JPH0433758B2 - - Google Patents
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- JPH0433758B2 JPH0433758B2 JP27416284A JP27416284A JPH0433758B2 JP H0433758 B2 JPH0433758 B2 JP H0433758B2 JP 27416284 A JP27416284 A JP 27416284A JP 27416284 A JP27416284 A JP 27416284A JP H0433758 B2 JPH0433758 B2 JP H0433758B2
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明はセラミツクスと金属とを強固に接合す
る方法に関する。 〔従来の技術〕 従来セラミツクスと金属を接合して複合材を製
造する場合、セラミツクスに特殊な金属ペースト
を塗布して金属層をつくり、この金属層に銅板等
の金属板を加熱接着したのち母材金属をロウ付し
て一体するか、あるいはセラミツクスに特殊な金
属ペーストを塗布しただけのものを加熱してセラ
ミツクス内部に金属を一部浸透させたものにロウ
付で母材金属を接合する方法が採用されていた
（特開昭59−207887）。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし表面に金属層を有するかまたは金属板を
有するセラミツクスと母材金属をロウ付する方法
はロウ付操作に手間がかかり量産化が難しいばか
りでなく、ロウ付の温度が約800〜900℃であるた
め、できあがつた複合材の耐熱性は、使用時の安
全性を確保するためにはせいぜい500℃であつた。 そのためセラミツクスそのものの耐熱性、ある
いは母材金属の耐熱性が500℃以上、例えば1000
℃という高温であるにも拘らず、複合材として使
用できる温度は大幅に低くしなければならず、本
来具備している材質の特徴を十分に生かしきれな
いという欠点があつた。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者らは上記欠点を改良すべく種々研究を
重ねた結果、耐熱鋳鋼またはステンレス鋼等の母
材金属にあらかじめ、セラミツクスになじみやす
い金属をメツキしておき、この金属とセラミツク
スとを接触状態にしたまま加熱処理するという極
めて単純な操作により、強く結合し一体化したセ
ラミツクス金属複合材をつくることができること
を見出し本発明を完成した。 本発明が適用できるセラミツクスは一般に耐熱
温度が1000℃以上で耐摩耗性のよいセラミツクス
が挙げられ、例えばアルミナ、ジルコニア、ムラ
イト、マグネシア等の酸化物系セラミツクス、炭
化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム等の非酸化
物系セラミツクス等がある。 本発明に使用する母材金属としては耐熱鋳鋼、
ステンレス鋼等耐熱温度が約1000℃以上の金属が
挙げられる。メツキに使用する金属はセラミツク
スになじみやすい金属で、銅がもつとも好まし
い。 本発明の接合方法は耐熱鋳鋼の如き母材金属の
表面を、接合するセラミツクスの面とよく密着す
るように仕上げておき、その表面に常法によつて
銅メツキする。銅メツキした面にセラミツクスを
密着させて電気炉等を用い、1000〜1300℃の温度
で10〜20分間加熱処理する。加熱処理の際、メツ
キ金属とセラミツクスは良く密着する状態に保ち
振動等の外力が加わつたりして密着面がずれた
り、浮いたりしないようにする必要がある。その
際ずれたり、浮いたりしさえしなければ、金属を
上にしても、セラミツクスを上にしても、あるい
は両者を縦にして置いてもさしつかえない。 加熱処理した後は電気炉の温度を徐々に下げ、
セラミツクスがスポーリングしないよう気をつけ
ながら冷却すればセラミツクスと金属が接合し一
体化した複合材が得られる。 〔作用〕 母材金属に銅メツキすることにより、母材金属
と銅メツキが一体化される。このメツキされた銅
はセラミツクスと密着して加熱された際、金属表
面に浸透すると同時にその一部がセラミツクス側
にも移行しセラミツクス表面の微細な小孔に浸透
して行く。そこで母材金属に浸透し、一部セラミ
ツクス側に浸透したメツキ銅が母材金属とセラミ
ツクスを接合する糊の役目をはたすので極めて強
固な接合ができると考えられる。 〔実施例〕 実施例 大きさ１×１×２cmで表面粗さ25μmの耐熱鋳
鋼板を準備した。その表面を常法により銅メツキ
した。 一方セラミツクスとして大きさ３×３×３cm、
Al2O392％、表面粗さ25μmのアルミナセラミツ
クスを準備した。 銅メツキした耐熱鋳鋼板の表面にアルミナセラ
ミツクスを密着させ電気炉に挿入した。電気炉は
常温から1050℃に昇温したのち、15分間保持し、
その後電源を切り、除冷したのち電気炉から取り
出し、大きさ３×３×４cmのセラミツクス金属複
合材を得た。 次に大きさ３×３×４cmの試験体の高温下での
接合面の引張強度テストを例えば図の如き装置を
用いて実施した。その結果を第１表に示した。 比較例 実施例で使用したのと同じ耐熱鋳鋼板とアルミ
ナセラミツクスを用いた。 アルミナセラミツクス表面に硫酸銅粉末とカオ
リン粉末からなる金属ペーストを約１mm厚さに塗
布したのち、１mm厚さの銅板を密着させて電気炉
を挿入した。 電気炉を常温から1050℃まで上げ15分間保持し
たのち、除冷したセラミツクスと銅板の複合材料
中間製品を得た。この中間製品に耐熱鋳鋼板をロ
ウ付し、アルミナセラミツクスと耐熱鋳鋼板の複
合材を得た。同様にして６ケの複合材をつくつ
た。 得られた複合材の高温下での接合面の引張強度
テストを実施例と同じようにして行い結果を第１
表に示した。
る方法に関する。 〔従来の技術〕 従来セラミツクスと金属を接合して複合材を製
造する場合、セラミツクスに特殊な金属ペースト
を塗布して金属層をつくり、この金属層に銅板等
の金属板を加熱接着したのち母材金属をロウ付し
て一体するか、あるいはセラミツクスに特殊な金
属ペーストを塗布しただけのものを加熱してセラ
ミツクス内部に金属を一部浸透させたものにロウ
付で母材金属を接合する方法が採用されていた
（特開昭59−207887）。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし表面に金属層を有するかまたは金属板を
有するセラミツクスと母材金属をロウ付する方法
はロウ付操作に手間がかかり量産化が難しいばか
りでなく、ロウ付の温度が約800〜900℃であるた
め、できあがつた複合材の耐熱性は、使用時の安
全性を確保するためにはせいぜい500℃であつた。 そのためセラミツクスそのものの耐熱性、ある
いは母材金属の耐熱性が500℃以上、例えば1000
℃という高温であるにも拘らず、複合材として使
用できる温度は大幅に低くしなければならず、本
来具備している材質の特徴を十分に生かしきれな
いという欠点があつた。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者らは上記欠点を改良すべく種々研究を
重ねた結果、耐熱鋳鋼またはステンレス鋼等の母
材金属にあらかじめ、セラミツクスになじみやす
い金属をメツキしておき、この金属とセラミツク
スとを接触状態にしたまま加熱処理するという極
めて単純な操作により、強く結合し一体化したセ
ラミツクス金属複合材をつくることができること
を見出し本発明を完成した。 本発明が適用できるセラミツクスは一般に耐熱
温度が1000℃以上で耐摩耗性のよいセラミツクス
が挙げられ、例えばアルミナ、ジルコニア、ムラ
イト、マグネシア等の酸化物系セラミツクス、炭
化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム等の非酸化
物系セラミツクス等がある。 本発明に使用する母材金属としては耐熱鋳鋼、
ステンレス鋼等耐熱温度が約1000℃以上の金属が
挙げられる。メツキに使用する金属はセラミツク
スになじみやすい金属で、銅がもつとも好まし
い。 本発明の接合方法は耐熱鋳鋼の如き母材金属の
表面を、接合するセラミツクスの面とよく密着す
るように仕上げておき、その表面に常法によつて
銅メツキする。銅メツキした面にセラミツクスを
密着させて電気炉等を用い、1000〜1300℃の温度
で10〜20分間加熱処理する。加熱処理の際、メツ
キ金属とセラミツクスは良く密着する状態に保ち
振動等の外力が加わつたりして密着面がずれた
り、浮いたりしないようにする必要がある。その
際ずれたり、浮いたりしさえしなければ、金属を
上にしても、セラミツクスを上にしても、あるい
は両者を縦にして置いてもさしつかえない。 加熱処理した後は電気炉の温度を徐々に下げ、
セラミツクスがスポーリングしないよう気をつけ
ながら冷却すればセラミツクスと金属が接合し一
体化した複合材が得られる。 〔作用〕 母材金属に銅メツキすることにより、母材金属
と銅メツキが一体化される。このメツキされた銅
はセラミツクスと密着して加熱された際、金属表
面に浸透すると同時にその一部がセラミツクス側
にも移行しセラミツクス表面の微細な小孔に浸透
して行く。そこで母材金属に浸透し、一部セラミ
ツクス側に浸透したメツキ銅が母材金属とセラミ
ツクスを接合する糊の役目をはたすので極めて強
固な接合ができると考えられる。 〔実施例〕 実施例 大きさ１×１×２cmで表面粗さ25μmの耐熱鋳
鋼板を準備した。その表面を常法により銅メツキ
した。 一方セラミツクスとして大きさ３×３×３cm、
Al2O392％、表面粗さ25μmのアルミナセラミツ
クスを準備した。 銅メツキした耐熱鋳鋼板の表面にアルミナセラ
ミツクスを密着させ電気炉に挿入した。電気炉は
常温から1050℃に昇温したのち、15分間保持し、
その後電源を切り、除冷したのち電気炉から取り
出し、大きさ３×３×４cmのセラミツクス金属複
合材を得た。 次に大きさ３×３×４cmの試験体の高温下での
接合面の引張強度テストを例えば図の如き装置を
用いて実施した。その結果を第１表に示した。 比較例 実施例で使用したのと同じ耐熱鋳鋼板とアルミ
ナセラミツクスを用いた。 アルミナセラミツクス表面に硫酸銅粉末とカオ
リン粉末からなる金属ペーストを約１mm厚さに塗
布したのち、１mm厚さの銅板を密着させて電気炉
を挿入した。 電気炉を常温から1050℃まで上げ15分間保持し
たのち、除冷したセラミツクスと銅板の複合材料
中間製品を得た。この中間製品に耐熱鋳鋼板をロ
ウ付し、アルミナセラミツクスと耐熱鋳鋼板の複
合材を得た。同様にして６ケの複合材をつくつ
た。 得られた複合材の高温下での接合面の引張強度
テストを実施例と同じようにして行い結果を第１
表に示した。
【表】
テスト結果は６ケのサンプル
の平均
〔発明の効果〕 従来行われていたセラミツクスと金属板との接
合方法はセラミツクスに特殊な金属ペーストを塗
布したり、あるいは銅板を加熱接合したりしたの
ち、さらに母材金属をロウ付するといつた複雑な
工程を要するのみならず、耐熱強度の劣つたもの
しか得られなかつたのに対し、本発明の方法は加
熱が１回で済み、操作が簡単で、それだけ省エネ
ルギーになる。さらに接合強度が著しく優れ、耐
熱強度も従来のロウ付法と比べ約300℃上昇した。 従って本来セラミツクスおよび耐熱鋳鋼が具備
する耐熱性をより生かすことができ接合強度も優
れているので、従来考えられなかつた用途、例え
ばセメントクリンカ冷却用クーラグレードプレー
トや高温のサイクロン等、耐熱耐摩耗性を要求さ
れる設備に広く利用することができる。
の平均
〔発明の効果〕 従来行われていたセラミツクスと金属板との接
合方法はセラミツクスに特殊な金属ペーストを塗
布したり、あるいは銅板を加熱接合したりしたの
ち、さらに母材金属をロウ付するといつた複雑な
工程を要するのみならず、耐熱強度の劣つたもの
しか得られなかつたのに対し、本発明の方法は加
熱が１回で済み、操作が簡単で、それだけ省エネ
ルギーになる。さらに接合強度が著しく優れ、耐
熱強度も従来のロウ付法と比べ約300℃上昇した。 従って本来セラミツクスおよび耐熱鋳鋼が具備
する耐熱性をより生かすことができ接合強度も優
れているので、従来考えられなかつた用途、例え
ばセメントクリンカ冷却用クーラグレードプレー
トや高温のサイクロン等、耐熱耐摩耗性を要求さ
れる設備に広く利用することができる。
図は高温下の引張強度テストのための装置の断
面図である。 １……引張強度テスト装置、２……複合材サン
プル、３……電気炉、４……固定ステンレス材、
５……引張ステンレス材、６……セラミツクス部
材、７……耐熱鋳鋼部材、８……接合部。
面図である。 １……引張強度テスト装置、２……複合材サン
プル、３……電気炉、４……固定ステンレス材、
５……引張ステンレス材、６……セラミツクス部
材、７……耐熱鋳鋼部材、８……接合部。
Claims (1)
- １ 耐熱鋳鋼またはステンレス鋼の表面に金属メ
ツキしたのち、該金属メツキ面にセラミツクスを
密着させた状態で加熱処理することを特徴とする
セラミツクスと金属の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27416284A JPS61155267A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | セラミツクスと金属の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27416284A JPS61155267A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | セラミツクスと金属の接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61155267A JPS61155267A (ja) | 1986-07-14 |
| JPH0433758B2 true JPH0433758B2 (ja) | 1992-06-03 |
Family
ID=17537897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27416284A Granted JPS61155267A (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | セラミツクスと金属の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61155267A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0764278B2 (ja) * | 1988-07-30 | 1995-07-12 | マツダ株式会社 | 自動車の前部車体構造 |
| JP6596809B2 (ja) * | 2014-06-30 | 2019-10-30 | 株式会社デンソー | ガスセンサ素子 |
-
1984
- 1984-12-27 JP JP27416284A patent/JPS61155267A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61155267A (ja) | 1986-07-14 |
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