JPS5864283A - Method of bonding ceramics and metal - Google Patents
Method of bonding ceramics and metalInfo
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- JPS5864283A JPS5864283A JP16334181A JP16334181A JPS5864283A JP S5864283 A JPS5864283 A JP S5864283A JP 16334181 A JP16334181 A JP 16334181A JP 16334181 A JP16334181 A JP 16334181A JP S5864283 A JPS5864283 A JP S5864283A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、セラミックスと金属の接合方法に関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for joining ceramics and metal.
近年、セラミックスは、その耐熱性ゆえ1:、各方向で
利用されてきており、金属との併用もかなり行なわれて
いる。In recent years, ceramics have been used in various directions due to their heat resistance, and are often used in combination with metals.
しかしながら、セラミックス部材と金属部材とは、S接
により接合することもできるが1両者(セラミックスと
金属)の熱特性、具体的には、熱膨張率および熱伝導率
等にかなりの差異があるため、たとえば、高温時の使用
において、また急加熱働急冷却される条件下での使用1
二おいて、両者からなる接合物の接合性が低下し、耐久
性の点で満足のいくものでなかった。However, although ceramic members and metal members can be joined by S-welding, there is a considerable difference in the thermal properties of the two (ceramics and metal), specifically, the coefficient of thermal expansion and thermal conductivity. For example, when used at high temperatures or under conditions of rapid heating and rapid cooling 1
Secondly, the bonding properties of the bonded product made of the two deteriorated, and the durability was unsatisfactory.
金属の接合方法を提供することにある。The object of the present invention is to provide a method for joining metals.
本発明の接合方法は、チタン酸アル<=ラム(AI 、
Ti0−と珪化毫すプデ:/ (Mo3i 、 )の粉
末にムl、〒1およびM4末の1種または2Il以りを
、会費C二応じて有機バインダーとともぽ二、添加混合
して得られるペースト状の接着剤な、セラミックスの接
合すべき表面に塗布し、還元ys気中L:て1500℃
の温度でsO〜500分閣加熱処履した後、得られた接
着剤層表面に金属を溶接等により接合することを特徴と
するものである。The bonding method of the present invention uses aluminum titanate (AI,
Ti0- and silicified Pude: / (Mo3i, ) obtained by adding and mixing one or more of the powders 1 and 2I with an organic binder according to the membership fee C2. A paste-like adhesive is applied to the surfaces of the ceramics to be bonded, and reduced in air at 1500°C.
The method is characterized in that after heat treatment is performed at a temperature of sO to 500 minutes, a metal is bonded to the surface of the obtained adhesive layer by welding or the like.
すなわち、セラミックス部材の金属fs材と接合スべき
部分−二、セラミックスと金属の中間的な熱特性を有す
る接着剤層を形成し、得られた接着剤層上に通常の接合
手段、たとえば、溶接。That is, the part of the ceramic member to be joined with the metal fs material - 2. An adhesive layer having intermediate thermal properties between ceramics and metal is formed, and then a normal joining means such as welding is applied on the obtained adhesive layer. .
ハンダまたはろう付けなどg:エリ金属部材を接合させ
ることな特徴とするものである。Soldering, brazing, etc.g: It is characterized by joining metal parts.
こうして得られるセラミックスと金属との接合物の断i
it模式的に示したのが図である。図において、1はセ
ラミックス部材、2は金属部材であり、5は本発明に係
る接着剤層モして4は溶接などの接合層である。さらに
詳しく云えば、セラミックス部材1の最浅向にはセラミ
ックスとMo810mおよびAl 、Ti0iとからな
る含浸共晶層1aが形成され、この含浸共晶層tllに
主としてMo31mおよびAI 、’rio、からなる
接着剤眉墨が形成されている。すなわち、セラミックス
部材1と金属部材2との間に1両者1.2の中間的な特
性を有する層、具体的−二は、接着剤層5が形成され、
そしてこの接着剤層5とセラミック層1との間にも1両
者1.5の中間的なこのよう≦;、接合すべきセラミッ
ク部材1と金属部材lとの閾に、セラミックスと金属の
中間的な特性を有する層が、段階的に存在しているので
ある。A cross section of the ceramic-metal bond obtained in this way
The figure shows it schematically. In the figure, 1 is a ceramic member, 2 is a metal member, 5 is an adhesive layer according to the present invention, and 4 is a bonding layer such as a welding layer. More specifically, an impregnated eutectic layer 1a made of ceramics, Mo810m, Al, and Ti0i is formed in the shallowest direction of the ceramic member 1, and this impregnated eutectic layer tll mainly consists of Mo31m, AI, and 'rio. Glue eyebrow ink is formed. That is, between the ceramic member 1 and the metal member 2, a layer having intermediate characteristics of 1 and 1.2, specifically, an adhesive layer 5 is formed,
Also, between the adhesive layer 5 and the ceramic layer 1, there is an intermediate value of 1 and 1.5. Layers with different characteristics exist in stages.
本発明による方法は、特鑑二窒化珪素(SimN、)か
らなるセラミックg=対して良好≦二連用される。The method according to the invention is used twice for ceramics made of silicon dinitride (SimN).
壕だ、塗有し轟くするため6二、微粉状の接着剤はペー
スト状とされるのであるが、七の際に使用される有機バ
インダーとしては、エチレングリコール、ポリビニルア
ルコールまたはパラフィンなどが挙げられる。有機バイ
ンダーは、必ずしも必要ではなく、接着剤は粉末のまま
用いてもよいし、また水中有機溶剤でペースト状として
もよい。また、塗布後の加熱を1述の条件に限定したの
1、セラミック部材の最浅iiiに含浸共晶層を形成さ
せるためである。なお、還元雰囲気としては、水嵩−水
蒸気または水蒸気が好ましい。The fine powder adhesive is made into a paste because it makes a loud noise when applied, but organic binders used in the process include ethylene glycol, polyvinyl alcohol, or paraffin. . The organic binder is not necessarily required, and the adhesive may be used as a powder, or may be made into a paste using an organic solvent in water. The reason why the heating after coating was limited to the conditions described above is to form an impregnated eutectic layer at the shallowest depth iii of the ceramic member. Note that the reducing atmosphere is preferably water-steam or water vapor.
以下、本発明を実施例に従って詳aに説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in detail according to examples.
実施例1
それぞれ250メツシユ以下の粉末状とされた、ム1.
TIQ、 203 f、 MoSi、 170 t、
M。Example 1 Mums 1.
TIQ, 203 f, MoSi, 170 t,
M.
81t、ム1111Fおよび’i’i 23 Fからな
る混合物に、エチレングリコールbatお工ヒ少量の水
を添加してペースト状とする。得られたペースト状生成
愉を、セラミックS#とじてのss lN4 II粘結
体金属接合部に塗布し、Hz H*0雰園気中にて、2
000℃の温度で、5時間加熱する。その結果、1述の
断函構造(図参II)を有するセラミック部材1および
接着剤層3が得られた。A small amount of water is added to a mixture of 81t, Mu 1111F and 'i'i 23F using an ethylene glycol bat to form a paste. The obtained paste-like product was applied to the SS lN4 II caking metal joint as a ceramic S#, and heated for 2 hours in a Hz H*0 atmosphere.
Heat at a temperature of 000° C. for 5 hours. As a result, the ceramic member 1 and adhesive layer 3 having the above-mentioned cut-box structure (see Figure II) were obtained.
次に、この接着剤層3表面に、金属Al材としての鉄な
溶接により接合して、接合物(Net)を得た。Next, a metal Al material was bonded to the surface of the adhesive layer 3 by iron welding to obtain a bonded product (Net).
実施例2
セラミックス部材として、Bi、N、 *結体に代えて
5tatII!用する以外、実施1’l11と同様にし
て、接合物(No2i得た。Example 2 As a ceramic member, Bi, N, *5 tat II instead of solid body! A bonded product (No. 2i) was obtained in the same manner as in Example 1'11, except that
実施例5
金属部材として、鉄(二代えてアルミニウム合金を使用
する以外、実施例1と同$ 4:、 して接合物(No
5 )を得た。Example 5 As a metal member, a bonded product (No.
5) was obtained.
実施例4
ム1.〒itたはl&&Iなそれぞれ単独で使用する以
外、実施例1と同様Cして、接合物(No4m。Example 4 Mu1. A bonded product (No. 4m) was prepared in the same manner as in Example 1 except that 〒it or 1&&I was used alone.
4b、4g)を得た。4b, 4g) was obtained.
実施例5
有機バインダーとして、エチレングリコールに代えてボ
ッビニルアルコールまたはノ(フッインを使用する以外
、実施例1と同様−二して、接合物(No sa、 5
b )*得た。Example 5 The same as in Example 1 was used except that bobbinyl alcohol or Nosa was used as the organic binder instead of ethylene glycol.
b) *obtained.
実施例6
加熱Jl&場条件のうち、雰囲気を水蒸気雰囲気に代え
る以外、実施例1と同様にして、接合物(No 6 )
を得た。Example 6 A bonded product (No. 6) was prepared in the same manner as in Example 1 except that the atmosphere was changed to a steam atmosphere among the heating Jl & field conditions.
I got it.
実施例7 加熱条件のうち、加熱温度として、1500℃。Example 7 Among the heating conditions, the heating temperature was 1500°C.
2500℃、3000℃を採用する以外、実施例1とF
li31mにして、接合物(No 7m、 7b、 7
c ) f得た。Example 1 and F except for adopting 2500°C and 3000°C
The li is 31m, and the joints (No. 7m, 7b, 7
c) Got f.
実施例a
加熱−条件のうち、保持時間として、50分、1時間ま
たは8時間を採用する以外、実細例1と同様にして接合
物(No 8a、 ah、Bc )を得た。Example a A bonded product (No. 8a, ah, Bc) was obtained in the same manner as in Detailed Example 1, except that among the heating conditions, the holding time was 50 minutes, 1 hour, or 8 hours.
実施例!
接合手段として、溶接g二枚えて、ろう付けまたはハン
ダ付けを採用する以外、実施f’!itと同様l二して
、接合物(No 9m、 ?b ) 1に得り。Example! As a joining method, welding (g) and brazing or soldering (f'!) Do the same as it and get the joint (No. 9m, ?b) 1.
こうして得られた各接合物について、耐熱性、特に接合
部における耐熱性を調べるために、&)高温強度試験お
よびb)高温低温サイクル強直試験を行なった。この場
合、前者&)については、1400℃にて50時間保持
した後、また後書b)シ一ついては、1408℃にて1
時間そして40℃にて1時間保持することに5回繰返し
た後、それぞれ引張り強さを測定することにより、評価
した。For each of the thus obtained bonded products, a high temperature strength test and b) a high temperature and low temperature cycle stiffness test were conducted in order to examine the heat resistance, particularly the heat resistance at the joint. In this case, for the former &), after holding at 1400℃ for 50 hours, and for the latter b), after holding at 1408℃
After repeating 5 times of holding at 40° C. for 1 hour, the tensile strength was measured and evaluated.
その着果を下記表C=示す。なお、対照の接合物(対j
f11)として、表向処理されていないセラミック部材
を用いて得られた接合物を採用し、その結果も表に併起
した。The fruit set is shown in Table C= below. In addition, the control conjugate (vs. j
As f11), a bonded product obtained using a ceramic member that was not subjected to surface treatment was used, and the results also appeared in the table.
上記表かられかるよう感=、本発明方法により得られた
接合物は、すべて従来の接合物(対照1)直;比して、
両試験において、優れた結果を示している。From the table above, it can be seen that all the bonded products obtained by the method of the present invention were as compared to the conventional bonded product (Control 1);
Excellent results have been shown in both tests.
なお、実施例においては、セラミックス部材として、g
iN、、 81Cなど珪素含有物な便用した例な示した
が、本発明は他のセラばツク部材、たとえと、BN、T
iB、にも適用できる。また、金属部材としても、F・
、 At合金だけについて示したが、その他Fe合金や
他の金属、たとえば、C%1゜Ni、ムL Zm、Cd
、 Ti、 Cr、 Ag、 Auもしく’mptまた
はこれらの合金など(=も有効であった。In addition, in the examples, as the ceramic member, g
Although examples have been shown in which silicon-containing materials such as iN, .
It can also be applied to iB. Also, as a metal member, F.
, Although only At alloys are shown, other Fe alloys and other metals, such as C%1°Ni, MuLZm, Cd
, Ti, Cr, Ag, Au or 'mpt or alloys thereof (= were also effective.
以上の如く、本発明の接合方法墓二よれば、金属と接合
子べきセラミック表両な変性して、該表向にセラきツク
および金属の中間的熱特性な有する層を構成し得たこと
から、セラミックと金属との熱特性の着しい相違f:該
層により吸収し得るため、耐熱性の点で非常に優れた接
合物な得ることができ、信頼性を向丘せしめることがで
きる。具体的には、高温使用において、また急加熱およ
び/または急冷却において、#In有効テある。また、
最終的には、セラミックスと金属との接合は連接など通
常の接合手段により行ないつるため、広範−の金属に対
して応用できる。さらに、本発明に係る接着剤は、有機
バインダー等を加えてペースト状とすることにより、表
−処lすべきセラミックスに均一に、かつ、迅速1:麹
布することができる。As described above, according to the bonding method of the present invention, the surfaces of metal and ceramic can be modified to form a layer having thermal properties intermediate between those of ceramic and metal. Since the significant difference in thermal properties between ceramic and metal can be absorbed by the layer, a bonded product with excellent heat resistance can be obtained, and reliability can be improved. Specifically, #In is effective in high-temperature use and in rapid heating and/or rapid cooling. Also,
Finally, since the ceramic and metal are joined by common joining means such as connection, it can be applied to a wide range of metals. Further, the adhesive according to the present invention can be uniformly and quickly applied to ceramics to be surface-treated by adding an organic binder or the like to form a paste.
毛図劇の簡単な1i191
鵬は、本発明により得られた接合物の接合部近傍を示す
模式断−図、
を表わす。1i191 Peng is a simple cross-sectional view showing the vicinity of the joint of the bonded product obtained according to the present invention.
1・・・セラミックス部材 2・・・金属II# 5・・・接着鋼層 4・・・接合層1...Ceramics member 2...Metal II# 5... Adhesive steel layer 4...Joining layer
Claims (1)
リブデン(□8i、)の粉末にムl、Tis?よびMO
場末の1種または2種以h4を添加してなる混合粉末に
必要に応じて有機バインダーを混合して得られるペース
ト状の接着剤を、セラミックスの接合すべき表向に塗布
し、還元雰囲気中にて・tsoo℃以1の温度で50〜
500分間加熱旭環した後、得られた接着剤層表向に金
属kfII接等i二より接合することな特徴とするセラ
ミックスと金属の接合方法。Tis? Call and M.O.
A paste-like adhesive obtained by mixing an organic binder as necessary with a mixed powder made by adding one or more types of H4 is applied to the surfaces of the ceramics to be bonded, and the paste is applied in a reducing atmosphere. At a temperature of 1° below 50°C
A method for joining ceramics and metal, characterized in that after heating for 500 minutes, the surface of the obtained adhesive layer is joined by metal kfII contact.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16334181A JPS5864283A (en) | 1981-10-13 | 1981-10-13 | Method of bonding ceramics and metal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16334181A JPS5864283A (en) | 1981-10-13 | 1981-10-13 | Method of bonding ceramics and metal |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5864283A true JPS5864283A (en) | 1983-04-16 |
Family
ID=15772023
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16334181A Pending JPS5864283A (en) | 1981-10-13 | 1981-10-13 | Method of bonding ceramics and metal |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5864283A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01148762A (en) * | 1987-12-05 | 1989-06-12 | Shinko Electric Ind Co Ltd | Method for joining metal body to ceramic and joined body |
CN108546095A (en) * | 2018-05-23 | 2018-09-18 | 广东工业大学 | A kind of method that oxide ceramics is welded to connect with metal |
-
1981
- 1981-10-13 JP JP16334181A patent/JPS5864283A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01148762A (en) * | 1987-12-05 | 1989-06-12 | Shinko Electric Ind Co Ltd | Method for joining metal body to ceramic and joined body |
CN108546095A (en) * | 2018-05-23 | 2018-09-18 | 广东工业大学 | A kind of method that oxide ceramics is welded to connect with metal |
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