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    公开号:WO1987002028A1
    申请号:PCT/JP1986/000156
    申请日:1986-03-31
    公开日:1987-04-09
    发明作者:Nobuya Iwamoto；Norimasa Umesaki；Hiroaki Hidaka；Yukio Haibara
    申请人:Sumitomo Cement Co., Ltd.；
    IPC主号:C04B37-00
    专利说明:
    [0001] 細 眷
    [0002] 金厲 sinヒ物瀋緻体 ir用 たセ ラ ミ - クス の 續合材綴成物ぉょび接合方法
    [0003] 技術分野
    [0004] 本発明は、 セ ラ ミ クスの接含材組成物及び接合 方法に保 、 特に、 童化珪素 （ S l sN4 ) ¾：、 讒化珪 素 （ S i sN4 ) も し くは金属と容易かっ確実に接合す る とがで ¾ る接合材組成物及び揍合方法に閧する。 背景技 «
    [0005] 一般に、 セ ラ ミ ッ ク ズは秀れた »熱性、 耐鍊 ' 酎 菜品性、 ¾ ¾ · 酎摩耗性、 絶緣性を有してぉ 、 れらの特貧を利用 して構造瑯品と しての研究開発が 活発に遒め られて る，
    [0006] に、 ¾化珪素 （ S i sN4 ) はガ ス タ ー ビ ン ロ ー タ ゃ： ァ ン ブ レ ー ドラ ィ ナーなど高湿下で高強度かっ 高 ft摩耗性を要求される部材、 または溶酿金属ゃ化 学反応管の耐食ティ - ンダ郎材などに好適な材料で ぁる β
    [0007] しかしながら、 複雑な形状の SB材 5:—体的に製造 する ことゃ機械加ェは未だ困難でぁ ] 、 また本質的 に朦性材料でぁるために、 その強度の價頼性は金属 と比べ劣る も のでぁる， 従っ て、 セ ラ ミ クス同士 接合した複雄な形状の鹣 の製作、 又はセ ラ ミ クス と金属と ¾：接舍して、 金属 持ってぃる強度 · 新たな用紙 靱性等の性 «と、 セラ ミ クの上記特性と ¾：飆合ゎ せた複合材の開発が従来ょ 要請されて た ·
    [0008] の ょ にセ ラ ミ - ク ス闳志又はセ ラ ミ - ク と金 属を接合する方法と しては、 現在、 ね じ止め、 麴ば めなど、 ぃゎゅる飫合と呼ばれる機械的接合法、 有 機質 · 無機質接着剤 使用する接着林法、 セ ラ ミ プ ク表面 ¾メ タ ラ ィ ォし， ろ ク林を用ぃて接合するろ ク接法、 高渥 · 加 £下に て直接、 も しく はィ ン サー ト林 tr介して接合する固相拡教法などがぁる · これらの巾で、 固相拡散法にょるセ ラ ミ'プ ク と金羼 との接合では、 1 0 0 ΜΡ» 以上の曲げ接合強度が得 られ、 また両者の間に挟まれたィ サー ト材にょ 熱膨張係敉差から生じる残 ¾応カを緩和し セ ラ ミ ；タス 自身の強さに匹 ¾すーる 5 0 0 ΜΡ» の曲げ接合 強度も得られてぉ 、 該方法にょ る場合には、 セ ラ ミ ッ クス と金属との特性を最大限に発揮できる も の でぁる。 しかし、 該固相拡散法にぁっては、 熱聞静 水 E ( HIP ) ゃホ ト プ レス （ HP ) など ¾：使用する 必要がぁ j？ 、 コ ス ト が嵩むとぃ ぅ欠点が存して る · ー方 上記ろ ぅ接方法は、 セ ラ ミ ジ クス と被接合 ¾ 材との間に金属層 形成し、 加^ し、 該金属層を瘙 畿させて接合する方法でぁ 、 接合鄞の強度、 気密 性に優れ、 作業も容易でぁる · この方法で *tセ ラ ッ クス と金属との接合及びセラ ミ グ クス同士の接食 新た な用衹 ¾r行 5場合には、 セ ラ ミ クス表面 且メ タ ラ ィ ズ （ 金属化 ） する ことが必要でぁ ？、 とのメ タ ラ ィ ズ層はセラ ミ - クスに対する灞れ性が高 も のほど 界面の付着仕事 J が大き く な 、 ょ 強固な接合層 得る ことができ る も のでぁる。
    [0009] しかしなが ら、 窒化珪素は共有葙合性が強 く 、 港 融物に対する親和性、 即ち 灞れ性が低 く 、 また、 各種物質との反応性も低 ため、 良好なメ ^ ラ ィ ズ 層を形成する ことができずセ ラ ミ クス と金属又は セ ラ ミックス同志を容易かっ強固に接仓する とが困 雞でぁった ·
    [0010] 上述の ょ ぅ な従来技術の欠点に鑑み 本発明の目 的は、 窆化珪素 （ S i SN4 ) のよ なセ ラ ミ グ ク ス同 志または該セ ラ ミ グ ク 1：金属と を容易かっ強固に皿5 接合する こ とができ る接合林組成物及び接合方法を 提供する ことにぁる β
    [0011] 発明の開示
    [0012] 本発明は、 その一面にぉ て、 （*) C»0、 （b) S i(¾ぉ ょび Zまたは A 2Os 、 ょび (e) T i02 , Z r02 , C τ 5 ,0 Hf 02 , Nb 205 及び T»205 からなる群から選ばれた少 く と も一種の金属敷化物の（》) , 0») ， （《) 3 成分から成 る金属酸化物 -溶融体にょ D構成されて る こと を特 徴とする， セ ラ ミ ッ クス と被接合郤林と ¾：接合する < - 接合材組成物を琅供する · 新た な用紙 本発明は、 他のー面にぉぃて、 上紀接合材組成物 をセ ラ ミ タ クス表面に融着させ、 必要にょ. j？ 、 メ ッ キ履、 ロ ゥ轷眉 、 緩衡材層の少 ¾ く と も一種を介し てセ ラ ミ ッ クスと被接合部材とを接合する こ と を特 ,徵とする セ ラ ミ プ ク スの接合方法を提供する。
    [0013] 図面の簡单 説明
    [0014] 第 1 図は本発明に係る セ ラ ミ V ク スの接合方法を 用ぃて セ ラ ミ ッ クス同志を接合 した状態を示す新面 図、 第 2 図は本発明に係るセ ラ ミ グ クスの接合方法 を用ぃてセ ラ ミ ッ ク ス と金属とを接合した状態を示 す断面図、 第 3 図は同様に本発明に'係るセ ラ ミ ッ ク ス の接合方法を用ぃてセ ラ ミ ッ ク ス と金.属と を接合 した状態を示す断面図、 第 4図及び第 5 図は本発明 に保るセ ラ ミ ッ ク スの接合方法に ょ ] セ ラ ミ ッ クス と セ ラ ミ ッ ク ス と を接合 した部分の SEM― EPMA と に ょる解析結果を示す図面、 第 6 図は同様に EPMAにょ る解析結果を示す図面でぁる。
    [0015] 発明を実施するための最良の形態
    [0016] 本発明の接合林組成物は、 （》) C*0 、 (b) S i 02または AZ203 、 ぉょび（c) T i 02 ， Z r02 , Hf 02 , Nb 2Os ， T 05 及び C r 203 の中から選ばれた金属酸化物の（a) , (b) , (β) 3成分系原料を所定の量比に秤量、 混合粉砕 し、 1, 3 0 0 〜 ： 1, 5 0 0 TCの高温で燒成 し、 粉砕 し、 均 —組成の微粉末とするか、 も レ く は、 未焼成の ま ま 新た な用紙 黡料徽粉末とする ことにょ って調製される， これら の «粉末は 3化珪素表面で均一 反応相を形成させ るために微粒子でぁる とが ¾ま し く 、 通常 4 4/im 未满の粒 gから成る。
    [0017] 上紀金属 ¾化物溶 »体を構成する（*) , 0») , (β)三成 分の割合は、 （ 3 0〜 7 0重量 * 、 (b) 1 0 〜 5 0重 量 ぉょび（β) 5 〜 6 0重量 Hでぁる ことが望ま しぃ。
    [0018] 本発明の接合材組成物を用ぃて望化珪素のょ ぅ な セ ラ ミ プ ク ス同志または »セ ラ ミ グ クス と金厲とを 接合するに際 しては、 先ず、 徽粉末状の接合材組成 物を有機系の粘着剤と混合しぺース ト 化する。 該粘 着剤と しては、 好ま し く は、 市販のスク リ ーンォィ ル も し く はェチルセル ロ ース を使用'する。 そして、 このぺース ト を所定の厚さで窒化珪素 （ SisN4 ) の 表面に塗付も し く は厚膜印刷 し、 1 0 0 〜 2 0 0 TC で十分乾爍 した後、 1, 3 0 0 X： 〜 1, 6 0 0 TCで 1 0 〜 6 0分間焼成する。 揍合する際の雰囲気と しては、 通常、 常圧 N2 ガス、 H2 -N2 *合ガス 、 加圧 N2 ガス、 不活性ガス （ 例ぇぱ、 Arガス ） の各雰囲気を列挙す る こ とができ るが、 特に ¾化珪素同志を接合する場 合には》化性雰囲気でぁって も良ぃ。 尙、 上記燒成 温度及び時間は、 気密な接合中間層を形成するため に充分 ¾S度及び時閩と して考慮された も のでぁる 以下、 金属 SM匕物溶戮体 （ 以下、 「 ソ ルダ一 J と 新たな用紙 ょぶことがぁる ） の代表例と して C*0ー Si02~Ti02 系又は C*0 - A 2Os - Ti02 系を用 た場合にっ て、 本発明 ¾:更に諍し く説明する。
    [0019] 本発明に係るセ ラ ミ ク ス の接合方法に使用され る ソルダーの組成が C»0 - Si02 - Ti02 から成る場合 に て、 上記の如く C*0 3 0 〜 S 0 重量 i , Si02 1 5 〜 4 5 重量多 ， Ti07 1 0〜4 0 重量 の颳囲内 にぉける組成のも のは接合界面での化学反応から起 き る発泡ゃ雜むら等のセ ラ ミ - ク ス の揍合を阻害す る現象が発生しな ので好ま し * 即ち、 上記重 :1： 組成緘.でぁれば溶融体は粘性が低 く、 下記の化学反 応の遏程で生ずる反応ガス を A好に放出、 発飲する と共に副生する Si02を溶鏃体成分と して吸驭する も の でぁる。 例ぇば、 3 5 C*0 - 3 5 Si02 - 3 0 Ti02 ( モル 比 ） の組成物 （ C»0 , Si02 , Ti02 の重量 組成比は 3 0.4 多、 3 7. 1 、 3 2. 5 ） でぁ って は、 炱好な濂れ性 ¾：示す とが明 らかになってぃる。
    [0020] 即ち、 焼成温度にぉ て溶融状態にぁる ソ ルダー 中の Ti02は以下の解雜を示すものでぁる。
    [0021] TiO- → Ti*++ 2 O2- ① の場合、 02· は Si02 の網目構造を切断する こと とな 、 化学反応に寄与しなぃも のでぁる。 また、
    [0022] Ti4 +は Si3N4の分解にょ 生ずる発生期（ N*te«ttt Statr ：) の窒素と界面で反応し、 次式に示すょ ク に、 新た な用紙 TIN ©#f ffi ¾r伴なぅ ,
    [0023] Si5N4-h4Ti-*3Si+ TiN-126.8k«*l/mol ·'····②
    [0024] 3 SI + 3 0→3 SiO(g) ③ このょ 5 に して反応析出する TINは Si 3N4 界面で 叆も高 饑度に集棟し、 SisN4 内郤への拡散は、 ほ とんど認め られなぃ。 また副生する Si02はソル ダ ー 中に吸収され、 3 iOは発歆する も のでぁる 0
    [0025] そ して、 上記の如 く析出 した TiNは窻化珪素
    [0026] ( β - Si3N4 ) と結晶化学的に高 整合性をも って 析出するため、 きゎめて敏 ¾な中間層を形成するも のでぁるため、 本発明に係る ソル ダ ーを用 て接合 した場合には、 きゎめて高ぃ接合強度が得 られる も のでぁる * 尚 第 4 図及び第 5 図にぉぃては、 本発 明に係るセ ラ ミ ジ ク スの接合方法に ょ ]) セ ラ ミ ク ス 1 とセ ラ ミ プ ク ス 2 と を接合した場合の SEM - に ょる解析結果 示し、 また第 6 図には同様の に ょる解析結果を示す · セ ラ ミ ク ク ス （ Sl3N4 ) l と 2 の接合界面 3 に TiNが凝集して接合層 4を形成し て るのが認め られた。 また、 SisN4 の接合境界部 の TiN集橫庋を、 第 4 図， 及び第 5 図に示す SB - EPMAの画像解析に ょ 行った結果、 接合層 4に存在 する全ての TiM の内 3 S. 8 重量 が、 セ ラ ミ y ク ス (Si3N4 ) l とセ ラ ミ グ ク ス 2 との接合界面 3 ぉ て 2 »m©厚さに集積してぃる とが示された · 尚、 新た な用紙 この場合の接合中閫層の厚さは 2 ぁったも の でぁ 1 、 境界部には 3 倍以上の濃綰が起ってぃる こ と と る 。 即ち、 本発明にぁっては、 セ ラ ミ ッ ク ス (Si3N4) との接合境界部に Ti , Zr , Cr等のソルダ ー成分が窒化物と して癱縮析出する も のでぁる。
    [0027] また、 金属駿化物溶敝体の組成が CaO - A 203 - Ti02 で構成される時には上記と同様に組成が、 CaO 3 0 〜 7 0重量 56 , AZ2Os 1 0〜 5 0 重量 ， Ti02 1 0 〜 4 0 重量 の範囲にぉける組成でぁる場合に は、 良好 ¾：接合状態が得られるので好ま しぃ。
    [0028] CaO - Si02 - Ti02 から成る場合には Si5N4 界面 での反応の進行に伴って析出 じた iNを除 く 中間層 の溶融体組成は、 出発組成ょ J Si02 リ ッ チで Ti02 が滅少する組成に変って行き 、 同時に Si5N4 中の不 純物成分を吸驭 した カル シ ゥ ム シ リ ケー ト チタネー ト でぁるが、 C»0 - A 203 - Ti02 系の場合には、 こ の系に副生した Si02 の加ゎった 4成分系 ソ ルダーに 変化 して行 く も のでぁる。
    [0029] 従って この こ とから、 3成分系の ソ ルダー組成を 組み合せた 4成分系以上の組成物と して も 、 本発明 が適用でき る こ とが判明 した。
    [0030] ソ ルダー微粉末に Si SN4 ( 粒径 1 0 m 以下のもの を 9 7重: 1 以上含むと共に 01化率が 9 0重量 ^以 上の Si3N4 ) 粉末を添加 した場合には接合強度を高 新た な用紙 め得る ^とが判明 した · この場合、 ソルダー微粉末 9 0 〜 1 5 重量 *、 8 Ν4 粉末 1 0 〜 8 5 重量 *の 範囲で添加効杲が認め られる。 ソ ルダー微粉末の組 成にも ょるが、 ソル ダー 6 0 重量 ¾6、 Si5N4 4 0 量 付近で最大の効杲を得る こ とができ る。 o 因は、 接合層中に Si 5N4 を含む とにょ 接合屠の 熱廖張係敉が Si3N4 焼耪体の熱膨張係数に近似 し接 合後の接合層内 残窗ひずみが滅少するためと考ぇ られる，
    [0031] —方、 Si δΝΛ の ょ クなセ ラ ミ - ク Λ と金属との接 合を目的とする場合には、 ソ ルダー ース ト ¾Γ塗布 し， 爐成した後に得られた層に、 η ゥ付け時の灞れ 性を向上させる 目的で Ni メ グキを行なぃ、 π ゥ材 S; 用 る ことに ょ 接合する ことができ る。
    [0032] 本発明に ょ ]？ 、 ソ ルダーぺース ト を作成する時に
    [0033] W , Mo , Nb , Cr , Ti , V , Zr , , な ど比較的 高 融点の金属粉末、 も し く は、 これらの金属 ¾：含 む高融点の合金粉末 混合する こ と にょ 1 メ タ ラ ィ ズ後のろ ク接強度をょ 1 高める ことが可能となる も のでぁる。 これらの金属の添加量は、 ソ ルダーの組 成にょ づても、 変動するが通常ソルダー と高融点 © 金属も し く は合金扮末との合量に対し、 5 〜 9 5 重 量 #添加すれば良 く 、 3 0 直量 付近の添加率で最 大の効果 5：発揮する 2：とができ る。 新たな用紙 さ らに、 Si 5 4 のょ ぅなセ ミ タ タスと金属と 接合にぉ て、 SijN4 に接する接合眉 frソ ルダーと し、 金羼に接する層 、 上記金属の—種以上と ソ ル ダーの混合物とから成る 2屠とする と も できる。 この裼合には、 Si 3N4 表面に ソル ー ぺー ス ト 塗 付も しく は、 厚膜印刷 した後、 1 0 0 〜 2 0 0 Cで 乾燥させ、 さ らに、 この ソ ル ダー微粉末と上記高融 点金属との混合ぺ ー ス ト 塗付し上下 2 屠を一体と して焼成する も の でぁる。
    [0034] この場合， ソ ルダー微粉末と金属成分との S合重 量比は、 ソ ル ダー微粉末が藩融体となゥた状態に換 算して （ ソ ルダー ） 5.- 2 0 重量 ： (高融点金属） 9 5 〜 8 0 重量 が望ま しぃ。 これらの混合比は高 温焼成中にソ ルダー溶融体が金属成分の間隙を充填 し、 かっ SisN4 と直接、 接 して る層の、 ソ ルダー 溶融体と一体化するために必要かっ十分な量比でぁ る
    [0035] この場合の焼成は Si3N4 と SisN4 との接合の場合 と同様 1， 3 0 0 〜 1, 6 0 0 X： , 好ま しく は、 1, 4 5 0 〜 ： I.5 5 0 1Cで 1 0 〜 6 0 分閫， 通常常 £ N2雰囲気 中で行な ぅ e セ ラ ミ プ ク ス阀志を接合する場合には、 その他 Η2 + Ν2 混合ガス、 不活性ガス （ 例ぇぱ Αιτ 加 Ε Ν2 ガス、 で焼成しても ょ が、 上記 SisN4と金 羼と 接合する場合にぉぃては大気中等の酸化性雾 新た な用紙 囲気は不適でぁる · 焼成温度も ソ ルダー微粉末の組 成にょ って， 厳密には若千変動するが通常 S N4 表 面で溶賊体を形成する温度でぁ 、 又饞成時閒は、 Si3N4 表面で港融体と Si3l^ とが反応し、 気密な接 合中間層を形成するために必要な時間でぁる。
    [0036] 以下、 莠施例に基づき本発明 詳細に！ ¾明する · 莠施例 1
    [0037] セ ラ ミ ヅ ク ス ί SisN4 _) とセ ラ ミ ク ス
    [0038] ( Sij ,, ) との接合
    [0039] 炭酸カル シ ゥ ム （ c*co3 ) と無水珪酸 （ Si02 ) と 羧化チ タ ン （ Ti02 ) と を第 1 表に示す組成になる ょ ぅ に秆量し、 遠心回転式メ ノ ー ^ール ミ ル中で .3 時 間、 湿式混合粉碎した。 そして、 粉砕物を 1 0 0 TC で 2 4時間乾燥し、 得 られた ソ ル ダー微粉末を市販 のス ク リ ー ン 才 ィ ル と混合して ぺ ー ス ト ィ匕 し、 第 1 図に示すょ ぅ に、 1 5 X 3 0 X 5 mmのセ ラ ミ ク ス ( Si5N4 ) 1 0表面に厚膜印刷 し、 金属酸化物溶融 体でぁる C*0 - Si02 - Ti02 ソ ル ダーから成る接着 層 1 1 を形成した * この試料 ¾ 2 0 で 6 時間乾 させた後、 ソ ル ダー麕の上下にニっのセ ラ ミ ッ ク ス 1 0 を重ね合ゎせ、 第 1 図に示す状態で、 常 £N2 棼囲気中又は加 £ N2 雰囲気中で焼成温度 1.5 Θ 0 Τ: に て 3 0分閫焼成した * 尚、 ^中符号 1 2は炭 素 （ 黒 から成る支持板、 1 3 は A 203 支持板、 新たな用紙 1 4は炭素 （黑 ί& ) 支持板とセ ラ ， ク ス 1 0 と ¾： 接合するために用ぃられた有機接着剤でぁる。
    [0040] 焼成後一体化した試料か ら寸法 3 X 4 X 4 0 mm 試験片 数鵂切 1 出 し、 ク n ス へ - 速度 0. 5讓 mia 、 ス ン長 3 0 mmの、 4 点曲げ （ 3 等分 ） 強 S 轼験 ¾行なゥた。 その^杲を第 1 表に示す。 尚、 雜 成後の接合中閫層の厚さは， 2 0 〜 3 0 ximでぁった, 比敏例と して、 酸化物ソ ルダ一 （ C*0 - cO - A 203 系 ） を用 て セ ラ ミ ク ス ( 8t5N4 ) 同士を 接合し同様の方法にて強度試験を行った * その結杲 を第 1表下欏に示す。
    [0041] 新たな用紙 第
    [0042]
    [0043] 新たな用紙 夷施例 2
    [0044] セ ラ ミ - タ ス （ 8i3N, ) とセ ラ ミ ク ス
    [0045] _( Si3N ) との接合
    [0046] 実施例 1 に ける第 1 表の試料香号 6 の ソ ルダー 微粉末に、 粒径 1 0 «以下のもの 、 9 7 重量 ^ ^ 上含む - Si 5N4 粉末 1 0 〜 8 0重量 ¾添加した ぺー ス ト ¾作成し、 実施例 1 と同様な方法にょ >、 常 £ Ν2雾囲気下に ぃて 1.5 0 9 X で 3 0分閩饞成 した · 饞成後、 m 3 X O a»寸法に ¾ 出 し、 実施例 1 と同様に強度試験 行った結杲を第 2 表に示す *
    [0047] 第 2 表
    [0048] 実施例 3
    [0049] セ ラ ミ プ ク ス ( Si,,N4 ) と金属との接合
    [0050] 炭黢カ ル シ ゥ ム （ CaCOs ) と無水珪酸 （ 8i02 ) 新たな用紙 と敷化チ タ ン （ TiOjj ) と S:実旌例 1 、 第 1 表の試料 番号 6 の組成比となる ょ ク に、 秤量し、 上記混合物
    [0051] ¾：白金ル ヅ 中で、 1, 3 Q 0 Cで S O分閫溶敏した 後、 メ ノー #ー ル ミ ル中で 3 時閟湿式掛砕して、 ソ ル ダー微粉末を得た β の微粉末をスク リ ー ン才 ィ ル と温合してぺース トィヒし、 第 2 図に示すょ 5 に、 1 5 X 3 0 X 5 a«の Si3N4 1 5 の表面に塗付し、 れを 2 0 0 Cで 3時閱乾探した後、 さ ら i その上面 に ソ ルダー微粉末と W , · , Cr , Ti , W - Mtt , Mo - Mm , Μ· - Cr の各金属も し くは合金粉末の混 合ぺース ト を塗付しメ タ ラ ィ ズ接着層 2 8 ¾：形成し、 2 0 で 3 時間乾鑲させ、 その後、 常圧、 N2雾囲 気中で 1, 5 0 0 1：で 3 0分間翁成 した。
    [0052] こ ぅ して得られたメ タ ラ ィ ズ接着層 2 8 上に約 2 通 ©厚さの無¾解 1^ メ ッ キ層 1 7 を形成し、 その 上に、 JIS に定め られた 0.1 mm厚の銀ロ ゥ（BAgf-8) 層 1 8 2 am厚の Ctt梗から成る緩衝材 1 9 ©上下 に設け、 その上に S 4 5 01鍋¾ 2 0 ¾：重ねて 7 9 0 Cに て、 1 0 分間加熱ロ ゥ付した， ^の場合の 剪断強度試験結果を第 3 表に示す。
    [0053] 新た な用紙 19
    [0054] 第 3 表
    [0055] 実施例 4
    [0056] セ ラ ミ クス （ Si SN4 ) と金属 の接合
    [0057] 炭酸カ ル シ ゥ ム ( CaC03 ) と無水珪酸 ( Si02 )、 酸化チタ ン （ Ti02 ) ¾：実施例 1 の第 1 表、 試料香号 6 の場合と同様の組成になる ょ に秤量 し、 上記温 合粉末を白金ル ッ 中に 1. 5 0 0 Cで 6 0分閬溶融 した後、 メ ィ 一 #ール ミ ル中で 3 時間、 湿式粉砕し て、 ソ ルダー微粉末を得た， この微粉末に V , , Nb , W - Ma ©各金属紛末を 5〜 5 0 重量 添加して、 スク リ ーンォィ ルに ょ 温合ぺース ト化し、 第 3 図 に示すょ に、 1 5ズ 3 0 >< 5 ∞«の 8131^4 2 1 表面 新た な 用紙 に塗付した * £れを 2 0 0 Cで 3 時閫乾墚させた後 1, 4 5 0 〜 ； 1， 6 0 0 X：の範囲で各組成に遍した温庋 条件を選び常圧 N2 ガス中で焼成した ·
    [0058] この ょ ぅに して得られた金属酸化物瘠触体でぁる CaO - Si02 - Ti02 ソ ルダー +金属粉から成る メ タ ラ ィ ズ接着層 2 2 上に · 約 2 amの厚さで Ni メ プ キ 層 2 3 を形成し ， その上に ， JIS に定め られた 0. 1 1»厚さの銀 ゥ （ BAg-8 ) 層 2 4 を 2 镩厚さの Cu 板から成る後衝材 2 5 の上下に設け ， その上に S45C 鋼板 2 6 を載置 して ， 7 9 で 1 0 分間加熱し ， π ゥ付け した * その剪断強度試験結果を第 4 表に示 す ·
    [0059]
    [0060] 新 な用紙 ¾ f「 ^ ^,
    [0061] 第 ぺースト中のソルダー 比
    [0062] 金禺粉の名称及び 焼成温度 (C) 剪断強度 組成比（重量比） ソ ルダー 金属粉末 び時
    [0063] 番号 (k»/«» )
    [0064] (重量^ ) (重量 # ) (min)
    [0065] 4 - 1 V 90 10 1450 - 30 4.95 - 2 Zr 90 10 1450 - 30 5J27 - 3 Nb 90 10 1600 - 60 4.78
    [0066] W - n
    [0067] 4 - 4 95 5 1500 - 30 3.47
    [0068] 8 ： 2
    [0069] - Ma
    [0070] - 5 90 10 1500 - 30 4.57
    [0071] 8 ： 2
    [0072] W - Mn
    [0073] 4 - 6 70 30 1500 - 30 5.48
    [0074] 8 ： 2
    [0075] W - Mn
    [0076] 4 - 7 50 50 1500 - 30 4^1
    [0077] 8 ： 2
    [0078] 実施例 5
    [0079] セ ラ ミ プ ク ス （Si3N4) と金属 との接合
    [0080] 実施例 3 の第 3 表に示す試料番号 3 - 7 にっき * 上記第 3実施例の場合と同様の方法でメ タ ラィ ズ - メ グ キ した後、 JIS に定め られた 0. 1 羅厚さの銀 a ゥ （ BNi - 5 ) 層を 2 鹏厚さの Ni 板か ら成る後衡材 の上下に設け、 その上に S 4 5 C 鋼板を載蠶して， 1, 2 0 0 Ό - 1 0 分閫加熱ロ ゥ付け した。 この接合 体にっき 、 常温， 5 0 0 C ， 7 0 0 C ， 8 5 0 Oで 熱間剪断強度試験を行 った * 結果を第 5 表に示す。
    [0081] 比較例 と して， 7 0 Ag - 2 0 Cu - 1 0 Ti (重: ft 比 ） の組成を有する銀 - 銅共晶 口 ゥでメ タ ラ ィ ズ し、 その後同様の方法にて接合体を得、 該接合体を 上記各温度で熱閫剪断強度試験に供 した， その結果 を第 5 表に併せて示す。
    [0082] 第 5 表
    [0083]
    [0084] 新た な用紙 産業上の利用可能性
    [0085] 本発明の接合材組成物に ぃては * 金厲酸化物港 緻体を用ぃてメ タ ラ ィ ズ層を形成し， 加熱 敏させ て接合するょ ぅ に構成されてぃるため、 敏細 小孔 を有し、 漘れ性の低 セ ラ ミ タ クス表面上に良好に メ タ ラ ィ ズ層を形成する こ とができ ， その結 *、 セ ラ ミ プ ク ス同志、 又はセ ラ ミ プ クス と金属とをろ ぅ 接法を用ぃて， 容易に接合することができ る β
    [0086] ま た、 上記金属酸化物溶融体中の Ti02 は焼成温度 にぉぃて TINを析出 し、 該 TiNがセ ラ ミ グ ク ス
    [0087] ( SijN4 ) の界面にぉぃて鬲漫度に集積 して， 敏密 な中閫層を形成する も のでぁるため， セ ラ ミ y ク ス C Si5N4 ) 同志及びセラ ミ プ ク ス （ Si3W4 ) と金属 とを強固に接合する ことが可能となる ·
    [0088] 新た な用敏.
    权利要求:
    Claims 請 求 の 範 囲
    1. (») CaO , (b) Si02 ぉょび A 2Os からなる群から 選ばれた少く と も一種の酸化物， ょび（e) i02 ， Zr02 , Crn03 ， ΗίΟ, 、 Nb205 及び T»。Os から ¾る 群から遠ばれた少 く と も一種の金属駿化物の（*) , (&)* (c) 3 成分か ら成る金属酸化物瘠融体か ら構成されて ぃる こ とを特黴 とする.、 セ ラ ミ グ ク と被接合部材と を接合する接合材組成物 *
    2. 金属酸化物瘠融体を構成する 3 成分の割合が (*) 3 0 重量 〜 7 0 重量 、 （¾>> 1 0 重： 1 〜 5 0重 量务 ょび（e) 5 重量 〜 6 0 重量 でぁる請求の範 囲第 1 項記載のセ 7 ミ ッ クスの接合林組成物 ·
    3. セラ ミ ッ ク スが Si 3N4 でぁる if 求の範囲第 1 項記載のセ ラ ミ y ク スの揍合材組成物 ·
    4. ' 被接合部材が金属又は Si SN4 でぁる請求の範 囲第 1項記載の セ ラ ミ ッ ク スの接合材組成物 β
    5. 金属酸化物滠融体が実質的に（》) C*0 3 0 〜
    6 0 重重多 * (b) Si02 1 5 〜 4 5 重量 it ょび（e) Ti02 1 0 〜 4 0 重重 からな る if 求の範囲第 1 項記載の セ ラ ミ ッ ク スの接合材組成物。
    6. 金属酸化物潘融体が実質的に（a) C»0 3 0 〜
    7 0 重量 、 (b) A .203 1 0 〜 5 0 重量 S6 、 ぉょび
    (e) Ti02 1 0〜 4 0 重童 から る sS求の範囲第 1 項 記載のセ ラ ミ プ クスの接合材組成物。 新たな用紙
    7. さ らに、 高飆点金属ま たは高飆点合金を含ん で 、 該.高镞点金属ま たは高畿点合金の配合量は * 該金属ま たは合金と（》) , (b) · (e) 3成分から成る金厲 酸化物との合計重量に基づき 、 5 〜 9 5 重量 でぁ
    5 る請求の範囲第 1 項記載のセ ラ ミ タ クスの接合材組 成物 ·
    8. 鬲融点金属が W * Mo · Nb ， Cr » Ti · V ,
    Zrぉょび Mn から ¾る群か ら選ばれた少 く と も 1 種 の金属でぁ ]？ 、 高融点合金がこれらの金属の合金のQ 中から遴ばれた少く と も 1 種でぁる請求の範囲第 7 項記載の セ ラ ミ タ ク スの接合材組成物。
    9. 高融点金属または高融点合金が W 7 5 〜 9 5 重量 と Mn 5 〜 2 5重量 から ¾る金属混合物また は合金でぁる請求の範囲第 7項記載のセ ラ ミ プ ク ス5 の接合材組成物* '
    10. 高融点金属または鬲融点合金が Mo 7 5〜9 5 重量 と ¾111 5〜 2 5重量 か らなる金羼混合物ま た は合金でぁる請求の範囲第 7 項記載のセ ラ ミ プ ク ス の接合材組成物,
    0 11. 金属酸化物潘融体の他に、 さ らに望化珪素
    (Si 3N4 ) を含み、 両者の割合は金属酸化物瘠融体
    1 5 〜 9 0 重童 Si¾N. 1 0 〜 8 5 重量 でぁる ft求の範囲第 1 項記載のセ ラ ミ y ク スの接合材組成4 物 β 新たな用紙
    12. (») C»0 * (b) Si02 ぉょび AZ2Os か らなる群か ら選ばれた少 く と も—種の酸化物， ょび（e) Ti02、 Zr02 % Cr203 , Η ί Ο, * Nb205 及び Τ»,Οβからな る群か ら選ばれた少 く と も一種の金羼酸化物の（》) . (b) . (e) 3成分から成る金属酸化物瘩融体か ら構成さ れてぃる接合材組成物をセ ラ ミ グ ク ス表面に融着さ せ、 必要にょ ]) 、 メ プ キ層、 n ゥ材層、 後銜材暦の 少 く と も—種を介してセ ラ ミ プ ク ス と被接合部材 とを接合する ことを特徵とするセラ ミ プ ク スの接合 方法 ·
    13. 金属酸化物瘠融体を構成する 3成分の割合が (») 3 0 重重 *〜 7 0 重量 * , (b) 1 0 重重 〜 5 0 重 量 * ぉょび（e) 5 重量 〜 6 0 重量 ¾6 でぁる請求の範 囲第 1 2 項記載のセ ラ ミ プ ク ス の接合方法 ·
    14. セ ラ ミ ク ク ス が Si SN4 で ぁ る ϋ求の範囲第 12 項記載の セ ラ ミ グ ク ス の葰合方法 ·
    15. 被接合部材が金属又は Si SN4 でぁる ϊί求の範 囲第 1 2項記載の セ ラ ミ ク ス の接合方法 ·
    16. 金属酸化物洛融体が実質的に（》) C»0 3 0 〜 6 0 重重 、 （b) SiO。 、 1 5 〜 4 5 重童 ¾6 ょび
    (c) Ti02 1 0 〜 4 0 重: ft から ¾る請求の範囲第 1 2 項記載のセ ラ ミ プ ク スの搔合方法,
    17. 金属酸化物^融体が実質的に（》) C»0 3 0 〜 7 0 重： 1： ， （b) AZ2Oj 1 0 〜 5 0 重量 56 、 ぉょび 新たな用紙 0156
    2 ん は、 属 る 法。 ， 種 の
    1 8 項記載のセ ラ ミ グ ク スの接合方法 *
    20. 高融点金 Sまたは高融点合金が W 7 5 〜 9 5 重量务と Mn 5 〜 2 5 重量 *からなる金属混合物また は合金でぁる諝求の範囲第 1 8 項記載のセラミ ク ク スの接合方法 ·
    21. 高融点金属ま たは高融点合金が Mo 7 5〜 9 5 重童 と Mn 5 〜 2 5 重量 から る金属混合物ま た は合金でぁ る ft求の範囲第 1 8 項記載の セ ラ ミ ツ ク スの^合方法。
    22. 金属酸化物潘融体の他に， さ らに望化垤素
    (SisN4) ¾：含み、 両者の割合は、 金属酸化物瘠黻体 1 5 〜 9 0 重¾多 、 Si N4 1 0 〜 8 5 重量 でぁる IS求の範囲第 1 2項記載のセ ラ ミ グ クスの接合方法 · 新たな用紙
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    JPS6278166A|1987-04-10|
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    1987-04-09| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AU US |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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