびそれら
を組合せて行う。

ろうと接合性を持たない物質の一例としては、黒鉛があ
る。前記凸部先端表面への黒鉛膜の形成は、黒鉛粒子懸
濁液を刷毛またはスプレーによる塗布、あるいは浸漬な
どで容易に行うことができる。また、前記中間体として
は、例えば黒鉛繊維からなるスライバー、フェルト、ウ
ェブ、ウェブ焼結体、織布のような低弾性体を単独でま
たは組合わせて使用すると好ましい。

さらに、前記中間体を前記凸部先端表面と前記凹部底面
との間に介在させると、接合部位の限定を容易にしかも
確実に行なえるので、接合後にセラミック部材の接合端
に生じる残留応力の低減と管理が可能となり、接合強度
の増大とばらつきの減少が達成される。

低弾性体からなる中間体の介在は、ろうと前記凹部底面
との接合を阻止する効果だけでなく、接合温度からの冷
却に際しセラミック部材と金属部材との収縮量の差によ
り生じる前記凸部先端と前記凹部底面の相互干渉を防止
し、接合部に過大な残留応力が発生することを阻止する
効果と、溶融したろうを凸部外表面と凹部内表面の間の
隙間に効率良く浸透させる効果も有している。

セラミック部材と金属部材との接合に使用するろうは、
セラミック部材と化学的接合が可能な活性金属元素を含
有する活性金属ろうであると好ましい。該ろうとしては
、活性金属元素を含む合金ろうであってもよいし、金属
基材の上に活性金属元素を被覆した構造のろう材でもよ
い。ろう材に対する活性金属の添加量の調整、取り扱い
の容易さあるいは製造の容易さを考慮すると、金属基材
の上に活性金属元素を被覆した構造のろう材の使用が好
ましく、金属基材の上に活性金属元素を蒸着した構造の
ろう材の使用がより好ましい。このような活性金属元素
としては、被接合セラミック部材が少なくとも窒化物お
よび／または炭化物を含むセラミックスの場合には、Ｚ
ｒ＋　Ｔｉ、　Ｔａ＋　Ｉｆ。

Ｖ、　Ｃｒ、　　Ｌａ、　Ｓｃ＋　ＹおよびＭｏからな
る群から選ばれた少なくとも一種の金属元素が好ましく
、被接合セラミック部材が酸化物セラミックスの場合に
は、Ｂｅ、　ＺｒおよびＴｉからなる群から選ばれる少
なくとも一種の金属元素が好ましい。

上記活性金属ろうは、セラミックスとの濡れ性が良いの
で、セラミック部材に対してメタライズ処理のような特
別な前処理をする必要はない。また、金属部材に対して
はＮｉめっきをすればろうに対して濡れが良くなる。従
って、該ろうを使用すれば所定の接合位置へ毛細管現象
を利用して溶融ろうを浸透させることができるので、接
合予定位置にろう材を配置させずとも被接合部に形成す
る隙間の管理を行うだけで、気泡やひけなどの欠陥の少
ないろう付けを行うことができる。

活性金属を含有しないろうでろう付けを行う場合は、セ
ラミック部材の凸部外表面の接合予定位置にメタライズ
層を設けて該メタライズ層にＮｉめっきを施し、より好
ましくは金属部材の凹部内表面の接合予定位置にＮｉめ
っきを施すことにより、上述の活性金属を含むろうの場
合と同様の効果が得られる。この場合、メタライズ層を
設けていない凸部先端では、ろうとセラミックスが反応
しないので接合されず、凸部先端表面と凹部底面との間
に隙間が形成される。さらに、金属部材の凹部内表面の
接合予定位置にＮｉめっきを施すことにより、該凹部内
表面とろうとの濡れが良くなるので、より好ましい。

さらにまた、セラミック部材の凸部外表面と金属部材の
凹部内表面の接合予定位置に、活性金属の箔を配置し、
金属部材の凹部底面には、活性金属を含まないろう材を
配置してろう付けを行うことにより、活性金属ろうを使
用したと同様の効果を得ることも出来る。

また、実質的接合を圧入、焼ばめ、冷やしぼめ等の機械
的接合により行い、少なくともセラミック部材の凸部接
合端近傍の実質的全周にわたって設けた溝部の端と金属
部材の凹部との間にろう材が介在するように構成すれば
、接合を機械的接合でのみ行った場合に前記溝部の端と
金属部材の凹部とが当接し、その位置で発生した過大な
応力集中がろう材の緩衝作用で低減され、さらに高温燃
焼ガス等の腐蝕性ガスが接合界面に侵入するのを防ぐこ
とができるため好ましい。

なお、上記のにように実質的接合を機械的接合にて行な
った場合の少なくとも該溝部の端と金属部材の凹部との
間にろう材を介在させる方法は、機械的接合後、該溝部
に配置したろう材の溶融温度まで接合体を昇温すること
により、溶融したろうが該溝部の端と該凹部との間に浸
透し、本発明の構造を容易に達成することができる。な
お、上記の場合に用いるろう材は活性金属ろうであって
もよいし、活性金属を含有しないろうであってもよい。

また、実質的接合を圧入、焼きばめ、冷やしぼめ等の機
械的接合により行う場合においても、セラミック部材の
凸部外表面と金属部材の凹部内表面との接触面のみで接
合すると、セラミック部材と金属部材の熱膨張量または
熱収縮量の差に起因する前記凸部と前記凹部の相互干渉
による残留応力がなくなり好ましい。

接合部の上記位置への限定は、中間体または空間を前記
凹部底面と前記凸部先端表面との間に配置することによ
り行なう。

さらに、実質的接合を圧入により行う場合には、圧入距
離を制御することで、容易に凸部先端表面と凹部底面と
の間に所定の空間を設けることができ好ましい。

またさらに、実質的接合を圧入により行なう場合、本出
願人が特願昭６１−２８５９７４号公報に示したように
、容器内にセラミック部材と金属部材を収容し例えば１
０Ｔｏｒｒ程度の減圧下で圧入を実施すると、セラミッ
ク部材凸部と金属部材凹部間に形成される空間に圧縮さ
れた空気が残留せず、より信頌性の高い接合体が得られ
るので好ましい。

本発明の金属・セラミックス接合体を構成するセラミッ
ク材料としては、いずれの材料でもよいが、実用性を考
慮すると窒化珪素、炭化珪素、サイアロン、ジルコニア
、アルミナ、ムライト、チタン酸アルミニウム、および
コージェライトからなる群から選ばれる少なくとも一種
のセラミック材料が好ましい。これらのセラミック材料
のいずれを使用するかは、本発明の金属・セラミックス
接合体の使用目的と接合すべき金属材料の種類に応じて
決定すればよい。

（実施例） 第１図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明の金属・セラミ
ックス接合体の一例を示す部分断面図である。

各実施例においては、セラミック部材１の凸部２と金属
部材４の凹部５とを接合し、前記凹部５の内径が凹部開
口部で大きくなるように段部３を設けるとともに、接合
時に前記段部３と前記凸部２との間の隙間に少なくとも
ろう材を介在した例を示している。

第１図（ａ）に示す実施例では、接合予定位置の金属部
材４の凹部５の内表面全面にＮｉめっきを施した後、活
性金属ろう６を使用して接合することにより、凹部５の
内表面とセラミック部材１の凸部２の外表面の接触面と
を実質的に全面ろう付けした構造を示している。なお、
通常の活性金属を含有しないろうを使用するときは、上
述した凹部５の内表面へのＮｉめっき後、接合予定位置
の凸部２の外表面全面にメタライズ層を設は該メタライ
ズ層にＮｉめっきを施すことにより、同様な接合を達成
することができる。

第１図（ｂ）に示す実施例では、接合予定位置の凹部５
の内表面にＮｉめっきを施し、凸部２の先端表面９には
ろうと非接合性物質からなる黒鉛を塗布した後、活性金
属ろう６を使用して接合することにより、実質的接合を
凹部５の内表面と凸部２の外表面の接触面においてろう
付けすることにより構成するとともに、凹部５の底面と
凸部２の先端表面９との間に空間７を設は接合していな
い構造を示している。

第１図（ｃ）に示す実施例では、接合予定位置の凹部５
の内表面にＮｉめっきを施し、凸部２の先端表面９に黒
鉛を塗布し、凹部５の底面であって凸部２の先端表面９
に接触する位置にろうと非接合性物質からなる低弾性中
間体である黒鉛フェルト７を設けた後、活性金属ろう６
を使用して接合することにより、実質的接合を凹部５の
内表面と凸部２の外表面の接触面においてろう付けする
ことにより構成するとともに、凹部５の底面と凸部２の
先端表面とが接合していない構造を示している。

第１図（ｄ）に示す実施例では、圧入を行う前に凹部５
の開口部に設けた段部３の内表面の少なくともろう付は
予定位置にＮｉめっきを施した後圧入を行ない、該段部
３と凸部５との間に配置した活性金属ろうをろう付は温
度まで加熱し、ろう付けすることにより、段部３を形成
する凹部５の内表面と凸部２の外表面との間に活性金属
ろう６を設けた構造を示している。また、段部３の内表
面の少なくともろう付は予定位置へのＮｉめっきを圧入
後に行ってもよい。さらに、ろう材を段部３と凸部５と
の間に配置する方法としては、圧入前にろう材を前記所
定の位置に配置後圧入を実施してもよいし、可能な場合
は圧入後にろう材を前記所定の位置に配置してもよい。

さらにまた、別のろう付は方法として、圧入後溶融した
ろう材を段部３と凸部５との間に流し込んでろう付けし
てもよい。

なお、上述した実施例のうち、第１図（ａ）　、　（ｂ
）　。

（ｃ）に示した場合、ろう付は温度における凹部内表面
と凸部外表面とのすき間ｇの厚さは３００μｍ以下とす
るのが好ましく１５０μｍ以下とするのがより好ましい
。該すき間ｇが３００μｍ以上では、接合強度が低くな
ることや、前述の毛細管現象を利用して溶融ろうを浸透
させる場合には、ろうの上昇高さが減少し、所定の接合
距離が得られるので好ましくない。一方、ろう付は温度
における段部を形成する凹部内表面と凸部外表面との間
のすき間Ｇが、すき間ｇの１．５〜４倍であると好まし
く、２〜３倍であるとより好ましい。

また、第１図（ｄ）に示した場合、すき間Ｇはろう付は
温度において１００〜１２００μｍが好ましく、２００
〜８００　μｍがより好ましい。

なお、上述した第１図（ａ）〜（ｄ）に示す実施例にお
いて、すき間Ｇがこれ以上大きくなると金属部材９厚さ
が薄くなるため耐久上よくない場合がある。

第２図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明の金属・セラミ
ックス接合体の他の例を示す部分断面図である。第２図
（ａ）から（ｃ）の実施例においては、セラミック部材
１１の凸部１２と金属部材１３の凹部１４とを活性金属
ろうあるいは活性金属を含有しないろう１５を使用して
ろう付けにより接合するとともに、前記凸部１２の接合
端近傍に対応する位置の全周にわたって溝部１６を設け
、さらにこの溝部１６に接合に使用したろうと同じろう
１５を接合部から連続して設けて、該溝部１６の端１７
と前記凹部１４との間にろう１５が少なくとも介在する
ように、ろう１５を該溝部１６に設けた例を示している
。

第２図（ａ）に示す実施例では、接合予定位置の金属部
材１３の凹部１４の内表面全面にＮｉめっきを施した後
、活性金属ろう１５を使用して接合することにより、凹
部１４の内表面とセラミック部材１１の凸部１２の外表
面の接触面とを実質的に全面ろう付けした構造を示して
いる。なお、通常のＡｇろうのようにを含有しないろう
を使用するときは、上述した凹部１４の内表面へのＮｉ
めっき後、接合予定位置の凸部１２の外表面全面にメタ
ライズ層を設け、該メタライズ層にＮｉめっきを施すこ
とにより、同様な接合を達成することができる。

第２図（ｂ）に示す実施例では、接合予定位置の凹部１
４の内表面にＮｉめっきを施し、凸部１２の先端表面に
はろうと非接合性物質からなる黒鉛を塗布した後、活性
金属ろう１５を使用してろう付けにより凸部１２の外表
面と凹部１４の内表面のみで接合するとともに、凹部１
４の底面と凸部１２の先端表面とを接合せずに、該凹部
１４の底面と該凸部１２の先端表面との間に、空間１８
を設けた構造を示している。

第２図（ｃ）に示す実施例では、接合予定位置の凹部１
４の内表面にＮｉめっきを施し、凹部１４の底面の上に
ろうと非接合性物質からなる低弾性中間体である黒鉛フ
ェルト１９の配置と、該黒鉛フェルト１９の上に銀ろう
板の表面上にＴｉを蒸着した活性金属ろうの配置とを行
ない、凸部１２の先端表面に黒鉛を塗布した後、該凸部
１２を前記凹部１４内に挿入して接合用組立体を形成し
た。次に、該接合用組立体を真空中で加熱し、該ろうを
溶融させ、毛細管現象を利用して、溶融ろうを接合予定
位置へ浸透させ凸部１２の外表面と凹部１４の内表面の
みで接合するとともに、凹部１４の底面と凸部１２の先
端表面とが接合していない構造を示している。

第２図（ｄ）に示す実施例においては、セラミック部材
１１の凸部１２と金属部材１３の凹部１４とを圧入等の
機械的接合により接合するとともに、前記凸部１２の接
合端近傍の全周にわたって溝部１６を設け、少なくとも
該溝部１６の端１７と前記凹部１４との間に活性金属ろ
う１５が介在するように、該ろう１５を該溝部１６に設
けた例を示している。本実施例では、Ｎｉめっきを該凹
部１４のろう付は予定位置へ施す工程は、機械的接合の
実施前でもよいし、該接合の実施後でもよい。さらに、
ろう材の所定の位置への配置は、該接合前に該溝部１６
に配置してもよいし、可能であれば該接合後に該溝部１
６に配置してもよい。さらにまた、別のろう付は方法と
して、該接合後に溶融したろう材を該溝部１６と前記凹
部１４との間に流し込み、ろう付けしてもよい。

上述した第２図（ｂ）　、　（ｃ）に示すように、凹部
１４の底面と凸部１２の先端表面とが空間１８または黒
鉛フェルト１９よりなる中間体により直接接触しない構
造の実施例においては、凹部１４の底面と凸部１２の先
端表面とが接触もしくは接合している場合に生じる応力
集中を防止できるため好ましい。

また、溝部１６のろう１５の状態は、第３図（ａ）　、
　（ｂ）において拡大して示すように、少なくとも溝部
１６の端１７がろう１５で包まれていればよい。すなわ
ち、第３図（ａ）に示すように溝部１６の一部にろう１
５が存在しても、第３図（ｂ）に示すように溝部１６の
全体にろう１５が存在してもよい。しかしながら、第３
図（ｂ）に示すように溝部１６の全体にろう１５が存在
する構造では抜けに対する強度が高（なり、緩衝作用が
大きくなるとともに、応力集中の低減が図れるため好ま
しい。

以下、実際の例について説明する。

１施■ まず、第１図（ａ）〜（ｃ）に示す本発明の金属・セラ
ミックス接合体を作製した。作製方法を以下に示す。

直径：　１８ｍｍの溶体化処理済インコロイ９０３丸捧
の一端に内径：　１１．０５ｍｍ　、深さ８ｍｍの凹部
５と直径１２ｍｍの細軸部を設けるとともに、凹部内周
の開口部に全周にわたって段部３を設けた金属部材４と
、常圧焼結法による窒化珪素焼結体の一端に直径：　１
１．Ｏｍｍ、長さ：　１０ｍｍの凸部２を設けたセラミ
ック部材１を作製した。なお、前記段部３はすき間Ｇに
対応する寸法に加工し、凹部開口端部よ０２．５ｍｍ内
側の位置まで設けた。

上記凹部５の底部隅部にはＣＯ，２の面取りが、また開
放端隅部にはテーパー加工がそれぞれ施しである。同じ
く、上記凹部２の先端のエツジ部はＣ０，５のテーバ加
工が、根本部にはＲ２の曲面加工がそれぞれ施しである
。

これらの金属部材とセラミック部材について、゛上述し
た第１図（ａ）〜（ｃ）に示す方法で厚さ０．１ｍｍの
銀ろう板の表面上に厚さ２μｍのＴｉを蒸着した活性金
属ろうを使用して本発明の金属・セラミックス接合体を
得た。

このとき、第１図（ａ）〜（ｃ）におけるＮｉめっきの
厚さは１０μｍ、第」図（ｃ）における中間体として使
用した黒鉛フェルト８の厚さは０．４ｍｍであった。ま
た、第１図（ａ）〜（ｃ）におけるｇの厚さは１５０μ
ｍとした。

次に、第１図（ｄ）に示す本発明の金属・セラミックス
接合体を作製した。作製方法を以下に示す。

第１図（ａ）〜（ｃ）に示す接合体において用いたセラ
ミック部材と同じ材質、形状のセラミック部材と、第１
図（ａ）〜（ｃ）に示す接合体において用いた金属部材
と同じ材質で凹部５の内径が１０．９ｍｍであることを
除けば同じ形状の金属部材を作製した。

この金属部材とセラミック部材について、上述した第１
図（ｄ）に示す方法でＴｉを蒸着した活性金属ろうを使
用して本発明の金属・セラミックス接合体を得た。この
とき、Ｎｉめっきの厚さは１０μｍであった。

一方、第１図（ａ）〜（ｃ）において用いた金属部材や
セラミック部材と同様の形状の第４図（ａ）に示す段部
を有さず凹部５の内表面と凸部２の外表面の接触面とを
実質的に全面ろう付けした比較例１と、第１図（ｄ）に
おいて用いた金属部材やセラミック部材と同様の形状−
の第４図（ｂ）に示す段部を有さず凸部２を凹部５内に
圧入した比較例２とを準備した。　　− なお、第１図、第４図に示す金属・セラミックス接合体
は、すべて真空中で８５０°Ｃまで昇温しでろう付けを
行ったのち、インコロイ９０３所定ノ時効硬化処理を行
って作製したものである。

準備した試料に対し、第５図に示す曲げ試験装置により
金属部材４を固定してセラミック部材１に荷重を付加す
ることにより、セラミック部材が破壊するときの曲げ荷
重を測定して破壊曲げ荷重とするとともに、本発明例に
おけるすき間Ｇを変化させてそれぞれの破壊曲げ荷重を
求めた。なお、第５図において、１Ｂ　＝４０ｍｍ＋　
　ｉｔ　＝５ｍｍとした。

結果を第１表に示す。

第１表の結果から、本発明の段部を設けたものが段部を
設けなかった比例例より高い破壊曲げ荷重を示した。な
お、これらの結果を第６図および第７図にまとめて示す
。

以上の結果より、ろう付は温度における段部を形成する
凹部内表面と凸部外表面との間のすき間Ｇが、すき間ｇ
の１．５〜４倍であると好ましく、２〜３倍であるとよ
り好ましいことがわかる。

また、第１図（ｄ）に示した場合、すき間Ｇはろう付は
温度において１００〜１２００μｍが好ましく、２００
〜８００　μｍがより好ましいことがわかる。

本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではなく
、幾多の変形変更が可能である。例えば、第１図に示し
た実施例においては、段部形状を階段状としたが、凹部
開口部へ近づくにともなって大きくなるようなテーパ部
またはＲ部より構成することもできる。また、第２図に
示した実施例においては、溝部の断面形状が半円状の例
を示したが、他の形状でもよいことはいうまでもない。

（発明の効果） 以上詳細に説明したところから明らかなように、本発明
の金属・セラミックス接合体によれば、金属部材の凹部
の内径が凹部開口部で大きくなるように段部を設け、接
合時に前記段部とセラミック部材の凸部との間の隙間に
少なくともろう材を介在させることにより、またはセラ
ミック部材の凸部の接合端近傍の実質的全周にわたって
溝部を設け、少なくとも該溝部の端と金属部材の凹部と
の間にろう材を介在させることにより、セラミック部材
の接合端の応力集中をろう材の緩衝作用で減少させ、曲
げやねじりに対し破壊しにくく信頼性が高い金属・セラ
ミックス接合体を得ることができる。

また、本発明の金属・セラミックス接合体で、タービン
翼車およびタービン軸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
ージャロータを構成すれば、ろう材の緩衝作用、残留応
力の低減、接合界面への高温の排気ガス等の腐食性ガス
の侵入が防止でき、耐久性にすぐれ、さらに応答性にす
ぐれた高効率のターボチャージャロータを得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　〜（ｄ）および第２図（ａ）　〜（ｄ）
はそれぞれ本発明の金属・セラミックス接合体の一例を
示す部分断面図、 第３図（ａ）　、　（ｂ）はそれぞれ本発明の溝部を拡
大して示す部分断面図、 第４図（ａ）　、　（ｂ）はそれぞれ比較例とした金属
・セラミックス接合体を示す部分断面図、第５側は試験
に使用した曲げ試験装置を示す図、第６図および第７図
はそれぞれ実施例における結果を示すグラフである。 １．１１・・・セラミック部材　２，１２・・・凸部３
・・・段部　　　　　　　　４．１３・・・金属部材５
．１４・・・凹部 ６．１５・・・活性金属ろうあるいは活性金属を含有し
ないろう ７．１８・・・空間　　　　　　８．１９・・・黒鉛フ
ェルト９・・・凸部の先端表面 ２０・・・接合端 特許出願人　　日本碍子株式会社 第１図 ＠３図 ′２０仔甘鴫 ＼ノ　　　　　　　　　　　　　　　＼ノーン　　　　
　　　　　　　　　　−ノ第４図 （ａ） （ｂ） 第５図 手続補正書 平成　元年　４月　４日 特許庁長官　　　吉　　１）　文　　毅　　殿１、事件
の表示 昭和６３年手持願第４４２１１号 ２、発明の名称 ３、補正をする者 事件との関係　特　許　出　願　人 ４、代理人 １、明細書の特許請求の範囲を以下の通りに訂正する。 「２、特許請求の範囲 ■、　セラミック部材に設けた凸部が金属部材に設けた
凹部に挿入されて一体的に接合されている構造の金属・
セラミックス接合体において、 前記金属部材の凹部の内径が凹部開口 部で太き（なるように段部を設け、接合時に前記段部と
セラミック部材の凸部との間の隙間に少なくともろう材
を介在させることを特徴とする金属・セラミックス接合
体。 ２、　セラミック部材に設けた凸部が金属部材に設けた
凹部に挿入されて一体的に接合されている構造の金属・
セラミックス接合体において、 前記セラミック部材の凸部接合端近傍 の実質的全周にわたって溝部を設け、少なくとも該溝部
の端と前記金属部材の凹部との間にろう材が介在するよ
うにろう材を該溝部に設けたことを特徴とする金属・セ
ラミックス接合体。 ３、前記凸部外里面と前記凹部内１面とでのみ接合し、
前記凸部先端表面と前記凹部底面とは接合しない構造で
ある請求項１または２記載の金属・セラミックス接合体
。」 ２、明細書第６頁第２行の「４図」を「３図」に訂正す
る。 ３、同第７頁第５行、第８頁第２行、第９頁第１７行、
第１１頁第９行、第１２頁第１行、第１３頁第９行、第
１６頁第３行及び第１４行、第１７頁第３行及び第１６
行、第１８頁第３行、第１９頁第２０行、第２０頁第１
４行、第２７頁第６行の「外表面」を「外周面」にそれ
ぞれ訂正する。 ４、同第７頁第５〜６行、第８頁第２行、第９頁第１７
行、第１２頁第２行、第１３頁第９〜１０行、第１６頁
第２行及び第１３行、第１７頁第２〜３行及び第１５〜
１６行、第１８頁第３行、第１９頁第２０行、第２０頁
第１４行、第２７頁第６行の「内表面」を「内周面」に
それぞれ訂正する。 ５、同第７頁第１６〜１７行の「凹部との間にろう材が
」を「凹部との間あ゛るいはセラミック部材の凸部と金
属部材の凹部に設けた段部との間にろう材が」に訂正す
る。 ６、同第８頁第６行の「接合体」を「接合部」に訂正す
る。 ７、同第１５頁第１９行、第１６頁第８行の「凹部５の
内表面」を「凹部５の少なくとも内周面」にそれぞれ訂
正する。 ８、同第１６頁第１１〜１２行の「黒鉛フェルト７」を
「黒鉛フェルト８」に訂正する。 ９、同第１９頁第１１行の「ようにを含有しない」を「
ように活性金属を含有しない」に訂正する。 １０、同第１９頁第１７行の「凹部１４の内表面」を「
凹部１４の少なくとも内周面」に訂正する。 １１、同第２３頁第４行の「上記凹部２」を「上記凸部
２」に訂正する。 １２、図面中、第１図〜第５図を別紙訂正図の通り訂正
する。 代理人弁理士　　　杉　　村　　暁　　秀外１名 箪３図 （ノ　　　　　　　　　　　　　　＼ノ第４図 （ａ） （ｂ） り　　　２ 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、セラミック部材に設けた凸部が金属部材に設けた凹
   部に挿入されて一体的に接合されている構造の金属・セ
   ラミックス接合体において、 前記金属部材の凹部の内径が凹部開口部で 大きくなるように段部を設け、接合時に前記段部とセラ
   ミック部材の凸部との間の隙間に少なくともろう材を介
   在させることを特徴とする金属・セラミックス接合体。 ２、セラミック部材に設けた凸部が金属部材に設けた凹
   部に挿入されて一体的に接合されている構造の金属・セ
   ラミックス接合体において、 前記セラミック部材の凸部接合端近傍の実 質的全周にわたって溝部を設け、少なくとも該溝部の端
   と前記金属部材の凹部との間にろう材が介在するように
   ろう材を該溝部に設けたことを特徴とする金属・セラミ
   ックス接合体。 ３、前記凸部外表面と前記凹部内表面とでのみ接合し、
   前記凸部先端表面と前記凹部底面とは接合しない構造で
   ある請求項１または２記載の金属・セラミックス接合体
   。