JPH0489367A - ナトリウム―硫黄電池及びその絶縁体と蓋体との接合方法 - Google Patents
ナトリウム―硫黄電池及びその絶縁体と蓋体との接合方法Info
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- JPH0489367A JPH0489367A JP2201808A JP20180890A JPH0489367A JP H0489367 A JPH0489367 A JP H0489367A JP 2201808 A JP2201808 A JP 2201808A JP 20180890 A JP20180890 A JP 20180890A JP H0489367 A JPH0489367 A JP H0489367A
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Secondary Cells (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。
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）
本発明はナトリウム−硫黄電池におけるセラミックス製
絶縁体と金属製蓋体との接合などに用いるセラミックス
と金属との接合部材および接合方法に関するものである
。
絶縁体と金属製蓋体との接合などに用いるセラミックス
と金属との接合部材および接合方法に関するものである
。
（従来の技術）
セラミ、クスと金属とを接合するには、セラミックスと
金属との間にろう材を介在させて該ろう材を液相線温度
以上またはこれに近い温度まで昇温しで加圧接合するの
を普通としていた。
金属との間にろう材を介在させて該ろう材を液相線温度
以上またはこれに近い温度まで昇温しで加圧接合するの
を普通としていた。
ところが、ナトリウム−硫黄電池におけるセラミックス
製絶縁体と金属製蓋体との接合などにおいては、ろう材
を液相線以上の温度またはその付近の温度まで昇温、加
圧して両者を接合しようとすると、ろう材が完全に液体
状態となっているか液体が極めて多い状態となっている
ので、ろう材が表面張力や接合界面の場所による濡れ易
さの相違により接合界面全体にわたって均一に濡れずに
偏りを生じ、そのため接合界面の接合性能にバラツキを
生ずるという問題があった。また、ろう材が液体状態と
なっていると接合工程の初期段階において治具等の重さ
により接合界面よりろう材が流れ出してしまい、加圧時
には十分なろう材が残っておらず長期間にわたって気密
性を保持できる均一な耐久性の高い接合層が得られない
という問題もあった。そして、いずれの場合においても
不十分な接合部分の気密性が短期間で保持できなくなり
、性能を劣化させる原因ともなっていた。
製絶縁体と金属製蓋体との接合などにおいては、ろう材
を液相線以上の温度またはその付近の温度まで昇温、加
圧して両者を接合しようとすると、ろう材が完全に液体
状態となっているか液体が極めて多い状態となっている
ので、ろう材が表面張力や接合界面の場所による濡れ易
さの相違により接合界面全体にわたって均一に濡れずに
偏りを生じ、そのため接合界面の接合性能にバラツキを
生ずるという問題があった。また、ろう材が液体状態と
なっていると接合工程の初期段階において治具等の重さ
により接合界面よりろう材が流れ出してしまい、加圧時
には十分なろう材が残っておらず長期間にわたって気密
性を保持できる均一な耐久性の高い接合層が得られない
という問題もあった。そして、いずれの場合においても
不十分な接合部分の気密性が短期間で保持できなくなり
、性能を劣化させる原因ともなっていた。
（発明が解決しようとする課Ｂ）
本発明は上記のような従来の問題点を解決してセラミッ
クスと金属との接合界面全体にわたって均一かつ強固に
接合している接合層を有しており、長期間にわたって確
実な気密性を保持することができる安価なセラミックス
と金属との接合部材および接合方法を提供することを目
的としてなされたものである。
クスと金属との接合界面全体にわたって均一かつ強固に
接合している接合層を有しており、長期間にわたって確
実な気密性を保持することができる安価なセラミックス
と金属との接合部材および接合方法を提供することを目
的としてなされたものである。
（課題を解決するための手段）
上記の課題を解決するためになされた本発明は、セラミ
ックスと金属とが相互間に介在されてろう材中のシリコ
ン粒子が接合時に溶融・晶出されることなく残存してい
るＡ Ｉ−Ｓ ｉ系のろう材層をもって接合一体化され
ていることを特徴とするセラミックスと金属との接合部
材を第１の発明とし、セラミックスと金属との間にＡ
Ｉ−Ｓ ｉ系のろう材を介在させて該ろう材を固相線温
度付近に昇温し大部分の固相中に一部液相を発生させた
状態で加圧接合することを特徴とするセラミックスと金
属との接合方法を第２の発明とするものである。
ックスと金属とが相互間に介在されてろう材中のシリコ
ン粒子が接合時に溶融・晶出されることなく残存してい
るＡ Ｉ−Ｓ ｉ系のろう材層をもって接合一体化され
ていることを特徴とするセラミックスと金属との接合部
材を第１の発明とし、セラミックスと金属との間にＡ
Ｉ−Ｓ ｉ系のろう材を介在させて該ろう材を固相線温
度付近に昇温し大部分の固相中に一部液相を発生させた
状態で加圧接合することを特徴とするセラミックスと金
属との接合方法を第２の発明とするものである。
（実施例）
次に本発明を図示のナトリウム−硫黄電池を実施例とし
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
（１）は電槽（８）内をナトリウムが充填された内側の
負極室（５）と硫黄が充填された外側の正極室（６）に
区画するβ−アルミナからなる筒状の固体電解質管であ
って、該固体電解質管（１）の上端外周部にはαアルミ
ナからなるリング状をしたセラミックス製絶縁体（２）
が固着されていて該セラミックス製絶縁体（２）が固体
電解質管（１）の上端外周部と電槽（８）の上端の正極
端子（８ａ）間に下面を前記電槽（８）の上方の内鍔（
９）に支持させた状態で設けられて正負極間の絶縁が図
られている。なお正極端子（８ａ）の内鍔（９）とセラ
ミックス製絶縁体（２）は後記するろう材層（４）によ
り密封接合されている。また、前記セラミックス製絶縁
体（２）の上面にはアルミニウム合金などの金属製蓋体
（３）が下面周縁をもって載置されていて該セラミック
ス製絶縁体（２）と金属製蓋体（３）とは後記するろう
材層（４）によって密封接合され、セラミックス製絶縁
体（２）と金属製蓋体（３）との密封接合部は負極活物
質であるナトリウムの漏出が防止され、また、負極室（
５）の内部にはアルミニウムよりなる負極端子管（７）
が装着されている。なお、前記ろう材層（４）は第２図
に示されるように、例えばＡｌ−３１−Ｍｇに示される
Ａｌ−５ｉ系ろう材がアルミニウムまたはアルミニウム
合金の芯材（４ｂ）の両側に配置された構成のろう材で
、粒径が３〜１５μｍ程度の未溶解のシリコン粒子（４
ａ）が残存しており、僅かに生しるＡｌ、 Ｍｇ、 Ｓ
ｉよりなる三元共晶組成の液相が接合界面全体を均一に
濡らすことによってセラミックス製絶縁体（２）に金属
製蓋体（３）を強固に接合している。なおろう材層（４
）は第３図で示されるようにＡｌ−３ｉ系ろう材−層で
もよい。このようなろう材層（４）は第４図の実線で示
されるようにろう材の固相線温度（Ｔ１）付近まで昇温
された後その温度を保持し、この状態で加圧接合が行な
われ、その後自然冷却することにより形成される。なお
、本発明において固相線温度付近とは固相線温度より高
い場合の外因相線温度よりわずかに低いろう付は可能な
温度も含み、例えば前記ろう材を８８．５重量％のＡｌ
、１０重量％のＳｉ、１．５重量％のＭｇを含有し固相
線温度（’ｒ＋）が約５６０°Ｃ１液相線温度（Ｔ２）
が約５９０°Ｃである場合で、固相線温度（Ｔ１）の±
１０°Ｃである約５５０°Ｃ〜５７０″Ｃ程度の範囲内
で加圧接合が行なわれる。また、加圧条件としては約６
ｋｇ／ａｍ”前後とすることが好ましい。
負極室（５）と硫黄が充填された外側の正極室（６）に
区画するβ−アルミナからなる筒状の固体電解質管であ
って、該固体電解質管（１）の上端外周部にはαアルミ
ナからなるリング状をしたセラミックス製絶縁体（２）
が固着されていて該セラミックス製絶縁体（２）が固体
電解質管（１）の上端外周部と電槽（８）の上端の正極
端子（８ａ）間に下面を前記電槽（８）の上方の内鍔（
９）に支持させた状態で設けられて正負極間の絶縁が図
られている。なお正極端子（８ａ）の内鍔（９）とセラ
ミックス製絶縁体（２）は後記するろう材層（４）によ
り密封接合されている。また、前記セラミックス製絶縁
体（２）の上面にはアルミニウム合金などの金属製蓋体
（３）が下面周縁をもって載置されていて該セラミック
ス製絶縁体（２）と金属製蓋体（３）とは後記するろう
材層（４）によって密封接合され、セラミックス製絶縁
体（２）と金属製蓋体（３）との密封接合部は負極活物
質であるナトリウムの漏出が防止され、また、負極室（
５）の内部にはアルミニウムよりなる負極端子管（７）
が装着されている。なお、前記ろう材層（４）は第２図
に示されるように、例えばＡｌ−３１−Ｍｇに示される
Ａｌ−５ｉ系ろう材がアルミニウムまたはアルミニウム
合金の芯材（４ｂ）の両側に配置された構成のろう材で
、粒径が３〜１５μｍ程度の未溶解のシリコン粒子（４
ａ）が残存しており、僅かに生しるＡｌ、 Ｍｇ、 Ｓ
ｉよりなる三元共晶組成の液相が接合界面全体を均一に
濡らすことによってセラミックス製絶縁体（２）に金属
製蓋体（３）を強固に接合している。なおろう材層（４
）は第３図で示されるようにＡｌ−３ｉ系ろう材−層で
もよい。このようなろう材層（４）は第４図の実線で示
されるようにろう材の固相線温度（Ｔ１）付近まで昇温
された後その温度を保持し、この状態で加圧接合が行な
われ、その後自然冷却することにより形成される。なお
、本発明において固相線温度付近とは固相線温度より高
い場合の外因相線温度よりわずかに低いろう付は可能な
温度も含み、例えば前記ろう材を８８．５重量％のＡｌ
、１０重量％のＳｉ、１．５重量％のＭｇを含有し固相
線温度（’ｒ＋）が約５６０°Ｃ１液相線温度（Ｔ２）
が約５９０°Ｃである場合で、固相線温度（Ｔ１）の±
１０°Ｃである約５５０°Ｃ〜５７０″Ｃ程度の範囲内
で加圧接合が行なわれる。また、加圧条件としては約６
ｋｇ／ａｍ”前後とすることが好ましい。
なお、アルミナからなるセラミックス製絶縁体とＡｌ−
１１ｎ系合金（Ａ ３００３ ）からなる金属製蓋体と
を、固相線温度が５６０°ＣのＡｌ−５１−Ｍｇ系合金
（＾１１０Ｓｉ−１，５Ｍｇ）と両側に配置した構成の
ろう材で接合し、得られたものの耐久性試験を行なった
結果を第１表に示す。耐久性試験は４００°ＣのＮａ溶
液中に所定時間浸漬した場合、および室温から３５０°
Ｃの熱サイクルを所定回数繰り返したものを４００°Ｃ
のＮａ溶液中に浸漬した場合の接合界面におけるＮａ漏
れ数を調べた。
１１ｎ系合金（Ａ ３００３ ）からなる金属製蓋体と
を、固相線温度が５６０°ＣのＡｌ−５１−Ｍｇ系合金
（＾１１０Ｓｉ−１，５Ｍｇ）と両側に配置した構成の
ろう材で接合し、得られたものの耐久性試験を行なった
結果を第１表に示す。耐久性試験は４００°ＣのＮａ溶
液中に所定時間浸漬した場合、および室温から３５０°
Ｃの熱サイクルを所定回数繰り返したものを４００°Ｃ
のＮａ溶液中に浸漬した場合の接合界面におけるＮａ漏
れ数を調べた。
第１表からも明らかなように接合温度が固相線温度の±
ｌＯ°Ｃである５５０℃〜５７０°Ｃ１特に５５５℃〜
５６５°Ｃの場合に最好な結果が得られた。
ｌＯ°Ｃである５５０℃〜５７０°Ｃ１特に５５５℃〜
５６５°Ｃの場合に最好な結果が得られた。
第１表
（作用）
このように構成されたものは、一般の接合のように液相
線温度（Ｔｚ）である５９０″Ｃ付近まで昇温した場合
（第４図の一点鎖線参照）とは異なり、ろう材層（４）
の内部に固相及び未溶解のシリコン粒子（４ａ）が多く
残存したままで加圧接合されているので、Ａｌ−５１−
Ｍｇで構成される液相が未溶解のシリコン粒子（４ａ）
及び固相の間に保持されることとなり、治具等の重さに
よって接合界面より流れ出すことがない。また、接合界
面においても液相が未溶解のシリコン粒子（４ａ）及び
固相の間に僅かにしかも均一に存在しているので、加圧
接合が接合界面全体にバラツキなく行なわれることとな
り、全体に均一に濡れて強固な耐久性のある接合界面と
なって長期間にわたって気密性を安定して維持できるろ
う材層（４）が得られることとなる。さらに接合界面に
シリコン粒子が均一に多量に存在しているため、Ｎａが
侵入してきた時にＮａとＳｔ、＾１の化合物ができて侵
入していくと考えられその化合物ができるのに時間を要
し、そのため逆に接合界面の耐久性は向上することとな
る。
線温度（Ｔｚ）である５９０″Ｃ付近まで昇温した場合
（第４図の一点鎖線参照）とは異なり、ろう材層（４）
の内部に固相及び未溶解のシリコン粒子（４ａ）が多く
残存したままで加圧接合されているので、Ａｌ−５１−
Ｍｇで構成される液相が未溶解のシリコン粒子（４ａ）
及び固相の間に保持されることとなり、治具等の重さに
よって接合界面より流れ出すことがない。また、接合界
面においても液相が未溶解のシリコン粒子（４ａ）及び
固相の間に僅かにしかも均一に存在しているので、加圧
接合が接合界面全体にバラツキなく行なわれることとな
り、全体に均一に濡れて強固な耐久性のある接合界面と
なって長期間にわたって気密性を安定して維持できるろ
う材層（４）が得られることとなる。さらに接合界面に
シリコン粒子が均一に多量に存在しているため、Ｎａが
侵入してきた時にＮａとＳｔ、＾１の化合物ができて侵
入していくと考えられその化合物ができるのに時間を要
し、そのため逆に接合界面の耐久性は向上することとな
る。
（発明の効果）
本発明は以上の説明からも明らかなように、接合部分に
特別な機械的構造的工夫をすることなしにセラミックス
と金属との接合強度が確保でき、また、第２の発明は温
度管理だけの簡単な手数で前記したような効果が期待で
きるのでコストダウンが期待できるものである。
特別な機械的構造的工夫をすることなしにセラミックス
と金属との接合強度が確保でき、また、第２の発明は温
度管理だけの簡単な手数で前記したような効果が期待で
きるのでコストダウンが期待できるものである。
従って、本発明は従来の問題点を一掃したセラミックス
と金属との接合部材および接合方法として、産業の発展
に寄与するところは極めて大である。
と金属との接合部材および接合方法として、産業の発展
に寄与するところは極めて大である。
第１図は第１の発明の実施例であるナトリウム硫黄電池
を示す一部切欠正面図、第２図は第１図における要部の
拡大断面図、第３図は他の実施例を示す要部の拡大断面
図、第４図は接合工程における経過時間と昇温温度との
関係を示すグラフである。 Ｃ２）：セラ く ックス製の絶縁体、 （３）： 金属製の蓋体、 （４）：Ａｌ−３ｔ系のろう材層、 （４ａ） ：シリ コ ン粒子。
を示す一部切欠正面図、第２図は第１図における要部の
拡大断面図、第３図は他の実施例を示す要部の拡大断面
図、第４図は接合工程における経過時間と昇温温度との
関係を示すグラフである。 Ｃ２）：セラ く ックス製の絶縁体、 （３）： 金属製の蓋体、 （４）：Ａｌ−３ｔ系のろう材層、 （４ａ） ：シリ コ ン粒子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、セラミックスと金属とが相互間に介在されてろう材
中のシリコン粒子が接合時に溶融・晶出されることなく
残存しているＡｌ−Ｓｉ系のろう材層をもって接合一体
化されていることを特徴とするセラミックスと金属との
接合部材。 ２、セラミックスと金属との間にＡｌ−Ｓｉ系のろう材
を介在させて該ろう材を固相線温度付近に昇温し大部分
の固相中に一部液相を発生させた状態で加圧接合するこ
とを特徴とする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 |
|---|---|---|---|
| JP2201808A JPH0736335B2 (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | ナトリウム―硫黄電池及びその絶縁体と蓋体との接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2201808A JPH0736335B2 (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | ナトリウム―硫黄電池及びその絶縁体と蓋体との接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0489367A true JPH0489367A (ja) | 1992-03-23 |
| JPH0736335B2 JPH0736335B2 (ja) | 1995-04-19 |
Family
ID=16447262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2201808A Expired - Lifetime JPH0736335B2 (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | ナトリウム―硫黄電池及びその絶縁体と蓋体との接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0736335B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013111621A (ja) * | 2011-11-29 | 2013-06-10 | Furukawa-Sky Aluminum Corp | アルミニウム合金材とセラミックス材の接合方法 |
| CN112570832A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-03-30 | 岭东核电有限公司 | 碳化硅包壳及其钎焊连接方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61281079A (ja) * | 1985-05-31 | 1986-12-11 | 新明和工業株式会社 | セラミツクスと金属との拡散接合方法 |
| JPS6466095A (en) * | 1987-09-08 | 1989-03-13 | Nikon Corp | Joining material for ceramics and metal |
-
1990
- 1990-07-30 JP JP2201808A patent/JPH0736335B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61281079A (ja) * | 1985-05-31 | 1986-12-11 | 新明和工業株式会社 | セラミツクスと金属との拡散接合方法 |
| JPS6466095A (en) * | 1987-09-08 | 1989-03-13 | Nikon Corp | Joining material for ceramics and metal |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013111621A (ja) * | 2011-11-29 | 2013-06-10 | Furukawa-Sky Aluminum Corp | アルミニウム合金材とセラミックス材の接合方法 |
| CN112570832A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-03-30 | 岭东核电有限公司 | 碳化硅包壳及其钎焊连接方法 |
| CN112570832B (zh) * | 2020-11-12 | 2021-12-14 | 岭东核电有限公司 | 碳化硅包壳及其钎焊连接方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0736335B2 (ja) | 1995-04-19 |
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