JPS6256381A - セラミツク部材への金属部材の接合方法 - Google Patents
セラミツク部材への金属部材の接合方法Info
- Publication number
- JPS6256381A JPS6256381A JP19655785A JP19655785A JPS6256381A JP S6256381 A JPS6256381 A JP S6256381A JP 19655785 A JP19655785 A JP 19655785A JP 19655785 A JP19655785 A JP 19655785A JP S6256381 A JPS6256381 A JP S6256381A
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- JP
- Japan
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- thermal stress
- metal member
- ceramic member
- ceramic
- joining
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- Standing Axle, Rod, Or Tube Structures Coupled By Welding, Adhesion, Or Deposition (AREA)
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明はセラミック部材に熱応力緩衝材を介して金属部
材を接合する方法に関する。
材を接合する方法に関する。
この接合方法は、例えば自動車のカムシャフトにバンド
を接合したり、ガスタービンのシャフトを他のシャフト
に接合する際等に適用することができる。
を接合したり、ガスタービンのシャフトを他のシャフト
に接合する際等に適用することができる。
セラミックスの有する耐熱性、断熱性等の特性を活かし
つつ、セラミックスの欠点とされる靭性等を補うため、
あるいはセラミックスと金属の双方の長所を活かすため
に、セラミックスに金属部材を接合する技術が種々検討
されている。
つつ、セラミックスの欠点とされる靭性等を補うため、
あるいはセラミックスと金属の双方の長所を活かすため
に、セラミックスに金属部材を接合する技術が種々検討
されている。
しかしながら、セラミックスと金属では、その熱膨張係
数が大きく異なるため（通常１オ一ダー程度）、セラミ
ック部材と金属部材を接合すると接合部に大きな熱応力
が発生し、セラミック部材にクラック（亀裂）を生じる
ことがある。そこで、セラミック部材と金属部材を接合
する際には、この熱応力を緩和するため、熱応力緩衝材
（バッファ）としてセラミック部材と金属部材の間に軟
質金属部材を介在させる方法が採られている。
数が大きく異なるため（通常１オ一ダー程度）、セラミ
ック部材と金属部材を接合すると接合部に大きな熱応力
が発生し、セラミック部材にクラック（亀裂）を生じる
ことがある。そこで、セラミック部材と金属部材を接合
する際には、この熱応力を緩和するため、熱応力緩衝材
（バッファ）としてセラミック部材と金属部材の間に軟
質金属部材を介在させる方法が採られている。
上記の如く、セラミック部材と金属部材の間に熱応力緩
衝材を介在させることにより、熱応力に起因するクラン
クは大幅に改善される。
衝材を介在させることにより、熱応力に起因するクラン
クは大幅に改善される。
しかしながら、接合後、接合部材に剪断力が掛かると、
熱応力緩衝材として軟質金属を用いた場合、容易に変形
し、接合部に曲げ応力が作用し易くなる。このため、接
合部端面に曲げ引張力が作用し、比較的低い荷重でセラ
ミック部材にクラックが発生し破損に到ることがある。
熱応力緩衝材として軟質金属を用いた場合、容易に変形
し、接合部に曲げ応力が作用し易くなる。このため、接
合部端面に曲げ引張力が作用し、比較的低い荷重でセラ
ミック部材にクラックが発生し破損に到ることがある。
そこで、熱応力緩衝材を使用する利点を活かしつつ、剪
断力が作用しても容易にセラミック部材が破損しないよ
うにする工夫が望まれていた。
断力が作用しても容易にセラミック部材が破損しないよ
うにする工夫が望まれていた。
上記問題は、次に述べる本発明のセラミック部材への金
属部材の接合方法によって解決される。
属部材の接合方法によって解決される。
即ち、本発明は、セラミック部材に熱応力緩衝材を介し
て金属部材を接合する方法であって、前記セラミック部
材と熱応力緩衝材との接合面積を熱応力緩衝材と金属部
材との接合面積より大きくすると共に、セラミック部材
と熱応力緩衝材との接合面に対する熱応力緩衝材の端面
の角度を９０度以上としたことを特徴としている。
て金属部材を接合する方法であって、前記セラミック部
材と熱応力緩衝材との接合面積を熱応力緩衝材と金属部
材との接合面積より大きくすると共に、セラミック部材
と熱応力緩衝材との接合面に対する熱応力緩衝材の端面
の角度を９０度以上としたことを特徴としている。
本発明においては、熱応力緩衝材として通常使用されて
いる軟質金属、例えば銅、ニッケル等を用いることがで
きる。このセラミック部材と熱応力緩衝材と金属部材は
、それぞれろう材等で接合される。
いる軟質金属、例えば銅、ニッケル等を用いることがで
きる。このセラミック部材と熱応力緩衝材と金属部材は
、それぞれろう材等で接合される。
本発明によれば、セラミック部材と熱応力緩衝材との接
合面積を熱応力緩衝材と金属部材との接合面積より大き
くしたため、セラミック部材の単位面積当りに作用する
荷重が従来より低減される。
合面積を熱応力緩衝材と金属部材との接合面積より大き
くしたため、セラミック部材の単位面積当りに作用する
荷重が従来より低減される。
また、セラミック部材と熱応力緩衝材との接合面に対す
る熱応力緩衝材の端面の角度を９０度以上としたことに
より、剪断力等に起因して接合部の端面に働く引張力が
発生しにくくなる。
る熱応力緩衝材の端面の角度を９０度以上としたことに
より、剪断力等に起因して接合部の端面に働く引張力が
発生しにくくなる。
この結果、セラミック部材と金属部材の接合強度が大幅
に向上する。
に向上する。
次に、本発明の実施例を図面を参考にして説明する。
（第１実施例）
第１実施例を第１図を参考にして説明する。
ここで、第１図は本発明の第１実施例に係るセラミック
部材と金属部材の接合方法の概要を示す概略構成図であ
る。
部材と金属部材の接合方法の概要を示す概略構成図であ
る。
窒化珪素（Ｓｔ、ｌＮ４）からなる直方体形状（４Ｑｍ
ｘ １６ｍＸ １０鶴）のセラミック部材１と、銅から
なる直方体形状（１６ｍＸ １０ｗ１Ｘ ２１１１）の
熱応力緩衝材２と、炭素ｗ４（Ｓ２０）からなる直方体
形状（２５ｆｌＸ １６鶴ＸＩＱｗｍ）の金属部材３を
準備した。そして、第１図に示すように、このセラミッ
ク部材１と熱応力緩衝材２と金属部材３を重ね合わせ、
これらの間にＣｕＴｉろう材４を介在させる。このとき
、ＣｕＴｉろう材４は、セラミック部材１と熱応力緩衝
材２の間には１６ｗＸＩＱｍの範囲が濡れるように設置
し、熱応力緩衝材２と金属部材３の間は３ 鰭Ｘ ５
ｍｍが濡れるように設置した。また、セラミック部材ｌ
と熱応力緩衝材２の接合面に対する熱応力緩衝材２の端
面の角度は９０度である。これら全体を真空炉内に入れ
、真空中で９３０℃で１時間加熱した後、徐冷した。
ｘ １６ｍＸ １０鶴）のセラミック部材１と、銅から
なる直方体形状（１６ｍＸ １０ｗ１Ｘ ２１１１）の
熱応力緩衝材２と、炭素ｗ４（Ｓ２０）からなる直方体
形状（２５ｆｌＸ １６鶴ＸＩＱｗｍ）の金属部材３を
準備した。そして、第１図に示すように、このセラミッ
ク部材１と熱応力緩衝材２と金属部材３を重ね合わせ、
これらの間にＣｕＴｉろう材４を介在させる。このとき
、ＣｕＴｉろう材４は、セラミック部材１と熱応力緩衝
材２の間には１６ｗＸＩＱｍの範囲が濡れるように設置
し、熱応力緩衝材２と金属部材３の間は３ 鰭Ｘ ５
ｍｍが濡れるように設置した。また、セラミック部材ｌ
と熱応力緩衝材２の接合面に対する熱応力緩衝材２の端
面の角度は９０度である。これら全体を真空炉内に入れ
、真空中で９３０℃で１時間加熱した後、徐冷した。
この結果得られた金属部材付セラミック部材の接合強度
を調べた。即ち、金属部材３に熱応力緩衝材２の接合面
と平行に荷重を掛け、剪断強度を調べた。この結果、剪
断強度は２１ｋｓｒ／ｍ”であった。このとき、接合面
には異常はなく、熱応力緩衝材２が接合しているセラミ
ック部材１の一部が破損した。
を調べた。即ち、金属部材３に熱応力緩衝材２の接合面
と平行に荷重を掛け、剪断強度を調べた。この結果、剪
断強度は２１ｋｓｒ／ｍ”であった。このとき、接合面
には異常はなく、熱応力緩衝材２が接合しているセラミ
ック部材１の一部が破損した。
（第２実施例）
第２実施例を第１図を参考にして説明する。
ここで、第１図は本発明の第２実施例に係るセラミック
部材と金属部材の接合方法の概要を示す概略構成図であ
る。
部材と金属部材の接合方法の概要を示す概略構成図であ
る。
第２実施例において、第１実施例と異なる点は、第２図
に示すように、熱応力緩衝材２を第１実施例より大きく
すると共に、セラミック部材１と熱応力緩衝材２の接合
面積は第１実施例と同じとしたことにより、セラミック
部材１と熱応力緩衝材２の接合面に対する熱応力緩衝材
２の端面の角度を１８０度としたこと、および熱応力緩
衝材２と金属部材３との接合面積を１５ｍＸ１０＋＋ｎ
として第１実施例より大きくしたことにあり、他は実質
的に第１実施例と同様にしてセラミック部材１に熱応力
緩衝材２を介して金属部材３を接合した。
に示すように、熱応力緩衝材２を第１実施例より大きく
すると共に、セラミック部材１と熱応力緩衝材２の接合
面積は第１実施例と同じとしたことにより、セラミック
部材１と熱応力緩衝材２の接合面に対する熱応力緩衝材
２の端面の角度を１８０度としたこと、および熱応力緩
衝材２と金属部材３との接合面積を１５ｍＸ１０＋＋ｎ
として第１実施例より大きくしたことにあり、他は実質
的に第１実施例と同様にしてセラミック部材１に熱応力
緩衝材２を介して金属部材３を接合した。
この結果得られた金属部材付セラミック部材の剪断強度
を調べたところ、’１３ｋｇ／ｍ”であった。
を調べたところ、’１３ｋｇ／ｍ”であった。
（第３実施例）
第３実施例を第３図を参考にして説明する。
ここで、第３図は本発明の第３実施例に係るセラミック
部材と金属部材の接合方法の概要を示す概略構成図であ
る。
部材と金属部材の接合方法の概要を示す概略構成図であ
る。
第３実施例において、第１実施例と異なる点は、第３図
に示すように、熱応力緩衝材２を第１実施例より大きく
して両端面を下方に延在させてセラミック部材１を挟持
すると共に、セラミック部材１と熱応力緩衝材２の接合
面積は第１実施例と同じとしたことにより、セラミック
部材１と熱応力緩衝材２の接合面に対する熱応力緩衝材
２の端面の角度を２７０度としたこと、および熱応力緩
衝材２と金属部材３との接合面積を１５ｗＸ１０ｆｌと
して第１実施例より大きくしたことにあり、他は実質的
に第１実施例と同様にしてセラミック部材１に熱応力緩
衝材２を介して金属部材３を接合した。
に示すように、熱応力緩衝材２を第１実施例より大きく
して両端面を下方に延在させてセラミック部材１を挟持
すると共に、セラミック部材１と熱応力緩衝材２の接合
面積は第１実施例と同じとしたことにより、セラミック
部材１と熱応力緩衝材２の接合面に対する熱応力緩衝材
２の端面の角度を２７０度としたこと、および熱応力緩
衝材２と金属部材３との接合面積を１５ｗＸ１０ｆｌと
して第１実施例より大きくしたことにあり、他は実質的
に第１実施例と同様にしてセラミック部材１に熱応力緩
衝材２を介して金属部材３を接合した。
この結果得られた金属部材付セラミック部材の剪断強度
を調べたところ、２０ｋｇ／１ｍ”であった。
を調べたところ、２０ｋｇ／１ｍ”であった。
（第１比較例）−
第１比較例を第４図を参考にして説明する。
ここで、第４図は本発明の第１比較例に係るセラミック
部材と金属部材の接合方法の概要を示す概略構成図であ
る。
部材と金属部材の接合方法の概要を示す概略構成図であ
る。
第１比較例において、第１実施例と異なる点は、第４図
に示すように、熱応力緩衝材２と金属部材３の接合面積
を１６ＷＸ１０１１１１として、セラミック部材１と熱
応力緩衝材２の接合面積と同じとしたことにあり、他は
実質的に第１実施例と同様にしてセラミック部材１に熱
応力緩衝材２を介して金属部材３を接合した。
に示すように、熱応力緩衝材２と金属部材３の接合面積
を１６ＷＸ１０１１１１として、セラミック部材１と熱
応力緩衝材２の接合面積と同じとしたことにあり、他は
実質的に第１実施例と同様にしてセラミック部材１に熱
応力緩衝材２を介して金属部材３を接合した。
この結果得られた金属部材付セラミック部材の剪断強度
を調べたところ、５ｋｇ／ｍ”〜１６ｋｇ／鶴２であつ
た。
を調べたところ、５ｋｇ／ｍ”〜１６ｋｇ／鶴２であつ
た。
（第２比較例）
第２比較例を第５図を参考にして説明する。
ここで、第５図は本発明の第２比較例に係るセラミック
部材と金属部材の接合方法の概要を示す概略構成図であ
る。
部材と金属部材の接合方法の概要を示す概略構成図であ
る。
第２比較例において、第１実施例と異なる点は、第５図
に示すように、熱応力緩衝材２と金属部材３の接合面積
を１０ｍ＋＊Ｘ１０ｍｍとしたこと、およびセラミック
部材１と熱応力緩衝材２の接合面に対する熱応力緩衝材
２の端面の角度を４０度としたことにあり、他は実質的
に第１実施例と同様にしてセラミック部材１に熱応力緩
衝材２を介して金属部材３を接合した。
に示すように、熱応力緩衝材２と金属部材３の接合面積
を１０ｍ＋＊Ｘ１０ｍｍとしたこと、およびセラミック
部材１と熱応力緩衝材２の接合面に対する熱応力緩衝材
２の端面の角度を４０度としたことにあり、他は実質的
に第１実施例と同様にしてセラミック部材１に熱応力緩
衝材２を介して金属部材３を接合した。
この結果得られた金属部材付セラミック部材の剪断強度
を調べたところ、６．７ｋｇ／ｗ”であった。
を調べたところ、６．７ｋｇ／ｗ”であった。
以上の実施例と比較例から明らかなように、セラミック
部材と熱応力緩衝材との接合面積を熱応力緩衝材と金属
部材との接合面積より大きくすると共に、セラミック部
材と熱応力緩衝材との接合面に対する熱応力緩衝材の端
面の角度を９０度以上とすることにより、セラミック部
材と金属部材の接合強度が大幅に向上していることが判
る。
部材と熱応力緩衝材との接合面積を熱応力緩衝材と金属
部材との接合面積より大きくすると共に、セラミック部
材と熱応力緩衝材との接合面に対する熱応力緩衝材の端
面の角度を９０度以上とすることにより、セラミック部
材と金属部材の接合強度が大幅に向上していることが判
る。
以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではな（、特許請求の
範囲内において種々の実施態様を包含するものである。
明は上記実施例に限定されるものではな（、特許請求の
範囲内において種々の実施態様を包含するものである。
以上より、本発明のセラミック部材への金属部材の接合
方法によれば、以下の効果を奏する。
方法によれば、以下の効果を奏する。
（イ）セラミック部材と金属部材の接合強度が大幅に向
上する。
上する。
（ロ）従来から使用している熱応力緩衝材をそのまま流
用できるため、適用が比較的容易である。
用できるため、適用が比較的容易である。
第１図は本発明の第１実施例に係るセラミック部材と金
属部材の接合方法の概要を示す概略構成図、 第２図は本発明の第２実施例に係るセラミ７り部材と金
属部材の接合方法の概要を示す概略構成図、 第３図は本発明の第３実施例に係るセラミック部材と金
属部材の接合方法の概要を示す概略構成図、 第４図は第１比較例に係るセラミック部材と金属部材の
接合方法の概要を示す概略構成図、第５図は第２比較例
に係るセラミック部材と金属部材の接合方法の概要を示
す概略構成図である。 １・・・・−・セラミック部材 ２−−−−−−一熱応力緩衝材 ３・−−−−−一−・金属部材 ４−−−一−・・ＣｕＴｉろう材 出願人 トヨタ自勧車株式会社 第１図 第２図 第３図
属部材の接合方法の概要を示す概略構成図、 第２図は本発明の第２実施例に係るセラミ７り部材と金
属部材の接合方法の概要を示す概略構成図、 第３図は本発明の第３実施例に係るセラミック部材と金
属部材の接合方法の概要を示す概略構成図、 第４図は第１比較例に係るセラミック部材と金属部材の
接合方法の概要を示す概略構成図、第５図は第２比較例
に係るセラミック部材と金属部材の接合方法の概要を示
す概略構成図である。 １・・・・−・セラミック部材 ２−−−−−−一熱応力緩衝材 ３・−−−−−一−・金属部材 ４−−−一−・・ＣｕＴｉろう材 出願人 トヨタ自勧車株式会社 第１図 第２図 第３図
Claims (1)
- （１）セラミック部材に熱応力緩衝材を介して金属部材
を接合する方法であって、 前記セラミック部材と熱応力緩衝材との接合面積を熱応
力緩衝材と金属部材との接合面積より大きくすると共に
、セラミック部材と熱応力緩衝材との接合面に対する熱
応力緩衝材の端面の角度を９０度以上としたことを特徴
とするセラミック部材への金属部材の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19655785A JPS6256381A (ja) | 1985-09-05 | 1985-09-05 | セラミツク部材への金属部材の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19655785A JPS6256381A (ja) | 1985-09-05 | 1985-09-05 | セラミツク部材への金属部材の接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6256381A true JPS6256381A (ja) | 1987-03-12 |
Family
ID=16359712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19655785A Expired - Lifetime JPS6256381A (ja) | 1985-09-05 | 1985-09-05 | セラミツク部材への金属部材の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6256381A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01290569A (ja) * | 1988-05-16 | 1989-11-22 | Seiko Instr Inc | 接合方法 |
| WO2001032584A1 (en) * | 1999-11-01 | 2001-05-10 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Joining method for ceramics and metal and joined body of ceramics and metal joined by the method |
-
1985
- 1985-09-05 JP JP19655785A patent/JPS6256381A/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01290569A (ja) * | 1988-05-16 | 1989-11-22 | Seiko Instr Inc | 接合方法 |
| WO2001032584A1 (en) * | 1999-11-01 | 2001-05-10 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Joining method for ceramics and metal and joined body of ceramics and metal joined by the method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |