JPS6065776A - セラミックス−金属複合機械部品 - Google Patents
セラミックス−金属複合機械部品Info
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- JPS6065776A JPS6065776A JP17372983A JP17372983A JPS6065776A JP S6065776 A JPS6065776 A JP S6065776A JP 17372983 A JP17372983 A JP 17372983A JP 17372983 A JP17372983 A JP 17372983A JP S6065776 A JPS6065776 A JP S6065776A
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- Japan
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- ceramic
- metal
- metal composite
- composite mechanical
- conductive layer
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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】
［発明の技術分野］
本発明はセラミックス部材と金属部材とを接合一体化し
てなるセラミックス−金属複合機械部品に関する。
てなるセラミックス−金属複合機械部品に関する。
［発明の技術的背景とその問題点コ
セラミックス部材と金属部材とを一体化させた複合部品
は、ＩＣの分野をはじめ機能部品どして広く使用されて
きているが、強度や耐摩耗性の要求される機械部品、特
に摺動部品としては接合強度が未だ不充分であるため実
用化の段階には至っていない。
は、ＩＣの分野をはじめ機能部品どして広く使用されて
きているが、強度や耐摩耗性の要求される機械部品、特
に摺動部品としては接合強度が未だ不充分であるため実
用化の段階には至っていない。
すなわち、従来の摺動部品としては、摺動面に窒化処理
や硬質クロムめっき処理を施して耐摩耗性を向上させた
鋳鉄等の金属製部品や窒化ケイ素からなるセラミックス
部材等の耐摩耗性に優れたセラミックス部材で全体を一
体に形成したセラミック製部品等が知られているが、金
属製部品では耐摩耗性に限界があり、全体がセラミック
製である部品ではコストが高くなるばかりか過剰品質に
なるという問題があった。
や硬質クロムめっき処理を施して耐摩耗性を向上させた
鋳鉄等の金属製部品や窒化ケイ素からなるセラミックス
部材等の耐摩耗性に優れたセラミックス部材で全体を一
体に形成したセラミック製部品等が知られているが、金
属製部品では耐摩耗性に限界があり、全体がセラミック
製である部品ではコストが高くなるばかりか過剰品質に
なるという問題があった。
そのため、摺動面のみを耐摩耗性セラミックス部材で構
成した金属製部品の出現が望まれているが、セラミック
ス部材と金属部材、特に窒化ケイ素製セラミックス部材
と鋼材とは一体化が困１１ ′ｃあるため、機械部品と
して使用することができなかった。
成した金属製部品の出現が望まれているが、セラミック
ス部材と金属部材、特に窒化ケイ素製セラミックス部材
と鋼材とは一体化が困１１ ′ｃあるため、機械部品と
して使用することができなかった。
例えばセラミックス部材と金属部材とを接着剤で一体化
したり４、焼成め等の機械的嵌合により一体化させるこ
とも試みられているが、接着剤による方法では高温で使
用することができず、機械的嵌合では機械加工が複雑で
、かつ形状に限界があるという問題があった。
したり４、焼成め等の機械的嵌合により一体化させるこ
とも試みられているが、接着剤による方法では高温で使
用することができず、機械的嵌合では機械加工が複雑で
、かつ形状に限界があるという問題があった。
［発明の目的コ
本発明はこのような点に対処してなされたもので、耐摩
耗性に優れた窒化ケイ素製セラミックス部材等のセラミ
ックス部材と鋼材等の金属部材とを強固に接合一体化さ
せた機械部品を提供することを目的とする。
耗性に優れた窒化ケイ素製セラミックス部材等のセラミ
ックス部材と鋼材等の金属部材とを強固に接合一体化さ
せた機械部品を提供することを目的とする。
［発明の概要］
寸なわら本発明の機械部品は、表面に導電層の形成され
たセラミックス部材を、この１３電層を介して金属部材
と接合一体化してなることを特徴とり“る。
たセラミックス部材を、この１３電層を介して金属部材
と接合一体化してなることを特徴とり“る。
本発明に使用するビラミックス部材としては、ファイン
セラミックスとして総称される窒化ケイ素、炭化ケイ素
、ザイアロン、ジルコニア等の非酸化物系セラミックス
のように耐摩耗性に優れたものが望ましい。またこれら
は表面に二酸化ケイ素、アルミナ等の化合物からなる酸
化膜を形成し１使用するのが導電層の形成上、望ましい
場合がある。またその形状は接合面に嵌合部分を設け、
この場′合は突起部を４１する形状が好ましい。
セラミックスとして総称される窒化ケイ素、炭化ケイ素
、ザイアロン、ジルコニア等の非酸化物系セラミックス
のように耐摩耗性に優れたものが望ましい。またこれら
は表面に二酸化ケイ素、アルミナ等の化合物からなる酸
化膜を形成し１使用するのが導電層の形成上、望ましい
場合がある。またその形状は接合面に嵌合部分を設け、
この場′合は突起部を４１する形状が好ましい。
金属部材としては、鋼材や鉄材等の機械的強度の大きい
ものの使用が望ましい。またその形状はセラミック部材
の突起部に嵌合する溝部を有する形状が好ましい。
ものの使用が望ましい。またその形状はセラミック部材
の突起部に嵌合する溝部を有する形状が好ましい。
セラミックス部材表面への導電層の形成方法としては、
例えばセラミックス部材表面にタフピッチ電解銅等の酸
素を含有する銅板を接触配置させ、不活性雰囲気中で１
０６５〜１０８３℃で加熱して銅からなる導電層を形成
させる方法やモリブデン−マンガンメタライズペースト
や銅ペースト、銀ペースト等の導電性ペーストの塗布焼
付けにより形成する方法、モリブデン酸塩等の高融点金
属塩溶液の塗布還元焼き付けにより形成する方法、また
はＩＶ族遷移金属等の活性金属を接触配置させ、不活性
または真空中で融点以上に加熱して導電層を形成させる
方法等があげられる。
例えばセラミックス部材表面にタフピッチ電解銅等の酸
素を含有する銅板を接触配置させ、不活性雰囲気中で１
０６５〜１０８３℃で加熱して銅からなる導電層を形成
させる方法やモリブデン−マンガンメタライズペースト
や銅ペースト、銀ペースト等の導電性ペーストの塗布焼
付けにより形成する方法、モリブデン酸塩等の高融点金
属塩溶液の塗布還元焼き付けにより形成する方法、また
はＩＶ族遷移金属等の活性金属を接触配置させ、不活性
または真空中で融点以上に加熱して導電層を形成させる
方法等があげられる。
導電層の形成されたセラミックス部材を金属部材に接合
させるには、導電層に、必要に応じてニッケルめっき等
の電解めっきを施した後、ろう付けにより金属部材と接
合−させる。また、接合部にセラミック部材と金属部材
の熱膨張に宵口する応力を緩和する延性金属となる中間
層を介することもよい。
させるには、導電層に、必要に応じてニッケルめっき等
の電解めっきを施した後、ろう付けにより金属部材と接
合−させる。また、接合部にセラミック部材と金属部材
の熱膨張に宵口する応力を緩和する延性金属となる中間
層を介することもよい。
なお、嵌合部にはろう材を流入できるだけの間隙が必要
である。その大きさはろう材の融点におけるろうの表面
張力、流動性にもよるが１０μｍ以上必要である。
である。その大きさはろう材の融点におけるろうの表面
張力、流動性にもよるが１０μｍ以上必要である。
［発明の実施例コ
次に本発明の実施例について説明覆る。
実施例１
第１図に承り、カムシャフト摺動面方向先端面に溝部を
設けた鋳鉄製のロッカーアーム本体１の接合面にニッケ
ルめっきを施した。
設けた鋳鉄製のロッカーアーム本体１の接合面にニッケ
ルめっきを施した。
一方、このロッカーアーム本体１と接合する窒化ケイ素
層のセラミックパッド３の接合面を酸化処理し、厚さ７
０μｍのタフピッチ電解銅薄を接触配置させ、不活性雰
囲気中で１０７５℃ひ３゜分間加熱して銅製の導電層を
形成させた。この導電層を形成させたセラミックパッド
３と前述したニッケルめっきロッカーアーム本体１の間
に、銀ろうＡをはさんで８５０’Ｃで加熱し、接合さゼ
た。
層のセラミックパッド３の接合面を酸化処理し、厚さ７
０μｍのタフピッチ電解銅薄を接触配置させ、不活性雰
囲気中で１０７５℃ひ３゜分間加熱して銅製の導電層を
形成させた。この導電層を形成させたセラミックパッド
３と前述したニッケルめっきロッカーアーム本体１の間
に、銀ろうＡをはさんで８５０’Ｃで加熱し、接合さゼ
た。
この複合体のセラミックパッド接合面の剪断破壊荷重（
ｋｇ）および剪断強度（ｋｇ ／ ＩＩイ）は、次表に
示づ通りであった。
ｋｇ）および剪断強度（ｋｇ ／ ＩＩイ）は、次表に
示づ通りであった。
実施例２
実施例１において窒化ケイ素製ヒラミックパッド３の接
合面に銅箔を接触配置させる代りに活性金属酸化物を添
加したモリブデン酸リチウムの水溶液を塗布し、窒素雰
囲気中で約１４００℃で加熱して導電層を形成させた。
合面に銅箔を接触配置させる代りに活性金属酸化物を添
加したモリブデン酸リチウムの水溶液を塗布し、窒素雰
囲気中で約１４００℃で加熱して導電層を形成させた。
この導電層上にニッケルめっきを施し、実施例１と同様
に銀ろうＡを介してロッカーアーム本体１と接合した。
に銀ろうＡを介してロッカーアーム本体１と接合した。
剪断破壊荷重（ｋｇ＞および剪断強度（ｋｇ／ｍ（＞は
次表に示す通りであった。
次表に示す通りであった。
実施例３
実施例１においてセラミックパッド３の接合面の導電層
の形成方法として、銅ペースト（フリットガラス含有）
の塗布焼付けにより導電層を形成し、実施例１と同様に
銀ろうＡを介してロッカーアーム本体１と接合させた。
の形成方法として、銅ペースト（フリットガラス含有）
の塗布焼付けにより導電層を形成し、実施例１と同様に
銀ろうＡを介してロッカーアーム本体１と接合させた。
剪断破壊荷重（ｋｇ）および剪断強度（ｋｇ／ ｍｊ
）は次表の通りであった。
）は次表の通りであった。
実施例４
実施例１において窒化ケイ素製セラミックパッド３の接
合面に銅箔を接触配置させるかわりにチタンと銅の混合
粉を塗布しアルゴン雰囲気中で１２００℃で加熱して導
電層を形成させ実施例１と１１４様に銀ろうＡを介しく
０ツカ−アーム本体１と接合させた。
合面に銅箔を接触配置させるかわりにチタンと銅の混合
粉を塗布しアルゴン雰囲気中で１２００℃で加熱して導
電層を形成させ実施例１と１１４様に銀ろうＡを介しく
０ツカ−アーム本体１と接合させた。
剪断破壊荷重（ｋｇ）および剪断強度（、ｋｇ ／ ｌ
Ｉイ）は次表に示す通りであった。
Ｉイ）は次表に示す通りであった。
（以下余白）
実施例５
第２図に示すように、接合面に突起部４を有する窒化ケ
イ素層のチップ５の接合面にアルミナ層を形成した後、
モリブデン−マンガンメタライズペーストを塗布し、還
元雰囲気中で１３５０℃で加熱して導電層を形成し、ニ
ッケルめっきを施した後、同じく接合面にニッケルめっ
きの施された、かつ突起部に嵌合する溝部を有する鋼材
からなるブツシュロッド６に銀ろうＡを介して嵌合させ
、８５０℃で加熱して接合させた。本接合体の引張破断
荷重（ｋｇ）は９５０ｋｇであった。なお図中７は接合
時の空気穴である。なお、嵌合部は傾斜を有するテーバ
状とすると、接合状態が好ましくなる。
イ素層のチップ５の接合面にアルミナ層を形成した後、
モリブデン−マンガンメタライズペーストを塗布し、還
元雰囲気中で１３５０℃で加熱して導電層を形成し、ニ
ッケルめっきを施した後、同じく接合面にニッケルめっ
きの施された、かつ突起部に嵌合する溝部を有する鋼材
からなるブツシュロッド６に銀ろうＡを介して嵌合させ
、８５０℃で加熱して接合させた。本接合体の引張破断
荷重（ｋｇ）は９５０ｋｇであった。なお図中７は接合
時の空気穴である。なお、嵌合部は傾斜を有するテーバ
状とすると、接合状態が好ましくなる。
実施例６
吸排気バルブの軸部８の金属部材の接合面に溝部を形成
し、この溝部に嵌合する突起部を有する窒化ケイ素層の
バルブ９をニッケルろうＢを介して嵌合させ、加熱して
接合させた。なお窒化ケイ素製バルブ９の接合面には、
実施例４と同様にチタンと銅の混合粉による導電層を形
成させたものを使用した。この場合、嵌合部をテーバ状
とするとより好ましい。
し、この溝部に嵌合する突起部を有する窒化ケイ素層の
バルブ９をニッケルろうＢを介して嵌合させ、加熱して
接合させた。なお窒化ケイ素製バルブ９の接合面には、
実施例４と同様にチタンと銅の混合粉による導電層を形
成させたものを使用した。この場合、嵌合部をテーバ状
とするとより好ましい。
実施例７
窒化ケイ素層のカム１０の接合面に酸化物を添加したモ
リブデン酸リチウムの水溶液を塗布焼付けして導電層を
形成し、ニッケルめっきを施した後、鋼材からなるシャ
フト１１を銀ろうＡを介して嵌合、加熱して接合させた
。本カムのシャフトと平行な方向への剪断強度は８．７
ｋｇ／ｍ（であった。なお図中１２はカム付シャフトの
回転時、接合部を強化する丸形ビンである。
リブデン酸リチウムの水溶液を塗布焼付けして導電層を
形成し、ニッケルめっきを施した後、鋼材からなるシャ
フト１１を銀ろうＡを介して嵌合、加熱して接合させた
。本カムのシャフトと平行な方向への剪断強度は８．７
ｋｇ／ｍ（であった。なお図中１２はカム付シャフトの
回転時、接合部を強化する丸形ビンである。
上記の実施例に基づき、工具を製作した。切削用ドリル
の刃先にセラミックス部材を接合したもの、あるいは切
削用バイトの刃先チップにセラミックス部材を適用した
もの等である。これらも上記実施例と同等の接合強度を
得た。、また、同様に液体および気体用のポンプ部材−
羽根およびケーシングを製作した。羽根とケーシングの
各々の摺動部分にセラミックス部材を接合した。これら
も上記実施例と同等の接合強度を得た。
の刃先にセラミックス部材を接合したもの、あるいは切
削用バイトの刃先チップにセラミックス部材を適用した
もの等である。これらも上記実施例と同等の接合強度を
得た。、また、同様に液体および気体用のポンプ部材−
羽根およびケーシングを製作した。羽根とケーシングの
各々の摺動部分にセラミックス部材を接合した。これら
も上記実施例と同等の接合強度を得た。
［発明の効果］
以上説明したように本発明のセラミックス−金属複合機
械部品は、接合強度に優れており、エンジン部品、工具
、ポンプ部品等の機械部品として有用である。
械部品は、接合強度に優れており、エンジン部品、工具
、ポンプ部品等の機械部品として有用である。
第１図は本発明の一実施例を示すロッカーアームの側面
図、第２図はブツシュロッドの断面図、第３図は排気バ
ルブの断面図、第４図は金属製シャフトと一体化したカ
ムの斜視図である。 １・・・・・・・・・・・・ロッカーアーム′本体３・
・・・・・・・・・・・セラミックパッド５・・・・・
・・・・・・・窒化ケイ素製チップ６・・・・・・・・
・・・・ブツシュロッド８・・・・・・・・・・・・軸
部 ９・・・・・・・・・・・・バルブ １０・・・・・・・・・・・・カ ム
図、第２図はブツシュロッドの断面図、第３図は排気バ
ルブの断面図、第４図は金属製シャフトと一体化したカ
ムの斜視図である。 １・・・・・・・・・・・・ロッカーアーム′本体３・
・・・・・・・・・・・セラミックパッド５・・・・・
・・・・・・・窒化ケイ素製チップ６・・・・・・・・
・・・・ブツシュロッド８・・・・・・・・・・・・軸
部 ９・・・・・・・・・・・・バルブ １０・・・・・・・・・・・・カ ム
Claims (15)
- （１）表面に導電層の形成されたセラミックス部材を、
この導電層を介して金属部材と接合一体化してなるセラ
ミックス−金属複合機械部品。 - （２）セラミックス部材と金属部材とは嵌合されている
特許請求の範囲第１項記載のセラミックス−金属複合機
械部品。 - （３）セラミックス部材は非酸化物系セラミックス部材
である特許請求の範囲第１項または第２項記載のセラミ
ックス−金属複合機械部品。 - （４）非酸化物系セラミックス部材は表面に酸化膜が形
成されているものである特許請求の範囲第３項記載のセ
ラミックス−金属複合機械部品。 - （５）金属部材は鋼材である特許請求の範囲第１項ない
し第４項のいずれか１項記載のセラミックス−金属複合
機械部品。 - （６）機械部品はエンジン部品である特許請求の範ｏ＊
ｉ項ないし第５項のいずれが１項記載のセラミックス−
金属複合機械部品。 - （７）機械部品は工具である特許請求の範囲Ｍ１項ない
し第５項のいずれが１項記載のセラミックス−金属複合
機械部品 - （８）機械部品はポンプ部品である特許請求の範囲第１
項ないし第５項のいずれが１項記載のセラミックス−金
属複合機械部品。 - （９）導電層はセラミックス部材表面に銅板を接触配置
させ、１０６５〜１０８３℃に加熱して接合させること
により形成される特許請求の範囲第１項ないし第８項の
いずれが１項記載のセラミックス−金属複合機械部品。 - （１０）導電層は導電性ペーストの塗布焼付けにより形
成される特許請求の範囲第１項ないし第８項のいずれが
１項記載のセラミックス−金属複合機械部品。 - （１１）導電層は窒化物、炭化物、ホウ化物、酸化物、
ケイ化物、酸窒化物、炭窒化物、のいずれか一種または
二種以上からなる無機物を含むことを特徴とする特許請
求の範囲第１項ないし第８項のいずれか１項記載のセラ
ミックス−金属複合機械部品。 - （１２）導電層は高融点金属塩溶液の塗布還元焼成によ
り形成される特許請求の範囲第１項ないし第１１項のい
ずれか１項記載のセラミックス−金属複合機械部品。 - （１３）導電層はセラミックス部材表面にＩＶ族遷移金
属またはその合金の板、粉末等を接触配置させ、不活性
雰囲気または真空中でその融点以上に加熱して、接合さ
せることにより形成される特許請求の範囲第１項ないし
第１１項のいずれか１項記載のセラミックス−金属複合
機械部品。 - （１４）接合はろう付けにより行なわれる特許請求の範
囲第１項ないし第１３項のいずれか１項記載のセラミッ
クス−金属複合機械部品。 - （１５）接合はセラミックス部材と金属部材の熱膨張差
に基因する応力を緩和する延性金属中間層を介して行な
われる特許請求の範囲第１４項記載のセラミックス−金
属複合機械部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17372983A JPS6065776A (ja) | 1983-09-20 | 1983-09-20 | セラミックス−金属複合機械部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17372983A JPS6065776A (ja) | 1983-09-20 | 1983-09-20 | セラミックス−金属複合機械部品 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17615988A Division JPH01119570A (ja) | 1988-07-14 | 1988-07-14 | セラミックス−金属複合機械部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6065776A true JPS6065776A (ja) | 1985-04-15 |
| JPH024553B2 JPH024553B2 (ja) | 1990-01-29 |
Family
ID=15966055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17372983A Granted JPS6065776A (ja) | 1983-09-20 | 1983-09-20 | セラミックス−金属複合機械部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6065776A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61296930A (ja) * | 1985-06-27 | 1986-12-27 | Masayuki Otsuki | カシメポンチ |
| JPS62206206A (ja) * | 1986-03-06 | 1987-09-10 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ロツカ−ア−ム |
| JPS62207897A (ja) * | 1986-03-07 | 1987-09-12 | Toho Kinzoku Kk | 超硬合金チツプ |
| JPS637206U (ja) * | 1986-06-30 | 1988-01-18 | ||
| US4988034A (en) * | 1987-12-25 | 1991-01-29 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Mechanical part having ceramic and metal sections soldered together and method of producing same |
| JPH0367006A (ja) * | 1989-08-03 | 1991-03-22 | Toshiba Corp | セラミックリンク |
Families Citing this family (1)
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| CN1081290C (zh) * | 1995-06-19 | 2002-03-20 | 住友电气工业株式会社 | 滑动部件及其制造方法 |
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| JPS515249A (ja) * | 1974-07-04 | 1976-01-16 | Daido Steel Co Ltd | Hikinzokuhatsunetsutainiokeru denkyokusetsuchakuhoho |
| JPS55116686A (en) * | 1979-02-22 | 1980-09-08 | Degussa | Method of forming solderable metal layer on ceramic |
| JPS5735536U (ja) * | 1980-08-07 | 1982-02-24 | ||
| JPS609604A (ja) * | 1983-06-30 | 1985-01-18 | Agency Of Ind Science & Technol | 超硬質物質系層と酸化物系層の複数層よりなるセラミツクスを刃材とした刃物 |
-
1983
- 1983-09-20 JP JP17372983A patent/JPS6065776A/ja active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH024553B2 (ja) | 1990-01-29 |
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