JPS61279377A - セラミツク部材と金属部材の接合方法 - Google Patents
セラミツク部材と金属部材の接合方法Info
- Publication number
- JPS61279377A JPS61279377A JP12201685A JP12201685A JPS61279377A JP S61279377 A JPS61279377 A JP S61279377A JP 12201685 A JP12201685 A JP 12201685A JP 12201685 A JP12201685 A JP 12201685A JP S61279377 A JPS61279377 A JP S61279377A
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- JP
- Japan
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- ceramic
- friction welding
- ceramic member
- joining
- metal member
- Prior art date
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、セラミック部材と金属部材との接合方法に関
する。
する。
酸化物系または非酸化物系セラミック（アルミナ系、窒
化珪素系、窒化朋素系等）の焼結製品は、耐熱性、耐摩
耗性、高温強度、化学的安定性等にすぐれた緒特性を有
する材料であり、各種の産業分野における新材料として
多（の応用がこころみられている。セラミ・ツタ部材そ
れ自体では靭性に乏しく用途が限定されるので、強靭性
が要求される用途では、これを金属部材と接合一体化し
て使用することが多い。しかし、金属とセラミックとを
そのままの状態で直接接合することはできないので、特
別の工夫が必要であり、これまでのところ、その接合方
法として、セラミック部材と金属部材との接合面に金属
蒸着膜を設けて接合する方法、または金属部材の表面に
レーザを照射して非晶質化し、活性面にしたうえで接合
させる方法、あるいは熱間静水圧加圧法を利用し、高温
・高圧力下に拡散接合させる方法等が採られている。
化珪素系、窒化朋素系等）の焼結製品は、耐熱性、耐摩
耗性、高温強度、化学的安定性等にすぐれた緒特性を有
する材料であり、各種の産業分野における新材料として
多（の応用がこころみられている。セラミ・ツタ部材そ
れ自体では靭性に乏しく用途が限定されるので、強靭性
が要求される用途では、これを金属部材と接合一体化し
て使用することが多い。しかし、金属とセラミックとを
そのままの状態で直接接合することはできないので、特
別の工夫が必要であり、これまでのところ、その接合方
法として、セラミック部材と金属部材との接合面に金属
蒸着膜を設けて接合する方法、または金属部材の表面に
レーザを照射して非晶質化し、活性面にしたうえで接合
させる方法、あるいは熱間静水圧加圧法を利用し、高温
・高圧力下に拡散接合させる方法等が採られている。
しかるに、上記従来の各接合方法は、いずれもそれを実
施するための特殊な設備と、煩瑣で厳密な操作が必要で
あり、また大量処理には必ずしも適していない。
施するための特殊な設備と、煩瑣で厳密な操作が必要で
あり、また大量処理には必ずしも適していない。
本発明は、簡素な操作により比較的安価にセラミック部
材と金属部材とを接合する方法を提供しようとするもの
である。
材と金属部材とを接合する方法を提供しようとするもの
である。
本発明のセラミック部材と金属部材の接合方法は、セラ
ミック部材と金属部材とを接合することに当たり、金属
部材の接合面にアルミニウム板またはチタニウム板を接
合しておき、これにセラミック部材の接合面を当接させ
て摩擦溶接を行うものである。
ミック部材と金属部材とを接合することに当たり、金属
部材の接合面にアルミニウム板またはチタニウム板を接
合しておき、これにセラミック部材の接合面を当接させ
て摩擦溶接を行うものである。
本発明によれば、摩擦溶接において、金属部材の接合面
に予め接合されているアルミニウム板またはチタニウム
板（以下、「インサート材」とも言う）とセラミック部
材との接合面が摩擦熱で加熱されることにより、セラミ
ック部材の構成原子がインサート材中へ拡散固溶し、そ
れに伴って境界面が消失し両者の完全な結合一体化が達
成される。
に予め接合されているアルミニウム板またはチタニウム
板（以下、「インサート材」とも言う）とセラミック部
材との接合面が摩擦熱で加熱されることにより、セラミ
ック部材の構成原子がインサート材中へ拡散固溶し、そ
れに伴って境界面が消失し両者の完全な結合一体化が達
成される。
本発明に使用されるインサート材であるアルミニウム板
、またはチタニウム板は、微量の不純物元素（例えば、
Ｓ ｔ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉｓ Ｍｎ等１．０％以下）を
含むものであってもよく、また任意の合金元素（例えば
、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｖ等）を若干量（例えば、合計量
で０．５％以下）含有する合金であってもよい。
、またはチタニウム板は、微量の不純物元素（例えば、
Ｓ ｔ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉｓ Ｍｎ等１．０％以下）を
含むものであってもよく、また任意の合金元素（例えば
、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｖ等）を若干量（例えば、合計量
で０．５％以下）含有する合金であってもよい。
インサート材の肉厚は、セラミック部材との間の固相接
合を形成するに足ればよく、通常、０．２ｍｍ程度であ
れば十分である。
合を形成するに足ればよく、通常、０．２ｍｍ程度であ
れば十分である。
なお、セラミック部材と接合される金属部材の材質には
本質的に制限はなく、例えばＴｉ、Ｎｂ、Ｍｏ等、任意
の金属部材を対象とすることができる。また、金属部材
に対するインサート材の接合方法にも制限はないが、一
般的には溶接により行えばよい。
本質的に制限はなく、例えばＴｉ、Ｎｂ、Ｍｏ等、任意
の金属部材を対象とすることができる。また、金属部材
に対するインサート材の接合方法にも制限はないが、一
般的には溶接により行えばよい。
第１図に本発明の接合要領の具体例を示す。
（２）は金属部材であり、その端面には予めインサート
材（３）が接合されている。金属部材（２）およびセラ
ミック部材（１）はいずれも中実棒状体であり、両者は
互いの軸心が一致するように相対して摩擦溶接装置に装
着されている。こうして、両者を適当な加圧力で押し付
け、軸心を中心とする相対回転運動により摩擦溶接を行
えばよい。インサート材（３）とセラミック部材（１）
との接合面の押付力、および相対回転速度等は適宜定め
ればよいが、接合面の外径が１５〜３０龍の場合には、
押付カニ １．０〜２．５ ｋｇ ｆ ／ｃｒＡ、相対
回転速度： ２５００〜３５００ ｒ ｐ ｍとし、押
付回転時間；５〜１０秒の条件下に好結果を得ることが
できる。
材（３）が接合されている。金属部材（２）およびセラ
ミック部材（１）はいずれも中実棒状体であり、両者は
互いの軸心が一致するように相対して摩擦溶接装置に装
着されている。こうして、両者を適当な加圧力で押し付
け、軸心を中心とする相対回転運動により摩擦溶接を行
えばよい。インサート材（３）とセラミック部材（１）
との接合面の押付力、および相対回転速度等は適宜定め
ればよいが、接合面の外径が１５〜３０龍の場合には、
押付カニ １．０〜２．５ ｋｇ ｆ ／ｃｒＡ、相対
回転速度： ２５００〜３５００ ｒ ｐ ｍとし、押
付回転時間；５〜１０秒の条件下に好結果を得ることが
できる。
本発明の接合方法は、上記のような中実体同士の端面接
合に限られず、配管用パイプを形成するためのセラミッ
ク製パイプと金属パイプの端面接合はもとより、金属製
円筒体とセラミック製円筒体との同心円状二層管の製造
を目的として、両者を嵌め合わせて両者の界面を接合し
て一体化する方法等としても適用される。
合に限られず、配管用パイプを形成するためのセラミッ
ク製パイプと金属パイプの端面接合はもとより、金属製
円筒体とセラミック製円筒体との同心円状二層管の製造
を目的として、両者を嵌め合わせて両者の界面を接合し
て一体化する方法等としても適用される。
直径２０鶴の耐熱鋼円柱体の先端面にアルミニウム板（
直径１８ｍ、板厚０．５ｍｍ）を溶接接合したものと、
アルミナ系セラミック円柱体（直径２（１＋ｎ）とを第
１図に示すように軸心を一致させて摩擦溶接機に取付け
、押付カニ １．１ ｋｇ ｆ ／ａＩ！、相対回転速
度：３０００ｒｐｍにて、７秒間摺接回転せしめること
により摩擦溶接を行った。
直径１８ｍ、板厚０．５ｍｍ）を溶接接合したものと、
アルミナ系セラミック円柱体（直径２（１＋ｎ）とを第
１図に示すように軸心を一致させて摩擦溶接機に取付け
、押付カニ １．１ ｋｇ ｆ ／ａＩ！、相対回転速
度：３０００ｒｐｍにて、７秒間摺接回転せしめること
により摩擦溶接を行った。
溶接終了後、接合面の周囲のパリ （摩擦熱により軟化
したインサート材の一部が接合面間から押し出されたも
の）を機械加工により除去して接合体を得た。
したインサート材の一部が接合面間から押し出されたも
の）を機械加工により除去して接合体を得た。
この接合体を引張試験に付したところ、破断はアルミニ
ウム部内で生じ（破断部カニ５．５ｋｇｆ／ＣＩＩり、
接合部には何ら損傷は認められない。
ウム部内で生じ（破断部カニ５．５ｋｇｆ／ＣＩＩり、
接合部には何ら損傷は認められない。
本発明によれば、セラミック部材と金属部材とを摩擦溶
接により接合することができ、その接合部は固相接合で
あって母材の材質変化が最小限に抑えられた強固で健全
な接合一体関係を有する。
接により接合することができ、その接合部は固相接合で
あって母材の材質変化が最小限に抑えられた強固で健全
な接合一体関係を有する。
本発明は、アルミニウム板又はチタニウム板をインサー
ト材として使用する以外は通常の摩擦溶接の手法に準じ
て行うことができるので、安価であり、大量生産にも適
しており、セラミック部材の用途の拡大・多様化に寄与
するものである。
ト材として使用する以外は通常の摩擦溶接の手法に準じ
て行うことができるので、安価であり、大量生産にも適
しており、セラミック部材の用途の拡大・多様化に寄与
するものである。
第１図は本発明方法による接合要領説明図である。
１：セラミック部材、２：金属部材、３：インサート材
。
。
Claims (1)
- （１）セラミック部材と金属部材との接合面間にアルミ
ニウム板またはチタニウム板を介在させて摩擦溶接する
ことを特徴とするセラミック部材と金属部材の接合方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12201685A JPS61279377A (ja) | 1985-06-04 | 1985-06-04 | セラミツク部材と金属部材の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12201685A JPS61279377A (ja) | 1985-06-04 | 1985-06-04 | セラミツク部材と金属部材の接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61279377A true JPS61279377A (ja) | 1986-12-10 |
Family
ID=14825487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12201685A Pending JPS61279377A (ja) | 1985-06-04 | 1985-06-04 | セラミツク部材と金属部材の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61279377A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0246110U (ja) * | 1988-09-26 | 1990-03-29 | ||
| US5492264A (en) * | 1992-07-28 | 1996-02-20 | Materials Analysis, Inc. | Multi-metal composite gear/shaft |
| WO1998028243A1 (en) * | 1996-12-24 | 1998-07-02 | The Dow Chemical Company | Method of preparing complex-shaped ceramic-metal composite articles and the products produced thereby |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59141468A (ja) * | 1983-02-02 | 1984-08-14 | 日産自動車株式会社 | セラミツクスと金属との接合方法 |
-
1985
- 1985-06-04 JP JP12201685A patent/JPS61279377A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59141468A (ja) * | 1983-02-02 | 1984-08-14 | 日産自動車株式会社 | セラミツクスと金属との接合方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0246110U (ja) * | 1988-09-26 | 1990-03-29 | ||
| US5492264A (en) * | 1992-07-28 | 1996-02-20 | Materials Analysis, Inc. | Multi-metal composite gear/shaft |
| WO1998028243A1 (en) * | 1996-12-24 | 1998-07-02 | The Dow Chemical Company | Method of preparing complex-shaped ceramic-metal composite articles and the products produced thereby |
| US5930581A (en) * | 1996-12-24 | 1999-07-27 | The Dow Chemical Company | Method of preparing complex-shaped ceramic-metal composite articles and the products produced thereby |
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