JPS60145972A - セラミックス−金属接合体 - Google Patents
セラミックス−金属接合体Info
- Publication number
- JPS60145972A JPS60145972A JP24598183A JP24598183A JPS60145972A JP S60145972 A JPS60145972 A JP S60145972A JP 24598183 A JP24598183 A JP 24598183A JP 24598183 A JP24598183 A JP 24598183A JP S60145972 A JPS60145972 A JP S60145972A
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- JP
- Japan
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- ceramic
- metal
- bonded body
- thermal expansion
- metal bonded
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
本発明は、接合強度の大きい新規なセラミックス−金属
接合体に関する。
接合体に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］
従来より、アルミナ等のセラミックス部材に金属部材を
接合する方法としては、一般にセラミックス部材表面に
モリブデンペーストを焼付けでメタライズ処理を施した
後、ニッケルめっきを行なっＣ金属部材をろう付けして
接合する方法がとられている。
接合する方法としては、一般にセラミックス部材表面に
モリブデンペーストを焼付けでメタライズ処理を施した
後、ニッケルめっきを行なっＣ金属部材をろう付けして
接合する方法がとられている。
この方法において一般的に金属部材どしＵ、ＡＪ２２０
３と熱膨張係数のほぼ等しいコバール等が用いられる。
３と熱膨張係数のほぼ等しいコバール等が用いられる。
しかるに金属部材として例えば構造材に用いる鋼材のよ
うな熱膨張係数の大きな金属部材を用いた場合には、両
者の熱膨張差により生じる応力のためセラミックス側に
亀裂を生じたり、接合強度よりも低い負荷状態において
セラミックスが金属側に剥取られるという現象が起こる
。
うな熱膨張係数の大きな金属部材を用いた場合には、両
者の熱膨張差により生じる応力のためセラミックス側に
亀裂を生じたり、接合強度よりも低い負荷状態において
セラミックスが金属側に剥取られるという現象が起こる
。
最近、高温構造材料、耐摩耐食材料として注目されてい
る３ｉ ３Ｎ＜、ＳｉＣ等の非酸化物系セラミックスの
場合、熱膨張係数は、ＡＪ２２０３よりもかなり小さく
＜Ａβ２０３；６〜９ Ｘ １０−６’Ｃ−’、Ｓｉ
３ Ｎ４ ： ２．５〜４ Ｘ １０−’℃−１、Ｓｉ
Ｃ；４〜５Ｘ１０−６℃〜１）、これらＣラミックスと
鋼材等を接合した場合は上記のような現象が更に甚しく
なり実用できる接合は極めて難しかった。［発明の目的
］ 本発明はかかる従来の難点を解消すべくなされたもので
、セラミックス部材と金属部材との接合界面に延性の大
きい金属材と熱膨張係数がセラミックス部材と近似しＣ
いる金属材とを介在させることにより、接合時等に生ず
る急激なヒートショックによっても亀裂や破壊を起こす
ことのないセラミックス−金属接合体を提供しようとす
るものである。
る３ｉ ３Ｎ＜、ＳｉＣ等の非酸化物系セラミックスの
場合、熱膨張係数は、ＡＪ２２０３よりもかなり小さく
＜Ａβ２０３；６〜９ Ｘ １０−６’Ｃ−’、Ｓｉ
３ Ｎ４ ： ２．５〜４ Ｘ １０−’℃−１、Ｓｉ
Ｃ；４〜５Ｘ１０−６℃〜１）、これらＣラミックスと
鋼材等を接合した場合は上記のような現象が更に甚しく
なり実用できる接合は極めて難しかった。［発明の目的
］ 本発明はかかる従来の難点を解消すべくなされたもので
、セラミックス部材と金属部材との接合界面に延性の大
きい金属材と熱膨張係数がセラミックス部材と近似しＣ
いる金属材とを介在させることにより、接合時等に生ず
る急激なヒートショックによっても亀裂や破壊を起こす
ことのないセラミックス−金属接合体を提供しようとす
るものである。
［発明の概要］
Ｊなわち本発明のセラミックス−金属接合体は、セラミ
ックス部材と金属部材との間へ、前記セラミックス部材
に接する側にこのヒラミックス部材と熱膨張係数が近似
している金属材を配置し、かつ前記金属部材に接する側
に延性金属材を配置し〔、この状態でセラミックス部材
と金属部材とを接合してなることを特徴としている。
ックス部材と金属部材との間へ、前記セラミックス部材
に接する側にこのヒラミックス部材と熱膨張係数が近似
している金属材を配置し、かつ前記金属部材に接する側
に延性金属材を配置し〔、この状態でセラミックス部材
と金属部材とを接合してなることを特徴としている。
本発明の対象となるセラミックス部材としては、アルミ
ナ、マグネシア等の酸化物系のセラミックス部材のほか
、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ザイアロン等の非酸化物系
セラミックス部材があげられ、特に常圧焼結、ホットプ
レス等により焼成された緻密質のものに適用される。
ナ、マグネシア等の酸化物系のセラミックス部材のほか
、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ザイアロン等の非酸化物系
セラミックス部材があげられ、特に常圧焼結、ホットプ
レス等により焼成された緻密質のものに適用される。
本発明においてセラミックス部材に接する側に配置され
る金属材は、セラミックス部材との熱膨張係数の差が４
．０Ｘ１０−６℃−１以下であるものが適しており、例
えばモリブデン（３，７〜５゜３Ｘ１０−”℃−’ ）
、タングステン（約４．５Ｘ１０−６℃−１）等があ
げられる。
る金属材は、セラミックス部材との熱膨張係数の差が４
．０Ｘ１０−６℃−１以下であるものが適しており、例
えばモリブデン（３，７〜５゜３Ｘ１０−”℃−’ ）
、タングステン（約４．５Ｘ１０−６℃−１）等があ
げられる。
なお本発明において熱膨張係数の値は、帛′温から硬ろ
う付は温度までの平均値である。
う付は温度までの平均値である。
また、これら金属材は板状、その他の形状で使用される
。
。
また、本発明に使用し得る延性の大きい金属材としＣは
、他の２つの金属より延性が大きければ、どの、′うな
金属を使用してもよいが、特性および価格の面から特に
銅およびその合金が適し−（いる。
、他の２つの金属より延性が大きければ、どの、′うな
金属を使用してもよいが、特性および価格の面から特に
銅およびその合金が適し−（いる。
また延性は、伸びおよび絞りによって示され、伸びが優
れたものの他に、特に絞りが優れたちのが好適である。
れたものの他に、特に絞りが優れたちのが好適である。
この延性の大きい金属材は、板状その他の形状で使用さ
れるが、厚さは０．１〜０．５龍、特に０．２〜０．４
龍の範囲が適している。この範囲は、延性金属が塑性変
形することによる応力緩和効果及σ熱膨張係数差により
セラミックス側に発生する引張り応力効果等の総合的条
件により定まるものと考えられるが、本発明者等の実験
においては、前記の厚さの範囲で優れた効果が得られる
ことが確認されている。
れるが、厚さは０．１〜０．５龍、特に０．２〜０．４
龍の範囲が適している。この範囲は、延性金属が塑性変
形することによる応力緩和効果及σ熱膨張係数差により
セラミックス側に発生する引張り応力効果等の総合的条
件により定まるものと考えられるが、本発明者等の実験
においては、前記の厚さの範囲で優れた効果が得られる
ことが確認されている。
本発明のセラミックス−金属接合体は、接合すべきセラ
ミックス部材の面を常法によりメタライズ処理してニッ
ケル電界めっきを施す一方、接合すべき金属部材の面お
よび両者の間に挿入される熱膨張係数がセラミックのそ
れと近似している金属材や延性金属材の両面にもニッケ
ル電界めっきを施し、これらを弱還元性雰囲気の中で約
７００℃前後で熱処理し、銀ろう、銅ろう、ニッケルろ
う等の硬ろうを介して重ね合せ、硬ろうの融点以上の温
度で一体にろう接することにより得られる。
ミックス部材の面を常法によりメタライズ処理してニッ
ケル電界めっきを施す一方、接合すべき金属部材の面お
よび両者の間に挿入される熱膨張係数がセラミックのそ
れと近似している金属材や延性金属材の両面にもニッケ
ル電界めっきを施し、これらを弱還元性雰囲気の中で約
７００℃前後で熱処理し、銀ろう、銅ろう、ニッケルろ
う等の硬ろうを介して重ね合せ、硬ろうの融点以上の温
度で一体にろう接することにより得られる。
なお、活性金属法その他の接合方法も適用できる。
このようにして（ｑられたセラミックス−金属接合体は
、急激なヒートショックが加わっても延性の大きい金属
材により剪断応力等が緩和され、またこの延性金属材は
、セラミックス部材に直接でなくセラミックス部材と熱
膨張係数の近似した金属材を介して接合されているので
、セラミックスに無理な応力がかからず、セラミックス
部材の接合界面近傍に亀裂が生じたり、破壊したりりる
ａ３それがない。
、急激なヒートショックが加わっても延性の大きい金属
材により剪断応力等が緩和され、またこの延性金属材は
、セラミックス部材に直接でなくセラミックス部材と熱
膨張係数の近似した金属材を介して接合されているので
、セラミックスに無理な応力がかからず、セラミックス
部材の接合界面近傍に亀裂が生じたり、破壊したりりる
ａ３それがない。
［発明の実施例］
次に本発明の実施例について説明する。
実施例
常圧焼結した窒化ケイ素からなる複数個のセラミックス
焼結体の表面に、モリブデン酸リチウム０．３Ｑ 、二
酸化チタン０．３５（ｌおよび水１゜８ｃｃからなる水
溶液を塗布し、自然乾燥させた後、空気中で７５０℃、
５分間加熱してモリブデン酸リチウムを溶融し、次いで
窒素：水素−１：１のホーミングガス中で１３５０℃で
６０分間加熱して焼成し導電性被膜を形成させた。
焼結体の表面に、モリブデン酸リチウム０．３Ｑ 、二
酸化チタン０．３５（ｌおよび水１゜８ｃｃからなる水
溶液を塗布し、自然乾燥させた後、空気中で７５０℃、
５分間加熱してモリブデン酸リチウムを溶融し、次いで
窒素：水素−１：１のホーミングガス中で１３５０℃で
６０分間加熱して焼成し導電性被膜を形成させた。
このようにしＣセラミックス焼結体上に形成された導電
性被膜に、ニッケルー解めっきを施し、さらに７００℃
の弱還元性雰囲気中で１５分熱処理を施した。
性被膜に、ニッケルー解めっきを施し、さらに７００℃
の弱還元性雰囲気中で１５分熱処理を施した。
次にＯ１３關厚の銅板と０．２龍厚のモリブデン板のそ
れぞれの両面にニッケル電解めっき施し、７００℃の弱
還元性雰囲気中で１５分熱処理した後、図面に示すよう
に、前記したセラミックス焼結体１のニッケルめっき層
２の上に銀ろう３を介してモリブデン板４を載せ、さら
に銀ろう３を、介しＣ銅板５を載せ、次いでその上に銀
ろう３を介してニッケルめつぎおよび熱処理を施した純
鉄チップ６を載せて８２０℃で１０分間加熱してろう接
した後、約１０℃／分の冷却速度で放冷した。
れぞれの両面にニッケル電解めっき施し、７００℃の弱
還元性雰囲気中で１５分熱処理した後、図面に示すよう
に、前記したセラミックス焼結体１のニッケルめっき層
２の上に銀ろう３を介してモリブデン板４を載せ、さら
に銀ろう３を、介しＣ銅板５を載せ、次いでその上に銀
ろう３を介してニッケルめつぎおよび熱処理を施した純
鉄チップ６を載せて８２０℃で１０分間加熱してろう接
した後、約１０℃／分の冷却速度で放冷した。
また比較の／ｊめ緩衝材として銅板を用いない場合〈比
較例１）、モリブデン板を用いない場合（比較例２）お
よび銅板もモリブデン板も用いない場合（比較例３）に
ついても同様に処理し接合しノｃ０ このようにして接合されたセラミックス−金属接合体の
剪断強度は次表の通りであつノ〔。
較例１）、モリブデン板を用いない場合（比較例２）お
よび銅板もモリブデン板も用いない場合（比較例３）に
ついても同様に処理し接合しノｃ０ このようにして接合されたセラミックス−金属接合体の
剪断強度は次表の通りであつノ〔。
［発明の効果］
以上説明したように本発明によれば、ｍ１ｌｉ！張係数
の異なるセラミックス部材と金属部材とを高温にて接合
する際に必然的に生ずる応力を緩和づることができ、よ
り安定で信頼性のあるＵラミツ′クスー金属接合体を提
供することができる。
の異なるセラミックス部材と金属部材とを高温にて接合
する際に必然的に生ずる応力を緩和づることができ、よ
り安定で信頼性のあるＵラミツ′クスー金属接合体を提
供することができる。
図面は本発明の一実施例のセラミックス−金属接合体の
構造を示す断面図である。 １・・・・・・・・・・・・セラミックス焼結体２・・
・・・・・・・・・・ニッケルめっき層３・・・・・・
・・・・・・銀ろう ４・・・・・・・・・・・・モリブデン板５・・・・・
・・・・・・・銅 板 ６・・・・・・・・・・・・耗鉄チップ代理人弁理士
須 山 佐 −
構造を示す断面図である。 １・・・・・・・・・・・・セラミックス焼結体２・・
・・・・・・・・・・ニッケルめっき層３・・・・・・
・・・・・・銀ろう ４・・・・・・・・・・・・モリブデン板５・・・・・
・・・・・・・銅 板 ６・・・・・・・・・・・・耗鉄チップ代理人弁理士
須 山 佐 −
Claims (7)
- （１）セラミックス部材と金属部材との間へ、前記セラ
ミックス部材に接する側にこのセラミックス部材と熱膨
張係数が近似している金属材を配置し、かつ前記金属部
材に接する側に延性金属材を配置して、この状態でセラ
ミックス部材と金属部材とを接合してなることを特徴と
するセラミックス−金属接合体。 - （２）セラミックス部材は、非酸化物系セラミックス部
材である特許請求の範囲第１項記載のセラミックス−金
属接合体。 - （３）金属部材は、鋼材である特許請求の範囲第１項ま
たは第２項記載のセラミックス−金属接合体。 - （４）セラミックス部材に接する側に配置される金属部
材は、セラミックス部材との熱膨張係数の差が４．０Ｘ
１０＝℃−１以下のものである特許請求の範囲第１項な
いし第３項のいずれか１項記載のセラミックス−金属接
合体。 - （５）セラミックス部材との熱膨張係数の差が４゜０Ｘ
１０−６℃−１以下の金属材は、モリブデンまたはタン
グステンを主成分とするものである特許請求の範囲第１
項ないし第４項のいずれか１項記載のセラミックス−金
属接合体。 - （６）延性金属材は、銅または銅合金からなる特許請求
の範囲第１項ないし第５項のいずれか１項記載のセラミ
ックス−金属接合体。 - （７）接合は硬ろうにより行なわれる特許請求の範囲第
１項ないし第６項のいずれか１項記載のヒラミックス−
金属接合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24598183A JPS60145972A (ja) | 1983-12-29 | 1983-12-29 | セラミックス−金属接合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24598183A JPS60145972A (ja) | 1983-12-29 | 1983-12-29 | セラミックス−金属接合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60145972A true JPS60145972A (ja) | 1985-08-01 |
| JPH0460947B2 JPH0460947B2 (ja) | 1992-09-29 |
Family
ID=17141699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24598183A Granted JPS60145972A (ja) | 1983-12-29 | 1983-12-29 | セラミックス−金属接合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60145972A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63206365A (ja) * | 1987-02-23 | 1988-08-25 | 京セラ株式会社 | セラミツクスと金属の接合体 |
| US4924033A (en) * | 1988-03-04 | 1990-05-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Brazing paste for bonding metal and ceramic |
| JP2019185905A (ja) * | 2018-04-04 | 2019-10-24 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックス部材および緩衝部材の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58125673A (ja) * | 1982-01-12 | 1983-07-26 | 新明和工業株式会社 | 拡散接合方法 |
-
1983
- 1983-12-29 JP JP24598183A patent/JPS60145972A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58125673A (ja) * | 1982-01-12 | 1983-07-26 | 新明和工業株式会社 | 拡散接合方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63206365A (ja) * | 1987-02-23 | 1988-08-25 | 京セラ株式会社 | セラミツクスと金属の接合体 |
| US4924033A (en) * | 1988-03-04 | 1990-05-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Brazing paste for bonding metal and ceramic |
| JP2019185905A (ja) * | 2018-04-04 | 2019-10-24 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックス部材および緩衝部材の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0460947B2 (ja) | 1992-09-29 |
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