JP2009530127A - 焼結体の製造方法および焼結体 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の無機粉末成形体を接合しながら強固に一体焼結させる、新規方法を提供することである。
【解決手段】無機粉末、反応性官能基を有する有機分散媒およびゲル化剤を含有し、有機分散媒とゲル化剤との化学反応により固化した第一の無機粉末成形体１Ａおよび第二の無機粉末成形体１Ｂを得る。第一の無機粉末成形体１Ａの接合面４Ａに、粉末成分と有機分散媒とを含むスラリー５Ａを塗布する。無機粉末成形体１Ａと１Ｂとを、スラリー５Ａを介在させた状態で接触させて一体の接合体を得る。この接合体を焼結させて焼結体を得る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の無機粉末成形体を一体化させた焼結体およびその製造方法に関するものである。

セラミックス、高融点金属、セラミックス／金属複合体は、通常、原料粉末を焼結して製造されるため、製品への形状付与は、主として成形時に行われる。しかし、形状付与のし易さは成形法に依存する。例えば、円板製品は、金型プレス法では成形しやすい。しかし、複雑形状の製品は、CIP（Cold Isostatic
Press）にて塊状成形体をいったん成形してから、機械加工により形状付与することが行われている。

ゲルキャスト法は、無機粉末を含む液状スラリーを、スラリーに含まれる有機化合物相互の化学反応により固化して無機粉末成形体を得る方法である。成形型を高精度に転写することができるため、高精度の形状付与に優れている。しかしながら閉構造を有する製品の場合、離型不可のため適用できなくなるか、あるいはロストワックス法のように別途中子型を設けて内表面形状を付与する必要がある。

特に、メタルハライドランプ用発光管、あるいは高圧ナトリウムランプ用発光管のように、胴部の内径より端部の穴径が小さい製品においては、生産性を向上させることが難しい。発光管を構成する各要素を、単純形状となるよう小部品に分割し、各小部品を、押出成形あるいはドライバックプレス成形、金型プレス成形により得ることは考えられる。この場合には、複数の部品の焼成収縮率差を利用し、焼結時に一体化させる方法がある。更に、中子を別途成形して、中子と外型の間の隙間にスラリーを注型するゲルキャスト法にて、予め一体化した成形体を得る方法が採用されている（特許文献１、２）。
再公表特許WO2002-085590A1 再公表特許WO2005-028170A1

複数の部品を別途成形し、これらを接合して一体化する方法としては、更に特許文献３記載の方法がある。この接合方法では、各セラミックボディに有機バインダを含有させ、第一のセラミックボディの接合面と第二のセラミックボディの接合面とを同時に加熱することで有機バインダを局所的に溶融させる。そして、局所的にバインダを溶融させた状態で、第１と第２の結合面とを接触させ、二つの接合面の境界面領域に圧縮及び伸長を交互にもたらすことによって、接合部分を一体化させている。
特表2004-519820

しかし、複数の部品を別々に成形し、焼成収縮率の差を利用して異なる部品を嵌め合わせて一体焼結させる方法は、工程が煩雑であり、生産性向上が難しい。特許文献１、２記載のゲルキャスト法は、高い形状精度と生産性とを両立させることが難しい。

また、特許文献３記載の方法では、溶融可能なバインダを用いるため、接合時、あるいは脱脂プロセスで成形体が変形しやすい。これは、接合部を加熱することによって接合する技術であるが、加熱により接合界面のみを緩衝地帯とすることは実質的には不可能であり、接合部近傍の数mmが変形して緩衝効果が発現する。結果として形状が変化し易いことになる。また、二つの成形体の接合面を圧縮／伸長させるプロセスを要するため、生産コストが高い。特に、二つの成形体の各薄肉部を突き合わせ接合する場合には、接合面の圧縮／伸長プロセスの実施はきわめて困難である。また、実質的にはワックス系射出成形により成形体を得、接合体としているため、脱脂に長時間を要し、生産性が悪くなる。

本発明の課題は、複数の無機粉末成形体を接合しながら強固に一体焼結させる、新規方法を提供することである。

本発明に係る焼結体の製造方法は、
無機粉末、反応性官能基を有する有機分散媒およびゲル化剤を含有し、有機分散媒とゲル化剤との化学反応により固化した第一の無機粉末成形体および第二の無機粉末成形体を得る工程；
第一の無機粉末成形体の接合面に、粉末成分と有機分散媒とを含むスラリーを塗布する塗布工程；
第一の無機粉末成形体と第二の無機粉末成形体とを前記スラリーを介在させた状態で接触させて一体の接合体を得る接合工程；および
接合体を焼結させて焼結体を得る焼結工程
を有することを特徴とする。

また、本発明は、前記方法によって製造されたことを特徴とする、焼結体に係るものである。

本発明によれば、有機分散媒とゲル化剤との化学反応により少なくとも部分的に固化するタイプの成形体について、その接合面にスラリーを塗布し、複数の成形体を突き合わせて一体化させ、焼結させる。これによって、強固な接合焼結体が得られることを見いだし、本発明に到達した。

本発明においては、接合面に塗布された前記スラリーにおいて、未反応の有機分散媒およびゲル化剤が作用し、反応することで、接合面における接合に寄与するものと思われる。そして、接合界面に塗布したスラリー部分のみが、緩衝効果をもたらすため、接合させる各々の成形体の形状が維持され易い。従って、結果的に接合焼結体としての製品形状精度向上に寄与する。塗布したスラリーは、最終焼結体の構成要素として残るが、界面は微視的にも一体化されており、強固な接合が得られることを確認した。

このように、本発明では、接合する粉末成形体の変形抑制と界面のポア低減を両立することができ、発光管等の反応容器に適用する場合は事実上リークしない接合が得やすい。Heリーク試験であれば、例えば１×１０^−７atm・cm^３/sec未満が可能であった。

好適な実施形態においては、第一の無機粉末成形体の接合面が、第一の無機粉末成形体の中心軸に対して略垂直である。また、更に好適な実施形態においては、第一の無機粉末成形体と第二の無機粉末成形体とを接触させた段階で、接合面と略垂直方向に荷重を印加し、接合する。
また、好適な実施形態においては、第二の無機粉末成形体の接合面にもスラリーを塗布する。

以下、図面を適宜参照しつつ、本発明を更に詳細に説明する。
例えば図１（ａ）に示すように、一対の無機粉末成形体１Ａ、１Ｂを準備する。各成形体１Ａ、１Ｂは、それぞれ、細管部２と胴部３とからなっている。各成形体は、例えば後述するゲルキャスト法によって成形する。

次いで、少なくとも第一の成形体１Ａの接合面４Ａには、図１（ｂ）に示すようにスラリー４Ａを塗布する。好ましくは、第二の成形体１Ｂの接合面４Ｂにもスラリー５Ｂを塗布する。次いで、図２（ａ）に示すように各成形体の接合面を突き合わせ、接合体６を作製する。この際、好ましくは、矢印Ａ方向に向かって圧力を加える。この圧力Ａの方向は、接合面４Ａに対して略垂直とする。こうして得られた一体の成形体６を焼結し、図２（ｂ）に示す焼結体７を得る。焼結前に成形体６を仮焼してよく、脱脂してよい。

得られた焼結体７は、ハーフ８Ａ、８Ｂと、接合部分９とからなっているが、通常、接合部分９は、微構造的にハーフ８Ａ、８Ｂと連続している。例えば図３の写真において、上半分は接合部分９であり、下半分は成形体部分（ハーフ）であるが、両者の間に微構造的な界面は見当たらない。

また、例えば図４（ａ）に示すように、一つの胴部成形体１１と、二つの細管部の成形体１３Ａ、１３Ｂとを準備する。胴部成形体１１の両端にはそれぞれ径の小さい連結部１２が形成されている。各成形体は、例えば後述するゲルキャスト法によって成形する。

そして、少なくとも第一の細管部成形体１３Ａ、１３Ｂの接合面１４に、図４（ｂ）に示すようにスラリー１５Ａ、１５Ｂを塗布する。好ましくは、第二の胴部成形体１１の接合面にもスラリーを塗布する。次いで、図５（ａ）に示すように各成形体の接合面を突き合わせ、接合体１６を作製する。この際、好ましくは、矢印Ａ方向に向かって圧力を加える。この圧力Ａの方向は、接合面１４に対して略垂直とする。こうして得られた一体の成形体１６を焼結し、図５（ｂ）に示す焼結体１７を得る。焼結前に成形体１６を仮焼してよく、脱脂してよい。

得られた焼結体１７は、胴部１１と、一対の細管部１３Ａ、１３Ｂとからなる。通常、接合部分９は微構造的に連続している。

本発明の焼結体は、放電灯の発光管に対して好適に使用できる。高圧放電灯は、自動車用ヘッドランプ、ＯＨＰ（オーバーヘッドプロジェクター）、液晶プロジェクターなどの各種の照明装置に適用可能である。この発光管は、メタルハライドランプ用発光管や高圧ナトリウムランプ発光管を含む。また、本発明の焼結体の用途は限定されず、耐熱衝撃性を必要とする熱サイクル機関における構造体や高温炉等の目視窓など、各種の用途に適用できる。

図６および図７は、各種の高圧ナトリウム放電灯用の発光管の形態を示す断面図である。
図６（ａ）の発光管２１は、いわゆるリセスト型のものであり、ハーフ２１Ａと２１Ｂとからなる。２３は接合界面である。
図６（ｂ）の発光管２４は、いわゆるセミクローズド型のものであり、ハーフ２４Ａと２４Ｂとからなる。２３は接合界面である。

図７（ａ）の発光管２５は、いわゆるトップハット型のものであり、ハーフ２５Ａと２５Ｂとからなる。２３は接合界面である。
図７（ｂ）の発光管２８は、いわゆるトップハット型のものであり、本体２７と、本体２７の一端に接合されている端部２８とからなる。２３は接合界面である。
図７（ｃ）の発光管２９は、いわゆるモノリシックトップハット型のものであり、ハーフ２９Ａと２９Ｂとからなる。２３は接合界面である。

本発明においては、成形型に無機粉末と有機化合物を含むスラリーを鋳込み、有機化合物相互の化学反応、例えば分散媒とゲル化剤もしくはゲル化剤相互の化学反応、により固化させた後、離型することにより、第一および第二の無機粉末成形体を得る。この成形スラリーは、原料粉体の他、分散媒、ゲル化剤を含み、粘性や固化反応調整のための分散剤、触媒を含んでも良い。このような成形方法は、特許文献１，２に記載されている。

第一の無機粉末成形体、第二の無機粉末成形体に含有される無機粉末、接合面上に塗布されるスラリーに含まれる粉末成分は、特に限定されず、セラミック粉末、金属粉末、セラミック粉末と金属粉末との混合物であってよい。具体的には以下を例示できる。

こうしたセラミック粉体としては、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、ＹＡＧおよびこれらの混合物を例示でき、99%以上の高純度の粉体が好ましい。焼結性や特性改善のための添加成分も原料粉体に含まれる。Mg, Y, Zr, Sc, La, Si, B, Na, Cu, Fe, Caもしくはこれらの酸化物を例示できる。また、金属粉末としては、モリブデン、タングステンやその合金を例示できる。

前記セラミック粉体に添加する焼結助剤としては、酸化マグネシウムが好ましいが、ZrO2, Y2O3,La2O3,
Sc2O3も例示できる。

接合面に塗布されるスラリー中には、有機分散媒が含有されているが、この有機分散媒は、反応性官能基を有していてよく、あるいは有していなくともよい。しかし、この有機分散媒は、反応性官能基を有することが特に好ましい。

第一および第二の無機粉末成形体中に含有される、反応性官能基を有する有機分散媒、および接合面に塗布されるスラリー中に含有される、反応性官能基を有する有機分散媒は、以下を例示できる。

反応性官能基を有する有機分散媒は、ゲル化剤と化学結合し、スラリーを固化可能な液状物質であること、及び注型が容易な高流動性のスラリーを形成できる液状物質であること、の２条件を満たすことが必要である。ゲル化剤と化学結合し、スラリーを固化するためには、反応性官能基、即ち水酸基、カルボキシル基、アミノ基のようなゲル化剤と化学結合を形成し得る官能基を分子内に有していることが必要である。

前記有機分散媒は少なくとも１の反応性官能基を有するものであれば足りるが、より充分な固化状態を得るためには、２以上の反応性官能基を有する有機分散媒を使用することが好ましい。

２以上の反応性官能基を有する液状物質としては、例えば多価アルコール（エチレングリコールのようなジオール類、グリセリンのようなトリオール類等）、多塩基酸（ジカルボン酸類等）が考えられる。尚、分子内の反応性官能基は必ずしも同種の官能基である必要はなく、異なる官能基であってもよい。また、反応性官能基はポリエチレングリコールのように多数あってもよい。

一方、注型が容易な高流動性のスラリーを形成するためには、可能な限り粘性の低い液状物質を使用することが好ましく、特に２０℃における粘度が２０ｃｐｓ以下の物質を使用することが好ましい。

既述の多価アルコールや多塩基酸は水素結合の形成により粘性が高い場合があるため、たとえスラリーを固化することが可能であっても反応性分散媒として好ましくない場合がある。従って、多塩基酸エステル（例えば、グルタル酸ジメチル等）、多価アルコールの酸エステル（例えば、トリアセチン等）等の２以上のエステル基を有するエステル類を前記有機分散媒として使用することが好ましい。また、多価アルコールや多塩基酸も、スラリーを大きく増粘させない程度の量であれば、強度補強のために使用することは有効である。

エステル類は比較的安定ではあるものの、反応性が高いゲル化剤とであれば充分反応可能であり、粘性も低いため、上記２条件を満たすからである。特に、全体の炭素数が２０以下のエステルは低粘性であるため、反応性分散媒として好適に用いることができる。

無機粉末成形体の原料、および接合面に塗布されるスラリーに含有されていてもよい、反応性官能基を有する有機分散媒としては、具体的には、エステル系ノニオン、アルコールエチレンオキサイド、アミン縮合物、ノニオン系特殊アミド化合物、変性ポリエステル系化合物、カルボキシル基含有ポリマー、マレイン系ポリアニオン、ポリカルボン酸エステル、多鎖型高分子非イオン系、リン酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、アルキルベンゼンスルホン酸Ｎａ、マレイン酸系化合物を例示できる。他には、WO2002-085590A1の、２２頁１０行目〜２５行目に記載されたものを例示できる。

まだ非反応性分散媒としては、炭化水素、エーテル、トルエン等を例示できる。

また、無機粉末成形体に含有されるゲル化剤、および接合面上に塗布されるスラリー中に含有されていてもよいゲル化剤は、分散媒に含まれる反応性官能基と反応して固化反応を引き起こすものであり、例えばWO2002-085590A1の21頁−22頁９行目に記載されているが、以下を例示できる。

ゲル化剤の２０℃における粘度が３０００ｃｐｓ以下であることが好ましい。具体的には、２以上のエステル基を有する有機分散媒と、イソシアナート基、及び／又はイソチオシアナート基を有するゲル化剤とを化学結合させることによりスラリーを固化することが好ましい。

具体的には、この反応性のゲル化剤は、分散媒と化学結合し、スラリーを固化可能な物質である。従って、前記ゲル化剤は、分子内に、分散媒と化学反応し得る反応性官能基を有するものであればよく、例えば、モノマー、オリゴマー、架橋剤の添加により三次元的に架橋するプレポリマー（例えば、ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等）等のいずれであってもよい。

但し、前記反応性ゲル化剤は、スラリーの流動性を確保する観点から、粘性が低いもの、具体的には２０℃における粘度が３０００ｃｐｓ以下の物質を使用することが好ましい。

一般に平均分子量が大きなプレポリマー及びポリマーは、粘性が高いため、本発明では、これらより分子量が小さいもの、具体的には平均分子量（ＧＰＣ法による）が２０００以下のモノマー又はオリゴマーを使用することが好ましい。尚、ここでの「粘度」とは、ゲル化剤自体の粘度（ゲル化剤が１００％の時の粘度）を意味し、市販のゲル化剤希釈溶液（例えば、ゲル化剤の水溶液等）の粘度を意味するものではない。

ゲル化剤の反応性官能基は、反応性分散媒との反応性を考慮して適宜選択することが好ましい。例えば反応性分散媒として比較的反応性が低いエステル類を用いる場合は、反応性が高いイソシアナート基（−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ）、及び／又はイソチオシアナート基（−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ）を有するゲル化剤を選択することが好ましい。

イソシアナート類はジオール類やジアミン類と反応させることが一般的であるが、ジオール類は既述の如く高粘性のものが多く、ジアミン類は反応性が高すぎて注型前にスラリーが固化してしまう場合がある。

このような観点からも、エステルからなる反応性分散媒と、イソシアナート基、及び／又はイソチオシアナート基を有するゲル化剤との反応によりスラリーを固化することが好ましく、より充分な固化状態を得るためには、２以上のエステル基を有する反応性分散媒と、イソシアナート基、及び／又はイソチオシアナート基を有するゲル化剤との反応によりスラリーを固化することが好ましい。また、ジオール類、ジアミン類も、スラリーを大きく増粘させない程度の量であれば、強度補強のために使用することは有効である。

イソシアナート基、及び／又はイソチオシアナート基を有するゲル化剤としては、例えば、ＭＤＩ（４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナート）系イソシアナート（樹脂）、ＨＤＩ（ヘキサメチレンジイソシアナート）系イソシアネート（樹脂）、ＴＤＩ（トリレンジイソシアナート）系イソシアナート（樹脂）、ＩＰＤＩ（イソホロンジイソシアナート）系イソシアナート（樹脂）、イソチオシアナート（樹脂）等を挙げることができる。

また、反応性分散媒との相溶性等の化学的特性を考慮して、前述した基本化学構造中に他の官能基を導入することが好ましい。例えば、エステルからなる反応性分散媒と反応させる場合には、エステルとの相溶性を高めて、混合時の均質性を向上させる点から、親水性の官能基を導入することが好ましい。

尚、ゲル化剤分子内に、イソシアナート基又はイソチオシアナート基以外の反応性官能基を含有させてもよく、イソシアナート基とイソチオシアナート基が混在してもよい。さらには、ポリイソシアナートのように、反応性官能基が多数存在してもよい。

第一および第二の無機粉末成形体の材料および接合面に塗布されるスラリーには、前記の成分以外に、消泡剤、界面活性剤、焼結助剤、触媒、特性向上剤等の各種添加剤を添加しても良い。

接合面に塗布されるスラリーは、その他にも固化を促進する触媒を含んで良い。更に好ましくは成形用スラリーと接合スラリーとが同種のものであり、特に好ましくは同じものである。

第一および第二の無機粉末成形体を製造するためのスラリー、および接合面に塗布されるスラリーは、以下のように作製できる。
（１）分散媒に無機物粉体を分散してスラリーとした後、ゲル化剤を添加する。
（２）分散媒に無機物粉体及びゲル化剤を同時に添加して分散することによりスラリーを製造する。

注型時および塗布時の作業性を考慮すると２０℃におけるスラリーの粘度は３００００ｃｐｓ以下であることが好ましく、２００００ｃｐｓ以下であることがより好ましい。スラリーの粘度は、既述した反応性分散媒やゲル化剤の粘度の他、粉体の種類、分散剤の量、スラリー濃度（スラリー全体体積に対する粉体体積％）によっても調整することができる。

但し、スラリー濃度は、通常は、スラリー濃度が２５〜７５体積％のものが好ましく、乾燥収縮によるクラックを少なくすることを考慮すると、３５〜７５体積％のものが更に好ましい。

接合時点において、各無機粉末成形体においては、有機化合物同士の反応は、成形体の強度が取り扱い上十分になる程度に進行させることが好ましいが、反応を完結させなくても良く、これによって接合部分における固化反応を進行させやすい。この観点からは、接合直前の時点における各無機粉末成形体の強度は、２ｋPa〜５MPaであることが好ましい。

各無機粉末成形体の各接合面の中心線平均表面粗さＲａは、１ミクロンから１００ミクロンの範囲が好ましい。表面粗さ測定は原則として表面粗さ計とする。ただし、成形体の強度が弱くて測定し難い場合は、顕微鏡で表面凹凸を観察する方法でも良い。接合端面は成形型面のままスラリーを塗布しても良いし、あるいは、スラリー塗布に先立ち、研磨板、あるいは砥石により、接合面を平面化することも好ましい。

接合用スラリーの塗布量は、塗布層の厚さに換算して、１０ミクロン〜１ｍｍが好ましい。接合用スラリーを比較的厚く塗布することにより、緩衝効果が大となり、例えばメタルハライドランプ用発光管においてはキャピラリ相互の同軸度や、接合面に対して垂直方向の長さ、全長や胴部長の寸法精度を確保しやすくなる。

接合用スラリーの一部を塗布の後に粉末成形体にしみ込ませることも好ましい。しみ込ませる深さは、５〜５００ミクロンが好ましい。

無機粉末成形体の接合面上へのスラリーの塗布方法は特に限定されず、通常のディスペンサーを使用できる。

また、好適な実施形態においては、接合スラリーは、化学反応により固化しない非自己硬化性スラリーである。この場合には、スラリーに含有される非反応性分散媒として、キシレン、エーテル、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、テルピネオール、２−エチルヘキサノール等を例示である。ポリビニルアセタール樹脂（例えば、商品名「ＢＭ−２」、商品名「ＢＭ−Ｓ」、商品名「ＢＬ−Ｓ」、いずれも積水化学株式会社製）及びエチルセルロース（例えば、商品名「エトセル」）などの各種バインダも用いることができる。また、適宜ＤＯＰ（フタル酸ビス（２−エチルヘキシル））などの分散剤や、混合時の粘性調節のためのアセトンやイソプロパノールなどの有機溶剤も用いることができる。

こうした非自己硬化性の接合スラリーは、原料粉末、溶媒、バインダをトリロールミル、ポットミル等を用いる通常のセラミックスペーストやスラリーの製造方法を用いて混合することにより得ることができる。分散剤や有機溶剤は適宜混合することができる。２０℃における接合スラリーの粘度は、500000cps以下であることが好ましい。この範囲であると、接合スラリー層を形成するのに都合がよい表面張力を維持しながら、同時に接合スラリー供給厚さを厚くできるからである。より好ましくは300000cps以下である。この範囲であると接合スラリー供給形状を鮮明にできるからである。スラリーの粘度は、既述した分散媒や分散剤や有機溶剤の量、スラリー濃度（スラリー全体の体積に対する粉末の重量％である。以下、当該濃度については重量％で示す。）によっても調整することができる。ただし、スラリー濃度は、通常、２５〜９０重量％のものが好ましく、乾燥収縮によるクラックを少なくすることを考慮すると、３５〜９０重量％のものがさらに好ましい。

無機粉末成形体の接合面間に接合スラリーを供給するには、ディスペンサー等など公知の手法を利用できる。無機粉末成形体の接合面に成形スラリーを供給するには、ディスペンサー、ディッピング、スプレーなどの公知の液状体供給手法のほか、スクリーン印刷、メタルマスク印刷などの印刷手法を用いることができる。供給された接合スラリーは、接合工程にて成形体間で押しつぶされ、接合体の接合部を形成する。スクリーン印刷によれば厚みやパターンを高精度に制御して接合スラリーを接合面に供給できるため、結果として精度の高い接合スラリー層及び接合部を得ることができる。また、メタルマスク印刷によれば、厚みを持って接合スラリーを接合面に供給しやすく、このため、成形スラリー層及び接合部の形状制御が容易になる。

例えば、無機粉末成形体の接合面上に供給される接合スラリー層の厚みが２００μm以下（好ましくは１０μm以上）であるときには、スクリーン印刷によって接合スラリーを供給することが好ましい。スクリーン印刷によれば接合スラリーを高精度にかつ均一厚さに供給することができ、このために、均一な幅や肉厚の接合スラリー層ひいては精度のよい接合部を得ることができる。また、無機粉末成形体の接合面上に供給される接合スラリー層の厚みが５００μm以下（好ましくは２００μm以上）であるときには、メタルマスク印刷を用いることで精度のよい接合スラリーパターンを接合面に形成することができる。この結果、良好な接合部を得ることができる。また、無機粉末成形体の接合面上に供給される接合スラリー層の厚みが５００μｍ以上（好ましくは１０００μｍ以下）であるときには、メタルマスク印刷を用いることが好ましい。メタルマスク印刷によれば容易に厚みのあるスラリー層を形成でき、無機粉末成形体間の距離を制御することで厚みのバラツキも緩衝することができる。

なお、公知の液状体供給手法やスクリーン印刷やメタルマスク印刷など印刷手法を用いる場合、付与しようとする接合スラリーの粘度や供給厚み等に応じて適宜条件を設定すればよい。

接合スラリーは、２つの無機粉末含有成形体の接合しようとする面（接合面）を対向させた状態でこれらの接合面間に供給してもよいし、一方又は双方の無機粉末成形体の接合面に供給してもよい。

無機粉末成形体同士を接触させる際には、接合面と略垂直方向Ａに荷重を印加することもできるし、自重のみ印加することもできる。荷重は特に限定されないが、接合部分の強度を高くするためには、０．０１ｋｇｆ／ｃｍ^２以上とすることが好ましい。また、各成形体の寸法精度を確保するという観点からは、５ｋｇｆ／ｃｍ^２以下とすることが好ましい。

好適な実施形態においては、第一の無機粉末成形体の接合端部の少なくとも外側に拡張部が設けられている。この実施形態について説明する。

接合面に供給した接合用スラリーは、接合時に荷重をかける際、接合面の外側に突出する傾向がある。スラリーの突出量や突出形状は、不規則なものとなりやすく、製品価値を下げる要因となるし、突出部では焼結助剤の蒸発量が多くなり、強度低下や粒成長を招く傾向がある。このため、接合用スラリーの突出を防ぎ、あるいは強度低下や粒成長を招かない健全な突出形状とすることが求められる。

成形体の接合面のエッジに角取りを施すことで、接合用スラリーの突出を抑制するとともに、成形体の形状にスラリーを沿わせることが考えられる。しかし、本発明者が実験したところでは、スラリーの塗布量やスラリーの成形体表面への濡れ性をバランスさせることが難しく、接合界面に隙間やポアが生じる傾向があった。更に、接合面エッジの角取りによってスラリーの突出を抑制する方法では、角取り部の長さだけ、接合部におけるスラリーの沿面距離が短くなる。発光管のように耐食容器としての機能も求められる場合、寿命は接合材の沿面距離に依存するため、好ましくない。

ここで、成形体の接合端部の外側に拡張部を設けることにより、接合用スラリーを接合面の面積に比べて少なめに塗布することで、接合材の沿面距離の確保と突出の抑制とを両立させることが可能となった。

好適な実施形態においては、第二の無機粉末成形体の接合端部の少なくとも外側に拡張部が設けられている。

また、第一の無機粉末成形体および／または第二の無機粉末成形体の接合端部の内側には、拡張部をもうけてよいが、凹部をもうけても良い。

接合面は平坦であってよい。また、好適な実施形態においては、第一の無機粉末成形体の接合面の少なくとも一部が凸状をなしている。更に好ましくは、第二の無機粉末成形体の接合面の少なくとも一部が凸状をなしている。これは、接合面の全体が凸状をなしていてもよいが、接合面の一部に突起が形成されている場合も含む。

接合時に荷重をかけると、接合用スラリーが接合面と平行方向に押し出される。気泡が残ると接合の健全性が低下するため、真空引きなどで脱泡する必要がある。接合面を凸形状とすることにより、気泡が外部に排出されやすくなる。また、突起の形状は、断面図で見て、滑らかな曲線状の突起であってよく、また１段または２段以上の矩形突起、くさび形突起などであってよい。

拡張部は、成形体が円柱形状、円筒形状の場合は外側に等方的に拡大させてもよいし、非等方的に設けても良い。

筒状、半球状のように、閉空間を形成すると、内側型、中子型が抜きにくくなる。また、接合用スラリーが突出しても、内側に突出する場合には、周長が小さくなるため、周方向に生じる圧縮力により、接合用スラリーが成形体の内壁面に沿ってに広がり、突出しにくい。したがって、成形体の内側には拡張部を設けなくともよい。

更に、成形体の接合面のエッジに角取り部を設けることは、過剰な突出を抑制するとともに、接合材が接合要素に沿って広がることを助けるため、好ましい。角取り部は、面取り部や円弧、Ｃ面、Ｒ面で良い。

図８を例示として参照しつつ、本実施形態について更に説明する。
成形体３０の接合端部３０ａの外側（図８において左側）には拡張部３８が設けられている。成形体３０は、接合後に、内側に閉空間を形成可能な形態をしている。接合面３０ｂには凸部３３が形成されている。すなわち、接合面３０ｂのエッジには面取り部３１Ａ、３１Ｂが形成されており、面取り部３１Ａ，３１Ｂの各末端３２を結ぶ仮想面から凸部３３が突出する。

接合端部３０ａの外側面では、拡張開始部３５から接合面へと向かって幅の拡大が開始され、傾斜部３７においては徐々に幅が拡大する。傾斜部３７の末端から、幅一定の定幅部３６が形成されている。平坦部３６の接合面側の末端から面取り部３１Ａを介して接合面３０ｂに至る。本例では、内側の面取り部３１Ｂからは突出のない直線部が延びている。

図９（ａ）に示すように、図８の成形体３０を二つ対向させる。そして、二つの接合面３０ａの間に、前述のようにして接合用スラリーを介在させる。例えば、図９（ａ）に示すように、各接合面上にスラリー３４を塗布する。次いで、図９（ｂ）に示すように、二つの成形体を一体焼結して接合する。この結果、焼結体４０が形成され、かつ接合される。焼結体４０の形態は成形体の形態とほぼ同じである。焼結体４０の端部４０ａの外側（図９において左側）には拡張部４８が設けられている。焼結体４０の内側には閉空間が形成されている。接合面４０ｂには凸部４３が形成されている。

接合端部４０ａの外側面では、拡張開始部４５から接合面へと向かって幅の拡大が開始され、傾斜部４７においては徐々に幅が拡大する。傾斜部４７の末端から、幅一定の定幅部４６が形成されている。定幅部４６の接合面側の末端から面取り部４１Ａを介して接合面４０ｂに至る。本例では、内側の面取り部４１Ｂから突出のない壁面が延びている。接合材４９は内側および外側に若干突出していてよい。

また、図１０（ａ）、（ｂ）の例において、図８、図９と同じ部分には同じ符号をつけ、その説明を省略する。図９（ａ）の成形体３０Ａにおいては、成形体の内側に凹部３９が形成されており、凹部３９の末端に面取り部３１Ｂが形成されている。成形体３０Ａの接合面３０ａにスラリー３８Ａ、３８Ｂを設け、図１０（ｂ）に示すように、両者を接合して一体化する。図１０（ｂ）の焼結体４０Ａの内側には凹部５０が形成され、凹部５０内にも接合材４９が広がる。

図１１（ａ）の成形体３０Ｂにおいては、成形体の内側にも拡張部５８が形成されている。接合端部３０ａの内側では、拡張開始部５５から接合面へと向かって幅の拡大が開始され、傾斜部５７においては徐々に幅が拡大する。傾斜部５７の末端から、幅一定の定幅部５６が形成されている。定幅部５６の接合面側の末端から面取り部３１Ａを介して接合面３０ｂに至る。

図１１（ｂ）に示すように、図１１（ａ）の成形体３０Ｂを二つ対向させる。そして、二つの接合面３０ａの間に、前述のようにして接合用スラリーを介在させる。次いで、図１１（ｂ）に示すように、二つの成形体を一体焼結して接合する。この結果、焼結体４０Ｂが形成され、かつ接合される。

焼結体４０Ｂの端部４０ａの内側には拡張部６８が設けられている。接合端部４０ａの内側面では、拡張開始部６５から接合面へと向かって幅の拡大が開始され、傾斜部６７においては徐々に幅が拡大する。傾斜部６７の末端から、幅一定の定幅部６６が形成されている。平坦部６６の接合面側の末端から面取り部４１Ａを介して接合面４０ｂに至る。

第一の成形体および第二の成形体において、それぞれ外側（および内側）の各拡張部は、以下の要件を満足していることが更に好ましい。

（ｂ／ａ）
図８において、ａは、接合端部３０ａの末端（拡張開始部３５）における成形体の幅である。ｂは、接合端部３０ａにおける最大幅とａとの差であり、拡張部分３８の最大幅である。ｂ／ａは、拡張部の突出の割合を示す数値である。本発明の観点からは、ｂ／ａは、０．０５以上であることが好ましく、０．１以上であることが更に好ましい。ただし、ｂ／ａが大きくなりすぎると、接合処理時に拡張開始部３５にクラックが生じやすくなるので、この観点からは、ｂ／ａは０．４以下であることが好ましく、０．３以下であることが更に好ましい。この要件は内側および外側の拡張部にあてはまる。

（ｅ／ａ）
ｅは、拡張部３８の長さである。ｅ／ａは、拡張部の細長さを示す指標である。ｅ／ａが大きすぎると、接合時ないし焼成時に接合面にクラックが生じやすくなるので、この観点からは、ｅ／ａは２以下であることが好ましく、１．５以下であることが更に好ましい。また、ｅ／ａが小さすぎると、接合時の拡大開始部３５にクラックが生じやすくなるので、この観点からは、０．２以上が好ましく、０．５以上が更に好ましい。この要件は内側および外側の拡張部にあてはまる。

（ｄ／ａ）
ｄは、拡張部のうち幅一定である定幅部３６の長さである。定幅部は設けても良いが、設けなくとも良い。定幅部３６を設けた場合には、ｄ／ａは０．５以下とすることが好ましい。

（ｃ／ａ）
ｃは凸状部３３の高さである。接合面３０ａに凸状部３３を設けることによって、接合用スラリーが容易に外側面、内側面に展開しやすくなり、接合材の沿面距離を長くしやすい。この観点からは、ｃ／ａは、０．０１以上とすることが好ましく、０．０２以上とすることが更に好ましい。ただし、ｃ／ａが大きくなりすぎると、接合用スラリーがかえって広がりにくくなるので、０．５以下が好ましく、０．１５以下が更に好ましい。

拡張開始部３５は鋭角をなしていてよいが、クラック抑制の観点からは、曲面を構成していることが好ましい。断面で見たときの拡張開始部の曲率半径Ｒは、０．０５〜２．０ｍｍであることが好ましい。また、拡張開始部３５と拡張完了部との間に、幅一定の定幅部を設けることもできる。この要件は内側および外側の拡張部にあてはまる。

例えば図９〜図１１に示すように各接合面上に接合用スラリー３４を供給する場合には、スラリーは、各接合体の拡張部の拡大開始点３５における外周面位置を示す仮想線Ｅと、内周面位置を示す仮想線Ｇとの間に設けることが好ましい。

外側拡張部の仮想線Ｆと仮想線Ｇとの間の間隔を１００％としたときに、接合用スラリーの幅は３０〜１５０％とすることが好ましく、５０〜９０％とすることが更に好ましい（図９参照）。

外側拡張部の仮想線Ｆと内側凹部３９の仮想線Ｈとの間の間隔を１００％としたときに、接合用スラリーの幅は３０〜１５０％とすることが好ましく、５０〜９０％とすることが更に好ましい（図１０参照）。また、図１０において、ＥとＦとの間隔（つまり外側拡張部の突出高さ）は、ＧとＨとの間隔（つまり内側凹部３９の深さ）よりも大きいことが好ましい。

外側拡張部の仮想線Ｆと内側拡張部の仮想線Ｈとの間の間隔を１００％としたときに、接合用スラリーの幅は３０〜１００％とすることが好ましく、５０〜９０％とすることが更に好ましい（図１１参照）。

各成形体の形態は特に限定されない。図１２〜図１４は様々な形態の成形体を示すものである。図１２（ａ）の例では、反応管様の焼結体５０の中空部近傍５１で、矢印Ａのように焼結体５０を軸線方向に２分割する。図１２（ｂ）の例では、軸線Ｂ方向に沿って５１で焼結体５０を２分割する。図１２（ｃ）、（ｄ）では、焼結体５０を、軸線Ｂに直交する別の長手方向の軸線Ｃに沿って５１で焼結体を２分割する。これらを組み合わせることによって、焼結体５０を２あるいは３以上の成形体に分割できる。

図１３に示すように、反応管、流路管５２においては、流路方向に２つのハーフ５３に分割できる。また、５２を流路方向に沿って２つのハーフ５３に分割することができる。また、発光管を得るために用いることのできる各種の分割体形状の成形体を図１４に示す。

第一および第二の無機粉末成形体を接合した後、接合体を脱脂あるいは仮焼することができる。この脱脂工程や仮焼工程は、還元性雰囲気下で行うことが好ましい。また、焼結工程も還元性雰囲気下で行うことが好ましい。還元性雰囲気は代表的には水素であり、不活性ガスを含んでいて良い。

焼結温度は材料によって決定する。しかし、好適な実施形態においては、焼結時の最高温度を１７５０℃以下とすることもできる。

焼成温度の下限も特になく、材料によって選択するが、例えば１３５０℃以上、更には１４５０℃以上とすることが好ましい。また、焼成体の色調(例えば黒化)に応じ、適宜加湿してよい(露点−１０〜＋１０℃)。

また、好適な実施形態においては、成形体を１０００℃以上、１２００℃以下の温度で脱脂し、次いで焼結できる。脱脂は大気雰囲気中で行うことが好ましい。この際、炉内が酸欠状態にならないように、適宜大気もしくは酸素を供給してよい。

ゲルキャスト成形体中有機分は、通常成形（粉末プレス用バインダや押出し加工）法によって得られた成形体中の有機分に比べて分解しにくいので、本脱脂工程は有機分の分解促進に有効であり、焼結体の黒化抑制に効果的である。脱脂時間も限定されないが、３０時間以上とすることが好ましく、６０時間以上とすることが更に好ましい。

また、焼成体色調に応じ(例えば黒化)、１０００〜１５００℃で大気中アニールしてよい。この際、炉内が酸素欠乏状態にならないように、適宜大気もしくは酸素を供給してよい。

成形型、接合冶具は、アルミニウム合金、鉄系材料の他、シリコーン、高密度ポリエチレン等の樹脂で作製することが好ましい。型表面に離型性向上、あるいは耐摩耗性向上のためのコーティング、例えばテフロン（登録商標）（商品名）やＤＬＣ（Diamond-Like-Carbon）を施しても良い。

（実施例１）
図１、図２を参照しつつ説明した方法に従い、一体焼結体（発光管）７を作製した。
ただし、各成形体１Ａ、１Ｂの成形スラリーは以下のようにして作製した。すなわち、原料粉末としてアルミナ粉末（商品名 アルミナAES-11C、住友化学工業株式会社）１００重量部、およびマグネシア０．０２５重量部。分散媒として、マロン酸ジメチル２４重量部、ゲル化剤（商品名 バイヒジュール３１００、住友バイエルウレタン株式会社）２重量部、分散剤（商品名 マリアリムＡＫＭ０５３１、日本油脂株式会社）１重量部、触媒としてトリエチルアミン０．２重量部を混合したものを用いた。

このスラリーを、アルミニウム合金製の型に室温で注型の後、室温で１時間放置した。次いで４０℃で３０分放置し、固化を進めてから、離型した。さらに室温、次いで９０℃の各々にて２時間放置して、メタルハライドランプ用発光管形状を軸方向に２分割した形状の粉末成形体１Ａ、１Ｂを得た。

接合に先立ち、胴部中央となる接合面４Ａ、４Ｂをダイヤモンド研磨板で研磨し、突き合わせ接合面を得た。各接合面の表面粗さは約４０ミクロンだった。上記した成形スラリーを、接合スラリー５Ａ、５Ｂとして流用した。接合面の各々に、厚さが約３００ミクロンとなるよう接合スラリーを塗布した。各々の成形体１Ａ、１Ｂを突き合わせた後、約５０ｇの荷重を１０秒かけて接合した。接合部の断面積は、０．６１ｃｍ^２であり、応力に換算すると０．０８２ｋｇｆ／ｃｍ^２である。別途、粉末成形体へのしみこみ深さを測定したところ、約200ミクロンだった。その後、大気中１１０℃、２時間放置して接合スラリーを固化させた。

接合体６を、大気中１１００℃で仮焼の後、水素３：窒素１の雰囲気中１８００℃で焼成し、緻密化および透光化させ、全長５０ｍｍ、胴部外径１４ｍｍ、キャピラリ長１７ｍｍの発光管７を得た。水中急冷法で耐熱衝撃性を評価したところ、１５０℃でもクラックが発生せず、１体成形法による同形状の発光管と同レベルであった。耐熱衝撃性評価の後、Ｈｅリーク測定機にて胴部リーク量を測定したところ、１×１０^−８ａｔｍ・ｃｃ／秒以下であり、問題がなかった。

なお、図３は、接合界面付近の写真である。上半分は接合部分９であり、下半分は成形体部分（ハーフ）であるが、両者の間に微構造的な界面は見当たらない。

（実施例２）
図１、図２を参照しつつ説明した方法に従い、一体焼結体（発光管）７を作製した。
ただし、各成形体１Ａ、１Ｂの成形スラリーは以下のようにして作製した。すなわち、原料粉末としてアルミナ粉末（商品名 アルミナAKP-20、住友化学工業株式会社）１００重量部、およびマグネシア０．０２５重量部。分散媒としてケムレツ６０８０を２７重量部（商品名、保土ヶ谷アシュランド株式会社）およびエチレングリコール０．３重量部、ゲル化剤としてSBUイソシアナート０７７５（商品名、住友バイエルウレタン株式会社）４重量部、分散剤としてマリアリムＡＫＭ０５３１（商品名、日本油脂株式会社）３重量部、触媒（商品名 カオライザーNo25、花王株式会社）０．１重量部を混合したものを用いた。

このスラリーを、形状は実施例１と同じで材質をシリコーン樹脂に変更した型に、室温で注型の後、室温で１時間放置した。次いで４０℃で３０分放置して固化を進めてから離型した。さらに室温、次いで９０℃の各々にて２時間放置してメタルハライドランプ用発光管形状を軸方向に２分割した形状の粉末成形体１Ａ、１Ｂを得た。

接合に先立ち、中央の接合面４Ａ、４Ｂをダイヤモンド研磨板で研磨し、突き合わせ接合面を得た。接合面の中心線平均表面粗さは約５０ミクロンであった。前記成形スラリーを接合スラリーとして流用した。各接合面に、厚さが約２００ミクロンとなるよう接合スラリーを塗布した。各々の成形体を突き合わせた後、成形体の自重以外は荷重をかけずに接合した。別途、粉末成形体へのしみこみ深さを測定したところ、約100ミクロンだった。その後、大気中１１０℃、２時間放置して接合スラリーを固化させた。

接合体６を、大気中１１００℃で仮焼の後、水素３：窒素１の雰囲気中１８００℃で焼成し、緻密化、透光化させ、全長５０ｍｍ、胴部外径１４ｍｍ、キャピラリ長１７ｍｍの発光管７を得た。水中急冷法で耐熱衝撃性を評価したところ１５０℃でもクラックが発生せず、１体成形法による同形状の発光管と同レベルだった。耐熱衝撃性評価の後、Ｈｅリーク測定機にて胴部リーク量を測定したところ、１×１０^−８ａｔｍ・ｃｃ／秒以下であり、問題がなかった。

（実施例３）
実施例２と同様の方法によって、成形体１Ａ、１Ｂを得た。接合スラリーは、前記したゲル化剤を含まないこと以外は、成形スラリーと同じである。

実施例２と同様にして、接合に先立ち、胴部中央となる接合面４Ａ、４Ｂをダイヤモンド研磨板で研磨し、突き合わせ接合面を得た。各接合面４Ａ、Ｂの中心線平均表面粗さは約５０ミクロンであった。各接合面に、厚さが約１００ミクロンとなるように接合スラリー５Ａ、５Ｂを塗布した。各成形体を突き合わせた後、成形体の自重以外は荷重をかけずに接合した。別途、粉末成形体へのしみこみ深さを測定したところ、約８０ミクロンであった。その後、大気中１１０℃、２時間放置して接合スラリーを固化させた。

得られた接合体６を、大気中１１００℃で仮焼した後、水素３：窒素１の雰囲気中１８００℃で焼成、緻密化、透光化させ、全長５０ｍｍ、胴部外径１４ｍｍ、キャピラリ長１７ｍｍの発光管７を得た。水中急冷法で耐熱衝撃性を評価したところ、１５０℃でもクラックが発生せず、１体成形法による同形状の発光管と同レベルであった。耐熱衝撃性評価の後、Ｈｅリーク測定機にて胴部リーク量を測定したところ、１×１０^−８ａｔｍ・ｃｃ／秒以下であり、問題がなかった。

（実施例４）
図４、図５を参照しつつ説明した方法に従って、図５（ｂ）に示す３ボディの発光管１７を作製した。ただし、成形スラリー、接合スラリー、製法は、実施例２と同じにした。また、接合の際の荷重は、管軸方向に０．０７５ｋｇｆ／ｃｍ^２とした。

接合体１６を、大気中１１００℃で仮焼の後、水素３：窒素１の雰囲気中で１８００℃で焼成して、緻密化および透光化させ、全長７０ｍｍ、胴部外径２０ｍｍ、キャピラリ長２０ｍｍの発光管１７を得た。水中急冷法で耐熱衝撃性を評価したところ、１５０℃でもクラックが発生なく、１体成形法による同形状の発光管と同レベルだった。耐熱衝撃性評価の後、Ｈｅリーク測定機にて胴部リーク量を測定したところ、１×１０^−８ａｔｍ・ｃｃ／秒以下であり、問題がなかった。

（比較例１）
実施例２と同様の方法によって、成形体１Ａ、１Ｂを得た。ただし、実施例２における接合スラリーを、有機分散媒のみ（「ケムレツ６０８０」２７重量部（商品名、保土ヶ谷アシュランド株式会社）およびエチレングリコール０．３重量部のみ）とした。乾燥後、接合界面において、二つの成形体が外れた。

（比較例２）
実施例４と同様にして成形体および焼結体を作製した。ただし、胴部１１は実施例４と同じ方法にて成形したが、細管部１３Ａ、１３Ｂは、化学反応固化ではなく、ドライバックプレス法、すなわちメカニカルプレスおよび機械加工仕上げにより得た。また、細管部１３Ａ、１３Ｂの成形に先立ち、PVA（ポリビニルアルコール）を３wt%含む造粒粉を作製し、造粒粉を圧粉成形した。

次いで、胴部成形に用いたスラリーを接合スラリーとして、実施例４と同様にして接合を試みたが、成形体１１と１３Ａ、１３Ｂとは乾燥後に外れた。細管部１３Ａ、１３Ｂ側へのスラリーのしみ込みは観察されなかった。

（実施例５）
本実施例では、図８〜図１１を参照しつつ説明した方法に従い、焼結体として発光管を作製した。発光管およびそのハーフの形状は、図１２（ａ）に示すものである。焼結体４０、４０Ａ、４０Ｂを構成する成形体３０、３０Ａ、３０Ｂは、以下のようにして作製した。すなわち、原料粉末としてアルミナ粉末（商品名アルミナAES-11C、住友化学工業株式会社製）１００重量部、及びマグネシア０．０２５重量部、分散媒としてマロン酸ジメチル２４重量部、ゲル化剤として、バイヒジュール3100（商品名、住友バイエルウレタン株式会社製）２重量部、分散剤としてマリアリムAKM0351（商品名、日本油脂株式会社製）１重量部及び触媒としてトリエチルアミン０、２重量部を混合したものを用いた。このスラリーをアルミニウム合金製の型に室温で注型後、室温で１時間放置した。次いで、４０℃で３０分間放置し、固化を進めてから離型した。さらに、室温、次いで９０℃のそれぞれの温度にて2時間放置して、メタルハライドランプ用発光管形状を軸方向に２分割した形状の粉末成形体を得た。接合端面の角取りはR0.05〜0.15mmの範囲で実施した。

接合スラリーは次のようにして作製した。すなわち、原料粉末としてアルミナ粉末（１００重量部）、マグネシア粉末（０．０２５重量部）、アセトン（１００重量部）、ブチルカルビトール３０重量部、ポリビニルアセタール樹脂（ＢＭ−２、積水化学株式会社製）（８．５重量部）を混合して接合スラリーとした。

スクリーン製版として、乳剤厚さ１００μm、＃２９０メッシュ、リング形状パターン（内径１２．８ｍｍ、外径１３．７ｍｍ）のものを用い、スクリーン製版が成形体の接合面（内径１２．５ｍｍ、外径１４．０ｍｍ）に平行になるようにスクリーン印刷機ステージに固定し、製版との位置合わせをした。次いで、調製した接合スラリーを、製版を用いてスクリーン印刷機にて成形体の接合面に供給した。

供給した接合スラリーの厚さを測定するために、接合スラリーを乾燥させた。乾燥した接合スラリー層の厚さは、１００±２０μmの厚さとなっており、均一な厚みに接合スラリーが供給されたことがわかった。各パラメーターを表１、表２に示す。ただし、実施例Ｅ、Ｆの凸状部の断面は矩形であり、実施例Ｇ、Ｈの凸状部の形状は図８の３３と同様である。
接合は、各々のハーフを突合せた後、接合面に対して垂直方向に0.05〜0.2kgf/cm²の範囲で荷重を１分〜１０分間かけて行った。その後、大気中で100℃、2時間保持して接合ペーストを硬化させた。

次いで、作製した接合体を大気中１１００℃で仮焼した後、水素：窒素＝3:1の雰囲気中１８００℃で焼成し、緻密化及び透光化させた。この結果、接合体から、胴部外径１１ｍｍ、キャピラリ長１７ｍｍの焼結体（発光管）４０、４０Ａ、４０Ｂを得ることができた。得られた焼結体においては、クラックや変形は認められなかった。水中急冷法で耐熱衝撃性を評価したところ、各焼結体は、１５０℃でもクラックが発生せず、一体成形法による同形状の発光管と同じレベルであった。さらに、これらの焼結体Ａ，Ｂにつき、耐熱衝撃性評価のあと、Heリーク測定機にて胴部リーク量を測定したところ、いずれも1×１０^−８atm・cc／秒以下であった。

図１５は、接合前の外観を示す写真であり、図１６は接合後の接合部分の断面研磨面を示す写真である。接合断面の顕微鏡写真観察により、接合状況を観察したところ、いずれの実施例の焼結体においても、接合層にポアは認められなかった。更に、接合層の結晶粒径を，表面粒径にて評価したところ、概ね10〜80μmであり、平均径として20〜40μmであり、異常粒成長は認められなかった。

（ａ）は、本発明の一実施形態で利用できる無機粉末成形体１Ａおよび１Ｂを示す断面図であり、（ｂ）は、各成形体の各接合面上にスラリーを塗布した状態を示す断面図である。 （ａ）は、成形体１Ａと１Ｂとの接合体６を示す断面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）の成形体６を焼結させることで得られた焼結体７を示す断面図である。 焼結体における接合界面のセラミックス組織を示す顕微鏡写真である。 （ａ）は、第一の無機粉末成形体１３Ａ、１３Ｂおよび第二の無機粉末成形体１０を示す断面図であり、（ｂ）は、各成形体１３Ａ、１３Ｂの接合面１４にスラリー１５Ａ、１５Ｂを塗布した状態を示す断面図である。 （ａ）は、成形体１１と成形体１３Ａ、１３Ｂとの接合体１６を示す断面図であり、（ｂ）は、図５（ａ）の成形体１６を焼結させることによって得られた焼結体１７を示す断面図である。 （ａ）は、リセスト型の発光管２１を示す断面図であり、（ｂ）は、セミクローズド型の発光管２４を示す断面図である。 （ａ）は、トップハット型の発光管２５を示す断面図であり、（ｂ）は、トップハット型の発光管２６を示す断面図であり、（ｃ）は、モノリシックトップハット型の発光管２９を示す断面図である。 成形体３０の接合端部付近の拡大図である。 （ａ）は、成形体３０の接合前の状態を示す模式的断面図であり、（ｂ）は、接合後の状態を示す断面図である。 （ａ）は、成形体３０Ａの接合前の状態を示す模式的断面図であり、（ｂ）は、接合後の状態を示す断面図である。 （ａ）は、成形体３０Ｂの接合前の状態を示す模式的断面図であり、（ｂ）は、接合後の状態を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は焼結体５０の各部分の形態を示す正面図である。 焼結体の分割体を例示する斜視図である。 焼結体の分割体を例示する斜視図である。 接合前の成形体の写真である。 接合後の接合部分の断面研磨面を示す写真である。

Claims (18)

1. 無機粉末、反応性官能基を有する有機分散媒およびゲル化剤を含有し、前記有機分散媒と前記ゲル化剤との化学反応により固化した第一の無機粉末成形体および第二の無機粉末成形体を得る工程；
   前記第一の無機粉末成形体の接合面に、粉末成分と有機分散媒とを含むスラリーを塗布する塗布工程；
   前記第一の無機粉末成形体と前記第二の無機粉末成形体とを前記スラリーを介在させた状態で接合して一体の接合体を得る接合工程；および
   前記接合体を焼結させて焼結体を得る焼結工程
   を有することを特徴とする、焼結体の製造方法。
2. 前記第一の無機粉末成形体の接合面が、前記第一の無機粉末成形体の中心軸に対して略垂直であることを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 前記第一の無機粉末成形体と前記第二の無機粉末成形体とを接触させた段階で、前記接合面と略垂直方向に荷重を印加しながら接合することを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
4. 前記スラリーを前記接合面に塗布した後、前記接合工程の前に前記スラリーを前記第一の無機粉末成形体の内部に染みこませることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載の方法。
5. 前記第二の無機粉末成形体の接合面にも前記スラリーを塗布することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つの請求項に記載の方法。
6. 前記接合用のスラリーの前記有機分散媒が反応性官能基を有しており、かつ前記接合用のスラリーがゲル化剤を含有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つの請求項に記載の方法。
7. 前記第一の無機粉末成形体を構成するスラリーと、前記接合用の前記スラリーとが同種であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つの請求項に記載の方法。
8. 前記第一の無機粉末成形体の接合端部の少なくとも外側に拡張部が設けられていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つの請求項に記載の方法。
9. 前記第二の無機粉末成形体の接合端部の少なくとも外側に拡張部が設けられていることを特徴とする、請求項８記載の方法。
10. 前記第一の無機粉末成形体と前記第二の無機粉末成形体との少なくとも一方の接合端部の内側に凹部が設けられていることを特徴とする、請求項８記載の方法。
11. 前記第一の無機粉末成形体の前記接合面の少なくとも一部が凸状をなしていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一つの請求項に記載の方法。
12. 前記第二の無機粉末成形体の前記接合面の少なくとも一部が凸状をなしていることを特徴とする、請求項１１記載の方法。
13. 前記第一の無機粉末成形体の前記接合面のエッジに角取り部が設けられていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一つの請求項に記載の方法。
14. 接合用の前記スラリーが非自己硬化性のスラリーであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一つの請求項に記載の方法。
15. 請求項１〜１４のいずれか一つの請求項に記載の方法によって製造されたことを特徴とする、焼結体。
16. 前記焼結体が発光管であることを特徴とする、請求項１５記載の焼結体。
17. 前記発光管が、メタルハライドランプ用発光管であることを特徴とする、請求項１６記載の焼結体。
18. 前記発光管が、高圧ナトリウムランプ発光管であることを特徴とする、請求項１６記載の焼結体。

Images