JP2773257B2 - Ｓｉ含有炭化ケイ素セラミックス同士の電気接合方法 - Google Patents
Ｓｉ含有炭化ケイ素セラミックス同士の電気接合方法Info
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- JP2773257B2 JP2773257B2 JP16752289A JP16752289A JP2773257B2 JP 2773257 B2 JP2773257 B2 JP 2773257B2 JP 16752289 A JP16752289 A JP 16752289A JP 16752289 A JP16752289 A JP 16752289A JP 2773257 B2 JP2773257 B2 JP 2773257B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、Si含有炭化ケイ素セラミックス同士の電気
接合方法に関するものである。
接合方法に関するものである。
＜従来の技術＞ Si含有炭化ケイ素セラミックス同士を接合する方法と
して、SiC,C,バインダーからなる接合剤を塗布してセラ
ミックス部材を突合せ、加圧成形した後、突合せ部に供
給した金属ケイ素を高温に加熱し、溶融した金属ケイ素
により接合剤をケイ化して、セラミックス部材を反応焼
結接合する方法が提案されている。この方法は、接合後
の接合層組織が母材と類似の組織となり、セラミックス
の特徴を損わない良い接合方法であると考えられる。し
かし、この接合方法は、セラミックス部材全体を高温炉
の中に入れ、ケイ素の融点以上（1450℃）まで加熱する
全体加熱を行っており、セラミックス部材が大型化すれ
ば、それに伴い高温炉の設備が高価になり、炉が大きく
なれば、所定の温度まで加熱する時間及び冷却時間も長
くなり、ランニングコストも高価となる問題があった。
して、SiC,C,バインダーからなる接合剤を塗布してセラ
ミックス部材を突合せ、加圧成形した後、突合せ部に供
給した金属ケイ素を高温に加熱し、溶融した金属ケイ素
により接合剤をケイ化して、セラミックス部材を反応焼
結接合する方法が提案されている。この方法は、接合後
の接合層組織が母材と類似の組織となり、セラミックス
の特徴を損わない良い接合方法であると考えられる。し
かし、この接合方法は、セラミックス部材全体を高温炉
の中に入れ、ケイ素の融点以上（1450℃）まで加熱する
全体加熱を行っており、セラミックス部材が大型化すれ
ば、それに伴い高温炉の設備が高価になり、炉が大きく
なれば、所定の温度まで加熱する時間及び冷却時間も長
くなり、ランニングコストも高価となる問題があった。
そこで、セラミックス部材の突合せ部のみを加熱する
局部加熱方式が望まれており、その方式の一つとして、
特開昭61−36180号公報に開示されているように、セラ
ミックス部材の突合せ部を境にして突合せ部近傍のセラ
ミックス部材にそれぞれ当接した電極間に電圧を印加
し、突合せ面に垂直方向の通電電流をセラミックス部材
及び接合剤に通電加熱して接合する方法が提案されてい
る。この接合方法は、接合剤が良導電性が突合せ面に均
一に密着させて塗布されている場合は、良好な接合が期
待できる。
局部加熱方式が望まれており、その方式の一つとして、
特開昭61−36180号公報に開示されているように、セラ
ミックス部材の突合せ部を境にして突合せ部近傍のセラ
ミックス部材にそれぞれ当接した電極間に電圧を印加
し、突合せ面に垂直方向の通電電流をセラミックス部材
及び接合剤に通電加熱して接合する方法が提案されてい
る。この接合方法は、接合剤が良導電性が突合せ面に均
一に密着させて塗布されている場合は、良好な接合が期
待できる。
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記の反応焼結法で用いるSiC,C,バイ
ンダーからなる接合剤は、常温では高低抗であるため
に、通常用いられる低電圧・大電流の一般的な電源で
は、通電できないという問題が起り得る。それを解決す
るためには、高電圧が印加できる大容量の電源を使用す
ればよいが、設備費が高価になり過ぎる問題が生じる。
また、高電圧を印加して通電すると、接触抵抗のバラツ
キによる電流集中により、突合せ部が均一に加熱されな
いので、均一な接合が得られないだけでなく、セラミッ
クス部材にクラックなどが発生する虞れもあった。
ンダーからなる接合剤は、常温では高低抗であるため
に、通常用いられる低電圧・大電流の一般的な電源で
は、通電できないという問題が起り得る。それを解決す
るためには、高電圧が印加できる大容量の電源を使用す
ればよいが、設備費が高価になり過ぎる問題が生じる。
また、高電圧を印加して通電すると、接触抵抗のバラツ
キによる電流集中により、突合せ部が均一に加熱されな
いので、均一な接合が得られないだけでなく、セラミッ
クス部材にクラックなどが発生する虞れもあった。
＜問題点を解決するための手段＞ 上記の問題点を解決するために、本発明の請求項１に
おいては、Si含有炭化ケイ素セラミックス部材間に少な
くともSiC,C,バインダーからなる接合剤を介在させて突
合せ、突合せ部の側面に当接した電極間に電圧を印加
し、突合せ面に平行方向の通電電流によりセラミックス
部材に通電加熱すると共に、セラミックス部材を加熱す
る前または加熱した後に、突合せ部に供給した金属ケイ
素をその融点以上に加熱し、溶融した金属ケイ素により
接合剤をケイ化して、セラミックス部材を反応焼結接合
することを特徴としている。
おいては、Si含有炭化ケイ素セラミックス部材間に少な
くともSiC,C,バインダーからなる接合剤を介在させて突
合せ、突合せ部の側面に当接した電極間に電圧を印加
し、突合せ面に平行方向の通電電流によりセラミックス
部材に通電加熱すると共に、セラミックス部材を加熱す
る前または加熱した後に、突合せ部に供給した金属ケイ
素をその融点以上に加熱し、溶融した金属ケイ素により
接合剤をケイ化して、セラミックス部材を反応焼結接合
することを特徴としている。
また請求項２においては、Si含有炭化ケイ素セラミッ
クス部材間に少なくともSiC,C,バインダーからなる接合
剤を介在させて突合せ、突合せ部の側面に当接した第１
の電極間に電圧を印加し、突合せ面に平行方向の通電電
流をセラミックス部材に通電加熱し、接合剤中のバイン
ダーを炭化させた後、第１の電極間への電圧印加を中断
させると同時に、突合せ部を境にして突合せ部近傍のセ
ラミックス部材にそれぞれ当接した第２の電極間に電圧
を印加し、突合せ面に垂直方向の通電電流により前記セ
ラミックス部材及び接合剤に通電加熱すると共に、前記
セラミックス部材を加熱する前または加熱した後に、突
合せ部に供給した金属ケイ素をその融点以上に加熱し、
溶融した金属ケイ素により接合剤をケイ化して、セラミ
ックス部材を反応焼結接合することを特徴としている。
クス部材間に少なくともSiC,C,バインダーからなる接合
剤を介在させて突合せ、突合せ部の側面に当接した第１
の電極間に電圧を印加し、突合せ面に平行方向の通電電
流をセラミックス部材に通電加熱し、接合剤中のバイン
ダーを炭化させた後、第１の電極間への電圧印加を中断
させると同時に、突合せ部を境にして突合せ部近傍のセ
ラミックス部材にそれぞれ当接した第２の電極間に電圧
を印加し、突合せ面に垂直方向の通電電流により前記セ
ラミックス部材及び接合剤に通電加熱すると共に、前記
セラミックス部材を加熱する前または加熱した後に、突
合せ部に供給した金属ケイ素をその融点以上に加熱し、
溶融した金属ケイ素により接合剤をケイ化して、セラミ
ックス部材を反応焼結接合することを特徴としている。
＜作用及び実施例＞ 第１図（ａ）及び第１図（ｂ）は、それぞれ本発明の
第１の接合方法を実施する装置の概略正面図及び横断面
図であって、パイプ状のセラミックス同士を横方向に配
置し、電流の向きを突合せ面と平行になるように通電し
て接合する場合を示している。まず、常温での抵抗率が
約10-1Ω・cmのSi含有炭化ケイ素セラミックス部材1a,1
b（10φ×５φ×50mm）の突合せ面に、SiC,C,バインダ
ーからなるペースト状の接合剤２を塗布し、これらを重
ね合せた状態で、接合剤２をケイ化させるための粒状の
金属ケイ素５をパイプ内の突合せ部に載置するか、また
はペースト状の金属ケイ素を突合せ部の外周に塗布し、
100kg/cm2の圧力を加えて固定した。バインダーとして
は、フェノール樹脂，フラン樹脂，セルロース，タール
ピッチなど高温において炭化し、カーボン源となり得る
ものを使用する。
第１の接合方法を実施する装置の概略正面図及び横断面
図であって、パイプ状のセラミックス同士を横方向に配
置し、電流の向きを突合せ面と平行になるように通電し
て接合する場合を示している。まず、常温での抵抗率が
約10-1Ω・cmのSi含有炭化ケイ素セラミックス部材1a,1
b（10φ×５φ×50mm）の突合せ面に、SiC,C,バインダ
ーからなるペースト状の接合剤２を塗布し、これらを重
ね合せた状態で、接合剤２をケイ化させるための粒状の
金属ケイ素５をパイプ内の突合せ部に載置するか、また
はペースト状の金属ケイ素を突合せ部の外周に塗布し、
100kg/cm2の圧力を加えて固定した。バインダーとして
は、フェノール樹脂，フラン樹脂，セルロース，タール
ピッチなど高温において炭化し、カーボン源となり得る
ものを使用する。
つぎに、図示しない電源装置に接続され、かつ先端部
が内側に対してセラミックス部材の外周に沿った円弧状
に形成された１対のカーボン製電極3a,3bを、セラミッ
クス部材の突合せ部側面に対向配置させる。配置に際し
ては、電極3a,3bの円弧状に形成した部分を突合せ部に
向ける。
が内側に対してセラミックス部材の外周に沿った円弧状
に形成された１対のカーボン製電極3a,3bを、セラミッ
クス部材の突合せ部側面に対向配置させる。配置に際し
ては、電極3a,3bの円弧状に形成した部分を突合せ部に
向ける。
つづいて、電極3a,3bのセラミックス部材に向いた面
全体に、カーボンの導電性ペースト６を塗布し、電極3
a,3bを加圧しつつ、カーボンペーストの溶剤成分を蒸発
させて、電極3a,3bをセラミックス部材の突合せ部側面
に密着させる。
全体に、カーボンの導電性ペースト６を塗布し、電極3
a,3bを加圧しつつ、カーボンペーストの溶剤成分を蒸発
させて、電極3a,3bをセラミックス部材の突合せ部側面
に密着させる。
その後、接合雰囲気をArガスとし、電極3a,3b間に電
圧を印加して通電電流を徐々に増加させ、約180℃で15
分間保持してバインダーを硬化させた後、100℃/minの
率で800℃まで加熱し、約５分間保持してバインダーを
炭化させた。つづいて、100℃/minで1500℃まで加熱
し、約20分間保持して溶融した金属ケイ素により接合剤
をケイ化させた後、電流を徐々に減少させ、約50℃/min
で室温まで冷却し接合を完了した。接合部を顕微鏡で観
察した結果、良好な接合層が形成されていた。また、接
合強度は常温曲げ試験で30kg/mm2以上であった。
圧を印加して通電電流を徐々に増加させ、約180℃で15
分間保持してバインダーを硬化させた後、100℃/minの
率で800℃まで加熱し、約５分間保持してバインダーを
炭化させた。つづいて、100℃/minで1500℃まで加熱
し、約20分間保持して溶融した金属ケイ素により接合剤
をケイ化させた後、電流を徐々に減少させ、約50℃/min
で室温まで冷却し接合を完了した。接合部を顕微鏡で観
察した結果、良好な接合層が形成されていた。また、接
合強度は常温曲げ試験で30kg/mm2以上であった。
第２図は本発明の第２の接合方法を実施する装置の概
略正面図であって、パイプ状のセラミックス同士を横方
向に配置し、電流の向きを突合せ面と平行及び垂直にな
るように通電して接合する場合を示している。まず、常
温での抵抗率が約10-1Ω・cmのSi含有炭化ケイ素セラミ
ックス部材1a,1b（10φ×５φ×50mm）の突合せ面に、S
iC,C,バインダーからなるペースト状の接合剤２を塗布
し、これらを重ね合せた状態で、金属ケイ素を第１の実
施例と同様に供給し、100kg/cm2の圧力を加えて固定し
た。
略正面図であって、パイプ状のセラミックス同士を横方
向に配置し、電流の向きを突合せ面と平行及び垂直にな
るように通電して接合する場合を示している。まず、常
温での抵抗率が約10-1Ω・cmのSi含有炭化ケイ素セラミ
ックス部材1a,1b（10φ×５φ×50mm）の突合せ面に、S
iC,C,バインダーからなるペースト状の接合剤２を塗布
し、これらを重ね合せた状態で、金属ケイ素を第１の実
施例と同様に供給し、100kg/cm2の圧力を加えて固定し
た。
つぎに、第１の実施例と同様の形成された１対の第１
の電極3a,3bを、突合せ部側面に対向配置する。さら
に、リング状に形成され、かつ２分割される１対の第２
の電極4a,4bを、突合せ部を境にして突合せ部近傍のセ
ラミックス部材1a,1bに配置する。
の電極3a,3bを、突合せ部側面に対向配置する。さら
に、リング状に形成され、かつ２分割される１対の第２
の電極4a,4bを、突合せ部を境にして突合せ部近傍のセ
ラミックス部材1a,1bに配置する。
つづいて、第１の電極3a,3b及び第２の電極4a,4bのセ
ラミックス部材に向いた面全体に、カーボンの導電性ペ
ースト６を塗布し、電極3a,3b,4a,4bを加圧しつつ、カ
ーボンペーストの溶剤成分を蒸発させて、電極3a,3bを
突合せ部に、また電極4a,4bをそれぞれセラミックス部
材1a,1bに密着させる。
ラミックス部材に向いた面全体に、カーボンの導電性ペ
ースト６を塗布し、電極3a,3b,4a,4bを加圧しつつ、カ
ーボンペーストの溶剤成分を蒸発させて、電極3a,3bを
突合せ部に、また電極4a,4bをそれぞれセラミックス部
材1a,1bに密着させる。
その後、接合雰囲気をArガスとし、第１の電極3a,3b
間に電圧を印加して、突合せ面と平行方向の通電電流を
徐々に増加させ、約180℃で15分間保持してバインダー
を硬化させた後、100℃/minの率で800℃まで加熱し、約
５分間保持してバインダーを炭化させた。その後は、第
１の電極3a,3b間への電圧印加を中断させると同時に、
第２の電極4a,4b間に電圧を印加して、突合せ面と垂直
方向の通電電流を徐々に増加させ、つづいて100℃/min
で1500℃まで加熱し、約20分間保持して溶融した金属ケ
イ素により接合剤をケイ化させた後、電流を徐々に減少
させ、約50℃/minで室温まで冷却し接合を完了した。接
合部を顕微鏡で観察した結果、良好な接合層が形成され
ていた。また、接合強度は常温曲げ試験で30kg/mm2以上
であった。
間に電圧を印加して、突合せ面と平行方向の通電電流を
徐々に増加させ、約180℃で15分間保持してバインダー
を硬化させた後、100℃/minの率で800℃まで加熱し、約
５分間保持してバインダーを炭化させた。その後は、第
１の電極3a,3b間への電圧印加を中断させると同時に、
第２の電極4a,4b間に電圧を印加して、突合せ面と垂直
方向の通電電流を徐々に増加させ、つづいて100℃/min
で1500℃まで加熱し、約20分間保持して溶融した金属ケ
イ素により接合剤をケイ化させた後、電流を徐々に減少
させ、約50℃/minで室温まで冷却し接合を完了した。接
合部を顕微鏡で観察した結果、良好な接合層が形成され
ていた。また、接合強度は常温曲げ試験で30kg/mm2以上
であった。
なお、以上の実施例では、本発明の方法を実施する装
置に、セラミックス部材を固定した後、通電加熱により
バインダーを硬化させたが、別の加熱手段で硬化させた
後、上記の装置に固定してもよい。
置に、セラミックス部材を固定した後、通電加熱により
バインダーを硬化させたが、別の加熱手段で硬化させた
後、上記の装置に固定してもよい。
また、ケイ化のための金属ケイ素を、加熱前に突合せ
部に供給したが、加熱後に例えば棒状の金属ケイ素を突
合せ部外面に接触させ、溶融させて供給してもよい。
部に供給したが、加熱後に例えば棒状の金属ケイ素を突
合せ部外面に接触させ、溶融させて供給してもよい。
＜発明の効果＞ 以上のように、本発明によれば、セラミックス部材の
突合せ部を通電により局部加熱させることで、反応焼結
接合法が適用できるので、良好な接合が安価な設備及び
低ランニングコストで実現可能である。
突合せ部を通電により局部加熱させることで、反応焼結
接合法が適用できるので、良好な接合が安価な設備及び
低ランニングコストで実現可能である。
第１図（ａ）及び第１図（ｂ）は、それぞれ本発明の第
１の接合方法を実施する装置の概略正面図及び横断面図
である。 第２図は、本発明の第２の接合方法を実施する装置の概
略正面図である。 1a,1b……セラミックス部材、２……接合剤、3a,3b……
（第１の）電極、4a,4b……第２の電極、５……金属ケ
イ素。
１の接合方法を実施する装置の概略正面図及び横断面図
である。 第２図は、本発明の第２の接合方法を実施する装置の概
略正面図である。 1a,1b……セラミックス部材、２……接合剤、3a,3b……
（第１の）電極、4a,4b……第２の電極、５……金属ケ
イ素。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 37/00
Claims (2)
- 【請求項１】Si含有炭化ケイ素セラミックス部材間に少
なくともSiC,C,バインダーからなる接合剤を介在させて
突合せ、前記突合せ部の側面に当接した電極間に電圧を
印加し、前記突合せ面に平行方向の通電電流により前記
セラミックス部材に通電加熱すると共に、前記セラミッ
クス部材を加熱する前または加熱した後に、前記突合せ
部に供給した金属ケイ素をその融点以上に加熱し、溶融
した前記金属ケイ素により前記接合剤をケイ化して、反
応焼結接合するSi含有炭化ケイ素セラミックス同士の電
気接合方法。 - 【請求項２】Si含有炭化ケイ素セラミックス部材間に少
なくともSiC,C,バインダーからなる接合剤を介在させて
突合せ、前記突合せ部の側面に当接した第１の電極間に
電圧を印加し、前記突合せ面に平行方向の通電電流を前
記セラミックス部材に通電加熱し、前記接合剤中のバイ
ンダーを炭化させた後、前記第１の電極間への電圧印加
を中断させると同時に、前記突合せ部を境にして突合せ
部近傍の前記セラミックス部材にそれぞれ当接した第２
の電極間に電圧を印加し、前記突合せ面に垂直方向の通
電電流により前記セラミックス部材及び接合剤に通電加
熱すると共に、前記セラミックス部材を加熱する前また
は加熱した後に、前記突合せ部に供給した金属ケイ素を
その融点以上に加熱し、溶融した前記金属ケイ素により
前記接合剤をケイ化して、反応焼結接合するSi含有炭化
ケイ素セラミックス同士の電気接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16752289A JP2773257B2 (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | Ｓｉ含有炭化ケイ素セラミックス同士の電気接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16752289A JP2773257B2 (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | Ｓｉ含有炭化ケイ素セラミックス同士の電気接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0333071A JPH0333071A (ja) | 1991-02-13 |
| JP2773257B2 true JP2773257B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=15851258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16752289A Expired - Lifetime JP2773257B2 (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | Ｓｉ含有炭化ケイ素セラミックス同士の電気接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2773257B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04123227U (ja) * | 1991-04-11 | 1992-11-06 | 株式会社ダイヘン | セラミツクスの電気接合用通電治具 |
| WO2014133068A1 (ja) * | 2013-02-27 | 2014-09-04 | 京セラ株式会社 | セラミック接合体および流路体 |
| WO2016031973A1 (ja) * | 2014-08-28 | 2016-03-03 | 京セラ株式会社 | セラミック接合体およびこれを備える熱交換器 |
-
1989
- 1989-06-28 JP JP16752289A patent/JP2773257B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0333071A (ja) | 1991-02-13 |
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