JPH10287480A - ナトリウム−硫黄電池のセラミックス製絶縁体と金属部品との接合方法 - Google Patents
ナトリウム−硫黄電池のセラミックス製絶縁体と金属部品との接合方法Info
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- JPH10287480A JPH10287480A JP9096815A JP9681597A JPH10287480A JP H10287480 A JPH10287480 A JP H10287480A JP 9096815 A JP9096815 A JP 9096815A JP 9681597 A JP9681597 A JP 9681597A JP H10287480 A JPH10287480 A JP H10287480A
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Abstract
たって均一に、且つ耐ナトリウム浸食性に優れた状態
で、強固に接合している高性能な接合層を得ることがで
きるナトリウム−硫黄電池のセラミックス製絶縁体と金
属部品との接合方法を提供する。 【解決手段】 ナトリウム−硫黄電池のセラミックス製
絶縁体とアルミニウム又はアルミニウム合金製部品との
間にAl−Si−Mg系接合材を介在させて、該接合材
を固相線温度以下に加熱し、且つ真空中にて加圧接合す
るにあたり、加圧力Y[kg/mm2]と加圧保持時間
X[min]とが、 0.0661X2−1.4593X+10.04≦Y≦
0.0473X2−1.2211X+11.72 (2
≦X≦12) を満足するようにした。
Description
黄電池のセラミックス製絶縁体と金属部品との接合方法
に関する。
るには、セラミックスと金属との間に接合材を介在させ
て該接合材を液相線温度以上まで昇温して加圧接合して
いたが、ナトリウム−硫黄電池におけるセラミックス製
絶縁体と金属製蓋体との接合などにおいては、接合材を
液相線温度以上の温度まで昇温、加圧して両者を接合し
ようとすると、接合材が接合界面の場合による濡れ易さ
の相違などにより接合界面全体にわたって均一に濡れ
ず、そのため接合界面の接合性能、特に耐ナトリウム浸
食性にバラツキを生じる原因となっていた。
材を固相線温度付近に昇温し、固相中に一部液相を発生
させた状態でセラミックスと金属とを加圧接合する方法
(特願平2−201808号参照)、さらに接合材の固
相線温度以下の加熱をして加圧接合する方法(特公平7
−33293号参照)を開発、提案した。しかしなが
ら、これらの接合方法による場合にはセラミックスと金
属との接合界面全体にわたって均一かつ強固に接合して
いる接合面が得られるものの、再現性において、強度の
低い接合体がしばしば得られるという問題点があり、こ
の点を考慮してさらに優れたセラミックスと金属との接
合方法の研究を進めてきた。
な従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、セラミックスと金属部材の接
合界面全体にわたって均一にかつ耐ナトリウム浸食性に
優れた状態で強固に接合している高性能な接合層を得る
ことができるナトリウム−硫黄電池のセラミックス製絶
縁体と金属部品との接合方法を提供するものである。
れば、ナトリウム−硫黄電池のセラミックス製絶縁体と
アルミニウム又はアルミニウム合金製部品との間にAl
−Si−Mg系接合材を介在させて、該接合材を固相線
温度以下に加熱し、且つ真空中にて加圧接合するにあた
り、加圧力Y[kg/mm2]と加圧保持時間X[mi
n]とが、 0.0661X2−1.4593X+10.04≦Y≦
0.0473X2−1.2211X+11.72 (2
≦X≦12) を満足するようにしたことを特徴とするナトリウム−硫
黄電池のセラミックス製絶縁体と金属部品との接合方法
が提供される。
絶縁体とAl−Si−Mg系接合材との接合界面が、化
学反応によるMgO+Al2O3の非晶質複合酸化物と結
晶質であるMgAl2O4(スピネル)により形成された
反応層で構成されていることが好ましい。
層において、結晶質であるMgAl2O4(スピネル)の
量よりもMgO+Al2O3の非晶質複合酸化物の量が多
いことが好ましい。
のセラミックス製絶縁体と金属部品との接合方法は、ナ
トリウム−硫黄電池のセラミックス製絶縁体とアルミニ
ウム又はアルミニウム合金製部品との間にAl−Si−
Mg系接合材を介在させて、該接合材を固相線温度以下
に加熱し、且つ真空中にて加圧接合するにあたり、加圧
力Y[kg/mm2]と加圧保持時間X[min]と
が、 0.0661X2−1.4593X+10.04≦Y≦
0.0473X2−1.2211X+11.72 (2
≦X≦12) を満足するようにしたものである。
絶縁体とAl−Si−Mg系接合材との接合界面が、化
学反応によるMgO+Al2O3の複合酸化物と結晶質で
あるMgAl2O4(スピネル)により形成された反応層
で構成されている。すなわち、元素の拡散による接合で
はなく、又、Mg元素による表面清浄化に基づく活性化
による接合でもなく、接合界面が化学反応による反応層
で構成されているため、セラミックス製絶縁体とAl−
Si−Mg系接合材との接合界面全体にわたって均一か
つ強固に接合している高性能な接合層を得ることができ
る。
ように接合材の固相線温度(T1)以下の温度まで昇温
された後、その温度を保持し、この状態で加圧接合が行
われ、その後自然冷却することにより接合層が形成され
る。これにより、接合温度が液相線温度より低いので、
接合材が液体状態となって流出することもなく、接合界
面全体にわたって均一に接合させることができる。
2O4(スピネル)を生成するため、真空であることが好
ましい。
圧保持時間を変化させることにより、MgO+Al2O3
の非晶質複合酸化物と結晶質であるMgAl2O4(スピ
ネル)の生成量及び化学反応により接合界面に生成され
る反応層の量が異なり、この量的な違いが接合部の強度
に大きく影響する。
たり、加圧力Y[kg/mm2]と加圧保持時間X[m
in]として、図4に示すように、 0.0661X2−1.4593X+10.04≦Y≦
0.0473X2−1.2211X+11.72 (2≦
X≦12) の範囲内(図4のB部)であることが最適であることが
判明した。
+10.04の場合(図4のA部)、非晶質複合酸化物
のみが形成され、またその形成も不均一となる。すなわ
ち、未反応部が多く存在し、接合部の強度が著しく低下
する。
11X+11.72(2≦X≦12)の場合(図4のC
部)、接合界面における化学反応がより進行しすぎて、
MgO+Al2O3の非晶質酸化物と結晶質であるスピネ
ル(MgAl2O4)の生成比率が、スピネル(MgAl
2O4)の方が多くなり、所々に金属Alと酸化物の接合
域が存在し、接合強度が低下する。
いて、結晶質であるMgAl2O4(スピネル)よりもM
gO+Al2O3の非晶質複合酸化物のほうが多いことが
好ましい。
する。図1は、本発明のナトリウム−硫黄電池の一例を
示す断面図である。また、図2は、図1における要部の
拡大断面図である。
β−アルミナからなる筒状のものであって、電槽8内を
ナトリウムが充填された内側の負極室5と硫黄が充填さ
れた陽極室6に区画するものである。前記固体電解質管
1の上端外周部にはα−アルミナからなるリング状をし
たセラミックス製絶縁体2が固着されている。
管1の正極端子8a間に下面を前記電槽8の上方の内鍔
9に支持させた状態で設けられて正負極間の絶縁が図ら
れている。尚、正極端子8aの内鍔9とセラミックス製
絶縁体2は、Al−Si−Mg系接合材4により密封接
合されるとともに、負極室5の内部にはアルミニウムよ
りなる負極端子管7が装着されている。
面にはアルミニウム又はアルミニウム合金などの金属製
の蓋体3が下面周縁をもって載置されていてセラミック
ス製絶縁体2と金属製の蓋体3とはAl−Si−Mg系
接合材4を介在させて、該接合材を固相線温度以下に加
熱し、且つ真空中にて所定の加圧力と加圧保持時間で加
圧接合される。
ックス製絶縁体2とAl−Si−Mg系接合材4との接
合界面が、化学反応によるMgO+Al2O3の複合酸化
物と結晶質であるMgAl2O4(スピネル)であって、
且つ接合界面の反応層において、結晶質であるMgAl
2O4(スピネル)の量よりもMgO+Al2O3の非晶質
複合酸化物の量が多く形成された反応層4bで接合する
ことができる。
は、接合材が溶けて液相を発生する以前の温度をいい、
例えば、前記接合材が88.5重量%のAl、10重量
%のSi、1.5重量%のMgを含有し、固相線温度
(T1)が約560℃である場合で、固相線温度(T1)
以下である約520〜560℃程度の範囲内で加圧接合
が行われることが好ましい。
度が10-3torr〜10-5torr以下であることが
好ましい。
条件としては、加圧力が5〜8kg/mm2、加圧保持
時間が4〜6分であることが好ましく、特に、加圧力が
6kg/mm2前後、加圧保持時間が4分程度であるこ
とがより好ましい。
明するが、本発明はこれらの実施例に限られるものでは
ない。
ミナからなるセラミックス製絶縁体とAl−Mn系合金
(A3003)からなる金属製蓋体とを、Al−Si−
Mg系合金(88.5wt%Al−10wt%Si−
1.5wt%Mg)である接合材を固相線温度である5
50℃に加熱し、且つ真空度が10-5torrの真空中
で、後掲の表1に示す加圧力と加圧保持時間で加圧接合
することによりそれぞれのサンプルを作製した。
いて、サンプルの接合部を約1μm以下に作製した超薄
片に、X線回折法(EDS)を用いて、超薄片の表面に
スピネル(MgAl2O4)の存在を確認した上で、オー
ジェ電子分光法により超薄片の表面の観察写真に基づい
て画像処理することにより、複合酸化物(Al2O3+M
gO)とスピネル(MgAl2O4)との反応層の面積比
を算出した。
(α−アルミナ)とAl−Mn系合金(A3003)と
の接合部に5mm/minの引張応力を加え、このとき
の接合強度の測定及び破断位置の観察を行った。以上の
結果を表1に示す。
施例1〜3、比較例1〜4と同一のサンプルを用いて、
430±5℃のNa溶液中に後掲の表2に示す時間で浸
漬後、サンプルの接合部におけるNa漏れ数を調べるこ
とにより、溶融ナトリウムに対する耐久性試験を行っ
た。以上の結果を表2に示す。
ウム−硫黄電池のセラミックス製絶縁体と金属部品との
接合方法は、セラミックスと金属部材の接合界面全体に
わたって均一に、且つ耐ナトリウム浸食性に優れた状態
で、強固に接合している高性能な接合層を再現性良く得
ることができる。
断面図である。
る。
係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
属製の蓋体、4…Al−Si−Mg系接合材、4b…反
応層、5…負極室、6…正極室、7…負極端子管、8…
電槽、8a…正極端子、9…内鍔。
Claims (3)
- 【請求項1】 ナトリウム−硫黄電池のセラミックス製
絶縁体とアルミニウム又はアルミニウム合金製部品との
間にAl−Si−Mg系接合材を介在させて、該接合材
を固相線温度以下に加熱し、且つ真空中にて加圧接合す
るにあたり、加圧力Y[kg/mm2]と加圧保持時間
X[min]とが、 0.0661X2−1.4593X+10.04≦Y≦
0.0473X2−1.2211X+11.72 (2
≦X≦12) を満足するようにしたことを特徴とするナトリウム−硫
黄電池のセラミックス製絶縁体と金属部品との接合方
法。 - 【請求項2】 セラミックス製絶縁体とAl−Si−M
g系接合材との接合界面が、化学反応によるMgO+A
l2O3の非晶質複合酸化物と結晶質であるMgAl2O4
(スピネル)により形成された反応層で構成されている
請求項1記載のナトリウム−硫黄電池のセラミックス製
絶縁体と金属部品との接合方法。 - 【請求項3】 接合界面の反応層において、結晶質であ
るMgAl2O4(スピネル)の量よりもMgO+Al2
O3の非晶質複合酸化物の量が多い請求項1又は2記載
のナトリウム−硫黄電池のセラミックス製絶縁体と金属
部品との接合方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09681597A JP3376242B2 (ja) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | ナトリウム−硫黄電池のセラミックス製絶縁体と金属部品との接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09681597A JP3376242B2 (ja) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | ナトリウム−硫黄電池のセラミックス製絶縁体と金属部品との接合方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10287480A true JPH10287480A (ja) | 1998-10-27 |
JP3376242B2 JP3376242B2 (ja) | 2003-02-10 |
Family
ID=14175093
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09681597A Expired - Lifetime JP3376242B2 (ja) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | ナトリウム−硫黄電池のセラミックス製絶縁体と金属部品との接合方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3376242B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001348281A (ja) * | 2000-06-02 | 2001-12-18 | Nhk Spring Co Ltd | 酸化物系セラミックスどうしまたは酸化物系セラミックスと金属の接合方法および接合体 |
CN113046584A (zh) * | 2021-03-11 | 2021-06-29 | 科曼车辆部件系统(苏州)有限公司 | 一种薄壁电池仓端板的制备方法 |
-
1997
- 1997-04-15 JP JP09681597A patent/JP3376242B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001348281A (ja) * | 2000-06-02 | 2001-12-18 | Nhk Spring Co Ltd | 酸化物系セラミックスどうしまたは酸化物系セラミックスと金属の接合方法および接合体 |
CN113046584A (zh) * | 2021-03-11 | 2021-06-29 | 科曼车辆部件系统(苏州)有限公司 | 一种薄壁电池仓端板的制备方法 |
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---|---|
JP3376242B2 (ja) | 2003-02-10 |
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