JPH0580434B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0580434B2 JPH0580434B2 JP60008722A JP872285A JPH0580434B2 JP H0580434 B2 JPH0580434 B2 JP H0580434B2 JP 60008722 A JP60008722 A JP 60008722A JP 872285 A JP872285 A JP 872285A JP H0580434 B2 JPH0580434 B2 JP H0580434B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sic
- cemented carbide
- composite member
- ceramic
- composite
- 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 - Lifetime
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- 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＞
この発明はセラミツクスと超硬合金を接合した
複合部材に関するものである。
複合部材に関するものである。
＜従来の技術とその問題点＞
Si3N4やSiCなどのセラミツクスを自動車部品
や耐摩耗用部品あるいは切削工具として使用する
場合、金属と接合することが不可欠である。
や耐摩耗用部品あるいは切削工具として使用する
場合、金属と接合することが不可欠である。
ところが、Si3N4やSiCなどのセラミツクスは
金属と濡れにくいため、該Si3N4やSiCの表面を
メタライズしたり、酸化処理などで表面層の改質
を行なつたのち、加圧下、非酸化性雰囲気で接合
を行なつていた。
金属と濡れにくいため、該Si3N4やSiCの表面を
メタライズしたり、酸化処理などで表面層の改質
を行なつたのち、加圧下、非酸化性雰囲気で接合
を行なつていた。
Si3N4やSiCなどのセラミツクスと金属の接合
技術は実験室規模での検討はなされているが、生
産規模、実際の製品での検討は現状ではまだ不充
分であり、安定して高い強度のえられる接合は得
られていない。特に複雑形状の場合はバルク・形
状の影響を受けやすいため非常に難しい。
技術は実験室規模での検討はなされているが、生
産規模、実際の製品での検討は現状ではまだ不充
分であり、安定して高い強度のえられる接合は得
られていない。特に複雑形状の場合はバルク・形
状の影響を受けやすいため非常に難しい。
＜問題点を解決するための手段＞
この発明は上述の現状に鑑みて、如何なる環境
下でもまた如何なる形状でも安定した接合状態が
実現可能なSi3N4又はSiCセラミツクス複合部材
について検討の結果、この発明の至つたものであ
る。
下でもまた如何なる形状でも安定した接合状態が
実現可能なSi3N4又はSiCセラミツクス複合部材
について検討の結果、この発明の至つたものであ
る。
即ち、この発明はSi3N4又はSiCセラミツクス
部材の一端面に金属部材との接合を助けるため薄
い超硬合金を接合したことを特徴とするものであ
る。
部材の一端面に金属部材との接合を助けるため薄
い超硬合金を接合したことを特徴とするものであ
る。
尚、この発明における超硬合金とはWCやTiC
等の硬質炭化物系主成分とこれを結合させるCo
等の金属から構成されるサーメツト材である。
等の硬質炭化物系主成分とこれを結合させるCo
等の金属から構成されるサーメツト材である。
この発明の構成はSi3N4、SiCなどのセラミツ
クスと薄い超硬合金介在層を設けて接合して
Si3N4又はSiCセラミツクス複合部材とするもの
であるが、この複合化によつてこの複合部材の超
硬合金部を介してセラミツクスと金属とのロウ付
け、半田付け接合を容易にしたものである。
クスと薄い超硬合金介在層を設けて接合して
Si3N4又はSiCセラミツクス複合部材とするもの
であるが、この複合化によつてこの複合部材の超
硬合金部を介してセラミツクスと金属とのロウ付
け、半田付け接合を容易にしたものである。
また、この発明は熱膨張率の低いSi3N4、SiC
とサーメツトのうちでも最も熱膨張率の低い超硬
質合金とを組み合わせて接合したことを特徴とす
るものである。
とサーメツトのうちでも最も熱膨張率の低い超硬
質合金とを組み合わせて接合したことを特徴とす
るものである。
このような組み合せとすることによつてこの発
明の複合部材と金属部材とを接合する現場におい
て、ロウ付けやAlの鋳込みの等の接合時に熱が
加わるが、この時にこの発明の複合材の場合、複
合された両者の熱膨張差が小さいのでSi3N4と超
硬合金の接合層に発生する応力を小さくすること
ができる。
明の複合部材と金属部材とを接合する現場におい
て、ロウ付けやAlの鋳込みの等の接合時に熱が
加わるが、この時にこの発明の複合材の場合、複
合された両者の熱膨張差が小さいのでSi3N4と超
硬合金の接合層に発生する応力を小さくすること
ができる。
即ち、接合後、再加熱してもSi3N4又はSiCセ
ラミツクスは外れるおそれが極めて少ない。
ラミツクスは外れるおそれが極めて少ない。
第１図はこの発明のSi3N4又はSiCセラミツク
ス複合部材Ａの一例としてSi3N4セラミツクス１
と超硬合金２を接合した状態図、第２図は応用例
として、この発明のセラミツクス複合部材Ａをロ
ツカーアーム部材３に現場にてロウ付け接合した
状態を示すものである。
ス複合部材Ａの一例としてSi3N4セラミツクス１
と超硬合金２を接合した状態図、第２図は応用例
として、この発明のセラミツクス複合部材Ａをロ
ツカーアーム部材３に現場にてロウ付け接合した
状態を示すものである。
この発明の第１の実施の態様としてはSi3N4又
はSiCと超硬合金の接合を助けるためSi3N4又は
SiCと超硬合金板の接合面に軟質金属の介在層を
設け接合を行うことを特徴とする。
はSiCと超硬合金の接合を助けるためSi3N4又は
SiCと超硬合金板の接合面に軟質金属の介在層を
設け接合を行うことを特徴とする。
これによつてセラミツクスSi3N4、SiC部と超
硬合金部との熱膨張率差で生じる熱応力が当該軟
質金属の塑性変形により吸収されるためセラミツ
クス部の熱応力による欠陥の発生が防止され強力
な接合層が得られる。
硬合金部との熱膨張率差で生じる熱応力が当該軟
質金属の塑性変形により吸収されるためセラミツ
クス部の熱応力による欠陥の発生が防止され強力
な接合層が得られる。
第３図は介在層４にてSi3N41と超硬合金板２
を接合したセラミツクス複合部材Ｂの１例を示す
ものである。
を接合したセラミツクス複合部材Ｂの１例を示す
ものである。
そしてこの場合の介在層としては、Al、Cu、
Ni、Al−Si、Ti、Nbなどの軟質金属から選ばれ
た材料とする。
Ni、Al−Si、Ti、Nbなどの軟質金属から選ばれ
た材料とする。
さらに超硬合金とSi3N4又はSiCを接合するこ
の発明のより好ましい別の実施態様として、Si3
又はSiCの表面をスパツタリングしたのちTi、
Nb、Zrなどの活性金属をコーテイングし、その
後、前記Alなどの軟質金属を重ねる方法である。
の発明のより好ましい別の実施態様として、Si3
又はSiCの表面をスパツタリングしたのちTi、
Nb、Zrなどの活性金属をコーテイングし、その
後、前記Alなどの軟質金属を重ねる方法である。
予め活性金属をSi3N4、SiC表面にコーテイン
グするのはこれらのセラミツクス接合界面は金属
との反応性に乏しいため超硬合金との接合をより
一層確実にするためである。
グするのはこれらのセラミツクス接合界面は金属
との反応性に乏しいため超硬合金との接合をより
一層確実にするためである。
以上の二態様ともに加圧下あるいは無負荷で加
熱することにより接合可能である。
熱することにより接合可能である。
＜実施例＞
以下、この発明を実施例により説明する。
実施例 １
外径30mm、厚み10mmのSi3N4の端面を＃200の
ダイヤ砥石で研摩した後、炉中で真空下
10-6Torrにて排気し、その後炉内が10-3Torrに
なるようにArガスを導入し、スパツタリングを
行なつた。
ダイヤ砥石で研摩した後、炉中で真空下
10-6Torrにて排気し、その後炉内が10-3Torrに
なるようにArガスを導入し、スパツタリングを
行なつた。
さらにSi3N4表面にTiを0.5μｍコーテイングし
た。
た。
次いでこのTiコーテイングしたSi3N4と外径30
mm、厚さ２mmの超硬合金板を合わせ、その間に介
在層として板厚0.5mmのAl板を挿入した。
mm、厚さ２mmの超硬合金板を合わせ、その間に介
在層として板厚0.5mmのAl板を挿入した。
この状態でAr気流中660〜700℃で無加圧下加
熱を行なつた結果、接合剪断強度15Kg／mm2の強固
な接合体が得られた。
熱を行なつた結果、接合剪断強度15Kg／mm2の強固
な接合体が得られた。
その後該接合体を20mm角の形状に切出しAgロ
ウを用いてロツカーアームにロウ付けを行なつ
た。熱応力による接合部の割れは生じなかつた。
ウを用いてロツカーアームにロウ付けを行なつ
た。熱応力による接合部の割れは生じなかつた。
該Si3N4複合体は自動車の部品として高性能を
示した。
示した。
実施例 ２
実施例１に示した方法で得たSi3N4複合部材を
タペツトとして鋼部品とロウ付けを行なつた。こ
の場合も接合部の割れはみられなかつた。
タペツトとして鋼部品とロウ付けを行なつた。こ
の場合も接合部の割れはみられなかつた。
このSi3N4タペツトは耐摩耗性に優れたもので
寿命は従来の鋼タペツトの10倍以上であつた。
寿命は従来の鋼タペツトの10倍以上であつた。
実施例 ３
外径30mm、厚さ20mmのSiCに外径30mm、厚み５
mmの超硬合金を実施例１の方法に100Kg／cm2の加
圧を追加した条件で接合した。
mmの超硬合金を実施例１の方法に100Kg／cm2の加
圧を追加した条件で接合した。
該SiC複合部材をピストンヘツドにCuロウ付け
したところロウ付けによる接合部の熱応力損傷は
みられなかつた。この接合部品を自動車エンジン
試験装置にエンジンのピストンヘツドとして取付
けて連続運転を行つたところ破損のおそれもなく
使用できることがわかつた。
したところロウ付けによる接合部の熱応力損傷は
みられなかつた。この接合部品を自動車エンジン
試験装置にエンジンのピストンヘツドとして取付
けて連続運転を行つたところ破損のおそれもなく
使用できることがわかつた。
実施例 ４
外径30mm、厚み20mmのSi3N4の端面を＃200の
ダイヤ砥石で研摩し、厚さ0.5mmのNi板を介在さ
せ、厚１mmの超鋼合金を合わせ、100Kg／cm2の加
圧下、900℃で30分加熱し、複合部材を得た。こ
の時の雰囲気は１×10-5Torrの真空であつた。
この複合部材を耐熱合金（Ni基）を銀ロウを用
いてロウ付けしたところ、複合部に割れのない接
合体がえられた。接合体から外径10mmの試験片を
切り出して引張り強度を測定したところ前記複合
部・耐熱合金とのロウ付け部とも10Kg／mm2以上の
高い強度を示した。
ダイヤ砥石で研摩し、厚さ0.5mmのNi板を介在さ
せ、厚１mmの超鋼合金を合わせ、100Kg／cm2の加
圧下、900℃で30分加熱し、複合部材を得た。こ
の時の雰囲気は１×10-5Torrの真空であつた。
この複合部材を耐熱合金（Ni基）を銀ロウを用
いてロウ付けしたところ、複合部に割れのない接
合体がえられた。接合体から外径10mmの試験片を
切り出して引張り強度を測定したところ前記複合
部・耐熱合金とのロウ付け部とも10Kg／mm2以上の
高い強度を示した。
＜発明の効果＞
以上、詳述したように、この発明のセラミツク
ス複合部材はその超硬合金層を介して容易に金属
部材と接合することができるため、自動車エンジ
ンや耐摩耗部品あるいは切削工具としていた場合
セラミツクスの優れた特性を利用することが可能
となり、その結果長時間の使用が可能となつた。
ス複合部材はその超硬合金層を介して容易に金属
部材と接合することができるため、自動車エンジ
ンや耐摩耗部品あるいは切削工具としていた場合
セラミツクスの優れた特性を利用することが可能
となり、その結果長時間の使用が可能となつた。
第１図はこの発明のセラミツクス複合部材の一
例を示す説明図、第２図はロツカーアームにこの
発明の複合部材をロウ付けした状態を示す説明
図、第３図は介在層をもつてセラミツクスと超硬
合金を接合したこの発明の複合部材を示す説明図
である。 １……セラミツクス、２……超硬合金、４……
介在層。
例を示す説明図、第２図はロツカーアームにこの
発明の複合部材をロウ付けした状態を示す説明
図、第３図は介在層をもつてセラミツクスと超硬
合金を接合したこの発明の複合部材を示す説明図
である。 １……セラミツクス、２……超硬合金、４……
介在層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Si3N4又はSiCからなるセラミツクス部材と
超硬合金板とが接合された複合部材であつて両者
の間に接合層としてAl、Cu、Ni、Al−Si、Ti、
Nbのいずれかの軟質金属板を介在させたことを
特徴とするセラミツクス複合部材。 ２ 前記特許請求の範囲第１項記載の複合部材に
おいて予め前記セラミツクス部材表面にスパツタ
リングされたTi、Nb、Zrのいずれかの活性金属
層を設けた後、前記軟質金属板を介在させたこと
を特徴とするセラミツクス複合部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP872285A JPS61168577A (ja) | 1985-01-21 | 1985-01-21 | セラミツクス複合部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP872285A JPS61168577A (ja) | 1985-01-21 | 1985-01-21 | セラミツクス複合部材 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28427194A Division JPH07165475A (ja) | 1994-10-24 | 1994-10-24 | セラミックス部材と金属部材の接合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61168577A JPS61168577A (ja) | 1986-07-30 |
| JPH0580434B2 true JPH0580434B2 (ja) | 1993-11-09 |
Family
ID=11700840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP872285A Granted JPS61168577A (ja) | 1985-01-21 | 1985-01-21 | セラミツクス複合部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61168577A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0686340B2 (ja) * | 1988-01-16 | 1994-11-02 | 長崎県 | 固形金属とセラミックスの接合方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5813512B2 (ja) * | 1975-09-23 | 1983-03-14 | 住友電気工業株式会社 | フクゴウセラミツクコウグ |
| JPS5938376A (ja) * | 1982-08-26 | 1984-03-02 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 高速切削用工具 |
| JPS60226464A (ja) * | 1984-04-20 | 1985-11-11 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックと金属との接合構造 |
-
1985
- 1985-01-21 JP JP872285A patent/JPS61168577A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61168577A (ja) | 1986-07-30 |
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