JP2000327442A - セラミックスと金属の接合体および製造方法並びに高温型二次電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接合強度が高く、耐食性に優れた接合部を有
するセラミックス−金属接合体、およびその接合体の製
造方法、更には、その接合体を用いることで耐久性に優
れた、長寿命の高温型二次電池を提供する。 【解決手段】 本発明の接合体１は、αアルミナからな
るセラミックス部材１１、Ｃｒ拡散層を有するステンレ
ス系金属（ＳＵＳ３０４）からなる金属製部材１３、Ａ
ｌ−Ｓｉ系ろう材からなるろう材１５およびＡｌ−Ｍｇ
系合金からなる芯材１７とから構成された積層体を、圧
力１Paの真空雰囲気で５６０℃に加熱し、積層方向に５
MPa の圧力を６０分間印加するといった手順で作製され
る。この接合体１は、Ａｌ合金層２１内には、Ｓｉが単
体のＳｉ粒子ではなく、主にＭｇ₂Ｓｉ として存在する
ため、Ｎａに対する耐食性に優れ、また、Ａｌ−Ｓｉ−
Ｃｒを主成分とする結晶相からなる層が、脆弱なＡｌ−
Ｆｅ系金属間化合物の生成を防ぐため、高い接合強度を
有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックスと金
属との接合体、およびその接合体の製造方法、並びに、
その接合体を用いた高温型二次電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】非金属無機材料であるセラミックスは、
耐食性、電気絶縁性および高温での機械的特性に優れ
る、という特徴を有しており、従来より、様々な工業用
部品に応用されている。このような、セラミックスの応
用例として、セラミックスと金属製材料とを接合した接
合体が知られている。

【０００３】このセラミックスと金属製材料との接合体
は、例えば、Ｎａ−Ｓ電池（ナトリウム−硫黄電池）や
Ｎａ溶融塩電池のような高温型二次電池に用いられてい
る。具体的には、絶縁用セラミックス（アルミナ等）
と、電極（金属製部材）とが接合された接合体であり、
この接合体は、固体電解質管の開口端部に配置されてい
る。

【０００４】ここで、例えば、Ｎａ−Ｓ電池は、運転時
は温度が３５０℃という高温で運転され、停止時には室
温まで温度が下がるため、運転時と停止時との温度差が
大きい。このため、熱膨張係数の異なるセラミックスと
金属製材料との接合部には大きな応力が発生してしま
う。また、接合体は、腐食性の高い性質を有する電池活
物質に高温でさらされる。これらのことから、Ｎａ−Ｓ
電池等の高温型二次電池に使用される接合体には、強固
な接合性と十分な耐食性が要求される。

【０００５】そして、このような要求に応える接合体と
しては、特開平４−８９３６７号公報に記載のように、
セラミックスと金属製材料との間にアルミニウム（Ａ
ｌ）−ケイ素（Ｓｉ）系のろう材を介在させて、このろ
う材を固相線温度付近まで昇温させて加圧接合すること
により形成した接合体が知られている。この接合体は、
接合時の温度を、ろう材の液相線温度付近ではなく、固
相線温度付近とすることにより、ケイ素粒子が接合時に
溶融・晶出することなく残存しているろう材から合金層
が形成されて、セラミックスと金属製部材が接合一体化
されて形成される。

【０００６】この接合体によれば、接合時のろう材内に
固相および未溶解のケイ素粒子が多く残存しているた
め、接合に際して、ろう材内の液相が、これら固相およ
びケイ素粒子の間に保持されて漏れ出すことがない。ま
た、液相が、セラミックスと金属製材料との接合界面に
均一に存在するため、加圧接合が接合界面全体にバラツ
キなく行われることで、強固で耐久性のある接合界面と
なって気密性を安定して維持できる合金層が得られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の接合体においては、合金層に単体のケイ素粒子が存
在していることから、例えば、Ｎａ−Ｓ電池における絶
縁用セラミックスと電極（金属製部材）との接合体に用
いる場合、高温のナトリウムにより、合金層内の単体の
ケイ素粒子が選択的に浸食されてしまい、接合部の強度
や気密性が低下するという問題がある。とりわけ、高温
型二次電池で発生する不具合は、絶縁用セラミックスと
電極（金属製部材）との接合部の浸食が原因であるもの
が多く、接合体の耐食性が、高温型二次電池の寿命に大
きな影響を与えてしまう。

【０００８】そこで、本発明は、こうした問題に鑑みな
されたものであり、接合強度が高く、耐食性に優れた接
合部を有するセラミックス−金属接合体、およびその接
合体の製造方法を提供し、更には、そのセラミックス−
金属接合体を用いることにより、耐久性に優れた、長寿
命の高温型二次電池を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めになされた請求項１記載の発明は、セラミックス部材
と金属製部材とが、アルミニウムを主成分とする合金層
を介して接合された接合体であって、当該合金層内にマ
グネシウムとケイ素からなる合金粒子が存在することを
特徴とする。

【００１０】すなわち、本発明（請求項１）の接合体で
は、セラミックス部材と金属製部材との間に配置される
合金層に含まれるケイ素を、単体のケイ素粒子としての
みではなく、マグネシウムとの合金粒子としても存在さ
せている。この理由を以下に説明する。

【００１１】まず、アルミニウムを主成分とする合金層
は、例えば、アルミニウムを主成分とするろう材を溶融
することで形成されるが、セラミックス部材と金属製部
材との熱膨張係数の差による応力を低減するために、ろ
う材の融点は低い方が望ましい。そのため、ろう材の融
点を下げるために、ろう材にケイ素を含有させる方法が
一般に知られている。

【００１２】しかし、単体のケイ素粒子は溶融ナトリウ
ムに浸食されやすいため、合金層内に単体のケイ素粒子
が存在すると、接合体の耐食性を低下させてしまう。一
方、マグネシウムとケイ素からなる合金粒子は、単体の
ケイ素粒子に比べ、ナトリウムに対する耐食性が大幅に
優れることを見いだし、本発明を完成するに至った。

【００１３】そこで、本発明（請求項１）の接合体のよ
うに、ろう材に含まれていたケイ素を、合金層内におい
て、マグネシウムとケイ素からなる合金粒子としても存
在させることで、合金層内のケイ素が、単体のケイ素粒
子として存在する割合を小さくすることができ、接合体
の耐食性を向上させることが出来る。

【００１４】また、主としてケイ素との合金粒子を形成
するマグネシウムが、接合時に金属製部材やセラミック
ス表面の酸化物層を除去して、活性の高い状態を作り出
すことにより、セラミックスと金属製部材との接合をよ
り強固にしている。このため、請求項１に記載の発明に
よれば、合金層に含まれるケイ素を、単体のケイ素粒子
としてのみではなく、マグネシウムとの合金粒子として
も存在させていることで、腐食性の高い条件下において
も、強固な接合を長期間維持することができるため、ナ
トリウムに対する耐食性に優れ、強固な接合性を有する
セラミックスと金属との接合体が実現できる。

【００１５】なお、マグネシウムとケイ素からなる合金
粒子は、主としてＭｇ₂Ｓｉ として合金層内に存在して
おり、微量であればアルミニウムまたは酸素との化合物
を生成していても構わない。次に、このように合金層中
に、マグネシウムとケイ素とからなる合金粒子が存在す
るセラミックスと金属との接合体としては、請求項２に
記載のように、前記合金層中のケイ素成分の含有量（原
子量％）が、マグネシウム成分の含有量（原子量％）以
下とするとよい。

【００１６】このようにすることで、合金層内のケイ素
成分の多くが、マグネシウムとケイ素からなる合金粒子
として存在するため、単体のケイ素粒子として存在する
ケイ素成分が少なくなり、接合体のナトリウムに対する
耐食性をさらに向上させることができるのである。

【００１７】よって、請求項２に記載の発明によれば、
合金層内の単体のケイ素粒子を減らすことで、ナトリウ
ムに対する耐食性がさらに優れたセラミックスと金属と
の接合体が実現できる。一方、接合体がアルミニウムを
主成分とする合金層にて形成される場合には、請求項３
に記載のように、セラミックス部材と接合される金属製
部材が、純アルミニウムまたはアルミニウムを主成分と
する合金であるとよい。

【００１８】つまり、互いに接して接合体を形成する合
金層と金属製部材とが、同じ材料を主成分として形成さ
れていると、両者の接合が密になり、その接合体は強固
な接合性が得られる。よって、アルミニウムを主成分と
する合金層にて形成される接合体においては、金属製部
材の材質を、合金層と同様の材質であるアルミニウムま
たはアルミニウムを主成分とする合金として接合体を形
成することで、合金層と金属製部材とが強固に接合され
た接合体を実現することが出来る。

【００１９】したがって、請求項３に記載の発明によれ
ば、合金層と金属製部材との接合が同種の材料による密
な接合となり、より強固な接合性を有するセラミックス
と金属との接合体が実現できる。ところで、アルミニウ
ムを主成分とする合金層にて形成される接合体において
は、金属製部材が、例えば、ステンレス系金属のような
鉄（Ｆｅ）を主成分とする材料であると、合金層内に脆
弱なアルミニウム−鉄系金属間化合物が生成されて、接
合体の強度を低下させてしまう。

【００２０】このような問題に対しては、請求項４に記
載のように、セラミックス部材と接合される金属製部材
が鉄またはステンレス系金属からなる接合体において
は、セラミックス部材と接合される金属製部材の表面
に、クロムを主成分とする層を形成するとよい。

【００２１】このように、クロム（Ｃｒ）を主成分とす
る層を表面に形成した鉄またはステンレス系金属からな
る金属製部材が、マグネシウム−ケイ素系合金粒子を有
する合金層を介して、セラミックス部材と接合された接
合体では、接合時に、アルミニウム−ケイ素−クロム系
合金粒子とマグネシウム−ケイ素系合金粒子とが混在す
る薄い反応層が、合金層と金属製部材の接合界面に生成
される。この反応層が、鉄系金属である金属製部材への
アルミニウムの拡散を防ぎ、かつ、アルミニウム系金属
である合金層への鉄の拡散を防ぐ拡散バリアとなるた
め、脆弱なアルミニウム−鉄系金属間化合物の生成を防
止する。

【００２２】よって、請求項４に記載の発明によれば、
脆弱なアルミニウム−鉄系金属間化合物の生成を防止す
ることができ、強固な接合性と十分な耐食性を有する接
合体を得ることが出来る。次に、セラミックス部材と金
属製部材との間に、マグネシウム−ケイ素系合金粒子を
有する合金層を形成する接合体の製造方法としては、請
求項５に記載のように、合金層を、少なくともアルミニ
ウムとケイ素とマグネシウムからなるろう材を用いて形
成する方法を用いるとよい。

【００２３】つまり、セラミックス部材と金属製部材と
の間に、少なくともアルミニウムとケイ素とマグネシウ
ムからなるろう材を配置して、真空または非酸化性雰囲
気中で、該ろう材の固相線温度以上まで加熱する接合処
理を行うことで、ろう材が合金層となり、マグネシウム
−ケイ素系合金粒子を有する合金層を形成する接合体の
製造が可能となる。

【００２４】したがって、請求項５に記載の発明方法に
よれば、ろう材を用いるという簡便な方法で、マグネシ
ウム−ケイ素系合金粒子を有する合金層を形成する接合
体を製造することができる。ところで、請求項５に記載
の発明方法のように、少なくともアルミニウムとケイ素
とマグネシウムからなるろう材を用いることで、マグネ
シウム−ケイ素系合金粒子が存在する合金層を形成する
接合体を簡便に製造することができるが、合金層内のマ
グネシウム−ケイ素系合金粒子の生成量は、ろう材中の
ケイ素およびマグネシウムの含有割合により決定されて
しまう。そして、一般に入手可能なろう材は、ケイ素の
含有割合よりもマグネシウムの含有割合が少ないものが
ほとんどであるため、合金層中から単体のケイ素粒子を
無くすことは難しい。

【００２５】そこで、請求項６に記載のように、合金層
を、少なくともマグネシウムを含有するアルミニウムを
主成分とする合金からなる芯材と、その両表面に少なく
ともアルミニウムとケイ素からなるろう材とを配置して
形成する接合体の製造方法を用いるとよい。

【００２６】すなわち、両表面にろう材を配置した芯材
を、セラミックス部材と金属製部材との間に配置し、真
空または非酸化性雰囲気中で、該ろう材または該芯材の
固相線温度以上まで加熱することで、セラミックス部材
と金属製部材との接合体を製造するのである。このと
き、ろう材としては、少なくともアルミニウムとケイ素
からなるろう材を用い、芯材としては、少なくともマグ
ネシウムを含有するアルミニウムを主成分とする合金を
用いる。

【００２７】この製造方法によれば、該ろう材または該
芯材の固相線温度以上まで加熱する際に、マグネシウム
含有の芯材からろう材中にマグネシウムの拡散が起こ
り、マグネシウムがセラミックス部材および金属製部材
の接合界面の酸化物相を除去して接合界面を活性化した
後、マグネシウム−ケイ素系合金粒子の生成反応が起こ
る。また、ろう材中のケイ素は、芯材であるマグネシウ
ム含有のアルミニウム合金内に拡散し、アルミニウム合
金内でもマグネシウム−ケイ素系合金粒子の生成反応が
起こる。そして、アルミニウムを主成分とする合金層内
に、マグネシウムとケイ素からなる合金粒子が形成され
る。

【００２８】また、接合体は、合金層内のケイ素含有量
（原子量％）に対するマグネシウム含有量（原子量％）
の割合が小さくなるほど、合金層内で単体のケイ素粒子
として存在するケイ素成分が少なくなり、ケイ素成分の
多くがマグネシウム−ケイ素系合金粒子として存在する
ため、ナトリウムに対する耐食性がさらに向上する。

【００２９】そして、この合金層内のケイ素含有量とマ
グネシウム含有量の割合は、前記ろう材と前記芯材との
割合によって決定される。このため、請求項６の発明方
法によれば、前記ろう材と前記芯材との割合を製造時に
好適に設定することで、合金層内の単体のケイ素粒子を
減少させることができ、耐食性に優れた接合体の製造方
法が実現可能となる。

【００３０】なお、合金層内のケイ素成分の含有量（原
子量％）が、マグネシウム成分の含有量（原子量％）の
１／２以下であると、単体のケイ素粒子がほとんど存在
しなくなり、耐食性に関してさらに良好な接合体を得る
ことができる。さらに、接合体の製造方法としては、請
求項７に記載のように、接合時の雰囲気が、非酸化性ガ
ス中、または１０Pa以下の真空中であるとよい。

【００３１】このような雰囲気では、酸素が少なくなる
ため、このような条件下でセラミックス部材と金属製部
材とを接合すると、接合界面に接合性を阻害する酸化物
が生成されることを防止できる。ただし、０．００１Pa
以下の高真空雰囲気では、炉内の熱伝導性が悪化すると
共に、マグネシウムの揮発が顕著になり炉内を汚染する
といった不具合が生じるため、圧力は０．００１Paより
も大きくすることが望ましい。

【００３２】また、この方法では、接合時にセラミック
スと金属製部材との積層方向に機械的な加圧を印加しな
くとも、機械的な加圧を行った場合と同等の強固な接合
性を実現できる。ただし、接合面の位置ずれ等を防止す
る程度のおもりは設置する必要がある。また、本発明方
法の雰囲気下で、機械的加圧をさらに行うことで、より
強固な接合性を有する接合体を製造することができる。

【００３３】したがって、請求項７に記載の発明方法に
よれば、接合界面での酸化物の生成を防止でき、強固な
接合性を有する接合体を得ることが可能となる。そし
て、上記の請求項１から請求項４のいずれかに記載した
ような強固な接合性と優れた耐食性を有するセラミック
ス部材と金属製部材の接合体は、請求項８に記載のよう
に、陰極側電極（金属製部材）と陽極側電極（金属製部
材）とが絶縁性セラミックスによって絶縁された高温型
二次電池において、電極（金属製部材）と絶縁性セラミ
ックスとが接合された接合体として用いるとよい。

【００３４】ここで、高温型二次電池は、高温で運転さ
れており（例えば、Ｎａ−Ｓ電池は３５０℃）、内部に
充填されたナトリウムなどの電池活物質が溶融状態で存
在するため、絶縁性セラミックスと電極（金属製部材）
との接合体には、電池活物質に対する優れた耐食性が要
求される。また、高温型二次電池は、停止時と運転時と
の温度差が大きいため、絶縁性セラミックス部材と金属
製部材との熱膨張による応力が無視できないため、強固
な接合性も必要となる。そのため、高温型二次電池を構
成する接合体として、上記発明のような優れた耐食性お
よび高い結合強度を有する接合体を用いることで、絶縁
性セラミックス部材と金属製部材との接合部が浸食ある
いは応力により破損することを防ぐことが出来る。

【００３５】したがって、請求項８に記載の発明によれ
ば、高温型二次電池の絶縁性セラミックス部材と金属製
部材との接合部が浸食あるいは応力により破損すること
を防ぎ、耐久性の優れた、長寿命の高温型二次電池を実
現でき、信頼性を向上させることが出来る。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の接合体の実験例
について、図面とともに説明する。 （実験例１）実験例１では、ろう材組成および金属製部
材が各々異なるように作製した接合体１に対して、強度
試験を行った。この実験は、セラミックス部材と金属製
部材との間のアルミニウムを主成分とする合金層（以
下、Ａｌ合金層とする）中における、マグネシウム（Ｍ
ｇ）とケイ素（Ｓｉ）からなる合金粒子（Ｍｇ₂Ｓｉ ）
の存在の有無によって、接合体の接合強度と耐食性がど
の様に変化するかを確認するために実施した。

【００３７】図１は、本実験例に使用したセラミックス
部材と金属製部材との接合体の構成を表しており、図１
（ａ）は、実験例１の接合体１（試料番号１〜６）の構
成を表している。なお、試料番号５，６の接合体１は、
従来の製造方法による接合体であり、比較実験のために
作製した。

【００３８】図１（ａ）に示すように、実験例１の接合
体１（試料番号１〜６）は、一辺が２４mmの立方体であ
るαアルミナからなるセラミックス部材１１と、断面形
状が一辺２４mmの正方形で厚さが０．５mmの金属製部材
１３と、断面形状が一辺２４mmの正方形で厚さが０．１
mmのろう材１５とから形成される。そして、一辺２４mm
の正方形の両表面に各々ろう材１５を配置した金属製部
材１３が、２つのセラミックス部材１１の間に配置され
て形成される積層体を、雰囲気制御が可能なホットプレ
ス機にセットし、昇温、加圧することで接合体１を作製
した。なお、この接合処理により、ろう材１５が反応す
ることで、接合体１のＡｌ合金層２１として形成され
る。

【００３９】そして、接合処理に関して、試料番号１〜
４の接合体１は、前述の積層体を、圧力１Paの真空雰囲
気で５６０℃に加熱し、積層方向に５MPa の圧力を６０
分間印加するといった手順で作製し、また、試料番号
５，６の接合体１は、前述の積層体を、圧力０．００１
Paの真空雰囲気で５８０℃に加熱し、積層方向に５０MP
a の圧力を６０分間印加するといった手順で作製した。

【００４０】次に、使用材料に関して、試料番号１〜３
の接合体１は、金属製部材１３として純Ａｌ（Ａ１０５
０）を用い、ろう材１５として、アルミニウム（Ａｌ）
−ケイ素（Ｓｉ）−マグネシウム（Ｍｇ）からなるろう
材を用いて作製した。ただし、ろう材１５は、ＳｉとＭ
ｇの含有量比（Ｓｉ／Ｍｇ、原子量％による比）が、試
料番号１〜３で各々異なるようにして接合体１を作製し
た。

【００４１】また、試料番号４の接合体１は、ろう材１
５として、試料番号３とＳｉ／Ｍｇが同じろう材を用
い、金属製部材１３として、Ａｌ−Ｍｎ合金（Ａ３００
３）を用いて作製した。さらに、試料番号５の接合体１
は、セラミックス部材１１としてαアルミナを用い、ろ
う材１５として、Ａｌ−Ｓｉからなるろう材を用い、金
属製部材１３として、純Ａｌ（Ａ１０５０）を用いて作
製し、試料番号６の接合体１は、セラミックス部材１１
としてαアルミナを用い、ろう材１５として、Ａｌ−Ｓ
ｉからなるろう材を用い、金属製部材１３として、Ａｌ
−Ｍｎ合金（Ａ３００３）を用いて作製した。

【００４２】これら試料番号１〜６の接合材料の詳細お
よび接合条件を表１に示す。そして、上記のような手順
で作製された接合体１（試料番号１〜６）を、各々長手
方向の中央位置に接合部（Ａｌ合金層２１）を有し、断
面形状が一辺６mmの正方形で、長さが約４８mmである９
本の試験片１ａに分割した。このうち、４本の試験片１
ａは、４２０℃に維持したナトリウム（Ｎａ）中に１０
００時間浸漬させた。このようにして得られた９本の試
験片１ａについて、ＪＩＳ−Ｒ１６２４（セラミックス
接合の曲げ強度試験）に従って強度試験を行い、Ｎａへ
の浸漬前後の接合強度を測定した。

【００４３】次に、図３は、本実験例における強度試験
の概略構成を示しており、定められた支点間距離を隔て
て設けられた２つの支点７１の上に、長手方向が水平と
なるよう試験片１ａを配置し、さらに、試験片１ａの上
に、２つの支点７１の間隔よりも小さく定められた荷重
点距離を隔てて設けられた２つの荷重点７３ａを有する
荷重部材７３を配置して、強度試験を行った。

【００４４】ここで、試験片１ａは、その長手方向の中
央位置であるＡｌ合金層２１の中央位置が、２つの支点
７１の中間点と重なり、試験片１ａのセラミックス部材
１１の部分が支点７１と接触するように、支点７１の上
に配置した。また、荷重部材７３は、２つの荷重点７３
ａの中間点が、試験片１ａの長手方向の中央位置と重な
り、荷重点７３ａが試験片１ａのセラミックス部材１１
の部分と接触するように、試験片１ａの上に配置した。

【００４５】そして、このように配置された荷重部材７
３の上部に備えられた圧力印加部７３ｂに対して、下方
向に印加する荷重を変化させていき、試験片１ａが破断
したときの荷重を接合強度として測定し、さらに、この
ときの試験片１ａの破断部位を記録した。

【００４６】また、各接合体１のＡｌ合金層２１につい
て、波長分散型Ｘ線分析装置付きのＳＥＭを用い、Ａｌ
合金以外の結晶相の存在を調査した。上記の強度試験の
結果および同定された結晶相を表２に示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】

【表２】

【００４９】表２に示す実験例１の結果より、試料番号
１〜４では、Ａｌ合金層内に、ＳｉおよびＭｇ₂Ｓｉ を
主成分とする結晶相の存在が確認された。また、試料番
号１〜３の接合強度について、Ｎａ浸漬を行っていない
試験片１ａでは、破断部位がアルミナ（セラミックス部
材１１）であるため、Ａｌ合金層２１では破断しておら
ず、セラミックス部材１１と金属製部材１３との接合部
の強度はアルミナよりも大きいことが判る。しかし、Ｎ
ａ浸漬後では、破断部位がアルミナ−金属界面、すなわ
ち接合部（Ａｌ合金層２１）で破断しており、接合強度
（破断時の荷重）が、Ｎａ未浸漬の場合と比べて小さく
なっている。

【００５０】このことから、Ｎａ浸漬により、Ａｌ合金
層２１の接合強度が低下したことが判る。この接合強度
の低下は、Ｎａ浸漬により、Ａｌ合金層内に存在する単
体のケイ素粒子（以下、Ｓｉ粒子とする）がＮａにより
浸食されたためと考えられる。

【００５１】さらに、Ｎａ浸漬後では、試料番号１が最
も接合強度が小さく、試料番号３が最も接合強度が高い
という結果が得られたが、これは、Ａｌ合金層内のケイ
素成分（以下、Ｓｉ成分とする）とマグネシウム成分
（以下、Ｍｇ成分とする）との比（Ｓｉ／Ｍｇ、原子量
％による比）が小さいほど、接合強度が高くなることを
示している。

【００５２】つまり、Ｓｉ／Ｍｇが小さいほど、Ａｌ合
金層内に存在するＳｉが、Ｍｇと結合したＭｇ₂Ｓｉ と
して存在する割合が大きくなり、単体のＳｉ粒子が存在
する割合が小さいために、Ｎａによる浸食の影響、すな
わち、接合強度の低下の度合が小さくなったと考えられ
る。

【００５３】また、試料番号３と試料番号４を比較する
と、Ａｌ合金層内に存在する結晶相が同じであり、Ｎａ
浸漬前後の接合強度の結果は同程度である。よって、金
属製部材１３として、純Ａｌ（Ａ１０５０）を用いた場
合と、Ａｌ−Ｍｎ合金（Ａ３００３）を用いた場合とで
は、接合強度にほどんど差異が無いことが判る。

【００５４】そして、従来の製造方法で作製した試料番
号５および試料番号６は、Ｎａ浸漬前の破断部位はアル
ミナ（セラミックス部材）であり、Ｎａ浸漬前の接合強
度は十分であると判断できるが、Ｎａ浸漬後の破断部位
が接合部であり、Ｎａ浸漬後の接合強度が極端に低下し
ていることが判る。これは、Ａｌ合金層内に存在する結
晶相がＳｉのみであり、この多量に存在する単体のＳｉ
粒子へのＮａによる浸食の影響が大きいため、接合強度
が極端に低下したと判断できる。

【００５５】したがって、上記の結果から、セラミック
ス部材と金属製部材との間のＡｌ合金層中にＭｇ₂Ｓｉ
が存在すると、高い接合強度と耐食性が得られることが
確認できた。また、金属製部材１３としては、純Ａｌま
たはＡｌ合金のいずれを用いても、接合強度に大きな差
異が無いと判断できる。 （実験例２）実験例２は、ろう材組成および芯材組成が
各々異なるように作製した接合体１に対して、強度試験
を行った。この実験は、セラミックス部材と金属製部材
との間のＡｌ合金層内におけるＭｇ₂Ｓｉ の存在割合が
変化することで、接合体の接合強度と耐食性がどの様に
変化するかを確認するために実施した。

【００５６】図１（ｂ）に、実験例２の接合体１の構成
を表す。図１（ｂ）に示すように、実験例２の接合体１
（試料番号７〜１２）は、一辺が２４mmの立方体である
αアルミナからなるセラミックス部材１１と、断面形状
が一辺２４mmの正方形で厚さが０．５mmの金属製部材１
３と、接合層１９とから構成された積層体から形成され
る。ここで、接合層１９は、断面形状が一辺２４mmの正
方形で厚さが０．１mmのろう材１５が、断面形状が一辺
２４mmの正方形で厚さが０．５mmまたは１．０mmの芯材
１７の両表面に配置されて形成される。なお、実験例２
の積層体は、実験例１の積層体におけるろう材１５の位
置に、芯材１７とろう材１５とから形成される接合層１
９が配置されて構成される。

【００５７】このように構成された積層体を、実験例１
と同様に雰囲気制御が可能なホットプレス機にセット
し、昇温、加圧することで実験例２の接合体１を作製し
た。このとき、実験例２の接合体１（試料番号７〜１
２）は、上記の積層体を、圧力１Paの真空雰囲気で５６
０℃に加熱し、積層方向に５MPa の圧力を６０分間印加
するといった手順で作製した。なお、この接合処理によ
り、接合層１９が反応することで、接合体１のＡｌ合金
層２１として形成される。

【００５８】ここで、実験例２（試料番号７〜１２）で
は、セラミックス部材１１としてαアルミナを用い、ろ
う材１５として、Ａｌ−Ｓｉからなるろう材を用い、芯
材１７として、Ａｌ−Ｍｇ系合金を用いており、ろう材
１５に含まれるＳｉ成分の割合と、芯材１７に含まれる
Ｍｇ成分の割合を変化させることで、接合層１９内のＳ
ｉ／Ｍｇの値、つまり、Ａｌ合金層２１内のＳｉ／Ｍｇ
の値が異なる接合体１（試料番号７〜１２）を作製して
いる。

【００５９】また、金属製部材１３に関して、試料番号
７〜１１では、純Ａｌ（Ａ１０５０）を用い、試料番号
１２では、Ａｌ−Ｍｎ合金（Ａ３００３）を用いてい
る。これら試料番号７〜１２の接合材料の詳細を表３に
示す。そして、上記のような手順で作製された接合体１
（試料番号７〜１２）を、実験例１と同様に、各々長手
方向の中央位置に接合部（Ａｌ合金層２１）を有し、断
面形状が一辺６mmの正方形で、長さが約４８mmである９
本の試験片１ａに分割した。このうち、４本の試験片１
ａを４２０℃に維持したナトリウム（Ｎａ）中に１００
０時間浸漬させた。このようにして得られた９本の試験
片１ａについて、実験例１と同様に、ＪＩＳ−Ｒ１６２
４（セラミックス接合の曲げ強度試験）に従って強度試
験を行い、Ｎａへの浸漬前後の接合強度を測定し、破断
部位を記録した。

【００６０】また、各接合体１のＡｌ合金層２１につい
て、実験例１と同様に、波長分散型Ｘ線分析装置付きの
ＳＥＭを用い、Ａｌ合金以外の結晶相の存在を調査し
た。そして、実験例２における上記の強度試験の結果お
よび同定された結晶相を表４に示す。

【００６１】

【表３】

【００６２】

【表４】

【００６３】表４に示す実験例２の結果より、試料番号
７〜１０では、Ａｌ合金層内に、ＳｉおよびＭｇ₂Ｓｉ
を主成分とする結晶相の存在が確認され、試料番号１
１、１２では、Ｓｉを主成分とする結晶相は存在せずＭ
ｇ₂Ｓｉ を主成分とする結晶相のみが存在している。

【００６４】また、試料番号７〜１２のすべての接合強
度について、Ｎａ浸漬を行っていない試験片１ａでは、
破断部位がアルミナ（セラミックス部材）であるため、
接合部（Ａｌ合金層２１）では破断しておらず、セラミ
ックス部材１１と金属製部材１３との接合部の強度はア
ルミナよりも大きいことが判る。

【００６５】しかし、試料番号７〜１０は、Ｎａ浸漬後
において、破断部位がアルミナ−金属界面、すなわち接
合部で破断しており、接合強度（破断時の荷重）が、Ｎ
ａ未浸漬の場合と比べて小さくなっている。このことか
ら、Ｎａ浸漬により、Ａｌ合金層２１の接合強度が低下
したことが判る。この接合強度の低下は、Ｎａ浸漬によ
り、Ａｌ合金層内に存在する単体のＳｉ粒子がＮａによ
り浸食されたためと考えられる。

【００６６】さらに、試料番号７〜１１では、Ｎａ浸漬
後において、試料番号７が最も接合強度が小さく、試料
番号１１が最も接合強度が高いという結果が得られた
が、これは、Ａｌ合金層内のＳｉ成分とＭｇ成分との比
（Ｓｉ／Ｍｇ、原子量％による比）が小さいほど、接合
強度が高くなることを示している。

【００６７】つまり、Ｓｉ／Ｍｇが小さいほど、Ａｌ合
金層内に存在するＳｉが、Ｍｇと結合したＭｇ₂Ｓｉ と
して存在する割合が大きくなり、単体のＳｉ粒子が存在
する割合が小さいために、Ｎａによる浸食の影響、すな
わち、接合強度の低下の度合が小さくなったと考えられ
る。

【００６８】特に、Ｓｉ／Ｍｇが最も小さい試料番号１
１は、Ｎａ浸漬後の強度試験でも、破断部位がアルミナ
であり、接合部での破断が起きていないことから、Ｓｉ
／Ｍｇが０．４以下であれば、Ｎａに対する耐食性が特
に優れた接合体１を得られることが判る。

【００６９】そして、Ｎａ浸漬後の強度試験の結果か
ら、実用上問題の無い接合強度（２３０MPa ）を有する
接合体を得るためには、Ｓｉ／Ｍｇが１以下、すなわ
ち、Ａｌ合金層中のＳｉ成分の含有量（原子量％）が、
Ｍｇ成分の含有量（原子量％）以下とするとよい。

【００７０】また、試料番号１２は、Ｎａ浸漬後の破断
部位が接合部ではないことから、前述の試料番号１１と
同様に、耐食性に優れた接合体１であることが判る。し
かし、試料番号１１と試料番号１２は、金属製部材１３
が、各々、純Ａｌ（Ａ１０５０）とＡｌ−Ｍｎ合金（Ａ
３００３）で形成されており、異なった材料が用いられ
ている。このことから、金属製部材１３として、純Ａｌ
とＡｌ合金のいずれを用いても、耐食性に優れた接合体
が得られることが判る。

【００７１】したがって、上記の結果から、セラミック
ス部材と金属製部材との間のＡｌ合金層中に存在するＭ
ｇ₂Ｓｉ の割合が大きくなるほど、高い接合強度と耐食
性が得られることが確認できた。さらに、Ａｌ合金層中
に単体のＳｉ粒子が存在しなくなると、Ｎａに対する優
れた耐食性を有する接合体となることが判る。 （実験例３）実験例３は、金属製部材が異なる材質から
なる接合体１に対して、強度試験を行った。この実験
は、セラミックス部材と接合される金属製部材の材質が
異なることで、接合体の接合強度と耐食性がどの様に変
化するかを確認するために実施した。

【００７２】そして、実験例３の接合体１の構成は、実
験例２と同様であり、図１（ｂ）に示すように、セラミ
ックス部材１１と、金属製部材１３と、ろう材１５およ
び芯材１７からなる接合層１９とから構成された積層体
から形成される。このように構成された積層体を、実験
例２の積層体と同様に、雰囲気制御が可能なホットプレ
ス機にセットし、圧力１Paの真空雰囲気で５６０℃に加
熱し、積層方向に５MPa の圧力を６０分間印加するとい
った手順で、実験例３の接合体１（試料番号１３、１
４）を作製した。なお、試料番号１３の接合体１は、請
求範囲外の条件において作製した接合体であり、比較実
験のために作製した。

【００７３】そして、試料番号１３、１４ともに、セラ
ミックス部材１１、ろう材１５および芯材１７として、
実験例２で接合強度および耐食性が優れていた試料番号
１１と同じ材料を用いた。また、金属製部材１３として
は、試料番号１３が、ステンレス系金属（ＳＵＳ３０
４）を用い、試料番号１４が、クロマイズ処理したＳＵ
Ｓ３０４を用いて形成されている。

【００７４】これら試料番号１３、１４の接合材料の詳
細を表５に示す。そして、作製された接合体１（試料番
号１３、１４）を、実験例１と同様に、各々長手方向の
中央位置に接合部（Ａｌ合金層２１）を有し、断面形状
が一辺６mmの正方形で、長さが約４８mmである９本の試
験片１ａに分割し、このうち、４本の試験片１ａを４２
０℃に維持したナトリウム（Ｎａ）中に１０００時間浸
漬した。このようにして得られた９本の試験片１ａにつ
いて、実験例１と同様に、ＪＩＳ−Ｒ１６２４（セラミ
ックス接合の曲げ強度試験）に従って強度試験を行い、
Ｎａへの浸漬前後の接合強度を測定し、破断部位を記録
した。

【００７５】また、各接合体１のＡｌ合金層２１につい
て、実験例１と同様に、波長分散型Ｘ線分析装置付きの
ＳＥＭを用い、Ａｌ合金以外の結晶相の存在を調査し
た。そして、実験例３における上記の強度試験の結果お
よび同定された結晶相を表６に示す。

【００７６】

【表５】

【００７７】

【表６】

【００７８】表６に示す実験例３の結果より、試料番号
１３では、Ａｌ合金層内に、Ａｌ−Ｆｅを主成分とする
結晶相およびＭｇ₂Ｓｉ を主成分とする結晶相が確認さ
れ、試料番号１４では、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｒを主成分とす
る結晶相およびＭｇ₂Ｓｉ を主成分とする結晶相が存在
している。

【００７９】このように、試料番号１３では、Ａｌ−Ｆ
ｅからなる脆弱な金属間化合物がＡｌ合金層２１に生成
されるため、Ｎａ浸漬前の強度試験においても、１２２
MPaという低い圧力で接合部が破断してしまい、接合強
度が極端に低いことが判る。一方、試料番号１４は、強
度試験において、Ｎａ浸漬前後ともに接合部で破断して
いるが、２３０MPa の圧力に耐え得る接合強度を持つこ
とから、実用上は十分な強度を備えているといえる。こ
れは、金属製部材１３が表面にＣｒ拡散層を有すること
で、Ａｌ合金層２１に形成されるＡｌ−Ｓｉ−Ｃｒから
なる層が、Ａｌ−Ｆｅからなる脆弱な合金の生成を防ぐ
拡散バリアとなり、脆弱な金属間化合物の形成を防止し
たため、強固な接合性を有する接合体を実現できたと考
えられる。

【００８０】そして、試料番号１３、１４共に、Ｎａ浸
漬の前後で接合強度が変化していないことから、Ｎａに
対する耐食性が優れていることが判る。これは、Ａｌ合
金層２１に単体のＳｉ粒子が存在していないために、Ｎ
ａによる浸食の影響を受けないためと考えられる。

【００８１】したがって、上記の結果から、金属製部材
１３として、ステンレス系金属を用いる場合には、表面
にＣｒ拡散層を設けることで、脆弱な合金の生成を防止
でき、実用上十分な接合強度を有する接合体が得られる
ことが確認できた。また、金属製部材１３として、Ａｌ
またはＡｌ合金を用いた実験例１、２の試験結果と、金
属製部材１３として、ステンレス系金属を用いた試料番
号１３の試験結果とを比較すると、金属製部材１３とし
て、ＡｌまたはＡｌ合金を用いた実験例１、２の接合体
が接合強度において優れている。このため、金属製部材
１３としては、ＡｌまたはＡｌ合金を用いると、接合強
度の高い接合体が得られることが判る。 （実験例４）実験例４は、接合時の雰囲気および加圧条
件が各々異なるように作製した接合体１に対して、強度
試験を行った。これは、接合体１を形成する材料が同一
で、雰囲気や加圧条件などの接合条件が異なることで、
接合体の接合強度と耐食性がどの様に変化するかを確認
するために実施した。

【００８２】そして、実験例４の接合体１の構成は、実
験例２と同様であり、図１（ｂ）に示すように、セラミ
ックス部材１１、金属製部材１３、ろう材１５および芯
材１７からなる接合層１９とから構成された積層体から
形成される。ここで、実験例４では、試料番号１５〜２
０のすべての接合体１が、セラミックス部材１１とし
て、αアルミナを用い、ろう材１５、芯材１７および金
属製部材１３として、実験例２で接合強度および耐食性
が優れていた試料番号１２と同じ材料を用いて形成され
ている。

【００８３】そして、実験例４の積層体を、実験例２の
積層体と同様に雰囲気制御が可能なホットプレス機にセ
ットし、雰囲気（圧力）、接合温度、加圧条件が各々異
なるように設定された条件下に６０分間設置すること
で、実験例４の接合体１（試料番号１５〜２０）作製し
た。なお、試料番号１６は、本発明による接合体の効果
を確認するための比較例として作製した接合体である。
まず、試料番号１５は、圧力１０Paの真空雰囲気で５６
０℃に加熱し、積層方向に５MPa の圧力を６０分間印加
するといった手順で作製した。次に、試料番号１６は、
圧力１００Paの中真空雰囲気で５６０℃に加熱し、積層
方向に５MPa の圧力を６０分間印加するといった手順で
作製した。そして、試料番号１７は、大気圧のアルゴン
中で５６０℃に加熱し、積層方向に５MPa の圧力を６０
分間印加するといった手順で作製した。さらに、試料番
号１８は、大気圧の窒素中で５６０℃に加熱し、積層方
向に５MPa の圧力を６０分間印加するといった手順で作
製した。次に、試料番号１９は、圧力１Paの真空雰囲気
で５７０℃に加熱し、積層方向に０．１MPa の圧力を６
０分間印加するといった手順で作製した。そして、試料
番号２０は、圧力１Paの真空雰囲気で５７０℃に加熱
し、積層方向への圧力は印加せず、６０分間設置すると
いった手順で作製した。

【００８４】これら試料番号１５〜２０の接合条件の詳
細を表７に示す。そして、作製した接合体１（試料番号
１５〜２０）を、実験例１と同様に、各々長手方向の中
央位置に接合部（Ａｌ合金層２１）を有し、断面形状が
一辺６mmの正方形で、長さが約４８mmである９本の試験
片１ａに分割し、このうち、４本の試験片１ａを４２０
℃に維持したナトリウム（Ｎａ）中に１０００時間浸漬
した。このようにして得られた９本の試験片１ａについ
て、実験例１と同様に、ＪＩＳ−Ｒ１６２４（セラミッ
クス接合の曲げ強度試験）に従って強度試験を行い、Ｎ
ａへの浸漬前後の接合強度を測定し、破断部位を記録し
た。

【００８５】また、各接合体１のＡｌ合金層について、
実験例１と同様に、波長分散型Ｘ線分析装置付きのＳＥ
Ｍを用い、Ａｌ合金以外の結晶相の存在を調査した。そ
して、実験例４における上記の強度試験の結果および同
定された結晶相を表８に示す。

【００８６】

【表７】

【００８７】

【表８】

【００８８】表８に示す実験例４の結果より、試料番号
１５〜２０のすべての接合体１において、Ａｌ合金層内
に、単体のＳｉ粒子の存在は確認されず、Ｍｇ₂Ｓｉ を
主成分とする結晶相が確認された。そして、試料番号１
５、１７〜１９では、強度試験において、Ｎａ浸漬前後
ともに、破断部位がアルミナであり、セラミックス部材
１１と金属製部材１３との接合部の強度はアルミナより
も大きく、優れた耐食性を有していることが判る。ま
た、試料番号２０においては、Ｎａ浸漬後の破断部位が
アルミナ−金属界面、すなわち接合部（Ａｌ合金層２
１）となっているが、２３０MPa の圧力に耐え得る接合
強度を持つことから、実用上は十分な強度を備えている
といえる。この優れた耐食性は、接合材料として、実験
例２で優れた耐食性を有していた試料番号１２と同じ接
合材料を用いたことで、Ａｌ合金層２１に単体のＳｉ粒
子を無くすことができたために得られたと判断できる。

【００８９】また、加圧条件に着目すると、全く加圧を
行っていない試料番号２０が、Ｎａ浸漬後の強度試験に
おいて、実用上問題無い接合強度を有していることか
ら、接合材料および雰囲気（圧力）や温度などの接合条
件を、適切な条件にすることで、加圧をしなくとも実用
上十分な接合強度が得られることが判る。

【００９０】ただし、試料番号１９と試料番号２０とを
比較すると、試料番号１９では、Ｎａ浸漬後も破断部位
がアルミナであることから、加圧を行わない場合（試料
番号２０）よりも、小さい圧力であっても加圧を行う場
合（試料番号１９）の方が、より強固な接合性と優れた
耐食性を得られることが判る。試料番号１９では、圧力
として０．１MPa を印加しており、従来の加圧条件（５
０Mpa ）と比べて、僅かな圧力でも高い接合強度が得ら
れている。

【００９１】次に、雰囲気（圧力）に着目すると、比較
例である試料番号１６の強度試験の結果が、Ｎａ浸漬前
においても、破断部位が接合部（Ａｌ合金層２１）であ
り、接合強度が１３４MPa と低くなっている。しかし、
試料番号１６での接合強度の低下は、接合時の雰囲気圧
力が高いこと、つまり、真空状態ではなく中真空状態
（１００Pa）であることが原因ではない。そして、試料
番号１６での接合強度の低下は、雰囲気が中真空状態と
なることで、酸素が周囲に存在するために、接合界面に
酸化物が生成されたことが原因と考えられる。

【００９２】このことは、試料番号１７、１８が、Ｎａ
浸漬前後ともに強固な接合強度が実現できることからも
判断できる。つまり、試料番号１７、１８のように、大
気圧力中であっても、アルゴンや窒素のような非酸化性
ガスが周囲を占めている場合には、酸素が存在しないた
め、接合界面に酸化物が生成されることがない。このた
め、試料番号１７、１８は、大気圧下で接合したにも拘
わらず、接合強度が低下していないのである。

【００９３】また、試料番号１５は、真空（１０Pa）中
で、接合されていることから、酸素が僅かしか存在しな
いため、接合界面に酸化物が生成されず、高い接合強度
となっているのである。したがって、上記の結果から、
接合時の雰囲気が非酸化性ガス中、または１０Pa以下の
真空中であれば、接合界面に酸化物の生成を防止するこ
とができ、強固な接合性を有する接合体を得ることが出
来る。また、加圧条件としての圧力は、かなり小さく設
定した場合でも、実用上問題の無い接合強度を実現でき
ることが判る。

【００９４】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面と共に説明す
る。まず、図２は、実施例の高温型二次電池（Ｎａ−Ｓ
電池）の構成を表す説明図である。

【００９５】図２（ａ）に示すように、本実施例のＮａ
−Ｓ電池３１は、陽極電極となる有底円筒形状の電槽４
９と、電槽４９の内部に配置される有底円筒形状の固体
電解質管４５と、固体電解質管４５の開口端から挿入さ
れる柱状の中心電極５１を備え、固体電解質管４５の内
部を密閉する円盤状の陰極蓋３３と、陽極側金属製部材
４１および陰極側金属製部材３５と接合され、陽極側金
属製部材４１と陰極側金属製部材３５とを絶縁している
環状の絶縁リング３７と、を備えている。

【００９６】なお、電槽４９、陰極蓋３３、陽極側金属
製部材４１および陰極側金属製部材３５は、クロマイズ
処理したステンレスからなり、絶縁リング３７は、αア
ルミナからなり、固体電解質管４５はβアルミナ質から
なり、中心電極５１は銅からなる。

【００９７】そして、陽極側金属製部材４１は電槽４９
の開口端に溶接され、陰極側金属製部材３５は陰極蓋３
３に溶接され、絶縁リング３７は接合用ガラス３９を介
して固体電解質管４５に接合されている。また、固体電
解質管４５の内部にはナトリウム（Ｎａ）４３が充填さ
れ、電槽４９と固体電解質管４５との間には硫黄（Ｓ）
４７が充填されている。

【００９８】ここで、絶縁リング３７、陽極側金属製部
材４１、陰極側金属製部材３５、固体電解質管４５の接
合部分の断面を拡大した説明図を、図２（ｂ）に示す。
図２（ｂ）において、絶縁リング３７は、内面３７ａ
が、接合用ガラス３９を介して固体電解質管４５に接合
されている。

【００９９】そして、絶縁リング３７の上面３７ｂと陰
極側金属製部材３５との間に、芯材１７の両表面にろう
材１５が配置された接合層１９を配置し、接合処理を行
うと、絶縁リング３７と陰極側金属製部材３５とが一体
に接合される。この接合処理により、接合層１９は、Ａ
ｌ合金層２１となり、絶縁リング３７と陰極側金属製部
材３５との接合体を形成する。また、絶縁リング３７の
下面３７ｃと陽極側金属製部材４１との間に、絶縁リン
グ３７の上面３７ｂと陰極側金属製部材３５との間に配
置された接合層１９と同様の接合層１９を配置し、接合
処理を行うと、絶縁リング３７と陽極側金属製部材４１
とが一体に接合される。

【０１００】このとき、ろう材１５および芯材１７に
は、前述の実験例の試料番号１４と同じ材料を用い、ま
た、雰囲気（圧力）や加圧条件などの接合条件を、試料
番号１４の接合条件と同様にして、陽極側金属製部材４
１、絶縁リング３７、陰極側金属製部材３５の順に構成
された接合体が形成される。

【０１０１】したがって、絶縁リング３７と陽極側金属
製部材４１、および絶縁リング３７と陰極側金属製部材
３５は、Ｍｇ₂Ｓｉ が含まれたＡｌ合金層により接合さ
れ、前述の実験例の試料番号１４と同様の接合強度およ
び耐食性を有する接合体として備えられる。

【０１０２】このように構成された実施例のＮａ−Ｓ電
池は、３５０℃の条件下で運転されるため、Ｎａが溶融
した状態となり、陰極側金属製部材３５と絶縁リング３
７との間のＡｌ合金層２１は、浸食され易い状態とな
る。しかしながら、本実施例のＮａ−Ｓ電池における陰
極側金属製部材３５と絶縁リング３７との接合部は、前
述の実験例における試料番号１４の実験結果から判るよ
うに、優れた耐食性を有するため、Ｎａによる浸食の影
響はほどんど見られない。また、この接合部は、接合強
度が十分であることから、運転時と停止時との温度差に
より絶縁リング３７と陽極側金属製部材４１、絶縁リン
グ３７と陰極側金属製部材３５との間に発生する応力に
も耐えられる。

【０１０３】よって、本実施例のＮａ−Ｓ電池によれ
ば、絶縁リング３７と陽極側金属製部材４１、絶縁リン
グ３７と陰極側金属製部材３５との接合が、強固な接合
性と優れた耐食性を有しているため、信頼性の高い二次
電池を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実験例の接合体の構成を表す説明図である。

【図２】 実施例の高温型二次電池の構成を表す説明図
である。

【図３】 実験例における強度試験の概略構成を示す説
明図である。

【符号の説明】

１…接合体、１ａ…試験片、１１…セラミックス部材、
１３…金属製部材、１５…ろう材、１７…芯材、１９…
接合層、２１…Ａｌ合金層、３１…Ｎａ−Ｓ電池、３３
…陰極蓋、３５…陰極側金属製部材、３７…絶縁リン
グ、３７ａ…内面、３７ｂ…上面、３７ｃ…下面、３９
…接合用ガラス、４１…陽極側金属製部材、４３…ナト
リウム（Ｎａ）、４５…固体電解質管、４７…硫黄
（Ｓ）、４９…電槽、５１…中心電極、７１…支点、７
３…荷重部材、７３ａ…荷重点、７３ｂ…圧力印加部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯尾 聡 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日 本特殊陶業株式会社内 Ｆターム(参考） 4G026 BA01 BB24 BB26 BB27 BF20 BG02 5H029 AJ11 AJ13 AK05 AL13 CJ05 CJ28 DJ02 DJ03 EJ01 EJ08 HJ02 HJ15

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミックス部材と金属製部材とが、ア
   ルミニウムを主成分とする合金層を介して接合された接
   合体において、当該合金層内にマグネシウムとケイ素か
   らなる合金粒子が存在すること、を特徴とするセラミッ
   クスと金属の接合体。
2. 【請求項２】 前記合金層中のケイ素成分の含有量（原
   子量％）は、マグネシウム成分の含有量（原子量％）以
   下であることを特徴とする請求項１に記載のセラミック
   スと金属の接合体。
3. 【請求項３】 前記セラミックス部材と接合される前記
   金属製部材が、アルミニウムまたはアルミニウムを主成
   分とする合金であることを特徴とする請求項１または請
   求項２に記載のセラミックスと金属の接合体。
4. 【請求項４】 前記セラミックス部材と接合される前記
   金属製部材が鉄またはステンレス系金属からなる接合体
   において、前記セラミックス部材と接合される前記金属
   製部材の表面にクロムを主成分とする層を形成したこ
   と、を特徴とする請求項１または請求項２に記載のセラ
   ミックスと金属の接合体。
5. 【請求項５】 セラミックス部材と金属製部材とが、ア
   ルミニウムを主成分とする合金層を介して接合された接
   合体の製造方法であって、前記合金層を、少なくともア
   ルミニウムとケイ素とマグネシウムからなるろう材を用
   いて形成することを特徴とするセラミックスと金属の接
   合体の製造方法。
6. 【請求項６】 セラミックス部材と金属製部材とが、ア
   ルミニウムを主成分とする合金層を介して接合された接
   合体の製造方法であって、前記合金層を、少なくともマ
   グネシウムを含有するアルミニウムを主成分とする合金
   からなる芯材と、該芯材の両表面に、少なくともアルミ
   ニウムとケイ素からなるろう材とを配置して形成するこ
   と、を特徴とするセラミックスと金属の接合体の製造方
   法。
7. 【請求項７】 接合時の雰囲気が、非酸化性ガス中、ま
   たは１０Pa以下の真空中であることを特徴とする請求項
   ５または請求項６に記載のセラミックスと金属の接合体
   の製造方法。
8. 【請求項８】 陰極側金属製部材と陽極側金属製部材と
   が絶縁性セラミックスによって絶縁された高温型二次電
   池において、前記各金属製部材と前記絶縁性セラミック
   スとが接合された接合体として、請求項１から請求項４
   のいずれかに記載のセラミックスと金属の接合体を用い
   たことを特徴とする高温型二次電池。