JPH0426569A - セラミックスと金属の接合方法 - Google Patents
セラミックスと金属の接合方法Info
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- JPH0426569A JPH0426569A JP13152590A JP13152590A JPH0426569A JP H0426569 A JPH0426569 A JP H0426569A JP 13152590 A JP13152590 A JP 13152590A JP 13152590 A JP13152590 A JP 13152590A JP H0426569 A JPH0426569 A JP H0426569A
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- ceramics
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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。
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方法に関するもの
である。
である。
（従来の技術）
従来、セラミックス等の粉末成形体と金属とを接合する
方法の１つとして活性金属法がある。
方法の１つとして活性金属法がある。
この方法は、セラミックスと反応し易い材料、すなわち
、酸素等と結合し易いチタンやシルコニュムをろう材と
して使用する方法である。この活性金属法に用いられる
ろう材は２チタンやジルコニュムを基本とする合金であ
り、Ｔｉ −ＣＩＪ −Ａｇ系の合金かよく用いられる
。
、酸素等と結合し易いチタンやシルコニュムをろう材と
して使用する方法である。この活性金属法に用いられる
ろう材は２チタンやジルコニュムを基本とする合金であ
り、Ｔｉ −ＣＩＪ −Ａｇ系の合金かよく用いられる
。
特開昭５９−２３２６９３号公報には、Ｔｉ −Ｃｕ−
Ａｇ系の合金としたセラミックスと金属の接合に使用す
るクラット型のろう材が提案されている。
Ａｇ系の合金としたセラミックスと金属の接合に使用す
るクラット型のろう材が提案されている。
従来の活性金属法によるセラミックスと金属の接合方法
では、Ｔｉ −Ｃｕ−Ａｇ系合金によるろう材の接合性
は良好であるが、ろう材に銀を含み、銀の融点が低いた
め、３００℃以上となると、接合強度か急激に低下する
。
では、Ｔｉ −Ｃｕ−Ａｇ系合金によるろう材の接合性
は良好であるが、ろう材に銀を含み、銀の融点が低いた
め、３００℃以上となると、接合強度か急激に低下する
。
この点を改善するため、水出−人は、ろう材の銀をニッ
ケルに変更し、高温強度の向上を図った発明について、
先に特許出願（特願平１−３１３２２２号）している。
ケルに変更し、高温強度の向上を図った発明について、
先に特許出願（特願平１−３１３２２２号）している。
前記のセラミックスと金属の接合方法ては、いずれも熱
応力緩和材としてタングステン板を用いており、このタ
ングステン板が８００℃前後の加熱、冷却により、酸化
して劣化することか判明した。
応力緩和材としてタングステン板を用いており、このタ
ングステン板が８００℃前後の加熱、冷却により、酸化
して劣化することか判明した。
したかって、大気中における耐熱性は、４００℃程度し
か期待できず、エンジン燃焼室周り等の高温環境で使用
するには問題か生ずる。
か期待できず、エンジン燃焼室周り等の高温環境で使用
するには問題か生ずる。
本発明は、上記のＨＭを解決し、接合部の耐熱強度を高
くすると共に、８００℃前後の加熱、冷却によっても強
度低下が起きず、安定した接合強度を保持することかで
きるセラミックスと金属の接合方法を提供することを目
的とするものである。
くすると共に、８００℃前後の加熱、冷却によっても強
度低下が起きず、安定した接合強度を保持することかで
きるセラミックスと金属の接合方法を提供することを目
的とするものである。
〔課題を解決するための手段及び作Ｊｆり本発明は、セ
ラミックスと金属との間にニッケル鍍金を施したタング
ステン板とその両側をニッケル板とした応力緩和材を介
在させ、セラミックスと前記ニッケル板との間にチタン
−銅系のろう材を配設し、所定の真空状態で加熱するこ
とを特徴とするセラミックスと金属の接合方法である。
ラミックスと金属との間にニッケル鍍金を施したタング
ステン板とその両側をニッケル板とした応力緩和材を介
在させ、セラミックスと前記ニッケル板との間にチタン
−銅系のろう材を配設し、所定の真空状態で加熱するこ
とを特徴とするセラミックスと金属の接合方法である。
真空中での加熱により、セラミックスとニッケル板との
間のろう材かチタン−銅系−ニッケルのろう材として作
用し、銅はこのろう材中に拡散されてその濃度か低下し
、接合部の耐熱性か内光する。応力緩和材のタングステ
ン板は、ニッケル鍍金により酸化か防止されているのて
、８００℃前後の加熱 冷却によって６！１度低下か起
きず、安定した接合強度を保持する。
間のろう材かチタン−銅系−ニッケルのろう材として作
用し、銅はこのろう材中に拡散されてその濃度か低下し
、接合部の耐熱性か内光する。応力緩和材のタングステ
ン板は、ニッケル鍍金により酸化か防止されているのて
、８００℃前後の加熱 冷却によって６！１度低下か起
きず、安定した接合強度を保持する。
〔実施例）
本発明の実施例を図面について説明する。
第１図は１本発明の一実施例の説明図、第２図は接合時
の加熱条件を示す図である。
の加熱条件を示す図である。
第１図に示すように、セラミックスとし・て窒化珪素（
Ｓｉ、Ｎａ ）セラミックス成形体１と、金属としてス
テンレス（ＳＵＳ３０４ ）２を接合対象材に選び、両
者の間に両面にニッケル鍍金を施した厚さ１．０龍のタ
ングステン板３をはさんでその両側に厚さ１．０ｍｍと
１−５＋ｕのニッケル板４．５を配置し、また、セラミ
・ｌクス成形体ｌとニッケル板５との間に、厚さ１．５
μ−のチタン膜７を施した厚さ２０ＪＬ謹の銅箔６を
チタン膜７かセラミックス成形体ｌに当接するように配
設する。
Ｓｉ、Ｎａ ）セラミックス成形体１と、金属としてス
テンレス（ＳＵＳ３０４ ）２を接合対象材に選び、両
者の間に両面にニッケル鍍金を施した厚さ１．０龍のタ
ングステン板３をはさんでその両側に厚さ１．０ｍｍと
１−５＋ｕのニッケル板４．５を配置し、また、セラミ
・ｌクス成形体ｌとニッケル板５との間に、厚さ１．５
μ−のチタン膜７を施した厚さ２０ＪＬ謹の銅箔６を
チタン膜７かセラミックス成形体ｌに当接するように配
設する。
タングステン板３にニッケル鍍金を施すにはタングステ
ン板に活性ペーストを塗布してから焼成し、ニッケルを
無電解鍍金した後、溶剤を洗浄する。
ン板に活性ペーストを塗布してから焼成し、ニッケルを
無電解鍍金した後、溶剤を洗浄する。
これらを重ね合せ、５ Ｘ ｔｏ−’ｔｏｒｒの真空中
で加熱する。
で加熱する。
第２図は横軸に＃Ｉ間、縦軸に加熱温度を示し、昇温速
度ｔ＝０．３４℃／ｓｅａて、ｊ＋＝１２００℃に加熱
してＴ＋ ＝０−０６にＳ保持し、その後に温度を１．
＝Ｉ■５０℃に下げてＴ、＝０．６ ＫｓＳ保持、更に
、ｔゴー１１００℃に丁げてＴ、＝：１．６にＳ保持す
る。この加熱条件で接合させたところ、４点曲げ強度Ｚ
ＯＯＭＰ。
度ｔ＝０．３４℃／ｓｅａて、ｊ＋＝１２００℃に加熱
してＴ＋ ＝０−０６にＳ保持し、その後に温度を１．
＝Ｉ■５０℃に下げてＴ、＝０．６ ＫｓＳ保持、更に
、ｔゴー１１００℃に丁げてＴ、＝：１．６にＳ保持す
る。この加熱条件で接合させたところ、４点曲げ強度Ｚ
ＯＯＭＰ。
が得られた。
Ｌ記の接合方法でセラミックスｌとステンレス２との間
にタングステン板３及びニッケル板４゜５を配設してＮ
１−Ｗ−Ｎｉ暦を設けたのは、接合による熱応力の緩和
を図ったものてあり、ニッケル板５、銅箔６．チタン１
ｌｌ１７がｒＮｉ −Ｃｕ −Ｔｉ Ｊ系のろう材とし
て作用する。
にタングステン板３及びニッケル板４゜５を配設してＮ
１−Ｗ−Ｎｉ暦を設けたのは、接合による熱応力の緩和
を図ったものてあり、ニッケル板５、銅箔６．チタン１
ｌｌ１７がｒＮｉ −Ｃｕ −Ｔｉ Ｊ系のろう材とし
て作用する。
１−記の接合条件で加熱温度ｔ１（１１００°Ｃ）て時
間Ｔｚ（３，６Ｋｓ）保持したのは、ろう材中の銅の拡
散を進行させ、ＷａＳ度を下げて耐熱性の向上を図った
ものである。また、銅箔６とタングステン板３間のニッ
ケル板５の厚さの設定が重要であり１その厚さにより接
合強度が変化する。このニッケル板５の厚さと接合強度
との関係を＠３図に示す。
間Ｔｚ（３，６Ｋｓ）保持したのは、ろう材中の銅の拡
散を進行させ、ＷａＳ度を下げて耐熱性の向上を図った
ものである。また、銅箔６とタングステン板３間のニッ
ケル板５の厚さの設定が重要であり１その厚さにより接
合強度が変化する。このニッケル板５の厚さと接合強度
との関係を＠３図に示す。
同図において２＃１軸は二２＋ケル板５の厚さ、縦軸は
４点曲げ強度を示す。
４点曲げ強度を示す。
図から明らかなように、ニッケル板５の厚さは１．５−
一とするのが最適であり、■１ロ〜１．７■■の範囲て
も４へ曲げ強度２００ＭＰａが得られる。
一とするのが最適であり、■１ロ〜１．７■■の範囲て
も４へ曲げ強度２００ＭＰａが得られる。
本発明では、ろう材とし・て銀を用いず、ニッケルを使
用したｒＮｉ Ｃｕ −Ｔｉ Ｊ系のろう材としたこ
とにより接合部の耐熱性か向上した６第４図に従来のｒ
Ｔｉ −Ｃｕ −Ａｇ Ｊ系のろう材を使用した場合と
、ｒＮｉ −Ｃｕ −Ｔｉ Ｊ系のろう材を使用した場
合の接合強度と温度との関係を示す。
用したｒＮｉ Ｃｕ −Ｔｉ Ｊ系のろう材としたこ
とにより接合部の耐熱性か向上した６第４図に従来のｒ
Ｔｉ −Ｃｕ −Ａｇ Ｊ系のろう材を使用した場合と
、ｒＮｉ −Ｃｕ −Ｔｉ Ｊ系のろう材を使用した場
合の接合強度と温度との関係を示す。
ｒＮｉ −Ｃｕ −Ｔｉ Ｊ系のろう材を使用した場合
（実線／ｊ＞）ては、室温から６００℃まで４点曲げ強
度２００ ＭＰａを値持するか、従来のｒＴｉ −Ｃｕ
−ＡｇＪ系のろう材を使用した場合（破線■）には、４
００℃で４点曲げ強度かＺＯＯＭＰａ以下となり、以下
温度の上昇につれて接合強度か急激に低下する。
（実線／ｊ＞）ては、室温から６００℃まで４点曲げ強
度２００ ＭＰａを値持するか、従来のｒＴｉ −Ｃｕ
−ＡｇＪ系のろう材を使用した場合（破線■）には、４
００℃で４点曲げ強度かＺＯＯＭＰａ以下となり、以下
温度の上昇につれて接合強度か急激に低下する。
一方、熱応力緩和材として使用したタングステン板か酸
化により劣化する。第５図に、窒化珪素セラミックス成
形体とステンレスの接合に、厚さ１、Ｑｌｌｇのタング
ステン板を熱応力緩和材として使用し、酸化温度を８０
０℃とした場合の酸化時間と４点曲げ強度との関係を示
す。タングステン板か酸化して劣化し、４点曲げ強度か
急速に低下している。
化により劣化する。第５図に、窒化珪素セラミックス成
形体とステンレスの接合に、厚さ１、Ｑｌｌｇのタング
ステン板を熱応力緩和材として使用し、酸化温度を８０
０℃とした場合の酸化時間と４点曲げ強度との関係を示
す。タングステン板か酸化して劣化し、４点曲げ強度か
急速に低下している。
第６図はタングステン板に二・７ケル鍍金を施した場合
の酸化の影響を示す図で、＃化温度を同じ８００℃とし
た場合の酸化時間と４点曲げ強度との関係を示す９図か
ら明らかなように、３６０にＳ経過した後も４点曲げ強
度の低下が見られない。
の酸化の影響を示す図で、＃化温度を同じ８００℃とし
た場合の酸化時間と４点曲げ強度との関係を示す９図か
ら明らかなように、３６０にＳ経過した後も４点曲げ強
度の低下が見られない。
本文明では、ろう材として銀を用いず、ニッケルを使用
したｒＮｉ −Ｃｕ −Ｔｉ Ｊ系のろう材としたこと
により接合部の耐熱性が向上し、また、緩和体のタング
ステン板にニッケル鍍金を施してその酸化を防止するよ
うにしたので、８００℃前後の加熱、冷却によっても強
度低下が起きず、エンジン燃焼室周り等の高温Ｊｌ壇で
使用することが可能となる。また、接合時の加圧か不要
となるので作業能率か向トし、複雑な形状のセラミック
ス製品の接合も容易となる。
したｒＮｉ −Ｃｕ −Ｔｉ Ｊ系のろう材としたこと
により接合部の耐熱性が向上し、また、緩和体のタング
ステン板にニッケル鍍金を施してその酸化を防止するよ
うにしたので、８００℃前後の加熱、冷却によっても強
度低下が起きず、エンジン燃焼室周り等の高温Ｊｌ壇で
使用することが可能となる。また、接合時の加圧か不要
となるので作業能率か向トし、複雑な形状のセラミック
ス製品の接合も容易となる。
上記の実施例では、接合対象の金属をステンレスとした
ものを示したか、ステンレス以外の金属とセラミックス
の接合にも適用できる。
ものを示したか、ステンレス以外の金属とセラミックス
の接合にも適用できる。
本発明は、セラミックスと金属の接合部の耐熱性が向上
し、また、８００℃前後の加熱、冷却によっても接合部
の強度低下が起きず、高温環境で使用することかてきる
効果が有る。
し、また、８００℃前後の加熱、冷却によっても接合部
の強度低下が起きず、高温環境で使用することかてきる
効果が有る。
ｗＩＩ１図は１本発明の一実施例の説明図、第２図は接
合時の加熱条件を示す図、第３図はニッケル板の厚さと
接合強度との関係を示す図、第４図は接合強度と温度の
関係を示す図、第５図は従来方法による製品の酸化によ
る曲げ強度の低下を示す図、第６図は本発明の接合方法
による製品の酸化の影響を示す図である。
合時の加熱条件を示す図、第３図はニッケル板の厚さと
接合強度との関係を示す図、第４図は接合強度と温度の
関係を示す図、第５図は従来方法による製品の酸化によ
る曲げ強度の低下を示す図、第６図は本発明の接合方法
による製品の酸化の影響を示す図である。
Claims (1)
- セラミックスと金属との間にニッケル鍍金を施したタン
グステン板とその両側をニッケル板とした応力緩和材を
介在させ、セラミックスと前記ニッケル板との間にチタ
ン−銅系のろう材を配設し、所定の真空状態で加熱する
ことを特徴とするセラミックスと金属の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2131525A JP3041531B2 (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | セラミックスと金属の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2131525A JP3041531B2 (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | セラミックスと金属の接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0426569A true JPH0426569A (ja) | 1992-01-29 |
| JP3041531B2 JP3041531B2 (ja) | 2000-05-15 |
Family
ID=15060103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2131525A Expired - Fee Related JP3041531B2 (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | セラミックスと金属の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3041531B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20230031736A1 (en) * | 2019-12-19 | 2023-02-02 | Rogers Germany Gmbh | Solder material, method for producing a solder material of this type and use of a solder material of this type in order to connect a metal layer to a ceramic layer |
-
1990
- 1990-05-21 JP JP2131525A patent/JP3041531B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20230031736A1 (en) * | 2019-12-19 | 2023-02-02 | Rogers Germany Gmbh | Solder material, method for producing a solder material of this type and use of a solder material of this type in order to connect a metal layer to a ceramic layer |
| US12226856B2 (en) * | 2019-12-19 | 2025-02-18 | Rogers Germany Gmbh | Solder material, method for producing a solder material of this type and use of a solder material of this type in order to connect a metal layer to a ceramic layer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3041531B2 (ja) | 2000-05-15 |
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