JPS63239165A - セラミツクス接合体 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はセラミックス部材どおし、あるいはセラミック
ス部材と金属部材とを接合一体化したセラミックス接合
体に関する。

（従来の技術） 従来から、セラミックス部材の長所を生かし、かつ欠点
を補うためセラミックス部材に金属部材を接合したり、
セラミックス部材とおしを接合して複合部材として利用
するということがよく行われている。

このようなセラミックス−セラミックスまたはセラミッ
クス−金属間の接合方法としては種々の方法が知られて
おり、例えば接合すべき両者の間にチタンやジルコニウ
ム等の活性金属を添加して濡れ性を改善したろう材を挿
入し加熱して接合する方法が知られている。また、ろう
材を使用しないで接合すべき面どおしを当接させ、高温
、加圧下で固相拡散により接合する方法も知られている
。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながらこのような従来の接合方法において、例え
ばろう材を使用した接合方法は、接合温度が６００°Ｃ
〜９００°Ｃと低く作業性はよいが、得られる接合体の
接合界面に形成される中間層の高温強度が低いため、接
合体自体の高温における接合強度が低下するという問題
があった。また、固相拡散接合法は、高温における接合
強度は大きいものの場合によっては加圧を必要とし、さ
らに接合温度が１４００°Ｃ〜１６００°Ｃと高すぎる
ため作業性が悪いという問題があった。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
ので、高温における接合強度が大きく、しかも接合温度
が従来の固相拡散接合の場合よりはるかに低く、作業性
の良好なセラミックス接合体を提供することを目的とす
る。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） 本発明のセラミックス接合体は、接合すべき面にメタラ
イズ層を介して金属メッキ層が形成されたセラミックス
部材どおし、あるいは接合すべき面にメタライズ層を介
して金属メッキ層が形成されたセラミックス部材と金属
部材または接合すべき面に金属メッキ層が形成された金
属部材とが、前記金属メッキ層どおし、または金属メッ
キ層と前記金属部材の接合すべき面との固相拡散により
接合されてなることを特徴としている。

本発明に使用するセラミックス部材としては、アルミナ
、酸化マグネシウム、ジルコニア等の酸化物系セラミッ
クス部材や窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素
等の非酸化物系セラミックス部材を使用することができ
るが、十分な高温強度を有する窒化ケイ素等の非酸化物
系セラミックス部材が好ましい、そして、これらのセラ
ミックス部材の接合すべき表面にメタライズ層を介して
金属メッキ層を形成したものを被接合部材として使用す
る。この金属メッキ層に使用する金属としては、相互の
拡散係数が大きく固相拡散しやすいものであればよく、
例えばニッケルーニッケル、金°−金、ニッケルー銅、
銅−銅等の組合わせが挙げられるが、拡散のしやすさお
よび高温強度の点で優れているニッケルーニッケルの組
合わせが特に好ましい。これＪ５の金属メッキ層の形成
方法は、電気メツキ法、無電解メッキ法等どのようなメ
ッキ法を用いてもよく、また金属メッキ層の厚さは、そ
れぞれ１〜５０μｍの範囲が好ましい、ｔた、セラミッ
クス部材に形成するメタライズ層としては、通常セラミ
ックス部材のメチライズ層として使用するメタライズ組
成物のうち、高温強度に優れているものが好ましく、例
えばモリブデン酸リチウムｍ＝酸化チタン系のようなメ
タライズ組成物が挙げられる。

また、他方の被接合部材として金属部材を使用する場合
には、例えばセラミックス部材側にニッケルを使用して
金属メッキ層を形成する場合には、金属部材がニッケル
やニッケル合金であれば、これらの部材表面自体を接合
面とし、また鋼材等であれば、その接合すべき面に予め
ニッケルメッキを施しておく等接合すべき面とおしが上
述した金属メッキ層の組合わせになるように適宜設定す
る。

本発明のセラミックス接合体は、例えば次のようにして
製造される。

すなわちまず、セラミックス部材の接合すべき面にメタ
ライズ層を形成し、さらにその上に金属メッキ層を形成
する。そして、これらのセラミックス部材の金属メッキ
層とおしを当接させるか、また他方の被接合部材として
金属部材を使用する場合には、必要に応じて金属メッキ
層を形成した接合面とセラミックス部材の金属メッキ層
とを当接させ、真空中あるいは不活性雰囲気中で荷重を
かけながら９００〜１２００℃程度に加熱して接合を行
う。

（作　用） 本発明のセラミックス接合体において、金属メッキ層と
おしまたは金属メッキ層とこの金属メッキ層と固相拡散
しやすい金属表面との固相拡散により接合しているので
、高温強度が大きくなり、そして接合温度も比教的低温
で行なえる。

（実施例） 次に本発明の一実施例について説明する。

実施例１ まず、外径１３＋ａｍｘ　５１ＩＩｌの窒化ケイ素〈常
圧焼結５１３Ｎ４）を主成分とするセラミックス部材の
接合面をモリブデン酸リチウム−二酸化チタン系メタラ
イズ組成物でメタライズし、次いでメタライズ層の上に
メッキ厚が４μｍとなるようにニッケルメッキを行った
。このように形成したセラミックス部材のメッキ面とお
しを当接させて、アルゴシ雰囲気中、０゜０１５に！ｌ
ｌｆ／ｍイの荷重下で、約１１００℃で約１時間加熱し
、両者を接合した。

このようにして得られたセラミックス−セラミックス接
合体の常温および８００℃におけるせん断強度を測定し
たところ、常温においては１０ｋｏｆ／ｕ４と良好な値
を示し、また８００℃においても８ｋｑｆ／−とほとん
ど強度低下を生じないことが判明した。

また、本発明との比較のため、実施例１と同一形状の窒
化ケイ素材を使用して、その接合面にＴｉ−Ｃｕ　−Ａ
ｇろう材を挿入して、真空中、８３０°Ｃの条件で６分
間加熱して、セラミックス−セラミックス接合体を作製
した。このセラミックス−セラミックス接合体を使用し
て実施例１と同一条件でせん断強度を測定したところ、
常温においては２０ｋｇｒ／ｍｄと良好な値を示したも
のの、８００°Ｃにおいてはほとんど強度は残ってぃな
かった。

実施例２．３ 次表に示すように、実施例１における加熱温度を変更し
たものと、金属メッキ層の厚さを変更したものを、それ
ぞれ他の条件は実施例１と同一条件で、それぞれセラミ
ックス−セラミックス接合体を作製した０次いで、これ
らのセラミックス−セラミックス接合体を使用して、そ
れぞれ実施例１と同一条件でせん断強度を測定した。そ
の結果を次表に示す。

表 実施例４ 実施例１で用いたものと同一のセラミックス部材を一方
の被接合部材とし、他方の被接合部材を外径１３＋１１
１ｎＸ　５ＩＩＩｌのニッケル製の金属部材を使用して
、実施例１と同一条件でセラミックス−金属接合体を作
製し、実施例１と同一条件でせん断強度を測定したとこ
ろ、この接合体も同様の結果を示し、高温強度の大きい
ものであった。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のセラミックス接合体は、比
較的接合温度が低いにもがかわらず、接合部にろう材等
の低融点物質を含まないので高温における接合強度の低
下がほとんどなく、高温下での使用にも十分に耐えうる
ものである。

代理人　弁理士　　則　近　憲　信 器　　湯山幸夫

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）接合すべき面にメタライズ層を介して金属メッキ
   層が形成されたセラミックス部材どおし、あるいは接合
   すべき面にメタライズ層を介して金属メッキ層が形成さ
   れたセラミックス部材と金属部材または接合すべき面に
   金属メッキ層が形成された金属部材とが、前記金属メッ
   キ層どおし、または金属メッキ層と前記金属部材の接合
   すべき面との固相拡散により接合されてなることを特徴
   とするセラミックス接合体。
2. （２）セラミックス部材および金属部材に形成された金
   属メッキ層が、ニッケルメッキ層、銅メッキ層または金
   メッキ層である特許請求の範囲第１項記載のセラミック
   ス接合体。
3. （３）セラミックス部材に形成された金属メッキ層がニ
   ッケルメッキ層であり、かつ金属部材の接合すべき面が
   ニッケル表面である特許請求の範囲第１項記載のセラミ
   ックス接合体。