JPS63231928A - セラミックス・金属結合体 - Google Patents

セラミックス・金属結合体

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JPS63231928A JP62067396A JP6739687A JPS63231928A JP S63231928 A JPS63231928 A JP S63231928A JP 62067396 A JP62067396 A JP 62067396A JP 6739687 A JP6739687 A JP 6739687A JP S63231928 A JPS63231928 A JP S63231928A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は中間部材を介して接合された結合体に関するも
ので、特に熱膨張の異なる部材たとえば、セラミックス
と金属との結合に好適な構造の結合体に関するものであ
る。
（従来の技術） 従来、熱膨張すなわち熱膨張率の相違する部材を突き合
わせて接着することにより結合体を得る方法としては、
両者を直接圧接して結合する方法や両者の界面に別体の
中間層を設けて接合する方法が知られている０例えば、
実開昭５９−１６０５３３号公報においては、セラミッ
クスと金属との接合構造として両者の界面にＷ材又はＭ
ｏ材よりなるクラツド材を介在させて接合する方法が開
示されている。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上述した従来方法では、熱膨張差により結
合界面に残留応力が生じ十分な結合強度が得られなかっ
た。すなわち、第９図に金属とセラミックスの接合の場
合を例にとって説明すると、冷却前に通常の形状で接合
していた熱膨張率の大きい金属と熱膨張率の小さいセラ
ミックスとが、一旦冷却されると金属の方が収縮が進み
第９図に示すように界面端Ａ部で金属及びセラミックス
の両者に引張応力が加わり、この状態が進行すると界面
端Ａ部よりはく離や割れが生じることがあった。
また、中間層として板材またはＭｏ材よりなるクラツド
材を使用した場合は、上述した直接に両者を加圧接合等
の方法で接合する場合と比較して、ある程度は残留応力
が除去されるものの、この中間層の目的が接合界面にお
ける残留応力の除去ではないため、接合界面におけるは
く離や割れをなくすことはできなかった。
本発明の目的は上述した不具合を解消して、界面端のは
く離や割れを有効に除去可能な熱膨張の異なる部材の結
合体を提供しようとするものである。
さらに本発明の目的は熱膨張が同じ部材間の結合体にお
いてもハニカムにより被結合部材間を断熱できる結合体
を提供しようとするものである。
Ｃ問題点を解決するための手段） 本発明の結合体は、中間部材を介して接合する結合体に
おいて、中間部材がハニカム構造であることを特徴とす
るものである。
ここでハニカム構造とは、はちの巣状の直線的な隔壁に
より構成されたものだけではなく、平面または曲面の板
材より構成された構造をいうものである。
（作　用） 上述した構成において、中間部材を板材から構成された
ハニカム構造としてその剛性を低下させることにより接
合時の応力を吸収して残留応力を除去するとともに、接
着すべき部材間の接着性を悪化させることもない。その
結果、接着性を犠牲にすることなく界面のはく離や割れ
を除去することが可能となる。
また、中間部材としてのハニカム構造において、接合端
に向かう程剛性を小さくする、すなわち例えば円柱部材
間の接合であれば部材の中心軸に対して外周部へいく程
剛性を小さくすれば、残留応力が残りやすい部分程剛性
を小さくできるため、より好適に本発明の目的を達成で
きる。
ハニカムの厚さとしては０．５■以上あれば本発明の目
的を達成できる。また、本発明の断面形状としては円形
だけではなく、多角形、だ円あるいはドーナツ状などで
もよい。
（実施例） 第１図は本発明の結合体の一実施例を示す断面図である
。第１図において、熱膨張の異なる円柱状のセラミック
製部材１と金属製部材２とをハニカム構造のＴｉ　、　
ＡＩ等からなる中間部材３を介して圧接して接着した例
を示している。この中間部材３は第２図（ａ）に展開斜
視図を、また第２図（ハ）にＩ−Ｉ断面の断面図を示す
ように、Ｔｉ　、＾１等の金属薄板４を格子状に組み立
てて、その両面に金属薄板４と同材質の金属よりなる円
柱板５−１　、５−２を溶接、ろう付等の方法により一
体に接着することにより作製されている。この円柱板５
−１　、５−２は中間部材３と接合すべきセラミック製
部材１および金属製部材２との接触面積を増加し接触強
度を強くするために設けているが、ハニカムとセラミッ
ク製部材及び金属製部材２の接着強度が強ければ円柱板
は必要ない。
る心配はない。
本発明は熱膨張の異なる部材であればどのようなものに
でも応用できるが、特に上述したようなセラミックスと
金属の場合に有効である。このような用途に用いられる
セラミック製部材としては窒化ケイ素、炭化ケイ素、サ
イアロン、ジルコニア、ムライト、アルミナ、ベリリア
等が使用でき、また金属製部材としては、ステンレス鋼
、球状黒鉛鋳鉄、ニッケル・クロム・モリブデン鋼、ク
ロム・モリブデン鋼、アルミニウム・クロム・モリブデ
ン鋼、マルエージング鋼、析出硬化型合金等が使用でき
る。また、金属製部材としてはその一部あるいは全部に
析出硬化処理、窒化処理または高周波焼入れ処理等の硬
化処理が行なわれていると好適である。さらに、中間部
材としてはステンレス鋼あるいはＴｉ　、　Ｎｉ　、　
Ｗ　、　Ｎｂ　、　Ｃｕ　、　Ｔａ及びその合金等が使
用できる。
また、接合方法としてはろう付け、拡散接合、溶融接合
などによる接合あるいはこれらの組合せによる接合を用
いることができる。
第３図及び第４図はそれぞれ本発明で使用する中間部材
の他の実施例を示す断面図である。第３図（ａ）〜（ｄ
）に示す実施例とも接合端に向かう程すなわち外周部は
ど径方向の剛性が小さくなるように構成されており、第
３図（ａ）に示す例ではハニカム構造の格子間間隔を外
周部はど粗にした例を、第３図ら）に示す例では同心円
の径方向の間隔を外周部はど粗にした例を、第３図（Ｃ
）に示す例では同心円の最外周部を花弁状にして径方向
の剛性を調整した例を、第３図（ｄ）に示す例ではうず
巻状の隔壁により径方向の剛性を調整した例をさらに、
８３図（ｅ）に示す例ではハニカムの目を互いちがいに
して第２図に示す例よりも径方向の剛性を小さくした例
を示す、また第４図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれハニカム
中間部材の断面形状がドーナツ状である場合の例を示す
、いずれの場合も、残留応力の低減をより効果的に実施
することができる。
以下、実際の例について説明する。
１施■ 第５図に示す直径３０１ｍの外径を有する５ｉ３Ｎａか
らなるセラミック製部材１と３４５Ｃからなる金属製部
材２とを、厚さ５ｍのＴｉ製中間部材３を介して銀ろう
によるろう付により接合した。中間部材３の形状は第６
図（ａ）、　（ｂ）にその横断面図および縦断面図を示
すように、厚み０．２　ｙｎＯＴｉ板によりピッチもで
ハニカム構造体を第６図（Ｃ）に示すようにスポット溶
接により作製して、その上面および下面に厚さ０．２閣
のＴｉ製円柱板をろう付して構成した。
上述した結合体において、ピッチｔをすべて３謹とした
本発明（１）の試験阻１〜３と、ピッチｔを中心３■で
外周へ向かって３．３，４．５ｍｍとした本発明（２）
の試験阻４〜６と、ハニカム構造ではな（厚さ５１１１
１のＴｉ板より中間部材を構成した試験磁７〜９を準備
し、各結合体に対し引張試験を実施した。結果を第１表
に示す。
第１表 第１表の結果から、本発明例特に接合端に向かう程剛性
を小さくした本発明（２）では、比較例と比較して高い
引張荷重に耐えることがわかった。
第７図及び第８図は本発明を実際の部材に応用した例を
示す、第７図は管の内外が気体、液体または真空の雰囲
気化にある管の継手構造に応用した例で、セラミック製
管７−１をドーナツ状ハニカム中間材７−２を介して金
属製管７−３と接合されている０本実施例では、ハニカ
ムによりセラミックスと金属の熱膨張差による応力を緩
和すると伴に、継手部のシールも行っている。
第８図はヘッドプレートに応用した例でＳｉ、Ｎ。
製ヘッドプレート８−１をＴｉ製ハニカム中間材８−３
を介してシリンダヘッド８−２に接合している。本実施
例では、ハニカムにより応力の緩和、断熱及びヘッドプ
レートとシリンダヘッド間のシールを行っている。
（発明の効果） 以上詳細に説明したところから明らかなように、本発明
の中間部材を介して接合された結合体によれば、中間部
材をハニカム構造としてその剛性を低下させることによ
り、中間部材を介して接合された結合体を作っても結合
力を悪化させることなく界面のはく離や割れを防止する
ことができると伴に、熱膨張が同じ部材間の接合におい
ても被接合部材間の結合力を悪化させることな（断熱す
ることができ、セラミック製ガスタービン静動翼などの
セラミックガスタービン部品の接合、ヘッドプレートな
どのセラミック製ディーゼルエンジン部品の接合、ある
いはＮａＳ　ｉｉ池など電気的絶縁をはかるためのセラ
ミックスの接合として有効である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の結合体の一実施例を示す断面図、 第２図（ａ）、　（ｂ）は本発明で使用する中間部材の
展開斜視図およびそのＩＩ断面を示す断面図、第３図（
ａ）〜（ｅ）および第４図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本
発明で使用する中間部材の他の実施例を示す断面図、 第５図は引張試験に用いた結合体を示す図、第６図（ａ
）、　（ｂ）、　（ｃ）は第４図に示す結合体に用いる
中間部材の横断面図、縦断面図、およびハニカム製作方
法を説明するための図、 第７図は管の継手構造に応用した例を示す図、第８図は
セラミック製ヘッドプレートに応用した例を示す断面図
、 第９図は従来例の欠点を説明するための図である。 工・・・セラミック製部材　　２・・・金属製部材３・
・・中間部材　　　　　　４・・・金属薄板５−１．５
−２・・・円柱板　　　　７−１・・・セラミック製管
７−２・・・ハニカム中間材　　７−３・・・金属製管
８−１　・・・ヘッドプレート８−２・・・シリンダへ
ラド８−３・・・ハニカム中間材

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、中間部材を介して接合する結合体において、中間部
    材がハニカム構造であることを特徴とする結合体。 ２、上記結合体において接合される部材の熱膨張が異な
    る特許請求の範囲第１項記載の結合体。 ３、前記中間部材のハニカム構造において、接合端に向
    かう程剛性を小さくした特許請求の範囲第１項または第
    ２項記載の結合体。 ４、上記中間部材の一部もくしは全部がシール材である
    特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の
    結合体。 ５、前記中間部材がＴｉよりなる特許請求の範囲第１項
    ないし第３項のいずれかに記載の結合体。
JP62067396A 1987-03-20 1987-03-20 セラミックス・金属結合体 Granted JPS63231928A (ja)

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