JPH0455146B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0455146B2 JPH0455146B2 JP2206186A JP2206186A JPH0455146B2 JP H0455146 B2 JPH0455146 B2 JP H0455146B2 JP 2206186 A JP2206186 A JP 2206186A JP 2206186 A JP2206186 A JP 2206186A JP H0455146 B2 JPH0455146 B2 JP H0455146B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic
- metal
- weight
- less
- transition point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明はセラミツクと強力に接合することので
きる金属に関する。 従来の技術 近年セラミツク材料及びその加工技術の発展に
ともない、内燃機関のシリンダーやターボチヤー
ジヤー等にセラミツクを用いることが検討されて
いるが、セラミツクは高耐熱性、高硬度という利
点もあるが加工性が悪く、かつ又固くて脆いため
に、これを材料とする部材は機械的強度を満足す
ることが難しく、又装置への組付けにも困難性が
あつた。 上記セラミツクの欠点を補なうために金属と接
合してセラミツク・金属複合体とすることが行な
われている。 発明が解決すべき問題点 セラミツクと金属複合体を形成するに際し、セ
ラミツクと金属とで熱膨張係数αが大きく異な
り、接合後にセラミツクに割れが生じたり、複合
体の強度を下げたりするという難点があつた。 従来このような問題点を解決するための１手段
として熱膨張係数αの小さい金属を中間層として
介在させる方法が提案されている。その内容コバ
ール合金、インバー合金等をセラミツクと金属の
中間層として介在させるものであるが、このよう
な合金は熱膨張係数が大きく変化する変移点を比
較低温に有しており、この変移点以上では熱膨張
係数αがセラミツクに比べかなり大きく、更にこ
のような合金の耐力が急激に下がる温度は700℃
前後であり、変移点付近での耐力はかなり大き
い。従つてセラミツクとこのような合金とを接合
すると、熱膨張差の大きな変移点以上の温度に於
て既にセラミツクに応力が発生してしまい、接合
体の強度が低下する欠点があつた。 加えて、複合体を使用する際の温度変化によつ
て、使用されている金属が変移点を越える温度と
なる時には、矢張熱膨張差が大きくなり、セラミ
ツクに過大な熱応力が働き、時には破壊するとい
うような問題があつた。 問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するためになされ
たもので、常温から400℃までの熱膨張係数が６
×10-6／℃とセラミツクの熱膨張係数に近く、変
移点が400℃以上でかつ変移点以上での耐力が常
温でのそれと比べて１／３以下である金属がセラ
ミツクとの接合の場合従来の前記問題点を解決す
るものであり、変移点以上でのセラミツク金属の
大きな熱膨張差に金属の耐力が低いことによる金
属の塑性変形によつて緩和され、変移点より下で
は両者の熱膨張差が小さいためにセラミツクに残
留応力が生じ難いというセラミツクと金属の接合
に適した金属を提供するものである。 又、本発明よる金属を用いた複合体特にセラミ
ツク側を高温に於て使用し、金属軸を冷却するよ
うな接合構造に於ては、接合部が金属の変移点以
下である場合は接合部にかゝる熱応力も小さく、
複合体自体の強度も高いという信頼性に優れた複
合体を提供することができる。 上記の如き金属材料の代表的組成は以下のとお
りである。 Ni＋Co 44〜50重量％（但しCo 15重量％以上
を含む） Ｃ＜0.05重量％ Si＋Mn＋Cr＋Mo＜４重量％ Ti＋Nb＋Ta＋Al＜１重量％ Ｆ及び不可避的不純物 残余 上記組成の持つ意義は下記のとおりである。 Ni，Co；材料の熱膨張係数を調整するための
元素であり、両者の合計は44〜50重量％の範囲で
低膨張係数及び変移点が400℃以上を材料に与え
るものであり、更に熱膨張係数αを常温から400
℃まで６×10-6以下とするためにCoを15重量％
以上とするものである。 Ni，Coの合計量が前記44重量％未満では変移
点が400℃以下になつてしまう。 又、Ni，Coの合計量が50％を超えたり、Coが
15％未満であると熱膨張係数が大きくなり過ぎ
て、セラミツクの接合した場合セラミツクに過大
な応力が作用する為好ましくない。 Ｃは脱酸元素であり、溶製上有利に作用する
が、材料の熱膨張係数を大きくする方にも作用す
るので含有量を0.15重量％以下に制限するもので
ある。 Si，Mn，Cr，Moは主としてＣと同様に脱酸
作用をする元素であり溶製上有利に作用する。
Cr，Moは材料の耐食性・耐酸化性を向上させる
が、熱膨張係数を大きくする方にも作用するので
含有量を合計で４重量％以下に制限するものであ
る。 Ti，Nb，Ta，Al；これらの金属はNiとの化
合物を生成することによつて材料の強度を得るた
めに主たる元素である。そして１重量％以上含有
すると変移点以上での耐力が高くなり過ぎるの
で、含有量の合計を１重量％未満に制限するもの
である。 上記の本発明の金属は常温から400℃までの熱
膨張係数αが約６×10-6／℃以下で、変移点が
400℃以上であり、かつ変移点以上における耐力
が常温のそれの約1/3以下となる。 本発明の金属は熱膨張係数において大巾な差が
ないセラミツクとの接合に好適である。 即ちこのようなセラミツクとしては常温から
400℃までの平均熱膨張係数が８×10-6／℃以下
のものが選択される。かかるセラミツクとしては
例えばAl2O3，SiC，Si3N4等が例示される。 本発明による金属を用いてセラミツクと接合す
る場合の具体例は、例えばセラミツクタ−ボチヤ
ージヤーのようにセラミツク製ロータ側の温度が
高く、金属軸側が冷却されていて、接合部が本発
明による金属の変移点以下であるような構造の場
合、接合時にも又使用時にも発生する応力が低
く、特に信頼性に富んだ金属・セラミツク複合体
を得ることができる。 実施例 例 １ 直径６mmφ、長さ25mmのSi3N4製セラミツクと
直径６mmφ、長さ25mmのステンレス合金（JIS
SUS 304）とを銀ロー材と、第１表に示すよう
な直径６mmφ、厚さ１mmの種々な中間層を介して
真空中で、1000℃でロー付接合を行なつた。 接合後セラミツク割れを調べるとともに、割れ
ていないものについては接合部を研磨して仕上げ
た後、片持ち曲げ試験（セラミツク−中間層の接
合面までの距離20mm）を行ない強度を測定した。 又、同様に接合した試験片を350゜に保持した炉
に10分間投入した後、10分間冷却する熱サイクル
試験を500回燥り返した後、セラミツクの割れを
調査した。その結果を表１に示す。
きる金属に関する。 従来の技術 近年セラミツク材料及びその加工技術の発展に
ともない、内燃機関のシリンダーやターボチヤー
ジヤー等にセラミツクを用いることが検討されて
いるが、セラミツクは高耐熱性、高硬度という利
点もあるが加工性が悪く、かつ又固くて脆いため
に、これを材料とする部材は機械的強度を満足す
ることが難しく、又装置への組付けにも困難性が
あつた。 上記セラミツクの欠点を補なうために金属と接
合してセラミツク・金属複合体とすることが行な
われている。 発明が解決すべき問題点 セラミツクと金属複合体を形成するに際し、セ
ラミツクと金属とで熱膨張係数αが大きく異な
り、接合後にセラミツクに割れが生じたり、複合
体の強度を下げたりするという難点があつた。 従来このような問題点を解決するための１手段
として熱膨張係数αの小さい金属を中間層として
介在させる方法が提案されている。その内容コバ
ール合金、インバー合金等をセラミツクと金属の
中間層として介在させるものであるが、このよう
な合金は熱膨張係数が大きく変化する変移点を比
較低温に有しており、この変移点以上では熱膨張
係数αがセラミツクに比べかなり大きく、更にこ
のような合金の耐力が急激に下がる温度は700℃
前後であり、変移点付近での耐力はかなり大き
い。従つてセラミツクとこのような合金とを接合
すると、熱膨張差の大きな変移点以上の温度に於
て既にセラミツクに応力が発生してしまい、接合
体の強度が低下する欠点があつた。 加えて、複合体を使用する際の温度変化によつ
て、使用されている金属が変移点を越える温度と
なる時には、矢張熱膨張差が大きくなり、セラミ
ツクに過大な熱応力が働き、時には破壊するとい
うような問題があつた。 問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するためになされ
たもので、常温から400℃までの熱膨張係数が６
×10-6／℃とセラミツクの熱膨張係数に近く、変
移点が400℃以上でかつ変移点以上での耐力が常
温でのそれと比べて１／３以下である金属がセラ
ミツクとの接合の場合従来の前記問題点を解決す
るものであり、変移点以上でのセラミツク金属の
大きな熱膨張差に金属の耐力が低いことによる金
属の塑性変形によつて緩和され、変移点より下で
は両者の熱膨張差が小さいためにセラミツクに残
留応力が生じ難いというセラミツクと金属の接合
に適した金属を提供するものである。 又、本発明よる金属を用いた複合体特にセラミ
ツク側を高温に於て使用し、金属軸を冷却するよ
うな接合構造に於ては、接合部が金属の変移点以
下である場合は接合部にかゝる熱応力も小さく、
複合体自体の強度も高いという信頼性に優れた複
合体を提供することができる。 上記の如き金属材料の代表的組成は以下のとお
りである。 Ni＋Co 44〜50重量％（但しCo 15重量％以上
を含む） Ｃ＜0.05重量％ Si＋Mn＋Cr＋Mo＜４重量％ Ti＋Nb＋Ta＋Al＜１重量％ Ｆ及び不可避的不純物 残余 上記組成の持つ意義は下記のとおりである。 Ni，Co；材料の熱膨張係数を調整するための
元素であり、両者の合計は44〜50重量％の範囲で
低膨張係数及び変移点が400℃以上を材料に与え
るものであり、更に熱膨張係数αを常温から400
℃まで６×10-6以下とするためにCoを15重量％
以上とするものである。 Ni，Coの合計量が前記44重量％未満では変移
点が400℃以下になつてしまう。 又、Ni，Coの合計量が50％を超えたり、Coが
15％未満であると熱膨張係数が大きくなり過ぎ
て、セラミツクの接合した場合セラミツクに過大
な応力が作用する為好ましくない。 Ｃは脱酸元素であり、溶製上有利に作用する
が、材料の熱膨張係数を大きくする方にも作用す
るので含有量を0.15重量％以下に制限するもので
ある。 Si，Mn，Cr，Moは主としてＣと同様に脱酸
作用をする元素であり溶製上有利に作用する。
Cr，Moは材料の耐食性・耐酸化性を向上させる
が、熱膨張係数を大きくする方にも作用するので
含有量を合計で４重量％以下に制限するものであ
る。 Ti，Nb，Ta，Al；これらの金属はNiとの化
合物を生成することによつて材料の強度を得るた
めに主たる元素である。そして１重量％以上含有
すると変移点以上での耐力が高くなり過ぎるの
で、含有量の合計を１重量％未満に制限するもの
である。 上記の本発明の金属は常温から400℃までの熱
膨張係数αが約６×10-6／℃以下で、変移点が
400℃以上であり、かつ変移点以上における耐力
が常温のそれの約1/3以下となる。 本発明の金属は熱膨張係数において大巾な差が
ないセラミツクとの接合に好適である。 即ちこのようなセラミツクとしては常温から
400℃までの平均熱膨張係数が８×10-6／℃以下
のものが選択される。かかるセラミツクとしては
例えばAl2O3，SiC，Si3N4等が例示される。 本発明による金属を用いてセラミツクと接合す
る場合の具体例は、例えばセラミツクタ−ボチヤ
ージヤーのようにセラミツク製ロータ側の温度が
高く、金属軸側が冷却されていて、接合部が本発
明による金属の変移点以下であるような構造の場
合、接合時にも又使用時にも発生する応力が低
く、特に信頼性に富んだ金属・セラミツク複合体
を得ることができる。 実施例 例 １ 直径６mmφ、長さ25mmのSi3N4製セラミツクと
直径６mmφ、長さ25mmのステンレス合金（JIS
SUS 304）とを銀ロー材と、第１表に示すよう
な直径６mmφ、厚さ１mmの種々な中間層を介して
真空中で、1000℃でロー付接合を行なつた。 接合後セラミツク割れを調べるとともに、割れ
ていないものについては接合部を研磨して仕上げ
た後、片持ち曲げ試験（セラミツク−中間層の接
合面までの距離20mm）を行ない強度を測定した。 又、同様に接合した試験片を350゜に保持した炉
に10分間投入した後、10分間冷却する熱サイクル
試験を500回燥り返した後、セラミツクの割れを
調査した。その結果を表１に示す。
【表】
表１によれば、本発明による金属を使用した場
合、セラミツク割れを発生せず、接合後の強度も
高いことが明らかである。 これに対し比較例にあげたものの中でNo.１に示
したものは、TiとAlが比較的多く、No.２に示し
たものはTiが比較的多く１重量％以上含有して
いるために高温での耐力が高過ぎて残留応力が多
く、接合後割れを発生するか割れを発生しなくて
も曲げ強度が低く実用的でない。比較例のNo.３は
変位点が250℃程度で本発明で規定する400℃より
かなり低いために熱サイクルを与えると過大な熱
応力を発生し、割れを発生した。比較例４，５及
び６は組成が不適当なため熱膨張係数αが常温か
ら400℃までの範囲でもそれぞれ11，８及び９位
で大き過ぎ、接合後セラミツク割れを発生した。 試験例 ２ 実施例２の金属材料により金属製スリーブ（内
径６mm、外径10mm）を作り、直径６mmφのSiC製
セラミツク軸に鉄ロー材を介して焼嵌め接合を行
なつた。これを試験例１と同様に曲げ試験及び熱
サイクル試験を行なつたところ、曲げ強度は22
Kg／mm2、熱サイクル試験500回異常無く良好な結
果が得られた。 これに対し比較例２の金属材料により金属スリ
ーブ（内径６mm、外径10mm）を作り、直径６mmφ
のSiC製セラミツク軸に銀ロー材を介して焼嵌め
接合を行ない、前記実施例２と同様な試験を行な
つたところ曲げ強度は16Kg／mm2、熱サイクル試験
230回で割れを発生した。 なお本発明による接合用金属を用いてセラミツ
クを接合したときは接合部が金属の変移点以下で
あるような状態で使用するのが、強度や、割れの
点で最も好ましいことは明らかである。 特にセラミツクとして熱膨張係数が８×10-6／
℃以下のものを用いる場合格別の効果がある。 発明の効果 本発明の接合用金属を用いてセラミツクと接合
した場合、接合後の割れを発生することなく、曲
げ強度は非常に大きく、熱サイクル後の割れも発
生せず優れた効果を奏することができる。
合、セラミツク割れを発生せず、接合後の強度も
高いことが明らかである。 これに対し比較例にあげたものの中でNo.１に示
したものは、TiとAlが比較的多く、No.２に示し
たものはTiが比較的多く１重量％以上含有して
いるために高温での耐力が高過ぎて残留応力が多
く、接合後割れを発生するか割れを発生しなくて
も曲げ強度が低く実用的でない。比較例のNo.３は
変位点が250℃程度で本発明で規定する400℃より
かなり低いために熱サイクルを与えると過大な熱
応力を発生し、割れを発生した。比較例４，５及
び６は組成が不適当なため熱膨張係数αが常温か
ら400℃までの範囲でもそれぞれ11，８及び９位
で大き過ぎ、接合後セラミツク割れを発生した。 試験例 ２ 実施例２の金属材料により金属製スリーブ（内
径６mm、外径10mm）を作り、直径６mmφのSiC製
セラミツク軸に鉄ロー材を介して焼嵌め接合を行
なつた。これを試験例１と同様に曲げ試験及び熱
サイクル試験を行なつたところ、曲げ強度は22
Kg／mm2、熱サイクル試験500回異常無く良好な結
果が得られた。 これに対し比較例２の金属材料により金属スリ
ーブ（内径６mm、外径10mm）を作り、直径６mmφ
のSiC製セラミツク軸に銀ロー材を介して焼嵌め
接合を行ない、前記実施例２と同様な試験を行な
つたところ曲げ強度は16Kg／mm2、熱サイクル試験
230回で割れを発生した。 なお本発明による接合用金属を用いてセラミツ
クを接合したときは接合部が金属の変移点以下で
あるような状態で使用するのが、強度や、割れの
点で最も好ましいことは明らかである。 特にセラミツクとして熱膨張係数が８×10-6／
℃以下のものを用いる場合格別の効果がある。 発明の効果 本発明の接合用金属を用いてセラミツクと接合
した場合、接合後の割れを発生することなく、曲
げ強度は非常に大きく、熱サイクル後の割れも発
生せず優れた効果を奏することができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 15重量％を超えるCoを含み、かつ、CoとNi
との合計量が44〜50重量％、Ti，Nb，Ta，Al
の合計量が１重量％未満である鉄系合金から成
り、常温から400℃までの熱膨張係数が６×
10-6／℃以下、変移点が400℃以上であり、かつ、
変移点以上での耐力が常温の耐力の１／３以下で
あることを特徴とするセラミツク接合用金属。 ２ 15重量％を超えるCoを含み、かつ、CoとNi
との合計量が44〜50重量％、Ti，Nb，Ta，Al
の合計量が１重量％未満を含有し、常温から400
℃までの熱膨張係数が６×10-6／℃以下、変移点
が400℃以上であり、かつ、変移点以上での耐力
が常温の耐力の１／３以下である鉄系合金に、Ｃ
を0.5重量％未満、Si，Mn，Cr，Moの合計量を
４重量％未満含有してなることを特徴とするセラ
ミツク接合用金属。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2206186A JPS62182165A (ja) | 1986-02-05 | 1986-02-05 | セラミツク接合用金属 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2206186A JPS62182165A (ja) | 1986-02-05 | 1986-02-05 | セラミツク接合用金属 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62182165A JPS62182165A (ja) | 1987-08-10 |
| JPH0455146B2 true JPH0455146B2 (ja) | 1992-09-02 |
Family
ID=12072387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2206186A Granted JPS62182165A (ja) | 1986-02-05 | 1986-02-05 | セラミツク接合用金属 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62182165A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0672290B2 (ja) * | 1988-06-01 | 1994-09-14 | 三菱製鋼株式会社 | 高強度低熱膨張性合金 |
| JP7829282B2 (ja) * | 2021-03-18 | 2026-03-13 | 日本鋳造株式会社 | 低熱膨張合金 |
-
1986
- 1986-02-05 JP JP2206186A patent/JPS62182165A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62182165A (ja) | 1987-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4723862A (en) | Ceramic-metal joint structure | |
| JPS62104696A (ja) | 金属セラミツクス接合体およびそれを使用してなる金属セラミツクス結合体 | |
| US4698271A (en) | Copper-silver-titanium filler metal for direct brazing of structural ceramics | |
| US5066547A (en) | Metal and ceramic heat-connected body | |
| JPS60166165A (ja) | 窒化物系セラミックスと金属との接合方法 | |
| US4719081A (en) | Palladium alloy for joining ceramics and method of use | |
| JPH0455146B2 (ja) | ||
| JPH0220688A (ja) | Ｆｅ―Ｃｒ―Ｎｉ―Ｂ―ＳｉＣハンダ箔 | |
| JPH0630829B2 (ja) | 活性金属ろう材 | |
| JP2769567B2 (ja) | セラミックスと金属との接合体 | |
| JPH0672290B2 (ja) | 高強度低熱膨張性合金 | |
| JPH10118764A (ja) | ＴｉＡｌ製タービン羽根車とローターシャフトとの接合 方法 | |
| JPH01205053A (ja) | セラミックと金属との接合応力緩衝合金、およびその緩衝合金を用いたセラミックと金属との接合体 | |
| JPH05194052A (ja) | 非酸化物セラミックスと金属との接合用ロウ材及びその接合方法 | |
| JPH0328391B2 (ja) | ||
| JP3077867B2 (ja) | 耐摩耗性に優れた摺動部材用ＴｉＡｌ金属間化合物の酸化処理方法 | |
| JP3840762B2 (ja) | 冷間加工性に優れた耐熱鋼 | |
| JPH07172944A (ja) | 接着用組成物、接合体およびその接合方法 | |
| JPS60166195A (ja) | 活性金属ろう材 | |
| JPH10182257A (ja) | セラミックス−金属接合部材 | |
| JPH0725596B2 (ja) | 接合用金属材料 | |
| JPH0829991B2 (ja) | セラミックス・金属結合体の製造方法 | |
| JPH0579631B2 (ja) | ||
| JPH03247573A (ja) | セラミックスと金属材料との接合方法 | |
| JPH01208374A (ja) | ＳｉＣセラミックス部材と金属部材との接合体 |