JPH04325472A - Joining structure between ceramics and metal and their joining method - Google Patents
Joining structure between ceramics and metal and their joining methodInfo
- Publication number
- JPH04325472A JPH04325472A JP11906991A JP11906991A JPH04325472A JP H04325472 A JPH04325472 A JP H04325472A JP 11906991 A JP11906991 A JP 11906991A JP 11906991 A JP11906991 A JP 11906991A JP H04325472 A JPH04325472 A JP H04325472A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- flow
- ceramic
- ceramic member
- recess
- 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.)
- Granted
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 198
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 198
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 86
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000005304 joining Methods 0.000 title abstract description 9
- 239000011800 void material Substances 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Description
【０００１】0001
【産業上の利用分野】この発明は、セラミックス部材と
金属部材とをメタルフローで結合するセラミックスと金
属との結合構造及びその結合法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic-metal bonding structure and a bonding method for bonding a ceramic member and a metal member by metal flow.
【０００２】0002
【従来の技術】従来、セラミック体と金属体との結合体
として、特開昭６１−２２７９７５号公報に開示された
ものがある。該公報に開示されたセラミック体と金属体
との結合体は、セラミック体の外周に刻設して溝中に、
金属体の溝を覆うようにしてセラミック体に外嵌めし、
該金属体を融点以上に加熱流動化して結合力保持に必要
な最小容量の金属を前記溝に充填せしめたものである。2. Description of the Related Art Conventionally, a combination of a ceramic body and a metal body has been disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-227975. The combined body of a ceramic body and a metal body disclosed in the publication has grooves carved on the outer periphery of the ceramic body.
Fit it onto the ceramic body so as to cover the groove of the metal body,
The metal body is heated to a temperature above its melting point to be fluidized, and the groove is filled with the minimum amount of metal necessary to maintain bonding strength.
【０００３】また、金属とセラミックスとをメタルフロ
ーで結合する接合用治具としては、実開昭６２−９３３
４４号公報に開示されたものがある。該接合用治具は、
金属とセラミックスとの間隙に塑性流動材を介在せしめ
、塑性流動材装着部の金属及びセラミックスの少なくと
も一方側にフロー溝を刻設し、この塑性流動材を加熱加
圧して変形させてフロー溝内に流動させて金属とセラミ
ックスとを接合するものであり、加圧媒体の先端は塑性
流動材に対して一番荷重のかかる押圧面をフロー溝最近
傍側に位置するように形成し、他の面は上記荷重に対す
る逃げ面に形成したものである。[0003] Also, as a bonding jig for bonding metal and ceramics by metal flow,
There is one disclosed in Publication No. 44. The joining jig is
A plastic fluid material is interposed in the gap between the metal and the ceramic, a flow groove is carved on at least one side of the metal and ceramic of the plastic fluid material installation part, and the plastic fluid material is heated and pressurized to deform it and form it inside the flow groove. The tip of the pressurized medium is formed so that the pressing surface that applies the most load to the plastic fluid material is located closest to the flow groove, and the other The surface is formed as a relief surface against the above load.
【０００４】0004
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
セラミックスと金属とを結合する方法として、図５に示
すように、高温に加熱したメタルフロー金属３に圧力を
加えてセラミックス部材１に形成した凹部即ち溝１０及
び金属部材２に形成した溝６に、メタルフロー金属３を
高温に加熱して塑性流動させてプレス４で押し込むとい
うメタルフロー結合では、セラミックス部材１に形成し
た凹部の形状は１つの溝１０から形成されているもので
あり、軸方向に大荷重を受けた場合に、１つの溝１０の
荷重方向の応力集中点Ｃにのみ応力集中が発生し、セラ
ミックス部材１の強度上不利になり、セラミックス部材
１に亀裂、破損等が発生して問題があった。このような
現象は、前掲特開昭６１−２２７９７５号公報、或いは
実開昭６２−９３３４４号公報に開示されたものにも同
様の問題があった。[Problems to be Solved by the Invention] However, as shown in FIG. 5, as a conventional method for bonding ceramics and metal, a recess is formed in a ceramic member 1 by applying pressure to a metal flow metal 3 heated to a high temperature. In other words, in the metal flow bonding in which the metal flow metal 3 is heated to high temperature and made to plastically flow and is pressed into the groove 10 and the groove 6 formed in the metal member 2 with the press 4, the shape of the recess formed in the ceramic member 1 is one. It is formed of grooves 10, and when a large load is applied in the axial direction, stress concentration occurs only at the stress concentration point C in the load direction of one groove 10, which is disadvantageous in terms of the strength of the ceramic member 1. This caused problems such as cracks and damage occurring in the ceramic member 1. This phenomenon is a similar problem in the devices disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 61-227975 or Japanese Utility Model Application Publication No. 62-93344.
【０００５】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、セラミックス部材と金属部材とを
結合する方法として、高温に加熱したメタルフロー金属
に圧力を加えてセラミックス部材に形成した溝即ち凹部
にメタルフロー金属を流し込んで両部材を結合するセラ
ミックスと金属との結合法において、セラミックス部材
に形成した溝の形状即ち凹部の形状を、軸方向の荷重即
ち荷重方向に対して凹部に発生する応力集中を分散させ
、応力集中を低減するように形成したセラミックスと金
属との結合構造及びその結合法を提供することである。[0005] Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and as a method of bonding a ceramic member and a metal member, a metal flow metal heated to a high temperature is formed into a ceramic member by applying pressure. Metal Flow In the ceramic-to-metal bonding method in which metal is poured into a groove or recess to bond both parts, the shape of the groove formed in the ceramic member, that is, the shape of the recess, is adjusted to the recess relative to the axial load, that is, the direction of the load. An object of the present invention is to provide a ceramic-metal bonding structure formed to disperse and reduce stress concentration that occurs, and a bonding method thereof.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、セラミックス部材と金属部材との対向面に
凹部を形成し、該凹部に金属を塑性変形させて配置した
セラミックスと金属との結合構造において、前記セラミ
ックス部材に形成した凹部を荷重方向に異なった位置に
形成すると共に互いに深さが異なる複数個の凹部で構成
し、前記セラミックス部材と前記金属部材とに形成した
前記各凹部で形成される空所にメタルフロー金属を塑性
流動で配置したことを特徴とするセラミックスと金属と
の結合構造に関する。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention is constructed as follows. That is,
This invention provides a ceramic-to-metal bonding structure in which a recess is formed in opposing surfaces of a ceramic member and a metal member, and the metal is plastically deformed and placed in the recess. It is composed of a plurality of recesses formed at different positions and having different depths, and a metal flow metal is placed by plastic flow in the void formed by each recess formed in the ceramic member and the metal member. The present invention relates to a bonded structure of ceramics and metal characterized by the following.
【０００７】また、このセラミックスと金属との結合構
造は、嵌合孔を備えたピストンスカートを金属部材で構
成し、前記嵌合孔に嵌合可能なボスを備えたピストンヘ
ッドをセラミックス部材で構成し、前記嵌合孔の壁面と
前記ボスの外壁面に凹部をそれぞれ形成し、前記嵌合孔
に前記ボスを嵌合して前記各凹部で形成される空所にメ
タルフロー金属を配置して前記ピストンスカートと前記
ピストンヘッドとを結合したものである。[0007] Furthermore, in this ceramic-metal bonding structure, a piston skirt provided with a fitting hole is made of a metal member, and a piston head provided with a boss that can be fitted into the fitting hole is made of a ceramic member. and forming recesses in the wall surface of the fitting hole and the outer wall surface of the boss, respectively, fitting the boss into the fitting hole and disposing metal flow metal in the void formed by each of the recesses. The piston skirt and the piston head are combined.
【０００８】或いは、この発明は、セラミックス部材と
金属部材との対向面に凹部を形成し、高温に加熱したメ
タルフロー金属に圧力を加えて該メタルフロー金属を塑
性変形させて前記凹部に流し込んで両部材を結合するセ
ラミックスと金属との結合法において、前記セラミック
ス部材に形成した凹部を荷重方向に異なった位置に形成
すると共に互いに深さが異なる複数個の凹部で構成し、
メタルフロー金属を加熱して塑性流動させて前記各凹部
で形成される空所に流し込み、流し込んだ前記メタルフ
ロー金属を硬化させて前記セラミックス部材と前記金属
部材とを結合したことを特徴とするセラミックスと金属
との結合法に関する。Alternatively, in the present invention, a recess is formed in the facing surfaces of the ceramic member and the metal member, and pressure is applied to the metal flow metal heated to a high temperature to plastically deform the metal flow metal and the metal flow metal is poured into the recess. In a ceramic-metal bonding method for bonding both members, the recesses formed in the ceramic member are formed at different positions in the load direction and are composed of a plurality of recesses having mutually different depths,
The ceramic member is characterized in that the metal flow metal is heated to plastically flow and poured into the spaces formed by the respective recesses, and the poured metal flow metal is hardened to join the ceramic member and the metal member. Concerning the bonding method between metals and metals.
【０００９】[0009]
【作用】この発明によるセラミックスと金属との結合構
造及びその結合法は、以上のように構成されており、次
のように作用する。即ち、このセラミックスと金属との
結合構造は、セラミックス部材に形成した凹部を荷重方
向に異なった位置に形成すると共に互いに深さが異なる
複数個の凹部で構成し、該各凹部で形成される空所にメ
タルフロー金属が塑性流動によって配置されているので
、セラミックス部材と金属との結合部にかかる荷重は、
前記セラミックス部材に形成した凹部が複数個で且つ該
凹部の深さが異なるので、荷重がかかる面即ち荷重付勢
面は複数面に別れ、一箇所に応力集中が発生することな
く、結合部にかかる荷重を分散させることができ、応力
集中を低減することができる。[Operation] The ceramic-metal bonding structure and bonding method according to the present invention are constructed as described above, and operate as follows. In other words, this ceramic-metal bonding structure consists of a plurality of recesses formed in the ceramic member at different positions in the load direction and with different depths, and the void formed by each recess. Since the metal flow metal is placed in place by plastic flow, the load applied to the joint between the ceramic member and the metal is
Since there are a plurality of recesses formed in the ceramic member and the depths of the recesses are different, the surface on which the load is applied, that is, the load-applying surface, is divided into multiple surfaces, and stress concentration does not occur in one place, and the joint portion This load can be dispersed and stress concentration can be reduced.
【００１０】また、このセラミックスと金属との結合構
造は、ピストンヘッドをセラミックス部材で構成し、ピ
ストンスカートを金属部材で構成した場合に、前記ピス
トンヘッドと前記ピストンスカートとを結合するのに適
用すると、両者を強固に結合でき、大きな応力集中を避
けることができるので、ピストンの繰り返しの往復運動
に対しても結合部にかかる繰り返し応力は分散され、強
度を低下することがなく、極めて好ましいものである。[0010] Furthermore, this ceramic-metal bonding structure is applicable to bonding the piston head and the piston skirt when the piston head is made of a ceramic member and the piston skirt is made of a metal member. , it is possible to firmly connect the two and avoid large stress concentrations, so even with repeated reciprocating movements of the piston, the repeated stress applied to the joint is dispersed, and the strength does not decrease, making it extremely desirable. be.
【００１１】或いは、この発明によるセラミックスと金
属との結合法は、セラミックス部材に形成した凹部を荷
重方向に異なった位置に形成すると共に互いに深さが異
なる複数個の凹部で構成し、メタルフロー金属を加熱し
て塑性流動させて前記各凹部で形成される空所に流し込
み、流し込んだ前記メタルフロー金属を硬化させて前記
セラミックス部材と前記金属部材とを結合したので、荷
重のかかる面の複数面を構成する凹部に確実に金属を嵌
入することができ、前記セラミックス部材と前記金属部
材との結合面の加工精度を要求されず、確実に且つ強固
な安定した結合状態を確保することができ、しかも一箇
所に応力集中が発生することなく、結合部にかかる荷重
を分散させて応力集中を低減することができる。Alternatively, in the method of bonding ceramics and metal according to the present invention, the recesses formed in the ceramic member are formed at different positions in the load direction and are composed of a plurality of recesses with mutually different depths. The metal flow metal is heated to plastically flow and poured into the spaces formed by the respective recesses, and the poured metal is hardened to join the ceramic member and the metal member, so that multiple surfaces on which loads are applied The metal can be reliably inserted into the recess forming the ceramic member, the processing precision of the joining surface between the ceramic member and the metal member is not required, and a secure, strong and stable joint state can be ensured; Furthermore, stress concentration can be reduced by distributing the load applied to the joint without stress concentration occurring in one location.
【００１２】0012
【実施例】以下、図面を参照して、この発明によるセラ
ミックスと金属との結合構造及びその結合法の実施例を
説明する。図１はこの発明によるセラミックスと金属と
の結合法を達成するための一実施例を示す概略説明図で
ある。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Examples of the ceramic-metal bonding structure and bonding method according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing an embodiment of the method for bonding ceramics and metal according to the present invention.
【００１３】まず、この発明によるセラミックスと金属
との結合構造の一実施例を図１を参照して説明する。こ
のセラミックスと金属との結合構造において、セラミッ
クス部材１の結合面には複数個（図１では２個）の凹部
即ち溝５，７が形成されており、金属部材２の結合面に
は各溝５，７に対向して凹部即ち溝６が形成されている
。セラミックス部材１に形成された各溝５，７は、荷重
方向に異なった位置に形成すると共に互いに深さＬ１
，Ｌ２ が異なっている。この場合に、セラミックス部
材１に形成する各溝５，７の深さＬ１，Ｌ２ は、図１
に示すように、セラミックス部材１の端部に近い方を深
く形成することが強度上好ましいものとなる。セラミッ
クス部材１に形成する各溝５，７と金属部材２の溝６と
で形成される空所を埋めるようにメタルフロー金属３が
配置されている。このようにセラミックス部材１と金属
部材２とを結合すると、荷重が軸方向にかかった場合に
、各溝５，７は荷重方向にそれぞれ隔置しており且つ各
溝５，７は溝深さが異なるので、荷重付勢面Ｃ１ Ｌ，
Ｃ２ Ｌの軸方向がずれており、しかもセラミックス部
材１の結合部にかかる応力集中点は符号Ｃ１ ，Ｃ２
で示すように２つに別れて応力は分散されるので、応力
集中は低減されることになる。また、このセラミックス
と金属との結合構造において、セラミックス部材１は、
例えば、耐熱性に富み且つ高温強度に富んだ窒化珪素（
Ｓｉ３ Ｎ４ ）、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミック
材料から製作されている。また、金属部材２は、例えば
、アルミニウム、アルミニウム合金、鋳鉄等の材料から
製作されている。First, an embodiment of a ceramic-metal bonding structure according to the present invention will be described with reference to FIG. In this ceramic-metal bonding structure, a plurality of (two in FIG. 1) recesses, that is, grooves 5 and 7 are formed on the bonding surface of the ceramic member 1, and each groove is formed on the bonding surface of the metal member 2. A recess or groove 6 is formed opposite 5 and 7. The grooves 5 and 7 formed in the ceramic member 1 are formed at different positions in the load direction and have a depth L1 of each other.
, L2 are different. In this case, the depths L1 and L2 of each groove 5 and 7 formed in the ceramic member 1 are as shown in FIG.
As shown in FIG. 2, it is preferable to form the ceramic member 1 deeper near the end in terms of strength. The metal flow metal 3 is arranged so as to fill the voids formed by the grooves 5 and 7 formed in the ceramic member 1 and the groove 6 of the metal member 2. When the ceramic member 1 and the metal member 2 are combined in this way, when a load is applied in the axial direction, the grooves 5 and 7 are spaced apart from each other in the load direction, and each groove 5 and 7 has a groove depth. are different, so the load biasing surface C1 L,
The axial direction of C2 L is shifted, and the stress concentration points applied to the joint part of the ceramic member 1 are marked C1 and C2.
Since the stress is divided into two parts and dispersed as shown in , stress concentration is reduced. In addition, in this ceramic-metal bonding structure, the ceramic member 1 is
For example, silicon nitride (
It is manufactured from ceramic materials such as Si3N4) and silicon carbide (SiC). Moreover, the metal member 2 is manufactured from a material such as aluminum, aluminum alloy, or cast iron, for example.
【００１４】次に、この発明によるセラミックスと金属
との結合構造の別の実施例を図２を参照して説明する。
この実施例は上記実施例のものと比較して、セラミック
ス部材１に形成された溝５，７の形状が若干異なり、ま
たメタルフロー金属が同種の材料又は異種の材料から成
り、各メタルフロー金属３，９が二段階に充填された以
外は、同一の構成を有するものである。この実施例のセ
ラミックスと金属との結合構造の作用は、上記実施例の
ものと同様であるので、重複する説明は省略する。Next, another embodiment of the ceramic-metal bonding structure according to the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the shape of the grooves 5 and 7 formed in the ceramic member 1 is slightly different from that of the above embodiment, and the metal flow metals are made of the same kind of material or different kinds of materials, and each metal flow metal They have the same configuration except that 3 and 9 are filled in two stages. The function of the ceramic-metal bonding structure of this embodiment is the same as that of the above embodiment, so a redundant explanation will be omitted.
【００１５】また、この発明によるセラミックスと金属
との結合構造の更に別の実施例を図３を参照して説明す
る。この実施例は図１に示す実施例のものと比較して、
セラミックス部材１に形成された溝の形状が若干異なり
、３つの溝５，７，８が形成されている以外は、同一の
構成を有するものである。この実施例のセラミックスと
金属との結合構造の作用は、上記実施例のものと同様で
あるので、重複する説明は省略する。各溝５．７．８の
溝深さＬ１ ，Ｌ２ ，Ｌ３ は、セラミックス部材１
の最端部が最も深く、内方に向かうに従って浅く形成さ
れている。また、セラミックス部材１の結合部にかかる
応力集中点は符号Ｃ１ ，Ｃ２ ，Ｃ３ で示すように
３つに別れて応力は分散されるので、１つの応力集中点
での応力集中は一層低減されることになり、それらの荷
重付勢面Ｃ１ Ｌ，Ｃ２ Ｌ，Ｃ３ Ｌの軸方向がずれ
ている。Further, still another embodiment of the ceramic-metal bonding structure according to the present invention will be described with reference to FIG. This example is compared with that of the example shown in FIG.
They have the same configuration except that the shape of the grooves formed in the ceramic member 1 is slightly different, and three grooves 5, 7, and 8 are formed. The function of the ceramic-metal bonding structure of this embodiment is the same as that of the above embodiment, so a redundant explanation will be omitted. The groove depths L1, L2, and L3 of each groove 5.7.8 are the same as those of the ceramic member 1.
It is deepest at the extreme end and becomes shallower as it goes inward. In addition, the stress concentration points applied to the joint portion of the ceramic member 1 are divided into three parts as indicated by symbols C1, C2, and C3, and the stress is dispersed, so that the stress concentration at one stress concentration point is further reduced. Therefore, the axial directions of these load biasing surfaces C1 L, C2 L, and C3 L are shifted.
【００１６】更に、この発明によるセラミックスと金属
との結合構造の他の実施例を図４を参照して説明する。
この実施例は図１に示す実施例のものをピストンに適用
した例である。この実施例は、例えば、特開平３−７０
８４５号公報に開示されたようなピストンに適用でき、
ピストンヘッド１１がセラミックス部材で製作され、ピ
ストンスカート１２が金属部材で製作された断熱構造の
ピストンに適用したものである。ピストンスカート１２
には中央部に嵌合孔１６が形成され、該嵌合孔１６の内
周面に溝６が形成されている。また、ピストンヘッド１
１には中央部に突出するボス１５が形成され、該ボス１
５の外周面に溝５，７が形成されている。ボス１５は嵌
合孔１６に嵌合可能であり、ボス１５に形成した溝５，
７と嵌合孔１６に形成した溝６とで形成される空所にメ
タルフロー金属３を配置し、ピストンスカート１２とピ
ストンヘッド１１とを結合している。勿論、図１に示す
セラミックスと金属との結合構造だけでなく、図２及び
図３に示すセラミックスと金属との結合構造も適用でき
るものである。更に、この実施例のセラミックスと金属
との結合構造の作用は、上記実施例のものと同様である
ので、重複する説明は省略する。Further, another embodiment of the ceramic-metal bonding structure according to the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an example in which the embodiment shown in FIG. 1 is applied to a piston. This embodiment is, for example, JP-A-3-70
It can be applied to a piston as disclosed in Publication No. 845,
This is applied to a piston having a heat-insulating structure in which the piston head 11 is made of a ceramic member and the piston skirt 12 is made of a metal member. piston skirt 12
A fitting hole 16 is formed in the center of the holder, and a groove 6 is formed in the inner peripheral surface of the fitting hole 16. Also, piston head 1
1 is formed with a boss 15 that protrudes from the center, and the boss 1
Grooves 5 and 7 are formed on the outer peripheral surface of 5. The boss 15 can be fitted into the fitting hole 16, and the groove 5 formed in the boss 15,
7 and a groove 6 formed in the fitting hole 16, a metal flow metal 3 is disposed in a space formed by the groove 6 formed in the fitting hole 16, and the piston skirt 12 and the piston head 11 are connected. Of course, not only the ceramic-metal bonding structure shown in FIG. 1 but also the ceramic-metal bonding structure shown in FIGS. 2 and 3 can be applied. Further, since the function of the ceramic-metal bonding structure of this embodiment is similar to that of the above-mentioned embodiment, a redundant explanation will be omitted.
【００１７】次に、この発明によるセラミックスと金属
との結合法の一実施例を説明する。このセラミックスと
金属との結合法は、図１、図２、図３及び図４に示すも
のに共通に適用できる方法である。そこで、図１を参照
して、このセラミックスと金属との結合法を説明する。
セラミックス部材１に形成した凹部即ち溝５，７と金属
部材２に形成した凹部即ち溝６とを対向させ、溝５，７
と溝６とで空所を形成する。次いで、該空所に対向して
メタルフロー金属３を配置し、該メタルフロー金属３を
高周波コイル等で加熱し、高温にしてメタルフロー金属
３を軟化させ、プレス治具４によって圧力を加えて該メ
タルフロー金属３を塑性流動させて溝５，７と溝６とで
形成された空所に流し込む。メタルフロー金属３が硬化
することでセラミックス部材１と金属部材２とは結合さ
れることになる。この場合に、メタルフロー金属３を金
属部材２と同種の材料を選択すれば、メタルフロー金属
３と金属部材２とは化学的に一体構造になって強固に結
合される。また、セラミックス部材１とメタルフロー金
属３とは機械的に強固に結合される。図２、図３及び図
４に示すセラミックスと金属との結合構造を製作する場
合の結合法は、上記の結合法と同様であるので、ここで
は説明を省略する。Next, an embodiment of the method for bonding ceramics and metal according to the present invention will be described. This method of bonding ceramics and metal can be commonly applied to those shown in FIGS. 1, 2, 3, and 4. Therefore, with reference to FIG. 1, a method of bonding ceramics and metal will be explained. The recesses or grooves 5 and 7 formed in the ceramic member 1 and the recesses or grooves 6 formed in the metal member 2 are made to face each other.
and the groove 6 form a space. Next, a metal flow metal 3 is placed facing the void, the metal flow metal 3 is heated with a high frequency coil, etc., to a high temperature to soften the metal flow metal 3, and pressure is applied with a press jig 4. The metal flow metal 3 is made to flow plastically and is poured into the space formed by the grooves 5 and 7 and the groove 6. As the metal flow metal 3 hardens, the ceramic member 1 and the metal member 2 are bonded together. In this case, if the same type of material as the metal member 2 is selected for the metal flow metal 3, the metal flow metal 3 and the metal member 2 will chemically form an integral structure and be firmly coupled. Furthermore, the ceramic member 1 and the metal flow metal 3 are mechanically and firmly coupled. The bonding method for manufacturing the ceramic-metal bonding structure shown in FIGS. 2, 3, and 4 is the same as the bonding method described above, and therefore the description thereof will be omitted here.
【００１８】また、図２に示すセラミックスと金属との
結合法の場合には、セラミックス部材１に形成した溝５
と金属部材２に形成した溝６とで形成される空所に、メ
タルフロー金属３を配置し、該メタルフロー金属３を高
周波コイル等で加熱し、高温にしてメタルフロー金属３
を軟化させ、プレス治具４によって圧力を加えて該メタ
ルフロー金属３を塑性流動させて溝５と溝６とで形成さ
れた空所に流し込む。次いで、セラミックス部材１に形
成した溝７と金属部材２に形成した溝６とで形成される
空所に、メタルフロー金属９を配置し、該メタルフロー
金属９を高周波コイル等で加熱し、高温にしてメタルフ
ロー金属９を軟化させ、プレス治具４によって圧力を加
えて該メタルフロー金属９を塑性流動させて溝７と溝６
とで形成された空所に流し込む。上記ように、二段階に
メタルフローを行えば、セラミックス部材１と金属部材
２とは、強固に結合されることになる。In addition, in the case of the ceramic-metal bonding method shown in FIG.
The metal flow metal 3 is placed in the space formed by the groove 6 formed in the metal member 2, and the metal flow metal 3 is heated with a high frequency coil or the like to raise the temperature to the metal flow metal 3.
is softened and pressure is applied by a press jig 4 to cause the metal flow metal 3 to plastically flow and flow into the space formed by the grooves 5 and 6. Next, a metal flow metal 9 is placed in the space formed by the groove 7 formed in the ceramic member 1 and the groove 6 formed in the metal member 2, and the metal flow metal 9 is heated with a high frequency coil or the like to a high temperature. The metal flow metal 9 is softened by applying pressure using the press jig 4 to cause the metal flow metal 9 to plastically flow, thereby forming the grooves 7 and 6.
Pour into the void formed by. As described above, if the metal flow is performed in two stages, the ceramic member 1 and the metal member 2 will be firmly bonded.
【００１９】更に、図３に示すセラミックスと金属との
結合法の場合には、図１或いは図２に示す何れかの結合
法によって、セラミックス部材１に形成した溝５，７，
８と金属部材２に形成した溝６とで形成される空所に、
同様にメタルフロー金属３を嵌入すればよく、この場合
には、メタルフロー金属３を一回で塑性流動させて充填
してもよく、或いは数回に分けて確実に塑性流動させて
充填してもよいものである。Furthermore, in the case of the ceramic-to-metal bonding method shown in FIG. 3, the grooves 5, 7, and
8 and the groove 6 formed in the metal member 2,
The metal flow metal 3 may be inserted in the same way, and in this case, the metal flow metal 3 may be filled with plastic flow at once, or it may be filled in several times to ensure plastic flow. It's also good.
【００２０】[0020]
【発明の効果】この発明によるセラミックスと金属との
結合構造及びその結合法は、以上のように構成したので
、次のような効果を有する。即ち、このセラミックスと
金属との結合構造は、セラミックス部材に形成した凹部
を荷重方向に異なった位置に形成すると共に互いに深さ
が異なる複数個の凹部で構成し、該各凹部で形成される
空所にメタルフロー金属を塑性流動で配置したので、セ
ラミックス部材と金属との結合部にかかる荷重は、前記
セラミックス部材に形成した凹部が複数個で且つ該凹部
の深さが異なるので、荷重がかかる面即ち荷重付勢面は
複数面に別れ、一箇所に応力集中が発生することなく、
結合部にかかる荷重を分散することができ、応力集中を
低減することができる。[Effects of the Invention] Since the ceramic-metal bonding structure and bonding method according to the present invention are constructed as described above, it has the following effects. In other words, this ceramic-metal bonding structure consists of a plurality of recesses formed in the ceramic member at different positions in the load direction and with different depths, and the void formed by each recess. Since the metal flow metal is placed in place by plastic flow, the load applied to the joint between the ceramic member and the metal is greater because there are multiple recesses formed in the ceramic member and the depths of the recesses are different. The surface, that is, the load-applying surface is divided into multiple surfaces, so that stress concentration does not occur in one place.
The load applied to the joint can be dispersed, and stress concentration can be reduced.
【００２１】また、このセラミックスと金属との結合構
造は、ピストンヘッドをセラミックス部材で構成し、ピ
ストンスカートを金属部材で構成した場合に、前記ピス
トンヘッドと前記ピストンスカートとを結合するのに適
用すると、両者を強固に結合でき、大きな応力集中を避
けることができるので、ピストンの繰り返しの往復運動
に対しても結合部にかかる繰り返し応力は分散され、強
度を低下することがなく、極めて好ましいものである。[0021] Furthermore, this ceramic-metal bonding structure can be applied to bonding the piston head and the piston skirt when the piston head is made of a ceramic member and the piston skirt is made of a metal member. , it is possible to firmly connect the two and avoid large stress concentrations, so even with repeated reciprocating movements of the piston, the repeated stress applied to the joint is dispersed, and the strength does not decrease, making it extremely desirable. be.
【００２２】或いは、この発明によるセラミックスと金
属との結合法は、セラミックス部材に形成した凹部を荷
重方向に異なった位置に形成すると共に互いに深さが異
なる複数個の凹部で構成し、メタルフロー金属を加熱し
て塑性流動させて前記各凹部で形成される空所に流し込
み、流し込んだ金属を硬化させて前記セラミックス部材
と前記金属部材とを結合したので、荷重のかかる面の複
数面を構成する前記各凹部に確実に金属を流し込んで嵌
入することができ、前記セラミックス部材と前記金属部
材との結合面の加工精度を要求されず、確実に且つ強固
な安定した結合状態を確保することができ、しかも一箇
所に応力集中が発生することなく、結合部にかかる荷重
を分散させて応力集中を低減することができる。Alternatively, in the method of bonding ceramics and metal according to the present invention, the recesses formed in the ceramic member are formed at different positions in the load direction and are composed of a plurality of recesses having mutually different depths. The metal is heated to plastically flow and poured into the spaces formed by the respective recesses, and the poured metal is hardened to join the ceramic member and the metal member, thereby forming multiple surfaces on which loads are applied. Metal can be reliably poured and fitted into each of the recesses, no machining precision is required for the joining surface between the ceramic member and the metal member, and a secure, strong and stable joint state can be ensured. Moreover, the stress concentration can be reduced by distributing the load applied to the joint without causing stress concentration in one place.
【図１】この発明によるセラミックスと金属との結合法
を達成するための一実施例を示す概略説明図である。FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing an embodiment for achieving a method of bonding ceramics and metal according to the present invention.
【図２】この発明によるセラミックスと金属との結合法
を達成するための別の実施例を示す概略説明図である。FIG. 2 is a schematic explanatory diagram showing another embodiment for achieving the ceramic-metal bonding method according to the present invention.
【図３】この発明によるセラミックスと金属との結合法
を達成するための更に別の実施例を示す概略説明図であ
る。FIG. 3 is a schematic explanatory diagram showing yet another embodiment for achieving the method of bonding ceramics and metal according to the present invention.
【図４】この発明によるセラミックスと金属との結合法
によって製作したピストンの一実施例を示す断面図であ
る。FIG. 4 is a sectional view showing an embodiment of a piston manufactured by the ceramic-metal bonding method according to the present invention.
【図５】従来のセラミックスと金属との結合法の一例を
示す概略説明図である。FIG. 5 is a schematic explanatory diagram showing an example of a conventional method of bonding ceramics and metal.
１ セラミックス部材
２ 金属部材
３ メタルフロー金属
５ 溝（セラミックス部材の凹部）６ 溝
（金属部材の凹部）
７ 溝（セラミックス部材の凹部）８ 溝
（セラミックス部材の凹部）９ メタルフロー金
属
１１ ピストンヘッド
１２ ピストンスカート
１５ ボス
１６ 嵌合孔1 Ceramic member 2 Metal member 3 Metal flow metal 5 Groove (recess in ceramic member) 6 Groove (recess in metal member) 7 Groove (recess in ceramic member) 8 Groove (recess in ceramic member) 9 Metal flow metal 11 Piston head 12 Piston skirt 15 Boss 16 Fitting hole
Claims (3)
面に凹部を形成し、該凹部に金属を塑性変形させて配置
したセラミックスと金属との結合構造において、前記セ
ラミックス部材に形成した凹部を荷重方向に異なった位
置に形成すると共に互いに深さが異なる複数個の凹部で
構成し、前記セラミックス部材と前記金属部材とに形成
した前記各凹部で形成される空所にメタルフロー金属を
塑性流動で配置したことを特徴とするセラミックスと金
属との結合構造。1. A ceramic-to-metal bonding structure in which a recess is formed in opposing surfaces of a ceramic member and a metal member, and the metal is plastically deformed and placed in the recess. a plurality of recesses formed at different positions and having different depths, and a metal flow metal is disposed by plastic flow in the void formed by each recess formed in the ceramic member and the metal member. A bonded structure between ceramics and metal.
属部材で構成し、前記嵌合孔に嵌合可能なボスを備えた
ピストンヘッドをセラミックス部材で構成し、前記嵌合
孔の壁面と前記ボスの外壁面に凹部をそれぞれ形成し、
前記嵌合孔に前記ボスを嵌合して前記各凹部で形成され
る空所にメタルフロー金属を配置して前記ピストンスカ
ートと前記ピストンヘッドとを結合した請求項１に記載
のセラミックスと金属との結合構造。2. A piston skirt provided with a fitting hole is made of a metal member, a piston head provided with a boss that can be fitted into the fitting hole is made of a ceramic member, and the wall surface of the fitting hole and the A recess is formed on the outer wall surface of each boss,
The ceramic and metal according to claim 1, wherein the boss is fitted into the fitting hole and a metal flow metal is disposed in the cavity formed by each of the recesses to connect the piston skirt and the piston head. bond structure.
面に凹部を形成し、高温に加熱したメタルフロー金属に
圧力を加えて該メタルフロー金属を塑性変形させて前記
凹部に流し込んで両部材を結合するセラミックスと金属
との結合法において、前記セラミックス部材に形成した
凹部を荷重方向に異なった位置に形成すると共に互いに
深さが異なる複数個の凹部で構成し、メタルフロー金属
を加熱して塑性流動させて前記各凹部で形成される空所
に流し込み、流し込んだ前記メタルフロー金属を硬化さ
せて前記セラミックス部材と前記金属部材とを結合した
ことを特徴とするセラミックスと金属との結合法。3. A recess is formed in the opposing surfaces of the ceramic member and the metal member, and pressure is applied to metal flow metal heated to a high temperature to plastically deform the metal flow metal and flow into the recess to join both members. In the method of bonding ceramics and metal, the recesses formed in the ceramic member are formed at different positions in the load direction and are composed of a plurality of recesses with mutually different depths, and the metal is heated to induce plastic flow. A method for bonding ceramics and metal, characterized in that the ceramic member and the metal member are bonded by pouring the metal flow metal into the voids formed by the respective recesses and hardening the poured metal flow metal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03119069A JP3074775B2 (en) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | Bonding structure of ceramic and metal and bonding method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03119069A JP3074775B2 (en) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | Bonding structure of ceramic and metal and bonding method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04325472A true JPH04325472A (en) | 1992-11-13 |
| JP3074775B2 JP3074775B2 (en) | 2000-08-07 |
Family
ID=14752123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03119069A Expired - Fee Related JP3074775B2 (en) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | Bonding structure of ceramic and metal and bonding method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3074775B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005187315A (en) * | 2003-10-17 | 2005-07-14 | Eads Space Transportation Gmbh | Method for brazing ceramic surface |
-
1991
- 1991-04-24 JP JP03119069A patent/JP3074775B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005187315A (en) * | 2003-10-17 | 2005-07-14 | Eads Space Transportation Gmbh | Method for brazing ceramic surface |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3074775B2 (en) | 2000-08-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0477129B2 (en) | ||
| JPH0518779B2 (en) | ||
| JP2004510932A (en) | Cylinder head gasket having variable thickness stopper and method of fixing the stopper | |
| US5144885A (en) | Ceramic-metal friction welding member and ceramic cast-in bonded piston made thereof | |
| JPH04325472A (en) | Joining structure between ceramics and metal and their joining method | |
| JPS6349591A (en) | Front fork for bicycle | |
| KR100860287B1 (en) | A crankshaft of hollow type | |
| JPH0260635B2 (en) | ||
| JPH0353003Y2 (en) | ||
| JPS62177357A (en) | Cam piece having oil port and manufacture thereof | |
| JPS6037226A (en) | Method for joining two members | |
| JPH063171B2 (en) | Ceramic-Metal Friction Welding Body and Ceramic Casting Piston Composed of It | |
| JP3777636B2 (en) | Two-member joining method and two-member structure | |
| JPH0524945A (en) | Ceramics-metal joined body for engine parts | |
| JPH0512525Y2 (en) | ||
| JP3109156B2 (en) | Insulated piston | |
| JPH0610757A (en) | Cylinder body having ceramic liner and manufacture thereof | |
| JP2001329305A (en) | Friction-resistant ring formed of porous metal sintering body | |
| KR20090069575A (en) | Diffusion bonding apparatus of different materials using inert gas | |
| JPH01205889A (en) | Joining method | |
| JPH057097B2 (en) | ||
| JPH051604Y2 (en) | ||
| JPS61222962A (en) | Method of joining ceramics and metal | |
| JPS5946695B2 (en) | How to join metal parts | |
| JPH085726B2 (en) | Combined body of ceramic body and metal body |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080609 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090609 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |