JP2742602B2 - セラミック体への金属層の被着方法 - Google Patents
セラミック体への金属層の被着方法Info
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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体の外表面に金属層を被着させる
方法の改良に関するものである。
方法の改良に関するものである。
（従来の技術） 従来、セラミック体の外表面に金属層を被着させる方
法としてはMo−Mn法が一般的に使用されている。
法としてはMo−Mn法が一般的に使用されている。
このMo−Mn法は、生もしくは焼結セラミック体の外表
面に、タングステン（Ｗ）、モリブデン−マンガン（Mo
−Mn）等の高融点金属から成る金属粉末に有機バインダ
ー及び溶剤を添加し、ペースト状となした金属ペースト
をスクリーン印刷により塗布し、次にこれを還元雰囲気
中で焼成し、高融点金属とセラミック体とを焼結一体化
させることによって金属層をセラミック体の外表面に被
着させるものである。
面に、タングステン（Ｗ）、モリブデン−マンガン（Mo
−Mn）等の高融点金属から成る金属粉末に有機バインダ
ー及び溶剤を添加し、ペースト状となした金属ペースト
をスクリーン印刷により塗布し、次にこれを還元雰囲気
中で焼成し、高融点金属とセラミック体とを焼結一体化
させることによって金属層をセラミック体の外表面に被
着させるものである。
（発明が解決しょうとする課題） しかし乍ら、この従来のMo−Mn法によればセラミック
体の外表面に金属層を被着させる際、予め金属ペースト
を準備しておかなければならず、該金属ペーストは高融
点金属をスクリーン印刷機のメッシュを通過する程度の
粒径となるように微粉砕するとともに有機バインダー及
び溶剤を添加し、ペースト状となすことによって作製さ
れ、金属ペーストの作製に多大な時間と手間を要すると
いう欠点を有する。
体の外表面に金属層を被着させる際、予め金属ペースト
を準備しておかなければならず、該金属ペーストは高融
点金属をスクリーン印刷機のメッシュを通過する程度の
粒径となるように微粉砕するとともに有機バインダー及
び溶剤を添加し、ペースト状となすことによって作製さ
れ、金属ペーストの作製に多大な時間と手間を要すると
いう欠点を有する。
また前記金属ペーストはスクリーン印刷によりセラミ
ック体表面に塗布されるが、該スクリーン印刷による金
属ペーストの塗布はその厚みに大きなバラツキを有する
ものであり、その結果、セラミック体表面に均一厚み金
属層を被着させることができないという欠点も有してい
た。
ック体表面に塗布されるが、該スクリーン印刷による金
属ペーストの塗布はその厚みに大きなバラツキを有する
ものであり、その結果、セラミック体表面に均一厚み金
属層を被着させることができないという欠点も有してい
た。
更には前記タングステン（Ｗ）、モリブデン−マンガ
ン（Mo−Mn）等の高融点金属を使用した金属層はアルミ
ナ（Al2O3）に代表される酸化物系セラミック体にしか
被着せず、炭化珪素（SiC）や窒化珪素（Si3N4）に代表
される炭化物系、窒化物系セラミック体には被着しない
ことから金属層を被着させることが可能なセラミック体
は酸化物系のものに限られ、セラミック体側の材質に大
きな制約を受けるという欠点も有していた。
ン（Mo−Mn）等の高融点金属を使用した金属層はアルミ
ナ（Al2O3）に代表される酸化物系セラミック体にしか
被着せず、炭化珪素（SiC）や窒化珪素（Si3N4）に代表
される炭化物系、窒化物系セラミック体には被着しない
ことから金属層を被着させることが可能なセラミック体
は酸化物系のものに限られ、セラミック体側の材質に大
きな制約を受けるという欠点も有していた。
（発明の目的） 本発明は上記欠点に鑑み種々の実験の結果、チタンと
ニッケルの共晶物は酸化物系、炭化物系及び窒化物系の
すべてのセラミック体に対して活性があり、強固に接合
することを知見した。
ニッケルの共晶物は酸化物系、炭化物系及び窒化物系の
すべてのセラミック体に対して活性があり、強固に接合
することを知見した。
本発明は上記知見に基づき、酸化物系、酸化物系及び
窒化物系のすべてのセラミック体に金属層を均一厚み
に、かつ強固に被着させることができる方法を提供する
ことをその目的とするものである。
窒化物系のすべてのセラミック体に金属層を均一厚み
に、かつ強固に被着させることができる方法を提供する
ことをその目的とするものである。
本発明は、セラミック体の表面に金属部材を接合して
成る部品、例えば複数個の金属端子がロウ付けされてな
る電池や真空端子等において端子をロウ付けするための
下地金属層の形成に好適に使用される。
成る部品、例えば複数個の金属端子がロウ付けされてな
る電池や真空端子等において端子をロウ付けするための
下地金属層の形成に好適に使用される。
（課題を解決するための手段） 本発明のセラミック体への金属層の被着方法はセラミ
ック体上に、チタンを500乃至10000Åの厚さに、ニッケ
ルを1000Å以上の厚さに順次、層着させ、次いでこれを
真空中、950℃以上の温度で焼成し、チタンとニッケル
の共晶物を生成させるとともに該共晶物をセラミック体
と反応させ、これによってセラミック体にチタン−ニッ
ケルの共晶物を含有する金属層を被着させることを特徴
とするものである。
ック体上に、チタンを500乃至10000Åの厚さに、ニッケ
ルを1000Å以上の厚さに順次、層着させ、次いでこれを
真空中、950℃以上の温度で焼成し、チタンとニッケル
の共晶物を生成させるとともに該共晶物をセラミック体
と反応させ、これによってセラミック体にチタン−ニッ
ケルの共晶物を含有する金属層を被着させることを特徴
とするものである。
本発明のセラミック体への金属層の被着方法において
は、セラミック体上に層着されるチタンの厚さが500Å
以下、あるいはニッケルの厚さが1000Å以下である場合
はチタンとニッケルの共晶物の絶対量が不足し、金属層
をセラミック体に強固に被着できなくなり、またチタン
が10000Åを越える場合は、チタンとニッケルの共晶物
が過剰に生成され、この共晶物とセラミック体との熱膨
張の差に起因して発生する応力により金属層とセラミッ
ク体との接着強度が弱くなることからセラミック体上に
層着されるチタンはその厚みが500〜10000Åの範囲に、
またニッケルは1000Å以上の範囲に特定される。
は、セラミック体上に層着されるチタンの厚さが500Å
以下、あるいはニッケルの厚さが1000Å以下である場合
はチタンとニッケルの共晶物の絶対量が不足し、金属層
をセラミック体に強固に被着できなくなり、またチタン
が10000Åを越える場合は、チタンとニッケルの共晶物
が過剰に生成され、この共晶物とセラミック体との熱膨
張の差に起因して発生する応力により金属層とセラミッ
ク体との接着強度が弱くなることからセラミック体上に
層着されるチタンはその厚みが500〜10000Åの範囲に、
またニッケルは1000Å以上の範囲に特定される。
前記セラミック体上に層着されるチタン及びニッケル
は従来周知の蒸着法やスパッタリング法或いは無電解メ
ッキ法等の薄膜形成技術によりセラミック体表面に層着
される。
は従来周知の蒸着法やスパッタリング法或いは無電解メ
ッキ法等の薄膜形成技術によりセラミック体表面に層着
される。
尚、前記セラミック体上に層着されるチタン及びニッ
ケルは蒸着等の薄膜形成技術により層着されることから
金属を微粉砕するとともに有機バインダー及び溶剤を添
加し金属ペーストを作製する必要が一切不要で、その層
着の作業性が極めて良く、同時にチタン及びニッケルの
層はその層厚が全体に亘って均一となり、その結果、セ
ラミック体上に被着させる金属層の厚みも全体に亘って
均一厚みとみなすことができる。
ケルは蒸着等の薄膜形成技術により層着されることから
金属を微粉砕するとともに有機バインダー及び溶剤を添
加し金属ペーストを作製する必要が一切不要で、その層
着の作業性が極めて良く、同時にチタン及びニッケルの
層はその層厚が全体に亘って均一となり、その結果、セ
ラミック体上に被着させる金属層の厚みも全体に亘って
均一厚みとみなすことができる。
また、前記セラミック体上に層着したチタン及びニッ
ケルは950℃以下の温度では共晶物を生成しにくく、セ
ラミック体に対する活性も弱くなることからセラミック
体表面に金属層を接合強度を大として被着させるにはセ
ラミック体上に層着させたチタン及びニッケルを950℃
以上の温度に加熱し、チタン−ニッケルの共晶物を多く
生成させる必要がある。
ケルは950℃以下の温度では共晶物を生成しにくく、セ
ラミック体に対する活性も弱くなることからセラミック
体表面に金属層を接合強度を大として被着させるにはセ
ラミック体上に層着させたチタン及びニッケルを950℃
以上の温度に加熱し、チタン−ニッケルの共晶物を多く
生成させる必要がある。
更に、チタンとニッケル加熱し、両者の共晶物を生成
させる場合、その加熱を大気中で行うとチタンが酸化あ
るいは窒化され、ニッケルと共晶物を作らなくなるとと
もにセラミック体に対する活性もなくなることからセラ
ミック体に金属層を接合強度を大として被着させるため
にはチタンが酸化あるいは窒化しないような真空中とす
る必要がある。
させる場合、その加熱を大気中で行うとチタンが酸化あ
るいは窒化され、ニッケルと共晶物を作らなくなるとと
もにセラミック体に対する活性もなくなることからセラ
ミック体に金属層を接合強度を大として被着させるため
にはチタンが酸化あるいは窒化しないような真空中とす
る必要がある。
（実施例） 次に本発明を実施例に基づき説明する。
まず、アルミナセラミック体（Al2O3）、炭化珪素セ
ラミック体（SiC）、窒化珪素セラミック体（Si3N4）を
準備し、次ぎにこれら各セラミック体の表面に第１表に
示すような厚みのチタン及びニッケルを順次、蒸着によ
り層着する。次にこれを950〜1200℃の温度で焼成し、
チタン−ニッケルの共晶物を生成させるとともに該生成
物をセラミック体と反応させてチタン−ニッケルの共晶
物を含有する金属層を被着させる。そして次ぎに前記金
属層の表面にニッケルを３μｍの厚みにメッキ方法によ
り層着させるとともにその表面に直径5mm、長さ20mmの
コバール（Fe−Ni−Co合金）からなる円柱体を銀ロウを
介してロウ付けし、しかる後、前記コバール（Fe−Ni−
Co合金）からなる円柱体を垂直方向に引っ張り、金属層
がセラミック体から剥がれた際の引っ張り強度を調べる
とともに金属層の単位面積当たりの接合強度を算出し
た。尚、試料番号24乃至26は本発明品と比較するための
比較試料であり、従来一般に使用されているモリブデン
−マンガン（Mo−Mn）をMo−Mn法で被着させたものであ
る。
ラミック体（SiC）、窒化珪素セラミック体（Si3N4）を
準備し、次ぎにこれら各セラミック体の表面に第１表に
示すような厚みのチタン及びニッケルを順次、蒸着によ
り層着する。次にこれを950〜1200℃の温度で焼成し、
チタン−ニッケルの共晶物を生成させるとともに該生成
物をセラミック体と反応させてチタン−ニッケルの共晶
物を含有する金属層を被着させる。そして次ぎに前記金
属層の表面にニッケルを３μｍの厚みにメッキ方法によ
り層着させるとともにその表面に直径5mm、長さ20mmの
コバール（Fe−Ni−Co合金）からなる円柱体を銀ロウを
介してロウ付けし、しかる後、前記コバール（Fe−Ni−
Co合金）からなる円柱体を垂直方向に引っ張り、金属層
がセラミック体から剥がれた際の引っ張り強度を調べる
とともに金属層の単位面積当たりの接合強度を算出し
た。尚、試料番号24乃至26は本発明品と比較するための
比較試料であり、従来一般に使用されているモリブデン
−マンガン（Mo−Mn）をMo−Mn法で被着させたものであ
る。
上記の結果を第１表に示す。
（発明の効果） 上記実験結果からも判るように従来のMo−Mn法による
金属層はアルミナセラミック体（Al2O3）には被着する
ものの炭化珪素セラミック体（SiC）及び窒化珪素セラ
ミック体（Si3N4）には一切被着しない。これに対し、
本発明の方法によれば金属層はアルミナセラミック体
（Al2O3）、炭化珪素セラミック体（SiC）及び窒化珪素
セラミック体（Si3N4）のいずれのセラミック体にも接
合強度が6.8Kg/mm2以上の強度で被着させることが可能
となり、金属層を被着するセラミック体に大きな制約を
受けることはない。
金属層はアルミナセラミック体（Al2O3）には被着する
ものの炭化珪素セラミック体（SiC）及び窒化珪素セラ
ミック体（Si3N4）には一切被着しない。これに対し、
本発明の方法によれば金属層はアルミナセラミック体
（Al2O3）、炭化珪素セラミック体（SiC）及び窒化珪素
セラミック体（Si3N4）のいずれのセラミック体にも接
合強度が6.8Kg/mm2以上の強度で被着させることが可能
となり、金属層を被着するセラミック体に大きな制約を
受けることはない。
また本発明の方法によればセラミック体上にチタンと
ニッケルを層着させるとともに両者を加熱焼成し、チタ
ン−ニッケルの共晶物を生成することによって金属層を
セラミック体に被着させるものであり、前記セラミック
体上に層着されるチタン及びニッケルは蒸着等の薄膜形
成技術により層着されることから金属を微粉砕するとと
もに有機バインダー及び溶剤を添加し金属ペーストを作
製する必要は一切なく、その層着の作業性が極めて良
い。また同時にチタン及びニッケルの層はその膜厚が体
に亘って均一となり、その結果、セラミック体上に被着
される金属層の厚みも全体に亘って均一厚みとなすこと
が可能となる。
ニッケルを層着させるとともに両者を加熱焼成し、チタ
ン−ニッケルの共晶物を生成することによって金属層を
セラミック体に被着させるものであり、前記セラミック
体上に層着されるチタン及びニッケルは蒸着等の薄膜形
成技術により層着されることから金属を微粉砕するとと
もに有機バインダー及び溶剤を添加し金属ペーストを作
製する必要は一切なく、その層着の作業性が極めて良
い。また同時にチタン及びニッケルの層はその膜厚が体
に亘って均一となり、その結果、セラミック体上に被着
される金属層の厚みも全体に亘って均一厚みとなすこと
が可能となる。
従って、本発明のセラミック体への金属層の被着方法
はセラミック体の表面に金属部材を接合して成る部品、
例えば複数個の金属端子がロウ付けされてなる電池や真
空端子等において端子をロウ付けするための下地金属層
の形成に極めて有用である。
はセラミック体の表面に金属部材を接合して成る部品、
例えば複数個の金属端子がロウ付けされてなる電池や真
空端子等において端子をロウ付けするための下地金属層
の形成に極めて有用である。
Claims (1)
- 【請求項１】セラミック体上に、チタンを500乃至10000
Åの厚さに、ニッケルを1000Å以上の厚さに順次、層着
させ、次いでこれを真空中、950℃以上の温度で焼成
し、チタンとニッケルの共晶物を生成させるとともに該
共晶物をセラミック体と反応させ、これによってセラミ
ック体にチタン−ニッケルの共晶物を含有する金属層を
被着させることを特徴とするセラミック体への金属層の
被着方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14018789A JP2742602B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | セラミック体への金属層の被着方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14018789A JP2742602B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | セラミック体への金属層の被着方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH035387A JPH035387A (ja) | 1991-01-11 |
| JP2742602B2 true JP2742602B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=15262931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14018789A Expired - Fee Related JP2742602B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | セラミック体への金属層の被着方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2742602B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115141906A (zh) * | 2021-03-28 | 2022-10-04 | 上海梅山钢铁股份有限公司 | 一种转炉冶炼用的长寿命氧枪喷头 |
| CN114874024A (zh) * | 2022-06-22 | 2022-08-09 | 衡阳凯新特种材料科技有限公司 | 一种复合材料、复合材料的制造方法及活塞 |
-
1989
- 1989-05-31 JP JP14018789A patent/JP2742602B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH035387A (ja) | 1991-01-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |