JPS6046976A - セラミツクスの接着方法 - Google Patents

セラミツクスの接着方法

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JPS6046976A
JPS6046976A JP15228283A JP15228283A JPS6046976A JP S6046976 A JPS6046976 A JP S6046976A JP 15228283 A JP15228283 A JP 15228283A JP 15228283 A JP15228283 A JP 15228283A JP S6046976 A JPS6046976 A JP S6046976A
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JP
Japan
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ceramics
acid
ceramic
oxide
laminate
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JP15228283A
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English (en)
Inventor
江畑 儀弘
玉利 信幸
樋端 保夫
速水 諒三
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 一般に、セラミックスは、耐熱性、耐磨耗性、絶縁性等
に優れる反面脆く衝隼に弱いため、構造材料として用い
られるときには、金属との接合体にし゛C使川用扛るこ
とが多く、この場合には金属とセラミックスを接合する
前に、先ずセラミックス表面をメタライズする必要があ
る。また、セラミックス全導電材料として月いる場合に
は、セラミックス表面にメタライズを行って使用され′
〔いる。セラミックスのメタライズ方法とし′Cは、テ
レフンケン法、活性金属法、水素化合物法、酸化物ソル
ダー法、炭酸銀法等が知ら扛ているが、こ粁らの方法の
いず2″Lヲ採用した場合にもセラミックス上に強固な
金属膜を形成させることは困難である。
またセラミックスのうち炭化珪素、窒化珪素、サイアロ
ン等の非酸化物系セラミックスは、特に高温における強
度、耐熱衝撃性、耐薬品性等に優nる所から、金属酸化
物系セラミックス材料とは異なった新しい高温ll1M
熱材料とし′C1近年脚光をあび、その応用分野の開発
が種4進めらt′Cいる。
例えばこ扛等材料は、高温機器、高精密機械部品、熱交
換器等に、また瞬間的に高温になる磁器部品や特殊な高
温絶縁体等とし′Cの用途にその利用の開発が検討さn
つつある。これ等非酸化物系セラミックスを利用し、そ
の特性を充分に発揮させるためには、各種機器類やその
部品等の製造過程でこれ等非酸化物系セフミックスをこ
n等相互間または他の材料と接着させる必要があり、特
に種々の形状に成形さnた非酸化物系セラミックスの接
着技術の開発が不可欠となる。しかしながら非酸化物系
セラミックスは、一般に溶融物の親和性所謂濡n性が他
め′〔悪<、シかもアルミナ、マグネシア等の故化物系
セラミックス材料とは異なって共イj結合性が強く、ま
た他の化合物との反応性も非水に低く、加え゛C熱膨張
係数もアルミナの半分以下でるシ、それ故その接着は極
めて困難となシ、接着強度の乏しい七うミックス積層体
が得られるに過ぎない。
本発明者らは斯かる現状に鑑み、セラミックス上に強固
な金属1摸ヲ形成させること及びセラミックス同士を強
固に接着させること全目的とし′〔種々の研究を重ねた
結果、ついに本発明を完成するに至った。
即ち本発明は、弗化水素、王水、硝酸、燐酸、4tf=
 n+2及び)μオロスルホン酸からなる群から辿ばn
た少くとも1種の酸を月」いてセラミックスの表曲を酸
処理し、次いで該セラミックスと金鵬又はセラミックス
とを接着させること全特徴とするセラミックスの接着方
法に係る。
本発明で用いら几るセラミックスとしては、非酸化物系
セラミックス及び酸化物系セラミックスである眠り従来
公知のものを広く使用できる。非酸化物系セラミックス
としてrよ例えば炭化ケイ素、堅化ケイ素、炭化チタン
、サイアロン等を挙げることができる。また酸化物系セ
ラミックスとしCは例えはアルミナ、ジルコニア、マグ
ネシア、ムライト、コーヂライト等を挙げることができ
る。
本発明で用いらnるセフミックスの形状とし′〔ハ特に
限定されず使用目的により適1選択し′C用いることが
できるが、例えは板状、角状、筒状等が挙げらnる。ま
た上記セラミックスの密度としては符に制限がなく広い
範囲内から適宜選択すnばよいが、本発明の所期の効果
をよシ一層発揮させるためには相対密度が90%以上で
あるセラミックスを使用するのが好適である。また上記
セラミックスの純度としても特に制限がなく広い範囲内
から適宜選択すれはよいが、本発明の所期の効果をよシ
一層発揮させるためには純度が95チ以上であるセラミ
ックスを使用するのが望ましい。
本発明においてはまず上記セラミックスの表面全酸処理
する。使用される酸は弗化水素、王水、硝酸、5A酸、
硫酸及び)pオロスpホン酸からなる群から選ばれた少
くとも1種である。弗化水素は、濃弗化水素液を水で2
〜6倍に希釈した弗化水素酸として使用するのがよい。
王水は、濃硝酸と保塩酸とをl:3の割合で混合したも
のであるが、こnt−水で希釈することなくそのまま使
用するのがよい。硝酸L1濃硝酸全そのまま使用しCも
よく、又は濃硝酸を水で4倍程度にまで希釈した希硝酸
として使用し°Cもよい。燐酸は、沸騰燐酸として使用
するのが好適である。硫酸は、濃硫酸をそのまま使用し
てもよく、又は濃硫酸を水で4倍程度にまで希釈した希
硫酸として使用し′〔もよい。またフルオロスルホン酸
は、そのまま使用するのがよい。さらに、上記各棟酸の
混合物、例えば濃硝酸と濃硫酸との混合酸、望ましくは
50%−50%の等量混合酸を使用してもよい。
上記酸を用いてセラミックスの表面を酸処理するに際し
ては、セフミックスの表面に酸を塗付しこnを加熱し゛
〔もよいし、又はセラミックスを酸中に長時間浸漬し゛
〔もよい。セラミックス表面に酸を塗付するに当つ”〔
は従来公知の方法を広く利用でき、例えばハケ塗装、ス
プレー塗装等を挙けることができる。加熱温度とし°〔
は特に制限はないが、通常50〜80°Cが過当である
。またセラミックスを酸中に浸漬するに当っては、処理
すべきセラミックスの体積の3〜5倍量程度の酸を使用
するのがよい。浸漬時間は処理すべきセラミツクスの種
類により異なり一概には言えないが、酸化物系セラミッ
クスの場合には2〜lO時間程度浸漬するのが好ましく
、また非酸化物系セラミックスの場合には5〜20時間
程度浸漬するのが好ましい。
本発明では次に上記酸処理さnたセラミックスと金属又
はセラミックスとを接着させる。セラミックスと金1^
との接着には、セラミックス上に金属膜を形成させる従
来公知の方法を広く通用でき、例えばテレフンケン法、
活性金属法、水素化合物法、酸化物ソルダー法、炭#!
鏝法等が挙げられる。
炭酸銀法ケ例にとシ、よシ具体的に説明する。炭酸銀法
は炭I!l12銀が高温で分解して金ri4鈑になるこ
とを利用する方法であpl例えば900〜940℃に加
熱したセラミックス板上に直接炭!!112銀全散布し
゛〔銀膜を形成させればよい。用いられる金属とし“〔
は例えば銅、銀、鉄、ニッケル等この分野で慣用され°
Cいる金属を広く使用できる。
本発明におい′Cセラミックスとセラミックスとの接鳥
には、従来公知の接着剤を用いる方法を広く適用でき、
例えは硫化銅法吟e[げることかできる。酸処理全施さ
nたセラミックスに接潰さnるべきセラミックスとし゛
〔ハ、上述のセラミックスをいすtも使用できる。斯か
るセラミックスは表面が酸処理され゛〔いCも酸処理さ
れてぃなく −Cもよい。
本発明ではセラミックスと金属又はセラミックスとft
接着させるに先立ち、上記酸処理さ扛たセラミックスの
表面部分をさらに表面処理しCおい′Cもよく、斯かる
表面処理によシ本発明の所期の効果をより−1−発揮し
得る。該表面処理の手段としては研削、研摩及び再加熱
のいずnでもよく、又はこnらを任意に組み合わせたも
のであっ′Cもよい。研削及び研摩処理には従来公知の
方法を広く適用できる。また再加熱処理する際の温度と
し°Cは、通常600〜t 200’Oa&、好ましく
は800〜1000°Cとするのが過当である。
本発明の方法によnば、セラミックス上に強固な金属膜
を形成させることができ、またセラミックス同士を強固
に接着させることができる。
以下に実施例f:渇げ°C本発明をより一層明らかにす
る。
実施例1 酸化物系セラミックスとし°Cアルミナ板(純度99.
5%、相対密度98%)を使用する。47%弗化水素を
水で2倍に希釈した弗化水素中に、アルミナ板を5時曲
浸漬し、このアルミナ板上にCu28:5i02(9:
 l )O接着剤を塗布し、同シく弗化水素酸で処理し
たアルミナ板を重ね合わせて、1000°0120分曲
大気中処理し゛Cセラミックヌ積層体を得る。該積層体
の接着強度をめたところ2000 Kg/cm2 テあ
ツタ。
上記弗化水素酸中にアルミナ板を浸漬しない以外は上記
と同様にしてセラミックス積層体を得る。
該積層体の接港強度をめたところ1300Kg/Cm2
であった。
上記弗化水素酸中にアルミナ板を浸漬し、次いでアルミ
ナ板を2枚重ね合わせるに先立つ′〔アルミナ板の重ね
合わせ面を研にし、以下上記と゛同様にホットプレスし
′〔セラミック積層体を得る。該積層体の接着強度をめ
たところ1600 [g/Cm2であった。
実施例2 非酸化物系セラミックスとし”C窒化ケイ素板(純1f
99.596、相対密度98%)を使用する。100%
硫酸中に窒化ケイ素板を8時間浸漬し、この窒化ケイ素
板上に弗化カルシウム:カリオン(Ml)の接着剤を塗
布し、同じく硫酸で処理した窒化ケイ素板を重ね合わせ
C11450°Cl2O分間処理し゛Cセラミックス槓
Jv体を得る。該積層体の接着強度をめたところg、7
 Kg/cm2 であった。
上記硫酸中に窒化ケイ素板を浸漬しない以外は上記と同
様にしてセラミックス積層体を得る。該積層体の接着強
度をめたところ2.9 Kg/cm2であった。
実施例3 酸化物系セラミックスとし′CCアルミナ板純度99.
5%、相対密J+c 9 s%)を使用し、また非酸化
物系セラミックスとして窒化ケイ素板(純度99.5%
、相対密度98%)を使用する。王水中にアルミナ板及
び菫化ケイ素板を5時lid]浸漬し、次いでこのアル
ミナ板と窒化ケイ素板とを重ね合わせ、弗化力pシウム
:カリオン(t:Hの接着剤を用いて1450°Cで2
0分間処理してセラミックス4+¥層体を得る。該積層
体の接着強jl求めたところ3.4 Lg/c+n2で
あった。
王水中にアルミナ板及び窒化ケイ素板k if ljJ
しない以外は上記と同様にL′Cセラミックス積層体を
得る。該積層体の接着強度をめたところ3.0’g/c
tnzであった。
実施例4 酸化物系セラミックスとL′Cアルミナ板(純度99.
5%、相対密度98[有])ゲ使用する。蹄騰燐m 中
K 7 /l/ミナ&eto分聞浸前し、次いでこのア
ルミナ板を920°Cに加熱し、その表面に炭酸銀を散
布し゛〔銀−アルミナ複合材料を得る。該複合材料の接
着強度をめたところ505 Kg/Cm2で、あった。
上記洲騰燐酸中にアルミナ板ケ浸漬しない以外は上記と
同様にしC&−アルミナ複合材料を得る。
該複合材料の接着強度をめたところ410 Lg/CI
UZであった。
実施例5 酸化物糸セラミックスとしCアルミナ板(純度99.5
%、相対密度98%)(以下「セラミックスA」という
)を使用する。非酸化物系セラミックス粉末として呈化
ケイ素(以下「セラミックスB」という)を使用する。
また酸化物系セラミックスと非酸化物系セラミックスと
の混合物からなる七フミックス粉末とし゛CCアルミナ
板化ケイ素(以下「セラミックスC」という)を使用す
る。
/ Cm 20条件下で30分間ホットプレスする。ホ
ットプレスにょp得られる積層体を47%弗化水素を水
で2倍r(希釈した弗化水素酸中に5時間浸let し
た後、該積層体を900’Cに加psシ、次いで該積層
体のセラミックスA)〜上に炭酸銀を散布し、5分間そ
の温腿下に放置し′Cおくことにょシ、銀−セラミック
ス複合材料を得る。該複合材料の接着強度をめたところ
550 Kg/cm2であった。
ホットプレスによシ得らnる積層体を弗化水素酸中に浸
漬しない以外は上記と同様にして銀−セラミックス複合
材料を得る。該複合材料の接着強度をめたところ415
 Lg/am2であった。
(以上) 421

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ■ 弗化水素、王水、硝酸、燐酸、硫酸及びフルオロヌ
    ρホン酸からなる群から選ばれた少くとも1柿の酸を用
    いてセラミックスの表面を酸処理し、次いで該セラミッ
    クスと金属又はセラミックスとを接着させることを特徴
    とするセラミックスの接着方法。
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