JPH022921B2 - - Google Patents
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- JPH022921B2 JPH022921B2 JP59241087A JP24108784A JPH022921B2 JP H022921 B2 JPH022921 B2 JP H022921B2 JP 59241087 A JP59241087 A JP 59241087A JP 24108784 A JP24108784 A JP 24108784A JP H022921 B2 JPH022921 B2 JP H022921B2
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- Japan
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- metallization
- metal
- ceramics
- alloy powder
- metallizing
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Description
【発明の詳細な説明】
(A) 〔産業上の利用分野〕
本発明は、セラミツクスとセラミツクス、ある
いはセラミツクスと金属を接合するためのメタラ
イズ用合金粉末に係るもので、複雑な形状のセラ
ミツクスと接合金属の、超気密接合を比較的低温
で容易になすことのできる、メタライズ用合金粉
末に関するものである。
いはセラミツクスと金属を接合するためのメタラ
イズ用合金粉末に係るもので、複雑な形状のセラ
ミツクスと接合金属の、超気密接合を比較的低温
で容易になすことのできる、メタライズ用合金粉
末に関するものである。
(B) 〔従来の技術〕
セラミツクスと金属を接合するには、従来、活
性金属法や高融点金属法等が実用化されており、
活性金属法は、Ti，Zr等の活性金属粉末と、こ
れと比較的低融点合金をつくるCu，Ni，Agとを
共晶組成になるようセラミツクスと被接合材料と
のの間に挿入し、真空中または不活性ガス中で、
一回の加熱操作により接合する方法であるが、共
晶組成となる混合粉末を、セラミツクスと接合金
属の間に挿入する際に、Ti，Zr等の活性金属は
酸化しやすく、その酸化物がメタライズ層に残留
してメタライズ強度を低下したり、粉末を完全に
均一に混合することは非常に困難であり、その為
のメタライズ層の不均一性に基づく、メタライズ
強度の低下や、気密性の低下を招く不都合があつ
た。また、セラミツクス管にフランジ等の丸物を
嵌合接合する場合、セラミツクス管と金属フラン
ジの接合面に、混合粉末を挿入して直接加熱メタ
ライズ接合した場合は、セラミツクス管と金属フ
ランジ間のクリアランスを、各部均一にすること
がほとんど不可能で、ろう材が片寄つたり、流出
して、接合部分にろう材が満遍無く充填されて、
高気密性を持たすことは不可能であつた。
性金属法や高融点金属法等が実用化されており、
活性金属法は、Ti，Zr等の活性金属粉末と、こ
れと比較的低融点合金をつくるCu，Ni，Agとを
共晶組成になるようセラミツクスと被接合材料と
のの間に挿入し、真空中または不活性ガス中で、
一回の加熱操作により接合する方法であるが、共
晶組成となる混合粉末を、セラミツクスと接合金
属の間に挿入する際に、Ti，Zr等の活性金属は
酸化しやすく、その酸化物がメタライズ層に残留
してメタライズ強度を低下したり、粉末を完全に
均一に混合することは非常に困難であり、その為
のメタライズ層の不均一性に基づく、メタライズ
強度の低下や、気密性の低下を招く不都合があつ
た。また、セラミツクス管にフランジ等の丸物を
嵌合接合する場合、セラミツクス管と金属フラン
ジの接合面に、混合粉末を挿入して直接加熱メタ
ライズ接合した場合は、セラミツクス管と金属フ
ランジ間のクリアランスを、各部均一にすること
がほとんど不可能で、ろう材が片寄つたり、流出
して、接合部分にろう材が満遍無く充填されて、
高気密性を持たすことは不可能であつた。
従つて、セラミツクス管に金属フランジを接合
する方法としては、高融点金属法例えばMo−
Mn法が使用されているが、このMo−Mn法は
MoとMnの微粉末を有機バインダでペイント状
にしたものを、セラミツクスの表面に塗布して、
加湿水素または加湿フオーミングガス（H2／
N2）中において、1300〜1700℃でメタライジン
グし、Niメツキを施した後、ろう材を使用して
接合金属とろう付けする方法であるが、この方法
は活性ガスである水素を使用する為、危険性を伴
ない製造設備や製造方法が容易でなく、また、非
常な高温処理を伴なう為、高温炉を必要とし、設
備費が高くなり、製造コストが高くなる。
する方法としては、高融点金属法例えばMo−
Mn法が使用されているが、このMo−Mn法は
MoとMnの微粉末を有機バインダでペイント状
にしたものを、セラミツクスの表面に塗布して、
加湿水素または加湿フオーミングガス（H2／
N2）中において、1300〜1700℃でメタライジン
グし、Niメツキを施した後、ろう材を使用して
接合金属とろう付けする方法であるが、この方法
は活性ガスである水素を使用する為、危険性を伴
ない製造設備や製造方法が容易でなく、また、非
常な高温処理を伴なう為、高温炉を必要とし、設
備費が高くなり、製造コストが高くなる。
更に、セラミツクスも高温に良く耐えるものの
使用に限定される等、多くの制約があり、決して
使いがつての良いものではなかつた。
使用に限定される等、多くの制約があり、決して
使いがつての良いものではなかつた。
また、活性金属法と同様に微粉末を混合して、
使用するが、均一な混合は困難であり、従つて均
一なメタライズには困難性を伴なつた。
使用するが、均一な混合は困難であり、従つて均
一なメタライズには困難性を伴なつた。
(C) 〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、上記したような活性金属法や高融点
金属法等、従来のろう材や接合法の欠点を解消
し、作業性に優れ、複雑な形状にもメタライズが
容易で、かつ酸化等の変質を防止し、常に均一な
成分を保持し、メタライズした場合も、常に均一
で強固なメタライズ強度を得ることのできるメタ
ライズろう材を提供するものである。
金属法等、従来のろう材や接合法の欠点を解消
し、作業性に優れ、複雑な形状にもメタライズが
容易で、かつ酸化等の変質を防止し、常に均一な
成分を保持し、メタライズした場合も、常に均一
で強固なメタライズ強度を得ることのできるメタ
ライズろう材を提供するものである。
(D) 〔問題点を解決するための手段〕
重量比でTi.15〜25％，Cu.60〜40％，Ag.25〜
35％からなる合金を、微粉にしてなるメタライズ
用合金粉末である。
35％からなる合金を、微粉にしてなるメタライズ
用合金粉末である。
即ち、上記混合比率のTi，Cu，Agを真空中ま
たは不活性ガス中において合金とした後、粉砕し
て微粉末とするものである。
たは不活性ガス中において合金とした後、粉砕し
て微粉末とするものである。
なお、微粉末の粒度は、作業性の面からは
10μm以下が望ましが、15μm程度までは作業面・
メタライス面・メタライズ強度面からは支障な
く、セラミツクスへの塗布方法に応じて使用しや
すい粒度のものを使用する。
10μm以下が望ましが、15μm程度までは作業面・
メタライス面・メタライズ強度面からは支障な
く、セラミツクスへの塗布方法に応じて使用しや
すい粒度のものを使用する。
次にメタライズ粉末の組成であるが、実験結果
からは第２図に示すように、50Cu−15Ti−35Ag
から40Cu−5Ti−35Agの間の組成が、メタライ
ズ温度・メタライズ強度面から望ましく、15Ti
以下になるとメタライズ強度が、引張強度で５
Kg／mm2を下回るようになるので、15Ti以上が望
ましい。
からは第２図に示すように、50Cu−15Ti−35Ag
から40Cu−5Ti−35Agの間の組成が、メタライ
ズ温度・メタライズ強度面から望ましく、15Ti
以下になるとメタライズ強度が、引張強度で５
Kg／mm2を下回るようになるので、15Ti以上が望
ましい。
逆に25Ti以上になると、第３図に示すように、
メタライズ温度が900℃を上回るようになり、使
用する炉の条件や、より高温に耐えるセラミツク
スを使用する要がある等、メタライズ条件がそれ
だけ厳しくなる。
メタライズ温度が900℃を上回るようになり、使
用する炉の条件や、より高温に耐えるセラミツク
スを使用する要がある等、メタライズ条件がそれ
だけ厳しくなる。
次に、メタライズ用合金粉末によるメタライズ
法は、メタライズ合金粉末にバインダを加えてペ
ーストとし、セラミツクスに塗布後、真空中また
は不活性ガス中で加熱してメタライズし、そのメ
タライズ層に金属メツキを施した後、接合金属と
ろう付けするものである。
法は、メタライズ合金粉末にバインダを加えてペ
ーストとし、セラミツクスに塗布後、真空中また
は不活性ガス中で加熱してメタライズし、そのメ
タライズ層に金属メツキを施した後、接合金属と
ろう付けするものである。
例えば、本発明の粒度10μmのメタライズ用合
金粉末を、メタクリレート、ニトロセルローズあ
るいはテレピン油等のいずれかの有機バインダー
を加えてペースト状とし、第１図に示すような
Al2O3等のセラミツクス管１の金属フランジ２の
接合個所に帯状にスクリーン印刷または刷毛塗り
等により塗布後、真空中または不活性ガス中で
900℃前後に加熱すれば、メタライズ用合金粉末
中のTiがセラミツクス中に拡散して強固なメタ
ライズ層３が形成される。
金粉末を、メタクリレート、ニトロセルローズあ
るいはテレピン油等のいずれかの有機バインダー
を加えてペースト状とし、第１図に示すような
Al2O3等のセラミツクス管１の金属フランジ２の
接合個所に帯状にスクリーン印刷または刷毛塗り
等により塗布後、真空中または不活性ガス中で
900℃前後に加熱すれば、メタライズ用合金粉末
中のTiがセラミツクス中に拡散して強固なメタ
ライズ層３が形成される。
この場合メタライズ用合金粉末中のCuとAgは
メタライズ温度を引き下げるとともに、Agは濡
性をよくして各部均一で緻密なメタライズ層を形
成する。
メタライズ温度を引き下げるとともに、Agは濡
性をよくして各部均一で緻密なメタライズ層を形
成する。
次にメタライズ層３にNi，Cu，Ag等の金属メ
ツキを施した後、金属フランジ２を第１図に示す
ように密に嵌合し、その嵌合部分に銀ろう４を介
在せしめて、真空中または不活性ガス中にて加熱
ろう付けすれば、銀ろう４はセラミツクス管１と
金属フランジ２の間に満遍無く拡散して、完全な
高気密で、かつ強固に接合される。
ツキを施した後、金属フランジ２を第１図に示す
ように密に嵌合し、その嵌合部分に銀ろう４を介
在せしめて、真空中または不活性ガス中にて加熱
ろう付けすれば、銀ろう４はセラミツクス管１と
金属フランジ２の間に満遍無く拡散して、完全な
高気密で、かつ強固に接合される。
(E) 〔発明の効果〕
従来の活性金属法では、活性金属のTiやZrと、
低融点合金を作るCuやNiあるいはAg等の粉末混
合が均一にならないためと、活性金属の酸化等に
よる変質や、メタライズ部に酸化物の残留等によ
り、各部均一な接合が困難で、接合製品にばらつ
きを生じたり、均一強固な接合ができなかつた
り、接合部に高気密性等を付与することが困難で
あつた。
低融点合金を作るCuやNiあるいはAg等の粉末混
合が均一にならないためと、活性金属の酸化等に
よる変質や、メタライズ部に酸化物の残留等によ
り、各部均一な接合が困難で、接合製品にばらつ
きを生じたり、均一強固な接合ができなかつた
り、接合部に高気密性等を付与することが困難で
あつた。
また、高融点金属法においても、例えばMo，
Mn等の混合において、同様に均一な混合が困難
という問題がある上、活性ガスを使用したり、高
温処理を必要とするため、製造が容易でなく、製
造設備費も高く、メタライズするセラミツクスも
高温によく耐えるものに限定される等の制約があ
つた。
Mn等の混合において、同様に均一な混合が困難
という問題がある上、活性ガスを使用したり、高
温処理を必要とするため、製造が容易でなく、製
造設備費も高く、メタライズするセラミツクスも
高温によく耐えるものに限定される等の制約があ
つた。
本発明のメタライズ用合金粉末においては、
Ti，Cu，Agを真空中または不活性ガス中で、合
金化して混合の不均一性をなくし、かつ、合金化
したことにより、活性金属であるTiの酸化を防
止して、常に均一性を保持できるようにした。
Ti，Cu，Agを真空中または不活性ガス中で、合
金化して混合の不均一性をなくし、かつ、合金化
したことにより、活性金属であるTiの酸化を防
止して、常に均一性を保持できるようにした。
また、本発明のメタライズ用合金粉末の組成に
おいて、Tiを15−25％としたことによりメタラ
イズのときのセラミツクス内への拡散をよくし
て、メタライズ強度をあげるとともに、Cu60〜
40％、Ag25〜35％ととして、メタライズ温度を
この種のろう材としては低温の900℃前後に低く
し、更にAgにより、ろう材の濡性をよくしてメ
タライズ層の気密性を大きく向上するとともに、
メタライズを容易にし、メタライズのコスト低減
を可能にするものである。
おいて、Tiを15−25％としたことによりメタラ
イズのときのセラミツクス内への拡散をよくし
て、メタライズ強度をあげるとともに、Cu60〜
40％、Ag25〜35％ととして、メタライズ温度を
この種のろう材としては低温の900℃前後に低く
し、更にAgにより、ろう材の濡性をよくしてメ
タライズ層の気密性を大きく向上するとともに、
メタライズを容易にし、メタライズのコスト低減
を可能にするものである。
更に本発明のメタライズ合金粉末の特徴は、前
記したようにメタライズ層がセラミツクスに強固
かつ均一に、しかも緻密で常に製品にばらつき無
く均一に形成されることである。
記したようにメタライズ層がセラミツクスに強固
かつ均一に、しかも緻密で常に製品にばらつき無
く均一に形成されることである。
しかも、接合方法も高融点金属法の1300〜1700
℃に比較して大幅に低温の900℃前後でのメタラ
イジングを可能にし、水素等の活性ガスを使用し
ないので作業が安全であり、低温の為設備費も安
く経済的である。
℃に比較して大幅に低温の900℃前後でのメタラ
イジングを可能にし、水素等の活性ガスを使用し
ないので作業が安全であり、低温の為設備費も安
く経済的である。
次に本発明による接合強度並びに気密度は、第
１図に示すように、例えばAl2O3のセラミツクス
管１のフランジ接合個所に、本発明のメタライズ
用合金粉末、例えば45Cu−20Ti−35Agの粒度
10μのものに、有機バインダーのメタクリレート
を加えてペースト状としたものを帯状に塗布後、
真空雰囲気中（５×10-5Torr）にて、約900℃で
約10分間加熱してメタライズ後、Niメツキを施
したうえ、第１図に示すような形状のKovalの金
属フランジ２を、真空雰囲気中で銀ろう付け接合
したものについて、メタライズ接合試験を行なつ
た結果は、 その接合部のヘリユームデテクタによるリーク
テストにおいて、１×10-8〔Torr・ｌ／ｓ〕以下
という高い気密度を示した。
１図に示すように、例えばAl2O3のセラミツクス
管１のフランジ接合個所に、本発明のメタライズ
用合金粉末、例えば45Cu−20Ti−35Agの粒度
10μのものに、有機バインダーのメタクリレート
を加えてペースト状としたものを帯状に塗布後、
真空雰囲気中（５×10-5Torr）にて、約900℃で
約10分間加熱してメタライズ後、Niメツキを施
したうえ、第１図に示すような形状のKovalの金
属フランジ２を、真空雰囲気中で銀ろう付け接合
したものについて、メタライズ接合試験を行なつ
た結果は、 その接合部のヘリユームデテクタによるリーク
テストにおいて、１×10-8〔Torr・ｌ／ｓ〕以下
という高い気密度を示した。
更に金属フランジ２を基板にろう付け固定し
て、セラミツクス管１に回転トルクを与え、ある
いはセラミツクス管１に曲トルクをあたえた場合
も、セラミツクス管１が破損するか、金属フラン
ジ２が変形するに至つても、接合部には何等の異
常をも生じなかつた。
て、セラミツクス管１に回転トルクを与え、ある
いはセラミツクス管１に曲トルクをあたえた場合
も、セラミツクス管１が破損するか、金属フラン
ジ２が変形するに至つても、接合部には何等の異
常をも生じなかつた。
また、破損または変形寸前までのトルクを与え
た後のリークテストにおいても、接合部の気密は
１×10-8〔Torr・ｌ／ｓ〕以下の値を示し、何等
気密の低下は無く、高い気密性を保持した。
た後のリークテストにおいても、接合部の気密は
１×10-8〔Torr・ｌ／ｓ〕以下の値を示し、何等
気密の低下は無く、高い気密性を保持した。
以上のように本発明のメタライズ用合金粉末に
おいては、メタライズ用合金粉末は化学的に安定
で酸化し難く、均一に合金化されているため、各
部均一にメタライズされ、メタライズ温度も比較
的に低温であり、メタライズ作業も容易なうえ、
メタライズ層も強固で、緻密かつ均一である。
おいては、メタライズ用合金粉末は化学的に安定
で酸化し難く、均一に合金化されているため、各
部均一にメタライズされ、メタライズ温度も比較
的に低温であり、メタライズ作業も容易なうえ、
メタライズ層も強固で、緻密かつ均一である。
そして、セラミツクス管に金属フランジを接合
した場合、一番問題となる接合部の高気密性付与
について、製品間にばらつきなく、一様に容易に
付与できるという、非常に大きな効果を発揮する
等、活性金属法や高融点金属法の欠点を補完し、
その長所を併せ持たせたことを特徴とするメタラ
イズ用合金粉末である。
した場合、一番問題となる接合部の高気密性付与
について、製品間にばらつきなく、一様に容易に
付与できるという、非常に大きな効果を発揮する
等、活性金属法や高融点金属法の欠点を補完し、
その長所を併せ持たせたことを特徴とするメタラ
イズ用合金粉末である。
(F) 〔他の実施例〕
本発明の実施例を、主としてセラミツクス管に
金属フランジを接合する場合について記したが、
板状のセラミツクスと金属板の接合は勿論、セラ
ミツクス同士の接合においても、それぞれのセラ
ミツクスをメタライズ用合金粉末でメタライズ後
ろう付けすれば容易に接合できる。
金属フランジを接合する場合について記したが、
板状のセラミツクスと金属板の接合は勿論、セラ
ミツクス同士の接合においても、それぞれのセラ
ミツクスをメタライズ用合金粉末でメタライズ後
ろう付けすれば容易に接合できる。
更にセラミツクス上に本メタライズ合金粉末を
所要形状に印刷等してメタライズすることによ
り、強固な導電膜や導電回路等を容易に設けるこ
ともできる。
所要形状に印刷等してメタライズすることによ
り、強固な導電膜や導電回路等を容易に設けるこ
ともできる。
第１図は本発明の説明用一部断面例示図、第２
図はTiの混合比とメタライズ強度の関係曲線、
第３図はTiの混合比とメタライズ温度の関係曲
線。 １はセラミツクス管、２は金属フランジ、３は
メタライズ層、４は銀ろう。
図はTiの混合比とメタライズ強度の関係曲線、
第３図はTiの混合比とメタライズ温度の関係曲
線。 １はセラミツクス管、２は金属フランジ、３は
メタライズ層、４は銀ろう。
Claims (1)
- １ 重量比でTi.15〜25％，Cu.60〜40％，Ag.25
〜35％からなる合金を、微粉にしてなるメタライ
ズ用合金粉末。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59241087A JPS61119601A (ja) | 1984-11-15 | 1984-11-15 | メタライズ用合金粉末 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59241087A JPS61119601A (ja) | 1984-11-15 | 1984-11-15 | メタライズ用合金粉末 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4089289A Division JPH01258379A (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | メタライズ接合法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61119601A JPS61119601A (ja) | 1986-06-06 |
| JPH022921B2 true JPH022921B2 (ja) | 1990-01-19 |
Family
ID=17069090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59241087A Granted JPS61119601A (ja) | 1984-11-15 | 1984-11-15 | メタライズ用合金粉末 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61119601A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994009182A1 (fr) * | 1992-10-21 | 1994-04-28 | Tokin Corporation | Composition de poudre metallique pour la metallisation, et substrat metallise |
| US7461772B2 (en) | 2005-10-28 | 2008-12-09 | General Electric Company | Silver/aluminum/copper/titanium/nickel brazing alloys for brazing WC-Co to titanium alloys |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB735929A (ja) * |
-
1984
- 1984-11-15 JP JP59241087A patent/JPS61119601A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61119601A (ja) | 1986-06-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |