JPH06263555A - セラミックスと金属との接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 酸化物セラミックスに対しても良好なヌレ性
を示し、高強度の接合が可能なセラミックスと金属との
接合方法を提供すること。 【構成】 アルミナ或いはジルコニア等の酸化物セラミ
ックスと、コバール或いは４２アロイ等のニッケルと鉄
系の合金とを、銀と銅の共晶組成からなる２枚の層の間
に、ロウ全体量の４〜８重量％になるように秤量した活
性金属であるタンタルの箔を介在させた３層構造のロウ
を用いて接合する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミックスと金属と
の接合方法に関し、特にアルミナ或いはジルコニア等の
酸化物セラミックスと、コバール或いは４２アロイ等の
ニッケルと鉄系の合金との接合方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】従来、例えばアルミナ或い
はジルコニア等の酸化物セラミックスと、コバール或い
は４２アロイ等のニッケルと鉄系の合金とを接合する方
法としては、高融点金属法と呼ばれる方法が採用されて
いた。

【０００３】かかる方法は、先ずセラミックス表面にモ
リブテンとマンガン、或いはニッケルとタングステン等
のメタライズ層を形成し、該メタライズ層が形成された
セラミックスと金属とを、銀と銅、ニッケルと金、或い
はそのそれぞれの成分からなるロウを用いて接合するも
のである。

【０００４】しかしながら、上記した接合方法にあって
は、メタライズ層を形成する工程等を含むことから、そ
の製造工程が長く歩留りを悪化させていたと共に、その
製造原価は高いものであった。

【０００５】また、近年においては、従来より使用され
ている上記銀と銅との共晶組成のロウ中に、活性金属で
あるチタンを含有させたロウが出現し、該ロウを使用し
てセラミックス表面にメタライズ層を形成することな
く、セラミックスと金属とを接合することがなされてい
る。

【０００６】しかしながら、上記したチタンを含有させ
たロウにあっては、窒化珪素やサイアロン等の非酸化物
セラミックスに対しては良好なヌレ性を示すが、酸化物
セラミックスに対しては上記非酸化物セラミックスに比
べヌレ性が悪く、付着するものの構造物に必要な強度が
得られなかった。

【０００７】本発明は、上述した従来技術が有する課題
に鑑みなされたものであって、その目的は、酸化物セラ
ミックスに対しても良好なヌレ性を示し、高強度の接合
が可能なセラミックスと金属との接合方法を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、種々の試
験・研究の結果、銀、銅及び活性金属であるタンタルを
含有させたロウを用いて、セラミックスと金属とを接合
すると、セラミックスへのロウのヌレ性が改善され、金
属との接合が高強度でなされることを見いだし本発明を
完成した。

【０００９】即ち、本発明は、セラミックスと金属と
を、銀と銅の共晶組成からなる２枚の層の間に、柔軟性
のあるタンタルの箔を介在させた３層構造のロウを用い
て、接合するセラミックスと金属との接合方法である。

【００１０】上記した本発明にかかるセラミックスと金
属との接合方法によれば、活性金属であるタンタルを、
銀と銅の共晶組成からなる２枚の層の間に介在させた３
層構造のロウを用いて接合するため、該中間層として挿
入されたタンタルが、接合する金属側に全て流れ取られ
てしまうことがなく、その結果、タンタルがロウをセラ
ミックスに十分にヌレさせる作用を果たし、金属との高
強度な接合が可能となる。

【００１１】ここで、上記ロウ中のタンタルの割合は、
ロウ全体量の４〜８重量％であることが望ましい。これ
は、４重量％に満たないタンタルの割合では、ロウのセ
ラミックスへのヌレ性を改善させる効果が現れないため
であり、また８重量％を越えると、存在するタンタルの
ためにロウ自体が脆くなり、接合強度が低下してしまう
ためである。

【００１２】また、本発明において接合するセラミック
スは、アルミナ或いはジルコニア等の酸化物セラミック
スであることが望ましく、また接合する金属は、コバー
ル或いは４２アロイ等のニッケルと鉄系の合金であるこ
とが望ましい。これは、本発明は、もともとこれらのセ
ラミックスと金属とを高強度で接合できる方法を提供す
ることを目的としてなされたものであり、上記本発明の
作用・効果が、これらのセラミックスと金属との接合に
おいて、特に有効に発揮されるためである。但し、他の
セラミックス、或いは他の金属との接合に、本発明にか
かる接合方法を利用することも、当然本発明に含まれ
る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を挙げ、本発明を詳細
に説明する。

【００１４】（株）日本セラテック社製のアルミナ或い
はジルコニア（共に３×４×２０ｍｍ）と、住友特殊金
属（株）社製のコバール或いは４２アロイ（共に３×４
×２０ｍｍ）とを、その３×４ｍｍの面において、下記
に示す種々のロウを用いて接合した。

【００１５】−実施例１〜８− ３×４ｍｍ角で、その厚みが１００μｍの銀と銅の共晶
組成物（銀７２重量％、銅２８重量％）２枚の間に、ロ
ウ全重量に対し、４或いは８重量％になるようにその厚
みを調整した、３×４ｍｍ角のタンタル箔を挟んだ３層
構造のロウを用いて上記セラミックスと金属とを接合し
た。

【００１６】−比較例１〜８− ３×４ｍｍ角で、その厚みが１００μｍの銀と銅の共晶
組成物（銀７２重量％、銅２８重量％）２枚の間に、ロ
ウ全重量に対し、２或いは１０重量％になるようにその
厚みを調整した、３×４ｍｍ角のタンタル箔を挟んだ３
層構造のロウを用いて上記セラミックスと金属とを接合
した。

【００１７】−比較例９〜１２− 銀と銅の共晶組成からなるロウ中に、ロウ全重量に対
し、８重量％になるように秤量したタンタルを溶融混合
し、銀、銅及びタンタルの合金とし、該合金を用いて上
記セラミックスと金属とを接合した。

【００１８】なお、各々の接合条件は、いずれも１０^-5
Ｔｏｒｒ以下の真空中において、８５０°Ｃで１５分間
加熱することにより行なった。

【００１９】得られたセラミックスと金属との接合体
を、冷却した後、各々の接合体の接合強度を測定した。
接合強度は、室温（２２°Ｃ）で、ＪＩＳ Ｒ １６０
１に基づく４点曲げ試験法で求めた。測定結果を、表１
に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１より、本発明にかかるセラミックスと
金属との接合方法により得られた接合体（実施例１〜
８）は、その接合強度が、９０〜１００ＭＰａと高い値
を示し、実用強度である５０ＭＰａを満たす接合体とな
ることが判明する。

【００２２】これに対し、ロウ中のタンタルの含有量
が、少な過ぎる場合、及び多過ぎる場合（比較例１〜
８）には、共にその接合強度が低いものとなることが判
明する。また、タンタルの含有量が適当なものであって
も、そのロウの構造が合金となったものを使用した場合
（比較例９〜１２）には、やはりその接合強度が低いも
のとなることが判明する。

【００２３】

【発明の効果】以上、説明した本発明にかかるセラミッ
クスと金属との接合方法によれば、アルミナ或いはジル
コニア等の酸化物セラミックスと、コバール或いは４２
アロイ等のニッケルと鉄系の合金とを接合する場合であ
っても、その両者を高強度で接合することが可能とな
る。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミックスと金属とを、銀と銅の共晶
   組成からなる２枚の層の間に、活性金属であるタンタル
   の箔を介在させた３層構造のロウを用いて接合すること
   を特徴とする、セラミックスと金属との接合方法。
2. 【請求項２】 上記ロウ中のタンタルの割合が、ロウ全
   体量の４〜８重量％であることを特徴とする、請求項１
   記載のセラミックスと金属との接合方法。
3. 【請求項３】 上記セラミックスが、アルミナ或いはジ
   ルコニア等の酸化物セラミックスであることを特徴とす
   る、請求項１又は２記載のセラミックスと金属との接合
   方法。
4. 【請求項４】 上記セラミックスに接合する金属が、コ
   バール或いは４２アロイ等のニッケルと鉄系の合金であ
   ることを特徴とする、請求項１、２又は３記載のセラミ
   ックスと金属との接合方法。