JPS59184779A - セラミツクと金属の接合法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、セラミックと金属の接合法に関するものであ
る。

セラミンク材料が今後汎用されて行くためには。

金属材料とうまく融合させて行くことが必要である。

これらの方法として、既にいくつかは、実用化され実施
されている。

最も一般的な方法は、接着剤を用いる方法である。

これは、有機接着剤を使用する方法、無機接着剤を使用
する方法の２つに大別されるが、接着強度と接着面の形
状の点で多くの問題を残している。

接着面の形状が複雑なものについては、溶融金属との接
合が有利であるが、金属の焼固冷却時の収縮が複雑なだ
めに、セラミックとう−まく適合させることが回器であ
り、低融点金属の一部のものにしか実用化されていない
。

本発明は、上記した様な従来技術の欠点に鑑みてなされ
たものであり、高融点、高強度拐との接合も可能な新規
な方法を提供せんとするものである。

本発明は、まずセラミックと金属の接合境界部の金属部
を、誘導加熱によって局部的に表層部のみ、該金属の塑
性域あるいは融液の生じる温度域に加熱して１次にこの
様な状態でセラミックと金属を抑圧あるいはその他の方
法で密着させ、必要に応じて、更に相対的に変位流動さ
せて、境界面に該金属の塑性流動あるいは融液の流動を
生起せしめて、高度な密着接合を得ることをその特徴と
するものである。

本発明のメノノニズムは、基本的には次の原理に基づい
ている。

甘ず第１に、セラミックは金属に比して高温強度が著し
く大きい。従って金属をセラミックに接触させて高温で
加圧変形させたとき、セラミック部は何ら流動変形する
ことなく、金属部に塑性あるいは融液の流動が生起され
、セラミックの境界面の微小な間隙まで、該金属の流動
体が充てんされて、セラミックと金属の高度な密着が得
られることである。っ第２は、この際、セラミック表面
を予しめメタライズしておくと、境界面に冶金的接合か
得られることである。第３は、セラミックと金属を９例
えば図１に示す様な配置で積層、加熱（誘導加熱）した
とき、はとんとのセラミックは誘導加熱によって加熱さ
れず、金属（１）とセラミック（２）の境界部の金属部
の表面層（ネ１線部）のみが選択的に加熱される。

この原理は７本発明では最も好都合である。、セラミッ
ク表面を同時にメタライズしておくと。

この面も誘導加熱され、メタライズ金属の種類によって
は、同時に塑性流動あるいは融液の流動が生起され、金
属側とのより高度な冶金的接合が達成される。

次に図面によって本発明の詳細な説明する。、第２〜６
図は１本発明の実施態様のいくつかを例示したものであ
る。

第２図は、セラミック円筒内面に、金属を嵌合。

接合する場合を例示したものである。

（１）は誘導コイル、（２）は金属、（３）はセラミッ
ク円筒である。セラミックは誘導加熱されないあるいは
されにくい材質のものを使用して、誘導加熱を始めると
、金属（２）の斜線で示し／こ表層部か選択的に加熱さ
れる。

金属表面を塑性変形しやすい温度あるいは、一部融液の
現われる（必要に応して融点以上に）温度に加熱して９
次にこれをセラミック（３）に圧入する。

十ラミック円筒内面には、テーパーがついており、金属
の外径は少し大きめに加工されているので、金属はダイ
スに圧入される様な状態で、塑性変形、あるいは流動変
形をうけ、変形流動した金属は、セラミック内面のネジ
面（４）に流入、充満する様になる。

この流動によって、セラミック表面の空隙が。

金属て充たされ、高度な密着が得られる。更にこの状態
で、セラミックと金属に相対的な変位（回転）を与える
と、より大きな流動が得られ、より高度な接合が得られ
る。セラミック内面をメタライズしておくと、この面も
誘導加熱され、高度な冶金的接合が達成される。

冶金的接合を行わせるためには、メタライズ金属あるい
は接合金属の少々くともいずれか一方に金属の流動が生
起されれば十分である。

尚接合後の残留応力を小さくするため（では、より低い
温度での塑性流動を利用した接合が好寸（〜い０第３図
は、金属スリーブの内面に、セラミックリングを嵌め込
んで接合する場合のものである。

（１）は金属、（２）はセラミック、（３）は誘導コイ
ルである。この場合も牙２図の場合と同じ様な要領で接
合が行われる。

第４図は、平板状のものを接合する場合のものであり、
（１）は金属、（２）はセラミック、（３）は誘導コイ
ルであり７矢印の方向に圧縮、流動させて、塑性流動あ
るいは融液の流動を起こさせる。

第５図は、金属表面にあらかじめ低融点金属を被覆して
おく場合のものであり、（１）はコイル、（２）はセラ
ミック、（３）は金属ｆＩ利、（４）は低融点金属層で
ある。

この場合、低融点金属層（４）が優先的に加熱され７低
い温度で軟化する。し／こかつて、接合−一、低い温度
でなされ、母材は、はとんと加熱さノすることがない。

熱歪は僅少である。

珂・６図は、金属とセラミックの中間に易流動性金属層
をはさんで行う場合のものであり、（１）が中間にはさ
んた金属層である。この場合も（１）の層が優先的に加
Ｑされ、軟化、流動、接合がなされる。

（１）の金属として、超塑性金属の様なものを使用する
と、接合かより容易になってくる。

本発明は１以上の様な１種々な態様で実施されるが１次
の様な効果をもたらす。

（１）１υ材金属の熱影響が僅少である。

接合は、金属表面の選択的な流動によってなされるため
に、角材への入熱を僅少に抑えることができる。誘導加
熱の周波数とパワーを適正な値に選定すると、　ＪＥ利
金金属Ｊびセラミックスにほとんと熱影響を力えること
なく接合できる。３調導加熱の周波数はより高く（高周
波）。

対ノ時間て目的畠度址で昇温させることが望せしい。

（２）固相接合がてきるのて、金属の高温からの収縮変
形を僅少にすることができる。

（３）はとんとの金属に適用できる。

誘導加熱されにくいものでも、加熱性の良いものを４ｋ
ｍすることによって、可能になる。尚金属に流動を生起
させる方法として１本例では。

全てセラミック内面あるいは外面に形成したネジ部へ金
属がネジ込まれる様式になっているが。

これのみに何ら限定されるものではない。要は。

境界部で金属に相対的な圧動が起こって金属の流動か起
これば良いので、このだめの色々な方法がある。

セラミックの面を粗面化したり、あるいは。

突起の様なものを形成させて、金属表面組織を破壊流動
させるととも一つの方法である。

寸た適用できるセラミックとしては、誘導特性の悪いア
ルミナ、ジルコニア等の酸化物や。

窒化物等か好苔しい。

本発明は１以上詳記した様に、セラミック、金属にほと
んど熱影響を尚えることなく、接合することが可能であ
り、膨張係数の多少異なる組合せても比較的容易に接合
できる特徴を有するものである。

【図面の簡単な説明】

オノ図は１本発明原理の説明図、Ａ−、？〜６図は。 本発明の実施態様を例示したものである。 １図 ｏｏｏ　　ｏ　　。 ４３３− ４図　　　　１ ０００００ ５０　　　１ ０００００

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　セラミックと金属の接合に際シ２．該接合境界部の
   金属部表面層を選択的に、該金属の塑性域あるいは溶融
   戦に誘導加熱して、該境界部で互に密着流動さゼて１該
   表面金属轡の塑性流動あるいは融液の流動を生起伊しめ
   て密着接合させることを特徴とするセラミックと金属の
   接合法。 ２　セラミックと金属の接合に際し、該セラミンクの接
   合面を金属でメタライズして、該メタライズ層と該接合
   境界部の金属部表面層を選択的に。 少なくともメタライズ金Ｒあるいは表面層金属のいずれ
   か一方の金属の塑性域あるいは溶融咳に誘動加熱して、
   該境界部で互に密着流動させて、少なくともいずれか一
   方の金属の塑性流動あるいは融液の流動を生起？しめて
   密着接合させることを特徴とするセラミックと金属の接
   合法５０