JPH01133986A - 炭化珪素系セラミックスの接合方法 - Google Patents
炭化珪素系セラミックスの接合方法Info
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- JPH01133986A JPH01133986A JP29291287A JP29291287A JPH01133986A JP H01133986 A JPH01133986 A JP H01133986A JP 29291287 A JP29291287 A JP 29291287A JP 29291287 A JP29291287 A JP 29291287A JP H01133986 A JPH01133986 A JP H01133986A
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Classifications
-
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
- C04B37/003—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts
- C04B37/005—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts consisting of glass or ceramic material
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- C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/61—Joining two substrates of which at least one is porous by infiltrating the porous substrate with a liquid, such as a molten metal, causing bonding of the two substrates, e.g. joining two porous carbon substrates by infiltrating with molten silicon
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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】
〈産業上の利用分野〉
本発明は炭化珪素（ＳｉＣ）系セラミックスの接合方法
に関するものである。
に関するものである。
〈従来の技術〉
炭化珪素系セラミックスは耐熱性に優れ、高い硬度を有
しているのでエンジン部品やタービン部品などの高温構
造材料としての用途が期待されている。セラミックス製
部品の製造は、ＳｉＣ粒子等から成形体を得、焼成する
ことによって製造される（特開昭６１−１６３１６７号
参照）が、例えばガスタービン羽根のような一体成形が
困難な構造部品の製造においては、各部分ごとに成形し
たものを接合して本来の形状の部品としなければならな
い。この場合、接合強度が非常に重要視されることは勿
論である。
しているのでエンジン部品やタービン部品などの高温構
造材料としての用途が期待されている。セラミックス製
部品の製造は、ＳｉＣ粒子等から成形体を得、焼成する
ことによって製造される（特開昭６１−１６３１６７号
参照）が、例えばガスタービン羽根のような一体成形が
困難な構造部品の製造においては、各部分ごとに成形し
たものを接合して本来の形状の部品としなければならな
い。この場合、接合強度が非常に重要視されることは勿
論である。
従来、同糧のセラミックスどうしを接合する一般的な方
法として、次の方法が知られている。
法として、次の方法が知られている。
■ スリップキャスティング成形で脱型直後の２つの未
乾燥成形体にスリップ（セラミックス原料粒子を含むス
ラリー）を塗布して塗布面を合わせ、乾燥後焼結して一
体セラミック部品とする方法、 ■ 上記■とは本質的に異なり、メタル層やガラス相等
の接合材を介して接合する方法（特開昭６１−２１９８
２号参照）。
乾燥成形体にスリップ（セラミックス原料粒子を含むス
ラリー）を塗布して塗布面を合わせ、乾燥後焼結して一
体セラミック部品とする方法、 ■ 上記■とは本質的に異なり、メタル層やガラス相等
の接合材を介して接合する方法（特開昭６１−２１９８
２号参照）。
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかしながら、これら両方法にはいずれも以下のような
問題があった。
問題があった。
■の方法は、接合は良好に行なうことができるが、脱型
直後の成形体にしか適用できないので機械加工によシ形
状を整えた高強度のセラミックス接合品を得ることがで
きないという問題があった。なお機械加工による整形が
容易な圧縮成形体（乾燥体）や仮焼結体を上記■の方法
に準じて接合しようとしても極めて接合力の弱いものし
か得られない。
直後の成形体にしか適用できないので機械加工によシ形
状を整えた高強度のセラミックス接合品を得ることがで
きないという問題があった。なお機械加工による整形が
容易な圧縮成形体（乾燥体）や仮焼結体を上記■の方法
に準じて接合しようとしても極めて接合力の弱いものし
か得られない。
一方、上記■の方法は接合操作が繁雑であることに加え
、得られる接合強度は上記■の方法に比べ明らかに劣る
という問題があった。
、得られる接合強度は上記■の方法に比べ明らかに劣る
という問題があった。
本発明は以上のような事情に鑑みなされたもので、機械
加工により形状を整えた圧縮成形体ないし仮焼結体を設
計時に定めた面で接合し、所定の強度を確保した最終形
状部品を製造するための炭化珪素系セラミックスの接合
方法を提供することを目的とする。
加工により形状を整えた圧縮成形体ないし仮焼結体を設
計時に定めた面で接合し、所定の強度を確保した最終形
状部品を製造するための炭化珪素系セラミックスの接合
方法を提供することを目的とする。
〈問題点を解決するための手段〉
上記目的を達成できる本発明の炭化珪素系セラミックス
の接合方法は、ホウ素と炭素とを焼結助剤として加えた
炭化珪素系粉末で圧縮成形体又は仮焼結体を製造し、そ
れらの接合面間に、上記焼結助剤、炭化珪素系粉末、解
膠剤及び媒液から成るスリップを充填してから焼結させ
ることを特徴とする。
の接合方法は、ホウ素と炭素とを焼結助剤として加えた
炭化珪素系粉末で圧縮成形体又は仮焼結体を製造し、そ
れらの接合面間に、上記焼結助剤、炭化珪素系粉末、解
膠剤及び媒液から成るスリップを充填してから焼結させ
ることを特徴とする。
ここで「炭化珪素系粉末」とはＳｉＣを主成分とする粉
末を指し、他の無機物質が多くない量で混入していても
よいが、ＳｉＣのみからなるものが望ましい。また上記
の「仮焼結体」 とは１６００℃程度以下の温度で仮焼
結させたものを好ましくは意味する。
末を指し、他の無機物質が多くない量で混入していても
よいが、ＳｉＣのみからなるものが望ましい。また上記
の「仮焼結体」 とは１６００℃程度以下の温度で仮焼
結させたものを好ましくは意味する。
成形体を製造するための炭化珪素系粉末に加えられる焼
結助剤は、ホウ素及び炭素とも、［１，１〜５重量％の
量を粉末の形態で加えるのが過半であり、また上記スリ
ップにおける焼結助剤と炭化珪素系粉末は、上記成形体
に等しい配合比であることが好ましい。
結助剤は、ホウ素及び炭素とも、［１，１〜５重量％の
量を粉末の形態で加えるのが過半であり、また上記スリ
ップにおける焼結助剤と炭化珪素系粉末は、上記成形体
に等しい配合比であることが好ましい。
上記スリップは、媒液を水とする場合には、解膠剤とし
てジエチルアミンとポリカルボン酸塩を、また媒液をベ
ンゼンとする場合には解膠剤として有機リン酸エステル
の塩とポリオキシエチレンアルキルアミンとポリカルボ
ン酸塩を用いるのが好ましい。
てジエチルアミンとポリカルボン酸塩を、また媒液をベ
ンゼンとする場合には解膠剤として有機リン酸エステル
の塩とポリオキシエチレンアルキルアミンとポリカルボ
ン酸塩を用いるのが好ましい。
接合面間にスリップを充填するには、一方又は両方の接
合面にスリップを塗布した後、両接合面を合わせる（接
触させるようにする）のがよい。そうすることによって
両波接合物間に介在することとなるスリップ層の厚さは
０．２〜１簡となるのが好ましい。これは厚すぎるとス
リップ乾燥後の取扱い中に割れを生じ易く、また薄すぎ
るとスリップが不均一に塗布される傾向となり、所定の
強度の接合が達成できなくなるからである。
合面にスリップを塗布した後、両接合面を合わせる（接
触させるようにする）のがよい。そうすることによって
両波接合物間に介在することとなるスリップ層の厚さは
０．２〜１簡となるのが好ましい。これは厚すぎるとス
リップ乾燥後の取扱い中に割れを生じ易く、また薄すぎ
るとスリップが不均一に塗布される傾向となり、所定の
強度の接合が達成できなくなるからである。
スリップを塗布して合わせた被接合物を、非酸化性雰囲
気中、１９５０〜２２００℃の温度で焼結することによ
り、一体化した炭化珪素系セラミック接合物が得られる
。
気中、１９５０〜２２００℃の温度で焼結することによ
り、一体化した炭化珪素系セラミック接合物が得られる
。
〈作用〉
接合面間に充填されたスリップ中に含まれている解膠剤
の作用によって、スリップ中のＳｉＣ。
の作用によって、スリップ中のＳｉＣ。
炭素、ホウ素の各粒子の一部が被接合物のそれら粒子間
に拡散浸透し、その状態で焼結されることＫよシ、被接
合物は一体化する。
に拡散浸透し、その状態で焼結されることＫよシ、被接
合物は一体化する。
〈実施例〉
以下に実施例を試験例と併せて掲げ、本発明を更に詳し
く説明する。
く説明する。
実施例
ａ）被接合試料の作製
下記の原料から、まずＡ、 Ｂ二種類の被接合試料（
成形体）を作製した。
成形体）を作製した。
人）β型５ｉＣ（平均粒径ＣＪ、ＳｉＬｍ）
９Ｂ、５ｗｔ％非晶質ホウ素（平均粒径α６μｒｎ）
０．５ｗｔ％カーボンブラック（平均粒径０．
０２μｍ） ｔｏｗｔ％Ｂ）α型５ｉＣ（平均粒
径０．４ μＦＦ！ ） ９８、Ｏｗｔ％非晶質ホ
ウ素（平均粒径０．６μｍ） ｔｏｗｔ％カーボ
ンブラック（平均粒径０．０２μｍ） ｔＯｗｔ
％各試料は、上記原料をプラスチック製ボールミルで、
媒液としてエチルアルコールを用いて４８時間混合し、
乾燥して得た粉末を２００Ｋｚ／ｄ圧で一次成形し、該
−火成形体をゴム袋に密封して水中で５０００ Ｋｇ／
ｃｄｌ圧で静水圧縮成形することにより巾３０■×長さ
１５０■Ｘ厚さ６■の板状試料として作製した。成形体
の嵩密度は、Ａが理論密度の５３％、Ｂが理論密度の５
８％であった。
９Ｂ、５ｗｔ％非晶質ホウ素（平均粒径α６μｒｎ）
０．５ｗｔ％カーボンブラック（平均粒径０．
０２μｍ） ｔｏｗｔ％Ｂ）α型５ｉＣ（平均粒
径０．４ μＦＦ！ ） ９８、Ｏｗｔ％非晶質ホ
ウ素（平均粒径０．６μｍ） ｔｏｗｔ％カーボ
ンブラック（平均粒径０．０２μｍ） ｔＯｗｔ
％各試料は、上記原料をプラスチック製ボールミルで、
媒液としてエチルアルコールを用いて４８時間混合し、
乾燥して得た粉末を２００Ｋｚ／ｄ圧で一次成形し、該
−火成形体をゴム袋に密封して水中で５０００ Ｋｇ／
ｃｄｌ圧で静水圧縮成形することにより巾３０■×長さ
１５０■Ｘ厚さ６■の板状試料として作製した。成形体
の嵩密度は、Ａが理論密度の５３％、Ｂが理論密度の５
８％であった。
また上記の試料Ａ、Ｂ（成形体）を各々アルゴン中、１
５００℃で仮焼結させた試料Ａ、 Ｂ（仮焼結体）も作
製した。
５００℃で仮焼結させた試料Ａ、 Ｂ（仮焼結体）も作
製した。
ｂ）スリップの調製
下記組成でなる３種類のスリップ■、■及び■を常法に
より調製した。なおこれらスリップは上記試料Ａ、
Ｂのそれぞれの原料混合物に解膠剤及び水を加えたもの
である。
より調製した。なおこれらスリップは上記試料Ａ、
Ｂのそれぞれの原料混合物に解膠剤及び水を加えたもの
である。
スリップＩ
媒液：ベンゼン ３０重量
部媒液：水 ６０重量
部スリップ■ 媒液：水 ３０重量部
上記スリップＩ、■及び■の粘性はそれぞれ３９０ｃｐ
、４８０ｃｐ及び３６６ＣＩ）であった。
部媒液：水 ６０重量
部スリップ■ 媒液：水 ３０重量部
上記スリップＩ、■及び■の粘性はそれぞれ３９０ｃｐ
、４８０ｃｐ及び３６６ＣＩ）であった。
Ｃ）接合
を予め使用するスリップの媒液で濡らしてから直ちにス
リップを塗布し、塗−布したスリップを挾むようにして
２枚の板状試料を合わせ、第１図に示すように黒鉛製治
具４に立てかけて配置する。板状試料１，２間のスリッ
プ層６の厚さは約１■となるよう塗布されている。第１
図で示されるように配置した状態で加熱炉に入れ、アル
ゴンガス中、２０５０℃ないし２１００℃の温度で１時
間焼結させることによシ、接合部分が判らないほど一体
化した焼結接合物が得られた。
リップを塗布し、塗−布したスリップを挾むようにして
２枚の板状試料を合わせ、第１図に示すように黒鉛製治
具４に立てかけて配置する。板状試料１，２間のスリッ
プ層６の厚さは約１■となるよう塗布されている。第１
図で示されるように配置した状態で加熱炉に入れ、アル
ゴンガス中、２０５０℃ないし２１００℃の温度で１時
間焼結させることによシ、接合部分が判らないほど一体
化した焼結接合物が得られた。
試験例
上記実施例で得られた、種々の試料、スリップを組合わ
せて焼結接合された様々な接合物の接合強さを試験した
。試験は、第２図に示すような、接合部６を中心にして
切出したテストピース５を用いて行なった。該テストピ
ースの大きさは、縦３ ｗｓ Ｘ横４ ｗ Ｘ高さ５０
■であシ、ＪＩＳ Ｒ１６０１試験法に準じて、上ス
パン１０、下スパン３０雪の４点曲げ強度試験を行なっ
た。
せて焼結接合された様々な接合物の接合強さを試験した
。試験は、第２図に示すような、接合部６を中心にして
切出したテストピース５を用いて行なった。該テストピ
ースの大きさは、縦３ ｗｓ Ｘ横４ ｗ Ｘ高さ５０
■であシ、ＪＩＳ Ｒ１６０１試験法に準じて、上ス
パン１０、下スパン３０雪の４点曲げ強度試験を行なっ
た。
その結果を次表に示す。
表
本試験により、曲げ強度はスリップの種類に依らず、ま
た同一寸法の被接合試料自身の曲げ強度と殆んど変わら
ないことが確かめられた。
た同一寸法の被接合試料自身の曲げ強度と殆んど変わら
ないことが確かめられた。
〈発明の効果〉
以上の説明から明らかなように、本発明の炭化ケイ素系
セラミックスの接合方法によれば、機械加工によシ形状
を整えた成形体ないし仮焼結体から、接合部の強度が非
接合部の強度に匹敵するほど高強度となったセラミック
接合製品を提供できるようになった。従って、例えばガ
スタービン部品のような大型で一体成形困難な複雑構造
の炭化珪素系セラミックス部品を、各部分ごとに成形し
たものを接合して最終形状とすることによって製造する
ことができるようになった。
セラミックスの接合方法によれば、機械加工によシ形状
を整えた成形体ないし仮焼結体から、接合部の強度が非
接合部の強度に匹敵するほど高強度となったセラミック
接合製品を提供できるようになった。従って、例えばガ
スタービン部品のような大型で一体成形困難な複雑構造
の炭化珪素系セラミックス部品を、各部分ごとに成形し
たものを接合して最終形状とすることによって製造する
ことができるようになった。
また小部分ごとに分けて製造できるため、各部分の信頓
性が大型一体成形品より格段と高まったセラミックス製
品を得ることができるようになった。
性が大型一体成形品より格段と高まったセラミックス製
品を得ることができるようになった。
更に、金属等の他の接合材を用いる繁雑な接合方法に代
えて、より簡便で強力に接合できる本発明方法を適用す
ることができるようになったため炭化珪素系セラミック
ス接合製品を低コストで提供できるようになった。
えて、より簡便で強力に接合できる本発明方法を適用す
ることができるようになったため炭化珪素系セラミック
ス接合製品を低コストで提供できるようになった。
第１図は本発明の炭化娃紮系セラミックスの接合方法の
一実施例に係る、治具に配置された被接合物を示す斜視
図、 第２図は一実施例によシ接合されたセラミックスから切
り出されたテストピースを示す斜視図である。 図中： １、２−−−・・試料（成形体）３・・・−・・・スリ
ップ層特許出願人 トヨタ自動車株式会社
一実施例に係る、治具に配置された被接合物を示す斜視
図、 第２図は一実施例によシ接合されたセラミックスから切
り出されたテストピースを示す斜視図である。 図中： １、２−−−・・試料（成形体）３・・・−・・・スリ
ップ層特許出願人 トヨタ自動車株式会社
Claims (3)
- （１）ホウ素と炭素とを焼結助剤として加えた炭化珪素
系粉末で圧縮成形体又は仮焼結体を製造し、それらの接
合面間に、上記焼結助剤、炭化珪素系粉末、解膠剤及び
媒液から成るスリップを充填してから焼結させることを
特徴とする炭化珪素系セラミックスの接合方法。 - （２）媒液が水で、解膠剤がジエチルアミンとポリカル
ボン酸である特許請求の範囲第１項記載の方法。 - （３）媒液がベンゼンで、解膠剤が有機リン酸エステル
塩とポリオキシアルキルアミンとポリカルボン酸塩であ
る特許請求の範囲第１項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62292912A JP2508157B2 (ja) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | 炭化珪素系セラミックスの接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62292912A JP2508157B2 (ja) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | 炭化珪素系セラミックスの接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01133986A true JPH01133986A (ja) | 1989-05-26 |
| JP2508157B2 JP2508157B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=17788007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62292912A Expired - Lifetime JP2508157B2 (ja) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | 炭化珪素系セラミックスの接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2508157B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100379743B1 (ko) * | 2000-06-12 | 2003-04-11 | (주)글로벌코센테크 | 다공성 탄화규소체의 접합방법 |
| KR20180103509A (ko) * | 2017-03-10 | 2018-09-19 | 서울시립대학교 산학협력단 | 잔류응력이 없는 탄화규소 접합체 및 그 제조방법 |
| CN114478043A (zh) * | 2022-01-12 | 2022-05-13 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种基于液相烧结的碳化硅陶瓷的连接方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6054984A (ja) * | 1983-09-07 | 1985-03-29 | 日立化成工業株式会社 | 炭化珪素焼結体の製造方法 |
-
1987
- 1987-11-19 JP JP62292912A patent/JP2508157B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6054984A (ja) * | 1983-09-07 | 1985-03-29 | 日立化成工業株式会社 | 炭化珪素焼結体の製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100379743B1 (ko) * | 2000-06-12 | 2003-04-11 | (주)글로벌코센테크 | 다공성 탄화규소체의 접합방법 |
| KR20180103509A (ko) * | 2017-03-10 | 2018-09-19 | 서울시립대학교 산학협력단 | 잔류응력이 없는 탄화규소 접합체 및 그 제조방법 |
| CN114478043A (zh) * | 2022-01-12 | 2022-05-13 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种基于液相烧结的碳化硅陶瓷的连接方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2508157B2 (ja) | 1996-06-19 |
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