JPS6353153B2 - - Google Patents
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- JPS6353153B2 JPS6353153B2 JP58068958A JP6895883A JPS6353153B2 JP S6353153 B2 JPS6353153 B2 JP S6353153B2 JP 58068958 A JP58068958 A JP 58068958A JP 6895883 A JP6895883 A JP 6895883A JP S6353153 B2 JPS6353153 B2 JP S6353153B2
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Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
本発明はセラミツク（焼結体）と金属を接合し
た複合体に関するものである。 窒化物、炭化物系焼結体及びジルコニア等のセ
ラミツクは高温材料、断熱材料として最も有望視
され、高温部における構造材料として自動車部
品、ガスタービン部品への適用をはじめ精密機械
等にも応用が考えられている。 これら用途に対してセラミツク単体、セラミツ
ク相互間だけでなく、セラミツク特性と金属特性
を兼ね備えて有効利用する複合構造、複雑形状に
対してセラミツクと金属の複合体の利用が広がり
両者の接合、接着が重要となる。 一般にセラミツクと金属とを結合する場合には
アルミナセラミツクは電子工業界のICパツケー
ジに代表されるように、パツケージの端子はMo
―Mn紛末のメタライズした部分にNiメツキを施
した後鑞付けすることによつて接合されている。
その他用いられているセラミツク一金属の接合と
しては接着剤、熱膨脹を利用した焼嵌法、硫化銅
法、炭酸銀法、ハロゲン化合物法が知られてい
る。しかしSi3N4，AlN，BN，SIALON，SiC等
の非酸化物系セラミツクは共有結合性が強いため
溶融物に対する濡れ性が悪く、各種物質との反応
性も低いために接合強度が得られず、特に熱間強
度が劣化し実用に供しなかつた。またメタライズ
法の場合にはコストが高くなる欠点があつた。 さらに特公昭38−15736号公報に記載されてい
るように、酸化物系のセラミツク表面にガラス層
を形成し、該ガラス層に溶融アルミニウムで封着
することも知られているが、アルミニウム自体の
融点が低く、また特に溶融アルミニウムが酸化皮
膜などのため他の金属との接合性が悪くて熱間強
度を保持することが困難となるものであつた。 本発明はこれら問題を解決するために高温にお
いて強い接合強度を有するセラミツクと金属の複
合体を提供しようとするものである。 すなわち、本発明はセラミツク部材の濡れ性を
改善し且つ熱間時における密着性を保つために該
セラミツク部材に近似した熱膨脹係数を有するガ
ラスを塗布、焼付けてガラス層を形成し、このガ
ラス層を介してセラミツク部材と金属部材とが銀
鑞付けした複合体である。そして常温から熱間
（300℃）の接合強度を保持するには熱膨脹係数は
2.0〜10.0×10-6／℃の範囲でセラミツク部材に近
似したものがよく、好ましい焼付け温度は850〜
1000℃で、この時の粘度は約104pが最良である。
またガラス材としてはホウ珪酸系ガラスが好適で
あり、例えば主成分B2O320〜35重量％、SiO280
〜65重量％から成り、その他成分としてAl2O3，
ZnO，MgO，BaO，P2O5，Na2O，K2O，Li2O，
SnO2が適宜配合されたガラスである。さらに好
ましくは塗布性を向上させる結合剤としてガラス
100重量部に粘土、カオリン等を１〜20重量部、
粘度調整剤として酸化ホウ素０〜50重量部及び熱
膨脹係数の調節、耐熱性の向上のためAl2O3，
Si3N4，SiC，AlN，β―スポジウメン，FeB，
NiBが０〜20重量部を添加混合したものが用いら
れる。 以下本発明を図面の実施例によつて説明する。 第１図は本発明の一実施例を示すセラミツクと
金属の複合体の断面図であり、１はSi3N4，
AlN，BN，SIALON，SiC，等の非酸化物系の
焼結体から成るセラミツク部材、２は前記セラミ
ツク部材の表面に形成されたガラス層であり2.0
〜10.0×10-6／℃の熱膨脹係数のガラス材が使用
される。３は鑞付用銀鑞、４は前記セラミツク部
材と結合するための円筒状の金属部材であり、前
記金属部材４と前記セラミツク部材１との複合体
はガラス層２を介在して非酸化性雰囲気中で銀鑞
付けされて接合される。本発明に係るセラミツク
と金属の複合体は次のような工程で製造される。 (1) セラミツク部材１の接合する外周表面に上述
のガラス材をスプレー、デイツピング法等で30
〜500μの厚さが均一になるように塗布し、非
酸化雰囲気中において850〜1000℃で焼付けガ
ラス層２を形成する。 (2) 次いで前記セラミツク部材の外側に金属部材
４を挿嵌し、前記ガラス層２との間に銀鑞３を
セツトする。 (3) これを非酸化性雰囲気中の所定温度（700〜
800℃）において銀鑞を加熱溶融させて鑞接す
る。 これにより第１図に示すセラミツク金属の接合
された複合体が得られる。なお第１図は本発明の
対象となる形状の１例であつて、図の形状だけに
限定されるものでなく、セラミツクと金属の接合
するあらゆる部品に応用することができる。 実施例 １ Si3N4焼結体の表面にB2O3―SiO2系ガラス100
重量部、酸化ホウ素10重量部、粘土10重量部の混
合物に水を加えて混練したガラス材を厚さ100μ
に均一に塗布し、950℃水素雰囲気中で焼付け、
これをステンレス筒体に挿嵌して700〜800℃で銀
鑞付けを行つた本発明品Ａと、比較用として蒸着
法によりSi3N4焼結体の表面にMo被膜を形成し、
該被膜を介してステンレス筒体との間に同様に銀
鑞付けした比較品Ｂの各試料を用意し、常温及び
熱間（300℃）の抜け強度の結果を表１に示した。
この結果比較品Ｂに比べて本発明品Ａはいずれも
大きな接合強度が得られ、且つ常温及び熱間にお
ける強度も変化が少なく優れた接合特性が得られ
た。
た複合体に関するものである。 窒化物、炭化物系焼結体及びジルコニア等のセ
ラミツクは高温材料、断熱材料として最も有望視
され、高温部における構造材料として自動車部
品、ガスタービン部品への適用をはじめ精密機械
等にも応用が考えられている。 これら用途に対してセラミツク単体、セラミツ
ク相互間だけでなく、セラミツク特性と金属特性
を兼ね備えて有効利用する複合構造、複雑形状に
対してセラミツクと金属の複合体の利用が広がり
両者の接合、接着が重要となる。 一般にセラミツクと金属とを結合する場合には
アルミナセラミツクは電子工業界のICパツケー
ジに代表されるように、パツケージの端子はMo
―Mn紛末のメタライズした部分にNiメツキを施
した後鑞付けすることによつて接合されている。
その他用いられているセラミツク一金属の接合と
しては接着剤、熱膨脹を利用した焼嵌法、硫化銅
法、炭酸銀法、ハロゲン化合物法が知られてい
る。しかしSi3N4，AlN，BN，SIALON，SiC等
の非酸化物系セラミツクは共有結合性が強いため
溶融物に対する濡れ性が悪く、各種物質との反応
性も低いために接合強度が得られず、特に熱間強
度が劣化し実用に供しなかつた。またメタライズ
法の場合にはコストが高くなる欠点があつた。 さらに特公昭38−15736号公報に記載されてい
るように、酸化物系のセラミツク表面にガラス層
を形成し、該ガラス層に溶融アルミニウムで封着
することも知られているが、アルミニウム自体の
融点が低く、また特に溶融アルミニウムが酸化皮
膜などのため他の金属との接合性が悪くて熱間強
度を保持することが困難となるものであつた。 本発明はこれら問題を解決するために高温にお
いて強い接合強度を有するセラミツクと金属の複
合体を提供しようとするものである。 すなわち、本発明はセラミツク部材の濡れ性を
改善し且つ熱間時における密着性を保つために該
セラミツク部材に近似した熱膨脹係数を有するガ
ラスを塗布、焼付けてガラス層を形成し、このガ
ラス層を介してセラミツク部材と金属部材とが銀
鑞付けした複合体である。そして常温から熱間
（300℃）の接合強度を保持するには熱膨脹係数は
2.0〜10.0×10-6／℃の範囲でセラミツク部材に近
似したものがよく、好ましい焼付け温度は850〜
1000℃で、この時の粘度は約104pが最良である。
またガラス材としてはホウ珪酸系ガラスが好適で
あり、例えば主成分B2O320〜35重量％、SiO280
〜65重量％から成り、その他成分としてAl2O3，
ZnO，MgO，BaO，P2O5，Na2O，K2O，Li2O，
SnO2が適宜配合されたガラスである。さらに好
ましくは塗布性を向上させる結合剤としてガラス
100重量部に粘土、カオリン等を１〜20重量部、
粘度調整剤として酸化ホウ素０〜50重量部及び熱
膨脹係数の調節、耐熱性の向上のためAl2O3，
Si3N4，SiC，AlN，β―スポジウメン，FeB，
NiBが０〜20重量部を添加混合したものが用いら
れる。 以下本発明を図面の実施例によつて説明する。 第１図は本発明の一実施例を示すセラミツクと
金属の複合体の断面図であり、１はSi3N4，
AlN，BN，SIALON，SiC，等の非酸化物系の
焼結体から成るセラミツク部材、２は前記セラミ
ツク部材の表面に形成されたガラス層であり2.0
〜10.0×10-6／℃の熱膨脹係数のガラス材が使用
される。３は鑞付用銀鑞、４は前記セラミツク部
材と結合するための円筒状の金属部材であり、前
記金属部材４と前記セラミツク部材１との複合体
はガラス層２を介在して非酸化性雰囲気中で銀鑞
付けされて接合される。本発明に係るセラミツク
と金属の複合体は次のような工程で製造される。 (1) セラミツク部材１の接合する外周表面に上述
のガラス材をスプレー、デイツピング法等で30
〜500μの厚さが均一になるように塗布し、非
酸化雰囲気中において850〜1000℃で焼付けガ
ラス層２を形成する。 (2) 次いで前記セラミツク部材の外側に金属部材
４を挿嵌し、前記ガラス層２との間に銀鑞３を
セツトする。 (3) これを非酸化性雰囲気中の所定温度（700〜
800℃）において銀鑞を加熱溶融させて鑞接す
る。 これにより第１図に示すセラミツク金属の接合
された複合体が得られる。なお第１図は本発明の
対象となる形状の１例であつて、図の形状だけに
限定されるものでなく、セラミツクと金属の接合
するあらゆる部品に応用することができる。 実施例 １ Si3N4焼結体の表面にB2O3―SiO2系ガラス100
重量部、酸化ホウ素10重量部、粘土10重量部の混
合物に水を加えて混練したガラス材を厚さ100μ
に均一に塗布し、950℃水素雰囲気中で焼付け、
これをステンレス筒体に挿嵌して700〜800℃で銀
鑞付けを行つた本発明品Ａと、比較用として蒸着
法によりSi3N4焼結体の表面にMo被膜を形成し、
該被膜を介してステンレス筒体との間に同様に銀
鑞付けした比較品Ｂの各試料を用意し、常温及び
熱間（300℃）の抜け強度の結果を表１に示した。
この結果比較品Ｂに比べて本発明品Ａはいずれも
大きな接合強度が得られ、且つ常温及び熱間にお
ける強度も変化が少なく優れた接合特性が得られ
た。
【表】
実施例 ２
ガラス層として第２表に示す組成のガラス試料
Ａ〜Ｄを100重量部と第３表に示す酸化ホウ素、
粘土、その他添加物を加えた熱膨脹係数が異なる
ガラスを用いて非酸化物系セラミツク焼結体に塗
布、焼付けし、実施例１と同様にステンレス筒体
と銀鑞付けを行つたもので熱間抜け強度を比較し
た。その結果、ガラス層の熱膨脹係数は2.0〜
10.0×10-6／℃の範囲で良好であることが判つ
た。
Ａ〜Ｄを100重量部と第３表に示す酸化ホウ素、
粘土、その他添加物を加えた熱膨脹係数が異なる
ガラスを用いて非酸化物系セラミツク焼結体に塗
布、焼付けし、実施例１と同様にステンレス筒体
と銀鑞付けを行つたもので熱間抜け強度を比較し
た。その結果、ガラス層の熱膨脹係数は2.0〜
10.0×10-6／℃の範囲で良好であることが判つ
た。
【表】
【表】
以上述べたように本発明のセラミツクと金属の
複合体は、非酸化物系セラミツクの接合表面に該
セラミツクに近似する2.0〜10.0×10-6／℃の熱膨
脹係数を有するガラス層を焼付け形成し、このガ
ラス層を介在させ両者が銀鑞付けされていること
から特に非酸化物系セラミツクと金属との結合に
常温は勿論のこと300℃の高温時においても接合
強度が低下することなく強固な構造をもつ複合体
を提供することができる。
複合体は、非酸化物系セラミツクの接合表面に該
セラミツクに近似する2.0〜10.0×10-6／℃の熱膨
脹係数を有するガラス層を焼付け形成し、このガ
ラス層を介在させ両者が銀鑞付けされていること
から特に非酸化物系セラミツクと金属との結合に
常温は勿論のこと300℃の高温時においても接合
強度が低下することなく強固な構造をもつ複合体
を提供することができる。
第１図は本発明の一実施例を示すセラミツクと
金属の複合体の断面図である。 １…セラミツク部材、２…ガラス層、３…銀
鑞、４…金属部材。
金属の複合体の断面図である。 １…セラミツク部材、２…ガラス層、３…銀
鑞、４…金属部材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Si3N4，AlN，BN，SIALON，SiCなどの非
酸化物系セラミツク部材の接合表面に該セラミツ
ク部材に近似する2.0〜10.0×10-6／℃の熱膨脹係
数を有するガラス層を焼付け形成し、このガラス
層を介して金属部材との間に銀鑞付けしたことを
特徴とするセラミツクと金属の複合体。 ２ 前記ガラス層を形成するガラス材がホウ珪酸
系ガラス100重量部と粘土、カオリンの結合剤１
〜20重量部、酸化ホウ素０〜50重量部及び
Al2O3，Si3N4，AlN，SiC，β―スポジウメン，
FeB，NiBのセラミツク粉末の少くとも１種を０
〜20重量部から成る特許請求の範囲第１項記載の
セラミツクと金属の複合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6895883A JPS59194836A (ja) | 1983-04-19 | 1983-04-19 | セラミツクと金属の複合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6895883A JPS59194836A (ja) | 1983-04-19 | 1983-04-19 | セラミツクと金属の複合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59194836A JPS59194836A (ja) | 1984-11-05 |
| JPS6353153B2 true JPS6353153B2 (ja) | 1988-10-21 |
Family
ID=13388687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6895883A Granted JPS59194836A (ja) | 1983-04-19 | 1983-04-19 | セラミツクと金属の複合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59194836A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6123797A (en) * | 1995-06-23 | 2000-09-26 | The Dow Chemical Company | Method for coating a non-wetting fluidizable and material onto a substrate |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS503410A (ja) * | 1973-05-16 | 1975-01-14 |
-
1983
- 1983-04-19 JP JP6895883A patent/JPS59194836A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS503410A (ja) * | 1973-05-16 | 1975-01-14 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59194836A (ja) | 1984-11-05 |
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