JPH04154678A - セラミックス同志又はセラミックスと金属との接合用合金及びその接合方法 - Google Patents
セラミックス同志又はセラミックスと金属との接合用合金及びその接合方法Info
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- JPH04154678A JPH04154678A JP27602390A JP27602390A JPH04154678A JP H04154678 A JPH04154678 A JP H04154678A JP 27602390 A JP27602390 A JP 27602390A JP 27602390 A JP27602390 A JP 27602390A JP H04154678 A JPH04154678 A JP H04154678A
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、高温度の使用下で強度的に優れた窒化珪素や
サイアロン等の非酸化物セラミックス同志又はこれらの
セラミックスと金属との接合体を作成するための接合用
合金及びその接合方法に関する。
サイアロン等の非酸化物セラミックス同志又はこれらの
セラミックスと金属との接合体を作成するための接合用
合金及びその接合方法に関する。
［従来の技術］
従来、窒化珪素やサイアロン等非酸化物のセラミックス
同志又はこれらのセラミックスと金属とを接合するため
には、セラミックス同志の接合面又はセラミックスと金
属との接合面に、活性金属であるチタンを含むロウをは
さみ、加熱接合していた。
同志又はこれらのセラミックスと金属とを接合するため
には、セラミックス同志の接合面又はセラミックスと金
属との接合面に、活性金属であるチタンを含むロウをは
さみ、加熱接合していた。
しかし、そのロウの多くは、貴金属系合金であり、その
うち最も高い融点を示すものは、重量で銅が９３％、ア
ルミニウムが２％、シリコンが３％、チタンが２％の組
成であって、融点が１０２４℃のものであり、そして、
接合温度は、１０３４〜１１３４℃に留まる。
うち最も高い融点を示すものは、重量で銅が９３％、ア
ルミニウムが２％、シリコンが３％、チタンが２％の組
成であって、融点が１０２４℃のものであり、そして、
接合温度は、１０３４〜１１３４℃に留まる。
また、卑金属系ロウとして製品化されているものは、重
量でニッケルが２５％、銅が１４％、チタンが６１％の
組成であって、融点が９０８℃のものであり、そして、
接合温度は、９１８〜１００８℃に留まる。
量でニッケルが２５％、銅が１４％、チタンが６１％の
組成であって、融点が９０８℃のものであり、そして、
接合温度は、９１８〜１００８℃に留まる。
［発明が解決しようとする課題］
ところで、自動車や航空機のエンジン部品に供すること
を目的とする場合、使用温度８００℃、接合温度１１５
０℃以上を要求する部所が存在し、この部所のロウ付け
には、従来の上記したロウ材は、使用できない。
を目的とする場合、使用温度８００℃、接合温度１１５
０℃以上を要求する部所が存在し、この部所のロウ付け
には、従来の上記したロウ材は、使用できない。
そこで、セラミックス同志又はセラミックスと金属とを
１１５０℃以上の接合温度で接合するためのロウ材及び
接合方法の開発が望まれている。
１１５０℃以上の接合温度で接合するためのロウ材及び
接合方法の開発が望まれている。
本発明は、上述した従来の問題点に着目してなされたも
ので、窒化珪素やサイアロン等の非酸化物セラミックス
同志又はこれらのセラミックスと金属とを１１５０℃以
上の温度で接合する接合用合金（ロウ材）及びその接合
方法を提供することを目的とする。
ので、窒化珪素やサイアロン等の非酸化物セラミックス
同志又はこれらのセラミックスと金属とを１１５０℃以
上の温度で接合する接合用合金（ロウ材）及びその接合
方法を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
そして、本発明は、上記目的を達成するための接合用合
金（ロウ材）としては、ニッケル６４．５〜６９．６重
量％、クロム１７．３〜１８．６重量％、シリコン９．
１〜９．８重量％及びチタン１．９〜９．１重量％の組
成からなるものである。
金（ロウ材）としては、ニッケル６４．５〜６９．６重
量％、クロム１７．３〜１８．６重量％、シリコン９．
１〜９．８重量％及びチタン１．９〜９．１重量％の組
成からなるものである。
また、本発明の接合方法は、セラミックス同志又はセラ
ミックスと金属との間に、上記本発明の接合用合金（ロ
ウ材）を介在させ、加熱する方法である。
ミックスと金属との間に、上記本発明の接合用合金（ロ
ウ材）を介在させ、加熱する方法である。
本発明で用いられるセラミックスは、窒化珪素やサイア
ロン等の非酸化物セラミックスが挙げられる。そして、
本開明は、これらのセラミックス同志を接合するもので
あり、該セラミックスとしては、通常の方法で焼成した
焼結体が使用でき、また、その形状によって限定されな
い。
ロン等の非酸化物セラミックスが挙げられる。そして、
本開明は、これらのセラミックス同志を接合するもので
あり、該セラミックスとしては、通常の方法で焼成した
焼結体が使用でき、また、その形状によって限定されな
い。
更に、本発明で用いられる金属は、融点１４００℃以上
のニッケル系合金や鉄系合金等が挙げられ、本発明では
、これらの金属と上記したセラミックスとを接合する場
合も含むものである。
のニッケル系合金や鉄系合金等が挙げられ、本発明では
、これらの金属と上記したセラミックスとを接合する場
合も含むものである。
（本発明の接合用合金（ロウ材）について）ニッケル７
１％、クロム１９％、シリコンｌＯ％（いずれも重量％
）からなる組成の合金は、ニッケルロウ材（ＪＩＳ規格
ＢＮｉ−５）として、公知のものであるが、これは、金
属に対する濡れ性を示し、このため、金属同志を接合す
ることはできるが、セラミックスには濡れず、このため
、セラミックス同志又はセラミックスと金属との接合に
は利用できない。
１％、クロム１９％、シリコンｌＯ％（いずれも重量％
）からなる組成の合金は、ニッケルロウ材（ＪＩＳ規格
ＢＮｉ−５）として、公知のものであるが、これは、金
属に対する濡れ性を示し、このため、金属同志を接合す
ることはできるが、セラミックスには濡れず、このため
、セラミックス同志又はセラミックスと金属との接合に
は利用できない。
そこで、本発明者等は、ニッケル７１％、クロム１９％
、シリコン１０％（いずれも重量％）のニッケルロウ材
に、活性金属であるチタンを外削り重量で２〜１０％添
加することにより、セラミックスにも濡れが生じ、セラ
ミックス同志又はセラミックスと金属とを接合すること
ができるという知見を得て、本発明を完成したものであ
る。
、シリコン１０％（いずれも重量％）のニッケルロウ材
に、活性金属であるチタンを外削り重量で２〜１０％添
加することにより、セラミックスにも濡れが生じ、セラ
ミックス同志又はセラミックスと金属とを接合すること
ができるという知見を得て、本発明を完成したものであ
る。
即ち、ニッケル７１％、クロム１９％、シリコン１０％
（いずれも重量％）の前記ＢＮｉ−５組成のロウ材に添
加するチタン量が外削の重量で２％添加したもの、即ち
、重量でニッケル６９．６％、クロム１８．６％、シリ
コン９．８％、チタン１．９％の組成の場合、高い接合
強度が得られる。そして、チタンが外削の重量で２％以
下（即ち、重量でチタン１．９％以下の組成のもの）で
は、活性金属として作用する効果が小さいので、セラミ
ックス同志又はセラミックスと金属とを実用上満足する
強度で接合することができない。
（いずれも重量％）の前記ＢＮｉ−５組成のロウ材に添
加するチタン量が外削の重量で２％添加したもの、即ち
、重量でニッケル６９．６％、クロム１８．６％、シリ
コン９．８％、チタン１．９％の組成の場合、高い接合
強度が得られる。そして、チタンが外削の重量で２％以
下（即ち、重量でチタン１．９％以下の組成のもの）で
は、活性金属として作用する効果が小さいので、セラミ
ックス同志又はセラミックスと金属とを実用上満足する
強度で接合することができない。
また、チタン量を外削の重量で１０％添加したもの、即
ち、重量でニッケル６４．５％、クロム１７．３％、シ
リコン９．１％、チタン９．１％の組成の場合、高い接
合強度が得られるが、チタンが外削の重量で１０％以上
（即ち、重量でチタン９．１％以上の組成のもの）にが
ると、接合金属層が硬化するため、；ラミックスに接合
時の残留応力が大きくかかり、接合強度は低下する。
ち、重量でニッケル６４．５％、クロム１７．３％、シ
リコン９．１％、チタン９．１％の組成の場合、高い接
合強度が得られるが、チタンが外削の重量で１０％以上
（即ち、重量でチタン９．１％以上の組成のもの）にが
ると、接合金属層が硬化するため、；ラミックスに接合
時の残留応力が大きくかかり、接合強度は低下する。
したがって、本発明における接合用合金（ロウ材）とし
ては、ニッケル６４．５〜６９．６重量％、クロム１７
．３〜１８．６重量％、シリコン９．１〜９．８重量％
及びチタン１．９〜９．１重量％の組成からなるものが
好ましい。
ては、ニッケル６４．５〜６９．６重量％、クロム１７
．３〜１８．６重量％、シリコン９．１〜９．８重量％
及びチタン１．９〜９．１重量％の組成からなるものが
好ましい。
（本発明の接合方法について）
ニッケル６９．６％、クロム１８．６％、シリコン９．
８％、チタン１．９％（いずれも重量％）の組成の場合
、Ｉ Ｘ ｔｏ−５Ｔｏｒｒの真空中での液相温度は１
１４０℃であるので、接合温度は１１５０℃以上となる
。
８％、チタン１．９％（いずれも重量％）の組成の場合
、Ｉ Ｘ ｔｏ−５Ｔｏｒｒの真空中での液相温度は１
１４０℃であるので、接合温度は１１５０℃以上となる
。
ところで、液相温度より２００℃以上を越える１４００
℃の接合温度では接合強度が低下する。これは、接合温
度が液相温度より２００℃以上に高くなると、ロウ成分
であるニッケル、クロム、シリコン及びチタンがセラミ
ックスに深く拡散し、セラミックス面の不整合が生ずる
ことに起因し、このため、強度低下を惹起するものと考
えられる。
℃の接合温度では接合強度が低下する。これは、接合温
度が液相温度より２００℃以上に高くなると、ロウ成分
であるニッケル、クロム、シリコン及びチタンがセラミ
ックスに深く拡散し、セラミックス面の不整合が生ずる
ことに起因し、このため、強度低下を惹起するものと考
えられる。
また、ニッケル６４．５％、クロム１７．３％、シリコ
ン９．１％、チタン９．１％（いずれも重量％）の組成
１の場合、Ｉ Ｘ １０−Ｉ′Ｔｏｒｒの真空中で液相
温度は１１８０℃であるので、接合温度は１１９０℃以
上となる。この場合も液相温度より２００℃を越える１
４５０’Ｃの接合温度では接合強度が低下する。
ン９．１％、チタン９．１％（いずれも重量％）の組成
１の場合、Ｉ Ｘ １０−Ｉ′Ｔｏｒｒの真空中で液相
温度は１１８０℃であるので、接合温度は１１９０℃以
上となる。この場合も液相温度より２００℃を越える１
４５０’Ｃの接合温度では接合強度が低下する。
したがって、ニッケル６４．５〜６９．６％、クロム１
７゜３〜１８．６％、シリコン９．１〜９．８％及びチ
タン１．９〜９．１％（いずれも重量％）の組成がら成
るロウを、Ｉ Ｘ １０−５Ｔｏｒｒの真空中で１１５
０℃以上１３９０’ｃ以下で加熱することにより、窒化
珪素やサイアロン等の非酸化物セラミックス同志又はこ
れらのセラミックスと金属とを高強度で接合することが
できる。
７゜３〜１８．６％、シリコン９．１〜９．８％及びチ
タン１．９〜９．１％（いずれも重量％）の組成がら成
るロウを、Ｉ Ｘ １０−５Ｔｏｒｒの真空中で１１５
０℃以上１３９０’ｃ以下で加熱することにより、窒化
珪素やサイアロン等の非酸化物セラミックス同志又はこ
れらのセラミックスと金属とを高強度で接合することが
できる。
［実施例コ
本発明を実施例に従って説明する。
重量でニッケルが７１％、クロムが１９％、シリコンが
１０％から成るロウの基本成分に、チタンを罫割で２〜
１０重量％（即ち、チタン１．９〜９．１重量％の組成
からなるもの）及びその前後の量を添加した種々のロウ
材を作製した。その組成を第１表に示す。
１０％から成るロウの基本成分に、チタンを罫割で２〜
１０重量％（即ち、チタン１．９〜９．１重量％の組成
からなるもの）及びその前後の量を添加した種々のロウ
材を作製した。その組成を第１表に示す。
なお、次の第１表中、組成番号■〜■は、本発明の接合
用合金（ロウ材）の実施例であり、同組成番号■、■及
び■は、比較例である。
用合金（ロウ材）の実施例であり、同組成番号■、■及
び■は、比較例である。
第１ 表 ［ロウ組成（１１を量％）］二〇ロウ材を、
直径５ｍｍで長さが２０ｍｍの窒化珪素やサイアロン等
の非酸化物セラミックス同志又はこれらのセラミックス
と金属との接合部分に挟みＩ Ｘ １０ツＴｏｒｒの下
、種々の温度で接合した場合の接合強度を第２表に示す
。
直径５ｍｍで長さが２０ｍｍの窒化珪素やサイアロン等
の非酸化物セラミックス同志又はこれらのセラミックス
と金属との接合部分に挟みＩ Ｘ １０ツＴｏｒｒの下
、種々の温度で接合した場合の接合強度を第２表に示す
。
なお、次の第２表中の実験例３〜５．７．９及び１１−
１５は、本発明の接合方法の実施例であり、実験例１．
２．６．８及び１ｏは、比較例である。
１５は、本発明の接合方法の実施例であり、実験例１．
２．６．８及び１ｏは、比較例である。
第２表から明らがなように、本発明の接合用合金（ロウ
材）を用いて接合すると、接合強度が極めて大きく、一
方、その組成前後のものでは、接合強度が極端に小さい
ことが理解できる。
材）を用いて接合すると、接合強度が極めて大きく、一
方、その組成前後のものでは、接合強度が極端に小さい
ことが理解できる。
また、本発明の接合用合金（ロウ材）を用いても、接合
温度が１４００℃になると、同じく接合強度が極端に小
さくなることが理解できる（実験例８参照）。
温度が１４００℃になると、同じく接合強度が極端に小
さくなることが理解できる（実験例８参照）。
「発明の効果］
本発明は、以上詳記したとおり、窒化珪素やサイアロン
等の非酸化物セラミックス同志又はこれらのセラミック
スと金属とを、高強度で接合すること、そして、接合強
度の大きい耐熱接合を得ること、ができる顕著な効果が
生ずるものであり、そのため、例えば自動車や航空機の
エンジン部品に供することができるものである。
等の非酸化物セラミックス同志又はこれらのセラミック
スと金属とを、高強度で接合すること、そして、接合強
度の大きい耐熱接合を得ること、ができる顕著な効果が
生ずるものであり、そのため、例えば自動車や航空機の
エンジン部品に供することができるものである。
Claims (4)
- （１）ニッケル６４．５〜６９．６重量％、クロム１７
．３〜１８．６重量％、シリコン９．１〜９．８重量％
及びチタン１．９〜９．１重量％の組成からなることを
特徴とするセラミックス同志又はセラミックスと金属と
の接合用合金。 - （２）セラミックス同志又はセラミックスと金属との間
に、ニッケル６４．５〜６９．６重量％、クロム１７．
３〜１８．６重量％、シリコン９．１〜９．８重量％及
びチタン１．９〜９．１重量％の組成からなる合金を介
在させ、１×１０＾−＾５Ｔｏｒｒ以下の真空中で、１
１５０℃〜１３９０℃に加熱することを特徴とするセラ
ミックス同志又はセラミックスと金属との接合方法。 - （３）セラミックスは、窒化珪素、サイアロン等の非酸
化物セラミックスである請求項（２）に記載のセラミッ
クス同志又はセラミックスと金属との接合方法。 - （４）金属は、ニッケル系合金、鉄系合金等の融点１４
００℃以上の金属である請求項（２）に記載のセラミッ
クスと金属との接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27602390A JPH04154678A (ja) | 1990-10-15 | 1990-10-15 | セラミックス同志又はセラミックスと金属との接合用合金及びその接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27602390A JPH04154678A (ja) | 1990-10-15 | 1990-10-15 | セラミックス同志又はセラミックスと金属との接合用合金及びその接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04154678A true JPH04154678A (ja) | 1992-05-27 |
Family
ID=17563719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27602390A Pending JPH04154678A (ja) | 1990-10-15 | 1990-10-15 | セラミックス同志又はセラミックスと金属との接合用合金及びその接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04154678A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04157089A (ja) * | 1990-10-18 | 1992-05-29 | Nippon Steel Corp | ぬれ性・耐酸化性の優れたＮｉ基耐熱ロウ材 |
| JP2001348281A (ja) * | 2000-06-02 | 2001-12-18 | Nhk Spring Co Ltd | 酸化物系セラミックスどうしまたは酸化物系セラミックスと金属の接合方法および接合体 |
-
1990
- 1990-10-15 JP JP27602390A patent/JPH04154678A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04157089A (ja) * | 1990-10-18 | 1992-05-29 | Nippon Steel Corp | ぬれ性・耐酸化性の優れたＮｉ基耐熱ロウ材 |
| JP2001348281A (ja) * | 2000-06-02 | 2001-12-18 | Nhk Spring Co Ltd | 酸化物系セラミックスどうしまたは酸化物系セラミックスと金属の接合方法および接合体 |
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