JPH0362670B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0362670B2 JPH0362670B2 JP58234216A JP23421683A JPH0362670B2 JP H0362670 B2 JPH0362670 B2 JP H0362670B2 JP 58234216 A JP58234216 A JP 58234216A JP 23421683 A JP23421683 A JP 23421683A JP H0362670 B2 JPH0362670 B2 JP H0362670B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- intermediate material
- steel
- joining
- temperature
- alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 30
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 26
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 239000011225 non-oxide ceramic Substances 0.000 claims description 17
- 229910052575 non-oxide ceramic Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 7
- 150000002739 metals Chemical group 0.000 claims description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 claims 1
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 9
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 6
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017709 Ni Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003267 Ni-Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003262 Ni‐Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
- C04B35/645—Pressure sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
- C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
- C04B37/023—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used
- C04B37/026—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used consisting of metals or metal salts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
- C04B2235/6581—Total pressure below 1 atmosphere, e.g. vacuum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/12—Metallic interlayers
- C04B2237/123—Metallic interlayers based on iron group metals, e.g. steel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/12—Metallic interlayers
- C04B2237/126—Metallic interlayers wherein the active component for bonding is not the largest fraction of the interlayer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/36—Non-oxidic
- C04B2237/365—Silicon carbide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/36—Non-oxidic
- C04B2237/368—Silicon nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/40—Metallic
- C04B2237/401—Cermets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/40—Metallic
- C04B2237/405—Iron metal group, e.g. Co or Ni
- C04B2237/406—Iron, e.g. steel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/60—Forming at the joining interface or in the joining layer specific reaction phases or zones, e.g. diffusion of reactive species from the interlayer to the substrate or from a substrate to the joining interface, carbide forming at the joining interface
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/70—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness
- C04B2237/706—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness of one or more of the metallic layers or articles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/70—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness
- C04B2237/708—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness of one or more of the interlayers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/78—Side-way connecting, e.g. connecting two plates through their sides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は非酸化物系セラミツクスと鋼との接合
方法に係り、特に機械構造部品、電子部品などに
使用して好適な非酸化物系セラミツクスと鋼との
接合方法に関する。
方法に係り、特に機械構造部品、電子部品などに
使用して好適な非酸化物系セラミツクスと鋼との
接合方法に関する。
非酸化物系セラミツクスの一つであるSiCと金
属との接合方法として、日経メカニカル(1983年
7月4日発行)に掲載されている接合方法があ
る。この接合方法は、SiCと金属との間に金属箔
を挿入し、その金属箔が溶融するまで加熱すると
ともに加圧して、金属箔をSiCおよび金属の接合
面に拡散、溶浸させ、SiCと金属とを接合させる
ものである。しかし、このように金属箔が溶融す
る温度にまで加熱して接合すると、次のような理
由で、接合部の強度が低下するか、またはSiC側
にクラツクが発生し易くなる。
属との接合方法として、日経メカニカル(1983年
7月4日発行)に掲載されている接合方法があ
る。この接合方法は、SiCと金属との間に金属箔
を挿入し、その金属箔が溶融するまで加熱すると
ともに加圧して、金属箔をSiCおよび金属の接合
面に拡散、溶浸させ、SiCと金属とを接合させる
ものである。しかし、このように金属箔が溶融す
る温度にまで加熱して接合すると、次のような理
由で、接合部の強度が低下するか、またはSiC側
にクラツクが発生し易くなる。
(1) 金属箔を溶融させるので、該金属箔とSiCと
の反応が激しくなり、両者の界面には熱膨脹係
数がSiCより大きいケイ化物層が形成される。
その結果、接合後の冷却過程においてSiCとケ
イ化物層との熱膨脹差に起因して大きな熱応力
が発生する。
の反応が激しくなり、両者の界面には熱膨脹係
数がSiCより大きいケイ化物層が形成される。
その結果、接合後の冷却過程においてSiCとケ
イ化物層との熱膨脹差に起因して大きな熱応力
が発生する。
(2) 溶融した金属箔はその凝固温度が高く、かつ
室温までの温度落差が非常に大きいことから、
熱応力はきわめて高くなる。
室温までの温度落差が非常に大きいことから、
熱応力はきわめて高くなる。
一般に非酸化物系セラミツクスと鋼との直接接
合では、接合はするものの両者の熱膨脹係数の差
による熱応力でセラミツクス側に亀裂が入つた
り、割れが起きたりする。
合では、接合はするものの両者の熱膨脹係数の差
による熱応力でセラミツクス側に亀裂が入つた
り、割れが起きたりする。
本発明の目的は、非酸化物系セラミツクスと鋼
とを強固に接合でき、かつセラミツクスと鋼との
熱膨脹差に起因して生ずる熱応力を極力小さくで
きてセラミツクス側にクラツクが発生することの
ない非酸化物系セラミツクスと鋼との接合方法を
提供することにある。
とを強固に接合でき、かつセラミツクスと鋼との
熱膨脹差に起因して生ずる熱応力を極力小さくで
きてセラミツクス側にクラツクが発生することの
ない非酸化物系セラミツクスと鋼との接合方法を
提供することにある。
本発明は、a族および族金属が比較的低い
温度で非酸化物系セラミツクスと反応してケイ化
物となることを見出し、前記a族と族の群か
ら選ばれる金属の組成からなる合金の中間材を介
して非酸化物系セラミツクスと鋼とを接合する方
法において、鋼と超硬合金を拡散接合し、超硬合
金と中間材を拡散接合し、中間材と非酸化物系セ
ラミツクスとを突き合わせ、中間材の溶融温度以
下の温度で加熱および加圧することを特徴とす
る。また第2番目の発明は、上記中間材と非酸化
物系セラミツクスとの突き合わせ接合を2段階プ
ロセスとし、すなわち中間材の溶融温度以下の温
度で加熱および加圧し、次いで該加熱温度よりも
低い温度でかつ前記加圧よりも高い圧力を付加
し、この状態で所定時間等温加圧保持することを
特徴とする。
温度で非酸化物系セラミツクスと反応してケイ化
物となることを見出し、前記a族と族の群か
ら選ばれる金属の組成からなる合金の中間材を介
して非酸化物系セラミツクスと鋼とを接合する方
法において、鋼と超硬合金を拡散接合し、超硬合
金と中間材を拡散接合し、中間材と非酸化物系セ
ラミツクスとを突き合わせ、中間材の溶融温度以
下の温度で加熱および加圧することを特徴とす
る。また第2番目の発明は、上記中間材と非酸化
物系セラミツクスとの突き合わせ接合を2段階プ
ロセスとし、すなわち中間材の溶融温度以下の温
度で加熱および加圧し、次いで該加熱温度よりも
低い温度でかつ前記加圧よりも高い圧力を付加
し、この状態で所定時間等温加圧保持することを
特徴とする。
夫々加熱および加圧は非酸化性または弱酸化性
の雰囲気中で行うことが好ましい。
の雰囲気中で行うことが好ましい。
中間材としてはFe−Ni−Co合金若しくはFe−
Ni−Cr合金または同じようにa族と族の群
から選ばれる金属の組成からなりNiを主成分と
する合金が好ましい。尚、a族と族の群から
選ばれる金属ではないがTi,Nb,Zr,Alの群か
ら選ばれる金属を本発明の目的を達成する範囲に
おいて少量(後述の例では4%Nb、或いは5%
Ti−3%Al。)添加してもよい。
Ni−Cr合金または同じようにa族と族の群
から選ばれる金属の組成からなりNiを主成分と
する合金が好ましい。尚、a族と族の群から
選ばれる金属ではないがTi,Nb,Zr,Alの群か
ら選ばれる金属を本発明の目的を達成する範囲に
おいて少量(後述の例では4%Nb、或いは5%
Ti−3%Al。)添加してもよい。
以下、本発明の実施例を図面に従つて説明す
る。
る。
(1) SiCと鋼との接合例
この実施例では、第1図に示すように、Cr−
Mo鋼の試験片(厚さ40mm)1とSiCの試験片
(10×10×10mm)3とをFe−29%Ni−17%Co合
金の中間材(厚さ0.3mm)2を介して接合するに
当り、試験片1にWC−6%Co超硬合金の板(厚
さ3mm)4を、Fe−40%Ni合金の板(厚さ0.5
mm)5を介して拡散接合すると共に、その板4に
中間材2を拡散接合する。これらの拡散接合は、
接合温度1000℃、接合圧力1.5Kgf/mm2、接合時
間30分の条件で行つている。次いで、図示のよう
に中間材2と試験片3とを突き合わせ、真空雰囲
気中(10-4Torr)において接合温度700℃、接合
圧力2Kgf/mm2で2時間加熱加圧保持した。中間
材2と試験片3との接合は、次の実施例で説明し
た接合機構によつて行われる。すなわちSiCとFe
−29%Ni−17%Co合金とが加熱および加圧され
た状態で接触させられると、Fe,Ni,CoはSiC
中に拡散して該SiCと反応し、接合界面部に
CoSiO4、CO2SiO4、Ni2Si、Co2Siなどのケイ化
物、Siとの反応生成物が形成されて、SiCとFe−
29%Ni−17%Co合金とは接合する。即ち試験片
1と3との接合が行われる。このようにして接合
された試験片1と3においては、接合温度の低く
さによりSiCとFe−29%Ni−17%Co合金との反
応が抑制されて、かつ接合時間にてその反応量が
制御されて、前記反応生成層が厚くならないと共
に、加熱から冷却(室温)までの温度落差の少な
さにより熱応力が小さくなるので、SiCおよびケ
イ化物層にクラツクの発生が全く見られなかつ
た。また、この実施例では、中間材2と試験片1
との間に介在している低熱膨脹率の板4が、接合
後の冷却過程において試験片3と中間材2との熱
膨脹差に起因して発生する熱応力を緩和してい
る。従つて、このようにして接合された試験片1
と3においては、SiCおよびケイ化物層にクラツ
クの発生が認められないことは勿論のこと、300
Kg・cm以上のねじりトルクが得られた。
Mo鋼の試験片(厚さ40mm)1とSiCの試験片
(10×10×10mm)3とをFe−29%Ni−17%Co合
金の中間材(厚さ0.3mm)2を介して接合するに
当り、試験片1にWC−6%Co超硬合金の板(厚
さ3mm)4を、Fe−40%Ni合金の板(厚さ0.5
mm)5を介して拡散接合すると共に、その板4に
中間材2を拡散接合する。これらの拡散接合は、
接合温度1000℃、接合圧力1.5Kgf/mm2、接合時
間30分の条件で行つている。次いで、図示のよう
に中間材2と試験片3とを突き合わせ、真空雰囲
気中(10-4Torr)において接合温度700℃、接合
圧力2Kgf/mm2で2時間加熱加圧保持した。中間
材2と試験片3との接合は、次の実施例で説明し
た接合機構によつて行われる。すなわちSiCとFe
−29%Ni−17%Co合金とが加熱および加圧され
た状態で接触させられると、Fe,Ni,CoはSiC
中に拡散して該SiCと反応し、接合界面部に
CoSiO4、CO2SiO4、Ni2Si、Co2Siなどのケイ化
物、Siとの反応生成物が形成されて、SiCとFe−
29%Ni−17%Co合金とは接合する。即ち試験片
1と3との接合が行われる。このようにして接合
された試験片1と3においては、接合温度の低く
さによりSiCとFe−29%Ni−17%Co合金との反
応が抑制されて、かつ接合時間にてその反応量が
制御されて、前記反応生成層が厚くならないと共
に、加熱から冷却(室温)までの温度落差の少な
さにより熱応力が小さくなるので、SiCおよびケ
イ化物層にクラツクの発生が全く見られなかつ
た。また、この実施例では、中間材2と試験片1
との間に介在している低熱膨脹率の板4が、接合
後の冷却過程において試験片3と中間材2との熱
膨脹差に起因して発生する熱応力を緩和してい
る。従つて、このようにして接合された試験片1
と3においては、SiCおよびケイ化物層にクラツ
クの発生が認められないことは勿論のこと、300
Kg・cm以上のねじりトルクが得られた。
尚、本実施例において、中間材2として、Ni
−22%Cr−9%Mo−4%Nb−3%Fe合金やNi
−14%Cr−9.5%Co−4%Mo−4%W−5%Ti3
%Al合金を用いても前述と同様な効果が得られ
ることを確認した。
−22%Cr−9%Mo−4%Nb−3%Fe合金やNi
−14%Cr−9.5%Co−4%Mo−4%W−5%Ti3
%Al合金を用いても前述と同様な効果が得られ
ることを確認した。
(2) Si3N4と鋼との接合例
この実施例は、第2図に示すように、Cr−Mo
鋼の試験片(厚さ40mm)11とSi3N4の試験片
(厚さ40mm)13とをFe−18%Cr−8%Ni合金の
中間材(厚さ0.5mm)12を介して接合するに当
り、試験片11にWC−6%Co超硬合金の板(厚
さ3mm)14を、Fe−Ni合金の板(厚さ0.5mm)
15を介して拡散接合すると共に、その板14に
中間材12を拡散接合する。次いで、図示のよう
に中間材12と試験片13とを突き合わせ、真空
雰囲気中(10-4Torr)において接合温度1050℃、
接合圧力1.5Kgf/mm2で2時間加熱加圧保持した
後、700℃まで冷却し、この温度を維持した状態
で加圧力を5Kgf/mm2まで高くして1時間等温加
圧保持し、その後室温まで冷却した。この場合、
Si3N4と中間材との接合においては、SiCと同様
に各金属のケイ化物等が接合界面に形成され、こ
れらの反応生成物が接合に関与する。またCは金
属中に拡散していくと考えられるが、TiやNbが
添加された中間材ではTiCやNbCなどの炭化物と
なつて析出する。
鋼の試験片(厚さ40mm)11とSi3N4の試験片
(厚さ40mm)13とをFe−18%Cr−8%Ni合金の
中間材(厚さ0.5mm)12を介して接合するに当
り、試験片11にWC−6%Co超硬合金の板(厚
さ3mm)14を、Fe−Ni合金の板(厚さ0.5mm)
15を介して拡散接合すると共に、その板14に
中間材12を拡散接合する。次いで、図示のよう
に中間材12と試験片13とを突き合わせ、真空
雰囲気中(10-4Torr)において接合温度1050℃、
接合圧力1.5Kgf/mm2で2時間加熱加圧保持した
後、700℃まで冷却し、この温度を維持した状態
で加圧力を5Kgf/mm2まで高くして1時間等温加
圧保持し、その後室温まで冷却した。この場合、
Si3N4と中間材との接合においては、SiCと同様
に各金属のケイ化物等が接合界面に形成され、こ
れらの反応生成物が接合に関与する。またCは金
属中に拡散していくと考えられるが、TiやNbが
添加された中間材ではTiCやNbCなどの炭化物と
なつて析出する。
この実施例では、接合温度を1050℃と多少高く
しているので1回の処理でSi3N4と鋼とを接合で
きると共に、接合後に室温まで冷却せずに、一度
700℃で等温加圧保持して中間材12を塑性変形
させ1050℃から700℃までの温度落差で生じた熱
応力を緩和できるから、実質的には700℃から室
温までの温度落差による熱応力のみとなる。また
等温加圧保持における加圧力を更に高めることに
より700℃よりも低い温度にすればそれだけ温度
落差が小さくなり、発生する熱応力をより小さく
することができる。従つて、このようにして接合
された試験片11と13においてはSi3N4および
ケイ化物層にクラツクの発生が全く認められない
ことと共に、360Kg・cmのねじりトルクが得られ
た。
しているので1回の処理でSi3N4と鋼とを接合で
きると共に、接合後に室温まで冷却せずに、一度
700℃で等温加圧保持して中間材12を塑性変形
させ1050℃から700℃までの温度落差で生じた熱
応力を緩和できるから、実質的には700℃から室
温までの温度落差による熱応力のみとなる。また
等温加圧保持における加圧力を更に高めることに
より700℃よりも低い温度にすればそれだけ温度
落差が小さくなり、発生する熱応力をより小さく
することができる。従つて、このようにして接合
された試験片11と13においてはSi3N4および
ケイ化物層にクラツクの発生が全く認められない
ことと共に、360Kg・cmのねじりトルクが得られ
た。
尚、この実施例において、中間材12として、
Ni−18%Fe−21%Cr−9%Mo合金を用いても
同様な効果が得られた。
Ni−18%Fe−21%Cr−9%Mo合金を用いても
同様な効果が得られた。
また、SiCと鋼との接合例およびSi3N4と鋼と
の接合例においては、加熱および加圧をいずれも
真空雰囲気中で行つた例を示したが、不活性ガス
中で行うことも可能である。
の接合例においては、加熱および加圧をいずれも
真空雰囲気中で行つた例を示したが、不活性ガス
中で行うことも可能である。
以上説明したように、本発明によれば、非酸化
物系セラミツクスと鋼とを、セラミツクス側にク
ラツクを発生させることなく強固に接合できる。
物系セラミツクスと鋼とを、セラミツクス側にク
ラツクを発生させることなく強固に接合できる。
第1図は本発明の接合方法によつて接合された
SiCと鋼とを示す図、第2図も同じく接合された
Si3N4と鋼とを示す図である。 1,3…試験片、2…中間材。
SiCと鋼とを示す図、第2図も同じく接合された
Si3N4と鋼とを示す図である。 1,3…試験片、2…中間材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 a族と族の群から選ばれる金属の組成か
らなる合金の中間材を介して非酸化物系セラミツ
クスと鋼とを接合する方法において、前記鋼と超
硬合金を拡散接合し、該超硬合金と前記中間材を
拡散接合し、該中間材と前記非酸化物系セラミツ
クスとを突き合わせ、前記中間材の溶融温度以下
の温度で加熱および加圧することを特徴とする非
酸化物系セラミツクスと鋼との接合方法。 2 a族と族の群から選ばれる金属の組成か
らなる合金の中間材を介して非酸化物系セラミツ
クスと鋼とを接合する方法において、前記鋼と超
硬合金を拡散接合し、該超硬合金と前記中間材を
拡散接合し、該中間材と前記非酸化物系セラミツ
クスとを突き合わせ、前記中間材の溶融温度以下
の温度で加熱および加圧し、次いで該加熱温度よ
りも低い温度でかつ前記加圧よりも高い圧力を付
加し、この状態で所定時間等温加圧保持すること
を特徴とする非酸化物系セラミツクスと鋼との接
合方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58234216A JPS60127271A (ja) | 1983-12-14 | 1983-12-14 | 非酸化物系セラミックスと鋼との接合方法 |
EP84114319A EP0146024B1 (en) | 1983-12-14 | 1984-11-27 | Method for bonding ceramics to metals |
DE8484114319T DE3476533D1 (en) | 1983-12-14 | 1984-11-27 | Method for bonding ceramics to metals |
US06/681,253 US4624403A (en) | 1983-12-14 | 1984-12-13 | Method for bonding ceramics to metals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58234216A JPS60127271A (ja) | 1983-12-14 | 1983-12-14 | 非酸化物系セラミックスと鋼との接合方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60127271A JPS60127271A (ja) | 1985-07-06 |
JPH0362670B2 true JPH0362670B2 (ja) | 1991-09-26 |
Family
ID=16967512
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58234216A Granted JPS60127271A (ja) | 1983-12-14 | 1983-12-14 | 非酸化物系セラミックスと鋼との接合方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4624403A (ja) |
EP (1) | EP0146024B1 (ja) |
JP (1) | JPS60127271A (ja) |
DE (1) | DE3476533D1 (ja) |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0203975A1 (en) * | 1984-12-14 | 1986-12-10 | Reaction Bonding Pty. Ltd. | Reaction bonding of metals to non-oxide ceramics |
US4961529A (en) * | 1987-12-24 | 1990-10-09 | Kernforschungsanlage Julich Gmbh | Method and components for bonding a silicon carbide molded part to another such part or to a metallic part |
GB8821044D0 (en) * | 1988-09-08 | 1988-10-05 | Metal Box Plc | Method of bonding tool material to holder & tools made by method |
US5874175A (en) * | 1988-11-29 | 1999-02-23 | Li; Chou H. | Ceramic composite |
US6413589B1 (en) | 1988-11-29 | 2002-07-02 | Chou H. Li | Ceramic coating method |
US5937514A (en) | 1997-02-25 | 1999-08-17 | Li; Chou H. | Method of making a heat-resistant system |
US6286206B1 (en) | 1997-02-25 | 2001-09-11 | Chou H. Li | Heat-resistant electronic systems and circuit boards |
US5953511A (en) * | 1997-04-08 | 1999-09-14 | National Instruments Corporation | PCI bus to IEEE 1394 bus translator |
US6458017B1 (en) | 1998-12-15 | 2002-10-01 | Chou H. Li | Planarizing method |
US6676492B2 (en) | 1998-12-15 | 2004-01-13 | Chou H. Li | Chemical mechanical polishing |
US6976904B2 (en) * | 1998-07-09 | 2005-12-20 | Li Family Holdings, Ltd. | Chemical mechanical polishing slurry |
SG89286A1 (en) * | 1999-07-12 | 2002-06-18 | Mitsubishi Electric Corp | Insulating operating rod and manufacturing method therefor |
US6470550B1 (en) * | 1999-11-11 | 2002-10-29 | Shear Tool, Inc. | Methods of making tooling to be used in high temperature casting and molding |
US6586704B1 (en) | 2001-05-15 | 2003-07-01 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Joining of materials using laser heating |
US6974070B2 (en) * | 2001-08-07 | 2005-12-13 | University Of Chicago | Joining of advanced materials by superplastic deformation |
DE10332926A1 (de) * | 2003-07-19 | 2005-03-03 | Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag | Spanlos formgebendes Werkzeugteil |
CN100434224C (zh) * | 2005-06-09 | 2008-11-19 | 山东大学 | 一种添加活性中间合金扩散连接陶瓷与钢的方法 |
JP4963611B2 (ja) * | 2007-01-23 | 2012-06-27 | 株式会社ブリヂストン | シリサイド接合体の製造方法およびシリサイド接合体 |
US7857194B2 (en) * | 2007-05-01 | 2010-12-28 | University Of Dayton | Method of joining metals to ceramic matrix composites |
CN101239420B (zh) * | 2008-03-19 | 2010-06-02 | 哈尔滨工业大学 | 抗剪强度高、生产效率高的碳/碳化硅与铌或铌合金用复合箔片钎焊的方法 |
JP5772861B2 (ja) * | 2013-04-01 | 2015-09-02 | 株式会社デンソー | 接合体の製造方法 |
US10406774B2 (en) | 2016-10-17 | 2019-09-10 | U.S. Department Of Energy | Diffusion bonding of silicon carbide using iridium and hermetic silicon carbide-iridium bonds |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5747778A (en) * | 1980-09-08 | 1982-03-18 | Hitachi Ltd | Manufacture of one-body structure of ceramic and metal |
JPS5841774A (ja) * | 1981-09-07 | 1983-03-11 | 大同特殊鋼株式会社 | セラミツクス−金属複合体の製造方法 |
JPS5895670A (ja) * | 1981-11-28 | 1983-06-07 | トヨタ自動車株式会社 | 窒化珪素セラミツクスと金属との接合方法 |
JPS6090877A (ja) * | 1983-10-21 | 1985-05-22 | 日本特殊陶業株式会社 | SiC焼結体と金属部材の接合構造 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL264072A (ja) * | 1960-11-21 | 1900-01-01 | ||
US3284176A (en) * | 1963-10-28 | 1966-11-08 | North American Aviation Inc | Bonded metallic and metalized ceramic members and method of making |
US3382052A (en) * | 1964-02-26 | 1968-05-07 | Texas Instruments Inc | Ceramic brazing means |
US3482726A (en) * | 1967-02-13 | 1969-12-09 | Arthur Henry Schroeder Jr | Pressure weld seal for a composite glass body and method of forming said seal |
US3549337A (en) * | 1968-03-05 | 1970-12-22 | Du Pont | Method of securing dense,metal-bonded refractory nitride bodies to steel |
US3599316A (en) * | 1969-12-15 | 1971-08-17 | Continental Can Co | Method of joining cemented carbide to steel |
US3736658A (en) * | 1970-10-12 | 1973-06-05 | Atomic Energy Commission | Thermionic gas-pressure-bonded sheathed insulators and method of producing same |
DE2213115C3 (de) * | 1972-03-17 | 1975-12-04 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Verfahren zum hochfesten Verbinden von Keramiken aus Karbiden, einschließlich des Diamanten, Boriden, Nitriden oder Suiziden mit Metall nach dem Trocken-Lötverfahren |
US4075364A (en) * | 1976-04-15 | 1978-02-21 | Brunswick Corporation | Porous ceramic seals and method of making same |
US4444352A (en) * | 1981-09-17 | 1984-04-24 | General Electric Company | Method of thermo-compression diffusion bonding together metal surfaces |
JPS58125673A (ja) * | 1982-01-12 | 1983-07-26 | 新明和工業株式会社 | 拡散接合方法 |
JPS58135180A (ja) * | 1982-02-01 | 1983-08-11 | 新明和工業株式会社 | 拡散接合方法 |
-
1983
- 1983-12-14 JP JP58234216A patent/JPS60127271A/ja active Granted
-
1984
- 1984-11-27 DE DE8484114319T patent/DE3476533D1/de not_active Expired
- 1984-11-27 EP EP84114319A patent/EP0146024B1/en not_active Expired
- 1984-12-13 US US06/681,253 patent/US4624403A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5747778A (en) * | 1980-09-08 | 1982-03-18 | Hitachi Ltd | Manufacture of one-body structure of ceramic and metal |
JPS5841774A (ja) * | 1981-09-07 | 1983-03-11 | 大同特殊鋼株式会社 | セラミツクス−金属複合体の製造方法 |
JPS5895670A (ja) * | 1981-11-28 | 1983-06-07 | トヨタ自動車株式会社 | 窒化珪素セラミツクスと金属との接合方法 |
JPS6090877A (ja) * | 1983-10-21 | 1985-05-22 | 日本特殊陶業株式会社 | SiC焼結体と金属部材の接合構造 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS60127271A (ja) | 1985-07-06 |
EP0146024A3 (en) | 1986-10-22 |
US4624403A (en) | 1986-11-25 |
DE3476533D1 (en) | 1989-03-09 |
EP0146024A2 (en) | 1985-06-26 |
EP0146024B1 (en) | 1989-02-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH0362670B2 (ja) | ||
JPH0249267B2 (ja) | ||
JPS61227971A (ja) | 窒化ケイ素と金属との接合方法 | |
JPH0520392B2 (ja) | ||
JPH0230382B2 (ja) | Reikyakuitatsukitaagetsutonoseizohoho | |
JP2568332B2 (ja) | 少なくとも一部が金属間化合物からなる複合材の製造方法 | |
JPS60251177A (ja) | 接合方法 | |
JPH0328391B2 (ja) | ||
JPH0142914B2 (ja) | ||
JPH02180770A (ja) | 黒鉛とモリブデンの接合方法 | |
JPH01224280A (ja) | セラミックス−金属接合体 | |
JPS61183178A (ja) | 窒化ケイ素セラミツクスと金属の接合方法 | |
JPH0233677B2 (ja) | Chitsukakeisoseramitsukusutokinzokutonosetsugohoho | |
JP2001048670A (ja) | セラミックス−金属接合体 | |
JPH01208374A (ja) | SiCセラミックス部材と金属部材との接合体 | |
JPH07172944A (ja) | 接着用組成物、接合体およびその接合方法 | |
JPH0571544B2 (ja) | ||
JPH01224278A (ja) | セラミックスと金属との接合方法 | |
JPH0337166A (ja) | セラミックスと金属との接合方法 | |
JPS61101474A (ja) | セラミツクスのろう付け法 | |
JPS63265876A (ja) | セラミツクスと金属の接合方法 | |
JPS6140878A (ja) | 窒化硅素焼結体と金属の接合体及びその製造方法 | |
JPS63222077A (ja) | SiCセラミツクスの接合方法 | |
JP2000226271A (ja) | セラミックス金属接合体及びその接合方法 | |
JPH04305363A (ja) | 線膨張係数が小さい材料と銅との接合方法 |