JPH0383870A - 金属Ｓｉ含有炭化ケイ素セラミックスの電気接合方法 - Google Patents
金属Ｓｉ含有炭化ケイ素セラミックスの電気接合方法Info
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- JPH0383870A JPH0383870A JP21953689A JP21953689A JPH0383870A JP H0383870 A JPH0383870 A JP H0383870A JP 21953689 A JP21953689 A JP 21953689A JP 21953689 A JP21953689 A JP 21953689A JP H0383870 A JPH0383870 A JP H0383870A
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- Ceramic Products (AREA)
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、セラミックス部材同士またはセラミックス部
材と金属部材との接合に際して、これらの部材間の突合
せ部を局部加熱する電気接合方法に関するものである。
材と金属部材との接合に際して、これらの部材間の突合
せ部を局部加熱する電気接合方法に関するものである。
〈従来技術と発明が解決しようとする問題点〉例えば、
セラミックスと金属とを接合する場合、従来は第３図に
示すように、導電性セラミックス部材１ａと金属部材２
とを、導電性接合剤４を介在させて突合せ、これらを図
示しない電源装置に接続きれた２つの電極５ａ、５ｂが
挾むように、突合せ面方向に加圧しつつ対向配置される
。接合時は、突合せ面に垂直方向の電流を流して、導電
性セラミックス部材１ａで発生するジュール熱によって
、接合剤４を溶融させてセラミックスと金属とを接合し
ている。
セラミックスと金属とを接合する場合、従来は第３図に
示すように、導電性セラミックス部材１ａと金属部材２
とを、導電性接合剤４を介在させて突合せ、これらを図
示しない電源装置に接続きれた２つの電極５ａ、５ｂが
挾むように、突合せ面方向に加圧しつつ対向配置される
。接合時は、突合せ面に垂直方向の電流を流して、導電
性セラミックス部材１ａで発生するジュール熱によって
、接合剤４を溶融させてセラミックスと金属とを接合し
ている。
しかし、この場合及び導電性セラミックス同士を上記の
ように接合する場合においても、導電性セラミックス部
材１ａ（、ｌｂ）全体が−様なジュール熱を発生し加熱
されるために、特にセラミックス部材が長尺の場合、電
極５ａ。５ｂが突合せ部から離れることになり、突合せ
部のみを集中的に所望の接合温度に効率よく加熱させる
ことができないために、電力消費の点で無駄が多い。
ように接合する場合においても、導電性セラミックス部
材１ａ（、ｌｂ）全体が−様なジュール熱を発生し加熱
されるために、特にセラミックス部材が長尺の場合、電
極５ａ。５ｂが突合せ部から離れることになり、突合せ
部のみを集中的に所望の接合温度に効率よく加熱させる
ことができないために、電力消費の点で無駄が多い。
また、接合温度が高い場合、セラミックス部材の中央部
では当然それ以上にもなり、セラミックスの分解が発生
し始めて、劣化がセラミックス部材全体に及ぶ虞れが生
じる。
では当然それ以上にもなり、セラミックスの分解が発生
し始めて、劣化がセラミックス部材全体に及ぶ虞れが生
じる。
そこで、電極５ａ、５ｂを突合せ部の近傍に配設するこ
とによって、突合せ部を効率よく加熱きせることができ
るが、電極５ａ、５ｂへの熱伝導による熱放散のために
、所望の接合温度に加熱するのに多くの電力を必要とす
る。また、接合温度が高い場合は、電極が溶損して、安
定した通電ができなくなる問題が生じる。
とによって、突合せ部を効率よく加熱きせることができ
るが、電極５ａ、５ｂへの熱伝導による熱放散のために
、所望の接合温度に加熱するのに多くの電力を必要とす
る。また、接合温度が高い場合は、電極が溶損して、安
定した通電ができなくなる問題が生じる。
く問題点を岬決するための手段〉
上記の問題点を解決するために、本発明においては、金
属Ｓｉ含有炭化ケイ素セラミックス部材間または金属Ｓ
１含有炭化ケイ素セラミックス部材と金属部材との間に
導電性接合剤を介在させて突合せ、これらの部材間に電
流を通じることによるジュール熱によって、接合剤を溶
融させて接合する金属Ｓｉ含有炭化ケイ素セラミックス
の電気接合方法において、セラミックス部材の少な（と
も一方の突合せ面を、予め金属ｓｉを除去し多孔質にす
ることによって高抵抗化した改質層を形成するように表
面処理した後に、部材間に電流を通じることによって、
改質層により多く生じるジュール熱により突合せ部をよ
り高温に加熱して、接合剤を溶融させ、改質層の一部ま
たは全部に、溶融した接合剤を充填して接合することを
特徴としている。
属Ｓｉ含有炭化ケイ素セラミックス部材間または金属Ｓ
１含有炭化ケイ素セラミックス部材と金属部材との間に
導電性接合剤を介在させて突合せ、これらの部材間に電
流を通じることによるジュール熱によって、接合剤を溶
融させて接合する金属Ｓｉ含有炭化ケイ素セラミックス
の電気接合方法において、セラミックス部材の少な（と
も一方の突合せ面を、予め金属ｓｉを除去し多孔質にす
ることによって高抵抗化した改質層を形成するように表
面処理した後に、部材間に電流を通じることによって、
改質層により多く生じるジュール熱により突合せ部をよ
り高温に加熱して、接合剤を溶融させ、改質層の一部ま
たは全部に、溶融した接合剤を充填して接合することを
特徴としている。
く作 用〉
以上のような方法とすることにより、金属Ｓｉ含有炭化
ケイ素セラミックス部材の突合せ部近傍の改質層の抵抗
率が他よりも大きくなるので、部材間に電流を通じるこ
とによるジュール熱を上記の突合せ部近傍により多く発
生させることができ、突合せ部がより高温に加熱される
。
ケイ素セラミックス部材の突合せ部近傍の改質層の抵抗
率が他よりも大きくなるので、部材間に電流を通じるこ
とによるジュール熱を上記の突合せ部近傍により多く発
生させることができ、突合せ部がより高温に加熱される
。
（実施例〉
第１図（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ本発明の第１の実施
例における接合前の表面処理状態及び接合前の突合せ状
態を示す概略断面図であって、角柱状の金属Ｓｉ含有炭
化ケイ素セラミックス部材同士を接合する場合を示して
いる。まず、接合させる前に、第１図（Ａ）に示すよう
に、金属Ｓ１を２０％含有するセラミックス部材１ｍ、
１ｂ（１０ｖａｎ Ｘ １０ａ＋ｍ Ｘ ２０關）間の
突合せ面を、予めフッ酸系エツチング液により、金属Ｓ
ｉを除去し多孔質にすることによって高抵抗化する改質
層３ａ、３ｂを、約１〜２１■形成するように表面処理
した後、水洗して乾燥させる。表面処理としては、上記
のフッ酸などの酸処理の他、カセイソーダなどのアルカ
リ処理、真空熱処理方法があり、また改質層の厚みは接
合部材の寸法、形状、接合剤の１１１゜接合温度などに
より、最適値を選ぶ、必要があるが、５１−以下が好ま
しい。
例における接合前の表面処理状態及び接合前の突合せ状
態を示す概略断面図であって、角柱状の金属Ｓｉ含有炭
化ケイ素セラミックス部材同士を接合する場合を示して
いる。まず、接合させる前に、第１図（Ａ）に示すよう
に、金属Ｓ１を２０％含有するセラミックス部材１ｍ、
１ｂ（１０ｖａｎ Ｘ １０ａ＋ｍ Ｘ ２０關）間の
突合せ面を、予めフッ酸系エツチング液により、金属Ｓ
ｉを除去し多孔質にすることによって高抵抗化する改質
層３ａ、３ｂを、約１〜２１■形成するように表面処理
した後、水洗して乾燥させる。表面処理としては、上記
のフッ酸などの酸処理の他、カセイソーダなどのアルカ
リ処理、真空熱処理方法があり、また改質層の厚みは接
合部材の寸法、形状、接合剤の１１１゜接合温度などに
より、最適値を選ぶ、必要があるが、５１−以下が好ま
しい。
つぎに、第１図（Ｂ）に示すように、セラミックス部材
１ａ、ｌｂの処理面にｓｉ、ｓｉｃ、ｃ。
１ａ、ｌｂの処理面にｓｉ、ｓｉｃ、ｃ。
バインダーからなるペースト状の導電性接合剤４を塗布
し、これらを突合せて約５０ｋｇ／ｃｄの圧力Ｐを加え
て固定した。接合剤としては、Ｓｉ、Ｔｉ。
し、これらを突合せて約５０ｋｇ／ｃｄの圧力Ｐを加え
て固定した。接合剤としては、Ｓｉ、Ｔｉ。
Ｚｒ、Ｎｉ、Ｇｅなどの活性金属、ＳｉＣ，ＺｒＣなと
の炭化物、ＭｏＳｉなどのケイ化物及びカーボンなどを
単独または混合物として使用できる。
の炭化物、ＭｏＳｉなどのケイ化物及びカーボンなどを
単独または混合物として使用できる。
その後、接合雰囲気をＡｒガスとし、セラミックス部材
１ａ、ｌｂの端部にそれぞれ当接した電極５ａ、５ｂ間
に電圧を印加すると、セラミックス部材１ａ、ｌｂ間に
流れる電流によって、セラミックス部材１ａ、改質層３
ａ、接合剤４．改質層３ｂ、セラミックス部材１ｂにそ
れぞれの抵抗率に応じたジュール熱が発生する。ところ
で、セラミックス部材１ａ、ｌｂの突合せ部近傍の改質
層３ａ、３ｂの抵抗率が他よりも大きいために、この部
分が集中的により高温に加熱され、突合せ部を約１４５
０℃、１０分間保持する間に、溶融した接合剤４が多孔
質化したセラミックス部材の孔の部分に充填され、その
後は室温まで冷却し接合を完了した。接合部を光学顕微
鏡で観察した結果、改質層の孔は接合剤により充填され
ており、良好な接合層が形成されていることがわかった
。また、接合強度は常温曲げ試験で約２０ｋｇ ／ ｗ
ａ ２以上であった。
１ａ、ｌｂの端部にそれぞれ当接した電極５ａ、５ｂ間
に電圧を印加すると、セラミックス部材１ａ、ｌｂ間に
流れる電流によって、セラミックス部材１ａ、改質層３
ａ、接合剤４．改質層３ｂ、セラミックス部材１ｂにそ
れぞれの抵抗率に応じたジュール熱が発生する。ところ
で、セラミックス部材１ａ、ｌｂの突合せ部近傍の改質
層３ａ、３ｂの抵抗率が他よりも大きいために、この部
分が集中的により高温に加熱され、突合せ部を約１４５
０℃、１０分間保持する間に、溶融した接合剤４が多孔
質化したセラミックス部材の孔の部分に充填され、その
後は室温まで冷却し接合を完了した。接合部を光学顕微
鏡で観察した結果、改質層の孔は接合剤により充填され
ており、良好な接合層が形成されていることがわかった
。また、接合強度は常温曲げ試験で約２０ｋｇ ／ ｗ
ａ ２以上であった。
第２図は本発明の第２の実施例における接合前の突合せ
状態を示す概略断面図であって、共に同寸の角柱状の金
属Ｓ五含有炭化ケイ素セラミックス部材と金属部材とを
接合する場合を示している。
状態を示す概略断面図であって、共に同寸の角柱状の金
属Ｓ五含有炭化ケイ素セラミックス部材と金属部材とを
接合する場合を示している。
まず、接合させる前に第１図（Ａ）に示すように、金属
Ｓｉを２０％含有するセラミックス部材１ａ（１０關Ｘ
１０ｍｍ Ｘ ２０ｍｍ）の突合せ面を、予めフッ酸
系エツチング液により、金属Ｓｉを除去した改質層３ａ
を約１〜２−１形成するように表面処理した後、水洗し
て乾燥させる。
Ｓｉを２０％含有するセラミックス部材１ａ（１０關Ｘ
１０ｍｍ Ｘ ２０ｍｍ）の突合せ面を、予めフッ酸
系エツチング液により、金属Ｓｉを除去した改質層３ａ
を約１〜２−１形成するように表面処理した後、水洗し
て乾燥させる。
つぎに、セラミックス部材１ａの処理面と金属部材２例
えば鋼との間に、活性金属ろう材の導電性接合剤４を挿
入し、これらを突合せて約５０−／Ｃ−の圧力Ｐを加え
て固定した。
えば鋼との間に、活性金属ろう材の導電性接合剤４を挿
入し、これらを突合せて約５０−／Ｃ−の圧力Ｐを加え
て固定した。
その後、接合雰囲気をＡｒガスとし、セラミックス部材
１ａ及び金属部材２の端部にそれぞれ当接した電極５ａ
、５ｂ間に電圧を印加すると、セラミックス部材１ａと
金属部材２との間に流れる電流によって、セラミックス
部材１ａ、改質層３ａ、接合剤４．金属部材２にそれぞ
れの抵抗率に応じたジュール熱が発生する。ところで、
セラミックス部材１ａの突合せ部近傍の改質層３ａの抵
抗率が他よりも大きいために、この部分がより高温に加
熱され、突合せ部を約１０００℃、１ｏ分間保持する間
に、溶融した接合剤４が多孔質化したセラミックス部材
の孔の部分に充填され、その後は室温まで冷却し接合を
完了した。接合部を光学顕微鏡で観察した結果、改質層
の孔は接合剤により充填されており、良好な接合層が形
成きれていることがわかった。また、接合強度は常温曲
げ試験で約１０ｋｇ／ａｍ２以上であった。
１ａ及び金属部材２の端部にそれぞれ当接した電極５ａ
、５ｂ間に電圧を印加すると、セラミックス部材１ａと
金属部材２との間に流れる電流によって、セラミックス
部材１ａ、改質層３ａ、接合剤４．金属部材２にそれぞ
れの抵抗率に応じたジュール熱が発生する。ところで、
セラミックス部材１ａの突合せ部近傍の改質層３ａの抵
抗率が他よりも大きいために、この部分がより高温に加
熱され、突合せ部を約１０００℃、１ｏ分間保持する間
に、溶融した接合剤４が多孔質化したセラミックス部材
の孔の部分に充填され、その後は室温まで冷却し接合を
完了した。接合部を光学顕微鏡で観察した結果、改質層
の孔は接合剤により充填されており、良好な接合層が形
成きれていることがわかった。また、接合強度は常温曲
げ試験で約１０ｋｇ／ａｍ２以上であった。
なお、応力緩和の目的で、上記の導電性接合剤４と金属
部材２との間に、セラミックス部材及び金属部材の熱膨
張率の中間的な値を有する材料、またはＣｕ、Ｎｉなど
の軟金属を銀ろうを介して挿入することにより、さらに
強度を高めることができる。
部材２との間に、セラミックス部材及び金属部材の熱膨
張率の中間的な値を有する材料、またはＣｕ、Ｎｉなど
の軟金属を銀ろうを介して挿入することにより、さらに
強度を高めることができる。
〈発明の効果〉
以上のように、本発明によれば、接合に際しての突合せ
部をジュール熱により効果的に加熱させたので、特にセ
ラミックス部材が長尺の場合、より短時間接合が可能と
なり、また電力消費に伴うランニングコストの低減が図
られ、さらに特殊な電極材料を考慮しなくてもよく、通
常使用される材料でよいので、コスト面で有利である。
部をジュール熱により効果的に加熱させたので、特にセ
ラミックス部材が長尺の場合、より短時間接合が可能と
なり、また電力消費に伴うランニングコストの低減が図
られ、さらに特殊な電極材料を考慮しなくてもよく、通
常使用される材料でよいので、コスト面で有利である。
また、接合温度が高い場合、セラミックス部材の劣化が
全体に及ぶことを防止できる。
全体に及ぶことを防止できる。
第１図（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ本発明の第１の実施
例における接合前の表面処理状態及び接合前の突合せ状
態を示す概略断面図である。 １２図は、本発明の第２の実施例における接合前の突合
せ状態を示す概略断面図である。 第３図は従来方法における接合前の突合せ状態を示す概
略断面図である。 ｌａ、ｌｂ・・・金属Ｓｉ含有炭化ケイ素セラミックス
部材、 ２・・・金属部材、 ３ａ。 ｂ・・・改質層、 ４・・・導電性接合剤、 ５ ａ。 ｂ・・・電極。 代理°人
例における接合前の表面処理状態及び接合前の突合せ状
態を示す概略断面図である。 １２図は、本発明の第２の実施例における接合前の突合
せ状態を示す概略断面図である。 第３図は従来方法における接合前の突合せ状態を示す概
略断面図である。 ｌａ、ｌｂ・・・金属Ｓｉ含有炭化ケイ素セラミックス
部材、 ２・・・金属部材、 ３ａ。 ｂ・・・改質層、 ４・・・導電性接合剤、 ５ ａ。 ｂ・・・電極。 代理°人
Claims (1)
- 金属Ｓｉ含有炭化ケイ素セラミックス部材間または金
属Ｓｉ含有炭化ケイ素セラミックス部材と金属部材との
間に導電性接合剤を介在させて突合せ、前記部材間に電
流を通じることによるジュール熱によって、前記接合剤
を溶融させて接合する金属Ｓｉ含有炭化ケイ素セラミッ
クスの電気接合方法において、前記セラミックス部材の
少なくとも一方の突合せ面を、予め金属Ｓｉを除去し多
孔質にすることによって高抵抗化した改質層を形成する
ように表面処理した後に、前記部材間に電流を通じるこ
とによって、前記改質層により多く生じるジュール熱に
より前記突合せ部をより高温に加熱して、前記接合剤を
溶融させ、前記改質層の一部または全部に、溶融した前
記接合剤を充填して接合する金属Ｓｉ含有炭化ケイ素セ
ラミックスの電気接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21953689A JPH0383870A (ja) | 1989-08-25 | 1989-08-25 | 金属Ｓｉ含有炭化ケイ素セラミックスの電気接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21953689A JPH0383870A (ja) | 1989-08-25 | 1989-08-25 | 金属Ｓｉ含有炭化ケイ素セラミックスの電気接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0383870A true JPH0383870A (ja) | 1991-04-09 |
Family
ID=16737025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21953689A Pending JPH0383870A (ja) | 1989-08-25 | 1989-08-25 | 金属Ｓｉ含有炭化ケイ素セラミックスの電気接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0383870A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0664974A (ja) * | 1992-08-17 | 1994-03-08 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | セラミックス部材の接合方法 |
| KR100379743B1 (ko) * | 2000-06-12 | 2003-04-11 | (주)글로벌코센테크 | 다공성 탄화규소체의 접합방법 |
| US7235506B2 (en) | 2002-06-18 | 2007-06-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Silicon carbide matrix composite material, process for producing the same and process for producing part of silicon carbide matrix composite material |
| KR100919271B1 (ko) * | 2006-09-28 | 2009-09-30 | 코바렌트 마테리얼 가부시키가이샤 | ＳｉＣ 다공체와 ＳｉＣ－Ｓｉ 복합체의 접합 방법 |
-
1989
- 1989-08-25 JP JP21953689A patent/JPH0383870A/ja active Pending
Cited By (5)
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