JPH08217559A - セラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造方法 - Google Patents
セラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造方法Info
- Publication number
- JPH08217559A JPH08217559A JP7053615A JP5361595A JPH08217559A JP H08217559 A JPH08217559 A JP H08217559A JP 7053615 A JP7053615 A JP 7053615A JP 5361595 A JP5361595 A JP 5361595A JP H08217559 A JPH08217559 A JP H08217559A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- main component
- metal layer
- ceramic member
- aluminum
- aluminum member
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
ミニウム部材を低融点のろう材を用いることによりアル
ミニウム部材を広範囲に選択でき、低温で容易に且つ高
強度に接合する方法を提供することである。 【構成】 セラミックス部材の表面にNiを主成分とす
る金属層を形成し、該金属層上にCu11〜17原子%
及びSi6.5原子%以下を含みAlを主成分とするろ
う材を用いてアルミニウム部材を接合するセラミックス
部材とアルミニウム部材との接合体の製造方法である。
Description
純アルミニウム部材又はアルミニウム合金部材(以下
「アルミニウム部材」とも言う)との接合体の製造方法
に関し、構造部材等に好適に使用される接合体の製造方
法に関する。
点460℃以上)は、種々の分野において利用が進んで
おり、その諸特性を生かすべく、異種材料との複合化の
試みがなされている。この異種材料の1つとしてセラミ
ックス部材が挙げられろう付け接合による複合化が期待
される。従来のろう付け接合法には、予め表面に金属層
を形成したセラミックス部材とアルミニウム部材とをJ
ISに規格されるろう材を用いることによって接合する
ものが知られている。
されるろう材の融点は585℃以上(JISーBA41
45:融点585℃、JISーBA4045:融点59
0℃)であり、この温度に近い融点を持つアルミニウム
部材とセラミックス部材との接合は、加熱によりろう材
を溶かし接合する時にアルミニウム部材も同時に溶けて
しまい実質的に接合できなかった。また、仮に接合出来
たとしてもその接合体は強度的に問題があり、実用上問
題があった。従って、JISに規格されるろう材を用い
て接合する手法は、比較的融点の高い展伸材(融点60
0℃以上)の一部にしか使用できず、融点の低い鋳物材
においては、大半が接合は不可能であった。
ルミニウム部材とを低融点のろう材を用いて接合するこ
とによりアルミニウム部材を広範囲に選択でき、低温で
容易に且つ高強度に接合する製造方法を提供することを
目的とする。
ミックス部材の表面にNiを主成分とする金属層を形成
し、該金属層上にCu11〜17原子%及びSi6.5
原子%以下を含みAlを主成分とするろう材を用いてア
ルミニウム部材を接合するセラミックス部材とアルミニ
ウム部材との接合体の製造方法である。また、第2の手
段は、セラミックス部材の表面にNiを主成分とする金
属層を形成し、該金属層上にCu12〜15原子%及び
Si4〜6.5原子%を含みAlを主成分とするろう材
を用いてアルミニウム部材を接合するセラミックス部材
とアルミニウム部材との接合体の製造方法である。ま
た、第3の手段は、セラミックス部材の表面にNiを主
成分とする金属層を形成し、該金属層上にCu13〜1
4原子%及びSi4.5〜6.5原子%を含みAlを主
成分とするろう材を用いてアルミニウム部材を接合する
セラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造
方法である。また、第4の手段は、セラミックス部材の
表面にNiを主成分とする金属層が最上層となる複数の
層を形成し、該金属層上にCu11〜17原子%及びS
i6.5原子%以下を含みAlを主成分とするろう材を
用いてアルミニウム部材を接合するセラミックス部材と
アルミニウム部材との接合体の製造方法である。また、
第5の手段は、セラミックス部材の表面にNiを主成分
とする金属層が最上層となる複数の層を形成し、該金属
層上にCu12〜15原子%及びSi4〜6.5原子%
を含みAlを主成分とするろう材を用いてアルミニウム
部材を接合するセラミックス部材とアルミニウム部材と
の接合体の製造方法である。また、第6の手段は、その
手段は、セラミックス部材の表面にNiを主成分とする
金属層が最上層となる複数の層を形成し、該金属層上に
Cu13〜14原子%及びSi4.5〜6.5原子%を
含みAlを主成分とするろう材を用いてアルミニウム部
材を接合するセラミックス部材とアルミニウム部材との
接合体の製造方法である。また、上記の各手段におい
て、前記ろう材にZn18原子%以下が含まれているセ
ラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造方
法である。また、上記の各手段において、前記金属層の
厚さが0.08μm以上であるセラミックス部材とアル
ミニウム部材との接合体の製造方法である。
おいて、セラミックス部材の表面には金属層を形成して
いるが、その方法は蒸着、スパッタリング、メッキ等の
方法により行うことができる。ここで「Niを主成分と
する金属層」は、純粋なNiからなる金属層でもよい
し、ろう材とのヌレ性が十分保つことができれば他の成
分を含んだ金属層でもよい。ここで、「Niを主成分と
する金属層が最上層となる複数の層」とは、セラミック
ス部材の表面に2以上の層を形成し、少なくとも最上層
がNiを主成分とする金属層であることを意味する。そ
して、最上層の下の層、即ち、「最上層がNiを主成分
とする金属層」と「セラミックス部材」との間の中間金
属層は、セラミックス部材と反応性良好な1層以上の金
属層であることが好ましい。具体的には、Ti、Zr等
の活性金属層が良い。また、本発明のセラミックス部材
は、非酸化物セラミックスとしてSi3N4、SiC、A
lN等、酸化物セラミックスとしてAl2O3、ZrO
2 、TiO2等、酸窒化物セラミックスとしてサイアロ
ン等又はこれらの複合材料等が適用可能である。
Si6.5原子%以下を含みAlを主成分とするろう材
を用いて接合するため、そのろう材の融点が584℃以
下とJIS規格のろう材の融点より低くなり、その結果
この温度以上の固相線温度を有するアルミニウム部材
(鋳造材、展伸材)に対して接合が可能となる。また、
本発明の製造方法はCu12〜15原子%及びSi4〜
6.5原子%を含みAlを主成分とするろう材を用いて
接合するため、そのろう材の融点が560℃以下とJI
S規格のろう材の融点より低くなり、その結果この温度
以上の固相線温度を有するアルミニウム部材(鋳造材、
展伸材)に対して接合が可能となる。更にまた、本発明
の製造方法はCu13〜14原子%及びSi4〜6.5
原子%を含みAlを主成分とするろう材を用いて接合す
るため、そのろう材の融点が540℃以下とJIS規格
のろう材の融点より低くなり、その結果この温度以上の
固相線温度を有するアルミニウム部材(鋳造材、展伸
材)に対して接合が可能となる。
%以下を含む組成とすることにより、ろう材の融点はさ
らに低下し、より広範囲にアルミニウム部材種を接合部
材として選択できることとなる。しかし、Zn添加量が
18原子%を超えるとかえって接合性に悪影響を及ぼ
し、接合強度の低下を招く。また、セラミックス部材の
表面にNiを主成分とする金属層を形成することによ
り、セラミックス部材の表面とろう材とのヌレ性が向上
しアルミニウム部材との接合強度を高めることができ
る。また、セラミックス部材の表面にNiを主成分とす
る金属層が最上層となる複数の層を形成することによ
り、セラミックス部材の表面とろう材とのヌレ性が向上
しアルミニウム部材との接合強度を高めることができ
る。更に、「Niを主成分とする金属層」の厚さが0.
08μmより薄い場合には接合強度は低いが、0.08
μm以上とすることにより高強度な接合体を得ることが
できる。それはNiを主成分とする金属層が、接合時に
セラミックス部材の表面とろう材とのヌレ性を大きくす
る。但し、5μmを越えるような極端にNiを主成分と
する金属層を厚くすることは、接合体の製造コストを高
くするため好ましくない。また、Niを主成分とする金
属層とセラミックス部材との間にセラミックス部材と反
応性良好な1層以上の中間金属層を介在させることによ
り、セラミックス部材とNiを主成分とする金属層の密
着強度を向上させ、ひいては、接合強度を高めることと
なる。
材との接合体の製造方法を図1と図2を用いて説明す
る。図1は、一の本発明であるセラミックス部材1の表
面にNiを主成分とする金属層40を形成し、該金属層
40上にAlを主成分とする所定のろう材3を用いてア
ルミニウム部材2を接合するセラミックス部材1とアル
ミニウム部材2との接合体の製造方法の接合する直前の
状態を表す。図2は、他の本発明であるセラミックス部
材1の表面にNiを主成分とする金属層40が最上層と
なる複数の層4を形成し、該金属層4上に所定のろう材
を用いてアルミニウム部材2を接合するセラミックス部
材1とアルミニウム部材2との接合体の製造方法の接合
する直前の状態を表す。Niを主成分とする金属層40
とセラミックス部材1との間には、複数の層4の一部で
ある中間金属層41がある。ここで中間金属層41が
「Niを主成分とする層」である場合には結局セラミッ
クス部材1上には、Niを主成分とする金属層のみ存在
することとなり、上記一の製造方法と同じ製造方法とな
る。
mm×5mm)及び種々のアルミニウム部材2(20m
m×15mm×10mm)を準備し、表1に示すろう材
3を用いて接合する。アルミニウム部材2の、、
・・・は、JISに規格される各種アルミニウム部材鋳
物材であり、表3に示すものである。各セラミックス部
材1の表面には、図1に示すように予め表1に示す金属
層40がスパッタリング、蒸着等で形成される。別途、
ろう材3は、表1に示される組成を溶解し回転するCu
製水冷ロール上に流すことにより(液体急冷法)、厚さ
100μmの箔として準備した。
セラミックス部材1の順に重ね合わせ、治具に固定し、
炉内に配置、不活性ガス雰囲気にてろう材融点近傍で3
0分の保持を行い接合を行い、接合体を得た。これらの
接合体について、せん断試験を行い、強度を測定し接合
性を評価した。せん断試験は、アルミニウム部材2を固
定し、セラミックス部材1に荷重を接合面に対して平行
に加えることにより行った。結果を表1に示す。表1に
示す様に、本発明の製造方法により得られた接合体は、
高い接合強度を有していた。具体的な破断の形態は、ま
ずアルミニウム部材2が変形し、次にそのアルミニウム
部材2から破断した。結果として、セラミックス部材1
の破断面にアルミニウム部材2が付着した形となった。
ろう材による接合強度は、アルミニウム部材2自身の強
度と同等な強度を有していた。これに対し、比較例の製
造方法による接合体(No.5、6、17、18)は、
接合していないかそれとも起点、破断の進行は接合界面
又は、ろう材3層中であり接合強度は低かった。
mm×5mm)及び種々のアルミニウム部材2(20m
m×15mm×10mm)を準備し、表2に示すろう材
3を用いて接合する。アルミニウム部材2の、、
・・・は、JISに規格される各種アルミニウム部材鋳
物材であり、表3に示すものである。各セラミックス部
材1の表面には、予めNiを主成分とする金属層40が
最上層となる複数の層4が形成される。具体的には、表
2に示す様にセラミックス部材1表面に中間金属層41
(No.31〜48は、Si3N4 側から順にTi層、
Mo層、No.49は、Al2O3 側にMo+Mn層、
No.50は、ZrO2側にW層、No.51は、Al
N側にAg−Cu−Tiペーストのロー付けによる金属
層)を表2に示す形成方法で形成後、最上層となる金属
層40を形成する。 別途、ろう材3は、表2に示され
る組成を溶解し回転するCu製水冷ロール上に流すこと
により(液体急冷法)、厚さ100μmの箔として準備
した。
セラミックス部材1の順に重ね合わせ、治具に固定し、
炉内に配置、不活性ガス雰囲気にてろう材融点近傍で3
0分の保持を行い接合を行い、接合体を得た。これらの
接合体について、せん断試験を行い、強度を測定し接合
性を評価した。せん断試験は、アルミニウム部材2を固
定し、セラミックス部材1に荷重を接合面に対して平行
に加えることにより行った。結果を表2に示す。表2に
示す様に、本発明の製造方法により得られた接合体は、
高い強度を有していた。具体的な破断の形態は、まずア
ルミニウム部材2が変形し、次にそのアルミニウム部材
2から破断した。結果として、セラミックス部材1の破
断面にアルミニウム部材2が付着した形となった。ろう
材による接合強度は、アルミニウム部材2自身の強度と
同等な強度を有していた。これに対し、比較例の製造方
法による接合体(No.35、36、47、48)は、
接合していないかそれとも起点、破断の進行は接合界面
又は、ろう材3層中であり接合強度は低かった。
り、特に融点が低くろう付けが困難なアルミニウム部材
鋳物材とセラミックス部材とが接合できる。従って、接
合部材としてのアルミニウム部材は、展伸材も含め非常
に広範囲に選択することができ、且つ高強度なセラミッ
クス部材とアルミニウム部材との接合体が得られること
となる。
ニウム部材との接合体の製造方法の接合する直前の状態
を示す図である。
ニウム部材との接合体の製造方法の接合する直前の状態
を示す図である。
複数の層 40・・・ Niを主成分とする金属層 41・・・ 中間金属層
Claims (8)
- 【請求項1】 セラミックス部材の表面にNiを主成分
とする金属層を形成し、該金属層上にCu11〜17原
子%及びSi6.5原子%以下を含みAlを主成分とす
るろう材を用いてアルミニウム部材を接合することを特
徴とするセラミックス部材とアルミニウム部材との接合
体の製造方法。 - 【請求項2】 セラミックス部材の表面にNiを主成分
とする金属層を形成し、該金属層上にCu12〜15原
子%及びSi4〜6.5原子%を含みAlを主成分とす
るろう材を用いてアルミニウム部材を接合することを特
徴とするセラミックス部材とアルミニウム部材との接合
体の製造方法。 - 【請求項3】 セラミックス部材の表面にNiを主成分
とする金属層を形成し、該金属層上にCu13〜14原
子%及びSi4.5〜6.5原子%を含みAlを主成分
とするろう材を用いてアルミニウム部材を接合すること
を特徴とするセラミックス部材とアルミニウム部材との
接合体の製造方法。 - 【請求項4】 セラミックス部材の表面にNiを主成分
とする金属層が最上層となる複数の層を形成し、該金属
層上にCu11〜17原子%及びSi6.5原子%以下
を含みAlを主成分とするろう材を用いてアルミニウム
部材を接合することを特徴とするセラミックス部材とア
ルミニウム部材との接合体の製造方法。 - 【請求項5】 セラミックス部材の表面にNiを主成分
とする金属層が最上層となる複数の層を形成し、該金属
層上にCu12〜15原子%及びSi4〜6.5原子%
を含みAlを主成分とするろう材を用いてアルミニウム
部材を接合することを特徴とするセラミックス部材とア
ルミニウム部材との接合体の製造方法。 - 【請求項6】 セラミックス部材の表面にNiを主成分
とする金属層が最上層となる複数の層を形成し、該金属
層上にCu13〜14原子%及びSi4.5〜6.5原
子%を含みAlを主成分とするろう材を用いてアルミニ
ウム部材を接合することを特徴とするセラミックス部材
とアルミニウム部材との接合体の製造方法。 - 【請求項7】 前記ろう材にZn18原子%以下が含ま
れていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記
載のセラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の
製造方法。 - 【請求項8】 前記金属層の厚さが0.08μm以上で
あることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の
セラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05361595A JP3316578B2 (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | セラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05361595A JP3316578B2 (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | セラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08217559A true JPH08217559A (ja) | 1996-08-27 |
JP3316578B2 JP3316578B2 (ja) | 2002-08-19 |
Family
ID=12947815
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05361595A Expired - Fee Related JP3316578B2 (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | セラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3316578B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020131250A (ja) * | 2019-02-21 | 2020-08-31 | 日本軽金属株式会社 | アルミニウム部材と被接合部材との接合体の製造方法、及びアルミニウム部材と被接合部材とが、中間層を介して接合された接合体 |
CN114342573A (zh) * | 2019-09-02 | 2022-04-12 | 三菱综合材料株式会社 | 铜-陶瓷接合体及绝缘电路基板 |
-
1995
- 1995-02-16 JP JP05361595A patent/JP3316578B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020131250A (ja) * | 2019-02-21 | 2020-08-31 | 日本軽金属株式会社 | アルミニウム部材と被接合部材との接合体の製造方法、及びアルミニウム部材と被接合部材とが、中間層を介して接合された接合体 |
CN114342573A (zh) * | 2019-09-02 | 2022-04-12 | 三菱综合材料株式会社 | 铜-陶瓷接合体及绝缘电路基板 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3316578B2 (ja) | 2002-08-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH0367985B2 (ja) | ||
US6884511B1 (en) | Method for brazing ceramic-containing bodies, and articles made thereby | |
JP3095490B2 (ja) | セラミックス−金属接合体 | |
JP2777707B2 (ja) | 接合体 | |
JPH07223090A (ja) | アルミニウム合金と銅の接合用ろう材およびこのろう材によって接合された複合材 | |
JPS62289396A (ja) | セラミツクスの接合方法 | |
JPH08217559A (ja) | セラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造方法 | |
JPH0959074A (ja) | セラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造方法 | |
JPS59232692A (ja) | セラミツクと金属等との接合用ろう材及びこれを用いたセラミツクと金属等の複合体 | |
JPS5844635B2 (ja) | 金属と超硬質人造材料とをろう接する方法およびそのためのろう接剤 | |
JPH09110547A (ja) | セラミックス部材とアルミニウム部材との接合体の製造方法 | |
JP4131809B2 (ja) | 金属−セラミックス複合材料の接合体およびその製造方法 | |
JPS63169348A (ja) | セラミツク接合用アモルフアス合金箔 | |
JPH0460946B2 (ja) | ||
JPH05201777A (ja) | セラミックス−金属接合体 | |
JPH08169778A (ja) | アルミナ系セラミックス−アルミニウム合金の接合用ろう合金及び接合体 | |
JP2001048670A (ja) | セラミックス−金属接合体 | |
JPH01224279A (ja) | セラミックスと金属との接合体の製造方法 | |
JPS6272472A (ja) | セラミツクスと金属等との接合方法 | |
JP2001114575A (ja) | セラミックスとセラミックスとの接合体及びその接合方法 | |
JPS6026633A (ja) | 接合用インサ−ト合金 | |
JPH07187839A (ja) | 窒化物系セラミックス−金属接合体およびその製造方法 | |
JPH01224278A (ja) | セラミックスと金属との接合方法 | |
JP2000117427A (ja) | スパッタリング用ターゲット板の接合方法 | |
JPS6317267A (ja) | セラミツクス同志またはセラミツクスと金属との接合用ろう材 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080614 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090614 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090614 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090614 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100614 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100614 Year of fee payment: 8 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |