JPS61281079A - セラミツクスと金属との拡散接合方法 - Google Patents
セラミツクスと金属との拡散接合方法Info
- Publication number
- JPS61281079A JPS61281079A JP11919685A JP11919685A JPS61281079A JP S61281079 A JPS61281079 A JP S61281079A JP 11919685 A JP11919685 A JP 11919685A JP 11919685 A JP11919685 A JP 11919685A JP S61281079 A JPS61281079 A JP S61281079A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bonding
- metal
- alloy
- insert material
- ceramics
- Prior art date
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- Pending
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- Ceramic Products (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
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】
〔発明の利用分野〕
この発明は、セラミックスと金属との拡散接合方法の改
良に関するものであり、特にアルミニウム合金をインサ
ート材として使用した拡散接合方法に関するものである
。
良に関するものであり、特にアルミニウム合金をインサ
ート材として使用した拡散接合方法に関するものである
。
セラミックスと金属との接合方法には各種のものかあり
、拡散接合方法は強固な接合が経済的に得られるため非
常に有効な接合方法である。そして、セラミックスと金
属との間にインサート材を介在させたもの、殊にアルミ
ニウムまたはその合金を介在させて行う拡散接合方法に
ついて、本出願の出願人が出願した発明が、特開昭５８
−１２５６７３号、特開昭５８−１８５１８０号、特開
昭５８−１８５７８８号、特開昭５９−２１７６８２号
、特開昭５９−２１７６８３号などで公知になっている
。ま念、特開昭６０−７１５７９号により、アルミナと
金属との接合に当り、Ａｔ−８ｉ合金またはＡｔ−８１
−Ｍｇ合金をインサート材とすることが公知になってい
る。
、拡散接合方法は強固な接合が経済的に得られるため非
常に有効な接合方法である。そして、セラミックスと金
属との間にインサート材を介在させたもの、殊にアルミ
ニウムまたはその合金を介在させて行う拡散接合方法に
ついて、本出願の出願人が出願した発明が、特開昭５８
−１２５６７３号、特開昭５８−１８５１８０号、特開
昭５８−１８５７８８号、特開昭５９−２１７６８２号
、特開昭５９−２１７６８３号などで公知になっている
。ま念、特開昭６０−７１５７９号により、アルミナと
金属との接合に当り、Ａｔ−８ｉ合金またはＡｔ−８１
−Ｍｇ合金をインサート材とすることが公知になってい
る。
ところが１本出願の出願人が出願した前述拡散接合を行
う場合、充分な接合強度を得るためにはアルミニウムの
融点６６０℃に近い６５０℃程度の高温を必要とするた
め、冷却後に多大の残留応力が発生する、金属母材やイ
ンサート材が酸化しやすい、このため接合雰囲気として
高い真空が必要になる、加熱のためエネルギを多用する
などの問題がある。
う場合、充分な接合強度を得るためにはアルミニウムの
融点６６０℃に近い６５０℃程度の高温を必要とするた
め、冷却後に多大の残留応力が発生する、金属母材やイ
ンサート材が酸化しやすい、このため接合雰囲気として
高い真空が必要になる、加熱のためエネルギを多用する
などの問題がある。
そして、アルミナと金属との接合に際して、Ａ１−８ｉ
合金およびＡｔ−８ｉ −Ｍｇ合金を介在させ、接合温
度の低下をはかったものが特開昭６０−７１５７９号に
示されているが、Ａｔ−８ｉ合金またはＡｔ−８１−Ｍ
ｇ合金をインサート材としてセラミックスと金属を拡散
接合した場合、接合の低温化は実現できたとしても接合
強度は高いものにはならない。
合金およびＡｔ−８ｉ −Ｍｇ合金を介在させ、接合温
度の低下をはかったものが特開昭６０−７１５７９号に
示されているが、Ａｔ−８ｉ合金またはＡｔ−８１−Ｍ
ｇ合金をインサート材としてセラミックスと金属を拡散
接合した場合、接合の低温化は実現できたとしても接合
強度は高いものにはならない。
この発明は、これらの諸問題の解決をはかるものであっ
て、低温接合を可能とするとともに高接合強度を得、る
、セラミックスと金属との拡散接合方法を提供しようと
するものである。
て、低温接合を可能とするとともに高接合強度を得、る
、セラミックスと金属との拡散接合方法を提供しようと
するものである。
この発明においては、セラミックスと金属との間に介在
させる、アルミニウム合金のインサート材を、シリコン
をアルミニウムに次ぐ含有量としたアルミニウム合金（
以下Ａｔ合金という）とする０ 〔作 用〕 インサート材を用いるセラミックスと金属との接合にお
いて重要なことはセラミックスとインサーｌ−材とが良
く”ぬれる″ことである、しかもこのぬれ作用は出来る
だけ低温で良好となることが望ましい。
させる、アルミニウム合金のインサート材を、シリコン
をアルミニウムに次ぐ含有量としたアルミニウム合金（
以下Ａｔ合金という）とする０ 〔作 用〕 インサート材を用いるセラミックスと金属との接合にお
いて重要なことはセラミックスとインサーｌ−材とが良
く”ぬれる″ことである、しかもこのぬれ作用は出来る
だけ低温で良好となることが望ましい。
既に、セラミックスとＡｔ及びＡｔ合金とは良く”ぬれ
て接合する”ことは本発明者等が発見しておりこれはＡ
ｔ及びＡｔ合金の融点又は共晶点付近から良好となるも
のである。純Ａｔの場合融点は６５０〜６６０℃であり
”ぬれ性″はこの融点付近から良好となる。そして例え
ば、Ａｔ−６ｉ−Ｃｕ系合金の融点は５８０〜５８５℃
となり、その融点付近から”ぬれ性“は良好になる。
て接合する”ことは本発明者等が発見しておりこれはＡ
ｔ及びＡｔ合金の融点又は共晶点付近から良好となるも
のである。純Ａｔの場合融点は６５０〜６６０℃であり
”ぬれ性″はこの融点付近から良好となる。そして例え
ば、Ａｔ−６ｉ−Ｃｕ系合金の融点は５８０〜５８５℃
となり、その融点付近から”ぬれ性“は良好になる。
このように、シリコン（以下Ｓｉ）の存在によってＡｔ
合金の融点が下るのでセラミックスと金属との接合温度
を低下させることができる。
合金の融点が下るのでセラミックスと金属との接合温度
を低下させることができる。
一方、インサート材を介在させたセラミックスと金属と
の拡散接合における接合強度は、インサーｌ材の強度に
支配されるものである。そこで、純Ａｔや強度の小さい
Ａｔ合金をインサート材とした場合は接合強度は大きく
なく、強度の大きいＡｔ合金をインサート材とした場合
に接合強度は大きくなる。この発明においては、例えば
Ｃｕの存在によって高接合強度を得ることができる。
の拡散接合における接合強度は、インサーｌ材の強度に
支配されるものである。そこで、純Ａｔや強度の小さい
Ａｔ合金をインサート材とした場合は接合強度は大きく
なく、強度の大きいＡｔ合金をインサート材とした場合
に接合強度は大きくなる。この発明においては、例えば
Ｃｕの存在によって高接合強度を得ることができる。
〔実施例１〕
セラミックスとしてＳｉＣ焼結体（直径１０餌、厚さ５
ｔｍ ） １ 、金属として５ｕＳ３０４Ｌ（直径２
０閣、厚さ８悶）２、インサート材Ａｔ−８ｔ−Ｃｕ合
金として１１．３％５ｉ−２，８％Ｃｕの鋳造丸棒を焼
なまして切り出したシート（厚さ０．６甜）３をアセト
ン中で１０分間超音波洗浄した後、これらを第１図の様
に重ね合わせて約４〜６×１Ｏ−４Ｔｏｒｒの真空中で
１ ｋｙ ｆ ／−の加圧を作用させ５８０℃×３０分
間接合した。
ｔｍ ） １ 、金属として５ｕＳ３０４Ｌ（直径２
０閣、厚さ８悶）２、インサート材Ａｔ−８ｔ−Ｃｕ合
金として１１．３％５ｉ−２，８％Ｃｕの鋳造丸棒を焼
なまして切り出したシート（厚さ０．６甜）３をアセト
ン中で１０分間超音波洗浄した後、これらを第１図の様
に重ね合わせて約４〜６×１Ｏ−４Ｔｏｒｒの真空中で
１ ｋｙ ｆ ／−の加圧を作用させ５８０℃×３０分
間接合した。
良好な接合体が得られせん断試験したところ、その強度
は９．８ ｋＬｊｆ ／ ｙＵであった。更に接合温度
を５００．５２５．５６０．６５０℃と変化させたとき
のせん断強度はそれぞれ、５．０． ８．９．９゜１．
０、となった、これを第２図に示した。
は９．８ ｋＬｊｆ ／ ｙＵであった。更に接合温度
を５００．５２５．５６０．６５０℃と変化させたとき
のせん断強度はそれぞれ、５．０． ８．９．９゜１．
０、となった、これを第２図に示した。
（参考例１）
実施例１と同様のセラミックス及び金属でインサート材
としてＡｌ−８１−Ｍｇ合金（ＪＩＳＢＡ４００４．厚
さＯ５５ツ）を実施例（１）と同様に洗浄後約４〜６×
１０ Ｔｏｒｒの真空中、１ ｋｙ ｆ ／−加圧、５
６０℃と５８０℃の温度で各々３０分間接合した。
としてＡｌ−８１−Ｍｇ合金（ＪＩＳＢＡ４００４．厚
さＯ５５ツ）を実施例（１）と同様に洗浄後約４〜６×
１０ Ｔｏｒｒの真空中、１ ｋｙ ｆ ／−加圧、５
６０℃と５８０℃の温度で各々３０分間接合した。
良好な接合体が得られ各々のせん断強度は５．８．５、
１ ｋｇｆ ／−となった。
１ ｋｇｆ ／−となった。
これらの結果を第２図に示した。
（参考例２）
実施例１と同様のセラミックス、及び金属でインサート
材として純Ａｔ（ＪＩＳＡ１０５０、厚さ０、６ ＋ｍ
）を用い実施例（１）と同様に洗浄後約４〜６Ｘ １
０ Ｔｏｒｒの真空中、１ ｋりｆ ／−加圧、接合
温度５００．５５０．５８０．６５０，６７０．７００
℃で各々３０分間接合した。
材として純Ａｔ（ＪＩＳＡ１０５０、厚さ０、６ ＋ｍ
）を用い実施例（１）と同様に洗浄後約４〜６Ｘ １
０ Ｔｏｒｒの真空中、１ ｋりｆ ／−加圧、接合
温度５００．５５０．５８０．６５０，６７０．７００
℃で各々３０分間接合した。
接合温度５００．７００℃の場合は接合しなかったが、
これ以外の温度の場合は良好な接合体が得られた。接合
温度５５０．５８０，６５０．６７０℃の接合体のせん
断強度は各々２．０．２．３．６，０．０．９ ｋｇｆ
／−であった、これらを第２図に示した。
これ以外の温度の場合は良好な接合体が得られた。接合
温度５５０．５８０，６５０．６７０℃の接合体のせん
断強度は各々２．０．２．３．６，０．０．９ ｋｇｆ
／−であった、これらを第２図に示した。
〔実施例２〕
セラミックスとして５ｉ３Ｎａ結体（直径１０閣、厚さ
５ ｒａｒｒ ） 、金属として５ｕＳ３０４Ｌ（直径
２０ ｗａｓ 、厚さ８配）、インサート材として実施
例１同様のＡｔ−８ｉ−Ｃｕ合金のシートを用い、実施
例１と同様に洗浄後、同様の真空中及び加圧下で、温度
５８０℃で３０分間接合した。
５ ｒａｒｒ ） 、金属として５ｕＳ３０４Ｌ（直径
２０ ｗａｓ 、厚さ８配）、インサート材として実施
例１同様のＡｔ−８ｉ−Ｃｕ合金のシートを用い、実施
例１と同様に洗浄後、同様の真空中及び加圧下で、温度
５８０℃で３０分間接合した。
良好な接合体が得られせん断強度は７〜１０ｈｆ／−と
なった。
なった。
その他、セラミックスとしてアルミナセラミックス、部
分安定化ジルコニア、コージライト、サイアロン等に於
いてもほぼ同様の結果が得られた。
分安定化ジルコニア、コージライト、サイアロン等に於
いてもほぼ同様の結果が得られた。
相手母材金属はステンレス等の鉄系合金以外にチタン及
びチタン合金、ニッケル及びニッケル合金、銅及び銅合
金等任意に選ぶことが出来る。又ることかできる。そし
て、インサー ト材Ａｔ合金中のＳｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等、
の金属元素濃度に於いても０．５重量％以上を任意に選
ぶことが出来るが、一般にはＡｔと共晶組成となる濃度
が望ましい。
びチタン合金、ニッケル及びニッケル合金、銅及び銅合
金等任意に選ぶことが出来る。又ることかできる。そし
て、インサー ト材Ａｔ合金中のＳｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等、
の金属元素濃度に於いても０．５重量％以上を任意に選
ぶことが出来るが、一般にはＡｔと共晶組成となる濃度
が望ましい。
尚、接合雰囲気は低温接合であるため高い真空度を必要
としない、又大気中に於いても接合が可能となる。当然
であるが、不活性ガス、還元性ガス中に於いても接合は
可能である。
としない、又大気中に於いても接合が可能となる。当然
であるが、不活性ガス、還元性ガス中に於いても接合は
可能である。
接合温度は広い範囲に選べるがインサート材の融点をこ
えないことが望ましい。
えないことが望ましい。
低真空に於いて融点をこえて接合すると酸化が著しくお
こり接合強度は低下し好ましくない。
こり接合強度は低下し好ましくない。
第２図に示した様に、インサート材としてＡｔ−３ｉ−
Ｃｕ合金を用いると、純Ａｔの場合より接合温度を最大
９０℃低下させることが可能となる。更に接合強度は１
．５〜２倍に増加し、ＣｕとＡｔ合金を使用した場合と
同様になる。すなわち、アルミニウム合金をインサート
材として介在・させて行うセラミックスと金属との拡散
接合方法において、インサート材であるアルミニウム合
金を、アルミニウムに次ぐ成分をシリコンとしたものに
することによって、低温接合を可能とし、高接合強度を
得ることができる。そして、低温接合を可能とすること
によって、母材金属に対して熱影響が少なくなり、接合
操作が簡単になる。
Ｃｕ合金を用いると、純Ａｔの場合より接合温度を最大
９０℃低下させることが可能となる。更に接合強度は１
．５〜２倍に増加し、ＣｕとＡｔ合金を使用した場合と
同様になる。すなわち、アルミニウム合金をインサート
材として介在・させて行うセラミックスと金属との拡散
接合方法において、インサート材であるアルミニウム合
金を、アルミニウムに次ぐ成分をシリコンとしたものに
することによって、低温接合を可能とし、高接合強度を
得ることができる。そして、低温接合を可能とすること
によって、母材金属に対して熱影響が少なくなり、接合
操作が簡単になる。
図面は、この発明の実施例を示すものであり、第１図は
概略図、第２図は特性図である。 ＆ｂ、Δ４込人 新町末口：ｒ−を斗？１諺０会イ
Ｊミ′ｔ１１ヨ
概略図、第２図は特性図である。 ＆ｂ、Δ４込人 新町末口：ｒ−を斗？１諺０会イ
Ｊミ′ｔ１１ヨ
Claims (2)
- （１）アルミニウム合金をインサート材として介在させ
て行うセラミックスと金属との拡散接合方法において、
前記アルミニウム合金は、シリコンをアルミニウムに次
ぐ含有量としたことを特徴とする前記セラミックスと金
属との拡散接合方法。 - （２）前記アルミニウム合金は、アルミニウム・シリコ
ン・銅合金である特許請求の範囲第１項記載の拡散接合
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11919685A JPS61281079A (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | セラミツクスと金属との拡散接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11919685A JPS61281079A (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | セラミツクスと金属との拡散接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61281079A true JPS61281079A (ja) | 1986-12-11 |
Family
ID=14755299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11919685A Pending JPS61281079A (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | セラミツクスと金属との拡散接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61281079A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0489367A (ja) * | 1990-07-30 | 1992-03-23 | Ngk Insulators Ltd | ナトリウム―硫黄電池及びその絶縁体と蓋体との接合方法 |
-
1985
- 1985-05-31 JP JP11919685A patent/JPS61281079A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0489367A (ja) * | 1990-07-30 | 1992-03-23 | Ngk Insulators Ltd | ナトリウム―硫黄電池及びその絶縁体と蓋体との接合方法 |
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