JPH0525589B2 - - Google Patents
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- JPH0525589B2 JPH0525589B2 JP60208163A JP20816385A JPH0525589B2 JP H0525589 B2 JPH0525589 B2 JP H0525589B2 JP 60208163 A JP60208163 A JP 60208163A JP 20816385 A JP20816385 A JP 20816385A JP H0525589 B2 JPH0525589 B2 JP H0525589B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- protrusion
- ceramics
- ceramic
- joined body
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- Laminated Bodies (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、セラミツクスと金属とから構成され
る接合体およびその製造方法に関するものであ
り、特に鋳造手段による接合体および鋳造方法に
係るものである。
る接合体およびその製造方法に関するものであ
り、特に鋳造手段による接合体および鋳造方法に
係るものである。
近年、耐熱性、耐摩耗性、高温強度などに優れ
るセラミツクスが、高品質かつバラツキなく製造
できるようになり、構造材料として注目されてい
る。しかしながら、セラミツクスを構造材料とし
て使用するためには、材料自体の一層の品質の向
上や、価格の低減が必要なことは勿論であるが、
高強度で信頼性の高い接合技術が必要不可欠であ
る。すなわち、複雑形状の部品をセラミツクスで
一体成形し、最終形状に加工できたとしても、単
一の材料によつて強度、靭性その他構造材料とし
て要求される性能を完全に満足させることはでき
ない。従つて必要部分のみをセラミツクスによつ
て形成し、他の部分は従来の金属材料によつて形
成して、両者を合体、接合して、相互の弱点を補
強すると共に、両者の特徴を生かす手段が図られ
ている。
るセラミツクスが、高品質かつバラツキなく製造
できるようになり、構造材料として注目されてい
る。しかしながら、セラミツクスを構造材料とし
て使用するためには、材料自体の一層の品質の向
上や、価格の低減が必要なことは勿論であるが、
高強度で信頼性の高い接合技術が必要不可欠であ
る。すなわち、複雑形状の部品をセラミツクスで
一体成形し、最終形状に加工できたとしても、単
一の材料によつて強度、靭性その他構造材料とし
て要求される性能を完全に満足させることはでき
ない。従つて必要部分のみをセラミツクスによつ
て形成し、他の部分は従来の金属材料によつて形
成して、両者を合体、接合して、相互の弱点を補
強すると共に、両者の特徴を生かす手段が図られ
ている。
セラミツクスと金属とを接合する場合の最も一
般的手段としては、鋳ぐるみによるものが知られ
ている。すなわち予めセラミツクスにより、所定
の形状に成形加工した部材を予め鋳型内の所定位
置に装入後、溶融金属を注入して、構造体の金属
部分を形成すると共に、鋳込み金属によつてセラ
ミツクスを鋳ぐるみ接合して一体化するものであ
る。この場合、金属の収縮率がセラミツクスのそ
れより著るしく大であるため、鋳込み金属凝固後
の冷却収縮に伴なつて発生する圧縮応力により、
セラミツクスが破壊することが多い。この欠点を
除去する手段として、セラミツクスと金属との接
合界面にセラミツクスフアイバーその他有機物被
覆層等の緩衝材を設ける方法が提案されている。
しかしながらこれらの方法においては、セラミツ
クス部材に鋳ぐるみ用の突起を一体的に形成する
必要がある。セラミツクスは一般に加工が非常に
困難な材料であるため、一体成形による場合は格
別として、成形後の加工は極めて困難であると共
に、長時間を要する。また金属材料で鋳ぐるみ接
合する前に、鋳ぐるみ突起の表面に緩衝用の被覆
を設けることは、徒らに工程を増加することとな
り、生産性が阻害するのみならず、接合効果に対
して悪影響を及ぼすことになる。従つてセラミツ
クス部材はあくまでも単純形状であると共に、金
属との接合部分は直接的であることが望ましい。
般的手段としては、鋳ぐるみによるものが知られ
ている。すなわち予めセラミツクスにより、所定
の形状に成形加工した部材を予め鋳型内の所定位
置に装入後、溶融金属を注入して、構造体の金属
部分を形成すると共に、鋳込み金属によつてセラ
ミツクスを鋳ぐるみ接合して一体化するものであ
る。この場合、金属の収縮率がセラミツクスのそ
れより著るしく大であるため、鋳込み金属凝固後
の冷却収縮に伴なつて発生する圧縮応力により、
セラミツクスが破壊することが多い。この欠点を
除去する手段として、セラミツクスと金属との接
合界面にセラミツクスフアイバーその他有機物被
覆層等の緩衝材を設ける方法が提案されている。
しかしながらこれらの方法においては、セラミツ
クス部材に鋳ぐるみ用の突起を一体的に形成する
必要がある。セラミツクスは一般に加工が非常に
困難な材料であるため、一体成形による場合は格
別として、成形後の加工は極めて困難であると共
に、長時間を要する。また金属材料で鋳ぐるみ接
合する前に、鋳ぐるみ突起の表面に緩衝用の被覆
を設けることは、徒らに工程を増加することとな
り、生産性が阻害するのみならず、接合効果に対
して悪影響を及ぼすことになる。従つてセラミツ
クス部材はあくまでも単純形状であると共に、金
属との接合部分は直接的であることが望ましい。
本発明は上記のような従来技術に存する欠点を
解消し、セラミツクスと金属との接合に、最も一
般的かつ量産性に優れる鋳ぐるみ手段を採用しつ
つ、最も効果的な接合体およびその接合方法を提
供することを目的とするものである。
解消し、セラミツクスと金属との接合に、最も一
般的かつ量産性に優れる鋳ぐるみ手段を採用しつ
つ、最も効果的な接合体およびその接合方法を提
供することを目的とするものである。
上記の目的達成のために、本発明は下記のよう
な技術的手段を採用したのである。
な技術的手段を採用したのである。
すなわち第１の発明においては、セラミツクス
からなる基材と金属材料のみからなる突起とを固
着し、突起外周面に鋳ぐるみ金属を密着させて接
合体を構成したものである。
からなる基材と金属材料のみからなる突起とを固
着し、突起外周面に鋳ぐるみ金属を密着させて接
合体を構成したものである。
次に第２の発明は、前記セラミツクスと金属と
の接合体を製造する方法であり、セラミツクスか
らなる基材に、金属材料のみからなる突起を、直
接または固着材料を介して突き合わせ、加熱およ
び／または加圧して突起を前記基材に固着してセ
ラミツクス部材を形成し、このセラミツクス部材
を予め鋳型内の所定位置に装入しておき、突起を
介してセラミツクス部材を鋳ぐるむものである。
の接合体を製造する方法であり、セラミツクスか
らなる基材に、金属材料のみからなる突起を、直
接または固着材料を介して突き合わせ、加熱およ
び／または加圧して突起を前記基材に固着してセ
ラミツクス部材を形成し、このセラミツクス部材
を予め鋳型内の所定位置に装入しておき、突起を
介してセラミツクス部材を鋳ぐるむものである。
更に第３の発明は、前記第２の発明において、
金属材料のみからなる突起を基材に固着する際に
塑性変形させて外周面に凹凸部を形成する手段を
付加したものである。
金属材料のみからなる突起を基材に固着する際に
塑性変形させて外周面に凹凸部を形成する手段を
付加したものである。
鋳ぐるみ金属がセラミツクス部材を鋳ぐるみ接
合する部分は、セラミツクスからなる基材に固着
した金属材料のみからなる突起外周面であるた
め、鋳ぐるみ金属の凝固後の冷却収縮に伴う圧縮
応力はセラミツクスからなる基材の部分には全く
及ばない。従つて硬質脆性の基材の破壊を防止す
る作用がある。
合する部分は、セラミツクスからなる基材に固着
した金属材料のみからなる突起外周面であるた
め、鋳ぐるみ金属の凝固後の冷却収縮に伴う圧縮
応力はセラミツクスからなる基材の部分には全く
及ばない。従つて硬質脆性の基材の破壊を防止す
る作用がある。
また基材と突起との間は、直接若しくは固着材
料を介して強固に接合一体化してあるため、鋳ぐ
るみ金属による突起の鋳ぐるみ接合により、基材
と鋳ぐるみ金属ともまた強固に一体化されるので
ある。この場合突起外周面に予め凹凸部を形成し
ておくと、特に突起の軸方向荷重に対する抵抗力
を増大し、引き抜け防止作用が増大する。
料を介して強固に接合一体化してあるため、鋳ぐ
るみ金属による突起の鋳ぐるみ接合により、基材
と鋳ぐるみ金属ともまた強固に一体化されるので
ある。この場合突起外周面に予め凹凸部を形成し
ておくと、特に突起の軸方向荷重に対する抵抗力
を増大し、引き抜け防止作用が増大する。
第２図は本発明の実施例におけるセラミツクス
部材の説明図である。同図において１ａはセラミ
ツクスからなる基材であり、例えば15mm角×５mm
厚の大きさを有する。２ａはアルミニウム合金か
らなる突起であり、例えば６mm角×７mm長の大き
さのものである。而して両者を固着一体化するに
は、610℃において0.2〜１Kg／mm2の圧力にて突起
２ａを基材１ａの固着面１ｂに圧着すれば、基材
１ａと突起２ａとからなるセラミツクス部材が得
られる。このセラミツクス部材を予め鋳型（図示
せず）内の所定の位置に装入しておき、すなわち
基材１ａの固着面１ｂを含む接合面と、突起２ａ
のみが鋳型キヤビテイ内に臨むように設け、アル
ミニウム合金溶湯を注入すれば、溶湯は突起２ａ
の外周面に接して凝固後密着するから、セラミツ
クスとは金属との接合体を得ることができる。
部材の説明図である。同図において１ａはセラミ
ツクスからなる基材であり、例えば15mm角×５mm
厚の大きさを有する。２ａはアルミニウム合金か
らなる突起であり、例えば６mm角×７mm長の大き
さのものである。而して両者を固着一体化するに
は、610℃において0.2〜１Kg／mm2の圧力にて突起
２ａを基材１ａの固着面１ｂに圧着すれば、基材
１ａと突起２ａとからなるセラミツクス部材が得
られる。このセラミツクス部材を予め鋳型（図示
せず）内の所定の位置に装入しておき、すなわち
基材１ａの固着面１ｂを含む接合面と、突起２ａ
のみが鋳型キヤビテイ内に臨むように設け、アル
ミニウム合金溶湯を注入すれば、溶湯は突起２ａ
の外周面に接して凝固後密着するから、セラミツ
クスとは金属との接合体を得ることができる。
第３図はセラミツクス部材の他の例を示す図で
あり、鉄系材料からなる突起２ｂと基材１ａとの
間に、AlまたはAl合金からなる箔４を介して両
者を固着したものである。このようにすればセラ
ミツクスとの親和力が小さい金属材料からなる突
起を固着する場合に好都合である。
あり、鉄系材料からなる突起２ｂと基材１ａとの
間に、AlまたはAl合金からなる箔４を介して両
者を固着したものである。このようにすればセラ
ミツクスとの親和力が小さい金属材料からなる突
起を固着する場合に好都合である。
第４図は第２図および第３図における突起２
ａ，２ｂの横断面を示す図であり、このように図
形中心から周辺輪郭線までの距離が相違する形状
を選ぶと、鋳ぐるみ後の突起若しくはセラミツク
ス部材の回り止めの効果がある。
ａ，２ｂの横断面を示す図であり、このように図
形中心から周辺輪郭線までの距離が相違する形状
を選ぶと、鋳ぐるみ後の突起若しくはセラミツク
ス部材の回り止めの効果がある。
第５図はセラミツクス部材の更に他の例を示す
図であり、突起２ｃの外周面に凹凸部を設けたも
のである。このように形成すれば、セラミツクス
部材鋳ぐるみ後の引き抜け防止作用が更に増大す
る。第５図に示す突起２ｃは予めこのように形成
したものを固着してもよいが、突起２ｃを基材１
ａに突き合わせる際の温度および／または圧力を
調整することにより、突起２ｃを鎖線で示す状態
から塑性変形させることができる。この場合突起
２ｃの座屈を防止するために、突起２ｃの外周に
変形後の輪郭に対応する凹部を設けたガイド若し
くは成形用型（何れも図示せず）を介装すると効
果的である。
図であり、突起２ｃの外周面に凹凸部を設けたも
のである。このように形成すれば、セラミツクス
部材鋳ぐるみ後の引き抜け防止作用が更に増大す
る。第５図に示す突起２ｃは予めこのように形成
したものを固着してもよいが、突起２ｃを基材１
ａに突き合わせる際の温度および／または圧力を
調整することにより、突起２ｃを鎖線で示す状態
から塑性変形させることができる。この場合突起
２ｃの座屈を防止するために、突起２ｃの外周に
変形後の輪郭に対応する凹部を設けたガイド若し
くは成形用型（何れも図示せず）を介装すると効
果的である。
第１図は本発明の実施例を示す図であり、自動
車用エンジン等に使用されるロツカーアームであ
る。同図において１は窒化珪素からなるチツプで
あり、アルミニウム合金からなる突起２を固着し
て予めチツプ部材を形成しておき、これを鋳型内
の所定位置に装入後、アルミニウム合金３を注入
してチツプ部材を鋳ぐるみ鋳造したものである。
上記ロツカーアームは鋳造後接合部の異常は勿論
基材部材の割れその他の欠陥は全く認められなか
つた。
車用エンジン等に使用されるロツカーアームであ
る。同図において１は窒化珪素からなるチツプで
あり、アルミニウム合金からなる突起２を固着し
て予めチツプ部材を形成しておき、これを鋳型内
の所定位置に装入後、アルミニウム合金３を注入
してチツプ部材を鋳ぐるみ鋳造したものである。
上記ロツカーアームは鋳造後接合部の異常は勿論
基材部材の割れその他の欠陥は全く認められなか
つた。
本実施例においては鋳ぐるみ金属としてアルミ
ニウム合金溶湯の例を示したが、セラミツクス部
材を構成する突起の材料を適宜選定することによ
り、鋳鉄等他の鋳ぐるみ金属を使用することもで
きる。また基材と突起との固着面に介在させる固
着材料は、本実施例に示す金属箔の他に、薄板状
のもの膜状のものも使用できる他、メツキ若しく
はメタライジング処理の手段も使用できる。更に
また鋳造手段は通常の重力構造のみならず、ダイ
カスト鋳造、溶湯鍛造の手段であつても応用でき
る。なお上記固着材料は金属材料の他に、酸化
物、窒化物、硼化物等の無機材料も使用でき、基
材および突起を構成する材料その他の条件を勘案
して適宜選定する。
ニウム合金溶湯の例を示したが、セラミツクス部
材を構成する突起の材料を適宜選定することによ
り、鋳鉄等他の鋳ぐるみ金属を使用することもで
きる。また基材と突起との固着面に介在させる固
着材料は、本実施例に示す金属箔の他に、薄板状
のもの膜状のものも使用できる他、メツキ若しく
はメタライジング処理の手段も使用できる。更に
また鋳造手段は通常の重力構造のみならず、ダイ
カスト鋳造、溶湯鍛造の手段であつても応用でき
る。なお上記固着材料は金属材料の他に、酸化
物、窒化物、硼化物等の無機材料も使用でき、基
材および突起を構成する材料その他の条件を勘案
して適宜選定する。
本発明は以上記述のように、必要部分のみ耐熱
性および／または耐摩耗性を有し、他の部分は安
価若しくは靭性を要するような複合材を、最も一
般的かつ量産性に優れる鋳ぐるみ手段によつて得
るものであるから、下記の効果を奏することがで
きる。
性および／または耐摩耗性を有し、他の部分は安
価若しくは靭性を要するような複合材を、最も一
般的かつ量産性に優れる鋳ぐるみ手段によつて得
るものであるから、下記の効果を奏することがで
きる。
(1) 比較的複雑な形状の構造部材であつても容易
かつ量産することができる。
かつ量産することができる。
(2) 難加工材であるとセラミツクスの加工部分が
少なくなるため、加工時間を短縮できる。
少なくなるため、加工時間を短縮できる。
(3) 鋳ぐるみ金属による凝固後の圧縮力は、セラ
ミツクス部材の構成部材である金属材料のみか
らなる突起部分のみに作用するに留まるため、
セラミツクスの部分の割れその他の悪影響を及
ぼさない。
ミツクス部材の構成部材である金属材料のみか
らなる突起部分のみに作用するに留まるため、
セラミツクスの部分の割れその他の悪影響を及
ぼさない。
(4) 基材と突起との固着一体化は、突き合せ加熱
拡散整合を含む強力な接合であるため、セラミ
ツクス部材の強度は充分保証されると共に、バ
ラツキが少なく信頼性が高い。
拡散整合を含む強力な接合であるため、セラミ
ツクス部材の強度は充分保証されると共に、バ
ラツキが少なく信頼性が高い。
第１図は本発明の実施例を示す一部断面正面
図、第２図、第３図および第５図は夫々本発明の
実施例におけるセラミツクス部材の例を示す正面
図、第４図ａおよび同図ｂは各々本発明の実施例
における突起の横断面図である。 １：チツプ、１ａ：基材、２，２ａ，２ｂ：突
起、３：アルミニウム合金、４：箔。
図、第２図、第３図および第５図は夫々本発明の
実施例におけるセラミツクス部材の例を示す正面
図、第４図ａおよび同図ｂは各々本発明の実施例
における突起の横断面図である。 １：チツプ、１ａ：基材、２，２ａ，２ｂ：突
起、３：アルミニウム合金、４：箔。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ セラミツクスからなる基材と金属材料のみか
らなる突起とを固着し、突起外周面に鋳ぐるみ金
属を密着させたことを特徴とするセラミツクスと
金属との接合体。 ２ 突起を構成する金属材料と鋳ぐるみ金属とが
同材質である特許請求の範囲第１項記載のセラミ
ツクスと金属との接合体。 ３ 鋳ぐるみ金属がAlまたはAl合金である特許
請求の範囲第１項若しくは第２項記載のセラミツ
クスと金属との接合体。 ４ 鋳ぐるみ金属が鉄系合金である特許請求の範
囲第１項または第２項記載のセラミツクスと金属
との接合体。 ５ 突起を構成する金属材料が鉄系合金であり、
鋳ぐるみ金属が非鉄合金である特許請求の範囲第
１項記載のセラミツクスと金属との接合体。 ６ セラミツクスがシリコン系セラミツクスであ
る特許請求の範囲第１項〜第５項何れかに記載の
セラミツクスと金属との接合体。 ７ セラミツクスからなる基材に、金属材料のみ
からなる突起を、直接または固着材料を介して突
き合わせ、加熱および／または加圧して突起を前
記基材に固着してセラミツクス部材を形成し、こ
のセラミツクス部材を予め鋳型内の所定位置に装
入しておき、突起を介してセラミツクス部材を鋳
ぐるむことを特徴とするセラミツクスと金属との
接合体の製造方法。 ８ セラミツクスからなる基材に、金属材料のみ
からなる突起を、直接または固着材料を介して突
き合わせ、加熱および／または加圧して突起を前
記基材に固着すると共に、突起を塑性変形させて
外周面に凹凸部を有するセラミツクス部材を形成
し、このセラミツクス部材を予め鋳型内の所定位
置に装入しておき、突起を介してセラミツクス部
材を鋳ぐるむことを特徴とするセラミツクスと金
属との接合体の製造方法。 ９ 加熱および／または加圧を非酸化性または弱
酸化性雰囲気で行う特許請求の範囲第７項若しく
は第８項記載のセラミツクスと金属との接合体の
製造方法。 １０ 金属材料がAlまたはAl合金である特許請
求の範囲第７項〜第９項何れかに記載のセラミツ
クスと金属との接合体の製造方法。 １１ セラミツクスがシリコン系セラミツクスで
ある特許請求の範囲第７項〜第１０項何れかに記
載のセラミツクスと金属との接合体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60208163A JPS6268669A (ja) | 1985-09-20 | 1985-09-20 | セラミツクスと金属との接合体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60208163A JPS6268669A (ja) | 1985-09-20 | 1985-09-20 | セラミツクスと金属との接合体及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6268669A JPS6268669A (ja) | 1987-03-28 |
| JPH0525589B2 true JPH0525589B2 (ja) | 1993-04-13 |
Family
ID=16551696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60208163A Granted JPS6268669A (ja) | 1985-09-20 | 1985-09-20 | セラミツクスと金属との接合体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6268669A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0891951A (ja) * | 1994-09-22 | 1996-04-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | アルミニウムと窒化ケイ素の接合体およびその製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57148013A (en) * | 1981-03-09 | 1982-09-13 | Mazda Motor Corp | Method of manufacturing rocker arm of aluminum |
| JPS5913563A (ja) * | 1982-07-15 | 1984-01-24 | Toyota Motor Corp | ロツカア−ムの製造方法 |
-
1985
- 1985-09-20 JP JP60208163A patent/JPS6268669A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6268669A (ja) | 1987-03-28 |
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