JPH0480111B2

JPH0480111B2 -

Info

Publication number: JPH0480111B2
Application number: JP2026098A
Authority: JP
Inventors: Norio Juki; Morinori Kamio; Masahiro Tsuji
Original assignee: Nippon Mining Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1985-03-08
Filing date: 1990-02-07
Publication date: 1992-12-17
Also published as: JPH02236255A

Description

【発明の詳細な説明】

発明の目的本発明は軟質ガラスの封着用合金に関するもの
である。従来技術と問題点従来より軟質ガラスとの封着に用いられる合金
として、42％Ni−６％Cr−Fe合金が、熱膨張係
数が軟質ガラスと一致しており、しかも封着強度
がよいことから多く用いられている。この従来の
42％Ni−６％Cr−Fe合金は封着に際し、まず予
備処理として湿潤水素中でCrを優先酸化させて
おき、その後大気中でガラスと封着させる。その
際ガラスとの結合力の強いFe₃O₄が形成され、ガ
ラスとの良好な封着強度が得られる。ところが42
％Ni−６％Cr−Fe合金は非鉄元素をNiとCr合せ
て48％も含有するため、通常の処理ではFe₃O₄の
形成が十分に行われず、また、このFe₃O₄を十分
形成させるには時間がかかりすぎる難点があつ
た。発明の構成本発明はこの点に鑑みてなされたもので、熱膨
張率が低く、ガラス封着性に優れ、しかも効率的
にガラスとの封着ができる合金を提供するもので
ある。すなわち、重量％でNi30〜37％未満、Cr1
〜10％、C0.1％以下、O0.015％以下、N0.025％
以下、P0.05％以下、S0.05％以下、Mn0.1〜１
％、残部Fe及び不可避的不純物からなるガラス
封着用合金、及び重量％でNi30〜37％未満、Cr1
〜10％、C0.1％以下、O0.015％以下、N0.025％
以下、P0.05％以下、S0.05％以下、Mn0.1〜１
％、副成分としてSi0.1〜１％、及びAl0.05〜１
％のうち１種または２種、残部Fe及び不可避的
不純物からなるガラス封着用合金並びに該合金に
おいて、結晶粒度が粒度番号8.0以上であるガラ
ス封着用合金に関する。発明の効果この結果、従来の優れた低熱膨張性を有する42
％Ni−６％Cr−Fe合金と熱膨張特性が同等で、
しかも非鉄元素が低減することにより、ガラスと
の結合力の強いFe₃O₄が形成されやすくなつてガ
ラス封着の作業効率が増し総合的な封着性で42％
Ni−６％Cr−Fe合金を上まわる合金が得られた。また、本発明合金は高価なNiの含有量が従来
に比べ少ないので、コスト的にも安価になり、極
めて優れた合金である。次に本発明合金の組成の限定理由について説明
する。 Niはガラスとの適合性すなわちガラスの熱膨
張特性に適合させる元素として最も大きな影響を
与える。Niが30％未満では熱膨張係数が高くな
り熱膨張特性がガラスと適合しなくなる。また37
％以上では非鉄元素の含有量が高くなりすぎて
Fe₃O₄が形成されにくくなり、また経済的にも不
利になる。このためNi含有量を30〜37％未満と
した。 Crはガラスとの適合性及び封着強度に大きく
影響を与える元素である。Crの含有量が増加す
ると熱膨張係数が大きくなる。そこで、封着に使
用するガラスに合せてNiとCrの含有量をコント
ロールすることにより本発明合金の熱膨張特性を
最適なものに、微妙に調節することができる。し
かし、Cr含有量が10％を超えると熱膨張係数が
大きくなりすぎるためガラス封着には適さなくな
る。また、本発明合金のガラスとの封着に先立ち
予備処理として表面に酸化膜を形成させ、この酸
化膜を介してガラスと封着するが、封着強度はこ
の酸化膜と合金地金との密着性にも依存する。酸
化膜と合金地金の密着性を高めるためには予備処
理において、クロムを優先酸化させ、クロム酸化
膜を形成しておくことが必要である。そのために
はCr含有量が１％以上必要である。以上からCr
含有量を１〜10％とした。Ｃは0.1％を超えて含有すると封着時にガラス
中に気泡ができやすく封着強度を著しく劣化させ
る。このため、Ｃ含有量の上限を0.1％に規定し
た。Ｏは酸化膜の形成及び封着に大きく影響を及ぼ
す元素で、0.015％を超えて含有すると、酸化膜
にムラが生じ、また酸化膜の緻密性が劣化するた
め封着強度が著しく損なわれる。また、最悪の場
合には封着時にガラス中に気泡を作り好ましくな
い。そのためＯ含有量の上限を0.015％に規定し
た。ＮもＯ同様封着性に大きく影響を及ぼす元素
で、0.025％を超えて含有すると封着強度が著し
く損なわれるため、Ｎ含有量の上限を0.025％に
規定した。Ｐは0.05％を超えて含有すると酸化ムラができ
やすいため上限を0.05％に規定した。Ｓは0.05％を超えて含有すると酸化ムラができ
やすく、また、酸化膜と地金の密着性も低下する
ため上限を0.05％に規定した。 Mnは酸化膜外層にガラスの濡れ性の良い酸化
物を形成し、酸化膜とガラスとの濡れ性を向上さ
せるが、0.1％未満では効果がなく、１％を超え
て含有すると酸化速度が大きくなり、酸化膜が厚
くなりすぎ封着には適さなくなる。次に副成分として、Siは酸化処理においてCr
酸化物層と地金との間にSiの濃化層を形成し、酸
化膜と地金の密着性を向上させるが0.1％未満で
は効果がなく、１％を超えて含有すると熱膨張特
性が変化し、また加工性が悪くなり好ましくな
い。 Alは酸化膜と合金地金の密着強度を向上させ
るが、0.05％未満では効果がなく、１％を超えて
含有すると熱膨張特性が変化し好ましくない。以上、本発明の合金成分について説明したが、
これらの合金の結晶粒度を適正に制御することに
より、さらに優れた封着性を安定して得られるこ
とが確かめられた。すなわち、結晶粒度が粒度番
号8.0以上である場合により優れた封着性を有す
る。次に本発明を実施例により詳しく説明する。実施例第１表に本発明合金の例と比較例を示す。各合
金は、真空溶解鋳造した後、熱処理と圧延をくり
返し、板厚0.3mmの板材に仕上げた。この試料の
熱膨張係数を測定し、また、封着強度はこの試料
の表面を脱脂した後、湿潤水素中にて1050℃で20
分加熱し表面に酸化膜を形成させた後、ガラスと
封着し、引張試験により密着強度を求めて評価し
た。さらに、同様にして表面に酸化膜を形成させた
後、ガラスをその上で溶融させ、そのときのガラ
ス広がり大きさからガラスの濡れ性を評価した。試料No.１〜13は本発明合金であり、これに対す
る比較合金がNo.14〜21である。本発明合金は熱膨
張係数α30−350が９×10^-5／℃程度でありガラス
とよく適合しており、密着強度も5.0Kg／mm²以上
と高く封着用合金に適している。また、Mnを添
加しているためにガラスの濡れ性も良好で、封着
用合金に適している。これらに対して比較合金No.
14〜20は本発明の成分範囲からはずれているため
熱膨張係数が高すぎたり低すぎたり、あるいは密
着強度が十分でなく封着用合金としては適さな
い。また、比較合金No.21は42％Ni−６％Cr−Fe合
金であるが、総合的な密着強度は本発明合金に劣
つている。次に結晶粒度の影響であるが、本発明合金No.１
とNo.11を供試材とし、試験を行つた結果を第２表
に示す。第２表から結晶粒が小さくなると密着強度が向
上していることがわかる。従つて、優れた封着性を安定して得るためには
結晶粒度を粒度番号8.0以上にすることが有効で
ある。以上述べたように本発明合金は優れた封着性を
有しており、従来42％Ni−６％Cr−Fe合金を十
分代替できる安価な工業的に極めて有用な合金で
ある。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１重量％でNi30〜37％未満、Cr1〜10％、C0.1
％以下、O0.015％以下、N0.025％以下、P0.05％
以下、S0.05％以下、Mn0.1〜１％、残部Fe及び
不可避的不純物からなるガラス封着用合金。２重量％でNi30〜37％未満、Cr1〜10％、C0.1
％以下、O0.015％以下、N0.025％以下、P0.05％
以下、S0.05％以下、Mn0.1〜１％、副成分とし
てSi0.1〜１％、及びAl0.05〜１％のうち１種ま
たは２種、残部Fe及び不可避的不純物からなる
ガラス封着用合金。３結晶粒度が粒度番号8.0以上である特許請求
の範囲第１項乃至第２項記載のガラスの封着用合
金。