JP2003146771A - セラミックスと金属の接合方法、その複合体およびＮａ−Ｓ電池 - Google Patents
セラミックスと金属の接合方法、その複合体およびＮａ−Ｓ電池Info
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- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐食性と気密性に優れた絶縁用セラミックス
と金属の複合体を提供できるセラミックスと金属の接合
方法を提供すること。また、本発明は、耐食性と耐久性
に優れた絶縁用セラミックスと金属の複合体およびＮａ
−Ｓ電池を提供すること。 【解決手段】 セラミックスリング１と金属部材３の間
にＡｌからなる接合用インサート材２を介そうする。そ
の後、セラミックスリング１と金属部材３および接合用
インサート材２を真空中でＡｌの融点以下の所定の温度
に加熱する。このとき、プレスヘッド５によりセラミッ
クスリング１および金属部材３を接合用インサート材２
に押し付けて接合用インサート材２を変形させる。
と金属の複合体を提供できるセラミックスと金属の接合
方法を提供すること。また、本発明は、耐食性と耐久性
に優れた絶縁用セラミックスと金属の複合体およびＮａ
−Ｓ電池を提供すること。 【解決手段】 セラミックスリング１と金属部材３の間
にＡｌからなる接合用インサート材２を介そうする。そ
の後、セラミックスリング１と金属部材３および接合用
インサート材２を真空中でＡｌの融点以下の所定の温度
に加熱する。このとき、プレスヘッド５によりセラミッ
クスリング１および金属部材３を接合用インサート材２
に押し付けて接合用インサート材２を変形させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐食性と気密性に
優れた絶縁用セラミックスと金属の複合体を提供できる
セラミックスと金属の接合方法に関する。また、その複
合体およびＮａ−Ｓ電池に関する。
優れた絶縁用セラミックスと金属の複合体を提供できる
セラミックスと金属の接合方法に関する。また、その複
合体およびＮａ−Ｓ電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、絶縁用セラミックスと金属の接合
方法としては、例えば、Ｎａ−Ｓ電池の構成部材の１つ
であるＮａ−Ｓ電池セルの構造として、絶縁性を確保す
るために絶縁用セラミックスリングを用い、ＮａとＳを
大気と遮断するために絶縁用セラミックスと金属の接合
部に気密性が要求され、絶縁性セラミックスリングと上
部金属フランジおよび下部金属フランジとの接合がなさ
れている。この接合方法としては、通常、ボルト締めで
機械的に接合されてきた。また、Ｔｉを含有するＡｇろ
う材やＮｉろう材で接合することも提案されてきてい
る。
方法としては、例えば、Ｎａ−Ｓ電池の構成部材の１つ
であるＮａ−Ｓ電池セルの構造として、絶縁性を確保す
るために絶縁用セラミックスリングを用い、ＮａとＳを
大気と遮断するために絶縁用セラミックスと金属の接合
部に気密性が要求され、絶縁性セラミックスリングと上
部金属フランジおよび下部金属フランジとの接合がなさ
れている。この接合方法としては、通常、ボルト締めで
機械的に接合されてきた。また、Ｔｉを含有するＡｇろ
う材やＮｉろう材で接合することも提案されてきてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したボルト締めで
機械的に接合する方法では、全体の構造が大きくなる問
題があった。また、パッキングを挿入する必要がある
が、長時間使用するとパッキングが劣化してゆるみを生
じ洩れが起きる問題があった。また、Ｔｉを含有するＡ
ｇろう材で接合した場合は、ろう材がＮａとＳの反応で
生じた腐食性の強いＮａＳｘに溶解消失し洩れが生じ、
耐食性と気密性が低いという問題があった。Ｎｉろう材
はＴｉを含有するＡｇろう材よりは耐食性は優れるが、
腐食性の強いＮａＳｘには溶解消失する問題があった。
ろう材としては、箔またはシート状のものが用いられた
場合、接合時に箔またはシートは変形せず、接合前の表
面積と接合後の表面積ではあまり差がなく、接合前のろ
う材の表面酸化物がそのまま残存し接合が不十分で実用
的ではなかった。
機械的に接合する方法では、全体の構造が大きくなる問
題があった。また、パッキングを挿入する必要がある
が、長時間使用するとパッキングが劣化してゆるみを生
じ洩れが起きる問題があった。また、Ｔｉを含有するＡ
ｇろう材で接合した場合は、ろう材がＮａとＳの反応で
生じた腐食性の強いＮａＳｘに溶解消失し洩れが生じ、
耐食性と気密性が低いという問題があった。Ｎｉろう材
はＴｉを含有するＡｇろう材よりは耐食性は優れるが、
腐食性の強いＮａＳｘには溶解消失する問題があった。
ろう材としては、箔またはシート状のものが用いられた
場合、接合時に箔またはシートは変形せず、接合前の表
面積と接合後の表面積ではあまり差がなく、接合前のろ
う材の表面酸化物がそのまま残存し接合が不十分で実用
的ではなかった。
【０００４】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたもので、耐食性と気密性に優れた絶縁用セラミック
スと金属の複合体を提供できるセラミックスと金属の接
合方法を提供することを目的とする。また、本発明は、
耐食性と気密性に優れた絶縁用セラミックスと金属の複
合体およびＮａ−Ｓ電池を提供することを目的とする。
れたもので、耐食性と気密性に優れた絶縁用セラミック
スと金属の複合体を提供できるセラミックスと金属の接
合方法を提供することを目的とする。また、本発明は、
耐食性と気密性に優れた絶縁用セラミックスと金属の複
合体およびＮａ−Ｓ電池を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、腐食性の強
いＮａＳｘと各種接合部材について鋭意研究の結果、Ａ
ｌまたはＡｌ合金からなる接合部材を用い、加圧変形さ
せて活性な金属面を出しながら接合することが有効であ
るとの知見を得て本発明に至った。
いＮａＳｘと各種接合部材について鋭意研究の結果、Ａ
ｌまたはＡｌ合金からなる接合部材を用い、加圧変形さ
せて活性な金属面を出しながら接合することが有効であ
るとの知見を得て本発明に至った。
【０００６】すなわち、本発明のセラミックスと金属の
接合方法は、セラミックス部材と金属部材の間にＡｌま
たはＡｌ合金からなる接合部材を介そうする工程と、前
記接合部材が介そうされた前記セラミックス部材および
前記金属部材を、前記接合部材であるＡｌの融点または
Ａｌ合金の液相線以下の所定の温度に加熱した後に冷却
することにより、前記セラミックス部材と前記接合部材
および前記金属部材と前記接合部材を固相接合する工程
と、を備え、前記固相接合する工程における加熱時に、
前記セラミックス部材および前記金属部材に加圧力を付
加することにより前記接合部材を変形させることを特徴
とする。
接合方法は、セラミックス部材と金属部材の間にＡｌま
たはＡｌ合金からなる接合部材を介そうする工程と、前
記接合部材が介そうされた前記セラミックス部材および
前記金属部材を、前記接合部材であるＡｌの融点または
Ａｌ合金の液相線以下の所定の温度に加熱した後に冷却
することにより、前記セラミックス部材と前記接合部材
および前記金属部材と前記接合部材を固相接合する工程
と、を備え、前記固相接合する工程における加熱時に、
前記セラミックス部材および前記金属部材に加圧力を付
加することにより前記接合部材を変形させることを特徴
とする。
【０００７】本発明において、固相接合された後の前記
接合部材は、前記セラミックス部材または前記金属部材
との接触表面積が、前記接合部材の中心線を通る平行な
断面積より小さい。このような性状は、前記セラミック
ス部材と前記金属部材の間に介そうされる前記接合部材
を、円形断面を有するワイヤ状の部材とすることにより
得ることができる。本発明において、固相接合された後
における、前記セラミックス部材と前記接合部材との接
触表面積、または前記金属部材と前記接合部材との接触
表面積が、接合前の２倍以上であることが望ましい。本
発明のセラミックスと金属の接合方法において、セラミ
ックス部材がアルミナから構成され、前記金属部材がス
テンレス鋼から構成されることが好ましい。本発明にお
ける固相接合する工程において、加圧力を付与する手段
にはいくつかの態様がある。例えば、プレスによるもの
のほか、バネ力を利用するもの、熱膨張係数の異なる２
つの部材の組み合わせによるものが挙げられる。
接合部材は、前記セラミックス部材または前記金属部材
との接触表面積が、前記接合部材の中心線を通る平行な
断面積より小さい。このような性状は、前記セラミック
ス部材と前記金属部材の間に介そうされる前記接合部材
を、円形断面を有するワイヤ状の部材とすることにより
得ることができる。本発明において、固相接合された後
における、前記セラミックス部材と前記接合部材との接
触表面積、または前記金属部材と前記接合部材との接触
表面積が、接合前の２倍以上であることが望ましい。本
発明のセラミックスと金属の接合方法において、セラミ
ックス部材がアルミナから構成され、前記金属部材がス
テンレス鋼から構成されることが好ましい。本発明にお
ける固相接合する工程において、加圧力を付与する手段
にはいくつかの態様がある。例えば、プレスによるもの
のほか、バネ力を利用するもの、熱膨張係数の異なる２
つの部材の組み合わせによるものが挙げられる。
【０００８】以上の本発明によるセラミックスと金属と
の接合方法によって、以下の新規な複合体を得ることが
できる。この複合体は、セラミックス部材と金属部材が
ＡｌまたはＡｌ合金の接合部を介して固相接合されてお
り、前記セラミックス部材と前記接合部との接合境界部
位または前記金属部材と前記接合部との接合境界部位の
面積が、前記接合部の中心線を通る平行な切断面積より
小さいことを特徴とする。
の接合方法によって、以下の新規な複合体を得ることが
できる。この複合体は、セラミックス部材と金属部材が
ＡｌまたはＡｌ合金の接合部を介して固相接合されてお
り、前記セラミックス部材と前記接合部との接合境界部
位または前記金属部材と前記接合部との接合境界部位の
面積が、前記接合部の中心線を通る平行な切断面積より
小さいことを特徴とする。
【０００９】Ｎａ−Ｓ電池に本発明によるセラミックス
と金属の接合方法を適用することにより、以下の新規な
Ｎａ−Ｓ電池が提供される。このＮａ−Ｓ電池の構成部
材の１つであるＮａ−Ｓ電池セルは、負極活物質である
Ｎａを収納する安全管と、Ｎａイオンに対して伝導性を
有する固体電解質と、正極活物質であるＳを有する正極
室と、金属外筒と、絶縁用セラミックスリングと、負極
封口上蓋としての全体構成をなすかもしくは該負極封口
上蓋と接合される上部金属フランジと、前記金属外筒と
接合される下部金属フランジと、を有している。本発明
のＮａ−Ｓ電池は、前記絶縁用セラミックスリングと前
記上部金属フランジがＡｌまたはＡｌ合金の第１の接合
部を介して固相接合され、前記絶縁用セラミックスリン
グと前記下部金属フランジがＡｌまたはＡｌ合金の第２
の接合部を介して固相接合されている。そして、前記絶
縁用セラミックスリングと前記第１の接合部または前記
上部金属フランジと前記第１の接合部との接合境界の面
積が、前記第１の接合部の中心線を通る平行な切断面積
より小さい。また、前記絶縁用セラミックスリングと前
記下部金属フランジがＡｌまたはＡｌ合金の第２の接合
部を介して固相接合されており、前記絶縁用セラミック
スリングと前記第２の接合部または前記下部金属フラン
ジと前記第２の接合部との接合境界部位の面積が、前記
第２の接合部の中心線を通る平行な切断面積より小さ
い。本発明のＮａ−Ｓ電池において、好ましくは、絶縁
用セラミックスリングがアルミナから構成され、前記上
部金属フランジおよび前記下部金属フランジがステンレ
ス鋼から構成される。
と金属の接合方法を適用することにより、以下の新規な
Ｎａ−Ｓ電池が提供される。このＮａ−Ｓ電池の構成部
材の１つであるＮａ−Ｓ電池セルは、負極活物質である
Ｎａを収納する安全管と、Ｎａイオンに対して伝導性を
有する固体電解質と、正極活物質であるＳを有する正極
室と、金属外筒と、絶縁用セラミックスリングと、負極
封口上蓋としての全体構成をなすかもしくは該負極封口
上蓋と接合される上部金属フランジと、前記金属外筒と
接合される下部金属フランジと、を有している。本発明
のＮａ−Ｓ電池は、前記絶縁用セラミックスリングと前
記上部金属フランジがＡｌまたはＡｌ合金の第１の接合
部を介して固相接合され、前記絶縁用セラミックスリン
グと前記下部金属フランジがＡｌまたはＡｌ合金の第２
の接合部を介して固相接合されている。そして、前記絶
縁用セラミックスリングと前記第１の接合部または前記
上部金属フランジと前記第１の接合部との接合境界の面
積が、前記第１の接合部の中心線を通る平行な切断面積
より小さい。また、前記絶縁用セラミックスリングと前
記下部金属フランジがＡｌまたはＡｌ合金の第２の接合
部を介して固相接合されており、前記絶縁用セラミック
スリングと前記第２の接合部または前記下部金属フラン
ジと前記第２の接合部との接合境界部位の面積が、前記
第２の接合部の中心線を通る平行な切断面積より小さ
い。本発明のＮａ−Ｓ電池において、好ましくは、絶縁
用セラミックスリングがアルミナから構成され、前記上
部金属フランジおよび前記下部金属フランジがステンレ
ス鋼から構成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明のセラミックスと金
属の接合方法の実施の形態について、添付図面を参照し
て詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明
が限定されるものではない。
属の接合方法の実施の形態について、添付図面を参照し
て詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明
が限定されるものではない。
【００１１】本発明のセラミックスと金属の接合方法
は、セラミックス部材と金属部材の間にＡｌまたはＡｌ
合金からなる接合部材を介そうする工程と、前記接合部
材が介そうされた前記セラミックス部材および前記金属
部材を、前記接合部材であるＡｌの融点またはＡｌ合金
の液相線以下の温度に加熱した後に冷却することによ
り、前記セラミックス部材と前記接合部材および前記金
属部材と前記接合部材を固相接合する工程と、を備えて
いる。そして、前記固相接合する工程における加熱時
に、前記セラミックス部材および前記金属部材に加圧力
を付加することにより前記接合部材を変形させることを
特徴とする。図１に本発明にかかるセラミックスと金属
の接合方法の一例を示す。
は、セラミックス部材と金属部材の間にＡｌまたはＡｌ
合金からなる接合部材を介そうする工程と、前記接合部
材が介そうされた前記セラミックス部材および前記金属
部材を、前記接合部材であるＡｌの融点またはＡｌ合金
の液相線以下の温度に加熱した後に冷却することによ
り、前記セラミックス部材と前記接合部材および前記金
属部材と前記接合部材を固相接合する工程と、を備えて
いる。そして、前記固相接合する工程における加熱時
に、前記セラミックス部材および前記金属部材に加圧力
を付加することにより前記接合部材を変形させることを
特徴とする。図１に本発明にかかるセラミックスと金属
の接合方法の一例を示す。
【００１２】まず、気密なチャンバ１０１を有するプレ
ス装置１００内のプレス受台６上に設けたプレス治具４
ｂと昇降可能なプレスヘッド５に取り付けたプレス治具
４ａの間に、絶縁用セラミックスであるセラミックスリ
ング１と金属から構成される上下の金属部材３の間にＡ
ｌまたはＡｌ合金の接合部材である円形断面のワイヤを
リング状に捲き回した接合用インサート材２を介そうす
る。次に、セラミックスリング１と金属部材３および接
合用インサート材２を配置したプレス装置１００内を真
空ポンプ８によって減圧して真空とした後に、接合用イ
ンサート材２を構成するＡｌの融点またはＡｌ合金の液
相線以下の所定の温度にヒータ７で加熱する。このと
き、プレス治具４ａをプレスヘッド５の駆動により降下
させることにより、セラミックスリング１および前記金
属部材３間に加圧力を付与する。接合用インサート材２
は、この加圧力により変形される。この変形により、接
合用インサート材２の表面に、活性なＡｌ面またはＡｌ
合金面を露出させる。このように活性なＡｌ面またはＡ
ｌ合金面を露出させつつセラミックスリング１と接合用
インサート材２および金属部材３と接合用インサート材
２を固相接合するため、接合強度を確保することができ
る。
ス装置１００内のプレス受台６上に設けたプレス治具４
ｂと昇降可能なプレスヘッド５に取り付けたプレス治具
４ａの間に、絶縁用セラミックスであるセラミックスリ
ング１と金属から構成される上下の金属部材３の間にＡ
ｌまたはＡｌ合金の接合部材である円形断面のワイヤを
リング状に捲き回した接合用インサート材２を介そうす
る。次に、セラミックスリング１と金属部材３および接
合用インサート材２を配置したプレス装置１００内を真
空ポンプ８によって減圧して真空とした後に、接合用イ
ンサート材２を構成するＡｌの融点またはＡｌ合金の液
相線以下の所定の温度にヒータ７で加熱する。このと
き、プレス治具４ａをプレスヘッド５の駆動により降下
させることにより、セラミックスリング１および前記金
属部材３間に加圧力を付与する。接合用インサート材２
は、この加圧力により変形される。この変形により、接
合用インサート材２の表面に、活性なＡｌ面またはＡｌ
合金面を露出させる。このように活性なＡｌ面またはＡ
ｌ合金面を露出させつつセラミックスリング１と接合用
インサート材２および金属部材３と接合用インサート材
２を固相接合するため、接合強度を確保することができ
る。
【００１３】なお、加熱温度としては、Ａｌの接合部材
の場合はＡｌの融点より５０℃低い温度から融点以下の
温度範囲、Ａｌ合金の接合部材の場合はＡｌ合金の液相
線より５０℃低い温度から液相線以下の温度範囲が好ま
しい。
の場合はＡｌの融点より５０℃低い温度から融点以下の
温度範囲、Ａｌ合金の接合部材の場合はＡｌ合金の液相
線より５０℃低い温度から液相線以下の温度範囲が好ま
しい。
【００１４】図２は、本発明にかかるセラミックスと金
属の接合方法の他の例を示す概略図である。なお、図１
と同一の部分には同一の符号を付している。気密なチャ
ンバ２０１を有する加圧装置２００は、固定ボルト１３
と上下押え板１４ａ，１４ｂで構成した枠体内に受け台
１２を設け、該受け台１２の上に上当て板１０ａおよび
下当て板１０ｂとの間に初期変形防止材１１を設けてい
る。この初期変形防止部材１１は、常温下では上下当て
板１０ａ，１０ｂ間に存在して、その間隔を維持する。
しかし、初期変形防止部材１１は、後の加熱時に溶融す
ることにより、上下当て板１０ａ，１０ｂ間の抵抗が解
除される。また、前記上押え板１４ａと上当て板１０ａ
間にはバネ９を設けてある。このバネ９は、上当て板１
０ａを下方に付勢する。ただし、常温下では、初期変形
防止部材１１が抵抗となって、上当て板１０ａが降下す
ることはない。
属の接合方法の他の例を示す概略図である。なお、図１
と同一の部分には同一の符号を付している。気密なチャ
ンバ２０１を有する加圧装置２００は、固定ボルト１３
と上下押え板１４ａ，１４ｂで構成した枠体内に受け台
１２を設け、該受け台１２の上に上当て板１０ａおよび
下当て板１０ｂとの間に初期変形防止材１１を設けてい
る。この初期変形防止部材１１は、常温下では上下当て
板１０ａ，１０ｂ間に存在して、その間隔を維持する。
しかし、初期変形防止部材１１は、後の加熱時に溶融す
ることにより、上下当て板１０ａ，１０ｂ間の抵抗が解
除される。また、前記上押え板１４ａと上当て板１０ａ
間にはバネ９を設けてある。このバネ９は、上当て板１
０ａを下方に付勢する。ただし、常温下では、初期変形
防止部材１１が抵抗となって、上当て板１０ａが降下す
ることはない。
【００１５】絶縁用セラミックスであるセラミックスリ
ング１と金属から構成される上下の金属部材３の間にＡ
ｌまたはＡｌ合金から構成される円形断面のワイヤをリ
ング状に捲き回した接合用インサート材２を介そうす
る。セラミックスリング１と金属部材３および接合用イ
ンサート材２を配置した加圧装置２００内を真空ポンプ
８によって減圧して真空とした後に、接合用インサート
材２であるＡｌの融点またはＡｌ合金の液相線以下の所
定の温度にヒータ７で加熱する。この加熱により、初期
変形防止部材１１は溶融する。すると、加熱によって軟
化した接合用インサート材２は、バネ９の付勢力を受け
て、変形する。この変形により、接合用インサート材２
の表面に、活性なＡｌ面またはＡｌ合金面が露出する。
このように活性なＡｌ面またはＡｌ合金面を露出させつ
つセラミックスリング１と接合用インサート材２および
金属部材３と接合用インサート材２を固相接合するた
め、接合強度を確保することができる。図２の例によれ
ば、図１で示したプレス装置１００のように熱間で作動
するプレスヘッド５のような特殊な設備が不要で量産に
効果的である。
ング１と金属から構成される上下の金属部材３の間にＡ
ｌまたはＡｌ合金から構成される円形断面のワイヤをリ
ング状に捲き回した接合用インサート材２を介そうす
る。セラミックスリング１と金属部材３および接合用イ
ンサート材２を配置した加圧装置２００内を真空ポンプ
８によって減圧して真空とした後に、接合用インサート
材２であるＡｌの融点またはＡｌ合金の液相線以下の所
定の温度にヒータ７で加熱する。この加熱により、初期
変形防止部材１１は溶融する。すると、加熱によって軟
化した接合用インサート材２は、バネ９の付勢力を受け
て、変形する。この変形により、接合用インサート材２
の表面に、活性なＡｌ面またはＡｌ合金面が露出する。
このように活性なＡｌ面またはＡｌ合金面を露出させつ
つセラミックスリング１と接合用インサート材２および
金属部材３と接合用インサート材２を固相接合するた
め、接合強度を確保することができる。図２の例によれ
ば、図１で示したプレス装置１００のように熱間で作動
するプレスヘッド５のような特殊な設備が不要で量産に
効果的である。
【００１６】図３は、本発明にかかるセラミックスと金
属の接合方法の他の例を示す概略図である。なお、図１
と同一の部分には同一の符号を付している。まず、気密
なチャンバ３０１を有する加圧装置３００は、コバール
合金などの低熱膨張材ボルト１６と上下押え板１４ａ，
１４ｂで構成した枠体内に前記上下押え板１４ａ，１４
ｂに取り付けた例えばＳＵＳ３０４からなる高熱膨張支
持部材１５の間に、絶縁用セラミックスであるセラミッ
クスリング１と金属から構成される上下の金属部材３の
間にＡｌまたはＡｌ合金から構成される接合部材である
円形断面のワイヤを捲き回した接合用インサート材２を
介そうする。
属の接合方法の他の例を示す概略図である。なお、図１
と同一の部分には同一の符号を付している。まず、気密
なチャンバ３０１を有する加圧装置３００は、コバール
合金などの低熱膨張材ボルト１６と上下押え板１４ａ，
１４ｂで構成した枠体内に前記上下押え板１４ａ，１４
ｂに取り付けた例えばＳＵＳ３０４からなる高熱膨張支
持部材１５の間に、絶縁用セラミックスであるセラミッ
クスリング１と金属から構成される上下の金属部材３の
間にＡｌまたはＡｌ合金から構成される接合部材である
円形断面のワイヤを捲き回した接合用インサート材２を
介そうする。
【００１７】次にセラミックスリング１と金属部材３お
よび接合用インサート材２を配置した加圧装置３００内
を真空ポンプ８によって減圧して真空とした後に、接合
用インサート材２であるＡｌの融点またはＡｌ合金の液
相線以下の所定の温度にヒータ７で加熱する。このと
き、熱膨張係数の異なる２つの部材である低熱膨張材ボ
ルト１６と高熱膨張支持部材１５の組み合わせにより、
接合温度に加熱されると低熱膨張材ボルト１６と高熱膨
張支持部材１５には熱膨張の差が生じる。ここで、低熱
膨張材ボルト１６の熱膨張は小さく、逆に高熱膨張支持
部材１５の方が熱膨張が大きいため、この熱膨張の差が
変形量としてセラミックスリング１および金属部材３間
の接合用インサート材２を加圧する。この加圧力によっ
て接合用インサート材２が変形することにより、その表
面に活性なＡｌ面またはＡｌ合金面が露出する。このよ
うに活性なＡｌ面またはＡｌ合金面を露出させつつセラ
ミックスリング１と接合用インサート材２および金属部
材３と接合用インサート材２を固相接合するため、接合
強度を確保することができる。図３の例によっても、図
１で示したプレス装置１００のように熱間で作動するプ
レスヘッド５のような特殊な設備が不要で量産に効果的
である。
よび接合用インサート材２を配置した加圧装置３００内
を真空ポンプ８によって減圧して真空とした後に、接合
用インサート材２であるＡｌの融点またはＡｌ合金の液
相線以下の所定の温度にヒータ７で加熱する。このと
き、熱膨張係数の異なる２つの部材である低熱膨張材ボ
ルト１６と高熱膨張支持部材１５の組み合わせにより、
接合温度に加熱されると低熱膨張材ボルト１６と高熱膨
張支持部材１５には熱膨張の差が生じる。ここで、低熱
膨張材ボルト１６の熱膨張は小さく、逆に高熱膨張支持
部材１５の方が熱膨張が大きいため、この熱膨張の差が
変形量としてセラミックスリング１および金属部材３間
の接合用インサート材２を加圧する。この加圧力によっ
て接合用インサート材２が変形することにより、その表
面に活性なＡｌ面またはＡｌ合金面が露出する。このよ
うに活性なＡｌ面またはＡｌ合金面を露出させつつセラ
ミックスリング１と接合用インサート材２および金属部
材３と接合用インサート材２を固相接合するため、接合
強度を確保することができる。図３の例によっても、図
１で示したプレス装置１００のように熱間で作動するプ
レスヘッド５のような特殊な設備が不要で量産に効果的
である。
【００１８】図３の例において、上下押え板１４ａ，１
４ｂ間の間隔を６００ｍｍとし、高熱膨張支持部材１５
としてＳＵＳ３０４を、低熱膨張材ボルト１６としてコ
バール合金を用いると４ｍｍ位の変形量が得られるの
で、接合用インサート材２を押しつぶすに十分な加圧力
である。
４ｂ間の間隔を６００ｍｍとし、高熱膨張支持部材１５
としてＳＵＳ３０４を、低熱膨張材ボルト１６としてコ
バール合金を用いると４ｍｍ位の変形量が得られるの
で、接合用インサート材２を押しつぶすに十分な加圧力
である。
【００１９】以上では、接合部材である接合用インサー
ト材２として、円形断面のワイヤの例を示したが、固相
接合の接合部材としては、絶縁用セラミックスまたは金
属部材３との接触表面積が接合部材の中心線を通る平行
な切断面積より小さい断面形状であればよい。また、固
相接合された後における、セラミックスリング１と接合
部材との接触表面積、または金属部材３と接合部材との
接触表面積が、接合前の２倍以上であることが望まし
い。また、セラミックスリング１としてアルミナを、ま
た金属部材３としてステンレス鋼を用いることができ
る。
ト材２として、円形断面のワイヤの例を示したが、固相
接合の接合部材としては、絶縁用セラミックスまたは金
属部材３との接触表面積が接合部材の中心線を通る平行
な切断面積より小さい断面形状であればよい。また、固
相接合された後における、セラミックスリング１と接合
部材との接触表面積、または金属部材３と接合部材との
接触表面積が、接合前の２倍以上であることが望まし
い。また、セラミックスリング１としてアルミナを、ま
た金属部材３としてステンレス鋼を用いることができ
る。
【００２０】本発明の接合方法について図４および図５
を用いて更に詳細に説明する。アルミナから構成される
セラミックスリング１とＳＵＳ４０５から構成されるリ
ング状の金属部材３の間に円形断面を有するＡｌワイヤ
を捲き回した接合用インサート材２を介そうした状態を
示す正面断面図を図４（ａ）に、接合後の状態を示す正
面断面図を図４（ｂ）に示す。真空中で接合部材である
Ａｌの融点以下の温度に加熱し、加圧手段によりセラミ
ックスリング１および金属部材３との間に加圧力を発生
させて接合用インサート材２を変形させる。所定の温度
まで加熱、冷却すると図４（ｂ）に示すようになる。
を用いて更に詳細に説明する。アルミナから構成される
セラミックスリング１とＳＵＳ４０５から構成されるリ
ング状の金属部材３の間に円形断面を有するＡｌワイヤ
を捲き回した接合用インサート材２を介そうした状態を
示す正面断面図を図４（ａ）に、接合後の状態を示す正
面断面図を図４（ｂ）に示す。真空中で接合部材である
Ａｌの融点以下の温度に加熱し、加圧手段によりセラミ
ックスリング１および金属部材３との間に加圧力を発生
させて接合用インサート材２を変形させる。所定の温度
まで加熱、冷却すると図４（ｂ）に示すようになる。
【００２１】図４（ｂ）の接合部の部分拡大図を図５に
示す。接合後の接合部の形状として、セラミックスリン
グ１との接合境界部位の面積Ｓ１および金属部材３と接
合部２’との接合境界部位の面積Ｓ３が、接合部２’の
中心線を通る平行な切断面積Ｓ２’より小さい。本発明
の接合方法では、接合前に円形断面であった接合用イン
サート材２を加圧変形させて活性な金属面を出しつつ接
合する。加圧試験した結果の接合用インサート材２の変
形前後の幅および表面積を表１に示す。
示す。接合後の接合部の形状として、セラミックスリン
グ１との接合境界部位の面積Ｓ１および金属部材３と接
合部２’との接合境界部位の面積Ｓ３が、接合部２’の
中心線を通る平行な切断面積Ｓ２’より小さい。本発明
の接合方法では、接合前に円形断面であった接合用イン
サート材２を加圧変形させて活性な金属面を出しつつ接
合する。加圧試験した結果の接合用インサート材２の変
形前後の幅および表面積を表１に示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】表１より、円形断面の接合部材を用いる
と、体積に対する表面積がもっとも小さく、変形したと
きに表面の変形が大きいために活性な金属面を出すこと
ができる。即ち、加圧方向のわずかな変形によって接合
後の接合境界部位の面積に相当する変形後の表面積を、
接合前の単位長さあたりの接触表面積より極めて大きく
することができる。例えば、φ１．０ｍｍのＡｌワイヤ
ーを用いて、厚さを０．１ｍｍに変形させると、単位長
さあたり変形後の表面積は１５．９ｍｍ2となり、変形
前の３．１４ｍｍ2の５．０６倍となる。
と、体積に対する表面積がもっとも小さく、変形したと
きに表面の変形が大きいために活性な金属面を出すこと
ができる。即ち、加圧方向のわずかな変形によって接合
後の接合境界部位の面積に相当する変形後の表面積を、
接合前の単位長さあたりの接触表面積より極めて大きく
することができる。例えば、φ１．０ｍｍのＡｌワイヤ
ーを用いて、厚さを０．１ｍｍに変形させると、単位長
さあたり変形後の表面積は１５．９ｍｍ2となり、変形
前の３．１４ｍｍ2の５．０６倍となる。
【００２４】本発明の接合方法は、接合部材を変形させ
ることにより接合部材の内部から活性な純粋のＡｌが現
れ、この活性なＡｌが絶縁用セラミックスであるＡｌ２
Ｏ３を還元して不安定なＡｌ３Ｏ４を形成し、一方活性
なＡｌは酸化されてＡｌ２Ｏ ３となり、これらの固相接
合が強固になる。また、金属と接合部材のＡｌとの接合
境界部位では、極界面のみで０．１μｍ以下のレベルの
反応相が生じて固相接合が強固になっている。なお、接
合部材としてはＡｌ以外にＡｌ合金を用いることができ
る。Ａｌ合金としては、Ａｌと同じく還元作用を有する
Ｓｉを含有するＡｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｂ系のＪＩ
Ｓの４０００番台のＡｌ合金が好ましい。
ることにより接合部材の内部から活性な純粋のＡｌが現
れ、この活性なＡｌが絶縁用セラミックスであるＡｌ２
Ｏ３を還元して不安定なＡｌ３Ｏ４を形成し、一方活性
なＡｌは酸化されてＡｌ２Ｏ ３となり、これらの固相接
合が強固になる。また、金属と接合部材のＡｌとの接合
境界部位では、極界面のみで０．１μｍ以下のレベルの
反応相が生じて固相接合が強固になっている。なお、接
合部材としてはＡｌ以外にＡｌ合金を用いることができ
る。Ａｌ合金としては、Ａｌと同じく還元作用を有する
Ｓｉを含有するＡｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｂ系のＪＩ
Ｓの４０００番台のＡｌ合金が好ましい。
【００２５】以上の本発明の接合方法による複合体は、
体積に比して表面積が小さい円形断面を有するワイヤ状
のＡｌまたはＡｌ合金からなる接合部材を用い、加圧変
形して表面積を大きくして活性な金属面を出して接合さ
れたものである。前述した図５に示すように、セラミッ
クスリング１と金属部材３がＡｌまたはＡｌ合金からな
る接合部２’を介して固相接合されている。接合部２’
の形状としては、セラミックスリング１と接合部２’と
の接合境界部位の面積Ｓ１、または金属部材３と接合部
２’との接合境界部位の面積Ｓ３が接合部２’の中心線
を通る平行な切断面積Ｓ２’より小さい。これに対し、
接合部２’として箔やシートを用いた場合、接合部２’
の変形がないために接合が不十分な複合体では、接合部
２’の形状は前述したＳ１とＳ３およびＳ２’はほぼ同
じ面積となる。
体積に比して表面積が小さい円形断面を有するワイヤ状
のＡｌまたはＡｌ合金からなる接合部材を用い、加圧変
形して表面積を大きくして活性な金属面を出して接合さ
れたものである。前述した図５に示すように、セラミッ
クスリング１と金属部材３がＡｌまたはＡｌ合金からな
る接合部２’を介して固相接合されている。接合部２’
の形状としては、セラミックスリング１と接合部２’と
の接合境界部位の面積Ｓ１、または金属部材３と接合部
２’との接合境界部位の面積Ｓ３が接合部２’の中心線
を通る平行な切断面積Ｓ２’より小さい。これに対し、
接合部２’として箔やシートを用いた場合、接合部２’
の変形がないために接合が不十分な複合体では、接合部
２’の形状は前述したＳ１とＳ３およびＳ２’はほぼ同
じ面積となる。
【００２６】本発明をＮａ−Ｓ電池に適用した例を以下
説明する。Ｎａ−Ｓ電池は、その構成部材の１つとして
Ｎａ−Ｓ電池セルを有している。Ｎａ−Ｓ電池セルの構
造としては、幾つかのタイプが提案されているが、一例
を図６に示す。本発明のＮａ−Ｓ電池は、構成部材の１
つであるＮａ−Ｓ電池セル３０の構造として、Ｎａから
なる負極活物質１７を収納する安全管１８と、Ｎａイオ
ンに対して伝導性を収納するβ” −アルミナなどの固
体電解質１９と、正極活物質であるＳを有する正極室２
０と、金属外筒２１と、例えばα−アルミナからなるセ
ラミックスリング１と、負極封口上蓋２２としての全体
構成をなすかもしくは該負極封口上蓋２２と接合される
例えばＳＵＳ３０４からなる上部金属フランジ３ａと、
前記金属外筒２１と接合される例えばＳＵＳ４３０から
なる下部金属フランジ３ｂとを備えている。
説明する。Ｎａ−Ｓ電池は、その構成部材の１つとして
Ｎａ−Ｓ電池セルを有している。Ｎａ−Ｓ電池セルの構
造としては、幾つかのタイプが提案されているが、一例
を図６に示す。本発明のＮａ−Ｓ電池は、構成部材の１
つであるＮａ−Ｓ電池セル３０の構造として、Ｎａから
なる負極活物質１７を収納する安全管１８と、Ｎａイオ
ンに対して伝導性を収納するβ” −アルミナなどの固
体電解質１９と、正極活物質であるＳを有する正極室２
０と、金属外筒２１と、例えばα−アルミナからなるセ
ラミックスリング１と、負極封口上蓋２２としての全体
構成をなすかもしくは該負極封口上蓋２２と接合される
例えばＳＵＳ３０４からなる上部金属フランジ３ａと、
前記金属外筒２１と接合される例えばＳＵＳ４３０から
なる下部金属フランジ３ｂとを備えている。
【００２７】図６において、セラミックスリング１と上
部金属フランジ３ａがＡｌまたはＡｌ合金からなる第１
の接合部２ａを介して固相接合されている。セラミック
スリング１と下部金属フランジ３ｂがＡｌまたはＡｌ合
金の第２の接合部２ｂを介して固相接合されている。そ
して、セラミックスリング１と第１の接合部２ａまたは
上部金属フランジ３ａと第１の接合部２ａとの接合境界
の面積が、第１の接合部２ａの中心線を通る平行な切断
面積より小さい。また、セラミックスリング１と下部金
属フランジ３ｂがＡｌまたはＡｌ合金の第２の接合部２
ｂを介して固相接合されている。そして、セラミックス
リング１と第２の接合部２ｂまたは下部金属フランジ３
ｂと第２の接合部２ｂとの接合境界部位の面積が、第２
の接合部２ｂの中心線を通る平行な切断面積より小さ
い。
部金属フランジ３ａがＡｌまたはＡｌ合金からなる第１
の接合部２ａを介して固相接合されている。セラミック
スリング１と下部金属フランジ３ｂがＡｌまたはＡｌ合
金の第２の接合部２ｂを介して固相接合されている。そ
して、セラミックスリング１と第１の接合部２ａまたは
上部金属フランジ３ａと第１の接合部２ａとの接合境界
の面積が、第１の接合部２ａの中心線を通る平行な切断
面積より小さい。また、セラミックスリング１と下部金
属フランジ３ｂがＡｌまたはＡｌ合金の第２の接合部２
ｂを介して固相接合されている。そして、セラミックス
リング１と第２の接合部２ｂまたは下部金属フランジ３
ｂと第２の接合部２ｂとの接合境界部位の面積が、第２
の接合部２ｂの中心線を通る平行な切断面積より小さ
い。
【００２８】Ｎａ−Ｓ電池セル３０の機能としては、負
極活物質１７の濃度勾配によってＮａ+イオンがβ” −
アルミナの固体電解質１９を通り移動することにより電
気が流れる（発電）。Ｎａ+イオンが移動し続けて負極
活物質１７であるＮａと正極活物質であるＳが反応し、
Ｎａの濃度勾配がなくなるとＮａ+イオンは移動せず電
気は流れない。Ｎａ−Ｓ電池は二次電池の機能を有して
いるので、逆に電気を流すと、Ｎａ+イオンは元に戻る
ように移動する（充電）。Ｎａ−Ｓ電池セル３０の構造
としては、図６に限定されるものではなく、絶縁用セラ
ミックスと金属と接合部との構成が同じであれば、セル
の他の構成部材に相異があってもよい。
極活物質１７の濃度勾配によってＮａ+イオンがβ” −
アルミナの固体電解質１９を通り移動することにより電
気が流れる（発電）。Ｎａ+イオンが移動し続けて負極
活物質１７であるＮａと正極活物質であるＳが反応し、
Ｎａの濃度勾配がなくなるとＮａ+イオンは移動せず電
気は流れない。Ｎａ−Ｓ電池は二次電池の機能を有して
いるので、逆に電気を流すと、Ｎａ+イオンは元に戻る
ように移動する（充電）。Ｎａ−Ｓ電池セル３０の構造
としては、図６に限定されるものではなく、絶縁用セラ
ミックスと金属と接合部との構成が同じであれば、セル
の他の構成部材に相異があってもよい。
【００２９】
【実施例】上記実施の形態にかかるセラミックスと金属
の接合方法に関する具体的な実施例について説明する。
Ｎａ−Ｓ電池セル３０のセラミックスリング１としてα
−アルミナを、また上部金属フランジ３ａとしてＳＵＳ
３０４のステンレス鋼を、下部金属フランジ３ｂとして
ＳＵＳ４３０のステンレス鋼を用い、純度が９９．５％
の純Ａｌワイヤを用いて固相接合した。
の接合方法に関する具体的な実施例について説明する。
Ｎａ−Ｓ電池セル３０のセラミックスリング１としてα
−アルミナを、また上部金属フランジ３ａとしてＳＵＳ
３０４のステンレス鋼を、下部金属フランジ３ｂとして
ＳＵＳ４３０のステンレス鋼を用い、純度が９９．５％
の純Ａｌワイヤを用いて固相接合した。
【００３０】接合条件は、接合部材である純Ａｌワイヤ
の融点以下の６４０℃で３０分、加圧力０．４ｋｇ／ｍ
ｍ2とした。なお、ガス圧は５ｋｇ／ｃｍ2である。固相
接合後、接合が十分になされているかどうか確認するた
めに、カラーチェックによる洩れ検査を行った。接合複
合体の内側を浸透液、外側を現像液で検査したが、なん
ら洩れがないことを確認した。また、ガス試験としてガ
ス圧をかけて石鹸水で検査したが、なんら問題がなく、
接合が十分で気密性が優れていることを確認した。
の融点以下の６４０℃で３０分、加圧力０．４ｋｇ／ｍ
ｍ2とした。なお、ガス圧は５ｋｇ／ｃｍ2である。固相
接合後、接合が十分になされているかどうか確認するた
めに、カラーチェックによる洩れ検査を行った。接合複
合体の内側を浸透液、外側を現像液で検査したが、なん
ら洩れがないことを確認した。また、ガス試験としてガ
ス圧をかけて石鹸水で検査したが、なんら問題がなく、
接合が十分で気密性が優れていることを確認した。
【００３１】本発明の接合方法として使用する接合部材
として、ＡｌまたはＡｌ合金を選択した理由を表２を用
いて説明する。本発明の接合方法は、Ｎａ−Ｓ電池の構
成部材である絶縁用セラミックスと金属の接合への適用
を第一としており、ＮａＳｘと接触した場合の接合部材
の耐食性の試験を行った。８種類の接合部材を用い、１
％Ｂ添加した多硫化ナトリウム（Ｎａ：Ｓ＝２：３）、
純Ｎａ（超高純度）に浸漬し、不活性ガスにて置換した
容器内で４００℃にて７日間保持、試験前後の重量変化
より耐食性を評価した。なお、Ｎａ−Ｓ電池としての通
常の運転温度３５０℃に対して、試験温度を４００℃に
高めることで腐食を加速させている。多硫化ナトリウム
中でのＳＵＳ系のステンレス鋼の腐食試験では、３５０
℃から４００℃に温度を上げることで腐食量は約１０倍
増加している。本試験では接合部材そのものの耐食性の
評価を行うもので、試験用の試料としてシート材を用い
た。
として、ＡｌまたはＡｌ合金を選択した理由を表２を用
いて説明する。本発明の接合方法は、Ｎａ−Ｓ電池の構
成部材である絶縁用セラミックスと金属の接合への適用
を第一としており、ＮａＳｘと接触した場合の接合部材
の耐食性の試験を行った。８種類の接合部材を用い、１
％Ｂ添加した多硫化ナトリウム（Ｎａ：Ｓ＝２：３）、
純Ｎａ（超高純度）に浸漬し、不活性ガスにて置換した
容器内で４００℃にて７日間保持、試験前後の重量変化
より耐食性を評価した。なお、Ｎａ−Ｓ電池としての通
常の運転温度３５０℃に対して、試験温度を４００℃に
高めることで腐食を加速させている。多硫化ナトリウム
中でのＳＵＳ系のステンレス鋼の腐食試験では、３５０
℃から４００℃に温度を上げることで腐食量は約１０倍
増加している。本試験では接合部材そのものの耐食性の
評価を行うもので、試験用の試料としてシート材を用い
た。
【００３２】
【表２】
【００３３】表２より、Ａｌ以外は、多硫化ナトリウム
によって著しく腐食されて溶解消失していることがわか
る。腐食後の多硫化ナトリウムの色を確認すると、Ａｌ
を試験したものは茶褐色であるのに対して、他のもの
（ただしＴｉは除く）は黒く変色しており、金属成分が
溶け込んだことを示唆している。Ｎａに対しては、純Ｎ
ｉで若干の重量増、Ｔｉ基ろう材および純Ｃｕで若干の
重量減が認められる。その他についてはいずれも測定誤
差内であり腐食は無いと判断できる。よって、Ｎａ−Ｓ
電池の構成部材である絶縁用セラミックスと金属を接合
する部材としては、負極活物質のＮａと正極活物質のＳ
との反応で生じる多硫化ナトリウムと接触することを考
慮し、耐食性の観点からＡｌまたはＡｌ合金が最適であ
ることが明らかである。
によって著しく腐食されて溶解消失していることがわか
る。腐食後の多硫化ナトリウムの色を確認すると、Ａｌ
を試験したものは茶褐色であるのに対して、他のもの
（ただしＴｉは除く）は黒く変色しており、金属成分が
溶け込んだことを示唆している。Ｎａに対しては、純Ｎ
ｉで若干の重量増、Ｔｉ基ろう材および純Ｃｕで若干の
重量減が認められる。その他についてはいずれも測定誤
差内であり腐食は無いと判断できる。よって、Ｎａ−Ｓ
電池の構成部材である絶縁用セラミックスと金属を接合
する部材としては、負極活物質のＮａと正極活物質のＳ
との反応で生じる多硫化ナトリウムと接触することを考
慮し、耐食性の観点からＡｌまたはＡｌ合金が最適であ
ることが明らかである。
【００３４】従って、耐食性と気密性に優れた絶縁用セ
ラミックスと金属の複合体を提供できるセラミックスと
金属の接合方法は、接合部材としてＡｌまたはＡｌ合金
を用い、この接合部材を加圧変形させて活性な金属面を
出して接合させることによって得られる。とくに、円形
断面形状のワイヤ状の接合部材を用いるのが好適であ
る。
ラミックスと金属の複合体を提供できるセラミックスと
金属の接合方法は、接合部材としてＡｌまたはＡｌ合金
を用い、この接合部材を加圧変形させて活性な金属面を
出して接合させることによって得られる。とくに、円形
断面形状のワイヤ状の接合部材を用いるのが好適であ
る。
【００３５】
【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明によれ
ば、耐食性と気密性に優れた絶縁用セラミックスと金属
の複合体を提供できるセラミックスと金属の接合方法が
得られる。また、耐食性と耐久性に優れた絶縁用セラミ
ックスと金属の複合体およびＮａ−Ｓ電池が得られる。
ば、耐食性と気密性に優れた絶縁用セラミックスと金属
の複合体を提供できるセラミックスと金属の接合方法が
得られる。また、耐食性と耐久性に優れた絶縁用セラミ
ックスと金属の複合体およびＮａ−Ｓ電池が得られる。
【図１】 本発明にかかるセラミックスと金属の接合方
法の一例を示す図である。
法の一例を示す図である。
【図２】 本発明にかかるセラミックスと金属の接合方
法の他の一例を示す図である。
法の他の一例を示す図である。
【図３】 本発明にかかるセラミックスと金属の接合方
法の他の一例を示す図である。
法の他の一例を示す図である。
【図４】 本発明の接合方法を詳細に説明する概略図で
あり、図４（ａ）は接合前の組み合わせ状態を示す正面
断面図であり、図４（ｂ）は接合後の状態を示す正面断
面図である。
あり、図４（ａ）は接合前の組み合わせ状態を示す正面
断面図であり、図４（ｂ）は接合後の状態を示す正面断
面図である。
【図５】 図４（ｂ）の接合部の部分拡大図である。
【図６】 本発明にかかるＮａ−Ｓ電池の構成部材であ
るＮａ−Ｓ電池セルの一例を示す正面断面図である。
るＮａ−Ｓ電池セルの一例を示す正面断面図である。
１…セラミックスリング、２…接合用インサート材、
２’…接合部、２ａ…第１の接合部、２ｂ…第２の接合
部、３…金属部材、３ａ…上部金属フランジ、３ｂ…下
部金属フランジ、４ａ，４ｂ…プレス治具、５…プレス
ヘッド、６…プレス受台、７…ヒータ、８…真空ポン
プ、９…バネ、１０ａ…上当て板，１０ｂ…下当て板、
１１…初期変形防止部材、１２…受け台、１３…固定ボ
ルト、１４ａ…上押え板、１４ｂ…下押え板、１５…高
熱膨張支持部材、１６…低熱膨張材ボルト、１７…負極
活物質（Ｎａ）、１８…安全管、１９…固体電解質、２
０…正極室（正極活物質Ｓ）、２１…金属外管、２２…
負極封口上蓋、３０…Ｎａ−Ｓ電池セル、Ｓ１…接合後
のセラミックスと接合部との接合境界部位の面積、Ｓ
２’…接合部の中心線を通る平行な切断面積、Ｓ３…金
属部材と接合部との接合境界部位の面積
２’…接合部、２ａ…第１の接合部、２ｂ…第２の接合
部、３…金属部材、３ａ…上部金属フランジ、３ｂ…下
部金属フランジ、４ａ，４ｂ…プレス治具、５…プレス
ヘッド、６…プレス受台、７…ヒータ、８…真空ポン
プ、９…バネ、１０ａ…上当て板，１０ｂ…下当て板、
１１…初期変形防止部材、１２…受け台、１３…固定ボ
ルト、１４ａ…上押え板、１４ｂ…下押え板、１５…高
熱膨張支持部材、１６…低熱膨張材ボルト、１７…負極
活物質（Ｎａ）、１８…安全管、１９…固体電解質、２
０…正極室（正極活物質Ｓ）、２１…金属外管、２２…
負極封口上蓋、３０…Ｎａ−Ｓ電池セル、Ｓ１…接合後
のセラミックスと接合部との接合境界部位の面積、Ｓ
２’…接合部の中心線を通る平行な切断面積、Ｓ３…金
属部材と接合部との接合境界部位の面積
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｍ 2/08 Ｈ０１Ｍ 2/08 Ｚ
10/39 10/39 Ｚ
// Ｂ２３Ｋ 101:12 Ｂ２３Ｋ 101:12
103:04 103:04
(72)発明者 平松 恭二
兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１
号 三菱重工業株式会社神戸造船所内
(72)発明者 門脇 宏和
兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１
号 三菱重工業株式会社神戸造船所内
Ｆターム(参考） 4E067 AA03 AA18 AB03 AD06 BA03
DB01 DC02 DC06 DC10 EA04
EB00
4G026 BA03 BB26 BF20 BG03 BG06
BG23 BH06
5H011 AA02 AA10 FF03 GG09 HH08
JJ25 JJ27 KK00
5H029 AJ13 AJ15 AK05 AL13 AM15
BJ02 CJ02 CJ03 DJ02 DJ03
EJ01 EJ08 HJ07
Claims (11)
- 【請求項１】 セラミックス部材と金属部材の間にＡｌ
またはＡｌ合金からなる接合部材を介そうする工程と、 前記接合部材が介そうされた前記セラミックス部材およ
び前記金属部材を、前記接合部材であるＡｌの融点また
はＡｌ合金の液相線以下の所定の温度に加熱した後に冷
却することにより、前記セラミックス部材と前記接合部
材および前記金属部材と前記接合部材を固相接合する工
程と、を備え、 前記固相接合する工程における加熱時に、前記セラミッ
クス部材および前記金属部材に加圧力を付加することに
より前記接合部材を変形させることを特徴とするセラミ
ックスと金属の接合方法。 - 【請求項２】 固相接合された後の前記接合部材は、前
記セラミックス部材または前記金属部材との接触表面積
が、前記接合部材の中心線を通る平行な断面積より小さ
いことを特徴とする請求項１記載のセラミックスと金属
の接合方法。 - 【請求項３】 前記セラミックス部材と前記金属部材の
間に介そうされる前記接合部材は、円形断面を有するワ
イヤ状の部材であることを特徴とする請求項１または請
求項２に記載のセラミックスと金属の接合方法。 - 【請求項４】 固相接合された後における、前記セラミ
ックス部材と前記接合部材との接触表面積、または前記
金属部材と前記接合部材との接触表面積が、接合前の２
倍以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
に記載のセラミックスと金属の接合方法。 - 【請求項５】 前記セラミックス部材がアルミナから構
成され、かつ前記金属部材がステンレス鋼から構成され
ることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のセ
ラミックスと金属の接合方法。 - 【請求項６】 前記加圧力の付与が、プレスによるもの
であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載
のセラミックスと金属の接合方法。 - 【請求項７】 前記加圧力の付与が、バネによるもので
あることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の
セラミックスと金属の接合方法。 - 【請求項８】 前記加圧力の付与が、熱膨張係数の異な
る２つの部材の組み合わせによるものであることを特徴
とする請求項１〜５のいずれかに記載のセラミックスと
金属の接合方法。 - 【請求項９】 セラミックス部材と金属部材がＡｌまた
はＡｌ合金の接合部を介して固相接合されており、前記
セラミックス部材と前記接合部との接合境界部位または
前記金属部材と前記接合部との接合境界部位の面積が、
前記接合部の中心線を通る平行な切断面積より小さいこ
とを特徴とするセラミックスと金属の複合体。 - 【請求項１０】 構成部材の１つとしてＮａ−Ｓ電池セ
ルを有するＮａ−Ｓ電池において、 前記Ｎａ−Ｓ電池セルは、 負極活物質であるＮａを収納する安全管と、 Ｎａイオンに対して伝導性を有する固体電解質と、 正極活物質であるＳを収納する正極室と、 金属外筒と、 絶縁用セラミックスリングと、 負極封口上蓋としての全体構成をなすかもしくは該負極
封口上蓋と接合される上部金属フランジと、 前記金属外筒と接合される下部金属フランジと、を有
し、 前記絶縁用セラミックスリングと前記上部金属フランジ
がＡｌまたはＡｌ合金の第１の接合部を介して固相接合
され、 前記絶縁用セラミックスリングと前記下部金属フランジ
がＡｌまたはＡｌ合金の第２の接合部を介して固相接合
されており、 前記絶縁用セラミックスリングと前記第１の接合部また
は前記上部金属フランジと前記第１の接合部との接合境
界部位の面積が、前記第１の接合部の中心線を通る平行
な切断面積より小さく、 かつ前記絶縁用セラミックスリングと前記下部金属フラ
ンジがＡｌまたはＡｌ合金の第２の接合部を介して固相
接合されており、前記絶縁用セラミックスリングと前記
第２の接合部または前記下部金属フランジと前記第２の
接合部との接合境界部位の面積が、前記第２の接合部の
中心線を通る平行な切断面積より小さいことを特徴とす
るＮａ−Ｓ電池。 - 【請求項１１】 前記絶縁用セラミックスリングがアル
ミナから構成され、前記上部金属フランジおよび前記下
部金属フランジがステンレス鋼から構成されることを特
徴とする請求項１０記載のＮａ−Ｓ電池。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001348881A JP2003146771A (ja) | 2001-11-14 | 2001-11-14 | セラミックスと金属の接合方法、その複合体およびＮａ−Ｓ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001348881A JP2003146771A (ja) | 2001-11-14 | 2001-11-14 | セラミックスと金属の接合方法、その複合体およびＮａ−Ｓ電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003146771A true JP2003146771A (ja) | 2003-05-21 |
Family
ID=19161632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001348881A Pending JP2003146771A (ja) | 2001-11-14 | 2001-11-14 | セラミックスと金属の接合方法、その複合体およびＮａ−Ｓ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003146771A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017501531A (ja) * | 2013-10-16 | 2017-01-12 | アンブリ・インコーポレイテッド | 高温反応性材料デバイスのためのシール |
| US11196091B2 (en) | 2012-10-18 | 2021-12-07 | Ambri Inc. | Electrochemical energy storage devices |
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-
2001
- 2001-11-14 JP JP2001348881A patent/JP2003146771A/ja active Pending
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