JPH04295069A - セラミックスのメタライジング方法およびその利用によるセラミックスー金属複合体の製造法 - Google Patents
セラミックスのメタライジング方法およびその利用によるセラミックスー金属複合体の製造法Info
- Publication number
- JPH04295069A JPH04295069A JP3083576A JP8357691A JPH04295069A JP H04295069 A JPH04295069 A JP H04295069A JP 3083576 A JP3083576 A JP 3083576A JP 8357691 A JP8357691 A JP 8357691A JP H04295069 A JPH04295069 A JP H04295069A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は電子機器、機械構造な
どに好適なセラミックス部品のメタライジング方法に関
するものである。
どに好適なセラミックス部品のメタライジング方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】セラミックスの上に金属層を形成してセ
ラミック表面をメタライジングし、あるいはこのメタラ
イズしたセラミックスをさらに別の金属と接合するため
には、セラミックスー金属間に強い接合界面を形成し、
該界面付近に発生する熱応力を軽減できるようにするこ
とが必要である。アルミニウムは化学的に活性で、金属
およびセラミックスのいずれとも反応しやすい。また降
伏応力が低く、延性にも富んでいるので、セラミックス
のメタライジングおよびろう接に好適な金属であると考
えられている。
ラミック表面をメタライジングし、あるいはこのメタラ
イズしたセラミックスをさらに別の金属と接合するため
には、セラミックスー金属間に強い接合界面を形成し、
該界面付近に発生する熱応力を軽減できるようにするこ
とが必要である。アルミニウムは化学的に活性で、金属
およびセラミックスのいずれとも反応しやすい。また降
伏応力が低く、延性にも富んでいるので、セラミックス
のメタライジングおよびろう接に好適な金属であると考
えられている。
【０００３】しかし、アルミニウムは酸化しやすく、空
気中において加熱することは勿論のこと、一般の真空お
よび不活性雰囲気中においても、アルミニウムの表面に
酸化膜が形成し、この酸化膜はアルミニウムのセラミッ
クスへの濡れおよびアルミニウムとセラミックスとの接
合を妨げる。したがって、従来のメタライジング方法で
は、セラミックスの上に強く接合する均一なアルミニウ
ム層を形成することは困難である。また、アルミニウム
によりセラミックスをろう接する場合、小面積の試験片
では強い接合強度が得られるが、接合する面積が大きく
なると、未接着部分が生じ易く、接合体が信頼性の乏し
いものとなる。さらに、アルミニウムをろう材として使
って、セラミックスと金属をろう接する場合、アルミニ
ウムろう材と金属の最適ろう接条件は、アルミニウムろ
う材とセラミックスの最適ろう接条件と必ずしも同一で
はない。一般に低温でアルミニウムとセラミックスとを
ろう接することは困難であり、温度が高くなるとセラミ
ックスとのろう接が可能であるが、アルミニウムと金属
のろう接界面には金属間化合物が多量に形成され、この
ろう接界面は脆くなる。したがって、アルミニウムをろ
う接およびメタライジングに使うためには、新しいメタ
ライジング方法を開発する必要がある。
気中において加熱することは勿論のこと、一般の真空お
よび不活性雰囲気中においても、アルミニウムの表面に
酸化膜が形成し、この酸化膜はアルミニウムのセラミッ
クスへの濡れおよびアルミニウムとセラミックスとの接
合を妨げる。したがって、従来のメタライジング方法で
は、セラミックスの上に強く接合する均一なアルミニウ
ム層を形成することは困難である。また、アルミニウム
によりセラミックスをろう接する場合、小面積の試験片
では強い接合強度が得られるが、接合する面積が大きく
なると、未接着部分が生じ易く、接合体が信頼性の乏し
いものとなる。さらに、アルミニウムをろう材として使
って、セラミックスと金属をろう接する場合、アルミニ
ウムろう材と金属の最適ろう接条件は、アルミニウムろ
う材とセラミックスの最適ろう接条件と必ずしも同一で
はない。一般に低温でアルミニウムとセラミックスとを
ろう接することは困難であり、温度が高くなるとセラミ
ックスとのろう接が可能であるが、アルミニウムと金属
のろう接界面には金属間化合物が多量に形成され、この
ろう接界面は脆くなる。したがって、アルミニウムをろ
う接およびメタライジングに使うためには、新しいメタ
ライジング方法を開発する必要がある。
【０００４】
【発明を解決しようとする課題】アルミニウムは酸素と
反応しやすく、一般の真空および不活性雰囲気中におい
て加熱すると、アルミニウムの表面にアルミナが形成さ
れる。このアルミナはセラミックスとアルミニウムの濡
れを悪くし、ろう接を妨げる。セラミックスに強く接合
するアルミニウムメタライジング層を形成するには、ア
ルミニウムの酸化を防がなければならない。
反応しやすく、一般の真空および不活性雰囲気中におい
て加熱すると、アルミニウムの表面にアルミナが形成さ
れる。このアルミナはセラミックスとアルミニウムの濡
れを悪くし、ろう接を妨げる。セラミックスに強く接合
するアルミニウムメタライジング層を形成するには、ア
ルミニウムの酸化を防がなければならない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明ではアルミニウム
の酸化を防ぐため、あるいは酸化膜の有害な影響を最小
限にするために、セラミックスを窒素ガス（Ｎ２ ）中
、またはアルゴンガス（Ａｒ）中などの不活性な雰囲気
中において予備加熱してから、プラズマ溶射法でアルミ
ニウムをセラミックス部品の表面に溶射する。この予備
加熱の目的はセラミックスの表面の吸着水などを蒸発さ
せ、セラミックスを反応しやすくするためである。プラ
ズマ溶射法を選んだ理由は、還元性プラズマ中での急速
加熱によれば、アルミニウムの酸化を最小限にすること
が可能で、また高速溶融アルミニウム滴がセラミックス
の表面にぶつかるときに、アルミニウム表面に形成され
た酸化膜が破れる可能性があるためである。さらに、プ
ラズマ点火電圧と電流を選択することによって、アルミ
ニウムをセラミックス表面で完全に溶融させ、強い接合
界面を形成させることができる。
の酸化を防ぐため、あるいは酸化膜の有害な影響を最小
限にするために、セラミックスを窒素ガス（Ｎ２ ）中
、またはアルゴンガス（Ａｒ）中などの不活性な雰囲気
中において予備加熱してから、プラズマ溶射法でアルミ
ニウムをセラミックス部品の表面に溶射する。この予備
加熱の目的はセラミックスの表面の吸着水などを蒸発さ
せ、セラミックスを反応しやすくするためである。プラ
ズマ溶射法を選んだ理由は、還元性プラズマ中での急速
加熱によれば、アルミニウムの酸化を最小限にすること
が可能で、また高速溶融アルミニウム滴がセラミックス
の表面にぶつかるときに、アルミニウム表面に形成され
た酸化膜が破れる可能性があるためである。さらに、プ
ラズマ点火電圧と電流を選択することによって、アルミ
ニウムをセラミックス表面で完全に溶融させ、強い接合
界面を形成させることができる。
【０００６】上述の方法で溶射する場合、アルミニウム
がセラミックス表面で完全に溶けるので、セラミックス
表面に形成されたアルミニウム層の厚さは１０μｍ以下
となる。したがって、もっと厚いアルミニウムメタライ
ジング層を形成するためには、上述の強い接合界面を持
つアルミニウムメタライジング層を冷却してから、改め
て溶射を行う。２回目の溶射で使うプラズマガスは１回
目と同じものでよいが、プラズマ電圧と電流は１回目と
異なって、アルミニウム粉末がプラズマ中において溶け
、その液滴が１回目の溶射膜と接触するとすぐ凝固する
ように調節する。
がセラミックス表面で完全に溶けるので、セラミックス
表面に形成されたアルミニウム層の厚さは１０μｍ以下
となる。したがって、もっと厚いアルミニウムメタライ
ジング層を形成するためには、上述の強い接合界面を持
つアルミニウムメタライジング層を冷却してから、改め
て溶射を行う。２回目の溶射で使うプラズマガスは１回
目と同じものでよいが、プラズマ電圧と電流は１回目と
異なって、アルミニウム粉末がプラズマ中において溶け
、その液滴が１回目の溶射膜と接触するとすぐ凝固する
ように調節する。
【０００７】
【作用】上記の本発明の方法によれば、セラミック部品
の表面に強固に接合しているアルミニウム膜を形成する
ことができる。以下の実施例では、アルミニウム粉末を
溶射してセラミックス表面をメタライジングする例を示
すが、Ａｌ−Ｓｉなどのアルミニウム合金粉末を用いた
場合も同様に良好なメタライジングができることが確認
されている。
の表面に強固に接合しているアルミニウム膜を形成する
ことができる。以下の実施例では、アルミニウム粉末を
溶射してセラミックス表面をメタライジングする例を示
すが、Ａｌ−Ｓｉなどのアルミニウム合金粉末を用いた
場合も同様に良好なメタライジングができることが確認
されている。
【０００８】
【実施例】本発明方法による窒化けい素セラミックス（
Ｓｉ３ Ｎ４ ）のメタライジングについて、下記に詳
述する。
Ｓｉ３ Ｎ４ ）のメタライジングについて、下記に詳
述する。
【０００９】Ｓｉ３ Ｎ４ を低圧溶射室中、プラズマ
ガンから３０ｃｍの位置に設置し、溶射室を１０−３ｔ
ｏｒｒ台の真空にしてから、Ａｒガスを １００ ｔｏ
ｒｒ まで充填した。一次プラズマガスは流量 ２１
ｌ／ｍｉｎのＡｒガスであり、２次プラズマガスは流量
１．２ ｌ／ｍｉｎのＨ２ ガスであった。プラズマ
を点火するための電圧と電流はそれぞれ、５６Ｖと４０
０ Ａであった。Ｓｉ３ Ｎ４ の表面をプラズマアー
クで１分間予備加熱した後、流量 ０．４５ ｌ／ｍｉ
ｎ のＡｒキャリヤガスで粒度が３８〜５３μｍのアル
ミニウム粉末を０．１５ｇ／ｓｅｃ の速度で上述のプ
ラズマアークに供給して３５秒間溶射し、厚さ１〜２μ
ｍのアルミニウム層を形成した。このメタライジングし
たＳｉ３ Ｎ４ を上述の溶射室において数分間冷却し
、改めてアルミニウム溶射を行った。２回目のプラズマ
ガス、キャリヤガス、プラズマ点火電圧およびアルミニ
ウム粉末は１回目と同じであるが、プラズマの点火電流
を３００Ａに下げ、予備加熱時間を１０秒、溶射時間を
１分間にした。２回目の溶射で合計 ０．１ｍｍのアル
ミニウム層をＳｉ３ Ｎ４ の表面に形成した。
ガンから３０ｃｍの位置に設置し、溶射室を１０−３ｔ
ｏｒｒ台の真空にしてから、Ａｒガスを １００ ｔｏ
ｒｒ まで充填した。一次プラズマガスは流量 ２１
ｌ／ｍｉｎのＡｒガスであり、２次プラズマガスは流量
１．２ ｌ／ｍｉｎのＨ２ ガスであった。プラズマ
を点火するための電圧と電流はそれぞれ、５６Ｖと４０
０ Ａであった。Ｓｉ３ Ｎ４ の表面をプラズマアー
クで１分間予備加熱した後、流量 ０．４５ ｌ／ｍｉ
ｎ のＡｒキャリヤガスで粒度が３８〜５３μｍのアル
ミニウム粉末を０．１５ｇ／ｓｅｃ の速度で上述のプ
ラズマアークに供給して３５秒間溶射し、厚さ１〜２μ
ｍのアルミニウム層を形成した。このメタライジングし
たＳｉ３ Ｎ４ を上述の溶射室において数分間冷却し
、改めてアルミニウム溶射を行った。２回目のプラズマ
ガス、キャリヤガス、プラズマ点火電圧およびアルミニ
ウム粉末は１回目と同じであるが、プラズマの点火電流
を３００Ａに下げ、予備加熱時間を１０秒、溶射時間を
１分間にした。２回目の溶射で合計 ０．１ｍｍのアル
ミニウム層をＳｉ３ Ｎ４ の表面に形成した。
【００１０】上述のアルミニウムメタライジング層に市
販の接着剤で他の金属を接着し、曲げ試験および引っ張
り試験を行った。曲げ応力と引っ張り応力がそれぞれ１
３０ＭＰａと ５０ＭＰａに到達すると、曲げ試験片と
引っ張り試験片が接着剤の部分で破断し、アルミニウム
メタライジング層とＳｉ３ Ｎ４ との界面の接合強度
は上述の値より大きいことが判った。
販の接着剤で他の金属を接着し、曲げ試験および引っ張
り試験を行った。曲げ応力と引っ張り応力がそれぞれ１
３０ＭＰａと ５０ＭＰａに到達すると、曲げ試験片と
引っ張り試験片が接着剤の部分で破断し、アルミニウム
メタライジング層とＳｉ３ Ｎ４ との界面の接合強度
は上述の値より大きいことが判った。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
セラミックスの上に強いアルミニウムメタライジング層
を形成することができる。その他に、アルミニウムと金
属との接合方法は既に色々開発されているので、これら
公知の方法でアルミニウムと金属を接合すれば、信頼性
の良い金属とセラミックスの接合体を作ることができる
と考えられる。
セラミックスの上に強いアルミニウムメタライジング層
を形成することができる。その他に、アルミニウムと金
属との接合方法は既に色々開発されているので、これら
公知の方法でアルミニウムと金属を接合すれば、信頼性
の良い金属とセラミックスの接合体を作ることができる
と考えられる。
Claims (3)
- 【請求項１】 セラミックス部品の表面を、不活性雰
囲気または真空中において加熱した後、プラズマ溶射法
でアルミニウムまたはアルミニウム合金を溶射して前記
加熱セラミックス表面にアルミニウムまたはアルミニウ
ム合金の強固な接合層を形成することを特徴とするセラ
ミックスのメタライジング方法。 - 【請求項２】 セラミックス部品の表面を、不活性雰
囲気または真空中において加熱した後、プラズマ溶射法
でアルミニウムまたはアルミニウム合金を溶射して、前
記加熱セラミックス表面に厚さ１０μｍ以下のアルミニ
ウムまたはアルミニウム合金からなる第１の金属層を形
成し、該第１の金属層を冷却した後、該第１の金属層の
上に、さらに上述の溶射法で所定の厚さまでアルミニウ
ムまたはアルミニウム合金からなる第２の金属層を形成
することを特徴とするセラミックスのメタライジング方
法。 - 【請求項３】 セラミックス部品の表面を、不活性雰
囲気または真空中において加熱した後、プラズマ溶射法
でアルミニウムまたはアルミニウム合金を溶射して、前
記加熱セラミックス表面に厚さ１０μｍ以下のアルミニ
ウムまたはアルミニウム合金からなる第１の金属層を形
成した後、または前記第１の金属層を冷却し、さらにそ
の上に、上述の溶射法で所定の厚さまでアルミニウムま
たはアルミニウム合金からなる第２の金属層を形成した
後、前記第１または第２の金属層の露出面を、他の金属
部品の表面と接触させて、通常の接合法により両者を接
合することを特徴とするセラミックスー金属複合体の製
造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3083576A JPH04295069A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | セラミックスのメタライジング方法およびその利用によるセラミックスー金属複合体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3083576A JPH04295069A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | セラミックスのメタライジング方法およびその利用によるセラミックスー金属複合体の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04295069A true JPH04295069A (ja) | 1992-10-20 |
Family
ID=13806332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3083576A Pending JPH04295069A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | セラミックスのメタライジング方法およびその利用によるセラミックスー金属複合体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04295069A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2310866A (en) * | 1996-03-05 | 1997-09-10 | Sprayforming Dev Ltd | Filling porosity or voids in articles formed by spray deposition |
| US5904993A (en) * | 1994-09-22 | 1999-05-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Joint body of aluminum and silicon nitride and method of preparing the same |
| US7487585B2 (en) | 2000-09-04 | 2009-02-10 | Dowa Metaltech Co., Ltd. | Method of manufacturing a metal-ceramic circuit board |
| JP2010042422A (ja) * | 2008-08-11 | 2010-02-25 | Nisshin Steel Co Ltd | 鋼材とアルミニウム材料のろう付け接合構造およびろう付け方法 |
| JP2012525311A (ja) * | 2009-04-30 | 2012-10-22 | ツィンファ ユニバーシティ | セラミック表面の金属被覆方法及びセラミックとアルミニウムとの接合方法 |
| US8864213B2 (en) | 2011-09-28 | 2014-10-21 | Shiroki Corporation | Vehicle door frame |
-
1991
- 1991-03-22 JP JP3083576A patent/JPH04295069A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5904993A (en) * | 1994-09-22 | 1999-05-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Joint body of aluminum and silicon nitride and method of preparing the same |
| GB2310866A (en) * | 1996-03-05 | 1997-09-10 | Sprayforming Dev Ltd | Filling porosity or voids in articles formed by spray deposition |
| US7487585B2 (en) | 2000-09-04 | 2009-02-10 | Dowa Metaltech Co., Ltd. | Method of manufacturing a metal-ceramic circuit board |
| JP2010042422A (ja) * | 2008-08-11 | 2010-02-25 | Nisshin Steel Co Ltd | 鋼材とアルミニウム材料のろう付け接合構造およびろう付け方法 |
| JP2012525311A (ja) * | 2009-04-30 | 2012-10-22 | ツィンファ ユニバーシティ | セラミック表面の金属被覆方法及びセラミックとアルミニウムとの接合方法 |
| US8864213B2 (en) | 2011-09-28 | 2014-10-21 | Shiroki Corporation | Vehicle door frame |
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