JPH06115009A - セラミックス焼結体の接合方法 - Google Patents

セラミックス焼結体の接合方法

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JPH06115009A JP4286599A JP28659992A JPH06115009A JP H06115009 A JPH06115009 A JP H06115009A JP 4286599 A JP4286599 A JP 4286599A JP 28659992 A JP28659992 A JP 28659992A JP H06115009 A JPH06115009 A JP H06115009A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 セラミックス焼結体においてその接合部分も
セラミックス焼結体と同質化することにより、高温強度
を上げ、耐熱性、耐食性を改良したセラミックス焼結体
の接合方法を提供する。 【構成】 ２枚のアルミナ基板１１Ａ、１１Ｂを準備
し、アルミニウムまたはアルミニウム合金１２を挟んで
これらの基板端面同士を重ね合わせ、積層体１３を形成
する。この積層体１３を非酸化性雰囲気中でろう付けし
た後、例えば大気中で１０００〜１５００℃まで加熱
し、酸化処理を行う。この結果、アルミニウム１２は、
大気雰囲気中から酸素を奪い、アルミナになる。よって
積層体１３は全体としてアルミナ焼結体１１と同質のも
のとなる。また、窒化アルミニウム基板の接合ではアル
ミニウムを窒化する。炭化ケイ素基板の場合は間のケイ
素を炭化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はセラミックス焼結体の接
合方法に関し、例えば窒化アルミニウム基板、アルミナ
系セラミックス基板、または、セラミックス製自動車部
品等の接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のセラミックス基板の接合方法、例
えばアルミナ基板とアルミナ基板とを接合する方法とし
ては、これらの両基板の間にアルミニウム合金のろう材
を挟み込み、所定の温度に加熱することによりろう付け
することが一般的であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな接合方法によれば、アルミナ基板と異なる材質によ
るろう材部分は、アルミナ基板に比較してその高温強度
が低く、耐熱性、耐食性に劣るという課題があった。
【０００４】
【発明の目的】そこで、本発明は、セラミックス焼結体
においてその接合部分もセラミックス焼結体と同質化す
ることにより、高温強度を上げ、耐熱性、耐食性を改良
したセラミックス焼結体の接合方法を提供することを、
その目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物のいずれかを
含む第１のセラミックス焼結体と、この第１のセラミッ
クス焼結体と同一組成の第２のセラミックス焼結体との
間に、これらのセラミックスを構成している金属を挟ん
で接合した後、上記金属を、上記セラミックス焼結体の
組成に対応して酸化、炭化、窒化するセラミックス焼結
体の接合方法である。
【０００６】請求項２に記載の発明は、アルミナ系焼結
体同士の間に、アルミニウムまたはアルミニウム合金を
挟んで接合するセラミックス焼結体の接合方法であっ
て、これらの積層体を非酸化性雰囲気中で加熱接合した
後、酸化処理するセラミックス焼結体の接合方法であ
る。
【０００７】請求項３に記載の発明は、窒化アルミニウ
ム焼結体、窒化珪素焼結体、または、窒化チタン焼結
体、のいずれか一つからなるセラミックス焼結体と、こ
れと同一組成のセラミックス焼結体との間に、このセラ
ミックス焼結体の組成に対応してアルミニウム、珪素、
チタン、または、それらの合金のいずれかを挟んで積層
体とし、この積層体を非酸化性雰囲気中で加熱接合した
後、金属成分を窒化するセラミックス焼結体の接合方法
である。
【０００８】請求項４に記載の発明は、炭化ケイ素焼結
体、炭化チタン焼結体のいずれかのセラミックス焼結体
を用いて、このセラミックス焼結体の間に、その組成に
対応してケイ素またはチタンを挟み、非酸化性雰囲気中
で加熱接合した後このケイ素またはチタンを炭化するセ
ラミックス焼結体の接合方法である。
【０００９】
【作用】請求項１に記載の発明に係るセラミックス焼結
体の接合方法にあっては、例えば金属酸化物を含むセラ
ミックス焼結体であるアルミナ系焼結体同士を接合する
場合、これらのアルミナ系焼結体の間にアルミニウムま
たはアルミニウム合金を挟んで、非酸化性雰囲気で加熱
接合した後、酸化処理する。アルミニウムは雰囲気中か
らの酸素の供給により酸化されてアルミナとなる。この
結果、酸化完了後の接合部分とそれ以外の部分とはいず
れもほぼ同じ成分のアルミナ系焼結体となって同質化し
ている。また、上記金属酸化物以外の金属化合物にあっ
ても同様に、非酸化性雰囲気で接合した後、炭化物の場
合は挟む金属を炭化し、窒化物の場合はこれを窒化する
ことにより、いずれについてもその接合部分を他の部分
と同質化する。なお、上記金属としてはケイ素等の半金
属（半導体）をも含むものである。
【００１０】請求項２に記載の発明に係るセラミックス
焼結体の接合方法では、非酸化性雰囲気での高温接合時
において、接合部分のアルミニウムの一部は、アルミナ
系焼結体中に含まれている二酸化ケイ素を主成分とする
酸化物から酸素を供給され、アルミナとなる。また、残
りのアルミニウムばかりでなく、アルミニウムにより還
元されて生成したケイ素Ｓｉ等の金属も、酸化処理にお
いて、雰囲気中から酸素の供給がなされて酸化物とな
る。これらの結果、酸化完了後の接合部分の酸化物の割
合は、アルミナ焼結体部分のそれとほぼ同じ割合とな
り、結局、アルミナ焼結体部分と接合部分とは同質のも
のとなる。この結果、高温強度、耐熱性、耐食性に優れ
たアルミナ系焼結体を形成することができる。
【００１１】請求項３に記載の発明に係るセラミックス
焼結体の接合方法では、例えば窒化アルミニウム焼結体
同士を接合する場合、アルミニウムを間に挟んだ積層体
を、非酸化性雰囲気で加熱接合した後、例えば窒素雰囲
気中で、７００〜１２００℃の温度範囲で加熱処理を施
すと、雰囲気中から窒素を供給されてアルミニウムは窒
化アルミニウムとなる。したがって、窒化完了後のアル
ミニウム部分およびそれ以外の部分はいずれも窒化アル
ミニウム焼結体となる。この結果、高温強度、耐熱性、
耐食性に優れた窒化アルミニウム焼結体を形成すること
ができる。
【００１２】請求項４に記載の発明に係るセラミックス
焼結体の接合方法にあっては、炭化ケイ素の場合はケイ
素を間に挟み、炭化チタンの場合はチタンを間に挟み、
非酸化性雰囲気で加熱接合した後、その積層体を炭化す
る。この結果、ケイ素またはチタンが炭化され、全体と
して炭化ケイ素焼結体または炭化チタンの焼結体を得る
ことができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明に係るセラミックス焼結体の接
合方法の一実施例を図面に基づいて説明する。図１は本
発明の接合方法をアルミナ系焼結体（アルミナ基板、ア
ルミナ製タービンブレード等）に適用した場合について
説明するための概念図である。
【００１４】この図に示すように、まず、アルミナ焼結
体として２枚のアルミナ基板１１Ａ、１１Ｂを準備す
る。これらのアルミナ基板１１Ａ、１１Ｂは、共に、９
０〜９９重量％のアルミナに、１〜１０重量％の二酸化
ケイ素およびその他のマグネシア、カルシア等を含むも
のである。また、接合金属１２としてはアルミニウムま
たはアルミニウム合金を使用する。
【００１５】そして、アルミニウムまたはアルミニウム
合金１２を挟んでこれらのアルミナ基板１１Ａ、１１Ｂ
の端面同士を重ね合わせ、積層体１３を形成する。次
に、この積層体１３を例えば非酸化性雰囲気中で６５０
〜７００℃まで加熱し、ろう付けを行った後、１０００
〜１５００℃で２〜１０時間酸化処理を行う。これらの
一連の工程において、アルミニウムまたはアルミニウム
合金１２は、大気雰囲気中から酸素を奪い、アルミナに
なる。この結果、積層体１３は全体としてアルミナ焼結
体１１と同質のものとなる。
【００１６】また、上記アルミナ基板に代えて、２枚の
厚さ０．５ｍｍの窒化アルミニウム基板を用いた場合、
接合部分としては、厚さ５〜１５μｍのアルミニウム板
を使用する。または、表面の面粗さがＲａ＝０．０１μ
ｍ以下に鏡面仕上げした窒化アルミニウムを使用した場
合、Ａｌを１μｍ以下の厚さに蒸着したものを使用す
る。そして、この積層体を、１０-4Ｔｏｒｒ程度の真空
中で、７００〜１０００℃の温度範囲で接合する。この
接合により、積層体は、密着性よく接合できる。さら
に、この積層体を窒素雰囲気中でアルミニウムの融点以
上の温度で、例えば５００〜１５００℃まで加熱する。
この結果、アルミニウム板は窒素と化合して窒化アルミ
ニウムになる。したがって、積層体は全体として窒化ア
ルミニウム焼結体となる。
【００１７】以上に示す本発明方法によるセラミックス
焼結体の特性を、焼結のみによるセラミックス焼結体の
それと比較して表１に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【発明の効果】本発明に係る接合後のセラミックス焼結
体は、焼結により形成したセラミックス焼結体と同じ程
度にまでその高温強度が高められ、また、その耐熱性、
耐食性を改良することができる。これにより従来は困難
であった複雑形状のセラミックス焼結体を簡単な接合に
より形成することができ、コストメリットも大きくな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るアルミナ系焼結体の接
合方法を説明するための概念図である。
【符号の説明】
１１Ａ、１１Ｂ アルミナ基板 １２ 接合金属 １３ 積層体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 秀昭 埼玉県大宮市北袋町一丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社中央研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物の
    いずれかを含む第１のセラミックス焼結体と、この第１
    のセラミックス焼結体と同一組成の第２のセラミックス
    焼結体との間に、これらのセラミックス構成金属を挟ん
    で接合するセラミックス焼結体の接合方法であって、 上記金属を、上記セラミックス焼結体の組成に対応して
    酸化、炭化、窒化することを特徴とするセラミックス焼
    結体の接合方法。
  2. 【請求項２】 アルミナ系焼結体同士の間に、アルミニ
    ウム、または、アルミニウム合金を挟んで接合するセラ
    ミックス焼結体の接合方法であって、 これらの積層体を非酸化性雰囲気中で加熱接合した後、
    酸化処理することを特徴とするセラミックス焼結体の接
    合方法。
  3. 【請求項３】 窒化アルミニウム焼結体、窒化珪素焼結
    体、または、窒化チタン焼結体、のいずれか一つからな
    るセラミックス焼結体と、これと同一組成のセラミック
    ス焼結体との間に、このセラミックス焼結体の組成に対
    応してアルミニウム、珪素、チタン、または、それらの
    合金のいずれかを挟んで積層体とし、この積層体を、非
    酸化性雰囲気中で加熱接合した後、非セラミックス成分
    を窒化することを特徴とするセラミックス焼結体の接合
    方法。
  4. 【請求項４】 炭化ケイ素焼結体、炭化チタン焼結体の
    いずれかのセラミックス焼結体を用いて、このセラミッ
    クス焼結体の間にその組成に対応してケイ素またはチタ
    ンを挟み、非酸化性雰囲気で加熱接合した後、このケイ
    素またはチタンを炭化することを特徴とするセラミック
    ス焼結体の接合方法。
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