JPS5891088A - セラミツクと金属との接合方法 - Google Patents
セラミツクと金属との接合方法Info
- Publication number
- JPS5891088A JPS5891088A JP19020481A JP19020481A JPS5891088A JP S5891088 A JPS5891088 A JP S5891088A JP 19020481 A JP19020481 A JP 19020481A JP 19020481 A JP19020481 A JP 19020481A JP S5891088 A JPS5891088 A JP S5891088A
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- Japan
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- metal
- ceramics
- ceramic
- gas turbine
- titanium
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- Pending
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- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、セラミックスと金属との接合方法に関するも
のである。
のである。
従来、この分野の技術すなわちセラミックスに金属を接
合するには、目的、用いる材料によって種々の方法がこ
ころみられている。
合するには、目的、用いる材料によって種々の方法がこ
ころみられている。
釧えば、エポキシ樹脂、ポリ酢酸ビニルなどの有機接着
剤またはガラス、セメントなどの無機接着剤を用いて接
合する方法、レーザー溶接まだは電子ビーム溶接によっ
て接合する方法および半田付けによって接合する方法な
どである。
剤またはガラス、セメントなどの無機接着剤を用いて接
合する方法、レーザー溶接まだは電子ビーム溶接によっ
て接合する方法および半田付けによって接合する方法な
どである。
しかし、これらのいずれの方法によっても次のような間
頭が生じて不満足のものしか得られなかった。すなわち
、 （１）有機接着剤を用いた場合、接着剤が高温において
分解、燃焼してしまう。
頭が生じて不満足のものしか得られなかった。すなわち
、 （１）有機接着剤を用いた場合、接着剤が高温において
分解、燃焼してしまう。
（２）無機接着剤を用いた場合、接着剤層が高温におい
て絢離、脱離を生じる。
て絢離、脱離を生じる。
（３） レーザー溶接または電子ビーム溶接によった
場合、溶接時にセラミック基材の分解、脱離が生じる。
場合、溶接時にセラミック基材の分解、脱離が生じる。
（４） 半田付けによった場合、セラミックスに対す
る半田のぬれ性が悪く脱離が生じる。
る半田のぬれ性が悪く脱離が生じる。
本発明者らは、セラミックスと金属との接合方法につい
て鋭意研究を重ねた結果、銅とチタンを必須成分とする
混合粉末を用いてセラミックスと金網を接合すれば、高
温においても安定で接着力の高い接合体が得られること
を見出し、この知見に基づいて本発明を完成した。
て鋭意研究を重ねた結果、銅とチタンを必須成分とする
混合粉末を用いてセラミックスと金網を接合すれば、高
温においても安定で接着力の高い接合体が得られること
を見出し、この知見に基づいて本発明を完成した。
本発明は、高温においても安定で接着力の高いセラミッ
クスと金属との接合体を得ることを目的とし、セラミッ
クスの被接合面に銅とチタンとを必須成分とする粉末を
塗布し、この塗布面に金属を圧接して加熱処理すること
を特徴とするセラミックスと金属との接合方法である。
クスと金属との接合体を得ることを目的とし、セラミッ
クスの被接合面に銅とチタンとを必須成分とする粉末を
塗布し、この塗布面に金属を圧接して加熱処理すること
を特徴とするセラミックスと金属との接合方法である。
本発明において用いられるセラミックスとしては、接合
すべき相手金属と熱膨張率が顕著に異ならない非酸化物
系または酸化物系セラミックスが使用できるが、特に非
酸化物系セラミックスは望ましい。このようなセラミッ
クスとして、例えば窒化珪素（Ｓｉ、Ｎ、）、炭化珪素
（ＳｉＣ）、タングステンカーバイド（ＷＣ）、窒化ア
ルミニウム（ＡＩＮ）などが挙げられる。セラミックス
は通常の方法において焼結した焼結体が使用でき、その
形状等によって限定されない。
すべき相手金属と熱膨張率が顕著に異ならない非酸化物
系または酸化物系セラミックスが使用できるが、特に非
酸化物系セラミックスは望ましい。このようなセラミッ
クスとして、例えば窒化珪素（Ｓｉ、Ｎ、）、炭化珪素
（ＳｉＣ）、タングステンカーバイド（ＷＣ）、窒化ア
ルミニウム（ＡＩＮ）などが挙げられる。セラミックス
は通常の方法において焼結した焼結体が使用でき、その
形状等によって限定されない。
セラミックスに塗布される混合粉末としては、セラミッ
クスに対するぬれ性の高い性質を示す、鋼（Ｃｕ）とチ
タン（’ｒｉ ）を必須成分とする望ましくは微粉状形
態の粉末が使用できる。その混合割合は、特定されるも
のではないが接合強度向上効果の点から望ましくは銅６
０〜９０重量％、チタン４０〜５重Ｍ％の割合が合理的
である。この混合粉末をセラミックスに塗布するには、
ペースト状にして厚さが高々１ｆｍ位までに塗布する。
クスに対するぬれ性の高い性質を示す、鋼（Ｃｕ）とチ
タン（’ｒｉ ）を必須成分とする望ましくは微粉状形
態の粉末が使用できる。その混合割合は、特定されるも
のではないが接合強度向上効果の点から望ましくは銅６
０〜９０重量％、チタン４０〜５重Ｍ％の割合が合理的
である。この混合粉末をセラミックスに塗布するには、
ペースト状にして厚さが高々１ｆｍ位までに塗布する。
接合すべき相手金属は、使用するセラミックスによって
種々のものを用いることができ、チタン（Ｔｉ）、コバ
ルト（ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）単体
−またけこれらを含有する合金および鉄などが使用でき
る。
種々のものを用いることができ、チタン（Ｔｉ）、コバ
ルト（ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）単体
−またけこれらを含有する合金および鉄などが使用でき
る。
上記混合粉末で表面を塗布したセラミックスに金属を接
合するには、セラミックスの混合粉末塗布面に金属を２
ｋｇ／ｃｒ／Ｉ以上で望ましくは５ｋｑ／ｃｄで圧接
し、少なくとも９００℃で１５分以上加熱処理して行う
。この加熱処理の雰囲気は、空気中でもよいが、望まし
くは水素−水蒸気還 ・元雰囲気下で行う。このように
して処理することによって、高温においても安定で接着
力の高い接合体を得ることができる。
合するには、セラミックスの混合粉末塗布面に金属を２
ｋｇ／ｃｒ／Ｉ以上で望ましくは５ｋｑ／ｃｄで圧接
し、少なくとも９００℃で１５分以上加熱処理して行う
。この加熱処理の雰囲気は、空気中でもよいが、望まし
くは水素−水蒸気還 ・元雰囲気下で行う。このように
して処理することによって、高温においても安定で接着
力の高い接合体を得ることができる。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに説明する。
実施例１
図において、窒化珪素（８１３Ｎ４）の焼結成形体より
なるガスタービンローター１の軸部分２の被接合面に、
粒径６μの銅粉末８０重量部と粒径５μのチタン粉末２
０重量部の混合粉末を厚さ約５０μに塗布する。この軸
部分２の被接合面に、軸金属であるＮｉ−Ｃｒ合金製の
主軸３を圧接し、１１００℃で６０分間加熱する。この
際の加熱雰囲気は空気中でも良いが、望ましくは水素−
水蒸気雰囲気で行う。
なるガスタービンローター１の軸部分２の被接合面に、
粒径６μの銅粉末８０重量部と粒径５μのチタン粉末２
０重量部の混合粉末を厚さ約５０μに塗布する。この軸
部分２の被接合面に、軸金属であるＮｉ−Ｃｒ合金製の
主軸３を圧接し、１１００℃で６０分間加熱する。この
際の加熱雰囲気は空気中でも良いが、望ましくは水素−
水蒸気雰囲気で行う。
できたガスタービンローターを１０５０℃ノ温度下で回
転数６２，０００回／分の高温回転試験機にかけ、約７
５０時間後に取出して外観上の目視検査をしたが、ガス
タービンローターと主軸との接合部す彦わちセラミック
スと金属接合部には何ら欠陥が見られなかった。
転数６２，０００回／分の高温回転試験機にかけ、約７
５０時間後に取出して外観上の目視検査をしたが、ガス
タービンローターと主軸との接合部す彦わちセラミック
スと金属接合部には何ら欠陥が見られなかった。
実施例２
実施例１における窒化珪素の代りに炭化珪素で成形した
ガスタービンローター１を用い、粒径１μの銅粉末９０
部と粒径２μのチタン粉末１０部との混合粉末を、ガス
タービンローター１の軸部分２の被接合面に厚さ３０μ
塗布し、実施例１と同様な雰囲気下で軸部分にＮｉ −
Ｃｒ合金製の主軸３を圧接しながら、１３００℃で１５
分間加熱処理して軸部分２と主軸３とを圧着した。
ガスタービンローター１を用い、粒径１μの銅粉末９０
部と粒径２μのチタン粉末１０部との混合粉末を、ガス
タービンローター１の軸部分２の被接合面に厚さ３０μ
塗布し、実施例１と同様な雰囲気下で軸部分にＮｉ −
Ｃｒ合金製の主軸３を圧接しながら、１３００℃で１５
分間加熱処理して軸部分２と主軸３とを圧着した。
できたガスタービンローターの接合体を低温回転試験機
で０〜６０．０００回転／分させ、５，０００サイクル
後取出し、外観上の目視検査をしたが、セラミックスと
金属接合部において何ら欠陥が見られなかった。
で０〜６０．０００回転／分させ、５，０００サイクル
後取出し、外観上の目視検査をしたが、セラミックスと
金属接合部において何ら欠陥が見られなかった。
したがって本発明方法によれば、セラミックスとりわけ
非酸化物系セラミックスと金属とを、銅とチタンとを必
須成分とするセラミックスに対するぬれ性の高い性質を
示す混合粉を用いて圧着接合するので、高温において安
定で接着力も高く、シかも高温で分解酸化することない
安定な接合体を得ることができる。しかも、本発明方法
は、従来のようにレーザー溶接装置や電子ビーム溶接装
置などの高価な装置を必要としないので、セラミックス
と金属との工業的な接合方法として好適である。
非酸化物系セラミックスと金属とを、銅とチタンとを必
須成分とするセラミックスに対するぬれ性の高い性質を
示す混合粉を用いて圧着接合するので、高温において安
定で接着力も高く、シかも高温で分解酸化することない
安定な接合体を得ることができる。しかも、本発明方法
は、従来のようにレーザー溶接装置や電子ビーム溶接装
置などの高価な装置を必要としないので、セラミックス
と金属との工業的な接合方法として好適である。
また、本発明方法はガスタービンローターのような回転
部品のみならず、ガスタービンシーラウド、ノーズコー
ン、ガイドベーン等の静止部品にも使用できる他、レシ
プロ１９／Ｇのピストンクラウン部、ロッカーアーム、
カムシャフト、バルブリフター、渦流室、カムピースの
接合にも使用可能である。
部品のみならず、ガスタービンシーラウド、ノーズコー
ン、ガイドベーン等の静止部品にも使用できる他、レシ
プロ１９／Ｇのピストンクラウン部、ロッカーアーム、
カムシャフト、バルブリフター、渦流室、カムピースの
接合にも使用可能である。
１図は、本発明方法において接合される部材の一例を示
す斜視図である。 図中、 １ ・・・・・・・・・ガスタービンローター ２
・・・・・・・・・軸部分３・・・・・・・・・主 軸 特許出願人 トヨタ自動車工業株式会社（ほか１名）
す斜視図である。 図中、 １ ・・・・・・・・・ガスタービンローター ２
・・・・・・・・・軸部分３・・・・・・・・・主 軸 特許出願人 トヨタ自動車工業株式会社（ほか１名）
Claims (1)
- （１） セラミックスの被接合面に銅とチタンとを必
須成分とする粉末を塗布し、この塗布面に金属を圧接し
て加熱処理することを特徴とするセラミックスと金属と
の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19020481A JPS5891088A (ja) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | セラミツクと金属との接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19020481A JPS5891088A (ja) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | セラミツクと金属との接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5891088A true JPS5891088A (ja) | 1983-05-30 |
Family
ID=16254186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19020481A Pending JPS5891088A (ja) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | セラミツクと金属との接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5891088A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59223280A (ja) * | 1983-06-02 | 1984-12-15 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミツクと金属の接合方法 |
| JPS6077186A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-05-01 | 株式会社東芝 | 金属化表面を有するセラミツクス焼結体 |
| JPS6077177A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-05-01 | 株式会社東芝 | セラミツクス接合体 |
| JPS6077178A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-05-01 | 株式会社東芝 | 窒化物セラミックス接合体およびその製造方法 |
| JPS60166276A (ja) * | 1984-02-08 | 1985-08-29 | 工業技術院長 | 金属とセラミツクスとの接合方法 |
| JPS6277186A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-09 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 固相接合方法 |
| JPH02124779A (ja) * | 1988-10-31 | 1990-05-14 | Tatsuo Ishikawa | セラミックスと金属との接合体 |
| JPH05170565A (ja) * | 1992-05-29 | 1993-07-09 | Toshiba Corp | 窒化物セラミックスと金属の接合処理方法 |
-
1981
- 1981-11-27 JP JP19020481A patent/JPS5891088A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59223280A (ja) * | 1983-06-02 | 1984-12-15 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミツクと金属の接合方法 |
| JPS6077186A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-05-01 | 株式会社東芝 | 金属化表面を有するセラミツクス焼結体 |
| JPS6077177A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-05-01 | 株式会社東芝 | セラミツクス接合体 |
| JPS6077178A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-05-01 | 株式会社東芝 | 窒化物セラミックス接合体およびその製造方法 |
| JPH0159238B2 (ja) * | 1983-09-30 | 1989-12-15 | Tokyo Shibaura Electric Co | |
| JPH0474306B2 (ja) * | 1983-09-30 | 1992-11-25 | ||
| JPS60166276A (ja) * | 1984-02-08 | 1985-08-29 | 工業技術院長 | 金属とセラミツクスとの接合方法 |
| JPS6277186A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-09 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 固相接合方法 |
| JPH02124779A (ja) * | 1988-10-31 | 1990-05-14 | Tatsuo Ishikawa | セラミックスと金属との接合体 |
| JPH05170565A (ja) * | 1992-05-29 | 1993-07-09 | Toshiba Corp | 窒化物セラミックスと金属の接合処理方法 |
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