JPS61132570A - セラミツク部材の接合方法 - Google Patents
セラミツク部材の接合方法Info
- Publication number
- JPS61132570A JPS61132570A JP25441784A JP25441784A JPS61132570A JP S61132570 A JPS61132570 A JP S61132570A JP 25441784 A JP25441784 A JP 25441784A JP 25441784 A JP25441784 A JP 25441784A JP S61132570 A JPS61132570 A JP S61132570A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- linear expansion
- intermediate layer
- graphite
- coefficient
- ceramic
- Prior art date
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- Pending
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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、例えば、炭化ケイ素、窒化ケイ
素等の炭化物、窒化物セラミック、ホー化チタン、ホー
化ジルコニウム等のホー化物セラミック、アルミナ、ジ
ルコニア等の酸化物セラミック部材の接合方法に関する
ものである。
素等の炭化物、窒化物セラミック、ホー化チタン、ホー
化ジルコニウム等のホー化物セラミック、アルミナ、ジ
ルコニア等の酸化物セラミック部材の接合方法に関する
ものである。
〈従来の技術〉
巽種材料の接合で最も大きな問題は、線膨脹係数の違い
をいかにして解決するかである。特に脆くて全く伸びの
期待できないセラミック材料ではこの問題はより深刻に
なってくる。
をいかにして解決するかである。特に脆くて全く伸びの
期待できないセラミック材料ではこの問題はより深刻に
なってくる。
この問題の解決に従来は中間的な線膨脹係数を有する中
間層をインサートして接合することが行われているが、
完全な解決には至っていない。
間層をインサートして接合することが行われているが、
完全な解決には至っていない。
これは、まず第1に熱応力そのものが完全に無くなるわ
けではないということと、第2に現在使用されている材
料はおしなべて剛性が大きく、線膨脹係数の少しの違い
でも熱応力は相当おおきくなるということと、第3に接
合温度から常温まで常に中間的な線膨脹係数を有り−る
適当な材料が見付かってないためである。
けではないということと、第2に現在使用されている材
料はおしなべて剛性が大きく、線膨脹係数の少しの違い
でも熱応力は相当おおきくなるということと、第3に接
合温度から常温まで常に中間的な線膨脹係数を有り−る
適当な材料が見付かってないためである。
また史に、セラミック+a籾、狛に窒化物、ホー化物材
料では、金屈祠料とロー化できる様なロー祠その乙のが
開発されておらず一層やっかいである。
料では、金屈祠料とロー化できる様なロー祠その乙のが
開発されておらず一層やっかいである。
中間層としては、多少の応力吸収性があって、線膨脹係
数そのものを多少調整できること、高温まで熱膨張特性
が安定していることが望まれる。
数そのものを多少調整できること、高温まで熱膨張特性
が安定していることが望まれる。
〈発明が解決しようとする問題点〉
本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであ
り、低〜中膨張性セラミックの範囲まで適用可能な中間
層を使用した新規な接合法を提供せんとするものである
。
り、低〜中膨張性セラミックの範囲まで適用可能な中間
層を使用した新規な接合法を提供せんとするものである
。
〈問題点を解決するための手段〉
本発明は、接合に際して、
(1)接合部に炭素質材料からなる中間層をインサート
して互いに接合すること。
して互いに接合すること。
(2〉セラミックとしては、その線膨脹係数が(2〜1
2)XIOの範囲のものを使用する。
2)XIOの範囲のものを使用する。
(3)炭素質中間層として線膨脹係数のことなる炭素材
料の積層体を使用する。
料の積層体を使用する。
〈作用〉
炭素材料は次のような特徴を持っている。
(1)炭素材料は製造条件を調節することによプて、そ
の線膨脹係数を(2〜10 ) X 10−’の範囲で
調節できる。
の線膨脹係数を(2〜10 ) X 10−’の範囲で
調節できる。
(2)炭素材料には多少の気孔が存在するためにこれが
応力吸収作用をする。
応力吸収作用をする。
(3)線膨張特性が高温まで一定している。
(4)高温強度が優れている。
等の性質がある。
従って、中間層としては、窒化ケイ素、サイアロン、炭
化ケイ素、ホー化ジルコニウムの様な低膨張性セラミッ
クからアルミナ、ジルコニアのような中膨張性セラミッ
クの範囲のものに対してその線膨脹係数をうまく適合さ
せることができる。
化ケイ素、ホー化ジルコニウムの様な低膨張性セラミッ
クからアルミナ、ジルコニアのような中膨張性セラミッ
クの範囲のものに対してその線膨脹係数をうまく適合さ
せることができる。
しかも、炭素材料は低剛性で、多少の応力吸収性がある
ために、接合界面の多少の熱応力は吸収される。
ために、接合界面の多少の熱応力は吸収される。
また線膨脹係数のことなる炭素材料を積層体にすること
によって、中間層の中でその線膨脹係数をゆるやかに変
化させることができる。2×1゜程度からl0XIO程
度の範囲まで変化させることが出来る。
によって、中間層の中でその線膨脹係数をゆるやかに変
化させることができる。2×1゜程度からl0XIO程
度の範囲まで変化させることが出来る。
セラミックと炭素中間層を接合するロー材としては11
両者を一度メタライズしてしまえば通常のロー材を使用
できるが、これは行程が繁雑になると共にコストが高く
なる。−回の操作で接合することが好ましい。
両者を一度メタライズしてしまえば通常のロー材を使用
できるが、これは行程が繁雑になると共にコストが高く
なる。−回の操作で接合することが好ましい。
これには両者に濡れるロー材が必要である。
これはセラミックの種類によって、変わってくるが、3
i、Si合金、Ti、V族元素の合金、3iとr+、v
族元素の合金が好ましい。特に。
i、Si合金、Ti、V族元素の合金、3iとr+、v
族元素の合金が好ましい。特に。
3iとTi、V族元素の合金が好ましい。
この合金は、窒化物、炭化物、ホー化物およびアルミナ
、ジルコニアセラミックに対して極めて良好な濡れ特性
(濡れ角零度)を示す。
、ジルコニアセラミックに対して極めて良好な濡れ特性
(濡れ角零度)を示す。
また更にセラミック、炭素材料との脆弱な拡散層の生成
が抑制されるので有利である。
が抑制されるので有利である。
〈実施例〉
実施例1(炭化ケイ素とチタンの接合)炭化ケイ素:
1 Qx 10X5#1I11チタン :20X20
X10IIIIR中間層 :110X10X10の等
方性黒鉛線膨脹係数4.5X10−6 炭化ケイ素とチタンの間に黒鉛の中間層をインサートし
て、炭化ケイ素と黒鉛およびチタンと黒鉛の接合面にそ
れぞれペースト状の5i−10Ti合金およびSi8塗
付して、減圧化で1450℃に5分加熱してロー材は接
合を行なった。
1 Qx 10X5#1I11チタン :20X20
X10IIIIR中間層 :110X10X10の等
方性黒鉛線膨脹係数4.5X10−6 炭化ケイ素とチタンの間に黒鉛の中間層をインサートし
て、炭化ケイ素と黒鉛およびチタンと黒鉛の接合面にそ
れぞれペースト状の5i−10Ti合金およびSi8塗
付して、減圧化で1450℃に5分加熱してロー材は接
合を行なった。
炭化ケイ素と黒鉛、チタンと黒鉛の境界には何等剥離や
亀裂等の欠陥は認められず強固に接合されていた。
亀裂等の欠陥は認められず強固に接合されていた。
実施例2(サイアロンとジルコニアの接合)サイアロン
:1o×10×5II11 ジJttコニ7、: 20X20×5M91(7)P、
S、Z中間層;線膨張係!4.5X10 の黒鉛と。
:1o×10×5II11 ジJttコニ7、: 20X20×5M91(7)P、
S、Z中間層;線膨張係!4.5X10 の黒鉛と。
線膨脹係数6.5X10−’の黒鉛の積層体寸法はそれ
ぞれIQxl 0×5mである。
ぞれIQxl 0×5mである。
ロー材は材料:5i−20Ti合金
接合条件;2種類の黒鉛の間、黒鉛とサイアロン、黒鉛
とジルコニアの間に、ペースト状の上記合金を塗イ」シ
て重ね合わせて、減圧化、1500℃に加熱して接合し
た。
とジルコニアの間に、ペースト状の上記合金を塗イ」シ
て重ね合わせて、減圧化、1500℃に加熱して接合し
た。
2種類の黒鉛、サイアロン、ジルコニアの各境界部には
何等欠陥は認められず、各層は強固に接合されていた。
何等欠陥は認められず、各層は強固に接合されていた。
実施例3(炭化ケイ素と鋼の接合)
炭化ケイ素:10×10×10MR
鋼(SS41):20X20X5All中間層 ;線
膨脹係数4.5X10−’と線膨脹係数6.5X10
の2種類の黒鉛接合条件; 2種類の黒鉛の問および黒鉛(線膨脹係数4゜5×10
側)とセラミックの間にS + −30V合金をイン
サートし、鋼と接合する側の黒鉛(6,5X10 側
)の表面にも上記合金を塗付して減圧下15oO℃に5
分加熱してまずセラミックと炭素の接合体を作り、次に
黒鉛のメタライズ面と鋼の間に銅のシートを挟んで不活
性雰囲気で1200℃に加熱して黒鉛と鋼を接合した。
膨脹係数4.5X10−’と線膨脹係数6.5X10
の2種類の黒鉛接合条件; 2種類の黒鉛の問および黒鉛(線膨脹係数4゜5×10
側)とセラミックの間にS + −30V合金をイン
サートし、鋼と接合する側の黒鉛(6,5X10 側
)の表面にも上記合金を塗付して減圧下15oO℃に5
分加熱してまずセラミックと炭素の接合体を作り、次に
黒鉛のメタライズ面と鋼の間に銅のシートを挟んで不活
性雰囲気で1200℃に加熱して黒鉛と鋼を接合した。
接合部に亀裂、剥離は観察されず強固に接合されていた
。
。
尚上側では、いずれもセラミックと黒鉛は一回の行程で
ロー付しプしているが、一度メタライズしておいて通常
のロー材をつかって接合することもできる。
ロー付しプしているが、一度メタライズしておいて通常
のロー材をつかって接合することもできる。
これらは目的、用途によって適宜選択すれば良い。
本発明に適用できるセラミックの範囲は、線膨脹係数が
慨ね2〜12X10 の範囲のものに対して可能であ
る。線膨脹係数が12X10 以上になってくると炭
素の線膨脹係数との差がおおきすぎるために、境界部で
亀裂や剥離がおこりヤずくなる。
慨ね2〜12X10 の範囲のものに対して可能であ
る。線膨脹係数が12X10 以上になってくると炭
素の線膨脹係数との差がおおきすぎるために、境界部で
亀裂や剥離がおこりヤずくなる。
本発明の炭素質材料とは、上側の黒鉛の他に。
無定形炭素、およびこれらに他の酸化物、窒化物、炭化
物、ホー化物セラミックが混合複合化された炭素材料一
般を指すものである。
物、ホー化物セラミックが混合複合化された炭素材料一
般を指すものである。
炭素と相手材との接合はロー付けに限らず、固相状態で
の接合も適用できる。
の接合も適用できる。
中間層の炭素材料とヒラミックあるいは相手材との間の
線膨脹係数の違いはできるだけ小さいことが望ましいの
で、相手材料の線膨脹係数にうまく合うように、炭素材
料の銘柄を決める必要がある。許容される線膨脹係数の
差は、使用条件にもよる。が、炭素材料はセラミック材
料に比較して、弾性率が著しく小さいので相対的に線膨
脹係数の違いによる熱応力は小さく、多少の差(3〜5
×i o” >程度は許容できる。
線膨脹係数の違いはできるだけ小さいことが望ましいの
で、相手材料の線膨脹係数にうまく合うように、炭素材
料の銘柄を決める必要がある。許容される線膨脹係数の
差は、使用条件にもよる。が、炭素材料はセラミック材
料に比較して、弾性率が著しく小さいので相対的に線膨
脹係数の違いによる熱応力は小さく、多少の差(3〜5
×i o” >程度は許容できる。
〈発明の効果〉
1)低〜中膨張性セラミック(2〜12xlC)”)ま
で接合できる。
で接合できる。
2)比較的高い温度まで使用できる。
3)1回の操作で接合できφ。
4)中間層の機械加工が容易であるので、複惟形状のも
のでも容易に接合できる。
のでも容易に接合できる。
5)中間層に応力の吸収性がある。
6)中間層の線膨脹係数を調整できる。
7〉線膨脹係数が緩やかに変化する積層構造の中間層に
づることかできる。
づることかできる。
特許出願人 有限会社 富山技研
代表者 宮田征一部
Claims (3)
- (1)セラミック部材を接合するに際し、該セラミック
部材と相手材の間に炭素質材料からなる中間層をインサ
ートし、該中間層を介して互いに接合一体化することを
特徴とするセラミック部材の接合方法。 - (2)上記セラミック部材の線膨脹係数が2〜12×1
0^−^6であることを特徴とする特許請求の範囲第1
項に記載の方法。 - (3)上記炭素質中間層が線膨脹係数のことなる炭素材
料の積層体である特許請求の範囲第1項〜第2項に記載
の方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25441784A JPS61132570A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | セラミツク部材の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25441784A JPS61132570A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | セラミツク部材の接合方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61132570A true JPS61132570A (ja) | 1986-06-20 |
Family
ID=17264684
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25441784A Pending JPS61132570A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | セラミツク部材の接合方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61132570A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4961529A (en) * | 1987-12-24 | 1990-10-09 | Kernforschungsanlage Julich Gmbh | Method and components for bonding a silicon carbide molded part to another such part or to a metallic part |
WO2001068557A1 (fr) * | 2000-03-14 | 2001-09-20 | Commissariat A L'energie Atomique | PROCEDE D'ASSEMBLAGE DE PIECES EN MATERIAUX A BASE DE SiC PAR BRASAGE REFRACTAIRE NON REACTIF, COMPOSITION DE BRASURE, ET JOINT ET ASSEMBLAGE REFRACTAIRES OBTENUS PAR CE PROCEDE |
JP2015086109A (ja) * | 2013-10-31 | 2015-05-07 | 京セラ株式会社 | セラミック体と金属体との接合体、およびセラミック体と金属体との接合体の製造方法 |
-
1984
- 1984-11-30 JP JP25441784A patent/JPS61132570A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4961529A (en) * | 1987-12-24 | 1990-10-09 | Kernforschungsanlage Julich Gmbh | Method and components for bonding a silicon carbide molded part to another such part or to a metallic part |
WO2001068557A1 (fr) * | 2000-03-14 | 2001-09-20 | Commissariat A L'energie Atomique | PROCEDE D'ASSEMBLAGE DE PIECES EN MATERIAUX A BASE DE SiC PAR BRASAGE REFRACTAIRE NON REACTIF, COMPOSITION DE BRASURE, ET JOINT ET ASSEMBLAGE REFRACTAIRES OBTENUS PAR CE PROCEDE |
FR2806405A1 (fr) * | 2000-03-14 | 2001-09-21 | Commissariat Energie Atomique | Procede d'assemblage de pieces en materiaux a base de sic par brasage refractaire non reactif, composition de brasure, et joint et assemblage refractaires obtenus par ce procede |
JP2003527292A (ja) * | 2000-03-14 | 2003-09-16 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | 非反応性耐火性ろう付けによりSiCベースの材料からなる部材を組立てるための方法、ろう付け用はんだ組成物ならびにこの方法により得られる耐火接合および組立て品 |
US7318547B2 (en) | 2000-03-14 | 2008-01-15 | Commissariat A L'energie Atomique | Method for assembling parts made of materials based on SiC by non-reactive refractory brazing, brazing composition, and joint and assembly obtained by said method |
JP2015086109A (ja) * | 2013-10-31 | 2015-05-07 | 京セラ株式会社 | セラミック体と金属体との接合体、およびセラミック体と金属体との接合体の製造方法 |
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