JPH0521869B2 - - Google Patents
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- JPH0521869B2 JPH0521869B2 JP59105557A JP10555784A JPH0521869B2 JP H0521869 B2 JPH0521869 B2 JP H0521869B2 JP 59105557 A JP59105557 A JP 59105557A JP 10555784 A JP10555784 A JP 10555784A JP H0521869 B2 JPH0521869 B2 JP H0521869B2
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
(イ) 技術分野
本発明はセラミツクス同志、金属同志あるいは
セラミツクスと金属の接合技術に関するものであ
る。 (ロ) 従来技術とその問題点 大型品、異型品等の製品を製作する場合各種の
接合法が実用化されている。このうちセラミツク
スを接合する場合にはセラミツクスの物性上種々
の問題がある。セラミツクスを他物体に接合する
方法として、メタライズ法、酸化物ソルダー法、
拡散接合法等があり、メタライズ法はセラミツク
ス表面に金属の薄膜を焼付け、これを他の物体に
ろう付するものであり、代表例としてはMo−
Mn法がある。 これはセラミツク表面にMo、Mnの混合粉末
を塗布し、加湿水素中で1300〜1700℃に全体を加
熱するものでありAl2O3IC基板の封止等に提案さ
れている。 酸化物ソルダー法は、酸化物接合剤を被接合体
間に介在させ、接合剤の融点以上に加熱して接合
するもので、高圧ナトリウムランプの製造のため
透光性アルミナと金属Nb間にAl2O3−CaO−希
土類の酸化物接合剤を介在させ、不活性雰囲気中
1500℃程度に加熱して接合封止する方法である。 又拡散接合法は、被接合体を機械的圧力下で拡
散の生じる温度まで加熱する方法である。 これ等の方法は一般に高い接合強度が得られる
が、いずれも接合剤の少なくとも一部が溶解する
か、被接合が変形又は変質するような高温下での
接合法であり、全体を加熱するために多くの時間
とエネルギーが必要となる。又形状的に単純な形
状にしか適用できないとか、最近開発されている
Si3N4、TiC等の非酸化物系材料には適用し難い
という問題があつた。 (ハ) 発明の開示 本発明は上述の問題点を解消するものであり、
手段としても簡潔で設備も複雑なもの、大型なも
のが不要であり容易に実施可能な方法である。 本発明は主としてセラミツクの接合に有効であ
るが金属同志、セラミツクと金属の接合にも実用
可能である。本発明の目的とするところはこれら
被接合体の間に接合剤を介在させ、常圧または加
圧下で該接合剤の一部を加熱することによつて点
火し、発熱反応を順次進行させ高融点の接合部を
比較的低温で短時間かつ少ないエネルギーによつ
て形成して接合部に高い耐熱性と耐蝕性を付与
し、かつ高い接合強度をうることである。 本発明の第一の特徴としてはこの接合剤として
加熱点火によつて発熱反応を生じて化合物を形成
する組み合せ混合物を出発成分として利用するこ
とにある。 第二の特徴としてはその接合剤として一方の成
分にTiを、もう一方の成分にＢ、Ｃ、Siのうち
の少なくとも１種を選ぶことにより、接合後の層
に高い融点で耐熱性・耐蝕性に優れたTiの炭化
物、硼化物、珪化物（それぞれの融点は順にTiC
が3127℃、TiB2が2900℃、TiSi2が1540℃であ
る。）を形成させることである。本発明は以上の
特徴を利用した以下記載の方法によつて短時間で
かつ少ないエネルギー消費で高融点かつ耐熱性・
耐蝕性に優れ、さらに強度が高い接合体とすると
ともに、被接合体を高温にさらすことによるその
変形・変質を防ぎ寸法精度の良い接合体を容易に
形成できるというものである。まず前記混合物接
合剤は混合粉末、多層コーテイングあるいは薄板
の成型体の形で被接合体の間に介在させる。この
接合剤の一部を加熱することにより点火し、反応
を順次進行せしめる。この点火の方法はMgリボ
ンによる点火、カーボン、Ｗ、ニクロム等の抵抗
加熱、レーザー、放電等、部分的に加熱するいづ
れの方法も適用できる。 点火された接合剤はその急速な自己発熱反応に
よつて化合反応して緻密に焼結固体化し、同時に
被接合体を強固に接合せしめることができる。こ
の場合組み合せによつて反応熱が少ない時は反応
を開始させるために低温で予熱する必要がある。
又上記接合は常圧下でも高圧下でもよいが、複合
体としての特性の劣化を防ぐため真空、又は不活
性ガス中で行う。以下実施例によつて本発明の一
例を説明するが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。 実施例 １ 金属TiとAl2O3焼結体との間に平均粒度1μｍの
Ti粉末及び同じ粒度のＢ粉末をモル比で１：２
で混合した粉末を介在させ、室温１気圧のAr中
で、上記介在粉末の一部をカーボンヒーターによ
つて加熱したところ順次反応が進行し、Ti−
TiB2−Al2O3の接合体が短時間で得られた。この
接合体の引張強度は７Kg／mm2であつた。 実施例 ２ 金属ＷとSi3N4焼結体との間に実施例１と同じ
混合粉末を接合剤として介在させ実施例１と同様
に加熱することにより引張強度10Kg／mm2のＷ−
TiB2−Si3N4の接合体が短時間で得られた。 実施例 ３ 接合剤として1μｍのTi粉末と0.1μｍのＣ粉末
をモル比１：１で混合した粉末を作製し、実施例
１と同じ固体金属TiとAl2O3焼結体との間に介在
せしめ、50Kg／cm2の機械的圧力下で１気圧のAr
雰囲気中で500℃に予熱し、接合剤の一部をカー
ボンヒーターによつて加熱したところ、順次反応
が進み、短時間で比張強度12Kg／mm2のTi−TiC−
Al2Oの接合体が得られた。 実施例 ４ TiB2焼結体の間に実施例３で作製した混合粉
末（Ti＋Ｃ）を介在させ、超高圧発生装置内で
30000Kg／cm2の圧力下で、Ar雰囲気中500℃に予
熱の後、接合剤の一部をカーボンヒーターによつ
て加熱することによつてTiとＣを順次反応させ、
実施例３同様の強固なTiC中間層をもつTiB2−
TiC−TiB2の複合接合体が短時間で得られた。
この接合体の断面を研摩して顕微鏡で調べたとこ
ろ欠陥がなく充分に緻密固体化した良好な接合状
態であり、実施例３と同程度の引張強度が得られ
た。 実施例 ５ ２つの金属Moの間に、実施例３と同じ混合粉
末を介在させ実施例４と同じ条件で接合せしめ実
施例４と同様なTiC中間層をもち同程度の引張強
度のMo−TiC−Moの接合体が得られた。 実施例 ６ 金属TiとAl2O3焼結体との間に平均粒度1μｍの
Ti粉末と平均粒度0.8μｍのSi粉末をモル比１：２
となるように混合した粉末を介在させ、室温１気
圧のArガス中で上記介在粉末の一部をカーボン
ヒーターで加熱したところ、順次反応が進行し、
Ti−TiSi2−Al2O3の接合体が短時間で得られた。 この接合体の引張強度は７Kg／mm2であつた。 実施例 ７ 実施例１〜６で得た接合体の引張強度を真空下
800℃まで測定したところ第１表の結果がえられ
た。この結果より高温まで接着強度の劣化が生じ
ないことがわかる。
セラミツクスと金属の接合技術に関するものであ
る。 (ロ) 従来技術とその問題点 大型品、異型品等の製品を製作する場合各種の
接合法が実用化されている。このうちセラミツク
スを接合する場合にはセラミツクスの物性上種々
の問題がある。セラミツクスを他物体に接合する
方法として、メタライズ法、酸化物ソルダー法、
拡散接合法等があり、メタライズ法はセラミツク
ス表面に金属の薄膜を焼付け、これを他の物体に
ろう付するものであり、代表例としてはMo−
Mn法がある。 これはセラミツク表面にMo、Mnの混合粉末
を塗布し、加湿水素中で1300〜1700℃に全体を加
熱するものでありAl2O3IC基板の封止等に提案さ
れている。 酸化物ソルダー法は、酸化物接合剤を被接合体
間に介在させ、接合剤の融点以上に加熱して接合
するもので、高圧ナトリウムランプの製造のため
透光性アルミナと金属Nb間にAl2O3−CaO−希
土類の酸化物接合剤を介在させ、不活性雰囲気中
1500℃程度に加熱して接合封止する方法である。 又拡散接合法は、被接合体を機械的圧力下で拡
散の生じる温度まで加熱する方法である。 これ等の方法は一般に高い接合強度が得られる
が、いずれも接合剤の少なくとも一部が溶解する
か、被接合が変形又は変質するような高温下での
接合法であり、全体を加熱するために多くの時間
とエネルギーが必要となる。又形状的に単純な形
状にしか適用できないとか、最近開発されている
Si3N4、TiC等の非酸化物系材料には適用し難い
という問題があつた。 (ハ) 発明の開示 本発明は上述の問題点を解消するものであり、
手段としても簡潔で設備も複雑なもの、大型なも
のが不要であり容易に実施可能な方法である。 本発明は主としてセラミツクの接合に有効であ
るが金属同志、セラミツクと金属の接合にも実用
可能である。本発明の目的とするところはこれら
被接合体の間に接合剤を介在させ、常圧または加
圧下で該接合剤の一部を加熱することによつて点
火し、発熱反応を順次進行させ高融点の接合部を
比較的低温で短時間かつ少ないエネルギーによつ
て形成して接合部に高い耐熱性と耐蝕性を付与
し、かつ高い接合強度をうることである。 本発明の第一の特徴としてはこの接合剤として
加熱点火によつて発熱反応を生じて化合物を形成
する組み合せ混合物を出発成分として利用するこ
とにある。 第二の特徴としてはその接合剤として一方の成
分にTiを、もう一方の成分にＢ、Ｃ、Siのうち
の少なくとも１種を選ぶことにより、接合後の層
に高い融点で耐熱性・耐蝕性に優れたTiの炭化
物、硼化物、珪化物（それぞれの融点は順にTiC
が3127℃、TiB2が2900℃、TiSi2が1540℃であ
る。）を形成させることである。本発明は以上の
特徴を利用した以下記載の方法によつて短時間で
かつ少ないエネルギー消費で高融点かつ耐熱性・
耐蝕性に優れ、さらに強度が高い接合体とすると
ともに、被接合体を高温にさらすことによるその
変形・変質を防ぎ寸法精度の良い接合体を容易に
形成できるというものである。まず前記混合物接
合剤は混合粉末、多層コーテイングあるいは薄板
の成型体の形で被接合体の間に介在させる。この
接合剤の一部を加熱することにより点火し、反応
を順次進行せしめる。この点火の方法はMgリボ
ンによる点火、カーボン、Ｗ、ニクロム等の抵抗
加熱、レーザー、放電等、部分的に加熱するいづ
れの方法も適用できる。 点火された接合剤はその急速な自己発熱反応に
よつて化合反応して緻密に焼結固体化し、同時に
被接合体を強固に接合せしめることができる。こ
の場合組み合せによつて反応熱が少ない時は反応
を開始させるために低温で予熱する必要がある。
又上記接合は常圧下でも高圧下でもよいが、複合
体としての特性の劣化を防ぐため真空、又は不活
性ガス中で行う。以下実施例によつて本発明の一
例を説明するが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。 実施例 １ 金属TiとAl2O3焼結体との間に平均粒度1μｍの
Ti粉末及び同じ粒度のＢ粉末をモル比で１：２
で混合した粉末を介在させ、室温１気圧のAr中
で、上記介在粉末の一部をカーボンヒーターによ
つて加熱したところ順次反応が進行し、Ti−
TiB2−Al2O3の接合体が短時間で得られた。この
接合体の引張強度は７Kg／mm2であつた。 実施例 ２ 金属ＷとSi3N4焼結体との間に実施例１と同じ
混合粉末を接合剤として介在させ実施例１と同様
に加熱することにより引張強度10Kg／mm2のＷ−
TiB2−Si3N4の接合体が短時間で得られた。 実施例 ３ 接合剤として1μｍのTi粉末と0.1μｍのＣ粉末
をモル比１：１で混合した粉末を作製し、実施例
１と同じ固体金属TiとAl2O3焼結体との間に介在
せしめ、50Kg／cm2の機械的圧力下で１気圧のAr
雰囲気中で500℃に予熱し、接合剤の一部をカー
ボンヒーターによつて加熱したところ、順次反応
が進み、短時間で比張強度12Kg／mm2のTi−TiC−
Al2Oの接合体が得られた。 実施例 ４ TiB2焼結体の間に実施例３で作製した混合粉
末（Ti＋Ｃ）を介在させ、超高圧発生装置内で
30000Kg／cm2の圧力下で、Ar雰囲気中500℃に予
熱の後、接合剤の一部をカーボンヒーターによつ
て加熱することによつてTiとＣを順次反応させ、
実施例３同様の強固なTiC中間層をもつTiB2−
TiC−TiB2の複合接合体が短時間で得られた。
この接合体の断面を研摩して顕微鏡で調べたとこ
ろ欠陥がなく充分に緻密固体化した良好な接合状
態であり、実施例３と同程度の引張強度が得られ
た。 実施例 ５ ２つの金属Moの間に、実施例３と同じ混合粉
末を介在させ実施例４と同じ条件で接合せしめ実
施例４と同様なTiC中間層をもち同程度の引張強
度のMo−TiC−Moの接合体が得られた。 実施例 ６ 金属TiとAl2O3焼結体との間に平均粒度1μｍの
Ti粉末と平均粒度0.8μｍのSi粉末をモル比１：２
となるように混合した粉末を介在させ、室温１気
圧のArガス中で上記介在粉末の一部をカーボン
ヒーターで加熱したところ、順次反応が進行し、
Ti−TiSi2−Al2O3の接合体が短時間で得られた。 この接合体の引張強度は７Kg／mm2であつた。 実施例 ７ 実施例１〜６で得た接合体の引張強度を真空下
800℃まで測定したところ第１表の結果がえられ
た。この結果より高温まで接着強度の劣化が生じ
ないことがわかる。
【表】
【表】
(ニ) 発明の効果
以上説明した如く、本発明の接合法による接合
体の中間層は高い引張強度を有し、TiC、TiB2、
TiSiの如く高融点でかつ高い耐熱性、耐蝕性を
有する。また本発明の方法によれば、加熱温度も
低く、かつ、被接合体がその温度以上の高温にさ
らされることもないため、変形、変質がなく寸法
精度の高い複合体が短時間かつ少ないエネルギー
でもつて容易に得られる。
体の中間層は高い引張強度を有し、TiC、TiB2、
TiSiの如く高融点でかつ高い耐熱性、耐蝕性を
有する。また本発明の方法によれば、加熱温度も
低く、かつ、被接合体がその温度以上の高温にさ
らされることもないため、変形、変質がなく寸法
精度の高い複合体が短時間かつ少ないエネルギー
でもつて容易に得られる。
Claims (1)
- １ 金属とセラミツクス、金属同志、セラミツク
ス同志を接合する方法において、被接合体の間に
発熱反応を生ずるTiとＢ、Ｃ、Siのうち少なく
とも１種の成分の組み合せからなる混合体を接合
剤として介在させ、真空又は不活性ガス雰囲気の
常圧または高圧下で、該接合剤の一部分を低温加
熱して該接合剤に点火し、該接合剤の自己発熱反
応によつて該接合剤の化合反応焼結を順次進行さ
せることにより、短時間でTiの炭化物、硼化物、
珪化物からなり、耐熱・耐蝕性に優れ、かつ引張
強度が７Kg／mm2以上の接合槽を形成させることを
特徴とする接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10555784A JPS60251177A (ja) | 1984-05-24 | 1984-05-24 | 接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10555784A JPS60251177A (ja) | 1984-05-24 | 1984-05-24 | 接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60251177A JPS60251177A (ja) | 1985-12-11 |
| JPH0521869B2 true JPH0521869B2 (ja) | 1993-03-25 |
Family
ID=14410847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10555784A Granted JPS60251177A (ja) | 1984-05-24 | 1984-05-24 | 接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60251177A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4961529A (en) * | 1987-12-24 | 1990-10-09 | Kernforschungsanlage Julich Gmbh | Method and components for bonding a silicon carbide molded part to another such part or to a metallic part |
| US5376421A (en) * | 1991-08-30 | 1994-12-27 | University Of Cincinnati | Combustible slurry for joining metallic or ceramic surfaces or for coating metallic, ceramic and refractory surfaces |
| US5381944A (en) * | 1993-11-04 | 1995-01-17 | The Regents Of The University Of California | Low temperature reactive bonding |
| CN102873469B (zh) * | 2012-10-31 | 2014-10-08 | 王翔东 | 一种用于焊接金属和陶瓷的低温铝热焊料 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5318450A (en) * | 1976-08-05 | 1978-02-20 | Asahi Glass Co Ltd | Method of soldering hard soldering material |
| JPS55144476A (en) * | 1979-04-23 | 1980-11-11 | Goricon Metallurg Services | Brick fixing |
| JPS5879880A (ja) * | 1981-11-02 | 1983-05-13 | 大同特殊鋼株式会社 | 接合方法 |
| JPS5969479A (ja) * | 1982-10-08 | 1984-04-19 | 日産自動車株式会社 | セラミツクスタ−ビンロ−タの製造方法 |
| JPS5983983A (ja) * | 1982-10-30 | 1984-05-15 | 工業技術院長 | 複合管の製造法 |
-
1984
- 1984-05-24 JP JP10555784A patent/JPS60251177A/ja active Granted
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5318450A (en) * | 1976-08-05 | 1978-02-20 | Asahi Glass Co Ltd | Method of soldering hard soldering material |
| JPS55144476A (en) * | 1979-04-23 | 1980-11-11 | Goricon Metallurg Services | Brick fixing |
| JPS5879880A (ja) * | 1981-11-02 | 1983-05-13 | 大同特殊鋼株式会社 | 接合方法 |
| JPS5969479A (ja) * | 1982-10-08 | 1984-04-19 | 日産自動車株式会社 | セラミツクスタ−ビンロ−タの製造方法 |
| JPS5983983A (ja) * | 1982-10-30 | 1984-05-15 | 工業技術院長 | 複合管の製造法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60251177A (ja) | 1985-12-11 |
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