JPH0223498B2 - - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は、新規な非酸化物系セラミツクス―金
属複合材料に関する。 発明の背景 一般に、セラミツクス特に非酸化物系セラミツ
クスは、耐熱性、耐磨耗性、耐化学薬品性等に優
れる反面脆く衝撃に弱い等の理由から、構造材料
として用いられる場合には、金属との複合材料に
して使用することが多い。それ故今日までに種々
のセラミツクス―金属複合材料が開発されている
が、非酸化物系セラミツクス―鉄又はその合金と
いう複合材料については、極めて広い用途を有し
ているにもかかわらず、現在までのところ、充分
な性能を有するものが得られていない。 即ち、非酸化物系セラミツクスと鉄又はその合
金とは熱膨張率が大きく異なるため、何らの中間
層を設けない場合には、使用時の熱衝撃により容
易に剥離乃至破壊されるという欠点がある。この
欠点を解消するため、中間層としてアルミニウム
等の柔らかい金属や発泡金属の層を設けて、中間
層の弾性変形又は塑性変形によつて熱膨張歪を緩
和することが試みられているが、この場合には耐
熱衝撃性は改善されるものの強度が著しく低下す
るという欠点がある。 本発明者は、上記欠点が解消され耐熱衝撃性及
び強度のいずれにも優れる非酸化物系セラミツク
ス―鉄又はその合金複合材料を開発するべく鋭意
研究した結果、非酸化物系セラミツクスを特定の
手段により銅メタライズし、且つ中間層としてア
ンバー、鉄―ニツケル―コバルト系合金又は銅を
用いることにより目的が達成できることを見出し
本発明を完成するに至つた。 発明の構成及び効果 本発明は、下記の非酸化物系セラミツクス―金
属複合材料の製造方法を提供するものである： 非酸化物系セラミツクスと金属とからなる複
合材料の製造方法において、 (a) 炭酸銅、硫酸銅、硫化銅、酸化銅および塩
化銅の少なくとも一種とSiO2およびカオリ
ンの少なくとも一種との混合物を非酸化物系
セラミツクスの表面に付与し、酸化性雰囲気
中900〜1300℃で加熱した後、還元する銅メ
タライズ層の形成工程、および (b) 上記銅メタライズ層と接合されるべき鉄系
材料との間にアンバー、鉄―ニツケル―コバ
ルト系合金または銅を介在させて、銅メタラ
イズ層と介在材および介在材と鉄系材料とを
ロウ接により接合する工程 を備えたことを特徴とする非酸化物系セラミツク
スと金属とからなる複合材料の製造方法。 本発明において使用できる非酸化物系セラミツ
クスとしては、特に限定されず、例えば窒化珪
素、サイアロン、炭化珪素、窒化アルミニウム等
を挙げることができる。 非酸化物系セラミツクスを銅メタライズする方
法としては、本発明者が別途開発した特開昭59−
207887号公報、特開昭59−156981号公報もしくは
特開昭60−21888号公報に記載の方法によるのが
好ましい。 即ち、炭酸銅、硫酸銅、硫化銅、酸化銅及び塩
化銅の少なくとも１種又はこれと（これらと）
SiO2若しくは（及び）カオリンとの混合物を、
非酸化物系セラミツクス表面に被覆し、酸化性雰
囲気中900〜1300℃で加熱して焼付けた後、焼付
け層を還元処理することにより、極めて好適に銅
メタライズすることができる。 上記各銅化合物、SiO2及びカオリンは、通常
粉末状のものを使用する。SiO2又は（及び）カ
オリンを併用する場合の使用量は、通常被覆物
（層）中５〜50重量％程度とする。又、必要に応
じて、メタライズ層の接着強度を向上させるため
にフツ化ナトリウムを被覆物（層）中５〜30重量
％程度併用しても良い。 被覆物は粉末状のまま用いても良いし、スクリ
ーンオイル等の印刷用インキ、バルサム等を用い
てペースト状にして使用しても良い。次に、被覆
物を、銅メタライズが必要な非酸化物系セラミツ
クス表面に撒布又は塗付により適宜の量被覆した
後、空気、空気と窒素との混合気等の酸化性雰囲
気中で通常900〜1300℃の温度で５〜60分間程度
加熱して焼付ける。これにより、酸化銅を主体と
する被膜が非酸化物系セラミツクスに密着する。
次いで、上記により焼付け層が施された非酸化物
系セラミツクスを、水素、一酸化炭素等の還元性
雰囲気中で通常200〜900℃程度で５〜90分間程度
加熱還元する方法、エタノール、メタノール、プ
ロパノール等のアルコール類、ベンジン、ホルマ
リン等の還元性溶媒へ通常200〜500℃程度に加熱
した該セラミツクスを10〜60秒間程度浸漬する方
法、ジメチルアミンボラン水溶液へ通常50〜60℃
程度に加熱した該セラミツクスを10〜60秒間程度
浸漬する方法等によつて還元する。 かくして銅メタライズされた非酸化物系セラミ
ツクスが得られる。本発明においては、銅メタラ
イズ面に直接中間層を接着しても良いし、中間層
の接着を容易且つより強固にするために、必要に
応じて、予め銅メタライズ面を常法により更に銅
又はニツケルメツキしておいても良い。 本発明においては、銅メタライズされた非酸化
物系セラミツクスと鉄又はその合金との中間層と
してアンバー（例えば鉄35重量％程度及びニツケ
ル65重量％程度からなる合金）、鉄―ニツケル―
コバルト系合金（例えばコバルト17重量％程度、
ニツケル29重量％程度及び鉄54重量％程度からな
る合金）又は銅を用いることを必須とし、それに
より耐熱衝撃性に極めて優れた複合材料が得られ
る。アンバーを用いることにより耐熱衝撃性が顕
著に向上する理由は明確ではないが、鉄―ニツケ
ル―コバルト系合金を用いる場合の該理由は、鉄
―ニツケル―コバルト系合金が非酸化物系セラミ
ツクスの熱膨張率と鉄又はその合金の熱膨張率と
の中間の熱膨張率を有することによると推定で
き、又銅を用いる場合の該理由は、銅が優れた展
性を有することによると推定できる。 銅メタライズされた非酸化物系セラミツクスの
銅メタライズ面と中間層であるアンバー、鉄―ニ
ツケル―コバルト系合金又は銅との接着、及び中
間層と鉄又はその合金との接着は、いずれも常法
例えばロウ接等により強固に接着することができ
る。また、接着する順序は、特に限定されず、非
酸化物系セラミツクスと中間層との接着を先に行
なつてから鉄又はその合金を接着しても良いし、
その逆の順序で接着しても良いし、三者を同時に
接着しても良い。 中間層であるアンバー、鉄―ニツケル―コバル
ト系合金又は銅は、通常板状（折り曲げたもの、
球面状のもの等を含む）のものを用いる。中間層
の厚さは、特に限定されず得られる複合材料の用
途に応じて選択すれば良いが、通常0.1〜10mm程
度とすることが多い。鉄合金としては、例えば鉄
―銅合金、鉄―ニツケル合金等を挙げることがで
きる。 本発明の複合材料は、耐熱衝撃性及び強度のい
ずれにも極めて優れており、広い用途の構造材料
として好適に使用できる。 実施例 以下、実施例を挙げて、本発明を更に具体的に
説明する。 実施例 １ 硫化銅粉末90重量％とカオリン粉末10重量％か
らなる混合粉末100重量部に対してバルサム10重
量部を混合し、ペースト状とした。これを平板正
方形（17×17×10mm）の各種非酸化物系セラミツ
クス焼結体表面に0.2ｇ／cm2塗付し、電気炉を用
いて空気中にて1100℃で15分間加熱した。次い
で、炉から取り出して水素炉にて300℃で60分間
水素還元を行ない非酸化物系セラミツクス表面を
銅メタライズした。更に銀ロウの流れを円滑にす
るために、銅メタライズ面の表面を、常法により
ニツケルメツキした。 次に、ニツケルメツキされた銅メタライズ面と
鉄板とを接着するため、両者の間にアンバー（厚
さ0.5mm）を介在させ、銀ロウを用いて840℃で10
分間加熱してロウ接した。かくして、非酸化物系
セラミツクスの銅メタライズ面（ニツケルメツ
キ）―アンバー―鉄からなる複合材料を得た。 上記で得た複合材料を用いて、荷重2ton及び荷
重速度５mm／minのセン断試験器により、接着強
度を調べたところ、いずれも極めて強く接着され
ていることが判つた。また、500℃に加熱後、水
中にて急冷する急冷試験により耐熱衝撃性を調べ
たところ、何らの異状も認められなかつた。これ
らの試験結果を第１表に示す。
属複合材料に関する。 発明の背景 一般に、セラミツクス特に非酸化物系セラミツ
クスは、耐熱性、耐磨耗性、耐化学薬品性等に優
れる反面脆く衝撃に弱い等の理由から、構造材料
として用いられる場合には、金属との複合材料に
して使用することが多い。それ故今日までに種々
のセラミツクス―金属複合材料が開発されている
が、非酸化物系セラミツクス―鉄又はその合金と
いう複合材料については、極めて広い用途を有し
ているにもかかわらず、現在までのところ、充分
な性能を有するものが得られていない。 即ち、非酸化物系セラミツクスと鉄又はその合
金とは熱膨張率が大きく異なるため、何らの中間
層を設けない場合には、使用時の熱衝撃により容
易に剥離乃至破壊されるという欠点がある。この
欠点を解消するため、中間層としてアルミニウム
等の柔らかい金属や発泡金属の層を設けて、中間
層の弾性変形又は塑性変形によつて熱膨張歪を緩
和することが試みられているが、この場合には耐
熱衝撃性は改善されるものの強度が著しく低下す
るという欠点がある。 本発明者は、上記欠点が解消され耐熱衝撃性及
び強度のいずれにも優れる非酸化物系セラミツク
ス―鉄又はその合金複合材料を開発するべく鋭意
研究した結果、非酸化物系セラミツクスを特定の
手段により銅メタライズし、且つ中間層としてア
ンバー、鉄―ニツケル―コバルト系合金又は銅を
用いることにより目的が達成できることを見出し
本発明を完成するに至つた。 発明の構成及び効果 本発明は、下記の非酸化物系セラミツクス―金
属複合材料の製造方法を提供するものである： 非酸化物系セラミツクスと金属とからなる複
合材料の製造方法において、 (a) 炭酸銅、硫酸銅、硫化銅、酸化銅および塩
化銅の少なくとも一種とSiO2およびカオリ
ンの少なくとも一種との混合物を非酸化物系
セラミツクスの表面に付与し、酸化性雰囲気
中900〜1300℃で加熱した後、還元する銅メ
タライズ層の形成工程、および (b) 上記銅メタライズ層と接合されるべき鉄系
材料との間にアンバー、鉄―ニツケル―コバ
ルト系合金または銅を介在させて、銅メタラ
イズ層と介在材および介在材と鉄系材料とを
ロウ接により接合する工程 を備えたことを特徴とする非酸化物系セラミツク
スと金属とからなる複合材料の製造方法。 本発明において使用できる非酸化物系セラミツ
クスとしては、特に限定されず、例えば窒化珪
素、サイアロン、炭化珪素、窒化アルミニウム等
を挙げることができる。 非酸化物系セラミツクスを銅メタライズする方
法としては、本発明者が別途開発した特開昭59−
207887号公報、特開昭59−156981号公報もしくは
特開昭60−21888号公報に記載の方法によるのが
好ましい。 即ち、炭酸銅、硫酸銅、硫化銅、酸化銅及び塩
化銅の少なくとも１種又はこれと（これらと）
SiO2若しくは（及び）カオリンとの混合物を、
非酸化物系セラミツクス表面に被覆し、酸化性雰
囲気中900〜1300℃で加熱して焼付けた後、焼付
け層を還元処理することにより、極めて好適に銅
メタライズすることができる。 上記各銅化合物、SiO2及びカオリンは、通常
粉末状のものを使用する。SiO2又は（及び）カ
オリンを併用する場合の使用量は、通常被覆物
（層）中５〜50重量％程度とする。又、必要に応
じて、メタライズ層の接着強度を向上させるため
にフツ化ナトリウムを被覆物（層）中５〜30重量
％程度併用しても良い。 被覆物は粉末状のまま用いても良いし、スクリ
ーンオイル等の印刷用インキ、バルサム等を用い
てペースト状にして使用しても良い。次に、被覆
物を、銅メタライズが必要な非酸化物系セラミツ
クス表面に撒布又は塗付により適宜の量被覆した
後、空気、空気と窒素との混合気等の酸化性雰囲
気中で通常900〜1300℃の温度で５〜60分間程度
加熱して焼付ける。これにより、酸化銅を主体と
する被膜が非酸化物系セラミツクスに密着する。
次いで、上記により焼付け層が施された非酸化物
系セラミツクスを、水素、一酸化炭素等の還元性
雰囲気中で通常200〜900℃程度で５〜90分間程度
加熱還元する方法、エタノール、メタノール、プ
ロパノール等のアルコール類、ベンジン、ホルマ
リン等の還元性溶媒へ通常200〜500℃程度に加熱
した該セラミツクスを10〜60秒間程度浸漬する方
法、ジメチルアミンボラン水溶液へ通常50〜60℃
程度に加熱した該セラミツクスを10〜60秒間程度
浸漬する方法等によつて還元する。 かくして銅メタライズされた非酸化物系セラミ
ツクスが得られる。本発明においては、銅メタラ
イズ面に直接中間層を接着しても良いし、中間層
の接着を容易且つより強固にするために、必要に
応じて、予め銅メタライズ面を常法により更に銅
又はニツケルメツキしておいても良い。 本発明においては、銅メタライズされた非酸化
物系セラミツクスと鉄又はその合金との中間層と
してアンバー（例えば鉄35重量％程度及びニツケ
ル65重量％程度からなる合金）、鉄―ニツケル―
コバルト系合金（例えばコバルト17重量％程度、
ニツケル29重量％程度及び鉄54重量％程度からな
る合金）又は銅を用いることを必須とし、それに
より耐熱衝撃性に極めて優れた複合材料が得られ
る。アンバーを用いることにより耐熱衝撃性が顕
著に向上する理由は明確ではないが、鉄―ニツケ
ル―コバルト系合金を用いる場合の該理由は、鉄
―ニツケル―コバルト系合金が非酸化物系セラミ
ツクスの熱膨張率と鉄又はその合金の熱膨張率と
の中間の熱膨張率を有することによると推定で
き、又銅を用いる場合の該理由は、銅が優れた展
性を有することによると推定できる。 銅メタライズされた非酸化物系セラミツクスの
銅メタライズ面と中間層であるアンバー、鉄―ニ
ツケル―コバルト系合金又は銅との接着、及び中
間層と鉄又はその合金との接着は、いずれも常法
例えばロウ接等により強固に接着することができ
る。また、接着する順序は、特に限定されず、非
酸化物系セラミツクスと中間層との接着を先に行
なつてから鉄又はその合金を接着しても良いし、
その逆の順序で接着しても良いし、三者を同時に
接着しても良い。 中間層であるアンバー、鉄―ニツケル―コバル
ト系合金又は銅は、通常板状（折り曲げたもの、
球面状のもの等を含む）のものを用いる。中間層
の厚さは、特に限定されず得られる複合材料の用
途に応じて選択すれば良いが、通常0.1〜10mm程
度とすることが多い。鉄合金としては、例えば鉄
―銅合金、鉄―ニツケル合金等を挙げることがで
きる。 本発明の複合材料は、耐熱衝撃性及び強度のい
ずれにも極めて優れており、広い用途の構造材料
として好適に使用できる。 実施例 以下、実施例を挙げて、本発明を更に具体的に
説明する。 実施例 １ 硫化銅粉末90重量％とカオリン粉末10重量％か
らなる混合粉末100重量部に対してバルサム10重
量部を混合し、ペースト状とした。これを平板正
方形（17×17×10mm）の各種非酸化物系セラミツ
クス焼結体表面に0.2ｇ／cm2塗付し、電気炉を用
いて空気中にて1100℃で15分間加熱した。次い
で、炉から取り出して水素炉にて300℃で60分間
水素還元を行ない非酸化物系セラミツクス表面を
銅メタライズした。更に銀ロウの流れを円滑にす
るために、銅メタライズ面の表面を、常法により
ニツケルメツキした。 次に、ニツケルメツキされた銅メタライズ面と
鉄板とを接着するため、両者の間にアンバー（厚
さ0.5mm）を介在させ、銀ロウを用いて840℃で10
分間加熱してロウ接した。かくして、非酸化物系
セラミツクスの銅メタライズ面（ニツケルメツ
キ）―アンバー―鉄からなる複合材料を得た。 上記で得た複合材料を用いて、荷重2ton及び荷
重速度５mm／minのセン断試験器により、接着強
度を調べたところ、いずれも極めて強く接着され
ていることが判つた。また、500℃に加熱後、水
中にて急冷する急冷試験により耐熱衝撃性を調べ
たところ、何らの異状も認められなかつた。これ
らの試験結果を第１表に示す。
【表】
実施例 ２
中間層としてアンバーに代えて鉄―ニツケル―
コバルト系合金（“コバール”（商標名）：コバル
ト17重量％、ニツケル29重量％及び鉄54重量％か
らなる合金）を用いた以外は、すべて実施例１と
同様にして複合材料を得た。試験結果を第２表に
示す。
コバルト系合金（“コバール”（商標名）：コバル
ト17重量％、ニツケル29重量％及び鉄54重量％か
らなる合金）を用いた以外は、すべて実施例１と
同様にして複合材料を得た。試験結果を第２表に
示す。
【表】
実施例 ３
中間層としてアンバーに代えて銅を用いた以外
は、すべて実施例１と同様にして複合材料を得
た。試験結果を第３表に示す。
は、すべて実施例１と同様にして複合材料を得
た。試験結果を第３表に示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 非酸化物系セラミツクスと金属とからなる複
合材料の製造方法において、 (a) 炭酸銅、硫酸銅、硫化銅、酸化銅および塩化
銅の少なくとも一種とSiO2およびカオリンの
少なくとも一種との混合物を非酸化物系セラミ
ツクスの表面に付与し、酸化性雰囲気中900〜
1300℃で加熱した後、還元する銅メタライズ層
の形成工程、および (b) 上記銅メタライズ層と接合されるべき鉄系材
料との間にアンバー、鉄―ニツケル―コバルト
系合金または銅を介在させて、銅メタライズ層
と介在材および介在材と鉄系材料とをロウ接に
より接合する工程 を備えたことを特徴とする非酸化物系セラミツク
スと金属とからなる複合材料の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59141192A JPS6121983A (ja) | 1984-07-07 | 1984-07-07 | 非酸化物系セラミックス―金属複合材料の製造方法 |
| US06/723,028 US4707416A (en) | 1984-07-07 | 1985-04-15 | Non-oxide ceramics-metal composite material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59141192A JPS6121983A (ja) | 1984-07-07 | 1984-07-07 | 非酸化物系セラミックス―金属複合材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6121983A JPS6121983A (ja) | 1986-01-30 |
| JPH0223498B2 true JPH0223498B2 (ja) | 1990-05-24 |
Family
ID=15286297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59141192A Granted JPS6121983A (ja) | 1984-07-07 | 1984-07-07 | 非酸化物系セラミックス―金属複合材料の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4707416A (ja) |
| JP (1) | JPS6121983A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5320689A (en) * | 1990-07-27 | 1994-06-14 | Olin Corporation | Surface modified copper alloys |
| JPH04248207A (ja) * | 1991-01-24 | 1992-09-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 複合導体およびその製造方法 |
| JPH0787270B2 (ja) * | 1992-02-19 | 1995-09-20 | 日鉱グールド・フォイル株式会社 | 印刷回路用銅箔及びその製造方法 |
| US6162034A (en) * | 1999-03-01 | 2000-12-19 | Mallen Research Ltd., Partnership | Vane pumping machine utilizing invar-class alloys for maximizing operating performance and reducing pollution emissions |
| JP2002184620A (ja) * | 2000-12-19 | 2002-06-28 | Honda Motor Co Ltd | 希土類磁石装置 |
Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPS58181770A (ja) * | 1982-04-13 | 1983-10-24 | 三菱重工業株式会社 | セラミツクと金属の接合法 |
| JPS5926984A (ja) * | 1982-07-30 | 1984-02-13 | 川惣電材工業株式会社 | セラミツクスと金属のメタライジング溶着法 |
| JPS6096584A (ja) * | 1983-10-27 | 1985-05-30 | 三菱重工業株式会社 | セラミツクと金属の接合方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3826629A (en) * | 1970-10-07 | 1974-07-30 | Olin Corp | Products formed of glass or ceramicmetal composites |
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| US4338380A (en) * | 1976-04-05 | 1982-07-06 | Brunswick Corporation | Method of attaching ceramics to metals for high temperature operation and laminated composite |
| US4499152A (en) * | 1982-08-09 | 1985-02-12 | General Electric Company | Metal-clad laminate construction |
| JPS5933894A (ja) * | 1982-08-19 | 1984-02-23 | 電気化学工業株式会社 | 混成集積用回路基板の製造法 |
| JPS5991404U (ja) * | 1982-12-14 | 1984-06-21 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミツクを用いたロツカ−ア−ム |
| US4563383A (en) * | 1984-03-30 | 1986-01-07 | General Electric Company | Direct bond copper ceramic substrate for electronic applications |
-
1984
- 1984-07-07 JP JP59141192A patent/JPS6121983A/ja active Granted
-
1985
- 1985-04-15 US US06/723,028 patent/US4707416A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPS58181770A (ja) * | 1982-04-13 | 1983-10-24 | 三菱重工業株式会社 | セラミツクと金属の接合法 |
| JPS5926984A (ja) * | 1982-07-30 | 1984-02-13 | 川惣電材工業株式会社 | セラミツクスと金属のメタライジング溶着法 |
| JPS6096584A (ja) * | 1983-10-27 | 1985-05-30 | 三菱重工業株式会社 | セラミツクと金属の接合方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4707416A (en) | 1987-11-17 |
| JPS6121983A (ja) | 1986-01-30 |
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