JPH075405B2 - 非酸化物系セラミックスのメタライズ方法 - Google Patents
非酸化物系セラミックスのメタライズ方法Info
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- JPH075405B2 JPH075405B2 JP1192786A JP1192786A JPH075405B2 JP H075405 B2 JPH075405 B2 JP H075405B2 JP 1192786 A JP1192786 A JP 1192786A JP 1192786 A JP1192786 A JP 1192786A JP H075405 B2 JPH075405 B2 JP H075405B2
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- ceramic
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- 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
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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、非酸化物系セラミックスのメタライズ方法に
係り、特に炭化珪素焼結体に適用するのに好適なメタラ
イズ方法に関する。
係り、特に炭化珪素焼結体に適用するのに好適なメタラ
イズ方法に関する。
［従来の技術］ セラミックスは金属又は他のセラミックスと接合するこ
とにより、単独のセラミックスにはない新たな機能が生
み出され、セラミックスの応用範囲が更に拡大する。例
えばセラミックスと金属とを接合する場合、各種方法が
公知になっているが、各セラミックスの特性を考慮し、
それに適した接合方法を選定する必要がある。
とにより、単独のセラミックスにはない新たな機能が生
み出され、セラミックスの応用範囲が更に拡大する。例
えばセラミックスと金属とを接合する場合、各種方法が
公知になっているが、各セラミックスの特性を考慮し、
それに適した接合方法を選定する必要がある。
炭化珪素セラミックスのような非酸化物系セラミックス
と金属又は他のセラミックスを接合する方法として、特
開昭58-135180号公報に記載のように、セラミックス
と、金属又は他のセラミックスとの間に、Al−Si合金の
インサートを挿入し、真空中で加圧しながら約600℃に
加熱し、直接接合する方法がある。
と金属又は他のセラミックスを接合する方法として、特
開昭58-135180号公報に記載のように、セラミックス
と、金属又は他のセラミックスとの間に、Al−Si合金の
インサートを挿入し、真空中で加圧しながら約600℃に
加熱し、直接接合する方法がある。
セラミックスのメタライズ方法についても多くの方法が
提案されている。
提案されている。
特開昭59-203780号公報には、非酸化物系セラミックス
焼結体表面をアルミニウムで被覆した後アルミナ層を形
成し、このアルミナ層を金属化処理する方法が記載され
ている。この方法はメタライズ工程が２回必要で不経済
である。特開昭55-51775号公報ではMo,W等の高融点金属
粉末を非酸化物セラミックスに載置し、非酸化性雰囲気
内で加圧しつつ焼成してメタライズしている。
焼結体表面をアルミニウムで被覆した後アルミナ層を形
成し、このアルミナ層を金属化処理する方法が記載され
ている。この方法はメタライズ工程が２回必要で不経済
である。特開昭55-51775号公報ではMo,W等の高融点金属
粉末を非酸化物セラミックスに載置し、非酸化性雰囲気
内で加圧しつつ焼成してメタライズしている。
前記特開昭58-135180号公報または特開昭59-203780号公
報に記載のような非酸化性雰囲気内で加圧して接合する
方法は、複雑な形状の部材の接合に適さず、量産性も問
題がある。
報に記載のような非酸化性雰囲気内で加圧して接合する
方法は、複雑な形状の部材の接合に適さず、量産性も問
題がある。
他方、窒化物系セラミックスの金属化法としては、例え
ば特開昭59-195590号公報に記載のようにFe,Ni,Cr,Mnの
うち少なくとも１種類以上の金属成分と、C,Si,Bのうち
少なくとも１種類以上の成分を10％以下混合しと組成物
を、粉末あるいは粒の形で窒化物系セラミックス体の表
面に載置し、非酸化性または弱酸化性雰囲気下において
前記組成物を溶融させる方法があるが、炭化珪素系セラ
ミックスについては述べられない。
ば特開昭59-195590号公報に記載のようにFe,Ni,Cr,Mnの
うち少なくとも１種類以上の金属成分と、C,Si,Bのうち
少なくとも１種類以上の成分を10％以下混合しと組成物
を、粉末あるいは粒の形で窒化物系セラミックス体の表
面に載置し、非酸化性または弱酸化性雰囲気下において
前記組成物を溶融させる方法があるが、炭化珪素系セラ
ミックスについては述べられない。
しかも、この金属化方法は前記組成物を溶融させること
を特徴としているため、メタライズ温度が高く、これを
炭化珪素セラミックスに適用した場合、該セラミックス
との結合反応が過剰に進み、脆い化合物層が厚く生じて
十分なメタライズ強度が得られないことを実験により確
認した。
を特徴としているため、メタライズ温度が高く、これを
炭化珪素セラミックスに適用した場合、該セラミックス
との結合反応が過剰に進み、脆い化合物層が厚く生じて
十分なメタライズ強度が得られないことを実験により確
認した。
炭化珪素セラミックスのメタライズ方法として、特開昭
58-89154号公報記載のものではW,Mo,Ti,Mn等の粉末をセ
ラミックス表面に塗付し、これを非酸化性雰囲気内で14
00℃以上に焼成している。
58-89154号公報記載のものではW,Mo,Ti,Mn等の粉末をセ
ラミックス表面に塗付し、これを非酸化性雰囲気内で14
00℃以上に焼成している。
前記特開昭59-195590号公報及び特開昭58-99184号公報
記載の従来のメタライズ方法はセラミックス表面に塗付
した金属粉の厚さとほぼ同等の厚さがメタライズ厚さと
して形成される。
記載の従来のメタライズ方法はセラミックス表面に塗付
した金属粉の厚さとほぼ同等の厚さがメタライズ厚さと
して形成される。
一方、セラミックスと熱膨張率の異なる金属又は他のセ
ラミックスを接合する場合、接合体の熱歪みを小さくす
る方法としてメタライズ温度及びその後の接合温度をで
きるかぎり低温で行う以外にメタライズ層の厚さをでき
るかぎり薄くする必要がある。特に熱膨張率4.5×10-6/
℃と小さい炭化珪素セラミックスの場合は、メタライズ
層の厚さが10μｍ以上になるとそれによる熱歪みだけで
該セラミックスに破壊が生じることがあることを実験に
より確認した。
ラミックスを接合する場合、接合体の熱歪みを小さくす
る方法としてメタライズ温度及びその後の接合温度をで
きるかぎり低温で行う以外にメタライズ層の厚さをでき
るかぎり薄くする必要がある。特に熱膨張率4.5×10-6/
℃と小さい炭化珪素セラミックスの場合は、メタライズ
層の厚さが10μｍ以上になるとそれによる熱歪みだけで
該セラミックスに破壊が生じることがあることを実験に
より確認した。
従来メタライズ層の厚さを薄くする方法としてセラミッ
クス表面に粒径の小さい金属粉末ペーストを薄く塗付又
は印刷する方法もあるが、この場合でもメタライズ層の
厚さを10μｍ以下に制御することは極めて困難である。
クス表面に粒径の小さい金属粉末ペーストを薄く塗付又
は印刷する方法もあるが、この場合でもメタライズ層の
厚さを10μｍ以下に制御することは極めて困難である。
メタライズ層の厚さを薄く形成する方法として蒸着、イ
オンプレーティング等の方法もあるが、この方法では高
い接合強度が得られない。
オンプレーティング等の方法もあるが、この方法では高
い接合強度が得られない。
［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来技術はメタライズ層の特に厚さとそのコントロ
ールについては配慮がなされておらず、炭化珪素セラミ
ックスと金属等を接合する場合炭化珪素セラミックスに
熱応力破壊が生じ高信頼性の接合体が得られないという
問題があった。
ールについては配慮がなされておらず、炭化珪素セラミ
ックスと金属等を接合する場合炭化珪素セラミックスに
熱応力破壊が生じ高信頼性の接合体が得られないという
問題があった。
本発明の目的は、非酸化物系セラミックス、特に炭化珪
素セラミックスの表面に強固かつ耐熱性のメタライズ層
を形成するメタライズ方法を提供することにある。
素セラミックスの表面に強固かつ耐熱性のメタライズ層
を形成するメタライズ方法を提供することにある。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記の目的を達成すべくなされたもので、本
発明による非酸化物系セラミックスのメタライズ法は、
非酸化物系セラミックス燒結体の表面にクロム粉末層を
形成する工程と、不活性雰囲気又は減圧雰囲気で焼成し
前記燒結体の表面にセラミックスとクロムとの反応物を
含む層およびその上にクロム酸化物を含む未反応層を形
成する工程と、前記クロム酸化物を含む未反応層を除去
する工程と、の順次工程を含むことを特徴とするもので
ある。
発明による非酸化物系セラミックスのメタライズ法は、
非酸化物系セラミックス燒結体の表面にクロム粉末層を
形成する工程と、不活性雰囲気又は減圧雰囲気で焼成し
前記燒結体の表面にセラミックスとクロムとの反応物を
含む層およびその上にクロム酸化物を含む未反応層を形
成する工程と、前記クロム酸化物を含む未反応層を除去
する工程と、の順次工程を含むことを特徴とするもので
ある。
以下、本発明の完成に至る経緯及び実施例について詳細
に説明する。
に説明する。
本発明者らは炭化珪素セラミックス表面に各種金属粉末
を塗布し、これを非酸化性雰囲気内で加熱した場合の該
セラミックスと金属との反応状態を調べた結果、次のよ
うな新しい現象を発見した。
を塗布し、これを非酸化性雰囲気内で加熱した場合の該
セラミックスと金属との反応状態を調べた結果、次のよ
うな新しい現象を発見した。
すなわち、Ti,Zr,Nb,V等の第IVa族及び第Va族の金属を
塗布した場合、1000℃の加熱温度では反応が進まず、結
合反応を生じさせるためには1000℃を越えて該金属の融
点近くまで加熱温度を高める必要がある。しかし、加熱
温度を融点近くまで高めるとメタライズ界面に該金属の
炭化物及びシリサイド等の脆い化合物層が厚く形成し、
十分なメタライズ強度が得られないことが判明した。
塗布した場合、1000℃の加熱温度では反応が進まず、結
合反応を生じさせるためには1000℃を越えて該金属の融
点近くまで加熱温度を高める必要がある。しかし、加熱
温度を融点近くまで高めるとメタライズ界面に該金属の
炭化物及びシリサイド等の脆い化合物層が厚く形成し、
十分なメタライズ強度が得られないことが判明した。
Fe,Ni,Mn,Co等は第VIIa族及び第VIIIa族金属を塗布した
場合は、1000℃の加熱温度で該セラミックスとの結合反
応が過剰に進み、接合界面には該金属の脆いシリサイド
または炭化物層及び遊離炭素が厚く形成されて十分なメ
タライズ強度が得られないことが判明した。また、前記
金属粉によって形成されたメタライズ層の厚さは該炭化
珪素セラミックス表面の塗布、または印刷した該金属粉
末の厚さと同程度の10μｍ以上となった。このため該セ
ラミックス表面に生ずる熱応力によって該セラミックス
の破壊も生じた。
場合は、1000℃の加熱温度で該セラミックスとの結合反
応が過剰に進み、接合界面には該金属の脆いシリサイド
または炭化物層及び遊離炭素が厚く形成されて十分なメ
タライズ強度が得られないことが判明した。また、前記
金属粉によって形成されたメタライズ層の厚さは該炭化
珪素セラミックス表面の塗布、または印刷した該金属粉
末の厚さと同程度の10μｍ以上となった。このため該セ
ラミックス表面に生ずる熱応力によって該セラミックス
の破壊も生じた。
一方、Cr,Mo,W等の第VIa族金属の中で特にCr粉末を塗布
した場合には、該セラミックスの母材上にCrシリサイド
とCr炭化物との混在層、更にその外側上に一部金属クロ
ム層を含むCr反応層が全体で１〜10μｍ薄く形成される
ことが判明した。このCrシリサイド、Cr炭化物、Cr層は
該セラミックスと強固に結合されており、その厚さは塗
付したCr粉末の厚さに影響されず、加熱温度が900〜130
0℃の場合１〜10μｍと極めて薄いCrメタライズ層が形
成されることが判明した。このため、該セラミックス表
面に生ずる熱応力も小さくなり、該セラミックスの熱応
力破壊も生せずメタライズ強度が向上する原因になって
いる。すなわち、従来のメタライズ方法ではメタライズ
層の厚さは予め塗布した金属粉末の厚さによって決まる
が、本発明では塗付したCr粉末の厚さに影響されず、焼
成条件によってメタライズ層の厚さををコントロールで
きることを発見した。
した場合には、該セラミックスの母材上にCrシリサイド
とCr炭化物との混在層、更にその外側上に一部金属クロ
ム層を含むCr反応層が全体で１〜10μｍ薄く形成される
ことが判明した。このCrシリサイド、Cr炭化物、Cr層は
該セラミックスと強固に結合されており、その厚さは塗
付したCr粉末の厚さに影響されず、加熱温度が900〜130
0℃の場合１〜10μｍと極めて薄いCrメタライズ層が形
成されることが判明した。このため、該セラミックス表
面に生ずる熱応力も小さくなり、該セラミックスの熱応
力破壊も生せずメタライズ強度が向上する原因になって
いる。すなわち、従来のメタライズ方法ではメタライズ
層の厚さは予め塗布した金属粉末の厚さによって決まる
が、本発明では塗付したCr粉末の厚さに影響されず、焼
成条件によってメタライズ層の厚さををコントロールで
きることを発見した。
一方、上記の金属クロム層の外側に更にCr2O3等のクロ
ム酸化物層を一部含む未反応Cr層が比較的厚く形成され
る。この未反応Cr層は前記反応Cr層又はセラミックスと
の結合が弱く、その厚さは塗付したクロム粉末の厚さに
ほぼ比例して厚くなる。このような該末反応クロム層
は、前記クロム反応層でメタライズされた面への金属部
材の接合前に除去することによって、該金属部材の接合
強度に悪影響を及ぼさないようにすることができる。こ
の未反応Cr層を除去には、研磨、ブラシによる除去、ホ
ーニング等の方法を用いればよい。
ム酸化物層を一部含む未反応Cr層が比較的厚く形成され
る。この未反応Cr層は前記反応Cr層又はセラミックスと
の結合が弱く、その厚さは塗付したクロム粉末の厚さに
ほぼ比例して厚くなる。このような該末反応クロム層
は、前記クロム反応層でメタライズされた面への金属部
材の接合前に除去することによって、該金属部材の接合
強度に悪影響を及ぼさないようにすることができる。こ
の未反応Cr層を除去には、研磨、ブラシによる除去、ホ
ーニング等の方法を用いればよい。
本発明の該セラミックス表面へのCrメタフライズ層の形
成は、該炭化珪素系セラミックスの表面に10μｍ以上の
金属Cr粉末を塗布又は印刷し、Ar又はHe等の付活性ガス
雰囲気又は真空度が10-2Torr以下の非酸化性雰囲気内で
900℃以上1300℃以下に10分以上加熱することにより得
られる。
成は、該炭化珪素系セラミックスの表面に10μｍ以上の
金属Cr粉末を塗布又は印刷し、Ar又はHe等の付活性ガス
雰囲気又は真空度が10-2Torr以下の非酸化性雰囲気内で
900℃以上1300℃以下に10分以上加熱することにより得
られる。
前記方法により形成されタCrメタライズ層の最外層には
Cr2O3等のクロム酸化物を一部含む未反応Cr層も形成さ
れるため、該クロム酸化物層はブラシング等により除去
し、全体の厚さが10μｍ以下のCrシリサイド、Cr炭化
物、Crからなる反応層だけにすることにより強固なメタ
ライズ層が得られる。
Cr2O3等のクロム酸化物を一部含む未反応Cr層も形成さ
れるため、該クロム酸化物層はブラシング等により除去
し、全体の厚さが10μｍ以下のCrシリサイド、Cr炭化
物、Crからなる反応層だけにすることにより強固なメタ
ライズ層が得られる。
前記方法により強固なCrメタライズ層が得られるのは炭
化珪素セラミックス特有のものであることが判明した。
また、炭化珪素セラミックスの中でも焼結助剤として１
〜２重量％（以下wt％とも云う）のBeOを添加した炭化
珪素セラミックスが特に高強度のCrメタライズ層が得ら
れた。
化珪素セラミックス特有のものであることが判明した。
また、炭化珪素セラミックスの中でも焼結助剤として１
〜２重量％（以下wt％とも云う）のBeOを添加した炭化
珪素セラミックスが特に高強度のCrメタライズ層が得ら
れた。
更に本発明はZrB2を40〜60wt％含む電気抵抗が約２×10
-4Ω・cmの電気伝導性炭化珪素にも適用できる。
-4Ω・cmの電気伝導性炭化珪素にも適用できる。
なお、該セラミックス表面に形成したCrメタライズ層の
ままでは他の金属と接合するためのろう付性またははん
だ付性が十分でないため、該クロム反応層表面にCuまた
はNi層を設けた後、該金属又は他のセラミックスとろう
材により接合することが望ましい。ここで主にクロムシ
リサイド及びクロム炭化物からなる反応層でをわずかに
金属Crをその表面に含んでいた場合はCu又はNi層を容易
に形成できることを種々の実験により見出した。該Cr反
応層の表面にCuまたはNi層を形成するには、電気めっ
き、化学めっき、蒸着、スパッタリング等の方法が可能
である。更に該Cr層とCuまたはNi層との結合状態を高め
るため500〜800℃の温度で再び拡散処理を行うのが望ま
しいが、接合時にこの温度域に加熱される場合には、省
略できる。
ままでは他の金属と接合するためのろう付性またははん
だ付性が十分でないため、該クロム反応層表面にCuまた
はNi層を設けた後、該金属又は他のセラミックスとろう
材により接合することが望ましい。ここで主にクロムシ
リサイド及びクロム炭化物からなる反応層でをわずかに
金属Crをその表面に含んでいた場合はCu又はNi層を容易
に形成できることを種々の実験により見出した。該Cr反
応層の表面にCuまたはNi層を形成するには、電気めっ
き、化学めっき、蒸着、スパッタリング等の方法が可能
である。更に該Cr層とCuまたはNi層との結合状態を高め
るため500〜800℃の温度で再び拡散処理を行うのが望ま
しいが、接合時にこの温度域に加熱される場合には、省
略できる。
前記方法により炭化珪素系セラミックス表面にメタライ
ズ膜をクロムで形成後、ろう材により他の金属部材と接
合することにより、20kg/mm2以上の曲げ強度が得られ、
耐熱性も600℃以上である。
ズ膜をクロムで形成後、ろう材により他の金属部材と接
合することにより、20kg/mm2以上の曲げ強度が得られ、
耐熱性も600℃以上である。
炭化珪素系セラミックスの表面に塗付するクロム粉末の
粒径は100μｍ以下であり、好ましくは50μｍ以下が望
ましい。これより大きい粒径では、結果として、形成さ
れた金属クロム層で覆われないセラミックス面の部分が
生じ易い。また、クロム粉末の塗付厚は10μｍ以上が好
ましく、少なすぎると結果的に金属クロム層で覆われな
いセラミックス表面部ができ易く、多すぎると未反応ク
ロム層が増すだけで経済的に好ましくない。クロム粉末
は適宜のペースト状と共にペースト状に塗付するのがよ
い。
粒径は100μｍ以下であり、好ましくは50μｍ以下が望
ましい。これより大きい粒径では、結果として、形成さ
れた金属クロム層で覆われないセラミックス面の部分が
生じ易い。また、クロム粉末の塗付厚は10μｍ以上が好
ましく、少なすぎると結果的に金属クロム層で覆われな
いセラミックス表面部ができ易く、多すぎると未反応ク
ロム層が増すだけで経済的に好ましくない。クロム粉末
は適宜のペースト状と共にペースト状に塗付するのがよ
い。
クロム粉末には5wt％以下であればNi,Fe,Mn,Mo,Ti,W等
の金属が混入しても特に接合強度の低下にならないが、
その量は5wt％以下が望ましい。クロム粉末を塗付した
セラミックスを900〜1300℃に加熱する時間は10分以上
１時間以内が望ましい。なお、Cr焼成温度が900℃以下
ではCrメタライズ層が形成されず、また1300℃以上では
Crメタライズ層の厚さが10μｍ以上になり、Crメタライ
ズ層の強度が極端に低下する。
の金属が混入しても特に接合強度の低下にならないが、
その量は5wt％以下が望ましい。クロム粉末を塗付した
セラミックスを900〜1300℃に加熱する時間は10分以上
１時間以内が望ましい。なお、Cr焼成温度が900℃以下
ではCrメタライズ層が形成されず、また1300℃以上では
Crメタライズ層の厚さが10μｍ以上になり、Crメタライ
ズ層の強度が極端に低下する。
次に前記方法によって形成されたCrメタライズ層を介し
て金属又はセラミックスと接合する方法について詳細に
説明する。
て金属又はセラミックスと接合する方法について詳細に
説明する。
前記のごとくCrメタライズされた後Cu又はNi層が設けら
れた該炭化珪素セラミックス表面は軟ろう又は硬ろうに
より金属又は表面がメタライズされたセラミックス又は
ガラスと容易に接合できる。
れた該炭化珪素セラミックス表面は軟ろう又は硬ろうに
より金属又は表面がメタライズされたセラミックス又は
ガラスと容易に接合できる。
なお、該炭化珪素セラミックスと熱膨張率が異なる金属
又はセラミックスと接合する場合、該炭化珪素セラミッ
クスと金属又はセラミックスとの間に熱応力緩和作用の
ある第３の金属を介して接合することが望ましい。
又はセラミックスと接合する場合、該炭化珪素セラミッ
クスと金属又はセラミックスとの間に熱応力緩和作用の
ある第３の金属を介して接合することが望ましい。
この熱応力緩和材としては、縦弾性係数が12×103kgf/m
m2以下の金属材料またはそれらの複合材が望ましい。具
体的には銅又は銅を主成分とする複合材または銀又は銀
を主成分とする複合材が望ましい。また、これらの厚さ
は100〜1000μｍが望ましい。
m2以下の金属材料またはそれらの複合材が望ましい。具
体的には銅又は銅を主成分とする複合材または銀又は銀
を主成分とする複合材が望ましい。また、これらの厚さ
は100〜1000μｍが望ましい。
［実施例］ 実施例１ 以下、本発明の実施例を第１図により説明する。
第１図は約１重量％のBeOを添加することにより熱伝導
率が270W/m・゜Kで電気絶縁抵抗が1013Ω・cmの特性を
有する厚さ2mm、20mm角のホットプレスした炭化珪素１
と同形状のアルミナセラミックス２とを接合した接合体
の断面を示す。
率が270W/m・゜Kで電気絶縁抵抗が1013Ω・cmの特性を
有する厚さ2mm、20mm角のホットプレスした炭化珪素１
と同形状のアルミナセラミックス２とを接合した接合体
の断面を示す。
本発明は、熱伝導率が240〜270W/m・゜K、電気絶縁抵抗
が1010〜1013Ω・cmの特性を有する炭化珪素に適用する
と特に有効である。
が1010〜1013Ω・cmの特性を有する炭化珪素に適用する
と特に有効である。
前記炭化珪素系セラミックス板の一面にジメチルエチル
セルローズによりペースト状にした粒径10μｍのCr粉末
を約30μｍの厚さで全面に塗布し、これをAr雰囲気内で
1100℃、30分間焼成後自然冷却した。その結果、該セラ
ミックの母板の表面には約４μｍ厚のCrシリサイドおよ
びCr炭化物の混在層並びに金属Cr層が一部形成され、更
にその表面に厚さ約20μｍの未反応Cr層が形成された。
次に該未反応Cr層を刃物により除去し、該セラミックス
表面の反応Cr層３にNi膜４を電気めっきによって約５μ
ｍ形成した。
セルローズによりペースト状にした粒径10μｍのCr粉末
を約30μｍの厚さで全面に塗布し、これをAr雰囲気内で
1100℃、30分間焼成後自然冷却した。その結果、該セラ
ミックの母板の表面には約４μｍ厚のCrシリサイドおよ
びCr炭化物の混在層並びに金属Cr層が一部形成され、更
にその表面に厚さ約20μｍの未反応Cr層が形成された。
次に該未反応Cr層を刃物により除去し、該セラミックス
表面の反応Cr層３にNi膜４を電気めっきによって約５μ
ｍ形成した。
一方、前記アルミナセラミックス２の１面には公知の方
法によってMo-Mnメタライズ層５とNiめっき層６が形成
されているものを用いていた。
法によってMo-Mnメタライズ層５とNiめっき層６が形成
されているものを用いていた。
前記方法によって表面が金属化された両者のセラミック
スの間には熱応力を緩和するため厚さ0.6mmの銀箔７を
用いた。この銀箔を介して前記方法により金属化された
熱膨張率の異なる２つのセラミックスは銀ろう８によっ
て接合した。この接合の銀ろうの厚さは約30μｍでJIS
のBAg-8を用い、10％の水素を含むN2中で800℃でろう付
けした。
スの間には熱応力を緩和するため厚さ0.6mmの銀箔７を
用いた。この銀箔を介して前記方法により金属化された
熱膨張率の異なる２つのセラミックスは銀ろう８によっ
て接合した。この接合の銀ろうの厚さは約30μｍでJIS
のBAg-8を用い、10％の水素を含むN2中で800℃でろう付
けした。
前記方法により接合した接合体の引張強さを測定した結
果約20kgf/mm2の強さが得られた。
果約20kgf/mm2の強さが得られた。
また、前記方法で接合した接合体を700℃まで加熱後引
張強さを測定した結果でも接合強さの低下は認められず
高耐熱性であることがわかった。
張強さを測定した結果でも接合強さの低下は認められず
高耐熱性であることがわかった。
実施例２ 約5wt％のAlNを焼結助剤とする厚さ2mm、縦・横各20mm
のホットプレス製炭化珪素セラミック板の一面に前記と
同様のペースト状にした粒径が10μｍのCr粉末を約50μ
ｍの厚さで全面に塗布し、これをアルゴン雰囲気内で90
0〜1500℃の間で30分間焼成後、自然冷却した。その結
果、該セラミックス表面に厚さ約１〜15μｍのCrシリサ
イドおよびCr炭化物混在層並びに一部金属CrからなるCr
が反応層が形成され、更にその上に厚さ約30μｍの未反
応層が形成された。次に最外層に形成された該未反応Cr
層を金属ブラシにより除去し、該セラミックス表面の該
金属Cr層にNiを約５μｍ電気めっきした。
のホットプレス製炭化珪素セラミック板の一面に前記と
同様のペースト状にした粒径が10μｍのCr粉末を約50μ
ｍの厚さで全面に塗布し、これをアルゴン雰囲気内で90
0〜1500℃の間で30分間焼成後、自然冷却した。その結
果、該セラミックス表面に厚さ約１〜15μｍのCrシリサ
イドおよびCr炭化物混在層並びに一部金属CrからなるCr
が反応層が形成され、更にその上に厚さ約30μｍの未反
応層が形成された。次に最外層に形成された該未反応Cr
層を金属ブラシにより除去し、該セラミックス表面の該
金属Cr層にNiを約５μｍ電気めっきした。
上記方法により形成されたメタライズ膜に直径2mm、銅
線を銀ろうによって800℃で接合した後、これを垂直方
向に引張試験を行った。
線を銀ろうによって800℃で接合した後、これを垂直方
向に引張試験を行った。
第２図は結果として得られた加熱温度と接合強度との関
係を、また、第３図はCr層の厚さと接合強度との関係を
示すが、加熱温度が900〜1300℃のとき、また、反応Cr
層の厚さが１〜10μｍで高強度の接合を行うことができ
ることが判る。第２図、第３図で●印はセラミックス母
材破断で、○印は接合部破断である。
係を、また、第３図はCr層の厚さと接合強度との関係を
示すが、加熱温度が900〜1300℃のとき、また、反応Cr
層の厚さが１〜10μｍで高強度の接合を行うことができ
ることが判る。第２図、第３図で●印はセラミックス母
材破断で、○印は接合部破断である。
実施例３ 約40wt％のZrB2を含む電気抵抗が１×104Ω・cmの厚さ1
mm、3mm×50mmの導電性SiCセラミックスの片表面の一部
に約30μｍのCr粉末をペースト状にして約500μｍの厚
さに塗付し、これを５×104Torrの減圧下で1050℃、30
分間焼成後自然冷却した。その後、メタライズ表面のCr
酸化物層を除去し、Niめっきを約３μｍ行った。そのNi
めっきの表面に直径1mmのNi膜を銀ろう付けし、点火用
のヒータにして使用した。
mm、3mm×50mmの導電性SiCセラミックスの片表面の一部
に約30μｍのCr粉末をペースト状にして約500μｍの厚
さに塗付し、これを５×104Torrの減圧下で1050℃、30
分間焼成後自然冷却した。その後、メタライズ表面のCr
酸化物層を除去し、Niめっきを約３μｍ行った。そのNi
めっきの表面に直径1mmのNi膜を銀ろう付けし、点火用
のヒータにして使用した。
この点火用ヒータの熱サイクル試験を600℃から20℃の
温度範囲で1000回行った場合でも接合強度の低下は認め
られなかった。
温度範囲で1000回行った場合でも接合強度の低下は認め
られなかった。
［発明の効果］ 本発明によれば炭化珪素系セラミックス表面に強固に結
合されたCr反応層を形成することにより、該Cr反応層面
にCu又はNi膜を介して他の金属部材又はセラミックス部
材を強固に接合することができ、高耐熱高強度の接合体
が得られる。
合されたCr反応層を形成することにより、該Cr反応層面
にCu又はNi膜を介して他の金属部材又はセラミックス部
材を強固に接合することができ、高耐熱高強度の接合体
が得られる。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図はクロ
ム粉末を塗付した炭化珪素系セラミックス板を加熱した
温度とその結果得られた接合強度との関係を示す特性
図、第３図はCrメタライズ層の厚さと接合強度との関係
を示す特性図である。
ム粉末を塗付した炭化珪素系セラミックス板を加熱した
温度とその結果得られた接合強度との関係を示す特性
図、第３図はCrメタライズ層の厚さと接合強度との関係
を示す特性図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鴨志田 陸男 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 松坂 矯 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特公 平３−62674（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (6)
- 【請求項１】非酸化物系セラミックス燒結体の表面にク
ロム粉末層を形成する工程と、不活性雰囲気又は減圧雰
囲気で焼成し前記燒結体の表面にセラミックスとクロム
との反応物を含む層およびその上にクロム酸化物を含む
未反応層を形成する工程と、前記クロム酸化物を含む未
反応層を除去する工程と、の順次工程を含むことを特徴
とする非酸化物系セラミックスのメタライズ方法。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記非酸
化物系セラミックスが炭化物系セラミックスよりなるこ
とを特徴とする非酸化物系セラミックスのメタライズ方
法。 - 【請求項３】特許請求の範囲第２項において、前記炭化
物系セラミックスが炭化珪素よりなることを特徴とする
非酸化物系セラミックスのメタライズ方法。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項において、前記減圧
雰囲気の圧力を10-2Torr以下とすることを特徴とする非
酸化物系セラミックスのメタライズ方法。 - 【請求項５】特許請求の範囲第１項において、前記セラ
ミックスとクロムとの反応物を含む層を１〜10μｍ厚さ
に形成することを特徴とする非酸化物系セラミックスの
メタライズ方法。 - 【請求項６】特許請求の範囲第１項において、前記クロ
ム粉末をペースト状にして前記燒結体表面に塗布するこ
とを特徴とする非酸化物系セラミックスのメタライズ方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1192786A JPH075405B2 (ja) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | 非酸化物系セラミックスのメタライズ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1192786A JPH075405B2 (ja) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | 非酸化物系セラミックスのメタライズ方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62171979A JPS62171979A (ja) | 1987-07-28 |
| JPH075405B2 true JPH075405B2 (ja) | 1995-01-25 |
Family
ID=11791310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1192786A Expired - Fee Related JPH075405B2 (ja) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | 非酸化物系セラミックスのメタライズ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH075405B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5437304B2 (ja) * | 2010-04-28 | 2014-03-12 | 株式会社デンソー | 温度センサ素子及びその製造方法、温度センサ |
| CN112125705B (zh) * | 2020-09-10 | 2022-08-30 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种SiC陶瓷的防护涂层及其制备方法 |
-
1986
- 1986-01-24 JP JP1192786A patent/JPH075405B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62171979A (ja) | 1987-07-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |