JPH0244086A - セラミックスのメタライズ法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） この発明は、セラミックスのメタライズ法に関するもの
である。

（従来の技術） 耐熱性、耐摩耗性、耐薬品性等に優れたセラミックスを
機械部品の一部として利用するためのセラミックス−金
属接合技術が注目を集めている。

その一つに、セラミックスの表面に金属の薄層を付け、
引き続き任意の金属とろう付けするためのメタライズ法
がある。

このセラミックスのメタライズ法には、高融点金属法、
銅化合物法、そして物理蒸着法等が知られている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、これらの方法には１蓋作１−あるいは得られる
メタライズ層の特性の点で問題がある。

即ち、モリブデン−マンガンを使用Ｃる：：＋　融点金
属法は１４００〜１７００℃という高温の焼き付は温度
を必要とし、銅化合物法は焼き付は後さらに還元処理１
程を必要とするＦ、メタライズ化した銅層は表面に限ら
れる。物理蒸着法は高真空系を持つ加熱装置が必要であ
り、セラミックスにｔｉ　Ｆｉ金金属蒸着されるため、
メクライズ層−セラミックス間の強固な接合が得られに
くい。

（問題点を解決するための手段） 以上のような問題点を解決するため、本発明者等は、セ
ラミックスのメタライズ組成としてファヤライトに着目
した。

該ファヤライト（２ＦｅＯ−３ｉＯ□）は、酸化鉄と二
酸化ｆ！素の混合物［Ｆｅ／Ｓ　ｉ・”２　（モル比）
〕を還元雰囲気中で熱処理することによって生成するが
、次の様な特徴がある。

（１）比較的低融点（１２０５℃）であり、組成物にｆ
’　ｅ　ＯとＳ　ｉ　Ｏ＊から成っているため、セラミ
ックスおよび鉄系金属ともに濡れ性が良い。

（２）ファヤライトが安定に存在する還元濃度（酸素分
圧）ｆ！囲はかなり広く、Ｆｃ−０系単独では金属鉄の
領域になる還元雰囲気中でも存在する。

（表・−１参照） ！！！　　　舊　（ρ） この発明は、この７７ヤライトの低温で、融液化する性
質および金属鉄と共存する被還元特性を応用して開発さ
れたもので、セラミックス上のＦｅ５ｉ−０系粉体を還
元雰囲気をａｎｔ、なから加熱して金属鉄とファヤライ
トを共存させた猪、融着させることを特徴とするセラミ
ックスのメタライズ法である。

この発明において、被覆層として用いるファヤライトと
酸化鉄の混合物は粉末状のまま使用しても良いし、適当
な有機バインダーやシリコンオイルでペースト状にして
使用しても良い。

この発明の方法では、まずセラミックス表面に、１−、
記混合物を被覆する。被覆する晴は所望のメタライズ層
の１γさに応じればよ（、とくに限定されない。

次に、この被覆されたセラミックスを５元雰囲気中で加
熱する。還元雰囲気としては一酸化炭素二酸化炭素の混
合ガス雰囲気あるいは加湿した水素雰囲気を使用し、前
行では混合比、後者では加湿睦を変えて雰囲気のｆａ素
分圧を制御する。最初室温から９００〜１０００℃まで
はファヤライトが酸化分解を受けない程度の還元雰囲気
中（例えば、ＣＯ／ＣＯ，比−３７７〜５１５）で処理
する。ただし、被覆する混合物が酸化鉄と二酸化珪素で
ファヤライトが含まれていない場合は、この温度で反応
させ、充分ファヤライトを生成させる必要がある０次に
、この９００〜１０００℃で還元雰囲気をｌＡ還元（例
えば、ＣＯ／ＣＯア比−７５／２５〜８５／１５）に変
え、：）０〜６０分間加熱処理する。この段階では単独
で存在している酸化鉄は金属化する。そして、フγヤラ
イトはほとんど変化しない、更に、この還元雰囲気を保
ちながら昇温し、１２００〜１３００℃で２０〜３０分
間加熱する。この加熱によりファヤライトが金属鉄を取
り巻くようにして溶融し、その融液がセラミックスと密
着する。

上記還元熱処理によって鉄のメタライズ層がセラミック
ス表面に形成される。

このようにメタライズ化されたセラミックスはろう付は
等によって各種金属との接合に提供できなお、この発明
によりメタライズ化可能なセラミックスはアルミナ、ム
ライト、ジル：に−ア、窒化珪素、炭化珪素等があげら
れる。

（実施例） この発明の実施例を図及び写真を参照しながら説明する
。

ファヤライトと酸化鉄の混合物（Ｆｅｄ−８０市ｆ部、
ＳｉＯエ　２０　＋＋＜置部）を円盤形のアルミナ焼結
体の表面にＱ、５）＜７ｃｍ被覆した。

次に、管状電気炉を］］１い、−酸化炭素−二酸化炭素
の混合ガスを流しながら弊温した。ガスの混合比は１０
００℃まではｃ　Ｏ／　ＣＯを比−５１５とした。１０
００°Ｃでガス混合比をＣＯ／Ｃｏ□比−８５／＋５に
変え、６０分間加熱し、酸化鉄を金属化した。このまま
の雰囲気で引き続き昇温し、１２００℃で：（０分間加
熱して融着させた。

こうＬ７てアルミナ表面に導電性の良い金属鉄のメタラ
イズ層が形成された。

図−１に得られたメタライズ層の断面の微小部領域ｘ１
ｉＡｒｎ＋折装置による測定効果を示した。これはメタ
ライズ層の中間部の位置であるが、内部にも金属鉄が析
出しているのが判る。

又、写真−１はメタライズ層とアルミナの界面付近のｌ
！　Ｐ　Ｍ　Ａによる元素分布の測定結果を示す。

反射電子像の最も輝度の高い（白色にみえる）部分がＦ
ｅとＳｉの分布状態から金属鉄と？１１断されるが、こ
の金属鉄はメタライズ層全体に分散析出していることが
判った。さらにアルミナセラミックスのＡ１がメタライ
ズ層に拡散しており、セラミックス−メタライズ層間で
良い接合をしていることが判−２た。

（発明の効果） この発明によるメタライズ法は次の効果をもたらす。

（１）　メタライズ層が酸化鉄と一二酸化珪素という経
済的な原料である。

（２）−回の焼成でメタライズ層が形成され、操作子−
簡便である。

（３）鉄がメタライズ化されるため、高い温度でのろう
付は処理が出来る。それゆえ、セラミックス−金属接合
層の耐熱性が向上する。

（４）金属鉄がセラミックス表面上全体に分散析出して
いるため、セラミックス−メタライズ肋間に住じる両者
の熱膨張率の差による応力を緩和させる。

【図面の簡単な説明】

図−１はこの発明の実施例を示すメタライズ層の断面の
微小部領域Ｘ線回折パターンであり、写真−１は同じ〈
実施例のセラミ／ラス−メタ９４１層界面付近のＩＥ　
Ｐ　Ｍ八による元素分布を示すも図−１ ２θ（Ｃｒ−Ｋｃｃ） 写真−１ 手続補１１Ｅ書　　四 昭和６３年９月ぎ　日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ファヤライトと酸化鉄、又は、二酸化珪素と酸化鉄を主
   成分とする混合物をセラミックス表面に被覆し、焼成中
   還元雰囲気の酸素分圧を制御してファヤライトと金属鉄
   を生成させた後、１２００〜１３００℃で融着させるこ
   とを特徴とするセラミックスのメタライズ法。