JPH01111783A

JPH01111783A - 炭素とセラミックス、炭素又は金属との接合構造

Info

Publication number: JPH01111783A
Application number: JP11653687A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yamane; 健司山根
Original assignee: Shin Meiva Industry Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 1987-05-13
Filing date: 1987-05-13
Publication date: 1989-04-28

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）この発明は、炭素とセラミックス、炭素又は金属との接
合に関し、殊に金属を含浸せしめた炭素を使用した接合
構造に関するものである。

（従来の技術）機械装置の回転部分や摺動部分などに使用される炭素部
材は、耐摩耗性を向上させるため摩耗を受は易い部分に
セラミックスを接合したものがよく使用されている。ま
た、装置によっては炭素部材に接合するものはセラミッ
クス部材に限るものではなく、炭素部材や金属部材であ
ることも多い。

ところで、このような炭素部材とセラミックス、炭素又
は金属などの部材とは、従来、有機系接着剤例えばエポ
キン樹脂接着剤などを使用して接着されていたが、接合
強度は小さく、耐熱性に劣しいなどの欠点があった。

（解決しようとする問題点）この発明は、炭素部材とセラミックス、炭素又は金属な
どの部材とを強固に接合するとともに耐熱性にも優れた
ものにするような接合構造を提供するものである。

（問題点を解決するための手段）この発明においては、炭素に金属を含浸させ、この含浸
させた金属とセラミックス、もう一つの炭素に含浸させ
た金属又は金属部材の金属の双方に対する反応性のよい
金属を、炭素部材とセラミックス、もう一つの炭素又は
金属部材との間に中間材として介在せしめて接合する。

（作用）炭素は、拡散接合やろう接などの接合をしようとしても
非常に接合しにくいものであυ、その原因は表面の濡れ
が充分でないことにあると考えられる。

この発明にあっては、炭素に含浸させた金属が、拡散接
合又はろう接などの接合の際に加えられる熱によって融
出し、炭素の表面を濡らす。そして、この含浸させた金
属との反応性がよい金属を中間材として介在させる。こ
の中間材は、接合しようとするセラミックスや金属、も
う一つの炭素に含浸させた金属との反応性がよいものが
選ばれるため、接合が強固なものになる。したがって、
接合時の加熱温度が余シ高過ぎて含浸させた金属が完全
に融出してしまうと、濡れの機能を果さなくなってしま
う。ただし、完全融出に対する適当な防護策を講じてお
けば高温下でも良好な接合が得られる。

（第１実施例）ＡＩを融解含浸させた炭素合板（厚さ１．５ｍｍ）１．
セラミックスとしてＳｉＣチップ（直径ｌＱｍｍ、厚さ
５ｍｍ　＞　２　、中間材としてＡｌ板（Ａｌ０５０．
厚さ０．６ｍｍ）３をアセトン中で約１０分間超音波洗
浄後、第１図のように配置して、約８Ｘ１０　　Ｔｏｒ
ｒ、の真空中で０．５ｋｑｒ／ｍｍ”で加圧しながら、
６４０℃で３０分間加熱して拡散接合した。

接合部の破断面は第３図（写真）の通シであり。

良好な接合体が得られ、そのせん断強度は６〜８ｋｇｆ
／ｍｍ”であった。

（第２実施例）第１実施例と同様の炭素板１．ＳｉＣチップ２゜中間材
としてＡ４合金のクラッド板（心材Ａ／−Ｍｎ系合金Ａ
３００３．両面皮材Ａｌ−８ｉ系合金Ａ４００４．厚さ
０．２３ｍｍ）３ａとＡ／板（Ａｌ０５０．厚さ０．６
ｍｍ）３ｂをアセトン中で約１０分間超音波洗浄後、第
２図のように配置して、約５ｘ１０　　Ｔｏｒｒ・の真
空中で約０．２５　ｋｇ　ｆ　／ｍｍｚで加圧しながら
５８０℃で３０分間加熱して拡散接合した。この結果は
良好な接合体が得られ、そのせん断強度は６〜８ｋｇ　
ｒ　／　ｍｍ２　　であった。

（対照例）拡散接合したが室温に冷却後、ＳｉＣに割れが発生した
。ＳｉＣ，炭素接触面に含浸したＡｌのしみ出しがあシ
、これで両者は接合したが界面のＡ４層は非常に薄いた
め残留応力の緩和作用を発現出来なかったものと思われ
る。

（その他の実施例）前述実施例は、いずれも炭素部材とセラミックス部材と
の接合例であったが、炭素部材と炭素部材との接合や炭
素部材と金属部材との接合に適用できることはいうまで
もない。

一例として、先の実施例と同様の炭素板と炭素板との間
に中間材として０・５ｍｍｔのＡｌ板（Ａｌ０５０）を
挾んで先の実施例同様に接合したものの接合部の破断面
を第４図（写真）に示す。

また、前述同様の炭素板とステンレス板（５ＵＳ３０４
）との間に前述同様のＡｌ板を挾んで同様に接合したも
のの接合部の破断面を第５図（写真）に示す。

また、炭素部材は、炭素質のほか、黒鉛質とすることも
でき、その黒鉛質としては等方性黒鉛、異方性黒鉛、人
造黒鉛、天然黒鉛、金属黒鉛、又は黒鉛分散のアルミ系
、銅系鋳造合金を使用することができる。

金属部材もまた、各種のものとすることができるもので
あシ、各種鉄系金属、工具鋼、ステンレス鋼、耐熱鋼、
Ｃｕ−ｋｌ−Ｔｉ　−Ｎｉ−Ｚｒ等の非鉄系金属とする
ことができる。

セラミックスもまたＳｉＣ以外にＳｉ３Ｎ４．サイア　
ロン＊　Ｚ　ｒ　ＯＨ、Ａ　ｌ！　Ｏｓ　ｒ　Ｍ　１７
’　０２等トスルコとができる。−例として、先の実施
例同様の炭素板とシリコツナイトライド５ｉｘＮ４　チ
ップとの間に、炭素側をＱ　、５ｍｍｔのＡｌ板（Ａｌ
０５０）、Ｓｉ、Ｎ４側をＱ、２ｍｍｔのＡｄ合金クラ
ッド板（皮材Ａ４００４．心材Ａ３００４）とした中が
沙）。

間材を挾み先の実施例同様に接合したものｍまた、中間
材としてのＡｌ合金は、ｋｌ−Ｃｕ系、Ａ　ｌ　−Ｍ　
ｎ系、Ａｌ−８ｉ系、Ａｌ−８ｉ−Ｃｕ系、ＡＩｊ−Ｍ
ｙ系、ＡＩ−Ｍｆ−８ｉ系、Ａｌ−Ｚｎ系、等を単独も
しくは組合わせとして用いることができる。また、これ
らのＡｌ合金又はＡＩを板、箔、粉末として用いるだけ
でなく、物理的、化学的方法によってコーティングした
シ、塗装したシして使用することもできる。

中間材はまた、Ａ／又はＡｌ合金に限るものではなく、
ｃｕ、　Ａｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｏ。

Ｗ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、５１１Ｍｇ、Ｍ　ｎ　。

Ｚｎの純金属又はこれらを１種以上含む合金とすること
ができ、また、それらの板、箔、粉末等とすることがで
きる。

また、接合雰囲気としては、真空中以外に、不活性ガス
中、還元性雰囲気とすることもできる。

能である。

しかしながら拡散接合による方が低温となシ有利である
。

（効果）以上の通り、この発明によれば、炭素とセラミックス、
炭素と炭素又は炭素と金属を強固に接合することができ
る。中で鮫、拡散接合による場合は低温で接合できるた
め操作が簡単であるため非常に有利である。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の実施例を示すものであって第１図及
び第２図は、接合体を示す側面図、第３よ図〜第１図は接合部の破断面を示す写真である。図面において、１は炭素部材、２はＳｉＣ部材、３及び
３ａはＡｌ板、３ｂはＡｌ合金クラッド板である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）炭素とセラミックス、炭素又は金属との接合構造
であって、前記炭素には金属を含浸せしめ、この金属を
含浸した炭素と前記セラミックス、もう一つの金属を含
浸した炭素又は金属との間に、前記含浸金属と前記セラ
ミックス、前記含浸金属又は前記金属の双方との反応性
に富む金属を中間材として介在させてなる前記炭素と前
記セラミックス、炭素又は金属との接合構造。
（２）前記含浸金属と前記セラミックス、前記もう一つ
の含浸金属又は前記金属の双方との反応性に富む金属は
、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｌ若しくはＡｌ合金のクラッド材
又はＡｌ若しくはＡｌ合金との複合材である特許請求の
範囲第１項記載の炭素とセラミックス、炭素又は金属と
の接合構造。
（３）前記Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｌ若しくはＡｌ合金のク
ラッド材又はＡｌ若しくはＡｌ合金との複合材は、箔、
薄板、厚板、棒材又は粉末である特許請求の範囲第２項
記載の炭素とセラミックス、炭素又は金属との接合構造
。
（４）前記炭素に含浸させる金属は、Ａｌ若しくはＡｌ
合金、Ｃｕ若しくはＣｕ合金、Ａｇ若しくはＡｇ合金又
はＡｌ、Ｃｕ、Ａｇのうち一種以上を含む合金である特
許請求の範囲第１項記載の炭素とセラミックス、炭素又
は金属との接合構造。
（５）前記炭素に含浸させる金属と前記もう一つの炭素
に含浸させる金属とは、同種金属又は異種金属である特
許請求の範囲第４項記載の炭素とセラミックス、炭素又
は金属との接合構造。
（６）前記接合は、拡散接合である特許請求の範囲第１
項記載の炭素とセラミックス、炭素又は金属との接合構
造。
（７）前記拡散接合は、前記介在させるＡｌ又はＡｌ合
金の融点未満の温度での接合である特許請求の範囲第４
項記載の炭素とセラミックス、炭素又は金属との接合構
造。
（８）前記接合は、ろう接である特許請求の範囲第１項
記載の炭素とセラミックス、炭素又は金属との接合構造
。