JPH0450275B2 - - Google Patents
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- JPH0450275B2 JPH0450275B2 JP23455888A JP23455888A JPH0450275B2 JP H0450275 B2 JPH0450275 B2 JP H0450275B2 JP 23455888 A JP23455888 A JP 23455888A JP 23455888 A JP23455888 A JP 23455888A JP H0450275 B2 JPH0450275 B2 JP H0450275B2
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- silicon nitride
- nickel
- nitride sintered
- sintered body
- metal
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- Expired
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
「産業上の利用分野」
本発明は窒化ケイ素と金属を強固に接合する分
野で好適に利用されるものである。 「従来の技術」 セラミツクスと金属との接合は通常ろう付けに
よつて行われるが、セラミツクスと金属とは熱膨
張係数が大きく異なるため、その大きな膨張差に
よつて接合近傍には相当の歪が残存することにな
る。この歪によつてもろいセラミツクスに破壊が
おこる。これを防止するため熱膨張係数がセラミ
ツクスのそれに近いＷ，Mo等の低膨張金属を接
合すべきセラミツクスと金属との間に緩衝層とし
て介在させて接合したり、これら低膨張金属を
Cuで挾んでなるクラツド材を緩衝層として介在
させて接合する手段（実開昭59−160533号考案
「セラミツクと金属の接合構造」）が提案されてい
る。 「発明が解決しようとする課題」 しかし、上記従来技術では未だ構造材料として
接合強度に乏しいほか、Cuは耐熱性に乏しいた
め内燃機関等の高温部での使用に耐えないという
問題点がある。 本発明は、高い接合強度を有し且つ接合部の耐
熱性に優れたセラミツクスと金属との接合構造を
提供することを目的とする。 「課題を解決するための手段」 その手段は、窒化ケイ素焼結体と金属との間
に、緩衝材として窒化ケイ素焼結体側より順にニ
ツケル、タングステン合金及び再びニツケルを介
在させて、窒化ケイ素焼結体とニツケルとはAg
−Cu−Ti系ろうにて、各緩衝材間及びニツケル
と金属体とはAgろう又はAg−Cu共晶ろうにて接
合するところにある。 この場合、緩衝材全体の厚さは接合面の最長幅
の0.04〜0.4倍であるのが望ましい。タングステ
ン合金とは、Ｗ−Ni系合金、Ｗ−Cu系合金、Ｗ
−Cu−Ni系合金、Ｗ−Ni−Fe系合金、Ｗ−Fe−
Ni−Cr系合金等のＷを主成分とする金属をいい、
その熱膨張係数が接合すべき窒化ケイ素焼結体の
それの1.7倍以下であるものが望ましい。 「作用」 窒化ケイ素焼結体は、高温強度に優れエンジン
部品材料に好適である。Ag−Cu−Ti系ろうは、
窒化ケイ素焼結体の表面をメタライズ化せずとも
直接反応し、窒化ケイ素焼結体とニツケルとを接
合する。この窒化ケイ素焼結体側のニツケルは、
その一部がAg−Cu−Ti系ろう材と相互に拡散し
てAg−Cu−Ti−Ni系接合層を形成するが、残部
はその優れた延展性により窒化ケイ素と金属との
熱膨張差に起因する接合部の歪を弾性変形あるい
は塑性変形し緩和する。タングステン合金は、緩
衝材層の中央に位置して窒化ケイ素焼結体と金属
体との熱膨張差に起因する接合部の歪を緩和す
る。タングステン合金と金属体との間に介在させ
るニツケルは、その優れた延展性によりタングス
テン合金と金属体との熱膨張差に起因する接合部
の歪を弾性変形あるいは塑性変形し緩和する。 「実施例」 Si3N4含有率86wt％、熱膨張係数3.4×10-5／℃
（R.T.〜800℃）、抗折強度80Kg／mm2、ヤング率2.8
×104Kg／mm2の窒化ケイ素焼結体、第１表に示す
緩衝材、第２表に示すろう及びJIS規格SUS630
の析出硬化型ステンレス鋼を準備し、これらを第
３表に示す組み合わせで第１図に示すように配置
した。図中、１〜３は緩衝材、６〜９はろう材、
１２は窒化ケイ素焼結体、１３は析出硬化型ステ
ンレス鋼を示し、いずれも直径15mmの円盤ないし
円柱形状である。上記配置後、10-5Torrの真空
中温度930〜980℃で加熱することにより接合し、
Ｉ−ZOD衝撃値を測定した結果を第３表に併記
する。なお、Ｉ−ZOD衝撃値は、第２図に示す
如く、析出硬化型ステンレス鋼１３を固定し、窒
化ケイ素焼結体１２の接合面から10〔mm〕の点Ｐ
を打点として行つた。
野で好適に利用されるものである。 「従来の技術」 セラミツクスと金属との接合は通常ろう付けに
よつて行われるが、セラミツクスと金属とは熱膨
張係数が大きく異なるため、その大きな膨張差に
よつて接合近傍には相当の歪が残存することにな
る。この歪によつてもろいセラミツクスに破壊が
おこる。これを防止するため熱膨張係数がセラミ
ツクスのそれに近いＷ，Mo等の低膨張金属を接
合すべきセラミツクスと金属との間に緩衝層とし
て介在させて接合したり、これら低膨張金属を
Cuで挾んでなるクラツド材を緩衝層として介在
させて接合する手段（実開昭59−160533号考案
「セラミツクと金属の接合構造」）が提案されてい
る。 「発明が解決しようとする課題」 しかし、上記従来技術では未だ構造材料として
接合強度に乏しいほか、Cuは耐熱性に乏しいた
め内燃機関等の高温部での使用に耐えないという
問題点がある。 本発明は、高い接合強度を有し且つ接合部の耐
熱性に優れたセラミツクスと金属との接合構造を
提供することを目的とする。 「課題を解決するための手段」 その手段は、窒化ケイ素焼結体と金属との間
に、緩衝材として窒化ケイ素焼結体側より順にニ
ツケル、タングステン合金及び再びニツケルを介
在させて、窒化ケイ素焼結体とニツケルとはAg
−Cu−Ti系ろうにて、各緩衝材間及びニツケル
と金属体とはAgろう又はAg−Cu共晶ろうにて接
合するところにある。 この場合、緩衝材全体の厚さは接合面の最長幅
の0.04〜0.4倍であるのが望ましい。タングステ
ン合金とは、Ｗ−Ni系合金、Ｗ−Cu系合金、Ｗ
−Cu−Ni系合金、Ｗ−Ni−Fe系合金、Ｗ−Fe−
Ni−Cr系合金等のＷを主成分とする金属をいい、
その熱膨張係数が接合すべき窒化ケイ素焼結体の
それの1.7倍以下であるものが望ましい。 「作用」 窒化ケイ素焼結体は、高温強度に優れエンジン
部品材料に好適である。Ag−Cu−Ti系ろうは、
窒化ケイ素焼結体の表面をメタライズ化せずとも
直接反応し、窒化ケイ素焼結体とニツケルとを接
合する。この窒化ケイ素焼結体側のニツケルは、
その一部がAg−Cu−Ti系ろう材と相互に拡散し
てAg−Cu−Ti−Ni系接合層を形成するが、残部
はその優れた延展性により窒化ケイ素と金属との
熱膨張差に起因する接合部の歪を弾性変形あるい
は塑性変形し緩和する。タングステン合金は、緩
衝材層の中央に位置して窒化ケイ素焼結体と金属
体との熱膨張差に起因する接合部の歪を緩和す
る。タングステン合金と金属体との間に介在させ
るニツケルは、その優れた延展性によりタングス
テン合金と金属体との熱膨張差に起因する接合部
の歪を弾性変形あるいは塑性変形し緩和する。 「実施例」 Si3N4含有率86wt％、熱膨張係数3.4×10-5／℃
（R.T.〜800℃）、抗折強度80Kg／mm2、ヤング率2.8
×104Kg／mm2の窒化ケイ素焼結体、第１表に示す
緩衝材、第２表に示すろう及びJIS規格SUS630
の析出硬化型ステンレス鋼を準備し、これらを第
３表に示す組み合わせで第１図に示すように配置
した。図中、１〜３は緩衝材、６〜９はろう材、
１２は窒化ケイ素焼結体、１３は析出硬化型ステ
ンレス鋼を示し、いずれも直径15mmの円盤ないし
円柱形状である。上記配置後、10-5Torrの真空
中温度930〜980℃で加熱することにより接合し、
Ｉ−ZOD衝撃値を測定した結果を第３表に併記
する。なお、Ｉ−ZOD衝撃値は、第２図に示す
如く、析出硬化型ステンレス鋼１３を固定し、窒
化ケイ素焼結体１２の接合面から10〔mm〕の点Ｐ
を打点として行つた。
【表】
【表】
【表】
第３表からわかるように本発明接合構造９及び
10はいずれも衝撃値が17〔Kg・cm〕以上となつた
が、ニツケルと同じく低ヤング率材料の銅をニツ
ケルに代えて緩衝材として用いた比較例の接合構
造５及び６は緩衝層の厚さを同じくしても衝撃値
が17〔Kg・cm〕に満たなかつた。 なお、上記実施例では各緩衝材間及びニツケル
と析出硬化型ステンレス鋼との接合にAgろうを
用いたが、Agろうに代えて公知のAg−Cu共晶ろ
うを用いても同様に作用する。 「発明の効果」 内燃機関の吸排気弁等、各種エンジン部品に適
用可能となる。
10はいずれも衝撃値が17〔Kg・cm〕以上となつた
が、ニツケルと同じく低ヤング率材料の銅をニツ
ケルに代えて緩衝材として用いた比較例の接合構
造５及び６は緩衝層の厚さを同じくしても衝撃値
が17〔Kg・cm〕に満たなかつた。 なお、上記実施例では各緩衝材間及びニツケル
と析出硬化型ステンレス鋼との接合にAgろうを
用いたが、Agろうに代えて公知のAg−Cu共晶ろ
うを用いても同様に作用する。 「発明の効果」 内燃機関の吸排気弁等、各種エンジン部品に適
用可能となる。
第１図は本発明の一実施例に係る窒化ケイ素と
金属との接合構造の模式図、第２図はＩ−ZOD
衝撃値測定方法を説明するための側面図である。 １〜３……緩衝材、６〜９……ろう材、１２…
…窒化ケイ素焼結体、１３……析出硬化型ステン
レス鋼。
金属との接合構造の模式図、第２図はＩ−ZOD
衝撃値測定方法を説明するための側面図である。 １〜３……緩衝材、６〜９……ろう材、１２…
…窒化ケイ素焼結体、１３……析出硬化型ステン
レス鋼。
Claims (1)
- １ 窒化ケイ素焼結体と金属体との間に、緩衝材
として窒化ケイ素焼結体側より順にニツケル、タ
ングステン合金及び再びニツケルを介在させて、
窒化ケイ素焼結体とニツケルとはAg−Cu−Ti系
ろうにて、各緩衝材間及びニツケルと金属体とは
Agろう又はAg−Cu共晶ろうにて接合してなる窒
化ケイ素と金属との接合構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23455888A JPH01119571A (ja) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | 窒化ケイ素と金属との接合構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23455888A JPH01119571A (ja) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | 窒化ケイ素と金属との接合構造 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24737984A Division JPS61127674A (ja) | 1984-11-22 | 1984-11-22 | セラミツクスと金属との接合構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01119571A JPH01119571A (ja) | 1989-05-11 |
| JPH0450275B2 true JPH0450275B2 (ja) | 1992-08-13 |
Family
ID=16972904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23455888A Granted JPH01119571A (ja) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | 窒化ケイ素と金属との接合構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01119571A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102574361B (zh) * | 2009-11-27 | 2015-08-19 | 昭和电工株式会社 | 层合材料及其制造方法 |
-
1988
- 1988-09-19 JP JP23455888A patent/JPH01119571A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01119571A (ja) | 1989-05-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |