JPS6042283A - 酸化物系セラミツクスと活性金属との接合法 - 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】 本発明は酸化物系セラミックスと活性金属との接合法に
関する。

最近、耐熱性、耐暦耗性、耐食性などの点で金属に比べ
て優れたセラミックスが工業用材料として注目されて来
ている。しかし、セラミックスは加工性が悪く複雑な形
状のものを製作でき人いうえに、非常に脆く使用中に脆
性破壊する可能性が高いという欠点がある。そのため、
セラミックスを工業用材料として広範囲に使用するには
、加工性に優れ靭性に冨む金属との接合が不可欠である
。

そこで、従来からセラミックスと金属の接合法が種々提
案されている。そのうち、セラミックスの中で多用され
る酸化物系セラミックスと活性金属との接合法の具体例
を接合強度とあわせて示すと表１のようになる。

表１ ここで酸化物ソルダー法は、Ｃａ０−Ａ／ｚｏａ−８ｉ
ＯｒＭｇＯ糸粉末ンルダーを、酸化物系セラミックスと
活性金属の接合部に挟んだ後、真空中で１５００°Ｃに
加熱して５〜１０分間保持するという方法である。しか
し、この方法によると、接合強度が比較的高い利点があ
るが、非常に高温に加熱しなければならないという問題
があった。

一方、活性金属ノルグー法は、活性金属であるＴｉ、Ｚ
ｒニオブなどとＮｉ　、　Ｃｕ、　Ａｇなどと合金にし
て例えばセラミックス−セラミックスあるいはセラミッ
クス−金属間に挟んだ後、これを真空中または不活性ガ
ス中で加熱して接合体とする方法である。しかし、この
方法によると、活性金属の酸素との反応性をうまく利用
できるが、接合のために例えば”ｌ’１−Ｎｉ合金ソル
ダーの作成が不可欠であるという問題があった。。

本発明はこのような従来の問題を解決することを目的と
し、酸化物糸セラミックスとチタン、ジルコニツム、ニ
オブ等の活性金属を接合する際に、接合部に、延性に富
みかつ前記活性金属と共晶反后する金属箔を挟んだ後、
酸化物系セラミックスと活性金属を加熱、ＩｆＥ接して
拡散接合する構成の酸化物系セラミックスと活性金属と
の接合方法を提供することによって、その目的を達成す
るものであり、これにより、比較的低温で接合すること
ができるとともに、Ｔｉ−Ｎｉ合金ソルダー等の作成を
不用とし、そのうえ非常に高い接合強度を得ることがで
きるものである。

以下本発明方法の一夾絶倒を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は試験片（被接合体）を示す。図において、（１
）は酸化物系セラミックスの１つである直径２０闘、厚
≧５朋の（焼結）アルミナセラミックス（ＡｆｚＯａ）
　、（２ンは活性金属の１つである直径１５馴、長さ４
０酊の工業用純チタン（Ｔｉ）である。図面はアルミナ
セラミックス（１）の両面に工柴用純チタン（２）を接
合するところを示し、今、その接合部（３）に厚さ５μ
の銅箔（Ｃｕ箔）（４）が挟まれている。

このような構成で、被接合体を（１）　（２）　（４）
　＊空中で、この共晶点以上鋼の融点（約１０８０″Ｃ
）以下の温度で加熱、加圧する。そして、加熱後、その
温度で恒温保持する。そうすると、Ｃｕ、Ｔｉの相互拡
散により銅箔（４）中のＴｉ濃度は時間とともに増加す
る。

ここで、Ｃｕ−Ｔｉ合金の状態を図に示すと第２図のよ
うになる。すなわち、Ｃｕ−Ｔｉ合金は、ＴＩが約２８
重量％で共晶組成となり、その融点は約：ｓ７ｏ　ｊｃ
でおる。したがって、Ｔｉ濃度が約２８重量％以下なら
ば、時間の経過とともに銅箔（Ｃｕ−Ｔｉ合金）の融点
は低下し、銅箔（Ｃｕ−Ｔｉ合金）は溶融することとな
る。七こで、このようにして恒温保持過程で、接合部（
３）にＣｕ−Ｔｉ合金融液を一時的に生せしめる。

このＣｕ−Ｔｉ合金融液中のＴｉが、活性金属ソルダー
法の場合と同じようにＡＩ！２０ａと反応し、アルミナ
セラミックス（１）と工業用純チタン（２）の接合に寄
与することとなる。なお、チタン（２）の長さを短くシ
て厚さを薄くシ、アルミナセラミックス（，１）−銅箔
（４）−チタン（２）−金属の接合体を作成することも
できる。なお、係る場合の金属は、チタン（２）と約８
７０°Ｃ〜１０８０°Ｃで拡散接合できる金属に限られ
る。

まだ、銅箔（４）に代えて延性に富むニッケル箔、銀箔
を使用してもよい。

ところで、本方法では、被接合体のアルミナセラミック
ス（１）、銅箔（４）、工業用純チタン（２）のそれぞ
れの間で原子が拡散する必要がある。そのため、これら
王者の間で原子が拡散できるように、間隙を消滅するよ
うな加圧を行う必要がある。しかし、銅は塑性変形しや
すいため、この加圧力は小さくてよく、例えば焼結アル
ミナセラミックスとの接合面が機械加工で表颯仕上げ（
Ｖｖｖ程度）のしであるチタンの接合では２ｋｇｆ／ｃ
−程度でよい。

図１に示した形状のもので、真空中（４ＸＩＯ’Ｔｏｒ
ｒ）で接合部（３）を９３０℃、３０分間保持して接合
した接合体に、接合面に対し垂直方向の引張実験を行っ
た結果を表２に示す。表１と比較すると明らかなように
、本方法によれは従来方法より高い接合強度が得られる
ことが分かる。なお、この接合時には、加圧力２ｔｃ９
ｆ　／ｃｆｌと力るように接合面に垂直に加圧した。

表２ 以上本発明方法によれば次の効果を得ることができる。

（１）　比較的低温で接合できる。

（２）金属箔を使用するので、活性金属ンルダーのよう
な活性金属と低融点化合物を形成するような金属（Ｃｕ
、　Ｎｔ、　Ａｇ　）の合金を作る必要がない。したが
って、容易にかつ安価に接合できＺ （３）延性に冨んだ金属箔を使用するので、この金属箔
の塑性変形を利用して低加圧力で接合できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法の一実施例を示し、第１図ｆａ）は試
験片の正面図、第１図（ｂ）は同側面図、第２図はＣｕ
−’Ｉ”ｉ合金の状態図である。 （１）・・・アルミナセラミックス、（２）・・・工業
用純チタン、（３）・・・接合部、（４）・・・銅箔代
理人　森　本　義　弘

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　酸化物系セラミックスとチタン、ジμコニクム、
   ニオブ等の活性金属を接合する際に、接合部に、延性に
   冨みかつ前記活性金属と共晶反応する金属箔を挟んだ後
   、酸化物系セラミックスと活性金属を加熱、加圧して拡
   散接合することを特徴とする酸化物糸セラミックスと活
   性金属との接合法。