JPS59162184A - 酸化物系セラミツクスの接合方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明はセラミックスと金属の接合方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

セラミックスヲ種々の分野の材料に採用する場合、異積
材料である金属と接合して採用することが多い。その方
がセラミックスを単独で採用するよりも１強度や慎頼８
．等の面で、はるかに用途が拡大される。

さらに、セラミックス製品は初めから一体のものとして
成形製作することは困難であることが多い。このために
一部分的な製品同志を接着させて。

複雑な形状のものに仕上げる必要があり、セラミックス
同志、あるいはセラミックスと金属とを強固に接合させ
る方法の開発が望まれている。

従来、セラミックス間に接着材を介在させて高温加圧す
るいわゆるホットプレス接合法がセラミックスの接合方
法として一般的に行なわれているが、複雑な異形の部材
の接着は困難である。

また無機接着材も複数種類のものが開発されつつあり１
日本国内でも各種のものが製造市販されている。しかる
にこれらの無機接着材の多くは。

通常、シリカ−アルミナ、あるいはジルコニアを生原料
としており一耐熱性金有してはいるものの接着面をはが
すような力に対しては弱いという欠点がある。

またこのような無機接着材よｐも接合強度の筒い接合方
法として、ろう打法がある。セラミックス全ろう付けす
る条件としては、ろう材によって被接着物がぬれ、被接
合部材とろう材とが密集に接合することが必要であるが
、セラミックスとりわけ酸化物系セラミックスは安定で
あるため一般に溶融金属に対する親和性（いわゆるぬれ
性）が悪く、また各種の物質との反応性も低いために必
ずしも十分なろう付強度が得られないのが現状である。

〔発明の目的〕

本発明は前記問題点に鑑みなされたものであり、ＺｒＯ
２セラミックス等の酸化物を材料とするセラミックスと
、金属との接合方法に最適な接合方法を提供することを
目的とする。

〔発明の構成〕

本発明の酸化物系セラミックスの接合方法は。

不活性ガスと水素の混合雰囲気中でグロー放電を起こす
ことにより、陽極側に配した酸化物系セラミックスの表
面を金属に還元した後、この還元金属面に対して、接合
すべき金属を接合することを特徴とするものでアシ、セ
ラミックス側の接合面が既に酸化物から金属へ連続的に
金属化されているため、接合すべき金属との接合が極め
て容易となるものである。すなわち、金属面と金属面の
接合は、従来から存在するろう材等全そのまま使用する
接合方法で十分に行なわれ、従来必要であった各種のメ
タライズ処理等が不要で必ると共にメタライズ処理に帰
因する。欠陥の発生等の問題が全く生じないものである
。

酸化物系セラ、ミックスにはＺｒ、０２セラミツクス。

Ａ　１１２０３セラミツクス等の種々のものが存し１本
発明はこれらいずれのものにも実施できる。

本発明者らは酸化物系セラミックの表面を連続的に金属
化させるべく研究を重ねた結果−１０−”ｔｏｒｒ〜ｌ
　Ｏ−”　ｔｏｒｒ程度の不活性ガス雰囲気中でグロー
放電を行ない、この雰囲気中に酸化物系セラミック表面
を曝した後、雰囲気中に水素ガス″ｆ：導入して雰囲気
を不活性ガスと水素ガスの混合雰囲気とし、さらにグロ
ー放ｔを続けることで該セラミック体の表面が原子状に
解離した水素によって還元され金属化することを見出し
た。

本発明はこの還元作用を利用してなされたもめである。

すなわち本発明の構成音さらに詳しく説明すると、真空
に近い状態で不活性雰囲気上任意に制御できる容器内に
おいて、酸化物セラミック体を陰極としＩＩ極との間に
高周波の高電圧を印加してグロー放電全発生させ、この
雰囲気中に該セラミック体を曝した後雰囲気中に水素ガ
スを導入して不活性ガスと水素ガスの混合雰囲気として
さらにグロー放ｔＶ続けることにより、セラミックスの
表面を金属に還元した後金属と接合するものである。

以下１本発明の作用について説明する。本発明において
は酸化物系セラミック部材を陰極とし。

不活性ガスで１０−２〜１０”−”　ｔｏｒｒ　Ｋ調整
した容器中で次に示す操作を行なえば良い。まず高周波
の高電圧を両極間に印加させてグロー放電を発生させ−
イオン化した不活性ガスをセラミック部材の陰極面へ衝
突させる。このようにすると該セラミック部材表面に吸
着している各種酸化物からなる膜が破壊され一清浄な酸
化物面が露出すると共に衝撃を受は格子欠陥が増大し活
性になると共にセラミック部材表面は不活性ガスイオン
の衝撃を受は衣層部の温度が上昇する。次いで雰囲気中
に水素ガスを導入し雰囲気を不活性ガスと水素との混合
ガス雰囲気として、さらにグロー放ｔを続ける。すると
、不活性ガスイオンによる衝撃力は除々に低下していく
が一一方温度が上昇し、かつ活性なセラミック部材表面
は、グロー放電により原子状の水素を含むプラズマ気体
によって還元され、金属化される。金属化されたセラミ
ック部材表面の一部は金属水素化物となるが、この金属
水素化物は接合時に何ら害はない。以上の操作によって
接合に適する優れた金属面が、短時間にセラミック部材
表面に形成される。

次に１本発明の一実施例について図に従って更に詳しく
説明する。

真空ポンプｌによって真空槽２の内部を真空吸引ダクト
３を通して、真空度１０−’ｔｏｒｒ以上の高真空にし
た後、不活性ガス注入管４から高純度不活性ガス５であ
るアルゴンガスを注入して真空槽内の圧力を５　Ｘ　Ｉ
　Ｏ−”　ｔｏｒｒ　ｔｉｃ、調整する。

真空槽内には、ターゲット陰極６に貼９つけられた被処
理体である酸化物系セラミックス部材７と対極である基
盤８があり、尚周波電源９　ｉｏＨにすると両極の間に
グロー放電が発生しイオン化した不活性ガスが陰極表面
に衝突′する。はじめに。

不活性ガスのみの雰囲気中でグロー放電を行ないその後
、水素ガス注入管ｌＯから高純度水素ガス１１を真空槽
内へ導入し混合ガス雰囲気としてグロー放電を続ける。

また、真空槽２内の圧力は真空ポンプｌ側の吸引力と水
素および不活性ガス注入量を制御することにより所定の
圧力に維持される。真空槽２内の不純物（＠極６表面か
ら出る水蒸気、ガス等）や混合ガスを槽外に排出し、槽
内の純度低下を防ぐようになっている。

本実施例においては、陰極側の被処理体セラミックス７
に、酸化物系セラミックーとして部分安定化ジルコニア
セラミック焼結体（Ｚｒ　０２　３ｍ　ｏ１％Ｙ２０３
　）の１に径５　Ｑ　ｉ＋ｍ　５ｚｆ　Ｘ厚さ５ｎの円
板を用いた。高周波電源は５００ｗの高周波（周波数１
３、５６　ＭＨｚ　）電力により、アルコンガス雰囲気
中でのダロー放″に’ｉｌＯ分間行なった後、水素とア
ルコンガス混合雰囲気（容址比水素２／アルゴンｌ）中
でグロー放電を３０分処理會行なった。

以上の処理における酸化物系セラミックス部材表面に形
成されるＺｒ金属ノーは、下層のＺｒ（ｈｌｍに一体的
に連続し、ている。このように形成されたＺｒ金属面に
対して、接合すべき金属であるステンレス鋼（ＳＵＳ３
０４）板を接合した接合は。

金属Ｚｒ接合用のＺｒ−５ｗｔ％Ｂｅろう材等を使用し
たが、この従来の接合方法で十分に接合できた。一方、
」：記処理を行なわないものは全く接合できなかった。

よって、水沫によれば還元されたＺｒ金属層とＺｒ０２
Ｒ４との前記一体性と相俟って、ｚｒ０２セラミックは
金属と容易に接合できるものである。

〔発明の効果〕

本発明の酸化物系セラミックス接合方法によれば、酸化
物系セラミックスの接合面が連続的に金属化され金属と
の接合が極めて容易な接合方法全提供できるものでおる
１、

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を説明するための装置の縦断面概
略図である。 １・・・真空槽、５・・・不活性ガス、７・・・酸化物
系セラミックス部材、】１・・・水素ガス。 代理人　　鵜　沼　辰　之 （ほか２名） ［

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　金属部材と酸化物系セラミック部材とを接合
   する方法において、接合すべき酸化物系セラミックス部
   材を真空又は不活性雰囲気を任意に制御できる容器内に
   入れ、該酸化物系セラミック部材を陰極とし陽極との間
   に高周波の高電圧を印加してグロー放′ｔｊＬヲ発生さ
   せ、この雰囲気中に該酸化物系セラミック部材ヲ曝した
   後、雰囲気中に水素ガスを導入して不活性ガスと水素ガ
   スの混合雰囲気とし、さらにグロー放電を続けることで
   酸化物系セラミックス部材の表面を金属に還元した後。 金棒と接合することを特徴とするセラミックと金属の接
   合法。 （２、特許請求の範囲第１項において酸化物系セラ、ミ
   ックス部材がＺｒＯ２セラミックス部材である酸化物系
   セラミックスの接合方法。