JP2755455B2

JP2755455B2 - セラミックス接合用ろう粉末

Info

Publication number: JP2755455B2
Application number: JP32305289A
Authority: JP
Inventors: 省三永井; 雅美吉武; 謙介日高
Original assignee: Fukuda Kinzoku Hakufun Kogyo Kk
Current assignee: Fukuda Kinzoku Hakufun Kogyo Kk
Priority date: 1989-12-12
Filing date: 1989-12-12
Publication date: 1998-05-20
Anticipated expiration: 2013-05-20
Also published as: JPH03184693A

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とセラミックス、セラミックス
と金属を接合するためのろう材に関するものである。

〔従来の技術とその問題点〕

セラミックス同志又は、セラミックスと金属との接合
に用いられるろう材として、銀ろうをベースにし、これ
に少量のTi等を添加したろう材が知られている。しかし
ながら、これら銀ろうをベースにしたろう材は400℃以
上での耐酸化性、高温強度や室温近くでの耐食性に劣る
ため、これらろう材で接合された部品は、接合部に耐酸
化性、高温強度及び耐食性に弱点を持っている。従って
高温下や腐食環境下での使用に制限があり、セラミック
ス本来の特徴である、耐酸化性、高温強度、耐食性とい
った特性を十分に発揮させることができない。

重量％（以下同じ）でCr 18〜30％,Si 9〜12％,C 0.1
5％以下，残部Niのニッケルろうは、Ni−Cr−Si3元系ろ
う材として知られており、なかでも、Cr 18.0〜20.0％,
Si 9.5〜10.5％,C 0.15％以下，残部Niのニッケルろう
はJIS規格にも規定されたろう材として、各種の耐熱
性，耐食性の金属部品同志をろう付するのに広く用いら
れている。しかしながら、このろう材を用いてセラミッ
クスをろう付しようとした場合、このろう材はセラミッ
クスとの濡れ性が全くないため、セラミックスとろう材
との界面で剥がれてしまい、セラミックスの接合には全
く用いることができなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明者等は、耐熱性，耐食性に優れる従来公知のニ
ッケルろうをセラミックスのろう付に用いる方法につい
て種々検討した結果、Tiを１〜10％添加すると、セラミ
ックスに対する濡れ性が付加されることを見出し、本発
明を完成したものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のろう材はCr 18〜30％,Si 9〜12％,C 0.15％
以下，残部Niのニッケルろうに対し、Tiを１〜10％添加
したことを特徴とするセラミックス接合用ろう粉末であ
る。

上記のニッケルろうはNi−Cr−Si3元系合金の３元共
晶組成（Cr 20.5％,Si 11.6％,C 11.6％,Ni残部）をベ
ースにしたものである。

CrはNi中に固溶してNi−Cr固溶体｛以後、Ni（Cr）と
表す｝となり合金の耐酸化性，耐熱性及び耐食性を向上
させるが、Crが18％以下では、その効果が少なく、十分
ではない。一方、Crを30％以上にしても、前記特性の改
善効果はみられないばかりか、合金の液相温度が上昇し
て、ろう付作業性を阻害するので好ましくない。従っ
て、Crは18〜30％とする必要がある。

SiはNi（Cr）と見掛上、擬２元系の共晶反応を示し、
合金の融点を低下させる。Ni（Cr）−Siの共晶域は概ね
11〜12％であり、共晶組成に近い合金がろう付性に優れ
る。Siが９％以下では亜共晶となり、初晶Ni（Cr）の晶
出温度、即ち液相温度が高くなり、ろう付温度の上昇や
ろう付時の固液相分離（溶け別れ）などが起こり、ろう
付性を阻害する。一方、Siが12％を超えると、過共晶と
なり、初晶に硬質なNi（Cr）珪化物を晶出し、合金の靭
性を著しく低下させる。従って、Siは９〜12％とする必
要がある。

ＣはNi（Cr）中に固溶され、基質を強化するのに役立
つが、Ｃが0.15％以上になると固溶限度を超え、Cr炭化
物を形成して合金中に晶出又は析出し合金の耐食性を劣
化させると同時に、ろう付時のろう材の流動性を阻害さ
せるため、Ｃは0.15％以下にする必要がある。

Tiの添加は、Tiをニッケルろう合金中に溶解、配合す
る方法、又は粉末としてニッケルろう合金粉末と混合す
る方法のいずれも適用可能であるが、粉末として混合す
る場合には、Ti粉末単独よりもNi−Ti合金粉末、もしく
はTiH₂粉末として混合する方が好ましい。特にTiH₂粉末
として混合すると、ろう付時の雰囲気が多少酸化性であ
っても、Tiの酸化が防止され、良好なろう付が行なえる
特徴がある。

Tiの添加量は１〜10％であり、１％以下では、セラミ
ックスに対するニッケルろうの濡れ性は改善されず、ろ
う材界面よりセラミックスが剥がれてしまう。一方10％
以上添加すると、ろう材の流動性が悪くなり、隙間浸透
性を阻害して、良好なろう付ができなくなる。

〔作用〕

ニッケルろうにTiを添加したことにより、セラミック
スとの濡れ性が改善される作用を有する。このことによ
り、従来、ニッケルろうでは不可能であったセラミック
スとセラミックス、セラミックスと金属の接合が可能と
なる。

〔実施例〕

以下、本発明の代表的な実施例と比較例を示す。

実施例（１） Cr 10％,Si 10％,Ti 3％，残部Niを配合した溶湯を、
アトマイズ法により粉末となし、Ti 3％を添加したセラ
ミックス接合用ろう粉末を得た。

得られた粉末0.5gを第１図に示すように、アルミナ板
とコバール板の間に載置し、１×10^-5torr.の真空中120
0℃,30分加熱してろう付を行った。この結果、アルミナ
板のコバール板に接合した面、全体にろう材が付着し、
完全にろう付された状態であった。

実施例（２）実施例（１）と同一ろう材を用い、アルミナ板の代わ
りに窒化アルミ（AlN）板とし、実施例（１）と同一条
件でろう付した結果、窒化アルミ板のコバール板に接し
た面全体にろう材が付着し、完全にろう付された状態で
あった。

実施例（３）市販のニッケルろうFP−605（Cr 19％,Si 10％,C 0.1
5％以下，残部Ni）粉末に対し、Ni−Ti（50％）粉末を
５％混合して、Ti2.5％を添加させたセラミックス接合
用ろう粉末を得た。

得られた粉末を実施例（１）と同じ方法でろう付した
結果、アルミナ板のコバール板に接した面全体にニッケ
ルろうが付着し、完全にろう付された状態であった。

実施例（４）〜（６）アトマイズ法で得られた、Cr 27％,Si 11.5％,Ni残部
の粉末に対しTiH₂粉末を1.1％｛実施例（４）｝,5％
｛実施例（５）｝,10％｛実施例（６）｝それぞれ混合
し３種のセラミックス接合用ろう粉末を作成した。

得られたろう粉末を実施例（１）と同じ条件でアルミ
ナ板とコバール板のろう付を行った。ろう付状態の結果
を第１表に示す。

比較例（１）〜（２）市販のニッケルろうFP−605（Cr 19％,Si 10％,C 0.1
5％以下，残部Ni）粉末に対し、TiH₂粉を添加しないで
そのまま用いる場合｛比較例（１）｝と、15％混合した
場合｛比較例（２）｝の２種の粉末を用いて、実施例
（１）と同じ条件でアルミナ板とコバール板のろう付を
行った。ろう付状態の結果を第１表に示す。

〔効果〕以上に示したように、通常のニッケルろうに対しTiを
１〜10％添加することによりセラミックスとの濡れ性が
改善され、従来不可能であったセラミックスとセラミッ
クス又はセラミックスと金属のろう付が可能となり、ま
た、耐熱性，耐食性のあるニッケルろうが用いられるこ
とから、従来にない複合材料を製造することができ、産
業上有用な発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図はろう付性の試験に用いたアルミナ板とろう材及
びコバール板の配置及び寸法を示す。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％でCr 18〜30％,Si 9〜12％,C 0.15
％以下，残部Niのニッケルろうに対し、Tiを１〜10％添
加したことを特徴とするセラミックス接合用ろう粉末。
【請求項２】Ti粉末を混合することによってTiを添加し
た請求項第１項記載のセラミックス接合用ろう粉末。
【請求項３】Ni−Ti合金粉末を混合することによってTi
を添加した請求項第１項記載のセラミックス接合用ろう
粉末。
【請求項４】TiH₂粉末を混合することによってTiを添加
した請求項第１項記載のセラミックス接合用ろう粉末。