JP2019218260A - Mixed particles, slurry containing mixed particles, and composite - Google Patents

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憲一郎 北
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Abstract

To provide mixed particles that can produce a structural member with relatively good resistance to thermal stress.SOLUTION: Mixed particles for a structural member mainly composed of ceramics contain ceramic particles, metal particles, and organosilicon-based polymers. In the mixed particles, the metal particles are contained in the range of 1 vol% to 40 vol% with respect to total volume of the metal particle and the ceramic particles.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、例えば、セラミックスを主体とする構造部材の製造等に使用され得る混合粒子に関する。   The present invention relates to mixed particles that can be used, for example, for manufacturing ceramics-based structural members.

セラミックス製の多孔質部材は、3次元積層造形など、様々な分野で利用されており、通常、セラミックス粒子と、有機バインダとを含む原料を高温で焼結させることにより製造される。   Ceramic porous members are used in various fields such as three-dimensional additive manufacturing, and are usually manufactured by sintering a raw material containing ceramic particles and an organic binder at a high temperature.

しかしながら、従来の方法で製造されたセラミックス製の多孔質部材の中には、熱応力に弱いと言う特性を有するものがある。例えば、一部のセラミックス製の多孔質部材は、熱応力を受けた際に、簡単にクラックが生じたり、容易に破壊したりしてしまう。そこで、この問題を軽減または抑制するため、様々な対応が模索されている。   However, some of the ceramic porous members manufactured by the conventional method have a characteristic of being weak against thermal stress. For example, some ceramic porous members are easily cracked or easily broken when subjected to thermal stress. Therefore, various measures have been sought to reduce or suppress this problem.

特願2014−044124「セラミックス部材とアルミニウム部材とを接合する方法、および接合体」Japanese Patent Application No. 2014-0444124 "Method of bonding ceramic member and aluminum member, and bonded body" 特願2014−180651「セラミックス部材とアルミニウム部材とを接合する方法」Japanese Patent Application No. 2014-180651 "Method of joining ceramic member and aluminum member"

前述のように、セラミックス製の多孔質部材の一部には、熱応力に弱いと言う特性を有するものがあり、この問題を軽減または抑制するため、これまでに様々な提案がなされてきた。   As described above, some of the porous members made of ceramics have a property of being weak against thermal stress, and various proposals have been made so far to reduce or suppress this problem.

しかしながら、これまでに様々な対応策が提案されているにも関わらず、前述のような熱応力に関する問題が完全に解消されたとは言い難い。従って、熱応力に対して比較的良好な耐性を有するセラミックス製の多孔質部材に対しては、依然として高いニーズがあるのが実情である。   However, although various countermeasures have been proposed so far, it is difficult to say that the above-mentioned problem relating to thermal stress has been completely solved. Therefore, there is still a high need for a ceramic porous member having relatively good resistance to thermal stress.

加えて、セラミックス粒子間に変形し易い金属粒子を挟み込んで加圧成形後した後、酸化雰囲気下で加熱することにより、緻密なセラミックス体が得られる可能性もあるため、多孔質部材のみならず緻密体作製の簡易化といった応用展開も期待できる。   In addition, after compaction of metal particles that are easily deformed between ceramic particles, and after pressure molding, by heating in an oxidizing atmosphere, a dense ceramic body may be obtained. Application development such as simplification of dense body production can also be expected.

本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、熱応力に対して比較的良好な耐性を有する構造部材(多孔質部材ならびに緻密体)を製造することが可能な、混合粒子を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a background, and in the present invention, it is possible to manufacture a structural member (porous member and dense body) having relatively good resistance to thermal stress. It is intended to provide mixed particles.

本発明では、セラミックスを主体とする構造部材用の混合粒子であって、
セラミックス粒子と、金属粒子と、有機ケイ素系ポリマーとを含み、
前記金属粒子は、該金属粒子と前記セラミックス粒子の総体積に対して、1vol%〜40vol%の範囲で含まれていることを特徴とする混合粒子が提供される。
In the present invention, a mixed particle for a structural member mainly composed of ceramics,
Including ceramic particles, metal particles, and an organosilicon-based polymer,
Mixed particles are provided, wherein the metal particles are contained in a range of 1 vol% to 40 vol% with respect to the total volume of the metal particles and the ceramic particles.

本発明では、熱応力に対して比較的良好な耐性を有する構造部材を製造することが可能な、混合粒子を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a mixed particle capable of producing a structural member having relatively good resistance to thermal stress.

本発明の一実施形態による混合粒子の形態を概略的に示した図である。FIG. 2 is a view schematically illustrating a shape of a mixed particle according to an embodiment of the present invention. 図1に示した混合粒子の別の形態を概略的に示した図である。FIG. 2 is a diagram schematically illustrating another form of the mixed particles illustrated in FIG. 1. 本発明の一実施形態による別の混合粒子の形態を概略的に示した図である。FIG. 5 is a view schematically illustrating another mixed particle according to an embodiment of the present invention. 図3に示した形態の混合粒子の製造方法の一例を概略的に示したフロー図である。FIG. 4 is a flowchart schematically showing an example of a method for producing the mixed particles having the form shown in FIG. 3. 本発明の一実施形態によるさらに別の混合粒子の形態を概略的に示した図である。FIG. 5 is a view schematically illustrating another form of mixed particles according to an embodiment of the present invention. 図5に示した形態の混合粒子の製造方法の一例を概略的に示したフロー図である。FIG. 6 is a flowchart schematically showing an example of a method for producing the mixed particles having the form shown in FIG. 5. 本発明による混合粒子を使用して、構造部材を製造する方法の一例を概略的に示したフロー図である。FIG. 4 is a flowchart schematically showing an example of a method for manufacturing a structural member using the mixed particles according to the present invention. 本発明による混合粒子を使用して、2つの部材を接合して接合体を得る方法の一例を概略的に示したフロー図である。FIG. 4 is a flowchart schematically showing an example of a method of joining two members to obtain a joined body using the mixed particles according to the present invention. 実施例1〜5において作製された複合体(600〜750℃焼成)の外観(写真)を示した図である。It is the figure which showed the external appearance (photograph) of the composite body (fired at 600-750 degreeC) produced in Examples 1-5. 実施例1において作製された複合体(450℃)の外観(写真)を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing an appearance (photograph) of a composite (450 ° C.) produced in Example 1. 実施例1に係る複合体のX線回折分析の結果を示したチャートである。4 is a chart showing the result of X-ray diffraction analysis of the composite according to Example 1. 実施例1に係る複合体の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the composite according to Example 1. 実施例2に係る複合体のX線回折分析の結果を示したチャートである。9 is a chart showing the result of X-ray diffraction analysis of the composite according to Example 2. 実施例2に係る複合体の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。6 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the composite according to Example 2. 実施例6において作製された複合体の外観(写真)を示した図である。FIG. 14 is a diagram showing an appearance (photograph) of a composite produced in Example 6. 実施例8において作製された接合体の外観(写真)を示した図である。FIG. 14 is a diagram showing an appearance (photograph) of a joined body produced in Example 8.

以下、本発明の一実施形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.

以下において、混合粉末を成形したものを「成形体」、成形体を加熱して一体化させたものを「複合体」、被接合部材同士を接合させるための混合粉末、スラリーまたは/およびスラリー状のものを「接合材」、被接合部材同士間に接合材を挟み、加熱処理による接合前状態のものを「組立体」、組立体を加熱して接合したものを「接合体」と記す。   In the following, a molded article of the mixed powder is referred to as a “compact”, a molded article obtained by heating and integrating the molded article is referred to as a “composite”, a mixed powder for joining the members to be joined, a slurry or / and a slurry. This is referred to as a “joining material”, the joining material is sandwiched between the members to be joined, the one before joining by heat treatment is referred to as an “assembly”, and the one obtained by heating and joining the assembly is referred to as a “joined body”.

(本発明による混合粒子について)
前述のように、セラミックス製の多孔質部材の中には、熱応力に弱いと言う特性を有するものがある。このため、熱応力に対して比較的良好な耐性を有するセラミックス製の多孔質部材が要望されている。
(About the mixed particles according to the present invention)
As described above, some porous members made of ceramics have a property that they are weak against thermal stress. Therefore, a ceramic porous member having relatively good resistance to thermal stress has been demanded.

本願発明者らは、このような背景の下、熱応力に対して比較的良好な耐性を有するセラミックス製の構造部材を製造するための方法について鋭意研究開発を行ってきた。そして、本願発明者らは、前述のような問題に対処する一案として、構造部材の製造原料中に金属粒子を存在させることを検討した。この場合、金属粒子は、(i)多孔質部材の製造時には、セラミックス粒子同士を結合させる「接着材」として機能し、(ii)多孔質部材の使用時には、多孔質部材が熱応力を受けた際に、応力を緩和する機能を発揮する。さらに応用として、(iii)金属の変形能力の高さを活かしてセラミック粒子間の隙間を埋め、緻密体の作製を容易に行うことも期待される。   Under such a background, the present inventors have intensively researched and developed a method for manufacturing a ceramic structural member having relatively good resistance to thermal stress. The inventors of the present application have studied the existence of metal particles in a raw material for producing a structural member, as a solution to the above-described problem. In this case, the metal particles function as an “adhesive” for bonding the ceramic particles during (i) production of the porous member, and (ii) the porous member was subjected to thermal stress when the porous member was used. At the time, it exerts a function of relieving stress. Further, as an application, it is expected that (iii) the gap between the ceramic particles is filled by utilizing the high deformability of the metal to easily produce a dense body.

しかしながら、一般に、セラミックス粒子と金属粒子とは、相互に結合させることが難しい場合がある。例えば、アルミナ粒子とアルミニウム粒子を結合させることが難しいことは、当業者には良く知られている。   However, in general, it may be difficult to bond the ceramic particles and the metal particles to each other. For example, it is well known to those skilled in the art that it is difficult to bond alumina particles and aluminum particles.

そこで、本願発明者らは、さらに鋭意研究開発を進めた結果、有機系ポリマーの中には、セラミックス粒子と金属粒子とを相互に結合させる機能を発揮し得るものが存在すること、および構造部材(以後、多孔質部材と緻密体を纏めた名称を構造部材と称する)の原料中に、そのような有機系ポリマーを添加した場合、構造部材の製造過程で、セラミックス粒子と金属粒子とを適正に結合できることを見出し、本願発明に至った。   Therefore, the inventors of the present application have conducted further research and development, and as a result, some organic polymers can exhibit a function of mutually bonding ceramic particles and metal particles. When such an organic polymer is added to the raw material of the raw material (hereinafter, the name combining the porous member and the dense body is referred to as a structural member), the ceramic particles and the metal particles are properly adjusted in the manufacturing process of the structural member. And found that the present invention can be combined.

すなわち、本願発明では、セラミックスを主体とする構造部材用の混合粒子であって、
セラミックス粒子と、金属粒子と、有機ケイ素系ポリマーとを含み、
前記金属粒子は、該金属粒子と前記セラミックス粒子の総体積に対して、1vol%〜40vol%の範囲で含まれていることを特徴とする混合粒子が提供される。
That is, in the present invention, the mixed particles for structural members mainly composed of ceramics,
Including ceramic particles, metal particles, and an organosilicon-based polymer,
Mixed particles are provided, wherein the metal particles are contained in a range of 1 vol% to 40 vol% with respect to the total volume of the metal particles and the ceramic particles.

ここで、「有機ケイ素系ポリマー」とは、2次元もしくは3次元構造を有し、主鎖にSi−C−Si基またはSi−O−Si基を有する有機高分子の総称を意味する。すなわち、シロキサン系ポリマーやポリカルボシラン系ポリマー等が含まれる。   Here, "organosilicon-based polymer" is a general term for organic polymers having a two-dimensional or three-dimensional structure and having a Si-C-Si group or a Si-O-Si group in the main chain. That is, siloxane-based polymers, polycarbosilane-based polymers, and the like are included.

このシロキサン系ポリマー約430℃前後で、ポリカルボシラン系ポリマーは600℃以上で活性化する性質を有する。また、有機ケイ素系ポリマーは、活性化された際に、セラミックス材料と金属材料の接触界面で、ケイ素(Si)を含むガラス相を形成する性質を有する。このガラス相は、セラミックス材料および金属材料の何れの表面に対しても親和性を有するため、両者を結合する「接着材」として機能する(特許文献1、2)。   The polycarbosilane-based polymer has a property of being activated at about 600 ° C. or more at about 430 ° C. of the siloxane-based polymer. The organic silicon-based polymer has a property of forming a glass phase containing silicon (Si) at a contact interface between a ceramic material and a metal material when activated. This glass phase has an affinity for both the surface of the ceramic material and the surface of the metal material, and thus functions as an "adhesive" for bonding the two (Patent Documents 1 and 2).

本発明では、このセラミックス材料および金属材料をセラミックス粒子および金属粒子として、有機ケイ素系ポリマーとの混合粒子を作ることにより、加熱処理だけで、ケイ素(Si)を含むガラス相を介して、セラミックス粒子と金属粒子を適正に結合させることが可能となる。また、これにより、熱処理後に、セラミックスを主体とする構造部材を得ることができる。   In the present invention, the ceramic material and the metal material are used as ceramic particles and metal particles to form mixed particles with an organosilicon polymer, so that the ceramic particles can be formed only by heat treatment via a glass phase containing silicon (Si). And metal particles can be appropriately bonded. In addition, a structural member mainly composed of ceramics can be obtained after the heat treatment.

さらに、前述のように、製造後の構造部材中に含まれる金属粒子は、構造部材が熱応力を受けた際に、応力を緩和する機能を発揮することができる。このため、本発明による混合粒子を用いて構造部材を製造した場合、熱応力に対して比較的良好な耐性を有する構造部材を提供することが可能となる。   Furthermore, as described above, the metal particles contained in the manufactured structural member can exert a function of relieving stress when the structural member receives thermal stress. For this reason, when a structural member is manufactured using the mixed particles according to the present invention, it is possible to provide a structural member having relatively good resistance to thermal stress.

なお、本発明による混合粒子において、金属粒子は、該金属粒子とセラミックス粒子の総体積に対して、1vol%〜40vol%の範囲で含まれている。これは、金属粒子の量が1vol%を下回ると、前述の応力緩和機能を十分に発揮することが難しくなるためである。一方、金属粒子が40vol%を超えると、製造後の構造部材中に、金属が多量に残存してしまう(すなわち、セラミックスを主体とした構造部材が得られない)という問題がある。   In the mixed particles according to the present invention, the metal particles are contained in the range of 1 vol% to 40 vol% with respect to the total volume of the metal particles and the ceramic particles. This is because if the amount of the metal particles is less than 1 vol%, it becomes difficult to sufficiently exert the above-described stress relaxation function. On the other hand, if the content of the metal particles exceeds 40 vol%, there is a problem that a large amount of metal remains in the structural member after production (that is, a structural member mainly composed of ceramics cannot be obtained).

(本発明の一実施形態による混合粒子について)
次に、図1および図2を参照して、本発明の一実施形態による混合粒子について詳しく説明する。
(About the mixed particles according to one embodiment of the present invention)
Next, the mixed particles according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

図1には、本発明の一実施形態による混合粒子(以下、「第1の混合粒子」と称する)の形態を概略的に示す。また、図2には、第1の混合粒子の別の形態を示す。   FIG. 1 schematically shows a form of mixed particles (hereinafter, referred to as “first mixed particles”) according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows another form of the first mixed particles.

図1に示すように、この第1の混合粒子100は、セラミックス粒子110と、金属粒子120と、有機ケイ素系ポリマー130とを有する。セラミックス粒子110、金属粒子120、および有機ケイ素系ポリマー130は、第1の混合粒子100内で十分に混合され、均質に存在していることが好ましい。   As shown in FIG. 1, the first mixed particles 100 include ceramic particles 110, metal particles 120, and an organosilicon-based polymer 130. It is preferable that the ceramic particles 110, the metal particles 120, and the organosilicon-based polymer 130 are sufficiently mixed in the first mixed particles 100 and exist uniformly.

セラミックス粒子110は、アルミナ、ムライト、カルシア、ジルコニア、窒化ケイ素、および/または炭化ケイ素等で構成される。   The ceramic particles 110 are made of alumina, mullite, calcia, zirconia, silicon nitride, and / or silicon carbide.

アルミナとしては、90wt%以上のアルミナを含む高純度アルミナを好適に用いることができる。窒化アルミニウムとしては、90wt%以上の窒化アルミニウムを含む高純度窒化アルミナを好適に用いることができる。窒化ケイ素としては、90wt%以上の窒化ケイ素を含む高純度窒化ケイ素を好適に用いることができる。   As alumina, high-purity alumina containing 90 wt% or more of alumina can be suitably used. As aluminum nitride, high-purity alumina nitride containing 90 wt% or more of aluminum nitride can be preferably used. As silicon nitride, high-purity silicon nitride containing 90 wt% or more of silicon nitride can be suitably used.

セラミックス粒子110の結晶形態に特に制限はないが、アルミナとしては、αアルミナやγアルミナ等を好適に使用できる。   Although the crystal form of the ceramic particles 110 is not particularly limited, α-alumina, γ-alumina, or the like can be preferably used as alumina.

セラミックス粒子110の平均最小寸法は、特に限られないが、0.01μm〜2000μmの範囲である。   The average minimum dimension of the ceramic particles 110 is not particularly limited, but is in a range of 0.01 μm to 2000 μm.

また、セラミックス粒子110の形状としては、球状、板状、棒状、または繊維状等が考えられる。なお、前記「平均最小寸法」は、セラミックス粒子110が球状の場合、直径の平均値を意味し、セラミックス粒子110が板状の場合、セラミックス粒子110の板厚の平均値を意味し、セラミックス粒子110が棒状または繊維状の場合、線径の平均値を意味する。   The shape of the ceramic particles 110 may be spherical, plate-like, rod-like, fibrous, or the like. The “average minimum dimension” means the average value of the diameter when the ceramic particles 110 are spherical, and the average value of the thickness of the ceramic particles 110 when the ceramic particles 110 are plate-like. When 110 is rod-like or fibrous, it means the average value of the wire diameter.

金属粒子120は、アルミニウム、アルミニウム合金、ケイ素、および/またはケイ素合金等で構成される。   The metal particles 120 are made of aluminum, an aluminum alloy, silicon, and / or a silicon alloy.

金属粒子120の平均最小寸法は、1μm〜2000μmの範囲に絞られる。金属粒子120の平均最小寸法が2000μmを超えると、粒子同士の結合処理後に金属が過剰に残る可能性がある。   The average minimum dimension of the metal particles 120 is narrowed to a range of 1 μm to 2000 μm. If the average minimum dimension of the metal particles 120 exceeds 2000 μm, an excessive amount of metal may remain after the bonding process between the particles.

また、金属粒子120の形状としては、球状、板状、棒状、または繊維状等が考えられる。なお、前記「平均最小寸法」は、金属粒子120が球状の場合、直径の平均値を意味し、金属粒子120が板状の場合、板厚の平均値を意味し、金属粒子120が棒状または繊維状の場合、線径の平均値を意味する。   The shape of the metal particles 120 may be a sphere, a plate, a bar, a fiber, or the like. In addition, the said "average minimum dimension" means the average value of the diameter when the metal particles 120 are spherical, and the average value of the plate thickness when the metal particles 120 are plate-shaped, and the metal particles 120 are rod-shaped or In the case of fibrous, it means the average value of the wire diameter.

有機ケイ素系ポリマー130は、シロキサン系ポリマーまたはポリカルボシラン系ポリマーを好適に用いることが可能である。   As the organosilicon-based polymer 130, a siloxane-based polymer or a polycarbosilane-based polymer can be suitably used.

シロキサン系ポリマーは、主鎖として直鎖状のSi−O−Si基を有するポリマー、例えばポリメチルヒドロシロキサン(PMHS)およびポリメチルフェニルシロキサン(PMPhS)であれば良い。シロキサン系ポリマーには、主骨格として3次元構造のSi−O−Si基を有するシルセスキオキサン系ポリマー、例えばポリメチルシルセスキオキサン(PMSQ)およびポリフェニルシロキサン(PPSQ)等も含む。   The siloxane-based polymer may be a polymer having a linear Si-O-Si group as a main chain, for example, polymethylhydrosiloxane (PMHS) and polymethylphenylsiloxane (PMPhS). The siloxane-based polymer also includes a silsesquioxane-based polymer having a three-dimensional Si—O—Si group as a main skeleton, such as polymethylsilsesquioxane (PMSQ) and polyphenylsiloxane (PPSQ).

ポリカルボシラン系ポリマーは、主鎖として直鎖状のSi−C−Si基を有するポリマー、例えばポリカルボシラン(PCS)およびアリルヒドリドポリカルボシラン(AHPCS)等であれば良い。   The polycarbosilane-based polymer may be a polymer having a linear Si-C-Si group as a main chain, such as polycarbosilane (PCS) and allyl hydride polycarbosilane (AHPCS).

第1の混合粒子100において、有機ケイ素系ポリマー130の体積は、セラミックス粒子110と金属粒子120の総体積の0.0003倍〜1.75倍の範囲が好ましい。有機ケイ素系ポリマー130の体積がセラミックス粒子110と金属粒子120の総体積の0.0003倍を下回ると、生成されるガラス相の量が少なくなり、セラミックス粒子110と金属粒子120とを十分に結合することが難しくなる。また、有機ケイ素系ポリマー130の体積が、セラミックス粒子110と金属粒子120の総体積の1.75倍を超えると、第1の混合粒子100の使用時に排出される二酸化炭素やシラン等の分解ガスの量が増加し、接合不良(ボイド)等を起こす原因となる。   In the first mixed particles 100, the volume of the organosilicon-based polymer 130 is preferably in the range of 0.0003 times to 1.75 times the total volume of the ceramic particles 110 and the metal particles 120. When the volume of the organosilicon-based polymer 130 is less than 0.0003 times the total volume of the ceramic particles 110 and the metal particles 120, the amount of the generated glass phase decreases, and the ceramic particles 110 and the metal particles 120 are sufficiently bonded. It becomes difficult to do. When the volume of the organosilicon-based polymer 130 exceeds 1.75 times the total volume of the ceramic particles 110 and the metal particles 120, the decomposition gas such as carbon dioxide and silane discharged when the first mixed particles 100 are used. Increases, and causes defective bonding (void) and the like.

このような第1の混合粒子100は、セラミックスを主体とする構造部材の製造に利用することができる。ただし、第1の混合粒子100は、2つの部材を相互に接合する接合材として利用することも可能である。   Such first mixed particles 100 can be used for manufacturing a structural member mainly composed of ceramics. However, the first mixed particles 100 can also be used as a joining material for joining two members to each other.

なお、この適用例の場合、第1の混合粒子100は、粉体としてではなく、流動性を有するスラリーの状態で、提供されることが好ましい。これにより、被接合部材の所定の箇所に、第1の混合粒子100を比較的容易に設置することが可能となる。   In the case of this application example, the first mixed particles 100 are preferably provided not in the form of powder but in the form of a slurry having fluidity. This makes it possible to relatively easily install the first mixed particles 100 at a predetermined position of the member to be joined.

ここで、図1に示した例では、有機ケイ素系ポリマー130は、固体粉末状であり、セラミックス粒子110および金属粒子120とともに均質に混合されている。しかしながら、有機ケイ素系ポリマー130には、このような固体状のものに加えて、「液体状」のもの(流動性を有するものを含む)も使用できる。   Here, in the example shown in FIG. 1, the organosilicon-based polymer 130 is in the form of a solid powder, and is homogeneously mixed with the ceramic particles 110 and the metal particles 120. However, as the organosilicon-based polymer 130, in addition to such a solid-state polymer, a “liquid” (including a fluid) may also be used.

この場合、混合粒子は、概略的に図2に示すような形態であれば良い。すなわち、混合粒子101において、有機ケイ素系ポリマー130は、セラミックス粒子110と金属粒子120の隙間を埋めるように配置される。換言すれば、セラミックス粒子110および金属粒子120は、液体状の有機ケイ素系ポリマー130中に分散された形態で存在しても良い。   In this case, the mixed particles may have a form as schematically shown in FIG. That is, in the mixed particles 101, the organosilicon-based polymer 130 is arranged so as to fill the gap between the ceramic particles 110 and the metal particles 120. In other words, the ceramic particles 110 and the metal particles 120 may exist in a form dispersed in the liquid organosilicon polymer 130.

特に、図2に示したような形態を有する混合粒子101は、2つの部材を相互に接合する接合材として利用する際に有意である。   In particular, the mixed particles 101 having the form shown in FIG. 2 are significant when used as a joining material for joining two members to each other.

第1の混合粒子100は、セラミックス粒子110、金属粒子120、および有機ケイ素系ポリマー130の3者を、相互に十分に混合することにより、製造することができる。なお、この混合のプロセスは、通常、大気下かつ室温で実施される。   The first mixed particles 100 can be manufactured by sufficiently mixing the ceramic particles 110, the metal particles 120, and the organosilicon-based polymer 130 with each other. This mixing process is usually performed at room temperature in the atmosphere.

一方、図2に示したような形態を有する混合粒子101を製造する際は、有機ケイ素系ポリマー130の粘度を下げるため、各材料の混合は、室温よりも高い温度条件(45℃〜400℃)下で実施される。   On the other hand, when producing the mixed particles 101 having the form as shown in FIG. 2, in order to lower the viscosity of the organosilicon-based polymer 130, the mixing of each material is performed under a temperature condition higher than room temperature (45 ° C. to 400 ° C.). ).

(本発明の一実施形態による別の混合粒子について)
次に、図3を参照して、本発明の一実施形態による別の混合粒子について説明する。
(For another mixed particle according to an embodiment of the present invention)
Next, another mixed particle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図3には、本発明の一実施形態による別の混合粒子(以下、「第2の混合粒子」と称する)の形態を概略的に示す。この第2の混合粒子200は、セラミックス粒子210と、金属粒子220と、有機ケイ素系ポリマー230とを有する。セラミックス粒子210の全体が、有機ケイ素系ポリマー230でコーティングされている。換言すれば、第2の混合粒子200は、金属粒子220と、表面が有機ケイ素系ポリマー230でコーティングされたセラミックス粒子210とが混合された形態を有する。   FIG. 3 schematically shows the form of another mixed particle (hereinafter, referred to as “second mixed particle”) according to an embodiment of the present invention. The second mixed particles 200 include ceramic particles 210, metal particles 220, and an organosilicon-based polymer 230. The entirety of the ceramic particles 210 is coated with the organosilicon polymer 230. In other words, the second mixed particle 200 has a form in which the metal particle 220 and the ceramic particle 210 whose surface is coated with the organosilicon polymer 230 are mixed.

なお、第2の混合粒子200を構成する各成分のその他の仕様および特徴は、前述の第1の混合粒子100に関する記載が適用できるため、ここでは詳しい説明を省略する。   The other specifications and characteristics of each component constituting the second mixed particles 200 can be the same as those described above for the first mixed particles 100, and thus detailed description thereof is omitted here.

このような形態の第2の混合粒子200では、前述の第1の混合粒子100に比べて、混合粒子中に含まれる有機ケイ素系ポリマー230の量を低減できる。このため、第2の混合粒子200を使用した場合、接合不良(ボイド)等を起こす原因となる二酸化炭素やシラン等の分解ガスの量を低減させ、加えて有機ケイ素系ポリマーの使用量を低減、つまりコストを抑制することができる。   In the second mixed particles 200 having such a configuration, the amount of the organosilicon-based polymer 230 contained in the mixed particles can be reduced as compared with the first mixed particles 100 described above. For this reason, when the second mixed particles 200 are used, the amount of decomposition gas such as carbon dioxide or silane which causes a bonding failure (void) or the like is reduced, and in addition, the amount of the organosilicon-based polymer used is reduced. That is, the cost can be suppressed.

第2の混合粒子200では、有機ケイ素系ポリマー230の含有量は、2mmの平均直径を有するセラミックス粒子210を0.1μmの厚みで覆い尽くす場合のセラミックス粒子210の総体積の0.0003倍から、第1の混合粒子100の場合の最大値と同じ考え方でセラミックス粒子210の1.75倍の範囲とすることができる。   In the second mixed particles 200, the content of the organosilicon-based polymer 230 is from 0.0003 times the total volume of the ceramic particles 210 when the ceramic particles 210 having an average diameter of 2 mm are covered with a thickness of 0.1 μm. In the same concept as the maximum value in the case of the first mixed particles 100, the range can be 1.75 times that of the ceramic particles 210.

一方、第2の混合粒子200において、金属粒子220の含有量は、前述の第1の混合粒子100の場合と同様に、セラミックス粒子210と金属粒子220の総体積に対して、1vol%〜40vol%の範囲であることが好ましい。   On the other hand, in the second mixed particles 200, the content of the metal particles 220 is 1 vol% to 40 vol with respect to the total volume of the ceramic particles 210 and the metal particles 220 as in the case of the first mixed particles 100. % Is preferable.

なお、図3に示した例では、有機ケイ素系ポリマー230は、それぞれのセラミックス粒子210の表面を覆うように配置される。しかしながら、これは単なる一例であって、有機ケイ素系ポリマー230は、複数のセラミックス粒子210からなる「凝集セラミックス粒子クラスター」の表面を覆うように配置されても良い。   In the example shown in FIG. 3, the organic silicon-based polymer 230 is disposed so as to cover the surface of each ceramic particle 210. However, this is only an example, and the organosilicon-based polymer 230 may be arranged so as to cover the surface of the “agglomerated ceramic particle cluster” including the plurality of ceramic particles 210.

このような形態では、第2の混合粒子200中に含まれる有機ケイ素系ポリマー230の量を、よりいっそう低減することができる。   In such a mode, the amount of the organosilicon-based polymer 230 contained in the second mixed particles 200 can be further reduced.

図4には、第2の混合粒子200を製造する方法の一例(以下、「第1の製造方法」と称する)の概略的なフロー図を示す。第1の製造方法は、
金属粒子およびセラミックス粒子を準備するステップ(ステップS110)と、
セラミックス粒子の表面に、有機ケイ素系ポリマーをコーティングするステップ(ステップS120)と、
前記金属粒子と、前記有機ケイ素系ポリマーがコーティングされたセラミックス粒子とを混合するステップ(ステップS130)と、
を有する。
FIG. 4 shows a schematic flow chart of an example of a method for producing the second mixed particles 200 (hereinafter, referred to as a “first production method”). The first manufacturing method is
Preparing metal particles and ceramic particles (step S110);
Coating the surface of the ceramic particles with an organosilicon-based polymer (step S120);
Mixing the metal particles and ceramic particles coated with the organosilicon-based polymer (step S130);
Having.

以下、各ステップについて、詳しく説明する。なお、以下の説明では、明確化のため、各要素を表す際に、図3に使用した参照符号を使用することにする。   Hereinafter, each step will be described in detail. In the following description, for the sake of clarity, the reference numerals used in FIG. 3 will be used to represent each element.

(ステップS110)
まず、セラミックス粒子210および金属粒子220が準備される。
(Step S110)
First, ceramic particles 210 and metal particles 220 are prepared.

セラミックス粒子210としては、前述のように、アルミナ、ムライト、カルシア、ジルコニア、窒化ケイ素、および/または炭化ケイ素等が使用できる。   As described above, as the ceramic particles 210, alumina, mullite, calcia, zirconia, silicon nitride, and / or silicon carbide can be used.

また、金属粒子220としては、前述のように、アルミニウム、アルミニウム合金、ケイ素、および/またはケイ素合金等が使用できる。   Further, as the metal particles 220, as described above, aluminum, aluminum alloy, silicon, and / or silicon alloy can be used.

(ステップS120)
次に、セラミックス粒子210の表面に、有機ケイ素系ポリマー230がコーティングされる。
(Step S120)
Next, the surface of the ceramic particles 210 is coated with the organosilicon-based polymer 230.

有機ケイ素系ポリマー230のコーティング方法は、特に限られない。コーティング方法として、スプレードライ法、凍結乾燥法、および溶媒含浸法等を利用すれば良い。   The method of coating the organosilicon-based polymer 230 is not particularly limited. As a coating method, a spray drying method, a freeze drying method, a solvent impregnation method, or the like may be used.

このうち、スプレードライ法では、適当な有機溶媒(トルエン、エタノール等)中に有機ケイ素系ポリマー230を添加し、処理液を調製する。この処理液を静置したセラミックス粒子210の表面に噴霧し、その後有機溶媒を加熱等により揮発させることにより、有機ケイ素系ポリマー230でコーティングされたセラミックス粒子210を得ることができる。噴霧する際、セラミックス粒子210はロータリーキルン等で動的な状態にしても良い。   Among them, in the spray drying method, an organic silicon-based polymer 230 is added to an appropriate organic solvent (toluene, ethanol, or the like) to prepare a treatment liquid. This treatment liquid is sprayed on the surface of the ceramic particles 210 that have been allowed to stand, and then the organic solvent is volatilized by heating or the like, whereby the ceramic particles 210 coated with the organosilicon polymer 230 can be obtained. At the time of spraying, the ceramic particles 210 may be brought into a dynamic state by a rotary kiln or the like.

また、凍結乾燥法では、適当な有機溶媒(ベンゼン、シクロヘキサン等)中に有機ケイ素系ポリマー230を添加し、処理液を調製する。次に、この処理液中にセラミックス粒子210を浸漬させる。その後、セラミックス粒子210を浸漬した処理液を凍結させた後、液体窒素等で低温にした領域を有する真空ライン中に静置して有機溶媒を低温にした領域に凝集させることにより、有機ケイ素系ポリマー230でコーティングされたセラミックス粒子210を得ることができる。有機溶媒の揮発を高めることを目的とし、セラミックス粒子210はロータリーキルン等で動的な状態にしても良い。   In the lyophilization method, an organic silicon-based polymer 230 is added to an appropriate organic solvent (benzene, cyclohexane, etc.) to prepare a treatment liquid. Next, the ceramic particles 210 are immersed in the treatment liquid. Then, after the treatment liquid in which the ceramic particles 210 are immersed is frozen, the organic solvent is aggregated in the region where the temperature has been lowered by leaving it in a vacuum line having a region where the temperature has been lowered with liquid nitrogen or the like. The ceramic particles 210 coated with the polymer 230 can be obtained. For the purpose of increasing the volatilization of the organic solvent, the ceramic particles 210 may be made dynamic by a rotary kiln or the like.

また、溶媒含浸法では、適当な有機溶媒(ベンゼン、シクロヘキサン等)中に有機ケイ素系ポリマー230を添加し、処理液を調製する。次に、この処理液中にセラミックス粒子210を浸漬させる。その後、有機溶媒を加熱等により揮発させることにより、有機ケイ素系ポリマー230でコーティングされたセラミックス粒子210を得ることができる。   In the solvent impregnation method, an organic silicon-based polymer 230 is added to an appropriate organic solvent (benzene, cyclohexane, or the like) to prepare a treatment liquid. Next, the ceramic particles 210 are immersed in the treatment liquid. Thereafter, by volatilizing the organic solvent by heating or the like, the ceramic particles 210 coated with the organosilicon polymer 230 can be obtained.

(ステップS130)
次に、金属粒子220と、有機ケイ素系ポリマー230でコーティングされたセラミックス粒子210とが十分に混合される。混合には回転ミル、エバポレーター、マグネチックスターラー等を使用すると良い。
(Step S130)
Next, the metal particles 220 and the ceramic particles 210 coated with the organosilicon polymer 230 are sufficiently mixed. For mixing, a rotary mill, an evaporator, a magnetic stirrer, or the like is preferably used.

この混合ステップは、通常、大気下、室温で実施される。   This mixing step is usually performed at room temperature under air.

以上の工程により、図3に示したような形態の第3の混合粒子200を製造することができる。   Through the above steps, third mixed particles 200 having the form as shown in FIG. 3 can be manufactured.

なお、以上の製造方法の説明は、単なる一例であって、第2の混合粒子200はその他の方法で製造可能である。図4に示した第1の製造方法では、ステップS110において、金属粒子220と、セラミックス粒子210とを準備してから、ステップS120で、セラミックス粒子210が有機ケイ素系ポリマー230によりコーティングされる。しかしながら、有機ケイ素系ポリマー230でコーティングされたセラミックス粒子210を調製してから、金属粒子220を準備する。その他にも、各種変更が可能である。   The above description of the manufacturing method is merely an example, and the second mixed particles 200 can be manufactured by another method. In the first manufacturing method shown in FIG. 4, after preparing metal particles 220 and ceramic particles 210 in step S110, ceramic particles 210 are coated with organosilicon polymer 230 in step S120. However, after preparing the ceramic particles 210 coated with the organosilicon-based polymer 230, the metal particles 220 are prepared. In addition, various changes are possible.

(本発明の一実施形態によるさらに別の混合粒子について)
次に、図5を参照して、本発明の一実施形態によるさらに別の混合粒子について説明する。
(For still another mixed particle according to an embodiment of the present invention)
Next, still another mixed particle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図5には、本発明の一実施形態によるさらに別の混合粒子(以下、「第3の混合粒子」と称する)の形態を概略的に示す。   FIG. 5 schematically shows the form of still another mixed particle (hereinafter, referred to as “third mixed particle”) according to an embodiment of the present invention.

図5に示すように、この第3の混合粒子300は、セラミックス粒子310と、金属粒子320と、有機ケイ素系ポリマー330とを有する。   As shown in FIG. 5, the third mixed particles 300 include ceramic particles 310, metal particles 320, and organosilicon-based polymer 330.

第3の混合粒子300では、金属粒子320の全体が、有機ケイ素系ポリマー330でコーティングされている。換言すれば、第3の混合粒子300は、セラミックス粒子310と、表面が有機ケイ素系ポリマー330でコーティングされた金属粒子320とが混合された形態を有する。   In the third mixed particle 300, the entire metal particle 320 is coated with the organosilicon-based polymer 330. In other words, the third mixed particles 300 have a form in which the ceramic particles 310 and the metal particles 320 whose surfaces are coated with the organosilicon polymer 330 are mixed.

なお、第3の混合粒子300を構成する各成分のその他の仕様および特徴は、前述の第1の混合粒子100に関する記載が適用できるため、ここでは詳しい説明を省略する。   The other specifications and features of each component constituting the third mixed particles 300 can be the same as those described above for the first mixed particles 100, and thus detailed description is omitted here.

このような形態の第3の混合粒子300では、前述の第1の混合粒子100に比べて、混合粒子中に含まれる有機ケイ素系ポリマー330の量を低減できる。このため、第3の混合粒子300を使用した場合、接合不良(ボイド)等を起こす原因となる二酸化炭素やシラン等の分解ガスの量を低減させ、加えて有機ケイ素系ポリマーの使用量を低減、つまりコストを抑制することができる。   In the third mixed particles 300 having such a configuration, the amount of the organosilicon-based polymer 330 contained in the mixed particles can be reduced as compared with the first mixed particles 100 described above. For this reason, when the third mixed particles 300 are used, the amount of decomposition gas such as carbon dioxide or silane that causes a bonding failure (void) or the like is reduced, and in addition, the amount of the organosilicon-based polymer used is reduced. That is, the cost can be suppressed.

第3の混合粒子300では、有機ケイ素系ポリマー330の含有量は、2mmの平均直径を有する金属粒子320を0.1μmの厚みで覆い尽くす場合の金属粒子320の総体積の0.0003倍から、第1の混合粒子100の場合の最大値と同じ考え方で金属粒子320の総体積の1.75倍の範囲とすることができる。   In the third mixed particles 300, the content of the organosilicon-based polymer 330 is from 0.0003 times the total volume of the metal particles 320 when the metal particles 320 having an average diameter of 2 mm are covered with a thickness of 0.1 μm. In the same manner as the maximum value of the first mixed particles 100, the total volume of the metal particles 320 can be set to 1.75 times.

一方、第3の混合粒子300において、セラミックス粒子310の含有量は、前述の第1の混合粒子100の場合と同様に、セラミックス粒子310と金属粒子320の総体積に対して、1vol%〜40vol%の範囲であることが好ましい。   On the other hand, in the third mixed particles 300, the content of the ceramic particles 310 is 1 vol% to 40 vol with respect to the total volume of the ceramic particles 310 and the metal particles 320 as in the case of the first mixed particles 100 described above. % Is preferable.

なお、図5に示した例では、有機ケイ素系ポリマー330は、それぞれの金属粒子320の表面を覆うように配置される。しかしながら、これは単なる一例であって、有機ケイ素系ポリマー330は、複数の金属粒子320からなる「凝集金属粒子クラスター」の表面を覆うように配置される。   In the example shown in FIG. 5, the organosilicon-based polymer 330 is disposed so as to cover the surface of each metal particle 320. However, this is only an example, and the organosilicon-based polymer 330 is disposed so as to cover the surface of the “agglomerated metal particle cluster” including the plurality of metal particles 320.

このような形態では、第3の混合粒子300中に含まれる有機ケイ素系ポリマー330の量を、よりいっそう低減可能である。   In such a form, the amount of the organosilicon-based polymer 330 contained in the third mixed particles 300 can be further reduced.

図6には、第3の混合粒子300を製造する方法の一例(以下、「第2の製造方法」と称する)の概略的なフロー図を示す。第2の製造方法は、
金属粒子およびセラミックス粒子を準備するステップ(ステップS210)と、
金属粒子の表面に、有機ケイ素系ポリマーをコーティングするステップ(ステップS220)と、
前記セラミックス粒子と、前記有機ケイ素系ポリマーがコーティングされた金属粒子とを混合するステップ(ステップS230)と、
を有する。
FIG. 6 shows a schematic flow chart of an example of a method for producing the third mixed particles 300 (hereinafter, referred to as a “second production method”). The second manufacturing method is
Preparing metal particles and ceramic particles (step S210);
Coating the surface of the metal particles with an organosilicon-based polymer (step S220);
Mixing the ceramic particles and the metal particles coated with the organosilicon-based polymer (step S230);
Having.

以下、各ステップについて、詳しく説明する。なお、以下の説明では、明確化のため、各物を表す際に、図5に使用した参照符号を使用することにする。   Hereinafter, each step will be described in detail. In the following description, for the sake of clarity, the reference numerals used in FIG. 5 will be used to represent each object.

(ステップS210)
まず、セラミックス粒子310および金属粒子320が準備される。
(Step S210)
First, ceramic particles 310 and metal particles 320 are prepared.

セラミックス粒子310としては、前述のように、アルミナ、ムライト、カルシア、ジルコニア、窒化ケイ素、および/または炭化ケイ素等が使用できる。   As described above, as the ceramic particles 310, alumina, mullite, calcia, zirconia, silicon nitride, and / or silicon carbide can be used.

また、金属粒子320としては、前述のように、アルミニウム、アルミニウム合金、ケイ素、および/またはケイ素合金等が使用できる。   Further, as described above, aluminum, an aluminum alloy, silicon, and / or a silicon alloy can be used as the metal particles 320.

(ステップS220)
次に、金属粒子320の表面に、有機ケイ素系ポリマー330がコーティングされる。
(Step S220)
Next, the surface of the metal particles 320 is coated with the organosilicon-based polymer 330.

有機ケイ素系ポリマー330のコーティング方法は、特に限られない。コーティング方法として、前述のような、スプレードライ法、凍結乾燥法、および溶媒含浸法等を利用すると良い。   The method of coating the organosilicon-based polymer 330 is not particularly limited. As the coating method, the spray drying method, the freeze drying method, the solvent impregnation method, and the like as described above may be used.

(ステップS230)
次に、セラミックス粒子310と、有機ケイ素系ポリマー330でコーティングされた金属粒子320とが十分に混合される。混合には、攪拌機等を使用すれば良い。
(Step S230)
Next, the ceramic particles 310 and the metal particles 320 coated with the organosilicon polymer 330 are sufficiently mixed. A mixer may be used for mixing.

この混合ステップは、通常、大気下、室温で実施される。   This mixing step is usually performed at room temperature under air.

以上の工程により、図5に示したような形態の第3の混合粒子300を製造することができる。   Through the above steps, third mixed particles 300 having the form shown in FIG. 5 can be manufactured.

なお、以上の製造方法の説明は、単なる一例であって、第3の混合粒子300はその他の方法で製造されても良い。   The above description of the manufacturing method is merely an example, and the third mixed particles 300 may be manufactured by another method.

(本発明による混合粒子の使用例について)
次に、前述のような構成を有する本発明による混合粒子の使用例について説明する。なお、ここでは、一例として、前述の第1の混合粒子100を例に、その適用例について説明する。ただし、以下の記載が、混合粒子101、200および300等、本発明の他の混合粒子にも同様に適用できることは、当業者には明らかである。
(Example of use of mixed particles according to the present invention)
Next, an example of using the mixed particles according to the present invention having the above-described configuration will be described. Here, as an example, an application example of the first mixed particles 100 will be described. However, it is obvious to those skilled in the art that the following description can be similarly applied to other mixed particles of the present invention such as the mixed particles 101, 200, and 300.

(セラミックスを主体とする構造部材の製造)
本発明による混合粒子は、セラミックスを主体とする構造部材の製造に利用することができる。
(Manufacture of structural members mainly composed of ceramics)
The mixed particles according to the present invention can be used for producing structural members mainly composed of ceramics.

図7には、本発明による混合粒子を使用して、セラミックスを主体とする構造部材を製造する方法(以下、「構造部材の製造方法」と称する)のフローの一例を概略的に示す。   FIG. 7 schematically shows an example of a flow of a method of manufacturing a structural member mainly composed of ceramics using the mixed particles according to the present invention (hereinafter, referred to as a “method of manufacturing a structural member”).

図7に示すように、この構造部材の製造方法は、
第1の混合粒子を準備するステップ(ステップS710)と、
前記第1の混合粒子を成形して、成形体を形成するステップ(ステップS720)と、
前記成形体を熱処理するステップ(ステップS730)と、
を有する。
As shown in FIG. 7, the manufacturing method of this structural member is as follows.
Preparing a first mixed particle (step S710);
Forming the first mixed particles to form a formed body (step S720);
Heat treating the molded body (step S730);
Having.

以下、各ステップについて、詳しく説明する。   Hereinafter, each step will be described in detail.

(ステップS710)
まず、前述のような構成を有する第1の混合粒子100が準備される。
(Step S710)
First, the first mixed particles 100 having the above-described configuration are prepared.

前述のように、セラミックス粒子110の材料としては、例えば、アルミナ、ムライト、カルシア、ジルコニア、窒化ケイ素、および/または炭化ケイ素等が使用できる。金属粒子120の材料としては、例えば、アルミニウム金属、アルミニウム合金、ケイ素、および/またはケイ素合金等が使用できる。また、有機ケイ素系ポリマー130としては、例えば、シロキサン系ポリマー等が使用できる。   As described above, as a material of the ceramic particles 110, for example, alumina, mullite, calcia, zirconia, silicon nitride, and / or silicon carbide can be used. As the material of the metal particles 120, for example, aluminum metal, aluminum alloy, silicon, and / or silicon alloy can be used. As the organosilicon-based polymer 130, for example, a siloxane-based polymer or the like can be used.

なお、前述のように、第1の混合粒子100中の金属粒子120の含有量は、セラミックス粒子110と金属粒子120の総体積に対して、1vol%〜40vol%の範囲である。   In addition, as described above, the content of the metal particles 120 in the first mixed particles 100 is in a range of 1 vol% to 40 vol% with respect to the total volume of the ceramic particles 110 and the metal particles 120.

また、第1の混合粒子100中の有機ケイ素系ポリマー130の体積は、セラミックス粒子110と金属粒子120の総体積に対して、0.0003倍〜1.75倍の範囲であることが好ましい。有機ケイ素系ポリマー130の含有量が0.0003倍を下回ると、次のステップS710において、セラミックス粒子110と金属粒子120との間で、結合が十分に生じないおそれがある。また、有機ケイ素系ポリマー130の体積が、セラミックス粒子110と金属粒子120の総体積の1.75倍を超えると、次のステップS710において、排出されるシラン等の分解ガスの量が増加する。   The volume of the organosilicon polymer 130 in the first mixed particles 100 is preferably in the range of 0.0003 to 1.75 times the total volume of the ceramic particles 110 and the metal particles 120. When the content of the organosilicon-based polymer 130 is less than 0.0003 times, in the next step S710, there is a possibility that the bonding between the ceramic particles 110 and the metal particles 120 may not be sufficiently generated. When the volume of the organosilicon-based polymer 130 exceeds 1.75 times the total volume of the ceramic particles 110 and the metal particles 120, in the next step S710, the amount of the decomposition gas such as silane discharged increases.

(ステップS720)
次に、ステップS710で準備した第1の混合粒子100を使用して、成形体が形成される。
(Step S720)
Next, a molded body is formed using the first mixed particles 100 prepared in step S710.

成形体の形成方法は、特に限られない。成形体は、例えば、圧粉成形法、または押出成型法等により形成することができる。また、成型後の成形体に対してさらに加圧し、形状を整えても良い。   The method for forming the molded body is not particularly limited. The molded body can be formed by, for example, a powder molding method or an extrusion molding method. Further, the molded body after molding may be further pressed to adjust the shape.

必要な場合、得られた成形体に対して、乾燥処理および/または予備熱処理を実施しても良い。これにより、成形体に含まれる揮発成分(有機ケイ素系ポリマー130を除く)が分解除去される。   If necessary, the obtained molded body may be subjected to a drying treatment and / or a preliminary heat treatment. As a result, volatile components (excluding the organosilicon polymer 130) contained in the molded body are decomposed and removed.

(ステップS730)
次に、ステップS720で得られた成形体が熱処理される。
(Step S730)
Next, the compact obtained in step S720 is heat-treated.

熱処理の実施により、第1の混合粒子100中の有機ケイ素系ポリマー130が活性化する。またこれにより、セラミックス粒子110と金属粒子120の接触界面で、ケイ素(Si)を含むガラス相が形成される。その結果、ガラス相を介して、セラミックス粒子110と金属粒子120とが相互に結合される。   By performing the heat treatment, the organosilicon-based polymer 130 in the first mixed particles 100 is activated. Thereby, a glass phase containing silicon (Si) is formed at the contact interface between the ceramic particles 110 and the metal particles 120. As a result, the ceramic particles 110 and the metal particles 120 are mutually bonded via the glass phase.

ここで、熱処理によって生成されるガラス相は、使用される金属粒子120の種類によって変化する。例えば、金属粒子120がアルミニウムを含む場合、ガラス相として、アルミノシリケートが形成される。また、金属粒子120がケイ素を含む場合、ガラス相として、シリカが形成される。   Here, the glass phase generated by the heat treatment changes depending on the type of the metal particles 120 used. For example, when the metal particles 120 include aluminum, aluminosilicate is formed as a glass phase. When the metal particles 120 contain silicon, silica is formed as a glass phase.

熱処理の条件は、所望の構造部材を得ることができる限り、特に限られない。ただし、第1の混合粒子100中の有機ケイ素系ポリマー130の活性化温度(ガラス相が形成され始める温度)は、約430℃以上であるため、熱処理は、450℃以上の温度域で実施される必要がある。   The conditions of the heat treatment are not particularly limited as long as a desired structural member can be obtained. However, since the activation temperature (the temperature at which a glass phase starts to form) of the organosilicon-based polymer 130 in the first mixed particles 100 is about 430 ° C. or more, the heat treatment is performed in a temperature range of 450 ° C. or more. Need to be

本複合体作製時の熱処理温度としては、450℃〜1500℃の範囲が望ましい。1500℃を超える場合は、ポリマーならびにポリマーから生成したガラス相が気化する恐れがある。   The heat treatment temperature during the production of the present composite is preferably in the range of 450 ° C to 1500 ° C. When the temperature exceeds 1500 ° C., the polymer and the glass phase generated from the polymer may be vaporized.

シロキサン系ポリマーを130として用いる場合、シロキサン系ポリマーが最も活性になるのは約550〜650℃であり、特に600℃前後で実施されることが好ましい。ポリカルボシラン系ポリマーを130として用いる場合、ポリカルボシラン系ポリマーが最も活性になるのは600℃〜1200℃であり、特に800℃〜1000℃の範囲で実施されることが望ましい。   When a siloxane-based polymer is used as 130, the siloxane-based polymer is most active at about 550 to 650 ° C, and is preferably carried out at about 600 ° C. When the polycarbosilane-based polymer is used as 130, the highest activity of the polycarbosilane-based polymer is from 600 ° C to 1200 ° C, and it is particularly preferable to carry out the reaction at a temperature in the range of 800 ° C to 1000 ° C.

熱処理の雰囲気は、酸素分圧の低い雰囲気、例えば、アルゴン、ヘリウム、および窒素などの不活性ガス雰囲気下、または真空雰囲気である。例えば、熱処理を大気または酸化性雰囲気下で実施した場合、有機ケイ素系ポリマー130が大気中の酸素によって酸化、分解されてしまい、有機ケイ素系ポリマー130をセラミックス粒子110と金属粒子120との結合に、有効に利用することが難しくなる。   The atmosphere for the heat treatment is an atmosphere having a low oxygen partial pressure, for example, an atmosphere of an inert gas such as argon, helium, or nitrogen, or a vacuum atmosphere. For example, when the heat treatment is performed in the air or in an oxidizing atmosphere, the organic silicon-based polymer 130 is oxidized and decomposed by oxygen in the air, and the organic silicon-based polymer 130 is bonded to the ceramic particles 110 and the metal particles 120. , It is difficult to use it effectively.

以上の工程により、セラミックスを主体とする構造部材を製造することができる。   Through the above steps, a structural member mainly composed of ceramics can be manufactured.

このような方法で得られた構造部材は、従来の方法で製造された構造部材に比べて、熱応力に対して良好な耐性を有する。   Structural members obtained by such a method have better resistance to thermal stress than structural members manufactured by conventional methods.

(2つの部材の接合)
本発明による混合粒子は、第1および第2の被接合部材を接合して接合体を得る際の接合材としても利用することができる。
(Joining of two members)
The mixed particles according to the present invention can also be used as a joining material when joining the first and second members to obtain a joined body.

図8には、本発明による混合粒子を使用して、第1および第2の被接合部材を接合して接合体を得る方法(以下、「接合体の製造方法」と称する)のフローの一例を概略的に示す。   FIG. 8 shows an example of a flow of a method for obtaining a bonded body by bonding the first and second members to be bonded using the mixed particles according to the present invention (hereinafter, referred to as a “bonded body manufacturing method”). Is schematically shown.

図8に示すように、この接合体の製造方法は、
第1の混合粒子、ならびに第1および第2の被接合部材を準備するステップ(ステップS810)と、
少なくとも一方の被接合部材の接合部分に、第1の混合粒子を含む層を設置するステップ(ステップS820)と、
前記第1および第2の被接合部材を、前記層を介在させた状態で合わせて組立体を構成するステップ(ステップS830)と、
前記組立体を熱処理して、第1および第2の被接合部材を接合させるステップ(ステップS840)と、
を有する。
As shown in FIG. 8, the manufacturing method of this joined body is as follows.
Preparing a first mixed particle and first and second members to be joined (step S810);
Placing a layer containing the first mixed particles on a joint portion of at least one member to be joined (step S820);
Configuring the assembly by combining the first and second members to be joined with the layer interposed (step S830);
Heat treating the assembly to join the first and second members to be joined (step S840);
Having.

以下、各ステップについて、詳しく説明する。   Hereinafter, each step will be described in detail.

(ステップS810)
まず、相互に接合される第1および第2の被接合部材が準備される。また、第1の混合粒子100が準備される。
(Step S810)
First, first and second members to be joined to each other are prepared. Further, first mixed particles 100 are prepared.

第1および第2の被接合部材は、各々又は双方がセラミックス部材または金属部材である。   Each of the first and second members to be joined is a ceramic member or a metal member.

セラミックス部材としては、アルミナ、ムライト、カルシア、ジルコニア、窒化ケイ素、および/または炭化ケイ素等が挙げられる。また、金属部材としては、アルミニウム、アルミニウム合金、ケイ素、およびケイ素合金等が挙げられる。   Examples of the ceramic member include alumina, mullite, calcia, zirconia, silicon nitride, and / or silicon carbide. Examples of the metal member include aluminum, aluminum alloy, silicon, and silicon alloy.

第1の被接合部材の形状は、特に限られず、第1の被接合部材は、棒状、板状、ディスク状、ブロック状、またはより複雑な形状であれば良い。第2の被接合部材の形状についても同様である。なお、第1の被接合部材と第2の被接合部材は、相互に異なる形状であっても良い。   The shape of the first member to be joined is not particularly limited, and the first member to be joined may be a bar, a plate, a disk, a block, or a more complicated shape. The same applies to the shape of the second member to be joined. The first member to be joined and the second member to be joined may have mutually different shapes.

第1の混合粒子100としては、前述のMMCの製造方法に関して説明したものと同じものが使用され得る。ただし、この接合体の製造方法において使用される第1の混合粒子100の組成は、特に限られない。すなわち、この接合体の製造方法においては、第1の混合粒子100は、2つの被接合部材を適正に接合することができる限り、いかなる組成を有しても良い。   As the first mixed particles 100, the same particles as those described in regard to the above-described method for manufacturing the MMC can be used. However, the composition of the first mixed particles 100 used in the method for manufacturing the joined body is not particularly limited. That is, in the method for manufacturing a joined body, the first mixed particles 100 may have any composition as long as the two joined members can be appropriately joined.

なお、被接合部材への設置を容易に行うため、第1の混合粒子100は、液体(流動性を有する物体を含む)またはペーストとして提供されることが好ましい。この場合、第1の混合粒子100は、水、アルコール、トルエン、シクロヘキサン、ベンゼン等の溶媒中に分散された状態で使用される。   Note that the first mixed particles 100 are preferably provided as a liquid (including an object having fluidity) or a paste in order to facilitate installation on the member to be joined. In this case, the first mixed particles 100 are used in a state of being dispersed in a solvent such as water, alcohol, toluene, cyclohexane, and benzene.

また、第1の混合粒子100をペーストとして提供する場合、そのようなペーストは、エバポレーター、マグネチックスターラー等により調製することができる。   When the first mixed particles 100 are provided as a paste, such a paste can be prepared by an evaporator, a magnetic stirrer, or the like.

あるいは、混合粒子として、前述のような、「液体状」の混合粒子101を使用しても良い。混合粒子101において、有機ケイ素系ポリマー130として、粘性の高い液体高分子を使用した場合、混合粒子101自身が流動性を有するようになり、被接合部材への設置が容易になる。   Alternatively, the “liquid” mixed particles 101 as described above may be used as the mixed particles. When a highly viscous liquid polymer is used as the organosilicon-based polymer 130 in the mixed particles 101, the mixed particles 101 themselves have fluidity, which facilitates installation on a member to be joined.

(ステップS820)
次に、第1および第2の被接合部材のうちの少なくとも一方の接合面に対して、第1の混合粒子100が層状に設置される。
(Step S820)
Next, the first mixed particles 100 are disposed in a layered manner on at least one of the first and second members to be joined.

設置の方法は、特に限られない。第1の混合粒子100は、塗布法、スプレー法、スピンコート、シート貼付法、ディッピング等により、被接合部材の接合面に設置されても良い。   The method of installation is not particularly limited. The first mixed particles 100 may be provided on the joining surface of the members to be joined by a coating method, a spray method, a spin coating method, a sheet sticking method, dipping, or the like.

(ステップS830)
次に、第1の被接合部材と第2の被接合部材とが、第1の混合粒子100を含む層を介して、相互に重ね合わされる。これにより、組立体が構成される。
(Step S830)
Next, the first member to be joined and the second member to be joined are overlapped with each other via a layer containing the first mixed particles 100. Thus, an assembly is formed.

なお、第1の混合粒子100がスラリー等の形態で提供されている場合、組立体を構成した後、次工程のステップS840の前に予備熱処理を実施して、溶媒を気化させても良い。   In the case where the first mixed particles 100 are provided in the form of a slurry or the like, after forming the assembly, a preliminary heat treatment may be performed before step S840 of the next process to evaporate the solvent.

(ステップS840)
次に、ステップS830で構成された組立体が、熱処理される。
(Step S840)
Next, the assembly constructed in step S830 is heat-treated.

熱処理の実施により、第1の混合粒子100中の有機ケイ素系ポリマー130が活性化する。またこれにより、セラミックス粒子110と金属粒子120の接触界面で、ケイ素(Si)を含むガラス相が形成される。その結果、ガラス相を介して、第1の混合粒子100中のセラミックス粒子110と金属粒子120とが相互に結合され、第1の被接合部材と第2の被接合部材との界面に、接合層が形成される。   By performing the heat treatment, the organosilicon-based polymer 130 in the first mixed particles 100 is activated. Thereby, a glass phase containing silicon (Si) is formed at the contact interface between the ceramic particles 110 and the metal particles 120. As a result, the ceramic particles 110 and the metal particles 120 in the first mixed particles 100 are mutually bonded via the glass phase, and are bonded to the interface between the first member and the second member. A layer is formed.

さらに、接合層に含まれるガラス相により、第1の被接合部材と第2の被接合部材とが相互に接合される。   Furthermore, the first member to be joined and the second member to be joined are joined to each other by the glass phase contained in the joining layer.

ここで、熱処理によって生成されるガラス相は、使用される金属粒子120の種類によって変化する。金属粒子120がアルミニウムを含む場合、ガラス相として、アルミノシリケートが形成される。また、金属粒子120がケイ素を含む場合、ガラス相として、シリカが形成される。   Here, the glass phase generated by the heat treatment changes depending on the type of the metal particles 120 used. When the metal particles 120 include aluminum, aluminosilicate is formed as a glass phase. When the metal particles 120 contain silicon, silica is formed as a glass phase.

熱処理の条件は、第1および第2の被接合部材を適正に接合することができる限り、特に限られない。   The condition of the heat treatment is not particularly limited as long as the first and second members can be properly joined.

ただし、第1の混合粒子100中の有機ケイ素系ポリマー130の活性化温度は、約430℃以上であるため、熱処理は、450℃以上の温度域で実施される必要がある。   However, since the activation temperature of the organosilicon-based polymer 130 in the first mixed particles 100 is about 430 ° C. or higher, the heat treatment needs to be performed in a temperature range of 450 ° C. or higher.

本複合体作製時の熱処理温度としては、450℃〜1500℃の範囲が望ましい。1500℃を超える場合は、ポリマーならびにポリマーから生成したガラス相が気化する恐れがある。   The heat treatment temperature during the production of the present composite is preferably in the range of 450 ° C to 1500 ° C. When the temperature exceeds 1500 ° C., the polymer and the glass phase generated from the polymer may be vaporized.

シロキサン系ポリマーを130として用いる場合、シロキサン系ポリマーが最も活性になるのは約550〜650℃であり、特に600℃前後で実施されることが好ましい。ポリカルボシラン系ポリマーを130として用いる場合、ポリカルボシラン系ポリマーが最も活性になるのは600℃〜1200℃であり、特に800℃〜1000℃の範囲で実施されることが望ましい。   When a siloxane-based polymer is used as 130, the siloxane-based polymer is most active at about 550 to 650 ° C, and is preferably carried out at about 600 ° C. When the polycarbosilane-based polymer is used as 130, the highest activity of the polycarbosilane-based polymer is from 600 ° C to 1200 ° C, and it is particularly preferable to carry out the reaction at a temperature in the range of 800 ° C to 1000 ° C.

熱処理の雰囲気は、アルゴン、ヘリウム、および窒素などの不活性ガス雰囲気下、または真空雰囲気である。熱処理を大気または酸化性雰囲気下で実施した場合、有機ケイ素系ポリマー130が大気中の酸素によって酸化、分解されてしまい、有機ケイ素系ポリマー130をセラミックス粒子110と金属粒子120との結合に、有効に利用することが難しくなる。   The atmosphere for the heat treatment is an inert gas atmosphere such as argon, helium, and nitrogen, or a vacuum atmosphere. When the heat treatment is performed in the air or an oxidizing atmosphere, the organosilicon-based polymer 130 is oxidized and decomposed by oxygen in the atmosphere, and the organosilicon-based polymer 130 is effective for bonding the ceramic particles 110 and the metal particles 120. It is difficult to use.

以上の工程により、接合層を介して2つの被接合部材が接合された接合体を製造することができる。   Through the above steps, a joined body in which two members to be joined are joined via the joining layer can be manufactured.

以下、本発明の実施例について説明する。   Hereinafter, examples of the present invention will be described.

(実施例1)
平均粒径が12μmのアルミナ粉末(AS−40:昭和電工社製)15.8gと、平均粒径が3μmのアルミニウム粉末(#800F:ミナルコ社製)3.4gと、ポリメチルフェニルシロキサン(KF−54:信越化学社製)1.3gとを、トルエン溶媒中に添加して、十分に混合した。なお、この配合比では、計算上、アルミニウム粉末は、該アルミニウム粉末とアルミナ粉末の総体積に対して、20vol%含まれ、ポリメチルフェニルシロキサンは、アルミニウム粉末とアルミナ粉末の総体積の約0.01倍含まれる。
(Example 1)
15.8 g of alumina powder having an average particle diameter of 12 μm (AS-40: manufactured by Showa Denko KK), 3.4 g of aluminum powder having an average particle diameter of 3 μm (# 800F: manufactured by Minarco), and polymethylphenylsiloxane (KF -54: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) in a toluene solvent and thoroughly mixed. At this mixing ratio, 20 vol% of the aluminum powder is contained in the calculation based on the total volume of the aluminum powder and the alumina powder, and the content of polymethylphenylsiloxane is about 0.1% of the total volume of the aluminum powder and the alumina powder. 01 times.

得られた混合液を加熱して溶媒を蒸発させ、混合粒子を得た。次に、この混合粒子を直径15mmのペレット状に圧粉して成形体を調製した。さらに、この成形体を、アルゴン雰囲気下、600℃で1時間熱処理した。   The obtained mixed liquid was heated to evaporate the solvent to obtain mixed particles. Next, the mixed particles were pressed into a pellet having a diameter of 15 mm to prepare a molded body. Further, this molded body was heat-treated at 600 ° C. for 1 hour in an argon atmosphere.

これにより、アルミニウムを含むアルミナの複合体(実施例1に係る複合体)が得られた。   Thus, a composite of alumina containing aluminum (composite according to Example 1) was obtained.

図9に、600、650、700、750℃で焼成して作製した実施例1に係る複合体の外観(写真)を示す。   FIG. 9 shows the appearance (photograph) of the composite according to Example 1 manufactured by firing at 600, 650, 700, and 750 ° C.

なお、成形体の熱処理の温度を450℃〜750℃の範囲で変化させ、同様の実験を実施した。その結果、何れの熱処理温度においても、ほぼ同様の複合体が製造できた。   The same experiment was performed by changing the temperature of the heat treatment of the molded body in the range of 450 ° C. to 750 ° C. As a result, almost the same composite could be produced at any heat treatment temperature.

また、図10に450℃で焼成して作製した実施例1に係る複合体の外観(写真)を示す。   FIG. 10 shows the appearance (photograph) of the composite according to Example 1 produced by firing at 450 ° C.

図11には、実施例1に係る複合体のX線回折分析の結果を示す。図11から明らかなように、X線回折分析の結果、アルミニウム、アルミナ、およびアルミノシリケートの回折ピークがそれぞれ観測された。   FIG. 11 shows the result of X-ray diffraction analysis of the composite according to Example 1. As is clear from FIG. 11, as a result of the X-ray diffraction analysis, diffraction peaks of aluminum, alumina, and aluminosilicate were respectively observed.

図12には、実施例1に係る複合体の走査型電子顕微鏡(SEM)写真を示す。図12から、実施例1に係る複合体において、アルミナ粒子とアルミニウム粒子は、相互に良好に結合されていることがわかる。   FIG. 12 shows a scanning electron microscope (SEM) photograph of the composite according to Example 1. From FIG. 12, it can be seen that in the composite according to Example 1, the alumina particles and the aluminum particles are well bonded to each other.

さらに、複数の成形体または/および組立体を組み合わせて、更なる大型の複合体または/および接合体を作ることもできる。   In addition, multiple compacts or / and assemblies can be combined to make larger composites / and / or joints.

以下の表1には、アルミナ粒子とアルミニウム粒子の界面での元素分析の結果を示す。   Table 1 below shows the results of elemental analysis at the interface between the alumina particles and the aluminum particles.

表1から、この界面には、ケイ素が存在していることが確認された。   From Table 1, it was confirmed that silicon was present at this interface.

(実施例2)
平均粒径が3μmのアルミニウム粉末(#800F:ミナルコ社製)3.4gと、ポリメチルフェニルシロキサン(KF−54:信越化学社製)0.25gとを、トルエン溶媒中に添加して、十分に混合した。得られた混合液を加熱して溶媒を蒸発させ、ポリメチルフェニルシロキサンでコーティングされたアルミニウム粉末を得た。
(Example 2)
3.4 g of aluminum powder having an average particle diameter of 3 μm (# 800F: manufactured by Minarco) and 0.25 g of polymethylphenylsiloxane (KF-54: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) were added to a toluene solvent, and then sufficiently added. Was mixed. The resulting mixture was heated to evaporate the solvent to obtain an aluminum powder coated with polymethylphenylsiloxane.

次に、このアルミニウム粉末と、平均粒径が12μmのアルミナ粉末(AS−40:昭和電工社製)15.8gとを混合し、混合粉末を調製した。   Next, this aluminum powder was mixed with 15.8 g of an alumina powder having an average particle size of 12 μm (AS-40: manufactured by Showa Denko KK) to prepare a mixed powder.

なお、この実施例2では、計算上、アルミニウム粉末は、該アルミニウム粉末とアルミナ粉末の総体積に対して、20vol%含まれ、ポリメチルフェニルシロキサンは、アルミニウム粉末とアルミナ粉末の総体積の約0.01倍含まれる。   In this Example 2, 20 vol% of the aluminum powder was included in the calculation based on the total volume of the aluminum powder and the alumina powder, and the polymethylphenylsiloxane was contained in about 0% of the total volume of the aluminum powder and the alumina powder. .01 times.

得られた混合粉末を直径15mmのペレット状に圧粉して成形体を調製した。さらに、この成形体を、アルゴン雰囲気下、600℃で1時間熱処理した。   The obtained mixed powder was compacted into a pellet having a diameter of 15 mm to prepare a molded body. Further, this molded body was heat-treated at 600 ° C. for 1 hour in an argon atmosphere.

これにより、アルミニウムを含むアルミナの複合体(実施例2に係る複合体)が得られた。   Thus, a composite of alumina containing aluminum (composite according to Example 2) was obtained.

なお、成形体の熱処理の温度を600℃〜750℃の範囲で変化させ、同様の実験を実施した。その結果、何れの熱処理温度においても、ほぼ同様の複合体が製造できた。   In addition, the same experiment was performed by changing the temperature of the heat treatment of the molded body in the range of 600 ° C to 750 ° C. As a result, almost the same composite could be produced at any heat treatment temperature.

図9に、600、650、700、750℃で焼成して作製した実施例2に係る複合体の外観(写真)を示す。   FIG. 9 shows the appearance (photograph) of the composite according to Example 2 manufactured by firing at 600, 650, 700, and 750 ° C.

図13には、実施例2に係る複合体のX線回折分析の結果を示す。図13から明らかなように、X線回折分析の結果、アルミニウム、アルミナ、およびアルミノシリケートの回折ピークがそれぞれ観測された。   FIG. 13 shows the result of X-ray diffraction analysis of the composite according to Example 2. As apparent from FIG. 13, as a result of the X-ray diffraction analysis, diffraction peaks of aluminum, alumina, and aluminosilicate were respectively observed.

図14には、実施例2に係る複合体の走査型電子顕微鏡(SEM)写真を示す。図14から、実施例2に係る複合体において、アルミナ粒子とアルミニウム粒子は、相互に良好に結合されていることがわかる。   FIG. 14 shows a scanning electron microscope (SEM) photograph of the composite according to Example 2. From FIG. 14, it can be seen that, in the composite according to Example 2, the alumina particles and the aluminum particles are well bonded to each other.

なお、アルミナ粒子とアルミニウム粒子の界面での元素分析の結果、この場所には、ケイ素が存在していることが確認された。X線回折分析の結果から、このケイ素は、アルミノシリケートであると予想される。   As a result of elemental analysis at the interface between the alumina particles and the aluminum particles, it was confirmed that silicon was present at this location. From the result of the X-ray diffraction analysis, this silicon is expected to be an aluminosilicate.

さらに、複数の成形体または/および組立体を組み合わせて、更なる大型の複合体または/および接合体を作ることもできる。   In addition, multiple compacts or / and assemblies can be combined to make larger composites / and / or joints.

(実施例3)
平均粒径が12μmのアルミナ粉末(AS−40:昭和電工社製)15.8gと、ポリメチルフェニルシロキサン(KF−54:信越化学社製)1.05gとを、トルエン溶媒中に添加して、十分に混合した。得られた混合液を加熱して溶媒を蒸発させ、ポリメチルフェニルシロキサンでコーティングされたアルミナ粉末を得た。
(Example 3)
15.8 g of alumina powder having an average particle size of 12 μm (AS-40: manufactured by Showa Denko KK) and 1.05 g of polymethylphenylsiloxane (KF-54: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) were added to a toluene solvent. , Mixed well. The resulting mixture was heated to evaporate the solvent to obtain an alumina powder coated with polymethylphenylsiloxane.

次に、このアルミナ粉末と、平均粒径が3μmのアルミニウム粉末(#800F:ミナルコ社製)3.4gとを混合し、混合粉末を調製した。   Next, 3.4 g of this alumina powder and 3.4 g of aluminum powder having an average particle diameter of 3 μm (# 800F: manufactured by Minarco) were mixed to prepare a mixed powder.

なお、この実施例3では、計算上、アルミニウム粉末は、該アルミニウム粉末とアルミナ粉末の総体積に対して、20vol%含まれ、ポリメチルフェニルシロキサンは、アルミニウム粉末とアルミナ粉末の総体積の約0.01倍含まれる。   Note that, in Example 3, 20 vol% of the aluminum powder was included in the calculation based on the total volume of the aluminum powder and the alumina powder, and polymethylphenylsiloxane was contained in about 0% of the total volume of the aluminum powder and the alumina powder. .01 times.

得られた混合粉末を直径15mmのペレット状に圧粉して成形体を調製した。さらに、この成形体を、アルゴン雰囲気下、700℃で1時間熱処理した。   The obtained mixed powder was compacted into a pellet having a diameter of 15 mm to prepare a molded body. Further, this molded body was heat-treated at 700 ° C. for 1 hour in an argon atmosphere.

これにより、アルミニウムを含むアルミナの複合体(実施例3に係る複合体)が得られた。   Thereby, a composite of alumina containing aluminum (composite according to Example 3) was obtained.

なお、成形体の熱処理の温度を600℃〜750℃の範囲で変化させ、同様の実験を実施した。その結果、何れの熱処理温度においても、ほぼ同様の複合体が製造できた。   In addition, the same experiment was performed by changing the temperature of the heat treatment of the molded body in the range of 600 ° C to 750 ° C. As a result, almost the same composite could be produced at any heat treatment temperature.

図9に、600、650、700、750℃で焼成して作製した実施例3に係る複合体の外観(写真)を示す。   FIG. 9 shows the appearance (photograph) of the composite according to Example 3 produced by firing at 600, 650, 700, and 750 ° C.

複合体のX線回折分析の結果、アルミニウム、アルミナ、およびアルミノシリケートの回折ピークがそれぞれ観測された。   As a result of X-ray diffraction analysis of the composite, diffraction peaks of aluminum, alumina, and aluminosilicate were observed.

また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察の結果、複合体において、アルミナ粒子とアルミニウム粒子は、相互に良好に結合されていることがわかった。また、アルミナ粒子とアルミニウム粒子の界面での元素分析の結果、この場所には、ケイ素が存在していることが確認された。X線回折分析の結果から、このケイ素は、アルミノシリケートであると予想される。   In addition, as a result of observation with a scanning electron microscope (SEM), it was found that in the composite, the alumina particles and the aluminum particles were well bonded to each other. Further, as a result of elemental analysis at the interface between the alumina particles and the aluminum particles, it was confirmed that silicon was present at this location. From the result of the X-ray diffraction analysis, this silicon is expected to be an aluminosilicate.

さらに、複数の成形体または/および組立体を組み合わせて、更なる大型の複合体または/および接合体を作ることもできる。   In addition, multiple compacts or / and assemblies can be combined to make larger composites / and / or joints.

(実施例4)
平均粒径が12μmのアルミナ粉末(AS−40:昭和電工社製)15.8gと、平均粒径が3μmのアルミニウム粉末(#800F:ミナルコ社製)3.4gと、ポリメチルシルセスキオキサン(YR3370:モメンティブパフォーマンスジャパン製)1.3gとを、トルエン溶媒中に添加して、十分に混合した。なお、この配合比では、計算上、アルミニウム粉末は、該アルミニウム粉末とアルミナ粉末の総体積に対して、20vol%含まれ、ポリメチルシルセスキオキサンは、アルミニウム粉末とアルミナ粉末の総体積の約0.0003倍含まれる。
(Example 4)
15.8 g of alumina powder having an average particle diameter of 12 μm (AS-40: manufactured by Showa Denko KK), 3.4 g of aluminum powder having an average particle diameter of 3 μm (# 800F: manufactured by Minarco), and polymethylsilsesquioxane (YR3370: manufactured by Momentive Performance Japan) was added to a toluene solvent and mixed well. In this mixing ratio, 20 vol% of the aluminum powder is included in the calculation based on the total volume of the aluminum powder and the alumina powder, and polymethylsilsesquioxane accounts for about the total volume of the aluminum powder and the alumina powder. 0.0003 times.

得られた混合液を加熱して溶媒を蒸発させ、混合粒子を得た。次に、この混合粒子を直径15mmのペレット状に圧粉して成形体を調製した。さらに、この成形体を、アルゴン雰囲気下、600℃で1時間熱処理した。   The obtained mixed liquid was heated to evaporate the solvent to obtain mixed particles. Next, the mixed particles were pressed into a pellet having a diameter of 15 mm to prepare a molded body. Further, this molded body was heat-treated at 600 ° C. for 1 hour in an argon atmosphere.

これにより、アルミニウムを含むアルミナの複合体(実施例4に係る複合体)が得られた。   Thus, a composite of alumina containing aluminum (composite according to Example 4) was obtained.

なお、成形体の熱処理の温度を600℃〜750℃の範囲で変化させ、同様の実験を実施した。その結果、何れの熱処理温度においても、ほぼ同様の複合体が製造できた。   In addition, the same experiment was performed by changing the temperature of the heat treatment of the molded body in the range of 600 ° C to 750 ° C. As a result, almost the same composite could be produced at any heat treatment temperature.

図9に、600、650、700、750℃で焼成して作製した実施例4に係る複合体の外観(写真)を示す。   FIG. 9 shows the appearance (photograph) of the composite according to Example 4 manufactured by firing at 600, 650, 700, and 750 ° C.

複合体のX線回折分析の結果、アルミニウム、アルミナ、およびアルミノシリケートの回折ピークがそれぞれ観測された。   As a result of X-ray diffraction analysis of the composite, diffraction peaks of aluminum, alumina, and aluminosilicate were observed.

また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察の結果、複合体において、アルミナ粒子とアルミニウム粒子は、相互に良好に結合されていることがわかった。また、アルミナ粒子とアルミニウム粒子の界面での元素分析の結果、この場所には、ケイ素が存在していることが確認された。X線回折分析の結果から、このケイ素は、アルミノシリケートであると予想される。   In addition, as a result of observation with a scanning electron microscope (SEM), it was found that in the composite, the alumina particles and the aluminum particles were well bonded to each other. Further, as a result of elemental analysis at the interface between the alumina particles and the aluminum particles, it was confirmed that silicon was present at this location. From the result of X-ray diffraction analysis, this silicon is expected to be an aluminosilicate.

さらに、複数の成形体または/および組立体を組み合わせて、更なる大型の複合体または/および接合体を作ることもできる。   In addition, multiple compacts or / and assemblies can be combined to make larger composites / and / or joints.

(実施例5)
平均粒径が12μmのアルミナ粉末(AS−40:昭和電工社製)15.8gと、平均粒径が3μmのアルミニウム粉末(#800F:ミナルコ社製)3.4gと、ポリメチルフェニルシルセスキオキサン(SR−21、小西化学社製)1.3gとを、十分に混合して、混合粉末を得た。なお、この実施例5では、混合の際に、溶媒は使用していない。
(Example 5)
15.8 g of alumina powder having an average particle diameter of 12 μm (AS-40: manufactured by Showa Denko KK), 3.4 g of aluminum powder having an average particle diameter of 3 μm (# 800F: manufactured by Minarco), and polymethylphenylsilsesquioki 1.3 g of Sun (SR-21, manufactured by Konishi Chemical Co., Ltd.) was sufficiently mixed to obtain a mixed powder. Note that, in Example 5, no solvent was used at the time of mixing.

この配合比では、計算上、アルミニウム粉末は、該アルミニウム粉末とアルミナ粉末の総体積に対して、20vol%含まれ、ポリメチルフェニルシルセスキオキサンは、アルミニウム粉末とアルミナ粉末の総体積の約0.01倍含まれる。   At this mixing ratio, 20 vol% of the aluminum powder is contained in the calculation based on the total volume of the aluminum powder and the alumina powder, and polymethylphenylsilsesquioxane is about 0% of the total volume of the aluminum powder and the alumina powder. .01 times.

次に、この混合粉末を直径15mmのペレット状に圧粉して成形体を調製した。さらに、この成形体を、アルゴン雰囲気下、600℃で1時間熱処理した。   Next, the mixed powder was pressed into a pellet having a diameter of 15 mm to prepare a molded body. Further, this molded body was heat-treated at 600 ° C. for 1 hour in an argon atmosphere.

これにより、アルミニウムを含むアルミナの複合体(実施例5に係る複合体)が得られた。   Thus, a composite of alumina containing aluminum (composite according to Example 5) was obtained.

なお、成形体の熱処理の温度を600℃〜750℃の範囲で変化させ、同様の実験を実施した。その結果、何れの熱処理温度においても、ほぼ同様の複合体が製造できた。   In addition, the same experiment was performed by changing the temperature of the heat treatment of the molded body in the range of 600 ° C to 750 ° C. As a result, almost the same composite could be produced at any heat treatment temperature.

図9に、600、650、700、750℃で焼成して作製した実施例5に係る複合体の外観(写真)を示す。   FIG. 9 shows the appearance (photograph) of the composite according to Example 5 manufactured by firing at 600, 650, 700, and 750 ° C.

複合体のX線回折分析の結果、アルミニウム、アルミナ、およびアルミノシリケートの回折ピークがそれぞれ観測された。   As a result of X-ray diffraction analysis of the composite, diffraction peaks of aluminum, alumina, and aluminosilicate were observed.

また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察の結果、複合体において、アルミナ粒子とアルミニウム粒子は、相互に良好に結合されていることがわかった。また、アルミナ粒子とアルミニウム粒子の界面での元素分析の結果、この場所には、ケイ素が存在していることが確認された。X線回折分析の結果から、このケイ素は、アルミノシリケートであると予想される。   In addition, as a result of observation with a scanning electron microscope (SEM), it was found that in the composite, the alumina particles and the aluminum particles were well bonded to each other. Further, as a result of elemental analysis at the interface between the alumina particles and the aluminum particles, it was confirmed that silicon was present at this location. From the result of the X-ray diffraction analysis, this silicon is expected to be an aluminosilicate.

さらに、複数の成形体または/および組立体を組み合わせて、更なる大型の複合体または/および接合体を作ることもできる。   In addition, multiple compacts or / and assemblies can be combined to make larger composites / and / or joints.

(実施例6)
平均粒径が12μmのアルミナ粉末(AS−40:昭和電工社製)11.85gと、平均粒径が3μmのアルミニウム粉末(#800F:ミナルコ社製)5.4gと、ポリメチルフェニルシロキサン(KF−54:信越化学製)0.8gとを、トルエン溶媒中に添加して、十分に混合した。なお、この配合比では、計算上、アルミニウム粉末は、該アルミニウム粉末とアルミナ粉末の総体積に対して、40vol%含まれ、ポリメチルフェニルシロキサンは、アルミニウム粉末とアルミナ粉末の総体積の約0.01倍含まれる。
(Example 6)
11.85 g of an alumina powder having an average particle diameter of 12 μm (AS-40: manufactured by Showa Denko KK), 5.4 g of an aluminum powder having an average particle diameter of 3 μm (# 800F: manufactured by Minarco), and polymethylphenylsiloxane (KF -54: Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) in a toluene solvent, and mixed well. In this mixing ratio, 40 vol% of the aluminum powder is included in the calculation based on the total volume of the aluminum powder and the alumina powder, and the content of polymethylphenylsiloxane is about 0.1% of the total volume of the aluminum powder and the alumina powder. 01 times.

得られた混合液を加熱して溶媒を蒸発させ、混合粒子を得た。次に、この混合粒子を直径15mmのペレット状に圧粉して成形体を調製した。さらに、この成形体を、アルゴン雰囲気下、600℃で1時間熱処理した。   The obtained mixed liquid was heated to evaporate the solvent to obtain mixed particles. Next, the mixed particles were pressed into a pellet having a diameter of 15 mm to prepare a molded body. Further, this molded body was heat-treated at 600 ° C. for 1 hour in an argon atmosphere.

これにより、アルミニウムを含むアルミナの複合体(実施例6に係る複合体)が得られた。   Thus, a composite of alumina containing aluminum (composite according to Example 6) was obtained.

図15に、実施例6に係る複合体の写真を示す。   FIG. 15 shows a photograph of the composite according to Example 6.

なお、成形体の熱処理の温度を600℃〜750℃の範囲で変化させ、同様の実験を実施した。その結果、何れの熱処理温度においても、ほぼ同様の複合体が製造できた。   In addition, the same experiment was performed by changing the temperature of the heat treatment of the molded body in the range of 600 ° C to 750 ° C. As a result, almost the same composite could be produced at any heat treatment temperature.

複合体のX線回折分析の結果、アルミニウム、アルミナ、およびアルミノシリケートの回折ピークがそれぞれ観測された。   As a result of X-ray diffraction analysis of the composite, diffraction peaks of aluminum, alumina, and aluminosilicate were observed.

また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察の結果、複合体において、アルミナ粒子とアルミニウム粒子は、相互に良好に結合されていることがわかった。また、アルミナ粒子とアルミニウム粒子の界面での元素分析の結果、この場所には、ケイ素が存在していることが確認された。X線回折分析の結果から、このケイ素は、アルミノシリケートであると予想される。   In addition, as a result of observation with a scanning electron microscope (SEM), it was found that in the composite, the alumina particles and the aluminum particles were well bonded to each other. Further, as a result of elemental analysis at the interface between the alumina particles and the aluminum particles, it was confirmed that silicon was present at this location. From the result of X-ray diffraction analysis, this silicon is expected to be an aluminosilicate.

さらに、複数の成形体または/および組立体を組み合わせて、更なる大型の複合体または/および接合体を作ることもできる。   In addition, multiple compacts or / and assemblies can be combined to make larger composites / and / or joints.

(実施例7)
平均粒径が12μmのアルミナ粉末(AS−40:昭和電工社製)15.8gと、平均粒径が3μmのアルミニウム粉末(#800F:ミナルコ社製)0.1gと、ポリメチルフェニルシロキサン(KF−54:信越化学製)1.07gとを、トルエン溶媒中に添加して、十分に混合した。なお、この配合比では、計算上、アルミニウム粉末は、該アルミニウム粉末とアルミナ粉末の総体積に対して、1vol%含まれ、ポリメチルフェニルシロキサンは、アルミニウム粉末とアルミナ粉末の総体積の約0.03倍含まれる。
(Example 7)
15.8 g of alumina powder having an average particle diameter of 12 μm (AS-40: manufactured by Showa Denko KK), 0.1 g of aluminum powder having an average particle diameter of 3 μm (# 800F: manufactured by Minarco), and polymethylphenylsiloxane (KF -54: Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) in a toluene solvent and mixed well. In addition, at this mixing ratio, 1 vol% of the aluminum powder is included in the calculation based on the total volume of the aluminum powder and the alumina powder, and polymethylphenylsiloxane is contained in an amount of about 0.1% of the total volume of the aluminum powder and the alumina powder. 03 times included.

得られた混合液を加熱して溶媒を蒸発させ、混合粒子を得た。次に、この混合粒子を直径15mmのペレット状に圧粉して成形体を調製した。さらに、この成形体を、アルゴン雰囲気下、600℃で1時間熱処理した。   The obtained mixed liquid was heated to evaporate the solvent to obtain mixed particles. Next, the mixed particles were pressed into a pellet having a diameter of 15 mm to prepare a molded body. Further, this molded body was heat-treated at 600 ° C. for 1 hour in an argon atmosphere.

これにより、アルミニウムを含むアルミナの複合体(実施例7に係る複合体)が得られた。   Thereby, a composite of alumina containing aluminum (composite according to Example 7) was obtained.

なお、成形体の熱処理の温度を600℃〜750℃の範囲で変化させ、同様の実験を実施した。その結果、何れの熱処理温度においても、ほぼ同様の複合体が製造できた。   In addition, the same experiment was performed by changing the temperature of the heat treatment of the molded body in the range of 600 ° C to 750 ° C. As a result, almost the same composite could be produced at any heat treatment temperature.

複合体のX線回折分析の結果、アルミニウム、アルミナ、およびアルミノシリケートの回折ピークがそれぞれ観測された。   As a result of X-ray diffraction analysis of the composite, diffraction peaks of aluminum, alumina, and aluminosilicate were observed.

また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察の結果、複合体において、アルミナ粒子とアルミニウム粒子は、相互に良好に結合されていることがわかった。また、アルミナ粒子とアルミニウム粒子の界面での元素分析の結果、この場所には、ケイ素が存在していることが確認された。X線回折分析の結果から、このケイ素は、アルミノシリケートであると予想される。   In addition, as a result of observation with a scanning electron microscope (SEM), it was found that in the composite, the alumina particles and the aluminum particles were well bonded to each other. Further, as a result of elemental analysis at the interface between the alumina particles and the aluminum particles, it was confirmed that silicon was present at this location. From the result of the X-ray diffraction analysis, this silicon is expected to be an aluminosilicate.

さらに、複数の成形体または/および組立体を組み合わせて、更なる大型の複合体または/および接合体を作ることもできる。
(実施例8)
30×40×5mmのアルミニウム板(ニラコ製、純度99%以上)を2枚用意した。次に実施例2と同材料・同条件で作製した混合粉末を、アルミニウム板の40x5mmの任意の一面に塗布し、その塗布面を突き合わせて630℃で10分熱処理を行った。
In addition, multiple compacts or / and assemblies can be combined to make larger composites / and / or joints.
(Example 8)
Two 30 × 40 × 5 mm aluminum plates (manufactured by Nilaco, purity 99% or more) were prepared. Next, the mixed powder prepared under the same materials and under the same conditions as in Example 2 was applied to an arbitrary surface of an aluminum plate having a size of 40 × 5 mm, and the applied surfaces were abutted and heat-treated at 630 ° C. for 10 minutes.

これにより、アルミニウム板の接合体(実施例8に係る接合体)が得られた。   Thus, a joined body of the aluminum plate (joined body according to Example 8) was obtained.

図16には、実施例8に係る接合体の外観(写真)を示す。   FIG. 16 shows the appearance (photograph) of the joined body according to Example 8.

また、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察の結果、接合体において、アルミナ粒子とアルミニウム粒子は、相互に良好に結合されていることがわかった。X線回折分析の結果から、このケイ素は、アルミノシリケートであると予想される。   In addition, as a result of observation by a scanning electron microscope (SEM), it was found that in the joined body, the alumina particles and the aluminum particles were well bonded to each other. From the result of the X-ray diffraction analysis, this silicon is expected to be an aluminosilicate.

このように、本発明の一実施形態による混合粉末を使用した場合、セラミックスを主体とする構造部材を、比較的簡単に製造できることが確認された。この方法で得られたセラミックスを主体とする構造部材は、金属粒子を含むため、熱応力に対して、比較的良好な耐性を示すものと予想される。   Thus, it was confirmed that when the mixed powder according to one embodiment of the present invention was used, a structural member mainly composed of ceramics could be manufactured relatively easily. Since the structural member mainly composed of ceramics obtained by this method contains metal particles, it is expected that the structural member has relatively good resistance to thermal stress.

さらに、複数の成形体または/および組立体を組み合わせて、更なる大型の複合体または/および接合体を作ることもできる。   In addition, multiple compacts or / and assemblies can be combined to make larger composites / and / or joints.

本発明は、セラミックスを主体とする構造部材の製造等に利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for manufacture of the structural member mainly made of ceramics.

100 第1の混合粒子
101 第1の混合粒子(変形例)
110 セラミックス粒子
120 金属粒子
130 有機ケイ素系ポリマー
200 第2の混合粒子
210 セラミックス粒子
220 金属粒子
230 有機ケイ素系ポリマー
300 第3の混合粒子
310 セラミックス粒子
320 金属粒子
330 有機ケイ素系ポリマー
100 First Mixed Particle 101 First Mixed Particle (Modification)
110 ceramic particles 120 metal particles 130 organosilicon-based polymer 200 second mixed particles 210 ceramic particles 220 metal particles 230 organosilicon-based polymer 300 third mixed particles 310 ceramic particles 320 metal particles 330 organosilicon-based polymer

Claims (13)

セラミックスを主体とする構造部材用の混合粒子であって、
セラミックス粒子と、金属粒子と、有機ケイ素系ポリマー(ただし、フェノール系樹脂は除く)とを含み、
前記金属粒子は、該金属粒子と前記セラミックス粒子の総体積に対して、1vol%〜40vol%の範囲で含まれていることを特徴とする混合粒子。
Mixed particles for structural members mainly composed of ceramics,
Including ceramic particles, metal particles, and organosilicon-based polymer (but excluding phenolic resin),
The mixed particles are characterized in that the metal particles are contained in a range of 1 vol% to 40 vol% with respect to the total volume of the metal particles and the ceramic particles.
前記有機ケイ素系ポリマーは、前記金属粒子と前記セラミックス粒子の総体積に対して、0.0003倍〜1.75倍の体積範囲で含まれていることを特徴とする請求項1に記載の混合粒子。   The mixing according to claim 1, wherein the organosilicon-based polymer is contained in a volume range of 0.0003 to 1.75 times the total volume of the metal particles and the ceramic particles. particle. 前記有機ケイ素系ポリマーは、シロキサン系ポリマー、ポリカルボシラン系ポリマー、または、シロキサン系ポリマーまたはポリカルボシラン系ポリマーを1種類以上含有する混合ポリマーであることを特徴とする請求項1または2に記載の混合粒子。   3. The organic silicon-based polymer is a siloxane-based polymer, a polycarbosilane-based polymer, or a mixed polymer containing one or more siloxane-based polymers or polycarbosilane-based polymers. Mixed particles. 前記セラミックス粒子は、アルミナ、ムライト、カルシア、ジルコニア、窒化ケイ素、および炭化ケイ素からなる群から選定される材料を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載の混合粒子。   The mixed particles according to any one of claims 1 to 3, wherein the ceramic particles include a material selected from the group consisting of alumina, mullite, calcia, zirconia, silicon nitride, and silicon carbide. 前記金属粒子は、アルミニウム、アルミニウム合金、ケイ素、およびケイ素合金からなる群から選定される材料を含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載の混合粒子。   The mixed particles according to any one of claims 1 to 4, wherein the metal particles include a material selected from the group consisting of aluminum, an aluminum alloy, silicon, and a silicon alloy. 前記金属粒子は、平均直径が1μm〜2000μmの範囲であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一つに記載の混合粒子。   The mixed particle according to claim 1, wherein the metal particle has an average diameter in a range of 1 μm to 2000 μm. 前記セラミックス粒子は、平均直径が0.01μm〜2000μmの範囲であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一つに記載の混合粒子。   The mixed particles according to any one of claims 1 to 6, wherein the ceramic particles have an average diameter in a range of 0.01 µm to 2000 µm. 前記セラミックス粒子は、前記有機ケイ素系ポリマーでコーティングされていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一つに記載の混合粒子。   The mixed particles according to claim 1, wherein the ceramic particles are coated with the organosilicon-based polymer. 前記金属粒子は、前記有機ケイ素系ポリマーでコーティングされていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一つに記載の混合粒子。   The mixed particle according to claim 1, wherein the metal particle is coated with the organosilicon-based polymer. 前記混合粒子は、金属−セラミックス複合体の製造用の原料として使用されることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一つに記載の混合粒子。   The mixed particles according to any one of claims 1 to 9, wherein the mixed particles are used as a raw material for manufacturing a metal-ceramic composite. 請求項1乃至10のいずれか一つに記載の混合粒子を含むスラリー。   A slurry comprising the mixed particles according to any one of claims 1 to 10. 請求項1乃至10のいずれか一つに記載の混合粒子を加熱し結合してなることを特徴とする、金属−セラミックス複合体。   A metal-ceramic composite, wherein the mixed particles according to claim 1 are heated and bonded. 請求項11に記載のスラリーを加熱し結合してなることを特徴とする、金属−セラミックス複合体。   A metal-ceramic composite, wherein the slurry according to claim 11 is heated and bonded.
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