JPH0681677B2 - セラミックスと金属との接合用合金 - Google Patents
セラミックスと金属との接合用合金Info
- Publication number
- JPH0681677B2 JPH0681677B2 JP63128747A JP12874788A JPH0681677B2 JP H0681677 B2 JPH0681677 B2 JP H0681677B2 JP 63128747 A JP63128747 A JP 63128747A JP 12874788 A JP12874788 A JP 12874788A JP H0681677 B2 JPH0681677 B2 JP H0681677B2
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- Japan
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- alloy
- ceramics
- joining
- oxide
- metal
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
- B23K35/3006—Ag as the principal constituent
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、セラミックスと金属とを接合する合金、特に
構造体用ろう材に好適な高接合性合金に関する。
構造体用ろう材に好適な高接合性合金に関する。
［従来の技術］ 従来より、セラミックスと金属とを接合する方法の一つ
として、いわゆる活性金属法が採用されている。この活
性金属法は、ろう材をセラミックスと金属との間に介在
させ、加熱溶融させることによりセラミックスと金属と
を接合するものである。このろう材としてはTi,Zrなど
の活性金属を含む合金が用いられている。
として、いわゆる活性金属法が採用されている。この活
性金属法は、ろう材をセラミックスと金属との間に介在
させ、加熱溶融させることによりセラミックスと金属と
を接合するものである。このろう材としてはTi,Zrなど
の活性金属を含む合金が用いられている。
［発明が解決しようとする課題］ この様なろう材は一応の接合強度を発揮するのである
が、特に構造体として用いられる酸化物系セラミックス
（アルミナ，ジルコニア等）と金属との接合に適用した
場合には、未だ十分な接合強度を持つものとは言えなか
った。この接合強度の不足は特に主成分の酸化物の純度
が高いほど顕著であった。これは酸化物に対してろう材
の濡れ性が不十分であるためであった。
が、特に構造体として用いられる酸化物系セラミックス
（アルミナ，ジルコニア等）と金属との接合に適用した
場合には、未だ十分な接合強度を持つものとは言えなか
った。この接合強度の不足は特に主成分の酸化物の純度
が高いほど顕著であった。これは酸化物に対してろう材
の濡れ性が不十分であるためであった。
この他の接合方法にMo−Mn系のペーストを用いる高融点
金属法がある。高融点金属法は、上記ペーストをセラミ
ックスの表面に塗布し、水素雰囲気中で1400〜1600℃で
焼成してメタライズ層を設け、更にその表面にNiメッキ
を行って金属化面を形成し、Ag−Cu共晶ろうを用いてセ
ラミックスと金属とを接合するものである。
金属法がある。高融点金属法は、上記ペーストをセラミ
ックスの表面に塗布し、水素雰囲気中で1400〜1600℃で
焼成してメタライズ層を設け、更にその表面にNiメッキ
を行って金属化面を形成し、Ag−Cu共晶ろうを用いてセ
ラミックスと金属とを接合するものである。
しかしながら、高融点金属法は、金属化面の形成に工数
が多くかかり、更に水素雰囲気下でかつ高温といった厳
しい条件下で厳格な温度・雰囲気管理を必要とする。こ
のため、設備が大がかりなものとなるとともに、エネル
ギーも大量に消費しコストアップとならざるを得ない。
しかも、本方法も構造体用に高純度の酸化物系セラミッ
クスを接合するには十分な接合強度とは言えなかった。
が多くかかり、更に水素雰囲気下でかつ高温といった厳
しい条件下で厳格な温度・雰囲気管理を必要とする。こ
のため、設備が大がかりなものとなるとともに、エネル
ギーも大量に消費しコストアップとならざるを得ない。
しかも、本方法も構造体用に高純度の酸化物系セラミッ
クスを接合するには十分な接合強度とは言えなかった。
［目的］ 本発明は、作業が容易な活性金属法で用いられる接合用
合金を改良することにより、セラミックス、特に酸化物
系セラミックスである高純度のアルミナセラミックスや
ジルコニアセラミックス等と金属との接合に対して信頼
性の高い接合を実現し、簡単な処理で十分な接合強度を
発揮する合金を提供することを目的とする。
合金を改良することにより、セラミックス、特に酸化物
系セラミックスである高純度のアルミナセラミックスや
ジルコニアセラミックス等と金属との接合に対して信頼
性の高い接合を実現し、簡単な処理で十分な接合強度を
発揮する合金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］ かかる問題点を解決するための本発明の要旨とするとこ
ろは、 Ag,Cu及びTiを含む接合用合金において、更に、Mnが１
〜20重量％含有されてなることを特徴とするセラミック
スと金属との接合用合金にある。
ろは、 Ag,Cu及びTiを含む接合用合金において、更に、Mnが１
〜20重量％含有されてなることを特徴とするセラミック
スと金属との接合用合金にある。
ここで、Ag,Cu及びTiを含む接合用合金とは通常用いら
れているろう材の成分を含んでいることを示している。
これらの含有割合は、溶融温度、濡れ性及びろう付性の
観点から、Ag,Cu及びTiの含有重量比が、40〜90:50以
下:1〜11のものを用いる。
れているろう材の成分を含んでいることを示している。
これらの含有割合は、溶融温度、濡れ性及びろう付性の
観点から、Ag,Cu及びTiの含有重量比が、40〜90:50以
下:1〜11のものを用いる。
本発明の接合用合金は、上記合金中に更にMnが１〜20重
量％含有させたものである。Mnが１重量％未満であると
本発明の高接合効果は発揮されず、20重量％を越えると
本合金が脆化し、衝撃により、本合金部分で破断し易く
なる。
量％含有させたものである。Mnが１重量％未満であると
本発明の高接合効果は発揮されず、20重量％を越えると
本合金が脆化し、衝撃により、本合金部分で破断し易く
なる。
このろう材としての合金の製造は、その成分、即ち、M
n,Ag,Cu及びTiに対応する原料、あるいは必要で有れば
他の成分用の原料も加えて、一般的な方法で製造され
る。また所望の形状への加工も一般的な方法で板状、棒
状あるいはブロック状等に成形される。
n,Ag,Cu及びTiに対応する原料、あるいは必要で有れば
他の成分用の原料も加えて、一般的な方法で製造され
る。また所望の形状への加工も一般的な方法で板状、棒
状あるいはブロック状等に成形される。
接合対象のセラミックスとしては、酸化物系セラミック
スだけでなく非酸化物系セラミックスも含む。酸化物系
セラミックスとしては、例えばアルミナ，ジルコニア，
チタニア等が挙げられる。また、非酸化物系セラミック
スとしては、例えば窒化珪素，サイアロン，炭化珪素等
が挙げられる。
スだけでなく非酸化物系セラミックスも含む。酸化物系
セラミックスとしては、例えばアルミナ，ジルコニア，
チタニア等が挙げられる。また、非酸化物系セラミック
スとしては、例えば窒化珪素，サイアロン，炭化珪素等
が挙げられる。
これらの各種セラミックに対して本発明の合金は十分な
接合性を有するのであるが、特に酸化物系セラミックス
に対しては、従来のMnを含有しない接合用合金に比べて
顕著な接合力の向上がみられる。
接合性を有するのであるが、特に酸化物系セラミックス
に対しては、従来のMnを含有しない接合用合金に比べて
顕著な接合力の向上がみられる。
また、接合対象の金属としては、例えばニッケル，銅，
炭素銅などの鉄等の通常の金属が挙げられる。
炭素銅などの鉄等の通常の金属が挙げられる。
この接合用合金を用いたセラミックスと金属との接合
は、例えばセラミックスと金属との間に本合金を置いて
加熱し、本合金を溶融させることによりセラミックスの
表面と金属の表面とを濡らし、その後冷却することによ
り完了する。
は、例えばセラミックスと金属との間に本合金を置いて
加熱し、本合金を溶融させることによりセラミックスの
表面と金属の表面とを濡らし、その後冷却することによ
り完了する。
［作用］ 本発明の接合用合金を用いて活性金属法でセラミックス
と金属とを接合させると、金属側に対しては相溶性が有
ることから十分に濡れて冷却固化後も十分な接合力を示
す。非酸化物系のセラミックス側に対しては従来のろう
材と同じく十分な濡れ性を示して接合力を発揮する。
と金属とを接合させると、金属側に対しては相溶性が有
ることから十分に濡れて冷却固化後も十分な接合力を示
す。非酸化物系のセラミックス側に対しては従来のろう
材と同じく十分な濡れ性を示して接合力を発揮する。
酸化物系のセラミックスに対しては特にほん合金中のMn
がセラミックス表面で酸化物に変化し、そのMn酸化物の
性質により、本合金の酸化物系セラミックスへの濡れ性
が高まっていることが想像される。このことにより、本
合金のセラミックスへの接合力の向上に結び付くのでは
ないかと思われる。
がセラミックス表面で酸化物に変化し、そのMn酸化物の
性質により、本合金の酸化物系セラミックスへの濡れ性
が高まっていることが想像される。このことにより、本
合金のセラミックスへの接合力の向上に結び付くのでは
ないかと思われる。
［発明の効果］ 本発明の接合用合金はAg,Cu及びTiの含有重量比が、40
〜90:50以下:1〜11であることにより、溶融温度、濡れ
性及びろう付性等が良好になると共に、Mnの存在によ
り、非酸化物系のセラミックスばかりでなく、酸化物系
のセラミックス、特に高純度の酸化物系セラミックスに
もきわめて強固に接合し、構造体用にも十分に使用可能
なセラミックスと金属との接合体を実現できる。
〜90:50以下:1〜11であることにより、溶融温度、濡れ
性及びろう付性等が良好になると共に、Mnの存在によ
り、非酸化物系のセラミックスばかりでなく、酸化物系
のセラミックス、特に高純度の酸化物系セラミックスに
もきわめて強固に接合し、構造体用にも十分に使用可能
なセラミックスと金属との接合体を実現できる。
［実施例］ 次に実施例について説明する。
まず接合に先立って、第１表に示す供試材No.1〜７を図
の縦断面図に示すごとく番号順に積み上げた。各供試材
の直径は11mmである。次に、10-5Torrの真空中で850±5
0℃で30分間加熱した。
の縦断面図に示すごとく番号順に積み上げた。各供試材
の直径は11mmである。次に、10-5Torrの真空中で850±5
0℃で30分間加熱した。
この加熱によって、アルミナ１とニッケル板３との間に
存在する本実施例の合金２が溶融し、アルミナ１の表面
及びニッケル板３の表面を濡らす。これを冷却固化させ
ることにより接合を完了した。同時に第２の合金（BAg
8）4,6も溶融し、ニッケル板３とタングステン板５とを
接合し、更にタングステン板５とニッケル棒７とを接合
する。このことにより、一体となった接合体８が形成さ
れた。
存在する本実施例の合金２が溶融し、アルミナ１の表面
及びニッケル板３の表面を濡らす。これを冷却固化させ
ることにより接合を完了した。同時に第２の合金（BAg
8）4,6も溶融し、ニッケル板３とタングステン板５とを
接合し、更にタングステン板５とニッケル棒７とを接合
する。このことにより、一体となった接合体８が形成さ
れた。
これらニッケル板３及びタングステン板５を介在させる
のは、アルミナ１とニッケル棒７との間の熱膨張率差に
よる残留応力を緩和するためである。
のは、アルミナ１とニッケル棒７との間の熱膨張率差に
よる残留応力を緩和するためである。
次にアルミナ１とニッケル棒３との接合の強度確認試験
について説明する。
について説明する。
［確認試験］ まず、この実施例の接合体８を、直径10mmの円柱状に切
削加工により成形する。そしてこの接合体８について、
下方から２点で支え、上方から２点で押圧する周知の４
点まげ試験を行った。その試験条件は、クロスヘッドス
ピード0.5mm/分，上部スパン18mm,下部スパン40mmと
し、大気中でかつ室温で実験を行った。
削加工により成形する。そしてこの接合体８について、
下方から２点で支え、上方から２点で押圧する周知の４
点まげ試験を行った。その試験条件は、クロスヘッドス
ピード0.5mm/分，上部スパン18mm,下部スパン40mmと
し、大気中でかつ室温で実験を行った。
この結果、破断位置はアルミナ１内部であり、破断強度
は23.1kg/mm2であった。
は23.1kg/mm2であった。
比較例として第１表に示した合金２の配合の内、Mnのみ
を除いて製造した合金を用いて、同様な測定を行ったと
ころ、破断位置はアルミナ１と合金２との界面であり、
破断強度は18.8kg/mm2であった。
を除いて製造した合金を用いて、同様な測定を行ったと
ころ、破断位置はアルミナ１と合金２との界面であり、
破断強度は18.8kg/mm2であった。
尚、セラミックスとしてアルミナ以外のセラミックスと
ニッケル以外の金属との接合に対して、上記合金２ある
いは本発明の組成範囲に含まれる各種配合の接合用合金
を用いた場合にも、同様に高い接合強度を示した。特に
酸化物系のセラミックスについては本発明の組成範囲に
含まれる合金が、従来の活性金属法の合金に比較して顕
著に高い接合強度を示し、構造材にも用い得ることが判
明した。
ニッケル以外の金属との接合に対して、上記合金２ある
いは本発明の組成範囲に含まれる各種配合の接合用合金
を用いた場合にも、同様に高い接合強度を示した。特に
酸化物系のセラミックスについては本発明の組成範囲に
含まれる合金が、従来の活性金属法の合金に比較して顕
著に高い接合強度を示し、構造材にも用い得ることが判
明した。
その実験結果を第２表に示す。
接合界面のみで破断している比較例と比べて、実施例は
アルミナ内部の破断のみあるいはアルミナの凝集力と同
等の界面破断であり、十分に高い接合強度であることが
判る。
アルミナ内部の破断のみあるいはアルミナの凝集力と同
等の界面破断であり、十分に高い接合強度であることが
判る。
図は接合体８の縦断面図である。 １……アルミナ、２……接合用合金 ３……ニッケル板、4,6……BAg8 ５……タングステン板、７……ニッケル棒 ８……接合体
Claims (1)
- 【請求項１】Ag,Cu及びTiを含む接合用合金において、 Ag,Cu及びTiの含有重量比が、40〜90:50以下:1〜11であ
り、 更に、Mnが１〜20重量％含有されてなることを特徴とす
るセラミックスと金属との接合用合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63128747A JPH0681677B2 (ja) | 1988-05-26 | 1988-05-26 | セラミックスと金属との接合用合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63128747A JPH0681677B2 (ja) | 1988-05-26 | 1988-05-26 | セラミックスと金属との接合用合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01299790A JPH01299790A (ja) | 1989-12-04 |
| JPH0681677B2 true JPH0681677B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=14992461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63128747A Expired - Fee Related JPH0681677B2 (ja) | 1988-05-26 | 1988-05-26 | セラミックスと金属との接合用合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0681677B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106475707A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-03-08 | 江苏科技大学 | 用于钎焊氧化铝陶瓷和无氧铜的钎料及制备和钎焊方法 |
| CN112372178A (zh) * | 2020-04-11 | 2021-02-19 | 湖北中烟工业有限责任公司 | 一种复合钎料及其制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5551503A (en) * | 1978-10-07 | 1980-04-15 | Matsushita Electric Works Ltd | Preparation of dressing veneer |
-
1988
- 1988-05-26 JP JP63128747A patent/JPH0681677B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5551503A (en) * | 1978-10-07 | 1980-04-15 | Matsushita Electric Works Ltd | Preparation of dressing veneer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01299790A (ja) | 1989-12-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |