JPS6216873A - セラミツクス軸と金属軸の接合構造 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はセラミックス軸と金属軸との接合構造に関し、
例えばセラミックス製のターボチャージャやガスタービ
ンローター等のセラミックス軸と金属軸との接合法に関
する。

従来セラミックス軸と金属軸とを接合するに当っては、
第２図に示すようにセラミックス軸１の接続端をや＼細
くして金属軸２の接続端の管状部内に焼嵌めするか、第
３図に示すようにセラミックス軸１の接続ＩＬ金属軸２
の接続端のや一太径に構成された管状部内に焼嵌めする
か、第４図に示すようにセラミックス軸１の接続端を金
ＩＡ軸２の接続端のや＼大径にされた管状部内に嵌め込
むと同時に、セラミックス軸のつき合せ端面にＡ１！。

ろう、Ｎ１ろう等のろう材を用いてろう付け３した構造
のものが知られている。

（発明が改良しようとする問題点） 上記の従来の技術に於て、セラミックス軸と金属軸との
接合部が高温にさら嘔れたときに、ｖ８＠め法によるも
のは金属軸２の管状部が他の部分より薄肉であるので機
械的強度の低下が着るしく、変形を生ずるおそれがある
ことと、接合部が焼嵌め温度に上昇することによって金
属軸箋の外径方向への膨張が著るしいために、セラミッ
クス軸１が金属＠２から脱離するおそれがメク、そのほ
か寸法精度を厳しくする必要がらる九めコスト高になる
といつ問題点があった。

又、ろう材を用いて焼嵌めするものにあってはろう材と
してＡｉろつ、Ｎｉろう等上用いるとその流動性や連れ
性が悪いために接合力が弱く、又Ｕろうを用いてろう付
とともに焼嵌めしｔものでは。

Ａｌろう自体は勺ろう、Ｎｌろうに比べ流動性、温和性
は良好で６るが、耐熱性は限界がらり、又接続部の熱履
歴による変形・芯損れが見られ、使用範囲が狭いという
問題が６つ次。

（問題点を解決しようとする九めの手段］本発明は上記
の問題点を解決する丸めに種々検討の結果なされたもの
で、第１図に示す如く金属＠２とセラミックス軸１の嵌
め合わされた接触面におけるろう付けに、Ａｌろう又は
Ｍ合金３を用い、これに高融点金属粉又は無機物（無機
質粉末、及び無機質繊維）４ｔ−包含するようにしてＷ
ｅＩｆｃしてなる接合構造である。

（作用ン Ａｌろう材単独で前記のように金属軸とへ２ミツへヲ接
合し九のでは、高温になるとＡｌろう材が軟化するので
、２５０〜３５０℃にて強度が低下し使用に耐えない場
合が多い。

し〃為し、高融点金属粉、は無機質物ｔ１１Ａ加し友場
合にはアルミニウムが高温で軟化流動しようとしてもこ
れらの添加物によって阻止され、接合強度を保持するも
のである。

ここに高融点金属粉としてはＮｉ、　Ｍｎ、　Ｏｒ、　
Ｗ、Ｍ。

等の粉末にして、無機物どしてはシリカ粉、アルミナ粉
、炭素粉、８ｉ０フアイバー、炭素繊維等を含むもので
ある。

（実施例） 次に本発明の実施例について述べる。

実施例Ｌ　第５因（イ）に示すように嵌合孔の内径１０
．１０φｗｉ、、ｆｌｉ４さ１５鵡、軸径１２φ閣の金
属軸（８Ｕ８３０４）２と、軸径１０φ閣のセラミック
軸（８ｉ３Ｎ４）１のモデルを準備し、同図（ロ）に示
すように金属軸２の嵌合孔の内面（接合面）に７ラツク
スと金属粉（Ｎｉ　、　Ｍｎ　、　Ｏｒ　、　Ｗ、　Ｍ
ｏ）ｆ：混合した水溶液４を塗布し、乾燥後にＡｌろう
材（Ｊ、１．Ｓ・人４０４５）３を金属軸孔の底部に設
置し、その上にセラミックス軸１．ｔ−挿入する。この
ようにセットしたサンプル？Ｎｚガス中にて６５０℃×
１０分加熱すると同時に押圧してＡｌろう材會介して接
合ケ行なった。

又同時にＡｌろう材のみによる比較試料も作成した。

これらについて室温（Ｒ，Ｔ）及び高温（２５０℃。

３５０℃）におけるねじり強度を測定し友結果は第１表
に示すとおりでろる。

第１表　ねじり強度（ｋ４Ｆ−ｍ）（１弓）注　　３個
のテストピースの平均 実施例２　実施例１と同様な寸法形状のセラミツ？ζメ
タラ′イズ処理し７ｃ　Ａ４０ｇ　）軸１、金属軸２の
モデルを準備し、軸孔の１７３面（接合面）に無機物（
炭素粉末、Ａｔ、０３粉末、８ｉ０フアイバー）を塗布
し、金属軸モデルの孔の底部にＭ合砥ＪＩＳ人Ｃ３人）
ｔ−設置し、その上にセラミックス軸１モデルを挿入す
る。

このようにしてセットし次サンプルを真空中で６５０℃
×１０分加熱″すると同時に、押圧して接合を行なった
。

又同時に韮合金のみによる比較試料も作成した。

これらにライて室温（Ｒ，Ｔ）及び高温（２５０℃、３
５０℃）におけるねじり強度はＭ２表に示すとおりでる
る。

第２表　ねじり強Ｋ（ｋｙ＠ｍ）ＣＩＬ＝３）注　　３
１１ｉ１のテストピースの平均第１表、第２茨に於て頚
はセラミックスにて破壊し、その他はすべて接続部にて
緩み、又は辷り。

実施例３．　実施例１及び２で作製した接合体を３００
℃×１０分＃室温×１０分の熱サイクルに１００サイク
ル処理した後のセラミックス軸と金属軸の芯振れの変化
全測定したところ、熱サイクル前後にて高融点金属粉又
は無機物の添加品では最大３０μｍの変化でめった。こ
れに対し比較品では１００〜１２０μｍの変化があり、
軸体とじての使用には耐えないレベルまで変化し几。

なお上記に於てねしり強度測定法は第６図に示すようで
あり、固定治具５に金属軸モデル２０頭部を入れて固定
し、接合試料の側周にはヒーター６を設は加熱し、セラ
ミックス軸１ｔ−ねじり１強度を測定した。

又、芯振れ測定法第７図に示すようにＶブロツＡに接合
試料の金属軸モデル側がのるようにして熱サイクルを加
えた後のセラミックス軸１の振れの程度をダイヤルゲー
ジで測定した。

（発明の効果） 本発明によるときは、Ａｌろう材又はＭ合金とともに高
融点金属又は無機物全金属軸の孔部内面（接合面）に塗
布して後、ろう材を底面において接合し、接合時の熱で
ろう材が軟化流動してもその甲に包含される形で存在す
る金属粉又は無機物により保持されるので、これにより
ろう材の軟化による熱間強度の低下を防止し、鍋温でも
ねじ！ｌ１強度の高い接続体を提供するとともに、熱履
歴による変形や芯振れの発生を防止し、品質の高い接合
体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の一部縦断面図、第２図〜Ｗ
、４図は従来例の一部縦断面図、第５図（イル（ロ）は
それぞれ試験試料の寸法、形状及び製造ｆＥ、？示す断
面図、第６図はねじり強度測定法の説明図。 第７図は芯振れ測定法の説明図である。 １・・・セラミックス軸　　２・・・金属軸３・・・ろ
う材　　　　　　４・・・金属粉又は無機物代理人　弁
理士　竹　同　　　守 第１閃 第２ＷＪ 第３ＷＪ 第４に 第５図　　　　　　第６図 （イ）　　　　　　　　　　　　　　　　　（ロ）↓　
　　　（つ 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属軸端とセラミックス軸端とが嵌め合わされ、その接
   触面がＡｌろう材又はＡｌ合金で接合された接合体に於
   いて、前記Ａｌろう材又はＡｌ合金層内に高融点金属又
   は無機物を包含させたことを特徴とするセラミックス軸
   と金属軸の接合構造。