JPS60131875A - セラミツクと金属の接合法 - Google Patents
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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】
本発明は、セラミックと金属の接合方法に関する。
従来、セラミックと金属の接合方法として、(1)接着
剤法、(2)メタライジング法、(3)溶射法等が知ら
れているが、それぞれ次のような欠点がある。
剤法、(2)メタライジング法、(3)溶射法等が知ら
れているが、それぞれ次のような欠点がある。
C1)接着剤法は最も簡便な方法であるが、高温におけ
る接着強度が低い。
る接着強度が低い。
(2) メタライジング法はMO、MO−Mn 等のM
O系金金属粉末セラミック上に載置し、加湿雰囲気中で
加熱してメタライジングし、その上にN1 メッキを施
した後、ろう付で金属と接合する方法などがあるが、セ
ラミックの種類によって適用がむづかしい欠点がある。
O系金金属粉末セラミック上に載置し、加湿雰囲気中で
加熱してメタライジングし、その上にN1 メッキを施
した後、ろう付で金属と接合する方法などがあるが、セ
ラミックの種類によって適用がむづかしい欠点がある。
また、メタ2イリング温度が高いため、セラミックに冷
却時大きな熱応力がかかシ、割れが発生しやすい欠点が
ある。
却時大きな熱応力がかかシ、割れが発生しやすい欠点が
ある。
(3)溶射法はセラミック粉末を溶融し、金属に吹きつ
けて接着させる方法であるが、接合強度が低く、セラミ
ックが多孔質になるという欠点がある。
けて接着させる方法であるが、接合強度が低く、セラミ
ックが多孔質になるという欠点がある。
このように、従来法では、接合強度が十分でなく、セラ
ミックに割れが発生しやすいことや、適用セラミック材
質に制限がある等多くの欠点がある。
ミックに割れが発生しやすいことや、適用セラミック材
質に制限がある等多くの欠点がある。
本発明は、斯る欠点を解消するためにガされたもので、
A403 、 ZrO2等酸化物系セラミックと金属の
接合において、該イラミックに、0u20゜NiO、5
i02 、 Fe0 、 Ag0 、 AA203 、
Mo0 、 TiO2゜Zn0 、 AuO、0r2
03 、 Coo 、 ZrO2、TaO、WO2。
A403 、 ZrO2等酸化物系セラミックと金属の
接合において、該イラミックに、0u20゜NiO、5
i02 、 Fe0 、 Ag0 、 AA203 、
Mo0 、 TiO2゜Zn0 、 AuO、0r2
03 、 Coo 、 ZrO2、TaO、WO2。
NbO、Mho 、 OaO、Y2O3のいずれか1つ
と、C!u 、N1 、Si 、Fe 、Ag 、at
、Mo 、ffi 、Zn。
と、C!u 、N1 、Si 、Fe 、Ag 、at
、Mo 、ffi 、Zn。
Au 、 (!r 、 Co 、 Zr 、 Ta 、
W 、 Nb 、 Mg のいずれか1つを混合した
複合インサートをイオンブレーティング又は溶射て密着
固定した後、加熱反応促進処理してセラミックと複合イ
ンサートを冶金的接合させ、次いで該インサート面と前
記接合金属とを拡散溶接又はろう付することを特徴とす
るセラミックと金属の接合法に関するものである。
W 、 Nb 、 Mg のいずれか1つを混合した
複合インサートをイオンブレーティング又は溶射て密着
固定した後、加熱反応促進処理してセラミックと複合イ
ンサートを冶金的接合させ、次いで該インサート面と前
記接合金属とを拡散溶接又はろう付することを特徴とす
るセラミックと金属の接合法に関するものである。
本発明方法によれば、イオンブレーティングや溶射法に
よシ複合インサート材をセラミックに密着さぜ、また静
水圧加熱処理(以下、HIP)等を含む加熱反応促進処
理を行うことにより、複雑な継手形状の接合を容易に行
うことができ、また接合強度に優れ、かつセラミックに
割れを発生せず、セラミックと金属を接合することがで
きる。
よシ複合インサート材をセラミックに密着さぜ、また静
水圧加熱処理(以下、HIP)等を含む加熱反応促進処
理を行うことにより、複雑な継手形状の接合を容易に行
うことができ、また接合強度に優れ、かつセラミックに
割れを発生せず、セラミックと金属を接合することがで
きる。
本発明方法は、抄紙機、射出成形機、その他各種機器の
製造に適用できる。
製造に適用できる。
第1図は本発明方法の一実施態様例を工程順に示す図で
ある。
ある。
図中、1はAt203 、 ZrO2等酸化物系セラミ
ック、2は接合金属、3は酸化物子金属の複合インサー
ト材(酸化物はCu2O、B110 、 、、S、A0
2 。
ック、2は接合金属、3は酸化物子金属の複合インサー
ト材(酸化物はCu2O、B110 、 、、S、A0
2 。
PeO、Ago 、 At203 、 MoO、TiO
2、Zn0 、 Aug。
2、Zn0 、 Aug。
0r203 、 Coo 、 ZrO2、TaO、WO
2、NbO、MgO。
2、NbO、MgO。
OaO、Y2O3のいずれか1つ、金属はOu’ 、
Ni。
Ni。
Si 、 Fe 、 Ag 、 At、 Mo 、 T
i 、 Zn 、 、Au 、 Or。
i 、 Zn 、 、Au 、 Or。
Co 、 Zr 、 Ta 、 W 、 Nb 、 M
g のいずれか1つで、金属を5重量%以上含有する。
g のいずれか1つで、金属を5重量%以上含有する。
)、4はインサート材の融点よシ低融点のろう材(ハン
ダ、Atろう、Ag ろう、Cju ろう、N1 ろう
等)である。
ダ、Atろう、Ag ろう、Cju ろう、N1 ろう
等)である。
先ず、第1図(A)においてセラミック1上に複合イン
サート材5をイオンブレーティングまたは溶射等によシ
固定する(工程A)。次いでサブアセンブリを第1図(
B)において加熱反応促進処理したあと(工程B)、接
合金属2と拡散溶接する(工程C)が、あるいは第1.
図(D)のようにろう付4する(工程D)。
サート材5をイオンブレーティングまたは溶射等によシ
固定する(工程A)。次いでサブアセンブリを第1図(
B)において加熱反応促進処理したあと(工程B)、接
合金属2と拡散溶接する(工程C)が、あるいは第1.
図(D)のようにろう付4する(工程D)。
工8Aのイオンブレーティングは、次のようにして行う
。
。
(リ 酸化物が複合インサート材構成金属の酸化物の場
合(例えは0u40+ Ou 、 At203 +At
。
合(例えは0u40+ Ou 、 At203 +At
。
5i02 + 81 、MgO+ Mg 、OaO+
Oa 、Y2O1+Y・・・等) (第1の方法) るつぼに複合インサート構成金属(例えばCu 、 A
t、 8i 、 Mg 、 Oa 、 Y・・・他)を
挿入し、溶解蒸発せしめて行うが、その際、雰囲気を高
真空雰囲気と酸素雰囲気を交番させて行う(原則として
初層は酸素雰囲気、最終層は真空雰囲気)。即ち、真空
雰囲気では金属が、酸素雰囲気では金属が酸化され酸化
物となり、セラミック上に酸化物+金属(0u20 +
Ou 、 At203 + A4 、・・−)の積層
構造の複合インサート材が密着固定される。。
Oa 、Y2O1+Y・・・等) (第1の方法) るつぼに複合インサート構成金属(例えばCu 、 A
t、 8i 、 Mg 、 Oa 、 Y・・・他)を
挿入し、溶解蒸発せしめて行うが、その際、雰囲気を高
真空雰囲気と酸素雰囲気を交番させて行う(原則として
初層は酸素雰囲気、最終層は真空雰囲気)。即ち、真空
雰囲気では金属が、酸素雰囲気では金属が酸化され酸化
物となり、セラミック上に酸化物+金属(0u20 +
Ou 、 At203 + A4 、・・−)の積層
構造の複合インサート材が密着固定される。。
(第2の方法)
るつほに複合インサート構成金属(例えばOu 、 A
4 、日1.Mg、Ca、Y・・・・他)を挿入し、溶
解蒸発せしめて行うが、その際、真空排気後、一定の酸
素量を室内に流入し、加熱蒸発した金属の一部を酸化さ
せ、所定量の比率をもった酸化物子金属(C!、u20
+ Ou 、 At2o3+ hL −−−’)の複合
インサート材がセラミック上に密着固定される。
4 、日1.Mg、Ca、Y・・・・他)を挿入し、溶
解蒸発せしめて行うが、その際、真空排気後、一定の酸
素量を室内に流入し、加熱蒸発した金属の一部を酸化さ
せ、所定量の比率をもった酸化物子金属(C!、u20
+ Ou 、 At2o3+ hL −−−’)の複合
インサート材がセラミック上に密着固定される。
(2)酸化物が複合インサート材構成金属の酸化物でな
い場合(例えばco4o + Ni 、 l’−203
+N1.At2O3+Cu・・・等) るつは2個用い、一方に酸化物とする金祠(例えばOu
、 At・・・他)、他方に複合インサート構成金属
(例えばML 、 Ou・・・他)を入れ、溶解蒸発せ
しめて行う。その際、雰囲気を酸素雰囲気と高真空豚囲
気を交番させて行う(原則として初層は酸素雰囲気、最
終層は真空雰囲気)。即ち、真空雰囲気で複合インサー
ト構成金属(例えばNi 、 Ou・・・他)を、酸素
雰囲気で酸化物とする金属(例えばOu 、 At・・
・他)を溶解蒸発せしめると、前者で金属(例えij、
Ni 、 Ou・・・他)、後者で酸化物(例えば0u
20 、 At、、o、、・・・他)がイオンブレーテ
ィングされ、セラミック上に酸化物+金属(0u20
+ Ni 、 At203+ Ni 、 At203+
Ou ・・・等)の積層構造の複合インサート材が密
着固定される。
い場合(例えばco4o + Ni 、 l’−203
+N1.At2O3+Cu・・・等) るつは2個用い、一方に酸化物とする金祠(例えばOu
、 At・・・他)、他方に複合インサート構成金属
(例えばML 、 Ou・・・他)を入れ、溶解蒸発せ
しめて行う。その際、雰囲気を酸素雰囲気と高真空豚囲
気を交番させて行う(原則として初層は酸素雰囲気、最
終層は真空雰囲気)。即ち、真空雰囲気で複合インサー
ト構成金属(例えばNi 、 Ou・・・他)を、酸素
雰囲気で酸化物とする金属(例えばOu 、 At・・
・他)を溶解蒸発せしめると、前者で金属(例えij、
Ni 、 Ou・・・他)、後者で酸化物(例えば0u
20 、 At、、o、、・・・他)がイオンブレーテ
ィングされ、セラミック上に酸化物+金属(0u20
+ Ni 、 At203+ Ni 、 At203+
Ou ・・・等)の積層構造の複合インサート材が密
着固定される。
一方、溶射の場合は、プラズマ溶射等を採用するが、そ
の際、酸化物粉末と金属粉末の混合粉末を非酸化雰囲気
中で溶射し、セラミック上に上記の酸化物+金属の複合
インサート材3が密着固定される。
の際、酸化物粉末と金属粉末の混合粉末を非酸化雰囲気
中で溶射し、セラミック上に上記の酸化物+金属の複合
インサート材3が密着固定される。
また、工程Bの加熱反応促進処理は、イオンブレーティ
ングまたは溶射された複合インサート材6とセラミック
1の接合強度を上昇させるために行うもので、複合イン
サート材の融点(インサート材を構成する酸化物、金属
、および両者−の共晶のうち、最も低い融点が複合イン
サート材の融点となる)の%以上の温度(上限は複合イ
ンサート材の融点)で、不活性ガスまたは真空中で5分
以上加熱するか、またはHIP処理を行っても良く、そ
の際は上記温度、時を司でAr 等のガス圧を負荷する
。
ングまたは溶射された複合インサート材6とセラミック
1の接合強度を上昇させるために行うもので、複合イン
サート材の融点(インサート材を構成する酸化物、金属
、および両者−の共晶のうち、最も低い融点が複合イン
サート材の融点となる)の%以上の温度(上限は複合イ
ンサート材の融点)で、不活性ガスまたは真空中で5分
以上加熱するか、またはHIP処理を行っても良く、そ
の際は上記温度、時を司でAr 等のガス圧を負荷する
。
尚、温度をインサート材の融点の%以上としたのは、こ
れ以下では複合インサート材とセラミックの接合反応が
極めて緩やかで長時間の処理が必要となり、工業的に好
ましくないためである。上限はインサート材が溶融する
と流出してしまうため、その防止の点より複合インサー
ト材の融点未満としている。処理時間を5分以上とした
のは、5分以下では複合インサ−ト材とセラミックの接
合が不十分であるためでおる。
れ以下では複合インサート材とセラミックの接合反応が
極めて緩やかで長時間の処理が必要となり、工業的に好
ましくないためである。上限はインサート材が溶融する
と流出してしまうため、その防止の点より複合インサー
ト材の融点未満としている。処理時間を5分以上とした
のは、5分以下では複合インサ−ト材とセラミックの接
合が不十分であるためでおる。
次に、工程Cの拡散溶接であるが、複合インサート材ろ
と接合金属2を対向させて真空又は不活性ガス雰囲気中
で加熱加圧して両者を接合する。接合温度は上述の複合
インサート材の融点および接合金属の融点のいずれか低
い方の融点以下とし、下限は複合インサート材の金属成
分および接合金属のいずれか融点の低い方の材料の再結
晶温度以上とする。又、加圧力は5 J/+n−以下と
し、接合時間は5時間以つとする。加圧力の上限を5歇
讐 としたのは、これ以上の圧力を負荷すると、−次元
加圧のため偏加圧を発生しやすく、脆いセラミックに割
れが発生しやすいためである。接合時間を5時間以内と
したのは接合は当該時間内で完了するので、これ以上で
は経済面をはじめとして工業的に無駄であるためである
。
と接合金属2を対向させて真空又は不活性ガス雰囲気中
で加熱加圧して両者を接合する。接合温度は上述の複合
インサート材の融点および接合金属の融点のいずれか低
い方の融点以下とし、下限は複合インサート材の金属成
分および接合金属のいずれか融点の低い方の材料の再結
晶温度以上とする。又、加圧力は5 J/+n−以下と
し、接合時間は5時間以つとする。加圧力の上限を5歇
讐 としたのは、これ以上の圧力を負荷すると、−次元
加圧のため偏加圧を発生しやすく、脆いセラミックに割
れが発生しやすいためである。接合時間を5時間以内と
したのは接合は当該時間内で完了するので、これ以上で
は経済面をはじめとして工業的に無駄であるためである
。
又、工程りのろう材4であるが、インサート材3の融点
よシ低融点のろう材を用い、インサート材6と接合金属
2をろう付する。低融点のろう材を用いるのは、ろう材
施工時にセラミック1と接合金属2間の熱膨張係数差に
よシ発生する熱応力を小さくシ、セラミックの割れを防
止するためである。
よシ低融点のろう材を用い、インサート材6と接合金属
2をろう付する。低融点のろう材を用いるのは、ろう材
施工時にセラミック1と接合金属2間の熱膨張係数差に
よシ発生する熱応力を小さくシ、セラミックの割れを防
止するためである。
また、上述のように、複合インサート材において金属成
分を5重:t%以上としたのは、これ以下では金属成分
が少なくなりすぎ、接合金属との接合性が低下すると共
に、インサート材自身の延性がなくなりインサート材に
割れが発生しやすくなるためである、なお、酸化物の含
有量が1重量%以下になるとセラミックへの接合性が劣
化するため、金属の上限はqq重量%とする。
分を5重:t%以上としたのは、これ以下では金属成分
が少なくなりすぎ、接合金属との接合性が低下すると共
に、インサート材自身の延性がなくなりインサート材に
割れが発生しやすくなるためである、なお、酸化物の含
有量が1重量%以下になるとセラミックへの接合性が劣
化するため、金属の上限はqq重量%とする。
セラミック1と接合金属2が熱膨張係数において差が太
きいときは、セラミックの熱膨張係数に近いFe −N
i合金、Fe −Ni −Co 合金を接合金属2に予
め拡散溶接や爆着等で接合しておき、セラミック1に発
生する熱応力を低減せしめて、その割れ発生を阻止する
こともできる。
きいときは、セラミックの熱膨張係数に近いFe −N
i合金、Fe −Ni −Co 合金を接合金属2に予
め拡散溶接や爆着等で接合しておき、セラミック1に発
生する熱応力を低減せしめて、その割れ発生を阻止する
こともできる。
さらに、上記の工程りにおいて、Cu ろう付4を行う
場合、相手側金属が鋼、ステンレス鋼(接合金属)、F
e −Ni 、 Fe −Ni 、 Fe −Ni−0
C,合金(中間挿入材)の場合には、これらの) 金属にしんちゅう割れが発生しゃすいため、これらの金
属にN1 メッキや、拡散溶接又は爆着にてN1 コー
ティングして、これを阻止することもできる。
場合、相手側金属が鋼、ステンレス鋼(接合金属)、F
e −Ni 、 Fe −Ni 、 Fe −Ni−0
C,合金(中間挿入材)の場合には、これらの) 金属にしんちゅう割れが発生しゃすいため、これらの金
属にN1 メッキや、拡散溶接又は爆着にてN1 コー
ティングして、これを阻止することもできる。
以上詳述した本発明方法による作用効果を以下に説明す
る7、 (1) At203 、 ZrO2等の酸化物系セラミ
ックと金属は物質構造が異なるため(4t203 、
ZrO□等酸化物系セラミックはイオン結合が主体、金
属は金属結合)、その接合は極めて困難を伴う1、また
、もう一つの問題点はAt203 、 ZrO□等が靭
性に乏しいため、仮に接合しても発生する熱応力でAt
203 、 ZrO2に割れを発生しゃすい点にある。
る7、 (1) At203 、 ZrO2等の酸化物系セラミ
ックと金属は物質構造が異なるため(4t203 、
ZrO□等酸化物系セラミックはイオン結合が主体、金
属は金属結合)、その接合は極めて困難を伴う1、また
、もう一つの問題点はAt203 、 ZrO□等が靭
性に乏しいため、仮に接合しても発生する熱応力でAt
203 、 ZrO2に割れを発生しゃすい点にある。
本発明は、インサート材として酸化物子金属のいわゆる
サーメットを用いることにょシ、複合インサート中の酸
化物成分がAt20B 、 ZrO2等の酸化物系セラ
ミックとすぐれた冶金的接合性を示し、金属成分が接合
金属と良好に接合する、。
サーメットを用いることにょシ、複合インサート中の酸
化物成分がAt20B 、 ZrO2等の酸化物系セラ
ミックとすぐれた冶金的接合性を示し、金属成分が接合
金属と良好に接合する、。
即ち、インサート材中の酸化物はセラミックと同様に酸
化物でめることによシ、互いに酸化物反応(例えば、セ
ラミックがAt203インサート材中の酸化物が0u2
0 の場合’、Cu2O+ A7403−+ 2CuA
tO2なる0uAt02 生成反応)をおこし、強固に
接合する。
化物でめることによシ、互いに酸化物反応(例えば、セ
ラミックがAt203インサート材中の酸化物が0u2
0 の場合’、Cu2O+ A7403−+ 2CuA
tO2なる0uAt02 生成反応)をおこし、強固に
接合する。
そして、インサート材中の金属成分は接合金属と同じ金
属であることにより、基本的に拡散接合又はろう付で良
好な接合ができる一方、酸化物+金属の複合インサート
はサーメット状態となシ、その熱膨張係数は多くの場合
、複合インサート材の構成金属の熱膨張係数よシ小さく
なシ、小さな熱膨張係数を有するAt203 、 Zr
O2等の熱膨張係数に近づく。なお、参考のために一部
の材質の熱膨張係数を次に示す。
属であることにより、基本的に拡散接合又はろう付で良
好な接合ができる一方、酸化物+金属の複合インサート
はサーメット状態となシ、その熱膨張係数は多くの場合
、複合インサート材の構成金属の熱膨張係数よシ小さく
なシ、小さな熱膨張係数を有するAt203 、 Zr
O2等の熱膨張係数に近づく。なお、参考のために一部
の材質の熱膨張係数を次に示す。
At203 ・・・7 X 10−6/℃ZrO2・e
s a’ x 1o−’7”c Ou・・・17 x
10−”7℃Ni−・・13 x 1 o−’/℃sF
e* 5 X 10−’/℃Fe= 12x10−’/
CAg、・・拳20xl 0−6/℃hL・−24x1
o−6/℃Mo−−−6x10−’/℃T1・・・
9 X 10−’/℃ 即ち、At203 、 ZrO2等にイオンブレーティ
ングもしくは溶射したあと、次工程(工程B)で加熱反
応促進処理した時の冷却過程でAt203゜Zr O2
とインサート材間に熱膨張係数差が大きいと、大きな熱
応力を発生し、Az2o3. ZrO2の割れ発生確率
が非常に高いが、本発明に係る複合インサートは上述の
如くその構成金属を単にインサート材とした時に比べ、
熱膨張係数が低くなるため、A4”03 ’ 、 ’Z
rO2の上記割れ発生防止に大きな効果がある。
s a’ x 1o−’7”c Ou・・・17 x
10−”7℃Ni−・・13 x 1 o−’/℃sF
e* 5 X 10−’/℃Fe= 12x10−’/
CAg、・・拳20xl 0−6/℃hL・−24x1
o−6/℃Mo−−−6x10−’/℃T1・・・
9 X 10−’/℃ 即ち、At203 、 ZrO2等にイオンブレーティ
ングもしくは溶射したあと、次工程(工程B)で加熱反
応促進処理した時の冷却過程でAt203゜Zr O2
とインサート材間に熱膨張係数差が大きいと、大きな熱
応力を発生し、Az2o3. ZrO2の割れ発生確率
が非常に高いが、本発明に係る複合インサートは上述の
如くその構成金属を単にインサート材とした時に比べ、
熱膨張係数が低くなるため、A4”03 ’ 、 ’Z
rO2の上記割れ発生防止に大きな効果がある。
また、本発明に係るインサート材は強度の高いau4o
等の酸化物(0u20 等の酸化物も一種のセラミッ
ク)と金属のサーメットとなっているため、インサート
材の強度が高くなり、継手強度も上昇する。
等の酸化物(0u20 等の酸化物も一種のセラミッ
ク)と金属のサーメットとなっているため、インサート
材の強度が高くなり、継手強度も上昇する。
(2)本発明は、本複合インサート材を先ずイオンブレ
ーティング又は溶射等によりセラミックに密着させるが
、イオンブレーティング、溶射等を採用することによシ
、セラミックの形状が如何に複雑でもこれに本インサー
ト材を密着固定することができる(箔等では困難)。
ーティング又は溶射等によりセラミックに密着させるが
、イオンブレーティング、溶射等を採用することによシ
、セラミックの形状が如何に複雑でもこれに本インサー
ト材を密着固定することができる(箔等では困難)。
、5)本発明は、次いで加熱反応促進処理(前述した加
熱処理又はHIP処理)を行うが、これによシ、下記の
作用効果がある。
熱処理又はHIP処理)を行うが、これによシ、下記の
作用効果がある。
■ 作用効果(1)で述べた如く、Az2o3. Zr
O2の酸化物系セラミックとインサート劇中のCu2O
が高温加熱によりm化物反応が促進され、冶金的接合が
成就する。
O2の酸化物系セラミックとインサート劇中のCu2O
が高温加熱によりm化物反応が促進され、冶金的接合が
成就する。
又、H工P処理を行う際は、圧力負荷によジインサート
材のセラミック界面での微少ボイド(イオンブレーティ
ング又は溶射時に生成する微少ボイド)をクリープ変形
および塑性変形で消滅させ、、接合性をより?にめる。
材のセラミック界面での微少ボイド(イオンブレーティ
ング又は溶射時に生成する微少ボイド)をクリープ変形
および塑性変形で消滅させ、、接合性をより?にめる。
■ セラミックの形状が如何に複雑でも、本処理が可能
で本インサート材をセラミックに冶金的に強固に接合し
うる。゛ H工P処理の場合においては、高温でガス圧が6次元に
均等にかかるため、セラミック形状が如何に複雑でも施
工が可能で、良好な接合を行いうる利点を持つ。また、
加圧が6次元にか\るため、セラミックの割れ発生の懸
念が全くないという長所もある。
で本インサート材をセラミックに冶金的に強固に接合し
うる。゛ H工P処理の場合においては、高温でガス圧が6次元に
均等にかかるため、セラミック形状が如何に複雑でも施
工が可能で、良好な接合を行いうる利点を持つ。また、
加圧が6次元にか\るため、セラミックの割れ発生の懸
念が全くないという長所もある。
(4)次いで、加熱反応促進処理されたサブアセンブリ
のインサート材と接合金属を拡散溶接(工程C)又はろ
う付(工程D)して接合を完了するが、この際の作用効
果として以下の事項が挙けられる。
のインサート材と接合金属を拡散溶接(工程C)又はろ
う付(工程D)して接合を完了するが、この際の作用効
果として以下の事項が挙けられる。
■ インサート材中の金属成分と接合金属はいずれも金
属であシ、当然ながら金属間の溶接は基本的に極めてす
ぐれており、拡散溶接、ろう付で良好な継手を形成する
ことができる。
属であシ、当然ながら金属間の溶接は基本的に極めてす
ぐれており、拡散溶接、ろう付で良好な継手を形成する
ことができる。
■ 一般に、セラミック1と接合金属2は、両者の熱膨
張係数差によシ、接合後の冷却過程で発生する熱応力で
セラミックに割れを発生しやすい。
張係数差によシ、接合後の冷却過程で発生する熱応力で
セラミックに割れを発生しやすい。
そこで本発明ではセラミック1と接合金属2間の熱膨張
係数差が大きい時、熱膨張係数がセラミック1に近いF
i −Ni合金、Fe−N1− co金合金pe −O
r金合金予め振付金属2に接合しておくことにより、セ
ラミック)に発生する熱応力を減少させ、その割n発生
に対し極めて有効に対処できる。
係数差が大きい時、熱膨張係数がセラミック1に近いF
i −Ni合金、Fe−N1− co金合金pe −O
r金合金予め振付金属2に接合しておくことにより、セ
ラミック)に発生する熱応力を減少させ、その割n発生
に対し極めて有効に対処できる。
以上のように、本発明方法は、酸化物+金属の複合イン
サート材を用いること、該インサート材を金属とセラミ
ックの接会前にイオンフレーティング又は溶射により密
層させ、かつ加熱反応促進処理で強固に固足した彼、最
終的にインサート材と接合金属を拡散溶接又はろう+1
で接合を完了せしめることにより、セラミックと金属の
平1hi重ね継手溶接はもとより、スリー7゜継手溶接
、金属円筒の内外面へのセラミック溶接ほか複雑な接合
を可能とするものであシ、継手性能は高接合強度とセラ
ミックに割れを発生しないという効果を奏し得るもので
める、。
サート材を用いること、該インサート材を金属とセラミ
ックの接会前にイオンフレーティング又は溶射により密
層させ、かつ加熱反応促進処理で強固に固足した彼、最
終的にインサート材と接合金属を拡散溶接又はろう+1
で接合を完了せしめることにより、セラミックと金属の
平1hi重ね継手溶接はもとより、スリー7゜継手溶接
、金属円筒の内外面へのセラミック溶接ほか複雑な接合
を可能とするものであシ、継手性能は高接合強度とセラ
ミックに割れを発生しないという効果を奏し得るもので
める、。
実施例1
板厚2 mmのAz、o3に0u20+ Ca1l (
jam比で(3u2050%、0u50%)を25μイ
オンブレーテイングしたあと、真空雰囲気で温度100
0℃。
jam比で(3u2050%、0u50%)を25μイ
オンブレーテイングしたあと、真空雰囲気で温度100
0℃。
時間1時間の加熱反応処理を行った。
次いで、接合金属である板厚511fllのE1841
板を0u20 + Cu面と対向でせ、真空雰囲気中で
、旋度900℃、加圧力o、5 kp/mm” 、接合
時間1時間で拡散浴接した。
板を0u20 + Cu面と対向でせ、真空雰囲気中で
、旋度900℃、加圧力o、5 kp/mm” 、接合
時間1時間で拡散浴接した。
その結果、At、03に割れ発生がなく、全面に亘って
非接合部のない良好な継手が得られた。
非接合部のない良好な継手が得られた。
実施例2
板厚2IIlIIlのZrO2にCau20+ Ni(
Jut比で0u2060襲、N140チ)を100μプ
ジズマ溶射したあと、Ar 雰囲気で温度1100℃、
処理時間60分の加熱反応処理を行った。
Jut比で0u2060襲、N140チ)を100μプ
ジズマ溶射したあと、Ar 雰囲気で温度1100℃、
処理時間60分の加熱反応処理を行った。
次いで、接合金属でおる板厚5關の15Or鋼板を(!
u20+Ni面と対向させ、真空雰囲気中で、温度90
0℃、加圧力1−0 kg/mra” 、接合時間1時
間で拡散溶接した。
u20+Ni面と対向させ、真空雰囲気中で、温度90
0℃、加圧力1−0 kg/mra” 、接合時間1時
間で拡散溶接した。
その結果、ZrO2に割れ発生がなく、全面に亘って非
接合部のない喪好な継手が得られた1、実施例6 10mmφx20mm長さのAt203丸棒に、その外
面に0u20 + (!u (重量比で0u2040%
、Cu(50%)を25μイオンプレーデインクしたあ
と、Ar 雰囲気中で、温gtooo℃、Ar ガス圧
15 ky/m六処理時間60分でH工P処理による加
熱反応処理を行った。。
接合部のない喪好な継手が得られた1、実施例6 10mmφx20mm長さのAt203丸棒に、その外
面に0u20 + (!u (重量比で0u2040%
、Cu(50%)を25μイオンプレーデインクしたあ
と、Ar 雰囲気中で、温gtooo℃、Ar ガス圧
15 ky/m六処理時間60分でH工P処理による加
熱反応処理を行った。。
次いで接合金属である内径10.25 mmφ、外径1
6.25m+nφ、長さ20肛の5s4i円筒にペース
ト状Ag ろうを塗布した前記At203丸俸を挿入し
、ろう付温度850℃、雰囲気Ar、ろう何時間5分で
ろう付した。
6.25m+nφ、長さ20肛の5s4i円筒にペース
ト状Ag ろうを塗布した前記At203丸俸を挿入し
、ろう付温度850℃、雰囲気Ar、ろう何時間5分で
ろう付した。
その結果、At203に割れ発生がなく、円筒継手全面
に亘って非接合部のない良好な継手が得られた。
に亘って非接合部のない良好な継手が得られた。
実施例4
板厚6胴のAt203に0u20 + Ou、(重量比
で0u2050俤、au5o%)を30μイオングレー
テイングしたあと、Ar 雰囲気中で、温度1000℃
。
で0u2050俤、au5o%)を30μイオングレー
テイングしたあと、Ar 雰囲気中で、温度1000℃
。
Ar ガス圧15瞼−2、処理時間60分でH工P処理
による加熱反応処理を行った。
による加熱反応処理を行った。
次いで、予め3 mm’厚のコバールを拡散溶接した板
厚5馴の5U8304をC!u20 +Ou 面と対向
させ、0u20 + Cuとコバール間にAg ろうを
挿入し、Ar 雰囲気中で、ろう付温度850℃、ろう
何時間5分でろう付した。
厚5馴の5U8304をC!u20 +Ou 面と対向
させ、0u20 + Cuとコバール間にAg ろうを
挿入し、Ar 雰囲気中で、ろう付温度850℃、ろう
何時間5分でろう付した。
その結果、ht2o3に割れ発生がなぐ、全面に亘って
非接合部のない良好な継手が得られた。
非接合部のない良好な継手が得られた。
実施例5
板厚5 mmのZrO2に0u20 + At(重鰭比
で0u2050%、At 50%)を25μイオンブレ
ーテインクしたあと、Ar 雰囲気中で、ど度600℃
、Ar ガス圧5 kg7mm”、処理時間60分でH
IP処理による加熱反応処理を行った。
で0u2050%、At 50%)を25μイオンブレ
ーテインクしたあと、Ar 雰囲気中で、ど度600℃
、Ar ガス圧5 kg7mm”、処理時間60分でH
IP処理による加熱反応処理を行った。
次いで、接合金属である板厚5mmのAt板をCL22
0 + A1面と対向させ、その間をAt −Siろう
を用い、ろう付温度600℃、ろう何時間5分、雰囲気
真空中で、ろう付した。
0 + A1面と対向させ、その間をAt −Siろう
を用い、ろう付温度600℃、ろう何時間5分、雰囲気
真空中で、ろう付した。
その結果、ZrO2に割れ発生がなく、全面に亘って非
接合部のない良好な継手が得られた。
接合部のない良好な継手が得られた。
実施例6
板厚2−のAt203にAt2o3+N1(重11比で
At20350%、Ni70%)を10μノ「オンブレ
ーティングしたあと、真空雰囲気で1’ 200℃、時
間1時間の加熱反応処理を行った。
At20350%、Ni70%)を10μノ「オンブレ
ーティングしたあと、真空雰囲気で1’ 200℃、時
間1時間の加熱反応処理を行った。
次いで、接合金属の板厚5門の8841板をAt203
+ Ni面と対向させ、真空雰囲気中で温度900℃、
加圧力f kg/rnt?、接合時間1時間で拡散溶接
した。
+ Ni面と対向させ、真空雰囲気中で温度900℃、
加圧力f kg/rnt?、接合時間1時間で拡散溶接
した。
その結果、At203に割れ発生がなく、全面に亘って
非接合部のない良好な継手が得られた。。
非接合部のない良好な継手が得られた。。
第1図は本発明方法の一実施態様例を工程順に示す図で
ある。 復代理人 内 1lil#JA 復代理人 萩 原 亮 −
ある。 復代理人 内 1lil#JA 復代理人 萩 原 亮 −
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 At2os 、 ZrO2等酸化物系セラミックと金属
の接合において、該セラミックに、 0u20 、 ’
N1o 。 5i02 、 FeO、Ago 、 Az、o、 、
MOO、TiO2、ZnO。 Au0 、0r203 、 coo 、 ZrO2、T
aO、WO2、NbO。 Mg0 、 OaO、Y2O3のいずれか1つと、Ou
。 M1’ 、 Si 、 Fa 、 Ag 、 At、
Mo 、 Ti 、 Zn 、 Au。 Or Co 、 Zr 、 Ta 、 W 、 Wb
、 Mgのいずれか1つを混合した複合インサートをイ
オンブレーティング又は溶射て密着固定した後、加熱反
応促進処理してセラミックと複合インサートを冶金的接
合させ、次いで該インサート面と前記接合金属とを拡散
溶接又はろう付することを特徴とするセラミックと金属
の接合法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58238818A JPS60131875A (ja) | 1983-12-20 | 1983-12-20 | セラミツクと金属の接合法 |
EP84730141A EP0147360B1 (en) | 1983-12-20 | 1984-12-13 | Method for bonding ceramics and metals |
DE8484730141T DE3485859T2 (de) | 1983-12-20 | 1984-12-13 | Verfahren zum verbinden von keramischen und metallischen koerpern. |
US06/935,067 US4763828A (en) | 1983-12-20 | 1986-11-21 | Method for bonding ceramics and metals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58238818A JPS60131875A (ja) | 1983-12-20 | 1983-12-20 | セラミツクと金属の接合法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60131875A true JPS60131875A (ja) | 1985-07-13 |
JPH0367986B2 JPH0367986B2 (ja) | 1991-10-24 |
Family
ID=17035731
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58238818A Granted JPS60131875A (ja) | 1983-12-20 | 1983-12-20 | セラミツクと金属の接合法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4763828A (ja) |
EP (1) | EP0147360B1 (ja) |
JP (1) | JPS60131875A (ja) |
DE (1) | DE3485859T2 (ja) |
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US11060192B2 (en) | 2017-07-03 | 2021-07-13 | Tatsuta Electric Wire & Cable Co., Ltd. | Metal-ceramic base material, metal-ceramic joint structure, method for producing metal-ceramic joint structure, and mixed powder material |
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JPS63103886A (ja) * | 1986-10-21 | 1988-05-09 | 日本碍子株式会社 | メタライズペ−ストならびにそれを使用してなるセラミツクスのメタライズ法 |
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