JPS60247477A - セラミツクスと金属部材との接合体の製造方法 - Google Patents
セラミツクスと金属部材との接合体の製造方法Info
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- JPS60247477A JPS60247477A JP10535684A JP10535684A JPS60247477A JP S60247477 A JPS60247477 A JP S60247477A JP 10535684 A JP10535684 A JP 10535684A JP 10535684 A JP10535684 A JP 10535684A JP S60247477 A JPS60247477 A JP S60247477A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/20—Stud welding
- B23K9/201—Stud welding of the extremity of a small piece on a large basis
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Arc Welding In General (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】
逸亀欠！
本発明は、セラミックスと金属部材との接合体の製造方
法に関する。
法に関する。
更米且ト
セラミックスは、耐熱性、耐摩耗性、絶縁性等に優れる
ため、様々な用途に用いられている。これらの用途によ
っては、セラミックス部材と他の部材又はセラミックス
部材同志を結合し、或いは着脱可能とするため、ボルト
、ナツトその他の固着部材等の金属部材をセラミックス
に取付ける必要が生じる。
ため、様々な用途に用いられている。これらの用途によ
っては、セラミックス部材と他の部材又はセラミックス
部材同志を結合し、或いは着脱可能とするため、ボルト
、ナツトその他の固着部材等の金属部材をセラミックス
に取付ける必要が生じる。
従来、この取付けは、セラミックスの加工の困難性から
、（１）セラミックス焼成時に金属部材用係合部を形成
することにより、或いは（１１）セラミックス上に銅、
銅合金等の金属板を焼付は等により接合し、該金属板上
に金属部材をロウ接する方法により、行なわれていた。
、（１）セラミックス焼成時に金属部材用係合部を形成
することにより、或いは（１１）セラミックス上に銅、
銅合金等の金属板を焼付は等により接合し、該金属板上
に金属部材をロウ接する方法により、行なわれていた。
然しながら、金属部材用係合部は、金属部材を介した負
荷により破損し易く、また、第４図に示すようにボルト
用貫通孔（６０）を備えたセラミックス部材（６）を他
の部材（４）に取付ける場合にあっては、ボルト（１）
の締結力により係合部（６１）が破損するおそれがある
という問題を有していた。また、前記ロウ接による方法
においては、ロウ接待の加熱が、既に施された金属板と
セラミックスとの接合部、さらにはセラミックス部材深
部にまで達し、該接合部の強度低下及びセラミックスの
脆弱化を招くという問題が存していた。
荷により破損し易く、また、第４図に示すようにボルト
用貫通孔（６０）を備えたセラミックス部材（６）を他
の部材（４）に取付ける場合にあっては、ボルト（１）
の締結力により係合部（６１）が破損するおそれがある
という問題を有していた。また、前記ロウ接による方法
においては、ロウ接待の加熱が、既に施された金属板と
セラミックスとの接合部、さらにはセラミックス部材深
部にまで達し、該接合部の強度低下及びセラミックスの
脆弱化を招くという問題が存していた。
及ｌＪ口１拍
本発明は、これら従来技術の問題点を解消し、特に金属
部材用保合部を設ける必要がなく、しかもセラミックス
の変質を伴わず或いは問題とらない程度に留めつつ、大
きな接合強度を得ることができる、セラミックスと金属
部材との接合体の製造方法を提供することを目的とする
。
部材用保合部を設ける必要がなく、しかもセラミックス
の変質を伴わず或いは問題とらない程度に留めつつ、大
きな接合強度を得ることができる、セラミックスと金属
部材との接合体の製造方法を提供することを目的とする
。
ｌ豆亘皇り
本発明の前記目的は、セラミックス上に金属片を接合し
、該金属片上に金属部材を溶接するに際し、溶接時の通
電により溶失するアーク発生用微小突起を、溶接される
べき面に有した該金属部材を用い、コンデンサ放電型ス
タッド溶接を行なうことを特徴とするセラミックスと金
属部材との接合体の製造方法により達成される。
、該金属片上に金属部材を溶接するに際し、溶接時の通
電により溶失するアーク発生用微小突起を、溶接される
べき面に有した該金属部材を用い、コンデンサ放電型ス
タッド溶接を行なうことを特徴とするセラミックスと金
属部材との接合体の製造方法により達成される。
前記セラミックス上への金属片の接合は、通常行なわれ
る種々の方法によって得られるほか、例えば、酸化物系
セラミックスと銅、ニッケル又はこれらの合金とを接触
せしめ、これの少なくとも接触部分を５ＩＣ）２粉末中
又は５１０２とカオリンとの混合粉末中に埋没せしめた
状態で、酸化雰囲気中にて加熱接着することによって得
ることができる。
る種々の方法によって得られるほか、例えば、酸化物系
セラミックスと銅、ニッケル又はこれらの合金とを接触
せしめ、これの少なくとも接触部分を５ＩＣ）２粉末中
又は５１０２とカオリンとの混合粉末中に埋没せしめた
状態で、酸化雰囲気中にて加熱接着することによって得
ることができる。
ここで加熱接着は、銅又はその合金の場合は１０００〜
１２００℃程度好ましくは１０５０〜１１５０℃で、又
ニッケル又はその合金の場合は１３８０〜１５００℃程
度好ましくは１４００〜１４５０℃で、５〜６０分間程
度好ましくは１０〜３０分間加熱して行なう。
１２００℃程度好ましくは１０５０〜１１５０℃で、又
ニッケル又はその合金の場合は１３８０〜１５００℃程
度好ましくは１４００〜１４５０℃で、５〜６０分間程
度好ましくは１０〜３０分間加熱して行なう。
この加熱接着により、溶融金属は下方のみならず、重力
に逆らって上方乃至側方にも浸透し得るため、セラミッ
クスの下側乃至横倒に接触せしめた金属も、上側に接触
せしめた場合と同様に高強度で接合され、１回の操作で
２力所以上の接合が得られる。また、前記粉末中に埋没
せしめた状態で加熱接着することにより、昇温、加熱及
び接着後の冷却が均一になされるため接着ムラやキレツ
の発生がなくなり、また異形の銅、ニッケル又はこれら
の合金を接着させたときに接着部以外の部分が変形した
りしない。
に逆らって上方乃至側方にも浸透し得るため、セラミッ
クスの下側乃至横倒に接触せしめた金属も、上側に接触
せしめた場合と同様に高強度で接合され、１回の操作で
２力所以上の接合が得られる。また、前記粉末中に埋没
せしめた状態で加熱接着することにより、昇温、加熱及
び接着後の冷却が均一になされるため接着ムラやキレツ
の発生がなくなり、また異形の銅、ニッケル又はこれら
の合金を接着させたときに接着部以外の部分が変形した
りしない。
また前記セラミックス上への金属片の接合は、金型内に
酸化物系セラミックスを入れ、該セラミックスを予熱し
ておき、次いで金型内に溶融させた銅又はその合金を流
し込んだ後、冷却固化することによっても得ることがで
きる。ここで、好ましい予熱温度は、通常２００℃程度
以上であり、５００℃程度以上とすることが特に好まし
い。
酸化物系セラミックスを入れ、該セラミックスを予熱し
ておき、次いで金型内に溶融させた銅又はその合金を流
し込んだ後、冷却固化することによっても得ることがで
きる。ここで、好ましい予熱温度は、通常２００℃程度
以上であり、５００℃程度以上とすることが特に好まし
い。
銅又はその合金の溶融加熱温度は通常１０８０〜１３０
０℃程度好ましくは１１００〜１２００℃である。これ
により、単純形状の金属片は勿論、曲面を有する金属片
等、通常の鋳造で得られる種々の形状の金属片を簡便に
、しかも従来の接合力による場合に比べて同等以上の接
合強度を持って、セラミックス上に接合することができ
る。
０℃程度好ましくは１１００〜１２００℃である。これ
により、単純形状の金属片は勿論、曲面を有する金属片
等、通常の鋳造で得られる種々の形状の金属片を簡便に
、しかも従来の接合力による場合に比べて同等以上の接
合強度を持って、セラミックス上に接合することができ
る。
実 施 例
以下に、セラミックス片とボルトとの接合体の製造を例
に採り、本発明を添附図面と共に説明する。
に採り、本発明を添附図面と共に説明する。
セラミックス片（１）とボルト（２）との接合体を製造
するには、先ず第１図に示すようにセラミックス片（１
）上に金属板（３）を接合する。この接合は、前述の如
く、８１０２粉末中への埋没Ｆに行なう方法、溶融金属
を流し込む方法の他、通常の種々の方法により行なうこ
とができる。次に金属板（３）上にボルト（２）を載置
し、金属板（３）及びボルト（２）を各々電極に接続し
て、コンデンサ放電型スタッド溶接を行なう。ポル）−
（２）は溶接されるべき面に、コンデンサ放電型スタッ
ド溶接に適した円錐状隆起部（２０）及び該隆起部（２
０）先端の微小突起（２１）を備えている。これら隆起
部（２０）及び突起（２１）の寸法形状は、接合すべき
ボルトの寸法、溶接時の電圧、電流等に応じて適宜室め
ることができる。通電により微小突起（２１）の溶失と
ボルト（２）及び金属板（３）間のアーク発生が得られ
、通電と共に加えられるボルト（２）への下方力により
、アーク熱で溶融した部分同志が圧接されて溶接が行な
われる。溶接部の加熱は、コンデンサ内に蓄積された電
気エネルギのアーク放電により充分な熱量をもって、し
かも瞬時に行なわれる。したがって、ボルト（２）と金
属板（３）とは十分な強度をもって溶接され、しかも金
属板（３）とヒラミックス片（１）との接合部及びセラ
ミックス片（１）への熱の移動は極めて低く押えられる
。これにより、該接合部及びセラミックスの熱による変
質や脆弱化を防止でき、結果として、ボルト（２）とセ
ラミックス片（１）間の大きな接合強度が得られる。
するには、先ず第１図に示すようにセラミックス片（１
）上に金属板（３）を接合する。この接合は、前述の如
く、８１０２粉末中への埋没Ｆに行なう方法、溶融金属
を流し込む方法の他、通常の種々の方法により行なうこ
とができる。次に金属板（３）上にボルト（２）を載置
し、金属板（３）及びボルト（２）を各々電極に接続し
て、コンデンサ放電型スタッド溶接を行なう。ポル）−
（２）は溶接されるべき面に、コンデンサ放電型スタッ
ド溶接に適した円錐状隆起部（２０）及び該隆起部（２
０）先端の微小突起（２１）を備えている。これら隆起
部（２０）及び突起（２１）の寸法形状は、接合すべき
ボルトの寸法、溶接時の電圧、電流等に応じて適宜室め
ることができる。通電により微小突起（２１）の溶失と
ボルト（２）及び金属板（３）間のアーク発生が得られ
、通電と共に加えられるボルト（２）への下方力により
、アーク熱で溶融した部分同志が圧接されて溶接が行な
われる。溶接部の加熱は、コンデンサ内に蓄積された電
気エネルギのアーク放電により充分な熱量をもって、し
かも瞬時に行なわれる。したがって、ボルト（２）と金
属板（３）とは十分な強度をもって溶接され、しかも金
属板（３）とヒラミックス片（１）との接合部及びセラ
ミックス片（１）への熱の移動は極めて低く押えられる
。これにより、該接合部及びセラミックスの熱による変
質や脆弱化を防止でき、結果として、ボルト（２）とセ
ラミックス片（１）間の大きな接合強度が得られる。
また、ボルト（２）は、セラミックス片（１）に係合部
を設けることなく接合できるため、第３図に示１ように
、ボルト（２）及びナツト（５）を用いてセラミックス
片（１）を他の部材（４）に取付ける際に、ボルト（２
）の締結力によりセラミックス片（１）に破損を生じる
ということがない。
を設けることなく接合できるため、第３図に示１ように
、ボルト（２）及びナツト（５）を用いてセラミックス
片（１）を他の部材（４）に取付ける際に、ボルト（２
）の締結力によりセラミックス片（１）に破損を生じる
ということがない。
以上、セラミックス片とボルトの接合体の製造について
説明したが、本発明方法は種々の形態のセラミックス及
び金属部材に適用しつるのはもちろんである。またセラ
ミックス及び金属部材間に介在させる金属片も、板状、
ブロック状等種々の形状のものとすることができる。
説明したが、本発明方法は種々の形態のセラミックス及
び金属部材に適用しつるのはもちろんである。またセラ
ミックス及び金属部材間に介在させる金属片も、板状、
ブロック状等種々の形状のものとすることができる。
次に本発明の実験例及び従来技術による比較例を示す。
第５図に示すように、平面が１辺１０ｕ＋の正方形、厚
さが４ｍｍのセラミックス片（１Ａ）に、１辺１０１の
正方形にして厚さＱ、５ｍｍの銅板（３Ａ）を、５ｌＯ
Ｉ！粉末への埋没下で加熱接着した。接着された銅板上
にボルト（２Ａ）をコンデンサ放電型スタッド溶接によ
り溶接した。ボルト（２Ａ）は、長さ１２■転径５ｍｓ
、材質５ＵＳ３０４のものであり、円錐状隆起部の傾斜
角（α） （第２図参照）が４６、微小突起の径（ｄ）
が０．６ｅｖ、該突起の長さくＱ）が、０．ａｌｌであ
った。得られた接合体の引張試験を行なったところ、荷
重７００ ｋｏで溶接部（Ａ）で破断した。
さが４ｍｍのセラミックス片（１Ａ）に、１辺１０１の
正方形にして厚さＱ、５ｍｍの銅板（３Ａ）を、５ｌＯ
Ｉ！粉末への埋没下で加熱接着した。接着された銅板上
にボルト（２Ａ）をコンデンサ放電型スタッド溶接によ
り溶接した。ボルト（２Ａ）は、長さ１２■転径５ｍｓ
、材質５ＵＳ３０４のものであり、円錐状隆起部の傾斜
角（α） （第２図参照）が４６、微小突起の径（ｄ）
が０．６ｅｖ、該突起の長さくＱ）が、０．ａｌｌであ
った。得られた接合体の引張試験を行なったところ、荷
重７００ ｋｏで溶接部（Ａ）で破断した。
第６図に示すように、前記実験例と同形状のセラミック
ス片（１Ｂ）と銅板（３Ｂ）とを前述と同様に加熱接着
した。接着された銅板上にボルト（２Ｂ）を通常の０つ
接により接合した。ボルト（２Ｂ）は、円錐状隆起部及
び微小突起を有していない他は、前記実験例と同一の寸
法、材質のものであった。得られた接合体の引張試験を
行なったところ、荷重４２０ｋｏでセラミックス片の接
合部近傍（Ｂ） ｒ破壊した。
ス片（１Ｂ）と銅板（３Ｂ）とを前述と同様に加熱接着
した。接着された銅板上にボルト（２Ｂ）を通常の０つ
接により接合した。ボルト（２Ｂ）は、円錐状隆起部及
び微小突起を有していない他は、前記実験例と同一の寸
法、材質のものであった。得られた接合体の引張試験を
行なったところ、荷重４２０ｋｏでセラミックス片の接
合部近傍（Ｂ） ｒ破壊した。
以上の実験例及び比較例から、次のことが明らかである
。本発明方法によれば、ボルトと銅板との溶接は十分な
強度で得られ、溶接時の熱は銅板とセラミックス片との
接合部及びセラミックス片に強度上の影響を与えておら
ず、結果として、大きな強度の接合が得られている。こ
れに対し、従来法では、ロウ接待の熱影響によりセラミ
ックスの脆弱化が生じ、結果として接合体の強度が低く
なっている。
。本発明方法によれば、ボルトと銅板との溶接は十分な
強度で得られ、溶接時の熱は銅板とセラミックス片との
接合部及びセラミックス片に強度上の影響を与えておら
ず、結果として、大きな強度の接合が得られている。こ
れに対し、従来法では、ロウ接待の熱影響によりセラミ
ックスの脆弱化が生じ、結果として接合体の強度が低く
なっている。
１豆立）１
以上から明らかなように、本発明によれば、特に金属部
材用係合部を設ける必要がなく、しがちセラミックスの
変質を伴わず或いは問題とらない程度に留めつつ、大き
な接合強度を得ることができる、セラミックスと金属部
材との接合体の製造方法を提供することができる。
材用係合部を設ける必要がなく、しがちセラミックスの
変質を伴わず或いは問題とらない程度に留めつつ、大き
な接合強度を得ることができる、セラミックスと金属部
材との接合体の製造方法を提供することができる。
第１図から第３図は本発明方法を説明でるだめの図で、
第１図はセラミックス片、金属板及びボルトを示す正面
図、第２図はボルトの正面図、第３図は得られた接合体
を他の部材と共に示す正面図、第４図は従来法による接
合を説明するだめのセラミックス片、ボルト、他の部材
及びナツトを示づ正面図、第５図は本発明実験例の説明
図、第６図は従来法比較例の説明図である。 （１）・・・・・・セラミックス片、 （２）・・・・・・ボルト、 （３）・・・・・・銅板、 （２１）・・・・・・微小突起 （以 上） 第１図 第２図 第５図 第６図 第３図 第４図
第１図はセラミックス片、金属板及びボルトを示す正面
図、第２図はボルトの正面図、第３図は得られた接合体
を他の部材と共に示す正面図、第４図は従来法による接
合を説明するだめのセラミックス片、ボルト、他の部材
及びナツトを示づ正面図、第５図は本発明実験例の説明
図、第６図は従来法比較例の説明図である。 （１）・・・・・・セラミックス片、 （２）・・・・・・ボルト、 （３）・・・・・・銅板、 （２１）・・・・・・微小突起 （以 上） 第１図 第２図 第５図 第６図 第３図 第４図
Claims (1)
- ■ セラミックス上に金属片を接合し、該金属片上に金
属部材を溶接するに際し、溶接時の通電により溶失する
アーク発生用微小突起を、溶接されるべき面に有した該
金属部材を用い、コンデンサ放電型スタッド溶接を行な
うことを特徴とするセラミックスと金属部材との接合体
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10535684A JPS60247477A (ja) | 1984-05-23 | 1984-05-23 | セラミツクスと金属部材との接合体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10535684A JPS60247477A (ja) | 1984-05-23 | 1984-05-23 | セラミツクスと金属部材との接合体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60247477A true JPS60247477A (ja) | 1985-12-07 |
| JPH0221913B2 JPH0221913B2 (ja) | 1990-05-16 |
Family
ID=14405444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10535684A Granted JPS60247477A (ja) | 1984-05-23 | 1984-05-23 | セラミツクスと金属部材との接合体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60247477A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007014967A (ja) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Asia Giken:Kk | スタッド溶接方法 |
| JP2008238203A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Kyushu Institute Of Technology | スタッドボルトおよび細線付き導体ならびにスタッド溶接方法 |
-
1984
- 1984-05-23 JP JP10535684A patent/JPS60247477A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007014967A (ja) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Asia Giken:Kk | スタッド溶接方法 |
| JP2008238203A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Kyushu Institute Of Technology | スタッドボルトおよび細線付き導体ならびにスタッド溶接方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0221913B2 (ja) | 1990-05-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |