JP2801973B2 - セラミック接合方法 - Google Patents

セラミック接合方法

Info

Publication number
JP2801973B2
JP2801973B2 JP8985191A JP8985191A JP2801973B2 JP 2801973 B2 JP2801973 B2 JP 2801973B2 JP 8985191 A JP8985191 A JP 8985191A JP 8985191 A JP8985191 A JP 8985191A JP 2801973 B2 JP2801973 B2 JP 2801973B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
joining
joined
ceramic
joint
members
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP8985191A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04300257A (ja
Inventor
俊広 吉田
昌明 桝田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Priority to JP8985191A priority Critical patent/JP2801973B2/ja
Publication of JPH04300257A publication Critical patent/JPH04300257A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2801973B2 publication Critical patent/JP2801973B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はセラミックスにより構成
されるセラミック部材の接合方法に関する。更に詳しく
は、接合強度が強く、且つ接合部の気密性の高いセラミ
ック接合部を形成するセラミック接合方法に関する。
【0002】
【従来の技術】セラミックスは、その成分組成が酸化
物、非酸化物に拘らず、高度の耐熱・断熱性が有り、絶
縁性、導電性、磁気的・誘電的性質等の電気的・電子的
機能を有し、また耐摩耗性等の機械的性質も優れ、各種
構造物の材料として既に使用され、研究開発されてい
る。セラミックスを機械部品材料や構造物材料として使
用する場合、種々の形状の機械部品や構造部材が要求さ
れ、また各部品や部材の組み合わせも求められることに
なり、一体成形により製造されるものは別として、セラ
ミックスを接合固定する必要が生じる。
【0003】各種のセラミック部材を組み合わたセラミ
ック接合体は、機械部品や構造部材として多く使用さ
れ、例えば、出願人が特開昭60−62592号公報に
提案した工業用炉のセラミック熱交換器には多数の管状
体を板状体に固定した部材が使用されている。この方法
は、圧縮スプリングを利用してセラミック部材を機械的
に球面で接合するものであり、図4は前記同公報で示さ
れるシェルアンドチューブ型の熱交換器の接合部断面説
明図であり、板状体A及びA’の通孔X及びX’のそれ
ぞれ内端に設けられた球面部と管状体B球面部とが機械
的な押圧により球面接合部Yにより固定されている。し
かし、この場合、使用時の熱応力により管状体が破損す
るおそれがあり、また膨張や収縮により球面接合部に間
隙が生じ、流通ガス中のダスト等が漏洩し、接合部に付
着して十分なシール性を得ることができなかった。
【0004】また、各セラミック部材を接合材により接
合する方法も提案されている。従来セラミック部材の接
合に用いられる接合材としては、いわゆる耐熱ガラスの
パイレックスガラス(登録商標)として知られる酸化硼
素(B23 )成分を含むホウケイ酸ガラスが一般に用
いられ、その粉末やスラリーを接合部に塗布し、大気や
真空中で加熱して接合していた。しかし、この方法によ
るセラミック接合においては、接合部に気孔及びクラッ
ク等の接合欠陥が生じ易く、接合強度やシール性が劣る
等の問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、セラミック
部材を接合する方法において、上記従来のセラミック接
合技術に鑑み、機械的な接合よりシール性が高く、且
つ、装置的、操作的に簡便である接合材を用いるセラミ
ック接合において、シール性及び接合強度の向上したセ
ラミック接合を得るべく、均質な接合部を形成させるこ
とを目的に鋭意検討した結果、本発明を完成した。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、セラミ
ック接合体を構成する少なくとも2のセラミック被接合
部材を酸化処理した後、SiO2を主成分とする無機接合材
を用いて真空中加熱処理して接合することを特徴とする
セラミック接合方法が提供される。
【0007】
【作 用】本発明は、上記のように構成され、セラミッ
ク被接合部材を接合に先立ち酸化処理することにより、
被接合部材の、例えば、接合材に対するぬれ性等の表面
性状が変化して、真空加熱処理と共に、接合材の固化性
状が向上し、気孔が少なく欠陥のない接合部が形成され
るものと推定される。
【0008】以下、本発明について更に詳細に説明す
る。本発明に使用されるセラミックスは、酸化物及び非
酸化物等いずれのセラミックスを用いてもよく、接合体
が使用される構造部材の種類、機械的強度等必要な使用
条件に応じ適宜選択すればよい。例えば、産業機械及び
熱交換器等に使用する場合は、高強度・高耐熱性の窒化
珪素や炭化珪素が用いられる。また、各々同種または異
種のセラミックスで構成されていてもよい。本発明にお
いて、接合するセラミック部材の形状、厚み及び大きさ
は、特に限定されるものでない。例えば、単なる平面同
士の接合でもよく、また、平板状体に多数の孔を形成し
た多孔板の各孔に管状体を挿入して平板表面と孔部とに
連続的接合層を形成する接合でもよい。この場合、管状
体は、円形、楕円、矩形、多角形、星形等のいずれでも
よく、また、平板の孔をテーパー状、段形状やネジ構造
等に形成し、管状体の端部を孔の形状にあわせて形成す
ることもできる。
【0009】本発明の酸化処理は、接合部材を酸素含有
ガス雰囲気中、例えば空気や酸素ガス中、約800〜1
000℃で、約1〜2時間静置して処理することができ
る。この場合、被接合材の各セラミック部材の全体を酸
化処理してもよく、また、接合部分のみ酸化処理しても
よい。本発明で用いる接合材は、各セラミック被接合部
材に使用するセラミックスの種類の機能的性質に応じ
て、また得られる接合体の使用条件等に応じて選択すれ
ばよい。好ましくは、被接合体を構成する同種のセラミ
ックスや加熱により溶融流動化するSiO2を主成分とする
無機接合材を使用するのがよい。SiO2を主成分とする無
機接合材としては、SiO2を50重量%以上含有する接合
材で、例えば、セラミックス接合に一般に使用されてい
る上記のホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラ
ス、アルミノケイ酸ガラス、ケイ酸ガラス等のガラス接
合材を挙げることができる。上記の無機接合材は、通
常、その粉末を、例えば、水、アルコール等の溶媒を用
い、要すればバインダーを添加してスラリー状またはペ
ースト状で用いる。この場合、均質な接合部を得るため
には、ガラス接合材の粉末平均粒度をできるだけ微粉末
とするのがよく、好ましくは1μm以下とするのが望ま
しい。
【0010】本発明における通常の接合手順は、セラミ
ック接合体の接合部を構成する上記酸化処理した2以上
の被接合部材の接合面の少なくとも一方の表面に接合材
ペーストを塗布し、各被接合部材の接合面を合わせた
後、大気中で約100〜150℃で約1〜2時間乾燥
し、更に約400〜500℃で約0.5〜3時間仮焼し
た後、減圧して真空中において加熱処理して接合材を溶
融させ、その後冷却固化することにより行うことができ
る。この場合の加熱処理温度及び時間は、使用する接合
材の種類や接合部の形状や厚さにより適宜選択すること
ができる。通常は、1150〜1400℃で約1〜5時
間加熱処理すればよく、加熱処理温度が1150℃未満
の場合は、接合部を形成する塗布した接合材全体が均一
に溶融されないため、均質な接合部を得ることができな
い。また、1400℃を越えた場合は、接合材及び被接
合部材の構成成分の一部が著しく蒸発するため、接合部
及び被接合部材の接合界面がポーラスになり易く、気密
性が劣り、強度も低下するため好ましくない。塗布する
接合材の厚さは特に限定されるものでない。通常は、約
0.05〜5mmの厚さにすればよい。接合部材の形
状、材質、接合部の構造、接合部に求められる強度等に
より適宜選択することができる。
【0011】
【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
にして詳しく説明する。但し、本発明は、本実施例に限
定されるものでない。 実施例1 (接合材の調製) 市販の粉末状ホウケイ酸ガラスの粉末に約60重量%の
水を添加して、アルミナ製玉石を用い振動ミルにて約3
時間混合粉砕し、平均粒度0.5μmのホウケイ酸ガラ
ス微粉末を得た。得られた微粉末ホウケイ酸ガラスと水
を、1:1に混合してペースト状とした。更に得られた
ペースト状ホウケイ酸ガラス100重量部に対し、バイ
ンダー4重量部を添加して混合して接合材ペーストを調
製した。
【0012】(被接合部材の酸化処理)被接合部材のS
34 製の直径20mmφで高さ20mmの円柱2体を、
酸素雰囲気中の電気炉内で約1000℃に1時間放置し
て酸化処理して、酸化処理Si34 製被接合部材を得
た。
【0013】(接合)得られた酸化処理Si34 製被
接合部材2体を図1の断面説明図に示したように、接合
部Aとなる各被接合部材1の底面部に調製したペースト
状接合材を約100μm塗布して各板状体を押しつけて
合わせた。その後、120℃の電気炉内で約1時間乾燥
し、更に温度を上昇し、約500℃で約1時間仮焼した
後、電気炉内を真空とし、温度を更約1150℃に上昇
させて1時間加熱処理した後、そのまま放置して冷却し
て接合体を得た。冷却後、接合体を取り出しJIS R
−1601に従って、接合部の室温での接合強度を測定
した。その結果を表1に示した。
【0014】
【表1】
【0015】比較例1 接合部材を酸化処理せずにそのまま用い、加熱処理を大
気中で行った以外は、実施例1と全く同様にして接合体
を得た。得られた接合体を実施例1と同様に、接合部の
接合強度を測定した。その結果を表1に示した。
【0016】比較例2 接合部材を酸化処理せずにそのまま用いた以外は、実施
例1と全く同様にして接合体を得た。得られた接合体を
実施例1と同様に、接合部の接合強度を測定した。その
結果を表1に示した。
【0017】実施例2〜4 被接合部材のSi34 製の直径6.5mmφで高さ50
mm の円柱と、直径18mmφで高さ10 mm で底部中央
に一方の被接合部材の円柱が挿入できる孔を有する底付
円筒のそれぞれを、酸化処理温度を800℃とした以外
は実施例1と同様にして、酸化処理Si34 製の各被
接合部材をそれぞれ3体ずつ得た。得られた酸化処理S
34 製被接合部材を図2の断面説明図に示したよう
に、被接合部材円柱2を接合部材底付円筒3の底部の孔
に埋め込み、底付円筒3の底面とその底面に直交する円
柱2の周囲に、実施例1と同様の接合材ペーストを塗布
した。接合材の塗布厚さは約5mmであった。その後、
実施例1と同様に乾燥、仮焼し、その後、各接合体を表
1に示した温度で加熱処理した以外は、実施例1と同様
に処理して、接合体を得た。得られた各接合体の接合部
の接合強度を片持ち曲げ試験にて測定した。また、図4
に示したリーク試験機において、接合体10を所定の接
合体支持治具11にセットして水中に浸漬し、8kg/cm2
の圧力でパイプ12内を加圧したときに、発生した気泡
の秒当たりの体積(ミリリットル/秒)を測定する方法
でリーク試験を行い、シール性を測定した。それらの結
果をそれぞれ表1に示した。
【0018】実施例5 実施例1において、酸化処理温度を800℃とし、真空
加熱処理温度を1400℃とした以外は全く同様にして
接合体を得た。得られた接合体を実施例1と同様に、接
合部の接合強度を測定した。その結果を表1に示した。
【0019】実施例6 被接合部材のSi34 製の外径6.5mmφ、内径4.
5mmφで高さ100mmの円管3本と、直径40mmφで高
さ10 mm で底部に前記の被接合部材の円管が挿入でき
る孔を3個有する底付円筒3体のそれぞれを、酸化処理
を温度800℃で2時間とした以外は実施例1と同様に
して酸化処理Si34 製の各被接合部材をそれぞれ得
た。得られた酸化処理Si34 製被接合部材を図3の
断面説明図に示したように、3本の被接合部材円管4の
片端を接合部材底付円筒5の底部の各孔に埋め込み、底
付円筒5の底面とその底面に直交する各円管4の周囲
に、実施例1と同様の接合材ペーストを塗布した。接合
材の塗布厚さは約5mmであった。その後、実施例1と同
様に乾燥、仮焼し、その後、接合体を表1に示した温度
で加熱処理した以外は、実施例1と同様に処理して、接
合体を得た。得られた各接合体を実施例2と同様にして
シール性を測定した。その結果を表1に示した。
【0020】比較例3 実施例6において、接合部材を酸化処理せずにそのまま
用い、表1に示した温度で大気中で加熱処理を行った以
外は、全く同様にして接合体を得た。得られた接合体を
実施例6と同様に、接合部のシール性を測定した。その
結果を表1に示した。
【0021】上記の実施例及び比較例より、本発明のセ
ラミック接合が強度的にも優れ、埋め込み等の接合部に
おいてはリークも無く、極めてシール性が高いことが分
かる。なお、実施例2〜4及び実施例6において、被接
合部材に用いた円筒3の筒部は真空加熱処理において、
接合材が溶融流動化した場合でも、溶融した接合材が外
部に流出しないという利点を有し、多数の円柱や円管を
板状体の孔部に接合固定するセラミック接合において本
発明を適用するのに好適である。
【0022】
【発明の効果】本発明のセラミック接合法は、接合部に
気孔が極めて少なく且つ接合部全体が均質で、接合強度
が大きく、シール性も高いセラミック接合体を得ること
ができ、工業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のセラミック接合体を示す断
面説明図
【図2】本発明の一実施例のセラミック接合体を示す断
面説明図
【図3】本発明の一実施例のセラミック接合体を示す断
面説明図
【図4】本発明における接合体のシール性を評価するた
めのリーク試験機
【図5】従来の機械的なセラミック接合の一例を示す断
面説明図
【符号の説明】
A 接合部 1 円柱被接合部材 2 円柱被接合部材 3 有孔底付円筒被接合部材 4 円管被接合部材 5 有孔底付円筒被接合部材 10 接合体 11 接合体支持治具 12 パイプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−105972(JP,A) 特開 平4−187571(JP,A) 特開 昭60−62592(JP,A) 特開 昭63−79771(JP,A) 特開 平4−295078(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 37/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミック接合体を構成する少なくとも
    2のセラミック被接合部材を酸化処理した後、SiO2を主
    成分とする無機接合材を用いて真空中加熱処理して接合
    することを特徴とするセラミック接合方法。
JP8985191A 1991-03-28 1991-03-28 セラミック接合方法 Expired - Fee Related JP2801973B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8985191A JP2801973B2 (ja) 1991-03-28 1991-03-28 セラミック接合方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8985191A JP2801973B2 (ja) 1991-03-28 1991-03-28 セラミック接合方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04300257A JPH04300257A (ja) 1992-10-23
JP2801973B2 true JP2801973B2 (ja) 1998-09-21

Family

ID=13982285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8985191A Expired - Fee Related JP2801973B2 (ja) 1991-03-28 1991-03-28 セラミック接合方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2801973B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04300257A (ja) 1992-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101960264B1 (ko) 잔류응력이 없는 탄화규소 접합체 및 그 제조방법
JP2801973B2 (ja) セラミック接合方法
JP2843450B2 (ja) セラミック接合方法
JP2802013B2 (ja) セラミックスの接合方法
WO2012111854A2 (ja) アルミナ接合体及びアルミナ焼結体の接合方法
US4780161A (en) Ceramic tube
JP2882996B2 (ja) セラミックス接合体製造用の治具及び該治具を用いたセラミックス接合体の製造方法
US4783229A (en) Ceramic tube
JPH1053470A (ja) セラミックス接合体およびその製造方法
JPH0736381B2 (ja) 耐熱性治具とその製造方法
JPH0233673B2 (ja) Seramitsukukannosetsugotaitosetsugoho
JP2582494B2 (ja) セラミック接合体とその接合方法
JP2582495B2 (ja) 無機接合材
JP5302689B2 (ja) 窒化アルミニウム接合体の製造方法
JPS62138370A (ja) セラミツクス体の接合方法
JP2801947B2 (ja) セラミック接合体
JP2815075B2 (ja) セラミックス接合体及びその製造方法
JP3688156B2 (ja) セラミック接合体とその製造方法
JPH06298575A (ja) 長尺セラミックスパイプの形成方法
JPS62197361A (ja) 炭化珪素セラミツクスの接合法
JPS63162584A (ja) 窒化珪素質焼結体の接合体及び接合方法
JP2563782B2 (ja) 半導体製造用炭化珪素基治具の製造方法
CN117945778A (zh) 一种耐水热腐蚀和高温氧化的碳化硅陶瓷焊接件及其制备方法和应用
JPH05270932A (ja) 無機接合材
JPS60171273A (ja) Si↓3Ν↓4を主成分とするセラミツクの接合方法

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19980616

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees