JPH02108492A

JPH02108492A - セラミックス接合用ろう材

Info

Publication number: JPH02108492A
Application number: JP25886488A
Authority: JP
Inventors: Masako Nakabashi; 中橋　昌子; Seiichi Suenaga; 誠一末永; Hiromitsu Takeda; 博光竹田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-10-14
Filing date: 1988-10-14
Publication date: 1990-04-20

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、セラミックスの接合に適するろう材に係り特
に、高温高強度に優れた接合体の得られるろう材に関す
る。

（従来の技術）セラミックスの接合、特にセラミックスと金属との接合
は両者の特性が著しく異なるため、大変困難である。そ
の中で、従来セラミックスと金属の接合に適するろう材
として、活性な金属を含む金属ろう材が知られている。

例えば活性金属としてＴｉを含みＡｇ−Ｃｕ合金あるい
は、Ｔｉを含むＣｕ合金（特開昭５６−１６３０９３他
）など活性金属としてＴｉを含有する各種ろう材が多数
開示されている。

ところで、セラミックスは、元来高温強度にすぐれるこ
とが特徴であり、その特性を生かして高温での使用が期
待されている。特に、５ｔ３Ｎ４゜ＳｉＣなどは、高温
強度に優れていることから、高温構造用セラミックスと
して最も期待されているものである。

しかしながら、従来のＴｉを含有するＡｇ−Ｃｕ合金は
融点が約８００℃程度と低く、接合後の高温での使用に
より、ろう材が溶融してしまうことまた、Ｔｉは活性で
セラミックスとの反応性に優れる反面、高温での使用に
よりセラミックスと反応過多となり腕性な反応層を生成
する問題があった。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、高温での使用においても良好に接合が維持さ
れるセラミックス接合用ろう材を提供することを目的と
する。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段及び作用）本発明はＣｕ：
８０〜９６重量％、ｌ　：３〜１９重量％およびＺｒ、
Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ。

Ｔａの少くとも１種を０．１〜１０重量％含有してなる
セラミックス接合用ろう材である。

本発明者らは、活性金属としてＴｉより活性度の小さい
Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａに着目し、これらを含む合
金をろう材として利用する方法について鋭意研究を重ね
た結果、Ｃｕ：８０〜９６重量％、ｌ　：　３〜１９重
量％に対して、これらＺｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａを０
．１〜１０重量％含有させてなる組成物が目的とするセ
ラミック接合用ろう材に好適であることを見い出し、本
発明を完成するに致った。金属の活性度を評価する一つ
の手段として金属の酸化物、窒化物（すなわちセラミッ
クス原料）を生成するためのエネルギーすなわち、標準
生成自由エネルギが用いられている。このエネルギ値を
比較すると、Ｚｒ、Ｈｆ。

Ｖ、Ｎｂ、Ｔａは活性金属であるが、活性度はＴｉより
小さい。そこでこれらの金属を含む合金のろう材として
の適用を検討した。その結果、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｔａは、活性度が小さいため、従来Ｔｉとの組み合わせ
では良好な接合性を示した。Ｃｕ、Ａｇ、あるいはこれ
らの合金と組み合わせても、大部分は、セラミックスに
対して良好な接合性を示さなかった。接合性が良好であ
った組み合わせは、Ｚｒ−Ｃｕ、Ｚｒ−Ｃｕ−Ａｇ、Ｈ
ｆ−Ｃｕ−Ａｇであったが、これらのろう材は融点が、
約８８０℃、７８０℃。

７８０℃と低く、高温使用には耐えない上、Ａｇを含む
ろう材は高価となる。

本発明の前述の如き所定の組成範囲のＣｕ−Ａ、ｌ！　
−（Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）系のセラミックス接
合用ろう材を用いることにより、接合後に１０００℃以
上で使用しても良好な接合強度が維持されることを見い
出したものである。

つまり本発明においては、ろう材の融点が高められると
共にＺｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａの活性度がセラミック
スと反応するまで高められるものの、活性度はＴｉより
小さく、セラミックスと過剰には反応せず、脆性な反応
層が形成されにくい。

なお、本発明における組成比との限定は以下の如き理由
によるＣｕ及びＡｌ１は上記組成範囲を外れるとろう材
の融点が低くなり高温における接合強度を維持する事が
困難となるが、実用上は、Ｃｕを８４〜９４重量％、ｌ
を５〜１５重量％とすることが好ましい。

また、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａの含有量を０．１〜
１０重量％としたのは０．１重量％未満ではこれらを含
有する効果が得られず、１０重量％を超えると固溶度が
不足し、ろう材合金が形成されない為、この範囲とした
が、実用上は１〜１０重量％とする事が好ましい。

本発明に係るろう材は上記組成の合金箔として使用する
こともできるが、他に、Ｃｕ、ｋｌ。

Ｚｒ等の各金属箔を適宜積層して用いることもできる。

さらに被接合面にスパッタ法、蒸着法等により、ろう材
を被着させたり、また各金属粉を塗布して使用すること
もできる。

本発明のセラミックス接合用ろう材は、セラミックスと
セラミックスとの接合又はセラミックスと金属との接合
に用いる事ができ、セラミックスとしては高温強度に優
れたものであれば適宜選択できるが、実用上は、窒化ケ
イ素、炭化ケイ素、ジルコニア等を用いる事が好ましい
。また金属部材と接合する場合には、インコネル系、ハ
ステロイ系等の耐熱Ｎｉ基合金、Ｘ４０．ＦＳＸ４１４
等の耐熱Ｃｏ基合金、ステンレス鋼等の耐熱Ｆｅ基合金
及びＭｏ、Ｔａ等の高温耐熱性に優れたものであれば適
宜使用する事ができる。

（実施例）ろう材として、Ｃｕ、Ａｌ１及びＺｒ、Ｈｆ。

Ｖ、Ｎｂ、Ｔａの箔を用意した。また被接合体のセラミ
ックス部材としてＳｉ　　Ｎ　　、ＳｉＣ。

Ｚ　ｒ　Ｏ２を、又金属部材としてＭｏを用意し、これ
らをいずれも有機溶剤にて脱脂洗浄した。これらを用い
、第１表に示す如く部材Ａと部材Ｂとを表記のろう材を
用いて接合し、その特性を評価し、併せて記載した。

なお、接合条件は、温度８５０〜１２５０℃、時間は１
０分〜６０分、雰囲気は、いずれも１０−５Ｔｏｒｒの
真空中で行った。

以下余白なお、表中の接合性は室温及び８００℃における強度で
評価し、１０ｋｇｆ／ｌ１ｌｆｆ１２以上のせん断強さ
を存するものをＯ印で示した。

この結果第１表から明らかな如く本発明に係るろう材を
用いた場合（Ｎｏ、１〜１１）には室温及び８００℃に
おいて優れた接合性を有したのに対し、比較例では（Ｎ
ｏ、１２〜１９）では室温でも充分な接合強度を示さず
、又比較例（Ｎｏ、２Ｏ−２１）では室温では充分な接
合強度を有するものの、８００℃では接合を維持する事
ができなかった。

［発明の効果］以上の結果から明らかな如く、本発明のろう材を用いる
ことにより、Ｓｔ　　Ｎ　　、ＳｉＣなどの高強度やセ
ラミックスが良好に高強度結合されるものである。

Claims

【特許請求の範囲】

Ｃｕ：８０〜９６重量％、Ａｌ：３〜１９重量％および
Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａの少くとも１種を０．１〜
１０重量％含有してなる事を特徴とするセラミックス接
合用ろう材。