JPS6077181A - セラミツクス−金属接合体 - Google Patents
セラミツクス−金属接合体Info
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- JPS6077181A JPS6077181A JP18209583A JP18209583A JPS6077181A JP S6077181 A JPS6077181 A JP S6077181A JP 18209583 A JP18209583 A JP 18209583A JP 18209583 A JP18209583 A JP 18209583A JP S6077181 A JPS6077181 A JP S6077181A
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- metal
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- metal bonded
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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。
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、接合強度の大きい新規なヒラミックス−金属
接合体に関する。
接合体に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］
従来より、アルミナ等のセラミックス部材に金属部材を
接合する方法としては、一般にセラミックス部材表面に
モリブデンペーストを焼イ」けてメタライズ処理を施し
た後、ニッケルめっきを行なって金属部材をろう付けし
て接合する方法がとられ−Ｃいる。
接合する方法としては、一般にセラミックス部材表面に
モリブデンペーストを焼イ」けてメタライズ処理を施し
た後、ニッケルめっきを行なって金属部材をろう付けし
て接合する方法がとられ−Ｃいる。
この際一般的には金属部拐として、Ａｌ２Ｏ２と熱膨張
係数のほぼ等しい］バール等が用いられる。
係数のほぼ等しい］バール等が用いられる。
しかるに金属部材として例えば構造材に用いる鋼材のよ
うな熱膨張係数の大きな金属部材を用いた場合には、両
者の熱膨張差により生じる応力のためセラミック側に亀
裂を生じたり、接合強度よりも低い負荷状態においてセ
ラミックが金属側に剥取られるという現象が起こる。
うな熱膨張係数の大きな金属部材を用いた場合には、両
者の熱膨張差により生じる応力のためセラミック側に亀
裂を生じたり、接合強度よりも低い負荷状態においてセ
ラミックが金属側に剥取られるという現象が起こる。
最近、高温構造材料、耐摩耐食材料として注目されてい
るＳ ｉ ３ Ｎ ４ 、Ｓ ｉ Ｃ等の非酸化物系セ
ラミックスの場合、熱膨張係数はＡβ２０３よりもかな
り小さく、（Ａβ２０３；６〜９Ｘ１０−６’Ｃ−’、
Ｓｆ ３Ｎ４ ；２．５〜４Ｘ１０−６℃−’、ＳｉＣ
；４〜５Ｘ１０−６℃″１）これらセラミックスと鋼材
等を接合した場合は上記のような現象が更に甚しくなり
実用できる接合は極めて難しかった。
るＳ ｉ ３ Ｎ ４ 、Ｓ ｉ Ｃ等の非酸化物系セ
ラミックスの場合、熱膨張係数はＡβ２０３よりもかな
り小さく、（Ａβ２０３；６〜９Ｘ１０−６’Ｃ−’、
Ｓｆ ３Ｎ４ ；２．５〜４Ｘ１０−６℃−’、ＳｉＣ
；４〜５Ｘ１０−６℃″１）これらセラミックスと鋼材
等を接合した場合は上記のような現象が更に甚しくなり
実用できる接合は極めて難しかった。
［発明の目的］
本発明はかかる従来の難点を解消すべくなされたもので
、セラミックス部材と金属部材との接合界面に延性の良
好な延性の大きい金属板を介在さｎることにより、接合
時等に生ずる急激なヒートショックによっても亀裂や破
壊を起こすことのないセラミックス−・金属接合体を提
供しようとするものである。
、セラミックス部材と金属部材との接合界面に延性の良
好な延性の大きい金属板を介在さｎることにより、接合
時等に生ずる急激なヒートショックによっても亀裂や破
壊を起こすことのないセラミックス−・金属接合体を提
供しようとするものである。
［発明のＮ要］
すなわち本発明のセラミックス−金属接合体は、セラミ
ックス部材と金属部材とを、前記金属部材より延性の大
きい金属板を介ｑ−Ｃ接合してなることを特徴としてい
る。
ックス部材と金属部材とを、前記金属部材より延性の大
きい金属板を介ｑ−Ｃ接合してなることを特徴としてい
る。
本発明の対象となるセラミックス部材としては、アルミ
ナ、マグネシア等の酸化物系のヒラミックス部材のほか
、窒化ケイ素、炭化ケイ素、サイアロン等のセラミック
ス部材があげられ、特に常圧焼結、ホットプレス等によ
り焼成された緻密質のものに適用される。
ナ、マグネシア等の酸化物系のヒラミックス部材のほか
、窒化ケイ素、炭化ケイ素、サイアロン等のセラミック
ス部材があげられ、特に常圧焼結、ホットプレス等によ
り焼成された緻密質のものに適用される。
また、本発明に使用し得る延性の大きい金属板としては
、特にＭおよびその合金が適している。
、特にＭおよびその合金が適している。
なお、これらのうち黄銅は安価であり、かつ第１図に示
すように亜鉛の含聞が４０ｍｍ％まで・の範囲で延性を
示す伸びの改善が得られるので、本発明に特に適してい
る。
すように亜鉛の含聞が４０ｍｍ％まで・の範囲で延性を
示す伸びの改善が得られるので、本発明に特に適してい
る。
また延性は、伸びおよび絞りによって示され、黄銅のよ
うに伸びが優れたものの他に、特に絞りが優れたものも
好適である。
うに伸びが優れたものの他に、特に絞りが優れたものも
好適である。
本発明に使用する延性の大きい金属板の厚さは０．１〜
０．５ｎ、特に０．２〜０．４ｎの範囲が適している。
０．５ｎ、特に０．２〜０．４ｎの範囲が適している。
この範囲は、延性金属が塑性変形することによる応力緩
和効果及び熱膨張係数差によりセラミックス側に発生ず
る引張り応力効果等の総合的条件により定まるものと考
えられるが、本発明者等の実験においては、前記の厚さ
の範囲で優れた効果が得られることが確認されている。
和効果及び熱膨張係数差によりセラミックス側に発生ず
る引張り応力効果等の総合的条件により定まるものと考
えられるが、本発明者等の実験においては、前記の厚さ
の範囲で優れた効果が得られることが確認されている。
本発明のセラミックス−金属接合体は、接合すべきセラ
ミックス部材の面を常法によりメタライズ処理してニッ
ケル電界めっきを施す一方、前記延性の大きい金属板の
両面にもニッケル電界めつぎを施し、これらを弱還元性
雰囲気の中で約７００℃前後で熱処理し、銀ろう、銅ろ
う、ニッケルろう等の硬ろうを介して重ね合せ、硬ろう
の融点以上の温度で一体にろう接することにより得られ
る。なお、活性金属法その他の接合方法・も適用できる
。
ミックス部材の面を常法によりメタライズ処理してニッ
ケル電界めっきを施す一方、前記延性の大きい金属板の
両面にもニッケル電界めつぎを施し、これらを弱還元性
雰囲気の中で約７００℃前後で熱処理し、銀ろう、銅ろ
う、ニッケルろう等の硬ろうを介して重ね合せ、硬ろう
の融点以上の温度で一体にろう接することにより得られ
る。なお、活性金属法その他の接合方法・も適用できる
。
このようにして得られたセラミックス−金属接合体は、
急激なヒートショックが加わっても延性の大ぎい金属板
により剪断応力等が緩和されるので、セラミックスに無
理な応力がかからず、セラミックス部材の接合界面近傍
に亀裂が生じたり、破壊したりするおそれがない。
急激なヒートショックが加わっても延性の大ぎい金属板
により剪断応力等が緩和されるので、セラミックスに無
理な応力がかからず、セラミックス部材の接合界面近傍
に亀裂が生じたり、破壊したりするおそれがない。
［発明の実施例］
次に本発明の実施例について説明する。
実施例１
常圧焼結した窒化ケイ素からなる複数個のヒラミックス
焼結体の表面に、モリブデン酸リチウム０．３ｇ、二酸
化チタン０．３！Ｍおよび水２０Ｃからなる水溶液を塗
布し、自然乾燥させた後、空気中で８００℃、５分間加
熱してモリブデン酸リチウムを溶融し、次いで窒素：水
素−１：１のホーミングガス中で１４００℃で６０分間
加熱して焼成し導電性被膜を形ＩＲさせた。
焼結体の表面に、モリブデン酸リチウム０．３ｇ、二酸
化チタン０．３！Ｍおよび水２０Ｃからなる水溶液を塗
布し、自然乾燥させた後、空気中で８００℃、５分間加
熱してモリブデン酸リチウムを溶融し、次いで窒素：水
素−１：１のホーミングガス中で１４００℃で６０分間
加熱して焼成し導電性被膜を形ＩＲさせた。
このようにしてセラミックス焼結体上に形成された導電
性被膜に、ニッケル電解めっきを施し、さらに７００℃
の弱還元性雰囲気中で１５分熱処理を施した。
性被膜に、ニッケル電解めっきを施し、さらに７００℃
の弱還元性雰囲気中で１５分熱処理を施した。
次に次表の厚さの銅板にニッケル電解めっき施し、７０
０℃の弱還元性雰囲気中で１５分熱処理した後、第２図
に示すように、前記したセラミックス焼結体１のニッケ
ルめっき層２の上に銀ろう３を介して銅板４を載せ、さ
らに銀ろう３を介して銅板４と同様のニッケルめっきお
よび熱処理を施した純鉄チップ５を載せて８２０℃で１
０分間加熱してろう接した後、約り０℃／分の冷却速度
で放冷した。
０℃の弱還元性雰囲気中で１５分熱処理した後、第２図
に示すように、前記したセラミックス焼結体１のニッケ
ルめっき層２の上に銀ろう３を介して銅板４を載せ、さ
らに銀ろう３を介して銅板４と同様のニッケルめっきお
よび熱処理を施した純鉄チップ５を載せて８２０℃で１
０分間加熱してろう接した後、約り０℃／分の冷却速度
で放冷した。
また比較のため緩衝材として銅板を用いない場合につい
ても同様に処理し接合した。 このようにして接合され
たセラミックス−金属接合体の剪断強度は次表の通りで
あった。
ても同様に処理し接合した。 このようにして接合され
たセラミックス−金属接合体の剪断強度は次表の通りで
あった。
実施例２
延性の大ぎい金属板としてモリブデン板を使用した以外
は、実施例１と同様にしてセラミックス−金属接合体を
製造した。モリブデン板の厚さと剪断強度との関係を次
表に示す。
は、実施例１と同様にしてセラミックス−金属接合体を
製造した。モリブデン板の厚さと剪断強度との関係を次
表に示す。
実施例３
延性の大きい金属板として黄銅板（銅７０重量％、亜鉛
２０重量％）を使用した以外は実施例１と同様にしてセ
ラミックス−金属接合体を製造した。黄銅板の厚さと剪
断強度との関係を次表に示す。
２０重量％）を使用した以外は実施例１と同様にしてセ
ラミックス−金属接合体を製造した。黄銅板の厚さと剪
断強度との関係を次表に示す。
実施例４
延性の大きい金属板としてチタン板を使用した以外は実
施例１と同様にしてセラミックス−金属接合体を製造し
た。
施例１と同様にしてセラミックス−金属接合体を製造し
た。
チタン板の厚さと剪断強度との関係を次表に示″ｒＪ（
第２図参照）。
第２図参照）。
［発明の効果］
以上説明したように本発明によれば、熱膨張係数の異な
るセラミックス部材と金属部材とを高温にて接合する際
に必然的に生ずる応ツノを緩和することができ、より安
定で信頼性のあるヒラミックス−金属接合体を提供する
ことができる。
るセラミックス部材と金属部材とを高温にて接合する際
に必然的に生ずる応ツノを緩和することができ、より安
定で信頼性のあるヒラミックス−金属接合体を提供する
ことができる。
第１図は黄銅の組成と伸びおよび引張強さとの関係を示
づグラフ、第２図は本発明の一実施例のセラミックス−
金属接合体の構造を示す図である。 １・・・・・・・・・・・・セラミックス焼結体２・・
・・・・・・・・・・ニッケルめっぎ層３・・・・・・
・・・・・・銀ろう ４・・・・・・・・・・・・銅 板 ５・・・・・・・・・・・・純鉄チップ代理人弁理士
須 山 佐 − 第１図 Ｚｎ！（％） 第２図
づグラフ、第２図は本発明の一実施例のセラミックス−
金属接合体の構造を示す図である。 １・・・・・・・・・・・・セラミックス焼結体２・・
・・・・・・・・・・ニッケルめっぎ層３・・・・・・
・・・・・・銀ろう ４・・・・・・・・・・・・銅 板 ５・・・・・・・・・・・・純鉄チップ代理人弁理士
須 山 佐 − 第１図 Ｚｎ！（％） 第２図
Claims (6)
- （１）セラミックス部材と金属部材とを、前記金属部材
より延性の大きい金属板を介して接合してなることを特
徴とするセラミックス−金属接合体。 - （２）接合は硬ろうにより行なう特許請求の範囲第１項
記載のセラミックス−金属接合体。 - （３）延性の大きい金属板が銅または銅合金からなる特
許請求の範囲第１項または第２項記載のセラミックス−
金属接合体。 - （４）延性の大きい金属板が、実質的に亜鉛を４０％以
下含み残部が銅である黄銅からなる特許請求の範囲第１
項ないし第３項のいずれか１項記載のセラミックス−金
属接合体。 - （５）延性の大きい金属板の厚さが０．１〜０゜５ ｉ
ｎである特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか
１項記載のセラミックス−金属接合体。 - （６）硬ろうが、銀ろう、銅ろう、ニッケルろうおよび
活性金属ろうから選ばれたろう材からなる特許請求の範
囲第５項記載のセラミックス−金属接合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18209583A JPS6077181A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | セラミツクス−金属接合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18209583A JPS6077181A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | セラミツクス−金属接合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6077181A true JPS6077181A (ja) | 1985-05-01 |
| JPH0317793B2 JPH0317793B2 (ja) | 1991-03-08 |
Family
ID=16112261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18209583A Granted JPS6077181A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | セラミツクス−金属接合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6077181A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62104696A (ja) * | 1985-07-22 | 1987-05-15 | Ngk Insulators Ltd | 金属セラミツクス接合体およびそれを使用してなる金属セラミツクス結合体 |
| JPH01290569A (ja) * | 1988-05-16 | 1989-11-22 | Seiko Instr Inc | 接合方法 |
| JP2011251387A (ja) * | 2010-06-03 | 2011-12-15 | Allied Material Corp | 単結晶ダイヤモンド工具 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50144709A (ja) * | 1974-05-13 | 1975-11-20 | ||
| JPS5730833A (en) * | 1980-07-31 | 1982-02-19 | Mitsubishi Paper Mills Ltd | Image intensification method |
| JPS5939779A (ja) * | 1982-08-25 | 1984-03-05 | 住友特殊金属株式会社 | セラミックスと金属の結合方法 |
| JPS5991404U (ja) * | 1982-12-14 | 1984-06-21 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミツクを用いたロツカ−ア−ム |
| JPS6042283A (ja) * | 1983-08-17 | 1985-03-06 | 日立造船株式会社 | 酸化物系セラミツクスと活性金属との接合法 |
-
1983
- 1983-09-30 JP JP18209583A patent/JPS6077181A/ja active Granted
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50144709A (ja) * | 1974-05-13 | 1975-11-20 | ||
| JPS5730833A (en) * | 1980-07-31 | 1982-02-19 | Mitsubishi Paper Mills Ltd | Image intensification method |
| JPS5939779A (ja) * | 1982-08-25 | 1984-03-05 | 住友特殊金属株式会社 | セラミックスと金属の結合方法 |
| JPS5991404U (ja) * | 1982-12-14 | 1984-06-21 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミツクを用いたロツカ−ア−ム |
| JPS6042283A (ja) * | 1983-08-17 | 1985-03-06 | 日立造船株式会社 | 酸化物系セラミツクスと活性金属との接合法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62104696A (ja) * | 1985-07-22 | 1987-05-15 | Ngk Insulators Ltd | 金属セラミツクス接合体およびそれを使用してなる金属セラミツクス結合体 |
| JPH01290569A (ja) * | 1988-05-16 | 1989-11-22 | Seiko Instr Inc | 接合方法 |
| JP2011251387A (ja) * | 2010-06-03 | 2011-12-15 | Allied Material Corp | 単結晶ダイヤモンド工具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0317793B2 (ja) | 1991-03-08 |
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