JPS632876A - セラミックスのメタライズ方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、セラミックスの簡便なメタライズ方法に関す
る。

従来の技術とその問題点 一般に、セラミックスは、耐熱性、耐磨耗性、絶縁性等
に優れている反面、脆く衝撃に弱いため、構造材料とし
て用いる場合には、金属との接合体にして使用されるこ
とが多く、この場合には金属とセラミックスを接合する
前に、まずセラミックス表面をメタライズする必要があ
る。また、セラミックスを導電材料として用いる場合に
は、セラミックス表面にメタライズを行って使用されて
いる。

セラミックスのメタライズ方法としては、テレフンケン
法、活性金属法、水素化合物法、酸化物ソルダー法、炭
酸銀法等が知られている。これらの内、テレフンケン法
以外の方法には、工程が複雑であるのに加えて、メタラ
イズ層の接着強度、耐熱衝撃性、耐化学薬品性等が充分
でない場合があるため、現在のところテレフンケン法に
よるのが一般的である。テレフンケン法は、セラミック
ス表面にモリブデン−マンガンを被覆し、非酸化性雰囲
気中１４００〜１７００℃という高温で焼付け、その上
に金属メツキを行い、更に被膜の安定化のために再度非
酸化性雰囲気中で加熱することによりメタライズし、次
いで必要に応じて金属をロウ接するものであり、作業工
程が長く且つ煩雑であるという大きな欠点があるのに加
えて、加熱温度が高いという欠点もある。

問題点を解決するための手段 本発明者は、上記欠点が解消されたセラミックスのメタ
ライズ方法を開発するため鋭意研究した結果、酸化銅又
は（及び）硫化銅を被覆層として用いるときには空気等
の酸化雰囲気中にて比較的低温で焼付けができ、次いで
焼付は層を還元処理すれば極めて簡便にメタライズでき
ること（尚、被覆層として硫化銅を単独で用いる方法に
ついては、別途出願した。）、この際被覆層として酸化
エルビウム、酸化ユーロピウム及び酸化イッテルビウム
の少なくとも１種を併用するとメタライズ層の耐化学薬
品性が向上すること、得られたメタライズ層は導電性に
優れ且つ接着強度が高いこと等を見出し、本発明を完成
するに至った。

即ち本発明は、酸化銅又は（及び）硫化銅と酸化エルビ
ウム、酸化ユーロピウム及び酸化イッテルビウムの少な
くとも１種との混合物を、セラミックス表面に被覆し、
酸化性雰囲気中９００〜１３００℃で加熱して焼付けた
後、焼付は層を還元処理することを特徴とするセラミッ
クスのメタライズ方法に係る。

本発明において被覆層材料として用いる酸化銅及び／又
は硫化銅と酸化エルビウム、酸化ユーロピウム及び酸化
イッテルビウムの少なくとも１種との混合物は、通常粉
末状のものを使用する。酸化銅と硫化銅とを用いるとき
の両者の使用割合は、任意で良い。

本発明においては、被覆層材料として酸化銅又は（及び
）硫化銅（以下、単に銅化合物という）に酸化エルビウ
ム、酸化ユーロピウム及び酸化イッテルビウムの少なく
とも１種（以下希土類元素酸化物という）を併用するこ
とによりメタライズ層の耐化学薬品性を向上させること
ができる。希土類元素化合物の使用割合は、銅化合物と
の合計重量の２０％程度を上限とするのが適当である。

２０重量％を越える場合には、メタライズ層の接着強度
が低下する傾向があるので、好ましくない。

本発明における被覆層形成材料としては、銅化合物と希
土類元素酸化物との混合物を粉末状のまま使用しても良
いし、適当なバインダー及びその溶剤、例えばスクリー
ンオイル等の印刷用インキ、バルサム等を適宜の台用い
てペースト状にして使用しても良い。

粉末状又はペースト状の銅化合物と希土類元素酸化物と
の混合物をメタライズが必要なセラミックス表面に撒布
又は塗付して被覆する。被覆する世は、特に限定されず
、所望のメタライズ層の厚さに応じて、適宜決定される
。次に、上記で被覆されたセラミックスを酸化性雰囲気
中にて加熱して被覆層を焼付ける。酸化性雰囲気として
は、特殊なものを使用する必要はなく、空気、空気と窒
素との混合気等を使用すれば充分である。また、加熱条
件としては、セラミックスの形状、大きさや用いた被覆
層の種類、被覆量等により変化するが、通常９００〜１
３００℃の温度で５〜６０分間程度加熱する。この加熱
によりは酸化銅（硫化銅は酸化されて酸化銅となる）及
び希土類元素酸化物を含有してなる被覆がセラミックス
に密着する。この際、酸化銅の融液がセラミックス内に
一部浸透する（硫化銅を用いたときには、酸化銅に酸化
される際に発生する硫黄が、この浸透を更に助長する）
ことにより接着強度が高められる。加熱温度が９００℃
より低い場合は上記のような浸透が起こらず接着強度が
不充分になり、又１３００℃より高い場合は被覆層の粘
性が低下して流出することがあるので好ましくない。

次に、上記により焼付は層が施されたセラミックスを還
元処理する。還元方法としては、特に限定されず、酸化
銅及び希土類元素酸化物がこれらの金属に還元されるな
らばどんな方法でもよく、例えば水素雰囲気、−酸化炭
素雰囲気等の還元性雰囲気中での加熱、エタノール、メ
タノール、プロパツール等のアルコール、ベンジン、ホ
ルマリン等の還元性溶媒への浸漬等を挙げることができ
る。還元性雰囲気中で加熱する場合の温度は、焼付は層
の分解、変質等を防ぐために前記焼付は温度よりも低い
ことが好ましく、通常２００〜９００℃程度とし、時間
は通常５〜６０分間程度とする。また還元性溶媒への浸
漬による場合は、セラミックスを通常２００〜５００℃
程度好ましくは３００℃前後に加熱後、上記還元性溶媒
に１０〜６０秒間程度浸漬すれば良い。

上記還元処理により、極めて優れた導電性を有する銅系
メタライズ層がセラミックス表面に形成される。

かくしてメタライズされたセラミックスには、必要に応
じて、常法例えばロウ接等により、各種金属を容易に接
合することができる。

本発明によりメタライズできるセラミックスとしては、
特に限定されず、例えば窒化珪素、サイアロン、炭化珪
素、窒化アルミニウム等の非酸化物セラミックス、アル
ミナ、ジルコニア、ムライト、ベリリア、マグネシア、
コージーライト等の酸化物系セラミックスを挙げること
ができる。

発明の効果 本発明によれば、従来法に比べて低温で焼付は後、還元
処理するという極めて簡便な操作で、セラミックス表面
にメタライズ層が形成できる。得られたメタライズ層は
、導電性に優れ且つ接着強度が高く、メタライズ層の耐
化学薬品性が向上するという効果が得られる。

本発明によりメタライズされたセラミックスは、上記の
如き性能を有するので、セラミックスパッケージ等の電
子部品、セラミックスを用いた耐磨耗性部品、耐熱性部
品等に好適に使用できる。

尚、本発明の方法は、ニッケル板、銅板等の金属板にも
応用でき、被覆層を還元すれば強固な保護膜を得ること
ができる。

実施例 以下、実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明する
。

実施例１ 硫化銅粉末９０重量％と酸化エルビウム粉末１０重量％
とを混合したもの１００００重量対してバルサム１０重
量部を混合して、ペースト状の混合物を得た。これを平
板正方形の窒化痙乗（Ｓ　Ｌ　３　Ｎ＆　）　、サイア
ロン、炭化珪素（Ｓ　ｉ　Ｃ）、アルミナ又はジルコニ
アの焼結体の表面に０．１ｇ／ｃｎ＋２塗付した。次に
、電気炉を用い空気中にて１１００℃で３０分間焼成し
て、焼付は被覆層を形成した。引続き焼成したものを乾
燥器中で３００℃に加熱した後、市販のエタノール中に
浸漬した。これによって焼付は被覆層が還元され、金属
銅とエルビウムからなるメタライズ層が形成された。下
記第１表に還元前後における、１０００Ｖの電圧で測定
した電気抵抗値を示した。

還元後のメタライズ層は、極めて優れた導電性を有して
いることが判る。

かくして得たメタライズ層を有する各セラミックスと銅
片とを銀ロウを用いてロウ接し、秤量２ｔＯｎ及び荷重
速度５ｍｍ／ｍｉｎの引張試験機を用いて、メタライズ
層の接着強度を測定したところ、いずれも極めて強く接
着されていることが判った。

結果を下記第１表に併記した。

第　　　１　　　表 上記で得た各セラミックス上のメタライズ層の耐化学薬
品性を調べるために、４８％ＫＯＨ水溶液中にそれぞれ
を７０℃で７０時間浸漬したところ、変色等の状態変化
は全く認められなかった。

また、上記酸化エルビウムに代えて酸化ユーロピウム又
は酸化イッテルビウムを使用する場合にも、はぼ同様の
結果が得られる。

（以　上）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化銅又は（及び）硫化銅と酸化エルビウム、酸
   化ユーロピウム及び酸化イッテルビウムの少なくとも１
   種との混合物を、セラミックス表面に被覆し、酸化性雰
   囲気中９００〜１３００℃で加熱して焼付けた後、焼付
   け層を還元処理することを特徴とするセラミックスのメ
   タライズ方法。