JPH01215769A - セラミックス・金属結合体の製造方法 - Google Patents
セラミックス・金属結合体の製造方法Info
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- JPH01215769A JPH01215769A JP4060088A JP4060088A JPH01215769A JP H01215769 A JPH01215769 A JP H01215769A JP 4060088 A JP4060088 A JP 4060088A JP 4060088 A JP4060088 A JP 4060088A JP H01215769 A JPH01215769 A JP H01215769A
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (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スと金属との結合体を製造する方法
に関するものである。
に関するものである。
（従来の技術）
従来、未析出硬化状態の析出硬化型合金からなる合金製
部材凹部に、セラミック製部材の凸部をかん合して結合
した後、該結合体に析出硬化処理を行なうことにより金
属結合体を得る方法が、特開昭６１−４０８７９号公報
において知られていた。すなわち、第１図に示すように
、セラミック製部材１に凸部２を設けて、この凸部２と
金属製部材３との間に低熱膨張金属からなる金属製中間
部材５を設け、該中間部材に凹部４を設けて圧入。
部材凹部に、セラミック製部材の凸部をかん合して結合
した後、該結合体に析出硬化処理を行なうことにより金
属結合体を得る方法が、特開昭６１−４０８７９号公報
において知られていた。すなわち、第１図に示すように
、セラミック製部材１に凸部２を設けて、この凸部２と
金属製部材３との間に低熱膨張金属からなる金属製中間
部材５を設け、該中間部材に凹部４を設けて圧入。
冷しばめの等の方法でがん合して結合したのち、大気中
において析出硬化処理のための熱処理を実施して、セラ
ミックス・金属結合体を得ていた。
において析出硬化処理のための熱処理を実施して、セラ
ミックス・金属結合体を得ていた。
（発明が解決しようとする課題）
上述したように析出硬化処理を大気中すなわち酸化雰囲
気中で実施すると、がん合端６におけるセラミック製部
材１の凸部２の外周面と金属製中間部材５に設けられた
凹部４内周面との間が、該中間部材のかん合端部形状が
徐々に変化（例えばテーパーまたはＲ）しているため、
加熱により該部材どうしの熱膨張差に基き隙間が生ずる
部分ができ、その部分に酸化雰囲気が入り込んで酸化膜
を形成する問題があった。さらに、前記セラミック製部
材ｌの凸部２外周面と前記中間部材５の凹部４内周面と
の間にも、加熱により該部材どうしの熱膨張差に基き隙
間が生じ、全面に酸化膜が生じてしまう問題もあった。
気中で実施すると、がん合端６におけるセラミック製部
材１の凸部２の外周面と金属製中間部材５に設けられた
凹部４内周面との間が、該中間部材のかん合端部形状が
徐々に変化（例えばテーパーまたはＲ）しているため、
加熱により該部材どうしの熱膨張差に基き隙間が生ずる
部分ができ、その部分に酸化雰囲気が入り込んで酸化膜
を形成する問題があった。さらに、前記セラミック製部
材ｌの凸部２外周面と前記中間部材５の凹部４内周面と
の間にも、加熱により該部材どうしの熱膨張差に基き隙
間が生じ、全面に酸化膜が生じてしまう問題もあった。
本発明の目的は上述した課題を解消して、接合強度が良
好で信頼性の高いセラミックスと金属との結合体を容易
に実現する・ことができるセラミックス・金属結合体の
製造方法を提供しようとするものである。
好で信頼性の高いセラミックスと金属との結合体を容易
に実現する・ことができるセラミックス・金属結合体の
製造方法を提供しようとするものである。
（課題を解決するための手段）
本発明のセラミックス・金属結合体の製造方法は、析出
硬化型合金の金属部にセラミックスかかん合されてなる
セラミックス・金属結合体を、非酸化雰囲気中で該結合
体の金属部分を熱処理により析出硬化させたことを特徴
とするものである。
硬化型合金の金属部にセラミックスかかん合されてなる
セラミックス・金属結合体を、非酸化雰囲気中で該結合
体の金属部分を熱処理により析出硬化させたことを特徴
とするものである。
（作 用）
上述した構成において、セラミック製部材凸部と析出硬
化型合金よりなる金属製部材凹部とをがん合後、非酸化
雰囲気中で析出硬化処理を行なうことにより、析出硬化
処理時における凹部内周面、特にがん合端部の酸化膜の
生成を完全に防止することができるため、得られたセラ
ミックス・金属結合体に酸化膜に起因する過大な応力は
発生せず、安定した良好な結合強度を維持することが可
能となる。
化型合金よりなる金属製部材凹部とをがん合後、非酸化
雰囲気中で析出硬化処理を行なうことにより、析出硬化
処理時における凹部内周面、特にがん合端部の酸化膜の
生成を完全に防止することができるため、得られたセラ
ミックス・金属結合体に酸化膜に起因する過大な応力は
発生せず、安定した良好な結合強度を維持することが可
能となる。
（実施例）
以下、本発明の製造方法の一例について、第１図を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
まず、ＳＮＣＭ ４３９． ＳＡＣＭ ６４５． ＳＡ
ＣＭ ４３５等の耐熱性合金からなる金属製部材３に、
インコロイ９ｏ３゜ＹＡＧ ３００等の析出硬化型合金
よりなる凹部４を設けた中間部材５を摩擦圧接により結
合する。次に、例えばターボチャージャロータ等のセラ
ミック製部材１を通常の方法で準備し、この凸部２を凹
部４に圧入、冷しぼめ又は非酸化雰囲気中で焼きばめし
てセラミックス・金属結合体を得る。なお、セラミック
スの材料としては窒化珪素、炭化珪素、サイアロン等を
使用すると好適である。
ＣＭ ４３５等の耐熱性合金からなる金属製部材３に、
インコロイ９ｏ３゜ＹＡＧ ３００等の析出硬化型合金
よりなる凹部４を設けた中間部材５を摩擦圧接により結
合する。次に、例えばターボチャージャロータ等のセラ
ミック製部材１を通常の方法で準備し、この凸部２を凹
部４に圧入、冷しぼめ又は非酸化雰囲気中で焼きばめし
てセラミックス・金属結合体を得る。なお、セラミック
スの材料としては窒化珪素、炭化珪素、サイアロン等を
使用すると好適である。
次に、得られたセラミックス・金属結合体に対して析出
硬化のための熱処理を非酸化雰囲気好ましくは窒素雰囲
気中で実施する。この熱処理は四部４を構成する金属に
応じて最適な処理を選択する必要があり、例えばインコ
ロイ９０３を使用したときは非酸化雰囲気下７２０°Ｃ
Ｘ８ｈｒで加熱後さらに６２０’ＣＸ８〜１Ｏｈｒ保持
した後空冷又は炉内放冷している。
硬化のための熱処理を非酸化雰囲気好ましくは窒素雰囲
気中で実施する。この熱処理は四部４を構成する金属に
応じて最適な処理を選択する必要があり、例えばインコ
ロイ９０３を使用したときは非酸化雰囲気下７２０°Ｃ
Ｘ８ｈｒで加熱後さらに６２０’ＣＸ８〜１Ｏｈｒ保持
した後空冷又は炉内放冷している。
以下、実際の例について説明する。
尖施拠
第１図に示す形状の５ｉ３Ｎｎよりなるセラミック製部
材１の直径１２ｍｍの凸部２と、ＳＮＣＭ ４３９より
なる金属製部材３の一端に摩擦圧接により接合したイン
コロイ９０３よりなる外径１６ｍｍ、内径１１．９ｍｍ
の凹部４とを圧入により結合した。その後、結合体に対
して窒素雰囲気中とアルゴン雰囲気中で７２０”ＣＸ８
ｈｒで加熱後、さらに６２０°（ｘＢｈｒで保持した後
空冷する熱処理スケジュールで析出硬化処理を実施して
本発明の結合体を得た。また、比較のため同一材料、同
一形状、同一圧入条件、同一処理熱スケジュールである
が大気中すなわち酸化雰囲気中で熱処理した比較例の結
合体も準備した。
材１の直径１２ｍｍの凸部２と、ＳＮＣＭ ４３９より
なる金属製部材３の一端に摩擦圧接により接合したイン
コロイ９０３よりなる外径１６ｍｍ、内径１１．９ｍｍ
の凹部４とを圧入により結合した。その後、結合体に対
して窒素雰囲気中とアルゴン雰囲気中で７２０”ＣＸ８
ｈｒで加熱後、さらに６２０°（ｘＢｈｒで保持した後
空冷する熱処理スケジュールで析出硬化処理を実施して
本発明の結合体を得た。また、比較のため同一材料、同
一形状、同一圧入条件、同一処理熱スケジュールである
が大気中すなわち酸化雰囲気中で熱処理した比較例の結
合体も準備した。
準備した本発明および比較例の各結合体に対し、がん合
端部より４０１の位置に荷重を加えて曲げ試験を実施し
て結合部の折損荷重を求めた。結果を第１表に示す。
端部より４０１の位置に荷重を加えて曲げ試験を実施し
て結合部の折損荷重を求めた。結果を第１表に示す。
第 １ 表
第２図に本発明の第２実施例の部分断面図を示す。
第２図に示す形状のＳｉ、Ｎ４よりなるセラミックロー
タ１１の外径１０ｍｍの凸部１２と、ＳＮＣＭ ４３９
よりなる金属軸１３の一端に、摩擦圧接により接合した
インコロイ９０３よりなる圧入的内径９．９２ｍｍの四
部１４を設けた中間部材１５とを結合したセラミックタ
ーボチャージャロータを、窒素雰囲気中で実施例１と同
一条件の熱処理を施して作製した。得られたセラミック
ターボチャージャロータを高温回転試験装置に組み込ん
で、９００″Ｃの燃焼ガスにより周速５００ｍ／ｓｅｃ
の回転数で２００時間回転試験を行なったが何ら異常は
認められなかった。
タ１１の外径１０ｍｍの凸部１２と、ＳＮＣＭ ４３９
よりなる金属軸１３の一端に、摩擦圧接により接合した
インコロイ９０３よりなる圧入的内径９．９２ｍｍの四
部１４を設けた中間部材１５とを結合したセラミックタ
ーボチャージャロータを、窒素雰囲気中で実施例１と同
一条件の熱処理を施して作製した。得られたセラミック
ターボチャージャロータを高温回転試験装置に組み込ん
で、９００″Ｃの燃焼ガスにより周速５００ｍ／ｓｅｃ
の回転数で２００時間回転試験を行なったが何ら異常は
認められなかった。
本発明は上述した実施例のみに限定されるものでなく、
例えばガスタービンエンジン等の回転体にも好適に使用
できる。
例えばガスタービンエンジン等の回転体にも好適に使用
できる。
（発明の効果）
以上詳細に説明したところから明らかなように、本発明
によれば、セラミック製部材の凸部を金属製部材の析出
硬化型合金よりなる凹部に圧入後、非酸化雰囲気中で各
合金に応じた熱処理スケジュールで析出硬化処理を行な
うことにより、酸化膜を形成することなく、安定した良
好な結合強度のセラミックス・金属結合体を得ることが
できる。
によれば、セラミック製部材の凸部を金属製部材の析出
硬化型合金よりなる凹部に圧入後、非酸化雰囲気中で各
合金に応じた熱処理スケジュールで析出硬化処理を行な
うことにより、酸化膜を形成することなく、安定した良
好な結合強度のセラミックス・金属結合体を得ることが
できる。
第１図は本発明の製造方法を適用できるセラミックス・
金属結合体の一例を示す断面図、第２図は本発明を適用
したセラミックターボチャージャロータの断面図である
。 １・・・セラミック製部材 ２．１２・・・凸部３・・
・金属製部材 ４．１４・・・凹部５．１５・・
・中間部材 ６・・・がん合端１１・・・セラミッ
クロータ １３・・・金属軸第１図 第２図
金属結合体の一例を示す断面図、第２図は本発明を適用
したセラミックターボチャージャロータの断面図である
。 １・・・セラミック製部材 ２．１２・・・凸部３・・
・金属製部材 ４．１４・・・凹部５．１５・・
・中間部材 ６・・・がん合端１１・・・セラミッ
クロータ １３・・・金属軸第１図 第２図
Claims (1)
- １、析出硬化型合金の金属部にセラミックスがかん合さ
れてなるセラミックス・金属結合体を、非酸化雰囲気中
で該結合体の金属部分を熱処理により析出硬化させたこ
とを特徴とするセラミックス・金属結合体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4060088A JPH01215769A (ja) | 1988-02-25 | 1988-02-25 | セラミックス・金属結合体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4060088A JPH01215769A (ja) | 1988-02-25 | 1988-02-25 | セラミックス・金属結合体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01215769A true JPH01215769A (ja) | 1989-08-29 |
Family
ID=12585002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4060088A Pending JPH01215769A (ja) | 1988-02-25 | 1988-02-25 | セラミックス・金属結合体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01215769A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH072577A (ja) * | 1994-01-25 | 1995-01-06 | Ngk Insulators Ltd | セラミックと金属との結合体 |
| JP2010006054A (ja) * | 2008-04-23 | 2010-01-14 | Boeing Co:The | 過酷な環境の応用のための傾斜熱膨張係数により接合された複合構造 |
-
1988
- 1988-02-25 JP JP4060088A patent/JPH01215769A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH072577A (ja) * | 1994-01-25 | 1995-01-06 | Ngk Insulators Ltd | セラミックと金属との結合体 |
| JP2010006054A (ja) * | 2008-04-23 | 2010-01-14 | Boeing Co:The | 過酷な環境の応用のための傾斜熱膨張係数により接合された複合構造 |
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