JPH0446036A - ガラス複合材およびその製造方法 - Google Patents
ガラス複合材およびその製造方法Info
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- JPH0446036A JPH0446036A JP2152040A JP15204090A JPH0446036A JP H0446036 A JPH0446036 A JP H0446036A JP 2152040 A JP2152040 A JP 2152040A JP 15204090 A JP15204090 A JP 15204090A JP H0446036 A JPH0446036 A JP H0446036A
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- glass
- composite material
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- glass composite
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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
本発明は金属基体同志を結合させたり、金属基体表面を
ガラス層でコーティングするために用いるガラス複合材
およびその製造法に関すム従来の技術 従来 金属やセラミックスなどを結合させるために多種
の封着用ガラスが開発され市販されていも これらのガ
ラスに（表 それぞれ目蛛 用途に応じて熱膨張率や軟
化点の異なるものがあ＆ −般に 鉄やステンレス鋼
を用いた基体を封着するに（よ 熱膨張率が６０〜１０
０Ｘ １０−”／覧 軟化温度が５００〜７００℃程度
のものが用いられてい本 封着ガラスの熱膨張率は 結
合させる金属基体の熱膨張率より、２０〜ＳＯｘ ｔｏ
−’／を程度小さくなるように設定されていも この理
由１表 ガラスが圧縮応力に強いことに起因すム した
がって、鉄やステンレス鋼など、比較的熱膨張率が小さ
な金属で１１ ガラス組成をコントロールすることによ
り目的とする熱膨張率のガラスを得ることが可能である
力（熱膨張率の大きな金属に対しては 優れた特性を有
する封着用ガラスが無いのが実状であった発明が解決し
ようとする課題 アルミニウム アルミニウム合血楓 および銅合金の
熱膨張率法 鉄（１２０Ｘ １０−’／ｌ： ）やステ
ンレス（１６０Ｘ １０−’／ｌ： ）の熱膨張率に比
較すると１８０〜２３０ｘ １０−’／ｌと大きく、こ
うした金属基体に適合するような封着用ガラスは開発さ
れておらず、これまでに開発されたガラスでも熱膨張率
の大きいものは１５０ｘ １０−’／ｌであム こうし
たガラスは多量のアルカリや鉛成分を含んでおり、耐水
性や機械的強度に劣っていも 本発明（友 上述した課題を解決する封着用ガラスおよ
びその製造法を提案することを目的とすも課題を解決す
るための手段 本発明はガラス買上材中凶 該ガラス質より熱膨張係数
の大きい金属粉末が分散されていることを特徴とすも
すなわ板 熱膨張率の大きい金属粉末をガラス質母材中
に分散させることにより、従来の耐水特性や機械的強度
に優れたガラスの特徴を変化させることなく熱膨張率を
大きくして、アルミニラな アルミニウム合鉦蘇 お
よび銅合金など熱膨張係数の大きな金属基体への封着を
可能にするものであム さら＆へ 上述したガラス複合体を製造する場合に 各
々の材料の混合物にコロイダルシリカ、あるいはコロイ
ダルアルミナを添加したスラリーを用いることを特徴と
するものであム 作用 本発明のガラス複合材ははガラス質母材中に熱膨張係数
の大きい金属粉末が分散されている構成によって得られ
る熱膨張率の大きなガラス複合体であａ 金属粉末はガ
ラス質母材中に分散されているたべ 耐食法 耐絶縁性
に劣ることなく封着性に優れたガラス複合体が得られも また 分散媒にコロイダルシリカあるいはコロイダルア
ルミナの無機質を用いる製造法上の特徴（未 接合基体
への塗布を容易にし しかも耐絶縁性にすぐれた複合体
を作製可能にするものであム実施例 本発明をさらに実施例により詳述すａ 本発明に用いるガラスＣＬ 市販されているガラスの
中か収 結合させる金属基体の熱膨張に合わせて選択が
可能であり、熱膨張率の大きな金属基体上に用いること
を特徴とするために 選択するガラスの線膨張率は１２
０Ｘ １０−’／ｌ：以上のガラスを用いることが望ま
しくも 上述した特性を有するガラスの粉末に これよりも熱膨
張率の大きい金属粉末を分散させて用いム 熱膨張率の
大きい金属としては アルミニウム（２３０ｘ １０−
’／ｌ ）、銅（２００ｘ １０−’／ｌ ）、黄銅（
１８０〜２３０ｘ １０−’／ｌ： ）などが選択され
も これらの金属粉末とガラスより構成されるガラス複
合体の熱膨張率は 金属とガラスの加算式によって決定
されも つまり、添加する金属粉末の量が多ければそれ
だけ熱膨張率は増加すム しかしなか収 添加量が５重量％以上を越えると、ガラ
ス複合体として金属基体に塗布した場合の流動性が低下
すること、金属粒子同志の結合が多くなり、腐食しやす
くなること、耐絶縁性が低下することなどより、最適な
添加量は５重量％以下であム また 添加Ｉが０，０５
重量％以下では 複合材として熱膨張を増大させるとい
った効果は期待できな（〜 従って、金属粉末の添加量
１１ ０．０５〜５重量％内であも 熱膨張率の大きな複合体を得るた人 できるだけ添加量
を少なくするためにも熱膨張率の大きな金属粉末を添加
することが望ましく上述した金属粉末の中でも最適な金
属は アルミニウムであム添加する金属粉末の粒径は
本発明では１１００ｕ以下であることが必要であム 金
属粉末の粒径が１００μｍ以上を超えると表面に金属が
露出するようになること、金属粒子同志の接触する確率
が高くなり絶縁性ｙａ耐食性に劣るようになることなど
の理由によム 次＆ミ ガラス複合体の製造法について述べも封着ガラ
スを基体に塗布する方法としては 水やターピネオール
などの溶媒で混合して用いるのが一般的であム 本発明のガラス複合材として（よ 従来のこうした溶媒
を用いることが可能である万丈 上述した溶媒を用いた
場合以下に示すような欠点があ４ 水は最も一般的な溶
媒である力（粘性がなく塗布が困難であること、基体に
対して結合力が弱く乾燥段階で剥離してしまうことなど
の欠点があム また ターピネオールを用いた場合（上
水を用いた場合の欠点は克服されるものへ 加熱後に
有機物であるターピネオールの未燃焼の炭素がガラス中
に残存し耐絶縁性を低下させるといった欠点を有すも そこで、ガラス粉末の溶媒にコロイダルシリカあるいは
コロイダルアルミナを用いも コロイダルシリカあるい
はコロイダルアルミナは 微粒子のシリカ粉末やアルミ
ナ粉末をコロイド状態で分散させたもので、スノーテッ
クス（日量化学製）として市販されているものを用いる
ことが可能である。
ガラス層でコーティングするために用いるガラス複合材
およびその製造法に関すム従来の技術 従来 金属やセラミックスなどを結合させるために多種
の封着用ガラスが開発され市販されていも これらのガ
ラスに（表 それぞれ目蛛 用途に応じて熱膨張率や軟
化点の異なるものがあ＆ −般に 鉄やステンレス鋼
を用いた基体を封着するに（よ 熱膨張率が６０〜１０
０Ｘ １０−”／覧 軟化温度が５００〜７００℃程度
のものが用いられてい本 封着ガラスの熱膨張率は 結
合させる金属基体の熱膨張率より、２０〜ＳＯｘ ｔｏ
−’／を程度小さくなるように設定されていも この理
由１表 ガラスが圧縮応力に強いことに起因すム した
がって、鉄やステンレス鋼など、比較的熱膨張率が小さ
な金属で１１ ガラス組成をコントロールすることによ
り目的とする熱膨張率のガラスを得ることが可能である
力（熱膨張率の大きな金属に対しては 優れた特性を有
する封着用ガラスが無いのが実状であった発明が解決し
ようとする課題 アルミニウム アルミニウム合血楓 および銅合金の
熱膨張率法 鉄（１２０Ｘ １０−’／ｌ： ）やステ
ンレス（１６０Ｘ １０−’／ｌ： ）の熱膨張率に比
較すると１８０〜２３０ｘ １０−’／ｌと大きく、こ
うした金属基体に適合するような封着用ガラスは開発さ
れておらず、これまでに開発されたガラスでも熱膨張率
の大きいものは１５０ｘ １０−’／ｌであム こうし
たガラスは多量のアルカリや鉛成分を含んでおり、耐水
性や機械的強度に劣っていも 本発明（友 上述した課題を解決する封着用ガラスおよ
びその製造法を提案することを目的とすも課題を解決す
るための手段 本発明はガラス買上材中凶 該ガラス質より熱膨張係数
の大きい金属粉末が分散されていることを特徴とすも
すなわ板 熱膨張率の大きい金属粉末をガラス質母材中
に分散させることにより、従来の耐水特性や機械的強度
に優れたガラスの特徴を変化させることなく熱膨張率を
大きくして、アルミニラな アルミニウム合鉦蘇 お
よび銅合金など熱膨張係数の大きな金属基体への封着を
可能にするものであム さら＆へ 上述したガラス複合体を製造する場合に 各
々の材料の混合物にコロイダルシリカ、あるいはコロイ
ダルアルミナを添加したスラリーを用いることを特徴と
するものであム 作用 本発明のガラス複合材ははガラス質母材中に熱膨張係数
の大きい金属粉末が分散されている構成によって得られ
る熱膨張率の大きなガラス複合体であａ 金属粉末はガ
ラス質母材中に分散されているたべ 耐食法 耐絶縁性
に劣ることなく封着性に優れたガラス複合体が得られも また 分散媒にコロイダルシリカあるいはコロイダルア
ルミナの無機質を用いる製造法上の特徴（未 接合基体
への塗布を容易にし しかも耐絶縁性にすぐれた複合体
を作製可能にするものであム実施例 本発明をさらに実施例により詳述すａ 本発明に用いるガラスＣＬ 市販されているガラスの
中か収 結合させる金属基体の熱膨張に合わせて選択が
可能であり、熱膨張率の大きな金属基体上に用いること
を特徴とするために 選択するガラスの線膨張率は１２
０Ｘ １０−’／ｌ：以上のガラスを用いることが望ま
しくも 上述した特性を有するガラスの粉末に これよりも熱膨
張率の大きい金属粉末を分散させて用いム 熱膨張率の
大きい金属としては アルミニウム（２３０ｘ １０−
’／ｌ ）、銅（２００ｘ １０−’／ｌ ）、黄銅（
１８０〜２３０ｘ １０−’／ｌ： ）などが選択され
も これらの金属粉末とガラスより構成されるガラス複
合体の熱膨張率は 金属とガラスの加算式によって決定
されも つまり、添加する金属粉末の量が多ければそれ
だけ熱膨張率は増加すム しかしなか収 添加量が５重量％以上を越えると、ガラ
ス複合体として金属基体に塗布した場合の流動性が低下
すること、金属粒子同志の結合が多くなり、腐食しやす
くなること、耐絶縁性が低下することなどより、最適な
添加量は５重量％以下であム また 添加Ｉが０，０５
重量％以下では 複合材として熱膨張を増大させるとい
った効果は期待できな（〜 従って、金属粉末の添加量
１１ ０．０５〜５重量％内であも 熱膨張率の大きな複合体を得るた人 できるだけ添加量
を少なくするためにも熱膨張率の大きな金属粉末を添加
することが望ましく上述した金属粉末の中でも最適な金
属は アルミニウムであム添加する金属粉末の粒径は
本発明では１１００ｕ以下であることが必要であム 金
属粉末の粒径が１００μｍ以上を超えると表面に金属が
露出するようになること、金属粒子同志の接触する確率
が高くなり絶縁性ｙａ耐食性に劣るようになることなど
の理由によム 次＆ミ ガラス複合体の製造法について述べも封着ガラ
スを基体に塗布する方法としては 水やターピネオール
などの溶媒で混合して用いるのが一般的であム 本発明のガラス複合材として（よ 従来のこうした溶媒
を用いることが可能である万丈 上述した溶媒を用いた
場合以下に示すような欠点があ４ 水は最も一般的な溶
媒である力（粘性がなく塗布が困難であること、基体に
対して結合力が弱く乾燥段階で剥離してしまうことなど
の欠点があム また ターピネオールを用いた場合（上
水を用いた場合の欠点は克服されるものへ 加熱後に
有機物であるターピネオールの未燃焼の炭素がガラス中
に残存し耐絶縁性を低下させるといった欠点を有すも そこで、ガラス粉末の溶媒にコロイダルシリカあるいは
コロイダルアルミナを用いも コロイダルシリカあるい
はコロイダルアルミナは 微粒子のシリカ粉末やアルミ
ナ粉末をコロイド状態で分散させたもので、スノーテッ
クス（日量化学製）として市販されているものを用いる
ことが可能である。
コロイダルシリカあるいはコロイダルアルミナを分散媒
として用いた場合の特徴１表 ガラスと混練すること
により、塗布しやすいような粘性を有すること、焼成前
でも基体に対しである程度の結合力を有すること、焼成
後もシリカやアルミナの無機質となり、耐絶縁性を低下
させるといった欠点が克服される点にあム ガラス粉末と金属粉末に コロイダルシリカあるいはコ
ロイダルアルミナ、必要に応じ水を加えて所望の粘度に
なるように調整したスラリーを用いも 以下に具体的な実施例により詳述すム 〈実施例１〉 第１表に示す組成を用いて乳鉢で混練しスラリーを調製
し總 このスラリーを用いて金属アルミニウム線φ１゜６ｍｍ
の周囲に約３ｍｍ幅でリング状に塗布し總 室温で乾燥
眞６００℃で１０分間焼成した 焼成抵 試料を顕微鏡
で亀裂の有無を観察したところ、亀裂は認められなかっ
九 熱衝撃試験を３５０℃で１５分間で加熱後、０℃の氷水
の中に投入することを１サイクルとして行１．Ｘ。
として用いた場合の特徴１表 ガラスと混練すること
により、塗布しやすいような粘性を有すること、焼成前
でも基体に対しである程度の結合力を有すること、焼成
後もシリカやアルミナの無機質となり、耐絶縁性を低下
させるといった欠点が克服される点にあム ガラス粉末と金属粉末に コロイダルシリカあるいはコ
ロイダルアルミナ、必要に応じ水を加えて所望の粘度に
なるように調整したスラリーを用いも 以下に具体的な実施例により詳述すム 〈実施例１〉 第１表に示す組成を用いて乳鉢で混練しスラリーを調製
し總 このスラリーを用いて金属アルミニウム線φ１゜６ｍｍ
の周囲に約３ｍｍ幅でリング状に塗布し總 室温で乾燥
眞６００℃で１０分間焼成した 焼成抵 試料を顕微鏡
で亀裂の有無を観察したところ、亀裂は認められなかっ
九 熱衝撃試験を３５０℃で１５分間で加熱後、０℃の氷水
の中に投入することを１サイクルとして行１．Ｘ。
１０回繰り返し後の亀裂を観察した 上述した試料（上
１０回の熱衝撃後も亀裂は観測されなかっな第１表 〈実施例２〉 実施例１と同様の材料を用（Ｘ、添加する金属アルミニ
ウムの最適量を表２に示すように検討し九コロイダルシ
リカ、純水の添加量は実施例１と同様の量を添加した低
コロイダルシリカはガラス粉末や、アルミニウム粉末
に比較して添加量が少ないことか収 アルミニウム粉末
の添加量の計算には含めなかっ九 したがって、アルミ
ニウム粉末の添加量はガラス粉末に対する添加量（重量
％）であも 試料の撃試験は 実施例１と同様にして行
なり九 表屯 ○は１０回後でも亀裂が生じな第２表 かったちへ 数値で表わしたものはその回数で亀裂が生
じたものを表わしていも 以上の結果よりアルミニウムの添加量ｉ；Ｌ Ｏ，０
５ｗｔＸより少ない場合Ｌ また５ｗｔ％の場合もガラ
ス複合体に亀裂が生ずも したがって、本発明の金属粉
末の最適な添加量ＬＬ ０．０５〜５ｗｔ％であａな
耘 第２表屯 Ｎ００１、λ ３およびＮｏ、 １２は
参考例であム 〈実施例３〉 実施例１においてアルミニウム粉末を平均粒径が１２０
μ爪２００μｍのものを用いた この試料を熱衝撃試験
を行ったとこへ１０回でも亀裂は生じなかつ丸 さらに
８０ｔ、 ８０％ＲＨの雰囲気下で実施例１の試料
とともに耐食性を検討したとこへ 平均粒径が１２０μ
へ および２００μｍのものζヨ１００時間経過抵 腐
食が観察されたのに対し実施例１０粒径が８０μｍ以下
のもの（よ 観察されなかっ九〈実施例４〉 実施例１においてアルミニウムの代わりに 銅および黄
銅粉末を用いて、試料を作製し熱衝撃試験を行ったとこ
へ どちらの試料とも１０回後でも亀裂は生じなかっな く実施例５〉 実施例１においてコロイダルシリカの代わり醜コロイダ
ルアルミナを用いてスラリーを作製ｔ、 ｆ−。
１０回の熱衝撃後も亀裂は観測されなかっな第１表 〈実施例２〉 実施例１と同様の材料を用（Ｘ、添加する金属アルミニ
ウムの最適量を表２に示すように検討し九コロイダルシ
リカ、純水の添加量は実施例１と同様の量を添加した低
コロイダルシリカはガラス粉末や、アルミニウム粉末
に比較して添加量が少ないことか収 アルミニウム粉末
の添加量の計算には含めなかっ九 したがって、アルミ
ニウム粉末の添加量はガラス粉末に対する添加量（重量
％）であも 試料の撃試験は 実施例１と同様にして行
なり九 表屯 ○は１０回後でも亀裂が生じな第２表 かったちへ 数値で表わしたものはその回数で亀裂が生
じたものを表わしていも 以上の結果よりアルミニウムの添加量ｉ；Ｌ Ｏ，０
５ｗｔＸより少ない場合Ｌ また５ｗｔ％の場合もガラ
ス複合体に亀裂が生ずも したがって、本発明の金属粉
末の最適な添加量ＬＬ ０．０５〜５ｗｔ％であａな
耘 第２表屯 Ｎ００１、λ ３およびＮｏ、 １２は
参考例であム 〈実施例３〉 実施例１においてアルミニウム粉末を平均粒径が１２０
μ爪２００μｍのものを用いた この試料を熱衝撃試験
を行ったとこへ１０回でも亀裂は生じなかつ丸 さらに
８０ｔ、 ８０％ＲＨの雰囲気下で実施例１の試料
とともに耐食性を検討したとこへ 平均粒径が１２０μ
へ および２００μｍのものζヨ１００時間経過抵 腐
食が観察されたのに対し実施例１０粒径が８０μｍ以下
のもの（よ 観察されなかっ九〈実施例４〉 実施例１においてアルミニウムの代わりに 銅および黄
銅粉末を用いて、試料を作製し熱衝撃試験を行ったとこ
へ どちらの試料とも１０回後でも亀裂は生じなかっな く実施例５〉 実施例１においてコロイダルシリカの代わり醜コロイダ
ルアルミナを用いてスラリーを作製ｔ、 ｆ−。
アルミニウムの金属線への付着は良好で、さらに６１０
℃で１０分間焼成後試料としな この試料の熱衝撃試験
を行ったとこ＆ １０回後でも亀裂は生じなかった 発明の効果 以上のよう１′−、本発明によれば ガラス粉末の中へ
ガラスより熱膨張率の大きい金属粉末を含有させるこ
とにより、これまでガラス封着が困難であった 熱膨張
率の大きいアルミニウムなどへの適用が可能となる。
℃で１０分間焼成後試料としな この試料の熱衝撃試験
を行ったとこ＆ １０回後でも亀裂は生じなかった 発明の効果 以上のよう１′−、本発明によれば ガラス粉末の中へ
ガラスより熱膨張率の大きい金属粉末を含有させるこ
とにより、これまでガラス封着が困難であった 熱膨張
率の大きいアルミニウムなどへの適用が可能となる。
Claims (6)
- （１）ガラス質母材中に、前記ガラス質より熱膨張係数
の大きい金属粉末が分散させたことを特徴とするガラス
複合材。 - （２）金属粉末の粒径が１００μｍ以下であることを特
徴とする請求項１記載のガラス複合材。 - （３）金属粉末がガラス質母材中に０．０５〜５重量％
含まれていることを特徴とする請求項１または２記載の
ガラス複合材。 - （４）金属粉末がアルミニウムであることを特徴とする
請求項１、２または３記載のガラス複合材。 - （５）ガラス粉末と金属粉末と、分散媒を加え混練の後
、金属基体に塗布し、焼成することを特徴とするガラス
複合材の製造方法。 - （６）分散媒がコロイダルシリカ、コロイダルアルミナ
よりなることを特徴とする請求項５記載のガラス複合材
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2152040A JPH0446036A (ja) | 1990-06-11 | 1990-06-11 | ガラス複合材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2152040A JPH0446036A (ja) | 1990-06-11 | 1990-06-11 | ガラス複合材およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0446036A true JPH0446036A (ja) | 1992-02-17 |
Family
ID=15531747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2152040A Pending JPH0446036A (ja) | 1990-06-11 | 1990-06-11 | ガラス複合材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0446036A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006519747A (ja) * | 2002-12-09 | 2006-08-31 | パーキンエルマー オプトエレクトロニクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コー． カーゲー | 複合体および機械的接合部の生産プロセス |
-
1990
- 1990-06-11 JP JP2152040A patent/JPH0446036A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006519747A (ja) * | 2002-12-09 | 2006-08-31 | パーキンエルマー オプトエレクトロニクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コー． カーゲー | 複合体および機械的接合部の生産プロセス |
| US7687996B2 (en) | 2002-12-09 | 2010-03-30 | Perkinelmer Optoelectronics Gmbh & Co. Kg | Compound body and a process for the production of a mechanical connection |
| US7955153B2 (en) | 2002-12-09 | 2011-06-07 | Xenon Technologies (Germany) Gmbh | Compound body and a process for the production of a mechanical connection |
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