JPS6033280A - 金属化ペ−スト及びセラミツクス製品 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は非酸化物系導電性セラミックスの金属化ペース
ト及びそれを利用したセラミックス製品に関する。

〔発明の背景〕

従来、非酸化物系導電性セラミックスの金属化ペースト
としては、モリブデン（ＭＯ）またはモリブデン−タン
グステン（Ｍｏ−Ｗ）ペーストが知られている。これら
のペーストは、上記セラミックスに塗布し、不活性ガス
又は真空中で１３００〜１５００Ｃの温度で焼付けて上
記セラミックスに金属化面を形成するものである。この
方法は、セラミックス同志の接合は可能であるが、セラ
ミックスと金属を接合する場合は、金属の融点が１ｓｏ
ｏｃ以下では、金属が溶融するため、セラミックスにＭ
Ｏ又はＭｏ−Ｗの金属化面を形成した後ろう付けによっ
て金属を接合する。このためセラミックスと金属を接合
する場合は、ろう付けの工程が入るため接合工程が煩雑
であるという難点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、非酸化物系導電性セラミックス同志あ
るいは、非酸化物系導電性セラミックスとつ金属との接
合が可能な金属化ペースト、およびそれを用いた非酸化
物系セラミックス製品を提供することにおる。

〔発明の概要〕

本発明の金属化ペーストは、非酸化物系導電性セラミッ
クスに対し、反応性のある金属粉を粘着剤特に有機粘着
剤によりペースト化した、特に非酸化物系導電性セラミ
ックス用として好適な金属化ペーストである。また本発
明のセラミックス製品は、この金属化ペーストによシ、
非酸化物系導電性セラミックス部材同志、或いは該導電
性部制と金肩部材とが接合されてなるセラミックス製品
である。

非酸化物系セラミックスとしては、炭化ケイ素（Ｓ　ｉ
ｃ）、５ｉＣ−硼化ジルコニラＡ　（ｚｒＢ　２）等が
挙げられる。

金属化ペーストは、例えば該セラミックスに対して反応
性のあるジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、マン
ガン（Ｍｌｍ　）の少なくとも一種と該セラミックスに
対してぬれ性のあるケイ素（Ｓｉ）とニッケル（Ｎｉ）
の混合金属粉が用いられる。

粘着剤としては、例えば有機粘着剤であるビヒクルが用
いられる。しかしビヒクル以外の粘着剤であっても、焼
成時に見金に焼失するものであれば好適である。

本発明に係るペーストの接着機構をＳｉＣを例にして説
明する。

ＳｉＣに係るペーストを塗布し、不活性ガス雰囲気下で
１０００〜１１００ｔｌｌ’に加熱すると、ｚｒ。

Ｓｉ及びＮｉは相互拡散によって溶融する。これによっ
てＳｉＣは３ｉ及びＮｉとぬれ合いなからｚｒと反応し
て分解し、ＳｉＣ界面にＮｉ−８ｉ及びＮｔ−ｚｒの金
属間化合物、更にＨｔにＳｉ及びｚｒの一部が固溶した
固相を形成してＳｉＣと強固に接着する。

本発明のセラミックス製品における非酸化物糸導電性セ
ラミックス部材としては、例えば５ｉｃ−ＺｒＢ！５１
−重量％からなる棒状のセラミックヒータエレメントが
挙げられる。このヒータエレメントの金属部材はＡＣま
たはＤ　Ｃ’ｌ’［極端子となる。

また金属部材としては、例えばセラミックス〜りに接続
するＮｉ又はＮｉ１合金からなる電極が挙げられる。

同、金属化ペーストの最適例は、Ｚｒ５〜２０重量％、
Ｓｉ５〜２０重量％、Ｎｉ９０〜６０重景型金混合し、
これをビヒクルでペースト化したものである。

〔発明の実施例〕

本発明に係るペーストの一実施例をその作成法とともに
述べる。第１図は作成手順を示す図である。

金属粉末としてＺｒ、Ｓ　ｉ、　Ｎｉの粉末を用いた。

Ｚｒ、Ｓｉ、Ｎｉの粉末粒度は、５μである。

粉末粒度は、微細である程、ペースト焼成時の金属結合
・化学結合が安定かつ容易に行なわれる。

Ｎｉ、Ｓｉ、Ｚｒの添加量は、Ｎ１４０〜８０ｗｔ％、
５ｉ３０〜１０ｗｔ％、ｚｒ３０〜１０ｗ４％で実施し
た。

粘着剤は、ビヒクルに酢酸エチルを加えて粒度を２００
　ｃｐｓに調整したものを用いた。

１’Ｊｉ、　Ｓｉ、Ｚｒに上記粘着剤を加えペースト化
した。このように作成したペーストを用いて導電性セラ
ミックス部材と金属の接合を行なうた。

焼成温度はＮｉ、　Ｓｉ、　Ｚｒ合金が液相状態になる
よう１１００Ｃに設定した。焼成雰囲気は、不活性ガス
（アルゴン）雰囲気下で行なった。

本実施例で用いたＳｉＣを主成分とする導電性セラミッ
クス部材は、第２図に示すような棒状のヒータエレメン
ト７である。これは５ｉＣ−ＺｒＢｚ５１ｗｔ％の導電
性セラミックスからなっている。

ヒータエレメントの端部と電極との接合は、ヒータエレ
メントの端部７と同心円筒状の電極端子８ニ金属化ペー
スト６をぬ）つけ、次にヒータエレメントの端部７を同
心円筒状の端子８に挿し込み、アルゴンガス雰囲気下で
１１０００に加熱焼成してヒータエレメント端部と電極
８を接合する。電極リード線ｌＯは、同心円筒状の電極
端子８にねじ止め１１する。電極端子の材質はＮｉであ
る。

表は、ＳｉＣｚｒＢ２５１　Ｗ　ｔ％の導電性セラミッ
クスとＮ１金属を接合した場合の接合部の剥離強すノ値
ヲ示す。Ｎｉ６０ｗｔ％、ｓ　ｔ　２ｏｗｔ％、Ｚｒ２
０ｗｔ％において最大の剥離強度を示した。参考としＭ
ｏペーストを用いて真空中′１３００Ｃの温度で該セラ
ミックスにＮｉを接合した場合の剥離強さを付記した。

淘、表中の艷焼付温度”のデータは、焼付時、の雰囲気
を不活性ガス（アルゴン）として測定した。

〔発明の効果〕

本発明のペーストは非酸化物糸導４件セラミックス同志
または、非酸化物系導電性セラミックスと金属とを高い
接着強度のもとに接着することができる。また本発明の
セラミックス製品は、製造が容易である。また耐熱性・
耐食性に匣れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係るペーストの一製造例
の工程図、第２図及び第３図は、本発明の一実施例に係
るセラミックス製品を示す、′−′″部断面同断面図。 １・・・金属粉（Ｎ１）、２・・・８３．３・・・Ｚｒ
、４・・・混合、５・・・粘着剤、６・・・ペースト、
７・・・セラミックス部材、８・・・電極、９・・・金
属化ペースト、１゜第１頁の続き ＠発　明　者　小　杉　哲　夫　日立市幸町３丁目所内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、非酸化物系導電性セラミックスに対し反応性のある
   金属粉を粘着剤によシペースト化したことを特徴とする
   金属化ペースト。 ２　前記金属粉がジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ
   ）及びマンガン（Ｍｎ）から選ばれるものであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属化ペースト
   。 ３、前記金属粉がケイ素（Ｓｉ）及びニッケル（Ｎｉ）
   粉を含有することを特徴とする特許請求の範囲第１項又
   は第２項記載の金属化ペースト。 ４、　前記粘着剤が有機粘着剤であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項乃至第３項記載の金属化ペースト
   。 ５、　前記導電性セラミックスが炭化ケイ素（ＳｉＣ）
   を主成分とする焼結体であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項乃至第４項記載の金属化ペースト。 ６、　ジルコニウム（Ｚｒ）５〜２０重量％、ケイ素（
   Ｓｔ）５〜２０重量％及びニッケル（Ｎｉ）９０〜６０
   重量％を混合し、これをビヒクルでペースト化したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第５項記載の金属化ペース
   ト。 ７、非酸化物系導電性セラミックスに対し反応性のちる
   金属粉を粘着剤によシ・ペースト化した非酸化物系導電
   性セラミックスによシ非酸化物系導電性セラミックス部
   材同志又は非酸化物糸導電性セラミックス部材と金属部
   材とが接着されてなるセラミックス製品。 ８、　前記非酸化物系導電性セラミックス部材が炭化ケ
   イ素（ＳｉＣ）を主成分とする焼結部材でちることを特
   徴とする特許請求の範囲第７項記載のセラミックス製品
   。 ９、前記金属粉がジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ
   ）及びマンガン（Ｍｎ　＞のうちから選ばれるさとを特
   徴とする特許請求の範囲第７項または第８項記載のセラ
   ミックス製品。 １０、前記ペーストがニッケル（Ｎｉ）及びケイ素（Ｓ
   ｉ）を含有していることを特徴とする特許請求の範囲第
   ７項乃至第９項のいずれか記載のセラミックス製品。 １１、前記粘着剤が有機粘着剤であることを特徴とする
   特許請求の範囲第７項乃至第１０項のいずれか記載のセ
   ラミックス製品。 １２、前記有機粘着剤がビヒクルであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１１項記載のセラミックス製品。 １３、　前記ペーストカシルコニウム（Ｚｒ）５〜２０
   重量％、ケイ素（Ｓｉ）５〜２０ｆｉ量％及びケイ素（
   Ｓｉ）９０〜６０重量％からなる混合金属粉をビヒクル
   でペースト化したペーストであることを特徴とする特許
   請求の範囲第７項乃至第１Δ項のいずれか記載のセラミ
   ックス製品。 １４、前記非酸化物系導電性セラミックス部材が棒状の
   ヒータエレメントでアシ、金属部材がＡＣまたはＤＣの
   電極端子であることを特徴とする特許請求の範囲第７項
   乃至第１３項のいずれか記載のセラミックス製品。