JPH0451518B2 - - Google Patents
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- JPH0451518B2 JPH0451518B2 JP11903884A JP11903884A JPH0451518B2 JP H0451518 B2 JPH0451518 B2 JP H0451518B2 JP 11903884 A JP11903884 A JP 11903884A JP 11903884 A JP11903884 A JP 11903884A JP H0451518 B2 JPH0451518 B2 JP H0451518B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、フアインセラミツク材料として機械
工業、電子工業等の分野で精密加工品として用い
られる炭化珪素質焼結体（以下単にSiCという）
の改良に関するものである。
工業、電子工業等の分野で精密加工品として用い
られる炭化珪素質焼結体（以下単にSiCという）
の改良に関するものである。
最近、機械工業、電子工業をはじめとするあら
ゆる産業分野で工業材料に対して要求される課題
が拡大し、従来は金属やプラスチツクで十分であ
つた部材も耐熱性や耐酸化性等の点から使用限界
が生ずるに至り、フアインセラミツク材料が使用
されるようになつて来ている。しかしながら、フ
アインセラミツク材料は優れた諸性能を有するも
のの、靭性が金属に劣りかつ高い硬度を有するた
め、機械加工や接着接合などが困難であつた。
ゆる産業分野で工業材料に対して要求される課題
が拡大し、従来は金属やプラスチツクで十分であ
つた部材も耐熱性や耐酸化性等の点から使用限界
が生ずるに至り、フアインセラミツク材料が使用
されるようになつて来ている。しかしながら、フ
アインセラミツク材料は優れた諸性能を有するも
のの、靭性が金属に劣りかつ高い硬度を有するた
め、機械加工や接着接合などが困難であつた。
このような状況下にありながら、フアインセラ
ミツク材料は集積回路基板、精密ベアリング、ガ
スタービンなどの精密加工品への応用が拡大する
に伴い、他の材料と同様な精密仕上げが行われる
ようになり、切削、研摩のように単に素材の一部
を除去するだけでなく、メタライズや接合のよう
に他の物質を付着させることの必要性が高まつて
来ている。そこで、上記要請に対し、特に炭化珪
素質焼結体表面をメタライズ（金属化）する方法
として、特開昭55−113683号公報及び特開昭57−
160906号公報に記載の方法が提案されている。
ミツク材料は集積回路基板、精密ベアリング、ガ
スタービンなどの精密加工品への応用が拡大する
に伴い、他の材料と同様な精密仕上げが行われる
ようになり、切削、研摩のように単に素材の一部
を除去するだけでなく、メタライズや接合のよう
に他の物質を付着させることの必要性が高まつて
来ている。そこで、上記要請に対し、特に炭化珪
素質焼結体表面をメタライズ（金属化）する方法
として、特開昭55−113683号公報及び特開昭57−
160906号公報に記載の方法が提案されている。
しかるに、前者即ち特開昭55−11383号公報に
開示されている技術は、周期律表第４族−第７族
に属するタングステンやニツケル等の粉末を少く
とも一種以上混合したメタライズペースト（金属
化用組成物）を、SiC焼結体表面に塗布し、非酸
化性雰囲気中で焼成する金属化する方法である。
しかしながら、この方法によれば前記金属でSiC
焼結体表面がメタライズされるに際してSiCの分
解を起し、ひいてはSiC焼結体表面からメタライ
ズ被膜が剥離するなどの欠点がある。
開示されている技術は、周期律表第４族−第７族
に属するタングステンやニツケル等の粉末を少く
とも一種以上混合したメタライズペースト（金属
化用組成物）を、SiC焼結体表面に塗布し、非酸
化性雰囲気中で焼成する金属化する方法である。
しかしながら、この方法によれば前記金属でSiC
焼結体表面がメタライズされるに際してSiCの分
解を起し、ひいてはSiC焼結体表面からメタライ
ズ被膜が剥離するなどの欠点がある。
又、後者即ち特開昭57−160906号公報に開示さ
れている技術は、SiCメタライズ層がCuを主成分
とし、これにMn又はMn化合物などの珪化物を
形成する金属元素を含有することを特徴としてい
る。しかしながら、上記メタライズ層は、銅を主
成分とするものであるから前掲の特開昭55−
113683号のものよりは強い密着強度を得られるも
のの、その応用範囲には限界がある。すなわち銅
の熱膨張率は16×10-6／℃であり、SiCの熱膨張
率が４×10-6／℃程度のため、かなり差異がある
ので、高温下で使用した場合、熱膨張率の差によ
つてSiC層からメタライズ層が剥離することが考
えられる。
れている技術は、SiCメタライズ層がCuを主成分
とし、これにMn又はMn化合物などの珪化物を
形成する金属元素を含有することを特徴としてい
る。しかしながら、上記メタライズ層は、銅を主
成分とするものであるから前掲の特開昭55−
113683号のものよりは強い密着強度を得られるも
のの、その応用範囲には限界がある。すなわち銅
の熱膨張率は16×10-6／℃であり、SiCの熱膨張
率が４×10-6／℃程度のため、かなり差異がある
ので、高温下で使用した場合、熱膨張率の差によ
つてSiC層からメタライズ層が剥離することが考
えられる。
上記の従来技術の欠点を解消するには次の３点
について改良することが必要である。すなわち、 (イ) SiC焼結体表面に不純分が存在していないこ
と、 (ロ) SiCとメタライズすべき金属の熱膨張率が近
似であること、 (ハ) SiCと金属のなじみがよくかつ相互にぬれ性
があること、 本発明は、以上の３点について改善を加えるた
めになされたものである。
について改良することが必要である。すなわち、 (イ) SiC焼結体表面に不純分が存在していないこ
と、 (ロ) SiCとメタライズすべき金属の熱膨張率が近
似であること、 (ハ) SiCと金属のなじみがよくかつ相互にぬれ性
があること、 本発明は、以上の３点について改善を加えるた
めになされたものである。
一般に、接着が強固に行われるためには固体上
に液体がぬれることが必要であることは良く知ら
れているが、この他になじみがよく併も熱膨張係
数が同程度であることが必要な条件であると考え
られる。
に液体がぬれることが必要であることは良く知ら
れているが、この他になじみがよく併も熱膨張係
数が同程度であることが必要な条件であると考え
られる。
本発明は、斯かる知見に基づいてなされたもの
であり、その要旨とするところは、炭化珪素を主
成分とする炭化珪素質焼結体の表面にアルゴンガ
ス及び酸素ガス雰囲気中で珪素をターゲツトとし
てスパツタリング法により酸化珪素被膜を形成
し、該酸化珪素被膜の表面に蒸着法又はスパツタ
リング法によりAl、Ti、Ｖ、Cr、Mn、Fe、Co、
Ni、Cu、Zn、Ge、Nb、Mo、Pd、Ag、In、
Sn、Te、Hf、Ta、Ｗ、Pt、Au、Pbから選ばれ
た金属被膜を形成することにある。
であり、その要旨とするところは、炭化珪素を主
成分とする炭化珪素質焼結体の表面にアルゴンガ
ス及び酸素ガス雰囲気中で珪素をターゲツトとし
てスパツタリング法により酸化珪素被膜を形成
し、該酸化珪素被膜の表面に蒸着法又はスパツタ
リング法によりAl、Ti、Ｖ、Cr、Mn、Fe、Co、
Ni、Cu、Zn、Ge、Nb、Mo、Pd、Ag、In、
Sn、Te、Hf、Ta、Ｗ、Pt、Au、Pbから選ばれ
た金属被膜を形成することにある。
本発明において、前記酸化珪素被膜の表面に蒸
着法又はスパツタリング法により金属被膜を形成
する場合の金属としてAl、Ti、Ｖ、Cr、Mn、
Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ge、Nb、Mo、Pd、
Ag、In、Sn、Te、Hf、Ta、Ｗ、Pt、Au、Pb
を選んだ理由は、これらの金属が上記(ロ)(ハ)の条件
にかなう特性即ち熱膨張率やなじみ、ぬれの点で
SiCに適性を有するからである。
着法又はスパツタリング法により金属被膜を形成
する場合の金属としてAl、Ti、Ｖ、Cr、Mn、
Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ge、Nb、Mo、Pd、
Ag、In、Sn、Te、Hf、Ta、Ｗ、Pt、Au、Pb
を選んだ理由は、これらの金属が上記(ロ)(ハ)の条件
にかなう特性即ち熱膨張率やなじみ、ぬれの点で
SiCに適性を有するからである。
以上の構成になる本発明の方法を図によつて説
明すると、先ず第２図に示す如く、SiC焼結体１
の表面に例えばスパツタリング法により約10μm
の酸化シリコン層２を形成する。この場合の雰囲
気は酸素を含むアルゴンガスである。次に、この
酸化シリコン層の表面に例えばスパツタリング法
により第１図に示す金属層３を形成する。この２
層構造にする利点は、SiC上に化学的な安定な
SiO2層を形成することにより、金属層との反応
による接着強度低下を抑制できることにある。
又、SiO2層は金属との密着性が良いことを利用
したものである。酸化シリコン層はスパウタリン
グ法によれば雰囲気ガスの調整により連続的に組
成を変化させることができる。なお、上記金属の
うち、Ｗ、Ta、Mo等は高温で使用するものに、
又Al、Sn等の低温で使用するものに向いている。
明すると、先ず第２図に示す如く、SiC焼結体１
の表面に例えばスパツタリング法により約10μm
の酸化シリコン層２を形成する。この場合の雰囲
気は酸素を含むアルゴンガスである。次に、この
酸化シリコン層の表面に例えばスパツタリング法
により第１図に示す金属層３を形成する。この２
層構造にする利点は、SiC上に化学的な安定な
SiO2層を形成することにより、金属層との反応
による接着強度低下を抑制できることにある。
又、SiO2層は金属との密着性が良いことを利用
したものである。酸化シリコン層はスパウタリン
グ法によれば雰囲気ガスの調整により連続的に組
成を変化させることができる。なお、上記金属の
うち、Ｗ、Ta、Mo等は高温で使用するものに、
又Al、Sn等の低温で使用するものに向いている。
また、SiC焼結体を得るには、例えばβ型結晶
よりなる炭化珪素100（重量）部に対し、ほう素
0.1（重量）％と、炭素２（重量）％とを添加し、
均一に混合した出発原料を所定の形状にした生成
形体を得て、非酸化性ガス雰囲気中で1700〜2300
℃で焼結し、嵩密度3.10g／cm3のSiC焼結体を得
る。
よりなる炭化珪素100（重量）部に対し、ほう素
0.1（重量）％と、炭素２（重量）％とを添加し、
均一に混合した出発原料を所定の形状にした生成
形体を得て、非酸化性ガス雰囲気中で1700〜2300
℃で焼結し、嵩密度3.10g／cm3のSiC焼結体を得
る。
本発明の最も代表的な実施例を次に挙げる。
SiC焼結体の表面上の不純分や汚れを取除くため
HFを10％含む水溶液で洗滌した後、マグネトロ
ンスパツタ装置中でシリコンをターゲツトとし、
アルゴンガスに10％の酸素ガスを混合したガスに
より0.01Torrの圧力下でSiC焼結体基板温度600
〜700℃の範囲で２時間スパツタリングした。こ
の時の酸化シリコン膜の厚さは約10μmであつた。
次に、タングステンをターゲツトとし、アルゴン
雰囲気中0.01Torrの圧力下でスパツタリングを
２時間行い、約5μmのタングステン膜を得た。
SiC焼結体の表面上の不純分や汚れを取除くため
HFを10％含む水溶液で洗滌した後、マグネトロ
ンスパツタ装置中でシリコンをターゲツトとし、
アルゴンガスに10％の酸素ガスを混合したガスに
より0.01Torrの圧力下でSiC焼結体基板温度600
〜700℃の範囲で２時間スパツタリングした。こ
の時の酸化シリコン膜の厚さは約10μmであつた。
次に、タングステンをターゲツトとし、アルゴン
雰囲気中0.01Torrの圧力下でスパツタリングを
２時間行い、約5μmのタングステン膜を得た。
この焼結体の表面同志をろう付けにより接合し
たところ、極めて容易に強固な接着を行うことが
できた。この接着強度を引張強度として測定した
ところ、30〜45Kg／mm2の値を得た。この強度は従
来法によるメタライズ層を有するSiC焼結体のろ
う付け品の約2.5倍に当る。
たところ、極めて容易に強固な接着を行うことが
できた。この接着強度を引張強度として測定した
ところ、30〜45Kg／mm2の値を得た。この強度は従
来法によるメタライズ層を有するSiC焼結体のろ
う付け品の約2.5倍に当る。
また、本発明ではSiO2被膜を形成するのに、
Siターゲツトを用い、雰囲気のアルゴンガス中へ
酸素を含有させてスパツタリングする方法をとつ
ているが、これはSiO2をターゲツトとしアルゴ
ンガス雰囲気中でスパツタリングしても同様の結
果が得られた。
Siターゲツトを用い、雰囲気のアルゴンガス中へ
酸素を含有させてスパツタリングする方法をとつ
ているが、これはSiO2をターゲツトとしアルゴ
ンガス雰囲気中でスパツタリングしても同様の結
果が得られた。
上記実施例の効果によつて明らかなように、本
発明の方法によればSiC表面SiO2被膜を介して強
固な接着を持つた金属被膜を得ることができるの
で、機械工業、電子工業など多くの分野で使用さ
れる精密加工品の素材として最適なフアインセラ
ミツク材料を提供することができる。
発明の方法によればSiC表面SiO2被膜を介して強
固な接着を持つた金属被膜を得ることができるの
で、機械工業、電子工業など多くの分野で使用さ
れる精密加工品の素材として最適なフアインセラ
ミツク材料を提供することができる。
第１図は本発明によつてメタライズされたSiC
焼結体の断面図、第２図はその中間工程品の断面
図である。 １……SiC焼結体基板、２……酸化シリコン被
膜、３……金属被膜。
焼結体の断面図、第２図はその中間工程品の断面
図である。 １……SiC焼結体基板、２……酸化シリコン被
膜、３……金属被膜。
Claims (1)
- １ 炭化珪素を主成分とする炭化珪素質焼結体の
表面にアルゴンガス及び酸素ガス雰囲気中で珪素
をターゲツトしてスパツタリング法により酸化珪
素被膜を形成し、該酸化珪素被膜の表面に蒸着法
又はスパツタリング法によりAl、Ti、Ｖ、Cr、
Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ge、Nb、Mo、
Pd、Ag、In、Sn、Te、Hf、Ta、Ｗ、Pt、Au、
Pbから選ばれた金属被膜を形成することを特徴
とする炭化珪素質焼結体表面メタライズ形成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11903884A JPS60264381A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 炭化珪素質焼結体表面メタライズ形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11903884A JPS60264381A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 炭化珪素質焼結体表面メタライズ形成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60264381A JPS60264381A (ja) | 1985-12-27 |
| JPH0451518B2 true JPH0451518B2 (ja) | 1992-08-19 |
Family
ID=14751412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11903884A Granted JPS60264381A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | 炭化珪素質焼結体表面メタライズ形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60264381A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0679992B2 (ja) * | 1987-06-17 | 1994-10-12 | 日本碍子株式会社 | 金属・セラミック複合体 |
-
1984
- 1984-06-12 JP JP11903884A patent/JPS60264381A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60264381A (ja) | 1985-12-27 |
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