JPH0159998B2 - - Google Patents
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- JPH0159998B2 JPH0159998B2 JP58209036A JP20903683A JPH0159998B2 JP H0159998 B2 JPH0159998 B2 JP H0159998B2 JP 58209036 A JP58209036 A JP 58209036A JP 20903683 A JP20903683 A JP 20903683A JP H0159998 B2 JPH0159998 B2 JP H0159998B2
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- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
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Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は炭化ケイ素（SiC）と金属との接合方
法に係り、特にSiCと金属との接合が必要な機械
構造部品、電子部品などに使用して好適な接合方
法に関する。
法に係り、特にSiCと金属との接合が必要な機械
構造部品、電子部品などに使用して好適な接合方
法に関する。
SiCと金属とを接合する方法としては、例えば
特開昭55−113683号公報で開示されているよう
に、SiC表面上を高温下で金属化処理（メタライ
ズ）した後、メツキを行い、そのメツキ面と金属
とを半田、ろう付けする方法が提案されている。
特開昭55−113683号公報で開示されているよう
に、SiC表面上を高温下で金属化処理（メタライ
ズ）した後、メツキを行い、そのメツキ面と金属
とを半田、ろう付けする方法が提案されている。
さらに、特開昭58−135180号公報で開示されて
いるように、接合面間にAlまたはAl合金のイン
サート材を介在させて接合する方法も提案されて
いる。
いるように、接合面間にAlまたはAl合金のイン
サート材を介在させて接合する方法も提案されて
いる。
しかし、一般にメタライズは非常に高温で行わ
れるため、メタライズ組成物とSiCとの熱膨脹係
数の差により、メタライズ処理における冷却過程
でSiCに熱応力が働き、室温ではSiC表面部に大
きな引張応力が残留することになる。従つて、そ
の後金属と接合された場合、再度SiCと金属との
熱膨脹係数の差によりSiCに熱応力が加算され
て、SiCに割れが発生したり、低荷重で破断する
恐れがある。また、前記の接合方法は、SiC表面
のメタライズ処理後にメツキ工程が入り、接合部
の強度がメタライズ層とメツキ層との接着性に依
存するので、接合部の信頼性は低い。
れるため、メタライズ組成物とSiCとの熱膨脹係
数の差により、メタライズ処理における冷却過程
でSiCに熱応力が働き、室温ではSiC表面部に大
きな引張応力が残留することになる。従つて、そ
の後金属と接合された場合、再度SiCと金属との
熱膨脹係数の差によりSiCに熱応力が加算され
て、SiCに割れが発生したり、低荷重で破断する
恐れがある。また、前記の接合方法は、SiC表面
のメタライズ処理後にメツキ工程が入り、接合部
の強度がメタライズ層とメツキ層との接着性に依
存するので、接合部の信頼性は低い。
また、インサート材を介在させて接合する方法
においても、インサート材表面に形成される酸化
皮膜の接合性に及ぼす影響、およびSiCと金属と
の熱膨脹係数差に起因して発生する熱応力につい
て配慮されていなかつた。
においても、インサート材表面に形成される酸化
皮膜の接合性に及ぼす影響、およびSiCと金属と
の熱膨脹係数差に起因して発生する熱応力につい
て配慮されていなかつた。
本発明の目的は、SiCと金属との熱膨脹差に起
因して発生する熱応力を極力抑え、かつSiCと金
属とを冶金的に強固に接合させて信頼性の高い接
合部が得られる炭化ケイ素と金属との接合方法を
提供することにある。
因して発生する熱応力を極力抑え、かつSiCと金
属とを冶金的に強固に接合させて信頼性の高い接
合部が得られる炭化ケイ素と金属との接合方法を
提供することにある。
上記目的は、SiCと金属との接合面間にAlまた
はAl合金の両側をAl−Si合金ではさんだ三層構
造のインサート材を介在させ、Al−Si合金の固
相線以上であつて、かつAlまたはAl合金の融点
以下の温度に加熱すると共に加圧することによつ
て達成される。
はAl合金の両側をAl−Si合金ではさんだ三層構
造のインサート材を介在させ、Al−Si合金の固
相線以上であつて、かつAlまたはAl合金の融点
以下の温度に加熱すると共に加圧することによつ
て達成される。
SiCと金属との間に挿入するAlまたはAl合金の
融点は660℃以下であるので、室温までの温度落
差を小さくすることができる。また、Alまたは
Al合金は、降伏点が非常に低いので、冷却中に
発生した熱応力はAlまたはAl合金が降伏するこ
とにより緩和される。
融点は660℃以下であるので、室温までの温度落
差を小さくすることができる。また、Alまたは
Al合金は、降伏点が非常に低いので、冷却中に
発生した熱応力はAlまたはAl合金が降伏するこ
とにより緩和される。
以上のような理由により、SiCに発生する熱応
力が極力抑えられると共に、熱応力によるSiCの
割れ発生が防止される。
力が極力抑えられると共に、熱応力によるSiCの
割れ発生が防止される。
また、AlまたはAl合金の両側をAl−Si合金で
はさんだ三層構造とし、表面のAl−Si合金のみ
溶融する温度で加熱するので接合性を阻害する酸
化皮膜が破壊されて接合強度が向上すると共に
AlまたはAl合金の心材が溶融せずに残留し、こ
のため接合後の寸法管理が容易となつて寸法精度
が向上し、かつ残留したAlまたはAl合金が前述
の如く、熱応力の緩和に寄与するものである。
はさんだ三層構造とし、表面のAl−Si合金のみ
溶融する温度で加熱するので接合性を阻害する酸
化皮膜が破壊されて接合強度が向上すると共に
AlまたはAl合金の心材が溶融せずに残留し、こ
のため接合後の寸法管理が容易となつて寸法精度
が向上し、かつ残留したAlまたはAl合金が前述
の如く、熱応力の緩和に寄与するものである。
以下、本発明の実施例を図面に従つて説明す
る。
る。
〔実施例 １、SiCと鋼との接合〕
第１図に示すように、SiC製の軸１とCr−Mo
鋼製の軸２との接合面間に、Al合金を心板（厚
さ0.5mm）４、Al−Si−Mg合金を両表皮材（厚さ
0.05mm）５とする三層のクラツド板（厚さ0.6mm）
３を挿入し、真空雰囲気下（10-4Torr）で、結
合温度600℃、接合圧力1.0Kgｆ／mm2で15分間加熱
保持して接合した。この場合、Al−Si−Mg合金
の融点は約585℃であるので、接合温度600℃では
前記クラツド板３の両表皮材５のみ溶融状態とな
り、AlおよびSiはSiCおよびFeと反応し、SiCの
軸１とCr−Mo鋼の軸２とはクラツド板３を介し
て冶金的に完全に接合する。尚、MgはSiCおよ
びFeに対しての溶融Al−Si合金の濡れ性向上に
寄与する。
鋼製の軸２との接合面間に、Al合金を心板（厚
さ0.5mm）４、Al−Si−Mg合金を両表皮材（厚さ
0.05mm）５とする三層のクラツド板（厚さ0.6mm）
３を挿入し、真空雰囲気下（10-4Torr）で、結
合温度600℃、接合圧力1.0Kgｆ／mm2で15分間加熱
保持して接合した。この場合、Al−Si−Mg合金
の融点は約585℃であるので、接合温度600℃では
前記クラツド板３の両表皮材５のみ溶融状態とな
り、AlおよびSiはSiCおよびFeと反応し、SiCの
軸１とCr−Mo鋼の軸２とはクラツド板３を介し
て冶金的に完全に接合する。尚、MgはSiCおよ
びFeに対しての溶融Al−Si合金の濡れ性向上に
寄与する。
第２図は軸１と軸２との接合部の断面組織を示
したものである。
したものである。
本実施例で接合した軸１，２の接合強度（曲げ
強度）は、１Kgｆ／mm2であつた。しかし、破断位
置は軸２とクラツド板３との接合界面であつた。
即ちAlとFeとの金属間化合物が脆弱であるため、
その箇所で破断した。従つて、さらに高強度の接
合部を得るには、軸２とクラツド板３との間に
AgやNiなどを挿入すると良い。また、接合温度
を585℃に下げたり、加圧圧力を高くし、接合時
間を５分間程度短くすると良い。
強度）は、１Kgｆ／mm2であつた。しかし、破断位
置は軸２とクラツド板３との接合界面であつた。
即ちAlとFeとの金属間化合物が脆弱であるため、
その箇所で破断した。従つて、さらに高強度の接
合部を得るには、軸２とクラツド板３との間に
AgやNiなどを挿入すると良い。また、接合温度
を585℃に下げたり、加圧圧力を高くし、接合時
間を５分間程度短くすると良い。
尚、前述の接合において、接合温度を620℃以
上にすると、FeとAlとの反応により形成される
金属間化合物（Fe、Al、Fe2Al5）の厚さが厚く
なり、接合強度の低下をきたすので、それ以上の
接合温度に抑える必要がある。
上にすると、FeとAlとの反応により形成される
金属間化合物（Fe、Al、Fe2Al5）の厚さが厚く
なり、接合強度の低下をきたすので、それ以上の
接合温度に抑える必要がある。
〔実施例 ２、SiCと、Alとの接合〕
SiC製の軸とAl製の軸との接合面間に、実施例
１と同様にクラツド板を挿入し、接合温度585℃、
加圧力0.2Kgｆ／mm2、接合時間15分の条件で接合
した。その結果、４Kgｆ／mm2の曲げ強さが得られ
た。この場合、実施例１のような金属間化合物の
形成がないので、高い曲げ強度を得られる。
１と同様にクラツド板を挿入し、接合温度585℃、
加圧力0.2Kgｆ／mm2、接合時間15分の条件で接合
した。その結果、４Kgｆ／mm2の曲げ強さが得られ
た。この場合、実施例１のような金属間化合物の
形成がないので、高い曲げ強度を得られる。
尚、実施例１においては、真空雰囲気下での接
合例を示したが、不活性ガス中でも接合可能であ
る。
合例を示したが、不活性ガス中でも接合可能であ
る。
以上説明したように、本発明によれば、接合温
度を低くすることができるので、次のような効果
がある。
度を低くすることができるので、次のような効果
がある。
(1) 冷却における温度落差が小さくなつて、熱膨
脹差に起因する熱応力を小さくでき、また降伏
点の低いAlまたはAl合金を挿入して接合する
ことで、冷却中にAlまたはAl合金が降伏し、
熱応力を緩和できるので、SiCに割れが発生し
にくくなり、強度が大きく、信頼性の高い接合
部を得られる。
脹差に起因する熱応力を小さくでき、また降伏
点の低いAlまたはAl合金を挿入して接合する
ことで、冷却中にAlまたはAl合金が降伏し、
熱応力を緩和できるので、SiCに割れが発生し
にくくなり、強度が大きく、信頼性の高い接合
部を得られる。
(2) メタライズおよびメツキの処理を省略でき、
工程の簡素化を図れる。
工程の簡素化を図れる。
(3) 既に熱処理あるいは表面処理した金属部材あ
るいは既にろう付箇所のある部材との接合も可
能となる。
るいは既にろう付箇所のある部材との接合も可
能となる。
第１図は本発明による接合方法によつてSiC製
の軸とCr−Mo鋼製の軸とを接合する場合の説明
図、第２図は第１図における接合部の断面組織図
である。 １……SiC製の軸、２……Cr−Mo鋼製の軸、
３……クラツド板、４……Al合金の心板、５…
…Al−Si−Mg合金の表皮材。
の軸とCr−Mo鋼製の軸とを接合する場合の説明
図、第２図は第１図における接合部の断面組織図
である。 １……SiC製の軸、２……Cr−Mo鋼製の軸、
３……クラツド板、４……Al合金の心板、５…
…Al−Si−Mg合金の表皮材。
Claims (1)
- １ 炭化ケイ素と金属との接合面間にインサート
材を介在させて両者を接合する方法において、イ
ンサート材にAlまたはAl合金の両側をAl−Si合
金ではさんだ三層構造のものを用い、Al−Si合
金の固相線以上であつて、かつAlまたはAl合金
の融点以下の温度に加熱すると共に加圧すること
を特徴とする炭化ケイ素と金属との接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20903683A JPS60103081A (ja) | 1983-11-09 | 1983-11-09 | 炭化ケイ素と金属との接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20903683A JPS60103081A (ja) | 1983-11-09 | 1983-11-09 | 炭化ケイ素と金属との接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60103081A JPS60103081A (ja) | 1985-06-07 |
| JPH0159998B2 true JPH0159998B2 (ja) | 1989-12-20 |
Family
ID=16566189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20903683A Granted JPS60103081A (ja) | 1983-11-09 | 1983-11-09 | 炭化ケイ素と金属との接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60103081A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0788262B2 (ja) * | 1985-04-01 | 1995-09-27 | 株式会社日立製作所 | 窒化ケイ素と金属との接合方法 |
| JPH0729858B2 (ja) * | 1985-05-15 | 1995-04-05 | 株式会社日立製作所 | セラミツクスと金属との接合方法 |
| JPS6272577A (ja) * | 1985-09-27 | 1987-04-03 | 東京電力株式会社 | アルミナと金属との熱応力緩和接合方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52114608A (en) * | 1976-03-23 | 1977-09-26 | Tokyo Shibaura Electric Co | Soldered structure of ceramics with al |
| JPS58135180A (ja) * | 1982-02-01 | 1983-08-11 | 新明和工業株式会社 | 拡散接合方法 |
-
1983
- 1983-11-09 JP JP20903683A patent/JPS60103081A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52114608A (en) * | 1976-03-23 | 1977-09-26 | Tokyo Shibaura Electric Co | Soldered structure of ceramics with al |
| JPS58135180A (ja) * | 1982-02-01 | 1983-08-11 | 新明和工業株式会社 | 拡散接合方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60103081A (ja) | 1985-06-07 |
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