JPH0329031B2 - - Google Patents
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- JPH0329031B2 JPH0329031B2 JP60029685A JP2968585A JPH0329031B2 JP H0329031 B2 JPH0329031 B2 JP H0329031B2 JP 60029685 A JP60029685 A JP 60029685A JP 2968585 A JP2968585 A JP 2968585A JP H0329031 B2 JPH0329031 B2 JP H0329031B2
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Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
本発明は、セラミツクス製チツプと金属アーム
よりなるロツカーアーム、セラミツクス製翼車と
金属軸よりなるタービンローター等、特に摺動部
に高硬度金属が要求される金属とセラミツクスと
の接合体に好適に利用される。
よりなるロツカーアーム、セラミツクス製翼車と
金属軸よりなるタービンローター等、特に摺動部
に高硬度金属が要求される金属とセラミツクスと
の接合体に好適に利用される。
「従来の技術」
セラミツクスは耐熱性及び耐食性に優れ、軽量
であることから、ロツカーアームチツプ、タービ
ン翼車、内燃機関の副室等への利用が検討されて
いるが、その脆弱性故に通常、金属と接合された
複合形態で使用するのが望ましいとされている。
であることから、ロツカーアームチツプ、タービ
ン翼車、内燃機関の副室等への利用が検討されて
いるが、その脆弱性故に通常、金属と接合された
複合形態で使用するのが望ましいとされている。
而してその接合方法はろう付け、圧入、焼き嵌
め、冷し嵌め等種々知られているが、ロツカーア
ームのようにセラミツクス部が小部品である場合
やタービンローターのように高温使用時にも強固
な接合強度が必要とされる場合には、ろう付け、
焼き嵌め等の高温加熱接合が適用される。
め、冷し嵌め等種々知られているが、ロツカーア
ームのようにセラミツクス部が小部品である場合
やタービンローターのように高温使用時にも強固
な接合強度が必要とされる場合には、ろう付け、
焼き嵌め等の高温加熱接合が適用される。
「発明が解決しようとする問題点」
ところが高温加熱接合の場合、接合後に金属が
なまるため、そのままでは金属部に摺動部を有す
る製品に適用することはできない。そこで通常、
接合後に更に金属部を熱処理して硬化させること
を要するが、当然その温度は接合温度よりも50℃
程度低い温度に限定されることから、タービンロ
ーターの軸承摺動部等に対して充分な硬度を期待
することはできず、たとえ熱処理温度を高く設定
することができたとしても、熱処理後の熱歪によ
る内部応力でセラミツクスにクラツクが発生し、
油焼入れや水焼入れのように急冷処理の場合はこ
の現象が顕著であるためにセラミツクス破壊に至
るという問題点があつた。
なまるため、そのままでは金属部に摺動部を有す
る製品に適用することはできない。そこで通常、
接合後に更に金属部を熱処理して硬化させること
を要するが、当然その温度は接合温度よりも50℃
程度低い温度に限定されることから、タービンロ
ーターの軸承摺動部等に対して充分な硬度を期待
することはできず、たとえ熱処理温度を高く設定
することができたとしても、熱処理後の熱歪によ
る内部応力でセラミツクスにクラツクが発生し、
油焼入れや水焼入れのように急冷処理の場合はこ
の現象が顕著であるためにセラミツクス破壊に至
るという問題点があつた。
また、金属とセラミツクスでは両者の熱膨張係
数が大きく異なることから、接合部において熱膨
張差に基づく応力歪が残留し、接合部の耐久性を
低下させている。
数が大きく異なることから、接合部において熱膨
張差に基づく応力歪が残留し、接合部の耐久性を
低下させている。
本発明は、接合部が使用中高温にさらされる金
属・セラミツクス複合製品の接合温度が高温であ
ることと、マルテンサイト系ステンレス鋼及びマ
ルテンサイト系耐熱鋼が焼き入れの際の冷却過程
においてマルテンサイト変態を生じて0.5%程度
膨張することと、各種のマルテンサイト系ステン
レス鋼及びマルテンサイト系耐熱鋼のなかで、冷
却雰囲気が気体中又は真空中であつても焼き入り
得る金属が存在することとに着目してなされたも
ので、上記従来技術の問題点を解決し、高硬度金
属とセラミツクスとが強固に接合した接合体を提
供することを目的とする。
属・セラミツクス複合製品の接合温度が高温であ
ることと、マルテンサイト系ステンレス鋼及びマ
ルテンサイト系耐熱鋼が焼き入れの際の冷却過程
においてマルテンサイト変態を生じて0.5%程度
膨張することと、各種のマルテンサイト系ステン
レス鋼及びマルテンサイト系耐熱鋼のなかで、冷
却雰囲気が気体中又は真空中であつても焼き入り
得る金属が存在することとに着目してなされたも
ので、上記従来技術の問題点を解決し、高硬度金
属とセラミツクスとが強固に接合した接合体を提
供することを目的とする。
「問題点を解決するための手段」
セラミツクスと加熱接合する金属として、焼入
れ温度以上に加熱した後、気体中又は真空中で冷
却することにより焼きが入り得るマルテンサイト
系ステンレス鋼又はマルテンサイト系耐熱鋼を適
用する。ここで加熱接合とはろう付け、焼き嵌め
等金属の少なくとも接合端部を気中又は真空中
800℃以上の高温に加熱した状態で接合するすべ
ての方法をいう。
れ温度以上に加熱した後、気体中又は真空中で冷
却することにより焼きが入り得るマルテンサイト
系ステンレス鋼又はマルテンサイト系耐熱鋼を適
用する。ここで加熱接合とはろう付け、焼き嵌め
等金属の少なくとも接合端部を気中又は真空中
800℃以上の高温に加熱した状態で接合するすべ
ての方法をいう。
また、上記接合体の製造法は、好ましくは加熱
過程で金属の焼入れ温度以上に加熱した後、冷却
過程でマルテンサイト変態を生じさせるところに
ある。
過程で金属の焼入れ温度以上に加熱した後、冷却
過程でマルテンサイト変態を生じさせるところに
ある。
「作用」
接合温度が焼入れ温度(700〜1100℃)と同等
か又はそれ以上であり、接合される金属として焼
入れの際の冷却雰囲気が気体又は真空であつても
焼き入り得るものを適用していることから、接合
時の加熱冷却過程により同時に金属が焼入れ温度
以上に加熱され、次いで冷却されて硬化される。
而してその金属がマルテンサイト系ステンレス鋼
又はマルテンサイト系耐熱鋼であることから、冷
却過程においてマルテンサイト変態を生じて0.5
%程度膨張するため、セラミツクスとの熱膨張差
に起因する接合部の応力歪を緩和する。かかる作
用を生じる金属としてはMo、W及びVのうちか
ら選ばれる少なくとも一種を0.02〜3重量%含有
するSUH616鋼、SUH600鋼等のマルテンサイト
系耐熱鋼及び比較的炭素量の多いSUS440、
AISI618等のマルテンサイト系ステンレス鋼が挙
げられ、これらは特に接合後の硬度がHRCで40以
上となり好適であるが、本発明はこれに限定され
ることなく、接合時の雰囲気の制御可能な温度特
性範囲を予備的に測定しておき、その温度特性範
囲内で焼きが入り得るすべてのマルテンサイト系
ステンレス鋼又はマルテンサイト系耐熱鋼を適用
でき、添加元素の含有量に限定されない。
か又はそれ以上であり、接合される金属として焼
入れの際の冷却雰囲気が気体又は真空であつても
焼き入り得るものを適用していることから、接合
時の加熱冷却過程により同時に金属が焼入れ温度
以上に加熱され、次いで冷却されて硬化される。
而してその金属がマルテンサイト系ステンレス鋼
又はマルテンサイト系耐熱鋼であることから、冷
却過程においてマルテンサイト変態を生じて0.5
%程度膨張するため、セラミツクスとの熱膨張差
に起因する接合部の応力歪を緩和する。かかる作
用を生じる金属としてはMo、W及びVのうちか
ら選ばれる少なくとも一種を0.02〜3重量%含有
するSUH616鋼、SUH600鋼等のマルテンサイト
系耐熱鋼及び比較的炭素量の多いSUS440、
AISI618等のマルテンサイト系ステンレス鋼が挙
げられ、これらは特に接合後の硬度がHRCで40以
上となり好適であるが、本発明はこれに限定され
ることなく、接合時の雰囲気の制御可能な温度特
性範囲を予備的に測定しておき、その温度特性範
囲内で焼きが入り得るすべてのマルテンサイト系
ステンレス鋼又はマルテンサイト系耐熱鋼を適用
でき、添加元素の含有量に限定されない。
「実施例」
実施例 1
第1図は、本発明接合体をタービンローターに
適用した場合の一例を示す断面図である。
適用した場合の一例を示す断面図である。
1は熱膨張係数3.0×10-6/℃の窒化ケイ素焼
結体よりなる翼車を示し、図示しないコンプレツ
サホイールと連なる金属軸を接合するための翼車
軸1aがハブ部背面に翼車部と一体的に突設され
ている。2は翼車1とコンプレツサホイールとを
連動させるSUH−616よりなる金属軸を示し、翼
車側端部がシールリング溝2aより更に翼車側の
位置するような長さを有している。3は翼車1と
金属軸2を接合するNi−Tiろうである。かかる
タービンローターは翼車1の翼車軸1a端面に
Ni−Tiろう3を用いて10-6Torr真空中温度1020
℃で金属軸2を接合した後、毎分60℃で常温まで
降温することによつて製造された。接合後の金属
軸2の硬度を測定した処、HRCで52であつた。次
に金属軸2の他端部のみをバーナーで600℃に加
熱して焼戻しを行い、施盤でネジ切りをし、その
他の部分を仕上げ加工し、バランス修正した後、
ターボチヤージヤーに組み込み、10万r.p.m.で
500時間の耐久テストを行つた処、軸承摺動部の
摩耗は1μm以下であつた。また、翼車1と金属
軸2の接合部の引張強度は20Kg/mm2であつた。
結体よりなる翼車を示し、図示しないコンプレツ
サホイールと連なる金属軸を接合するための翼車
軸1aがハブ部背面に翼車部と一体的に突設され
ている。2は翼車1とコンプレツサホイールとを
連動させるSUH−616よりなる金属軸を示し、翼
車側端部がシールリング溝2aより更に翼車側の
位置するような長さを有している。3は翼車1と
金属軸2を接合するNi−Tiろうである。かかる
タービンローターは翼車1の翼車軸1a端面に
Ni−Tiろう3を用いて10-6Torr真空中温度1020
℃で金属軸2を接合した後、毎分60℃で常温まで
降温することによつて製造された。接合後の金属
軸2の硬度を測定した処、HRCで52であつた。次
に金属軸2の他端部のみをバーナーで600℃に加
熱して焼戻しを行い、施盤でネジ切りをし、その
他の部分を仕上げ加工し、バランス修正した後、
ターボチヤージヤーに組み込み、10万r.p.m.で
500時間の耐久テストを行つた処、軸承摺動部の
摩耗は1μm以下であつた。また、翼車1と金属
軸2の接合部の引張強度は20Kg/mm2であつた。
実施例 2
金属軸の材質がSUH600であることと、接合温
度が1100℃であることと、接合後の降温速度が毎
分65℃であることを除くほかは実施例1と同一条
件でタービンローターを製造し、金属軸2の硬度
を測定した処、HRCで50であつた。これを実施例
1と同様にターボチヤージヤーに組み込み、300
秒Go−300秒Stopのサイクルを1000回繰り返した
が、軸承摺動部の摩耗はなかつた。また、翼車1
と金属軸2の接合部の引張強度は15Kg/mm2であつ
た。
度が1100℃であることと、接合後の降温速度が毎
分65℃であることを除くほかは実施例1と同一条
件でタービンローターを製造し、金属軸2の硬度
を測定した処、HRCで50であつた。これを実施例
1と同様にターボチヤージヤーに組み込み、300
秒Go−300秒Stopのサイクルを1000回繰り返した
が、軸承摺動部の摩耗はなかつた。また、翼車1
と金属軸2の接合部の引張強度は15Kg/mm2であつ
た。
実施例 3
第2図は、本発明接合体をタービンローターに
適用した場合の他の例を示す断面図である。
適用した場合の他の例を示す断面図である。
4は熱膨張係数3.0×10-6/℃の窒化ケイ素焼
結体よりなる翼車を示し、図示しないコンプレツ
サホイールと連なる金属軸を接合するための翼車
軸4aがハブ部背面に翼車部と一体的に突設され
ている。5はSUH600よりなる金属軸を示し、翼
車側端部5aが凹設されており、この凹部に翼車
軸4aを焼き嵌めて接合されている。かかるター
ビンローターは翼車4と金属軸5を1100℃まで加
熱し、嵌め代90μmで焼き嵌めることによつて製
造された。接合後の金属軸5の硬度を測定した
処、HRCで47であつた。これを実施例2と同一条
件でGo−Stopサイクルを繰り返したが、軸承摺
動部の摩耗はなかつた。
結体よりなる翼車を示し、図示しないコンプレツ
サホイールと連なる金属軸を接合するための翼車
軸4aがハブ部背面に翼車部と一体的に突設され
ている。5はSUH600よりなる金属軸を示し、翼
車側端部5aが凹設されており、この凹部に翼車
軸4aを焼き嵌めて接合されている。かかるター
ビンローターは翼車4と金属軸5を1100℃まで加
熱し、嵌め代90μmで焼き嵌めることによつて製
造された。接合後の金属軸5の硬度を測定した
処、HRCで47であつた。これを実施例2と同一条
件でGo−Stopサイクルを繰り返したが、軸承摺
動部の摩耗はなかつた。
「発明の効果」
金属部が高硬度で且つセラミツクスとの接合強
度の高い金属とセラミツクスとの接合体を提供で
きる。セラミツクスとの接合と金属部の硬化を同
時に行うことができるので工数が向上する。
度の高い金属とセラミツクスとの接合体を提供で
きる。セラミツクスとの接合と金属部の硬化を同
時に行うことができるので工数が向上する。
第1図は、本発明接合体をタービンローターに
適用した場合の一例を示す断面図、第2図は同じ
く他の例を示す断面図である。 1,4……セラミツクス製翼車、3……Ni−
Tiろう、2,5……金属軸。
適用した場合の一例を示す断面図、第2図は同じ
く他の例を示す断面図である。 1,4……セラミツクス製翼車、3……Ni−
Tiろう、2,5……金属軸。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 金属とセラミツクスとを加熱接合してなるも
のにおいて、金属が、マルテンサイト系ステンレ
ス鋼又はマルテンサイト系耐熱鋼であつて、焼入
れ温度以上に加熱した後、気体中又は真空中で冷
却することにより焼きが入り得るものであること
を特徴とする金属とセラミツクスとの接合体。 2 金属とセラミツクスとを気体中又は真空中に
おける加熱冷却過程を経て接合する方法におい
て、金属をマルテンサイト系ステンレス鋼又はマ
ルテンサイト系耐熱鋼とし、加熱過程でその金属
の焼入れ温度以上に加熱した後、冷却過程でマル
テンサイト変態を生じさせることを特徴とする金
属とセラミツクスとの接合体の製造法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60029685A JPS61191572A (ja) | 1985-02-18 | 1985-02-18 | 金属とセラミックスとの接合体及びその製造法 |
US07/385,991 US5066547A (en) | 1985-02-18 | 1989-07-24 | Metal and ceramic heat-connected body |
US07/685,668 US5106434A (en) | 1985-02-18 | 1991-04-16 | Method for producing a metal and ceramic heat-connected body |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60029685A JPS61191572A (ja) | 1985-02-18 | 1985-02-18 | 金属とセラミックスとの接合体及びその製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61191572A JPS61191572A (ja) | 1986-08-26 |
JPH0329031B2 true JPH0329031B2 (ja) | 1991-04-22 |
Family
ID=12282961
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60029685A Granted JPS61191572A (ja) | 1985-02-18 | 1985-02-18 | 金属とセラミックスとの接合体及びその製造法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US5066547A (ja) |
JP (1) | JPS61191572A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0255809A (ja) * | 1988-08-17 | 1990-02-26 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミック摺動部品およびその製造方法 |
US5264295A (en) * | 1990-08-03 | 1993-11-23 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Combined body of ceramics and metal |
JP2747939B2 (ja) * | 1990-08-22 | 1998-05-06 | 日本特殊陶業株式会社 | 過給機 |
US5411613A (en) * | 1993-10-05 | 1995-05-02 | United States Surgical Corporation | Method of making heat treated stainless steel needles |
JP2713688B2 (ja) * | 1993-11-17 | 1998-02-16 | 日本碍子株式会社 | セラミックス接合体の製造方法 |
DE4409769A1 (de) * | 1994-03-22 | 1995-09-28 | Mtu Muenchen Gmbh | Schaufelträger für Strömungsmaschinen und Verfahren zur Herstellung von Schaufelträgern |
JPH09264293A (ja) * | 1996-03-29 | 1997-10-07 | Ebara Corp | セラミックス製羽根車の取付構造 |
US6431781B1 (en) * | 2000-06-15 | 2002-08-13 | Honeywell International, Inc. | Ceramic to metal joint assembly |
DE102012205043A1 (de) * | 2012-03-29 | 2013-10-02 | Continental Automotive Gmbh | Turbinenläufer für eine Abgasturbine sowie ein Verfahren zur Herstellung des Turbinenläufers |
US8721462B1 (en) * | 2013-03-11 | 2014-05-13 | Bell Helicopter Textron Inc. | Bimetallic shaft for gearbox systems to limit wear and corrosion |
DE102014213132A1 (de) | 2014-01-16 | 2015-07-30 | Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg | Läufer für eine Turbine oder einen Verdichter oder eine Turbinen/Verdichter-Geometrie |
WO2016153955A1 (en) | 2015-03-23 | 2016-09-29 | Corning Incorporated | Exhaust gas treatment article and methods of manufacturing same |
WO2016182806A1 (en) | 2015-05-08 | 2016-11-17 | Corning Incorporated | Housing, fluid stream treatment article, exhaust system and methods of manufacturing same |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS618230A (ja) * | 1984-06-22 | 1986-01-14 | Hitachi Metals Ltd | 鋼部材にセラミツクス部品を固定する方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2822627A1 (de) * | 1978-05-24 | 1979-11-29 | Volkswagenwerk Ag | Ceranox-verbindung und verfahren zu ihrer herstellung |
JPS61215270A (ja) * | 1985-03-15 | 1986-09-25 | 日本特殊陶業株式会社 | タ−ビンロ−ター |
JPS61286274A (ja) * | 1985-06-12 | 1986-12-16 | 日本碍子株式会社 | 金属・セラミツクス結合体およびその製造法 |
JPS6322225A (ja) * | 1986-03-20 | 1988-01-29 | Ngk Insulators Ltd | 金属・セラミツクス結合体およびその製造法 |
-
1985
- 1985-02-18 JP JP60029685A patent/JPS61191572A/ja active Granted
-
1989
- 1989-07-24 US US07/385,991 patent/US5066547A/en not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-04-16 US US07/685,668 patent/US5106434A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS618230A (ja) * | 1984-06-22 | 1986-01-14 | Hitachi Metals Ltd | 鋼部材にセラミツクス部品を固定する方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5066547A (en) | 1991-11-19 |
JPS61191572A (ja) | 1986-08-26 |
US5106434A (en) | 1992-04-21 |
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