JPH0848588A - アルミナセラミックス表面への金属層形成方法 - Google Patents
アルミナセラミックス表面への金属層形成方法Info
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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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- 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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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アルミナセラミックス表面に耐食性に優れた
金属層を形成する方法を提供すること。 【構成】 アルミナセラミックスを窒素雰囲気中にて１
１００〜１４５０℃で加熱処理することにより、アルミ
ナセラミックス表面に窒化層を形成し、その面上にニッ
ケル、又はニッケルと銅からなるマトリックス中に、チ
タン、ジルコニウム、ハフニウム等の活性金属を含有し
た金属ロウをロウ付けすることにより金属層を形成する
こととした。
金属層を形成する方法を提供すること。 【構成】 アルミナセラミックスを窒素雰囲気中にて１
１００〜１４５０℃で加熱処理することにより、アルミ
ナセラミックス表面に窒化層を形成し、その面上にニッ
ケル、又はニッケルと銅からなるマトリックス中に、チ
タン、ジルコニウム、ハフニウム等の活性金属を含有し
た金属ロウをロウ付けすることにより金属層を形成する
こととした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックス表面に金
属層を形成する方法に関し、特にアルミナセラミックス
表面に耐食性に優れた金属層を形成する方法に関する。
属層を形成する方法に関し、特にアルミナセラミックス
表面に耐食性に優れた金属層を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミナセラミックスは、特性が優れて
おりしかも安価であるなどの利点から現在最も一般的に
使われているセラミックスであるが、アルミナセラミッ
クスの表面に形成された金属層は、導体として、或いは
該セラミックスと異種金属との接合のためによく用いら
れる。
おりしかも安価であるなどの利点から現在最も一般的に
使われているセラミックスであるが、アルミナセラミッ
クスの表面に形成された金属層は、導体として、或いは
該セラミックスと異種金属との接合のためによく用いら
れる。
【０００３】従来のアルミナセラミックス表面への金属
層の形成方法は、例えば高融点金属であるＭｏ−Ｍｎや
Ｎｉ−Ｗなどから成る金属を１５００℃程度の高温でセ
ラミックス表面に焼き付けて金属層を形成する方法が採
られていた。
層の形成方法は、例えば高融点金属であるＭｏ−Ｍｎや
Ｎｉ−Ｗなどから成る金属を１５００℃程度の高温でセ
ラミックス表面に焼き付けて金属層を形成する方法が採
られていた。
【０００４】そのほか金属層を低温で形成する方法とし
て、焼き付け強度はあまり高くないが、ＡｇまたはＡｇ
とＰｄなどから成る金属を８００〜１０００℃程度でセ
ラミックス表面に焼き付けて金属層を形成する方法も採
られていた。
て、焼き付け強度はあまり高くないが、ＡｇまたはＡｇ
とＰｄなどから成る金属を８００〜１０００℃程度でセ
ラミックス表面に焼き付けて金属層を形成する方法も採
られていた。
【０００５】また、最近では、従来より使用されている
銀と銅との共晶組成から成るロウ中に、活性金属である
チタンを含んだ金属ロウを使用して、８００℃前後の低
い温度で、しかもアルミナセラミックスに強固にロウ付
けする方法も開発された。
銀と銅との共晶組成から成るロウ中に、活性金属である
チタンを含んだ金属ロウを使用して、８００℃前後の低
い温度で、しかもアルミナセラミックスに強固にロウ付
けする方法も開発された。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの方法
によって形成された金属層は、通常に使っていれば問題
ないが、酸などの腐食性ガス雰囲気下、あるいは腐食性
溶液中で使った場合には耐食性が良くないため、いずれ
も金属層が腐食してしまうという問題があった。例えば
酸液に接しているセラミックス表面に上記組成からなる
導体が形成された場合、セラミックスは腐食しないが導
体は腐食して使いものにならなくなってしまう。そのた
め、導体、即ち金属層の上面を耐酸性のある有機樹脂や
ガラスで覆ってやる必要があった。
によって形成された金属層は、通常に使っていれば問題
ないが、酸などの腐食性ガス雰囲気下、あるいは腐食性
溶液中で使った場合には耐食性が良くないため、いずれ
も金属層が腐食してしまうという問題があった。例えば
酸液に接しているセラミックス表面に上記組成からなる
導体が形成された場合、セラミックスは腐食しないが導
体は腐食して使いものにならなくなってしまう。そのた
め、導体、即ち金属層の上面を耐酸性のある有機樹脂や
ガラスで覆ってやる必要があった。
【０００７】また、金属層を覆った有機樹脂について
も、耐酸性の強いものは見あたらず２５０℃以下にしか
使えないという問題があり、ガラスについても、ガラス
を覆う工程が面倒で費用が嵩むなどの問題があった。
も、耐酸性の強いものは見あたらず２５０℃以下にしか
使えないという問題があり、ガラスについても、ガラス
を覆う工程が面倒で費用が嵩むなどの問題があった。
【０００８】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、アルミナセ
ラミックス表面に、腐食性物質に対して耐食性に優れた
金属層を強固に形成する方法を提供することにある。
に鑑みなされたものであって、その目的は、アルミナセ
ラミックス表面に、腐食性物質に対して耐食性に優れた
金属層を強固に形成する方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成するため鋭意研究した結果、先ずアルミナセラミ
ックスの表面に窒化層を形成し、その面上に活性金属を
含む耐食性の優れたロウで金属層を形成すれば目的を達
成することができるとの知見を得て、本発明を完成し
た。
を達成するため鋭意研究した結果、先ずアルミナセラミ
ックスの表面に窒化層を形成し、その面上に活性金属を
含む耐食性の優れたロウで金属層を形成すれば目的を達
成することができるとの知見を得て、本発明を完成し
た。
【００１０】上記アルミナセラミックス表面に窒化層を
形成する方法としては、該セラミックスを窒素雰囲気中
にて１１００〜１４５０℃の温度で加熱処理するものと
した（請求項２）。アルミナセラミックスを窒素雰囲気
中にて加熱処理することにより、アルミナセラミックス
中のＡｌと窒素（Ｎ2）とが反応してセラミックス表面
にＡｌＮ層が生成されるものと思われる。加熱処理温度
が１１００℃より低いとセラミックス中のＡｌと窒素
（Ｎ2）とが反応しないので、ＡｌＮ層が形成されず、
また、１４５０℃より高いとアルミナセラミックス中の
焼結助剤が滲み出しロウ付けがしにくくなるため、これ
以上高くできない。
形成する方法としては、該セラミックスを窒素雰囲気中
にて１１００〜１４５０℃の温度で加熱処理するものと
した（請求項２）。アルミナセラミックスを窒素雰囲気
中にて加熱処理することにより、アルミナセラミックス
中のＡｌと窒素（Ｎ2）とが反応してセラミックス表面
にＡｌＮ層が生成されるものと思われる。加熱処理温度
が１１００℃より低いとセラミックス中のＡｌと窒素
（Ｎ2）とが反応しないので、ＡｌＮ層が形成されず、
また、１４５０℃より高いとアルミナセラミックス中の
焼結助剤が滲み出しロウ付けがしにくくなるため、これ
以上高くできない。
【００１１】上記活性金属を含む金属ロウとしては、耐
食性が優れているニッケル、あるいはモネル（ニッケル
とＣｕとの合金）から成るマトリックス中に、チタンま
たは同様の働きを持つジルコニウム、ハフニウム等の活
性金属を含むロウであるとした（請求項３）。チタンな
どの活性金属を含有したのは、窒化層中のＮと活性金属
とが反応してその界面でＴｉＮなどを生成して強く結合
するためである。
食性が優れているニッケル、あるいはモネル（ニッケル
とＣｕとの合金）から成るマトリックス中に、チタンま
たは同様の働きを持つジルコニウム、ハフニウム等の活
性金属を含むロウであるとした（請求項３）。チタンな
どの活性金属を含有したのは、窒化層中のＮと活性金属
とが反応してその界面でＴｉＮなどを生成して強く結合
するためである。
【００１２】上記金属層を形成する方法としては、形成
した窒化層の上面に金属ロウを配し、それを真空中にて
金属ロウが溶融する温度より高い温度で加熱処理するこ
ととした（請求項４）。加熱雰囲気を真空中としたの
は、少しでも水分を含むと金属層が酸化し使用に耐えな
くなるためであり、その真空度は１０-5Ｔｏｒｒ以上が
望ましい。また還元雰囲気中では金属ロウ中のＴｉなど
が水素脆化を起こしてしまい、これも使用に耐えなくな
るためである。
した窒化層の上面に金属ロウを配し、それを真空中にて
金属ロウが溶融する温度より高い温度で加熱処理するこ
ととした（請求項４）。加熱雰囲気を真空中としたの
は、少しでも水分を含むと金属層が酸化し使用に耐えな
くなるためであり、その真空度は１０-5Ｔｏｒｒ以上が
望ましい。また還元雰囲気中では金属ロウ中のＴｉなど
が水素脆化を起こしてしまい、これも使用に耐えなくな
るためである。
【００１３】以上の方法を採ることにより、腐食性物質
に強いニッケル、あるいはモネルの金属ロウを、アルミ
ナセラミックス表面に強固にロウ付けすることが出来る
ので、耐食性に優れた金属層をアルミナセラミックス表
面に強固に形成することが出来る。
に強いニッケル、あるいはモネルの金属ロウを、アルミ
ナセラミックス表面に強固にロウ付けすることが出来る
ので、耐食性に優れた金属層をアルミナセラミックス表
面に強固に形成することが出来る。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と共に挙げ、
本発明をより詳細に説明する。
本発明をより詳細に説明する。
【００１５】（実施例１〜６）セラミックスとして１０
ｍｍ角で、厚さ３ｍｍのアルミナセラミックス〔（株）
日本セラテック社製〕を用い、そのセラミックスを窒素
雰囲気中にて表１に示す温度で加熱処理した。加熱処理
後、長さ５ｍｍ、巾１ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの活性金属
を含有するニッケル−チタン（２４Ｎｉ−７６Ｔｉｗｔ
％）、またはモネル（１２Ｃｕ−２１Ｎｉ−６７Ｔｉｗ
ｔ％）をセラミックス上面に配し、７×１０-5Ｔｏｒｒ
の真空中にて１１００℃で加熱処理して金属層を形成し
た。形成された金属層の上面に、直径３ｍｍ、長さ３０
ｍｍのコバール〔住友特殊金属（株）社製 ＫＶ−２〕
の端面をはんだで接合し、コバールを垂直に引っ張るこ
とによりアルミナセラミックスと金属層との接合強度を
求めた。その結果を表１に示す。
ｍｍ角で、厚さ３ｍｍのアルミナセラミックス〔（株）
日本セラテック社製〕を用い、そのセラミックスを窒素
雰囲気中にて表１に示す温度で加熱処理した。加熱処理
後、長さ５ｍｍ、巾１ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの活性金属
を含有するニッケル−チタン（２４Ｎｉ−７６Ｔｉｗｔ
％）、またはモネル（１２Ｃｕ−２１Ｎｉ−６７Ｔｉｗ
ｔ％）をセラミックス上面に配し、７×１０-5Ｔｏｒｒ
の真空中にて１１００℃で加熱処理して金属層を形成し
た。形成された金属層の上面に、直径３ｍｍ、長さ３０
ｍｍのコバール〔住友特殊金属（株）社製 ＫＶ−２〕
の端面をはんだで接合し、コバールを垂直に引っ張るこ
とによりアルミナセラミックスと金属層との接合強度を
求めた。その結果を表１に示す。
【００１６】金属層との接合強度を求めたアルミナセラ
ミックスを、比抵抗が１×１０8Ω・ｃｍ以上の純水に
塩酸を添加して１×１０5Ω・ｃｍに調整した酸性試験
水を６０℃に暖め、その液中に５００時間浸漬し腐食試
験した。浸漬後１０倍の顕微鏡で金属層を観察し、金属
層の面が何の変化のない、即ち腐食がないものを良と
し、金属層の面が荒れて腐食が認められているものを不
良とした。その結果を表１に示す。
ミックスを、比抵抗が１×１０8Ω・ｃｍ以上の純水に
塩酸を添加して１×１０5Ω・ｃｍに調整した酸性試験
水を６０℃に暖め、その液中に５００時間浸漬し腐食試
験した。浸漬後１０倍の顕微鏡で金属層を観察し、金属
層の面が何の変化のない、即ち腐食がないものを良と
し、金属層の面が荒れて腐食が認められているものを不
良とした。その結果を表１に示す。
【００１７】（比較例１〜８）また、比較のため、実施
例と同じセラミックスを窒素雰囲気中にて表１に示す温
度で加熱処理した。加熱処理後ニッケル−チタン（２４
Ｎｉ−７６Ｔｉｗｔ％）、または銀−銅−チタン（７１
Ａｇ−２７Ｃｕ−２Ｔｉｗｔ％）をセラミックスの上面
に配し、それらを表１に示す真空度にした真空中にて１
１００℃の温度で加熱処理して金属層を形成した。形成
した金属層の接合強度は実施例と同じ方法で求め、腐食
試験も実施例と同じ方法で試験した。それらの結果を表
１に示す。
例と同じセラミックスを窒素雰囲気中にて表１に示す温
度で加熱処理した。加熱処理後ニッケル−チタン（２４
Ｎｉ−７６Ｔｉｗｔ％）、または銀−銅−チタン（７１
Ａｇ−２７Ｃｕ−２Ｔｉｗｔ％）をセラミックスの上面
に配し、それらを表１に示す真空度にした真空中にて１
１００℃の温度で加熱処理して金属層を形成した。形成
した金属層の接合強度は実施例と同じ方法で求め、腐食
試験も実施例と同じ方法で試験した。それらの結果を表
１に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１から明らかなように、実施例において
は、いずれも接合強度が高く、また腐食試験も良好であ
った。これに対して比較例では、加熱処理温度が規定範
囲外にあるので、ロウ付けに満足な結果が得られず（比
較例１〜３）、焼成雰囲気が規定範囲外にあるとやはり
満足な結果が得られなかった（比較例４〜６）。また金
属ロウの種類が規定範囲外にあると接合強度は十分であ
るが金属層の金属が腐食してしまった（比較例７）。さ
らに真空度が低い真空中で処理するとロウ付けに満足な
結果が得られなかった（比較例８）。
は、いずれも接合強度が高く、また腐食試験も良好であ
った。これに対して比較例では、加熱処理温度が規定範
囲外にあるので、ロウ付けに満足な結果が得られず（比
較例１〜３）、焼成雰囲気が規定範囲外にあるとやはり
満足な結果が得られなかった（比較例４〜６）。また金
属ロウの種類が規定範囲外にあると接合強度は十分であ
るが金属層の金属が腐食してしまった（比較例７）。さ
らに真空度が低い真空中で処理するとロウ付けに満足な
結果が得られなかった（比較例８）。
【００２０】
【発明の効果】以上、説明した本発明にかかるアルミナ
セラミックス表面への金属層形成方法によれば、アルミ
ナセラミックスの表面に接合強度が高く、かつ腐食性物
質に対して耐食性に優れた金属層を形成することが出来
る。
セラミックス表面への金属層形成方法によれば、アルミ
ナセラミックスの表面に接合強度が高く、かつ腐食性物
質に対して耐食性に優れた金属層を形成することが出来
る。
Claims (4)
- 【請求項１】 アルミナセラミックス表面に窒化層を形
成し、その面上に活性金属を含む金属ロウをロウ付けし
て金属層を形成することを特徴とするアルミナセラミッ
クス表面への金属層形成方法。 - 【請求項２】 アルミナセラミックス表面に窒化層を形
成する方法が、該セラミックスを窒素雰囲気中にて１１
００〜１４５０℃の温度で加熱処理することを特徴とす
る請求項１記載のアルミナセラミックス表面への金属層
形成方法。 - 【請求項３】 活性金属を含むロウが、ニッケル、或い
はニッケルと銅から成るマトリックス中に、チタン、ジ
ルコニウム、ハフニウムの活性金属を含むロウであるこ
とを特徴とする請求項１又は２記載のアルミナセラミッ
クス表面への金属層形成方法。 - 【請求項４】 金属層を形成する方法が、形成した窒化
層の上面に金属ロウを配し、それを真空中にて金属ロウ
が溶融する温度より高い温度で加熱処理することを特徴
とする請求項１、２又は３記載のアルミナセラミックス
表面への金属層形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20420694A JPH0848588A (ja) | 1994-08-08 | 1994-08-08 | アルミナセラミックス表面への金属層形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20420694A JPH0848588A (ja) | 1994-08-08 | 1994-08-08 | アルミナセラミックス表面への金属層形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0848588A true JPH0848588A (ja) | 1996-02-20 |
Family
ID=16486595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20420694A Withdrawn JPH0848588A (ja) | 1994-08-08 | 1994-08-08 | アルミナセラミックス表面への金属層形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0848588A (ja) |
-
1994
- 1994-08-08 JP JP20420694A patent/JPH0848588A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20041202 |