JPS635894A - 接着用材料 - Google Patents

接着用材料

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JPS635894A
JPS635894A JP61150004A JP15000486A JPS635894A JP S635894 A JPS635894 A JP S635894A JP 61150004 A JP61150004 A JP 61150004A JP 15000486 A JP15000486 A JP 15000486A JP S635894 A JPS635894 A JP S635894A
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powder
adhesive agent
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JP61150004A
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Takashi Shoji
孝志 荘司
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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接着用材料に関するもので
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
に同一材質間の接合法、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。 これらの同一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、しかも取扱い易くて金属、セ
ラミックの同一材質間の接合のみならず、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用材料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
るためにまず接着用材料を金属質のものとし、この金属
質の接着用材料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並びに作業性が制限され、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、
加えて接着用材料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、しかも接着用材料の構造として各成分を混合状
態で、かつ共存せしめた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、本発明に係る接着用材料は、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%、TL 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5PPI11〜3%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、各成分の金属粉末の成形体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、金属質の接着用材料とすることから、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
−AICの三成分系をベー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成分を合金化した状態と、各成分の金属粉
末を原料粉末として圧粉体、焼結体、焼結体の各種成形
体にした状態とを準備し、これらの各状態における接合
能について調べた。 その結果、各成分を合金化した場合には、従来の金属ロ
ウと同様に接着強度の向上はみられなかったが、各成分
の金属粉末を成形体にした場合には、接着強度が向上し
、特に焼結体及び焼結圧延体ではその効果が更に大きく
なることが判明した。 殊に成形体にする場合、各成分の金属粉末を単に混合す
るのではなく、メカニカルアロイ法により機械的に噛合
結合せしめた複合粉末にし、これを原料粉末として成形
体にすると、接合効果がより顕著となることも判明した
。 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、接着用材
料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図は本発明の接着用材料の成分系並びに
組成域(wt%)を示す図であり、A成分はCu及びN
iのうちの少なくとも1種からなり、B成分はTi、N
b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%からなる範囲内であるとき、接着用材
料として所望の性能を発渾し使用することができる。な
お。 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〜3すt%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%にまで下げるこ
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。 次に、上記化学成分を有する接着用材料の製造について
説明する。 原料としては、各成分の純金属粉末を用いるが、細かい
粒度のものほどよく、20μ蓋以下の微粉末が好ましい
、なお、いわゆるメカニカルアロイ法によって製造した
ものを原料粉末として使用することができ、この場合に
は、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(第
2図参照)が得られる。この複合粉末の粒度は44μ■
以下、好ましくは10μm以下のものが50wt%以上
である微粉末が望ましい。 次いで、上記各成分の単体金属粉末をポットミル等でよ
く混合し、圧粉成形機により200〜400 kgf 
/ Iam”程度で加圧成形し、圧粉体を得る。 圧粉体の形状は任意であって、接着態様に合致した形状
にすればよい、なお、原料粉末として前記の複合粉末を
使用するときは、そのまま加圧成形する。 成形体の他の形態としては、上記圧粉体を焼結すること
により焼結体とすることができる。焼結体とするには、
例えば、圧粉体を680〜810℃で非酸化性雰囲気中
で行うのが好ましい。焼結温度を高くして合金化が開始
すると接着用材料としての性能、すなわち接合効果が急
に低下し、またTi、Nb、Zr等を含む成分系の場合
には酸化しやすいので、これらの点に留意する必要があ
る。 また、更に成形体の他の態様として、上記焼結体を圧延
して焼結圧延体とすることもできる。焼結圧延体は厚さ
1mm以下のシート状にすれば更に使用し易くなる利点
がある。 これらの成形体の好ましい使用態様としては、まず、金
属、セラミック等の基材に接着用材料である成形体を挟
み込んだ状態とし1次いで非酸化性雰囲気中又は1O−
3Torr以下の減圧下で1〜100 kg/ c+a
”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
と接着用材料が合金化し接合効果が低下するので、この
点に留意して接着温度を決める必要がある。 (実施例) 次に本発明の実施例を示す。 失産五工 第1表に示す各種純金属微粉末を同表に示す所定割合(
wt%)で配合し、(1)ポットミルにて充分撹拌混合
したもの(混合粉)、或いは(2)アトライターを使用
して高速で混合粉砕して得られたもの(複合粉)を、そ
れぞれ圧粉成形機を使用して250 kgf / lm
m2で加圧し、30mmφ×211I!Iltのコイン
状にブリケット成形した。 次いでこの圧粉体を同一径の30m+aφX2mmtの
各種材料(ステンレスrlsUs304.5S34、C
u、Ni、AQ201.5in)間に挟み込み。 この試片を10−’Torrの減圧下でlokg/am
”の荷重を加え所定温度(850℃)で1時間加熱し。 接合した。 このようにして作成した接合試片を各々10枚準備し、
50cm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1表に併記す
る。なお、同表中の接合力の判定は、10枚全部が全く
剥離なしの場合を0印で示した。 失胤族主 第1表に示す各種純金属微粉末を同表に示す所定割合(
wt%)で配合し、実施例1と同様に混合粉とし、圧粉
成形したものを水素気流中で710〜720℃で1.5
時間焼結した。 次いで、この焼結体を実施例1と同様にして使用し、接
合試片を作製して接合程度を調べた。その結果を第1表
に併記する。 末五五王 実施例2で得られた焼結体(Nα21〜23)につき焼
鈍、圧延を3回繰り返して厚さ0.2mmのシートを得
た。このシートから3011!lφのインサート材を切
出し、実施例1と同様に使用し、接合試片を作製して接
合程度を調べた。その結果を第1表に併記する。
【以下余白】
第1表より明らかなように、本発明範囲内の化学成分を
有し、混合粉又は複合粉の粉末形態でこれを成形体にし
たものは、圧粉体、焼結体、焼結圧延体のいずれ9優れ
た接合力を示し、また各種の金属、セラミックの同一材
質問接合、異材質問接合にも使用できる。 なお、耐熱性に関しても、本発明の接着用材料を使用し
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、本発明に係る接着用材料は、特定
成分系でその化学成分を調整すると共に各成分の金属粉
末を成形体としたので、取扱いが容易で、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図は本発明の接着用材料の組成域を示す図であり、 第2図は本発明の接着材料における金属粉末の粉末形態
の一例(複合粉末)を示す説明図である。 特許出願人     昭和電工株式会社代理人弁理士 
   中  村  尚 第1図 第2図 手続補正書(自発) 昭和62年04月02日

Claims (8)

    【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、各成分の金属粉末
    の成形体よりなることを特徴とする接着用材料。
  2. (2)前記成形体が圧粉体である特許請求の範囲第1項
    記載の接着用材料。
  3. (3)前記成形体が焼結体である特許請求の範囲第1項
    記載の接着用材料。
  4. (4)前記成形体が焼結圧延体である特許請求の範囲第
    1項記載の接着用材料。
  5. (5)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、各成分の金属粉末の成形体よりなる
    ことを特徴とする接着用材料。
  6. (6)前記成形体が圧粉体である特許請求の範囲第5項
    記載の接着用材料。
  7. (7)前記成形体が焼結体である特許請求の範囲第5項
    記載の接着用材料。
  8. (8)前記成形体が焼結圧延体である特許請求の範囲第
    5項記載の接着用材料。
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JPH0378193B2 JPH0378193B2 (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
JP2005528977A (ja) * 2002-04-29 2005-09-29 カルボヌ ロレーヌ エキプマン ジェニ シミック 金属製の支持部品および防食金属被覆を具備する化学装置の構成要素の製造方法
JP2010221216A (ja) * 2010-04-07 2010-10-07 Carbone Lorraine Equipements Genie Chimique 金属製の支持部品および防食金属被覆を具備する化学装置の構成要素の製造方法

Citations (2)

* 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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