JPS5895672A - セラミツクスと金属との接合方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセラミックスと金属との接合方法に謁するもの
′ｅＴｏる。

セラミックスと金属とをろう付けする場合、材質Ｏ違い
によるろう材とセラミックスのぬれ性、なじみ性が悪い
九め、Ｉ！来十分な後金強度を有する接合体が得られな
かりえ。

従来０４２２ツクスと金属とのろう付けに関する技術と
しては、４Ｉ会ＩＩ！５ｓ−ｓ７ｓ＜１号（構成要素の
高温組立てを行う方法、発明者二ポール・ビカール）に
一部触れられているように。

ＮａＦ等のハロゲン化物の雰囲気中でろう材（鎖ろう）
を用いてろう付けを行うことにより被接倉面Ｏ清浄化を
はか夛ながもろう材で接合するというものかあっ九、こ
の場合被接合面の清浄化が十分性われるが、ぬれ性の改
棗が十分とは言えず　ｓ足ｅ＊着強度が得難いという欠
点があり九。

を九一般にはこの種のものとして、ＭＯＩ　Ｗ　％など
を中間層にするテレ７ンケノ法などの耐着技術が実用化
されている。ζＯものも封着等の気密性を上げる上では
有効な手段と考えられるが、接合強度という面では十分
なものとはいい難かつ友。

本発明の目的は、セラミックスと金属とのぬれ性を改善
し、しかもセラミックス表面に活性の高い金属粉を導入
することによって連続的に金属相を形成し、相手金属と
の接合力を増大し、強度の高い、そして信−性の高い接
合体を得る丸めの竜う建ツノケ金属との接合方法を提供
することにある。

本発明は、セラミックスの被接合面にチタン酸鋼の被膜
を形成し、該被膜上に熱分解によって活性な金属を生成
する化合物を塗布処理し先後、該セラミックスの前記処
理面と金属の被接合面とを圧接し拡散処理することを特
徴とするセラミックスと金属との接合方法である。

さらに、本発明は、セラずツクスの被接合面にチタン酸
鋼の被膜を形成し、該被膜上に熱分解によって活性な金
属を生成する化合物を塗布し九稜、１，０００℃以上に
加熱処理し、ついで肢セラミックスの前記処理面と金属
の被接合面とをろう付けすることを特徴とするセラミッ
ク客金属との接合方法である。

本発明方法において用いられるセラミックスとしては、
その融点が１，１００’Ｃ以上であれば酸化物系セラ２
ツクスでも喪く、非酸化物系のセラミックスはその表面
を一層だけ酸化処理しておけば全ての系に適用できる。

このようなものとして１例えば窒化珪素、炭化珪素、ア
ルミナおよびジルコニアなどが挙ぜられる。セラきツク
スは通常の方法において焼結した焼結体が使用でき、そ
の形状等によって限定されない。

接合すべき相手金属は、使用するセラミックスに類似し
良熱膨張率を有するもので、例えばステンレス、鋳鉄、
白金およびパラジウムなどが使用できる。

チタン酸鋼（ＣｕｚＯ＊　Ｃｕ１Ｏｅ　Ｔｉ０１）は、
セラミックスに対するぬれ性が喪〈、高温で解離する銅
が活性の高い金属を固溶して連続的な金属相となりて、
相手金属との接合力を増すものである。このチタン酸鋼
をセラミックスの被接合面に被膜として形成するＫｔｉ
、セラミックスの被接合面にチタン酸鋼な水、アルコー
ル、カルバトールなどとともにペースト状にして塗布し
た後、　１．Ｏ５＠ｍｌ：にて加熱溶融して被膜を形成
する。

＆お、チタン酸鋼はセラミックスの表面に極く薄＜（１
ばらＫ）塗布するだけで表面を拡散して覆ってしまうの
で微量で良い。

活性金属を生成する化合物は、微細に粉砕し九状麿で例
えｄカルバトールなどとともに、ペースト状にして適用
されるもので、ｃｏで還元される自由エネルギーをもつ
金属でシ為り酸塩を形成する化合物ならいかなるもので
もよい０例えば酸化されないシ為つ酸塩例としてシ為り
酸ニッケル、シ晶つ酸コバルトなどを単体あるいは温舎
物として用いることができる。これら化合倫社、熱分解
によって活性の高い金属を粉末状に生成し、この金属を
焼結時にチタン酸鋼がら解離して生成される銅と固溶せ
しめるものである。この化合物を用いれば、耐熱性の優
れた接合体を得ることができる。

チタン酸鋼および上記化合物によって表面処理したセラ
ミックスに金属を接合するには、拡散処ＩＩま九紘ろう
付けによりて行う、拡散処瀧ａ％使用する材質および化
合物によって異なるが、セラミックスと金属との各々の
被接合面を央き合わせて圧接した状態で、上記化合物が
分解して生じ九活性金属が焼結の際相手金属と結合する
ような高温１例えばシ＆り酸ニッケルでは１，０００℃
まで昇温し、一定時間保持して行われる。

一方、ろう付けする場合に＃′ｉ、その前熟思としてセ
ラミックスを加熱処理する。すなわち、まず表面処理し
たセラミックスを、必要なら不活性ガス例えばアルゴン
、ヘリウムおよヒチッ素ガスなどまたは真空中で、上記
化合物を熱分解させながら昇温し、さらに１０００Ｃ以
上に加熱してチタン酸鋼を解離せしめ、化合物の熱分解
によって生じた活性金属とチタン酸鋼が解離して生成し
丸鋼を固溶させる。活性金属錘は。

ｆ４４１ｆｄシ為つ酸ニッケルではニッケル、シ為り酸
コバルトではコバルトである。

このように表−処理し九セラ（ツクスをろう材をＭ％ｌ
Ａて金属とろう付社する。このろう材社。

接金すべａＳＳ金金属よって選択されるもので、例えば
銀ろう、銅ろう、真・―ろうおよび金ろう倉どが使用で
自為、ｔえ、必要ならろう付は時に７ラツタスを用いて
もよい、このフラックス紘％使用するろう材によりて選
択される。ろう付社条件は、Ｉ！用するろう材によりで
異なるが、例え紘銀ろうＯ場会ｌｌ１ｌ＆述する実施例
のような東件で行う。

このような拡散魁曹およびろう付けＫよりて、嵐好１ｓ
合強度を有するセラ建ツクスと金属と０１１合体を畳み
ことができる。

以下、ＩＩ施例を挙けて本発明をさらに具体的に説明す
る。

実施例１ 第１図に示すようにセラミック製ターボローターのシャ
フトの接合を想定して、１ｉ１５■の窒化珪素製の丸棒
１０先端をテーパー状に加工して被振合ＩＩ２とし、被
接合部２０表表面チタン酸剤ペーストを塗布して１，１
０１ｔｌ：に空気中で加熱し、チタン鍛鋼を溶融させて
チタ７酸銅の被膜墨を形成しえ、ついでこＯＪ：Ｋｌ１
ＭＫ粉砕し九シ島つ酸ニッケルをカルバトール中に分散
させ九ペーストを塗布して％シ為つ酸ニッケル層４を形
成し良。

一方ＪＩ８（ｆｉ本工業規格）　８Ｕ８　！１０８（Ｎ
ｉ２５１Ｇ、Ｃｒ２Ｏ引＠）ＰｅＯステンレス）の丸棒
５を逆テーパー状に加工して被接合部６管形威し、この
中へ前記表面にり為つ酸ニッケルを塗布し九窒化珪素貴
Ｏ丸棒１０被接合部２を挿入し、アルゴン中７０６℃で
一度２０分間保時後、丸棒１，５０両端から５１１Ｆの
荷重をかけ１，０００　Ｃ迄昇温し。

３０分間保持した。

徐冷後、ねじＪ２）ルクによる破壊強度を測定しえ、そ
の値は、５個のサンプルの平均値で１１５−・ｍの強度
を示した。

実施例２ 第２ＥＫ示すように、・モルｌＧのスピネルを添加して
焼結し友窒化珪素を１５ＸＩＳＸＳｓｍＯ角秋に成形し
て宵ツカーバッド１１とし、このｌ５ＸＩＳ■Ｏ被螢金
ｍｌ　２に実施例１と同じチタン酸銅皺膜１ｓを形威し
え、この上にシ慕つ酸ニッケルのペーストを塗布してシ
具り酸ニッｔ＆層１４を形威し、ついでアルゴン中、４
００℃でシムウ酸ニッケルを熱分解＠５１ａｏｏ℃にＩ
ＩＡ熱しえ。

冷却後、鋳鉄ＳＯ四ツカーアーム１５を銀ろう（銀一端
一！ンガン系）でホン酸系の７２ツタスを用いて、処理
し九■ツカーバッド１１の被接合部１２にろう付けした
。第２図中、１６は銀ろう層を示す。

この接着ｌｌｌ０せん断破壊強度を測定し九ところ、！
Ｌ２）７０強度を有し良。

以上の例はターｌロータのシャ７）、および闘ツカーア
ー人のパッドの接合を想定し良実施例であるが１本発明
方法紘、この応用に限り九もので社ない、を死線着部の
耐熱性が要求される部位への応用につｉては、シ纂つ酸
ニッケル、シ晶り酸コバルトの両者を混合し九ベースト
を用いてその８的を達することができる。

以上説明したような本発明方法によれば１次のような効
果を奏する。

（１）　　セランツクスと金属とｏ＊ｗａｅ接着が可能
Ｋｅる。

（りパラツキの少ないＳａｔ性の高％ｆｋＩＩ着が可能
になる。

（８）　　従来のようＫＭＯ，Ｗ等Ｏ高価な元素を用い
る必要がない。

（４）熱分解後活性な金属肴を生成するシ凰つ酸塩（化
金物）を用いる仁とによシ、耐熱性に優れ大接合体を得
る仁とかで龜る。

また１本発明方法は、単ＫＩＩ着だけでなく新着にも適
用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図線本発明方法によって得た接金体を示す一部切欠
きした正面図。 第２図は本発明方法によって得喪他の接合体を示す正面
図である。 図中。 １−窒化珪素製丸棒 ２−・窒化珪素側九律Ｏ彼接合部 墨−・チタン酸銅被膜 ４−シ＆豐酸ニッケル層（分解後のニッケル層）５−ス
テンレス製丸棒 ６−ステンレス製丸棒の被接合部 特許出願人　　　ト曹夕自動車工業株式会社ｌＷＪ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ０）　セラ建ツタスＯ普接金面にチタン鍛鋼の被膜を形
   成し、該被膜上に熱分解によって活性な金属を生成する
   化合物を塗布処理し良後。 該竜ツ建ツタスＯ前記鵡理面と金属の被接合面とを圧接
   し拡散熟思することを特徴とする竜フォックスと金属と
   ０１１合方法。 体）　セラミックスＯ砿接舎画にチタン酸鎖Ｏ被膜を形
   成し、該被膜上に熱分解によりて活性な金属を生成する
   化合物を塗布し九後１．Ｇｏ。 ℃以上ＫＪｍ熱旭■し、ついで該セラミックスＯ曽配Ｊ
   ｌａ運画と金属の被接合面とをろう付けすることを特徴
   とするセラミックスと金属とＯＩＩ会方法。