JPH0380162A - セラミック部品と金属部品の接合方法 - Google Patents

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］ この発明はセラミック部品と金属部品の接合方法に関す
るものである。

［従来の技術］ セラミックとアルミニウム（、ｌ　）の結合構体は、例
えばＮａを熟媒体とする熱交換器のフランジ部に利用さ
れる。このフランジ部においては、熱交換器側金具と配
管側金具はアルミナリングを介して接合され、前記アル
ミナリンクと熱交換器側金具及び配管側金具とはＡ、Ｑ
製の鑞材を介して加熱加圧される。この加圧接合方法と
して、第１０図に示ずようにアルミナリング１と配管側
金具３及び熱交換器側金具５との間に鑞材２，４を介在
させ、真空雰囲気中で加熱しながら加圧して前記アルミ
ナリング１と配管側金具３及び熱交換器側金具５とを接
合している。

［発明か解決しようとする課題」 ところが、前述したアルミナリンク１と配管側金具３及
び熱交換器側金具５との結合構体は、アルミナリング１
の上下両端面か平面であるため、両部材の熱膨脹率の相
違により接合界面を剥離しようとする内部応力か作用し
、この結果熟サイクルを繰り返し受けると、接合部か剥
離するという問題かあった。又、前述したように、アル
ミナリング１と配管側金具３及び熱交換器側金具５と接
合界面の面積を大きくとることかできず、従って、機械
的な接合強度を太きぐすることがてきないとともに、耐
Ｎａ腐蝕性が十分でないという問題もあった。

この発明の目的は熱サイクルを受Ｃｆた場合にセラミッ
ク部品と金属部品の接合部のＡ１１離を防止して耐久性
を向上するとともに、接合面積を増大して機械的な接合
強度を増大し、耐Ｎａ腐蝕性をさらに向上することかで
きるセラミック部品と金属部品の接合方法を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ この発明は上記目的を遠戚するため、セラミック部品の
被接合面に対し、凹状溝又は凸条を形成するとともに、
金属部品の被接合面に対し、前記凹状溝又は凸条に嵌入
又は係合され、かつ該凹状溝又は凸条とほぼ同体積の凸
条又は凹状溝を形成し、さらに、前記セラミック部品と
金属部品の間に強材を介装して、セラミック部品と金属
部品を加熱するとともに、加圧して前記鑞材により接合
するという方法をとっている。

［作　用］ この発明は」１記手段をとったことにより、セラミック
部品の凹状溝又は凸条に金属部材の凸条又は凹状溝が全
体にわたって嵌合又は係合されるため、セラミック部品
と金属部品との熱膨脹率の相違による熱応力を緩和して
耐久性を向上することができるとともに、と１条が凹状
溝に係合しているため、接合部の接合面積を増大し、機
械的な結合強度が増大する。また、セラミック部品と金
属部品との接合面積を増大することにより、両部品の接
合界面の耐Ｎａ腐蝕性が増大する。

［実施例］ 以下、この発明を具体化した一実施例を第１図〜第５図
に基づいて説明する。

第２図に示すように、セラミック部品としてのアルミナ
リング１の下端面（被接合面）ｌａ及び上端面１ｂ（被
接合面）にはＡ　Ｉ　−Ｓ　ｉ　−Ｍ　ｇ合金ＬＩＩＳ
合金番号：ＢＡ４００４）により形成された鑞材２及び
４を介して、金属部品としてのＡｊ金合金りなる配管１
則金具３及び熱交換器側金具５のフランジ部３ａ及び５
ａか後に詳述する加圧鑞付は方法で接合されている。

アルミナリング１を形成するα−穴１□０３の純度は７
５％以上である。また、前記金具２．４は、Ａ（を主成
分としＳｉ：６〜１３、Ｍｇ　：　３゜０重量％以下、
その他車可避の不純物を含むＡｌＳ１−Ｍｇ合金により
形成されている。前記両金具３，５を形成する材料とし
て、Ａ、Ｏ合金であるＪＩＳ規格（合金番号）のＡ３０
０３を使用してもよい。このＡ１合金には微量成分の不
可避の不純物Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｚ
ｎ、Ｔ　ｉなどが含まれることかある。

前記アルミナリング１の両端面１ａ、ｌｂには全周にわ
たって凹状溝］、ｃ、１．ｄが形成されている。また、
この凹状溝１ｃ、ｉｄと対応するように、前記配管側金
具３及び熱交換器側金具５のフランジ部３ａ及び５ａの
被接合面には全周にわたって凸条３ｂ、５ｂか形成され
ている。前記凸条３ｂ、５ｂ及び凹状溝１ｃ、ｌｄの形
状はほぼ同しであるか、鑞材２，４を凹状溝１．ｃ、ｌ
ｄ内に進入した状態で該凹状４１ｃ、ｌｄ内に凸条３ｂ
５ｂか丁度嵌入されるのか望ましい。

次に、第１図、第２図及び第５図に基づいてアルミナリ
ング１と配管側金具３及び熱交換器ｆｌ！ＩＪ金具５と
の加圧鑞付は方法について説明する。

第１図に示すように、加熱容器（図示略）内部において
アルミナリング１の下端面１ａには鑞材２、配管側金具
３及び加圧治具６の順に配置する。

また、アルミナリング１の上端面１ｂには鑞材４、熱交
換器側金具５及び加圧治具７の順に配置する。

次に、前記加熱容器を真空状態（５ｘ　１０−３ｎｕｎ
Ｈｇ　）に保持するとともに、加熱容器の内部を１０℃
／ｍｉｎの昇温速度で加熱する。次に、第４図に示すよ
うに６００°Ｃの状態に３０分間保持した後、２℃／　
ｍ　ｉ　ｎの降温速度で、５８０　’Ｃまで下げた状態
で、ここから約３０分間降温しなから、アルミナリング
１、鑞材２、配管側金具３、鑞材４及び熱交換器側金具
５に対し、加圧治具６７により、０．５ｋｇ／−の加圧
力を作用させて、アルミナリンク１と配管側金具３及び
熱交換器側金具５を接合する。この加圧動作は液相線温
度と固相線温度との間で開＆？ｉ　Ｌ、同相線温度以下
まで行う。なお、加圧力は、０　、０５ｋｇ／ｒｒｌ’
から２０　ｋｇ／　ｒｒ？であれは、接合強度に差は生
じない。

次に、４００°Ｃになった状態で３０分間保持し焼鈍を
行う。

さらに、焼鈍か完了したら１５０℃まで低下し、接合作
業を終了し、第２図に示すようなアルミナリンク１と配
管側合、１″！、３及び熱交換器（！１１企具５の鰭着
梢体を得る。

上記の強着横体は、配管側金具３及び熱交換器側金具５
の凸条３ｂ、５ｂか凹状溝１ｃ、］、ｄ内に嵌合される
ため、アルミナリンク１と配管側金具３及び熱交換器側
金具５との接合面積が増大して、接合部の機械的強度が
増大する。

又、アルミナリンク１の熱膨脹率よりも配管側金具３及
び熱交換器側金具５の熟膨脹率が大きいなめ、両部材の
接合界面に第２図に矢印で示す方向に剥離しようとする
力が動くか、この実施例では配管側金具３及び熱交換器
側金具５の凸条３ｂ。

５ｂが凹状溝１ｃ、］、ｄ内に嵌合されるため、前記剥
離方向の力が緩和され、熟ザイクルを繰り返しう（づた
場合の耐剥離性が向上する。

このようにして９″、ｉられたアルミナリンク１と両金
具３，５との結合構体を４５０°Ｃの温度に保持したま
ま、Ｎａに長時間浸漬し、ヘリウムリーク試験を行った
ところ、第５図に示すように１０００時間浸漬したもの
は２０個の試料中、本発明の接合方法によるものは全て
合格となり、１５００の浸漬時間において、２０個巾計
９個が合格となり、２０００時間の場合は２０個中上８
個が合格となった。これに対し従来例の試料では合格が
１０００時間浸漬した場合、２０個巾計９個、１５００
時間で２０個ｌ１５個、２０００時間で２０個ｌ１］個
しか合格しなかった。なお、前記試験ではヘリウムリー
ク量が、Ｉ　Ｘ　１０”−Ｂａｔｍｃ　ｃ／　ｓ　ｅ　
ｃ以下になったものを合格とみなした。

また、Ｎａに浸漬しない状態で引張り試験を行ったとこ
ろ、従来例は５個の試料の平均引張り強度が７５０　ｋ
ｇであったが、本発明は５個の平均引張り強度か８３０
　ｋｇと高い結果を得た。さらに、４５０°Ｃに保持し
たまま２４０時間Ｎａに浸漬した後で、引張り試験を行
ったところ、次の表に示すような結果を得た。従来例は
５個の試料の平均引張り強度か４５０　ｋｇであったか
、本発明は５個の平均引張り強度か６６０　ｋｇと高い
結果を得た。

表 なお、この発明は次のように具体化することもできる。

第６図に示すように鑞材２，４を複数に分割して使用し
たり、第７図に示すように凹状溝１Ｃ１ｄを三角形状と
したり、第８図に示すようにＵ字状にしたり、第９図に
示すように凹状ｌｉｄの上部及び底部の隅角部に面取り
を形成したり、あるいは図示しないが、凹状溝を金具側
に設け、かつ凸条をアルミナリングに設けたりすること
。

［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明はセラミック部品と金属
部品との結合を鑞材を介して強固に行うことができると
ともに、熱サイクル性を向−ヒし、両部品の結合部の耐
Ｎａｒ＃Ｊ蝕性を向上することかできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるアルミナリンクとフランジ部を
有する金属部品との液相接合前の断面図、第２図は液相
接合後の断面図、第３図はアルミナリンク、熱交Ｉ’！
！！　Ｗ’ｓ　ｌ１ｌｌ金只、配管側合Ｊ−１，、独林
なと０ を分解して示す斜視図、第４図はＭ相接合方法を示す時
間と温度との関係を示ずグラフ、第５図はＮａ浸漬時間
とリーク試験合格数との関係を示すグラフ、第６図〜第
９図はそれぞれこの発明の別例を示す要部の断面図、第
１０図は従来の接合方法を説明するための断面図である
。 １・・・セラミック部品としてのアルミナリンク、１、
ｃ、ｌｄ・・・凹状講、２，４・・・織材、３・・・金
属部品としての配管側金具、５・・・金属部品としての
熱交換器側金具、３ｂ、５ｂ・・・凸条、６，７・・・
加圧治具。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、セラミック部品の被接合面に対し、凹状溝又は凸条
   を形成するとともに、金属部品の被接合面に対し、前記
   凹状溝又は凸条に嵌入又は係合され、かつ該凹状溝又は
   凸条とほぼ同体積の凸条又は凹状溝を形成し、さらに、
   前記セラミック部品と金属部品の間に鑞材を介装して、
   セラミック部品と金属部品を加熱するとともに、加圧し
   て前記鑞材により接合することを特徴とするセラミック
   部品と金属部品の接合方法。