JPS632878A - 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真もある。

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）硫化銅を被覆層材料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。）、この際被覆層材料と
してマンガン、モリブデン及びこれらの化合物の少なく
とも１種を併用するとメタライズ層の接着強度が向上す
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）硫化銅とマンガン、
モリブデン及びこれらの化合物の少なくとも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９
００〜１３００°Ｃ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）にマンガン、モ
リブデン及びこれらの化合物の少なくとも１種を併用す
ることにより、これらがセラミックスに浸透する性質を
有していることがら、メタライズ層接着強度を向上させ
ることができる。

マンガン化合物としては、例えば硫化第一マンガン、酸
化マンガン等が挙げられ、モリブデン化合物としては、
例えば二硫化モリブデン、酸化モリブデン等が挙げられ
る。マンガン、モリブデン及びこれらの化合物としても
、通常粉末状のものを使用し、使用割合は、銅化合物と
の合計重示の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、銅化合物との親和性が低
下して、分離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、銅化合物とマ
ンガン、モリブデン及びこれらの化合物の少なくとも１
種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マンガン、モリブデ
ン及びこれらの化合物の少なくとも１種との混合物をメ
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。被覆する台は、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９００〜１３００°Ｃ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）と酸化マンガ
ン及び／又は酸化モリブデンと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
化鋼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°Ｃ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
銅と酸化マンガン及び／又は酸化マンガンとがこれらの
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２００〜９０
０°Ｃ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°Ｃ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い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％と硫化第一マンガン粉末１０重回
％とを混合したちの１００００重回対してバルサム１０
重量部を混合して、ペースト状の混合物を得た。これを
平板正方形の窒化珀豪（Ｓｉ３Ｎ４）、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／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型中で３
００°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
銀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
層の接着強度をホ１］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 実施例２ 硫化銅粉末９０重量％と二硫化モリブデン粉末１０重量
％とを混合したちの１００重量部に対してバルサム１０
重９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 （以　上）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化銅又は（及び）硫化銅とマンガン、モリブデ
   ン及びこれらの化合物の少なくとも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９００〜１
   ３００℃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。