JPH0313198B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、セラミツクスに金属を接合するに当
たつてセラミツクス表面を金属化するために使用
する粉末組成物や関する。 〔従来の技術〕 従来から、セラミツクスと金属を接合する方法
として、セラミツクス上に銅板を置き、大気中で
1100℃前後に加熱して接合する耐熱金属化法、セ
ラミツクスに硫化銅とカオリンの混合物をペース
ト状にしたものを塗布し、大気中で1100℃位に加
熱して金属化した後金属板をロウ付などの方法に
より接合する硫化銅法、セラミツクスを大気中で
900℃に加熱し炭酸銀を散布して金属化した後金
属を接合する炭酸銀法のように大阪工業試験所法
と称する方法がある。また、セラミツクスの表面
にモリブデン、マンガン等の粉末を塗布し焼結し
て金属化した後金属を接合するテレフンケン法も
知られている。 しかし、これらの方法はセラミツクスが酸化物
系の場合に適用し得るが、酸化物系以外の例えば
炭化物系の場合には接合力が弱くなるという欠点
がある。 この欠点を改善するために、特開昭55−113683
号公報においてセラミツクスが炭化物系である場
合の金属化のためには、100〜10重量部の粉末状
のａ，ａ，ａ，ａ族金属と90重量部以下
の粉末状のｂ，ｂ，ｂ，ｂ族からなる混
合粉末を金属化組成物として用い、これをセラミ
ツクス表面に塗布し1000〜1800℃で焼成して金属
化する方法が提案されている。 また、特開昭58−91088号公報にはセラミツク
ス表面に銅とチタンの粉末を塗布し、この塗布面
に金属を圧接した後加熱処理してセラミツクスと
金属を接合する方法も提案されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 近年、従来広く使用されてきた酸化物系セラミ
ツクスよりも優れた高温、高強度、高耐熱衝撃性
を有する炭化物系セラミツクスや炭化物系セラミ
ツクスと酸化物系セラミツクスとの共焼結セラミ
ツクスが開発され、その優れた性質から広範囲の
用途が期待されている。 しかし、これらのセラミツクスは、強固な金属
体との接合物を得るために必須の要件となる十分
な金属化強度を持つ金属化層を形成することが困
難であるという問題がある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、ニツケル、クロム、モリブデン、チ
タン、銅、マンガン、ジルコニウム、鉄、コバル
ト、アルミニウム、炭化チタン、酸化マグネシウ
ム、酸化ジルコニウムなどの種々の金属またはそ
れらの酸化物の組み合せからなる金属化組成物に
ついて比較研究したところ、チタン−銅−マンガ
ンの３成分系を特定の割合で含有せしめてなる金
属化組成物を、これらの炭化物系セラミツクス
や、炭化物系セラミツクスと酸化物系セラミツク
スとの共焼結セラミツクスに適用した場合でも表
面を十分に金属化することができ、金属と極めて
強固に接合することを見い出し本発明を完成する
に至つたものである。 本発明の金属化組成物は、粉末状のチタンと銅
とマンガンとを、それぞれ重量比で20〜70：20〜
70〜２〜20の割合で含有してなるものである。 チタンとマンガンは、金属化処理中に酸化物と
なり、これがセラミツクスと反応して強固な接着
層を形成する。 チタンは、その配合比が少ないと反応層の形成
が少なくなり接着効果が上がらず、多くなると全
体の融点が高くなり、反応が遅くなるので上記の
割合にする必要がある。 銅はそれ自体も酸化物となり、セラミツクスと
の反応に寄与するが、チタンとマンガンとを共存
せしめることによつて組成物全体の融点を下げ、
反応を促進する作用を有し、そのためには上記の
20の配合比が必要である。しかしながら、その配
合比が増大するとチタンとマンガンの作用を低下
せしめることになるので、上記重量比が70以下で
ある必要がある。 マンガンの上記の少量範囲の配合は、チタンと
銅とによる接着層の強度を高くし、安定化する作
用を有する。その理由は明確には解明できてはい
ないが、マンガンの酸化反応がチタンの酸化反応
との相乗効果を生じることによると考えられる。 マンガンの配合重量比は、上記の２未満ではそ
の効果がなく、また20を超えるとチタンとの相乗
効果が薄れ、却つて悪くなつてしまう。 本発明の金属化組成物は、酸化物系は勿論、炭
化チタン、炭化珪素、炭化タングステン、炭化硼
素などの炭化物系セラミツクス、或いはこれらの
炭化物を焼結したアルミナ−炭化物のような非酸
化物系セラミツクスと金属の接合に好適に使用で
きる。 また、本発明の金属化組成物を構成するチタ
ン、銅それにマンガンは、それぞれの金属単体粉
末の混合物であつても良いし、これら相互の任意
の合金であつても良い。さらに、本発明の金属化
組成物は前記配合金属と、例えば鉄粉末との混合
物であつても良い。 本発明の金属化組成物を用いて、セラミツクス
の接合を金属化するには、上記金属化組成物をテ
レビン油、ニトロセルローズと酢酸ブチルの混液
などでペースト状にし、これをセラミツクスの表
面に塗布し乾燥した後、1000〜1500℃、好適には
真空下1300℃前後に加熱することによつて30分程
度で金属化することができる。そして、この金属
化した面に例えばニツケルめつきをし、金属体を
ロウ付けのような既知の方法により接合する。 〔実施例〕 表に示す組成の粉末を混合し、金属化組成物を
調整した。これをテレビン油でペースト状にし、
アルミナ−炭化チタン系セラミツクスの表面に塗
布した後乾燥後炉中へ装填し、10^-4mmHgの真空
中で1300℃で30分間保持して表面を金属化した。 また、比較のため従来の炭酸銀法とテレフンケ
ン法でも試料を作製した。炭酸銀法ではセラミツ
クスを大気中で900℃に加熱し、その表面に炭酸
銀法の粉末を散布して表面を金属化した。テレフ
ンケン法ではMo−重量比15Mnの混合粉末をテ
レピン油でペースト状にし、セラミツクスの表面
に塗布し乾燥した後、加湿水素中で1350℃で30分
間保持して表面を金属化した。 このようにして表面を金属化したセラミツクス
体にニツケルめつきをし、銀ロウをロウ材とし
て、またタフピツチ銅を緩衝材として介し、水素
中及び真空中900℃で15分間処理して炭素銅（SK
材）をロウ付けした。 これらの試料の剪断強度を測定し、かつその剥
離状態を観察した結果を表の右欄に示す。

【表】

〔発明の効果〕

本発明の金属化組成物は、金属化が困難といわ
れてきた非酸化物系のセラミツクスの表面に、従
来の金属化状処理を適用することによつて十分な
強度を持つ金属化層を形成することができ、強固
な金属体との接合を得ることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ チタン：銅：マンガンを、それぞれ重量比で
   20〜70：20〜70：２〜20の割合で含有することを
   特徴とするセラミツクスの金属化用粉末組成物。