JPH0369864B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0369864B2 JPH0369864B2 JP61025057A JP2505786A JPH0369864B2 JP H0369864 B2 JPH0369864 B2 JP H0369864B2 JP 61025057 A JP61025057 A JP 61025057A JP 2505786 A JP2505786 A JP 2505786A JP H0369864 B2 JPH0369864 B2 JP H0369864B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramics
- metal
- silver solder
- joined
- baked
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、セラミツクスと金属との接合方法に
関する。
関する。
従来の技術及びその問題点
セラミツクスは、耐熱性、耐摩耗性、絶縁性等
に優れているために様々な用途に用いられてい
る。これらの用途によつてはセラミツクス部材と
金属部材とを接合することが必要となる場合があ
る。例えばセラミツクスを構造用部材として用い
る場合には、セラミツクスが耐衝撃性に劣ること
から金属との接合体として使用されることが多
い。このようにセラミツクスと金属とを接合する
ためには、予めセラミツクス表面をメタライズし
ておくことが必要となる。
に優れているために様々な用途に用いられてい
る。これらの用途によつてはセラミツクス部材と
金属部材とを接合することが必要となる場合があ
る。例えばセラミツクスを構造用部材として用い
る場合には、セラミツクスが耐衝撃性に劣ること
から金属との接合体として使用されることが多
い。このようにセラミツクスと金属とを接合する
ためには、予めセラミツクス表面をメタライズし
ておくことが必要となる。
セラミツクスのメタライズ法としては、テレフ
ンケン法、活性金属法、水素化合物法、酸化物ソ
ルダー法、炭酸銀法等が知られているが、テレフ
ンケン法以外の方法は、ほとんど使用されていな
い。これは、工程が複雑であるのみならず、得ら
れたメタライズ層の接着強度、耐熱衝撃性、耐化
学薬品性等が充分でない場合が多いからである。
現在一般的に使用されているテレフンケン法にお
いては、セラミツクス表面にモリブデン−マンガ
ンを被覆し、非酸化性雰囲気中1400〜1700℃程度
の高温で焼き付け処理した後、金属メツキを行な
い、次いで再度非酸化性雰囲気中で加熱すること
により、安定化したメタライズ層を形成させてい
る。しかしながら、この方法においても、多段階
にわたる煩雑な工程が必要であり、加熱温度が高
いという欠点が存在する。
ンケン法、活性金属法、水素化合物法、酸化物ソ
ルダー法、炭酸銀法等が知られているが、テレフ
ンケン法以外の方法は、ほとんど使用されていな
い。これは、工程が複雑であるのみならず、得ら
れたメタライズ層の接着強度、耐熱衝撃性、耐化
学薬品性等が充分でない場合が多いからである。
現在一般的に使用されているテレフンケン法にお
いては、セラミツクス表面にモリブデン−マンガ
ンを被覆し、非酸化性雰囲気中1400〜1700℃程度
の高温で焼き付け処理した後、金属メツキを行な
い、次いで再度非酸化性雰囲気中で加熱すること
により、安定化したメタライズ層を形成させてい
る。しかしながら、この方法においても、多段階
にわたる煩雑な工程が必要であり、加熱温度が高
いという欠点が存在する。
問題点を解決するための手段
本発明者は、セラミツクスと金属との接合方法
において、耐熱性に優れ、接着強度が高く、かつ
品質の均一性に優れた方法を見出すべく鋭意研究
を重ねてきた。その結果、特定の酸化物をスクリ
ーンオイル等によつてペースト化した後、セラミ
ツクス上に塗布し、酸化性雰囲気中で加熱して、
セラミツクス上に焼付け層を形成させた後、この
上に銀ロウを配置し、更に金属部材をこの上に重
ね、次いで還元性雰囲気中で熱処理することによ
つて簡単な方法で該金属部材を強固にセラミツク
スに接合できることを見出した。
において、耐熱性に優れ、接着強度が高く、かつ
品質の均一性に優れた方法を見出すべく鋭意研究
を重ねてきた。その結果、特定の酸化物をスクリ
ーンオイル等によつてペースト化した後、セラミ
ツクス上に塗布し、酸化性雰囲気中で加熱して、
セラミツクス上に焼付け層を形成させた後、この
上に銀ロウを配置し、更に金属部材をこの上に重
ね、次いで還元性雰囲気中で熱処理することによ
つて簡単な方法で該金属部材を強固にセラミツク
スに接合できることを見出した。
本発明者は、更に引き続く研究により、上記方
法と同様にして焼付け層上に、銀ロウを配置し、
次いで接合対象となる金属部材とセラミツクスと
の中間の熱膨脹率を有する中間材、銀ロウ及び金
属部材を順次この上に配置した後還元性雰囲気中
で熱処理することによつて、容易に極めて耐熱性
に優れたセラミツクスと金属部材との接合体が得
られることを見出した。本発明は、これらの知見
に基づくものである。
法と同様にして焼付け層上に、銀ロウを配置し、
次いで接合対象となる金属部材とセラミツクスと
の中間の熱膨脹率を有する中間材、銀ロウ及び金
属部材を順次この上に配置した後還元性雰囲気中
で熱処理することによつて、容易に極めて耐熱性
に優れたセラミツクスと金属部材との接合体が得
られることを見出した。本発明は、これらの知見
に基づくものである。
即ち、本発明は、以下に示すセラミツクスと金
属との接合方法を提供するものである。
属との接合方法を提供するものである。
NiO並びにCu2O及び／又はSiO2を含有
するペーストをセラミツクス上に塗布し、 酸化性雰囲気中で焼付けた後、 該焼付け層上に銀ロウを配置し、更にこの
上に被接合体金属を配置して、 還元性雰囲気中で600〜900℃で熱処理する ことを特徴とするセラミツクスと金属との接合方
法（以下、本願第１発明という）。
するペーストをセラミツクス上に塗布し、 酸化性雰囲気中で焼付けた後、 該焼付け層上に銀ロウを配置し、更にこの
上に被接合体金属を配置して、 還元性雰囲気中で600〜900℃で熱処理する ことを特徴とするセラミツクスと金属との接合方
法（以下、本願第１発明という）。
NiO並びにCu2O及び／又はSiO2を含有
するペーストをセラミツクス上に塗布し、 酸化性雰囲気中で焼付けた後、 該焼付け層上に銀ロウ、中間材、銀ロウ及
び被接合体金属を順次配置し、 還元性雰囲気中で600〜900℃で熱処理する ことを特徴とするセラミツクスと金属との接合方
法（以下、本願第２発明という）。
するペーストをセラミツクス上に塗布し、 酸化性雰囲気中で焼付けた後、 該焼付け層上に銀ロウ、中間材、銀ロウ及
び被接合体金属を順次配置し、 還元性雰囲気中で600〜900℃で熱処理する ことを特徴とするセラミツクスと金属との接合方
法（以下、本願第２発明という）。
本発明方法を適用できるセラミツクスは、特に
限定されず例えば窒化珪素、サイアロン、炭化珪
素、窒化アルミニウム等の非酸化物系セラミツク
ス、アルミナ、ジルコニア、ムライト、ベリリ
ア、マグネシア、コージライト等の酸化物系セラ
ミツクスを挙げることができる。
限定されず例えば窒化珪素、サイアロン、炭化珪
素、窒化アルミニウム等の非酸化物系セラミツク
ス、アルミナ、ジルコニア、ムライト、ベリリ
ア、マグネシア、コージライト等の酸化物系セラ
ミツクスを挙げることができる。
本発明方法において使用するペーストは、NiO
並びにCu2O及び／又はSiO2を含有することが必
要である。具体的な酸化物の組み合わせとして
ａ）NiO及びCu2O、ｂ）NiO及びSiO2、ｃ）
NiO、Cu2O及びSiO2の３種類があり、これらの
３種類の組み合わせにおける各成分の配合比率
は、ａ）では、NiO80〜50重量％及びCu2O20〜
50重量％、ｂ）では、NiO80〜95重量％及び
SiO220〜５重量％、ｃ）では、NiO50〜80重量
％、Cu2O45〜15重量％及びSiO25〜10重量％とす
ればよい。
並びにCu2O及び／又はSiO2を含有することが必
要である。具体的な酸化物の組み合わせとして
ａ）NiO及びCu2O、ｂ）NiO及びSiO2、ｃ）
NiO、Cu2O及びSiO2の３種類があり、これらの
３種類の組み合わせにおける各成分の配合比率
は、ａ）では、NiO80〜50重量％及びCu2O20〜
50重量％、ｂ）では、NiO80〜95重量％及び
SiO220〜５重量％、ｃ）では、NiO50〜80重量
％、Cu2O45〜15重量％及びSiO25〜10重量％とす
ればよい。
上記した酸化物は、通常粉末として使用され
る。粒度は特に限定されないが、２〜1μm程度以
下とすることが好ましい。また、SiO2に代えて
カオリンを用いることもできる。これらをペース
ト化するには、上記各粉末の混合物に適宜バイン
ダー等を加えればよく、例えばバルサム、スクリ
ーンオイル等を適量加えればよい。
る。粒度は特に限定されないが、２〜1μm程度以
下とすることが好ましい。また、SiO2に代えて
カオリンを用いることもできる。これらをペース
ト化するには、上記各粉末の混合物に適宜バイン
ダー等を加えればよく、例えばバルサム、スクリ
ーンオイル等を適量加えればよい。
本願第１発明では、まず、上記ペーストをセラ
ミツクスに塗布した後、酸化性雰囲気中で加熱し
て、セラミツクスにペーストを焼付ける。ペース
トの塗布厚は、５〜30μm程度とすればよい。酸
化性雰囲気としては特殊な雰囲気を必要とせず、
空気、空気と窒素との混合気等でよい。加熱条件
は、セラミツクスの形状及び寸法、ペーストの組
成及び塗布量等により変り得るが、通常1100〜
1300℃程度で５〜20分間程度加熱すればよい。加
熱により焼付けられた被覆層は、酸化物の融液の
一部がセラミツクス内に浸透してセラミツクスに
強固に接合され、また均一性や平滑性も優れたも
のとなる。
ミツクスに塗布した後、酸化性雰囲気中で加熱し
て、セラミツクスにペーストを焼付ける。ペース
トの塗布厚は、５〜30μm程度とすればよい。酸
化性雰囲気としては特殊な雰囲気を必要とせず、
空気、空気と窒素との混合気等でよい。加熱条件
は、セラミツクスの形状及び寸法、ペーストの組
成及び塗布量等により変り得るが、通常1100〜
1300℃程度で５〜20分間程度加熱すればよい。加
熱により焼付けられた被覆層は、酸化物の融液の
一部がセラミツクス内に浸透してセラミツクスに
強固に接合され、また均一性や平滑性も優れたも
のとなる。
上記の如くしてセラミツクス上に焼付け層を形
成させた後は、焼付け層上に銀ロウを配置し、更
に該銀ロウ上に接合対象である金属部材を配置し
て、還元性雰囲気中で600〜900℃で熱処理する。
この熱処理によつて、焼付け層が還元されてメタ
ライズされ、それと同時に銀ロウを介して金属部
材が焼付け層に強固に接合され、非常に簡単な方
法でセラミツクスと金属部材との強固な接合を行
なうことができる。
成させた後は、焼付け層上に銀ロウを配置し、更
に該銀ロウ上に接合対象である金属部材を配置し
て、還元性雰囲気中で600〜900℃で熱処理する。
この熱処理によつて、焼付け層が還元されてメタ
ライズされ、それと同時に銀ロウを介して金属部
材が焼付け層に強固に接合され、非常に簡単な方
法でセラミツクスと金属部材との強固な接合を行
なうことができる。
還元性雰囲気としては、例えば水素雰囲気、一
酸化炭素雰囲気等でよい。加熱時間は、通常５〜
30分間程度とすればよい。銀ロウは通常知られて
いる組成のものをいずれも用いることができ、接
合対象である金属部材の種類に応じて、適宜好ま
しいものを用いればよい。銀ロウの組成の一例と
して銀72％、銅28％（重量比）からなるものを例
示できる。銀ロウの処理量は、特に限定されず、
通常のロウ付けにおける処理量と同様でよく、例
えば１〜２mg／cm2程度用いればよい。
酸化炭素雰囲気等でよい。加熱時間は、通常５〜
30分間程度とすればよい。銀ロウは通常知られて
いる組成のものをいずれも用いることができ、接
合対象である金属部材の種類に応じて、適宜好ま
しいものを用いればよい。銀ロウの組成の一例と
して銀72％、銅28％（重量比）からなるものを例
示できる。銀ロウの処理量は、特に限定されず、
通常のロウ付けにおける処理量と同様でよく、例
えば１〜２mg／cm2程度用いればよい。
本願第２発明では、本願第１発明と同様にして
セラミツクス上に焼付け層を形成させた後、該焼
付け層上に銀ロウを配置し、次いで接合対象とな
る金属部材とセラミツクスとの中間の熱膨脹率を
有する中間材を配置し、更にこの上に銀ロウを配
置した後、該銀ロウ上に接合対象である金属部材
を重ねる。次いで、これを還元性雰囲気中で600
〜900℃で熱処理して焼付け層を還元してメタラ
イズすると同時に、銀ロウを介して、焼付け層と
中間材、及び中間材と金属部材を強固に接合す
る。このような方法でセラミツクスと金属部材と
の間に中間材を存在させて、セラミツクスと金属
部材との接合を行なうと、得られる接合体は、高
温下での使用においても、セラミツクスと金属部
材との熱膨脹率の差が中間材によつて緩和され
て、極めて耐熱性の優れたものとなる。
セラミツクス上に焼付け層を形成させた後、該焼
付け層上に銀ロウを配置し、次いで接合対象とな
る金属部材とセラミツクスとの中間の熱膨脹率を
有する中間材を配置し、更にこの上に銀ロウを配
置した後、該銀ロウ上に接合対象である金属部材
を重ねる。次いで、これを還元性雰囲気中で600
〜900℃で熱処理して焼付け層を還元してメタラ
イズすると同時に、銀ロウを介して、焼付け層と
中間材、及び中間材と金属部材を強固に接合す
る。このような方法でセラミツクスと金属部材と
の間に中間材を存在させて、セラミツクスと金属
部材との接合を行なうと、得られる接合体は、高
温下での使用においても、セラミツクスと金属部
材との熱膨脹率の差が中間材によつて緩和され
て、極めて耐熱性の優れたものとなる。
中間材としては、銀ロウによつて強固に接合さ
れるものであつて、熱膨脹率が被接合体である金
属部材とセラミツクスとの間にある金属を用いれ
ばよく、できるだけ両者の熱膨脹率の中間値に近
いものが好ましい。このような中間材としては、
被接合体である金属及びセラミツクスの種類に応
じて適宜選択すればよいが、一例として銀ロウに
よつて強固に接合される金属であつて、熱膨脹率
がセラミツクスに近いものとして、Fe−Ni−Co
合金、Fe−Ni−Cr合金等を例示できる。中間材
は、厚さが増す程熱膨脹率の差を緩和する作用が
大きくなるが、通常１〜２mm程度の厚さで充分に
効果を発揮することができる。
れるものであつて、熱膨脹率が被接合体である金
属部材とセラミツクスとの間にある金属を用いれ
ばよく、できるだけ両者の熱膨脹率の中間値に近
いものが好ましい。このような中間材としては、
被接合体である金属及びセラミツクスの種類に応
じて適宜選択すればよいが、一例として銀ロウに
よつて強固に接合される金属であつて、熱膨脹率
がセラミツクスに近いものとして、Fe−Ni−Co
合金、Fe−Ni−Cr合金等を例示できる。中間材
は、厚さが増す程熱膨脹率の差を緩和する作用が
大きくなるが、通常１〜２mm程度の厚さで充分に
効果を発揮することができる。
焼付け層の形成に用いるペーストの種類、量、
ペーストの焼付け条件、銀ロウの種類、量等は、
本願第１発明と同様でよい。
ペーストの焼付け条件、銀ロウの種類、量等は、
本願第１発明と同様でよい。
発明の効果
本願第１発明の方法によれば、簡単な操作
で、セラミツクスに金属部材を接合することが
でき、接合強度、耐熱性等に優れた接合体が得
られる。また、非常に簡単な方法であるため
に、熟練を要することなく、容易に均一な接合
を行なうことができる。
で、セラミツクスに金属部材を接合することが
でき、接合強度、耐熱性等に優れた接合体が得
られる。また、非常に簡単な方法であるため
に、熟練を要することなく、容易に均一な接合
を行なうことができる。
本願第２発明の方法によれば、簡単な方法で
接合強度、品質の均一性等に優れ、更には耐熱
性が著るしく良好な接合体が得られる。
接合強度、品質の均一性等に優れ、更には耐熱
性が著るしく良好な接合体が得られる。
実施例
以下、実施例を示して本発明を詳細に説明す
る。
る。
実施例 １
Al2O3を96％含むアルミナセラミツクス（20×
20×４mm）に、NiO75重量％、Cu2O20重量％及
びSiO2重量％からなる混合物100重量部、並びに
スクリーンオイル100重量部からなるペーストを
10〜30μmの厚さに塗布し、空気中で1180℃で10
分間熱処理して、上記ペーストをセラミツクスに
焼付けた。次いで焼付け層上に15×15×0.2mmの
銀ロウ（銀72重量％、銅28重量％）及び軟鋼を該
焼付け層上に順次重ね、水素ガス雰囲気中で、
760〜840℃で10分間熱処理をした。その結果、軟
鋼はセラミツクス上に強固に接合され、その剪断
強度は５〜10Kg／mm2であつた。
20×４mm）に、NiO75重量％、Cu2O20重量％及
びSiO2重量％からなる混合物100重量部、並びに
スクリーンオイル100重量部からなるペーストを
10〜30μmの厚さに塗布し、空気中で1180℃で10
分間熱処理して、上記ペーストをセラミツクスに
焼付けた。次いで焼付け層上に15×15×0.2mmの
銀ロウ（銀72重量％、銅28重量％）及び軟鋼を該
焼付け層上に順次重ね、水素ガス雰囲気中で、
760〜840℃で10分間熱処理をした。その結果、軟
鋼はセラミツクス上に強固に接合され、その剪断
強度は５〜10Kg／mm2であつた。
実施例 ２
実施例１と同様にしてアルミナセラミツクス上
に焼付け層を形成させた後、15×15×0.2mmの銀
ロウ（銀72重量％、銅28重量％）、12×12×２mm
のコバール（Fe−Ni−Co合金）、15×15×0.2mm
の銀ロウ及び軟鋼を該焼付け層上に順次重ねた
後、水素ガス雰囲気中で、760〜840℃で10分間熱
処理した。その結果、軟鋼はセラミツクスに強固
に接合され、接合体は極めて耐熱性に優れたもの
となつた。
に焼付け層を形成させた後、15×15×0.2mmの銀
ロウ（銀72重量％、銅28重量％）、12×12×２mm
のコバール（Fe−Ni−Co合金）、15×15×0.2mm
の銀ロウ及び軟鋼を該焼付け層上に順次重ねた
後、水素ガス雰囲気中で、760〜840℃で10分間熱
処理した。その結果、軟鋼はセラミツクスに強固
に接合され、接合体は極めて耐熱性に優れたもの
となつた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ NiO並びにCu2O及び／又はSiO2を含有
するペーストをセラミツクス上に塗布し、 酸化性雰囲気中で焼付けた後、 該焼付け層上に銀ロウを配置し、更にこの上
に被接合体金属を配置して、 還元性雰囲気中で600〜900℃で熱処理する ことを特徴とするセラミツクスと金属との接合方
法。 ２ NiO並びにCu2O及び／又はSiO2を含有
するペーストをセラミツクス上に塗布し、 酸化性雰囲気中で焼付けた後、 該焼付け層上に銀ロウ、中間材、銀ロウ及び
被接合体金属を順次配置し、 還元性雰囲気中で600〜900℃で熱処理する ことを特徴とするセラミツクスと金属との接合方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2505786A JPS6330379A (ja) | 1986-02-06 | 1986-02-06 | セラミックスと金属との接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2505786A JPS6330379A (ja) | 1986-02-06 | 1986-02-06 | セラミックスと金属との接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6330379A JPS6330379A (ja) | 1988-02-09 |
| JPH0369864B2 true JPH0369864B2 (ja) | 1991-11-05 |
Family
ID=12155293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2505786A Granted JPS6330379A (ja) | 1986-02-06 | 1986-02-06 | セラミックスと金属との接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6330379A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60251180A (ja) * | 1984-05-24 | 1985-12-11 | 三菱重工業株式会社 | セラミツク部材と金属部材との接合方法 |
-
1986
- 1986-02-06 JP JP2505786A patent/JPS6330379A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6330379A (ja) | 1988-02-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |