JPH06122567A - セラミックスと金属との接合方法 - Google Patents
セラミックスと金属との接合方法Info
- Publication number
- JPH06122567A JPH06122567A JP30168992A JP30168992A JPH06122567A JP H06122567 A JPH06122567 A JP H06122567A JP 30168992 A JP30168992 A JP 30168992A JP 30168992 A JP30168992 A JP 30168992A JP H06122567 A JPH06122567 A JP H06122567A
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- Japan
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- metal
- ceramic
- ceramics
- joining
- niobium
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 酸化物セラミックスに対しても十分なヌレ性
を示し、高強度の接合が可能なセラミックスと金属との
接合方法を提供すること。 【構成】 アルミナ或いはジルコニア等の酸化物セラミ
ックスと、コバール或いは４２アロイ等のニッケルと鉄
系の合金とを、銀と銅の共晶組成からなる２枚の層の間
に、４〜８重量％になるように秤量した活性金属である
ニオブの箔を介在させた３層構造のロウを用いて、接合
する方法。
を示し、高強度の接合が可能なセラミックスと金属との
接合方法を提供すること。 【構成】 アルミナ或いはジルコニア等の酸化物セラミ
ックスと、コバール或いは４２アロイ等のニッケルと鉄
系の合金とを、銀と銅の共晶組成からなる２枚の層の間
に、４〜８重量％になるように秤量した活性金属である
ニオブの箔を介在させた３層構造のロウを用いて、接合
する方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックスと金属と
の接合方法に関し、特に、活性金属法を用いたセラミッ
クスと金属との接合方法に関する。
の接合方法に関し、特に、活性金属法を用いたセラミッ
クスと金属との接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】従来、例えばアルミナ或い
はジルコニア等の酸化物セラミックスと、コバール或い
は４２アロイ等のニッケルと鉄系の合金とを接合する方
法としては、高融点金属法と呼ばれる方法が採用されて
いた。
はジルコニア等の酸化物セラミックスと、コバール或い
は４２アロイ等のニッケルと鉄系の合金とを接合する方
法としては、高融点金属法と呼ばれる方法が採用されて
いた。
【０００３】かかる方法は、先ずセラミックス表面にモ
リブテン或いはタングステン等のメタライズ層を形成
し、該メタライズ層が形成されたセラミックスと金属と
を、銀と銅，ニッケルと金、或いはそのそれぞれの成分
からなるロウを用いて接合するものでる。
リブテン或いはタングステン等のメタライズ層を形成
し、該メタライズ層が形成されたセラミックスと金属と
を、銀と銅，ニッケルと金、或いはそのそれぞれの成分
からなるロウを用いて接合するものでる。
【０００４】しかしながら、上記した接合方法にあって
は、メタライズ層を形成する工程等を含むことから、そ
の製造工程が長く、歩留りを悪化させていたと共に、そ
の製造原価は高いものであった。
は、メタライズ層を形成する工程等を含むことから、そ
の製造工程が長く、歩留りを悪化させていたと共に、そ
の製造原価は高いものであった。
【０００５】また、近年においては、従来より使用され
ている上記銀と銅との共晶組成のロウ中に、活性金属で
あるチタンを含有させたロウ（田中貴金属（株）社製
ＴＫＣ−７１０）が出現し、該ロウを使用して、セラミ
ックス表面にメタライズ層を形成することなく、該セラ
ミックスと金属とを接合することがなされている。
ている上記銀と銅との共晶組成のロウ中に、活性金属で
あるチタンを含有させたロウ（田中貴金属（株）社製
ＴＫＣ−７１０）が出現し、該ロウを使用して、セラミ
ックス表面にメタライズ層を形成することなく、該セラ
ミックスと金属とを接合することがなされている。
【０００６】しかしながら、上記したチタンを含有させ
たロウにあっては、窒化珪素やサイアロン等の非酸化物
セラミックスに対しては良好なヌレ性を示すが、酸化物
セラミックスに対してはヌレ性が悪く、必要な強度が得
られなかった。
たロウにあっては、窒化珪素やサイアロン等の非酸化物
セラミックスに対しては良好なヌレ性を示すが、酸化物
セラミックスに対してはヌレ性が悪く、必要な強度が得
られなかった。
【０００７】本発明は、上述した従来技術が有する課題
に鑑みなされたものであって、その目的は、酸化物セラ
ミックスに対しても十分なヌレ性を示し、高強度の接合
が可能なセラミックスと金属との接合方法を提供するこ
とにある。
に鑑みなされたものであって、その目的は、酸化物セラ
ミックスに対しても十分なヌレ性を示し、高強度の接合
が可能なセラミックスと金属との接合方法を提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、種々の試
験・研究の結果、銀、銅及び活性金属であるニオブを含
有させたロウを用いて、セラミックスと金属とを接合す
ると、セラミックスへのロウのヌレ性が改善され、金属
との接合が高強度でなされることを見いだし本発明を完
成させた。
験・研究の結果、銀、銅及び活性金属であるニオブを含
有させたロウを用いて、セラミックスと金属とを接合す
ると、セラミックスへのロウのヌレ性が改善され、金属
との接合が高強度でなされることを見いだし本発明を完
成させた。
【０００９】即ち、本発明は、セラミックスと金属と
を、銀と銅の共晶組成からなる２枚の層の間に、活性金
属であるニオブの箔を介在させた３層構造のロウを用い
て、接合するセラミックスと金属との接合方法である。
を、銀と銅の共晶組成からなる２枚の層の間に、活性金
属であるニオブの箔を介在させた３層構造のロウを用い
て、接合するセラミックスと金属との接合方法である。
【００１０】上記した本発明にかかるセラミックスと金
属との接合方法によれば、活性金属であるニオブを、銀
と銅の共晶組成からなる２枚の層の間に介在させた３層
構造のロウを用いて接合するため、該中間層として挿入
されたニオブが、接合する金属側に全て流れ取られてし
まうことがなく、その結果、ニオブがロウをセラミック
スに十分にヌレさせる作用を果たし、金属との高強度な
接合が可能となる。
属との接合方法によれば、活性金属であるニオブを、銀
と銅の共晶組成からなる２枚の層の間に介在させた３層
構造のロウを用いて接合するため、該中間層として挿入
されたニオブが、接合する金属側に全て流れ取られてし
まうことがなく、その結果、ニオブがロウをセラミック
スに十分にヌレさせる作用を果たし、金属との高強度な
接合が可能となる。
【００１１】ここで、上記ロウ中のニオブの割合は、４
〜８重量％であることが望ましい。これは、４重量％に
満たないニオブの割合では、ロウのセラミックスへのヌ
レ性を改善させる効果が現れないためであり、また８重
量％を越えると、存在するニオブのためにロウ自体が脆
くなり、接合強度が低下してしまうためである。
〜８重量％であることが望ましい。これは、４重量％に
満たないニオブの割合では、ロウのセラミックスへのヌ
レ性を改善させる効果が現れないためであり、また８重
量％を越えると、存在するニオブのためにロウ自体が脆
くなり、接合強度が低下してしまうためである。
【００１２】また、本発明において接合するセラミック
スは、アルミナ或いはジルコニア等の酸化物セラミック
スであることが望ましく、また接合する金属は、コバー
ル或いは４２アロイ等のニッケルと鉄系の合金であるこ
とが望ましい。これは、本発明は、もともとこれらのセ
ラミックスと金属とを高強度で接合できる方法を提供す
ることを目的としてなされたものであり、上記本発明の
作用・効果が、これらのセラミックスと金属との接合に
おいて、特に有効に発揮されるためである。但し、他の
セラミックス、或いは他の金属との接合に、本発明にか
かる接合方法を利用することも、当然、本発明に含まれ
る。
スは、アルミナ或いはジルコニア等の酸化物セラミック
スであることが望ましく、また接合する金属は、コバー
ル或いは４２アロイ等のニッケルと鉄系の合金であるこ
とが望ましい。これは、本発明は、もともとこれらのセ
ラミックスと金属とを高強度で接合できる方法を提供す
ることを目的としてなされたものであり、上記本発明の
作用・効果が、これらのセラミックスと金属との接合に
おいて、特に有効に発揮されるためである。但し、他の
セラミックス、或いは他の金属との接合に、本発明にか
かる接合方法を利用することも、当然、本発明に含まれ
る。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を挙げ、本発明を詳細
に説明する。
に説明する。
【００１４】（株）日本セラテック社製のアルミナ或い
はジルコニア（共に３×４×２０ｍｍ）と、住友特殊金
属（株）社製のコバール或いは４２アロイ（共に３×４
×２０ｍｍ）とを、その３×４ｍｍの面において、下記
に示す種々のロウを用いて接合した。
はジルコニア（共に３×４×２０ｍｍ）と、住友特殊金
属（株）社製のコバール或いは４２アロイ（共に３×４
×２０ｍｍ）とを、その３×４ｍｍの面において、下記
に示す種々のロウを用いて接合した。
【００１５】−実施例１〜８− ３×４ｍｍ角で、その厚みが１００μｍの銀と銅の共晶
組成物（銀７２重量％、銅２８重量％）２枚の間に、ロ
ウ全重量に対し、４或いは８重量％になるようにその厚
みを調整した、３×４ｍｍ角のニオブ箔を挟んだ３層構
造のロウを用いて、上記セラミックスと金属とを接合し
た。
組成物（銀７２重量％、銅２８重量％）２枚の間に、ロ
ウ全重量に対し、４或いは８重量％になるようにその厚
みを調整した、３×４ｍｍ角のニオブ箔を挟んだ３層構
造のロウを用いて、上記セラミックスと金属とを接合し
た。
【００１６】−比較例１〜８− ３×４ｍｍ角で、その厚みが１００μｍの銀と銅の共晶
組成物（銀７２重量％、銅２８重量％）２枚の間に、ロ
ウ全重量に対し、３或いは１０重量％になるようにその
厚みを調整した、３×４ｍｍ角のニオブ箔を挟んだ３層
構造のロウを用いて、上記セラミックスと金属とを接合
した。
組成物（銀７２重量％、銅２８重量％）２枚の間に、ロ
ウ全重量に対し、３或いは１０重量％になるようにその
厚みを調整した、３×４ｍｍ角のニオブ箔を挟んだ３層
構造のロウを用いて、上記セラミックスと金属とを接合
した。
【００１７】−比較例９〜１２− 銀と銅の共晶組成からなるロウ中に、ロウ全重量に対
し、８重量％になるように秤量したニオブを溶融混合
し、銀、銅及びニオブの合金とし、該合金を用いて、上
記セラミックスと金属とを接合した。
し、８重量％になるように秤量したニオブを溶融混合
し、銀、銅及びニオブの合金とし、該合金を用いて、上
記セラミックスと金属とを接合した。
【００１８】なお、各々の接合条件は、いずれも１０-5
Ｔｏｒｒ以下の真空中において、８５０°Ｃで１５分間
加熱することにより行なった。
Ｔｏｒｒ以下の真空中において、８５０°Ｃで１５分間
加熱することにより行なった。
【００１９】得られたセラミックスと金属との接合体
を、冷却した後、各々の接合体の接合強度を測定した。
接合強度は、室温（２２°Ｃ）で、ＪＩＳ Ｒ １６０
１に基づく４点曲げ試験法で求めた。測定結果を、表１
に示す。
を、冷却した後、各々の接合体の接合強度を測定した。
接合強度は、室温（２２°Ｃ）で、ＪＩＳ Ｒ １６０
１に基づく４点曲げ試験法で求めた。測定結果を、表１
に示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】表１より、本発明にかかるセラミックスと
金属との接合方法により得られた接合体（実施例１〜
８）は、その接合強度が、７４〜８７ＭＰａと高い値を
示すことが判明する。
金属との接合方法により得られた接合体（実施例１〜
８）は、その接合強度が、７４〜８７ＭＰａと高い値を
示すことが判明する。
【００２２】これに対し、ロウ中のニオブの含有量が、
少な過ぎる場合、及び多過ぎる場合（比較例１〜８）に
は、共にその接合強度が低いものとなることが判明す
る。また、ニオブの含有量が適当なものであっても、そ
のロウの構造が合金となったものを使用した場合（比較
例９〜１２）には、やはりその接合強度が低いものとな
ることが判明する。
少な過ぎる場合、及び多過ぎる場合（比較例１〜８）に
は、共にその接合強度が低いものとなることが判明す
る。また、ニオブの含有量が適当なものであっても、そ
のロウの構造が合金となったものを使用した場合（比較
例９〜１２）には、やはりその接合強度が低いものとな
ることが判明する。
【００２３】
【発明の効果】以上、説明した本発明にかかるセラミッ
クスと金属との接合方法によれば、アルミナ或いはジル
コニア等の酸化物セラミックスと、コバール或いは４２
アロイ等のニッケルと鉄系の合金とを接合する場合であ
っても、その両者を高強度で接合することが可能とな
る。
クスと金属との接合方法によれば、アルミナ或いはジル
コニア等の酸化物セラミックスと、コバール或いは４２
アロイ等のニッケルと鉄系の合金とを接合する場合であ
っても、その両者を高強度で接合することが可能とな
る。
Claims (4)
- 【請求項１】 セラミックスと金属とを、銀と銅の共晶
組成からなる２枚の層の間に、活性金属であるニオブの
箔を介在させた３層構造のロウを用いて接合することを
特徴とする、セラミックスと金属との接合方法。 - 【請求項２】 上記ロウ中のニオブの割合が、４〜８重
量％であることを特徴とする、請求項１記載のセラミッ
クスと金属との接合方法。 - 【請求項３】 上記セラミックスが、アルミナ或いはジ
ルコニア等の酸化物セラミックスであることを特徴とす
る、請求項１記載のセラミックスと金属との接合方法。 - 【請求項４】 上記セラミックスに接合する金属が、コ
バール或いは４２アロイ等のニッケルと鉄系の合金であ
ることを特徴とする、請求項１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 |
|---|---|---|---|
| JP30168992A JPH06122567A (ja) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | セラミックスと金属との接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30168992A JPH06122567A (ja) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | セラミックスと金属との接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06122567A true JPH06122567A (ja) | 1994-05-06 |
Family
ID=17899964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30168992A Pending JPH06122567A (ja) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | セラミックスと金属との接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06122567A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1091020A1 (en) * | 1999-10-04 | 2001-04-11 | General Electric Company | A method of applying a bond coating and a thermal barrier coating on a metal substrate, and related articles |
-
1992
- 1992-10-14 JP JP30168992A patent/JPH06122567A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1091020A1 (en) * | 1999-10-04 | 2001-04-11 | General Electric Company | A method of applying a bond coating and a thermal barrier coating on a metal substrate, and related articles |
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