JP2016113335A - セラミックス接合体、セラミックス接合用接着剤の製造方法およびセラミックス接合体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
アルミナ6(平均粒径2μm、純度99.5%)、シリカ7(平均粒径1μm、純度99.5%)および炭酸マグネシウム8(平均粒径6μm、純度99.5%)を質量比で50:37:13となるように秤量した。次いで、攪拌機を用いてこれらのセラミックス粒子を分散媒9としての脱イオン水(固形分100質量%に対して5質量%)に分散、懸濁させた接着剤3を得た。
まず、外径20mm、内径16mm、長さ30mmの円筒形の炭化珪素を2つ(第1および第2の部材1,2に対応)用意した。次に、円筒形の炭化珪素の端面に接着剤3を塗布し、この接着剤3を挟むように重ねた2つの円筒形炭化珪素をプレス圧5000Paで加圧し、昇温速度300℃/h、最高温度1500℃にて大気中で4h焼成した。焼成終了後、自然冷却して、厚さ1mmの接着層5を備える円筒形テストピース(セラミックス接合体10に対応)を得た。
上記したリーク性の評価と同様のテストピースを作製し、耐熱衝撃性の測定により得られた温度に設定した炉内に1時間以上保持し、電気炉からすばやく取り出して室温に晒す熱衝撃を加えた後、上記したリーク性と同様の評価を行った。
アルミナ6(平均粒径2μm、純度99.5%)、シリカ7(平均粒径1μm、純度99.5%)およびシリカ−マグネシア系セラミックス(平均粒径5μm)を質量比で50:30:20となるようにそれぞれ配合したことを除き、実施例1と同様の方法によりセラミックス接合体10を作製した。得られたセラミックス接合体10の物性を表1に示す。なお、シリカ−マグネシア系セラミックスは、以下のようにして作製した。
アルミナ6(平均粒径2μm、純度99.5%)、シリカ7(平均粒径1μm、純度99.5%)および実施例2と同様にして作製したシリカ−マグネシア系セラミックス(平均粒径2μm)を質量比で41:33:26となるように秤量した。次いで、攪拌機を用いてこれらのセラミックス粒子を分散媒9としての脱イオン水(固形分100質量%に対して5質量%)に分散し接着剤3を得た。次に、第1および第2の部材1,2を窒化珪素とし、最高温度1450℃、不活性雰囲気中で焼成したことを除き、実施例1と同様の方法によりセラミックス接合体10を作製した。得られたセラミックス接合体10の物性を表1に示す。
アルミナ6(平均粒径2μm、純度99.5%)、シリカ7(平均粒径1μm、純度99.5%)および炭酸マグネシウム8(平均粒径25μm、純度99.9%)を質量比で57:26:17となるようにそれぞれ秤量した。次いで、攪拌機を用いてこれらのセラミックス粒子を分散媒9としての脱イオン水(固形分100質量%に対して5質量%)に分散し接着剤3を得た。次に、最高温度1530℃としたことを除き、実施例1と同様の方法によりセラミックス接合体10を作製した。得られたセラミックス接合体10の物性を表1に示す。
アルミナ6(平均粒径5μm、純度99.9%)、シリカ7(平均粒径5μm、純度99.9%)およびシリカ−マグネシア系セラミックス(平均粒径8μm)を質量比で50:18:42となるようにそれぞれ配合したことを除き、実施例1と同様の方法によりセラミックス接合体10を作製した。得られたセラミックス接合体10の物性を表1に示す。なお、シリカ−マグネシア系セラミックスは、以下のようにして作製した。
アルミナ6(平均粒径2μm、純度99.9%)、シリカ7(平均粒径1μm、純度99.9%)、マグネシア(平均粒径1μm、純度99.9%)およびイットリア(平均粒径1μm、純度99.9%)を質量比で32:45:13:10となるようにそれぞれ秤量した。次いで、攪拌機を用いてこれらのセラミックス粒子を分散媒9としての脱イオン水(固形分100質量%に対して5質量%)に分散し、焼成温度を変更したことを除き、実施例1と同様の方法によりセラミックス接合体10を作製した。焼成は、昇温速度300℃/h、最高温度1500℃にて大気中で4h行った。得られたセラミックス接合体10の物性を表1に示す。
アルミナ6(平均粒径2μm、純度99.9%)および実施例5と同様にして作製したシリカ−マグネシア系セラミックス(平均粒径5μm)を質量比で70:30となるようにそれぞれ秤量した。次いで、攪拌機を用いてこれらのセラミックス粒子を分散媒9としての脱イオン水(固形分100質量%に対して5質量%)に分散したことを除き、実施例2と同様の方法によりセラミックス接合体10を作製した。得られたセラミックス接合体10の物性を表1に示す。
2 第2の部材
3 接着剤(セラミックス接合用接着剤)
4 気泡
5 接着層
6 アルミナ
7 シリカ
8 炭酸マグネシウム
9 分散媒
10 セラミックス接合体
Claims (14)
- 少なくとも一方がセラミックスである第1および第2の部材と、
20〜50質量%のシリカと、3〜25質量%のマグネシアと、残部に40質量%以上のアルミナとを含み、全体積に対し、1〜10体積%の気泡を内包し、前記第1および第2の部材を接着する接着層と、
を備えること
を特徴とするセラミックス接合体。 - 耐熱衝撃性が410℃以上であることを特徴とする請求項1に記載のセラミックス接合体。
- 平均曲げ強度が30MPa以上であることを特徴とする請求項1または2に記載のセラミックス接合体。
- 前記気泡の平均直径が2〜20μmであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のセラミックス接合体。
- 前記接着層が、Na2O、Fe2O3、K2OおよびCaOのうち1または2以上をさらに含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のセラミックス接合体。
- 前記セラミックスが炭化珪素であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載のセラミックス接合体。
- シリカとマグネシアとを含む成形体を焼成してシリカ−マグネシア系焼成体を生成する加熱工程と、
前記シリカ−マグネシア系焼成体を粉砕してシリカ−マグネシア系セラミックスを生成する粉砕工程と、
アルミナと前記シリカ−マグネシア系セラミックスとを含むセラミックス粒子を分散媒に分散させた懸濁体を生成する懸濁工程と、を含むこと
を特徴とするセラミックス接合用接着剤の製造方法。 - 前記セラミックス粒子がシリカをさらに含むことを特徴とする請求項7に記載のセラミックス接合用接着剤の製造方法。
- アルミナとシリカ−マグネシア系セラミックスとを含むセラミックス粒子を分散媒に分散させた懸濁体からなる接着剤を調製する懸濁工程と、
少なくとも一方がセラミックスである第1および第2の部材を、前記接着剤を介して圧接させる圧接工程と、
前記接着剤を介して圧接させた前記第1および第2の部材を焼成して前記接着剤をガラス化させた接着層を生成し、前記第1および第2の部材を接合する接合工程と、を含み、
前記接着層が、20〜50質量%のシリカと、3〜25質量%のマグネシアと、残部に40質量%以上のアルミナとを含み、全体積に対し、1〜10体積%の気泡を内包すること
を特徴とするセラミックス接合体の製造方法。 - 前記セラミックス粒子が、シリカをさらに含むことを特徴とする請求項9に記載のセラミックス接合体の製造方法。
- シリカとマグネシアとを含む成形体を焼成してシリカ−マグネシア系焼成体を生成する焼成工程と、
前記シリカ−マグネシア系焼成体を粉砕して前記シリカ−マグネシア系セラミックスを生成する粉砕工程と、をさらに含むこと
を特徴とする請求項9または10に記載のセラミックス接合体の製造方法。 - 前記分散媒に分散させる前記シリカ−マグネシア系セラミックスの平均粒径が1〜30μmであることを特徴とする請求項9〜11のいずれか1つに記載のセラミックス接合体の製造方法。
- アルミナと、シリカと、炭酸マグネシウムとを含むセラミックス粒子を分散媒に分散させた懸濁体からなる接着剤を調製する懸濁工程と、
少なくとも一方がセラミックスである第1および第2の部材を、前記接着剤を介して圧接させる工程と、
前記接着剤を介して圧接させた前記第1および第2の部材を焼成して前記接着剤をガラス化させた接着層を生成し、前記第1および第2の部材を接合する接合工程と、を含み、
前記接着層が、40〜70質量%のアルミナと、20〜50質量%のシリカと、3〜25質量%のマグネシアとを含み、全体積に対し、2〜10体積%の気泡を内包すること
を特徴とするセラミックス接合体の製造方法。 - 前記炭酸マグネシウムの平均粒径が1〜30μmであることを特徴とする請求項13に記載のセラミックス接合体の製造方法。
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