JPH01141881A - 多孔質セラミックスと金属との接合法 - 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］ 本発明はセラミックスと金属の接合法に関する。

［従来の技術］ 多孔質セラミックスはその特性を利用しているいろの分
野で金属と接合して用いられることが多くなっている。

セラミックスと金属の接合に際しては１両者の熱膨脹率
の違いによって発生する熱応力をいろいろな方法によっ
て緩和することが特に重要である。一般にセラミックス
と金属の間に軟らかい金属を介装して、その変形によっ
て熱応力を緩衝することが行われているほか、特開昭６
０−２４６２７６号公報、特開昭６０−２３１４７６号
公報等に示される技術が提案されている。

これらの技術は、熱応力の緩衝方法を提案しているもの
で、その骨子は、セラミックスと金属の間に両者の中間
的な熱膨脹率の金属を介在させて熱応力を緩衝しようと
するものである。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし一般に多孔質セラミックスは密度が低いため強度
が低い欠点があり、前述の接合時に発生する熱応力の緩
衝法を用いても実用に耐える接合強度を得ることが難し
い、さらに熱応力の緩和が十分に行われない場合、熱応
力によって多孔質セラミックスにクラックが発生し、接
合体が破壊することもある０本発明は以上の問題点を解
決する新しい多孔質セラミックスと金属の接合法を提供
しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は多孔質セラミックスと金属を接合するにあたり
、前記多孔質セラミックスと金属との接合面に、前記多
孔質セラミックスと同等、もしくはそれに近似した熱膨
張率を有し、かつ前記多孔質セラミックスより高強度の
セラミックスを介装し、接合することを特徴とする多孔
質セラミックスと金属の接合法により、上記問題点を解
決しようとするものである。

［作用コ 本発明の具体的な構成、および作用を図に基づいて説明
する。

第１図は本発明に基づく接合法を説明するための断面図
であって、１は多孔質セラミックス、２は後述する介在
層、３は金属をそれぞれ示すものである。介在層２は前
記多孔質セラミックス１と同等、もしくはそれと近似し
た熱膨張率を有し、しかも多孔質セラミックス１より高
強度の１例えば多孔質セラミックスと同一組成の緻密な
焼成セラミックスで構成されている。（この介在層を形
成するセラミックスを以下介装セラミックス２０と言う
）。

而して金属３に多孔質セラミックス１を接合するに際し
ては、予め前記介装セラミックス２０をプレス成形、焼
成セラミックスの加工等の手段で成形する。次いで、金
属３と前記介装セラミックス２０を例えば活性金属ロウ
材、あるいはあらかじめ介装セラミックスの接合にメタ
ライジング（活性金属ペースト法、Ｍｏ−Ｍｎ法など）
したのち通常のロウ材等を用いて接合する。しがる後、
介装セラミックス２０と多孔質セラミックス１を酸化物
ソルダー。

あるいは活性金属ロウ等を用いて接合することによって
金属３と多孔質セラミックス１との接合面に前記機能を
有する介在層を形成することができる。

なお、前述した金属３と介装セラミックス２ｏの接合、
介装セラミックス２ｏと多孔質セラミックス１の接合は
接合温度の高い順にすることが望ましいが、場合によっ
てはそれらを同時に実行しても良い。

第２図は本発明に基づく他の接合法を示す断面図である
。

本例は前述した金属３と介装セラミックス２ｏとの接合
面に軟質金属である銅、あるいは介装セラミックスと金
属の中間的熱膨張率を有する金属等からなる熱応力緩衝
層４を介装せしめたものであり、多孔質セラミックス１
と金属３の膨張率の値が大きく違う場合に、特に有効で
ある。

以上のように本発明は多孔質セラミックス１と金属３と
の接合面に介装セラミックス２０からなる介在層２を形
成することにより、セラミックス１と介在層２の熱膨張
率が等しいかあるいはほぼ等しくなるので、多孔質セラ
ミックスｌと介在層２の間には接合時熱応力を発生させ
ない、あるいは発生しても非常に弱い応力しか発生しな
いことになる。

一方１本発明の構成では、介在層２と金属３の間には、
セラミックス１と金属３と積層して接合した場合に発生
する熱応力あるいは、セラミックス１と熱応力緩衝層４
と金属３を積層して接合した場合に発生する熱応力にほ
ぼ等しい熱応力が発生することになる。しかし、多孔質
セラミックス１を破壊する場合があるほどのこの熱応力
は多孔質セラミックス１より高強度の介在層２によって
吸収されるため、脆弱な多孔質セラミックスｌにはほと
んど影響を与えない。その結果、実用に耐える強度をも
つ多孔質セラミックスと金属の接合体が得られることに
なる。

勿論、本発明では第２図に構成を示す、熱応力緩衝層４
の使用は望ましいが、接合時に発生する熱応力を十分吸
収できる強度を有する介在層２を使用することができれ
ば必須の条件とはならない。

［実施例１］ 多孔質アルミナセラミックス（純度９５％、気孔率２７
％２曲げ強度４．２３ｋｇｆ／ｍ＠”、　２０ｍｍＸ２
０ｍｍＸ５ｍａｔ）とＳＵＳ　３１６（３０ｍｍ　Ｘ　
２５ｍｍ　Ｘ　１２ｍｍｔ）の接合を行った。多孔質ア
ルミナセラミックスと、この多孔質アルミナセラミック
スと同じ組成で非常に緻密な高強度アルミナセラミック
ス（純度９５％、気孔率３％２曲げ強度３１ｋｇｆ／ｍ
ｓ”　、　２０ｍｍ　Ｘ　２０ｍｍ　Ｘ　２ｍｍｔ）の
接合面にスクリーンオイルで混練した酸化物ソルダーを
塗布し、乾燥後両面を貼り合せ、９００℃。

１０分間、加熱処理し、セラミックス同志を接合した。

ついでセラミックスの接合体の緻密アルミナセラミック
スの表面にＡ　ｇ−Ｃｕ−Ｔ　ｉ系のペーストを塗布し
、乾燥後、８５０℃の真空炉中で３０分間メタライジン
グ処理を行った。このセラミックスのメタライズ面に、
　Ｂ　Ａｇ−８（ＪＩＳ　２．３２６１−７６）板ロウ
材と熱応力緩衝層として２０ａｍ　Ｘ　２０ｍｍ　Ｘ　
Ｏ、５ｍ＋ｎｔの銅板を配し、この銅板と５ＵＳ３１６
材との間に同じくＢＡｇ−８，板ロウ材を装入して積層
させ、８４０℃。

Ａｒ雰囲気中で１０分間、ロウ付した。併行して行った
緻密アルミナセラミックスを介装しない構成の接合体は
ロウ付後、多孔質セラミックスにクラックが発生し、多
孔質セラミックスより破壊して接合出来なかったが１本
発明よりなる多孔質アルミナセラミックス、緻密高強度
アルミナセラミックス、銅板、ＳＯ３３１６材から構成
される多孔質アルミナセラミックスと金属の接合体はク
ラックの発生もなく、強固に接合され、実用に十分耐え
る強度をもつ接合体が得られた。

［実施例２］ 微細な気孔をもつ多孔質アルミナセラミックス円筒（純
度９２％、気孔率２８％２曲げ強度３．２９ｋｇｆ／ｍ
ｍ”　、外径３０ｍｍφ、内径２４ｍｍφ）の一方の端
面に多孔質アルミナセラミックスと同じ９２％　Ａｌ１
゜０３純度で同じ口径の厚さ３＋ａｍの緻密なアルミナ
セラミックス（気孔率３％９曲げ強度２６ｋｇｆ／ｍａ
＋”　）ついで５ＵＳ３１６円盤（３５ｍｎ＋φ、厚み
５ｍｎ＋）を配置し、それぞれの間隙に、１％のＴｉを
含むＢＡｇ−８組成のワッシャーロウ材を挿入し、真空
炉中で８６０℃。

１０分間ロウ付を行った。多孔質アルミナセラミックス
は緻密質アルミナセラミックスリングを介してＳＯ５３
１６円盤に完全に接合され、十分実用に耐える強度をも
つ接合体が得られた。

［発明の効果コ アルミナだけでなく、窒化珪素や他のセラミックスで作
られた多孔質セラミックスが、固液混合物や固気混合物
の分離用材、あるいは断熱材、センサー用材等いろいろ
の分野での利用がますます増えていくものと考えられる
。その利用方法も、より高温、高圧下で使用することが
要求されており、多孔質セラミックスと金属接合体の接
合強度への要求も一段と厳しいものとなっている。

本発明はこうした産業上の要求に十分応えられる多孔質
セラミックスと金属の接合方法を提供するもので、実用
上非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の接合体の代表的断面構成を示
したものである６ １、多孔質セラミックス、２．介在層、３．金属４、熱
応力緩衝層 特許出願人　　新日本製鐵株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　多孔質セラミックスと金属を接合するにあたり、前記
   多孔質セラミックスと金属との接合面に、前記多孔質セ
   ラミックスと同等もしくはそれと近似した熱膨脹率を有
   し、且つ前記多孔質セラミックスより高強度のセラミッ
   クスを介装し接合することを特徴とする、多孔質セラミ
   ックスと金属との接合法