JPH03205382A - セラミック部材と金属部材との接合体 - 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、低温域から高温域までの広い温度範囲に亘っ
て強固に接合されたセラミック部材と金属部材との接合
体に関する。

〔従来技術の説明、問題点〕

構造用セラミックスは、優れた耐摩耗性、高温強度等を
有するため、様々な分野で利用されつつある。しかしそ
の反面、脆い、加工性が悪い等の欠点を持ち、応用範囲
に限度があった。この欠点を克服するために、耐摩耗性
や高温強度の必要な部分のみセラミック部材で形成し、
その他の部分を金属部材で形成して両者を接合する方法
かとれる。この場合、セラミックスと金属との接合方法
が重要な技術となる。セラミックスと金属との接合方法
には、大きく分けて焼きはめ等の機械的接合法および拡
散接合や活性金属法等の化学的接合方法がある。

焼きはめ法は、簡便な接合方法であるが、高い加工精度
を必要とし、また焼きばめ代が緩和されるような高温域
では必要なトルクを維持できないという問題点を有して
いる。これを克服するために焼きはめ代を大きくすると
、セラミック部材に半径方向の過大な焼きはめ圧力が作
用して、その強度を低下させてしまう。従って、焼きは
め法で作威した接合体の耐熱性の限界は、焼きはめ圧力
が必要なトルクを発現できる最高温度に等しく、約３０
０〜４００゜Ｃ程度である。ただし、これは、材料の組
合せによって異なる。また、焼きはめ法の一種としてろ
う材を高温で間隙に充填する充填焼きはめ法がある。充
填焼きはめ法では、ろう材が軟質であり、金属とセラミ
ックスの間の緩衝材の働きをするので、通常の焼きはめ
法よりも大きい焼きはめ代を設定することができる。従
って、充填焼きはめ法は、通常の焼きはめ法よりも高い
耐熱性を有する。充填焼きはめ法における焼きばめ代は
金属とセラミックスの熱膨張係数差、接合軸の直径およ
びろう材の融点で決定され、高融点のろう材を用いる程
、焼きはめ代が大きくなり、耐熱性が向上する。しかし
、融点が高すぎると、通常の焼きはめ法と同様に焼きは
め代が過大にな−３− るとともに、一般に高融点のろう材ほど硬いために緩衝
効果も薄れ、接合部の強度低下を招く。通常、充填焼き
はめ法で用いられるろう材のうち最も融点の高いものは
、銀ろう（ＢＡｇ８、融点７８０’Ｃ）である。この銀
ろうを充填した接合体の耐熱性の上限は、銀ろうか軟化
する直前の５００゜Ｃ程度である。銀ろう（ＢＡｇ８）
より高い融点のろう材、例えばＮｉろうを充填した場合
には、より高温まで焼きはめ圧力が作用するので耐熱性
をさらに向上させることできるが、前記のように低温域
での焼きはめ代が過大となり接合体の強度を低下させて
しまう問題があった。

化学的接合法には、表面をメタライズした後ろう付けす
る方法や活性金属をろう材中に含有させたろう付け法や
固相状態で加圧し接合する拡散接合法等がある。これら
ろう付け法で作成した接合体の耐熱性の上限はろう材の
軟化温度で決定される約５００°Ｃであり、耐熱性はあ
まり高くない。

これに対し、拡散接合法では、高い耐熱性を示し、例え
ば窒化珪素とＮｉとを拡散接合した場合−４− は８００℃程度まで強度か保持される。但し、いずれの
方法においても、界面の接合強度は良好であるものの、
セラミックスと金属の熱膨張係数の違いのために常温付
近で残留応力が発生し、接合体強度が低下する欠点があ
った。これを解決するため、熱膨張係数が金属とセラミ
ックスの中間である材料を応力緩衝材として両者の間に
配置する方法がある。しかし、この場合にも残留応力を
完全には緩和できず、接合強度が界面強度よりも低くな
ってしまう欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は低温から高温までの広い温度範囲におい
て、良好な接合強度を発現するセラミック部材と金属部
材との接合体を提供することである。

〔第１発明の構成〕 本発明のセラミック部材と金属部材との接合体はセラミ
ック部材により形成された軸部と、該軸部に接合してな
り、金属部材により形成された円筒部とからなり、少な
くとも上記円筒部の開口端５ー 部付近における軸部の表面に作用する接合による軸方向
の応力を低減させた構成よりなることを特徴とするもの
である。

〔第１発明の作用〕 本発明では、接合部の開口端部付近のセラミック部材軸
部の表面に作用する接合による軸方向の応力を低減させ
た構戊のため、焼きはめ等の接合により発生する応力が
最も高い低温域においても良好な強度を発現する。さら
に、接合部の開口端部付近のセラミック部材軸部の表面
に発生する軸方向の応力が低減されていることにより、
焼きはめ代を大きくすることができる。従って、高温域
においても良好な強度を発現すると共に、トルク特性を
増大させることができる。

〔第１発明の効果〕 本発明のセラミック部材と金属部材との接合体は、低温
から高温まての広い温度範囲に亘って良好な接合強度を
保持する。

〔第２発明の構威〕 本発明のセラミック部材と金属部材との接合体−６ は、金属部材により形成した円筒部と、該円筒部の内径
より小さな外径をもち、該円筒部に嵌合するとともに、
該円筒部の底面にその先端面が化学的に接合されたセラ
ミック部材により形成された軸部と、該円筒部と該軸部
とからなる嵌合体の間隙に充填した少なくとも一種のろ
う材とからなることを特徴とするものである。

〔第２発明の作用〕 本発明ではセラミック部材と金属部材との接合体の高温
度域での接合強度を増加させるため、セラミック部材軸
部先端面と金属部材円筒部底面とを化学接合した。しか
し、この接合体を接合温度より低い温度環境にさらすと
、両部材の熱膨張差のために熱収縮変形が起こり大きな
残留応力が発生して接合部が破損する恐れが生じる。

本発明では、そのような変形や応力の発生を防ぐため前
記化学接合した接合体の間隙にろう材を充填し、接合す
ることによって両部材の熱収縮変形を一致させる。

〔第２発明の効果〕 −７− 本発明のセラミック部材と金属部材との接合体はセラミ
ック部材軸部先端面と金属部材円筒部底面とを高温で界
面強度の高い拡散接合法等により化学接合してい′るの
で高温度域での接合強度か大きい。

さらに、接合体の間隙にろう材を充填しているので低温
状態となった時、焼きはめ力が発生する。

このため低温度域でも充分な接合トルクが得られる。ま
た、充填したろう材は画材の熱収縮変形を一致させるこ
とによって、化学接合により生じる低温度域での大きな
残留応力を緩和する。以上の複合効果により本発明は低
温から高温までの広範囲の温度域に亘って充分な接合強
度を有するセラミック部材と金属部材の接合体を提供す
る。

〔その他の発明〕

第１発明の望ましい態様を以下に記す。

本第ｌ発明において、軸部を円筒部との接合としては、
嵌合が望ましいが、その他の接合によるものでもよい。

また、軸部の表面に作用する接合による軸方向−８− の応力を低減させるのは、少なくとも円筒部の開口端部
付近とする。例えば、上記開口端部付近のみでもよく、
あるいは円筒部の開口端部付近から底面側までの軸方向
全体でもよい。

金属部材円筒部の少なくとも開口端部付近におけるセラ
ミック部材軸部の表面に作用する接合による軸方向の応
力を低減させる構造としては、（１）円筒部の開口部側
における軸部の嵌合度合いが、円筒部の底面側における
軸部の嵌合度合いより小さい構造、すなわち、軸部の焼
きはめ代が円筒部の底面側よりも開口部側の方が小さい
構造、あるいは、（２）軸部と円筒部との接合部分の軸
方向の摩擦係数を低くしてなる構造等が挙げられる。本
発明では、上記構造を複数組み合わせることにより、更
に本発明の効果を向上させることかできる。

上記（１）の軸部の嵌合度合いが円筒部の底面側よりも
開口部側の方が小さくなる構造においては、開口部側の
軸部に作用する半径方向の応力が小さいことによって、
円筒部の開口端部付近の軸部表面に作用する軸方向の応
力が低減する。

一〇一 本構造としては、αＤ軸部と円筒部とからなる接合体の
間隙のうち、円筒部の底面側に少なくとも１種の高融点
ろう材を充填し、前記間隙間のうち円筒部の開口部側に
少なくともｌ種の低融点ろう材を充填した構造、（１カ
円筒部の開口部側の金属部材を円筒部の底面部側の金属
部材よりも低強度または低熱膨張率のうちの少なくとも
一方のものとした構造等が挙げられる。

上記（ｌ１）の高融点と低融点との２種類のろう材を用
いる構造においては、円筒部の開口部側におけるセラミ
ック部材軸部の半径方向にかかる嵌合により発生する応
力集中を低減してなる。そのため、開口端部付近の軸部
表面の軸方向の応力か低減される。

本構造では、接合体の高温度域での接合強度を増加させ
るため高融点ろう材を用いた充填用焼きはめ法により焼
きはめ代を大きくしている。そのため、高温でも充分な
接合トルクが得られる。

しかし、低温度域ではかえって、このために接合部分の
開口部側のセラミック部材軸部に半径方１　〇一 向の応力が集中し、それが開口部付近の軸部表面に軸方
向の応力集中を発生させる。そのため、セラミック部材
が破損する恐れが生ずる。この軸方向の応力集中を緩和
するため接合部分の開口部に近い間隙に低融点ろう材を
充填し、この部分での焼きはめ代を小さくしている。そ
のため、低温状態で発生する軸方向の応力集中による接
合部分の曲げ強度低下が殆ど生じない。

以上の複合効果により低温から高温までの広範囲の温度
域に亘って充分な接合トルクおよび曲げ強度を有する嵌
合接合体となる。

本構造において、金属部材円筒部の開口部に近い側に充
填する低融点ろう材の充填長さは、願わくは３〜８ｍ＋
ａが望ましい。これより短いと高融点ろう材によって生
ずる応力の集中を緩和する効果が得られない。また、こ
れより長いと高温で低融点ろう材が軟化したときに両部
材の軸芯がずれる恐れがある。

高融点ろう材の融点は、願わくは使用時の接合部が達す
る最高温度よりも１００゜Ｃ以上高いもの一１　１ー が望ましく、８００〜１ｌ００℃のものが好適である。

低融点ろう材の融点は、使用時の接合部最高温度よりも
高くなければならず、願わくは６００〜９００°Ｃのも
のが望ましい。

さらに、２種以上の高融点ろう材もしくは低融点ろう材
を用い、接合部間隙に充填するろう材の融点を接合部分
の底部から開口部に向かい３段階以上低下させてもよい
。これにより、高温度域での接合強度および低温度域で
の応力緩和効果をさらに向上させることができる。

また、Ｑａの強度あるいは熱膨張率の異なる２種類の金
属部材を用いる構造においては、円筒部の開口部側にお
けるセラミック部材軸部の半径方向にかかる嵌合により
発生する応力集中を低減してなる。そのため、開口端部
付近のセラミック部材表面の軸方向の応力が低減する。

本構造では、円筒部開口部側の金属部材に低強度の金属
素材を用いているため、嵌奇により接合端部の金属部材
に発生する応力によって金属部材の塑性変形を起こ−ｌ
　２一 させる。あるいは、熱膨張率の小さい金属素材を用いて
いるため、円筒部開口部側の焼きはめ代は小さい。これ
により、低温度域で発生する円筒部開口端部付近のセラ
ミック部材表面の軸方向の応力集中を緩和させることが
でき、高い曲げ強度が保たれる。また、そのため、２種
類のろう材を用いる場合と同様に、焼きはめ代を大きく
することができる。

そのため、高温度域でも大きな接合トルクが保たれる。

以上の複合効果により低温から高温までの広範囲の温度
域に亘って充分な接合強度を有する嵌合接合体となる。

本構造において、強度あるいは熱膨張率の異なる２種類
の組合せとして、例えば、金属部材円筒部の底面側は高
耐熱性金属部材、一方の開口部側は、通常の耐熱性金属
材料の組合せ、あるいは円筒部の底面側は高熱膨張率金
属材料、一方の開口部側は低熱膨張率金属材料の組合せ
等が挙げられる。

−１　３− 上記高耐熱性金属材料としては、インコロイ、インコネ
ル、ニモニック等のうちの少なくとも１種、また、通常
の耐熱性金属材料としては、ＳＣｒＳＳＵＥＳＳＣＭ，
ＳＵＳ等のうちの少なくとも１種が望ましい。また、上
記高熱膨張率金属材料としては、ＳＣｒ，ニモック、Ｓ
ＵＳ，インコネル、インコロイ等のうちの少なくとも１
種、また低熱膨張率金属材料としては、コバール、イン
バー等のうちの少なくともｌ種が望ましい。

強度が異なる場合の材料の組合せは、円筒部開口部側の
低強度金属材料の５００゜Ｃにおける０．２％耐力が５
０ｋｇ／ｍｍ’以下、円筒部底面側の高強度金属材料の
それは、５０ｋｇ／ａｍ’以上が望ましい。あるいは、
熱膨張係数が異なる組合せでは、円筒部開口部側の低熱
膨張金属材料の熱膨張係数は、８　Ｘ　１　０−”／”
Ｃ以下、円筒部底面側の高熱膨張金属材料のそれは、８
　Ｘ　１　０　−＠／’Ｃ以上が望ましい。

上記材料特性の組合せ以外では、低温域から高温域に亘
って良好な接合強度を得られにくい。

一１　４一 また円筒部における開口部側の低強度または低熱膨張率
の材料の軸方向長さは、３〜８印の範囲が望ましい。開
口部側の低強度ないし低熱膨張材料の長さが、それより
短いと、端部での応力緩和効果が少なく、それより長い
と、高温域での良好なトルク特性が得られない。

更に、３種以上の強度または熱膨張率の異なる金属素材
を用い、金属部材円筒部における高温強度または熱膨潤
率を接合部分の低部から開口部に向かい、３段階以上低
下させても良い。これにより、高温度域での接合強度お
よび低温度域での応力緩和効果をさらに向上させること
ができる。

上記２種以上の金属部材は、溶接、ろう接、拡散接合、
電子ビーム溶接、圧接等により接合することができる。

なお、接合する場合、まず中実円筒状の２種以上の金属
部材を接合し、その後上記円筒の内部をくり抜き、中空
円筒状とするのがよい。

この構造により、円筒部の開，口部側の金属部材を相対
的に強度の低い、または熱膨張率の低い部材で構成して
いるために、接合端部の応力集中は緩和される。これに
より、焼きはめ代を大きくすることができるため、接合
体の強度を低下することなく、接合体の耐熱性を高める
ことができる。

なお、軸部と円筒部とからなる嵌合体の間隙にはろう材
を充填するのが良い。

また、必要な耐熱温度等によって、円筒部の金属部材、
焼きばめ代、充填するろう材等を選択することができる
。

上記（２）の接合部分の摩擦係数を低くしてなる構造に
おいては、円筒部の開口端部付近におけるセラミック部
材軸部の軸方向にかかる接合により発生する応力集中を
低減してなる。焼きはめによる接合体では、軸部と円筒
部との界面の摩擦係数が高いと、接合開口部側の端部付
近の軸部に軸方向の応力集中が発生し、この軸方向の応
力集中により接合体の曲げ強度が低下してしまう。これ
は、ろう材を間隙に充填した充填焼きはめ接合体におい
ても同様である。

本構造では、軸部と円筒部との界面の摩擦係数−１　５
− が低いため、接合開口部側の端部付近の軸部に発生する
軸方向の応力集中を低減することができ、接合強度の大
きな嵌合接合体となる。

本構造において、軸部と円筒部とからなる接合体の間隙
にろう材を充填するのかよい。この場合接合部分の摩擦
係数を低くしてなる構造としては、セラミック部材の軸
部と金属部材との円筒部との接合部分の間隙に充填する
ろう材としてのセラミック部材とは反応しないものを用
いた構造等がある。また、ろう材の充填焼きはめ時に、
充填したろう材が軸部表面の加工による凹凸に沿って充
填されると、アンカー効果が発生し、軸方向の摩擦係数
が高くなる。従って、軸部の表面加工を高い面粗度まで
仕上げる。あるいは、軸部の加工方向を軸方向に平行に
する構造においてもアンカー効果は発現せず、軸方向の
摩擦係数が低くなる。

上記摩擦係数が低くなる構造のうち、ろう材としてセラ
ミック部材の軸部と反応しないものを用いる場合、該ろ
う材としては、活性金属、例えばＴｉＳＺｒ，Ｈｆ等を
含まないものが望ましい。

−１　７ー −１　６一 また、軸部の表面加工を高い面粗度まで仕上げる場合、
円周方向に加工した時に表面粗さかＲｍａｘ２μｍ以下
となるようにするのか望ましい。

それより大きな加工粗さになると、ろう材を充填した際
にアンカー効果が発現し、界面の摩擦係数が高くなって
しまう。

本発明において、軸部と円筒部とからなる接合体の間隙
にろう材を充填するのがよい。

なお、本発明では、軸部と円筒部とからなる接合体の間
隙にろう材を充填する場合には、軸部の外径より円筒部
の内径を大きくするのがよく、また、ろう材を使用せず
に焼きはめにより軸部と円筒部とを接合させる場合には
、軸部の外径より円筒部の内径を小さくするのがよい。

本発明において、軸部と円筒部とからなる接合体の間隙
にろう材を充填する場合、セラミック部材と金属部材の
接合部には、願わくは０．ｌ〜０，２閣の間隙を設ける
のが望ましい。間隙かこれより少ないとろう材を均一に
間隙に充填することが困難になるとともに、ろう材の層
が薄いためろう材＝　１　８一 による応力緩和効果が低下する。間隙がこれより厚くな
ると、ろう材の使用量が多くなり不経済である。

第２発明の望ましい態様を以下に記す。

本発明において、軸部と円筒部との接合としては、嵌合
が望ましいが、その他の接合によるものでもよい。

セラミック部材端面と金属部材円筒部底面とを接合する
化学接合法には、固相どうしを加圧して接合する拡散接
合法が望ましい。拡散接合する時の熱処理は、願わくは
６００〜１０００゜Ｃで行うのが望ましい。これより低
温の場合は拡散が不十分で高い接合強度が得られないし
、これより高温の場合は金属部材が変形する恐れがある
。

さらに、願わくはセラミック部材と金属部材との化学接
合は、挿入部分の該セラミック部材軸部端面部のみに施
すのが望ましい。側面まで化学接合すると、接合後の熱
膨張差により発生する残留応力のために、接合体の強度
が低下する。

挿入部分のセラミック部材軸部と金属部材円筒部との間
隙を充填するろう材の融点は、願わくは６００〜１００
０℃が望ましい。これより低い融点のろう材では、接合
体の耐熱性が低くなる。また融点がこれより高いと、充
填焼きばめの焼きはめ代が大きくなり、焼きはめ圧力か
高くなるので、接合体の強度が低くなる。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

（実施例ｌ） 本実施例の接合体（Ｔｈｌ）の構造を第１図に示す。外
径１２則、長さ４０印のＳｉａＮ４丸棒１と、外径１６
ｍｍ，長さ４５ｍｍで内径１２．４ｍｍ、深さ２０−の
円筒部を有するインコロイ９０３製の金属軸２を作製し
た。インコロイ軸２円筒部の内面にはろう材との濡れ性
を改善するために、無電解Ｎｉメッキを施した。Ｓｉａ
Ｎ＜丸棒をインコロイ軸に挿入し、高融点ろう材として
ＢＮｉ３（融点：９８０゜Ｃ）４を、真空炉中（真空度
ｌ×１０　’−’ｔｏｒｒ以下）、１１００゜Ｃ×３０
分の条件で、−１　９− ｓｉ３Ｎ４丸捧とインコロイ軸との間隙５のうち、深さ
１５ｍｍの部分に充填した。その後、インコロイ軸の開
口部に近い残りの５閣の間隙部分に低融点ろう材として
ＢＡｇ８　（融点：７８０℃）３を、真空炉中（真空度
Ｉ　Ｘ　Ｉ　Ｏ−’ｔｏｒｒ以下）、９５０”ＣＸ３０
分の条件で充填し、第１発明の接合体（Ｎαｌ）を作製
した。また、比較のため、高融点ろう材をＳｉ３Ｎ＜軸
とインコロイ軸との間隙すべてに充填した接合体（Ｎα
ＩＲ）を同様の方法で作製した。

これらの接合体の室温の片持ち曲げ強度を測定した。結
果を第１表に示す。本実施例の接合体は室温において、
比較例のおよそ２．５倍の片持ち曲げ強度を示した。

（実施例２） 本実施例の接合体（Ｎ（Ｌ２）の構造を第２図に示す。

金属軸円筒部材の底面側２２をインコロイ９０３から作
成し、開口部側２ｌをＳＣｒ４４０から作製し、両部材
を電子ビーム溶接によって接合した後、円筒部の内径が
１８．４ｍｍ、円筒深さ２０一　９　１　一 −２０− 鴫となるように仕上げ加工を施した。開口部側２１のＳ
Ｃｒ　４　４　０で構成される長さは、５ｍｍとした。

このように作製された金属複合円筒軸２に、外径が１８
ｍｍの窒化珪素軸１を挿入し、真空炉中で１１００゜Ｃ
に加熱し、Ｎｉろう（ＢＮｉ３）３を両部材の間隙に充
填し、焼きはめ接合し、第１発明の接合体（Ｍ２）を作
製した。比較のために、インコロイ９０３のみから作製
された金属円筒軸を用いて、同様な方法で窒化珪素軸と
充填焼きはめし、比較例の接合体（Ｎα２Ｒ）を作製し
た。これらの接合体の片持ち曲げ強度を測定した。その
結果を第１表に示す。

本実施例の接合体は、室温において、比較例の２倍以上
の片持ち曲げ強度を示した。

（実施例３） 金属軸円筒部材の開口部側の金属部材をＳＵＨ３とした
以外は、実施例２と同様にして第１発明の接合体（Ｎα
３）を作製した。

この接合体の室温での片持ち曲げ強度を測定し、その結
果を第１表に示す。本実施例の接合体は、−　２　２− 比較例Ｎ（Ｌ　２　Ｒに比べ２倍以上の片持ち曲げ強度
を示した。

（実施例４） 充填するろう材として金ろうを用いた以外は、実施例２
と同様にして第１発明の接合体（Ｎα４）を作製した。

比較のために、充填するろう材として金ろうを用いた以
外は、実施例２のＮα２Ｒと同様にして比較例の接合体
（Ｎα４Ｒ）を作製した。

これらの接合体の室温での片持ち曲げ強度を測定し、そ
の結果を第１表のＮα４、Ｎα４Ｒに示す。

本実施例の接合体は、比較例Ｎα４Ｒに比べ１．５倍以
上の片持ち曲げ強度を示した。

（実施例５） 本実施例の接合体（Ｎ（Ｌ　５　−１　）の構造を第３
図に示す。実施例ｌと同形状でその表面粗さをＲｍａｘ
Ｏ．３μｍ以下に加工したＳｊｓＮ４丸棒ｌおよび、イ
ンコロイ軸２とを用意した。３１ｓＮ４丸棒ｌをインコ
ロイ軸２に挿入した後、それらの間隙を銀ろう（ＢＡｇ
８）３で充填し、第１発明の接合体（Ｎα５−１）を作
製した。また、ＳｉａＮ４丸棒の表面粗さをＲｍａｘｌ
．２μｍ以下となるように加工した以外はＮα５−１と
同様にして第１発明の接合体（Ｎα５Ｒ−２）を作製し
た。

比較のために、ＳｉａＮａ丸棒の表面粗さをＲｍ　ａ　
ｘ　４．　２μｍとなるように加工した以外はＮα５−
１と同様にして比較例の接合体（Ｎα５Ｒ−１）、また
充填する銀ろうに１％のＴｉを含有させた以外はＮα５
−１と同様にして比較例の接合体（Ｎ｛Ｌ５Ｒ−２）を
作製した。これらの接合体の室温の片持ち曲げ強度を第
１表に示す。本実施例の接合体は比較例Ｎα５Ｒ−１の
接合体に比べて約２倍以上、比較例Ｎα５Ｒ−２の約２
０倍の片持ち曲げ強度を示した。

（実施例６） 本実施例の接合体（ＮＣＬ　６　）の構造を第４図に示
す。実施例１と同形状のＳ　ｉ　２　Ｎ４丸捧ｌとイン
コロイ軸２とを用意した。インコロイ軸２にＳｉｓＮ４
丸捧１を挿入し、Ｓ　ｉ　３　Ｎ４丸棒１とインコロイ
軸２との間隙の上部に低融点ろう材３を配置した。これ
らの部材を真空ホットプレス機を用−２　３− いて２０ＭＰａの圧力で加圧すると同時に９５０゜Ｃ×
２時間、Ｉ　Ｘ　１　０　−’ｔｏｒｒ以下の真空度の
条件で加熱し、Ｓｉａｌ’ｔＬ丸棒の端面とインコロイ
軸の円筒部の底面とを拡散接合する（図中の６が端面接
合部）と同時に、両部材の間隙に低融点のろう材として
ＢＡｇ８を充填し、第２発明の接合体（恥６）を作製し
た。

また、比較のために、両部材の間隙をろう材で充填して
いない、端面の拡散接合のみの接合体（Ｎα６Ｒ−１）
および端面を拡散接合せずに低融点ろう材を間隙に充填
した接合体（Ｎα６Ｒ−２）を作製した。これらの接合
体の常温の片持ち曲げ強度およびねじりトルクを測定し
、結果を第１表および第２表に示した。その結果、本実
施例の接合体の室温での片持ち曲げ強度は拡散接合のみ
の接合に比べて４倍、室温でのねじり１・ルクは５倍の
値を示し、大きな性能向上が得られた。また、本実施例
の接合体の６００゜Ｃのねじりトルクはろう材のみの場
合のおよそ２．５倍の大きさであった。

（実施例７） 一　９　弓　一 一２４ー 低融点ろう材としてＢＡｇ６（融点６９０゜Ｃ）を充填
した以外は、実施例１のＮα１と同様の接合体を作製し
た。この接合体の室温での片持ち曲げ・強度を測定し、
その結果を第１表のＮα７に示した。

本実施例の接合体は比較例ＮαＩＲに比べ２倍以上の片
持ち曲げ強度を示した。

（実施例８） 高融点ろう材としてＢＡｕｌ（融点９９０゜Ｃ）を充填
した以外は実施例ｌの弘１と同様の接合体を作製した。

この接合体の室温での片持ち曲げ強度を測定し、第１表
のＮα８に示した。また、高融点ろう材（ＢＡｕ　１）
のみを間隙すべてに充填した接合体を比較のために作製
し、やはり片持ち曲げ強度の測定を行った。その結果を
第１表のＮα８Ｒに示した。本実施例の接合体は比較例
ＮαＩＲに比べ、およそ２．５倍、Ｎα８Ｒに比較しお
よそ２倍の片持ち曲げ強度を有していた。

（実施例９） 金属軸をインコネル７１３とした以外は、実施例６のＮ
α６と同様の接合体を作製した。この接合−　２　Ｒ− 体の室温での片持ち曲げ強度を測定し、第１表のＮα９
に示した。本実施例の接合体は比較例Ｎα６Ｒ一１のお
よそ３．６倍であった。

本発明は、例えばセラミックターボチャージャと金属軸
との接合や、セラミックガスタービンロータと金属軸と
の接合や、セラミックロッカーアームチップの接合等に
適用できる。

第１表 第 ２ 表

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は第１発明の実施例の断面図、第４
図は第２発明の実施例の断面図である。 図中の番号はそれぞれ次のものを示す。 ｌ　・・・　セラミック部材軸部 ２　・・・　金属部材円筒部 ３、４・・　ろう材 ５　・・・　間隙 ６　・・・　端面接合部 −２７ −２　８一

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミック部材により形成された軸部と、該軸部
   に接合してなり、金属部材により形成された円筒部とか
   らなり、少なくとも上記円筒部の開口端部付近における
   軸部の表面に作用する接合による軸方向の応力を低減さ
   せた構成よりなることを特徴とするセラミック部材と金
   属部材との接合体。
2. （２）金属部材により形成した円筒部と、該円筒部の内
   径より小さな外径をもち、該円筒部に嵌合するとともに
   、該円筒部の底面にその先端面が接合されたセラミック
   部材により形成された軸部と、該円筒部と該軸部とから
   なる嵌合体の間隙に、充填した少なくとも一種のろう材
   とからなることを特徴とするセラミック部材と金属部材
   との接合体。