JPH05254947A - セラミツクスの接合方法 - Google Patents
セラミツクスの接合方法Info
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- JPH05254947A JPH05254947A JP8957392A JP8957392A JPH05254947A JP H05254947 A JPH05254947 A JP H05254947A JP 8957392 A JP8957392 A JP 8957392A JP 8957392 A JP8957392 A JP 8957392A JP H05254947 A JPH05254947 A JP H05254947A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 セラミツクス成形体同士の接合しようとする
表面（接合面）を湿潤化し、湿潤状態の接合面に、セラ
ミツクス成形体と同じ組成の粉末とバインダを含有する
スラリーを塗布して接合面同士を密着させ、乾燥した
後、冷間静水加圧プレス処理に付し、ついで焼結処理す
る。 【効果】 焼成品は、母材部分と接合部分の組成的な不
連続性もなく、一体成形体の焼成品と同等の均質性を有
し、構造部材としての信頼性にすぐれている。焼成品同
士を接合する方法と異なり、焼成処理は一回で済み、工
程が簡素でコスト的にも有利である。
表面（接合面）を湿潤化し、湿潤状態の接合面に、セラ
ミツクス成形体と同じ組成の粉末とバインダを含有する
スラリーを塗布して接合面同士を密着させ、乾燥した
後、冷間静水加圧プレス処理に付し、ついで焼結処理す
る。 【効果】 焼成品は、母材部分と接合部分の組成的な不
連続性もなく、一体成形体の焼成品と同等の均質性を有
し、構造部材としての信頼性にすぐれている。焼成品同
士を接合する方法と異なり、焼成処理は一回で済み、工
程が簡素でコスト的にも有利である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミツクスの接合方
法に関する。
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近時、耐熱性、耐食性、耐摩耗性等が要
求される装置・機器の構成部材としてセラミツクスの応
用が種々試みられている。その部材には複雑形状を有す
るものも多いが、部材に要求される形状・寸法精度等の
点から、これを一体品として製造することは多くの場合
困難である。そこで、形状の複雑な部材を製造する方法
として、それを複数の部分に分割して単純な形状を有す
るパーツを製作し、これらを組合せて接合することによ
り所定の形状を有する部材に仕上げる方法が提案されて
いる。
求される装置・機器の構成部材としてセラミツクスの応
用が種々試みられている。その部材には複雑形状を有す
るものも多いが、部材に要求される形状・寸法精度等の
点から、これを一体品として製造することは多くの場合
困難である。そこで、形状の複雑な部材を製造する方法
として、それを複数の部分に分割して単純な形状を有す
るパーツを製作し、これらを組合せて接合することによ
り所定の形状を有する部材に仕上げる方法が提案されて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
接合方法は、接着剤として、Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＯ2 ，Ｍ
ｇＯ，ＣａＯ等、あるいはＬａ2 Ｏ3 ，Ｙ2 Ｏ3 ，Ａｌ
2 Ｏ3 ，ＳｉＯ2 等を構成成分とする多元系の低共融点
組成物を使用し、これを焼成品として製作されたパーツ
の表面に塗布したうえ、あらためて焼成処理を施して接
合を生じさせるものであり、従つて得られる接合体（所
望形状を有するセラミツクス製品）は、その接合部の強
度や耐食性が、母材のそれよりも低く、また接合部と母
材部との熱膨張係数が異なることにより実使用時に熱歪
みやクラツクを生じ易い等の問題があり、構造部材とし
ての信頼性に乏しい。
接合方法は、接着剤として、Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＯ2 ，Ｍ
ｇＯ，ＣａＯ等、あるいはＬａ2 Ｏ3 ，Ｙ2 Ｏ3 ，Ａｌ
2 Ｏ3 ，ＳｉＯ2 等を構成成分とする多元系の低共融点
組成物を使用し、これを焼成品として製作されたパーツ
の表面に塗布したうえ、あらためて焼成処理を施して接
合を生じさせるものであり、従つて得られる接合体（所
望形状を有するセラミツクス製品）は、その接合部の強
度や耐食性が、母材のそれよりも低く、また接合部と母
材部との熱膨張係数が異なることにより実使用時に熱歪
みやクラツクを生じ易い等の問題があり、構造部材とし
ての信頼性に乏しい。
【０００４】しかも、その接合方法では、接合しようと
する焼成品（パーツ）を製作するための焼成工程と、そ
れらを接合するための焼成工程とを必要とするため、工
程の煩瑣を免れない。また焼成処理を反復することは、
焼結体の結晶粒成長（組織の粗大化）と、それに伴う製
品品質の劣化（強度、靱性等の低下）を生じる原因とも
なる。そこで本発明は、接合部に母材と実質的に同一の
材料特性を付与することができ、かつ焼成工程の反復実
施を必要としない新規接合方法を提供しようとするもの
である。
する焼成品（パーツ）を製作するための焼成工程と、そ
れらを接合するための焼成工程とを必要とするため、工
程の煩瑣を免れない。また焼成処理を反復することは、
焼結体の結晶粒成長（組織の粗大化）と、それに伴う製
品品質の劣化（強度、靱性等の低下）を生じる原因とも
なる。そこで本発明は、接合部に母材と実質的に同一の
材料特性を付与することができ、かつ焼成工程の反復実
施を必要としない新規接合方法を提供しようとするもの
である。
【０００５】
【課題を解決するための手段および作用】本発明のセラ
ミツクスの接合方法は、セラミツクス成形体同士の接合
しようとする表面（以下、「接合面」）を、バインダの
水溶液等と接触させて湿潤化し、湿潤状態の接合面に、
上記セラミツクス成形体の構成粉末と同じ組成の粉末と
バインダを含有するスラリーを塗布して接合面同士を密
着させ、乾燥した後、冷間静水加圧プレス処理に付し、
ついで焼結処理することを特徴としている。
ミツクスの接合方法は、セラミツクス成形体同士の接合
しようとする表面（以下、「接合面」）を、バインダの
水溶液等と接触させて湿潤化し、湿潤状態の接合面に、
上記セラミツクス成形体の構成粉末と同じ組成の粉末と
バインダを含有するスラリーを塗布して接合面同士を密
着させ、乾燥した後、冷間静水加圧プレス処理に付し、
ついで焼結処理することを特徴としている。
【０００６】
【作用】本発明の接合方法は、セラミツクス成形体（末
焼成である）を処理対象とし、かつその成形体の構成粉
末と同一組成の粉末を含むスラリーを接合剤として成形
体同士の接合面を接着すると共に、焼成処理に先立つ
て、冷間静水等方加圧プレスを行う。その冷間静水等方
加圧プレスによる高加圧力の均一な作用下に、成形体と
同一組成の粉末を含む接合剤が、接合界面から各成形体
の微小空隙内に圧入充填され、同時にアンカー効果を生
じる。これにより成形体同士の接合界面の不連続性が実
質的に消失し、それらがあたかも一体成形されたもので
あるかの如き状態となる。従つて、これを焼成処理して
得られるセラミツクス製品は、母材部分と接合部分との
組成的な不連続性がなく、高度の均質性を有する材料特
性が確保される。
焼成である）を処理対象とし、かつその成形体の構成粉
末と同一組成の粉末を含むスラリーを接合剤として成形
体同士の接合面を接着すると共に、焼成処理に先立つ
て、冷間静水等方加圧プレスを行う。その冷間静水等方
加圧プレスによる高加圧力の均一な作用下に、成形体と
同一組成の粉末を含む接合剤が、接合界面から各成形体
の微小空隙内に圧入充填され、同時にアンカー効果を生
じる。これにより成形体同士の接合界面の不連続性が実
質的に消失し、それらがあたかも一体成形されたもので
あるかの如き状態となる。従つて、これを焼成処理して
得られるセラミツクス製品は、母材部分と接合部分との
組成的な不連続性がなく、高度の均質性を有する材料特
性が確保される。
【０００７】以下、本発明の接合方法について工程順に
説明する。本発明の接合方法の対象となるセラミツクス
成形体は、一軸ラバープレス、冷間静水等方加圧プレ
ス、押出成形、射出成形、スリツプ・キヤステイング
等、公知の成形法により成形されたものであり、成形手
法の種類を問わない。本発明方法によれば、まず接合し
ようとするセラミツクス成形体の接合面を湿潤化し、湿
潤状態の接合面に接合剤（スラリー）を塗布する。接合
剤の塗布に先立つて接合面を湿潤化するのは、成形体の
接合面表層の気孔をパージすることにより、そこに塗布
される接合剤（スラリー）の分散媒が成形体中に急速に
吸収されるのを防止し、接合面同士の接合を行なわせる
に必要な接合剤の流動性を保持させるためである。
説明する。本発明の接合方法の対象となるセラミツクス
成形体は、一軸ラバープレス、冷間静水等方加圧プレ
ス、押出成形、射出成形、スリツプ・キヤステイング
等、公知の成形法により成形されたものであり、成形手
法の種類を問わない。本発明方法によれば、まず接合し
ようとするセラミツクス成形体の接合面を湿潤化し、湿
潤状態の接合面に接合剤（スラリー）を塗布する。接合
剤の塗布に先立つて接合面を湿潤化するのは、成形体の
接合面表層の気孔をパージすることにより、そこに塗布
される接合剤（スラリー）の分散媒が成形体中に急速に
吸収されるのを防止し、接合面同士の接合を行なわせる
に必要な接合剤の流動性を保持させるためである。
【０００８】その湿潤液として水、またはアルコール類
等を使用してよく、またセラミツクス成形体が、その構
成原料粉末に成形助剤としてバインダ（例えばアクリル
樹脂バインダ等）を混和して成形されたものである場合
は、それと同種のバインダを含む水溶液を湿潤液として
使用するのも好ましいことである。接合面の湿潤化処理
は、例えば成形体のその部分を湿潤液に浸漬することに
より行えばよい。
等を使用してよく、またセラミツクス成形体が、その構
成原料粉末に成形助剤としてバインダ（例えばアクリル
樹脂バインダ等）を混和して成形されたものである場合
は、それと同種のバインダを含む水溶液を湿潤液として
使用するのも好ましいことである。接合面の湿潤化処理
は、例えば成形体のその部分を湿潤液に浸漬することに
より行えばよい。
【０００９】湿潤化した成形体の接合面に塗布される接
合剤は、成形体の構成原料粉末と同一組成の粉末を、適
宜の分散媒、例えば水、またはアルコール類、好ましく
は成形体の構成原料粉末の成形助剤として混和されたバ
インダと同種のバインダを含む水溶液に分散懸濁させ、
塗布に適した濃度（例えば分散媒１０〜３０重量％）の
スラリーとして調製される。接合面に対する塗布は、浸
漬法、あるいは刷子塗り等により行えばよい。浸漬法に
よる場合の浸漬時間は例えば１０〜６０秒としてよく、
また刷子塗りの場合は、２〜３回塗布を繰返し、接合面
の全体に均一に塗布するのがよい。
合剤は、成形体の構成原料粉末と同一組成の粉末を、適
宜の分散媒、例えば水、またはアルコール類、好ましく
は成形体の構成原料粉末の成形助剤として混和されたバ
インダと同種のバインダを含む水溶液に分散懸濁させ、
塗布に適した濃度（例えば分散媒１０〜３０重量％）の
スラリーとして調製される。接合面に対する塗布は、浸
漬法、あるいは刷子塗り等により行えばよい。浸漬法に
よる場合の浸漬時間は例えば１０〜６０秒としてよく、
また刷子塗りの場合は、２〜３回塗布を繰返し、接合面
の全体に均一に塗布するのがよい。
【００１０】成形体の接合面に接合剤を塗布し、接合面
同士を密着させて乾燥する。乾燥は、例えば自然乾燥に
より、適当時間（成形体のサイズにもよるが、例えば５
〜２４Ｈｒ）を要して行なわれる。乾燥の後、冷間静水
等方加圧プレスに付し、高加圧力の均一な作用により、
接合界面の接合剤を成形体の微小空隙内に圧入充填させ
る。その冷間静水等方加圧プレスは、加圧力約１０００
〜１５００Ｋｇｆ／ｃｍ2 とし、約３０〜１２０秒の処
理により首尾よく達成される。これにより、成形体同士
の接合部は、接合境界面が実質的に消失し、一体成形体
と同等の状態が与えられる。
同士を密着させて乾燥する。乾燥は、例えば自然乾燥に
より、適当時間（成形体のサイズにもよるが、例えば５
〜２４Ｈｒ）を要して行なわれる。乾燥の後、冷間静水
等方加圧プレスに付し、高加圧力の均一な作用により、
接合界面の接合剤を成形体の微小空隙内に圧入充填させ
る。その冷間静水等方加圧プレスは、加圧力約１０００
〜１５００Ｋｇｆ／ｃｍ2 とし、約３０〜１２０秒の処
理により首尾よく達成される。これにより、成形体同士
の接合部は、接合境界面が実質的に消失し、一体成形体
と同等の状態が与えられる。
【００１１】上記冷間静水等方加圧プレスが施された成
形体の焼成処理は、常圧焼結法（雰囲気圧力 約１０Ｋ
ｇｆ／ｃｍ2 以下）等を適用し常法に従つて行えばよ
い。
形体の焼成処理は、常圧焼結法（雰囲気圧力 約１０Ｋ
ｇｆ／ｃｍ2 以下）等を適用し常法に従つて行えばよ
い。
【００１２】
【実施例】円筒状セラミツクス成形体と円盤状セラミツ
クス成形体とを接合しフランジパイプを製作する。 ［Ｉ］セラミツクス成形体 （ｉ）原料粉末混練物 窒化けい素セラミツクス …１００重量部 焼結助剤（スピネル，マグネシア） …１０重量部 成形助剤（アクリル酸メチルエステル溶液，濃度３５％） …１０重量部 （ｉｉ）成形体の成形 一軸ラバープレス成形法（但し、加圧力：１５００Ｋｇ
ｆ／ｃｍ2 ，加圧時間：３０秒）により、円筒状成形体
（外径：５０ｍｍ，肉厚：１０ｍｍ，長さ：３５ｍｍ）
および円盤状成形体（外径：３７ｍｍ，厚さ：２５ｍ
ｍ）を成形。相対密度：５５％。
クス成形体とを接合しフランジパイプを製作する。 ［Ｉ］セラミツクス成形体 （ｉ）原料粉末混練物 窒化けい素セラミツクス …１００重量部 焼結助剤（スピネル，マグネシア） …１０重量部 成形助剤（アクリル酸メチルエステル溶液，濃度３５％） …１０重量部 （ｉｉ）成形体の成形 一軸ラバープレス成形法（但し、加圧力：１５００Ｋｇ
ｆ／ｃｍ2 ，加圧時間：３０秒）により、円筒状成形体
（外径：５０ｍｍ，肉厚：１０ｍｍ，長さ：３５ｍｍ）
および円盤状成形体（外径：３７ｍｍ，厚さ：２５ｍ
ｍ）を成形。相対密度：５５％。
【００１３】［ＩＩ］成形体の接合 （ｉ）湿潤化処理 湿潤液：アクリル酸メチルエステル溶液（濃度３５％） 接合面となる円筒状成形体の片側端面と円盤状成形体の
片側盤面を浸漬（浸漬時間：１５秒）により湿潤化。 （ｉｉ）接合剤の塗布 接合剤：窒化けい素セラミツクスと焼結助剤（スピネ
ル，マグネシア）の混合粉末（窒化けい素／焼結助剤＝
１００／１０，重量比）に分散媒としてアクリル酸メチ
ルエステル溶液（濃度３５％）を添加したスラリー（分
散媒１０重量％）。円筒状成形体と円盤状成形体の湿潤
化した接合面に接合剤（スラリー）を刷子にて２回均一
に塗布し、塗布面を密着させて上下に重ね、水平台上に
放置して自然乾燥。乾燥時間：５Ｈｒ。 （ｉｉｉ）冷間静水等方加圧プレス 乾燥した上記接合成形体を、冷間静水等方加圧プレスに
付し、１２００Ｋｇｆ／ｃｍ2 ×３０秒の処理を施し
た。 （ｉｖ）焼成処理 冷間静水等方加圧プレスの後、常圧焼結処理（零囲気：
窒素ガス，１気圧，温度・時間：１７５０℃×１０分）
に付し、フランジ付きパイプの焼成品を得た。
片側盤面を浸漬（浸漬時間：１５秒）により湿潤化。 （ｉｉ）接合剤の塗布 接合剤：窒化けい素セラミツクスと焼結助剤（スピネ
ル，マグネシア）の混合粉末（窒化けい素／焼結助剤＝
１００／１０，重量比）に分散媒としてアクリル酸メチ
ルエステル溶液（濃度３５％）を添加したスラリー（分
散媒１０重量％）。円筒状成形体と円盤状成形体の湿潤
化した接合面に接合剤（スラリー）を刷子にて２回均一
に塗布し、塗布面を密着させて上下に重ね、水平台上に
放置して自然乾燥。乾燥時間：５Ｈｒ。 （ｉｉｉ）冷間静水等方加圧プレス 乾燥した上記接合成形体を、冷間静水等方加圧プレスに
付し、１２００Ｋｇｆ／ｃｍ2 ×３０秒の処理を施し
た。 （ｉｖ）焼成処理 冷間静水等方加圧プレスの後、常圧焼結処理（零囲気：
窒素ガス，１気圧，温度・時間：１７５０℃×１０分）
に付し、フランジ付きパイプの焼成品を得た。
【００１４】［ＩＩＩ］焼成品の品質 得られた焼成品の接合部およびその近傍母材部のＥＰＭ
Ａによる線分析によれば、接合部と母材部とはいずれの
元素もほぼ同一の数値を示し、組成的に高度な均質連続
性を有している。また、その焼成品の変形も極めて軽微
である。これは接合部と母材部とが組成的にも均質であ
ることの効果として、焼成工程で生じる接合部分の膨張
・収縮が母材のそれと実質的に同一であるからである。
上記焼成品の母材部と、接合部を含む部分とからそれぞ
れ曲げ試験片（３×４×４０，ｍｍ）を採取し、三点曲
げ法（スパン距離：３０ｍｍ）により、常温および高温
（９００℃）での破壊強度を測定し、表１に示す結果を
得た。 表 １ 破壊強度，Ｋｇｆ／ｍｍ2 常温 ９００℃ 母材部試験片 ６８ ５６ 接合部試験片 ６５ ５５ 表１に示した母材部と接合部の破壊強度の比較から、接
合部は実質的に母材と同等で、一体成形された成形体の
焼成品と変らない均質性を有していることがわかる。
Ａによる線分析によれば、接合部と母材部とはいずれの
元素もほぼ同一の数値を示し、組成的に高度な均質連続
性を有している。また、その焼成品の変形も極めて軽微
である。これは接合部と母材部とが組成的にも均質であ
ることの効果として、焼成工程で生じる接合部分の膨張
・収縮が母材のそれと実質的に同一であるからである。
上記焼成品の母材部と、接合部を含む部分とからそれぞ
れ曲げ試験片（３×４×４０，ｍｍ）を採取し、三点曲
げ法（スパン距離：３０ｍｍ）により、常温および高温
（９００℃）での破壊強度を測定し、表１に示す結果を
得た。 表 １ 破壊強度，Ｋｇｆ／ｍｍ2 常温 ９００℃ 母材部試験片 ６８ ５６ 接合部試験片 ６５ ５５ 表１に示した母材部と接合部の破壊強度の比較から、接
合部は実質的に母材と同等で、一体成形された成形体の
焼成品と変らない均質性を有していることがわかる。
【００１５】
【発明の効果】本発明方法により単純形状のセラミツク
ス成形体を接合して得られる複雑形状の焼成品は、母材
部とその接合部とが組成的にも高度に均質な連続性を有
し、従来法のような母材と接合部の組成的な不連続性と
それに起因する変形・クラツク等の問題もなく、その焼
成品はあたかも一体成形体の焼成品と同時の均質な材料
特性が保証され、構造部材としての信頼性に富むもので
ある。また、本発明の接合方法によれば、焼成工程を反
復する従来の接合法と異なつて、焼成は一工程で済み、
工程の簡略化および省エネルギ化により得られる効果も
大である。
ス成形体を接合して得られる複雑形状の焼成品は、母材
部とその接合部とが組成的にも高度に均質な連続性を有
し、従来法のような母材と接合部の組成的な不連続性と
それに起因する変形・クラツク等の問題もなく、その焼
成品はあたかも一体成形体の焼成品と同時の均質な材料
特性が保証され、構造部材としての信頼性に富むもので
ある。また、本発明の接合方法によれば、焼成工程を反
復する従来の接合法と異なつて、焼成は一工程で済み、
工程の簡略化および省エネルギ化により得られる効果も
大である。
Claims (1)
- 【請求項１】 セラミツクス成形体同士の接合しようと
する表面（以下、「接合面」）を、バインダの水溶液等
と接触させて湿潤化し、湿潤状態の接合面に、接合剤と
して上記セラミツクス成形体の構成粉末と同じ組成の粉
末を含有するスラリーを塗布して接合面同士を密着さ
せ、乾燥した後、冷間静水加圧プレス処理に付し、つい
で焼結処理することを特徴とするセラミツクスの接合方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8957392A JPH05254947A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | セラミツクスの接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8957392A JPH05254947A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | セラミツクスの接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05254947A true JPH05254947A (ja) | 1993-10-05 |
Family
ID=13974549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8957392A Pending JPH05254947A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | セラミツクスの接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05254947A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06191959A (ja) * | 1992-12-24 | 1994-07-12 | Kyocera Corp | セラミック部材の接合方法 |
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| JPH09157015A (ja) * | 1995-12-05 | 1997-06-17 | Tosoh Corp | 焼成用セッター |
| JPH09208330A (ja) * | 1996-02-06 | 1997-08-12 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | セラミック製品の加熱用トレーの製造方法 |
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-
1992
- 1992-03-13 JP JP8957392A patent/JPH05254947A/ja active Pending
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