JPS63129078A - 非酸化物セラミツクスの接合方法 - Google Patents
非酸化物セラミツクスの接合方法Info
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- JPS63129078A JPS63129078A JP27091886A JP27091886A JPS63129078A JP S63129078 A JPS63129078 A JP S63129078A JP 27091886 A JP27091886 A JP 27091886A JP 27091886 A JP27091886 A JP 27091886A JP S63129078 A JPS63129078 A JP S63129078A
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Landscapes
- 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間の接合に関し、特に非酸化
物セラミックスの接合方法に関するものである。
物セラミックスの接合方法に関するものである。
（従来の技術）
炭化珪素、窒化珪素の非酸化物系セラミックスは、高温
での強度、耐熱衝撃性、耐摩耗性、耐食性などの特性に
優れるため、耐熱、耐摩耗部品としての応用分野でその
使用が飛躍的に伸びている。
での強度、耐熱衝撃性、耐摩耗性、耐食性などの特性に
優れるため、耐熱、耐摩耗部品としての応用分野でその
使用が飛躍的に伸びている。
これらの部品は、ラジアントチューブ、高温送風機羽根
、溶湯ポンプ部品など大型複雑形状品が多（、一体成形
が困難でセラミックス部材同志の接合の必要性が高かっ
た。
、溶湯ポンプ部品など大型複雑形状品が多（、一体成形
が困難でセラミックス部材同志の接合の必要性が高かっ
た。
従来この様な目的に使用する接合技術としては、セラミ
ックス部材間に低融点酸化物を介在させ熱処理によりガ
ラス化して一体化させる技術と、金属化合物を介在させ
熱処理により溶融して一体化させる技術が公知であった
。
ックス部材間に低融点酸化物を介在させ熱処理によりガ
ラス化して一体化させる技術と、金属化合物を介在させ
熱処理により溶融して一体化させる技術が公知であった
。
（発明が解決しよすとる問題点）
しかしながら上述した接合方法では、非酸化物系セラミ
ックスはガラスや金属の溶融物により濡れ難いため充分
な強度が得られ難く、また例え常温での強度が得られた
としても、１０００℃以上の高温では急激に接合強度が
低下する欠点があった。
ックスはガラスや金属の溶融物により濡れ難いため充分
な強度が得られ難く、また例え常温での強度が得られた
としても、１０００℃以上の高温では急激に接合強度が
低下する欠点があった。
また、特殊な接合技術として、セラミックス部材間にな
にも介在させないか又は友素地を介在させて、ホットプ
レス、旧Ｐなどの装置を用いて高圧下で熱処理して一体
化させる技術も公知であるが、大型複雑形状品への適用
が困難である欠点があった。
にも介在させないか又は友素地を介在させて、ホットプ
レス、旧Ｐなどの装置を用いて高圧下で熱処理して一体
化させる技術も公知であるが、大型複雑形状品への適用
が困難である欠点があった。
本発明の目的は上述した問題点を解消して、高温強度が
高（かつ大型複雑形状品への適用が可能な非酸化物セラ
ミックスの接合方法を提供しようとするものである。
高（かつ大型複雑形状品への適用が可能な非酸化物セラ
ミックスの接合方法を提供しようとするものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明の非酸化物セラミックスの接合方法は、接合すべ
きシリコンの非酸化物セラミックス部材間に、粘度５ポ
イズ以下に調整した金属シリコン粉末の懸濁液を流し込
んだ後、これを窒素雰囲気中、前記金属シリコンが窒化
する温度で焼成することを特徴とするものである。
きシリコンの非酸化物セラミックス部材間に、粘度５ポ
イズ以下に調整した金属シリコン粉末の懸濁液を流し込
んだ後、これを窒素雰囲気中、前記金属シリコンが窒化
する温度で焼成することを特徴とするものである。
（作 用）
上述した構成において、接合すべき部材間に所定粘度の
金属シリコン粉末の懸濁液を流し込み、窒化して接合す
ることにより、高い高温強度を有する大型複雑形状品を
得ることができる。
金属シリコン粉末の懸濁液を流し込み、窒化して接合す
ることにより、高い高温強度を有する大型複雑形状品を
得ることができる。
ここで、非酸化性セラミックス部材とは、α−５ｉＣ１
β−５ｉＣ％ α−５ｉ３Ｎ４、β−３ｉ３Ｎ４、Ｓｉ
２ＯＮ２、金属シリコンなどよりなる未焼成の成形品又
は焼成品を意味する。焼成品とは常圧焼結晶、反応焼結
晶、ホットプレス品又はＩＩＩＰ品等を示し、高密度化
する前段階である中間温度焼成品をも含む。また、金属
シリコン粉末とは粒度０．１〜１５０μｍ、平均粒径１
〜３０μｌであり、接合すべきセラミックス部材の両者
と反応し、両者を強固に接合する作用を有する粉末を意
味する。粒度が０．１〜１５０μｍであると好ましいの
は、粒度が粗いとスラリー中での粒子が沈降しシリコン
と水とが分離するとともに、粒子間に空隙が残り結合強
度が低下するためである。なお、０．１ μｍ以下のも
のは、接合部の乾燥時に微細のクラックが入り易く強度
低下の原因になる。また粉砕に時間がかかりコストアッ
プするため好ましくない。
β−５ｉＣ％ α−５ｉ３Ｎ４、β−３ｉ３Ｎ４、Ｓｉ
２ＯＮ２、金属シリコンなどよりなる未焼成の成形品又
は焼成品を意味する。焼成品とは常圧焼結晶、反応焼結
晶、ホットプレス品又はＩＩＩＰ品等を示し、高密度化
する前段階である中間温度焼成品をも含む。また、金属
シリコン粉末とは粒度０．１〜１５０μｍ、平均粒径１
〜３０μｌであり、接合すべきセラミックス部材の両者
と反応し、両者を強固に接合する作用を有する粉末を意
味する。粒度が０．１〜１５０μｍであると好ましいの
は、粒度が粗いとスラリー中での粒子が沈降しシリコン
と水とが分離するとともに、粒子間に空隙が残り結合強
度が低下するためである。なお、０．１ μｍ以下のも
のは、接合部の乾燥時に微細のクラックが入り易く強度
低下の原因になる。また粉砕に時間がかかりコストアッ
プするため好ましくない。
焼成雰囲気を窒素圧１気圧で、常温から金属シリコンが
溶融しない温度（約１４００℃）の間で少くとも金属シ
リコンを窒化させることにより、接合強度にすぐれたも
のが得られる。
溶融しない温度（約１４００℃）の間で少くとも金属シ
リコンを窒化させることにより、接合強度にすぐれたも
のが得られる。
懸濁液としては、金属シリコン粉末１００重量部に窒化
助剤０．５〜５．０重量部、Ｉｈ０２０〜７０重量部と
解膠剤０．１〜０．５重量部を加えて、５〜２０時間ボ
時間ボルトミル拌機で混合した液を使用すると好適であ
る。懸濁液を部材間に流し込む方法としては、直接懸濁
液を流し込む方法、ハケで懸濁液を塗布する方法および
噴霧器で懸濁液を吹きつける方法があるが、部材間の空
隙部をな（すためには直接懸濁液を流し込む方法が好ま
しい。またこの場合、焼成品より未焼成品の方が吸水性
が良いので、未焼成品を接合する場合には、接合面に水
を塗布して表面に水の膜を作ってやることが好ましい。
助剤０．５〜５．０重量部、Ｉｈ０２０〜７０重量部と
解膠剤０．１〜０．５重量部を加えて、５〜２０時間ボ
時間ボルトミル拌機で混合した液を使用すると好適であ
る。懸濁液を部材間に流し込む方法としては、直接懸濁
液を流し込む方法、ハケで懸濁液を塗布する方法および
噴霧器で懸濁液を吹きつける方法があるが、部材間の空
隙部をな（すためには直接懸濁液を流し込む方法が好ま
しい。またこの場合、焼成品より未焼成品の方が吸水性
が良いので、未焼成品を接合する場合には、接合面に水
を塗布して表面に水の膜を作ってやることが好ましい。
懸濁液の粘度を５ポイズ以下としたのは、５ポイズ以上
の場合はセラミックスの接合部材が吸水性が高いので接
合面と懸濁液との濡れ性が悪化し、空隙部が発生して強
度が低下するためである。なお、懸濁液の粘度は、焼成
品では０．３〜５ポイズ、未焼成品では０．５ポイズ以
下が好ましい。
の場合はセラミックスの接合部材が吸水性が高いので接
合面と懸濁液との濡れ性が悪化し、空隙部が発生して強
度が低下するためである。なお、懸濁液の粘度は、焼成
品では０．３〜５ポイズ、未焼成品では０．５ポイズ以
下が好ましい。
セラミック部材間の断面形状を三角形状、台形形状とす
ると、シリコンの懸濁液を流し込み易くなるとともに流
し込み時に巻き込んだエアーを抜は易くし、接合部に気
泡が残留することによる欠陥をなくすることができる。
ると、シリコンの懸濁液を流し込み易くなるとともに流
し込み時に巻き込んだエアーを抜は易くし、接合部に気
泡が残留することによる欠陥をなくすることができる。
また、流し込んだ後セラミックス部材と金属シリコン粉
末懸濁液との接触面積を大きくして、接合部断面積当り
にかかる力を緩和することもできる。この場合、断面の
三角形及び台形の接合部材間の角度としては、両方に切
り込みを入れる場合には１５°〜１２０°、また一方に
のみ切込みを入れる場合には、１５６〜６０゜の場合に
最も効果を発揮する。
末懸濁液との接触面積を大きくして、接合部断面積当り
にかかる力を緩和することもできる。この場合、断面の
三角形及び台形の接合部材間の角度としては、両方に切
り込みを入れる場合には１５°〜１２０°、また一方に
のみ切込みを入れる場合には、１５６〜６０゜の場合に
最も効果を発揮する。
（実施例）
以下、実際の例について説明する。
まず、接合すべき非酸化性セラミックス材料として、Ｓ
ｉＣの焼成品および未焼成品、５ｉｓＮ４の焼成品およ
び未焼成品、Ｓｉの焼成品および未焼成品を準備した。
ｉＣの焼成品および未焼成品、５ｉｓＮ４の焼成品およ
び未焼成品、Ｓｉの焼成品および未焼成品を準備した。
次に、金属シリコン粉末１００重量部に対してフン化カ
ルシウム１．５重量部、ＨｚＯ５２，０重量部およびモ
ノエタノールアミン０．３重量部を１０時間ポットミル
で混合して、粘度を更に水分添加により調節した５ポイ
ズ以下の本発明用の懸濁液と５ポイズ以上の比較例用の
懸濁液とを準備した。接合すべき板状またはセラミック
ス部材を動かないように固定してその後、得られた懸濁
液を部材間の角度を６０°に切り込んだセラミックス部
材間に直接流し込み、２０分間そのまま放置して接合体
を得た。すなわち、第１図（ａ）、 （ｂ）に示すよう
な接合すべき板状または円筒状のセラミックス部材Ａ、
Ｂ間に懸濁液を流し込んで断面三角形状の中間部材Ｃを
形成した実施例および比較例、第２図に示す接合すべき
板状のセラミックス部材Ａと円筒状のセラミックス部材
Ｂとの間に懸濁液を流し込んで断面が三角形状の中間部
材Ｃを形成した実施例および比較例、第３図（ａ）、
（ｂ）に示すような接合すべき板状または円筒状のセラ
ミックス部材Ａ、 ８間に懸濁液を流し込んで断面台形
形状の中間部材Ｃを形成した実施例および比較例を得た
。
ルシウム１．５重量部、ＨｚＯ５２，０重量部およびモ
ノエタノールアミン０．３重量部を１０時間ポットミル
で混合して、粘度を更に水分添加により調節した５ポイ
ズ以下の本発明用の懸濁液と５ポイズ以上の比較例用の
懸濁液とを準備した。接合すべき板状またはセラミック
ス部材を動かないように固定してその後、得られた懸濁
液を部材間の角度を６０°に切り込んだセラミックス部
材間に直接流し込み、２０分間そのまま放置して接合体
を得た。すなわち、第１図（ａ）、 （ｂ）に示すよう
な接合すべき板状または円筒状のセラミックス部材Ａ、
Ｂ間に懸濁液を流し込んで断面三角形状の中間部材Ｃを
形成した実施例および比較例、第２図に示す接合すべき
板状のセラミックス部材Ａと円筒状のセラミックス部材
Ｂとの間に懸濁液を流し込んで断面が三角形状の中間部
材Ｃを形成した実施例および比較例、第３図（ａ）、
（ｂ）に示すような接合すべき板状または円筒状のセラ
ミックス部材Ａ、 ８間に懸濁液を流し込んで断面台形
形状の中間部材Ｃを形成した実施例および比較例を得た
。
得られた焼成品および未焼成品の接合体に対し０℃から
１０００℃迄を５０℃／ｈｒ、１０００〜１４００℃迄
を３℃／ｈｒで昇温、さらに１４００℃で３０時間保持
焼成して試験片を得た。この試験片から、接合部が中央
に来るようにしたＪＩＳ Ｒ１６０１に基くサンプルを
作成し１３００℃で４点曲げ抗折試験を実施して、高温
強度を測定した。結果を第１表に示す。
１０００℃迄を５０℃／ｈｒ、１０００〜１４００℃迄
を３℃／ｈｒで昇温、さらに１４００℃で３０時間保持
焼成して試験片を得た。この試験片から、接合部が中央
に来るようにしたＪＩＳ Ｒ１６０１に基くサンプルを
作成し１３００℃で４点曲げ抗折試験を実施して、高温
強度を測定した。結果を第１表に示す。
第１表の結果から、本発明の所定粘度の懸濁液を使用し
た接合体は高温で高い曲げ強さを示すことがわかった。
た接合体は高温で高い曲げ強さを示すことがわかった。
本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではなく
、幾多の変形、変更が可能である。例えば上述した実施
例における懸濁液としては窒化助剤としてフッ化カルシ
ウムを使用した例を示したが、他の助剤を使うことも可
能である。また粘性の調整剤として必要に応じてメトロ
ース、マクセロン、ＰＶＡ等をさらに添加することもで
きる。
、幾多の変形、変更が可能である。例えば上述した実施
例における懸濁液としては窒化助剤としてフッ化カルシ
ウムを使用した例を示したが、他の助剤を使うことも可
能である。また粘性の調整剤として必要に応じてメトロ
ース、マクセロン、ＰＶＡ等をさらに添加することもで
きる。
（発明の効果）
以上詳細に説明したところから明らかなように、本発明
の非酸化物セラミックスの接合方法によれば、接合すべ
き部材間に所定粘度の金属シリコン粉末の懸濁液を流し
込み窒化して接合しているため、高い高温強度を達成で
きるとともに、その接合上使用する装置等の制約を受け
ないため大型複雑形状品を接合により得ることができる
。
の非酸化物セラミックスの接合方法によれば、接合すべ
き部材間に所定粘度の金属シリコン粉末の懸濁液を流し
込み窒化して接合しているため、高い高温強度を達成で
きるとともに、その接合上使用する装置等の制約を受け
ないため大型複雑形状品を接合により得ることができる
。
第１図（ａ）、 （ｂｌ、第２図、第３図（ａｌ、 （
ｂｌは、それぞれ本発明の接合方法の一例を説明するた
めの線図である。 特許出願人 日本碍子株式会社 第１図 （０−） （ｂ） 第２図
ｂｌは、それぞれ本発明の接合方法の一例を説明するた
めの線図である。 特許出願人 日本碍子株式会社 第１図 （０−） （ｂ） 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、接合すべきシリコンの非酸化物セラミックス部材間
に、粘度５ポイズ以下に調整した金属シリコン粉末の懸
濁液を流し込んだ後、これを窒素雰囲気中、前記金属シ
リコンが窒化する温度で焼成することを特徴とする非酸
化物セラミックスの接合方法。 ２、セラミックス部材が未焼成の成形品である特許請求
の範囲第１項記載の非酸化物セラミックスの接合方法。 ３、セラミックス部材が焼成品である特許請求の範囲第
１項記載の非酸化物セラミックスの接合方法。 ４、セラミックス部材間の断面形状が三角形状である特
許請求の範囲第１項記載の非酸化物セラミックスの接合
方法。 ５、セラミックス部材間の断面形状が台形形状である特
許請求の範囲第１項記載の非酸化物セラミックスの接合
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27091886A JPS63129078A (ja) | 1986-11-15 | 1986-11-15 | 非酸化物セラミツクスの接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27091886A JPS63129078A (ja) | 1986-11-15 | 1986-11-15 | 非酸化物セラミツクスの接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63129078A true JPS63129078A (ja) | 1988-06-01 |
Family
ID=17492804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27091886A Pending JPS63129078A (ja) | 1986-11-15 | 1986-11-15 | 非酸化物セラミツクスの接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63129078A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002068852A (ja) * | 2000-08-28 | 2002-03-08 | Techno Quartz Kk | シリコン部材の接合方法およびその接合体 |
| JP2008184352A (ja) * | 2007-01-29 | 2008-08-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | セラミック接合体及びその製造方法 |
| US8337648B2 (en) * | 2001-12-03 | 2012-12-25 | F.M. Technologies, Inc. | Ceramic joining |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5879880A (ja) * | 1981-11-02 | 1983-05-13 | 大同特殊鋼株式会社 | 接合方法 |
-
1986
- 1986-11-15 JP JP27091886A patent/JPS63129078A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5879880A (ja) * | 1981-11-02 | 1983-05-13 | 大同特殊鋼株式会社 | 接合方法 |
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP2002068852A (ja) * | 2000-08-28 | 2002-03-08 | Techno Quartz Kk | シリコン部材の接合方法およびその接合体 |
| US8337648B2 (en) * | 2001-12-03 | 2012-12-25 | F.M. Technologies, Inc. | Ceramic joining |
| JP2008184352A (ja) * | 2007-01-29 | 2008-08-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | セラミック接合体及びその製造方法 |
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