JPH059084A - Method for joining ceramics - Google Patents
Method for joining ceramicsInfo
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- JPH059084A JPH059084A JP15630691A JP15630691A JPH059084A JP H059084 A JPH059084 A JP H059084A JP 15630691 A JP15630691 A JP 15630691A JP 15630691 A JP15630691 A JP 15630691A JP H059084 A JPH059084 A JP H059084A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 セラミックスと、セラミックスまたは金属と
の接合方法、特にセラミックス表面の金属化を容易にす
る。
【構成】 Mo粉末、またはW粉末を主体とする金属化
層中に2〜20重量%のNi粉末を添加し、還元性雰囲
気中で1300℃〜1375℃に加熱焼成し金属化を行
った後ろう付けを行う。
【効果】 従来法に比べて、金属化層中にガラスを含ま
ないため、これに付随する品質管理や工程管理が省略で
き経済的効果が大きい。
(57) [Abstract] [Purpose] To facilitate the method of joining ceramics to ceramics or metal, especially to metallize the surface of ceramics. [Structure] After adding 2 to 20% by weight of Ni powder in a metallized layer mainly composed of Mo powder or W powder and heating and firing at 1300 ° C. to 1375 ° C. in a reducing atmosphere to perform metallization Braze. [Effect] Compared with the conventional method, since the metallized layer does not contain glass, the quality control and process control associated therewith can be omitted, and the economical effect is large.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明はセラミックスとセラミ
ックス、またはセラミックスと金属の接合方法に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for joining ceramics and ceramics, or ceramics and metal.
【0002】[0002]
【従来の技術】セラミックス、特にアルミナセラミック
スとコバ−ル、Ni−Fe合金、鉄、銅、ステンレスな
どとの接合には、セラミックス表面を一旦金属化し、そ
の後相手金属とろう付けする方法が知られている。図2
は特開平2−124787号公報に示された従来のセラ
ミックスの金属化層の組成を示すものであり、図におい
て1はセラミックス、2は金属化層であり、2cはタン
グステン−ガラスより成る第1金属化層、2dはニッケ
ルより成る第2金属化層である。2. Description of the Related Art For joining ceramics, particularly alumina ceramics, to Kovar, Ni-Fe alloy, iron, copper, stainless steel, etc., a method is known in which the surface of the ceramic is once metalized and then brazed to the other metal. ing. Figure 2
Shows the composition of the conventional metallization layer of ceramics disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-124787, in which 1 is a ceramic, 2 is a metallization layer, and 2c is a tungsten-glass first layer. The metallization layer, 2d, is a second metallization layer made of nickel.
【0003】次に金属化の工程について説明する。セラ
ミックス1の表面にタングステン粉末とガラス粉末の混
合粉末を塗布した後乾燥し、第1層2cを形成する。次
いで第1層の上にニッケル、ニッケル酸化物、ニッケル
塩のうちいずれか1種、もしくは2種以上を組み合わせ
た粉末を塗布した後乾燥し、第2層2dを形成する。そ
の後1200〜1400℃の温度範囲で、かつ1<H2
/H2O<100000に調整された混合雰囲気中で焼
成を行う。Next, the metallization process will be described. A mixed powder of tungsten powder and glass powder is applied to the surface of the ceramic 1 and then dried to form a first layer 2c. Next, a powder of any one of nickel, nickel oxide, and nickel salt, or a combination of two or more thereof, is applied onto the first layer and then dried to form the second layer 2d. After that, in the temperature range of 1200 to 1400 ° C., and 1 <H 2
/ H 2 O <100,000 is fired in a mixed atmosphere.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】この金属化層の第1層
を形成する組成には、ガラス粉末が用いられており、こ
のガラス粉末の融点、粒径及びタングステン粉末との重
量比により、金属化層そのものの特性が大きく変化す
る。また、ガラスの組成により焼成温度や焼成雰囲気も
限定される。このためガラスを用いることにより要する
品質管理や、製造工程管理に多大の経費を要するという
問題があった。Glass powder is used in the composition forming the first layer of the metallized layer. The glass powder is used depending on its melting point, particle size and weight ratio to the tungsten powder. The characteristics of the chemical conversion layer itself change greatly. The firing temperature and firing atmosphere are also limited depending on the composition of the glass. For this reason, there has been a problem that a great deal of cost is required for quality control and manufacturing process control required by using glass.
【0005】この発明は上記のような、問題点を解消す
るためになされたもので、金属化組成物中にガラス粉末
を用いない、セラミックスの金属化方法を提供すること
を目的としている。The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a method for metallizing ceramics which does not use glass powder in the metallizing composition.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明に係るセラミッ
クスの接合の方法は、モリブデン粉末、またはタングス
テン粉末を主体とする金属化組成物を第1層とし、次に
この金属化組成物中に限定された量のニッケル粉末を添
加した金属化組成物を第2層として、これを焼成するこ
とによりセラミックスを金属化した後、Ag−Cu共晶
ろうなどのろう材を用いてろう付け接合するものであ
る。The method for joining ceramics according to the present invention is characterized in that a metallized composition mainly containing molybdenum powder or tungsten powder is used as a first layer, and then the metallized composition is limited to this metallized composition. A metallized composition to which a specified amount of nickel powder has been added is used as a second layer, and this is fired to metallize the ceramics, and then brazed using a brazing material such as an Ag-Cu eutectic braze. Is.
【0007】[0007]
【作用】この発明にかかる第1金属化層は、セラミック
スとの強固な結合をもたらし、第2金属化層は第1金属
化層と良く結合すると同時に、ろう材による濡れ性を向
上させる。The first metallization layer according to the present invention provides a strong bond with the ceramics, the second metallization layer bonds well with the first metallization layer, and at the same time improves the wettability by the brazing material.
【0008】[0008]
実施例1.以下にこの発明の一実施例を図について説明
する。図1において、1は92重量%のAl2O3を含有
する10×10×30mmのアルミナセラミックスであ
る。この正方形の表面上に80重量%のMo粉末と20
重量%のMn粉末から成る第1金属化層2aを約30μ
mの厚さで印刷塗布した。更にその上に3.5重量%の
Ni粉末と77.2重量%のMo粉末と19.3重量%
のMn粉末から成る第2金属化層2bを約1.5μmの
厚さで印刷塗布した。これを露点が約30℃のN2−H2
混合ガス雰囲気中で、1325℃で30分焼成した。こ
のような処理をした金属化面に、Ag−Cu共晶ろうを
置き、H2 ガス中で800℃,15分間加熱してろう材
を溶融した。室温に冷却後、ろう材の流れの程度を観察
するために試料を切断して、金属化面とろう材の間の接
触角を測定したところ、35゜であった。Example 1. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, 1 is a 10 × 10 × 30 mm alumina ceramic containing 92% by weight of Al 2 O 3 . 80% by weight of Mo powder and 20 on the surface of this square
Approximately 30 μ of the first metallization layer 2a composed of Mn powder of weight%
It was applied by printing at a thickness of m. Furthermore, 3.5 wt% Ni powder, 77.2 wt% Mo powder and 19.3 wt%
The second metallization layer 2b made of Mn powder of No. 2 was printed and applied in a thickness of about 1.5 μm. N 2 -H 2 dew point it is about 30 ° C.
Firing was performed at 1325 ° C. for 30 minutes in a mixed gas atmosphere. An Ag—Cu eutectic braze was placed on the metallized surface treated in this way, and heated at 800 ° C. for 15 minutes in H 2 gas to melt the brazing filler metal. After cooling to room temperature, the sample was cut to observe the extent of braze flow and the contact angle between the metallized surface and the braze was measured to be 35 °.
【0009】一方、上記の通り金属化された2つのセラ
ミックスの試験片の間にAg−Cu共晶ろうを挟み、H
2 ガス中で800℃,15分間加熱することによりろう
付け接合を行った。この接合体の機械的接合強度を3点
曲げにより測定したところ、16.5kg/mm2 であ
った。強度試験を終えた試験片の接合部を切断して走査
型電子顕微鏡で接合部断面を観察したところ、良好な金
属化層の上をAg−Cu共晶ろうが良く流れていること
が確認された。On the other hand, an Ag-Cu eutectic brazing material is sandwiched between two metallized ceramic test pieces as described above, and H
Brazing was performed by heating at 800 ° C. for 15 minutes in 2 gases. When the mechanical bonding strength of this bonded body was measured by three-point bending, it was 16.5 kg / mm 2 . When the joint of the test piece after the strength test was cut and the cross section of the joint was observed with a scanning electron microscope, it was confirmed that the Ag-Cu eutectic braze was well flowing on the good metallization layer. It was
【0010】実施例2.実施例1の第1金属化層の上
に、20重量%のNiと64重量%のMoと16重量%
のMnから成る第2金属化層を約15μmの厚さで印刷
塗布し、これを露点30℃のN2−H2混合ガス雰囲気中
で、1300℃で30分間焼成してセラミックスを金属
化した。この金属化したセラミックスを使って、実施例
1と同じようにして、金属化面上のろう材の流れの程度
を示す接触角と、機械的接合強度を測定したところ、接
触角は0゜,強度20.4kg/mm2 であった。ま
た、実施例1と同様に接合部断面を観察したところ、第
2金属化層の部分の金属結晶が粗大化しているのが見ら
れ、第2金属化層にこれ以上のNiを含有することは好
ましくないことがわかった。Embodiment 2. On top of the first metallization layer of Example 1, 20 wt% Ni, 64 wt% Mo and 16 wt%
The second metallization layer made of Mn was printed and applied in a thickness of about 15 μm, and this was fired at 1300 ° C. for 30 minutes in a N 2 —H 2 mixed gas atmosphere with a dew point of 30 ° C. to metallize the ceramics. .. Using this metallized ceramic, the contact angle showing the flow degree of the brazing material on the metallized surface and the mechanical bonding strength were measured in the same manner as in Example 1, and the contact angle was 0 °. The strength was 20.4 kg / mm 2 . Further, when the cross section of the joint portion was observed in the same manner as in Example 1, it was found that the metal crystals in the portion of the second metallization layer were coarsened, and that the second metallization layer contained more Ni. Turned out to be unfavorable.
【0011】実施例3.第2金属化層の組成として、2
重量%のNiと78.4重量%のMoと19.6重量%
のMnを用いて、実施例1と同じ処理をしたとき、接触
角は127゜,接合強度は17.5kg/mm2 であっ
た。Embodiment 3. The composition of the second metallization layer is 2
Wt% Ni, 78.4 wt% Mo and 19.6 wt%
When the same treatment as in Example 1 was performed using Mn of, the contact angle was 127 ° and the bonding strength was 17.5 kg / mm 2 .
【0012】実施例4.第1金属化層の組成として、9
0重量%のW粉末と10重量%のFe粉末とから成る組
成物を用い、第2の金属化層として5重量%のNiと8
5.5重量%のWと9.5重量%のFeとから成る組成
物を用いて、露点約30℃のN2−H2ガス雰囲気中で1
375℃,30分間の金属化焼成を行ったものでは、接
触角は33゜,接合強度は17.3kg/mm2 であっ
た。Embodiment 4. The composition of the first metallization layer is 9
A composition consisting of 0 wt% W powder and 10 wt% Fe powder was used, with 5 wt% Ni and 8 as the second metallization layer.
A composition consisting of 5.5 wt% W and 9.5 wt% Fe was used in an N 2 —H 2 gas atmosphere with a dew point of about 30 ° C.
In the case where metallization baking was performed at 375 ° C. for 30 minutes, the contact angle was 33 ° and the bonding strength was 17.3 kg / mm 2 .
【0013】比較例として、金属化の標準的な仕様とさ
れている方法で接合したものの強度を測定した。実施例
1のアルミナセラミックス表面に80重量%Mo−20
重量%のMnを印刷塗布し、露点が約30℃のN2−H2
混合ガス雰囲気中で1450℃,30分間焼成し、この
表面にNiめっきを施し、H2 ガス中で900℃,30
分間シンタ−処理をした後、Ag−Cu共晶ろうにてろ
う付けした。この接合強度は、17.2kg/mm2で
あった。As a comparative example, the strength of the jointed parts was measured by a method which is a standard specification of metallization. 80% by weight of Mo-20 on the surface of the alumina ceramics of Example 1.
It applied by printing wt% of Mn, dew point of about 30 ℃ N 2 -H 2
The mixture is baked in a mixed gas atmosphere at 1450 ° C. for 30 minutes, Ni is plated on the surface, and 900 ° C. in H 2 gas at 30 ° C.
After sintering for a minute, they were brazed with Ag-Cu eutectic brazing. The bonding strength was 17.2 kg / mm 2 .
【0014】[0014]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、金属
化組成物中にガラスを含有しないため、これに付随する
品質管理や、製造工程管理が簡易化され、かつ従来と同
程度の接合強度が得られる効果がある。As described above, according to the present invention, since the metallized composition does not contain glass, the quality control and manufacturing process control associated therewith are simplified, and the same level as in the prior art is obtained. There is an effect that the bonding strength can be obtained.
【図1】本発明の実施例1による金属化層の組成を示す
断面図図である。1 is a cross-sectional view showing the composition of a metallization layer according to Example 1 of the present invention.
【図2】従来の金属化層の組成を示す断面図図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the composition of a conventional metallization layer.
1 セラミックス 2 金属化層 2a Mo−Mn層 2b Mo−Mn−Ni層 2c W−ガラス層 2d Ni層 1 Ceramics 2 Metallized Layer 2a Mo-Mn Layer 2b Mo-Mn-Ni Layer 2c W-Glass Layer 2d Ni Layer
フロントページの続き (72)発明者 河原 一雄 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機 株式会社材料研究所内 (72)発明者 森脇 紀元 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機 株式会社材料研究所内Front page continuation (72) Inventor Kazuo Kawahara 8-1-1 Tsukaguchihonmachi, Amagasaki City Mitsubishi Electric Corporation Materials Research Laboratory (72) Inventor Kimoto Moriwaki 8-1-1 Tsukaguchihonmachi, Amagasaki Materials Mitsubishi Electric Corporation In the laboratory
Claims (1)
はタングステン粉末を主体とする第1金属化組成物を塗
布し、この金属化組成物中に2〜20重量%のニッケル
粉末を添加した第2の金属化組成物を塗布し、還元性雰
囲気中で1300〜1375℃に加熱してセラミックス
表面を金属化したのち、ろう付け操作を経て接合するこ
とを特徴とするセラミックスの接合方法。Claim: What is claimed is: 1. A first metallization composition comprising molybdenum powder or tungsten powder as a main component is applied to a ceramic surface, and 2 to 20% by weight of nickel powder is added to the metallization composition. The method for joining ceramics, comprising applying the second metallized composition described above, heating at 1300 to 1375 ° C. in a reducing atmosphere to metallize the surfaces of the ceramics, and then performing a brazing operation to perform the joining.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15630691A JPH059084A (en) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | Method for joining ceramics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15630691A JPH059084A (en) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | Method for joining ceramics |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH059084A true JPH059084A (en) | 1993-01-19 |
Family
ID=15624919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15630691A Pending JPH059084A (en) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | Method for joining ceramics |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH059084A (en) |
-
1991
- 1991-06-27 JP JP15630691A patent/JPH059084A/en active Pending
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