JPS63139073A - セラミツクスの表面処理方法 - Google Patents
セラミツクスの表面処理方法Info
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- JPS63139073A JPS63139073A JP28344286A JP28344286A JPS63139073A JP S63139073 A JPS63139073 A JP S63139073A JP 28344286 A JP28344286 A JP 28344286A JP 28344286 A JP28344286 A JP 28344286A JP S63139073 A JPS63139073 A JP S63139073A
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- ceramics
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Landscapes
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- Other Surface Treatments For Metallic Materials (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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、例えば各セラミックス同士やセラミックスと
金属とを接合する際に行われるセラミックスの表面処理
方法に関する。
金属とを接合する際に行われるセラミックスの表面処理
方法に関する。
（従来の技術）
セラミックス同士やセラミックスと金属とを接合する場
合、強い接合強度で接合することは非常に難しいことで
ある。従って、セラミックスと例えば金属との接合には
、接合前のセラミックス表面に金属層を形成するつまり
メタライズ層を形成し、この後、このメタライズ層を介
してセラミックスと金属とを接合している。ところで、
メタライズ層の形成は次のような方法で行われている。
合、強い接合強度で接合することは非常に難しいことで
ある。従って、セラミックスと例えば金属との接合には
、接合前のセラミックス表面に金属層を形成するつまり
メタライズ層を形成し、この後、このメタライズ層を介
してセラミックスと金属とを接合している。ところで、
メタライズ層の形成は次のような方法で行われている。
第１の方法として蒸着法があり、これはＰＶＤ。
ＣＶＤを用いて気相から金属を析出させてこの金属をセ
ラミックス表面に蒸着するものであり、第２の方法とし
て溶液状態又は融液状態から金属を析出させてセラミッ
クス表面にメタライズしたり、ペースト状になっている
ものをセラミックス表面に塗布し、その乾燥後にセラミ
ックス表面に対して焼き付ける方法がある。また、第３
の方法として固相法があり、これは箔状又は板状の金属
を直接セラミックス表面に固着するものである。以上の
ように各方法はいずれもセラミックスおよび接合する金
属ではない別途金属をセラミックス表面にメタライズす
るものとなっているため、セラミックス表面の状態がメ
タライズ層とセラミックスとの結合状態に大きく影響を
与える。従って、セラミックス表面に凹凸形状を形成す
ることが行われるが、メタライズ層のセラミックスに対
する接合強度を十分に強くできないという問題がある。
ラミックス表面に蒸着するものであり、第２の方法とし
て溶液状態又は融液状態から金属を析出させてセラミッ
クス表面にメタライズしたり、ペースト状になっている
ものをセラミックス表面に塗布し、その乾燥後にセラミ
ックス表面に対して焼き付ける方法がある。また、第３
の方法として固相法があり、これは箔状又は板状の金属
を直接セラミックス表面に固着するものである。以上の
ように各方法はいずれもセラミックスおよび接合する金
属ではない別途金属をセラミックス表面にメタライズす
るものとなっているため、セラミックス表面の状態がメ
タライズ層とセラミックスとの結合状態に大きく影響を
与える。従って、セラミックス表面に凹凸形状を形成す
ることが行われるが、メタライズ層のセラミックスに対
する接合強度を十分に強くできないという問題がある。
特にＳｉ３Ｎ４等の共ｑ結合性の強い非酸化物系セラミ
ックスは、溶融物に対する親和性いわゆるぬれ性が悪い
うえに各種物質との反応性も弱いため、十分なメタライ
ズの強度を得ることができない。
ックスは、溶融物に対する親和性いわゆるぬれ性が悪い
うえに各種物質との反応性も弱いため、十分なメタライ
ズの強度を得ることができない。
（発明が解決しようとする問題点）
以上のようにセラミックス表面に対してメタライズ層を
接合力強く形成することが困難であり、このためセラミ
ックスと金属等との接合力が十分に得られなかった。
接合力強く形成することが困難であり、このためセラミ
ックスと金属等との接合力が十分に得られなかった。
そこで本発明は、セラミックスに対して強力な接合力を
持つメタライズ層を形成できるセラミックスの表面処理
方法を提供することを目的とする。
持つメタライズ層を形成できるセラミックスの表面処理
方法を提供することを目的とする。
［発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
本発明は、非酸化物を組成の一部とするセラミックスの
表面にレーザビームを照射してこのセラミックスの表層
部に熱分解作用を生じさせ、この熱分解作用により非酸
化物を構成している金属の析出による金属層をセラミッ
クスの表面に形成させて上記目的を達成しようとするセ
ラミ・ソクスの表面処理方法である。
表面にレーザビームを照射してこのセラミックスの表層
部に熱分解作用を生じさせ、この熱分解作用により非酸
化物を構成している金属の析出による金属層をセラミッ
クスの表面に形成させて上記目的を達成しようとするセ
ラミ・ソクスの表面処理方法である。
（作用）
このような方法とすることにより、非酸化物を含有する
セラミックス表面にレーザビームが照射される。そうす
ると、このレーザビームの照射部分のセラミックス表面
に熱分解作用が生じて非酸化物を構成している金属元素
がセラミックス表面に析出される。
セラミックス表面にレーザビームが照射される。そうす
ると、このレーザビームの照射部分のセラミックス表面
に熱分解作用が生じて非酸化物を構成している金属元素
がセラミックス表面に析出される。
（実施例）
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は本発明のセラミックスの表面処理方法を適用し
たメタライズ層形成装置の構成図である。
たメタライズ層形成装置の構成図である。
同図において１はＸＹテーブル２上に設けられた加工チ
ェンバであって、この加工チェンバ１内にはセラミック
ス３を載置する載置台４が設けられている。ところで、
このセラミックス３は、Ｓｉ３ Ｎ４、ＡｆＮ、ＢＮ、
ＳｉＣ等の共有結合性の強い非酸化物を組成の一部とす
るものである。
ェンバであって、この加工チェンバ１内にはセラミック
ス３を載置する載置台４が設けられている。ところで、
このセラミックス３は、Ｓｉ３ Ｎ４、ＡｆＮ、ＢＮ、
ＳｉＣ等の共有結合性の強い非酸化物を組成の一部とす
るものである。
また、加工チェンバ１には、ロータリーポンプをｑする
真空形成装置５およびＡｒガス供給装置６がそれぞれバ
ルブ７．８を接続したガス管９、アルゴン管１０を介し
て接続され、さらにバルブ１１を接続した排出管１２が
設けられている。また、加工チェンバ１の上面にはガラ
ス窓１３が設けられている。
真空形成装置５およびＡｒガス供給装置６がそれぞれバ
ルブ７．８を接続したガス管９、アルゴン管１０を介し
て接続され、さらにバルブ１１を接続した排出管１２が
設けられている。また、加工チェンバ１の上面にはガラ
ス窓１３が設けられている。
一方、加工チェンバ１の上部にはＱスイッチを備えた連
続ＹＡＧレーザ発振７Ａ （以下、レーザ発振器と指称
する）１４が設けられ、このレーザ発振器１４から発振
されるレーザビームＬが全反射鏡１５で全反射して集光
レンズ１６に導かれるようになっている。そして、レー
ザビームしは集光レンズ１６によって集光されて加工チ
ェンバ１のガラス窓１３を通してセラミックス３の表面
に照射されるようになっている。なお、レーザ発振器１
４にはレーザ電源１７が設けられて電力の供給を受ける
ようになっており、またＸＹテーブル２はＸＹテーブル
ＮＣコントローラ１８によりＸ−Ｙ方向に移動制御され
るものとなっている。そして、これらレーザ電源１７お
よびＸＹテーブルＮＣコントローラ１８はコンソール１
９からそれぞれ指令を受けて作動するものとなっている
。
続ＹＡＧレーザ発振７Ａ （以下、レーザ発振器と指称
する）１４が設けられ、このレーザ発振器１４から発振
されるレーザビームＬが全反射鏡１５で全反射して集光
レンズ１６に導かれるようになっている。そして、レー
ザビームしは集光レンズ１６によって集光されて加工チ
ェンバ１のガラス窓１３を通してセラミックス３の表面
に照射されるようになっている。なお、レーザ発振器１
４にはレーザ電源１７が設けられて電力の供給を受ける
ようになっており、またＸＹテーブル２はＸＹテーブル
ＮＣコントローラ１８によりＸ−Ｙ方向に移動制御され
るものとなっている。そして、これらレーザ電源１７お
よびＸＹテーブルＮＣコントローラ１８はコンソール１
９からそれぞれ指令を受けて作動するものとなっている
。
次に上記の如く構成された装置によって本発明方法の作
用について説明する。
用について説明する。
載置台４の上にＳｉ３Ｎ４を組成の一部とするセラミッ
クス３を載置する。そして、真空形成装置５を作動させ
て加工チェンバ１内をｔｏ’ ｔｏｒｒ程度の真空状態
とし、この後、Ａｒガス供給装置６を作動させるととも
にバルブ８を開いてＡｒガスを加工チェンバ１内に流入
させる。なお、このときバルブ１１を開度を調節して加
工チェンバ１内に新たなＡｒガスが随時流入するように
する。
クス３を載置する。そして、真空形成装置５を作動させ
て加工チェンバ１内をｔｏ’ ｔｏｒｒ程度の真空状態
とし、この後、Ａｒガス供給装置６を作動させるととも
にバルブ８を開いてＡｒガスを加工チェンバ１内に流入
させる。なお、このときバルブ１１を開度を調節して加
工チェンバ１内に新たなＡｒガスが随時流入するように
する。
さて、この状態にコンソール１９から表面処理指令がレ
ーザ電源１７に発せられると、このレーザ電源１７から
レーザ発振器１４に電力が供給されてレーザ発振器１４
からレーザビームＬが発振される。ここで、このレーザ
ビームＬはＱスイッチの作用により１０５ｋＷ１０ｆｆ
１２のパワー密度となっている。そうして、このレーザ
ビームＬは全反射鏡１５で全反射して集光レンズ１６に
送られ、この集光レンズ１６で集光されてセラミックス
３の表面に照射される。
ーザ電源１７に発せられると、このレーザ電源１７から
レーザ発振器１４に電力が供給されてレーザ発振器１４
からレーザビームＬが発振される。ここで、このレーザ
ビームＬはＱスイッチの作用により１０５ｋＷ１０ｆｆ
１２のパワー密度となっている。そうして、このレーザ
ビームＬは全反射鏡１５で全反射して集光レンズ１６に
送られ、この集光レンズ１６で集光されてセラミックス
３の表面に照射される。
さて、このようにレーザビームＬがセラミックス３の表
面に照射されると、セラミックス３の表面がレーザ加熱
されて、熱分解作用が生じる。つまり、この熱分解作用
によりセラミックス３の組成が次のように熱分解する。
面に照射されると、セラミックス３の表面がレーザ加熱
されて、熱分解作用が生じる。つまり、この熱分解作用
によりセラミックス３の組成が次のように熱分解する。
つまり、
Ｓｉ３Ｎ４ → ３Ｓｉ＋２Ｎ２ ↑となる。かくし
て、第２図に示す如くセラミックス３の表面にＳｉが析
出されるとともにＮ２がＡｒガス雰囲気内に放出される
。この結果、セラミックス３の表面にＳｉを主組成とす
るメタライズ層Ｍが形成される。なお、Ｎ２はＡｒガス
とともに排出管１２を通って加工チャンバ１の外部へ出
力される。ところで、メタライズ層Ｍの厚さはレーザビ
ームＬのパワー密度を変化させることにより１〜１０μ
ｍの範囲で形成することができる。
て、第２図に示す如くセラミックス３の表面にＳｉが析
出されるとともにＮ２がＡｒガス雰囲気内に放出される
。この結果、セラミックス３の表面にＳｉを主組成とす
るメタライズ層Ｍが形成される。なお、Ｎ２はＡｒガス
とともに排出管１２を通って加工チャンバ１の外部へ出
力される。ところで、メタライズ層Ｍの厚さはレーザビ
ームＬのパワー密度を変化させることにより１〜１０μ
ｍの範囲で形成することができる。
この厚さは第２図に示す如くセラミックス３の各粒子３
ａの大きさが約５μｍなので、セラミックス粒子にメタ
ライズ層Ｍが形成されて、セラミックス３自体を破壊す
ることなくかつセラミックス３自体の結合力を低下する
ことがない。
ａの大きさが約５μｍなので、セラミックス粒子にメタ
ライズ層Ｍが形成されて、セラミックス３自体を破壊す
ることなくかつセラミックス３自体の結合力を低下する
ことがない。
そうして、このレーザビームしによる熱分解作用と同時
にコンソール１９からＸＹテーブルＮＣコントローラ１
８に対して移動指令が発せられる。
にコンソール１９からＸＹテーブルＮＣコントローラ１
８に対して移動指令が発せられる。
これにより、ＸＹテーブル２が２次元平面上を移動して
レーザビームＬがセラミックス３の表面における所定領
域つまり所定パターンに従って照射され、この所定パタ
ーンに従ったメタライズ層Ｎ１が形成される。
レーザビームＬがセラミックス３の表面における所定領
域つまり所定パターンに従って照射され、この所定パタ
ーンに従ったメタライズ層Ｎ１が形成される。
この後、このメタライズ層Ｍを介してセラミックス３と
金属とが接合される。第３図は金属として銅Ｃｕとの接
合状態を示しており、メタライズ層Ｍの組成であるＳｉ
とＣｕとが接合界面で共晶反応（Ｃｕ／Ｓｉ）して接合
している。
金属とが接合される。第３図は金属として銅Ｃｕとの接
合状態を示しており、メタライズ層Ｍの組成であるＳｉ
とＣｕとが接合界面で共晶反応（Ｃｕ／Ｓｉ）して接合
している。
また、さらに厚いメタライズ層Ｍが必要な場合には第４
図に示す如く無電界メッキによりメッキ層２１を形成し
、この後に金属２２を接合するようにすればよい。
図に示す如く無電界メッキによりメッキ層２１を形成し
、この後に金属２２を接合するようにすればよい。
このように上記一実施例においては、
Ｓｉ３Ｎ４を組成の一部とするセラミックス３の表面に
レーザビームＬを照射してこのセラミックス表面に熱分
解作用を生じさせ、この熱分解作用によりＳｉをセラミ
ックス表面に析出させてメタライズ層Ｍを形成する方法
としたので、メタライズ層Ｍはセラミックス３との親和
性が高くなり、その界面での結合力が強力なものとなっ
ている。
レーザビームＬを照射してこのセラミックス表面に熱分
解作用を生じさせ、この熱分解作用によりＳｉをセラミ
ックス表面に析出させてメタライズ層Ｍを形成する方法
としたので、メタライズ層Ｍはセラミックス３との親和
性が高くなり、その界面での結合力が強力なものとなっ
ている。
従って、セラミックス同士や金属と接合した場合その接
合強度を十分に大きくすることができる。
合強度を十分に大きくすることができる。
また、レーザビームして熱分解作用を生じさせるので、
所望領域にメタライズ層Ｍを容易に形成でき、かつメタ
ライズ層Ｍを形成する領域の汚れや粗さに対して特別の
処理を行なわなくてもすむ。
所望領域にメタライズ層Ｍを容易に形成でき、かつメタ
ライズ層Ｍを形成する領域の汚れや粗さに対して特別の
処理を行なわなくてもすむ。
なお、実施例ではＳｉ３Ｎ４を含何するセラミックス３
について説明したが、Ａ、ｆ？Ｎを含−ｑするセラミッ
クスでは熱分解作用によりＡｂｊが析出され、ＢＮを含
有するセラミックスではＢが析出され、またＳｉＣを含
をするセラミックスではＳｌが析出される。一方、メタ
ライズ層Ｍに対しては金属等の接合に限らず上記メッキ
処理等の表面処理を施すことができる。また、加工チェ
ンバ１の内部はＡｒに限らずＨｅ等の不活性ガス雰囲気
中であればよい。
について説明したが、Ａ、ｆ？Ｎを含−ｑするセラミッ
クスでは熱分解作用によりＡｂｊが析出され、ＢＮを含
有するセラミックスではＢが析出され、またＳｉＣを含
をするセラミックスではＳｌが析出される。一方、メタ
ライズ層Ｍに対しては金属等の接合に限らず上記メッキ
処理等の表面処理を施すことができる。また、加工チェ
ンバ１の内部はＡｒに限らずＨｅ等の不活性ガス雰囲気
中であればよい。
［発明の効果コ
以上詳記したように本発明によれば、セラミックスに対
して強力な接合力を持つメタライズ層を形成できるセラ
ミックスの表面処理方法を提供できる。
して強力な接合力を持つメタライズ層を形成できるセラ
ミックスの表面処理方法を提供できる。
第１図は本発明のセラミックスの表面処理方法を適用し
たメタライズ層形成装置の構成図、第２図はレーザビー
ムによる熱分解作用を説明するだめの図、第３図および
第４図はセラミックスと金属との接合を説明するための
図である。 １・・・加工チェンバ、２・・・ＸＹテーブル、３・・
・セラミックス、４・・・載置台、５・・・真空形成装
置、６・・・Ａｒガス供給装置、１２・・・排出管、１
３・・・ガラス窓、１４・・・レーザ発振器、１５・・
・全反射鏡、１６・・・集光レンズ、１７・・・レーザ
電源、１８・・・ＸＹテーブルＮＣコントローラ、１９
・・・コンソール、２０．２２・・・金属、２１・・・
メッキ層。 出願人代理人 弁理士 針圧低度 第２図 （ａ） 第４図
たメタライズ層形成装置の構成図、第２図はレーザビー
ムによる熱分解作用を説明するだめの図、第３図および
第４図はセラミックスと金属との接合を説明するための
図である。 １・・・加工チェンバ、２・・・ＸＹテーブル、３・・
・セラミックス、４・・・載置台、５・・・真空形成装
置、６・・・Ａｒガス供給装置、１２・・・排出管、１
３・・・ガラス窓、１４・・・レーザ発振器、１５・・
・全反射鏡、１６・・・集光レンズ、１７・・・レーザ
電源、１８・・・ＸＹテーブルＮＣコントローラ、１９
・・・コンソール、２０．２２・・・金属、２１・・・
メッキ層。 出願人代理人 弁理士 針圧低度 第２図 （ａ） 第４図
Claims (2)
- （１）非酸化物を組成の一部とするセラミックスの表面
にレーザビームを照射してこのセラミックスの表層部に
熱分解作用を生じさせ、この熱分解作用により前記非酸
化物を構成している金属の析出による金属層を前記セラ
ミックスの表面に形成させることを特徴とするセラミッ
クスの表面処理方法。 - （２）金属層は、メッキ加工によるメタライズ処理の前
処理層に成る特許請求の範囲第（１）項記載のセラミッ
クスの表面処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28344286A JPS63139073A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | セラミツクスの表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28344286A JPS63139073A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | セラミツクスの表面処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63139073A true JPS63139073A (ja) | 1988-06-10 |
Family
ID=17665597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28344286A Pending JPS63139073A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | セラミツクスの表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63139073A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04139084A (ja) * | 1990-09-29 | 1992-05-13 | Agency Of Ind Science & Technol | 表面被覆炭素材料の製造方法 |
| US6379755B2 (en) | 1992-02-25 | 2002-04-30 | Denso Corporation | Cylindrical coil and production process thereof |
| CN100361936C (zh) * | 2003-07-21 | 2008-01-16 | Abb研究有限公司 | 制备电陶瓷部件的方法以及对激光辐照的应用 |
| JP2013227194A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-11-07 | Dowa Metaltech Kk | 金属−セラミックス接合基板の製造方法 |
-
1986
- 1986-11-28 JP JP28344286A patent/JPS63139073A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04139084A (ja) * | 1990-09-29 | 1992-05-13 | Agency Of Ind Science & Technol | 表面被覆炭素材料の製造方法 |
| US6379755B2 (en) | 1992-02-25 | 2002-04-30 | Denso Corporation | Cylindrical coil and production process thereof |
| CN100361936C (zh) * | 2003-07-21 | 2008-01-16 | Abb研究有限公司 | 制备电陶瓷部件的方法以及对激光辐照的应用 |
| JP2013227194A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-11-07 | Dowa Metaltech Kk | 金属−セラミックス接合基板の製造方法 |
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