JPS63239170A - セラミツクス−金属接合体 - 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、セラミックス部材と金属部材との接合体に関
する。

（従来の技術） 従来より、セラミックス部材の長所を生かし、かつ欠点
を補うためにセラミックス部材に金属部材を接合した複
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部材と金属部材との接合方法と
しては種々の方法が知られており、例えばセラミックス
部材の接合すべき面をモリブデンやマンガンのような高
融点金属を主成分としたメタライズ用組成物によりメタ
ライジングしてその表面にニッケルメッキを施した後、
ろう材を介して金属部材と接合する方法や、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
う材により直接ろう付けする方法等のろう材を使用する
方法がよく用いられている。

（発明が解決しようとする問題点） このようなろう材を使用したセラミックス部材と金属部
材との接合に際して、特に金属部材がセラミックス部材
より使用するろう材に対して濡れ性に劣る場合、加熱接
合時に接合部からはみ出したろう材が濡れ性のより良い
方へ、すなわちセラミックス部材の方に流れてここで固
化してしまう。このようにセラミックス部材側で固化し
てしまったろう材は、セラミックス部材との熱膨張係数
の差が大きいため、セラミックス部材表面に引張応力を
生じさせて、接合部にクラックを発生させたり、また後
工程の加工時に破断しやすくなる等接合強度を低下させ
たり、接合強度にばらつきを生じさせたりするという問
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、セラミックス部材に発生するクラック等を防止し
、接合強度の低下やばらつきのないセラミックス−金属
接合体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
材と金属部材とが少なくともろう材を介して接合されて
なるセラミックス−金属接合体において、前記金属部材
の少なくとも接合部分と連続した非接合部分が前記セラ
ミックス部材より前記ろう材に対する濡れ性の良好な金
属で被覆されてい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
、酸化マダイ・シウム、ジルコニア等の酸化物系セラミ
ックス部材のほか、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が挙げられる
。この他、サイアロン等の酸窒化物、炭窒化物等にも適
用できる。

また、本発明の対象とする金属部材としては、上記した
セラミックス部材よりろう材に対する濡れ性に劣るもの
に適しており、例えばこのような金属部材としては、タ
ングステン、モリブデン、コバール等が挙げられ、これ
らの金属部材は構造部材としての金属材でもよいし、接
合部の応力を緩和するために介在させる応力緩和層であ
ってもよい、そして、このような金属部材の接合部近傍
、例えば金属部材側の接合部の面積がセラミックス部材
側の接合部の面積と同等または小さい場合には、少なく
とも接合部と連続した側周面に、また金属部材側の接合
部の面積がセラミックス部材側の接合部の面積より大き
い場合には、少なくとも接合面の接合すべき部分と連続
した非接合部分にセラミックス部材よりろう材に対する
濡れ性の良好な金属を被覆して用いる。このようなセラ
ミックス部材よりろう材に対する濡れ性に優れた金属と
しては、ニッケルや銅等の金属が挙げられ、これらの金
属の被覆方法は、蒸着法、スパンタリング法等の物理的
手段やめっき法、気相成長法等の化学的手段等どのよう
な方法を用いてもよい。

また、金属部材側の接合部の面積がセラミックス部材側
の接合部の面積より大きい場合には、金属部材側の接合
面の非接合部分がはみだしたろう材の流出部分として有
効に作用するのでさらに好ましい。

本発明のセラミックス−金属接合体は、例えば次のよう
にして製造される。

すなわちまず、一方の被接合部材となる金属部材の少な
くとも接合部分と連続した非接合部分に上述したような
他方の被接合部材となるセラミックス部材よりろう材に
対する濡れ性の良好な金属を被覆する０次いで、必要に
応じて接合面にメタライズやニッケルメッキを施したセ
ラミックス部材との間に、一般にセラミックスと金属と
を接合する際に使用するろう材を挿入し加熱して接合す
る。

（作　用） 本発明のセラミックス−金属接合体において、金属部材
の少なくとも接合部分と連続した非接合部分がセラミッ
クス部材よりろう材に対する濡れ性の良好な金属で被覆
されているので、加熱接合暗に接合部よりはみだしたろ
う材が金属部材側に流れて金属部材側で固化するため、
セラミックス部材側にろう材のはみだし固化の発生がな
くなる。

（実施例） 次に本発明の一実施例について説明する。

実施例 まず、第１図に示すように、外径１０＋ａ＋ｎｘ　５ｎ
＋ｎのタングステン製の金属部材２の表面に２〜３μｍ
の厚さとなるようにニッケルめっき４を施し、この金属
部材２と外径１０ｎｎｘ　５ｎ＋ｎの窒化ケイ素（Ｓｉ
２Ｈ４）を主成分とするセラミックス部材１との接合す
べき面の間に、厚さ６０μｍのＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉろう材
＜Ｔｉ　２．２重１％含有へ９−輸共晶合金）３を挿入
して、真空中、８３０℃の条件で６分間加熱してセラミ
ックス−金属接合体を作製した。

このようにして得られたセラミックス−金属接合体の外
観検査を行ったところ、同図に示すように、接合部より
はみだしたろう材は金属部材側に流れて固化しており、
セラミックス部材にクラック等の発生は認められなかっ
た。またこのセラミンクスー金属接合体のせん断強度を
測定したところ、１５ｋ（Ｉｆ／ｍｄ’と良好な値を示
した。

また、本発明との比較のために、タングステン製の金属
部材２にニッケルめっきを施さない以外は実施例と同一
条件でセラミックス−金属接合体を作製したところ、第
２図に示すように、接合部からはみだしたろう材３は、
叱うミックス部材１側に流れて固化しており、ろう材と
セラミックス部材との接点からクラックが発生していた
。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のセラミックス−金属接合体
によれば、金属部材の少なくとも接合部分と３！！続し
た非接合部分にセラミックス部材よりろう材に対する濡
れ性の良好な金属を被覆しているので、加熱接合時に接
合部よりはみだしたろう材が金属部材側に流れて固イヒ
するため、セラミックス部材側に発生していたクラック
等を防止でき、また接合強度の低下やばらつきも少なく
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すセラミックス−金属接
合体の断面図、第２図は従来法により接合したセラミッ
クス−金属接合体の断面図である。 １・・・・・・・・・セラミックス部材２・・・・・・
・・・金属部材 ３・・・・・・・・・ろう材 ４・・・・・・・・・ニッケルめっき層代理人　弁理士
　則　近　憲　佑 同　　　　　　　湯　　山　　幸　　失策１図 第２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックス部材と金属部材とが少なくともろう
   材を介して接合されてなるセラミックス−金属接合体に
   おいて、前記金属部材の少なくとも接合部分と連続した
   非接合部分が前記セラミックス部材より前記ろう材に対
   する濡れ性の良好な金属で被覆されていることを特徴と
   するセラミックス−金属接合体。
2. （２）金属部材は、ろう材に対する濡れ性がセラミック
   ス部材と同等または劣る部材である特許請求の範囲第１
   項記載のセラミックス−金属接合体。
3. （３）被覆する金属は、ニッケルまたは銅である特許請
   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. （４）金属部材の接合面積がセラミックス部材のそれよ
   り大きい特許請求の範囲第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。