JPS6287469A - セラミック部材と金属部材の接合構造とその接合方法 - Google Patents
セラミック部材と金属部材の接合構造とその接合方法Info
- Publication number
- JPS6287469A JPS6287469A JP22637185A JP22637185A JPS6287469A JP S6287469 A JPS6287469 A JP S6287469A JP 22637185 A JP22637185 A JP 22637185A JP 22637185 A JP22637185 A JP 22637185A JP S6287469 A JPS6287469 A JP S6287469A
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- metal
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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】
〔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としての銅部材
を介して金属部材を接合する方法に関する。
を介して金属部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パッド
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ンク（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銅
やニッケル等の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ンク（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銅
やニッケル等の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ッ
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ッ
クは大幅に改善される。
しかしながら、熱応力緩衝材として銅部材を用いた場合
には、５００℃程度に加熱すると銅の粒界酸化を生じる
。このため、５００℃以上の高温状態では使用できない
という問題があった。
には、５００℃程度に加熱すると銅の粒界酸化を生じる
。このため、５００℃以上の高温状態では使用できない
という問題があった。
そこで、上記セラミック部材、銅部材、金属部材接合体
を、５００℃以上の高温状態で使用できるようにする工
夫が望まれていた。
を、５００℃以上の高温状態で使用できるようにする工
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、熱応力緩衝材としての銅部材を介して
セラミック部材に金属部材を真空ろう付けにより接合す
る方法であって、 セラミック部材と銅部材と金属部材を、ろう材を介して
この順あるいはこれとは逆の順に重ね合わせ、かつ銅部
材と金属部材の間に介装されるろう材を耐酸化性に優れ
たろう材とし、更にこのろう材は銅部材と金属部材の接
合に必要な量に銅部材の表面を被覆するのに必要な量を
加えた量以上とすることを特徴としている。
セラミック部材に金属部材を真空ろう付けにより接合す
る方法であって、 セラミック部材と銅部材と金属部材を、ろう材を介して
この順あるいはこれとは逆の順に重ね合わせ、かつ銅部
材と金属部材の間に介装されるろう材を耐酸化性に優れ
たろう材とし、更にこのろう材は銅部材と金属部材の接
合に必要な量に銅部材の表面を被覆するのに必要な量を
加えた量以上とすることを特徴としている。
本発明において、セラミック部材と銅部材の接合には、
例えばＣｕＴ ｔろう材を用いることができ、銅部材と
金属部材の接合には、真空ろう付は用限ろう（Ｊ Ｉｓ
ＢＡＧ−８）や真空ろう付は用ニッケルろう（ＪＩ
Ｓ Ｚ３２６５）等を用いることができる。
例えばＣｕＴ ｔろう材を用いることができ、銅部材と
金属部材の接合には、真空ろう付は用限ろう（Ｊ Ｉｓ
ＢＡＧ−８）や真空ろう付は用ニッケルろう（ＪＩ
Ｓ Ｚ３２６５）等を用いることができる。
本発明においては、銅部材と金属部材との接合に用いる
真空ろう付は粗銀ろう等の量を、銅部材と金属部材の接
合に必要な量に銅部材の表面を被覆するのに必要な量を
加えた量以上とする。このとき、セラミック部材、銅部
材、金属部材をこの順に重ね合わせる場合には、真空ろ
う付は粗銀ろう等は加熱時、重力によりたれて銅部材の
表面を覆うが、金属部材、銅部材、セラミック部材の順
に重ね合わせる場合には、予め真空ろう付は粗銀ろう等
を折り曲げて銅部材と接触させるようにしておくことが
必要である。
真空ろう付は粗銀ろう等の量を、銅部材と金属部材の接
合に必要な量に銅部材の表面を被覆するのに必要な量を
加えた量以上とする。このとき、セラミック部材、銅部
材、金属部材をこの順に重ね合わせる場合には、真空ろ
う付は粗銀ろう等は加熱時、重力によりたれて銅部材の
表面を覆うが、金属部材、銅部材、セラミック部材の順
に重ね合わせる場合には、予め真空ろう付は粗銀ろう等
を折り曲げて銅部材と接触させるようにしておくことが
必要である。
本発明によれば、真空ろう付は時に、余分に設けた真空
ろう付は粗銀ろう等のろう材が銅部材の表面を覆うため
、銅部材表面を被覆するための工程を別途設けることな
く、銅部材表面の被覆ができる。この結果、高温時にお
ける銅の酸化が抑えられ、７００℃程度までセラミック
部材、銅部材、金属部材接合体の使用が可能となる。
ろう付は粗銀ろう等のろう材が銅部材の表面を覆うため
、銅部材表面を被覆するための工程を別途設けることな
く、銅部材表面の被覆ができる。この結果、高温時にお
ける銅の酸化が抑えられ、７００℃程度までセラミック
部材、銅部材、金属部材接合体の使用が可能となる。
次に、本発明の実施例を図面を参考にして説明する。
ここで、第１図は本発明の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。
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（ＳｉｉＮｎ）からなる直方体形状（４０ｍＸ
１６ｍＸ ｌ （Ｉｎ）のセラミック部材１と、直方
体形状（１６酊Ｘ１ （ｌｎＸ２ｍ）の熱応力緩衝材と
しての銅部材２と、鉄鋼（ＳＵＳ４０３）からなる直方
体形状（２５ｗｍＸ １６ｍＸ Ｉ ＯＮ）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ｌと銅部材２と金属部材３を重ね合わせ、こ
のセラミック部材１と銅部材２の間にＣｕＴｉろう材４
を介在させ、また銅部材２と金属部材３０間に真空ろう
付は粗銀ろう５を介在させた。このとき、Ｃｕ Ｔ ｉ
ろう材４は、セラミック部材１と銅部材２の間に１６ｍ
ｘＩｏｔａの範囲が濡れるように設置し、一方、真空ろ
う付は粗銀ろう５は、銅部材２と金属部材３の接触面全
部と銅部材２の側面が被覆できるように１８ｍＸ１２■
の大きさとした。これら全体を真空炉内に入れ、１０−
’Ｔｏｒｒ以上の真空中で９３０℃で３０分間加熱した
後、徐冷した。
１６ｍＸ ｌ （Ｉｎ）のセラミック部材１と、直方
体形状（１６酊Ｘ１ （ｌｎＸ２ｍ）の熱応力緩衝材と
しての銅部材２と、鉄鋼（ＳＵＳ４０３）からなる直方
体形状（２５ｗｍＸ １６ｍＸ Ｉ ＯＮ）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ｌと銅部材２と金属部材３を重ね合わせ、こ
のセラミック部材１と銅部材２の間にＣｕＴｉろう材４
を介在させ、また銅部材２と金属部材３０間に真空ろう
付は粗銀ろう５を介在させた。このとき、Ｃｕ Ｔ ｉ
ろう材４は、セラミック部材１と銅部材２の間に１６ｍ
ｘＩｏｔａの範囲が濡れるように設置し、一方、真空ろ
う付は粗銀ろう５は、銅部材２と金属部材３の接触面全
部と銅部材２の側面が被覆できるように１８ｍＸ１２■
の大きさとした。これら全体を真空炉内に入れ、１０−
’Ｔｏｒｒ以上の真空中で９３０℃で３０分間加熱した
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１８ｋｇ／ｍｅ”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１８ｋｇ／ｍｅ”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。
また、高温時における接合強度を調べるため、同様な方
法で製造した金属部材付セラミ・ツク部材を７００℃の
高温状態に１２０時間保持したのち、上記と同様な方法
で剪断強度を謝ぺた。この結果、剪断強度は１６ｋｆ／
ｍｍ”であった。
法で製造した金属部材付セラミ・ツク部材を７００℃の
高温状態に１２０時間保持したのち、上記と同様な方法
で剪断強度を謝ぺた。この結果、剪断強度は１６ｋｆ／
ｍｍ”であった。
なお、本実施例で得られた金属部材付セラミ・ツク部材
の銅部材は、銀ろうによる被覆層に酸化が誌められたも
のの、粒界酸化はほとんど認められなかった。
の銅部材は、銀ろうによる被覆層に酸化が誌められたも
のの、粒界酸化はほとんど認められなかった。
（比較例）
比較例において、実施例と異なる点は、銅部材２と金属
部材３の接合面積を１５ｇＸＩＱｍとして、銅部材２の
側面にたれる銀ろう５をなくしたことにあり、他は実質
的に実施例と同様にしてセラミック部材１に銅部材２を
介して金属部材３を接合した。
部材３の接合面積を１５ｇＸＩＱｍとして、銅部材２の
側面にたれる銀ろう５をなくしたことにあり、他は実質
的に実施例と同様にしてセラミック部材１に銅部材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、１８ｋｇ／鶴”〜２０ｋｇ／璽１２で
あった・ また、同様な方法で製造した金属部材付セラミック部材
を５００℃の高温状態に４８時間保持したのち、実施例
と同様な方法で剪断強度を調べたところ、剪断強度は１
３＋、、／、、ｚであった。
を調べたところ、１８ｋｇ／鶴”〜２０ｋｇ／璽１２で
あった・ また、同様な方法で製造した金属部材付セラミック部材
を５００℃の高温状態に４８時間保持したのち、実施例
と同様な方法で剪断強度を調べたところ、剪断強度は１
３＋、、／、、ｚであった。
更に、同様な方法で製造した金属部材付セラミック部材
を７００℃の高温状態に５０時間保持したのち、実施例
と同様な方法で剪断強度を調べたところ、剪断強度は５
ｋｇ／ｍ”まで落ちていた。
を７００℃の高温状態に５０時間保持したのち、実施例
と同様な方法で剪断強度を調べたところ、剪断強度は５
ｋｇ／ｍ”まで落ちていた。
なお、比較例で得られた金属部材付セラミック部材の銅
部材には、著しい粒界酸化が認められた。
部材には、著しい粒界酸化が認められた。
以上の実施例と比較例から明らかなように、本実施例に
よれば、比較例と異なり、７００℃という高温において
も、常温における接合強度が維持できることが判る。
よれば、比較例と異なり、７００℃という高温において
も、常温における接合強度が維持できることが判る。
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く、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く、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）本方法により得られた接合体は、７００℃まで使
用でき、適用範囲が大幅に向上する。
用でき、適用範囲が大幅に向上する。
（ロ）銅部材の被覆が、接合時に同時にできるため、工
程の簡素化が図れる。
程の簡素化が図れる。
第１図は本発明の実施例に係るセラミ・ツク部材と金属
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−−−−−・−銅部材（熱応力緩衝材）３−−一−−
・−金属部材 ４−−−−一・−ＣｕＴｉろう材 ５・・−・−真空ろう付は粗銀ろう 出願人 トヨタ自動車株式会社 １［ラミッ２＠１５不才
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−−−−−・−銅部材（熱応力緩衝材）３−−一−−
・−金属部材 ４−−−−一・−ＣｕＴｉろう材 ５・・−・−真空ろう付は粗銀ろう 出願人 トヨタ自動車株式会社 １［ラミッ２＠１５不才
Claims (1)
- （１）熱応力緩衝材としての銅部材を介してセラミック
部材に金属部材を真空ろう付けにより接合する方法であ
って、 セラミック部材と銅部材と金属部材を、ろう材を介して
この順あるいはこれとは逆の順に重ね合わせ、かつ銅部
材と金属部材の間に介装されるろう材を耐酸化性に優れ
たろう材とし、更にこのろう材は銅部材と金属部材の接
合に必要な量に銅部材の表面を被覆するのに必要な量を
加えた量以上とする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 |
|---|---|---|---|
| JP60226371A JPH0788263B2 (ja) | 1985-10-10 | 1985-10-10 | セラミック部材と金属部材の接合構造とその接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60226371A JPH0788263B2 (ja) | 1985-10-10 | 1985-10-10 | セラミック部材と金属部材の接合構造とその接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6287469A true JPS6287469A (ja) | 1987-04-21 |
| JPH0788263B2 JPH0788263B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=16844087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60226371A Expired - Fee Related JPH0788263B2 (ja) | 1985-10-10 | 1985-10-10 | セラミック部材と金属部材の接合構造とその接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0788263B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63319276A (ja) * | 1987-06-22 | 1988-12-27 | Shizuoka Pref Gov | 金属とセラミックスとの接合方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60145974A (ja) * | 1983-12-14 | 1985-08-01 | ダイムラ−ベンツ・アクチエンゲゼルシャフト | セラミツク体と金属とを応力なしに結合するろう付け箔 |
-
1985
- 1985-10-10 JP JP60226371A patent/JPH0788263B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60145974A (ja) * | 1983-12-14 | 1985-08-01 | ダイムラ−ベンツ・アクチエンゲゼルシャフト | セラミツク体と金属とを応力なしに結合するろう付け箔 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63319276A (ja) * | 1987-06-22 | 1988-12-27 | Shizuoka Pref Gov | 金属とセラミックスとの接合方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0788263B2 (ja) | 1995-09-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |