JPS61279651A - 接合材料 - Google Patents
接合材料Info
- Publication number
- JPS61279651A JPS61279651A JP12119885A JP12119885A JPS61279651A JP S61279651 A JPS61279651 A JP S61279651A JP 12119885 A JP12119885 A JP 12119885A JP 12119885 A JP12119885 A JP 12119885A JP S61279651 A JPS61279651 A JP S61279651A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bonding
- ceramics
- present
- strength
- metal
- Prior art date
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- Pending
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- 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】
〔産業上の利用針・（１・〕
本発明はセラミクス材料との接合に用いられる接合材料
に関するものである。
に関するものである。
最近内燃機関の副燃焼室やシリンダー、あるいはガヌタ
ービンエンジンの高温部材等にセラミクスを用いること
が検討されているが、セラミクスは加工性が悪くまた固
くて脆いためにこれを材料とする部材は機械的強度が満
足なものではなく、また装置への組付けにも困難性があ
った。上記セラミクスの欠点を補なうために金属を接合
して複合体とすることが行われている。
ービンエンジンの高温部材等にセラミクスを用いること
が検討されているが、セラミクスは加工性が悪くまた固
くて脆いためにこれを材料とする部材は機械的強度が満
足なものではなく、また装置への組付けにも困難性があ
った。上記セラミクスの欠点を補なうために金属を接合
して複合体とすることが行われている。
しかしながらセラミクスと金属とは熱膨張係数αが大き
く異なシ、具体的にはこの種の複合体にＦｆＪ’、ｔｓ
″ｈｂ−ｔｘ ｙ ｉ ９ ｙ−（Ｄ ａ １ＴｆａＯ
ｉｄｌｉ″ＴＪ６° ［一方金属のαは下記の通
りである。
く異なシ、具体的にはこの種の複合体にＦｆＪ’、ｔｓ
″ｈｂ−ｔｘ ｙ ｉ ９ ｙ−（Ｄ ａ １ＴｆａＯ
ｉｄｌｉ″ＴＪ６° ［一方金属のαは下記の通
りである。
・、：
２″Ｊな接合鎖６材料相″１−００“大きく異
、１なれば接合時の加熱からの冷却過程や使用時
の温度変化によって歪が発生して接合強度が低下したシ
、更には接合された材料のうちの一方、例えばセラミク
スが破損したシ金属が変形したシする。
、１なれば接合時の加熱からの冷却過程や使用時
の温度変化によって歪が発生して接合強度が低下したシ
、更には接合された材料のうちの一方、例えばセラミク
スが破損したシ金属が変形したシする。
上記のように従来広く使用されていた前記構造用金属材
料はセラミクスと接合するＫは不充分なものであった。
料はセラミクスと接合するＫは不充分なものであった。
上記問題点を解決する手段としてａの小さい金属材料を
セラミクスに接合することが提案されている。このよう
な金属材料としては例えばＷ （ａｊ４．５Ｘ １０
／”Ｃ） 、 Ｍｏ （α′：５．５Ｘ １０ ／
”Ｃ）が検討されたが酸化しやすく大気中での高温下の
使用が全く不可能であるし、機械的性質が脆く加工が困
難であシいまだ実用化に至っていない。廻にαの小さい
金属材料としてはインバー合金（α＝ １．ＯＸ １０
／’Ｃ，室温から１００°Ｃまで）％ Ｆｅ−４２
Ｎｉ合金（α＝４．２Ｘ１０ ／’Ｃ１窒温から１０
０″Ｃまで）、あるいはコバール合金（α＝６．７ＸＩ
Ｏ／’Ｃ，室温から１００″Ｃまで）等従来封着用等に
用いられていた合金があるがこれら合金が小さいαを示
すのは室温から２００℃程Ｊ！ｌまでであってそれ以上
の温度ではαは急激に大きくなるし、強度が弱く（常温
の引張強度≦５０ ｋｑｆ／ｄ程度）その上高゛温での
強度低下が著るしいために構造用としては不適でありこ
れら合金もまた実用化には至っていない。
セラミクスに接合することが提案されている。このよう
な金属材料としては例えばＷ （ａｊ４．５Ｘ １０
／”Ｃ） 、 Ｍｏ （α′：５．５Ｘ １０ ／
”Ｃ）が検討されたが酸化しやすく大気中での高温下の
使用が全く不可能であるし、機械的性質が脆く加工が困
難であシいまだ実用化に至っていない。廻にαの小さい
金属材料としてはインバー合金（α＝ １．ＯＸ １０
／’Ｃ，室温から１００°Ｃまで）％ Ｆｅ−４２
Ｎｉ合金（α＝４．２Ｘ１０ ／’Ｃ１窒温から１０
０″Ｃまで）、あるいはコバール合金（α＝６．７ＸＩ
Ｏ／’Ｃ，室温から１００″Ｃまで）等従来封着用等に
用いられていた合金があるがこれら合金が小さいαを示
すのは室温から２００℃程Ｊ！ｌまでであってそれ以上
の温度ではαは急激に大きくなるし、強度が弱く（常温
の引張強度≦５０ ｋｑｆ／ｄ程度）その上高゛温での
強度低下が著るしいために構造用としては不適でありこ
れら合金もまた実用化には至っていない。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上記従来の問題点を解決するための手段として
、Ｔｉを８５％以上含有する金属材料をセラミクスとの
接合材料として提供するものである。
、Ｔｉを８５％以上含有する金属材料をセラミクスとの
接合材料として提供するものである。
本発明を以下に詳細に説明する。
本発明の金属材料はＴｉを８５％以上含有するものであ
シ勿論１００％Ｔｉも本発明の金属材料として包含され
るものである。
シ勿論１００％Ｔｉも本発明の金属材料として包含され
るものである。
本発明の金属材料はＴｉを８５％以上含有することによ
って室温から５００ ’Ｏまでの広い範囲でαが１０
Ｘ １０ ’／’Ｏ以下になるため上記した従来の合金
に比してセラミクスとの接合性が高い。更に本発明の金
属材料はヤング率が前記した鉄鋼材料（１９０００ｋｇ
ｌｓ／以下）に比べて極端に小さくＣ１２０００ｋＱ／
ｄ以下）、シたがって発生する応力を吸収し易く高い接
合性を示す。本発明の金属材料が１００％Ｔｉからなる
場合にけ常温での引張強度が６０ｔｃＨＨ”以下であり
用途によっては強度が不充分な場合がある。このような
場合には箔。
って室温から５００ ’Ｏまでの広い範囲でαが１０
Ｘ １０ ’／’Ｏ以下になるため上記した従来の合金
に比してセラミクスとの接合性が高い。更に本発明の金
属材料はヤング率が前記した鉄鋼材料（１９０００ｋｇ
ｌｓ／以下）に比べて極端に小さくＣ１２０００ｋＱ／
ｄ以下）、シたがって発生する応力を吸収し易く高い接
合性を示す。本発明の金属材料が１００％Ｔｉからなる
場合にけ常温での引張強度が６０ｔｃＨＨ”以下であり
用途によっては強度が不充分な場合がある。このような
場合には箔。
Ｍｏ＋Ｔａ＊ Ａｌｌ、 Ｓｎ、 Ｏｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、
Ｃｏ、Ｎｉ 、Ｖ、 Ｏｕ等の他の金属の一種もしく
は２種以上を１５％以下、望ましくは５〜１８％程度添
加して合金とすることによって常温で１００に岨−以上
、５００℃で５０婿／１以上の引張強度を得ることが出
来る。引張強度は勿論上記他の金属の種類および含有量
によって調節出来る。更に本発明の金属材料が高Ｔｉ含
有量の場合にはＯｌＣあるいはＮの添加によって強度、
を向上させることも出来る。更に冷間加工によって
も強度を向上させることが出来、このことは製造プロセ
スに応じて利用出来る。
Ｃｏ、Ｎｉ 、Ｖ、 Ｏｕ等の他の金属の一種もしく
は２種以上を１５％以下、望ましくは５〜１８％程度添
加して合金とすることによって常温で１００に岨−以上
、５００℃で５０婿／１以上の引張強度を得ることが出
来る。引張強度は勿論上記他の金属の種類および含有量
によって調節出来る。更に本発明の金属材料が高Ｔｉ含
有量の場合にはＯｌＣあるいはＮの添加によって強度、
を向上させることも出来る。更に冷間加工によって
も強度を向上させることが出来、このことは製造プロセ
スに応じて利用出来る。
しかしながら本発明の金属材料のＴｉ含有量が８５％以
下の場合にはαが１ｏｘｔｏ”ｒｃ以上となるのでＴｉ
含有量は８５％以上にされるべきである。
下の場合にはαが１ｏｘｔｏ”ｒｃ以上となるのでＴｉ
含有量は８５％以上にされるべきである。
本発明の接合材料が接合されるセラミクスは該接合材料
である金属材料とαが大差ないものを用いる。このよう
なセラミクスは２０℃〜８００℃の範囲における平均の
αが１２ Ｘ Ｉ Ｆ’／’Ｃ以下のものであ〕、Ｕｔ
’ｓ ＊ Ｚ！（）！ ｒ ８ ｔｏｏ ’１ｒＯｅ
ＴｓＮ、 ＺｒＮ、 ８ ｒ ７４等が例示される。
である金属材料とαが大差ないものを用いる。このよう
なセラミクスは２０℃〜８００℃の範囲における平均の
αが１２ Ｘ Ｉ Ｆ’／’Ｃ以下のものであ〕、Ｕｔ
’ｓ ＊ Ｚ！（）！ ｒ ８ ｔｏｏ ’１ｒＯｅ
ＴｓＮ、 ＺｒＮ、 ８ ｒ ７４等が例示される。
本発明の作用は下記の通りである。
本発明の接合材料とセラミクスとはロウ付け。
焼ばめ、接着０機械的結合、嵌合等の方法によって接合
されるが、本発明の接合材料とセラミクスとではａが大
きく異ならないために接合時の加熱からの冷却過程や使
用時の温度変化によって発生する歪が小さく、マたヤン
グ率が小さいので発生する応力は吸収され易い。更にＴ
ｉは活性金属であるからこれを多量に含む本発明の接合
材料はセラ □゛□□ミクス応し易く強
固な接着力を得る。更に本ｉ″４Ｏ！＋＄ｔｉａ’ｌ”
”ｔ＊ｍＶＣ’ａ”ｔｒ＊Ｊ６ＩＩＩＮｉ ％＠＠
、、金の鉄鋼材料に比して比重が５５〜５８％程
度となる。
されるが、本発明の接合材料とセラミクスとではａが大
きく異ならないために接合時の加熱からの冷却過程や使
用時の温度変化によって発生する歪が小さく、マたヤン
グ率が小さいので発生する応力は吸収され易い。更にＴ
ｉは活性金属であるからこれを多量に含む本発明の接合
材料はセラ □゛□□ミクス応し易く強
固な接着力を得る。更に本ｉ″４Ｏ！＋＄ｔｉａ’ｌ”
”ｔ＊ｍＶＣ’ａ”ｔｒ＊Ｊ６ＩＩＩＮｉ ％＠＠
、、金の鉄鋼材料に比して比重が５５〜５８％程
度となる。
〔発明の効果〕：１
したが・て本発明においては金属とセラミクス
１）との複合体において高温使用の際にもセラ
ミクスが破損したシ金属が変形したシすることが殆んど
なく、また金°属とセラミクスとの密着性も優れ層剥離
も殆んど生じない。
１）との複合体において高温使用の際にもセラ
ミクスが破損したシ金属が変形したシすることが殆んど
なく、また金°属とセラミクスとの密着性も優れ層剥離
も殆んど生じない。
本発明の接合材料は上記のようにセラミクスとの接合に
用いられるが、該接合材料を中間層としてこれに更にａ
の大きい他の金属を接合してもよい。
用いられるが、該接合材料を中間層としてこれに更にａ
の大きい他の金属を接合してもよい。
直径２０Ｍ１長さ２５ｆｌの８ ｉ 、Ｎ４焼結体の端
面を＃６００のダイヤモンド砥石にて研摩し接合用試験
片を得た。
面を＃６００のダイヤモンド砥石にて研摩し接合用試験
片を得た。
一方上記試験片と同一形状、即ち直径２０ＩＩＩ＋１゜
長さ２５ｆｆの金属材料を第１表に示すように各種用意
し、端面を＃６００のアルミナ砥石で研摩して金属試験
片を得た。
長さ２５ｆｆの金属材料を第１表に示すように各種用意
し、端面を＃６００のアルミナ砥石で研摩して金属試験
片を得た。
上記接合用試験片と上記金属試験片を適当な厚さの緩衝
層を介して酸化雰囲気中で銀ロウを用い１ ｋｇ ／
ｄの圧力をかけるとともに加熱することによシ接合した
。
層を介して酸化雰囲気中で銀ロウを用い１ ｋｇ ／
ｄの圧力をかけるとともに加熱することによシ接合した
。
接合後、上記接合用試験片のワレを調べ、接合部を含む
縦横５×５１ｔＩ１１長さ５Ｑ１１Ｈの試料を採取し、
該試料について上部スパン１０Ｈ１下部スパン３Ｑ１１
１１．接合部を上部スパンの中央にして４点折曲げ試験
を行い強度を測定した。更に、直径２０ｎの接合体を５
００℃の炉で１０分間加熱〜１０分間衡風冷却のサイケ
〜を１００回繰シ返した後、上記接合用試料片のワレを
調べた。
縦横５×５１ｔＩ１１長さ５Ｑ１１Ｈの試料を採取し、
該試料について上部スパン１０Ｈ１下部スパン３Ｑ１１
１１．接合部を上部スパンの中央にして４点折曲げ試験
を行い強度を測定した。更に、直径２０ｎの接合体を５
００℃の炉で１０分間加熱〜１０分間衡風冷却のサイケ
〜を１００回繰シ返した後、上記接合用試料片のワレを
調べた。
一方上記金属試料片単体忙ついても引張り試験を行いそ
の強度を測定し、更に室温〜５００″Ｃの範囲における
平均のａを測定した。
の強度を測定し、更に室温〜５００″Ｃの範囲における
平均のａを測定した。
以上の試験の結果を第１表に示す。表中Ｏはワレがなく
Ｘけワレが存在した場合を示す。
Ｘけワレが存在した場合を示す。
第１表によれば本実施例の試料は接合後においてワレの
発生を見ず強度も高いことが明らかである。
発生を見ず強度も高いことが明らかである。
Claims (1)
- ２０℃〜３００℃の範囲における平均熱膨張係数が１２
×１０＾−＾６／℃以下のセラミクス材料と接合するた
めの金属材料であり、その組成が８５％以上のＴｉを含
有することを特徴とする接合用材料
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12119885A JPS61279651A (ja) | 1985-06-04 | 1985-06-04 | 接合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12119885A JPS61279651A (ja) | 1985-06-04 | 1985-06-04 | 接合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61279651A true JPS61279651A (ja) | 1986-12-10 |
Family
ID=14805290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12119885A Pending JPS61279651A (ja) | 1985-06-04 | 1985-06-04 | 接合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61279651A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6042283A (ja) * | 1983-08-17 | 1985-03-06 | 日立造船株式会社 | 酸化物系セラミツクスと活性金属との接合法 |
| JPS6065773A (ja) * | 1983-09-16 | 1985-04-15 | 株式会社荏原製作所 | 窒化物系セラミツクスを接合してなる金属製品並びにその製造方法 |
-
1985
- 1985-06-04 JP JP12119885A patent/JPS61279651A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6042283A (ja) * | 1983-08-17 | 1985-03-06 | 日立造船株式会社 | 酸化物系セラミツクスと活性金属との接合法 |
| JPS6065773A (ja) * | 1983-09-16 | 1985-04-15 | 株式会社荏原製作所 | 窒化物系セラミツクスを接合してなる金属製品並びにその製造方法 |
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