JPH03174370A - セラミックスと金属の接合方法 - Google Patents
セラミックスと金属の接合方法Info
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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。
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、セラくツクスと金属の接合方法に関するもの
である。
である。
（従来の技術）
従来、セラミックス等の粉末成形体と金属とを接合する
方法の１つとして活性金属法がある。
方法の１つとして活性金属法がある。
この方法は、セラミックスと反応し易い材料、すなわち
、酸素等と結合し易いチタン（Ｔ、）やジルコニュム（
Ｚ、）をろう材として使用する方法である。この活性金
属法に用いられるろう材は、チタンやジルコニュムを基
本とする合金であり、Ｔ ｉ−Ｃ、−Ａ、系の合金かよ
く用いられる。
、酸素等と結合し易いチタン（Ｔ、）やジルコニュム（
Ｚ、）をろう材として使用する方法である。この活性金
属法に用いられるろう材は、チタンやジルコニュムを基
本とする合金であり、Ｔ ｉ−Ｃ、−Ａ、系の合金かよ
く用いられる。
特開昭５９−２３２６９３号公報には、Ｔ。
Ｃ、−Ａ、系の合金としたセラミックスと金属の接合に
使用するクラッド型のろう材が提案されている。
使用するクラッド型のろう材が提案されている。
（発明が解決しようとする課８）
従来の活性金属法によるセラミックスと金属の接合方法
では、Ｔ 、−Ｃｕ−Ａ 、系合金によるろう材の接合
性は良好であるか、ろう材に銀を含み、銀の融点か低い
ため、３００℃以上となるとｌａ合強度が急激に低下す
る。このため、使用環境か高温であるセラミックス製品
の接合に対して問題となる。
では、Ｔ 、−Ｃｕ−Ａ 、系合金によるろう材の接合
性は良好であるか、ろう材に銀を含み、銀の融点か低い
ため、３００℃以上となるとｌａ合強度が急激に低下す
る。このため、使用環境か高温であるセラミックス製品
の接合に対して問題となる。
本発明は、従来の上記問題点を解決し、セラミックスと
金属とを加圧せずに接合でき、また、Ｊｉｉ合体の耐熱
性が高くなるセラミックスと金属の接合方法を提供する
ことを目的とするものである。
金属とを加圧せずに接合でき、また、Ｊｉｉ合体の耐熱
性が高くなるセラミックスと金属の接合方法を提供する
ことを目的とするものである。
（課題を解決するための手段及び作用）本発明は、セラ
ミックスと金属との間にセラミックス側を１．．５ｍ＋
ｓ程度のニッケル板とした応力緩衝材を介在させ、セラ
ミックスと前記ニッケル板との間にチタン−銅系のろう
材を配設し、良空状態で所定時間加熱するセラミックス
と金属の接合方法である。
ミックスと金属との間にセラミックス側を１．．５ｍ＋
ｓ程度のニッケル板とした応力緩衝材を介在させ、セラ
ミックスと前記ニッケル板との間にチタン−銅系のろう
材を配設し、良空状態で所定時間加熱するセラミックス
と金属の接合方法である。
真空中での所定時間の加熱により、セラミックスとニッ
ケル板を使用した応力緩衝材とのＨｎてチタン−銅−ニ
ッケルかろう材として作用し、銅はろう材中に拡散され
てその濃度が低下し、接合部の耐熱性が向上する。実験
の結果によると、応力緩衝材兼ろう材として介在させた
ニッケル板の板厚を１．５ｍｍ程度とすることにより、
接合強度が向上し、また、その接合強度が５００°Ｃま
で維持される。
ケル板を使用した応力緩衝材とのＨｎてチタン−銅−ニ
ッケルかろう材として作用し、銅はろう材中に拡散され
てその濃度が低下し、接合部の耐熱性が向上する。実験
の結果によると、応力緩衝材兼ろう材として介在させた
ニッケル板の板厚を１．５ｍｍ程度とすることにより、
接合強度が向上し、また、その接合強度が５００°Ｃま
で維持される。
本発明の実験例を図面について説明する。
第１図は、窒化珪素セラミックスｌと金属としてステン
レス（ＳＵＳ３０４）２を用い、これらを接合する場合
に両者の間に介在させる接合材を示すもので、厚さ１．
０＋ｕのタングステン（Ｗ）板３の両側に厚さり、Ｏｍ
−のニッケル（Ｎ、）板４と厚さ１．５＋＊−のニッケ
ル板５を配設し、また、セラくックスｌと二・ンケル板
５との間に、厚さ１．５ル謹のチタン（Ｔ、）膜７を形
成した厚さ２０ＪＬｍの銅（Ｃ，）箔６をチタン膜７が
セラくツクス１と当接するように配設したものである。
レス（ＳＵＳ３０４）２を用い、これらを接合する場合
に両者の間に介在させる接合材を示すもので、厚さ１．
０＋ｕのタングステン（Ｗ）板３の両側に厚さり、Ｏｍ
−のニッケル（Ｎ、）板４と厚さ１．５＋＊−のニッケ
ル板５を配設し、また、セラくックスｌと二・ンケル板
５との間に、厚さ１．５ル謹のチタン（Ｔ、）膜７を形
成した厚さ２０ＪＬｍの銅（Ｃ，）箔６をチタン膜７が
セラくツクス１と当接するように配設したものである。
これらを重ね合わせ、５ Ｘ Ｉ Ｏ−’ｖｏｒｒｇ）
Ｊ’！空中で加熱する。第２図は横軸に時間Ｔ（秒）を
縦軸に温度ｔ（”Ｃ）を示し、昇温速度ｔ＝０．：１４
°Ｃ／ｓｅｃでｊ ＋−１２００℃に加熱してＴ、−０
，０６Ｋｓ保持し、その後に温度をｔ＊−１１５０℃に
下げてＴ、−＋３．６ Ｋ５保持し、更にｔ、−１１０
０℃に下げてＴ３−３．６Ｋｇに保持する加熱条件で接
合させたところ、４点曲げ強度２００ＭＰ、とこの強度
を維持する６００℃の耐熱性が得られた。
Ｊ’！空中で加熱する。第２図は横軸に時間Ｔ（秒）を
縦軸に温度ｔ（”Ｃ）を示し、昇温速度ｔ＝０．：１４
°Ｃ／ｓｅｃでｊ ＋−１２００℃に加熱してＴ、−０
，０６Ｋｓ保持し、その後に温度をｔ＊−１１５０℃に
下げてＴ、−＋３．６ Ｋ５保持し、更にｔ、−１１０
０℃に下げてＴ３−３．６Ｋｇに保持する加熱条件で接
合させたところ、４点曲げ強度２００ＭＰ、とこの強度
を維持する６００℃の耐熱性が得られた。
上記の接合方法では、セラミックスｌとステンレス２と
の間に介在させた、タングステン板３をニッケル板４．
５で挟んだｒＮ＋−Ｗ−Ｎｔ」唐か応力緩和層となって
接合による熱応力を緩和し、ニッケル板５．銅箔６、チ
タン膜７がｒ Ｎ ｌ−Ｃｕ−ＴｉＪ系のろう材として
作用する。
の間に介在させた、タングステン板３をニッケル板４．
５で挟んだｒＮ＋−Ｗ−Ｎｔ」唐か応力緩和層となって
接合による熱応力を緩和し、ニッケル板５．銅箔６、チ
タン膜７がｒ Ｎ ｌ−Ｃｕ−ＴｉＪ系のろう材として
作用する。
上記の接合方法で温度ｔ、（１１００’Ｃ）で時間Ｔ３
（：１．６Ｋｓ）保持したのは、ろう材中の銅の拡散を
進行させ、ｔｉ４濃度を下げて耐熱性の向上を図ったも
のである。
（：１．６Ｋｓ）保持したのは、ろう材中の銅の拡散を
進行させ、ｔｉ４濃度を下げて耐熱性の向上を図ったも
のである。
上記条件の接合方法では、銅箔６とタングステン板３間
のニッケル板５の厚さの設定が重要であり、その厚さに
より接合強度が大きく変化する。
のニッケル板５の厚さの設定が重要であり、その厚さに
より接合強度が大きく変化する。
このニッケル板５の厚さと接合強度との関係を第３図に
示す、同図において横軸はニッケル板の厚さ（■■）、
縦軸は４点曲げ強度（ＭＰ、）を示す、銅面から明らか
なように、ニッケル板５の厚さは１．５ｍｍとするのが
最適であり、１．０〜１．７關の範囲でも４点曲げ強度
２００ＭＰ、が得られる。
示す、同図において横軸はニッケル板の厚さ（■■）、
縦軸は４点曲げ強度（ＭＰ、）を示す、銅面から明らか
なように、ニッケル板５の厚さは１．５ｍｍとするのが
最適であり、１．０〜１．７關の範囲でも４点曲げ強度
２００ＭＰ、が得られる。
本発明では、ろう材に銀を用いずニッケルを使用したｒ
Ｎ 、−Ｃ、−Ｔ 、、系のろう材としたことにより
接合部の耐熱性が向上した。第４図に従来のｒ Ａ １
− Ｃｕ −Ｔ ｔ 」系のろう材を使用した場合と、
本発明のｒ Ｎ 、−Ｃ、−Ｔ ｉ、系のろう材を使用
した場合の接合強度と温度との関係を示す０本発明のろ
う材では、同図の実線■に示すように、室温かう［１０
０℃まで４点曲げ強度２００ＭＰ、を維持するが、従来
のろう材を使用した場合には、同図の破線■で示すよう
に、４００℃で４点曲げ強度が２００ＭＰ、以下となり
、以下温度の上昇につれて接合強度が急激に低下する。
Ｎ 、−Ｃ、−Ｔ 、、系のろう材としたことにより
接合部の耐熱性が向上した。第４図に従来のｒ Ａ １
− Ｃｕ −Ｔ ｔ 」系のろう材を使用した場合と、
本発明のｒ Ｎ 、−Ｃ、−Ｔ ｉ、系のろう材を使用
した場合の接合強度と温度との関係を示す０本発明のろ
う材では、同図の実線■に示すように、室温かう［１０
０℃まで４点曲げ強度２００ＭＰ、を維持するが、従来
のろう材を使用した場合には、同図の破線■で示すよう
に、４００℃で４点曲げ強度が２００ＭＰ、以下となり
、以下温度の上昇につれて接合強度が急激に低下する。
本発明では、接合時の加圧か不要となるので作業能率が
向上し、また、＊Ｉｌな形状のセラミックス製品にも適
用することか可能となる。
向上し、また、＊Ｉｌな形状のセラミックス製品にも適
用することか可能となる。
前記の実験例では、金属としてステンレスを挙げたが、
ステンレス以外の金属とセラミックスの接合に適用でき
ることは勿論である。
ステンレス以外の金属とセラミックスの接合に適用でき
ることは勿論である。
（発明の効果）
本発明は、セラくツクスと金属の接合部の耐熱性が向上
し、また、接合時に加圧を必要としないので、作業が容
易となると共に、複雑な形状のセラミックス製品の接合
にも適用できる効果かある。
し、また、接合時に加圧を必要としないので、作業が容
易となると共に、複雑な形状のセラミックス製品の接合
にも適用できる効果かある。
第１図は本発明のセラミックスとステンレスの１妾合方
法における接合材の配置の説明図、第２図は接合時の加
熱条件を示す図、第３図はニッケル板の板厚と接合強度
との関係を示す図、第４図は接合強度と温度との関係を
示す図である。 ｌ：セラミックス ２ニステンレス３：タングステ
ン板 ４：ニッケル板５：ニッケル板 ６：ｊ
ｊｌ箔 ７：チタン膜
法における接合材の配置の説明図、第２図は接合時の加
熱条件を示す図、第３図はニッケル板の板厚と接合強度
との関係を示す図、第４図は接合強度と温度との関係を
示す図である。 ｌ：セラミックス ２ニステンレス３：タングステ
ン板 ４：ニッケル板５：ニッケル板 ６：ｊ
ｊｌ箔 ７：チタン膜
Claims (1)
- セラミックスと金属との間にセラミックス側を１．５ｍ
ｍ程度のニッケル板とした応力緩衝材を介在させ、セラ
ミックスと前記ニッケル板との間にチタン−銅系のろう
材を配設し、真空状態で所定時間加熱することを特徴と
するセラミックスと金属の接合方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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