JPH0458431B2 - - Google Patents
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- JPH0458431B2 JPH0458431B2 JP6129887A JP6129887A JPH0458431B2 JP H0458431 B2 JPH0458431 B2 JP H0458431B2 JP 6129887 A JP6129887 A JP 6129887A JP 6129887 A JP6129887 A JP 6129887A JP H0458431 B2 JPH0458431 B2 JP H0458431B2
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は歯科用材料あるいはガスタービン用材
料のような耐熱高強度材料などの製造に適用でき
る金属とセラミツクスとの接合方法に関する。
料のような耐熱高強度材料などの製造に適用でき
る金属とセラミツクスとの接合方法に関する。
［従来の技術］
近年セラミツクスのもつ美観や耐熱性と金属の
もつ強度や加工性とを兼備した材料として金属と
セラミツクスとの複合材料が種々開発されてい
る。
もつ強度や加工性とを兼備した材料として金属と
セラミツクスとの複合材料が種々開発されてい
る。
例えば歯科補綴修復物は貴金属合金とセラミツ
クス（陶材）を接合させた審美性のある金属焼付
ポーセレンと称する材料が主流となつている。こ
の場合両者の接合は、貴金属材料のSn、Inある
いはFeなどの元素を微量添加した合金とし、セ
ラミツクス焼成時に微量添加元素が合金表面に析
出して形成した選択酸化物によつて、セラミツク
スと貴金属材料とを化学結合させる方法がとられ
ている。
クス（陶材）を接合させた審美性のある金属焼付
ポーセレンと称する材料が主流となつている。こ
の場合両者の接合は、貴金属材料のSn、Inある
いはFeなどの元素を微量添加した合金とし、セ
ラミツクス焼成時に微量添加元素が合金表面に析
出して形成した選択酸化物によつて、セラミツク
スと貴金属材料とを化学結合させる方法がとられ
ている。
しかし最近では経済性の点あるいはセラミツク
スの強度を補う必要性から、弾性係数の高いNi
−Cr系、Co−Cr系、Fe系等の卑金属合金が利用
されている。
スの強度を補う必要性から、弾性係数の高いNi
−Cr系、Co−Cr系、Fe系等の卑金属合金が利用
されている。
［発明が解決しようとする問題点］
卑金属合金をセラミツクスとの複合材料に用い
た場合には、貴金属合金材料と同様の接合方法を
行うと、合金表面に析出する酸化物と合金並びに
セラミツクスとの密着性が悪いために、合金とセ
ラミツクスとが剥離し易く、良好な接合体が得ら
れない。
た場合には、貴金属合金材料と同様の接合方法を
行うと、合金表面に析出する酸化物と合金並びに
セラミツクスとの密着性が悪いために、合金とセ
ラミツクスとが剥離し易く、良好な接合体が得ら
れない。
［問題点を解決するための手段］
本発明は上記問題点を解決するためのものであ
り、卑金属合金成形体の表面に合金とセラミツク
スとの双方に接合し易い酸化物層を形成すること
によつて良好な接合体を得るものである。
り、卑金属合金成形体の表面に合金とセラミツク
スとの双方に接合し易い酸化物層を形成すること
によつて良好な接合体を得るものである。
すなわち、本発明の第１発明は卑金属合金成形
体表面に金属クロムをスパツタリングにより積層
した後、加熱して卑金属合金と金属クロムとを反
応させて、表面に緻密な酸化層を形成し、ついで
セラミツクスと接合することを特徴とする金属と
セラミツクスとの接合方法である。又、第２発明
は第１発明において表面に緻密な酸化層を形成し
たのち酸化ケイ素をスパツタリングする方法であ
る。
体表面に金属クロムをスパツタリングにより積層
した後、加熱して卑金属合金と金属クロムとを反
応させて、表面に緻密な酸化層を形成し、ついで
セラミツクスと接合することを特徴とする金属と
セラミツクスとの接合方法である。又、第２発明
は第１発明において表面に緻密な酸化層を形成し
たのち酸化ケイ素をスパツタリングする方法であ
る。
卑金属合金としてはNi−10〜20％Cr系、Co−
Cr系、Fe系などの合金が用いられる。Fe系合金
の一例としてはFe33〜40％、Ni17〜20％、Cr17
〜20％、Co17〜20％、Mn1.3〜1.5％、Si0.4〜0.5
％、Mo6〜10％の組成のものが挙げられる。そ
してスパツタリングにより形成する金属クロムの
膜厚は2000〜3000Åの範囲がよい。
Cr系、Fe系などの合金が用いられる。Fe系合金
の一例としてはFe33〜40％、Ni17〜20％、Cr17
〜20％、Co17〜20％、Mn1.3〜1.5％、Si0.4〜0.5
％、Mo6〜10％の組成のものが挙げられる。そ
してスパツタリングにより形成する金属クロムの
膜厚は2000〜3000Åの範囲がよい。
この金属クロム膜は大気中で800℃で２時間程
度加熱してCr2O3酸化物層に変化させる。
度加熱してCr2O3酸化物層に変化させる。
又、第２発明においてはさらにその上にSiO2
のスパタリング被膜を形成する。
のスパタリング被膜を形成する。
ついでセラミツクス素地を酸化物層に密着させ
て焼結する。使用するセラミツクスは例えば歯科
用の場合、SiO2、Al2O3、K2O、ZrO2などを主成
分とするフリツト磁器が挙げられる。その他耐熱
性セラミツクス材料等が挙げられる。
て焼結する。使用するセラミツクスは例えば歯科
用の場合、SiO2、Al2O3、K2O、ZrO2などを主成
分とするフリツト磁器が挙げられる。その他耐熱
性セラミツクス材料等が挙げられる。
［作用］
卑金属合金成形体表面に積層した金属クロムを
加熱することにより、金属クロムが酸化物に変化
する過程で、合金から析出した酸化物と反応し、
Cr2O3を主成分とした緻密な酸化物層が合金表面
に形成される。この層がセラミツクス層を接合さ
せるための密着性を良くする。又、さらにSiO2
のスパツタリング層を複合させることによつても
良好な密着性が得られる。
加熱することにより、金属クロムが酸化物に変化
する過程で、合金から析出した酸化物と反応し、
Cr2O3を主成分とした緻密な酸化物層が合金表面
に形成される。この層がセラミツクス層を接合さ
せるための密着性を良くする。又、さらにSiO2
のスパツタリング層を複合させることによつても
良好な密着性が得られる。
［実施例］
実施例 １
Ni−20wt％Cr合金を用いロストワツクス法に
より歯科用材料を作製した。次にセラミツクスと
の接合面を細いエメリペーパーで均一に仕上げ、
アルコールにて脱脂および超音波洗浄後、900℃
で５分間加熱の前処理を施す。この前処理は鋳造
応力の緩和、鋳造時の偏析除去ならびにスパツタ
層と合金側酸化物との密着性を考慮した操作であ
るが、セラミツクとの密着性に関しては、かかる
前処理を施さなくても十分所期の効果を達成し得
る。
より歯科用材料を作製した。次にセラミツクスと
の接合面を細いエメリペーパーで均一に仕上げ、
アルコールにて脱脂および超音波洗浄後、900℃
で５分間加熱の前処理を施す。この前処理は鋳造
応力の緩和、鋳造時の偏析除去ならびにスパツタ
層と合金側酸化物との密着性を考慮した操作であ
るが、セラミツクとの密着性に関しては、かかる
前処理を施さなくても十分所期の効果を達成し得
る。
次に前処理後の合金材表面にスパツタリング装
置を用いて金属クロムを2000〜3000Åの膜厚にな
るようにスパツタリングする。スパツタ後800℃
の大気中雰囲気で２時間加熱する。その際金属ク
ロムが酸化物に変化する過程で、合金から析出し
た酸化物と反応し、Cr2O3を主成分とした緻密な
酸化物層が合金表面に形成される。
置を用いて金属クロムを2000〜3000Åの膜厚にな
るようにスパツタリングする。スパツタ後800℃
の大気中雰囲気で２時間加熱する。その際金属ク
ロムが酸化物に変化する過程で、合金から析出し
た酸化物と反応し、Cr2O3を主成分とした緻密な
酸化物層が合金表面に形成される。
上記の方法により形成した酸化物層に、SiO2、
Al2O3、K2O、ZrO2を主成分とする歯科用セラミ
ツクスを被覆して800℃にて焼成した。
Al2O3、K2O、ZrO2を主成分とする歯科用セラミ
ツクスを被覆して800℃にて焼成した。
第１図ａはCr2O3酸化物層を形成したときの電
子顕微鏡（日立製Ｈ−700型）写真と線分析
（KEVEX社製の分析器7000Qによる）結果を示
すものである。この結果からCrがCr2O3に変化す
る過程でNiOと反応した酸化層を形成しているも
のと考えられる。
子顕微鏡（日立製Ｈ−700型）写真と線分析
（KEVEX社製の分析器7000Qによる）結果を示
すものである。この結果からCrがCr2O3に変化す
る過程でNiOと反応した酸化層を形成しているも
のと考えられる。
第１図ｂはセラミツクスを焼成したものの電子
顕微鏡写真と線分析結果を示すもので、Cr2O3層
のピークは、セラミツクス焼成前（第１図ａ）に
比べてブロードになることから、Cr2O3とセラミ
ツクス側のSiO2、K2Oなどと拡散層を形成して
接着しているものと考えられる。
顕微鏡写真と線分析結果を示すもので、Cr2O3層
のピークは、セラミツクス焼成前（第１図ａ）に
比べてブロードになることから、Cr2O3とセラミ
ツクス側のSiO2、K2Oなどと拡散層を形成して
接着しているものと考えられる。
上記の方法により第２図ａ並びにｂに示すよう
な合金１とセラミツクス２との接合試験片をつく
り、引張試験を行つたところ、接合強さは117〜
140Kgｆ／cm2の値を示し、かつ破断状況も界面で
剥離せず、セラミツクス部で破断して良好な接合
体が得られた。
な合金１とセラミツクス２との接合試験片をつく
り、引張試験を行つたところ、接合強さは117〜
140Kgｆ／cm2の値を示し、かつ破断状況も界面で
剥離せず、セラミツクス部で破断して良好な接合
体が得られた。
実施例 ２
Fe：33.5wt％、Ni：19.5wt％、Cr：19.5wt％、
Co：19.5wt％、Mo：6.0wt％、Mn：1.5wt％、
Si：0.5wt％よりなるオーステナイト系合金を用
い、他は実施例１と同様にしてセラミツクスと接
合した。
Co：19.5wt％、Mo：6.0wt％、Mn：1.5wt％、
Si：0.5wt％よりなるオーステナイト系合金を用
い、他は実施例１と同様にしてセラミツクスと接
合した。
第３図ａは合金表面にCr2O3酸化物層を形成し
たときの電子顕微鏡写真並びに線分析結果を示す
もので、Cr2O3酸化物層には合金側から酸化した
Fe2O3も含まれており、反応酸化層が形成された
ものと考えられる。第３図ｂはセラミツクスと焼
成接合したものについてのものであり、線分析結
果ではCr2O3とFe2O3を主とした酸化層がセラミ
ツクスに含まれているSiO2、K2Oなどと拡散層
を形成している様子がうかがわれる。
たときの電子顕微鏡写真並びに線分析結果を示す
もので、Cr2O3酸化物層には合金側から酸化した
Fe2O3も含まれており、反応酸化層が形成された
ものと考えられる。第３図ｂはセラミツクスと焼
成接合したものについてのものであり、線分析結
果ではCr2O3とFe2O3を主とした酸化層がセラミ
ツクスに含まれているSiO2、K2Oなどと拡散層
を形成している様子がうかがわれる。
この条件のものについて実施例１と同様に引張
試験を行つたところ、103〜177Kgｆ／cm2の値で、
破断強度も界面剥離せず、セラミツクス部で破断
した。
試験を行つたところ、103〜177Kgｆ／cm2の値で、
破断強度も界面剥離せず、セラミツクス部で破断
した。
実施例 ３
実施例１においてCr2O3を主成分とした緻密な
酸化物層を形成した後、SiO2層をスパツタリン
グにより形成した。
酸化物層を形成した後、SiO2層をスパツタリン
グにより形成した。
その表面に実施例１と同様にセラミツクス層を
形成したところ、合金材とセラミツクスと良好な
接合体が得られた。
形成したところ、合金材とセラミツクスと良好な
接合体が得られた。
比較例 １
Ni−20wt％Cr合金を用いて実施例１と同様に
して歯科用材料をつくり、前処理を施した。次に
前処理後の合金材表面にスパツタリング装置を用
いてCr2O3層をスパツタリングにより形成した。
して歯科用材料をつくり、前処理を施した。次に
前処理後の合金材表面にスパツタリング装置を用
いてCr2O3層をスパツタリングにより形成した。
この上に実施例１と同様に歯科用セラミツクス
層を形成し、同様の試験をしたところ、界面で剥
離がおこつた。
層を形成し、同様の試験をしたところ、界面で剥
離がおこつた。
［発明の効果］
本発明によれば卑金属合金成形体とセラミツク
スとの良好な接合体が容易に得られ、歯科用材料
あるいは耐熱高強度材料などの製造に有用であ
る。
スとの良好な接合体が容易に得られ、歯科用材料
あるいは耐熱高強度材料などの製造に有用であ
る。
第１図ａは実施例１におけるCr2O3酸化物層を
形成したときの結晶の構造を示す電子顕微鏡写真
とオシロ波形、第１図ｂはセラミツクスを接合し
たときの結晶の構造を示す電子顕微鏡写真とオシ
ロ波形、第２図ａは試験片の平面図、同ｂは側面
図、第３図ａは実施例２の製品の結晶の構造を示
す電子顕微鏡写真とオシロ波形、第３図ｂは同じ
くセラミツクスを接合したときの結晶の構造を示
す電子顕微鏡写真とオシロ波形をそれぞれ示す。 １……合金、２……セラミツクス。
形成したときの結晶の構造を示す電子顕微鏡写真
とオシロ波形、第１図ｂはセラミツクスを接合し
たときの結晶の構造を示す電子顕微鏡写真とオシ
ロ波形、第２図ａは試験片の平面図、同ｂは側面
図、第３図ａは実施例２の製品の結晶の構造を示
す電子顕微鏡写真とオシロ波形、第３図ｂは同じ
くセラミツクスを接合したときの結晶の構造を示
す電子顕微鏡写真とオシロ波形をそれぞれ示す。 １……合金、２……セラミツクス。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 卑金属合金成形体表面に金属クロムをスパツ
タリングにより積層した後、加熱して卑金属合金
と金属クロムとを反応させて、表面に緻密な酸化
層を形成し、ついでセラミツクスと接合すること
を特徴とする金属とセラミツクスの接合方法。 ２ 卑金属合金がNi−Cr系、Co−Cr系、Fe系の
合金である特許請求の範囲第１項記載の金属とセ
ラミツクスとの接合方法。 ３ スパツタリングにより形成する金属クロムの
膜厚が2000〜3000Åである特許請求の範囲第１項
記載の金属とセラミツクスとの接合方法。 ４ 卑金属合金成形体表面に金属クロムをスパツ
タリングにより積層した後、加熱して卑金属合金
と金属クロムとを反応させて、表面に緻密な酸化
層を形成し、さらに酸化ケイ素をスパツタリング
により積層し、ついでセラミツクスと接合するこ
とを特徴とする金属とセラミツクスとの接合方
法。 ５ 卑金属合金がNi−Cr系、Co−Cr系、Fe系の
合金である特許請求の範囲第４項記載の金属とセ
ラミツクスとの接合方法。 ６ スパツタリングにより形成する金属クロムの
膜厚が2000〜3000Åである特許請求の範囲第４項
記載の金属とセラミツクスとの接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6129887A JPS63230576A (ja) | 1987-03-18 | 1987-03-18 | 金属とセラミツクスとの接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6129887A JPS63230576A (ja) | 1987-03-18 | 1987-03-18 | 金属とセラミツクスとの接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63230576A JPS63230576A (ja) | 1988-09-27 |
| JPH0458431B2 true JPH0458431B2 (ja) | 1992-09-17 |
Family
ID=13167145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6129887A Granted JPS63230576A (ja) | 1987-03-18 | 1987-03-18 | 金属とセラミツクスとの接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63230576A (ja) |
-
1987
- 1987-03-18 JP JP6129887A patent/JPS63230576A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63230576A (ja) | 1988-09-27 |
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