JPS59182282A - セラミックと金属または合金の接合方法 - 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】 （イ）技術分野 本発明は通常接合が困難なセラミックと金属または合金
とを容易に接合する方法に関するものである。

（ロ）技術背景 セラミックはその優れた特性によって、種々の用途に用
いられているが、最近は特に耐熱構造用材料として注目
され、従来からの酸化物のみでなく、窒化物、炭化物あ
るいはこれらの固溶体等の開発が進められている。

ところで、これらの材料の応用にあたって、金属との接
合が不可欠の場合も多く、従来から種々の方法が提案さ
れている。すなわち、セラミック表面をメタライズ後、
金属をロウ付【プする方法、セラミックと金属とを拡散
接合する方法等が知られている。

しかしながら、セラミックと金属との熱膨張率の差が大
きいと接合が困難であり、また特に窒化物、炭化物では
メタライスが難しいなどの問題もあって、セラミックと
金属との接合は酸化物セラミックで限られた相手金属材
を対象に行なわれているにすぎない。

（ハ）発明の開示 本発明者らは、これらの問題点を解決すべくセラミック
と金属または合金との接合方法を種々検討し、接合され
るセラミック、金属または合金と同一組成を主たる成分
とする２相混合層を両者の間に介在させて加圧昇温する
ことによって、容易にセラミックと金属または合金（以
下単に金属と略称づ−る）の強固な接合が達成されるこ
とを見出したものである。すなわち、セラミックと金属
の間に中間層としてセラミックと金属の混合体を形成し
、セラミックと金属の接合を’ｒ’！＝成するために、
あらかじめセラミック粉末と金属粉末さらに必要によっ
て第３成分粉末からなる混合粉末を作成し、粉末状態の
まま、あるいは加圧焼結後、セラミックと金属にはさみ
込み、加圧昇温するものである。

本発明によって、従来接合が困難とされた金属とセラミ
ックの組み合わせであっても容易に接合できるのは、１
つには極めて反応性に乏しい金属とセラミックの組み合
わせの場合、混合層からなる介在層が加圧昇温によって
中間層中の金属と接合体金属との焼結接合と中間層中の
セラミックと接合体セラミックの焼結接合が進行し、中
間層部分で機械的に強固に結合されるためと考えられる
。

また、熱膨張率の差が大きいために接合困難な組み合わ
せの場合には、介在層が金属とヒラミックの中間的な熱
膨張率を持つため、熱応力が緩和されるためと考えられ
る。

対象とするセラミックは酸化物はもとより炭化物、窒化
物、硼化物、珪化物のいずれであってもよく、これらの
固溶体、混合体からなっていても適用可能である。金属
または合金の種類にも特に限定は必要でない。さらに、
セラミックと金属との組み合わせも限定されない。

中間層となる混合体は中間層に占めるセラミックと金属
相の体積比率が同一であることが望ましいが１／３ない
し３の範囲内で十分な効果を得る。

・また、接合物以外の組成からなる元素を一種以上添加
して効果がある場合もある。

粉末は十分に混合し、介在層として均一な組織であるこ
とが望ましいが、熱応力緩和のために第１図に示すよう
なセラミック成分と金属成分の組成に勾配をつけること
も有効である。

今まで述べてぎたように、本発明はセラミックと金属の
接合において、接合されるセラミックと金属と同一組成
の２相を主たる成分とする混合層を介在させ加圧昇温す
ることによって容易に接合を達成する方法を明らかにす
るものである。

以下、実施例をあげて説明する。

実施例１ 第１表に示す組み合わせの金属どセラミ、ツクに関して
介在層の体積比で１：１となるように金属粉末、セラミ
ック粉末を十分に混合し金属とセラミックの間に０．３
ｍｍＪ？ｆとなる量をはさんで２０００ｋａ稀の圧力で
加圧し、昇温することによって高い接合強度をもつ接合
体が得られた。。

いずれの組み合わせにおいても従来接合ができなかった
組み合わせであり、本発明の有効性が容易にわかる。な
お、接合強度は３点曲げによって測定した結果を第１表
に示づ。

さらに第１表に示す種々の組成のうち、−例としてＮ０
１２の組成にて得られたセラミックー金属接合体の断面
構造を第２図の電子顕微鏡写真で示した。

第１表 実施例２ 第１表に示したＦｅ−８Ｌ３Ｎ４の組み合わゼにおいて
、介在層組成が体積比でＦｅが３０％および７０％とな
るように配合し、十分混合したのち、第１表のＮ０１０
と同一の条件で加圧昇温したところ、いずれについても
８ｋｑＪの接合強度を１ｑた。

実施例３ 第１表Ｎ　ｏ１２に示した組み合わせで、２００ｋｇＪ
の圧力で加圧しながら、１６００℃まで昇温することで
２５ｋａＪの接合強度が得られた。

今まで述へてきたように本発明は金属とセラミックの接
合において広い範囲の組み合わせに対して容易にすぐれ
た接合面をもった接合体を実現するものであり、極めて
実用性の高い方法である。

なお、介在層の金属とセラミックの配合比で金属が１／
３以下になると金属層との接合ノ〕が劣化し、３以上に
なるとセラミック層との接合ツノかけ劣化するため１／
３〜３の範囲、好ましくは金属粉末の配合量として、３
０〜７０ｖｏ　１％の範囲が最良である。

【図面の簡単な説明】

第１図は中間層のセラミック成分と金属成分の比率の勾
配を説明する図面であって、■は中間層が均一な組成、
■は階段状に変化させた場合、■は直線的に変化させた
場合を示し、第２図は実施例１の第１表Ｎ０１２に示し
た接合部分の構造を示す電子顕微鏡写真である。 特許出願人　　　岡　本　　平 同　　　　　　　　小　　泉　　光　　意向　　　　　
　　　菅　　沼　　克　　昭代　　理　　人　　　　　
弁理士　　和　　１）　　昭図面の浄書（内容に変更な
し） 第１図 第２図 手続ネ市、ＬＥ書（自発） ■Ｈ和５８年４月２２日 １、事件の表示 昭和５８年特Ｗ１願第５４９２７号 ２、発明の名称 セラミックと金属または合金の接合方法３、補正をする
者 事１′１どの関係　　特許出願人 住　　所　　大阪Ｉｎ＋茨木市駅前４丁目４番３０号氏
　　名　　岡　本　　平　（ほか２名）４、代理人 住　　所　　大阪山大淀区中津１丁目１８番１８号（１
）委任状　　（２）図　面 補正の内容 １、委任状３通を別紙の通り提出しまり。 ２、図面第１図および第２図を別紙の通り訂正しまず。 ３、特許法第３０条第１項の適用を受（プようとり−る
証明書を別紙の通り提出します。 ４、宣誓書を別紙の通り提出しまり。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化物、窒化物、炭化物、珪化物、硼化物または
   これらの固溶体から選ばれた１種以上を主たる成分とす
   るセラミックＡと金属または台金Ｂとの接合において、
   少なくともセラミックＡと、同一組成のセラミックと金
   属または合金Ｂと同一組成の金属または合金の２種以上
   とを含む２相混合層を介して真空雰囲気、還元雰囲気ま
   たは不活性ガス雰囲気中で加圧しながら昇温することに
   よって主としてセラミックと金属または合金とからなる
   中間層を形成し、接合させることを口調とするセラミッ
   クと金属または合金の接合方法。
2. （２）　　中間層の組成がセラミック成分と金属または
   合金成分の体積比で３ないし１／３であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のセラミックと金属また
   は合金の接合方法。
3. （３）　　中間層の組成が階段状または直線的な勾配を
   もつことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
   項記載のセラミックと金属または合金の接合方法。