JPH0148222B2 - - Google Patents
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- JPH0148222B2 JPH0148222B2 JP16160084A JP16160084A JPH0148222B2 JP H0148222 B2 JPH0148222 B2 JP H0148222B2 JP 16160084 A JP16160084 A JP 16160084A JP 16160084 A JP16160084 A JP 16160084A JP H0148222 B2 JPH0148222 B2 JP H0148222B2
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- alumina
- metal
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- tic
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- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
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Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はTi及びＣを含有する金属または合金
とアルミナとの固相接合法に関する。更に詳しく
は金属または合金とアルミナとの接合に際して、
ろう材や中間層を挿入することなく、強固に接合
する固相接合法に関する。
とアルミナとの固相接合法に関する。更に詳しく
は金属または合金とアルミナとの接合に際して、
ろう材や中間層を挿入することなく、強固に接合
する固相接合法に関する。
従来技術
従来の金属または合金とアルミナとの接合法と
しては、ろう接法、粉末圧縮法、ホツトプレス、
熱間静水圧圧縮法（以下HIP法と記載する）など
が知られている。これらいずれの場合において
も、接合界面にろう材、あるいは中間層の挿入が
必要である。ろう材により接合された接合体は、
高温で使用すると拡散が進行して接合面が異質な
ものとなるため、高温下での使用に対して信頼性
が低い問題点がある。一方ホツトプレスなどのよ
うな中間層を挿入して接合する方法においては、
中間層の組成、粒度、分散性などを制御するとい
う難しい工程を含むため、経費が高くつくなどの
欠点がある。
しては、ろう接法、粉末圧縮法、ホツトプレス、
熱間静水圧圧縮法（以下HIP法と記載する）など
が知られている。これらいずれの場合において
も、接合界面にろう材、あるいは中間層の挿入が
必要である。ろう材により接合された接合体は、
高温で使用すると拡散が進行して接合面が異質な
ものとなるため、高温下での使用に対して信頼性
が低い問題点がある。一方ホツトプレスなどのよ
うな中間層を挿入して接合する方法においては、
中間層の組成、粒度、分散性などを制御するとい
う難しい工程を含むため、経費が高くつくなどの
欠点がある。
前記方法のほか、金属または合金とアルミナの
接合法として、中間層を挿入せずに固相で拡散に
より直接接合させる方法も知られている。しか
し、この方法でアルミナと接合できる金属はごく
限られ、実用になる程度の接合強さが得られたの
は、Ptとアルミナ、Nbとアルミナの系に過ぎな
い。すなわち、Pt，Nb以外の金属とは高強度に
接合し得なく、その利用範囲もごく限られたもの
であつた。
接合法として、中間層を挿入せずに固相で拡散に
より直接接合させる方法も知られている。しか
し、この方法でアルミナと接合できる金属はごく
限られ、実用になる程度の接合強さが得られたの
は、Ptとアルミナ、Nbとアルミナの系に過ぎな
い。すなわち、Pt，Nb以外の金属とは高強度に
接合し得なく、その利用範囲もごく限られたもの
であつた。
発明の目的
本発明は前記従来の中間層挿入による接合法の
欠点を解消すると共に、また従来、固相で直接接
合することができなかつた金属または合金とアル
ミナとを固相接合することが可能な方法を提供す
ることを目的とする。
欠点を解消すると共に、また従来、固相で直接接
合することができなかつた金属または合金とアル
ミナとを固相接合することが可能な方法を提供す
ることを目的とする。
発明の構成
本発明者らはさきに超高真空中で種々の金属材
料を加熱したところ、金属材料内部に含まれる微
量成分が表面に濃化（偏析、析出）することを見
出した。更にTi及びＣを含有した金属または合
金を真空中で加熱すると、その金属または合金の
表面にTiCが析出し、これにアルミナを加圧し加
熱するか、あるいは加熱しながら加圧することに
より、固相接合し得られることがわかつた。この
知見に基いて本発明を完成した。
料を加熱したところ、金属材料内部に含まれる微
量成分が表面に濃化（偏析、析出）することを見
出した。更にTi及びＣを含有した金属または合
金を真空中で加熱すると、その金属または合金の
表面にTiCが析出し、これにアルミナを加圧し加
熱するか、あるいは加熱しながら加圧することに
より、固相接合し得られることがわかつた。この
知見に基いて本発明を完成した。
本発明の要旨は、Ti及びＣを含有し、加熱す
ることによりその表面にTiCを析出する金属また
は合金でアルミナとを、真空または不活性ガス雰
囲気下で、加圧とTiCの析出を起こす温度以上の
加熱を行うことを特徴とする固相接合法にある。
ることによりその表面にTiCを析出する金属また
は合金でアルミナとを、真空または不活性ガス雰
囲気下で、加圧とTiCの析出を起こす温度以上の
加熱を行うことを特徴とする固相接合法にある。
本発明において用いるTi及びＣを含有する金
属または合金としては、加熱によりTiCがその表
面に析出し得られるものであればよい。また、加
圧、加熱時の雰囲気は真空または不活性ガス雰囲
気とする。
属または合金としては、加熱によりTiCがその表
面に析出し得られるものであればよい。また、加
圧、加熱時の雰囲気は真空または不活性ガス雰囲
気とする。
TiCの析出は通常750℃以上に加熱した時に起
こる。一方接着力は金属または合金とアルミナと
の接触面積に比例するので、加熱温度は金属また
は合金が少し塑性変形する程度の温度であること
が好ましい。加圧は通常の圧接装置であればよ
く、またホツトプレス、HIP装置等も利用でき
る。
こる。一方接着力は金属または合金とアルミナと
の接触面積に比例するので、加熱温度は金属また
は合金が少し塑性変形する程度の温度であること
が好ましい。加圧は通常の圧接装置であればよ
く、またホツトプレス、HIP装置等も利用でき
る。
本発明の方法は、金属または合金の表面にアル
ミナコーテイングでは薄過ぎる場合、厚いアルミ
ナをはりつける場合に利用し得られる。また、ア
ルミナとアルミナの間に、Ti及びＣを含む金属
の箔あるいは金属粉末をはさんでアルミナ同志の
接合も行うことができる。さらに、任意の母材金
属とTi及びＣを含有する金属との接合技術と、
本発明であるTi及びＣを含有する金属とアルミ
ナとの接合技術を組み合わせることにより、任意
の母材金属にアルミナをはりつけることもでき
る。
ミナコーテイングでは薄過ぎる場合、厚いアルミ
ナをはりつける場合に利用し得られる。また、ア
ルミナとアルミナの間に、Ti及びＣを含む金属
の箔あるいは金属粉末をはさんでアルミナ同志の
接合も行うことができる。さらに、任意の母材金
属とTi及びＣを含有する金属との接合技術と、
本発明であるTi及びＣを含有する金属とアルミ
ナとの接合技術を組み合わせることにより、任意
の母材金属にアルミナをはりつけることもでき
る。
これらの方法の利用により、耐熱・耐食性アル
ミナ容器の金属による補強や、切削用セラミツク
バイトと金属の接合を行うことができる。
ミナ容器の金属による補強や、切削用セラミツク
バイトと金属の接合を行うことができる。
本発明の方法を実施する装置の一例を第１図に
示す。
示す。
図中、１はTi及びＣを含有する金属または合
金、２はアルミナ、３はヒーター、例えば高周波
誘導炉、４は圧縮治具である。これにより圧縮し
ながら加熱するか、あるいは加熱しながら圧縮す
ることにより、固相接合を容易に行うことができ
る。
金、２はアルミナ、３はヒーター、例えば高周波
誘導炉、４は圧縮治具である。これにより圧縮し
ながら加熱するか、あるいは加熱しながら圧縮す
ることにより、固相接合を容易に行うことができ
る。
実施例 １
SUS321とアルミナの接合
SUS321ステンレス鋼はSUS304ステンレス鋼
にTiを0.4％添加した合金と見なすことができＣ
を0.04％含む。SUS321を750℃以上に加熱すると
表面にTiCが析出する。一方SUS304を同様に加
熱してもTiCの析出は起こらずＳの偏析が起こ
る。
にTiを0.4％添加した合金と見なすことができＣ
を0.04％含む。SUS321を750℃以上に加熱すると
表面にTiCが析出する。一方SUS304を同様に加
熱してもTiCの析出は起こらずＳの偏析が起こ
る。
直径13mmの２本のSUS321の棒の間に14×14×
１mmの焼結アルミナ（純度99.5％）をはさみ、
0.9Kgｆ／mm2の圧力をかけながら５×10-5torrの真
空中で1200℃に10分間保持することにより、
SUS321／アルミナ／SUS321接合体を作製した。
これをインストロンタイプの試験機で引張り強さ
を測定し、2.6Kgｆ／mm2以上の値を得た。同様の
実験を１気圧のアルゴン中で行い、引張り強さを
測定したところ接合部ではなくアルミナ母材中で
破断した（引張り強さ2.5Kgｆ／mm2）。
１mmの焼結アルミナ（純度99.5％）をはさみ、
0.9Kgｆ／mm2の圧力をかけながら５×10-5torrの真
空中で1200℃に10分間保持することにより、
SUS321／アルミナ／SUS321接合体を作製した。
これをインストロンタイプの試験機で引張り強さ
を測定し、2.6Kgｆ／mm2以上の値を得た。同様の
実験を１気圧のアルゴン中で行い、引張り強さを
測定したところ接合部ではなくアルミナ母材中で
破断した（引張り強さ2.5Kgｆ／mm2）。
SUS321の代わりにSUS304を用いて同様の実
験を行つたがSUS304とアルミナは接合しなかつ
た。
験を行つたがSUS304とアルミナは接合しなかつ
た。
実施例 ２
18−Ni系マルエージ鋼とアルミナの接合
18−Niマルエージ鋼に0.82％のTiを添加した
合金（分析値Co：9.24，Ni：17.64，Mo5.14，
Ti：0.82，Si：0.006，Ｃ：0.003，Al：0.052，
Mn：0.003，Fe：67.09wt％）を真空中で高温に
加熱するとTiCを析出する。
合金（分析値Co：9.24，Ni：17.64，Mo5.14，
Ti：0.82，Si：0.006，Ｃ：0.003，Al：0.052，
Mn：0.003，Fe：67.09wt％）を真空中で高温に
加熱するとTiCを析出する。
直径11mmのSUS304棒、10×10×１mmの上記マ
ルエージ鋼板、10×10×１mmのアルミナ板、直径
13mmのSUS321棒の順に重ねて、５×10-5torrの
真空中で上下に１Kgｆ／mm2の圧力をかけ1200℃に
10分間保持することによりSUS304／マルエージ
鋼／アルミナ／SUS321という接合体を得た。イ
ンストロンタイプの試験機で引張り試験を行つた
ところ接合部ではなくアルミナ母材中で破断し
た。（引張り強さ1.6Kgｆ／mm2以上） 実施例 ３ １％Ti−99％Niとアルミナの接合 純Niに１％のTiと0.01％のＣを含有させた金
属材料とアルミナとの接合性を調べるために実施
例２と同様の方法でSUS304／上記Ti−Ni合金／
アルミナ／SUS321という接合体を作製し、イン
ストロンタイプの試験機で引張り試験を行つたと
ころ接合部ではなくアルミナ母材中で破断した。
（引張り強さ2.1Kgｆ／mm2以上）。
ルエージ鋼板、10×10×１mmのアルミナ板、直径
13mmのSUS321棒の順に重ねて、５×10-5torrの
真空中で上下に１Kgｆ／mm2の圧力をかけ1200℃に
10分間保持することによりSUS304／マルエージ
鋼／アルミナ／SUS321という接合体を得た。イ
ンストロンタイプの試験機で引張り試験を行つた
ところ接合部ではなくアルミナ母材中で破断し
た。（引張り強さ1.6Kgｆ／mm2以上） 実施例 ３ １％Ti−99％Niとアルミナの接合 純Niに１％のTiと0.01％のＣを含有させた金
属材料とアルミナとの接合性を調べるために実施
例２と同様の方法でSUS304／上記Ti−Ni合金／
アルミナ／SUS321という接合体を作製し、イン
ストロンタイプの試験機で引張り試験を行つたと
ころ接合部ではなくアルミナ母材中で破断した。
（引張り強さ2.1Kgｆ／mm2以上）。
発明の効果
本発明の方法によると、従来接合することがで
きなかつた金属または合金とアルミナとを固相で
容易に強固に接合し得られる。従つて強靭で加工
性に優れた金属と、耐熱性、耐摩耗性、耐腐食性
に優れたアルミナセラミツクとを複合化させるこ
とにより、従来なかつた性能を持つ部品も容易に
作ることができる優れた効果を有する。
きなかつた金属または合金とアルミナとを固相で
容易に強固に接合し得られる。従つて強靭で加工
性に優れた金属と、耐熱性、耐摩耗性、耐腐食性
に優れたアルミナセラミツクとを複合化させるこ
とにより、従来なかつた性能を持つ部品も容易に
作ることができる優れた効果を有する。
第１図は本発明の方法を実施する装置の一例を
示す図である。 １……Ti及びＣを含有する金属または合金、
２……アルミナ、３……ヒーター、４……圧縮治
具。
示す図である。 １……Ti及びＣを含有する金属または合金、
２……アルミナ、３……ヒーター、４……圧縮治
具。
Claims (1)
- １ Ti及びＣを含有し、加熱することによりそ
の表面にTiCを析出する金属または合金とアルミ
ナとを、真空または不活性ガス雰囲気下で、加圧
とTiCの析出を起こす温度以上の加熱を行うこと
を特徴とする固相接合法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16160084A JPS6140877A (ja) | 1984-08-02 | 1984-08-02 | Ｔｉ及びＯを含有する金属又は合金とアルミナとの固相接合法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16160084A JPS6140877A (ja) | 1984-08-02 | 1984-08-02 | Ｔｉ及びＯを含有する金属又は合金とアルミナとの固相接合法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6140877A JPS6140877A (ja) | 1986-02-27 |
| JPH0148222B2 true JPH0148222B2 (ja) | 1989-10-18 |
Family
ID=15738230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16160084A Granted JPS6140877A (ja) | 1984-08-02 | 1984-08-02 | Ｔｉ及びＯを含有する金属又は合金とアルミナとの固相接合法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6140877A (ja) |
-
1984
- 1984-08-02 JP JP16160084A patent/JPS6140877A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6140877A (ja) | 1986-02-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |