JPS6016877A - セラミツクス焼結体と金属部材の接合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］ 本発明はセラミックス焼結体と金属部材の接合体および
その製造方法に係り、特にセラミックス焼結体との接合
が困難な鋼材等の金属部材をセラミックス焼結体に接合
させる方法に関りる。

し発明の技術的背県とその問題点１ 従来より、セラミックス焼結体を金属部材に接合させる
方法としては、一般にセラミックス焼結体表面にモリブ
デン−マンガンペーストを塗布し、還元雰囲気中で焼成
してメタライスしたり、他の方法で導電層を形成さＵだ
のち、ニッケルめっきを施し、ろう付けして金属部材と
接合させる方法が行なわれている。

しかしながら、このような従来の方法では例えば金属部
材が鋼材のようなゼラミックス部材との接合が困難な金
属部材には、はとんど適用できないという欠点があった
。

［発明の目的］ 本発明はセラミックス焼結体との接合が困難な＃４月等
の金属部材を簡便にかつ強力にセラミックス焼結体に接
合させたものおＪ：びその製造方法を提供することを目
的とする。

［発明の概要コ すなわち、本発明のセラミックス焼結体と金属部材の接
合体およびその製造方法は、セラミックス焼結体との接
合が困難な金属部材をセラミックス焼結体に接合させる
にあたり、予じめ金属部材の接合面にセラミックス焼結
体との接合が可能な金属層を形成させ、この金属層を介
して金属部材をセラミックス焼結体に接合させたものを
提供することを特徴とする。

本発明に使用するセラミックス焼結体としては、アルミ
ナ等の酸化物系セラミックス焼結体、窒化ケイ素、炭化
ケイ素等の非酸化物セラミックス焼結体等があげられる
。非酸化物系セラミックス焼結体を使用する場合は接合
法によっては予じめ酸化処理を施こして接合面に酸化層
を形成しておくことが望ましい。

金属部材としては、例えばＩＮＪ等の鉄系金属部材があ
げられる。

金属部材の形状は、後述するように金属部材とクラッド
させる場合には板状、円柱状等の単純形状が適している
。

また金属層としては、セラミックス焼結体に直接接合さ
せる場合は、タフピッチ電解銅等の酸化を含有する銅、
等が好ましく、半［ｌ［１やろう材によりメタライズし
たセラミックス焼結体に接合させる場合はニッケル、銅
およびこれらの合金で濡れ性の良好なものが適している
。また活性金属によりセラミックス焼結体に直接同相接
合させる場合はチタン、ジルコニウム、アルミニウム、
ゲルマニウム及びこれらの合金等が好ましい。

これら金属層を金属部材の接合面に形成させる方法とし
ては、クラッド法、ろう付は法等があげられる。クラッ
ド法は、金属部材の接合面に異種金属部材を圧延、爆着
、圧着等により重ね合わせ、拡散焼鈍にて金属部材間に
相互拡散を生成せしめ、金属部材間の接合を強化させる
方法である。このようにクラッド法によれば強固な接合
状態を得ることができる。なお拡散焼鈍により異種金属
層を金属部材の接合面に形成させるので、条件によって
は金属間化合物等の脆弱な相が現われるため焼鈍条件に
は充分な注意が必要である。また異種金属層の最終厚さ
は拡散層以上の厚さとする。クラッド法の対象となる金
属は原則として塑性加工できるしのであればよく接合す
る相手のセラミックスに適りる上記金属を選ぶことがで
きる。

このようにして金属層を形成させた金属部材をセラミッ
クス焼結体に接合させる方法としては、結合剤（例、酸
素）と金属との共晶を利用した直接接合法、メタライズ
処理後半田やろう月を使用する方法、活性金属にＪζる
セラミックス焼結体との同相接合法等があげられる。い
ずれも接合条件は異種金属層の融点以下で異種金属層が
脆化しない雰囲気で行なう。

なお上記した共晶を利用り゛る直接接合法は、例えば酸
素を含有する銅をセラミックス焼結体に接触配置し、不
活性雰囲気中で１０６５℃（共晶合金の融点）〜１０８
３°Ｃ（銅の融点）で加熱して接合させる方法である。

またここでいう固相接合法とはチタンなどの活性金属と
セラミックス焼結体との界面ζ゛の反応を用いて強固な
接合を得るものである。

このＪ：うにして得られる接合体は金属層の融点以下お
よび金属層が脆化しない雰囲気で使用するのが好ましい
。

［発明の実施例］ 次に本発明の実施例について説明づる。

実施例１ 厚さ１０ｎ＋＋ｃの鋼板（ＳＳ４１）ど叩’ｅ５２　ｍ
ｍ（７）　ニッケル板とを冷間圧延により圧むし、還元
雰囲気中で８００℃、１時間加熱して拡散焼鈍すること
によりクラッドさせた。一方アルミナ製のセラミックス
焼結体にモリブデン−マンガンペーストを塗布し焼成Ｌ
ノでメタライズしたのら、このメタライズ而と鋼板のニ
ッケル面とを銀ろうをはさんで重ね合わせ、−８５０℃
で２０分間加熱して接合させた。このようにして得られ
た接合体の接合強度（剪断強度）は２５　ｋａ／−であ
った。なお上記の試験において破断は銀ろう内で生じた
。

実施例２ 厚さ５ｍｍの鋼板（Ｓ　ＣＭ　４３５　Ｈ”）と厚さ０
゜５ｍｍのタフピッチ電解銅板とを実施例１と同様にし
てクラッドさせた。一方窒化ケイ素製のセラミックス焼
結体を空気中で１２９０℃、１０時間加熱して酸化し、
これに前記クラッドさせたタフピッチ電解銅板を接触耐
直させた状態で不活性雰囲気中１０７８℃で３０分間加
熱して接合させた。

このようにして得られた接合体の接合強度は１０．５ｋ
Ｇ／ｍイであった。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明方法によれば、セラミックス
焼結体との接合が困難な鋼材等の金属部材を簡便にかつ
強力にセラミックス焼結体に接合させることができる。

特に、金属部材に鋼材を用いた接合体はセラミックスの
特性と構造材として優れたｆ１４ｔ、１の特性を複合す
ることができ新しいタイプの構造材としての使用が期待
できる。

代理人弁理士　則　近　憲　佑 （ほか１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）セラミックス焼結体に、セラミックス焼結体との
   接合が可能な金ｆＡ層を介して前記金属層とは異なる金
   属部材を接合してなるセラミックス焼結体と金属部材の
   接合体。 （２）金属部材と金属層とはクラッドにより接合された
   ものである特許請求の範囲第１項記載のセラミックス焼
   結体と金属部材の接合体。 （３）金属部材は鋼材である特許請求の範囲第１項また
   は第２項記載のセラミックス焼結体と金属部Ｉの接合体
   。 （４＞セラミックス焼結体との接合が困難な金属部材を
   セラミックス焼結体に接合させるにあたり、予じめ金属
   部材の接合面にセラミックス焼結体との接合が可能な金
   属層を形成させ、この金属層を介して金属部材をセラミ
   ックス焼結体に接合ざＵることを特徴とするセラミック
   ス焼結体と金属部材の製造方法。 （５）金属部材は鋼材である特許請求の範囲第１項記載
   のセラミックス焼結体と金属部材の製造方法。 （６）異種金属層の形成はクラッドににる特’Ｆｉｉ＾
   求の範囲第４項または第５項記載のセラミックス焼結体
   と金属部材の製造方法。