JPS60145979A - 金属化被膜を有するセラミツクス焼結体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、金属化層Ｐｈｉを有するセラミックス焼結体
Ｊ５よびそのＷＡ造方法に関する。

し発明の技物的背■とその問題点］ 従来から、セラミックス焼結体を金属部拐に接合させる
ために、セラミックス焼結体の表面へ金属化被膜を形成
させることが行われＣいる。

この金属化被膜の形成方法としては、セラミックス焼結
体表面に、モリブデン粉末とマンガン粉末とを主成分と
するモリブデン−マンガンメタライズペーストを塗布し
、還元雰凹気中で焼成する方法が一般に行われている。

これらの方法は、いずれもアルミナ等の酸化物系セラミ
ックス焼結体に適用されて成功を収めてぎＣいるが、耐
摩耗性や高温特性の良好なことで脚光を浴びている窒化
物系セラミックス、ｉ’ｌＱ　ｈ’＜化物系しラミック
スあるいは炭化物系セラミックスのような非酸化物系セ
ラミックスからなるセラミックス焼結体には適用が困Ｈ
ｒ″あるという欠点があった。

近年非酸化物系ヒラミックス、特に３ｉ３Ｎ＜は、耐摩
耗性や高温特性に侵れＣいるところから、自動車部品や
ガスタービン部品としＣ用途が拡大してきでおり、その
ためにも非酸化物系はラミックスに適用再記で１しかも
より密着性のよい金Ｊ１（化被躾を有するセラミックス
焼結体が望まれ（いる。このためセラミックス焼結体に
直接り１−１ムをめっきしたり、溶射することにより金
属化りることが行われ−Ｃいるが、セラミックス焼結体
と金属化層との密看が悪いという欠点があった。

［発明の目的］ 本弁明はこのような点に対処してなされたしので、非酸
化物系セラミックスを含むほとｌυどリベてのけラミッ
クス焼結体に適用１■能で、しかし接合強度の大きい金
属化被膜を右づるセラミックス焼結体およびその製造り
法を提供することを目的どづる。

「発明の概要」 ダなわら本発明の金属化被膜を右するセラミックス焼結
体は、セラミックス焼結体表面に、このセラミックス焼
結体と同組成または異組成のセラミックスと金属との共
晶組織からなる金属化被膜を有り−ることを特徴とし−
Ｃいる。

また、本発明の金属化被膜を有するセラミックス焼結体
の製造方法は、セラミックス焼結体の表面に、このセラ
ミックス焼結体と同組成または異組成のセラミックス層
を形成し、さらにその上に、このセラミックス層を構成
するセラミックスと共晶組織を形成し得る金属の層を形
成し、前記共晶組織の溶融温度以上の温度で焼成するこ
と、およびビラミックス焼結体の表面に、このセラミッ
クス焼結体と同組成または異組成のセラミックスの粉末
と、このセラミックスと共晶［１械を形成し得る金属の
粉末との混合粉末層を形成し、前記共晶組織の溶融温度
以上の温度で焼成することを特徴としている。

本発明に使用されるセラミックス焼１＋’１体としくは
、窒化ケイ素、窒化アルミニウムのＪ、うな窒化物系セ
ラミックス、υイア［１ンのよう％Ｍ窒窒化物系ツノミ
ックス炭化ケイ素のような炭化物系ヒラミックスおよび
これらの複合体が適しているか、酸化物系セラミックス
にも適用可能である。

本発明に使用される共晶組織を構成Ｊるレノミックスは
、窒化チタン、窒化ジル」ニウム等の窒化物系ヒラミッ
クス、酸窒化ブタン等の１１！２窒化物系セラミツクス
、炭窒化チタン等の炭窒化物系セラミックス、また炭化
チタン、炭化ジル−１ニウｌ＼等の炭化物系セラミック
スが適しＣいるが、酸化物系セラミックスにも適用可能
である。

まｌ〔、これらのセラミックス層の上に形成される金属
層を構成する金属としでは、上記ヒシミックス層と共晶
組織を形成する金属が用いられ、例えば上記セラミック
ス層が−ＦＩＮの場合はニッケルまたはニッケルを含む
合金が考えられるが、他にも多くの組合せが可能ぐある
。

本発明の金属化被膜を石するセラミックス焼結体は、次
のような方法Ｃ゛形成れる。

（イ）セラミックス焼結体上にセラミックス層と金屈脂
とを形成し焼成する方法。

この１Ｊ法Ｃ・は、まずセラミックス焼結体上に、１つ
ＶＤ法、ＣＶＤ法、溶ｔＪ＝１法あるいは粉末の塗布焼
（ｑけ等によりしラミックスｆ、４を形成り−る。次に
この上にＣラミックス層を構成するセラミックスと共晶
組織を形成し得る金属の層を電解めっき、その他の方法
により形成りる。

しかる後これを、非酸化性雰囲気中でこれらのけラミッ
クス層−金屈層間で共晶組織が形成される温度で焼成す
る。

（Ｅｌ）セラミックス粉末と金属粉末との混合粉末を用
いる方法。

この方法では、セラミックス焼結体上にセラミックス粉
末とこのセラミックスと共晶１　ｆＡを形成し得る金属
の粉末からなる混合粉末を、例えばスノリー状にしｒ：
塗るし、非酸化性雰囲気下で両名の間で共晶反応が起こ
る温度で焼成する。なお、このときセラミックス粉末と
しＵ　Ｍ化物系のしノミックス粉末を使用し、非酸化性
雰囲気としく窒素含有雰囲気を使用した場合には、酸化
物系レノミックスが窒化されて窒化物系セラミックスと
勺゛す、これが金属と共晶反応を起こし、上記のＪ、う
な共晶組織が得られる場合もある。

上記のような各方法Ｃセラミックス焼結体上に形成され
た共晶組織からなる層は、はとんどの場合導電性を右す
るので常法により、例えばこの表面上にニッケル電解め
っきを施し、銀ろうを用いＣ金属部材と接合したどぎ、
極めで人８い接合強瓜を発揮づる。

［発明の実施例］ 次に本発明の実施例につい（説明づる。

実施例１ 直方体状の３ｉ　３Ｎｓ焼結体試料の一面に、イΔンゾ
レーティング法により１゛ＩＮ層を約２μｍの厚さに形
成し、この上にニッケル電解めっき（０，５ＡＸ１２分
）を施して、１μｍの１°／さのニッケル層を形成した
。

次に、これをホーミングガス（Ｎ２：ｌ−１２＝１：１
）中′Ｃ″１２５０℃ぐ５分間焼成し、３ｉ　３Ｎｓ焼
結体試料表面にＴｉＮどニッケルとの共晶１１ｆｌｉを
含む金属化被膜を形成させた。

実施例２ 実施例１で使用したと同−構成、同一形状の８１３Ｎ４
焼結体試別表面に、ＴｉＯ２粉末を分散さＵたスラリー
を塗イ１１シ、ホーミングガス（Ｎ２ニド１２＝１：１
）中ｒ１３５０℃で１時間焼成し、３ｉ　３Ｎｓ焼結体
表面にＴｉＮの層を形成させた。

次Ｃご１１Ｎの層上に実施例１と１１−条件で電解めっ
きによりニッケル層を形成し、これをホーミン’ｊｊｊ
ス（Ｎ２：Ｈ２＝１　：１）中ｒ１２５０℃ｅ５分間焼
成し、Ｓｉ　３Ｎｓ焼結体試料表面にｌ−ｉＮとニッケ
ルとの共晶組織を含む金属化被膜を形成さＬ！ＩＣ０ 実施例３ 実施例１　′ｃ使用したとｆｉ」ｌ−組成、同一形状の
８１３Ｎ４焼結体試料表面に、］−１Ｎ粉末とニッケル
粉末との混合粉末（１：１モル比）をスラリーを塗イ０
し、ホーミングガス（Ｎ２：Ｈｚ＝１：１）ｒｔｔｒ１
２５ｏ″ＣＦ５分間焼成しＵ、Ｓｉ　３Ｎ＋焼結体表面
に［ｉＮどニッケルどの共品組械を含む金属化被膜を形
成した。

以」−の実施例コないし実施例３で得られた金属化被膜
を有するセラミックス焼結体に、ニッケル電解めっきを
施し、常法により銀ろうを介して鋼材と接合させ、その
接合強度を測定した。各実施例の金属化被膜を右Ｊるセ
ラミックス焼結体の接合強度は次表の通りひあった。

１光明の効果３ 以１−の実施例からも明らかなように本発明の金属化被
膜を有するセラミックス焼結体は、特に非酸化物系セラ
ミックスについて従来の方法では得られないような優れ
た接合弾痕を（ｑることかできる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）セラミックス焼結体表面に、このセラミックス焼
   結体と同組成または異組成のセラミックスと金属との共
   晶組織からなる金属化被膜を有することを特徴とする金
   属化被膜を有Ｊるセラミックス焼結体。 （２）セラミックス焼結体は、非酸化物系セラミックス
   からなる特許請求の範囲第１項記載の金属化被膜を有す
   るセラミックス焼結体。 （３）セラミックス焼結体は、少なくと５窒素を有する
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の金属化被膜を
   有するセラミックス焼結体。 （４）セラミックス焼結体は、少なくともシリコンと窒
   素の両者を有する特許請求の範Ｉ１第１項ないし第３項
   のいずれか１項記載のセラミックス焼結体。 （５）共晶組織を構成するセラミックスは、非酸化物系
   セラミックスである特許請求の範囲第１項ないし第４項
   のいずれか１項記載の金属化被膜を有するセラミックス
   焼結体。 （６）共晶組織を構成するセラミックスは、少なくとも
   窒素を有する特許請求の範囲第１項ないし第４項のいず
   れか１項記載の金属化被膜を右するヒラミックス焼結体
   。 （７）共晶組織を構成するセラミックスは、構成元素ど
   しで少なくともチタンと窒素とを含有する特許請求の範
   囲第１項ないし第６￥４のいずれか１項記載の金属化被
   膜を右づるセラミックス焼結体。 〈８）金属部材は、ニッケルまたはニッケルを含有りる
   合金からなる特許請求の範囲第１項ないし第７項のいず
   れか１項記載の金属化被膜を有するセラミックス焼結体
   。 （９）ヒラミックス焼結体の表面に、このセラミックス
   焼結体と同組成または異組成のセラミックス層を形成し
   、さらにその上に、このセラミックス層を構成するセラ
   ミックスと共晶組織を形成し得る金属の層を形成し、前
   記共晶組織の溶融高１１褪以上の温度ぐ焼成することを
   特徴とする金属化層膜を有するセラミックス焼結体の！
   ｌｌ造力法。 （１０）セラミックス層は、ＰＶＤ法、ＣＶ　Ｄ　を人
   、溶射法等のコーティングにより形成される特ｈ′１請
   求の範囲第９項記載の金属化被膜を有するしラミックス
   焼結体の製造方法。 （１１）セラミックス層は、これを構成ηる金属元素を
   含むセラミックスまた金属粉末をセラミックス焼結体の
   表面に塗るし、これを還元性雰囲気中で焼成することに
   より形成される特許請求の範囲第９項記載の金属化被膜
   を有するセラミックス焼結体の製造方法。 （１２）金属層は、電解めっきにより形成される特許請
   求の範囲第９項ないし第１１項のいずれか１項記載の金
   属化被膜を有り゛るセラミックス焼結体の製造方法。 （１３〉セラミックス焼結体の表面に、このセラミック
   ス焼結体と同組成または異組成のセラミックスの粉末と
   、このセラミックスと共晶組織を形成し得る金属の粉末
   どの混合粉末層を形成し、前記共晶組織の溶１１Ｊ１．
   濡瓜以上の温度で焼成することを特徴とする金属化被膜
   を有するセラミックス焼結体の製造方法。