JPH0940476A - アルミニウム合金部材とセラミックス部材との接合体 - Google Patents
アルミニウム合金部材とセラミックス部材との接合体Info
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- JPH0940476A JPH0940476A JP11015296A JP11015296A JPH0940476A JP H0940476 A JPH0940476 A JP H0940476A JP 11015296 A JP11015296 A JP 11015296A JP 11015296 A JP11015296 A JP 11015296A JP H0940476 A JPH0940476 A JP H0940476A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の課題は、高強度なアルミニウム合金
部材とセラミックス部材とが強固に接合された接合体を
提供することである。 【解決手段】 時効硬化型アルミニウム合金部材とセラ
ミックス部材とが非熱処理型アルミニウム合金からなる
中間部材を介して接合されているアルミニウム合金部材
とセラミックス部材との接合体である。
部材とセラミックス部材とが強固に接合された接合体を
提供することである。 【解決手段】 時効硬化型アルミニウム合金部材とセラ
ミックス部材とが非熱処理型アルミニウム合金からなる
中間部材を介して接合されているアルミニウム合金部材
とセラミックス部材との接合体である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム合金部材
とセラミックス部材との接合体に関し、更に詳しくは自
動車、航空機、鉄道車両等に用いられる構造部材や超音
波加工に用いられるホーンに代表される加工工具等の産
業部品に関する。
とセラミックス部材との接合体に関し、更に詳しくは自
動車、航空機、鉄道車両等に用いられる構造部材や超音
波加工に用いられるホーンに代表される加工工具等の産
業部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム又はその合金は、一般の鉄
系材料に比べて軽量、高熱伝導、高電気伝導、高耐食性
などの利点を有する。特に時効硬化型アルミニウム合金
であるＪＩＳ２０００系のアルミニウム合金、ＪＩＳ６
０００系のアルミニウム合金、ＪＩＳ７０００系のアル
ミニウム合金は熱処理により高い材料強度が得られるた
め、構造部材として広く用いられている。一方、セラミ
ックス材料は耐摩耗性、耐食性、耐熱性に優れるためア
ルミニウム合金と複合化することにより優れた機能を具
備せしめることが可能となる。かかる複合化の手段とし
ては、鋳ぐるみやろう付接合が一般的に知られている。
系材料に比べて軽量、高熱伝導、高電気伝導、高耐食性
などの利点を有する。特に時効硬化型アルミニウム合金
であるＪＩＳ２０００系のアルミニウム合金、ＪＩＳ６
０００系のアルミニウム合金、ＪＩＳ７０００系のアル
ミニウム合金は熱処理により高い材料強度が得られるた
め、構造部材として広く用いられている。一方、セラミ
ックス材料は耐摩耗性、耐食性、耐熱性に優れるためア
ルミニウム合金と複合化することにより優れた機能を具
備せしめることが可能となる。かかる複合化の手段とし
ては、鋳ぐるみやろう付接合が一般的に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、セラミックス
部材を鋳ぐるみした複合体は、アルミニウム合金が鋳造
のまま用いられるのでアルミニウム合金自体の強度が低
い。また、一般に鋳ぐるみしたものは圧延等の加工によ
り高強度となるが、セラミックス部材を既に鋳ぐるみし
たものは加工が困難である。一方、ろう付接合によれば
アルミニウム合金とセラミックス部材との複合化は可能
であるが、通常ろう付け接合は４００℃以上で行なわれ
るためアルミニウム合金自体が鈍ってしまい、やはりア
ルミニウム合金自体の強度が低い。このためろう付接合
の終了後に溶体化処理及び時効処理が必要となるが、通
常溶体化は４５０℃から５５０℃の温度範囲から水焼入
れすることにより行なわれ、このときアルミニウム合金
が一層硬化する。これに伴って発生する熱応力（熱膨張
差に起因する残留応力）によりセラミックス部材にクラ
ックが発生したり、接合面が剥離する等の不具合が生じ
ることがあった。この熱応力は、セラミックス材料がア
ルミニウム合金に比べ、熱膨張係数が小さいためであ
る。
部材を鋳ぐるみした複合体は、アルミニウム合金が鋳造
のまま用いられるのでアルミニウム合金自体の強度が低
い。また、一般に鋳ぐるみしたものは圧延等の加工によ
り高強度となるが、セラミックス部材を既に鋳ぐるみし
たものは加工が困難である。一方、ろう付接合によれば
アルミニウム合金とセラミックス部材との複合化は可能
であるが、通常ろう付け接合は４００℃以上で行なわれ
るためアルミニウム合金自体が鈍ってしまい、やはりア
ルミニウム合金自体の強度が低い。このためろう付接合
の終了後に溶体化処理及び時効処理が必要となるが、通
常溶体化は４５０℃から５５０℃の温度範囲から水焼入
れすることにより行なわれ、このときアルミニウム合金
が一層硬化する。これに伴って発生する熱応力（熱膨張
差に起因する残留応力）によりセラミックス部材にクラ
ックが発生したり、接合面が剥離する等の不具合が生じ
ることがあった。この熱応力は、セラミックス材料がア
ルミニウム合金に比べ、熱膨張係数が小さいためであ
る。
【０００４】本発明の課題は、高強度なアルミニウム合
金部材とセラミックス部材とが強固に接合された接合体
を提供することである。
金部材とセラミックス部材とが強固に接合された接合体
を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用】その第１の手段
は、時効硬化型アルミニウム合金部材とセラミックス部
材とが非熱処理型アルミニウム合金からなる中間部材を
介して接合されているアルミニウム合金部材とセラミッ
クス部材との接合体である。第１の手段の接合体は、溶
体化処理（焼入れ）により又は使用時の熱間において
も、時効硬化型アルミニウム合金は硬化するが非熱処理
型アルミニウム合金は硬化しない。従って非熱処理型ア
ルミニウム合金からなる中間部材は、時効処理型アルミ
ニウム合金部材とセラミックス部材との間で応力緩衝層
として有効に機能する。更に部材間に生ずる各部材の熱
膨張係数の差に起因するセラミックス部材に発生するク
ラックや、中間部材とセラミックス部材との接合面の剥
離を防止することができる。その第２の手段は、時効硬
化型アルミニウム合金部材とセラミックス部材とが非熱
処理型アルミニウム合金からなる中間部材を２以上介し
て接合されているアルミニウム合金部材とセラミックス
部材との接合体である。第２の手段の接合体は、第１の
手段の接合体と同様の作用を有する他に中間部材の数が
多い分、更に中間部材が応力緩衝層として有効に機能
し、部材間に生ずる各部材の熱膨張係数の差に起因する
セラミックス部材に発生するクラックや、中間部材とセ
ラミックス部材との接合面の剥離を防止することができ
る。
は、時効硬化型アルミニウム合金部材とセラミックス部
材とが非熱処理型アルミニウム合金からなる中間部材を
介して接合されているアルミニウム合金部材とセラミッ
クス部材との接合体である。第１の手段の接合体は、溶
体化処理（焼入れ）により又は使用時の熱間において
も、時効硬化型アルミニウム合金は硬化するが非熱処理
型アルミニウム合金は硬化しない。従って非熱処理型ア
ルミニウム合金からなる中間部材は、時効処理型アルミ
ニウム合金部材とセラミックス部材との間で応力緩衝層
として有効に機能する。更に部材間に生ずる各部材の熱
膨張係数の差に起因するセラミックス部材に発生するク
ラックや、中間部材とセラミックス部材との接合面の剥
離を防止することができる。その第２の手段は、時効硬
化型アルミニウム合金部材とセラミックス部材とが非熱
処理型アルミニウム合金からなる中間部材を２以上介し
て接合されているアルミニウム合金部材とセラミックス
部材との接合体である。第２の手段の接合体は、第１の
手段の接合体と同様の作用を有する他に中間部材の数が
多い分、更に中間部材が応力緩衝層として有効に機能
し、部材間に生ずる各部材の熱膨張係数の差に起因する
セラミックス部材に発生するクラックや、中間部材とセ
ラミックス部材との接合面の剥離を防止することができ
る。
【０００６】ここで時効硬化型アルミニウム合金は、例
えばＪＩＳ２０００系に規定されるＡｌ−Ｃｕ系、ＪＩ
Ｓ６０００系に規定されるＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系、ＪＩＳ
７０００系に規定されるＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系、あるいは
ＪＩＳＡＣ２Ａ、ＪＩＳＡＣ４Ａ等に代表される合金鋳
物，ＡＤＣ１０等に代表されるダイキャスト合金等のア
ルミニウム合金である。即ち、例えば、４００〜６００
℃程度の接合熱処理により、材料の硬さが低下し、再度
溶体化及び時効硬化処理を必要とするようなアルミニウ
ム合金である。また非熱処理型アルミニウム合金は、例
えばＪＩＳ１０００系に規定される純Ａｌ系、ＪＩＳ３
０００系に規定されるＡｌ−Ｍｎ系、ＪＩＳ４０００系
に規定されるＡｌ−Ｓｉ系、ＪＩＳ５０００系に規定さ
れるＡｌ−Ｍｇ系のアルミニウム合金である。前記非熱
処理型アルミニウム合金は、Ａｌ−Ｍｇ系合金であるこ
とが好ましい。それは、例えばＪＩＳ５０００系のＡｌ
−Ｍｇ系アルミニウム合金は、例えばＪＩＳ３０００系
のＡｌ−Ｍｎ系アルミニウム合金に比して強度が高いの
で耐力を向上させつつ応力緩和機能を維持できるからで
ある。また、前記非熱処理型アルミニウム合金は、Ａｌ
を９９重量％以上含有すること、いわゆる純Ａｌ系アル
ミニウムが好ましい。それは、Ａｌを９９重量％以上含
有する純Ａｌ系アルミニウムは、軟質であり応力緩和に
大きく寄与するからである。
えばＪＩＳ２０００系に規定されるＡｌ−Ｃｕ系、ＪＩ
Ｓ６０００系に規定されるＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系、ＪＩＳ
７０００系に規定されるＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系、あるいは
ＪＩＳＡＣ２Ａ、ＪＩＳＡＣ４Ａ等に代表される合金鋳
物，ＡＤＣ１０等に代表されるダイキャスト合金等のア
ルミニウム合金である。即ち、例えば、４００〜６００
℃程度の接合熱処理により、材料の硬さが低下し、再度
溶体化及び時効硬化処理を必要とするようなアルミニウ
ム合金である。また非熱処理型アルミニウム合金は、例
えばＪＩＳ１０００系に規定される純Ａｌ系、ＪＩＳ３
０００系に規定されるＡｌ−Ｍｎ系、ＪＩＳ４０００系
に規定されるＡｌ−Ｓｉ系、ＪＩＳ５０００系に規定さ
れるＡｌ−Ｍｇ系のアルミニウム合金である。前記非熱
処理型アルミニウム合金は、Ａｌ−Ｍｇ系合金であるこ
とが好ましい。それは、例えばＪＩＳ５０００系のＡｌ
−Ｍｇ系アルミニウム合金は、例えばＪＩＳ３０００系
のＡｌ−Ｍｎ系アルミニウム合金に比して強度が高いの
で耐力を向上させつつ応力緩和機能を維持できるからで
ある。また、前記非熱処理型アルミニウム合金は、Ａｌ
を９９重量％以上含有すること、いわゆる純Ａｌ系アル
ミニウムが好ましい。それは、Ａｌを９９重量％以上含
有する純Ａｌ系アルミニウムは、軟質であり応力緩和に
大きく寄与するからである。
【０００７】前記中間部材の厚さは、０．１〜２．０ｍ
ｍであることが好ましい。０．１ｍｍ未満では応力緩和
機能に乏しく、２．０ｍｍを越えると効果があまり変わ
らないばかりか接合体に負荷が生じた時に中間部材に降
伏が起きることがあり好ましくない。また、前記中間部
材の厚さが、０．１〜１．０ｍｍであることが好まし
い。０．１ｍｍ未満では上記と同様に応力緩和機能に乏
しく、１ｍｍ以下であれば上記の２ｍｍ以下の場合に比
し、更に中間部材に降伏が起こりにくい。前記時効硬化
型アルミニウム合金部材の硬さがＨｖ１００以上である
接合体が好ましい。Ｈｖ１００以上とすることにより耐
力２５０ＭＰａ程度の材料強度を確保できる。ここで、
「中間部材の厚さ」は、第１の手段及び第２の手段とも
に一つの中間部材の厚さを意味する。
ｍであることが好ましい。０．１ｍｍ未満では応力緩和
機能に乏しく、２．０ｍｍを越えると効果があまり変わ
らないばかりか接合体に負荷が生じた時に中間部材に降
伏が起きることがあり好ましくない。また、前記中間部
材の厚さが、０．１〜１．０ｍｍであることが好まし
い。０．１ｍｍ未満では上記と同様に応力緩和機能に乏
しく、１ｍｍ以下であれば上記の２ｍｍ以下の場合に比
し、更に中間部材に降伏が起こりにくい。前記時効硬化
型アルミニウム合金部材の硬さがＨｖ１００以上である
接合体が好ましい。Ｈｖ１００以上とすることにより耐
力２５０ＭＰａ程度の材料強度を確保できる。ここで、
「中間部材の厚さ」は、第１の手段及び第２の手段とも
に一つの中間部材の厚さを意味する。
【０００８】ところで、第２の手段のように２以上の中
間部材を介した接合体は、個々の中間部材の厚みが２．
０ｍｍ以下であっても、合計した中間部材の厚みが２．
０ｍｍを越える場合がある。この場合には、個々の中間
部材が応力緩衝層として個々に機能し、部材間に生ずる
各部材の熱膨張係数の差に起因するセラミックス部材に
発生するクラックや、中間部材とセラミックス部材との
接合面の剥離を防止することができる。即ち、合計した
中間部材の厚みが２．０ｍｍを越えた場合は、個々の中
間部材の厚みが２．０ｍｍを越えた場合に比べ、中間部
材同士の接合界面が更に応力緩衝層として機能する。ま
た、第２の手段のように２以上の中間部材を介した接合
体の好ましい態様の中間部材の厚さを０．１〜１．０ｍ
ｍとした場合であっても、同様である。つまり、個々の
中間部材の厚みが１．０ｍｍ以下であっても、合計した
中間部材の厚みが１．０ｍｍを越える場合がある。この
場合には、個々の中間部材が応力緩衝層として個々に機
能し、部材間に生ずる各部材の熱膨張係数の差に起因す
るセラミックス部材に発生するクラックや、中間部材と
セラミックス部材との接合面の剥離を防止することがで
きる。即ち、合計した中間部材の厚みが１．０ｍｍを越
えた場合は、個々の中間部材の厚みが１．０ｍｍを越え
た場合に比べ、中間部材同士の接合界面が更に応力緩衝
層として機能する。またセラミックスは、例えば、Ａｌ
2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｓｉ3Ｎ4 、ＡｌＮ、ＳｉＣ或いはこれ
らの複合材、又は超硬、サーメット等の低膨張焼結材料
等周知の材料が使用可能である。ここで、溶体化処理と
は、高温に加熱して析出相を母相中に溶かし込み、これ
を急冷する処理をいう。
間部材を介した接合体は、個々の中間部材の厚みが２．
０ｍｍ以下であっても、合計した中間部材の厚みが２．
０ｍｍを越える場合がある。この場合には、個々の中間
部材が応力緩衝層として個々に機能し、部材間に生ずる
各部材の熱膨張係数の差に起因するセラミックス部材に
発生するクラックや、中間部材とセラミックス部材との
接合面の剥離を防止することができる。即ち、合計した
中間部材の厚みが２．０ｍｍを越えた場合は、個々の中
間部材の厚みが２．０ｍｍを越えた場合に比べ、中間部
材同士の接合界面が更に応力緩衝層として機能する。ま
た、第２の手段のように２以上の中間部材を介した接合
体の好ましい態様の中間部材の厚さを０．１〜１．０ｍ
ｍとした場合であっても、同様である。つまり、個々の
中間部材の厚みが１．０ｍｍ以下であっても、合計した
中間部材の厚みが１．０ｍｍを越える場合がある。この
場合には、個々の中間部材が応力緩衝層として個々に機
能し、部材間に生ずる各部材の熱膨張係数の差に起因す
るセラミックス部材に発生するクラックや、中間部材と
セラミックス部材との接合面の剥離を防止することがで
きる。即ち、合計した中間部材の厚みが１．０ｍｍを越
えた場合は、個々の中間部材の厚みが１．０ｍｍを越え
た場合に比べ、中間部材同士の接合界面が更に応力緩衝
層として機能する。またセラミックスは、例えば、Ａｌ
2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｓｉ3Ｎ4 、ＡｌＮ、ＳｉＣ或いはこれ
らの複合材、又は超硬、サーメット等の低膨張焼結材料
等周知の材料が使用可能である。ここで、溶体化処理と
は、高温に加熱して析出相を母相中に溶かし込み、これ
を急冷する処理をいう。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の一の実施の形態を図１
（図２）に示す。アルミニウム合金部材とセラミックス
部材との接合体１は、図１に示すように時効硬化型アル
ミニウム合金部材３とセラミックス部材２とが非熱処理
型アルミニウム合金からなる中間部材４を介して接合さ
れている。本発明の他の実施の形態である接合体の接合
する直前の状態を図３に示す。アルミニウム合金部材と
セラミックス部材との接合体１は、時効硬化型アルミニ
ウム合金部材３とセラミックス部材２とを非熱処理型ア
ルミニウム合金からなる中間部材４及び中間部材８を介
して接合することにより得ることができる。本発明の他
の実施の形態である接合体の接合する直前の状態を図４
に示す。アルミニウム合金部材とセラミックス部材との
接合体１は、時効硬化型アルミニウム合金部材３とセラ
ミックス部材２とを非熱処理型アルミニウム合金からな
る中間部材４、中間部材８及び中間部材１０を介して接
合することにより得ることができる。その具体的な接合
方法は、ろう付けによる接合が好ましいが、拡散接合、
摩擦圧接、はんだ付けも可能である。また、接合後に溶
体化処理、または溶体化処理及び時効硬化処理すること
により更に強固な接合体を得ることができる。
（図２）に示す。アルミニウム合金部材とセラミックス
部材との接合体１は、図１に示すように時効硬化型アル
ミニウム合金部材３とセラミックス部材２とが非熱処理
型アルミニウム合金からなる中間部材４を介して接合さ
れている。本発明の他の実施の形態である接合体の接合
する直前の状態を図３に示す。アルミニウム合金部材と
セラミックス部材との接合体１は、時効硬化型アルミニ
ウム合金部材３とセラミックス部材２とを非熱処理型ア
ルミニウム合金からなる中間部材４及び中間部材８を介
して接合することにより得ることができる。本発明の他
の実施の形態である接合体の接合する直前の状態を図４
に示す。アルミニウム合金部材とセラミックス部材との
接合体１は、時効硬化型アルミニウム合金部材３とセラ
ミックス部材２とを非熱処理型アルミニウム合金からな
る中間部材４、中間部材８及び中間部材１０を介して接
合することにより得ることができる。その具体的な接合
方法は、ろう付けによる接合が好ましいが、拡散接合、
摩擦圧接、はんだ付けも可能である。また、接合後に溶
体化処理、または溶体化処理及び時効硬化処理すること
により更に強固な接合体を得ることができる。
【００１０】ー実験例１ー セラミックス部材２として表１に示す各種セラミックス
よりなる丸棒（直径１０ｍｍ、長さ１０ｍｍ）を用意
し、接合面となる片側端面に蒸着法により厚さ１μｍの
Ａｌ膜５を成膜した。アルミニウム合金部材３として表
１に示すＪＩＳに規格する材料よりなる丸棒（直径１０
ｍｍ、長さ５０ｍｍ）を用意した。また非熱処理型アル
ミニウム合金からなる中間部材４として表１に示すＪＩ
Ｓに規格する材料よりなる円板（直径１０ｍｍ、厚さ
０．５ｍｍ）を準備した。ろう材６として、５８％Ｚｎ
−３０％Ａｌ−１０％Ｃｕー２％Ｓｉの合金箔（直径１
０ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍ）を準備し、これらを図２に
示す順番に重ね合せ、図示しない治具にセットした。こ
れらを加熱炉中にセットして窒素中にて、４７０℃で２
時間保持してろう付を行なった。得られた接合体１に溶
体化処理を行なった後、時効処理を行なった。溶体化処
理は、表１に記載の各温度に１時間保持したのち直ちに
図５に示す様にアルミニウム合金部材３の丸棒部分のみ
を水焼入れすることにより行なった。
よりなる丸棒（直径１０ｍｍ、長さ１０ｍｍ）を用意
し、接合面となる片側端面に蒸着法により厚さ１μｍの
Ａｌ膜５を成膜した。アルミニウム合金部材３として表
１に示すＪＩＳに規格する材料よりなる丸棒（直径１０
ｍｍ、長さ５０ｍｍ）を用意した。また非熱処理型アル
ミニウム合金からなる中間部材４として表１に示すＪＩ
Ｓに規格する材料よりなる円板（直径１０ｍｍ、厚さ
０．５ｍｍ）を準備した。ろう材６として、５８％Ｚｎ
−３０％Ａｌ−１０％Ｃｕー２％Ｓｉの合金箔（直径１
０ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍ）を準備し、これらを図２に
示す順番に重ね合せ、図示しない治具にセットした。こ
れらを加熱炉中にセットして窒素中にて、４７０℃で２
時間保持してろう付を行なった。得られた接合体１に溶
体化処理を行なった後、時効処理を行なった。溶体化処
理は、表１に記載の各温度に１時間保持したのち直ちに
図５に示す様にアルミニウム合金部材３の丸棒部分のみ
を水焼入れすることにより行なった。
【０００１１】なお比較例として、中間部材を用いずに
直接両部材を接合したもの（Ｎｏ.１４）についても同
様に溶体化処理後に時効処理を行なった。時効処理を完
了した接合体の少なくとも接合部の外周を直径９ｍｍと
なるまで円筒研削し、図６に示す様にアルミニウム合金
部材３側をクランプしてセラミックス部材２に荷重をか
ける片持曲げ試験にて接合強度を評価した。また、評価
終了後にアルミニウム合金部材３の丸棒を切断してビッ
カース硬度を測定した。結果を表１に示す。
直接両部材を接合したもの（Ｎｏ.１４）についても同
様に溶体化処理後に時効処理を行なった。時効処理を完
了した接合体の少なくとも接合部の外周を直径９ｍｍと
なるまで円筒研削し、図６に示す様にアルミニウム合金
部材３側をクランプしてセラミックス部材２に荷重をか
ける片持曲げ試験にて接合強度を評価した。また、評価
終了後にアルミニウム合金部材３の丸棒を切断してビッ
カース硬度を測定した。結果を表１に示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】本発明の実施例の接合体は、いずれもセラ
ミックス部材にクラックや部材同士の剥離の発生がなく
良好な接合強度を有したが、中間部材を用いない比較例
の接合体（Ｎｏ.１３、Ｎｏ.１４）は溶体化処理の際に
セラミックス部材にクラックが発生していた。結果から
分かるように中間部材が軟質で厚さが厚くなることによ
り、接合体の応力緩和が十分に行われていた。よって、
接合強度が上昇し、軟質である中間部材が変形するに至
ったと考えられる。中間部材が厚い分、変形の度合いが
大きかった（Ｎｏ.５、Ｎｏ.７、Ｎｏ.１２）。
ミックス部材にクラックや部材同士の剥離の発生がなく
良好な接合強度を有したが、中間部材を用いない比較例
の接合体（Ｎｏ.１３、Ｎｏ.１４）は溶体化処理の際に
セラミックス部材にクラックが発生していた。結果から
分かるように中間部材が軟質で厚さが厚くなることによ
り、接合体の応力緩和が十分に行われていた。よって、
接合強度が上昇し、軟質である中間部材が変形するに至
ったと考えられる。中間部材が厚い分、変形の度合いが
大きかった（Ｎｏ.５、Ｎｏ.７、Ｎｏ.１２）。
【００１４】ー実験例２ー セラミックス部材２として表２に示す各種セラミックス
よりなる丸棒（直径１０ｍｍ、長さ１０ｍｍ）を用意
し、接合面となる片側端面に蒸着法により厚さ１μｍの
Ａｌ膜５を成膜した。アルミニウム合金部材３として表
２に示すＪＩＳに規格する材料よりなる丸棒（直径１０
ｍｍ、長さ５０ｍｍ）を用意した。また非熱処理型アル
ミニウム合金からなる中間部材４、中間部材８として表
２に示すＪＩＳに規格する材料よりなる円板（直径１０
ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ）を準備した。ろう材６として、
５８％Ｚｎ−３０％Ａｌ−１０％Ｃｕー２％Ｓｉの合金
箔（直径１０ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍ）を準備し、これ
らを図３に示す順番に重ね合せ、図示しない治具にセッ
トした。これらを加熱炉中にセットして窒素中にて、４
７０℃で２時間保持してろう付を行なった。得られた接
合体１に溶体化処理を行なった後、時効処理を行なっ
た。溶体化処理は、表２に記載の各温度に１時間保持し
たのち直ちに図５に示す様にアルミニウム合金部材３の
丸棒部分のみを水焼入れすることにより行なった。時効
処理を完了した接合体の少なくとも接合部の外周を直径
９ｍｍとなるまで円筒研削し、図６に示す様にアルミニ
ウム合金部材３側をクランプしてセラミックス部材２に
荷重をかける片持曲げ試験にて接合強度を評価した。ま
た、評価終了後にアルミニウム合金部材３の丸棒を切断
してビッカース硬度を測定した。結果を表２に示す。
よりなる丸棒（直径１０ｍｍ、長さ１０ｍｍ）を用意
し、接合面となる片側端面に蒸着法により厚さ１μｍの
Ａｌ膜５を成膜した。アルミニウム合金部材３として表
２に示すＪＩＳに規格する材料よりなる丸棒（直径１０
ｍｍ、長さ５０ｍｍ）を用意した。また非熱処理型アル
ミニウム合金からなる中間部材４、中間部材８として表
２に示すＪＩＳに規格する材料よりなる円板（直径１０
ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ）を準備した。ろう材６として、
５８％Ｚｎ−３０％Ａｌ−１０％Ｃｕー２％Ｓｉの合金
箔（直径１０ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍ）を準備し、これ
らを図３に示す順番に重ね合せ、図示しない治具にセッ
トした。これらを加熱炉中にセットして窒素中にて、４
７０℃で２時間保持してろう付を行なった。得られた接
合体１に溶体化処理を行なった後、時効処理を行なっ
た。溶体化処理は、表２に記載の各温度に１時間保持し
たのち直ちに図５に示す様にアルミニウム合金部材３の
丸棒部分のみを水焼入れすることにより行なった。時効
処理を完了した接合体の少なくとも接合部の外周を直径
９ｍｍとなるまで円筒研削し、図６に示す様にアルミニ
ウム合金部材３側をクランプしてセラミックス部材２に
荷重をかける片持曲げ試験にて接合強度を評価した。ま
た、評価終了後にアルミニウム合金部材３の丸棒を切断
してビッカース硬度を測定した。結果を表２に示す。
【００１５】
【表２】
【００１６】本発明の実施例の接合体は、いずれもセラ
ミックス部材にクラックや部材同士の剥離の発生がなく
良好な接合強度を有した。結果から分かるように中間部
材が軟質で厚さが厚くなることにより、接合体の応力緩
和が十分に行われていた。よって、接合強度が上昇し、
軟質である中間部材が変形するに至ったと考えられる。
中間部材が厚い分、変形の度合いが大きかった（Ｎｏ.
２２）。また、実施例１に比べ、中間部材の数に起因
し、全体的に接合強度が高かった。
ミックス部材にクラックや部材同士の剥離の発生がなく
良好な接合強度を有した。結果から分かるように中間部
材が軟質で厚さが厚くなることにより、接合体の応力緩
和が十分に行われていた。よって、接合強度が上昇し、
軟質である中間部材が変形するに至ったと考えられる。
中間部材が厚い分、変形の度合いが大きかった（Ｎｏ.
２２）。また、実施例１に比べ、中間部材の数に起因
し、全体的に接合強度が高かった。
【００１７】−実験例３− セラミックス部材２として表３に示すセラミックスより
なる丸棒（直径１０ｍｍ、長さ１０ｍｍ）を用意し、接
合面となる片側端面に蒸着法により厚さ１μｍのＡｌ膜
５を成膜した。アルミニウム合金部材３として表３に示
すＪＩＳに規格する材料よりなる丸棒（直径１０ｍｍ、
長さ５０ｍｍ）を用意した。また非熱処理型アルミニウ
ム合金からなる中間部材４、中間部材８、中間部材１０
として表３に示すＪＩＳに規格する材料よりなる円板
（直径１０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ）を準備した。ろう材
６として、５８％Ｚｎ−３０％Ａｌ−１０％Ｃｕー２％
Ｓｉの合金箔（直径１０ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍ）を準
備し、これらを図４に示す順番に重ね合せ、図示しない
治具にセットした。これらを加熱炉中にセットして窒素
中にて、４７０℃で２時間保持してろう付を行なった。
得られた接合体１に溶体化処理を行なった後、時効処理
を行なった。溶体化処理は、表３に記載の各温度に１時
間保持したのち直ちに図５に示す様にアルミニウム合金
部材３の丸棒部分のみを水焼入れすることにより行なっ
た。時効処理を完了した接合体の少なくとも接合部の外
周を直径９ｍｍとなるまで円筒研削し、図６に示す様に
アルミニウム合金部材３側をクランプしてセラミックス
部材２に荷重をかける片持曲げ試験にて接合強度を評価
した。また、評価終了後にアルミニウム合金部材３の丸
棒を切断してビッカース硬度を測定した。結果を表３に
示す。
なる丸棒（直径１０ｍｍ、長さ１０ｍｍ）を用意し、接
合面となる片側端面に蒸着法により厚さ１μｍのＡｌ膜
５を成膜した。アルミニウム合金部材３として表３に示
すＪＩＳに規格する材料よりなる丸棒（直径１０ｍｍ、
長さ５０ｍｍ）を用意した。また非熱処理型アルミニウ
ム合金からなる中間部材４、中間部材８、中間部材１０
として表３に示すＪＩＳに規格する材料よりなる円板
（直径１０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ）を準備した。ろう材
６として、５８％Ｚｎ−３０％Ａｌ−１０％Ｃｕー２％
Ｓｉの合金箔（直径１０ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍ）を準
備し、これらを図４に示す順番に重ね合せ、図示しない
治具にセットした。これらを加熱炉中にセットして窒素
中にて、４７０℃で２時間保持してろう付を行なった。
得られた接合体１に溶体化処理を行なった後、時効処理
を行なった。溶体化処理は、表３に記載の各温度に１時
間保持したのち直ちに図５に示す様にアルミニウム合金
部材３の丸棒部分のみを水焼入れすることにより行なっ
た。時効処理を完了した接合体の少なくとも接合部の外
周を直径９ｍｍとなるまで円筒研削し、図６に示す様に
アルミニウム合金部材３側をクランプしてセラミックス
部材２に荷重をかける片持曲げ試験にて接合強度を評価
した。また、評価終了後にアルミニウム合金部材３の丸
棒を切断してビッカース硬度を測定した。結果を表３に
示す。
【００１８】
【表３】
【００１９】本発明の実施例の接合体は、いずれもセラ
ミックス部材にクラックや部材同士の剥離の発生がなく
良好な接合強度を有した。結果から分かるように中間部
材が軟質で厚さが厚くなることにより、接合体の応力緩
和が十分に行われていた。よって、接合強度が上昇し、
軟質である中間部材が変形するに至ったと考えられる。
中間部材が厚い分、変形の度合いが大きかった（Ｎｏ.
２３）。また、実施例１及び実施例２に比べ、中間部材
の数に起因し、全体的に接合強度が高かった。
ミックス部材にクラックや部材同士の剥離の発生がなく
良好な接合強度を有した。結果から分かるように中間部
材が軟質で厚さが厚くなることにより、接合体の応力緩
和が十分に行われていた。よって、接合強度が上昇し、
軟質である中間部材が変形するに至ったと考えられる。
中間部材が厚い分、変形の度合いが大きかった（Ｎｏ.
２３）。また、実施例１及び実施例２に比べ、中間部材
の数に起因し、全体的に接合強度が高かった。
【００２０】
【発明の効果】本発明による構造の接合体とすることに
より、高強度なアルミニウム合金部材とセラミックス部
材とが強固に接合された接合体を得ることができる。
より、高強度なアルミニウム合金部材とセラミックス部
材とが強固に接合された接合体を得ることができる。
【図１】実験例１の本発明のアルミニウム合金部材とセ
ラミックス部材との接合体の斜視図である。
ラミックス部材との接合体の斜視図である。
【図２】実験例１の本発明のアルミニウム合金部材とセ
ラミックス部材との接合体の両部材を接合する直前の状
態を示す正面図である。
ラミックス部材との接合体の両部材を接合する直前の状
態を示す正面図である。
【図３】実験例２の本発明のアルミニウム合金部材とセ
ラミックス部材との接合体の両部材を接合する直前の状
態を示す正面図である。
ラミックス部材との接合体の両部材を接合する直前の状
態を示す正面図である。
【図４】実験例３の本発明のアルミニウム合金部材とセ
ラミックス部材との接合体の両部材を接合する直前の状
態を示す正面図である。
ラミックス部材との接合体の両部材を接合する直前の状
態を示す正面図である。
【図５】溶体化処理の方法を示す正面図である。
【図６】接合強度を評価する方法を示す正面図である。
１ ・・・ アルミニウム合金部材とセラミックス部材
との接合体 ２ ・・・ セラミックス部材 ３ ・・・ アルミニウム合金部材 ４ ・・・ 中間部材 ５ ・・・ Ａｌ膜 ６ ・・・ ろう材 ７ ・・・ 水 ８ ・・・ 中間部材 １０・・・ 中間部材
との接合体 ２ ・・・ セラミックス部材 ３ ・・・ アルミニウム合金部材 ４ ・・・ 中間部材 ５ ・・・ Ａｌ膜 ６ ・・・ ろう材 ７ ・・・ 水 ８ ・・・ 中間部材 １０・・・ 中間部材
Claims (7)
- 【請求項１】 時効硬化型アルミニウム合金部材とセラ
ミックス部材とが非熱処理型アルミニウム合金からなる
中間部材を介して接合されていることを特徴とするアル
ミニウム合金部材とセラミックス部材との接合体。 - 【請求項２】 時効硬化型アルミニウム合金部材とセラ
ミックス部材とが非熱処理型アルミニウム合金からなる
中間部材を２以上介して接合されていることを特徴とす
るアルミニウム合金部材とセラミックス部材との接合
体。 - 【請求項３】 前記非熱処理型アルミニウム合金がＡｌ
−Ｍｇ系合金であることを特徴とする請求項１又は２に
記載のアルミニウム合金部材とセラミックス部材との接
合体。 - 【請求項４】 前記非熱処理型アルミニウム合金がＡｌ
を９９重量％以上含有することを特徴とする請求項１又
は２に記載のアルミニウム合金部材とセラミックス部材
との接合体。 - 【請求項５】 前記中間部材の厚さが０．１〜２．０ｍ
ｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記
載のアルミニウム合金部材とセラミックス部材との接合
体。 - 【請求項６】 前記中間部材の厚さが０．１〜１．０ｍ
ｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記
載のアルミニウム合金部材とセラミックス部材との接合
体。 - 【請求項７】 時効硬化型アルミニウム合金部材の硬さ
がＨｖ１００以上であることを特徴とする請求項１〜６
のいずれかに記載のアルミニウム合金部材とセラミック
ス部材との接合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11015296A JPH0940476A (ja) | 1995-05-22 | 1996-04-04 | アルミニウム合金部材とセラミックス部材との接合体 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14817895 | 1995-05-22 | ||
| JP7-148178 | 1995-05-22 | ||
| JP11015296A JPH0940476A (ja) | 1995-05-22 | 1996-04-04 | アルミニウム合金部材とセラミックス部材との接合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0940476A true JPH0940476A (ja) | 1997-02-10 |
Family
ID=26449829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11015296A Pending JPH0940476A (ja) | 1995-05-22 | 1996-04-04 | アルミニウム合金部材とセラミックス部材との接合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0940476A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007111056A1 (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-04 | Ngk Insulators, Ltd. | ハニカム構造体及びその製造方法 |
| JP2016052979A (ja) * | 2014-09-04 | 2016-04-14 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | セラミックス部材とアルミニウム部材とを接合する方法 |
| JP2017094390A (ja) * | 2015-10-19 | 2017-06-01 | 株式会社神戸製鋼所 | アルミニウム構造部材 |
| WO2017213258A1 (ja) * | 2016-06-09 | 2017-12-14 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 接合体の製造方法および接合体 |
| EP3584492A4 (en) * | 2017-02-15 | 2021-03-17 | Bogachek, Oleg Evgenievich | Vessel made of thermally non-hardenable aluminum alloy and method for the production thereof |
-
1996
- 1996-04-04 JP JP11015296A patent/JPH0940476A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007111056A1 (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-04 | Ngk Insulators, Ltd. | ハニカム構造体及びその製造方法 |
| US7947103B2 (en) | 2006-03-28 | 2011-05-24 | MGK Insulators, Ltd. | Honeycomb structure and method for producing same |
| JP5103377B2 (ja) * | 2006-03-28 | 2012-12-19 | 日本碍子株式会社 | ハニカム構造体及びその製造方法 |
| JP2016052979A (ja) * | 2014-09-04 | 2016-04-14 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | セラミックス部材とアルミニウム部材とを接合する方法 |
| JP2017094390A (ja) * | 2015-10-19 | 2017-06-01 | 株式会社神戸製鋼所 | アルミニウム構造部材 |
| WO2017213258A1 (ja) * | 2016-06-09 | 2017-12-14 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 接合体の製造方法および接合体 |
| JPWO2017213258A1 (ja) * | 2016-06-09 | 2019-03-07 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 接合体の製造方法および接合体 |
| EP3584492A4 (en) * | 2017-02-15 | 2021-03-17 | Bogachek, Oleg Evgenievich | Vessel made of thermally non-hardenable aluminum alloy and method for the production thereof |
| US11644151B2 (en) | 2017-02-15 | 2023-05-09 | Oleg Evgenievich BOGACHEK | Vessel made of thermally non-hardenable aluminum alloy and method for the production thereof |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050707 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050719 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060104 |