JPH0274572A - 炭化珪素焼結体の接合方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は二基上の炭化珪素焼結体を接触させて加熱接合
する方法に関するものである。

（従来の技術） 従来、炭化珪素からなる二基上の焼結体を接合する方法
として、（１）反応焼結を利用した炭化珪素の接合法（
特開昭６１−１３２５６２号公報、特開昭６２−１９７
３６１号公報）　、（２）加圧焼結による炭化珪素の拡
散接合法（特開昭６２−４１７７７号公報）が知られて
いる。

このうち、反応焼結を利用した接合法においては、複雑
形状や大物の成形が可能となるとともに、高い接合強度
を得ることができる。また、加圧焼結を利用した接合法
においては、接合の均質化を達成することができる。

（発明が解決しようとする課Ｂ） しかしながら、上述した従来の接合法のうち、反応焼結
を利用した接合法では、接合部にＳｉが残留するので高
温特性が悪化するとともに、場合によっては接合時に圧
力が必要な問題があった。

また、加圧焼結を利用した接合法では、高い圧力が必要
であるとともに気孔が残存し易く、その結果接合が困難
となる問題があった。

本発明の目的は上述した課題を解消して、高温で安定か
つ高強度の炭化珪素接合体を、高い圧力を必要とせず、
かつ確実安定に得ることができる炭化珪素焼結体の接合
方法を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の炭化珪素焼結体の接合方法は、二基上の炭化珪
素焼結体を接触させて加熱接合する方法において、３Ｃ
，２１１ポリタイプのうち少なくとも一種類からなるＳ
ｉＣ粒子と、６１（、旧１．１５Ｒポリタイプのうち少
なくとも一種類からなるＳｉＣ粒子とが、接触界面にお
いて接触部分を有するよう炭化珪素焼結体を接触させた
俊、１７００〜２１００℃の温度で加熱することを特徴
とするものである。

（作　用） 上述した構成において、３Ｃ，２Ｈポリタイプのうち少
なくとも一種類からなるＳｉＣ粒子（低温型ＳｉＣ粒子
）と、６Ｈ，４Ｈ，１５Ｒポリタイプのうち少なくとも
一種類からなるＳｉＣ粒子（高温型ＳｉＣ粒子）とが、
接触界面において接触部分を有するよう接触させた後、
所定温度で加熱することにより、高温で安定で高強度の
炭化珪素接合体を得ることができる。

接触界面において、高温型ＳｉＣ粒子と低温型ＳｉＣ粒
子の接触部での接触割合は、５０％以上であるとより好
ましい高温強度を得ることができるため好ましい。

そのためには、接合すべき焼結体中の各ＳｉＣ粒子の割
合から高温型ＳｉＣ粒子と低温型ＳｉＣ粒子の接触する
割合を予じめ確率的に計算し、接触する割合の高い状態
で接触させることが好ましい。

高温型ＳｉＣ粒子と低温型ＳｉＣ粒子の接触する割合の
確率的計算は次のように行う。すなわち、（焼結体へで
の高温型ＳｉＣ結晶量（ｖｏｌＺ）Ｘ焼結体Ｂでの低温
型ＳｉＣ結晶ｆｉｉ（ｖｏｌＺ　）　）と（焼結体Ａで
の低温型ＳｉＣ結晶Ｍ（νＯ１χ）×焼結体Ｂでの高温
型ＳｉＣ結晶１（ｖｏｌＺ））の和で表わす。

上述したように接触させた状態で１７００〜２１００゛
Ｃの温度で加熱すると、高温型ＳｉＣ粒子は接触してい
る低温型ＳｉＣ粒子を取り込んで粒子成長し、この際物
質移動が生じ緻密化して接合する。すなわち、１７００
〜２１００℃以外の温度では良好な接合限度を有する接
合体が得られないため、加熱温度を１７００〜２１００
℃と限定した。

（実施例） 以下、実際の例について説明する。

３Ｃ，２Ｈポリタイプのうち少なくとも一種類からなる
ＳｉＣ粉末（低温型ＳｉＣ粉末）と６Ｈ，４Ｈ，１５Ｒ
ポリタイプのうち少なくとも一種類からなるＳｉＣ粉末
（高温型ＳｉＣ粉末）を調合して焼成し、その後１１１
Ｐ処理して得られた炭化珪素焼結体を用い接合を行った
。これら炭化珪素焼結体中の低温型ＳｉＣ結晶量と高温
型ＳｉＣ結晶量は第１表に示す如くである。また接触界
面において、高温型ＳｉＣ粒子と低温型ＳｉＣ粒子の接
触部での接触面積割合は各炭化珪素焼結体中の高温型Ｓ
ｉＣ結晶量と低温型ＳｉＣ結晶量とから前述した計算法
を用い求めた。

接合しようとする炭化珪素焼結体の接合面は平面研削盤
および高速ラップ盤を用いて加工、平滑にした。これら
接合しようとする炭化珪素焼結体の面粗度および平坦度
は、面粗度がＲ，＝０．１　μｍ以下、平坦度が０．２
μｍ以下になるようにすると好ましい。

炭化珪素焼結体を接合するには、第１表に示す温度で加
熱するとともに、接合しようとする炭化珪素焼結体同志
が大幅な位置ずれを起こさないよう治具を用いて実施し
た。また、接合時に圧力を加えず試料の自重のみとする
とともに、熱処理の雰囲気は真空又は不活性中とした。

さらにまた、保持時間は接合しようとする炭化珪素焼結
体の接合面の大きさ、さらに炭化珪素焼結体自体の大き
さおよび熱処理温度に依存し、その都度変化させた。第
１表に本発明範囲内の実施例および本発明範囲外の比較
例の結果を示す。

第１表において、接合面への超音波探傷試験は、接合体
寸法３８　ｘ３６ｘ　６ｍｍ、プローブ周波数２５ＭＨ
ｚ、プローブ径０．２５“、焦点距離４“の条件で接合
面へ対して実施して、欠陥の有無を判別した。

また、接合強度は、ＪＩＳ　Ｒ１６０１に準じ、接合面
が内側スパン間のほぼ中央、垂直に位置するようにして
測定した。第１表に示すように、接合体の室温での接合
強度は接合に用いた炭化珪素焼結体自体の四点曲げ強度
６５０〜７５０ＭＰａに匹敵する値が得られた。また１
４００℃での接合強度は室温での接合強度に比べて約１
０χ程度低下するのみで良好な高温強度を有した。ここ
で、表欄中に「−」で示しているものは、接合後の取り
扱い（機械加工を含む）では（離したものであり、接合
強度が非常に低いものである。さらに、第１表中実施例
４においては、接合後１９００℃、アルゴン雰囲気中、
２０００ａ　ｔｍの条件で）ＩＩＰ処理したものである
。

第１表の結果から、本発明範囲内の条件で接合を実施し
て得られた接合体は、比較例の接合体と比較して良好な
接合状態を存し、かつ十分な接合強度を有していた。し
かし、比較例３の熱処理温度１６００℃ではβ相からα
相への相転移が十分でなく、接合状態は不良であった。

また、比較例４の熱処理温度２２００℃では接合する焼
結体中に異常粒成長が生じるため、接合は良好であるが
接合する焼結体自体の強度が低下した。

さらにまた、第１表の結果から、接触界面において、高
温型ＳｉＣ粒子と低温型ＳｉＣ粒子の接触部での接触面
積割合が大きい程、炭化珪素焼結体の接合が良好である
。このことから、一方が高温型ＳｉＣ粒子、他方が低温
型ＳｉＣ粒子のみからなる炭化珪素焼結体の接合が一番
良好であるのは明らかである。また、高温型ＳｉＣ粒子
を主相とする炭化珪素焼結体同志の接合においては、低
温型ＳｉＣ粒子を主相とする炭化珪素焼結体を間に介在
させる。

逆に、低温型ＳｉＣ粒子を主相とする炭化珪素焼結体同
志の接合においては、高温型ＳｉＣ粒子を主相とする炭
化珪素焼結体を間に介在させることにより接触界面にお
いて、高温型ＳｉＣ粒子と低温型ＳｉＣ粒子の接触部で
の接触面積割合が５０％以下と低い場合でも良好な接合
強度を存する接合体を得ることができる。

（発明の効果） 以上の説明から、本発明の炭化珪素焼結体の接合方法に
よれば、３Ｃ，２＋１ポリタイプのうち少なくとも一種
類からなるＳｉＣ粒子と６Ｈ，４１Ｌ　１５Ｒポリタイ
プのうち少なくとも一種類からなるＳｉＣ粒子とを、接
触界面において接触部分を有するよう接触させた後、所
定温度で加熱することにより、高温で安定で高強度の炭
化珪素接合体を得ることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、二以上の炭化珪素焼結体を接触させて加熱接合する
   方法において、３Ｃ、２Ｈポリタイプのうち少なくとも
   一種類からなるＳｉＣ粒子と、６Ｈ、４Ｈ、１５Ｒポリ
   タイプのうち少なくとも一種類からなるＳｉＣ粒子とが
   、接触界面において接触部分を有するよう炭化珪素焼結
   体を接触させた後、１７００〜２１００℃の温度で加熱
   することを特徴とする炭化珪素焼結体の接合方法。 ２、３Ｃ、２Ｈポリタイプのうち少なくとも一種類から
   なるＳｉＣ粒子と、６Ｈ、４Ｈ、１５Ｒポリタイプのう
   ち少なくとも一種類からなるＳｉＣ粒子との接触部の割
   合が、全体の接触界面の５０％以上であることを特徴と
   する請求項１記載の炭化珪素焼結体の接合方法。