JPH075408B2 - セラミックスのメタライズ組成物、メタライズ方法及びメタライズ製品 - Google Patents
セラミックスのメタライズ組成物、メタライズ方法及びメタライズ製品Info
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- JPH075408B2 JPH075408B2 JP61014181A JP1418186A JPH075408B2 JP H075408 B2 JPH075408 B2 JP H075408B2 JP 61014181 A JP61014181 A JP 61014181A JP 1418186 A JP1418186 A JP 1418186A JP H075408 B2 JPH075408 B2 JP H075408B2
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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
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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- 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
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/51—Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal
- C04B41/5133—Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal with a composition mainly composed of one or more of the refractory metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
- C04B41/81—Coating or impregnation
- C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
- C04B41/88—Metals
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- Inorganic Chemistry (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は窒化物，酸化物などの各種のセラミツクスの表
面をメタライズ（金属化）するための新規な組成物と、
それを用いたメタライズ方法及びそれらを適用したメタ
ライズ製品に関するものである。
面をメタライズ（金属化）するための新規な組成物と、
それを用いたメタライズ方法及びそれらを適用したメタ
ライズ製品に関するものである。
従来より、数％以上のSiO2成分を含むアルミナセラミツ
クスの場合には、Mo,Mnおよびフリツト成分を混合した
粉末のペーストを用い、湿水素中1300〜1500℃の温度範
囲で焼付けて、セラミツクス表面をメタライズする方法
としていわゆるMo−Mn法が実施されて来た。しかしなが
らSi3N4,AlN,サイアロン，部分安定化ジルコニアなどの
一連の新しく開発されて来た窒化物や酸化物の強度の優
れたセラミツクス焼結体や、99.0％以上の純度を有する
高純度アルミナ焼結体やサフアイヤ等を対象として、強
固な結合力を有するメタライズ技術は未だ確立されてい
なかつた。その為、これらのセラミツクスと金属とをろ
う材によつてろう付接合する際の前段階の処理として、
前記Mo−Mn法の如く実用性のあるメタライズ方法の開発
が要求されて来た。
クスの場合には、Mo,Mnおよびフリツト成分を混合した
粉末のペーストを用い、湿水素中1300〜1500℃の温度範
囲で焼付けて、セラミツクス表面をメタライズする方法
としていわゆるMo−Mn法が実施されて来た。しかしなが
らSi3N4,AlN,サイアロン，部分安定化ジルコニアなどの
一連の新しく開発されて来た窒化物や酸化物の強度の優
れたセラミツクス焼結体や、99.0％以上の純度を有する
高純度アルミナ焼結体やサフアイヤ等を対象として、強
固な結合力を有するメタライズ技術は未だ確立されてい
なかつた。その為、これらのセラミツクスと金属とをろ
う材によつてろう付接合する際の前段階の処理として、
前記Mo−Mn法の如く実用性のあるメタライズ方法の開発
が要求されて来た。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、
本発明のメタライズ組成物は、NbあるいはCrの何れか１
種又は２種以上を13.0〜25.0重量％,Zr,TiあるいはHfの
中から選ばれる何れか１種を0.5〜8.0重量％,Cを1.5〜
3.5重量％,Siを1.5〜3.5重量％，さらにSiC化合物を18.
0重量％以下、Fe,Co,Cu,Mn,Pd,Pt,Ag,Al,Rh,Ru,Au,ある
いはＶの中から選ばれる何れか１種又は２種以上を10.0
重量％以下、W,Ta,Reあるい或はOsの中から選ばれる何
れか１種又は２種以上を22.0重量％以下含み、残部実質
的にNi及び不可避的不純物からなることを特徴としてお
り、好適成分範囲として、Nbを3.0〜22.0重量％,Crを2
0.0重量％以下とし、NbとCrとの合計を15.0〜22.0重量
％,Zrを1.0〜5.0重量％,Cを1.5〜3.5重量％,Siを1.5〜
3.5重量％,SiCウイスカーを0.5〜18.0重量％,Wを22重量
％以下含み、残部実質的にNi及び不可避的不純物からな
ることを特徴とするメタライズ組成物である。
本発明のメタライズ組成物は、NbあるいはCrの何れか１
種又は２種以上を13.0〜25.0重量％,Zr,TiあるいはHfの
中から選ばれる何れか１種を0.5〜8.0重量％,Cを1.5〜
3.5重量％,Siを1.5〜3.5重量％，さらにSiC化合物を18.
0重量％以下、Fe,Co,Cu,Mn,Pd,Pt,Ag,Al,Rh,Ru,Au,ある
いはＶの中から選ばれる何れか１種又は２種以上を10.0
重量％以下、W,Ta,Reあるい或はOsの中から選ばれる何
れか１種又は２種以上を22.0重量％以下含み、残部実質
的にNi及び不可避的不純物からなることを特徴としてお
り、好適成分範囲として、Nbを3.0〜22.0重量％,Crを2
0.0重量％以下とし、NbとCrとの合計を15.0〜22.0重量
％,Zrを1.0〜5.0重量％,Cを1.5〜3.5重量％,Siを1.5〜
3.5重量％,SiCウイスカーを0.5〜18.0重量％,Wを22重量
％以下含み、残部実質的にNi及び不可避的不純物からな
ることを特徴とするメタライズ組成物である。
本発明のメタライズ方法は前記の本発明のメタライズ組
成物の成分の合金の粉末あるいは一部か全部を混合して
なる粉末をセラミツクスの表面に塗布し、非酸化性雰囲
気中で溶融あるいは半溶融させて、セラミツクスの表面
を金属化させることを特徴としている。
成物の成分の合金の粉末あるいは一部か全部を混合して
なる粉末をセラミツクスの表面に塗布し、非酸化性雰囲
気中で溶融あるいは半溶融させて、セラミツクスの表面
を金属化させることを特徴としている。
本発明のメタライズ製品とは、前記の本発明のメタライ
ズ組成物を用い、前記の本発明メタライズ組成物と本発
明方法とを適用してセラミツクスの表面を金属化させ、
あるいはさらに、Ni,Co,Ag,Au,Pt,Pd,Rh,Ruなどを被覆
処理をしたことを特徴としている。
ズ組成物を用い、前記の本発明メタライズ組成物と本発
明方法とを適用してセラミツクスの表面を金属化させ、
あるいはさらに、Ni,Co,Ag,Au,Pt,Pd,Rh,Ruなどを被覆
処理をしたことを特徴としている。
本発明の対象とするセラミツクスとしてはSi3N4,AlN,サ
イアロン,Al2O3あるいはMgOなどの窒化物や酸化物のセ
ラミツクスである。
イアロン,Al2O3あるいはMgOなどの窒化物や酸化物のセ
ラミツクスである。
本発明組成物中のNbはNiと共晶を形成して融点を下げる
働きがある。又、両者の間の金属間化合物Ni3Nbは結晶
方位によつては室温でも大きな塑性を示すことが出来る
ので溶融あるいは半溶融させて形成させた金属化層に塑
性を付与することが出来、セラミツクスと金属化層との
間の熱膨張収縮の差によつて生じる残留応力を緩和して
結合力を高めることが出来る。さらにNbはZrほどではな
いが活性な元素の１つであり、セラミツクスと反応して
珪化物，窒化物，酸化物などを作り易く金属化層とセラ
ミツクスとの結合力を強め、又多量に配合することが出
来るので溶融初期あるいは半溶融の時期にセラミツクス
との濡れ性を保ちペーストの塗布面積よりも溶着面積が
収縮してしまわないようにするうえで、極めて有効な元
素である。
働きがある。又、両者の間の金属間化合物Ni3Nbは結晶
方位によつては室温でも大きな塑性を示すことが出来る
ので溶融あるいは半溶融させて形成させた金属化層に塑
性を付与することが出来、セラミツクスと金属化層との
間の熱膨張収縮の差によつて生じる残留応力を緩和して
結合力を高めることが出来る。さらにNbはZrほどではな
いが活性な元素の１つであり、セラミツクスと反応して
珪化物，窒化物，酸化物などを作り易く金属化層とセラ
ミツクスとの結合力を強め、又多量に配合することが出
来るので溶融初期あるいは半溶融の時期にセラミツクス
との濡れ性を保ちペーストの塗布面積よりも溶着面積が
収縮してしまわないようにするうえで、極めて有効な元
素である。
CrはNiと広い成分範囲で固溶体を作る元素であり、融点
を下げる効果がある。又、Nb同様に活性な元素であるの
で、セラミツクスに対する濡れ性を改善し、セラミツク
スと反応して珪化物，窒化物，酸化物を作り易くセラミ
ツクスとの結合力を強化する効果がある。しかし、Nbの
ようにメタライズ層の塑性を高める効果は無いので、あ
まり多量に含有させるとセラミツクスと反応して生成さ
れる上記のCrの化合物やCrカーバイドが硬く脆いために
メタライズ層にクラツクを生じやすくなる。又Crはメタ
ライズ層表面に高温800℃以上の空気中で緻密なCrに富
んだ酸化皮膜を形成し、酸化を防止したり、あるいは耐
食性を向上させるうえで有効な元素である。そのため本
発明においてはNbあるいはCrの何れか１種あるいは２種
を、セラミツクスと反応し過ぎず、かつ融点を適度に下
げる範囲として、13.0〜25.0重量％の範囲で配合する。
さらにNbは前記の理由により、若干量でもメタライズ層
のセラミツクスとの熱膨張収縮の差によつて生じる残留
応力や歪を吸収緩和してCrのみを配合した場合にしばし
ば発生するメタライズ層中のマイクロクラツクの発生を
防ぐ効果があるので、好適成分範囲としてはNbを必ず配
合させて、3.0〜22.0％（以下重量％の重量を省略。）,
Crを20.0％以下とし、NbとCrとの合計を15.0〜22.0％の
範囲とするのが好ましい。
を下げる効果がある。又、Nb同様に活性な元素であるの
で、セラミツクスに対する濡れ性を改善し、セラミツク
スと反応して珪化物，窒化物，酸化物を作り易くセラミ
ツクスとの結合力を強化する効果がある。しかし、Nbの
ようにメタライズ層の塑性を高める効果は無いので、あ
まり多量に含有させるとセラミツクスと反応して生成さ
れる上記のCrの化合物やCrカーバイドが硬く脆いために
メタライズ層にクラツクを生じやすくなる。又Crはメタ
ライズ層表面に高温800℃以上の空気中で緻密なCrに富
んだ酸化皮膜を形成し、酸化を防止したり、あるいは耐
食性を向上させるうえで有効な元素である。そのため本
発明においてはNbあるいはCrの何れか１種あるいは２種
を、セラミツクスと反応し過ぎず、かつ融点を適度に下
げる範囲として、13.0〜25.0重量％の範囲で配合する。
さらにNbは前記の理由により、若干量でもメタライズ層
のセラミツクスとの熱膨張収縮の差によつて生じる残留
応力や歪を吸収緩和してCrのみを配合した場合にしばし
ば発生するメタライズ層中のマイクロクラツクの発生を
防ぐ効果があるので、好適成分範囲としてはNbを必ず配
合させて、3.0〜22.0％（以下重量％の重量を省略。）,
Crを20.0％以下とし、NbとCrとの合計を15.0〜22.0％の
範囲とするのが好ましい。
Zr,TiあるいはHfは非常に活性な元素であり、NbやCr以
上にセラミツクスとの反応性に富んでいるため、セラミ
ツクス表面より内部0.01〜0.05mm程度まで拡散してセラ
ミツクスとメタライズ層との界面のセラミツクス側にこ
れら元素の珪化物，窒化物，酸化物を形成することが出
来るのでセラミツクスとメタライズ層との間の結合力を
著しく向上させることが出来る。しかしながらあまり多
量に含有させると硬質で脆いNiとの化合物を形成した
り、メタライズ組成物の溶融温度を上げてしまい、流動
性を低下させて、メタライズ層に微細な空隙を形成させ
たりして、かえつて悪影響を及ぼすので本発明ではこれ
ら３元素を単独あるいは共存させて0.5〜8.0％の範囲内
で配合する。
上にセラミツクスとの反応性に富んでいるため、セラミ
ツクス表面より内部0.01〜0.05mm程度まで拡散してセラ
ミツクスとメタライズ層との界面のセラミツクス側にこ
れら元素の珪化物，窒化物，酸化物を形成することが出
来るのでセラミツクスとメタライズ層との間の結合力を
著しく向上させることが出来る。しかしながらあまり多
量に含有させると硬質で脆いNiとの化合物を形成した
り、メタライズ組成物の溶融温度を上げてしまい、流動
性を低下させて、メタライズ層に微細な空隙を形成させ
たりして、かえつて悪影響を及ぼすので本発明ではこれ
ら３元素を単独あるいは共存させて0.5〜8.0％の範囲内
で配合する。
これらZr,Ti,Hfの３元素の中ではZrが最少の量で最も効
果的にNiの融点を低下させることが出来るし、又、Hfは
高価な金属であり、TiはZrに比較して活性がやや低い元
素であるため、Zrを好適な成分元素として用いるのが好
ましい。
果的にNiの融点を低下させることが出来るし、又、Hfは
高価な金属であり、TiはZrに比較して活性がやや低い元
素であるため、Zrを好適な成分元素として用いるのが好
ましい。
また、本発明を実施してメタライズ層をセラミツクスの
表面に溶着させる際の高温の、雰囲気中には残存O2が大
体において多少存在するのでZrはこのO2と結合し易く、
0.5％程度ではメタライズ層の特性が不安定となり易
く、又、６％程度を越えると残存O2と結合して生成する
Zr酸化物がメタライズ層中の溶融成分の流動性，濡れ性
を損うこととなり、緻密なメタライズ層の形成を妨げる
ので好ましくない。そのため好適成分範囲として、1.0
〜5.0％の範囲のZrを配合することが好ましい。
表面に溶着させる際の高温の、雰囲気中には残存O2が大
体において多少存在するのでZrはこのO2と結合し易く、
0.5％程度ではメタライズ層の特性が不安定となり易
く、又、６％程度を越えると残存O2と結合して生成する
Zr酸化物がメタライズ層中の溶融成分の流動性，濡れ性
を損うこととなり、緻密なメタライズ層の形成を妨げる
ので好ましくない。そのため好適成分範囲として、1.0
〜5.0％の範囲のZrを配合することが好ましい。
ＣはSiと共にメタライズ組成物の溶融温度を低下させる
元素である。但し、Ｃだけでは溶着温度を1200℃程度ま
で低下させることは出来ずSiと共存させる必要がある。
例えばSi3N4などは窒素や不活性のAr気流中などでなけ
れば1250℃程度の温度からSiとＮとに分解し始め、また
高純度Al2O3についても1200℃以上では酸化雰囲気でな
ければ表面が一部還元され始めるのでメタライズするた
めにこれ以上の高温で処理することは好ましくない。
又、Siはメタライズ組成物の溶融状態での流動性を上げ
るのに非常に有効な元素であるが、あまり多重に含有さ
せるとメタライズ層中に硬くて脆い珪化物を多量に形成
させてしまい機械的性質を劣化させたり、クラツクを生
じるのでSiのみを大量に加えて溶融温度を下げることは
出来ない。以上の理由により本発明においては、Ｃを1.
5〜3.5％,Siを1.5〜3.5％の範囲内で共存するように配
合する。
元素である。但し、Ｃだけでは溶着温度を1200℃程度ま
で低下させることは出来ずSiと共存させる必要がある。
例えばSi3N4などは窒素や不活性のAr気流中などでなけ
れば1250℃程度の温度からSiとＮとに分解し始め、また
高純度Al2O3についても1200℃以上では酸化雰囲気でな
ければ表面が一部還元され始めるのでメタライズするた
めにこれ以上の高温で処理することは好ましくない。
又、Siはメタライズ組成物の溶融状態での流動性を上げ
るのに非常に有効な元素であるが、あまり多重に含有さ
せるとメタライズ層中に硬くて脆い珪化物を多量に形成
させてしまい機械的性質を劣化させたり、クラツクを生
じるのでSiのみを大量に加えて溶融温度を下げることは
出来ない。以上の理由により本発明においては、Ｃを1.
5〜3.5％,Siを1.5〜3.5％の範囲内で共存するように配
合する。
さらに本発明においては、SiC化合物を18.0％以下の任
意の範囲で配合することができるが、SiC化合物は本発
明のメタライズ組成物と濡れ性が良く、一部は反応して
溶融してしまいＣとSiの安定な供給源となり得るので、
メタライズ処理の際、温度の変動，ばらつきによつてＣ
やSiが不足して溶融しにくい場合とか、あるいは雰囲気
中の残存O2によりＣがCO2ガスとなつて損耗して不足す
る場合にはこのSiC化合物より、SiとＣとがその処理温
度で平衡する量まで溶出することが出来、安定な製品を
得ることが出来る。又、SiCは本来熱膨張係数が小さく
（5.5×10-6/℃）メタライズ層中に残存分布するSiCは
メタライズ層の熱膨張係数を低下させてSi3N4（3.2×10
-6/℃），サイアロン（3.2×10-6/℃）,Al2O3（6.5×10
-6/℃）の熱膨張係数の値に近づけ、残留応力や歪を減
じることが出来るので有効である。18％を越えて配合す
るとメタライズ層中に残存するSiC化合物や他金属元素
とのSi,Cの硬くて脆い化合物の量が多くなり過ぎメタラ
イズ層の柔軟性を損い劣化させるので18％以下とする。
SiC化合物としては単なる粉末粒子よりも、転位を含ま
ない直径0.01μｍ程度以下の機械的な性質の極めて優れ
た引張強さ1,000kg/mm2もの値を有するSiCウイスカーを
好適SiC成分化合物として用いるのが好ましく、上記のS
iやＣの安定供給源としての役割のためにも0.5％以上と
し、18％以下を好適成分範囲とするのが好ましい。
意の範囲で配合することができるが、SiC化合物は本発
明のメタライズ組成物と濡れ性が良く、一部は反応して
溶融してしまいＣとSiの安定な供給源となり得るので、
メタライズ処理の際、温度の変動，ばらつきによつてＣ
やSiが不足して溶融しにくい場合とか、あるいは雰囲気
中の残存O2によりＣがCO2ガスとなつて損耗して不足す
る場合にはこのSiC化合物より、SiとＣとがその処理温
度で平衡する量まで溶出することが出来、安定な製品を
得ることが出来る。又、SiCは本来熱膨張係数が小さく
（5.5×10-6/℃）メタライズ層中に残存分布するSiCは
メタライズ層の熱膨張係数を低下させてSi3N4（3.2×10
-6/℃），サイアロン（3.2×10-6/℃）,Al2O3（6.5×10
-6/℃）の熱膨張係数の値に近づけ、残留応力や歪を減
じることが出来るので有効である。18％を越えて配合す
るとメタライズ層中に残存するSiC化合物や他金属元素
とのSi,Cの硬くて脆い化合物の量が多くなり過ぎメタラ
イズ層の柔軟性を損い劣化させるので18％以下とする。
SiC化合物としては単なる粉末粒子よりも、転位を含ま
ない直径0.01μｍ程度以下の機械的な性質の極めて優れ
た引張強さ1,000kg/mm2もの値を有するSiCウイスカーを
好適SiC成分化合物として用いるのが好ましく、上記のS
iやＣの安定供給源としての役割のためにも0.5％以上と
し、18％以下を好適成分範囲とするのが好ましい。
Fe,Co,Cu,Mn,Pd,Pt,Ag,Al,Rh,Ru,AuあるいはＶはいずれ
も、本発明組成物の主要成分であるNi,Cr,Nb,Zr,Ti,Si
などを固溶したり、共晶を形成したりして、合金化し易
いので10.0％以下の任意の範囲で配合することが出来る
が、これを越えて配合すると、メタライズ表面の凹凸を
大きくしたり、表面の光沢を損つたり、メタライズ層と
セラミツクスとの結合力を低下させたりするので好まし
くない。
も、本発明組成物の主要成分であるNi,Cr,Nb,Zr,Ti,Si
などを固溶したり、共晶を形成したりして、合金化し易
いので10.0％以下の任意の範囲で配合することが出来る
が、これを越えて配合すると、メタライズ表面の凹凸を
大きくしたり、表面の光沢を損つたり、メタライズ層と
セラミツクスとの結合力を低下させたりするので好まし
くない。
本発明組成物のW,Ta,ReあるいはOsは何れも極めて融点
の高い元素であり、本発明組成物の他の成分元素が1200
〜1300℃程度で溶解しても溶融し切つてしまうことはな
いので充填材料成分として用いることが出来る。これら
の元素は又いずれも熱膨張係数が4.5〜6.6×10-6/℃の
範囲の小さな値を有する金属であり、充填材料成分とし
て単独あるいは共存させて22.0％以下の範囲内で配合
し、メタライズ層の熱膨張係数を調整したり、あるいは
耐熱性を上げたりすることが出来る。但し、あまりに多
量に含有させるとメタライズ層の柔軟性を損うので上記
範囲を越えて配合することはかえつて不利となる。
の高い元素であり、本発明組成物の他の成分元素が1200
〜1300℃程度で溶解しても溶融し切つてしまうことはな
いので充填材料成分として用いることが出来る。これら
の元素は又いずれも熱膨張係数が4.5〜6.6×10-6/℃の
範囲の小さな値を有する金属であり、充填材料成分とし
て単独あるいは共存させて22.0％以下の範囲内で配合
し、メタライズ層の熱膨張係数を調整したり、あるいは
耐熱性を上げたりすることが出来る。但し、あまりに多
量に含有させるとメタライズ層の柔軟性を損うので上記
範囲を越えて配合することはかえつて不利となる。
本発明のメタライズ組成物を各種のセラミツクスに溶着
させる本発明方法は、前記の如き組成の150メツシユ以
下、好ましくは325メツシユ以下、さらに微細なパター
ンをメタライズにより形成させるには、500メツシユ以
下の合金粉末あるいは一部か全部を混合してなる粉末に
適度な流動性とセラミツクス表面への付着力とを付与す
るために、粘結剤としてエチルセルロース系，アクリル
系などのビークルを混合してペースト状とし、スクリー
ン印刷，刷毛，へらなどによる塗布技法を用いて、セラ
ミツクスの所定の面に塗布し、乾燥後、Ar,N2,H2,真空
などの非酸化性雰囲気中で1200〜1300℃の温度範囲で５
〜25分間保持して溶融あるいは半溶融状態にして、メタ
ライズ層を溶着して形成させる方法である。
させる本発明方法は、前記の如き組成の150メツシユ以
下、好ましくは325メツシユ以下、さらに微細なパター
ンをメタライズにより形成させるには、500メツシユ以
下の合金粉末あるいは一部か全部を混合してなる粉末に
適度な流動性とセラミツクス表面への付着力とを付与す
るために、粘結剤としてエチルセルロース系，アクリル
系などのビークルを混合してペースト状とし、スクリー
ン印刷，刷毛，へらなどによる塗布技法を用いて、セラ
ミツクスの所定の面に塗布し、乾燥後、Ar,N2,H2,真空
などの非酸化性雰囲気中で1200〜1300℃の温度範囲で５
〜25分間保持して溶融あるいは半溶融状態にして、メタ
ライズ層を溶着して形成させる方法である。
前記の本発明組成物を用いて、本発明の方法によつて表
面を金属化させたSi3N4,サイアロン,AlN,部分安定化ジ
ルコニア，高純度Al2O3などのセラミツクス焼結体は、
さらにそのうえにNi,Co,Ag,Au,Pt,Pd,Rh,Ruなどの耐酸
化性のある金属を溶融，無電解，電解などのメツキ法、
蒸着、スパツターなどの物理的コーテイング法などによ
つて0.001〜0.010mm程度被覆することにより、銀ろう、
金ろう、ニツケルろう、パラジウムろう、銅ろうなどを
用いてろう付する際にろう付炉の雰囲気中の残存O2によ
り活性な元素が酸化されて、メタライズ層の表面に酸化
物を形成し、上記ろう材の流れ性を悪化させるのを防ぐ
ことが出来る。このような本発明のメタライズ面を有す
るセラミツクス製品は各種の実用金属や合金、例えば、
銅，コバール，タングステン，モリブデン，銀，アルミ
ニウム及びこれらの金属の合金や、さらに、硬質の熱膨
張係数の大きな金属や合金には、上記の金属や合金を中
間緩衝材料としてセラミツクスとの間に挾んでろう付す
ることも出来るので、インコネル，耐熱鋼，ハステロ
イ，炭素鋼などとろう付することも可能である。
面を金属化させたSi3N4,サイアロン,AlN,部分安定化ジ
ルコニア，高純度Al2O3などのセラミツクス焼結体は、
さらにそのうえにNi,Co,Ag,Au,Pt,Pd,Rh,Ruなどの耐酸
化性のある金属を溶融，無電解，電解などのメツキ法、
蒸着、スパツターなどの物理的コーテイング法などによ
つて0.001〜0.010mm程度被覆することにより、銀ろう、
金ろう、ニツケルろう、パラジウムろう、銅ろうなどを
用いてろう付する際にろう付炉の雰囲気中の残存O2によ
り活性な元素が酸化されて、メタライズ層の表面に酸化
物を形成し、上記ろう材の流れ性を悪化させるのを防ぐ
ことが出来る。このような本発明のメタライズ面を有す
るセラミツクス製品は各種の実用金属や合金、例えば、
銅，コバール，タングステン，モリブデン，銀，アルミ
ニウム及びこれらの金属の合金や、さらに、硬質の熱膨
張係数の大きな金属や合金には、上記の金属や合金を中
間緩衝材料としてセラミツクスとの間に挾んでろう付す
ることも出来るので、インコネル，耐熱鋼，ハステロ
イ，炭素鋼などとろう付することも可能である。
本発明によつて、従来製造の困難であつた結合力が強
く、しかも1200〜1300℃の適度な温度域で処理して出来
るメタライズ面を有するSi3N4,サイアロン,AlN,高純度A
l2O3,MgOなどのセラミツクス焼結体のメタライズ製品を
製造出来るようになつた。したがつて、性能的あるいは
経済的な観点から最も合理的な設計が可能となり上記セ
ラミツクスの各種の用途、例えば、自動車エンジン部
品、耐摩耗部品、放熱板、電子回路基板、高温治具、刃
物、工具、真空遮断器などのいろいろな用途に本発明を
適用して効果を上げることが出来る。
く、しかも1200〜1300℃の適度な温度域で処理して出来
るメタライズ面を有するSi3N4,サイアロン,AlN,高純度A
l2O3,MgOなどのセラミツクス焼結体のメタライズ製品を
製造出来るようになつた。したがつて、性能的あるいは
経済的な観点から最も合理的な設計が可能となり上記セ
ラミツクスの各種の用途、例えば、自動車エンジン部
品、耐摩耗部品、放熱板、電子回路基板、高温治具、刃
物、工具、真空遮断器などのいろいろな用途に本発明を
適用して効果を上げることが出来る。
次に本発明の実施例を説明する。
実施例 第１表に記載の如き各種の本発明のメタライズ組成物を
325メツシユ以下の各成分の微粉末あるいはSiCウイスカ
ーとを混合して配合し、エチルセルロース系のビークル
を混入してペースト状とし、直径15.0mm,高さ7.0mmの常
圧焼結Si3N4の端面にスクリーン印刷の技法で塗布して
乾燥させた後に、1230〜1240℃で10分間保持して金属層
を溶着させて、厚さ0.03〜0.06mmのメタライズ層を形成
させた。
325メツシユ以下の各成分の微粉末あるいはSiCウイスカ
ーとを混合して配合し、エチルセルロース系のビークル
を混入してペースト状とし、直径15.0mm,高さ7.0mmの常
圧焼結Si3N4の端面にスクリーン印刷の技法で塗布して
乾燥させた後に、1230〜1240℃で10分間保持して金属層
を溶着させて、厚さ0.03〜0.06mmのメタライズ層を形成
させた。
その後さらにNiメツキを厚み0.005mm程度施し、Ｗ金属
の直径7.0mm長さ10mm程度の個片の端面を共晶銀ろうに
て840℃でH2気流中で数分間保持してろう付し、炉中冷
却後剪断試験を実施して、同表記載の如き高い接合強度
を得た。
の直径7.0mm長さ10mm程度の個片の端面を共晶銀ろうに
て840℃でH2気流中で数分間保持してろう付し、炉中冷
却後剪断試験を実施して、同表記載の如き高い接合強度
を得た。
上記の測定結果より、C2.54％,Si2.44％,Zr3.5％,SiCウ
イスカー2.0％を含み、NbとCrとの合計を19.5％の一定
の値とし、NbとCrの比率を変えた一連の本発明組成物の
データを第１図に示すが、Nbが少し多い方が前記の如く
柔軟なメタライズ層を形成するので残留応力、歪が少な
く高い強度を示す。
イスカー2.0％を含み、NbとCrとの合計を19.5％の一定
の値とし、NbとCrの比率を変えた一連の本発明組成物の
データを第１図に示すが、Nbが少し多い方が前記の如く
柔軟なメタライズ層を形成するので残留応力、歪が少な
く高い強度を示す。
第２図にはNb15.0％,Cr5.0％,C2.54％,Si2.44％,Zr3.5
％として、SiCウイスカーの比率を変化させた一連の本
発明組成物のデータを示すが、SiCウイスカーの配合比
率が1.0〜5.0％程度が最も強度が高いことがわかる。
％として、SiCウイスカーの比率を変化させた一連の本
発明組成物のデータを示すが、SiCウイスカーの配合比
率が1.0〜5.0％程度が最も強度が高いことがわかる。
第３図にはNb19.5％,C2.54％,Si2.44％,SiCウイスカー
が1.6％とし、Zrの比率を変化させた一連の本発明組成
物のデータを示すが、Zr3.5％程度が最高の強度を示
す。
が1.6％とし、Zrの比率を変化させた一連の本発明組成
物のデータを示すが、Zr3.5％程度が最高の強度を示
す。
第４図にはNb19.5％,C2.54％,Zr4.5％,SiCウイスカーが
2.0％とし、Siの比率を変化させた場の強度の変化を表
す。
2.0％とし、Siの比率を変化させた場の強度の変化を表
す。
実施例２ 前記の実施例１と全く同様に、第２表記載の本発明組成
物を直径22mm,高さ7mmの純度99.5％Al2O3の焼結体の端
面に塗布して溶着し、コバール合金を共晶銀ろうでろう
付して、剪断強度を測定し実用性のある高い強度を得
た。
物を直径22mm,高さ7mmの純度99.5％Al2O3の焼結体の端
面に塗布して溶着し、コバール合金を共晶銀ろうでろう
付して、剪断強度を測定し実用性のある高い強度を得
た。
以上の様に本発明によれば各種セラミツクスと強い結合
力を有するメタライズ層を形成することが出来る。
力を有するメタライズ層を形成することが出来る。
第1,2,3,4図は各成分の比率を変化させた場合の接合剪
断強度、τＢ、を示す。
断強度、τＢ、を示す。
Claims (4)
- 【請求項１】NbあるいはCrの何れか１種又は２種を13.0
〜25.0重量％、Zr、TiあるいはHfの中から選ばれる何れ
か１種を0.5〜8.0重量％、Ｃを1.5〜3.5重量％、Siを1.
5〜3.5重量％、さらにSiC化合物を18.0重量％以下、F
e、Co、Cu、Mn、Pd、Pt、Ag、Al、Rh、Ru、Au、あるい
はＶの中から選ばれる何れか１種または２種以上を10.0
重量％以下、Ｗ、Ta、Re或はOsの中から選ばれる何れか
１種または２種以上を22.0重量％以下含み、残部実質的
にNiおよび不可避的不純物からなる事を特徴とするセラ
ミックスのメタライズ組成物。 - 【請求項２】Nbを3.0〜22.0重量％、Crを20.0重量％以
下とし、NbとCrとの合計を15.0〜22.0重量％、Zrを1.0
〜5.0重量％、Ｃを1.5〜3.5重量％、Siを1.5〜3.5重量
％、SiCウイスカーを0.5〜18重量％、ＷあるいはTaの１
種または２種を22重量％以下含み、残部実質的にNiおよ
び不可避的不純物からなる事を特徴とする特許請求の範
囲第１項記載のメタライズ組成物。 - 【請求項３】NbあるいはCrの何れか１種又は２種を13.0
〜25.0重量％、Zr、TiあるいはHfの中から選ばれる何れ
か１種を0.5〜8.0重量％、Ｃを1.5〜3.5重量％、Siを1.
5〜3.5重量％、さらにSiC化合物を18.0重量％以下、F
e、Co、Cu、Mn、Pd、Pt、Ag、Al、Rh、Ru、Auあるいは
Ｖの中から選ばれる何れか１種又は２種以上を10.0重量
％以下、Ｗ、Ta、Re或はOsの中から選ばれる何れか１種
又は２種以上を22.0％以下含み、残部実質的にNi及び不
可避的不純物から成ることを特徴とするセラミックスの
メタライズ組成物の成分の合金の粉末あるいは一部か全
部を混合して成る粉末をセラミックスの表面に塗布し、
非酸化性雰囲気中で溶融あるいは半溶融させてセラミッ
ックスの表面を金属化させる事を特徴とするメタライズ
方法。 - 【請求項４】NbあるいはCrの何れか１種又は２種を13.0
〜25.0重量％、Zr、TiあるいはHfの中から選ばれる何れ
か１種を0.5〜8.0重量％、Ｃを1.5〜3.5重量％、Siを1.
5〜3.5重量％、さらにSiC化合物を18.0重量％以下、F
e、Co、Cu、Mn、Pd、Pt、Ag、Al、Rh、Ru、Auあるいは
Ｖの中から選ばれる何れか１種又は２種以上を10.0重量
％以下、Ｗ、Ta、ReあるいはOsの中から選ばれる何れか
１種又は２種以上を22.0％以下含み、残部実質的にNi及
び不可避的不純物から成ることを特徴とするセラミック
スのメタライズ組成物の成分の合金の粉末あるいは一部
か全部を混合して成る粉末をセラミックスの表面に塗布
し、非酸化性雰囲気中で溶融あるい半溶融させてセラミ
ッックスの表面を金属化させ、あるいは更に、Ni、Co、
Ag、Au、Pt、Pd、Rh、Ruなどを被覆処理したことを特徴
とするメタライズ製品。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61014181A JPH075408B2 (ja) | 1986-01-25 | 1986-01-25 | セラミックスのメタライズ組成物、メタライズ方法及びメタライズ製品 |
| US07/274,846 US4957561A (en) | 1986-01-25 | 1988-11-22 | Composition for metallizing a surface of ceramics, a method for metallizing, and metallized ceramics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61014181A JPH075408B2 (ja) | 1986-01-25 | 1986-01-25 | セラミックスのメタライズ組成物、メタライズ方法及びメタライズ製品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62270483A JPS62270483A (ja) | 1987-11-24 |
| JPH075408B2 true JPH075408B2 (ja) | 1995-01-25 |
Family
ID=11853967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61014181A Expired - Lifetime JPH075408B2 (ja) | 1986-01-25 | 1986-01-25 | セラミックスのメタライズ組成物、メタライズ方法及びメタライズ製品 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4957561A (ja) |
| JP (1) | JPH075408B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010226104A (ja) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Holy Stone Enterprise Co Ltd | セラミック基板の金属化方法 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2783577B2 (ja) * | 1988-03-04 | 1998-08-06 | 株式会社東芝 | 金属―セラミックス接合用ろう材ペースト及び電子部品 |
| US5271962A (en) * | 1990-03-12 | 1993-12-21 | Ferro Corporation | Metallic composition and methods for making and using the same |
| FR2676051B1 (fr) * | 1991-05-03 | 1993-12-17 | Snecma | Piece en composite ceramique a revetement metallique, procede de realisation et composition de poudre utilisee. |
| DE4407502A1 (de) * | 1994-03-07 | 1995-09-14 | Leybold Ag | Mehrlagige Beschichtung |
| US20080131724A1 (en) * | 2006-12-05 | 2008-06-05 | Henry Shiu-Hung Chu | Ceramic armor, methods of joining a carbide with a metal-comprising piece, and methods of metallizing carbide-comprising surfaces |
| JP6304099B2 (ja) * | 2015-03-27 | 2018-04-04 | トヨタ自動車株式会社 | 排ガス浄化触媒及びその製造方法 |
| RU2619616C2 (ru) * | 2015-10-15 | 2017-05-17 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" | Паста для металлизации алюмонитридной керамики |
| CN115433934B (zh) * | 2022-08-03 | 2023-12-05 | 中南林业科技大学 | 一种激光熔覆用合金粉、涂层及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3352694A (en) * | 1963-06-17 | 1967-11-14 | Varian Associates | Low temperature metallizing paint and method of making same |
| US3197290A (en) * | 1964-03-02 | 1965-07-27 | Eitel Mccullough Inc | Metalized ceramic structures |
| US3776704A (en) * | 1968-03-01 | 1973-12-04 | Int Nickel Co | Dispersion-strengthened superalloys |
| GB1356577A (en) * | 1970-08-27 | 1974-06-12 | Atomic Energy Authority Uk | Metalizing pastes |
| US4463058A (en) * | 1981-06-16 | 1984-07-31 | Atlantic Richfield Company | Silicon carbide whisker composites |
| JPS606910B2 (ja) * | 1981-12-09 | 1985-02-21 | 日本碍子株式会社 | 金属セラミツクス接合体 |
| CH652147A5 (de) * | 1983-02-23 | 1985-10-31 | Castolin Sa | Pulverfoermiger werkstoff zum thermischen spritzen. |
| US4556607A (en) * | 1984-03-28 | 1985-12-03 | Sastri Suri A | Surface coatings and subcoats |
-
1986
- 1986-01-25 JP JP61014181A patent/JPH075408B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-11-22 US US07/274,846 patent/US4957561A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010226104A (ja) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Holy Stone Enterprise Co Ltd | セラミック基板の金属化方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62270483A (ja) | 1987-11-24 |
| US4957561A (en) | 1990-09-18 |
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