JP2000313677A - 炭素系材料と金属との接合体 - Google Patents
炭素系材料と金属との接合体Info
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Landscapes
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- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高融点金属とセラミックスの接合において
両者の中間に使用されるろう材の接合強度が低いことを
ろう材に接合強化の足掛かりとなる介在元素を含ませる
接合方法を提供する。 【解決手段】本発明はろう材のパラジュームに高融点金
属に介在する元素を一定量含ませることと炭素系セラミ
ックスにも接合強化元素を含有させ接合強度を高める技
術である。
両者の中間に使用されるろう材の接合強度が低いことを
ろう材に接合強化の足掛かりとなる介在元素を含ませる
接合方法を提供する。 【解決手段】本発明はろう材のパラジュームに高融点金
属に介在する元素を一定量含ませることと炭素系セラミ
ックスにも接合強化元素を含有させ接合強度を高める技
術である。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は炭素系材料と金属の接合
体に関するものである。
体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】炭素系材料と金属の接合は機械的接合法
やろう材を用いる方法が一般的である。機械的接合法は
炭素系材料の加工など工程が複雑になり高価になってし
まう。また、ろう材を使用した場合は、接合面の形状に
より均一な厚さの反応層が得られにくい。
やろう材を用いる方法が一般的である。機械的接合法は
炭素系材料の加工など工程が複雑になり高価になってし
まう。また、ろう材を使用した場合は、接合面の形状に
より均一な厚さの反応層が得られにくい。
【0003】ろう材を用いて均一で高強度な接合体を得
るためには、反応の制御などを目的として炭素系材料ま
たは金属の接合面に含浸、メタライズ、CVDなどの表
面処理が必要になり工程が複雑になる。
るためには、反応の制御などを目的として炭素系材料ま
たは金属の接合面に含浸、メタライズ、CVDなどの表
面処理が必要になり工程が複雑になる。
【0004】非酸化雰囲気中で熱処理してろう付けする
場合、ろう材が溶融し炭素系材料と反応しながら炭素系
材料内へ浸入するため、過剰な反応が生じると炭素系材
料部分の強度が低下することがある。具体例としては熱
処理の際、ろう材に含まれる元素と炭素系材料との反応
により生成した炭化物が反応層に多く存在すると反応層
が脆弱になるという現象が生じる。
場合、ろう材が溶融し炭素系材料と反応しながら炭素系
材料内へ浸入するため、過剰な反応が生じると炭素系材
料部分の強度が低下することがある。具体例としては熱
処理の際、ろう材に含まれる元素と炭素系材料との反応
により生成した炭化物が反応層に多く存在すると反応層
が脆弱になるという現象が生じる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記ろう材と
炭素系材料に含まれる元素との反応により、被接合面の
前処理を行わずに一回の熱処理で接合部強度と炭素系材
料がともに高強度な状態である金属との接合体を得るこ
とである。
炭素系材料に含まれる元素との反応により、被接合面の
前処理を行わずに一回の熱処理で接合部強度と炭素系材
料がともに高強度な状態である金属との接合体を得るこ
とである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる炭素系材
料と金属の接合構造は、炭素系材料と金属それぞれの被
接合面間にシリコン、チタンから選ばれる元素を、ろう
材の全重量に対して重量比率で5〜45%含むパラジウ
ム合金粉末または箔でろう付け熱処理し、炭素系材料に
含まれる炭素、ボロン、シリコン、ジルコニウムなどの
元素と反応して高強度な接合体となる構造を特徴として
おり、従来の課題を解決するための手段としたものであ
る。
料と金属の接合構造は、炭素系材料と金属それぞれの被
接合面間にシリコン、チタンから選ばれる元素を、ろう
材の全重量に対して重量比率で5〜45%含むパラジウ
ム合金粉末または箔でろう付け熱処理し、炭素系材料に
含まれる炭素、ボロン、シリコン、ジルコニウムなどの
元素と反応して高強度な接合体となる構造を特徴として
おり、従来の課題を解決するための手段としたものであ
る。
【0007】
【発明の実施の形態】パラジウム合金粉末または箔から
なるろう材を炭素系材料と金属の接合部に配置し、融点
以上に加熱することによってろう材成分が炭素系材料中
に浸入する。炭素系材料に開気孔が存在する場合は溶融
したろう材は炭素系材料中への浸入が促進される。炭素
系材料中に浸入したろう材成分は、炭素系材料に含まれ
る炭素その他、上述の元素と反応して反応層を形成す
る。これらの現象で形成された反応層によって炭素系材
料と金属の接合が構成される。
なるろう材を炭素系材料と金属の接合部に配置し、融点
以上に加熱することによってろう材成分が炭素系材料中
に浸入する。炭素系材料に開気孔が存在する場合は溶融
したろう材は炭素系材料中への浸入が促進される。炭素
系材料中に浸入したろう材成分は、炭素系材料に含まれ
る炭素その他、上述の元素と反応して反応層を形成す
る。これらの現象で形成された反応層によって炭素系材
料と金属の接合が構成される。
【0008】本発明における炭素系材料とは、炭素とセ
ラミックスの複合体であり例えば炭化けい素、炭化ほう
素、ほう化ジルコニウムなどボロン、シリコン、ジルコ
ニウム、チタン、ニッケルなどの炭化物、ほう化物、窒
化物を炭素に配合し炭素質または黒鉛質のマトリックス
中に均一に分散したものである。
ラミックスの複合体であり例えば炭化けい素、炭化ほう
素、ほう化ジルコニウムなどボロン、シリコン、ジルコ
ニウム、チタン、ニッケルなどの炭化物、ほう化物、窒
化物を炭素に配合し炭素質または黒鉛質のマトリックス
中に均一に分散したものである。
【0009】また、炭素系材料と金属との間に熱膨張係
数の相違による応力を緩和するための応力緩和層を設け
ることも必要に応じて好ましい。応力緩和層を配置した
場合は、応力緩和層と金属間を接合するためのろう材と
してニッケルろう、パラジウムろうなどで接合する。
数の相違による応力を緩和するための応力緩和層を設け
ることも必要に応じて好ましい。応力緩和層を配置した
場合は、応力緩和層と金属間を接合するためのろう材と
してニッケルろう、パラジウムろうなどで接合する。
【0010】ろう材の成分であるパラジウムは炭素系材
料中に含まれるシリコンと反応して融点が低下する。こ
の反応は炭素系材料中のシリコン量が多いほど促進さ
れ、炭素系材料中へのろう材成分の浸入が容易となる。
ろう材成分がパラジウム単体であっても炭素系複合材中
にシリコンが含まれていると、ろう材との反応により接
合強度が確保されるが、炭素系材料中のシリコン化合物
が反応により分解するため破壊試験を行った場合、この
部分で破壊しその強度は炭素系材料自体よりも低くなっ
てしまう。
料中に含まれるシリコンと反応して融点が低下する。こ
の反応は炭素系材料中のシリコン量が多いほど促進さ
れ、炭素系材料中へのろう材成分の浸入が容易となる。
ろう材成分がパラジウム単体であっても炭素系複合材中
にシリコンが含まれていると、ろう材との反応により接
合強度が確保されるが、炭素系材料中のシリコン化合物
が反応により分解するため破壊試験を行った場合、この
部分で破壊しその強度は炭素系材料自体よりも低くなっ
てしまう。
【0011】シリコン、チタンから選ばれる元素を、ろ
う材の全重量に対して重量比率で5〜45%含むパラジ
ウム合金粉末または箔を用いた場合、ろう材の融点がパ
ラジウム単体より低下して炭素系材料中への浸入が容易
になる。また、ろう材成分と炭素系材料中に含まれる化
合物との過剰な反応を抑制し、その化合物の分解が抑制
されその結果高い強度の接合体が得られる。
う材の全重量に対して重量比率で5〜45%含むパラジ
ウム合金粉末または箔を用いた場合、ろう材の融点がパ
ラジウム単体より低下して炭素系材料中への浸入が容易
になる。また、ろう材成分と炭素系材料中に含まれる化
合物との過剰な反応を抑制し、その化合物の分解が抑制
されその結果高い強度の接合体が得られる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の詳細について実施例をもって
説明する。 実施例1 炭素系材料の一方の表面の上にパラジウム−
シリコン合金粉末または箔を配置した。粉末は有機溶剤
と混合してペースト状としたものを塗布した。その上に
応力緩和層としてモリブデンを重ね、さらにニッケルろ
う材、金属を配置した。これを真空炉中で1200℃以
上に加熱することにより炭素系材料と金属は強固に接合
された。
説明する。 実施例1 炭素系材料の一方の表面の上にパラジウム−
シリコン合金粉末または箔を配置した。粉末は有機溶剤
と混合してペースト状としたものを塗布した。その上に
応力緩和層としてモリブデンを重ね、さらにニッケルろ
う材、金属を配置した。これを真空炉中で1200℃以
上に加熱することにより炭素系材料と金属は強固に接合
された。
【0013】この方法により接合された接合体のせん断
試験を行った結果、パラジウムろう材中に含まれるシリ
コン量が重量比率で5〜45%の場合にパラジウムろう
単体を用いた接合体より強固で、炭素系材料と同等のせ
ん断強度が得られた。
試験を行った結果、パラジウムろう材中に含まれるシリ
コン量が重量比率で5〜45%の場合にパラジウムろう
単体を用いた接合体より強固で、炭素系材料と同等のせ
ん断強度が得られた。
【0014】実施例2 炭素系材料の一方の表面の上に
パラジウム−チタン合金粉末または箔を配置した。粉末
は有機溶剤と混合してペースト状としたものを塗布し
た。その上に応力緩和層としてモリブデンを重ね、さら
にニッケルろう材、金属を配置した。これを真空炉中で
1200℃以上に加熱することにより炭素系材料と金属
は強固に接合された。
パラジウム−チタン合金粉末または箔を配置した。粉末
は有機溶剤と混合してペースト状としたものを塗布し
た。その上に応力緩和層としてモリブデンを重ね、さら
にニッケルろう材、金属を配置した。これを真空炉中で
1200℃以上に加熱することにより炭素系材料と金属
は強固に接合された。
【0015】この方法により接合された接合体のせん断
試験を行った結果、パラジウムろう材中に含まれるチタ
ン量が重量比率で5〜45%の場合にパラジウムろう単
体を用いた接合体より強固で、炭素系材料と同等のせん
断強度が得られた。
試験を行った結果、パラジウムろう材中に含まれるチタ
ン量が重量比率で5〜45%の場合にパラジウムろう単
体を用いた接合体より強固で、炭素系材料と同等のせん
断強度が得られた。
【0016】
【発明の効果】本発明による炭素系材料と金属との接合
構造は、それぞれ表面処理などを施さない炭素系材料と
金属との接合面で、シリコン、チタンから選ばれる元素
を、ろう材の全重量に対して重量比率で5〜45%含む
パラジウム合金粉末または箔でろう付け接合したもので
あるから、機械的接合で必要な加工工程が不要である。
また、ろう付け接合の炭素系材料および金属の表面の前
処理も不要なため、接合工程に関するコストを大幅に低
減することができ、過剰な反応による炭素系材料に含ま
れる化合物の分解を抑制することから接合体の強度も非
常に高いという優れた効果が得られた。
構造は、それぞれ表面処理などを施さない炭素系材料と
金属との接合面で、シリコン、チタンから選ばれる元素
を、ろう材の全重量に対して重量比率で5〜45%含む
パラジウム合金粉末または箔でろう付け接合したもので
あるから、機械的接合で必要な加工工程が不要である。
また、ろう付け接合の炭素系材料および金属の表面の前
処理も不要なため、接合工程に関するコストを大幅に低
減することができ、過剰な反応による炭素系材料に含ま
れる化合物の分解を抑制することから接合体の強度も非
常に高いという優れた効果が得られた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22C 5/04 C22C 5/04 // B23K 103:18 Fターム(参考) 4E067 AA01 AA16 AA18 AB01 AB06 DB02 DD01 4G026 BA13 BB21 BF22 BF24 BF38 BF42 BF44 BG02
Claims (2)
- 【請求項1】炭素系材料と金属それぞれの被接合面の間
にシリコン、チタンから選ばれる元素を、ろう材の全重
量に対して重量比率で5〜45%含むパラジウム合金粉
末または箔でろう付け接合してなる構造を特徴とする炭
素系材料と金属の接合方法。 - 【請求項2】炭素系材料が炭素以外にボロン、シリコ
ン、ジルコニウム、アルミニウム、モリブデン、クロ
ム、ニッケル、コバルト、鉄、チタンのうち一種以上の
元素を含み、非酸化性雰囲気で金属とろう付け接合熱処
理することを特徴とした請求項1記載の炭素系材料と金
属の接合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15558999A JP2000313677A (ja) | 1999-04-23 | 1999-04-23 | 炭素系材料と金属との接合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15558999A JP2000313677A (ja) | 1999-04-23 | 1999-04-23 | 炭素系材料と金属との接合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000313677A true JP2000313677A (ja) | 2000-11-14 |
Family
ID=15609349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15558999A Pending JP2000313677A (ja) | 1999-04-23 | 1999-04-23 | 炭素系材料と金属との接合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000313677A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012165208A1 (ja) | 2011-05-27 | 2012-12-06 | 東洋炭素株式会社 | 金属材とセラミックス-炭素複合材との接合体、その製造方法、炭素材接合体、炭素材接合体用接合材及び炭素材接合体の製造方法 |
| WO2014119803A1 (ja) | 2013-02-04 | 2014-08-07 | 東洋炭素株式会社 | 接合体及びその製造方法 |
| JP2017035787A (ja) * | 2015-08-06 | 2017-02-16 | 株式会社デンソー | 複合材料およびその製造方法 |
-
1999
- 1999-04-23 JP JP15558999A patent/JP2000313677A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012165208A1 (ja) | 2011-05-27 | 2012-12-06 | 東洋炭素株式会社 | 金属材とセラミックス-炭素複合材との接合体、その製造方法、炭素材接合体、炭素材接合体用接合材及び炭素材接合体の製造方法 |
| CN104744063A (zh) * | 2011-05-27 | 2015-07-01 | 东洋炭素株式会社 | 金属材料与陶瓷-碳复合材料的接合体、其制造方法、碳材料接合体、碳材料接合体用接合材料和碳材料接合体的制造方法 |
| WO2014119803A1 (ja) | 2013-02-04 | 2014-08-07 | 東洋炭素株式会社 | 接合体及びその製造方法 |
| US11286210B2 (en) | 2013-02-04 | 2022-03-29 | Toyo Tanso Co., Ltd. | Joined material and method of manufacturing same |
| JP2017035787A (ja) * | 2015-08-06 | 2017-02-16 | 株式会社デンソー | 複合材料およびその製造方法 |
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