JPS635893A - 金属質接着材 - Google Patents

金属質接着材

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JPS635893A
JPS635893A JP61150003A JP15000386A JPS635893A JP S635893 A JPS635893 A JP S635893A JP 61150003 A JP61150003 A JP 61150003A JP 15000386 A JP15000386 A JP 15000386A JP S635893 A JPS635893 A JP S635893A
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JP61150003A
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Takashi Shoji
孝志 荘司
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Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
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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) 本発明は金属と金属、金属とセラミック、セラミックと
セラミックの接合用に好適な金属質接着剤に関するもの
である。 (従来の技術) 従来より、金属と金属、セラミックとセラミックのよう
に同−材質間の接合法、或いは金属とセラミックの異材
質問の接合法としては様々な接合法が知られている。 例えば、金属と金属の接合法としては電気溶接。 ガス溶接、摩擦溶接等々の融接法があり、基材を溶融し
ない方法としてロウ付は処理や有機接着剤による接着法
がある。 また、セラミックとセラミックの接合法としては有機接
着剤による接着法や耐熱金属法(特開昭61−5887
0号参照)などがある。 これらの同−材質間の接合に対し、金属とセラミックと
の異材質問の接合法としては、有機接着剤による接着法
や活性金属法、焼きばめ法、同相反応法などがあり、ま
たセラミック基材にMoやWなどでメタライズした後に
ニッケルメッキを施し、金属基材と半田付けする耐熱金
属法があり。 最近の技術では酸化物系の無機接着剤を使用して水和化
合物をつくるなどの化学反応による接合法も出現してい
る。 (発明が解決しようとする問題点) しかし、上記各種接合法のうち、金属同志の固有な接合
法である融接法を除けば、いずれも熱に弱く、接着強度
も充分でないという欠点がある。 −方、僅かに、蒸着、スパッタリング、溶射等による接
合技術や箔状のインサート材を使用する接合技術も提案
されてはいるが、接着力に乏しいという欠点があるばか
りでなく、使用範囲が限定されるなどのため、実用性に
乏しく、経済性でも満足し得る接合法とは言えない。 本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、耐熱性を有し
、かつ、接着強度が高く、シかも金属、セラミックの同
一材質問の接合のみならず、金属とセラミックの異材質
問の接合にも簡便に利用でき、実用性、経済性を満足す
る新規な接着剤を提供することを目的とするものである
。 (問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明者は、耐熱性を確保す
るためにまず接着剤を金属質のものとし、この金属質の
接着剤において特に接着強度を高め得る方策について鋭
意研究したところ、従来の金属ロウの如く(例、特公昭
61−10235号)、単にその化学成分を調整するだ
けではその用途が制限され、しかも耐熱性、接着強度の
向上の要請に対して限界があることが判明し、したがっ
て、化学成分の調整はもとより、加えて接着剤の物理的
構造面に重点をおいて実験研究を重ねた結果、Agを必
須成分として含む特定組成であって、しかも接着剤の構
造として各成分を混合状態で、かつ共存せしめた複合粉
末構造とすることにより、上記目的が達成できることを
見い出したものである。 すなわち1本発明に係る金属質接着剤は、Cu及びNi
のうちの少なくとも1種(以下、A成分という)を10
〜60%、Ti、Nb及びZrのうちの少なくとも1種
(以下、B成分という)を10〜80%含み、必要に応
じてYを含む希土類元素のうちの少なくとも1種(以下
、D成分という)を5PPm〜3%含み、残部が実質的
にAg(以下、C成分という)である組成を有し、かつ
、各成分がメカニカルアロイ法によって機械的に噛合結
合した複合粉末からなることを特徴とするものである。 以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。 本発明では、金属質の接着剤とすることから、従来の金
属ロウの主な成分系として知られている銀ロウ、ニッケ
ルロウ、銅ロウなどの主成分を参酌し、Cu−Ti−A
gの三成分系をベデス組成としてその物理的構造につい
て種々の実験研究を行った。 まず、上記3成分を合金化状態、或いは粉末状態とし、
粉末状態の中でも単に3成分が混合している単純混合粉
末状態と3成分微粉を機械的に噛合結合せしめた複合粉
末状態とに区分し、これらの各状態における接合温度(
使用温度)と物理的構造の変化の可能性について調べ、
接合効果を考察した。 その結果、合金化した場合及び単純な粉末混合状態の場
合には特に接合効果の向上は見られず。 接合温度と有機的な関係がなかったのに対輝、複合粉末
状態の場合には接合温度を適切に選ぶならば接合強度が
顕著に向上することを発見した。これは、第2図に示す
ように、各成分の微粉が機械・的に噛合結合されている
ため、接合温度において緻密に隣接する各成分微粉が表
面で溶融して粒子間結合が強固になり、これが−種のノ
リの役目を果たして接合強度が増大するものと考えられ
る。 因みに、そのような適切な接合温度(Ag−Cu系で8
00〜900℃)を超える高温で各成分が合金化した状
態で使用した場合には、その効果が低下する現象がみら
れた。また単純混合状態では各成分が分雛した混合状態
にあるために加熱しても上記効果は期待できなかった。 以上の基礎実験に基づき、上記3成分系の組成範囲、他
元素の添加等々について更に実験研究を重ね、接着剤と
して使用し得る化学成分を確定したものである。 すなわち、第1図は本発明の金属質接着剤の成分系並び
に組成域(tit%)を示す図であり、A成分はCu及
びNiのうちの少なくとも1種からなり。 B成分はTi、Nb及びZrのうちの少なくとも1種か
らなり、残部はC成分(すなわち、Ag)からなる成分
系において、その組成域がA成分10〜60%、B成分
10〜80%、C成分10〜80%からなる範囲内が接
着剤として所望の性能を発揮し使用することができる。 なお、特に、A成分が60%を超えると接着力が出ず、
またB成分が80%を超えると接合層の硬度が高くなり
、熱ショックに弱くなるので、好ましくない。 上記組成域のうちでも耐熱性、接着強度ともに優れてい
る範囲は、A成分20〜50%、B成分10%を超え6
0%以下、C成分20〜50%からなる範囲である。 また、上記成分系に対し、必要に応じてD成分として希
土類元素(Yを含む)のうちの少なくとも1種を添加す
ることができる。添加する量は5PPm〜3vt%とし
、ミツシュメタルを使用してもよい、D成分を添加する
ことによりB成分の添加率の下限を7%に下げることが
でき、特にTiの添加率を小さくしても接着力を得るこ
とができるほか、特にSiCなどのセラミック基材を接
合する場合に添加すると効果が顕著である。 上記化学成分を有する金属質接着剤は、いわゆるメカニ
カルアロイ法によって製造することかでき、各成分の金
属粉末をボールミル、アトライター等の攪拌機を用いて
高速、高エネルギー下で所要時間混合攪拌して粉砕する
ことにより、各成分粒子が機械的に噛合結合したいわゆ
るメカニカルアロイ形態の複合粉末が得られる。この複
合粉末の粒度は44μm以下、好ましくは10μ■以下
のものが50wt%以上である微粉末が望ましい。 このように複合粉末形態の粒子からなる金属質接着剤は
、種々の態様で使用可能であるが、その際、粉末状であ
る点、Ti、Nb、Zr等を含む成分系の場合には加熱
接合時に空気中で酸化する点等を考慮し、所定の接合温
度で使用する。好ましい使用態様としては、まず金属、
セラミック等の基板上に薄い枠をセットした後、接着剤
粉末を充填して接着面に挟み込んだ状態とし1次いで非
酸化性雰囲気中又は10−3T orr以下の減圧下で
1〜100kg/aJの荷重のもとに600〜900℃
に所要時間加熱し、接合する。なお、900℃を超える
温度上で熱処理すると接着剤が合金化し接合効果が低下
するので、この点に留意する必要がある。因みに、後述
の実施例に示すサンプルNα1の接着剤(Cu−Ti−
Ag系)を使用し接合温度を変えて加熱接合したときの
接合状態を調べたところ、第1表に示す判定結果を得た
。これより、この成分系の接合温度は600〜900℃
、好ましくは700〜900”Cであることがわかる。 第  1  表 串刺定基準は実施例の欄を参照。 次に本発明の実施例を示す。 (実施例) 第2表に示す粒度44μm以下の各金属粉末を同表に示
す割合(wt%)で配合し、攪拌機を用いて3.5時間
部合粉砕した。得られた微粉末の粒度分布をコールタ−
・カウンターで測定したところ、20μm以下100%
で10μm以下が83%の粒度分布であった。また、こ
の微粉末粒子を顕微鏡1!察したところ、各成分粒子が
機械的に噛合結合したメカニカルアロイの形態を呈して
いる複合粉末であった。 次に、50X50mm口X2mmtのステンレス鋼5U
3304基板上に厚さ0.5mmのゴム枠を載置して縁
取りをし、この枠内に上記複合粉末を充填し、その上に
同サイズのアルミナ板を載置してステンレス鋼板とアル
ミナ板とを加熱接合した。 加熱接合は、試片を10−’ Torrの減圧下で10
kg/aJの荷重を加え、900℃で1時間加熱するこ
とにより実施した。 このようにして作成した接合試片を各々10枚準備し、
50e+mの高さから繰り返し3回、金敷上へ落下させ
、接合状態を外観で観察した。その結果を第2表に併記
する。なお、同表中の接合力の判定基準は次のとうりで
ある。 O印:10枚全部が全く剥離なし Δ印:10枚中1〜2枚が剥離あり ×印:10枚中3枚以上が剥離あり
【以下余白】
第2表より明らかなように、本発明範囲内の化学成分を
有し、かつ、粉末形態が複合粉末である接着剤はいずれ
も良好な接合力を示し、特に第1図に示した好ましい組
成域内の組成を有するもの(本発明例Nα1〜8,18
〜23)は優れた接着能を示している。 これに対し1本発明範囲内の化学成分を有していても粉
末形態が混合粉末であるもの(比較例Nα15〜17)
、或いは粉末形態が複合粉末であっても本発明範囲外の
化学成分を有するもの(比較例11h12〜14)はい
ずれも接合力が弱い。 なお、耐熱性に関しても、本発明の金属質接着剤を使用
した接合部はその接着温度まで耐えることができる。 (発明の効果) 以上詳述したように、本発明に係る金属質接着剤は、特
定成分系でその化学成分を調整すると共に粉末形態を複
合粉末としたので、接合が容易で、しかも耐熱性及び接
着強度の優れた接合部を得ることができ、金属やセラミ
ックの同一材質間の接合のみならず、それらの異材質問
の接合にも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の金属質接着剤の組成域を示す図、 第2図は本発明の金属質接着剤の粉末形態を示す説明図
である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量割合で(以下、同じ)、Cu及びNiのうち
    の少なくとも1種を10〜60%、Ti、Nb及びZr
    のうちの少なくとも1種を10〜80%含み、残部が実
    質的にAgである組成を有し、かつ、各成分がメカニカ
    ルアロイ法によって機械的に噛合結合した複合粉末から
    なることを特徴とする金属質接着剤。
  2. (2)Cu及びNiのうちの少なくとも1種を10〜6
    0%、Ti、Nb及びZrのうちの少なくとも1種を7
    〜80%、希土類元素(Yを含む)のうちの少なくとも
    1種を5ppm〜3%含み、残部が実質的にAgである
    組成を有し、かつ、各成分がメカニカルアロイ法によっ
    て機械的に噛合結合した複合粉末からなることを特徴と
    する金属質接着剤。
JP61150003A 1986-06-26 1986-06-26 金属質接着材 Granted JPS635893A (ja)

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JP61150003A JPS635893A (ja) 1986-06-26 1986-06-26 金属質接着材
US07/066,670 US4775414A (en) 1986-06-26 1987-06-26 Inorganic adhesive

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JP61150003A JPS635893A (ja) 1986-06-26 1986-06-26 金属質接着材

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JPS635893A true JPS635893A (ja) 1988-01-11
JPH0378192B2 JPH0378192B2 (ja) 1991-12-12

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104907734A (zh) * 2015-06-15 2015-09-16 西安理工大学 钛-管线钢复合板焊接用药芯焊丝及其制备方法
CN104907736A (zh) * 2015-06-15 2015-09-16 西安理工大学 钛-管线钢焊接用Cu-Ag-Nb焊丝及其制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59137373A (ja) * 1983-01-20 1984-08-07 日本特殊陶業株式会社 セラミツクの接合方法
JPS60200868A (ja) * 1984-03-22 1985-10-11 東京工業大学長 炭化ケイ素又は窒化ケイ素焼結体の接合方法

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JPH0378192B2 (ja) 1991-12-12

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