JP3062139B2 - Manufacturing method of multilayer ceramics - Google Patents

Manufacturing method of multilayer ceramics

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JP3062139B2
JP3062139B2 JP9305979A JP30597997A JP3062139B2 JP 3062139 B2 JP3062139 B2 JP 3062139B2 JP 9305979 A JP9305979 A JP 9305979A JP 30597997 A JP30597997 A JP 30597997A JP 3062139 B2 JP3062139 B2 JP 3062139B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、強度等の機械的特
性に優れ、高温下での耐酸化性、耐食性も備えた構造用
材料に適した積層セラミックスの製造方法に関し、特に
高温ガスタービン用部材又は自動車エンジン用部材ある
いは超高速航空機用耐熱部材等を製造するための材料と
して好適な積層セラミックスの製造方法に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a laminated ceramic which is excellent in mechanical properties such as strength and has oxidation resistance and corrosion resistance at high temperatures and which is suitable for a structural material. The present invention relates to a method for producing a laminated ceramic suitable as a material for producing a member, a member for an automobile engine, a heat-resistant member for an ultra-high-speed aircraft, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】窒化珪素(SiN)、サイアロン(Si
−Al−O−N)、炭化珪素(SiC)などの非酸化物
セラミックスは、高温における耐熱性、耐熱衝撃性及び
耐クリープ特性に優れ、このような優れた機械特性から
ガスタービン用部品などの構造部材への適用が期待され
ている。しかし、非酸化物セラミックスは、1500℃
前後もしくはそれ以上の温度になると、酸化の進行によ
る劣化が問題となるため、高温での利用には支障が生じ
る。これに対し、酸化物セラミックスは耐熱性、耐酸化
性に優れているが、高温における強度、靭性等の機械的
特性が低い。従って、非酸化物セラミックスも酸化物セ
ラミックスも、単独では耐熱性及び耐酸化性と高温下で
の使用に耐える機械特性との双方を満足させることがで
きない。
2. Description of the Related Art Silicon nitride (SiN), sialon (Si)
Non-oxide ceramics such as -Al-ON) and silicon carbide (SiC) have excellent heat resistance, thermal shock resistance and creep resistance at high temperatures. It is expected to be applied to structural members. However, non-oxide ceramics are 1500 ° C
If the temperature becomes higher or lower or higher, deterioration due to the progress of oxidation becomes a problem, so that use at high temperatures is hindered. On the other hand, oxide ceramics have excellent heat resistance and oxidation resistance, but have low mechanical properties such as strength and toughness at high temperatures. Therefore, non-oxide ceramics and oxide ceramics alone cannot satisfy both heat resistance and oxidation resistance and mechanical properties that can withstand use at high temperatures.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】そこで、非酸化物セラ
ミックスの表面に酸化物層を形成すれば、耐酸化性及び
耐食性が改善され、高温での使用に耐える機械部品材料
となることが期待される。
Therefore, if an oxide layer is formed on the surface of a non-oxide ceramic, it is expected that the oxidation resistance and the corrosion resistance will be improved, and that it will be a mechanical component material that can withstand use at high temperatures. You.

【0004】しかし、一般的な酸化物セラミックスで
は、非酸化物セラミックスより酸化物セラミックスの方
が熱膨張率が大きく他の物性も異なるため、単純に積層
して焼結したのでは、焼結−冷却過程で生じる残留応力
(酸化物層側に生じる引っ張り応力)によって割れを生
じる。従って、非酸化物セラミックスと酸化物セラミッ
クスとの接合、一体化は難しい。又、特定の非酸化物セ
ラミックスと酸化物セラミックスの組合せにおける接
合、一体化が可能となっても、他の組合せにおいて同様
の処方が使用可能なわけではない。従って、実用に適し
た満足な特性を有する積層セラミックスを開発するのは
困難を極める。
However, in general oxide ceramics, oxide ceramics have a higher coefficient of thermal expansion and different physical properties than non-oxide ceramics. Cracks occur due to residual stress (tensile stress generated on the oxide layer side) generated during the cooling process. Therefore, it is difficult to join and integrate the non-oxide ceramic and the oxide ceramic. Further, even if bonding and integration can be performed in a specific combination of non-oxide ceramics and oxide ceramics, the same prescription cannot be used in other combinations. Therefore, it is extremely difficult to develop a laminated ceramic having satisfactory characteristics suitable for practical use.

【0005】本発明は、この様な従来技術の課題を解決
するためになされたもので、強度及び耐熱性に優れ、高
温下での酸化及び腐食に充分耐え長時間使用可能な機械
部品材料を簡易に提供することを目的とするものであ
る。
The present invention has been made in order to solve such problems of the prior art, and is intended to provide a mechanical component material which has excellent strength and heat resistance, can withstand oxidation and corrosion at high temperatures, and can be used for a long time. The purpose is to provide it easily.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、炭化珪素を主
成分とする非酸化物セラミックスと希土類元素珪酸化合
物:RE2 SiO5 (式中のREは、Y,Yb,Er及
びDyからなる群より選ばれる希土類元素)の層とを、
特定の状態にある酸化珪素層を用いて一体化できること
を見いだし、本発明の積層セラミックス及びその製造方
法を発明するに至った。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present inventors have conducted intensive studies and as a result, have found that non-oxide ceramics containing silicon carbide as a main component and rare earth silicate compounds: RE 2 SiO 5 (Wherein RE is a rare earth element selected from the group consisting of Y, Yb, Er and Dy)
They have found that they can be integrated using a silicon oxide layer in a specific state, and have invented a multilayer ceramic of the present invention and a method for producing the same.

【0007】本発明の積層セラミックスの製造方法は、
炭化珪素を含有する第1層上に、該第1層に対して化学
結合性を有する酸化珪素を含有する第2層を形成する工
程と、一般式:RE2 SiO5 (但し、式中のREは、
Y,Yb,Er及びDyからなる群より選ばれる希土類
元素を示す)で表される希土類珪酸化合物を含有する第
3層を該第2層に接触させて加熱することによって該第
1層と該第3層とを一体化する工程とを有する。
[0007] The method for producing a laminated ceramic of the present invention comprises:
Forming a second layer containing silicon oxide having a chemical bond to the first layer on the first layer containing silicon carbide, and a general formula: RE 2 SiO 5 (wherein RE is
Y represents a rare earth element selected from the group consisting of Y, Yb, Er and Dy). A third layer containing a rare earth silicate compound represented by Integrating the third layer.

【0008】又、本発明の積層セラミックスの製造方法
は、炭化珪素を含有する第1層の表面を酸化して酸化珪
素を含有する第2層と該第1層との複層体を形成する工
程と、一般式:RE2 SiO5 (但し、式中のREは、
Y,Yb,Er及びDyからなる群より選ばれる希土類
元素を示す)で表される希土類珪酸化合物を含有する第
3層を該複層体の該酸化珪素層に接触させて加熱するこ
とによって該第1層と該第3層とを一体化する工程とを
有する。
Further, according to the method for manufacturing a laminated ceramic of the present invention, a surface of a first layer containing silicon carbide is oxidized to form a multilayer body of a second layer containing silicon oxide and the first layer. Step and general formula: RE 2 SiO 5 (where RE is a
A rare earth element selected from the group consisting of Y, Yb, Er, and Dy), and heating the third layer containing the rare earth silicate compound by contacting the third layer with the silicon oxide layer of the multilayer body. Integrating the first layer and the third layer.

【0009】更に、本発明の積層セラミックスの製造方
法は、炭化珪素を含有する第1層を酸化性雰囲気中で加
熱して該第1層の表面を酸化することにより該第1層と
酸化珪素を含有する第2層とを有する複層体を形成する
工程と、一般式:RE2 SiO5 (但し、式中のRE
は、Y,Yb,Er及びDyからなる群より選ばれる希
土類元素を示す)で表される希土類珪酸化合物を含有す
る第3層を該複層体の該第2層に接触させて加熱するこ
とによって該第1層と該第3層とを一体化する工程とを
有する。
Further, according to the method for producing a laminated ceramic of the present invention, the first layer containing silicon carbide is heated in an oxidizing atmosphere to oxidize the surface of the first layer, thereby forming the first layer and the silicon oxide. Forming a multi-layer body having a second layer containing: a general formula: RE 2 SiO 5 (wherein RE in the formula)
Represents a rare earth element selected from the group consisting of Y, Yb, Er and Dy). A third layer containing a rare earth silicate compound represented by the following formula is brought into contact with the second layer of the multilayer body and heated. Integrating the first layer and the third layer.

【0010】上記第1層は炭化珪素を含有する焼結体で
あり、該第1層の表面を酸化する加熱は1350〜17
00℃の温度で1〜500時間行われ、前記第1層と前
記第3層とを一体化する加熱は、1400〜1700℃
の温度で行われる。
The first layer is a sintered body containing silicon carbide, and heat for oxidizing the surface of the first layer is 1350 to 17
The heating is performed at a temperature of 00 ° C. for 1 to 500 hours, and the heating for integrating the first layer and the third layer is performed at 1400 to 1700 ° C.
At a temperature of

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】炭化珪素は、高温強度に優れるセ
ラミックスであり、高温での耐酸化性、耐食性が改善さ
れれば好適な機械部品材料となる。これは、耐酸化性、
耐食性を有する酸化物系セラミックスで炭化珪素表面を
被覆することにより実現され、このための酸化物とし
て、複合酸化物である希土類元素の珪酸化合物(RE2
SiO5又はRE2 Si27 、式中のREは、Y,Y
b,Er及びDyからなる群より選ばれる希土類元素を
示す)が適していることを本発明者らは見出している。
上記希土類元素の珪酸化合物(以下、本願においては希
土類元素の珪酸化合物を単にシリケートと称する)は耐
酸化性に優れ、熱膨張係数が炭化珪素に近く、熱膨張挙
動が類似している。但し、炭化珪素とシリケートとは直
接接触させて加熱しても接合されないため、本願出願人
は特願平8−262342号において、炭化珪素とシリ
ケートとの界面にアルミナを介在させて加熱処理するこ
とによって接合する方法を提案している。しかし、ガス
タービン等の高温で長時間使用される部材を考えると、
アルミナより酸素透過性の低い酸化珪素等の材料を接合
材として用いることが望まれる。そこで、本願出願人
は、特願平9−162900号において、炭化珪素層と
希土類元素の珪酸化合物:RE2 Si27 (式中のR
Eは、Y,Yb,Er及びDyからなる群より選ばれる
希土類元素を示す。以下、この珪酸化合物を単にジシリ
ケートと称する)の層との間に酸化珪素(SiO2)層
を介在させて加熱処理することによって炭化珪素層とジ
シリケート層とを接合して積層セラミックスを得ること
を提案している。この積層セラミックスは耐熱性及び温
度変化に対する安定性も優れた材料であるが、ジシリケ
ートの緻密化が比較的難しいことを考慮して、本願出願
人は更に、炭化珪素層と希土類元素の珪酸化合物:RE
2 SiO5 (式中のREは、Y,Yb,Er及びDyか
らなる群より選ばれる希土類元素を示す。以下、この珪
酸化合物を単にモノシリケートと称する)の層とを接合
した積層セラミックスの開発を試みた。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Silicon carbide is a ceramic excellent in high-temperature strength, and if it is improved in oxidation resistance and corrosion resistance at high temperatures, it is a suitable material for mechanical parts. This is oxidation resistance,
This is realized by coating the surface of silicon carbide with an oxide ceramic having corrosion resistance. As an oxide for this purpose, a silicate compound of a rare earth element (RE 2
SiO 5 or RE 2 Si 2 O 7 , where RE is Y, Y
The present inventors have found that a rare earth element selected from the group consisting of b, Er and Dy is suitable.
The rare earth silicate compound (hereinafter, the rare earth silicate compound is simply referred to as silicate in the present application) has excellent oxidation resistance, a thermal expansion coefficient close to that of silicon carbide, and similar thermal expansion behavior. However, since silicon carbide and silicate are not joined even when they are brought into direct contact with each other and heated, the applicant of the present application disclosed in Japanese Patent Application No. 8-262342 that heat treatment was carried out by interposing alumina at the interface between silicon carbide and silicate. Proposes a method of joining. However, considering components that are used for a long time at high temperatures, such as gas turbines,
It is desired to use a material such as silicon oxide having a lower oxygen permeability than alumina as the bonding material. In view of this, the applicant of the present application has disclosed in Japanese Patent Application No. Hei 9-162900 that a silicon carbide layer and a silicate compound of a rare earth element: RE 2 Si 2 O 7 (R in the formula)
E represents a rare earth element selected from the group consisting of Y, Yb, Er and Dy. Hereinafter, a silicon oxide (SiO 2 ) layer is interposed between the silicon carbide layer and the disilicate layer, and the silicon carbide layer and the disilicate layer are joined to obtain a laminated ceramic. is suggesting. Although this laminated ceramic is a material excellent in heat resistance and stability against temperature change, in view of the fact that densification of disilicate is relatively difficult, the present applicant further added a silicon carbide layer and a silicate compound of a rare earth element: RE
Development of a laminated ceramic in which a layer of 2 SiO 5 (wherein RE is a rare earth element selected from the group consisting of Y, Yb, Er and Dy; this silicate compound is hereinafter simply referred to as monosilicate) is bonded. Tried.

【0012】ところが、モノシリケートと炭化珪素との
界面に酸化珪素粉末の層を介在させて加熱しても、酸化
珪素が加熱中にモノシリケートに吸収されてしまって界
面に残らず、モノシリケートと炭化珪素とは接合されな
い。ディッピング法、電気泳動法あるいはゾル−ゲル法
を用いて酸化珪素微粉末を炭化珪素に堆積させた場合で
あってもモノシリケートとの接合は形成されない。この
ような状況において、鋭意研究が重ねられた結果、酸化
珪素がモノシリケートに吸収されるのは炭化珪素と酸化
珪素との接合が微弱であるためで、炭化珪素との接合が
強固な酸化珪素層を用いた場合には炭化珪素とモノシリ
ケートとを一体化できることが判明し、本発明に係る積
層セラミックの製造方法を提案するに至った。
However, even when heating is performed by interposing a layer of silicon oxide powder at the interface between the monosilicate and silicon carbide, the silicon oxide is absorbed by the monosilicate during heating and does not remain at the interface. It is not bonded to silicon carbide. Even when silicon oxide fine powder is deposited on silicon carbide by using a dipping method, an electrophoresis method or a sol-gel method, a bond with monosilicate is not formed. In such a situation, as a result of intensive studies, silicon oxide is absorbed into monosilicate because the bonding between silicon carbide and silicon oxide is weak, and the bonding between silicon carbide and silicon carbide is strong. It has been found that when a layer is used, silicon carbide and monosilicate can be integrated, and a method for manufacturing a multilayer ceramic according to the present invention has been proposed.

【0013】即ち、本発明は、原子分子水準で炭化珪素
基材と強固に接合している酸化珪素層を介在させて炭化
珪素基材とモノシリケート層とを加熱焼結して接合する
ものであり、これにより加熱中における酸化珪素の消失
が抑制されて好適に接合された積層セラミックスが製造
される。
[0013] That is, the present invention joins a silicon carbide base material and a monosilicate layer by heat sintering with a silicon oxide layer firmly bonded to the silicon carbide base material at the atomic and molecular level interposed therebetween. In this case, the loss of silicon oxide during heating is suppressed, and a suitably bonded laminated ceramic is manufactured.

【0014】以下、本発明についてさらに詳細に説明す
る。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

【0015】本発明において炭化珪素層とモノシリケー
ト層との接合に用いられる酸化珪素は、加熱中にモノシ
リケート層に吸収され消失するのを防止するために、炭
化珪素層と強固な接合状態にある酸化珪素層が用いられ
る。この強固な接合状態にある酸化珪素層を厳格に規定
するのは容易ではないが、本発明者は、炭化珪素層に対
して化学結合性を有する酸化珪素層が適切な規定と考え
ており、「化学結合性を有する層」とは、化学結合によ
って接合された層又は化学吸着(化学的結合力の作用に
よる吸着)による接合状態あるいはこれと同等の状態に
ある層を意味する。
In the present invention, the silicon oxide used for bonding the silicon carbide layer and the monosilicate layer has a strong bonding state with the silicon carbide layer in order to prevent the silicon oxide from being absorbed by the monosilicate layer and disappearing during heating. A certain silicon oxide layer is used. Although it is not easy to strictly define the silicon oxide layer in the strong bonding state, the present inventor considers that a silicon oxide layer having chemical bonding to the silicon carbide layer is an appropriate definition, The “layer having a chemical bonding property” means a layer bonded by a chemical bond or a layer in a bonded state by chemical adsorption (adsorption by the action of a chemical bonding force) or a layer equivalent thereto.

【0016】本発明における「炭化珪素層に対して化学
結合性を有する酸化珪素層」の具体例としては、例え
ば、炭化珪素基材を酸化性雰囲気中で加熱して表面を酸
化することにより形成される酸化珪素層や、炭化珪素層
上に酸化珪素粉末を積層して予備焼結した酸化珪素層を
挙げることができる。あるいは、炭化珪素基材の表面を
予め清浄化処理した後にCVD製膜法により形成した酸
化珪素層も用いることができる。炭化珪素基材を酸化性
雰囲気中で加熱すると、酸素が表面から炭化珪素焼結体
に浸入して炭素との置換が進行することによって酸化珪
素が生成し、酸化珪素の層が形成された複層体が得られ
る。この結果、複層体は酸化珪素層と炭化珪素との間に
共有結合又はイオン結合が存在する状態となり、両層は
強固に接合される。他方、炭化珪素上に酸化珪素粉末を
積層して予備焼結した場合、酸化珪素粉末が溶融して炭
化珪素に融着し、冷却によって炭化珪素と強固に接合し
た緻密な酸化珪素層が形成される。又、CVD製膜法に
よって形成した酸化珪素層は、原子分子水準で酸化珪素
分子が密着堆積し、炭化珪素に強固に接合する。このよ
うにして炭化珪素上に設けられた酸化珪素層にモノシリ
ケート層を形成して加熱焼結すると、酸化珪素がモノシ
リケート層が消失せずに接着剤のように働き炭化珪素と
モノシリケート層とが良好に接合される。
As a specific example of the “silicon oxide layer having a chemical bond to the silicon carbide layer” in the present invention, for example, the silicon oxide layer is formed by heating a silicon carbide substrate in an oxidizing atmosphere to oxidize the surface. And a silicon oxide layer obtained by laminating silicon oxide powder on a silicon carbide layer and pre-sintering the same. Alternatively, a silicon oxide layer formed by a CVD film forming method after a surface of a silicon carbide base material has been previously cleaned can also be used. When the silicon carbide base material is heated in an oxidizing atmosphere, oxygen enters the silicon carbide sintered body from the surface and the substitution with carbon proceeds, so that silicon oxide is generated, and the silicon oxide layer is formed. A layered body is obtained. As a result, the multilayer body has a state in which a covalent bond or an ionic bond exists between the silicon oxide layer and the silicon carbide, and both layers are firmly joined. On the other hand, when silicon oxide powder is laminated on silicon carbide and pre-sintered, the silicon oxide powder is melted and fused to silicon carbide, and a dense silicon oxide layer firmly bonded to silicon carbide is formed by cooling. You. Further, in the silicon oxide layer formed by the CVD film forming method, silicon oxide molecules are adhered and deposited at an atomic molecular level, and are firmly bonded to silicon carbide. When a monosilicate layer is formed on the silicon oxide layer provided on the silicon carbide in this manner and then heated and sintered, the silicon oxide acts like an adhesive without the monosilicate layer disappearing, and the silicon carbide and the monosilicate layer Are joined well.

【0017】炭化珪素とモノシリケートとの接合は、炭
化珪素層とモノシリケート層との間に酸化珪素薄層を介
在させて加熱することにより達成されるが、炭化珪素の
焼結温度は2000℃前後で、シリケートや酸化珪素の
焼結温度よりかなり高いため、接合する炭化珪素基材
は、炭化珪素を含有する粉末を成形し予め焼結した焼結
体であることが好ましい。
The bonding between silicon carbide and monosilicate is achieved by heating with a thin silicon oxide layer interposed between the silicon carbide layer and the monosilicate layer. The sintering temperature of silicon carbide is 2000 ° C. Since the temperature before and after the sintering is considerably higher than the sintering temperature of silicate or silicon oxide, the silicon carbide substrate to be joined is preferably a sintered body obtained by molding a powder containing silicon carbide and pre-sintering it.

【0018】又、炭化珪素基材の表面酸化によって酸化
珪素層を形成する場合は、酸化性環境で基材の劣化等が
進行し易いことなどを考慮して、炭化珪素粉末を成形し
焼結して得られる緻密な炭化珪素焼結体を炭化珪素基材
として用い、これに酸化珪素層を形成するのが好まし
い。用いる炭化珪素焼結体は、純粋な炭化珪素である必
要はなく、不純物が混入していてもよく、又、焼結助剤
等の添加剤を用いて調製した焼結体も使用できる。又、
反応焼結法によって作製した炭化珪素焼結体のように内
部に未反応の珪素が残留するものであってもよい。ある
いは、繊維強化材のような複合材であってもよい。生成
する酸化珪素層の性状は、酸化条件、炭化珪素焼結体に
含まれる助剤の種類や添加量等によって変化し、クリス
トバライト相やアモルファス相等の酸化珪素層が形成さ
れる。純粋な炭化珪素を加熱酸化すると、結晶性クリス
トバライト相の酸化珪素層が生じ、ホウ素等の少量の不
純物等が存在すると、それらを含んだアモルファス相の
酸化珪素層が形成され易い。いずれの相の酸化珪素層で
あっても良好に炭化珪素とモノシリケートとを接合する
ことができる。
In the case where the silicon oxide layer is formed by oxidizing the surface of the silicon carbide substrate, silicon carbide powder is molded and sintered in consideration of the fact that the substrate is likely to deteriorate in an oxidizing environment. It is preferable to use a dense silicon carbide sintered body obtained as a base material and form a silicon oxide layer thereon. The silicon carbide sintered body to be used does not need to be pure silicon carbide, and may contain impurities, and a sintered body prepared by using an additive such as a sintering aid can also be used. or,
Unreacted silicon may remain inside, such as a silicon carbide sintered body produced by a reaction sintering method. Alternatively, a composite material such as a fiber reinforced material may be used. The property of the generated silicon oxide layer changes depending on the oxidation conditions, the type and the amount of the auxiliary agent contained in the silicon carbide sintered body, and a silicon oxide layer such as a cristobalite phase or an amorphous phase is formed. When pure silicon carbide is heated and oxidized, a crystalline cristobalite phase silicon oxide layer is generated. When a small amount of impurities such as boron is present, an amorphous phase silicon oxide layer containing them is easily formed. Silicon carbide and monosilicate can be satisfactorily bonded to each other regardless of the phase of the silicon oxide layer.

【0019】上述のような炭化珪素焼結体を酸化性雰囲
気中で加熱することにより表面が酸化される。加熱温度
が高くなると酸化速度が上昇するが、表面酸化処理を行
う温度がクリストバライト相の酸化珪素の融点(171
3℃)を越えると発泡等により良好な層が形成されず、
又、急激な腐食による劣化が進行する。この様なことを
考慮すると、加熱温度は約1350〜1700℃の範囲
が好ましい。酸化時間が長くなれば形成される酸化珪素
層の厚さが厚くなり、詳細には、生成する酸化珪素層の
厚さは加熱時間の1/2乗に比例する。炭化珪素層とモ
ノシリケート層とを良好に接合するためには、形成する
酸化珪素層の厚さは1μm以上、好ましくは約2μm以
上に調整するのがよい。厚い酸化珪素層を形成するには
高温且つ長時間での表面酸化処理を必要とするので、必
要以上に厚い層を形成するのは経済的でない。又、得ら
れる積層セラミックスの特性の点でも好ましくないの
で、約100μm以下とするのが好適である。上述した
加熱温度で1〜500時間程度加熱することにより、上
述のような好適な厚さの酸化珪素層を得ることができ
る。酸化処理温度が低く且つ処理時間が短いと、形成さ
れる酸化珪素層が充分な厚さに至らず、後のモノシリケ
ート層との加熱処理で得られる積層セラミックスにおい
てセラミックス内部及び接合界面で亀裂が生じる。尚、
炭化珪素焼結体の内部に未反応の珪素が残留する場合に
は、珪素の融点(1400℃)未満の加熱温度で表面酸
化処理を行わなければならず、所望の厚さの酸化珪素層
を得るために500時間程度の長時間の加熱が必要とな
る。表面酸化処理を行う酸化性雰囲気は、純酸素雰囲気
でも大気のような酸素を少量含有する雰囲気であっても
よい。
The surface is oxidized by heating the above silicon carbide sintered body in an oxidizing atmosphere. As the heating temperature increases, the oxidation rate increases. However, the temperature at which the surface oxidation treatment is performed depends on the melting point of silicon oxide in the cristobalite phase (171
If the temperature exceeds 3 ° C.), a good layer is not formed due to foaming or the like,
In addition, deterioration due to rapid corrosion proceeds. In consideration of this, the heating temperature is preferably in the range of about 1350 to 1700 ° C. As the oxidation time increases, the thickness of the formed silicon oxide layer increases, and more specifically, the thickness of the generated silicon oxide layer is proportional to the half of the heating time. In order to satisfactorily join the silicon carbide layer and the monosilicate layer, the thickness of the silicon oxide layer to be formed is adjusted to 1 μm or more, preferably about 2 μm or more. Forming a thick silicon oxide layer requires a surface oxidation treatment at a high temperature and for a long time, and thus it is not economical to form a layer thicker than necessary. Further, it is not preferable in terms of the properties of the obtained laminated ceramics, so that the thickness is preferably about 100 μm or less. By heating at the above-described heating temperature for about 1 to 500 hours, a silicon oxide layer having a suitable thickness as described above can be obtained. If the oxidation treatment temperature is low and the treatment time is short, the formed silicon oxide layer does not reach a sufficient thickness, and cracks are formed inside the ceramic and at the bonding interface in the laminated ceramic obtained by the subsequent heat treatment with the monosilicate layer. Occurs. still,
When unreacted silicon remains inside the silicon carbide sintered body, the surface oxidation treatment must be performed at a heating temperature lower than the melting point of silicon (1400 ° C.), and a silicon oxide layer having a desired thickness is formed. In order to obtain, heating for a long time of about 500 hours is required. The oxidizing atmosphere for performing the surface oxidation treatment may be a pure oxygen atmosphere or an atmosphere containing a small amount of oxygen, such as air.

【0020】上述のように酸化珪素層を形成した炭化珪
素基材は、酸化珪素層とモノシリケート層とが接触する
ように重ねて加熱することによってこれらは焼結され、
酸化珪素が接着剤のように作用して、本発明の炭化珪素
基材とモノシリケート層とが接合された積層セラミック
スが得られる。
The silicon carbide substrate on which the silicon oxide layer is formed as described above is sintered by overlapping and heating the silicon oxide layer and the monosilicate layer so that they are in contact with each other.
The silicon oxide acts like an adhesive to obtain a laminated ceramic in which the silicon carbide substrate of the present invention and the monosilicate layer are joined.

【0021】接合するモノシリケート層として、モノシ
リケート粉末を加圧圧縮により適切な形状に成形した圧
粉体、又は、希土類酸化物:RE23 (但し、式中の
REは、Y,Yb,Er及びDyからなる群より選ばれ
る希土類元素を示す)の粉末と酸化珪素粉末とが1:1
の混合比(モル比)となるように調合したモノシリケー
ト組成の混合粉末の圧粉体を用いることができ、このよ
うな圧粉体を炭化珪素基材の酸化珪素層上に重ねて加熱
する。希土類酸化物と酸化珪素との混合圧粉体をモノシ
リケートの焼結温度に加熱すると、モノシリケートが生
成すると同時に焼結が進行するので、結果的にモノシリ
ケート圧粉体を用いた場合と同じである。あるいは、電
気泳動等の手法を用いてモノシリケート粉末を炭化珪素
基材の酸化珪素層上に堆積させることにより酸化珪素層
上にモノシリケート層を積層してもよい。炭化珪素焼結
体は導電性を有するので、炭化珪素焼結体を負極として
モノシリケート懸濁液中に浸漬して直流電圧を印加する
と、電気泳動効果によりモノシリケート粒子が炭化珪素
焼結体表面の酸化珪素層上に引き付けられ、モノシリケ
ート層が形成される。電気泳動法によるモノシリケート
層の形成は、厚さ数百μm程度の薄層を形成するのに適
しており、印加する電圧や印加時間の調節によって形成
する酸化珪素層の厚さを容易に制御できる。又、接合界
面が曲面の場合にも均一なモノシリケート層を形成する
ことができるので、極めて有用である。
As the monosilicate layer to be joined, a green compact formed by compressing a monosilicate powder into an appropriate shape by pressing or a rare earth oxide: RE 2 O 3 (where RE is Y, Yb , Er and Dy) and a silicon oxide powder in a ratio of 1: 1.
A green compact of a mixed powder having a monosilicate composition prepared so as to have a mixing ratio (molar ratio) can be used, and such a green compact is stacked on a silicon oxide layer of a silicon carbide substrate and heated. . When a mixed green compact of a rare earth oxide and silicon oxide is heated to the sintering temperature of monosilicate, sintering proceeds simultaneously with the formation of monosilicate, and as a result, the same as when using a monosilicate green compact It is. Alternatively, the monosilicate powder may be deposited on the silicon oxide layer of the silicon carbide base material by using a technique such as electrophoresis to laminate the monosilicate layer on the silicon oxide layer. Since the silicon carbide sintered body has conductivity, when the silicon carbide sintered body is immersed in a monosilicate suspension as a negative electrode and a DC voltage is applied, the monosilicate particles are electrophoretically effected, and the surface of the silicon carbide sintered body becomes To form a monosilicate layer. The formation of a monosilicate layer by electrophoresis is suitable for forming a thin layer with a thickness of several hundred μm, and the thickness of the silicon oxide layer to be formed can be easily controlled by adjusting the applied voltage and application time. it can. Further, even when the bonding interface is a curved surface, a uniform monosilicate layer can be formed, which is extremely useful.

【0022】炭化珪素基材とモノシリケート層とを酸化
珪素によって接合する加熱処理の温度は、約1400〜
1700℃に設定するのが好ましい。加熱と同時に加圧
するホットプレス焼結を行ってもよい。酸化珪素は、加
熱によって、一部は炭化珪素及びモノシリケートと反応
もしくは固溶し、炭化珪素層及びモノシリケート層に対
して接着剤のように作用して両層を接合する。
The temperature of the heat treatment for bonding the silicon carbide substrate and the monosilicate layer with silicon oxide is about 1400 to 1400.
Preferably, the temperature is set to 1700 ° C. Hot press sintering in which pressure is applied simultaneously with heating may be performed. Part of the silicon oxide reacts or forms a solid solution with the silicon carbide and the monosilicate by heating, and acts as an adhesive on the silicon carbide layer and the monosilicate layer to join the two layers.

【0023】上述の方法によって得られる積層セラミッ
クスは、モノシリケート層によって炭化珪素層の酸化に
よる劣化が防止され、高温での機械的特性と耐酸化性を
兼ね備えた構造材料となる。又、モノシリケートは緻密
な層を形成し易いので、モノシリケート層によって、強
度の低下が抑えられ酸化に対してより高い耐性をもった
積層セラミックスとなる。
The monolithic ceramic layer obtained by the above-described method prevents the silicon carbide layer from being deteriorated by oxidation, and is a structural material having both high-temperature mechanical properties and oxidation resistance. In addition, since monosilicate easily forms a dense layer, the monosilicate layer suppresses a decrease in strength and results in a multilayer ceramic having higher resistance to oxidation.

【0024】接合された積層セラミックスは、熱膨張係
数の違いによる残留応力の発生が少ない安定した積層体
であるが、急激な温度変化による亀裂の発生等を防止す
るために、加熱後の冷却は穏やかに行うのが好ましい。
The laminated ceramics thus bonded are stable laminates in which little residual stress is generated due to a difference in thermal expansion coefficient. However, in order to prevent the occurrence of cracks due to a rapid temperature change, cooling after heating must be performed. It is preferred to do it gently.

【0025】本発明においては、焼結助剤、潤滑剤等の
通常用いられるような添加物を一般的な手法に従って使
用することが可能であり、炭化珪素及びジシリケートを
各々主成分とする2層を良好に接合することができる。
In the present invention, commonly used additives such as a sintering aid and a lubricant can be used in accordance with a general method, and a two-layer containing silicon carbide and disilicate as main components, respectively, can be used. Can be satisfactorily bonded.

【0026】[0026]

【実施例】以下、実験例により、本発明をさらに詳細に
説明する。
The present invention will be described below in more detail with reference to experimental examples.

【0027】[炭化珪素焼結体の製造]炭化珪素粉末9
8重量部に、焼結助剤としてホウ素粉末1重量部及び炭
素粉末1重量部を添加し、ボールミルで湿式混合した後
乾燥して炭化珪素混合粉末を得た。この粉末をカーボン
モルドに均一に充填し、1気圧のアルゴン雰囲気中で2
000℃に保持して、40MPaのプレス圧で60分間
ホットプレス焼結を行って、寸法が30mm×40mm×5
mmの炭化珪素焼結体を得た。これを研削研磨して30mm
×40mm×3mmの炭化珪素片を得た。
[Production of Sintered Silicon Carbide] Silicon Carbide Powder 9
To 8 parts by weight, 1 part by weight of boron powder and 1 part by weight of carbon powder were added as sintering aids, wet-mixed with a ball mill, and dried to obtain a silicon carbide mixed powder. This powder is uniformly filled in a carbon mold, and the powder is placed in an argon atmosphere at 1 atm.
Hot press sintering was performed at a pressure of 40 MPa for 60 minutes while maintaining the temperature at 000 ° C., and the dimensions were 30 mm × 40 mm × 5.
mm of silicon carbide sintered body was obtained. This is ground and polished to 30mm
A silicon carbide piece of × 40 mm × 3 mm was obtained.

【0028】[酸化珪素層の形成]アルミナ炉心管の水
平型環状炉に酸素気流を100mm/分の速度で流通さ
せ、この中に上述で得た炭化珪素片を配置して加熱する
ことにより表面を酸化し、厚さが1〜200μmの酸化
珪素層を有する炭化珪素片を作製した。生成する酸化珪
素層の厚さは加熱温度及び時間によって変化するので、
加熱温度及び時間を調節して所望の厚さに形成した。
尚、上述の操作においては、酸化珪素層の厚さは、15
00℃×1時間の加熱処理で2μm、1550℃×3時
間で20μm、1650℃×24時間で200μmとな
った。
[Formation of Silicon Oxide Layer] An oxygen gas flow is passed through a horizontal annular furnace of an alumina furnace tube at a speed of 100 mm / min, and the silicon carbide pieces obtained above are arranged in the furnace and heated to form a surface. Was oxidized to produce a silicon carbide piece having a silicon oxide layer having a thickness of 1 to 200 μm. Since the thickness of the generated silicon oxide layer varies depending on the heating temperature and time,
The desired thickness was formed by adjusting the heating temperature and time.
In the above operation, the thickness of the silicon oxide layer is 15
Heat treatment at 00 ° C. × 1 hour resulted in 2 μm, 1550 ° C. × 3 hours 20 μm, and 1650 ° C. × 24 hours 200 μm.

【0029】[モノシリケート層の調製]各希土類元素
について、希土類酸化物粉末:RE23 (式中のRE
は、Y,Yb,Er及びDyからなる群より選ばれる希
土類元素を示す)と酸化珪素(SiO2 )粉末とを、混
合比(モル比)が1:1となるようにボールミル中で混
合した後乾燥して、シリケート層4種(Y2 SiO5
Yb2 SiO5 ,Er2 SiO5 ,Dy2 SiO5 )を
形成するための混合粉末を調製した。各々の混合粉末の
一部は、アルゴン雰囲気中で1300〜1500℃で仮
焼してモノシリケート化し、粒径1μm以下の微粉末と
なるように遊星ボールミルを用いて粉砕してモノシリケ
ート粉末4種を得た。
[Preparation of Monosilicate Layer] For each rare earth element, a rare earth oxide powder: RE 2 O 3 (RE in the formula)
Represents a rare earth element selected from the group consisting of Y, Yb, Er and Dy) and silicon oxide (SiO 2 ) powder in a ball mill such that the mixing ratio (molar ratio) becomes 1: 1. After drying, four kinds of silicate layers (Y 2 SiO 5 ,
A mixed powder for forming Yb 2 SiO 5 , Er 2 SiO 5 , Dy 2 SiO 5 ) was prepared. A part of each mixed powder is calcined in an argon atmosphere at 1300 to 1500 ° C. to form a monosilicate, and pulverized using a planetary ball mill to a fine powder having a particle size of 1 μm or less. I got

【0030】上記混合粉末4種及びモノシリケート粉末
4種の各々を金型に投入して、10MPaのプレス圧力
でコールドプレスにより加圧成形して8種類の圧粉成形
体を得た。これらを、以下の試料作製においてモノシリ
ケート層として用いた。
Each of the above-mentioned four kinds of mixed powder and four kinds of monosilicate powder were charged into a mold, and were press-molded by a cold press at a press pressure of 10 MPa to obtain eight kinds of compacts. These were used as a monosilicate layer in the following sample preparation.

【0031】[試料作製]表1に従って、試料1〜20
の各試料を下記の操作によって作製した。
[Preparation of Samples] Samples 1 to 20 were prepared according to Table 1.
Were prepared by the following operations.

【0032】(試料1〜20)試料1〜20の各々につ
いて、表1に示す厚さの酸化珪素層を有する炭化珪素焼
結体をカーボンモールドに入れ、表1に示すモノシリケ
ート組成の混合粉末による圧分成形体を酸化珪素層上に
重ね、アルゴン雰囲気中で表1に記載する加熱温度に加
熱しながら30MPaのプレス圧で1時間ホットプレス
焼結した後、室温まで徐々に冷却して試料1〜20の積
層セラミックスを得た。
(Samples 1 to 20) For each of Samples 1 to 20, a silicon carbide sintered body having a silicon oxide layer having a thickness shown in Table 1 was placed in a carbon mold, and a mixed powder having a monosilicate composition shown in Table 1 was obtained. Was pressed on a silicon oxide layer and heated at a press pressure of 30 MPa for 1 hour while heating to a heating temperature shown in Table 1 in an argon atmosphere, and then gradually cooled to room temperature. ~ 20 laminated ceramics were obtained.

【0033】[評価]試料1〜20の積層セラミックス
の炭化珪素層、酸化珪素層及びシリケート層の状態につ
いて、目視及び顕微鏡による検査において以下のA〜D
のいずれに該当するかによって評価を行った。評価の結
果を表1に記載する (A) 炭化珪素層、酸化珪素層及びモノシリケート層
が良好に接合され、顕微鏡での観察でも亀裂等の欠陥が
見られない。
[Evaluation] The conditions of the silicon carbide layer, the silicon oxide layer and the silicate layer of the laminated ceramics of Samples 1 to 20 were visually and microscopically examined by the following A to D.
The evaluation was made according to which of the above conditions. The results of the evaluation are shown in Table 1. (A) The silicon carbide layer, the silicon oxide layer and the monosilicate layer were satisfactorily joined, and no defects such as cracks were observed even under a microscope.

【0034】(B) 顕微鏡での観察において炭化珪素
層あるいはモノシリケート層の一部に微少な亀裂が認め
られるが、各層間が良好に接合され、完全に一体化した
積層体である。
(B) Although microscopic cracks are observed in a part of the silicon carbide layer or the monosilicate layer when observed with a microscope, the layers are well bonded and completely integrated with each other.

【0035】(C) 酸化珪素層が消失し、炭化珪素層
とモノシリケート層との接合界面で剥離した。
(C) The silicon oxide layer disappeared and peeled off at the junction interface between the silicon carbide layer and the monosilicate layer.

【0036】(D) 酸化珪素層に亀裂が生じるか、あ
るいは、酸化珪素層の接合界面で剥離が生じ、一体化さ
れずに分離した。
(D) The silicon oxide layer was cracked or peeled off at the bonding interface of the silicon oxide layer and separated without being integrated.

【0037】[0037]

【表1】 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 試料 モノシリケート 酸化珪素層 加熱温度 評価 厚さ(μm) (℃) −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 1 Y2 SiO5 1 1550 C 2 Y2 SiO5 20 1550 A 3 Y2 SiO5 100 1550 B 4 Y2 SiO5 200 1550 D 5 Y2 SiO5 20 1300 D 6 Y2 SiO5 20 1750 C 7 Yb2 SiO5 1 1500 C 8 Yb2 SiO5 20 1500 A 9 Yb2 SiO5 200 1500 D 10 Yb2 SiO5 20 1750 C 11 Er2 SiO5 1 1600 C 12 Er2 SiO5 20 1600 A 13 Er2 SiO5 100 1600 B 14 Er2 SiO5 200 1600 D 15 Er2 SiO5 20 1300 D 16 Er2 SiO5 20 1750 C 17 Dy2 SiO5 1 1550 C 18 Dy2 SiO5 20 1550 A 19 Dy2 SiO5 200 1550 D 20 Dy2 SiO5 20 1750 C −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 試料1〜20の結果から、炭化珪素層とモノシリケート
層との接合状態は、酸化珪素の量によって変化すること
が解る。試料1、7、11、17のように酸化珪素層の
厚さが1μm以下であるとモノシリケート層への吸収に
より充分な接合作用を果たせず、試料4、9、14、1
9のように200μm以上であると、酸化珪素層の熱挙
動に起因する剥離や亀裂が生じる。これらより、酸化珪
素層が2〜100μmの時に接合状態が良好になる。
Table 1 Sample Monosilicate silicon oxide layer Heating temperature Evaluation Thickness (μm) (° C) ) ------------------------------ 1 Y 2 SiO 5 1 1550 C 2 Y 2 SiO 5 20 1550 A 3 Y 2 SiO 5 100 1550 B 4 Y 2 SiO 5 200 1550 D 5 Y 2 SiO 5 20 1300 D 6 Y 2 SiO 5 20 1750 C 7 Yb 2 SiO 5 1 1500 C 8 Yb 2 SiO 5 20 1500 A 9 Yb 2 SiO 5 200 1500 D 10 Yb 2 SiO 5 20 1750 C 11 Er 2 SiO 5 1 1600 C 12 Er 2 SiO 5 20 1600 A 13 Er 2 SiO 5 100 1600 B 14 Er 2 SiO 5 200 1600 D 15 Er 2 Si 5 20 1300 D 16 Er 2 SiO 5 20 1750 C 17 Dy 2 SiO 5 1 1550 C 18 Dy 2 SiO 5 20 1550 A 19 Dy 2 SiO 5 200 1550 D 20 Dy 2 SiO 5 20 1750 C ------ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− From the results of Samples 1 to 20, the bonding state between the silicon carbide layer and the monosilicate layer depends on the amount of silicon oxide. You can see that it changes. When the thickness of the silicon oxide layer is 1 μm or less as in Samples 1, 7, 11, and 17, a sufficient bonding action cannot be achieved by absorption into the monosilicate layer, and Samples 4, 9, 14, 1
When the thickness is 200 μm or more as in 9, peeling or cracking occurs due to the thermal behavior of the silicon oxide layer. From these, when the silicon oxide layer has a thickness of 2 to 100 μm, the bonding state becomes good.

【0038】又、試料6、10、16、20のように加
熱温度が1750℃と高い場合には酸化珪素の発泡やモ
ノシリケート層への吸収促進により残存酸化珪素層が減
少し、充分に接合しない。加熱温度が1400〜170
0℃の範囲内であると良好な接合が形成される。
When the heating temperature is as high as 1750 ° C. as in Samples 6, 10, 16, and 20, the remaining silicon oxide layer is reduced due to foaming of silicon oxide and promotion of absorption into the monosilicate layer, and sufficient bonding is achieved. do not do. Heating temperature is 1400-170
When the temperature is within the range of 0 ° C., good bonding is formed.

【0039】尚、希土類酸化物粉末と酸化珪素粉末との
混合粉末を仮焼によりモノシリケート化した粉末の圧粉
成形体をモノシリケート層として用いて試料1〜20と
同様の積層セラミックスを作製した場合においても、上
述と同様の結果が得られた。
The same laminated ceramics as those of Samples 1 to 20 were prepared by using, as a monosilicate layer, a powder compact of a mixed powder of a rare earth oxide powder and a silicon oxide powder which was converted into a monosilicate by calcination. In this case, the same result as described above was obtained.

【0040】更に、試料2の積層セラミックスを用い、
JIS−R1601に準じて大きさが4mm×3mm×40
mmの曲げ試験片を作製した。この際、曲げ試験片の長手
方向が積層セラミックスの接合界面と平行になるように
し、モノシリケート層の厚さが異なる複数種の試験片を
準備した。そして、作製した曲げ試験片のシリケート層
側に引っ張り応力が作用し破壊時の亀裂の進展方向が積
層面に対して垂直になるように、1400℃のアルゴン
雰囲気中で破壊応力を試験片に加えて4点曲げ試験を行
った。この結果、モノシリケート層の厚さがある範囲内
であれば、強度の低下は余り認められないことがわかっ
た。
Further, using the laminated ceramic of Sample 2,
4mm × 3mm × 40 according to JIS-R1601
mm bending test pieces were prepared. At this time, the longitudinal direction of the bending test piece was made parallel to the bonding interface of the laminated ceramics, and a plurality of kinds of test pieces having different thicknesses of the monosilicate layer were prepared. Then, a fracture stress is applied to the test piece in an argon atmosphere at 1400 ° C. so that a tensile stress acts on the silicate layer side of the prepared bending test piece and the direction of crack propagation at the time of fracture is perpendicular to the lamination plane. A four-point bending test was performed. As a result, it was found that if the thickness of the monosilicate layer was within a certain range, the strength was not significantly reduced.

【0041】又、試料2、8、12、18について、1
400℃の大気雰囲気中で100時間の耐酸化試験を行
ったところ、組成的にも構造的にも変化はなく、安定し
ていた。更に、1500℃の大気雰囲気中での100時
間の耐酸化試験においても安定してしていた。このよう
に、炭化珪素層に強固に接合された酸化珪素層を介して
炭化珪素層とモノシリケート層とを接合することによっ
て、高温での機械特性及び耐酸化性に優れた材料を提供
することが可能である。
For samples 2, 8, 12, and 18,
When an oxidation resistance test was performed for 100 hours in an air atmosphere at 400 ° C., there was no change in composition or structure, and the composition was stable. Furthermore, it was stable in a 100-hour oxidation resistance test in an air atmosphere at 1500 ° C. As described above, by bonding a silicon carbide layer and a monosilicate layer via a silicon oxide layer firmly bonded to the silicon carbide layer, a material having excellent mechanical properties and oxidation resistance at high temperatures is provided. Is possible.

【0042】(炭化珪素複合基材による積層セラミック
ス)アルミナ炉心管の水平型環状炉に酸素気流を100
mm/分の速度で流通させ、この中に炭化珪素繊維で複合
化した炭化珪素複合焼結体を配置して1400℃で30
0時間加熱して表面酸化し、厚さ20μmの酸化珪素膜
を形成した。この後、試料1〜20と同様に4種類のモ
ノシリケート層の各々との接合処理を行って、得られた
積層セラミックスを同様に1400℃での4点曲げ試験
を行ったところ、試料1〜20と同様に、モノシリケー
ト層の厚さがある範囲内であれば、強度を余り低下させ
ることなく耐酸化層を積層することが可能であることが
解った。また、この積層セラミックスは複合繊維の効果
により、衝撃力にも強く、高い破壊抵抗性を有するた
め、信頼性を必要とする構造用部材に最適である。
(Laminated Ceramics Made of Silicon Carbide Composite Substrate) An oxygen gas flow of 100 was passed through a horizontal annular furnace of an alumina furnace tube.
at a speed of 1400 ° C. at a flow rate of 1400 ° C.
The surface was oxidized by heating for 0 hour to form a silicon oxide film having a thickness of 20 μm. Thereafter, bonding treatment with each of the four types of monosilicate layers was performed in the same manner as in Samples 1 to 20, and the obtained laminated ceramics were similarly subjected to a four-point bending test at 1400 ° C. As in the case of No. 20, it was found that if the thickness of the monosilicate layer was within a certain range, the oxidation-resistant layer could be laminated without significantly lowering the strength. Further, the laminated ceramics are resistant to impact force and have high fracture resistance due to the effect of the composite fiber, and thus are optimal for structural members requiring reliability.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高温における強度及び耐酸化性に優れた積層セラミック
スが得られ、その工業的価値は極めて大である。また、
本発明によって得られる積層セラミックスは、その優れ
た耐熱性により、高温酸化性雰囲気中で使用される構造
部材用材料として適しており、高品質の機械部品等の供
給が可能となる。
As described above, according to the present invention,
A laminated ceramic having excellent strength and oxidation resistance at high temperatures can be obtained, and its industrial value is extremely large. Also,
The laminated ceramics obtained by the present invention is suitable as a material for a structural member used in a high-temperature oxidizing atmosphere due to its excellent heat resistance, and can supply high-quality mechanical parts and the like.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 雅礼 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式 会社東芝 研究開発センター内 (56)参考文献 特開 昭58−125667(JP,A) 特開 平7−277861(JP,A) 特開 平10−87364(JP,A) 特開 平10−87386(JP,A) 特開 平11−12050(JP,A) 特開 平2−296770(JP,A) 特開 平10−245288(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 37/00 B32B 18/00 C04B 41/89 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masareu Kato 1 Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Toshiba R & D Center Co., Ltd. Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 7-277861 (JP, A) Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 10-87364 (JP, A) Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 10-87386 (JP, A) Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 11-12050 (JP, A) JP, A) JP-A-10-245288 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C04B 37/00 B32B 18/00 C04B 41/89

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 炭化珪素を含有する第1層上に、該第1
層に対して化学結合性を有する酸化珪素を含有する第2
層を形成する工程と、一般式:RE2 SiO5 (但し、
式中のREは、Y,Yb,Er及びDyからなる群より
選ばれる希土類元素を示す)で表される希土類珪酸化合
物を含有する第3層を該第2層に接触させて加熱するこ
とによって該第1層と該第3層とを一体化する工程とを
有することを特徴とする積層セラミックスの製造方法。
1. The method according to claim 1, further comprising: forming a first layer on the first layer containing silicon carbide.
A second layer containing silicon oxide having a chemical bonding property to the layer.
A step of forming a layer and a general formula: RE 2 SiO 5 (provided that
RE in the formula represents a rare earth element selected from the group consisting of Y, Yb, Er, and Dy), and heating by bringing a third layer containing a rare earth silicate compound represented by A method of manufacturing the laminated ceramics, comprising a step of integrating the first layer and the third layer.
【請求項2】 炭化珪素を含有する第1層の表面を酸化
して酸化珪素を含有する第2層と該第1層との複層体を
形成する工程と、一般式:RE2 SiO5 (但し、式中
のREは、Y,Yb,Er及びDyからなる群より選ば
れる希土類元素を示す)で表される希土類珪酸化合物を
含有する第3層を該複層体の該酸化珪素層に接触させて
加熱することによって該第1層と該第3層とを一体化す
る工程とを有することを特徴とする積層セラミックスの
製造方法。
2. A step of oxidizing the surface of the first layer containing silicon carbide to form a multilayer body of the second layer containing silicon oxide and the first layer, and a general formula: RE 2 SiO 5 (Wherein RE represents a rare earth element selected from the group consisting of Y, Yb, Er and Dy). The silicon oxide layer of the multilayer body is a third layer containing a rare earth silicate compound represented by A step of integrating the first layer and the third layer by contacting and heating the first layer and the third layer.
【請求項3】 炭化珪素を含有する第1層を酸化性雰囲
気中で加熱して該第1層の表面を酸化することにより該
第1層と酸化珪素を含有する第2層とを有する複層体を
形成する工程と、一般式:RE2 SiO5 (但し、式中
のREは、Y,Yb,Er及びDyからなる群より選ば
れる希土類元素を示す)で表される希土類珪酸化合物を
含有する第3層を該複層体の該第2層に接触させて加熱
することによって該第1層と該第3層とを一体化する工
程とを有することを特徴とする積層セラミックスの製造
方法。
3. A multi-layer comprising the first layer and the second layer containing silicon oxide by heating the first layer containing silicon carbide in an oxidizing atmosphere to oxidize the surface of the first layer. A step of forming a layered body, and a step of forming a rare earth silicate compound represented by the general formula: RE 2 SiO 5 (wherein RE represents a rare earth element selected from the group consisting of Y, Yb, Er and Dy). A step of bringing the third layer into contact with the second layer of the multilayer body and heating the same to integrate the first layer and the third layer, thereby producing a multilayer ceramic. Method.
【請求項4】 前記第1層は炭化珪素を含有する焼結体
であり、該第1層の表面を酸化する加熱は1350〜1
700℃の温度で1〜500時間行われ、前記第1層と
前記第3層とを一体化する加熱は、1400〜1700
℃の温度で行われることを特徴とする請求項3記載の積
層セラミックスの製造方法。
4. The first layer is a sintered body containing silicon carbide, and heat for oxidizing the surface of the first layer is 1350 to 1
The heating is performed at a temperature of 700 ° C. for 1 to 500 hours, and the heating for integrating the first layer and the third layer is performed at 1400 to 1700
The method for producing a laminated ceramic according to claim 3, wherein the method is performed at a temperature of ° C.
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