JPS632877A - 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°Ｃ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
鉄、酸化ニッケル及び酸化コバルト（以下単に遷移金属
酸化物という）の少なくとも１種を併用するとメタライ
ズ層の耐摩耗性及び平滑性が向上すること、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）硫化銅と遷移金属酸
化物の少なくとも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
は硫化銅は、通常粉末状のものを使用する。酸化銅と硫
化銅とを併用す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）に遷移金属酸化物の
少なくとも１種を併用することによりメタライズ層の強
化及び安定化が達成されて、耐摩耗性及び平滑性を向上
させることができる。更に、得られたメタライズ層に各
種金属をロウ接する場合に、溶着部が強固となるという
効果も奏される。遷移金属酸化物としても、通常粉末状
のものを使用し、使用割合は、銅化合物との合計型出の
８０％程度を上限とするのが適当である。

８０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、銅化合物と遷
移金属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遷移金属酸化物との
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。被覆する母は、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９００〜１３
００℃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
遷移金属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°Ｃ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
銅及び遷移金属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°Ｃ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、メタライズ層の平
滑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％と酸化ニッケル粉末１０重量％と
を混合したちの１００重量部に対してバ、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Ｏ，Ｉｇ／ｃｍ２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°Ｃ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、金属銅と金属ニッケルからなるメ
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、１００ＯＶ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、秤曾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 また、メタライズ層表面は凹凸が殆んどなく、平滑性に
優れており、サンドペーパーによる摩耗試験においても
、優れた耐摩耗性を示した。

実施例２ 硫化銅粉末９０重量％と酸化鉄粉末１０重量％とを混合
したちの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。これを用いて、実
施例１と同様にして各セラミックスにメタライズ層を形
成した。実施例１と同様にして測定した電気抵抗値及び
接着強度を下記第２表に示した。

第　　　２　　　表 また、メタライズ層表面は凹凸が殆んどなく、平滑性に
優れており、耐摩耗性も良好であった。

実施例３ 酸化ニッケル粉末に代えて酸化コバルト粉末を用いる以
外は実施例１と同様にして下記第３表に示した結果を得
た。また、メタライズ層の耐摩耗性及び平滑性も向上し
ていた。

第　　　３　　　表 実施例４ 硫化銅粉末に代えて酸化銅粉末を用いる以外は実施例１
と同様にして下記第４表に示した結果を得た。また、メ
タライズ層の耐磨耗性及び平滑性も向上していた。

第　　　４　　　表 実施例５ 硫化銅粉末に代えて酸化銅粉末を、及び酸化ニッケル粉
末に代えて酸化鉄粉末を用いる以外は実施例１と同様に
して下記第５表に示した結果を滉だ。また、メタライズ
層の耐磨耗性及び平滑性も向上していた。

第　　　５　　　表 実施例６ 硫化銅粉末に代えて酸化銅粉末を、及び酸化ニッケル粉
末に代えて酸化コバルト粉末を用いる以外は実施例１と
同様にして下記第６表に示した結果を得た。また、メタ
ライズ層の耐磨耗性及び平滑性も向上していた。

第６表 （以　上）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化銅又は（及び）硫化銅と酸化鉄、酸化ニッケ
   ル及び酸化コバルトの少なくとも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９００〜１３
   ００℃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。