JPH0725598B2 - 金属とセラミックスとの接合方法 - Google Patents
金属とセラミックスとの接合方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、金属とセラミックスとの接合方法に関するも
のである。
のである。
（従来の技術） この種の従来技術としては、本出願人等が先に出願した
特願昭61−160864号（特開昭63〜17270号）に示したも
のがある。
特願昭61−160864号（特開昭63〜17270号）に示したも
のがある。
すなわちここに示されている金属とセラミックスとの間
に、銅を介在させる金属とセラミックスとの接合方法
は、まずそのセラミックスの接合面に厚さ2mm程度の銅
板をチタン酸銅を介して載置し、大気に開放された電気
炉内において、1110℃で10分間加熱した後、炉冷して50
0℃で保持してから炉外に取り出し、次にその銅板の表
面を１〜３μｍに研磨した後、銀ろうを介して他の金属
を重合し、同じく大気に開放された電気炉内において、
700℃で10分間加熱することにより、行なわれていた。
（特願昭61−160864号の第２図参照） （発明が解決しようとする問題点） しかしながら上述した従来の金属とセラミックスとの接
合方法は、大気炉で熱処理を２回行うため、それぞれの
接合面にボイド（空所）が発生しやすい。その結果接合
強度が低い上に、接合強度のばらつきも大きく、品質が
一定しないという問題点があった。
に、銅を介在させる金属とセラミックスとの接合方法
は、まずそのセラミックスの接合面に厚さ2mm程度の銅
板をチタン酸銅を介して載置し、大気に開放された電気
炉内において、1110℃で10分間加熱した後、炉冷して50
0℃で保持してから炉外に取り出し、次にその銅板の表
面を１〜３μｍに研磨した後、銀ろうを介して他の金属
を重合し、同じく大気に開放された電気炉内において、
700℃で10分間加熱することにより、行なわれていた。
（特願昭61−160864号の第２図参照） （発明が解決しようとする問題点） しかしながら上述した従来の金属とセラミックスとの接
合方法は、大気炉で熱処理を２回行うため、それぞれの
接合面にボイド（空所）が発生しやすい。その結果接合
強度が低い上に、接合強度のばらつきも大きく、品質が
一定しないという問題点があった。
（問題点を解決するための手段） 上述の問題点を解決するため本発明においては、セラミ
ックスの上にチタン箔を載せ、その上にニッケル入り銀
ろうを重ね、その上に銅板を載せ、さらに銀ろうを介し
てニッケルを含有する球状黒鉛鋳鉄の緩和材を載せ、そ
の上に銀ろうを介して接合金属を載せ、これを無酸化炉
内において加熱接合する。
ックスの上にチタン箔を載せ、その上にニッケル入り銀
ろうを重ね、その上に銅板を載せ、さらに銀ろうを介し
てニッケルを含有する球状黒鉛鋳鉄の緩和材を載せ、そ
の上に銀ろうを介して接合金属を載せ、これを無酸化炉
内において加熱接合する。
（作 用） 上述のように本発明の接合方法は、無酸化炉で熱処理を
１回だけとしたから、大気炉で２回の熱処理を必要とし
た従来の方法と比較した場合、接合面におけるボイド
（空所）の発生が著しく少なくなる。そのため接合強度
が高くなると共に、接合強度のばらつきも小さくなり、
品質も安定する。
１回だけとしたから、大気炉で２回の熱処理を必要とし
た従来の方法と比較した場合、接合面におけるボイド
（空所）の発生が著しく少なくなる。そのため接合強度
が高くなると共に、接合強度のばらつきも小さくなり、
品質も安定する。
さらに熱処理が１回ですむため、作業が簡単になると共
に、能率も向上する。
に、能率も向上する。
また本発明においては、接合金属に銀ろうを介してニッ
ケルを含有する球状黒鉛鋳鉄を緩和材として接合したか
ら、その接合部における熱膨張率の差が小さくなり接合
条件を良くすることができる。
ケルを含有する球状黒鉛鋳鉄を緩和材として接合したか
ら、その接合部における熱膨張率の差が小さくなり接合
条件を良くすることができる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を説明する。
金属とセラミックスとが、効果的に接合されるために
は、セラミックスと接合材及び金属とに無理な残留応力
がかからないような接合材料を選択することが必要であ
る。
は、セラミックスと接合材及び金属とに無理な残留応力
がかからないような接合材料を選択することが必要であ
る。
又、金属とセラミックスとの接合強度は、それぞれの熱
膨張率に大きく左右される。一般には、セラミックスで
はその圧縮強度は、引張強度の約10倍である。したがっ
て、接合後セラミックスにわずかの圧縮応力が加わって
いる状態にすることがよいので、セラミックスの熱膨張
よりも、被接合材料のそれが僅か大きい方が好ましい。
膨張率に大きく左右される。一般には、セラミックスで
はその圧縮強度は、引張強度の約10倍である。したがっ
て、接合後セラミックスにわずかの圧縮応力が加わって
いる状態にすることがよいので、セラミックスの熱膨張
よりも、被接合材料のそれが僅か大きい方が好ましい。
このため、金属の組成を変えて熱膨張率の異なるものを
作ると共に、セラミックスの熱膨張率を調査した。
作ると共に、セラミックスの熱膨張率を調査した。
その熱膨張率試験は、熱膨張計を使用した。試験片は５
φ×20mmとし、両端を約１μに研摩した。又、試験温度
は常温から1,000℃までを測定し、昇温速度は５℃/min
で行った。第１表はそのセラミックス試験片の熱膨張率
（10-6／℃）と温度との関係を示すものである。
φ×20mmとし、両端を約１μに研摩した。又、試験温度
は常温から1,000℃までを測定し、昇温速度は５℃/min
で行った。第１表はそのセラミックス試験片の熱膨張率
（10-6／℃）と温度との関係を示すものである。
また第２表は金属材料のNi成分と熱膨張率（10-6／℃）
との関係を示す表である。
との関係を示す表である。
試験結果として、低温においては、Ni38％DCIが最も熱
膨張率は小さい値を示した。次にNi41％DCIであった。
さらにNi35％DCI,Ni44％DCI、およびNi0％DCIの順であ
った。
膨張率は小さい値を示した。次にNi41％DCIであった。
さらにNi35％DCI,Ni44％DCI、およびNi0％DCIの順であ
った。
この第２表からわかるように、300℃まではNi38％DCIは
6.5、Ni35％DCIは7.4であり、Ni29％DCIは14.2であっ
た。温度が300℃以上になると熱膨張率は大きく増加し
た。しかし、700℃まででは、Ni41％DCIは12.1で最も小
さく、Ni44％DCIのものは、次に小さな値を示した。Ni2
9％DCIのものは、18.0で最も大きな値を示した。
6.5、Ni35％DCIは7.4であり、Ni29％DCIは14.2であっ
た。温度が300℃以上になると熱膨張率は大きく増加し
た。しかし、700℃まででは、Ni41％DCIは12.1で最も小
さく、Ni44％DCIのものは、次に小さな値を示した。Ni2
9％DCIのものは、18.0で最も大きな値を示した。
第１表からわかるように、セラミックスの場合は、低温
から高温における熱膨張率が余り変化していない。熱膨
張率の最も小さいのは、SiCであり、次にA12O3そしてZr
O2の順である。すなわち、ZrO2は300℃まででは、熱膨
張率が10.0と金属材料のNi35〜44％DCIより大きく、700
℃まででは13.5でNi44％DCIの14.4の熱膨張率より僅か
小さい。
から高温における熱膨張率が余り変化していない。熱膨
張率の最も小さいのは、SiCであり、次にA12O3そしてZr
O2の順である。すなわち、ZrO2は300℃まででは、熱膨
張率が10.0と金属材料のNi35〜44％DCIより大きく、700
℃まででは13.5でNi44％DCIの14.4の熱膨張率より僅か
小さい。
以上のことから金属としてNi35％DCI〜Ni44％DCIが比較
的熱膨張率が小さく、セラミックスの熱膨張率の高いZr
O2との間の熱膨張率の差が小さいことから、熱膨張率か
ら見た接合条件としては適していると思われる。次にA1
2O3とNi35〜44％DCIとの熱膨張率が比較的近い。SiCの
場合は、熱膨張率が小さく、先に述べた金属との熱膨張
率との差が大きく接合には適していないと思われる。
的熱膨張率が小さく、セラミックスの熱膨張率の高いZr
O2との間の熱膨張率の差が小さいことから、熱膨張率か
ら見た接合条件としては適していると思われる。次にA1
2O3とNi35〜44％DCIとの熱膨張率が比較的近い。SiCの
場合は、熱膨張率が小さく、先に述べた金属との熱膨張
率との差が大きく接合には適していないと思われる。
以下、本発明による一実施例を第１図について説明す
る。図中１はセラミックス（A12O3）で、このセラミッ
クス１の上に厚さ35μｍのチタン（Ti）箔２を載せ、そ
の上に厚さ150μｍのニッケル入り銀ろう（Ag50重量
％、Zn15重量％、Cd15重量％、Cu15重量％、Ni5重量
％）３を重ね、またその上に軟金属である厚さ1mmの銅
板４を載せ、さらに銀ろう５を介して、厚さ6mmの緩和
材（ニッケルを41重量％含有する球状黒鉛鋳鉄）６を載
せ、その上に銀ろう７を介して接合金属として例えば球
状黒鉛鋳鉄８を載せ、これを無酸化炉（アルゴンガス雰
囲気の電気炉）内において、800〜1000℃に保持した後
取り出した。
る。図中１はセラミックス（A12O3）で、このセラミッ
クス１の上に厚さ35μｍのチタン（Ti）箔２を載せ、そ
の上に厚さ150μｍのニッケル入り銀ろう（Ag50重量
％、Zn15重量％、Cd15重量％、Cu15重量％、Ni5重量
％）３を重ね、またその上に軟金属である厚さ1mmの銅
板４を載せ、さらに銀ろう５を介して、厚さ6mmの緩和
材（ニッケルを41重量％含有する球状黒鉛鋳鉄）６を載
せ、その上に銀ろう７を介して接合金属として例えば球
状黒鉛鋳鉄８を載せ、これを無酸化炉（アルゴンガス雰
囲気の電気炉）内において、800〜1000℃に保持した後
取り出した。
第２図は第１図と同様の接合方法による引張試験片（寸
法単位＝mm）で、第３図はこの試験片の銅板４の厚さを
種々に変えて引張強さを測定した結果を示すものであ
る。
法単位＝mm）で、第３図はこの試験片の銅板４の厚さを
種々に変えて引張強さを測定した結果を示すものであ
る。
また第４図は第１図と同様の接合方法によって接合した
４点曲げ試験片（寸法単位＝mm）を示すもので、Ｍは中
心に位置させた接合部であり、第５図はその接合部にお
ける銅板の厚さを０〜5mmまで変化させた場合の４点曲
げ試験による曲げ強さを示すものである。
４点曲げ試験片（寸法単位＝mm）を示すもので、Ｍは中
心に位置させた接合部であり、第５図はその接合部にお
ける銅板の厚さを０〜5mmまで変化させた場合の４点曲
げ試験による曲げ強さを示すものである。
（発明の効果） 上述のように本発明の接合方法は、無酸化炉で熱処理を
１回にしたため、無酸化炉で２回の熱処理を必要とした
従来の方法と比較した場合、接合面におけるボイド（空
所）の発生が著しく少なくなる。そのため第３図および
第５図に示すように接合強度が高くなると共に、接合強
度のばらつきも小さくなり、品質も安定する。
１回にしたため、無酸化炉で２回の熱処理を必要とした
従来の方法と比較した場合、接合面におけるボイド（空
所）の発生が著しく少なくなる。そのため第３図および
第５図に示すように接合強度が高くなると共に、接合強
度のばらつきも小さくなり、品質も安定する。
さらに熱処理が１回ですむため、作業が簡単になると共
に、能率も向上するというすぐれた効果が得られる。
に、能率も向上するというすぐれた効果が得られる。
また本発明においては、接合金属に銀ろうを介してニッ
ケルを含有する球状黒鉛鋳鉄を緩和材として接合したか
ら、本発明によれば、その接合部における熱膨張率の差
が小さくなり接合条件を良くすることができるという効
果も得られる。
ケルを含有する球状黒鉛鋳鉄を緩和材として接合したか
ら、本発明によれば、その接合部における熱膨張率の差
が小さくなり接合条件を良くすることができるという効
果も得られる。
第１図は本発明接合方法の第１実施例の説明図、 第２図は引張試験片の説明図、 第３図はその引張試験片の結果を示す図表、 第４図は４点曲げ試験片の説明図、 第５図はその曲げ試験の結果を示す図表である。 １……セラミックス、２……チタン箔 ３……ニッケル入り銀ろう ４……銅板、５……銀ろう ６……緩和材、７……銀ろう ８……接合金属
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−87469（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−319275（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−215272（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】セラミックスの上にチタン箔を載せ、その
上にニッケル入り銀ろうを重ね、その上に銅板を載せ、
さらに銀ろうを介してニッケルを含有する球状黒鉛鋳鉄
の緩和材を載せ、その上に銀ろうを介して接合金属を載
せ、これを無酸化炉内において加熱接合することを特徴
とする金属とセラミックスとの接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62153240A JPH0725598B2 (ja) | 1987-06-22 | 1987-06-22 | 金属とセラミックスとの接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62153240A JPH0725598B2 (ja) | 1987-06-22 | 1987-06-22 | 金属とセラミックスとの接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63319276A JPS63319276A (ja) | 1988-12-27 |
| JPH0725598B2 true JPH0725598B2 (ja) | 1995-03-22 |
Family
ID=15558120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62153240A Expired - Lifetime JPH0725598B2 (ja) | 1987-06-22 | 1987-06-22 | 金属とセラミックスとの接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0725598B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0788263B2 (ja) * | 1985-10-10 | 1995-09-27 | トヨタ自動車株式会社 | セラミック部材と金属部材の接合構造とその接合方法 |
-
1987
- 1987-06-22 JP JP62153240A patent/JPH0725598B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63319276A (ja) | 1988-12-27 |
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