JP2943001B2 - 窒化物系セラミックスの接合方法 - Google Patents
窒化物系セラミックスの接合方法Info
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- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、接合強度の優れた窒化部系セラミックスの
接合方法に関するものである 〔従来の技術〕 従来、窒化物系セラミックスの接合は、Ti、Zrなどの
活性金属を含むろう材（Ag−Cu系、Ni−Cu系など）を用
いて、真空中で該ろう材の融点以上に加熱して行なわれ
ていた。
接合方法に関するものである 〔従来の技術〕 従来、窒化物系セラミックスの接合は、Ti、Zrなどの
活性金属を含むろう材（Ag−Cu系、Ni−Cu系など）を用
いて、真空中で該ろう材の融点以上に加熱して行なわれ
ていた。
この接合原理としては、窒化物系セラミックスと活性
金属が反応して漏れ性が向上するためであるといわれて
いる。
金属が反応して漏れ性が向上するためであるといわれて
いる。
従来の方法は、他の接合方法と比べれば接合強度は高
いものの、例えば素材強度が100kg/mm2の窒化ケイ素ど
うしを接合した場合、その接合強度は約40kg/mm2で、素
材強度の40％程度のものした得られず、セラミックス素
材の特徴を充分生かしきれなかった。
いものの、例えば素材強度が100kg/mm2の窒化ケイ素ど
うしを接合した場合、その接合強度は約40kg/mm2で、素
材強度の40％程度のものした得られず、セラミックス素
材の特徴を充分生かしきれなかった。
発明者らは、接合強度をセラミックス自体の素材強度
に近づけるべく研究を重ねた結果、窒化物系セラミック
スの接合面を予め窒素イオン注入処理することによっ
て、活性金属含有ろう材による接合強度を高めることに
成功し、本発明を完成した。
に近づけるべく研究を重ねた結果、窒化物系セラミック
スの接合面を予め窒素イオン注入処理することによっ
て、活性金属含有ろう材による接合強度を高めることに
成功し、本発明を完成した。
すなわち本発明は、窒化物系セラミックスを活性金属
含有ろう材を用いて接合するに際し、窒化物系セラミッ
クスの接合面に予め窒素をイオン注入しておくことを特
徴とする窒化物系セラミックスの接合方法である。
含有ろう材を用いて接合するに際し、窒化物系セラミッ
クスの接合面に予め窒素をイオン注入しておくことを特
徴とする窒化物系セラミックスの接合方法である。
（窒化物系セラミックス） 本発明の接合方法は、Si3N4、AlNの他、サイアロンな
ど、従来窒化物系セラミックスとして使用されているも
のに一般的に適用できる。
ど、従来窒化物系セラミックスとして使用されているも
のに一般的に適用できる。
（イオン注入） 窒化物系セラミックスの接合面への窒素イオンの注入
（イオン打込み）は、従来、金属面への窒素注入などに
用いられるイオン注入装置が用いられる。
（イオン打込み）は、従来、金属面への窒素注入などに
用いられるイオン注入装置が用いられる。
イオン注入量は、窒化物系セラミックスや焼結助剤の
種類などにより最適量が異なるため限定はできないが、
おおむね1013〜1018ion/cm2の範囲が好ましい。イオン
注入量が少なすぎると接着効果は減少し、いまた、多す
ぎるセラミックスが破壊され易くなる。
種類などにより最適量が異なるため限定はできないが、
おおむね1013〜1018ion/cm2の範囲が好ましい。イオン
注入量が少なすぎると接着効果は減少し、いまた、多す
ぎるセラミックスが破壊され易くなる。
（ろう材及び接合方法） 結合に用いられるろう材は、窒化物系セラミックスの
接合に従来から使用されている活性金属含有ろう材で、
Ti−Ag−CuやTi−Ni−Cuなどの市販品が用いられ、ま
た、銀ろう箔とTi箔を重ねるなど、従来公知の接合材が
用いられる。
接合に従来から使用されている活性金属含有ろう材で、
Ti−Ag−CuやTi−Ni−Cuなどの市販品が用いられ、ま
た、銀ろう箔とTi箔を重ねるなど、従来公知の接合材が
用いられる。
ろう材は、通常その活性ろう材の液相温度より50〜10
0℃高い温度で数分〜数時間、１×10-4Torr以下の真空
下又はArやHeなどの不活性ガス雰囲気内で加熱する。
0℃高い温度で数分〜数時間、１×10-4Torr以下の真空
下又はArやHeなどの不活性ガス雰囲気内で加熱する。
本発明における窒化物系セラミックスのろう付けにお
ける接合面の窒素注入処理の効果について、その作用は
必ずしも明らかではないが、以下に述べるようなもので
あろうと思われる。
ける接合面の窒素注入処理の効果について、その作用は
必ずしも明らかではないが、以下に述べるようなもので
あろうと思われる。
すなわち、例えばSi3N4をTi含有ろうを用いて接合す
ると、Si3N4＋9Ti→4TiN＋Si3Ts5の反応が起こり、この
反応により漏れ性が向上して接合が行なわれることが知
られている。
ると、Si3N4＋9Ti→4TiN＋Si3Ts5の反応が起こり、この
反応により漏れ性が向上して接合が行なわれることが知
られている。
ところが、上記式により生成するSi3Ti5は低強度で、
かつ、脆いと言われており、多量に生成すると、接合強
度は低下してゆくと考えられる。
かつ、脆いと言われており、多量に生成すると、接合強
度は低下してゆくと考えられる。
一方、本発明においては、Tiは注入した窒素と優先的
に反応し、Si3N4の分解に伴うSi3Ti5の生成が抑えら
れ、結果としてSi3Ti5による接合強度の低下が少なく、
窒素注入を行わない場合に比べて接合強度が向上するも
のと推定される。
に反応し、Si3N4の分解に伴うSi3Ti5の生成が抑えら
れ、結果としてSi3Ti5による接合強度の低下が少なく、
窒素注入を行わない場合に比べて接合強度が向上するも
のと推定される。
実施例 （株）日本セラテック社のSi3N4、サイアロン及びAlN
を用い、４×５×20mmの試料を作製し、接合面に62keV
の粒子エネルギーで1016ion/cm2の窒素を注入した。活
性ろう材としてTi−Ag−Cuろう（田中貴金属社製）を用
い、それぞれ同種セラミックスどうしの接合を行った。
を用い、４×５×20mmの試料を作製し、接合面に62keV
の粒子エネルギーで1016ion/cm2の窒素を注入した。活
性ろう材としてTi−Ag−Cuろう（田中貴金属社製）を用
い、それぞれ同種セラミックスどうしの接合を行った。
得られた各接合体について、それぞれ接合面がまん中
になるようにして３×４×40mmの形状に加工し、JIS−
Ｒ−1601に準じて曲げ試験を行った。結果を表−１に示
す。
になるようにして３×４×40mmの形状に加工し、JIS−
Ｒ−1601に準じて曲げ試験を行った。結果を表−１に示
す。
比較例 窒素を注入しなかった以外は実施例と同様に操作を行
った。結果を表−１に示す。
った。結果を表−１に示す。
〔発明の効果〕 本発明により窒化物系セラミックス接合体の強度が向
上し、今まで接合強度が低いため利用できなかった部分
にも接合体として用いることが可能となった。
上し、今まで接合強度が低いため利用できなかった部分
にも接合体として用いることが可能となった。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 37/00 C04B 41/80
Claims (1)
- 【請求項１】窒化物系セラミックスを活性金属含有ろう
材を用いて接合するに際し、窒化物系セラミックスの接
合面に予め窒素をイオン注入しておくことを特徴とする
窒化物系セラミックスの接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15547290A JP2943001B2 (ja) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | 窒化物系セラミックスの接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15547290A JP2943001B2 (ja) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | 窒化物系セラミックスの接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0450180A JPH0450180A (ja) | 1992-02-19 |
| JP2943001B2 true JP2943001B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=15606803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15547290A Expired - Lifetime JP2943001B2 (ja) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | 窒化物系セラミックスの接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2943001B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3769030B2 (ja) * | 1993-08-10 | 2006-04-19 | 株式会社 神崎高級工機製作所 | 油圧トランスミッション |
| JP4492989B2 (ja) | 2000-09-18 | 2010-06-30 | 株式会社 神崎高級工機製作所 | 変速操作機構 |
| US6869007B2 (en) * | 2001-01-26 | 2005-03-22 | Lucent Technologies Inc. | Oxidation-resistant reactive solders and brazes |
-
1990
- 1990-06-15 JP JP15547290A patent/JP2943001B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0450180A (ja) | 1992-02-19 |
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