JPS632875A - 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点もある。

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
して炭化珪素又は（及び）窒化珪素を併用するとメタラ
イズ層表面の耐磨耗性が向上すること、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）硫化銅と炭化珪素又
は（及び）窒化珪素との混合物を、セラミックス表面に
被覆し、酸化性雰囲気中９００〜１３００℃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として用いる酸化銅及び／又は硫
化銅と炭化珪素及び／又は窒化珪素との混合物は、通常
粉末状のものを使用する。酸化銅と硫化銅とを用いると
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）に炭化珪素又は（及
び）窒化珪素を併用することによりメタライズ層の強化
及び安定化が行なわれ、その耐磨耗性を向上させること
ができる。炭化珪素又は（及び）窒化珪素としても、通
常粉末状のものを使用するが、特に炭化珪素ウィスカー
を粉砕して粉末状にしたものが上記メタライズ層の強化
作用に優れているので、より好ましい。炭化珪素又は（
及び）窒化珪素の使用割合は、銅化合物との合計重量の
８０％程度を上限とするのが適当である。８０重量％を
越える場合には、メタライズ層の接着強度が低下する傾
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、銅化合物と炭
化珪素及び／又は窒化珪素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炭化珪素及び／又は
窒化珪素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。

被覆する量は、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℃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）と炭化珪素及び／又は窒化珪素とを含有して
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、酸化銅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
℃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
銅が金属銅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
〜９００℃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℃程度好ましくは３００℃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、各種金属を容易坪接
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く、メタライズ層の耐
磨耗性が向上する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 酸化銅粉末８０重量％と炭化珪素粉末２０重量％とを混
合したちの１００００重量対してバルササイアロン、炭
化珪素（ＳｉＣ）、アルミナ又はジルコニアの焼結体の
表面にＯ，Ｉｇ／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器中で３００℃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、金属銅と炭化珪素からなるメタライ
ズ層が形成された。下記第１表に還元前後における、１
００ＯＶ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、秤曾２ｔｏｎ及び荷重
速度５ｍｍ／ｍｉｎの引張試験機を用いて、メタライズ
層の接着強度を測定したところ、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 また、メタライズ層表面をサンドペーパーを用いて摩耗
テストしたところ、摩耗率が低く、耐磨耗性に優れてい
ることが判明した。

実施例２ 硫化銅粉末８０重量％と炭化珪素粉末２０重量％とを混
合したちの１００重量部に対してバルサム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 また、メタライズ層は、実施例１の場合と同様に耐磨耗
性に優れていた。

実施例３ 酸化銅粉末に代えて硫化銅粉末を用い、又炭化珪素粉末
として炭化珪素ウィスカーの粉末を用いる以外は、実施
例１と同様にして、下記第３表の結果を得た。

第　　　３　　　表 メタライズ層表面は、耐磨耗性に優れていた。

実施例４ 炭化珪素粉末として炭化珪素ウィスカーの粉末を用いた
他は、実施例１と同様にして、下記第４表の結果を得た
。

第　　　４　　　表 メタライズ層表面の耐磨耗性は、著るしく向上していた
。

（以　上）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化銅又は（及び）硫化銅と炭化珪素又は（及び
   ）窒化珪素との混合物を、セラミックス表面に被覆し、
   酸化性雰囲気中９００〜１３００℃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。