JPS6163576A - セラミツクスと金属との接合方法 - Google Patents
セラミツクスと金属との接合方法Info
- Publication number
- JPS6163576A JPS6163576A JP18457584A JP18457584A JPS6163576A JP S6163576 A JPS6163576 A JP S6163576A JP 18457584 A JP18457584 A JP 18457584A JP 18457584 A JP18457584 A JP 18457584A JP S6163576 A JPS6163576 A JP S6163576A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- insert material
- joining
- bonding
- ceramics
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はセラミックスと金属との接合方法に係り、特に
セラミックスと金属との接合温度を低く抑え、かつ精密
接合したい機械構造部品、電子部品などに使用して好適
なセラミックスと金属との接合方法に関する。
セラミックスと金属との接合温度を低く抑え、かつ精密
接合したい機械構造部品、電子部品などに使用して好適
なセラミックスと金属との接合方法に関する。
炭化ケイ素をＡｆｉを介在させることによって接合可能
であることは、日本原子力学会予稿集（昭和５６年秋の
分利台、Ｊ４４１９４ 頁）に記載されている。しかし
、これは炭化ケイ素同志の接合例であって、炭化ケイ素
と金属、さらには窒化ケイ素、アルミナ、サイアロン、
マグネシアなど炭化ケイ素以外のセラミックスと金属と
の接合については記載されていない。従って、セラミッ
クスと金属との接合において両者の熱膨張係数の差に起
因して生ずる熱応力による接合強度の低下については配
慮されていない。また、接合面間に挿入するＡｌ（イン
サート材）に接合時完全に溶融されるので、接合面外へ
の溶融Ａｌの流出があり。
であることは、日本原子力学会予稿集（昭和５６年秋の
分利台、Ｊ４４１９４ 頁）に記載されている。しかし
、これは炭化ケイ素同志の接合例であって、炭化ケイ素
と金属、さらには窒化ケイ素、アルミナ、サイアロン、
マグネシアなど炭化ケイ素以外のセラミックスと金属と
の接合については記載されていない。従って、セラミッ
クスと金属との接合において両者の熱膨張係数の差に起
因して生ずる熱応力による接合強度の低下については配
慮されていない。また、接合面間に挿入するＡｌ（イン
サート材）に接合時完全に溶融されるので、接合面外へ
の溶融Ａｌの流出があり。
精密接合という点で問題がある。さらに、接合後のＡｌ
インサート材自体の厚さのコントロールも難しく、安定
した接合強度が得られない。
インサート材自体の厚さのコントロールも難しく、安定
した接合強度が得られない。
本発明の目的はセラミックスと金属とを強固に、かつ寸
法精度良く接合できるセラミックスと金属との接合方法
を提供することにある。
法精度良く接合できるセラミックスと金属との接合方法
を提供することにある。
セラミックスと金属とを接合する場合、両者の熱膨張係
数の差に起因して、接合後の冷却中に熱応力が発生する
。その結果、接合強度は低下する。
数の差に起因して、接合後の冷却中に熱応力が発生する
。その結果、接合強度は低下する。
ここで、Ａｎは延性を有するので、セラミックスと金属
との間にＡｌを介在させれば応力緩和材として有効であ
る。しかし、応力緩和の量はそのＡｌの厚さに影響を受
ける。即ち、セラミックスと金属との間のＡｌの厚さが
薄いと応力緩和量は少ない。そこで本発明は、Ａｌイン
サート材の厚さが適正値となるように、該Ａｌインサー
ト材の両表皮部のみ溶融させて、接合中におけるＡＭの
接合面外への流出を防止するようにしている。
との間にＡｌを介在させれば応力緩和材として有効であ
る。しかし、応力緩和の量はそのＡｌの厚さに影響を受
ける。即ち、セラミックスと金属との間のＡｌの厚さが
薄いと応力緩和量は少ない。そこで本発明は、Ａｌイン
サート材の厚さが適正値となるように、該Ａｌインサー
ト材の両表皮部のみ溶融させて、接合中におけるＡＭの
接合面外への流出を防止するようにしている。
またセラミックスと金属とを接合する場合、直接Ａｌを
接合面間に挿入すると、八〇と金属との接合面側に脆弱
な金属間化合物層を形成する場合があり、その接合強度
は低い。従って、金属間化合物層の生成をできる限り抑
制する必要がある。
接合面間に挿入すると、八〇と金属との接合面側に脆弱
な金属間化合物層を形成する場合があり、その接合強度
は低い。従って、金属間化合物層の生成をできる限り抑
制する必要がある。
そこで本発明は、前記Ａｌインサート材の他に、さらに
Ａｌおよび被接合金属と反応して脆弱な金属間化合物層
を生成しない材料を、被接合金属とＡ２インサート材と
の間に挿入するようにしている。
Ａｌおよび被接合金属と反応して脆弱な金属間化合物層
を生成しない材料を、被接合金属とＡ２インサート材と
の間に挿入するようにしている。
また、ＡＩ２インサート材を溶融させると、接合中、Ａ
ｕが接合面外へ流出し、寸法精度の高い接合体を得るこ
とはできない。そこで本発明は、 □ＡｌＡ
２インサート材表皮部のみを溶融させて。
ｕが接合面外へ流出し、寸法精度の高い接合体を得るこ
とはできない。そこで本発明は、 □ＡｌＡ
２インサート材表皮部のみを溶融させて。
Ａｌの流出を防止し１寸法端度の向上を図るようにして
いる。
いる。
以下１本発明の実施例を図面に従って説明する。
〔炭素ケイ素とＩｌｌ （Ｃｒ−Ｍｏ＃ｌＮ）との接合
例〕ここで、Ａｌと鋼とは反応して脆弱な金属間化合物
を生成するので、予め鋼にＷＣ−Ｃｏ合金を接合したも
のを炭化ケイ素と接合する例について述べている。
例〕ここで、Ａｌと鋼とは反応して脆弱な金属間化合物
を生成するので、予め鋼にＷＣ−Ｃｏ合金を接合したも
のを炭化ケイ素と接合する例について述べている。
第１図に示すように、１ｇ（φ１０Ｘ２１０Ｘ２０にＷ
Ｃ−Ｃｏ合金（φ１０Ｘ５１０Ｘ５をコバール板（φ１
０ Ｘｏ、５ ｍｎ＋） ３を介して接合し、その鋼１
と炭化ケイ素４とをＡｌインサート材（φ１０ｘｏ、ｓ
ｎｕｎ） ５を介在して突き合わせ、真空中（１０−
’Ｔｏｒｒ）において６ＩＯ℃に加熱し、かつ０．５
Ｋｇ／ｍｍ２の接合圧力で加圧し、３０分間加熱、加圧
保持した。この場合、前記ＡＩ２インサート材５として
、心材がＡｎ−Ｍｎ合金（０，４ｍｍ厚さ）６、両表皮
部がＡｌ−１０％５ｉ−２％Ｍｇ合金（０，０５１１１
１１１厚さ）７からなるクラツド材を用いた。
Ｃ−Ｃｏ合金（φ１０Ｘ５１０Ｘ５をコバール板（φ１
０ Ｘｏ、５ ｍｎ＋） ３を介して接合し、その鋼１
と炭化ケイ素４とをＡｌインサート材（φ１０ｘｏ、ｓ
ｎｕｎ） ５を介在して突き合わせ、真空中（１０−
’Ｔｏｒｒ）において６ＩＯ℃に加熱し、かつ０．５
Ｋｇ／ｍｍ２の接合圧力で加圧し、３０分間加熱、加圧
保持した。この場合、前記ＡＩ２インサート材５として
、心材がＡｎ−Ｍｎ合金（０，４ｍｍ厚さ）６、両表皮
部がＡｌ−１０％５ｉ−２％Ｍｇ合金（０，０５１１１
１１１厚さ）７からなるクラツド材を用いた。
また前記鋼１とＷＣ−Ｃｏ合金２とは、接合温度１０５
０℃、接合時間３０分、接合圧力ＩＫｇ／ｍｍ２の条件
で拡散接合した。
０℃、接合時間３０分、接合圧力ＩＫｇ／ｍｍ２の条件
で拡散接合した。
本実施例では、接合温度６１０℃でＡｌインサート材５
の両表皮部（Ａｌ−Ｓｔ−Ｍｇ合金）７のみが溶融し、
炭化ケイ素４およびＷＣ−Ｃｏ合金２と反応して接合す
る。前記両表皮部の溶融が接合界面の近傍のみであるの
で、ＡΩインサート材５全体の流出はなく、かつ加圧方
向への縮み量も少なく寸法精度の良い接合体が得られた
。また、その接合体の曲げ試験では、１５〜１７Ｋｇ／
ｎｕｎ”と高い接合強度が得られた。
の両表皮部（Ａｌ−Ｓｔ−Ｍｇ合金）７のみが溶融し、
炭化ケイ素４およびＷＣ−Ｃｏ合金２と反応して接合す
る。前記両表皮部の溶融が接合界面の近傍のみであるの
で、ＡΩインサート材５全体の流出はなく、かつ加圧方
向への縮み量も少なく寸法精度の良い接合体が得られた
。また、その接合体の曲げ試験では、１５〜１７Ｋｇ／
ｎｕｎ”と高い接合強度が得られた。
ここで、Ｗ Ｃ−Ｃｏ合金２の代りにコバールを用いた
場合には、炭化ケイ素はコバールとの熱膨張係数は４５
０℃以上では大きな差があり、その差に起因して接合後
の冷却中に熱応力が発生する。
場合には、炭化ケイ素はコバールとの熱膨張係数は４５
０℃以上では大きな差があり、その差に起因して接合後
の冷却中に熱応力が発生する。
一方、Ａｌインサート材の厚さが適正であると、Ａｌイ
ンサート材は熱応力緩和の働きがある。しかし、第２図
に示すように、接合強度（曲げ強度）に及ぼす接合後の
Ａｌインサート材の厚さの影響は大きい。即ち、へ〇イ
ンサート材の厚さが薄いと該Ａｎインサート材による熱
応力緩和の効果が小さく、接合強度は低い６また反対称
厚遇ぎると。
ンサート材は熱応力緩和の働きがある。しかし、第２図
に示すように、接合強度（曲げ強度）に及ぼす接合後の
Ａｌインサート材の厚さの影響は大きい。即ち、へ〇イ
ンサート材の厚さが薄いと該Ａｎインサート材による熱
応力緩和の効果が小さく、接合強度は低い６また反対称
厚遇ぎると。
Ａｌインサート材自体の強度に近づき、接合強度は低下
する。そこで、炭化ケイ素４と鯛１との接合でコバール
を用いる場合は、接合後のＡｌインサート材５の厚さを
０．２〜０．４ｍｍとするのが望ましく、本発明では容
易にＡｎインサート材５の厚さをコントロールできる。
する。そこで、炭化ケイ素４と鯛１との接合でコバール
を用いる場合は、接合後のＡｌインサート材５の厚さを
０．２〜０．４ｍｍとするのが望ましく、本発明では容
易にＡｎインサート材５の厚さをコントロールできる。
即ち、接合温度６１０°Ｃ１接合圧力０．５ Ｋｇ／ｍ
ｍ２．接合時間３０分の接合条件下では、接合前のＡｌ
インサート材５の画表皮材７の厚さを０．１ ｍｍとし
、心材６の厚さを０．４〜０．５ ｍ＋ａとすれば、接
合後のＡｍインサート材５の厚さは、０．２〜０．４ｍ
ｍの範囲に入る。
ｍ２．接合時間３０分の接合条件下では、接合前のＡｌ
インサート材５の画表皮材７の厚さを０．１ ｍｍとし
、心材６の厚さを０．４〜０．５ ｍ＋ａとすれば、接
合後のＡｍインサート材５の厚さは、０．２〜０．４ｍ
ｍの範囲に入る。
尚、本実施例では、炭化ケイ素と冑との接合例について
示したが、窒化ケイ素と鋼、アルミナと鉄、サイアロン
と鍔、についても前述と同様に高い接合強度が得られた
。その結果を下表に示す。
示したが、窒化ケイ素と鋼、アルミナと鉄、サイアロン
と鍔、についても前述と同様に高い接合強度が得られた
。その結果を下表に示す。
（ｙ人工余白）
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、セラミックスと
金属とを強固に、かつ寸法精度良く接合できる。
金属とを強固に、かつ寸法精度良く接合できる。
第１図は本発明の接合方法により接合された炭化ケイ素
と鋼との接合断面図、第２図は接合強度とＡｌインサー
ト材の厚さとの関係を示す線図である。 １・・・鋼、２・・・Ｗ Ｃ−Ｃｏ合金、３・・・コバ
ール板。 ４・・・炭化ケイ素、５・・・Ａｌインサート材、６・
・・心材、７・・・表皮材。
と鋼との接合断面図、第２図は接合強度とＡｌインサー
ト材の厚さとの関係を示す線図である。 １・・・鋼、２・・・Ｗ Ｃ−Ｃｏ合金、３・・・コバ
ール板。 ４・・・炭化ケイ素、５・・・Ａｌインサート材、６・
・・心材、７・・・表皮材。
Claims (2)
- １．セラミックスと金属との接合方法であつて、セラミ
ックスと金属との接合面間に、心材が純ＡｌまたはＡｌ
合金で、両表皮材が前記心材より融点の低い組成からな
るＡｌ合金である積層構造のインサート材を挿入し、か
つ該インサート材と金属との間に、Ａｌおよび金属と反
応して脆弱な金属間化合物を生成しない組成からなる中
間材を介在させ、前記インサート材の両表皮材のみ溶融
する温度に加熱すると共に加圧することを特徴とするセ
ラミックスと金属との接合方法。 - ２．前記インサート材として、純ＡｌまたはＡｌ合金を
心材、Ｓｉを含有したＡｌ合金を両表皮材とする積層構
造材を用い、前記中間材として、Ｎｉコバール（Ｆｅ−
２９％Ｎｉ−１７Ｃｏ合金）、Ｍｏ，Ｗ，サーメットの
いずれかを用い、前記インサート材の両表皮材のみ溶融
する温度に加熱すると共に加圧することを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のセラミックスと金属との接合
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18457584A JPS6163576A (ja) | 1984-09-05 | 1984-09-05 | セラミツクスと金属との接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18457584A JPS6163576A (ja) | 1984-09-05 | 1984-09-05 | セラミツクスと金属との接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6163576A true JPS6163576A (ja) | 1986-04-01 |
Family
ID=16155601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18457584A Pending JPS6163576A (ja) | 1984-09-05 | 1984-09-05 | セラミツクスと金属との接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6163576A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4872606A (en) * | 1985-12-11 | 1989-10-10 | Hitachi, Ltd. | Sealed structure and production method thereof |
| JPH0365572A (ja) * | 1989-07-31 | 1991-03-20 | Ngk Insulators Ltd | セラミック部品とＡｌ部品との加圧接合方法 |
-
1984
- 1984-09-05 JP JP18457584A patent/JPS6163576A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4872606A (en) * | 1985-12-11 | 1989-10-10 | Hitachi, Ltd. | Sealed structure and production method thereof |
| JPH0365572A (ja) * | 1989-07-31 | 1991-03-20 | Ngk Insulators Ltd | セラミック部品とＡｌ部品との加圧接合方法 |
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