カワソーテクセル株式会社

セラミックスと金属を気密接合するには、セラミックスの接合面をメタライズしたうえで金属とろう付する手法が採られています。

金属とセラミックスの熱膨張係数の差が大きいと接合時にセラミックスにクラックが発生するため、金属側にはセラミックスに熱膨張係数が近い鉄ニッケルコバルト合金が用いられていました。

アルミニウムは熱膨張係数が鉄ニッケルコバルト合金の3～5倍の値であることから、セラミックスとの気密接合は困難とされていました。また、鉄ニッケルコバルト合金は磁性体材料であり、非磁性を要求される最先端の研究施設等では使用できないケースがありました。

当社では、独自に開発したチタンベースの金属ペーストでメタライズ後、真空中でアルミろう付することにより、セラミックスとアルミニウムの気密接合を可能にしました。メタライズペーストとアルミろう材の組成を新しく開発したことに加え、ろう付時のヒートカーブを見直すことで、セラミックス側にかかるダメージを低減し、クラックのない気密接合を実現させました。

セラミックスはアルミナ系Al₂O₃（99%）であり、アルミニウムは純アルミ系のA1050、A3003が対象です。
非磁性の領域に加え、軽量であることから車両用や航空宇宙分野での用途開発が期待されます。

セラミックスと金属と同様に、炭素系材料と金属の気密接合も行っています。

「融解チタンメタライズ法」により炭素系材料をメタライズすると、炭素系材料との界面にTiCの反応相を生成したメタライズ層が形成されます。
これは、酸化物セラミックスに対してTixOy反応相を生成する原理と同じものです。

サンプルは、メタライズしたカーボンと銅を、銀ろう付を用いてろう付した事例です。
熱膨張率が大きく異なる異種材料同士でも、良好な気密接合が得られています。