JPH07101785A - セラミックス−金属接合体及びその製造方法 - Google Patents
セラミックス−金属接合体及びその製造方法Info
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- JPH07101785A JPH07101785A JP24688193A JP24688193A JPH07101785A JP H07101785 A JPH07101785 A JP H07101785A JP 24688193 A JP24688193 A JP 24688193A JP 24688193 A JP24688193 A JP 24688193A JP H07101785 A JPH07101785 A JP H07101785A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 急激な熱ショックや機械的な衝撃によって
も、クラックや破壊を起こすことのない、各種構造部材
として有用な、高強度、高信頼性、セラミックス−金属
接合体を提供する。 【構成】 セラミックスとして、Ｓｉ3 Ｎ4 ：ＳｉＣ微
粒子＝７０〜９０：３０〜１０（体積比）及びＴｉＣ及
び／又はＴｉＮ微粒子０．１〜１体積％のＳｉ3Ｎ4 −
ＳｉＣ−ＴｉＣ，ＴｉＮ粒子分散複合セラミックスを用
い、ロウ材を介してアルミニウム又はアルミニウム合金
と接合する。 【効果】 耐摩耗性、耐食性、耐久性、摺動性に優れる
上に、高強度かつ高靭性の粒子分散複合セラミックスを
用いて、著しく高強度で信頼性に優れた軽量セラミック
ス−金属接合体が安価に提供される。
も、クラックや破壊を起こすことのない、各種構造部材
として有用な、高強度、高信頼性、セラミックス−金属
接合体を提供する。 【構成】 セラミックスとして、Ｓｉ3 Ｎ4 ：ＳｉＣ微
粒子＝７０〜９０：３０〜１０（体積比）及びＴｉＣ及
び／又はＴｉＮ微粒子０．１〜１体積％のＳｉ3Ｎ4 −
ＳｉＣ−ＴｉＣ，ＴｉＮ粒子分散複合セラミックスを用
い、ロウ材を介してアルミニウム又はアルミニウム合金
と接合する。 【効果】 耐摩耗性、耐食性、耐久性、摺動性に優れる
上に、高強度かつ高靭性の粒子分散複合セラミックスを
用いて、著しく高強度で信頼性に優れた軽量セラミック
ス−金属接合体が安価に提供される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はセラミックス−金属接合
体及びその製造方法に係り、特に、軽量で、耐久性、耐
摩耗性、強度等に優れ、機械や自動車等の構造部材とし
て有用な高性能セラミックス−金属接合体及びその製造
方法に関する。
体及びその製造方法に係り、特に、軽量で、耐久性、耐
摩耗性、強度等に優れ、機械や自動車等の構造部材とし
て有用な高性能セラミックス−金属接合体及びその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】機械や自動車等の構造部材としては、耐
久性、耐摩耗性、強度等の特性に優れると共に、軽量な
材料が要求されており、このような要求特性を満たすも
のとして、高性能なセラミックス材料と金属材料との接
合部材が提案されている。
久性、耐摩耗性、強度等の特性に優れると共に、軽量な
材料が要求されており、このような要求特性を満たすも
のとして、高性能なセラミックス材料と金属材料との接
合部材が提案されている。
【０００３】セラミックス−金属接合体の製造技術の研
究における歴史は長く、従来、多くの研究がなされてい
る。例えば、接合に用いるロウ材や、セラミックスと金
属との間に介在させるインサート材の選定についての研
究がなされている。
究における歴史は長く、従来、多くの研究がなされてい
る。例えば、接合に用いるロウ材や、セラミックスと金
属との間に介在させるインサート材の選定についての研
究がなされている。
【０００４】現在、ロウ材としては、セラミックス及び
金属の界面のヌレ性を良くすることができるＡｇ−Ｃｕ
系のロウ材が主に用いられている。また、Ａｇ−Ｃｕ系
ロウ材にセラミックスに対して活性なＴｉを添加したロ
ウ材も多く用いられている。
金属の界面のヌレ性を良くすることができるＡｇ−Ｃｕ
系のロウ材が主に用いられている。また、Ａｇ−Ｃｕ系
ロウ材にセラミックスに対して活性なＴｉを添加したロ
ウ材も多く用いられている。
【０００５】一方、インサート材は、セラミックスと金
属との間にはさみ込んで両者の熱膨張率の差を緩和する
ものである。即ち、セラミックスは接合時の加熱によ
り、セラミックスと金属との熱膨張率の差に起因する熱
応力を受けて割れが発生するため、この熱応力の緩和の
ために、各種のインサート材を１層又は２層に介在させ
ている。例えば、特開昭６０−９６５８４号公報に開示
されるセラミックスと金属の接合方法においては、セラ
ミックスとしてＳｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＣを用い、金属とセラ
ミックスの接合時の熱膨張差による割れを防止するため
にインサート材を用いている。
属との間にはさみ込んで両者の熱膨張率の差を緩和する
ものである。即ち、セラミックスは接合時の加熱によ
り、セラミックスと金属との熱膨張率の差に起因する熱
応力を受けて割れが発生するため、この熱応力の緩和の
ために、各種のインサート材を１層又は２層に介在させ
ている。例えば、特開昭６０−９６５８４号公報に開示
されるセラミックスと金属の接合方法においては、セラ
ミックスとしてＳｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＣを用い、金属とセラ
ミックスの接合時の熱膨張差による割れを防止するため
にインサート材を用いている。
【０００６】従来、このインサート材としては、Ｎｉ，
Ｃｕ，Ｍｏ，Ｎｂが用いられている。
Ｃｕ，Ｍｏ，Ｎｂが用いられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来においては、セラ
ミックスとしてモノリシックなセラミックス（例えばＳ
ｉ3 Ｎ4 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ムライト，ＳｉＣ）を用いてい
るため、熱応力に対する靭性が不足し、接合強度の大き
なセラミックス−金属接合体は得られなかった。
ミックスとしてモノリシックなセラミックス（例えばＳ
ｉ3 Ｎ4 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ムライト，ＳｉＣ）を用いてい
るため、熱応力に対する靭性が不足し、接合強度の大き
なセラミックス−金属接合体は得られなかった。
【０００８】また、従来のセラミックス材料では、構造
部材としての耐摩耗性、耐久性、耐食性、摺動性等の要
求特性を十分に満たすことができなかった。
部材としての耐摩耗性、耐久性、耐食性、摺動性等の要
求特性を十分に満たすことができなかった。
【０００９】一方、接合時の熱応力の緩和のためには、
前述の如く、セラミックスと金属との間に各種のインサ
ート材を１層又は２層に介在させることが行なわれてい
るが、十分な効果は得られていない。接合強度をより一
層高めるために、セラミックスの表面をメタライズした
り、溶射するなどの方法も採用されている。
前述の如く、セラミックスと金属との間に各種のインサ
ート材を１層又は２層に介在させることが行なわれてい
るが、十分な効果は得られていない。接合強度をより一
層高めるために、セラミックスの表面をメタライズした
り、溶射するなどの方法も採用されている。
【００１０】しかしながら、メタライズや溶射法を採用
したものでも、高温における接着強度が低く、かつ、腐
食に対しても弱いという欠点がある。特に、溶射法で
は、セラミックスと溶射面との界面の接合強度が低く、
また、その溶射表面が多孔質となるため、ロウ材との均
密な接合は不可能である。
したものでも、高温における接着強度が低く、かつ、腐
食に対しても弱いという欠点がある。特に、溶射法で
は、セラミックスと溶射面との界面の接合強度が低く、
また、その溶射表面が多孔質となるため、ロウ材との均
密な接合は不可能である。
【００１１】本発明は上記従来の問題点を解決し、急激
な熱ショックや機械的な衝撃によっても、クラックや破
壊を起こすことのない、各種構造部材として有用な、高
強度、高信頼性、セラミックス−金属接合体を提供する
ことを目的とする。
な熱ショックや機械的な衝撃によっても、クラックや破
壊を起こすことのない、各種構造部材として有用な、高
強度、高信頼性、セラミックス−金属接合体を提供する
ことを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１のセラミックス
−金属接合体は、セラミックスと金属とをロウ材を用い
て接合してなるセラミックス−金属接合体において、該
セラミックスが、Ｓｉ3 Ｎ4 をマトリックス相とし、Ｓ
ｉＣ微粒子とＴｉＣ及び／又はＴｉＮ微粒子とが分散し
た粒子分散複合セラミックスであって、Ｓｉ3 Ｎ4 とＳ
ｉＣ微粒子とをＳｉ3 Ｎ4 ：ＳｉＣ微粒子＝７０〜９
０：３０〜１０（体積比）の割合で含み、かつ、ＴｉＣ
及び／又はＴｉＮをＳｉ3 Ｎ4 及びＳｉＣ微粒子の合計
に対して０．１〜１体積％含み、前記金属はアルミニウ
ム又はアルミニウム合金であって、かつ、前記ロウ材は
アルミニウム用ロウ材であることを特徴とする。
−金属接合体は、セラミックスと金属とをロウ材を用い
て接合してなるセラミックス−金属接合体において、該
セラミックスが、Ｓｉ3 Ｎ4 をマトリックス相とし、Ｓ
ｉＣ微粒子とＴｉＣ及び／又はＴｉＮ微粒子とが分散し
た粒子分散複合セラミックスであって、Ｓｉ3 Ｎ4 とＳ
ｉＣ微粒子とをＳｉ3 Ｎ4 ：ＳｉＣ微粒子＝７０〜９
０：３０〜１０（体積比）の割合で含み、かつ、ＴｉＣ
及び／又はＴｉＮをＳｉ3 Ｎ4 及びＳｉＣ微粒子の合計
に対して０．１〜１体積％含み、前記金属はアルミニウ
ム又はアルミニウム合金であって、かつ、前記ロウ材は
アルミニウム用ロウ材であることを特徴とする。
【００１３】請求項２のセラミックス−金属接合体の製
造方法は、請求項１に記載のセラミックス−金属接合体
を製造する方法であって、前記セラミックスと金属とを
ロウ材を介して積層し、５５０〜６００℃で真空中にて
接合することを特徴とする。
造方法は、請求項１に記載のセラミックス−金属接合体
を製造する方法であって、前記セラミックスと金属とを
ロウ材を介して積層し、５５０〜６００℃で真空中にて
接合することを特徴とする。
【００１４】即ち、セラミックスと金属との接合では、
セラミックスの破壊が最大のネックとなっていたが、従
来のセラミックス材料では、接合時の熱応力に十分に耐
えうるものは少なかった。本発明者らは、高耐久性、高
靭性の新規セラミックス材料を開発し、これをセラミッ
クス−金属接合体のセラミックス材料を用いることによ
り、本発明を完成させた。
セラミックスの破壊が最大のネックとなっていたが、従
来のセラミックス材料では、接合時の熱応力に十分に耐
えうるものは少なかった。本発明者らは、高耐久性、高
靭性の新規セラミックス材料を開発し、これをセラミッ
クス−金属接合体のセラミックス材料を用いることによ
り、本発明を完成させた。
【００１５】以下に本発明を詳細に説明する。
【００１６】まず、本発明で用いられる粒子分散複合セ
ラミックスについて説明する。
ラミックスについて説明する。
【００１７】本発明に係る粒子分散複合セラミックス
は、Ｓｉ3 Ｎ4 マトリックス相に第２成分としてＳｉＣ
微粒子が、第３成分としてＴｉＣ及び／又はＴｉＮ微粒
子が、それぞれ、下記の割合で分散してなるものであ
る。なお、ＴｉＣ及び／又はＴｉＮ微粒子の割合は、Ｓ
ｉ3 Ｎ4 とＳｉＣ微粒子との合計に対する割合である。
は、Ｓｉ3 Ｎ4 マトリックス相に第２成分としてＳｉＣ
微粒子が、第３成分としてＴｉＣ及び／又はＴｉＮ微粒
子が、それぞれ、下記の割合で分散してなるものであ
る。なお、ＴｉＣ及び／又はＴｉＮ微粒子の割合は、Ｓ
ｉ3 Ｎ4 とＳｉＣ微粒子との合計に対する割合である。
【００１８】Ｓｉ3 Ｎ4 ：ＳｉＣ微粒子＝７０〜９０：
３０〜１０（体積比） ＴｉＣ及び／又はＴｉＮ微粒子＝０．１〜１体積％ ここで、Ｓｉ3 Ｎ4 の体積比が７０未満では複合材とし
ての特性が得られず、また、強度が著しく低下する。９
０を超えると相対的に第２，３成分の割合が低減し、第
２，３成分粒子を複合化させることによる本発明の効果
が十分に得られない。ＳｉＣ微粒子の複合化により、靭
性や強度、耐摩耗性の向上が図れるが、このＳｉＣ微粒
子の体積比が１０未満では、この改善効果が十分に得ら
れず、３０を超えると焼結性が悪くなる。従って、Ｓｉ
3 Ｎ4 ：ＳｉＣ微粒子＝７０〜９０：３０〜１０（体積
比）とする。
３０〜１０（体積比） ＴｉＣ及び／又はＴｉＮ微粒子＝０．１〜１体積％ ここで、Ｓｉ3 Ｎ4 の体積比が７０未満では複合材とし
ての特性が得られず、また、強度が著しく低下する。９
０を超えると相対的に第２，３成分の割合が低減し、第
２，３成分粒子を複合化させることによる本発明の効果
が十分に得られない。ＳｉＣ微粒子の複合化により、靭
性や強度、耐摩耗性の向上が図れるが、このＳｉＣ微粒
子の体積比が１０未満では、この改善効果が十分に得ら
れず、３０を超えると焼結性が悪くなる。従って、Ｓｉ
3 Ｎ4 ：ＳｉＣ微粒子＝７０〜９０：３０〜１０（体積
比）とする。
【００１９】ＴｉＣ及び／又はＴｉＮ微粒子は、ＳｉＣ
微粒子の複合化による特性向上効果を更に高め、より一
層の高靭性化を図る作用を奏し、その割合がＳｉ3 Ｎ4
とＳｉＣ微粒子の合計に対して０．１体積％未満では、
この作用が十分に得られず、１体積％を超えると焼結性
に問題を生じる。従って、ＴｉＣ及び／又はＴｉＮ微粒
子の割合は０．１〜１体積％とする。
微粒子の複合化による特性向上効果を更に高め、より一
層の高靭性化を図る作用を奏し、その割合がＳｉ3 Ｎ4
とＳｉＣ微粒子の合計に対して０．１体積％未満では、
この作用が十分に得られず、１体積％を超えると焼結性
に問題を生じる。従って、ＴｉＣ及び／又はＴｉＮ微粒
子の割合は０．１〜１体積％とする。
【００２０】本発明において、Ｓｉ3 Ｎ4 マトリックス
相中に分散している各微粒子は、それぞれ下記粒径範囲
のナノ粒子であることが好ましい。
相中に分散している各微粒子は、それぞれ下記粒径範囲
のナノ粒子であることが好ましい。
【００２１】ＳｉＣ微粒子の粒径：５０〜５００ｎｍ ＴｉＣ及び／又はＴｉＮ微粒子の粒径：５０〜７００ｎ
ｍ このような粒子分散複合セラミックスは例えば次のよう
にして製造される。即ち、まず、粒径０．０５〜０．５
μｍ程度のＳｉ3 Ｎ4 粉末と、上記粒径範囲のＳｉＣ微
粒子とＴｉＣ及び／又はＴｉＮ微粒子とをボールミル等
により５〜１０時間程度連続的に均一分散混合する。こ
の混合に当り、分散性を良くするために、有機系の分散
剤を用いることができる。
ｍ このような粒子分散複合セラミックスは例えば次のよう
にして製造される。即ち、まず、粒径０．０５〜０．５
μｍ程度のＳｉ3 Ｎ4 粉末と、上記粒径範囲のＳｉＣ微
粒子とＴｉＣ及び／又はＴｉＮ微粒子とをボールミル等
により５〜１０時間程度連続的に均一分散混合する。こ
の混合に当り、分散性を良くするために、有機系の分散
剤を用いることができる。
【００２２】得られた混合原料を、ホットプレス法、常
圧焼結、ＨＩＰ等により焼結して、高密度粒子分散複合
セラミックスを得ることができる。
圧焼結、ＨＩＰ等により焼結して、高密度粒子分散複合
セラミックスを得ることができる。
【００２３】本発明においては、このようにして得られ
る粒子分散複合セラミックスをロウ材を介在してインサ
ート材を用いることなく金属と接合する。
る粒子分散複合セラミックスをロウ材を介在してインサ
ート材を用いることなく金属と接合する。
【００２４】ロウ材としては、アルミニウム用の低温ロ
ウ材を用いる。このような低温ロウ材であれば、低い接
合温度で接合を行なうことができ、安価に接合体を得る
ことができる。このロウ材の厚さは厚過ぎると接合が困
難となり、また、薄過ぎると十分な接合強度を得ること
が困難であることから、ロウ材の厚さは１０〜１００μ
ｍ、特に２０〜５０μｍとするのが好ましい。
ウ材を用いる。このような低温ロウ材であれば、低い接
合温度で接合を行なうことができ、安価に接合体を得る
ことができる。このロウ材の厚さは厚過ぎると接合が困
難となり、また、薄過ぎると十分な接合強度を得ること
が困難であることから、ロウ材の厚さは１０〜１００μ
ｍ、特に２０〜５０μｍとするのが好ましい。
【００２５】なお、アルミニウム用の低温ロウ材として
は、Ａｌ−Ｓｉ系ロウ材等を用いることができる。この
ようなロウ材であれば、５５０〜６００℃程度の温度で
容易に接合処理することができる。
は、Ａｌ−Ｓｉ系ロウ材等を用いることができる。この
ようなロウ材であれば、５５０〜６００℃程度の温度で
容易に接合処理することができる。
【００２６】本発明において、接合される金属は、アル
ミニウム又はアルミニウム合金である。アルミニウム合
金の場合、その組成に特に制限はない。
ミニウム又はアルミニウム合金である。アルミニウム合
金の場合、その組成に特に制限はない。
【００２７】接合に当り、粒子分散複合セラミックス及
びアルミニウム又はアルミニウム合金は、その接合面を
研摩して表面粗度Ｒａ３〜１０μｍ程度に研摩加工して
おくのが好ましい。このように研摩することにより、よ
り一層接合強度を高めることができる。
びアルミニウム又はアルミニウム合金は、その接合面を
研摩して表面粗度Ｒａ３〜１０μｍ程度に研摩加工して
おくのが好ましい。このように研摩することにより、よ
り一層接合強度を高めることができる。
【００２８】本発明においては、必要に応じて接合面を
研摩加工した粒子分散複合セラミックスとアルミニウム
又はアルミニウム合金とをロウ材を介して配置し、真空
電気炉内にて加熱する。接合温度は５５０〜６００℃、
好ましくは５８０〜５９０℃とし、加圧力は０．１〜
１．０ｋｇ／ｃｍ2 ，接合時間は１０分〜２０分，接合
雰囲気は約１０-4Ｔｏｒｒとするのが好ましい。これに
より、接合部は全面に亘って巣のない良好な接合体が得
られる。
研摩加工した粒子分散複合セラミックスとアルミニウム
又はアルミニウム合金とをロウ材を介して配置し、真空
電気炉内にて加熱する。接合温度は５５０〜６００℃、
好ましくは５８０〜５９０℃とし、加圧力は０．１〜
１．０ｋｇ／ｃｍ2 ，接合時間は１０分〜２０分，接合
雰囲気は約１０-4Ｔｏｒｒとするのが好ましい。これに
より、接合部は全面に亘って巣のない良好な接合体が得
られる。
【００２９】
【作用】本発明者らは、従来のモノリシックなＳｉ3 Ｎ
4 とは全く特性の異なる粒子分散複合セラミックスを開
発した。この材料はＳｉ3 Ｎ4 −ＳｉＣ−ＴｉＣ及び／
又はＴｉＮの３成分（又は４成分）系であり、高強度、
高靭性で耐食性、耐摩耗性、摺動特性に優れている。
4 とは全く特性の異なる粒子分散複合セラミックスを開
発した。この材料はＳｉ3 Ｎ4 −ＳｉＣ−ＴｉＣ及び／
又はＴｉＮの３成分（又は４成分）系であり、高強度、
高靭性で耐食性、耐摩耗性、摺動特性に優れている。
【００３０】本発明においては、セラミックスのマトリ
ックス相として、Ｓｉ3 Ｎ4 を用い、これに靭性や強
度、耐摩耗性を付与するため、ＳｉＣ微粒子を第２成分
として分散させた。更に、この第２成分の複合特性を高
めるために、第３成分としてのＴｉＣ及び／又はＴｉＮ
微粒子を分散させ、目的を十分に満足する粒子分散複合
セラミックスを開発した。
ックス相として、Ｓｉ3 Ｎ4 を用い、これに靭性や強
度、耐摩耗性を付与するため、ＳｉＣ微粒子を第２成分
として分散させた。更に、この第２成分の複合特性を高
めるために、第３成分としてのＴｉＣ及び／又はＴｉＮ
微粒子を分散させ、目的を十分に満足する粒子分散複合
セラミックスを開発した。
【００３１】本発明に係る粒子分散複合セラミックスに
おいては、Ｓｉ3 Ｎ4 マトリックス相の中に第２，第３
成分の微粒子が分散して、内部応力を誘起した状態にな
っているため極めて強度、靭性が高い材料となってい
る。
おいては、Ｓｉ3 Ｎ4 マトリックス相の中に第２，第３
成分の微粒子が分散して、内部応力を誘起した状態にな
っているため極めて強度、靭性が高い材料となってい
る。
【００３２】しかして、本発明に係る粒子分散複合セラ
ミックスは、従来のＳｉ3 Ｎ4 単味材料やＳｉ3 Ｎ4 −
ＳｉＣの２成分系の材料にくらべて強度特性が優れてい
るため、接合材料の素材として極めて優れたものとなっ
ている。
ミックスは、従来のＳｉ3 Ｎ4 単味材料やＳｉ3 Ｎ4 −
ＳｉＣの２成分系の材料にくらべて強度特性が優れてい
るため、接合材料の素材として極めて優れたものとなっ
ている。
【００３３】金属とセラミックスを接合する場合、金属
とセラミックスの両方に相性の良い接合ロウ材を用いる
が、この場合、特にセラミックスとロウ材との熱膨張率
の違いが接合強度に大きな影響を及ぼす。従来のモノリ
シックなセラミックス材料では、この熱膨張差による応
力に十分に耐えられず、クラックが入ったり破壊するこ
とが多かった。本セラミックス材料は、粒子分散複合材
料でセラミックスに内部応力を誘起させて高靭化してい
るため、従来のセラミックスに比較して靭性が大きく、
金属材との接合にも十分に耐えられるものである。
とセラミックスの両方に相性の良い接合ロウ材を用いる
が、この場合、特にセラミックスとロウ材との熱膨張率
の違いが接合強度に大きな影響を及ぼす。従来のモノリ
シックなセラミックス材料では、この熱膨張差による応
力に十分に耐えられず、クラックが入ったり破壊するこ
とが多かった。本セラミックス材料は、粒子分散複合材
料でセラミックスに内部応力を誘起させて高靭化してい
るため、従来のセラミックスに比較して靭性が大きく、
金属材との接合にも十分に耐えられるものである。
【００３４】また、本発明では金属として軽量なアルミ
ニウム又はアルミニウム合金を用い、また、接合にはイ
ンサート材を用いることなく、アルミニウム用の低温ロ
ウ材を用いるため、接合温度が低く、高い接合強度を有
する接合体を安価に得ることができる。
ニウム又はアルミニウム合金を用い、また、接合にはイ
ンサート材を用いることなく、アルミニウム用の低温ロ
ウ材を用いるため、接合温度が低く、高い接合強度を有
する接合体を安価に得ることができる。
【００３５】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。
説明する。
【００３６】なお、以下の実施例において用いた材料は
次の通りである。
次の通りである。
【００３７】 Ｓｉ3 Ｎ4 （宇部興産社製）：平均粒径０．３μｍ ＳｉＣ（イビデン社製）：平均粒径３００ｎｍ ＴｉＣ（日本新金属社製）：平均粒径２００ｎｍ ＴｉＮ（日本新金属社製）：平均粒径２００ｎｍ 実施例１〜３ まず、表１に示す割合でＳｉ3 Ｎ4 とＳｉＣとＴｉＣ又
はＴｉＮとをボールミルにより約１０時間混合した後、
１７００℃で２時間ホットプレス焼結して、厚さ２ｍ
ｍ，直径３０ｍｍの焼結体を得た。なお、得られた焼結
体の物性は表１に示す通りであった。得られたセラミッ
クス焼結体の被接合面を表面粗度Ｒａ５μｍに研摩し
た。
はＴｉＮとをボールミルにより約１０時間混合した後、
１７００℃で２時間ホットプレス焼結して、厚さ２ｍ
ｍ，直径３０ｍｍの焼結体を得た。なお、得られた焼結
体の物性は表１に示す通りであった。得られたセラミッ
クス焼結体の被接合面を表面粗度Ｒａ５μｍに研摩し
た。
【００３８】一方、金属として、高さ２０ｍｍ，直径３
０ｍｍのアルミニウム部材を準備し、この被接合面を表
面粗度Ｒａ５μｍに研摩した。
０ｍｍのアルミニウム部材を準備し、この被接合面を表
面粗度Ｒａ５μｍに研摩した。
【００３９】セラミックス焼結体とアルミニウム部材と
の間に、アルミニウム用市販ロウ材を４０μｍの厚さと
なるように挟み込み、電気炉内で接合した。電気炉は１
０-4Ｔｏｒｒの真空雰囲気で５８０℃まで２時間で昇温
し、表１に示す温度で１０分保持した後、冷却した。加
圧力は０．１ｋｇ／ｃｍ2 とした。
の間に、アルミニウム用市販ロウ材を４０μｍの厚さと
なるように挟み込み、電気炉内で接合した。電気炉は１
０-4Ｔｏｒｒの真空雰囲気で５８０℃まで２時間で昇温
し、表１に示す温度で１０分保持した後、冷却した。加
圧力は０．１ｋｇ／ｃｍ2 とした。
【００４０】各セラミックス−金属接合体について、接
合強度等を調べ結果を表１に示した。
合強度等を調べ結果を表１に示した。
【００４１】表１より明らかなように、本発明に係る粒
子分散複合セラミックスは高靭性、高硬度かつ高強度で
ある。また、このような粒子分散複合セラミックスを用
いることにより、接合条件を５８０〜５９０℃で変えて
も安定した接合体が得られた。得られた接合体は軽量で
あり、クラック等もない良好なものであった。この結果
から、本発明に係るセラミックス材料は、熱応力に十分
に耐え得るものであることがわかった。
子分散複合セラミックスは高靭性、高硬度かつ高強度で
ある。また、このような粒子分散複合セラミックスを用
いることにより、接合条件を５８０〜５９０℃で変えて
も安定した接合体が得られた。得られた接合体は軽量で
あり、クラック等もない良好なものであった。この結果
から、本発明に係るセラミックス材料は、熱応力に十分
に耐え得るものであることがわかった。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のセラミック
ス−金属接合体及びその製造方法によれば、耐摩耗性、
耐食性、耐久性、摺動性に優れる上に、高強度かつ高靭
性の粒子分散複合セラミックスを用いて、著しく高強度
で信頼性に優れた軽量セラミックス−金属接合体が安価
に提供される。
ス−金属接合体及びその製造方法によれば、耐摩耗性、
耐食性、耐久性、摺動性に優れる上に、高強度かつ高靭
性の粒子分散複合セラミックスを用いて、著しく高強度
で信頼性に優れた軽量セラミックス−金属接合体が安価
に提供される。
【手続補正書】
【提出日】平成５年１１月１６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４２】
【表１】
Claims (2)
- 【請求項１】 セラミックスと金属とをロウ材を用いて
接合してなるセラミックス−金属接合体において、 該セラミックスが、Ｓｉ3 Ｎ4 をマトリックス相とし、
ＳｉＣ微粒子とＴｉＣ及び／又はＴｉＮ微粒子とが分散
した粒子分散複合セラミックスであって、Ｓｉ3 Ｎ4 と
ＳｉＣ微粒子とをＳｉ3 Ｎ4 ：ＳｉＣ微粒子＝７０〜９
０：３０〜１０（体積比）の割合で含み、かつ、ＴｉＣ
及び／又はＴｉＮをＳｉ3 Ｎ4 及びＳｉＣ微粒子の合計
に対して０．１〜１体積％含み、 前記金属はアルミニウム又はアルミニウム合金であっ
て、かつ、 前記ロウ材はアルミニウム用ロウ材であることを特徴と
するセラミックス−金属接合体。 - 【請求項２】 請求項１に記載のセラミックス−金属接
合体を製造する方法であって、 前記セラミックスと金属とをロウ材を介して積層し、５
５０〜６００℃で真空中にて接合することを特徴とする
セラミックス−金属接合体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24688193A JP3221180B2 (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | セラミックス−金属接合体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24688193A JP3221180B2 (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | セラミックス−金属接合体及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07101785A true JPH07101785A (ja) | 1995-04-18 |
| JP3221180B2 JP3221180B2 (ja) | 2001-10-22 |
Family
ID=17155133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24688193A Expired - Fee Related JP3221180B2 (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | セラミックス−金属接合体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3221180B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2169717A1 (en) * | 2004-08-17 | 2010-03-31 | Mitsubishi Materials Corporation | Insulation substrate, power module substrate, manufacturing method thereof, and power module using the same |
| JP2011201760A (ja) * | 2009-10-22 | 2011-10-13 | Mitsubishi Materials Corp | パワーモジュール用基板、ヒートシンク付パワーモジュール用基板、パワーモジュール、パワーモジュール用基板の製造方法及びヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法 |
| US9414512B2 (en) | 2009-10-22 | 2016-08-09 | Mitsubishi Materials Corporation | Substrate for power module, substrate with heat sink for power module, power module, method for producing substrate for power module, and method for producing substrate with heat sink for power module |
-
1993
- 1993-10-01 JP JP24688193A patent/JP3221180B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2169717A1 (en) * | 2004-08-17 | 2010-03-31 | Mitsubishi Materials Corporation | Insulation substrate, power module substrate, manufacturing method thereof, and power module using the same |
| US8001682B2 (en) | 2004-08-17 | 2011-08-23 | Mitsubishi Materials Corporation | Insulation substrate, power module substrate, manufacturing method thereof, and power module using the same |
| US8188376B2 (en) | 2004-08-17 | 2012-05-29 | Mitsubishi Materials Corporation | Insulation substrate, power module substrate, manufacturing method thereof, and power module using the same |
| JP2011201760A (ja) * | 2009-10-22 | 2011-10-13 | Mitsubishi Materials Corp | パワーモジュール用基板、ヒートシンク付パワーモジュール用基板、パワーモジュール、パワーモジュール用基板の製造方法及びヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法 |
| US9414512B2 (en) | 2009-10-22 | 2016-08-09 | Mitsubishi Materials Corporation | Substrate for power module, substrate with heat sink for power module, power module, method for producing substrate for power module, and method for producing substrate with heat sink for power module |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3221180B2 (ja) | 2001-10-22 |
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