JPS632874A - セラミックスのメタライズ方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、セラミックスの簡便なメタライズ方法に関す
る。

従来の技術とその問題点 一般に、セラミックスは、耐熱性、耐磨耗性、絶縁性等
に優れている反面、脆く衝撃に弱いため、構造材料とし
て用いる場合には、金属との接合体にして使用されるこ
とが多く、この場合には金属とセラミックスを接合する
前に、まずセラミックス表面をメタライズする必要があ
る。また、セラミックスを導電材料として用いる場合に
は、セラミックス表面にメタライズを行って使用されて
いる。

セラミックスのメタライズ方法としては、テレフンケン
法、活性金属法、水素化合物法、酸化物ソルダー法、炭
酸銀法等が知られている。これらの内、テレフンケン法
以外の方法には、工程が複雑であるのに加えて、メタラ
イズ層の接着強度、耐熱衝撃性、耐化学薬品性等が充分
でない場合があるため、現在のところテレフンケン法に
よるのが一般的である。テレフンケン法は、セラミック
ス表面にモリブデン−マンガンを被覆し、非酸化性雰囲
気中１４００〜１７００°Ｃという高温で焼付け、その
上に金属メツキを行い、更に被膜の安定化のために再度
非酸化性雰囲気中で加熱することによりメタライズし、
次いで必要に応じて金属をロウ接するものであり、作業
工程が長く且つ煩雑であるという大きな欠点があるのに
加えて、加熱温度が高いという欠点もある。

問題点を解決するための手段 本発明者は、上記欠点が解消されたセラミックスのメタ
ライズ方法を開発するため鋭意研究した結果、酸化銅又
は（及び）硫化銅を被覆層として用いるときには空気等
の酸化雰囲気中にて比較的低温で焼付けができ、次いで
焼付は層を還元処理すれば極めて簡便にメタライズでき
ること（尚、被覆層として硫化銅を単独で用いる方法に
ついては、別途出願した。）、この際被覆層として金属
銀又は（及び）金属銅を併用するとメタライズ層表面の
平滑性が向上すること、得られたメタライズ層は導電性
に優れ且つ接着強度が高いこと等を見出し、本発明を完
成するに至った。

即ち本発明は、酸化銅又は（及び）硫化銅と金属銀又は
（及び）金属銅との混合物を、セラミックス表面に被覆
し、酸化性雰囲気中９００〜１３００℃で加熱して焼付
けた後、焼付は層を還元処理することを特徴とするセラ
ミックスのメタライズ方法に係る。

本発明において被覆層として用いる酸化銅及び／又は硫
化銅と金属銀及び／又は金属銅との混合物は、通常粉末
状のものを使用する。酸化銅と硫化銅とを用いるときの
両者の使用割合は、任意で良い。

本発明においては、被覆層として酸化銅又は（及び）硫
化鋼（以下、単に銅化合物という）に金属銀又は（及び
）金属銅を併用することによりメタライズ層表面の平滑
性を向上させることができる。金属銀又は（及び）金属
銅としても、通常粉末状のものを使用し、使用割合は、
銅化合物との合計重量の８０％程度を上限とするのが適
当である。８０重量％を越える場合には、メタライズ層
の接着強度が低下する傾向があるので、好ましくない。

本発明における被覆層形成材料としては、銅化合物と金
属銀及び／又は金属銅との混合物を粉末状のまま使用し
ても良いし、適当なバインダー及びその溶剤、例えばス
クリーンオイル等の印刷用インキ、バルサム等を適宜の
出用いてペースト状にして使用しても良い。

粉末状又はペースト状の銅化合物と金属銀及び／又は金
属銅との混合物をメタライズが必要なセラミックス表面
に撒布又は塗付して被覆する。被覆する曾は、特に限定
されず、所望のメタライズ層の厚さに応じて、適宜決定
される。次に、上記で被覆されたセラミックスを酸化性
雰囲気中にて加熱して被覆層を焼付ける。酸化性雰囲気
としては、特殊なものを使用する必要はなく、空気、空
気と窒素との混合気等を使用すれば充分である。

また、加熱条件としては、セラミックスの形状、大きさ
や用いた被覆層の種類、被覆量等により変化するが、通
常９００〜１３００℃の温度で５〜６０分間程度加熱す
る。この加熱によりは酸化銅−酸化銀（硫化銅、金属銅
は酸化されて酸化銅となり、金属銀は酸化されて酸化銀
となる）を含有してなる被覆がセラミックスに密着する
。この際、酸化銅の融液がセラミックス内に一部浸透す
る（硫化銅を用いたときには、酸化銅に酸化される際に
発生する硫黄が、この浸透を更に助長する）ことにより
接着強度が高められる。加熱温度が９００℃より低い場
合は上記のような浸透が起こらず接着強度が不充分にな
り、又１３００　℃より高い場合は被覆層の粘性が低下
して流出することがあるので好ましくない。

次に、上記により焼付は層が施されたセラミックスを還
元処理する。還元方法としては、特に限定されず、酸化
銅、酸化銀がこれらの金属に還元されるならばどんな方
法でもよく、例えば水素雰囲気、−酸化炭素雰囲気等の
還元性雰囲気中での加熱、エタノール、メタノール、プ
ロパツール等のアルコール、ベンジン、ホルマリン等の
還元性溶媒への浸漬等を挙げることができる。還元性雰
囲気中で加熱する場合の温度は、焼付は層の分解、変質
等を防ぐために前記焼付は温度よりも低いことが好まし
く、通常２００〜９００℃程度とし、時間は通常５〜６
０分間程度とする。また還元性溶媒への浸漬による場合
は、セラミックスを通常２００〜５００°Ｃ程度好まし
くは３００℃前後に加熱後、上記還元性溶媒に１０〜６
０秒間程度浸漬すれば良い。

上記還元処理により、極めて優れた導電性を有する銅−
銀メタライズ層がセラミックス表面に形成される。

かくしてメタライズされたセラミックスには、必要に応
じて、常法例えばロウ接等により、各種金属を容易に接
合することができる。

本発明によりメタライズできるセラミックスとしては、
特に限定されず、例えば窒化珪素、サイアロン、炭化珪
素、窒化アルミニウム等の非酸化物セラミックス、アル
ミナ、ジルコニア、ムライト、ベリリア、マグネシア、
コージーライト等の酸化物系セラミックスを挙げること
ができる。

本発明によれば、従来法に比べて低温で焼付は後、還元
処理するという極めて簡便な操作で、セラミックス表面
にメタライズ層が形成できる。得られたメタライズ層は
、導電性に優れ且つ接着強度が高く、メタライズ層の平
滑性が向上するという効果が得られる。

本発明によりメタライズされたセラミックスは、上記の
如き性能を有するので、セラミックスパッケージ等の電
子部品、セラミックスを用いた耐磨耗性部品、耐熱性部
品等に好適に使用できる。

尚、本発明の方法は、ニッケル板、銅板等の金属板にも
応用でき、被覆層を還元すれば強固な保護膜を得ること
ができる。

以下、実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明する
。

実施例１ 酸化銅粉末９０重量％と金属銀粉末１０重量％とを混合
したちの１００重量部に対してバルサムイアロン、炭化
珪素（ＳｉＣ）、アルミナ又はジルコニアの焼結体の表
面に０．　１ｇ／ｃｍ２塗付した。次に、電気炉を用い
空気中にて１１００℃で３０分間焼成して、焼付は被覆
層を形成した。引続き焼成したものを乾燥器中で３００
℃に加熱した後、市販のエタノール中に浸漬した。これ
によって焼付は被覆層が還元され、金属銅と金属銀から
なるメタライズ層が形成された。下記第１表に還元前後
における、１００ＯＶの電圧で測定した電気抵抗値を示
した。還元後のメタライズ層は、極めて優れた導電性を
有していることが判る。

かくして得たメタライズ層を有する各セラミックスと銅
片とを銀ロウを用いてロウ接し、秤全２ｔｏｎ及び荷重
速度５ｍｍ／ｍｉｎの引張試験機を用いて、メタライズ
層の接着強度を測定したところ、いずれも極めて強く接
着されていることが判った。

結果を下記第１表に併記した。

第　　　１　　　表 また、メタライズ層表面は凹凸が殆んどなく、平滑性に
優れていた。

実施例２ 硫化銅粉末９０重量％と金属銀粉末１０重量％とを混合
したちの１００重量部に対してバルサム１０重量部を混
合して、ペースト状の混合物を得た。これを用いて、実
施例１と同様にして各セラミックスにメタライズ層を形
成した。実施例１と同様にして測定した電気抵抗値及び
接着強度を下記第２表に示した。

第　　　２　　　表 また、メタライズ層表面は凹凸が殆んどなく、平滑性に
優れていた。

（以　上）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化銅又は（及び）硫化銅と金属銀又は（及び）
   金属銅との混合物を、セラミックス表面に被覆し、酸化
   性雰囲気中９００〜１３００℃で加熱して焼付けた後、
   焼付け層を還元処理することを特徴とするセラミックス
   のメタライズ方法。