JPS6257430B2

JPS6257430B2 -

Info

Publication number: JPS6257430B2
Application number: JP53019220A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kuze; Toshiharu Matsuki
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1978-02-22
Filing date: 1978-02-22
Publication date: 1987-12-01
Also published as: JPS54112357A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は封着合金を用いたろう付け用部材およ
びその製造方法に関する。一般にセラミツクを金属と封着する場合には、
封着合金としてニツケル−鉄合金、または重量比
でニツケル29％−コバルト17％−鉄合金およびニ
ツケル27％−コバルト25％−鉄合金などのニツケ
ル−コバルト−鉄合金を使用し、この封着合金を
銀72％−銅合金などからなる銀ろうや金ろうを用
いてセラミツクにろう付けして封着を行なつてい
る。しかして、封着合金である例えばニツケル−コ
バルト−鉄合金を銀ろうや金ろうを用いてろう付
けする場合には、普通水素雰囲気中で800〜850℃
の温度をもつて行なつているが、この時ニツケル
−コバルト−鉄合金に歪が生じたり、残留歪が存
在していると、ろう材の成分である銀や金が合金
の表面に表われている結晶粒界に選択的に拡散し
て粒界を押し拡げて浸透汚染を起すことがある。
このため、ニツケル−コバルト−鉄合金が封着合
金として使用できなくなる。そこで、従来はこの
ろう材による封着合金表面の浸透汚染を防止する
ために、ろう付けの前段階で被封着体の表面にニ
ツケルメツキを施しておき、ろう付け時に封着合
金表面とろう付が直接接触しないようにしてい
る。しかし、被封着体にメツキを施すことは大変
手数を要して困難である。また、他の封着合金であるニツケル−鉄合金に
おいても、ニツケル−コバルト−鉄合金ほどでは
ないが、ろう付け時に合金表面の結晶粒界にろう
材が選択拡散して浸透汚染を起すことがある。本発明は封着合金を被接着体とろう付けする際
に生ずる前記の問題を克服した新規で優れたろう
付け用部材およびその製造方法を提供するのであ
る。以下本発明について説明する。本発明のろう付け用部材は、重量比でニツケル
40〜54％、残部実質的に鉄からなるニツケル−鉄
合金またはニツケル20〜35％、コバルト10〜30
％、残部実質的に鉄からなるニツケル−コバルト
−鉄合金に活性化金属であるアルミニウム0.05〜
２％、けい素0.05〜５％、マグネシウム0.05〜0.5
％のうちの１種または２種以上を添加した封着合
金の表面にあらわれる結晶粒界部に酸化物が形成
されてなることを特徴とするものである。また、本発明のろう付け用部材の製造方法は、
重量比でニツケル40〜54％、残部実質的に鉄から
なるニツケル−鉄合金またはニツケル20〜35％、
コバルト10〜30％、残部実質的に鉄からなるニツ
ケル−コバルト−鉄合金に、活性化金属であるア
ルミニウム0.05〜２％、けい素0.05〜５％、マグ
ネシウム0.05〜0.5％のうちの１種または２種以
上を添加した封着合金に、酸素分圧10^-18〜
10^-35atm、温度700〜1200℃の湿水素中で前記活
性化金属の選択酸化を行い、前記封着合金の表面
にあらわれる結晶粒界部に酸化物を形成すること
を特徴とするものである。すなわち、本発明によれば封着合金の表面に酸
素分圧および温度を規定した処理条件の酸化処理
により表面酸化物を形成して、合金表面に存在す
る結晶粒界部を表面酸化物で覆い、封着合金を被
接着体とろう付けする際にろう材が合金表面の結
晶粒界に選択的に浸透して拡散するのを極力阻止
し、良好なろう付け部を得ることができるもので
ある。また、被接着体にメツキを施すという面倒
な作業が不要となり、しかも封着合金の表面酸化
物は加熱処理により形成するので作業が容易でコ
スト的にも有利である。本発明において使用する封着合金は、ニツケル
−鉄合金またはニツケル−コバルト−鉄合金であ
り、その合金成分比はセラミツクや硬質ガラスな
どと封着するために熱膨張係数を一致させるよう
に設定することが必要である。具体的には重量比
でニツケル40〜54％−残部実質的に鉄からなる合
金、ニツケル20〜35％、コバルト10〜30％、残部
実質的に鉄からなる合金であることが好ましく、
これらの成分比を有する各封着合金の熱膨張係数
は40〜100×10^-7／℃で、セラミツクや硬質ガラ
スの熱膨張係数と略合致しており、封着用として
適している。封着合金において表面にあらわれる結晶粒界に
表面酸化物を形成するためには、封着合金である
ニツケル−鉄合金、またはニツケル−コバルト−
鉄合金に鉄、ニツケル、コバルトなどの合金構成
基本元素より酸素との親和力の大な金属（以下活
性化金属と称す。）を添加しておき、これら各合
金を加熱処理して含有されている活性化金属を選
択酸化させることにより表面酸化物を形成する方
法が採用される。この場合、合金に添加して選択
酸化させる活性化金属としては、特にアルミニウ
ム、けい素が適している。活性化金属の添加する
割合は、ニツケル−鉄合金、ニツケル−コバルト
−鉄合金のいずれの合金においても、アルミニウ
ム単独の場合は重量比で0.05〜２％（好ましくは
0.1％以上）、けい素単独の場合には0.05〜５％
（好ましくは0.2％以上）、アルミニウムとけい素
を複合で添加する場合は両方で0.05〜５％（但し
アルミニウムは２％以下）とすることが好まし
い。すなわち、アルミニウムが少ないと効果が少
なく、２％を越えると熱膨張曲線にて屈曲点を著
しく低下させる欠点が生じる。また、けい素の場
合についてもアルミニウムの場合と同様である。
さらに、封着合金に添加する活性化金属として他
にマグネシウムも適しており、この場合の添加量
は0.05〜0.5％が良い。さらに、本発明において表面の結晶粒界に表面
酸化物を形成するために活性化金属を選択酸化す
る条件としては、酸素分圧10^-18〜10^-35atmの弱
酸化雰囲気中、温度700〜1200℃の条件で加熱処
理する。このような条件により加熱処理した合金
では、表面に活性化金属を主とする微細な酸化物
が形成され、この酸化物はろう材が浸透する表面
にあらわれる結晶粒界に多く存在して、結晶粒界
へのろう材の浸透を阻止できるものである。封着合金にアルミニウム、けい素、マグネシウ
ムなどの活性化金属と共に、スカンジウム
（Sc）、イツトリウム（Ｙ）、ランタン（La）、セ
リウム（Ce）、プラセオジウム（Pr）、ネオジウ
ム（Nd）、プロメチウム（Pm）、サマリウム
（Sm）、ユーロビウム（Eu）、ガドリウム（Gd）、
テルビウム（Tb）、ジスプロジウム（Dy）、ホル
ミウム（Ho）、エルビウム（Er）、ツリウム
（Tm）、イツテルビウム（Yb）、ルチウム
（Yu）、などの希土類元素を単独または複合で添
加することは、活性化金属の選択酸化を効果的に
行なわしめるのに役立つ。この希土類元素の添加
量は単独または複合で0.0005〜1.5％が好まし
い。あまり多いと熱間加工性を著しく損い工業製
品としては使用に供し難いからである。しかして、本発明ではこのように表面の結晶粒
界に表面酸化物を形成した合金部材を使用してろ
う付けを行うのであるが、このろう付けに際して
使用するろう材としては主として銀72％−銅合金
などからなる銀ろうまたは金ろうを対象とし、且
つ被ろう付体としては主としてセラミツクや他の
金属などを対象とする。実施例封着合金として次の表で示すように所定の成分
比をもつたニツケル−鉄合金およびニツケル−コ
バルト−鉄合金に、アルミニウム、けい素および
希土類元素のセリウム（ミツシユメタル）、イツ
トリウム、スカンジウムを種々の成分比で添加
（あるいは無添加）したものを試料として用意し
た。これらの試料である封着合金を熱間加工、冷
間加工を行なつて厚み0.7mmの板材を作り、この
板材からセラミツクと封着するために所望形状に
加工した部品を成形した。これらの部品を露点25
℃（酸素分圧10^-25atm）の湿水素中で温度850℃
で熱処理を施し、銀72％−銅からなる銀ろうを用
いてセラミツクとろう付けを行なつた。そして、
ろう付けに伴い各部品（合金）における表面の結
晶粒界に銀ろうが浸透拡散した深さを表にて示
す。

【表】

【表】なお表には表面酸化物がない場合も付記した。
この表の結果によれば、本発明によつてろう付け
が行なわれた部品（合金）は、表面にあらわれた
結晶粒界への銀ろうの浸透拡散は著しく少なく大
変良好であることが判る。以上説明したように本発明のろう付け用部材お
よびその製造方法によれば、封着合金に活性化金
属を添加し、所定の酸化処理条件で酸化処理を施
して、合金表面に活性化金属を主とする微細な酸
化物を形成し、この酸化物を合金表面に表われる
結晶粒界に多く存在させることによりろう付け用
部材を得、且つこのろう付け用部材の封着合金を
被接着体とろう付けする際に、合金表面にあらわ
れる結晶粒界にろう材が浸透拡散するのを阻止し
て浸透汚染を防止でき、良好な接着を行うことが
できる。

Claims

【特許請求の範囲】１重量比でニツケル40〜54％、残部実質的に鉄
からなるニツケル−鉄合金またはニツケル20〜35
％、コバルト10〜30％、残部実質的に鉄からなる
ニツケル−コバルト−鉄合金に活性化金属である
アルミニウム0.05〜２％、けい素0.05〜５％、マ
グネシウム0.05〜0.5％のうちの１種または２種
以上を添加した封着合金の表面にあらわれる結晶
粒界部に酸化物が形成されてなるろう付け用部
材。２前記封着合金に希土類元素が添加されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
ろう付け用部材。３重量比でニツケル40〜54％、残部実質的に鉄
からなるニツケル−鉄合金またはニツケル20〜35
％、コバルト10〜30％、残部実質的に鉄からなる
ニツケル−コバルト−鉄合金に、活性化金属であ
るアルミニウム0.05〜２％、けい素0.05〜５％、
マグネシウム0.05〜0.5％のうちの１種または２
種以上を添加した封着合金に、酸素分圧10^-18〜
10^-35atm、温度700〜1200℃の湿水素中で前記活
性化金属の選択酸化を行い、前記封着合金の表面
にあらわれる結晶粒界部に酸化物を形成してなる
ろう付け用部材の製造方法。４前記封着合金に希土類元素が添加され、前記
選択酸化を一層効果的にしたことを特徴とする特
許請求の範囲第３項に記載のろう付け用部材の製
造方法。