JPS59227782A - 金属部材にセラミツク板を接合する方法 - Google Patents
金属部材にセラミツク板を接合する方法Info
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- JPS59227782A JPS59227782A JP10056683A JP10056683A JPS59227782A JP S59227782 A JPS59227782 A JP S59227782A JP 10056683 A JP10056683 A JP 10056683A JP 10056683 A JP10056683 A JP 10056683A JP S59227782 A JPS59227782 A JP S59227782A
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は金属部−材にセラミック板を接合する方法に係
シ、特に大面積のセラミック板を金属部材に接合する１
二好適な方法に関するものである。
シ、特に大面積のセラミック板を金属部材に接合する１
二好適な方法に関するものである。
近年高温高強度構造材料として窒化珪素、炭化珪素、サ
イアロン等の非酸化物セラミックス、あるいは酸化アル
ミニウム、酸化ジルコニウム等いわゆるニューセラミッ
クスが急速にクローズアップされ、多くの研究や開発が
なされている。これらのセラミックスの用途はガスター
ビンのロータ、ブレード、燃焼器内面、ディーゼルエン
ジンのシリンダ、ピストン、その他高温用機械部品とし
て数多くあるが、いずれも形状や寸法精度の要求がきび
しく、始めから一体のものとして成型製作することは困
難であることが多い。このために部分的な製品同志を接
合させて複雑な形状のものに仕上げる必要があり、セラ
ミックスと金属とを強固に接合させる方法の開発が望ま
れている。また板状セラミックを金属部材の表面に貼着
し、金属部材の強度、靭性等の特性と、セラミックの耐
熱性、耐摩耗性、耐蝕性等を組み合わせた複合材料も着
々と用途を拡大しつつあυ、その用途をさらに数行する
ために板状セラミックを金属部材に容易に接合できる方
法の開発が期待されている。
イアロン等の非酸化物セラミックス、あるいは酸化アル
ミニウム、酸化ジルコニウム等いわゆるニューセラミッ
クスが急速にクローズアップされ、多くの研究や開発が
なされている。これらのセラミックスの用途はガスター
ビンのロータ、ブレード、燃焼器内面、ディーゼルエン
ジンのシリンダ、ピストン、その他高温用機械部品とし
て数多くあるが、いずれも形状や寸法精度の要求がきび
しく、始めから一体のものとして成型製作することは困
難であることが多い。このために部分的な製品同志を接
合させて複雑な形状のものに仕上げる必要があり、セラ
ミックスと金属とを強固に接合させる方法の開発が望ま
れている。また板状セラミックを金属部材の表面に貼着
し、金属部材の強度、靭性等の特性と、セラミックの耐
熱性、耐摩耗性、耐蝕性等を組み合わせた複合材料も着
々と用途を拡大しつつあυ、その用途をさらに数行する
ために板状セラミックを金属部材に容易に接合できる方
法の開発が期待されている。
このような接合強度の高い接合方法の１つとしてろう付
方法がある。しかるに従来のろう付方法によって接合す
ると、ろう付の際の加熱によシ、接合後の部材に残留応
力が生じ、これがために接合部の破壊が生じる虞れがあ
る。特に大型の部品にセラミックスの薄板を貼付けて断
熱性、耐摩耗性などを高めようとする場合には、このよ
うな問題点が顕在化しやすい。
方法がある。しかるに従来のろう付方法によって接合す
ると、ろう付の際の加熱によシ、接合後の部材に残留応
力が生じ、これがために接合部の破壊が生じる虞れがあ
る。特に大型の部品にセラミックスの薄板を貼付けて断
熱性、耐摩耗性などを高めようとする場合には、このよ
うな問題点が顕在化しやすい。
〔発明の目的Ｊ
本発明の目的は上記従来技術の問題点を解消し、接合強
度が制いと共に、残留応力の小さい接合を可能とする、
金属部材にセラミック板を接合する方法を提供すること
にある。
度が制いと共に、残留応力の小さい接合を可能とする、
金属部材にセラミック板を接合する方法を提供すること
にある。
この目的を達成するために、本発明は、金属部材にセラ
ミック板を接合する方法において、該金属部材とセンミ
ック板との間に、該゛金Ｊｆ４部材及びセラミック板の
双方よシも融点の低いインサート金属を介在させておき
、セラミック板の表側から交番する磁界を付与し該イン
サート金属を貢周波訪導加熱することによシ溶融させて
、該金属部材とセラミック板とを接合することを特徴と
する金属部材にセラミック板を接合する方法、を要旨と
するものである。
ミック板を接合する方法において、該金属部材とセンミ
ック板との間に、該゛金Ｊｆ４部材及びセラミック板の
双方よシも融点の低いインサート金属を介在させておき
、セラミック板の表側から交番する磁界を付与し該イン
サート金属を貢周波訪導加熱することによシ溶融させて
、該金属部材とセラミック板とを接合することを特徴と
する金属部材にセラミック板を接合する方法、を要旨と
するものである。
第１図は本発明の実施例に係る接合方法を示す断面図で
あって、セラミック板１と金属部材３とを接合する方法
を示している。なお第２図は第１図の斜視図である。本
発明は、図示の如くセラミック板１と金属部材３との間
にインサート金属２を介在させておき、セラミック板１
０表側から高周波誘導加熱コイル４などの手段を用いて
交番磁界を付与し、インサート金属２及び金属部材３の
表面を選択的に高周波誘導加熱することによりインサー
ト金属を溶融させてセラミック板１と金属部材３とを接
合する方法である。図中４Ａはコイル４のリード端子で
あシ、５はコイル４（＝高周波電流を通電することによ
って加熱されて溶融している部分を示す。なお本実施例
ではコイル４を矢印のように移動している。
あって、セラミック板１と金属部材３とを接合する方法
を示している。なお第２図は第１図の斜視図である。本
発明は、図示の如くセラミック板１と金属部材３との間
にインサート金属２を介在させておき、セラミック板１
０表側から高周波誘導加熱コイル４などの手段を用いて
交番磁界を付与し、インサート金属２及び金属部材３の
表面を選択的に高周波誘導加熱することによりインサー
ト金属を溶融させてセラミック板１と金属部材３とを接
合する方法である。図中４Ａはコイル４のリード端子で
あシ、５はコイル４（＝高周波電流を通電することによ
って加熱されて溶融している部分を示す。なお本実施例
ではコイル４を矢印のように移動している。
本発明においてセラミック部材の材質は特に限定される
ものではないが、電気抵抗が高く絶縁体に近いものが好
ましい。また本発明において、セラミック板の接合予定
面に予め金属の薄膜をコーティングするメタライズ処理
等の金属化処理を施しておくと、金属部材との接合強度
が高められる。
ものではないが、電気抵抗が高く絶縁体に近いものが好
ましい。また本発明において、セラミック板の接合予定
面に予め金属の薄膜をコーティングするメタライズ処理
等の金属化処理を施しておくと、金属部材との接合強度
が高められる。
このようなメタライズ処理の方法としては、Ｍｏ −Ｍ
ｎ粉末を塗付し加熱する方法、溶射法、メッキ法、ＣＶ
Ｄ法、ｆ’ＶＤ法等すでに公知の各種の手段が採用可能
である。またセラミック板の接合予定面を予め多孔質化
しておくと、インサート金属とのなじみがよくなると共
に、投錨効果が十分に発揮され、接合強度が高められる
。また、この多孔質部分が熱応力を緩衝する応力緩衝層
として作用する。なおセラミック板の接合予定面を多孔
質化する方法としては同質のセラミック粉末を表面ある
。
ｎ粉末を塗付し加熱する方法、溶射法、メッキ法、ＣＶ
Ｄ法、ｆ’ＶＤ法等すでに公知の各種の手段が採用可能
である。またセラミック板の接合予定面を予め多孔質化
しておくと、インサート金属とのなじみがよくなると共
に、投錨効果が十分に発揮され、接合強度が高められる
。また、この多孔質部分が熱応力を緩衝する応力緩衝層
として作用する。なおセラミック板の接合予定面を多孔
質化する方法としては同質のセラミック粉末を表面ある
。
本発明において金属部材としては各種の金属あるいは合
金部材が接合可能である。この金属部材の材質は何ら限
定されるものではない。なお金属部材の接合予定面を予
め清浄化しておけばインサート金属との接合強度が高め
られる。さらにまた金属部材の接合予定面を、セラミッ
ク板の接合予定面と同様に、多孔質化しておけば、イン
サート金属とのなじみがよくなると共にこの多孔質化し
た部分が熱応力を緩衝させる作用を働くので好ましい。
金部材が接合可能である。この金属部材の材質は何ら限
定されるものではない。なお金属部材の接合予定面を予
め清浄化しておけばインサート金属との接合強度が高め
られる。さらにまた金属部材の接合予定面を、セラミッ
ク板の接合予定面と同様に、多孔質化しておけば、イン
サート金属とのなじみがよくなると共にこの多孔質化し
た部分が熱応力を緩衝させる作用を働くので好ましい。
金属部材の接合予定面を多孔質化する方法としては、上
記のようにレーザビームを照射してもよく、あるいは金
属部材の結晶粒界及びその近傍に沿って存在する物質を
選択的に溶出させる処理を行ってもよい。
記のようにレーザビームを照射してもよく、あるいは金
属部材の結晶粒界及びその近傍に沿って存在する物質を
選択的に溶出させる処理を行ってもよい。
また本発明において、インサート金属としては接合され
る金属部材及びセラミック板よシも融点の低いものであ
れば採用可能であり、例えばろう材などが好適である。
る金属部材及びセラミック板よシも融点の低いものであ
れば採用可能であり、例えばろう材などが好適である。
またろう材を採用する場合には溶融中に多数の気泡を発
生させてろう接金属を多孔質化する発泡ろう材を用いる
ようにすれば一層応力緩衝作用が高められる。なおこの
ような発泡ろう材としては、金属水素化物を含むろう材
などがあげられる。なおインサート金属としてろう材を
採用する場合には、ろう材中にＢ、Ｃ，Ｐなどのろう材
の融点を降下させる元素でなおかつ母材側接合面を溶食
させる元素を含ませておけばろう接作業に際し金属部材
の接合予定面が溶けたろう材に溶かし込まれるようにな
シ、接合部のろう材の融点が向上するようになる。この
ことは後述のように、高周波誘導加熱コイル４を操作移
動させてセラミック板１を金属部材３に接合するに際し
ては、一度ｍけたろう材の融点が高められるので、その
後すぐ近傍を通過せしめられるコイル４の加熱によって
は再度溶融することがなく、接合を極めてスムースに行
なえるという効果がある。
生させてろう接金属を多孔質化する発泡ろう材を用いる
ようにすれば一層応力緩衝作用が高められる。なおこの
ような発泡ろう材としては、金属水素化物を含むろう材
などがあげられる。なおインサート金属としてろう材を
採用する場合には、ろう材中にＢ、Ｃ，Ｐなどのろう材
の融点を降下させる元素でなおかつ母材側接合面を溶食
させる元素を含ませておけばろう接作業に際し金属部材
の接合予定面が溶けたろう材に溶かし込まれるようにな
シ、接合部のろう材の融点が向上するようになる。この
ことは後述のように、高周波誘導加熱コイル４を操作移
動させてセラミック板１を金属部材３に接合するに際し
ては、一度ｍけたろう材の融点が高められるので、その
後すぐ近傍を通過せしめられるコイル４の加熱によって
は再度溶融することがなく、接合を極めてスムースに行
なえるという効果がある。
なお第１図の実施例において、コイル４はセラミック板
１０表側を移動させ順次インサート金属２を浴融して接
合するものであるが、このコイル４はセラミック板１の
表側を満遍無く移動されるこの移動に際しては走査移動
（スキャンニング）させるのが好ましいが、本発明はこ
れ（＝限定されるものではなく、多数のコイルを並べて
おきこれを移動させるようにしてもよい。また筒周波誘
導加熱コイル４としては第１図及び第２図に示される以
外にも各種の形状のものが採用可能でめり、また第３図
に示すように鉄心を有するものであってもよい。第３図
において４′はコイルでアシ第２図に示されるように渦
巻形に巻かれておシ、その中心孔に挿通するように鉄心
６が配置されている。
１０表側を移動させ順次インサート金属２を浴融して接
合するものであるが、このコイル４はセラミック板１の
表側を満遍無く移動されるこの移動に際しては走査移動
（スキャンニング）させるのが好ましいが、本発明はこ
れ（＝限定されるものではなく、多数のコイルを並べて
おきこれを移動させるようにしてもよい。また筒周波誘
導加熱コイル４としては第１図及び第２図に示される以
外にも各種の形状のものが採用可能でめり、また第３図
に示すように鉄心を有するものであってもよい。第３図
において４′はコイルでアシ第２図に示されるように渦
巻形に巻かれておシ、その中心孔に挿通するように鉄心
６が配置されている。
４Ａ’はリード端子である。なお高周波誘導加熱させる
に際し、高周波の周波数は特に限定されるものではなく
３００Ｈｚ〜５００ ＫＨｚなど広い範囲の周波数が使
える。またこの周波数を変えることによシコイルによる
加熱深さを任意に変更することができる。
に際し、高周波の周波数は特に限定されるものではなく
３００Ｈｚ〜５００ ＫＨｚなど広い範囲の周波数が使
える。またこの周波数を変えることによシコイルによる
加熱深さを任意に変更することができる。
直径４００５ｍのＣｒ−Ｍｏ鋳鋼製のピストンクラウン
形状品（円面状）の上面部にセラミック板として予じめ
金属化処理を行った醸化ジルコニウム系セラミックス（
気孔率２５チ）厚さ５ ｔｒｉ：ｒ ）を貼付けた。即
ちインサート金属として余ろう（Ａｕ： ３５ （ＴＩ
ＴＳ、Ｃｕ＝６２ Ｇ） ｔ％、Ｎ１：３ωｔ％）を用
い第２図に示す如き形状の高周波誘導加熱用コイルを用
い、２００ ＫＨｚの高周波を用いこのインサート金属
を溶かした。高周波誘導加熱コイルの大きさは１０画φ
である。またこの高周波誘導加熱コイルはピストンクラ
ウンの円形形状に倣って渦巻形に旅回させて移動し、イ
ンサート金属な溶融させた。なお移動速度は１ ｃｍ／
Ｓｅｃである。その結果ピストンクラウンにセラミッ
ク板を強固に貼付けることができた。
形状品（円面状）の上面部にセラミック板として予じめ
金属化処理を行った醸化ジルコニウム系セラミックス（
気孔率２５チ）厚さ５ ｔｒｉ：ｒ ）を貼付けた。即
ちインサート金属として余ろう（Ａｕ： ３５ （ＴＩ
ＴＳ、Ｃｕ＝６２ Ｇ） ｔ％、Ｎ１：３ωｔ％）を用
い第２図に示す如き形状の高周波誘導加熱用コイルを用
い、２００ ＫＨｚの高周波を用いこのインサート金属
を溶かした。高周波誘導加熱コイルの大きさは１０画φ
である。またこの高周波誘導加熱コイルはピストンクラ
ウンの円形形状に倣って渦巻形に旅回させて移動し、イ
ンサート金属な溶融させた。なお移動速度は１ ｃｍ／
Ｓｅｃである。その結果ピストンクラウンにセラミッ
ク板を強固に貼付けることができた。
以上の通シ本発明によればセラミック板を金属部材に強
固に接合することができると共に、加熱部分が小さいの
で残留応力も少なく、大面積のセラミック板を金属部材
に効率的に接合することができる。また金属部材とセラ
ミック部材とを全体として加熱する必要がなく、接合作
業も容易かつ迅速である。
固に接合することができると共に、加熱部分が小さいの
で残留応力も少なく、大面積のセラミック板を金属部材
に効率的に接合することができる。また金属部材とセラ
ミック部材とを全体として加熱する必要がなく、接合作
業も容易かつ迅速である。
第１図は本発明の一実施例方法を示す＃ｉｆｒ面図、第
２図は同斜視図、第３図は高周波誘導加熱コイルの断面
図である。 １・・・セラミック板、２・・・インサート金属、３−
・・音風部材、 ４・・・鵬周改誘尋加熱コイル。
２図は同斜視図、第３図は高周波誘導加熱コイルの断面
図である。 １・・・セラミック板、２・・・インサート金属、３−
・・音風部材、 ４・・・鵬周改誘尋加熱コイル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１〉 金属部材（＝セラミック板を接合する方法に
おいて、該金属部材とセラミック板との間に、該金属部
材及びセラミック板の双方よシも融点の低いインサート
金属を介在させておき、セラミック板の表側から磁気を
付与し該インサート金属を筒周肢誘導加熱することによ
シ溶融させて、駅金属部材とセラミック板とを接合する
ことを特徴とする金属部材にセラミック板を接合する方
法。 （２）高周波防専加熱用のコイルを用いて磁気を付与し
、このコイルを移動して前記インサート金属を加熱し溶
融することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方
法。 （３） インサート金属として、済融時ζ二金属部材
の点部が浴かし込ｌれる組成のものを用いることを特徴
とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の方法。 （４） 金属部材とセラミック板とは、それぞれの接合
予定面又は一方が予め多孔質化されていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項に
記載の方法。 （５）セラミック板の接合予定面は予め金属化処理され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４
項のいずれか１項に記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10056683A JPS59227782A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | 金属部材にセラミツク板を接合する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10056683A JPS59227782A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | 金属部材にセラミツク板を接合する方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59227782A true JPS59227782A (ja) | 1984-12-21 |
Family
ID=14277460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10056683A Pending JPS59227782A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | 金属部材にセラミツク板を接合する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59227782A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111732442A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-10-02 | 株洲天成金属激光高科有限公司 | 陶瓷材料与金属材料的无缝焊接工艺 |
-
1983
- 1983-06-06 JP JP10056683A patent/JPS59227782A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111732442A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-10-02 | 株洲天成金属激光高科有限公司 | 陶瓷材料与金属材料的无缝焊接工艺 |
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