JPH07133167A - 酸化物セラミックスとＦｅ−Ｎｉ系金属との接合方法 - Google Patents
酸化物セラミックスとＦｅ−Ｎｉ系金属との接合方法Info
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- JPH07133167A JPH07133167A JP30697593A JP30697593A JPH07133167A JP H07133167 A JPH07133167 A JP H07133167A JP 30697593 A JP30697593 A JP 30697593A JP 30697593 A JP30697593 A JP 30697593A JP H07133167 A JPH07133167 A JP H07133167A
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 接合した後も接合部の金属ロウが脆化し難
く、接合体の接合強度の低下も小さい酸化物セラミック
スとＦｅ−Ｎｉ系金属との接合方法を提供すること。 【構成】 酸化物セラミックスとＦｅ−Ｎｉ系金属とを
接合する金属ロウとして、銀と銅から成る金属に活性金
属であるバナジウムを含む金属ロウとし、また、含まれ
るバナジウムの量が、０．５〜４．０ｗｔ％あることと
し、さらに、金属ロウ中のバナジウム全量を、箔と成し
てロウの中間に挟み、その箔を挟んだ金属ロウをセラミ
ックスと金属との間に介して加熱処理してセラミックス
と金属とをロウ付けすることとした接合方法。
く、接合体の接合強度の低下も小さい酸化物セラミック
スとＦｅ−Ｎｉ系金属との接合方法を提供すること。 【構成】 酸化物セラミックスとＦｅ−Ｎｉ系金属とを
接合する金属ロウとして、銀と銅から成る金属に活性金
属であるバナジウムを含む金属ロウとし、また、含まれ
るバナジウムの量が、０．５〜４．０ｗｔ％あることと
し、さらに、金属ロウ中のバナジウム全量を、箔と成し
てロウの中間に挟み、その箔を挟んだ金属ロウをセラミ
ックスと金属との間に介して加熱処理してセラミックス
と金属とをロウ付けすることとした接合方法。
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、特に酸化物セラミックスとＦｅ−Ｎ
ｉ系金属との接合方法に関する。
の接合方法に関し、特に酸化物セラミックスとＦｅ−Ｎ
ｉ系金属との接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、アルミナやジルコニアなどの酸化
物セラミックスとコバールや４２アロイなどのＦｅ−Ｎ
ｉ系金属とを接合する方法としては、次のような方法が
ある。
物セラミックスとコバールや４２アロイなどのＦｅ−Ｎ
ｉ系金属とを接合する方法としては、次のような方法が
ある。
【０００３】例えば、高融点金属であるＭｏ−ＭｎやＮ
ｉ−Ｗなどから成る金属を１５００℃程度の高温でセラ
ミックス表面に焼き付け、その焼き付けた面上にＡｇ−
ＣｕやＡｕ−Ｎｉなどの金属ロウを介して金属と接合す
る方法が採られている。しかしこの方法では、製造に高
温を要するため、生産効率が悪く、歩留りを悪くした
り、製造原価を高くしたりなどの問題があった。
ｉ−Ｗなどから成る金属を１５００℃程度の高温でセラ
ミックス表面に焼き付け、その焼き付けた面上にＡｇ−
ＣｕやＡｕ−Ｎｉなどの金属ロウを介して金属と接合す
る方法が採られている。しかしこの方法では、製造に高
温を要するため、生産効率が悪く、歩留りを悪くした
り、製造原価を高くしたりなどの問題があった。
【０００４】また、従来より使用されている銀と銅との
共晶組成から成るロウ中に、活性金属であるチタンを含
んだ金属ロウを使用して、８００℃前後の温度でセラミ
ックスと金属とをロウ付けする方法も採られている。し
かしこの方法では、非酸化物セラミックスに対しては実
用に耐える接合強度を持つ接合体が得られるが、酸化物
セラミックスに対しては金属ロウの濡れ性が悪いため接
合強度が劣り、実用に耐える接合体を得るのは難しいと
いう問題があった。
共晶組成から成るロウ中に、活性金属であるチタンを含
んだ金属ロウを使用して、８００℃前後の温度でセラミ
ックスと金属とをロウ付けする方法も採られている。し
かしこの方法では、非酸化物セラミックスに対しては実
用に耐える接合強度を持つ接合体が得られるが、酸化物
セラミックスに対しては金属ロウの濡れ性が悪いため接
合強度が劣り、実用に耐える接合体を得るのは難しいと
いう問題があった。
【０００５】そこで、本発明者等は、銀と銅から成るロ
ウ中に、チタンを含んだ金属ロウを使用して接合する方
法を研究した結果、本発明以前に、日本工業規格Ｚ３２
６１号で定められているロウの内、種類がＢＡｇ−８で
ある７２Ａｇ−２８Ｃｕ（ｗｔ％）から成るロウを使っ
て、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなどの活性金属をロウ中の含有量
が４〜８ｗｔ％となる量を箔と成し、その箔をロウの中
間に挟んで８００℃前後の温度でロウ付けする方法を開
発した。（特願平４−２５５４５８、特願平４−３０３
０２２、特願平４−３４１６５０）これは、従来の方法
に比べて、活性金属の含有量を多くし、かつ活性金属を
箔という形で含有して接合強度を高めたものである。
ウ中に、チタンを含んだ金属ロウを使用して接合する方
法を研究した結果、本発明以前に、日本工業規格Ｚ３２
６１号で定められているロウの内、種類がＢＡｇ−８で
ある７２Ａｇ−２８Ｃｕ（ｗｔ％）から成るロウを使っ
て、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなどの活性金属をロウ中の含有量
が４〜８ｗｔ％となる量を箔と成し、その箔をロウの中
間に挟んで８００℃前後の温度でロウ付けする方法を開
発した。（特願平４−２５５４５８、特願平４−３０３
０２２、特願平４−３４１６５０）これは、従来の方法
に比べて、活性金属の含有量を多くし、かつ活性金属を
箔という形で含有して接合強度を高めたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、高融点金属であるＭｏ−ＭｎやＮｉ−Ｗなどか
ら成る金属をセラミックス表面に焼き付け、その焼き付
けた面上に金属のロウを介して接合する方法に比べて高
い接合強度は得られるが、ロウに含まれる活性金属の量
が多いため、時間が経つにつれて接合した金属ロウが脆
化し硬くなって脆くなり、接合強度の低下が大きくなっ
てしまうという問題があった。そのため、ロウに含まれ
る活性金属の含有量を少なくする必要があった。
法では、高融点金属であるＭｏ−ＭｎやＮｉ−Ｗなどか
ら成る金属をセラミックス表面に焼き付け、その焼き付
けた面上に金属のロウを介して接合する方法に比べて高
い接合強度は得られるが、ロウに含まれる活性金属の量
が多いため、時間が経つにつれて接合した金属ロウが脆
化し硬くなって脆くなり、接合強度の低下が大きくなっ
てしまうという問題があった。そのため、ロウに含まれ
る活性金属の含有量を少なくする必要があった。
【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、接合した後
も接合部の金属ロウが脆化し難く、接合体の接合強度の
低下も小さい酸化物セラミックスとＦｅ−Ｎｉ系金属と
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、接合した後
も接合部の金属ロウが脆化し難く、接合体の接合強度の
低下も小さい酸化物セラミックスとＦｅ−Ｎｉ系金属と
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】本発明者等は、上記目的
を達成するため鋭意研究した結果、酸化物セラミックス
とＦｅ−Ｎｉ系金属とを接合する金属ロウとして、銀と
銅から成る金属に活性金属であるバナジウム（Ｖ）を含
む物を金属ロウとして用いれば目的を達成することがで
きるとの知見を得て、本発明を完成した。
を達成するため鋭意研究した結果、酸化物セラミックス
とＦｅ−Ｎｉ系金属とを接合する金属ロウとして、銀と
銅から成る金属に活性金属であるバナジウム（Ｖ）を含
む物を金属ロウとして用いれば目的を達成することがで
きるとの知見を得て、本発明を完成した。
【０００９】上記金属ロウに含まれるバナジウムの量と
しては、０．５〜４．０ｗｔ％であることとした。バナ
ジウムの量を大幅に少なくすることができたのは、Ｖが
Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなどの活性金属に比べ活性力が強いた
め、少量でロウをセラミックスに十分濡れさせることが
できるためである。
しては、０．５〜４．０ｗｔ％であることとした。バナ
ジウムの量を大幅に少なくすることができたのは、Ｖが
Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなどの活性金属に比べ活性力が強いた
め、少量でロウをセラミックスに十分濡れさせることが
できるためである。
【００１０】このＶの量を少なくすることによって、接
合部の金属ロウが接合した後も脆化し難くなるので、時
間が経っても接合強度の低下が小さくなる。しかし、Ｖ
の量が０．５ｗｔ％に満たないとセラミックスに対する
濡れの効果が現れず、また、４ｗｔ％を超えるとロウが
脆くなり、接合強度の低下が大きくなってしまう。
合部の金属ロウが接合した後も脆化し難くなるので、時
間が経っても接合強度の低下が小さくなる。しかし、Ｖ
の量が０．５ｗｔ％に満たないとセラミックスに対する
濡れの効果が現れず、また、４ｗｔ％を超えるとロウが
脆くなり、接合強度の低下が大きくなってしまう。
【００１１】また、金属ロウ中のバナジウムとしては、
その全量を箔の形で成し、その箔を金属ロウの中間に挟
んで３層構造とし、その３層構造のロウをセラミックス
と金属との間に介して加熱処理してセラミックスと金属
とをロウ付けすることとした。
その全量を箔の形で成し、その箔を金属ロウの中間に挟
んで３層構造とし、その３層構造のロウをセラミックス
と金属との間に介して加熱処理してセラミックスと金属
とをロウ付けすることとした。
【００１２】このバナジウムを箔で含むのは、次の理由
による。バナジウムを３層構造でなく銀及び銅との合金
で含むと、ロウがセラミックスに濡れ難いため、セラミ
ックスと充分反応する前に合金（ロウ）が反応性の良い
金属側に流れ取られ、セラミックスと強固な接合が得ら
れない。これを防ぐために、バナジウム全量を、堰止め
る働きをする箔という形で金属ロウの中間に挟んだので
ある。これにより、ロウがＶ箔によって金属側に流れ取
られるのを防ぐため、セラミックスと反応する時間を充
分与え、それと同時にロウ中にＶ箔のバナジウムが溶け
込んでセラミックスに濡れ易くなってセラミックスと強
固な接合を得ることができる。
による。バナジウムを３層構造でなく銀及び銅との合金
で含むと、ロウがセラミックスに濡れ難いため、セラミ
ックスと充分反応する前に合金（ロウ）が反応性の良い
金属側に流れ取られ、セラミックスと強固な接合が得ら
れない。これを防ぐために、バナジウム全量を、堰止め
る働きをする箔という形で金属ロウの中間に挟んだので
ある。これにより、ロウがＶ箔によって金属側に流れ取
られるのを防ぐため、セラミックスと反応する時間を充
分与え、それと同時にロウ中にＶ箔のバナジウムが溶け
込んでセラミックスに濡れ易くなってセラミックスと強
固な接合を得ることができる。
【００１３】以上の方法を採ることにより、接合した後
も接合部の金属ロウが脆化し難くなり、強固な接合を維
持できる酸化物セラミックスとＦｅ−Ｎｉ系金属との接
合体が得られる。
も接合部の金属ロウが脆化し難くなり、強固な接合を維
持できる酸化物セラミックスとＦｅ−Ｎｉ系金属との接
合体が得られる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と共に挙げ、
本発明をより詳細に説明する。
本発明をより詳細に説明する。
【００１５】（実施例１〜８）セラミックスとして縦３
ｍｍ、横４ｍｍの大きさで、厚さ２０ｍｍのアルミナセ
ラミックスまたはジルコニアセラミックス〔何れも
（株）日本セラミック社製〕を用い、金属として縦３ｍ
ｍ，横４ｍｍの大きさで、厚さ２０ｍｍのコバールまた
は４２アロイ〔何れも住友特殊金属（株）社製〕を用い
た。これらセラミックスと金属との接合には、組成が７
２Ａｇ−２８Ｃｕ（ｗｔ％）である金属ロウの中間に、
含有量が金属ロウ中の０．５〜４．０ｗｔ％となるよう
に厚みを調整した活性金属のＶ箔を挟んで加熱処理する
ことにより接合した。なお、この時のセラミックスと金
属との間の金属ロウの厚さは、１００μｍとした。
ｍｍ、横４ｍｍの大きさで、厚さ２０ｍｍのアルミナセ
ラミックスまたはジルコニアセラミックス〔何れも
（株）日本セラミック社製〕を用い、金属として縦３ｍ
ｍ，横４ｍｍの大きさで、厚さ２０ｍｍのコバールまた
は４２アロイ〔何れも住友特殊金属（株）社製〕を用い
た。これらセラミックスと金属との接合には、組成が７
２Ａｇ−２８Ｃｕ（ｗｔ％）である金属ロウの中間に、
含有量が金属ロウ中の０．５〜４．０ｗｔ％となるよう
に厚みを調整した活性金属のＶ箔を挟んで加熱処理する
ことにより接合した。なお、この時のセラミックスと金
属との間の金属ロウの厚さは、１００μｍとした。
【００１６】加熱処理する接合条件は、１０−５Ｔｏｒ
ｒ以下の真空中で８５０℃の温度で１５分間加熱するこ
ととし、その条件で接合した。得られた接合体を冷却し
た後直ぐに、接合強度を室温（２２℃）で日本工業規格
Ｒ１６０１号に基づく４点曲げ試験法で求めた。また、
接合後さらに３００℃に保った中で１ヶ月間経過させた
後の接合強度も求めた。それらの結果を表１に示す。
ｒ以下の真空中で８５０℃の温度で１５分間加熱するこ
ととし、その条件で接合した。得られた接合体を冷却し
た後直ぐに、接合強度を室温（２２℃）で日本工業規格
Ｒ１６０１号に基づく４点曲げ試験法で求めた。また、
接合後さらに３００℃に保った中で１ヶ月間経過させた
後の接合強度も求めた。それらの結果を表１に示す。
【００１７】（比較例１〜２）なお、比較のため、実施
例と同一の材料を用い、表１に示すＶ含有量の金属ロウ
を使用して接合した。得られた接合体に対して、同じく
実施例と同様に接合強度を求めた。その結果を表１に示
す。
例と同一の材料を用い、表１に示すＶ含有量の金属ロウ
を使用して接合した。得られた接合体に対して、同じく
実施例と同様に接合強度を求めた。その結果を表１に示
す。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１から明らかなように、実施例１〜８に
おいては、接合直後、いずれも実用強度（５０ＭＰａ）
を満たす接合体が得られた。また、１ヶ月経過した後も
３００℃で加熱しているにも関わらず、接合強度の低下
は少なく、実用強度を充分に維持していた。これに対し
て比較例では、活性金属であるＶが規定範囲外にあるの
で、接合直後の強度が実用強度を満たさなかったり（比
較例１、３）、接合直後は実用強度は満たしているもの
の、１ヶ月経過後には接合強度が大きく低下し、実用強
度を満たさなかったりしている（比較例２）。
おいては、接合直後、いずれも実用強度（５０ＭＰａ）
を満たす接合体が得られた。また、１ヶ月経過した後も
３００℃で加熱しているにも関わらず、接合強度の低下
は少なく、実用強度を充分に維持していた。これに対し
て比較例では、活性金属であるＶが規定範囲外にあるの
で、接合直後の強度が実用強度を満たさなかったり（比
較例１、３）、接合直後は実用強度は満たしているもの
の、１ヶ月経過後には接合強度が大きく低下し、実用強
度を満たさなかったりしている（比較例２）。
【００２０】
【発明の効果】以上、説明した本発明にかかる酸化物セ
ラミックスとＦｅ−Ｎｉ系金属との接合方法によれば、
接合に使う金属ロウとして、銀と銅から成る金属に活性
金属であるバナジウムを含む金属ロウとしたことによ
り、含まれるバナジウムの量を大幅に少なくすることが
でき、その結果、接合部の金属ロウが時間が経っても脆
化し難く、接合強度も低下の少ない、より高い接合強度
を維持できる接合体が得られる。
ラミックスとＦｅ−Ｎｉ系金属との接合方法によれば、
接合に使う金属ロウとして、銀と銅から成る金属に活性
金属であるバナジウムを含む金属ロウとしたことによ
り、含まれるバナジウムの量を大幅に少なくすることが
でき、その結果、接合部の金属ロウが時間が経っても脆
化し難く、接合強度も低下の少ない、より高い接合強度
を維持できる接合体が得られる。
Claims (3)
- 【請求項１】 セラミックスと金属とを金属ロウを用い
てロウ付けすることにより接合する方法において、前記
金属ロウとして、銀と銅から成る金属に活性金属である
バナジウムを含む金属ロウとすることを特徴とする酸化
物セラミックスとＦｅ−Ｎｉ系金属との接合方法。 - 【請求項２】 金属ロウに含まれるバナジウムの量が、
０．５〜４．０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１
記載の酸化物セラミックスとＦｅ−Ｎｉ系金属との接合
方法。 - 【請求項３】 金属ロウに含まれるバナジウム全量を、
箔と成してロウの中間に挟み、その箔を挟んだ金属ロウ
をセラミックスと金属との間に介して加熱処理してロウ
付けすることを特徴とする請求項１又は２記載の酸化物
セラミックスとＦｅ−Ｎｉ系金属との接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30697593A JPH07133167A (ja) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | 酸化物セラミックスとＦｅ−Ｎｉ系金属との接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30697593A JPH07133167A (ja) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | 酸化物セラミックスとＦｅ−Ｎｉ系金属との接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07133167A true JPH07133167A (ja) | 1995-05-23 |
Family
ID=17963521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30697593A Pending JPH07133167A (ja) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | 酸化物セラミックスとＦｅ−Ｎｉ系金属との接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07133167A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6757963B2 (en) | 2002-01-23 | 2004-07-06 | Mcgraw-Edison Company | Method of joining components using a silver-based composition |
-
1993
- 1993-11-02 JP JP30697593A patent/JPH07133167A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6757963B2 (en) | 2002-01-23 | 2004-07-06 | Mcgraw-Edison Company | Method of joining components using a silver-based composition |
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