JPS6042282A - 多孔質セラミツクスの接合方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は多孔質セラミックスの接合方法に係シ、特に本
焼成前の多孔質セラミックス素材を接合する多孔質セラ
ミックスの接合方法に関する。

〔従来技術〕

近年炭化珪素、窒化珪素、サイアロン、酸化アルミニウ
ム、酸化ジルコニウムなどのセラミック部材は、高温に
おける機械的強度に優れていることや、耐熱性あるいは
耐熱衝撃性に優れているところから大きな注目を集め、
ガスタービンのロータ　デイーゼルエ：ｌジンのシリン
ダ、その他高温用機械部品として数多くの研究開発が進
められている。

しかしてセラミックスの中でも多孔質のセラミック部材
は断熱性、吸音性、軽措性等の点において優れた特性を
有するところから広い範囲の応用が期待されているが、
前述の如き種々の用途に供する場合、いずれも形状や寸
法精度の要求がきびしく、始めから一体のものとして成
形製作することは困難であることが多い。このために部
分的な製品同志を接着させて複雑外形状のものに仕上げ
る必要がアわ、多孔質セラミックスと他の部材とを強固
に接合させる方法の開発が望まれている。

このような接合強度の高い接合方法の１つとしてろう付
方法等がある、しかるに従来のろう付方法によって接合
されたものは、多孔質セラミック部材と相手力部材との
間の接合層が面接合部材と熱膨張率等に比較的大きな差
異を有するところから接合部が熱応力に対して弱く、こ
れがために破壊が生じやすいという問題がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上記従来技術の問題点を解消し、接合強
度が極めて高いと共に、均一で信頼性のある接合部を与
える多孔質セラミックスの接合方法を提供することにあ
る。

〔発明の構成〕

この目的を達成するために、本発明の接合方法は、電気
泳動を利用して多孔質セラミックス素材と相手方部制と
の接合界面にセラミック粒子の沈積層を付着、形成させ
、この沈積層の乾燥焼結と上記多孔質セラミックス素材
の焼結（本焼成）とを同時に行なわしめることにより双
方の部材を接合するようにしだものである。

即ち第１の発明は、 多孔質セラミックスを多孔質の相手方部材に接合する方
法において、 本焼成前の多孔質セラミックス素材の接合予定面を導電
化処理する工程と、 該導電化処理された多孔質セラミックス素材の接合予定
面と相手方部材の接合予定面とを密着させる工程と、 セラミック粒子が懸濁された懸濁液に該密着された接合
予定部を浸漬する工程と、 電気泳動法により前記多孔質セラミックス素材の導電化
処理面に前記セラミック粒子を沈積させて該多孔質セラ
ミックス累月と相手方部材との接合界面にセラミック粒
子層を介在せしめる工程と、これら多孔質セラミックス
素材と相手方部材とを密着させた捷ま懸濁液から取り出
し、乾燥した後焼成して、該多孔質セラミックス素材の
焼結及び該多孔質セラミックス素材と相手方部材との接
合を行なわせる焼成工程と、 を備えてなる多孔質セラミックスの接合方法を要旨とす
るものである。

捷だ第２の発明は、 多孔質セラミックスを多孔質の相手方部材に接合する方
法において、 本焼成前の多孔質セラミックス素材の接合予定面と相手
方部羽の接合予定部とを導電性メツシュを介して衝き合
わせる工程と、 セラミック粒子が懸濁された懸濁液に該衝合された接合
予定部を浸漬する工程と、 電気泳動法によシ前記導電性メツシュに前記セラミック
粒子を沈積させて該多孔質セラミック素材と相手方部材
との接合界面にセラミック粒子層を介在せしめる工程と これら多孔質セラミックス素材と相手方部材とを衝合さ
せたまま懸濁液から取り出し乾燥した後焼成して、該多
孔質セラミックス素材の焼結及び核多孔質セラミックス
素材と相手方部材との接合を行なわせる焼成工程と、 を備えてなる多孔質セラミックスの接合方法、を要旨と
するものである。

以下に本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第１図ないし第４図は本発明の一実施例に係る多孔質セ
ラミックス及び接合される相手方部材の断面概略図であ
る。

第１の発明においては、まず本焼成前の多孔質セラミッ
クス床材の接合予定面を導電化処理する。

導電化処理としては、第１図に示す如く、多孔質セラミ
ックス素材ｌの接合予定面に銀ペースト塗布、釧めっき
、又は黒鉛その他の導電性物質を蒸着する等の各種の方
法が採用可能である。この導電化処理により導電性の薄
層２を形成する。寸だ、この際、相手方部材が非導電性
である場合には、相手方部材の接合予定面にも同様の方
法で導電化処理を施し、導電性の薄層２′を形成させる
のが好ましい。まだ相手方部材が導電性である場合には
、接合予定面以外の表面で電気泳動の媒体に接触する部
分を非導管性の物質で包囲する等の前処理を行なう。

このようにして導電化処理を施した後、多孔質セラミッ
クス素′ｊｌ′Ａの接合予定面を相手方部材の接合予定
面に析着させるが、この際、両部拐を治具等を用いて固
定するのが好捷しい。

接合予定部を密着させた多孔質セラミックス素詞ｌと相
手方部材３とは、その接合予定部を第２図に示す如く、
セラミック粒子が懸濁された懸濁液４中に浸漬され、導
電化処理面と、該懸濁液中に設けた対析５との間に電源
６から電圧を印加し、′ＩＭ、気泳動処理を行なう。こ
の電気泳動処理により懸濁液中のセラミック粒子は宣椿
、とされた接合予定１ｍの方向に多孔質セラミックス素
材の連紗気孔及び場合により相手方部祠の多孔質の気孔
を経由して移動しく第２図中の矢印）で重着沈積し、両
部材の接合界面にセラミック粒子層７を析出する。

なお、電気泳動に際しては適当力攪拌手段８を設け、粒
子が沈澱しないようにするのが好ましい。

本発明においてはこのようにして沈積したセラミック粒
子層７が後続の焼成工程を経て、多孔質セラミックス素
材１及び相手方部材３を密接、強固に接合する接合層と
がる。

即ち、セラミック粒子の沈積を終了した両部材はｔｈ着
させた甘ま懸濁液から取り出し、乾燥した後貌成する。

焼成に際し、予めガス圧加圧叫の方法でセラミック粒子
層７をより緻密化するのが好ましい。甘だ焼成時にＨＩ
　Ｐ法等の方法により加圧焼成することにより、より強
固な接合層を得ることができる。

本発明においては、この焼成により多孔質セラミックス
素材ｌの焼結（本焼成）と両部側の接合を行なう。従っ
て、焼成温度は多孔質セラミックス素材１及びセラミッ
ク粒子層７のセラミックスの種類により適宜選定される
が、例えばアルミナでｌ）レバ１７００〜１９　（ｌ　
０℃、ジルコニアであれば１３００〜１６００℃、窒化
珪素であれは１７００〜１８００℃程度とされる。仁の
ようた焼成により両部材は焼結されたセラミック粒子層
により強固に接合される（第３図）。

本発明において、多孔質セラミックス素材とは仮焼前の
所謂グリーンな状態のもの、あるいは仮焼後のもの等、
要するに本焼成もしくは仮焼前の状態のものをいう。な
おその材質や気孔径分布は任意のものでよい。例えば材
質としては、ジルコニア、アルミナ、シリカ等の酸化物
系のものの他にも索化物系、はう化物系等の各種のセラ
ミックスが挙げられる、 また接合される多孔質の相手方部材としては、焼成工程
の焼成温度に耐え得るものであればよく、導電性の有無
を問わず使用可能であり、具体的には前述のセラミック
スの他にも金属その他各種の材質のものが採用できる。

このような相手方部材の接合予定面を導電化処理するこ
とにより、セラミック粒子は相手方部材の連続気孔をも
経由して電気泳動し、両部材接触界面に供給され沈積さ
れるので、極めて効率的である。

本発明において、懸濁液に懸濁されるセラミック粒子は
特に制限されないが、接合される多孔質セラミックスと
同一のものを用いるのが好ましいまた粒子は３２５メツ
シユ以下の粒度とするのが好ましい。

懸濁液の媒質としては通常有機Ｕ電体溶液を用いる。懸
濁媒質として使用する有機溶媒にはいろいろあるが、ピ
リジン、ニトロメタン、ケトン、イソグロビルアルコー
ルあるいは石油エーテルなどが通常用いられ また導電化処理面と対極との間に印加する電圧としては
懸濁液の溶媒、粒度分布及び使用する粒子の材質等によ
υ異なるが、通常５０〜５００ｖの直流又は全波整流交
流を用いるのが適当である懸濁液中のセラミック粒子は
、溶媒及び使用する添加剤等により正又は負のどちらか
に荷電されるので、電気泳動処理時に通電される電流の
方向は一義的ではない。

本発明において、その第１の発明は、多孔質セラミック
ス素材の接合予定面に各種の導電化処理により４電性の
膜を形成させるものである。また第２の発明は、導電化
処理を施すかわりに、両部材間に導電性メツシュを介在
させるものである。

即ち、第４図に示す如く、多孔質上２ミツクス累材ｌの
接合予定面と相手方部材３の接合予定面とを導電性メツ
シュ９を介して衝き合わせた後、懸濁液に浸漬するもの
であり、この場合には、導電化等の前処理を施すことな
くセラミック粒子の沈積層を形成することができる。導
電性メツシュとしては後の焼成温度に耐える金属性の細
線のネット等各種のメツシュが使用可能である。なお第
２の発明においても、相手方部材が導電性である場合に
は、接合予定面以外の表面で電気泳動の媒体に接触する
部分を非導電性の物質で包囲する等の前処理を行なう。

〔発明の実施例〕

以下に本発明を実施例により更に具体的に説明するが本
発明はその要旨を超えない限シ、以下の実施例に１骸定
されるものではない、 実施例１ 仮焼によって作成した連続気孔を有するアルミす系（ｈ
ｉｔ　０３９６　ｑｂを含む１多孔質体（気孔率＝７２
チ２寸法：４０Ｘ４０Ｘ４０　（ｍｍ））２個を用いて
、本発明法によシこの多孔質部材同志を接合した７、 先ずこれらの部材の接合予定面には第１表に示す様な２
種類の予備処理を施し、各々、接合予定面同志を治具に
より密着させた７１次いでこれを、メテルヱチルケトン
ｌｌに対しニトロセルロース及び２−クロル酢酸がわず
かに添加された溶媒に市販の微粒（平均粒径：０８μｍ
）アルミナ粉末４００ｇアを分散せしめてなる懸濁液中
に浸漬した。

第１表 接合予定面の導電化処理部又は介在させた金網からはリ
ード線を引き出し直流電源につなぎ、対極として設けた
ステンレス鋼板と対、１．１させ、両極間に２４０■の
直流電圧を３時間かけて電着処理を行った、がおこの際
懸濁液は常時攪拌した、また、このときの液温は４０℃
でおった。

電着終了後、懸濁液から取り出したところ両部材は強固
に接合していた。この接合部材を乾燥後、通常の本焼結
処理を行ったものから、接合部を中央部とする曲げ試験
片（４ｘ３ｘ３８ｍｍ）を切シ出し、４点曲げ試験を行
ったところ予備処理■、■両方法による接合部材ともい
ずれも接合部ではなく、母材側で破断し、強固な接合が
行われてい西ことが確認された。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明は本焼成前の多孔質セラミックス素
材と多孔質の相手方部材とを、電気泳動法を利用して接
合界面にセラミック粒子層を沈積させた彼、一体に焼成
することにより接合させるようにしたものである。

従って、接合される多孔質セラミックスと同等の強度を
もつ、緻密でかつ均一で信頼性の高い接合部が得られる
。しかも、同素材の接合層を沈積させるようにすれば接
合層と被接合部材との熱膨張率の差を僅小にすることが
でき、従って熱応力に起因する割れなどの現象を回避す
ることが可能になる。

本発明においては、多孔質セラミックスと多孔質セラミ
ックス部材もしくはセラミックス以外の多孔質部材とを
容易に接合することが可能である。

また本発明においては多孔質セラミックスの製造工程の
本焼成を接合工程に組入れるようにしたことにより、熱
コスト的に極めて有利な接合を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示す概略図で
あり、第１図は第１の発明により接合予定面に導電化処
理を施した多孔質セラミックス素材の断面図、第２図は
本発明によυ多孔質セラミックス素材と相手方部材との
接合処理を行なっている状態を説明する断面図、第３図
は両部材の接合終了後の状態を示す断面図、第４図は第
２の発明に従い、多孔質セラミックス素材と相手方部材
との間に導電性メツシュを介在させた状態を示す断面図
である。 １・・・多孔質セラミックス素材、 ２．２′・・・導電性の薄層、 ３・・・相手方部材、　４・・・懸濁液、５・・・対極
、　６・・・電源、 ７・・・セラミック粒子層、 ８・・・攪拌手段、　９・・・導電性メツシュ。 代理人　弁理士　重　野　剛 第１図 １ 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　多孔質セラミックスを多孔質の相手方部材に接
   合する方法において、 本焼成前の多孔質セラミックス素材の接合予定面を導電
   化処理する工程と、 該導電化処理された多孔質セラミックス素材の接合予定
   面と相手方部材の接合予定面とを密着させる工程と、 セラミック粒子が懸濁された懸濁液に該密着された接合
   予定部を浸漬する工程と、 電気泳動法により前記多孔質セラミックス素材の導電化
   処理面に前記セラミック粒子を沈積させて該多孔質セラ
   ミックス素材と相手方部材との接合界面にセラミック粒
   子層を介在せしめる工程と、これら多孔質セラミックス
   床材と相手方部材とを密着させたまま懸濁液から取シ出
   し乾燥した後焼成して、該多孔質セラミックス素材の焼
   結及び該多孔質セラミックス素材と相手方部材との接合
   を行なわせる焼成工程と、 を備えてなる多孔質セラミックスの接合方法。 （２）　多孔質セラミックス素材は仮焼前の成形体であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の接合
   方法。 （３）　多孔質セラミックス累月は仮焼されたものであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の接合
   方法。 （４）　多孔質セラミックス素材と相手方部材とを密着
   させた唸ま懸濁液から取り出し乾燥した後焼成するに際
   ｌ〜、該焼成を行なうよシも以前にセラミック粒子層を
   加圧することを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
   第３項のいずれが１項に記載の接合方法１、 （５）　相手方部材が非＝ｍ性であシ、該相手方部材の
   接合予定面を導電化処理した後、多孔質セラミックスの
   接合予定面と相手方部材の接合予定面とを密着させるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項のい
   ずれが１項に記載の接合方法。 （６）　焼成工程における焼成は加圧焼成であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれ
   か１項に記載の接合方法。 （７）　多孔質セラミックスを多孔質の相手方部材に接
   合する方法において、 本焼成前の多孔質セラミックス素材の接合予定面と相手
   方部桐の接合予定面とを導電性メツシュを介して＠き合
   わせる工程と、 セラミック粒子が懸濁された懸濁液に該衝合された接合
   予定部を浸漬する工程と、 電気泳動法により前記導電性メツシュに前記セラミック
   粒子を沈積させて該多孔質セラミック素材と相手力部材
   との接合界面にセラミック粒子層を介在せしめる工程と
   、 これら多孔質セラミックス累月と相手方部材とを衝合さ
   せたまま懸濁液から取り出し乾燥した後焼成して、該多
   孔質セラミックス床材の焼結及び該多孔質セラミックス
   素材と相手方部制との接合を行なわせる焼成工程と、 を備えて彦る多孔質セラミックスの接合方法。 （８）　多孔質セラミックス素材は仮焼前の成形体であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の接合
   方法。 （９）　多孔質セラミックス素材は仮焼されたものであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の接合
   方法。 ＋ＩＣＩ　相手方部利が非導電性であｐ１該相手方部材
   の接合予定面を導電化処理した後、多孔質セラミックス
   の接合予定面と相手方部材の接合予定面とを密着させる
   ことを特徴とする特許請求の範囲２１１７項力いし第９
   項のいずれが１項に記載の接合方法。 ０υ　多孔質セラミックス素材と相手方部拐とを密着さ
   せた捷ま懸濁液から取り出し乾燥した後焼成するに際し
   、該焼成を行なうよりも以前にセラミック粒子層を加圧
   することを特徴とする特許請求の範囲第７項ないし第１
   ０項のいずれが１項に記載の接合方法。 （１）　焼成工程における焼成は加圧焼成であることを
   特徴とする特許請求の範囲第７項ないし第１１項のいず
   れか１８１に記載の接合方法。