JP3117433B2 - Manufacturing method of multilayer ceramics - Google Patents
Manufacturing method of multilayer ceramicsInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、強度等の機械的性
質に優れ、高温下での耐酸化性、耐食性も備えた機械部
品材料として好適な積層セラミックスに関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laminated ceramic which is excellent in mechanical properties such as strength, and which is suitable as a mechanical component material having oxidation resistance and corrosion resistance at high temperatures.
【0002】[0002]
【従来の技術】炭化珪素(SiC)を主成分とする非酸
化物セラミックス焼結体は、高強度、高靭性という優れ
た機械的特性を有する。また、1000℃の温度まで耐
え得るという優れた耐熱性を有するため、機械部品など
として広く用いられている。2. Description of the Related Art A non-oxide ceramic sintered body containing silicon carbide (SiC) as a main component has excellent mechanical properties such as high strength and high toughness. Further, since it has excellent heat resistance that can withstand temperatures up to 1000 ° C., it is widely used as a mechanical part or the like.
【0003】しかし、前記非酸化物セラミックス焼結体
で製造した部品をガスタービン部品のような1200℃
以上の高温で使用する部品として使用する場合には、耐
酸化性、耐食性が充分でない。特に、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
は避けられない。これは、炭化珪素焼結体の製造にはア
ルミナなどが焼結助剤として用いられているため、粒界
相が酸化又は腐食されることに起因している。However, parts manufactured from the above-mentioned non-oxide ceramics sintered compacts are used at 1200 ° C. like gas turbine parts.
When used as components used at the above high temperatures, the oxidation resistance and corrosion resistance are not sufficient. In particular, when the temperature reaches about 1500 ° C. or higher, deterioration due to the progress of oxidation is inevitable. This is because alumina or the like is used as a sintering aid in the production of a silicon carbide sintered body, so that the grain boundary phase is oxidized or corroded.
【0004】これに対し、酸化物セラミックスは耐酸化
性、耐食性に優れているが、高温での強度低下が著し
い。つまり、非酸化物セラミックスも酸化物セラミック
スも、単独では高強度及び耐熱性と高温下での耐酸化性
及び耐食性との双方を満足させることができない。[0004] On the other hand, oxide ceramics are excellent in oxidation resistance and corrosion resistance, but their strength at high temperatures is remarkably reduced. That is, non-oxide ceramics and oxide ceramics alone cannot satisfy both high strength and heat resistance, and oxidation resistance and corrosion resistance at high temperatures.
【0005】そこで、非酸化物セラミックスの表面に酸
化物セラミックス層を形成すれば、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
ことが予想される。[0005] Therefore, if an oxide ceramic layer is formed on the surface of non-oxide ceramic, it is expected that the oxidation resistance and the corrosion resistance will be improved, and that the material will be a mechanical component material that can withstand use at high temperatures.
【0006】ところが、通常、非酸化物セラミックスと
酸化物セラミックスとの接合・一体化は難しく、接合し
ようとしてもすぐに分離する。また、接合した場合であ
っても、一体化操作に加熱処理を伴うことによって、両
者の物性の差、特に熱膨張係数の違いから、冷却過程に
おいて両者に引っ張りあるいは圧縮の残留応力が生じて
亀裂の発生を招くことが多い。従って、従来の手法では
非酸化物セラミックスと酸化物層との一体化は難しい。[0006] However, it is usually difficult to join and integrate the non-oxide ceramic and the oxide ceramic, and even if they are joined, they are immediately separated. Even in the case of joining, the heat treatment accompanying the integration operation causes tensile or compressive residual stress to occur in the cooling process due to the difference in physical properties between the two, especially the difference in the coefficient of thermal expansion. Often occurs. Therefore, it is difficult to integrate the non-oxide ceramic and the oxide layer by the conventional method.
【0007】この様な残留応力の発生による問題を解消
するために、熱膨張係数が非酸化物セラミックスに近い
酸化物セラミックスを積層せることが考えられ、炭化珪
素を主成分とする非酸化物セラミックスと一般式: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)で表される希土類珪
酸化合物とをアルミナを用いて一体化することが可能で
あることが明らかになった(特開平8−240652号
公報)。このセラミックス積層体では、焼結時に界面反
応層が形成される。In order to solve such a problem caused by the generation of residual stress, it is conceivable to stack oxide ceramics having a thermal expansion coefficient close to that of non-oxide ceramics. And the general formula: RE
It is clear that a rare earth silicate compound represented by 2 SiO 5 (wherein RE is a rare earth element selected from the group consisting of Y, Yb, Er and Dy) can be integrated using alumina. (JP-A-8-240652). In this ceramic laminate, an interface reaction layer is formed during sintering.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のアルミ
ナによって一体化された希土類珪酸化合物と炭化珪素セ
ラミックスとからなる積層材料を1500℃を越える高
温に保持すると、界面反応層よりガスが発生して界面で
の剥離や希土類珪酸化合物層の膨れ等の問題が生じる。
従って、界面反応層の耐熱温度が積層体全体の耐熱温度
を決定することになる。界面反応層の耐熱温度は、その
希土類元素の種類によって異なるので、積層体の耐熱温
度を向上させるには界面反応層の耐熱温度の高くなるよ
うに希土類を選択すれば良いことになる。However, when the above-described laminated material composed of a rare earth silicate compound and silicon carbide ceramics integrated by alumina is maintained at a high temperature exceeding 1500 ° C., gas is generated from the interface reaction layer. Problems such as separation at the interface and swelling of the rare earth silicate compound layer occur.
Therefore, the heat resistant temperature of the interface reaction layer determines the heat resistant temperature of the entire laminate. Since the heat resistant temperature of the interface reaction layer varies depending on the kind of the rare earth element, the rare earth element may be selected so as to increase the heat resistant temperature of the interface reaction layer in order to improve the heat resistant temperature of the laminate.
【0009】ところが、希土類元素の種類によって希土
類珪酸化合物の熱膨張係数も異なり、希土類元素による
希土類珪酸化合物の熱膨張係数の変化と炭化珪素セラミ
ックスに形成される界面反応層の耐熱温度の変化とは、
ほぼ同様の傾向を有することが明らかになっている。従
って、積層体の耐熱温度を高めるために耐熱温度の高い
界面反応層を形成する希土類珪酸化合物を選択すると、
希土類珪酸化合物層の熱膨張率も大きくなる。従って、
炭化珪素層と希土類珪酸化合物層との熱膨張係数の差が
大きくなり、積層体の希土類珪酸化合物層表面に引っ張
り応力が発生する。この結果、積層体全体の機械的特性
の劣化が避けられない。However, the coefficient of thermal expansion of the rare earth silicate compound varies depending on the type of the rare earth element. The change in the coefficient of thermal expansion of the rare earth silicate compound due to the rare earth element and the change in the heat resistance temperature of the interface reaction layer formed on the silicon carbide ceramics are described below. ,
It has been found that they have almost the same tendency. Therefore, when a rare earth silicate compound that forms an interface reaction layer having a high heat resistance temperature to increase the heat resistance temperature of the laminate is selected,
The coefficient of thermal expansion of the rare earth silicate compound layer also increases. Therefore,
The difference in the coefficient of thermal expansion between the silicon carbide layer and the rare earth silicate compound layer increases, and a tensile stress is generated on the surface of the rare earth silicate compound layer of the laminate. As a result, deterioration of the mechanical properties of the entire laminate is inevitable.
【0010】本発明は、このような従来技術の課題を解
決するためになされたもので、1500℃を超える高温
における強度及び靭性と耐酸化とを有する、炭化珪素を
主体とするセラミックス積層体を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 the above-mentioned problems of the prior art, and provides a ceramic laminate mainly composed of silicon carbide having strength, toughness and oxidation resistance at a high temperature exceeding 1500 ° C. It is intended to provide.
【0011】また、高温において腐食に充分対応可能な
機械部品材料を提供することを目的とするものである。Another object of the present invention is to provide a mechanical component material which can sufficiently cope with corrosion at high temperatures.
【0012】[0012]
【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、炭化珪素セラ
ミックスと接合一体化する希土類珪酸化合物層を、異な
る希土類珪酸化合物化合物で形成される2つの層で構成
することにより、耐熱温度の高い界面反応層を形成し、
且つ、希土類珪酸化合物層表面に発生する引っ張り応力
の問題も解決することができることを見出し、本発明の
積層セラミックスを実現するに至った。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present inventors have made intensive studies and as a result, formed a rare earth silicate compound layer which is bonded and integrated with silicon carbide ceramics using different rare earth silicate compound compounds. By forming the two layers to form an interface reaction layer having a high heat resistance temperature,
In addition, they have found that the problem of tensile stress generated on the surface of the rare earth silicate compound layer can be solved, and have achieved the multilayer ceramics of the present invention.
【0013】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、アルミナ層、一般式:RE
2 SiO5 又はRE2 Si2 O7 (但し、式中のRE
は、イットリウム、イッテリビウム、エルビウム及びデ
ィスプロシウムからなる群より選ばれる希土類元素を示
す)で表され互いに希土類元素が異なる2つの希土類珪
酸化合物のうちの熱膨張係数が大きい一方の希土類珪酸
化合物を含有する第2層、及び、熱膨張係数が小さい他
方の希土類珪酸化合物を含有する第3層が順次積層され
る積層体を形成し、該積層体を加熱処理することによっ
て該第1層と該第2層及び該第3層とがアルミナによっ
て接合一体化されることを要旨とする。The method for producing a laminated ceramic according to the present invention comprises:
First layer containing silicon carbide, alumina layer, general formula: RE
2 SiO 5 or RE 2 Si 2 O 7 (However, RE in the formula
Represents a rare earth element selected from the group consisting of yttrium, ytterbium, erbium and dysprosium), and contains one rare earth silicate compound having a larger coefficient of thermal expansion among two rare earth silicate compounds having different rare earth elements from each other. A second layer, and a third layer containing the other rare earth silicate compound having a small coefficient of thermal expansion are sequentially laminated to form a laminate, and the first layer and the second layer are subjected to heat treatment. The gist is that the two layers and the third layer are joined and integrated by alumina.
【0014】上記第2層に含有される当該一方の希土類
珪酸化合物の希土類元素は、イッテリビウム、エルビウ
ム及びディスプロシウムからなる群より選ばれる元素と
し、上記第3層に含有される当該他方の希土類珪酸化合
物の希土類元素はイットリウムとすることができる。The rare earth element of the one rare earth silicate compound contained in the second layer is an element selected from the group consisting of ytterbium, erbium and dysprosium, and the other rare earth element contained in the third layer is The rare earth element of the silicate compound can be yttrium.
【0015】又、上記第1層は、炭化珪素を含有する粉
末を予め成形し焼結して得られる焼結体層とし、上記第
2層及び第3層の希土類珪酸化合物は各々、希土類酸化
物と酸化珪素との混合物から加熱によって生成し、上記
加熱処理の加熱温度は1400〜1950℃とすること
ができる。The first layer is a sintered body layer obtained by previously molding and sintering a powder containing silicon carbide. The rare earth silicate compounds of the second and third layers are each composed of a rare earth oxide. It is generated by heating from a mixture of a substance and silicon oxide, and the heating temperature of the heat treatment can be 1400 to 1950 ° C.
【0016】更に、上記加熱処理の温度は1750℃以
下とすることができる。Further, the temperature of the heat treatment can be 1750 ° C. or less.
【0017】上記方法によって、アルミナが良好に第1
層と第2層とを接合し、第2層を被覆する第3層によっ
て第2層に発生する引っ張り応力が緩和されることによ
り、得られる積層セラミックスは、耐熱性、強度及び高
温での耐酸化性、耐腐食性を兼ね備えるため、高温に晒
される機械部品を製造する構造材料としての使用に耐え
る性能を備える。According to the above method, the alumina is favorably first
By joining the layer and the second layer, and the tensile stress generated in the second layer is reduced by the third layer covering the second layer, the resulting laminated ceramic has heat resistance, strength, and acid resistance at high temperatures. Since it has both chemical resistance and corrosion resistance, it has the ability to withstand use as a structural material for manufacturing mechanical parts exposed to high temperatures.
【0018】[0018]
【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、この高温での耐酸化性、耐食性を改善
するために、希土類元素の珪酸化合物:RE2 SiO5
又はRE2 Si2 O7 (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)を
積層して炭化珪素の表面を被覆する。上記希土類元素の
珪酸化合物(以下、本願においては単にシリケートと称
する)と炭化珪素とは、単に加熱処理するだけではこれ
らを一体化して積層物を得ることはできない。炭化珪素
とシリケートとを接合するために、炭化珪素層とシリケ
ート層との間にアルミナ(Al2 O3 )を介在させて加
熱処理することにより両層は良好に接合される。この
際、接合界面において、アルミナとシリケートとの反応
物による界面反応層が形成される。界面反応層の耐熱性
が確保できるようにシリケートを選択する必要がある
が、これによりシリケートと炭化珪素との熱膨張係数の
差によりシリケート層表面に引っ張り応力が発生する。
本発明では、アルミナに隣接して積層するシリケート層
(第1シリケート層)より熱膨張係数の小さい別のシリ
ケート層(第2シリケート層)を第1シリケート層の表
面側にさらに積層する。この第1シリケート層によって
第2シリケート層に圧縮応力を作用させ、第2シリケー
ト層の表面側に生じる引っ張り応力を緩和させる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Silicon carbide is a ceramic excellent in high-temperature strength. To improve oxidation resistance and corrosion resistance at this high temperature, a silicate compound of a rare earth element: RE 2 SiO 5
Or RE 2 Si 2 O 7 (RE in the formula is Y, Yb, Er
And Dy are selected from the group consisting of Dy and Dy) to cover the surface of the silicon carbide. The above-mentioned silicate compound of a rare earth element (hereinafter, simply referred to as silicate in the present application) and silicon carbide cannot be integrated by simply heating to obtain a laminate. In order to bond the silicon carbide and the silicate, heat treatment is performed with alumina (Al 2 O 3 ) interposed between the silicon carbide layer and the silicate layer, so that the two layers are well bonded. At this time, an interface reaction layer is formed at the joint interface by a reaction product of alumina and silicate. It is necessary to select a silicate so that the heat resistance of the interface reaction layer can be secured. However, a tensile stress is generated on the surface of the silicate layer due to a difference in thermal expansion coefficient between the silicate and the silicon carbide.
In the present invention, another silicate layer (second silicate layer) having a smaller coefficient of thermal expansion than the silicate layer (first silicate layer) laminated adjacent to alumina is further laminated on the surface side of the first silicate layer. The first silicate layer causes a compressive stress to act on the second silicate layer, thereby relaxing the tensile stress generated on the surface side of the second silicate layer.
【0019】上述のように構成することによって、界面
反応層の耐熱性が確保されるように第1シリケート層を
形成するシリケートを選択することができ、且つ、第2
シリケート層に生じる引っ張り応力を第1シリケート層
によって解消することができるので、耐熱性と機械特性
とを兼ね備えたセラミックス積層体が提供される。With the above configuration, the silicate forming the first silicate layer can be selected so that the heat resistance of the interface reaction layer is ensured, and the second silicate layer can be selected.
Since the tensile stress generated in the silicate layer can be eliminated by the first silicate layer, a ceramic laminate having both heat resistance and mechanical properties is provided.
【0020】以下、本発明をさらに詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
【0021】炭化珪素とシリケートとのアルミナによる
接合は、炭化珪素層とシリケート層の間にアルミナ薄層
を介在させて加熱処理することにより達成される。本発
明において積層体を得るために接合する炭化珪素層、第
1シリケート層及び第2シリケート層は成形体であるこ
とが好ましい。これらの成形体は、粉末を加圧成形して
得られる圧粉体あるいは更に焼結処理を施した焼結体の
いずれであってもよく、例えば、炭化珪素粉末、アルミ
ナ粉末、第1シリケート層を形成するシリケート(第1
シリケート)粉末及び第2シリケート層を形成するシリ
ケート(第2シリケート)粉末を層状に堆積させて同時
に加圧成形した積層圧粉体や、炭化珪素焼結体又は圧粉
体と第1及び第2シリケート層を有する焼結体又は圧粉
体との間にアルミナ粉末を挟み込んだもの等が使用でき
る。圧粉体の圧粉密度は、操作上の必要等に応じて適宜
設定することができるが、取扱の容易さ及び焼結時の緻
密化等を考慮すると、炭化珪素については、1.3〜
1.9g/cm3 程度に成形するのが好ましい。炭化珪素
及びシリケートの焼結体は、各々の圧粉体を焼結温度に
加熱することによって得られる。炭化珪素及びシリケー
トの焼結温度は、焼結助剤の有無や組成等によって変化
するが、概して、炭化珪素の焼結温度は2000℃前
後、シリケートの焼結温度は1400〜1750℃前後
である。焼結を行う雰囲気は常圧でも減圧でもよく、ホ
ットプレスや熱間等方静水圧プレス(HIP)等の加圧
焼結を行ってもよい。Bonding of silicon carbide and silicate with alumina is achieved by heat treatment with an alumina thin layer interposed between the silicon carbide layer and the silicate layer. In the present invention, it is preferable that the silicon carbide layer, the first silicate layer, and the second silicate layer that are joined to obtain a laminate are formed bodies. These compacts may be any of a compact obtained by press-molding the powder and a sintered body further subjected to a sintering process. For example, a silicon carbide powder, an alumina powder, a first silicate layer Forming silicate (first)
(Laminated silicate) powder and a silicate (second silicate) powder forming a second silicate layer in a layered form, and simultaneously press-molded a laminated green compact, a silicon carbide sintered body or a green compact, and first and second green compacts. A material in which an alumina powder is sandwiched between a sintered body having a silicate layer or a green compact or the like can be used. The compact density of the compact can be appropriately set according to operational necessity and the like. However, in consideration of easiness of handling and densification at the time of sintering, silicon carbide has a density of 1.3 to 1.3.
It is preferable to mold to about 1.9 g / cm 3 . A sintered body of silicon carbide and silicate is obtained by heating each green compact to a sintering temperature. The sintering temperature of silicon carbide and silicate varies depending on the presence or absence or composition of a sintering aid, but generally, the sintering temperature of silicon carbide is around 2000 ° C, and the sintering temperature of silicate is around 1400 to 1750 ° C. . The atmosphere for sintering may be normal pressure or reduced pressure, and pressure sintering such as hot pressing or hot isostatic pressing (HIP) may be performed.
【0022】上述したように、第1シリケートには、形
成される界面反応層の耐熱温度が高くなるようなシリケ
ートを選択し、第2シリケートには、第1シリケートよ
り熱膨張係数の小さいシリケートを選択する。希土類元
素が同じモノシリケートとジシリケートとでは、ジシリ
ケートの方が熱膨張係数が小さいが、シリケートのタイ
プが異なる場合より希土類元素が異なる方が、形成され
る界面反応層の耐熱性及びシリケートの熱膨張係数の差
異がはるかに大きいので、第1シリケート及び第2シリ
ケートの選択では希土類元素の決定が重要である。界面
反応層の耐熱温度は、希土類珪酸化合物の希土類元素が
エルビウムの場合に最も高く、次いで、イッテリビウ
ム、ディスプロシウム、イットリウムの順となる。他
方、希土類珪酸化合物の熱膨張係数は、希土類元素がイ
ットリウムの場合に最も小さく、次いで、ディスプロシ
ウム、イッテリビウム、エルビウムの順に大きくなる。
従って、第1シリケートとしてエルビウムシリケート
を、第2シリケートとしてイットリウムシリケートを用
いた場合に、最も耐熱性が高く、第2シリケート層の圧
縮応力が最大になる組合せとなる。As described above, for the first silicate, a silicate having a high heat-resistant temperature of the interface reaction layer to be formed is selected, and for the second silicate, a silicate having a smaller thermal expansion coefficient than the first silicate is used. select. In the case of monosilicate and disilicate having the same rare earth element, the disilicate has a smaller coefficient of thermal expansion, but the different rare earth element has a higher heat resistance of the interfacial reaction layer and a thermal expansion of the silicate than in the case of different silicate types. Since the difference in the coefficients is much larger, the determination of the rare earth element is important in selecting the first silicate and the second silicate. The heat resistance temperature of the interface reaction layer is highest when the rare earth element of the rare earth silicate compound is erbium, followed by ytterbium, dysprosium, and yttrium. On the other hand, the coefficient of thermal expansion of the rare earth silicate compound is smallest when the rare earth element is yttrium, and then increases in the order of dysprosium, ytterbium, and erbium.
Therefore, when erbium silicate is used as the first silicate and yttrium silicate is used as the second silicate, the combination has the highest heat resistance and maximizes the compressive stress of the second silicate layer.
【0023】第1及び第2シリケートに関して、シリケ
ートは、希土類酸化物と二酸化珪素(SiO2 )との混
合物を加熱して希土類酸化物と酸化珪素とを反応させる
ことによっても生成可能であるので、上述においてシリ
ケート圧粉体に代えて、希土類酸化物粉末:RE2 O3
(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)と二酸化珪素粉末との混
合圧粉体を用いてもよい。混合圧粉体をシリケートの焼
結温度に加熱することによって、シリケートが生成する
と同時に焼結が進行する。希土類酸化物と二酸化珪素と
の混合比(モル比)が1:1ではRE2 SiO5 タイプ
のシリケート(モノシリケートと称する)が生成し、
1:2の場合にはRE2 Si2 O7 タイプのシリケート
(ジシリケートと称する)が生成するので、生成しよう
とするシリケートに応じて混合比を適宜調節すればよ
い。モノシリケートは、ジシリケートより緻密な層を形
成し易いので酸化に対してより高い耐性を有する。この
ようなことから、第1シリケートとして耐酸化性の高い
モノシリケートタイプを、第2シリケートとして熱膨張
係数が小さいジシリケートタイプを用いることも1つの
有効な形態である。Regarding the first and second silicates, silicates can also be formed by heating a mixture of a rare earth oxide and silicon dioxide (SiO 2 ) to react the rare earth oxide with silicon oxide. In the above, in place of the silicate green compact, rare earth oxide powder: RE 2 O 3
(Wherein RE in the formula represents a rare earth element selected from the group consisting of Y, Yb, Er and Dy), and a mixed green compact of silicon dioxide powder may be used. By heating the mixed green compact to the silicate sintering temperature, silicate is generated and sintering proceeds at the same time. When the mixing ratio (molar ratio) of the rare earth oxide and silicon dioxide is 1: 1, RE 2 SiO 5 type silicate (referred to as monosilicate) is generated,
In the case of 1: 2, RE 2 Si 2 O 7 type silicate (referred to as disilicate) is generated, so that the mixing ratio may be appropriately adjusted according to the silicate to be generated. Monosilicate has higher resistance to oxidation because it is easier to form a denser layer than disilicate. For this reason, it is one effective form to use a monosilicate type having high oxidation resistance as the first silicate and a disilicate type having a small thermal expansion coefficient as the second silicate.
【0024】炭化珪素セラミックスは導電性を有するの
で、炭化珪素セラミックスをアルミナ懸濁液中に投入し
て炭化珪素セラミックスに負電圧を印加すると、電気泳
動効果によりアルミナ粒子が炭化珪素セラミックスの表
面に引き付けられ、アルミナ薄層が形成される。従っ
て、この様な方法でアルミナ薄層を形成した炭化珪素セ
ラミックスに第1シリケート/第2シリケート積層圧粉
体を接触させて加熱処理を行えば、シリケート層と炭化
珪素層とがアルミナにより接合された積層セラミックス
が得られる。電気泳動効果によるアルミナ層の形成は、
厚さが数百μm以下の薄いアルミナ層を形成するのに適
しており、電圧の印加時間の調節によって形成するアル
ミナ層の厚さを容易に制御できる。又、接合界面が曲面
の場合にも均一なアルミナ層を形成することができる。
あるいは、ディッピング法、ゾル−ゲル法、CVD法等
を用いて析出・堆積させる積層方法やシート形成による
積層方法などの積層方法から適宜選択・応用して適用し
ても良い。Since the silicon carbide ceramic has conductivity, when the silicon carbide ceramic is put into an alumina suspension and a negative voltage is applied to the silicon carbide ceramic, the alumina particles are attracted to the surface of the silicon carbide ceramic by an electrophoretic effect. And an alumina thin layer is formed. Therefore, if the first silicate / second silicate stacked green compact is brought into contact with the silicon carbide ceramic having the alumina thin layer formed by such a method and the heat treatment is performed, the silicate layer and the silicon carbide layer are joined by alumina. The resulting laminated ceramic is obtained. The formation of the alumina layer by the electrophoresis effect
It is suitable for forming a thin alumina layer having a thickness of several hundred μm or less, and the thickness of the formed alumina layer can be easily controlled by adjusting the voltage application time. Further, even when the bonding interface is a curved surface, a uniform alumina layer can be formed.
Alternatively, it may be applied by appropriately selecting and applying from a lamination method such as a lamination method of depositing and depositing using a dipping method, a sol-gel method, a CVD method or the like, or a lamination method by sheet formation.
【0025】第1シリケート層及び第2シリケート層の
厚さは、一体化した積層セラミックスにおける第1シリ
ケート層と第2シリケート層との間で作用する応力バラ
ンスを考慮して決定すればよい。好ましくは、層自体の
強度の確保等のために10μm程度以上、過度に厚い層
は層内の部分的応力差が生じ易いことを考慮して500
μm程度以下とする。The thicknesses of the first silicate layer and the second silicate layer may be determined in consideration of the balance of the stress acting between the first silicate layer and the second silicate layer in the integrated laminated ceramic. Preferably, in order to ensure the strength of the layer itself, an excessively thick layer having a thickness of about 10 μm or more takes into account that a partial stress difference in the layer is likely to occur.
It is about μm or less.
【0026】上述に従って、炭化珪素層、第1シリケー
ト(又は第1シリケートを生成する希土類酸化物と酸化
珪素との混合物)層及び第2シリケート(又は第2シリ
ケートを生成する希土類酸化物と酸化珪素との混合物)
層を、炭化珪素層と第1シリケート層の間にアルミナが
介在するように積層して加熱処理することによって、全
体が一体化し、内側の第1シリケート層と表面側の第2
シリケート層とに被覆された炭化珪素セラミックス積層
体が得られる。介在するアルミナは、加熱によって一部
は炭化珪素及びシリケートと反応もしくは固溶し、炭化
珪素層及びシリケート層に対して接着剤のように作用し
て炭化珪素層とシリケート層とを接合する。この際、ア
ルミナとシリケートとにより界面反応層が形成される。
使用するアルミナの量が過剰であると、加熱処理後の積
層体に厚いアルミナ層が形成され、シリケートや炭化珪
素とアルミナとの熱膨張係数の相違によってアルミナ層
において亀裂が生じ、破壊が起こり易くなる。従って、
加熱処理後の積層セラミックスに150μmより厚いア
ルミナ層が形成されないように、好ましくは100μm
以下となるように、使用するアルミナの量を調節するこ
とが望ましい。実践的には、界面について0.06g/
cm2 以下の割合で積層すると好適である。As described above, the silicon carbide layer, the first silicate (or a mixture of a rare earth oxide and silicon oxide that forms the first silicate) layer and the second silicate (or the rare earth oxide and silicon oxide that form the second silicate) Mixture with)
The layers are laminated and heat-treated so that alumina is interposed between the silicon carbide layer and the first silicate layer, whereby the whole is integrated, and the first silicate layer on the inner side and the second silicate layer on the surface side are integrated.
A silicon carbide ceramic laminate covered with the silicate layer is obtained. A part of the interposed alumina reacts or forms a solid solution with the silicon carbide and the silicate by heating, acts as an adhesive on the silicon carbide layer and the silicate layer, and joins the silicon carbide layer and the silicate layer. At this time, an interface reaction layer is formed by the alumina and the silicate.
If the amount of alumina used is excessive, a thick alumina layer is formed on the laminate after the heat treatment, and a crack is generated in the alumina layer due to a difference in a thermal expansion coefficient between silicate or silicon carbide and alumina, so that the alumina layer is easily broken. Become. Therefore,
In order to prevent an alumina layer thicker than 150 μm from being formed on the laminated ceramic after the heat treatment,
It is desirable to adjust the amount of alumina used so that: In practice, 0.06 g /
It is preferable that the layers are laminated at a ratio of not more than cm 2 .
【0027】炭化珪素層とシリケート層との接合は、炭
化珪素焼結体とシリケート焼結体とを接合する場合に
は、約1400℃又はそれ以上の温度、好ましくは約1
550〜1750℃での加熱処理によって達成される。
他方、接合する炭化珪素及びシリケートが圧粉体である
場合には、加熱処理中に同時に圧粉体の焼結も成される
ように加熱処理の温度を設定する必要がある。従って、
接合のための加熱処理に適する温度は、接合する両層の
如何によって変わる。炭化珪素が圧粉体の場合、炭化珪
素はシリケートに比べて融点が高いので、1950℃以
下、例えば約1750〜1850℃程度の低い温度での
加熱処理を可能とするためには、炭化珪素が低温で焼結
可能となるような条件の設定や焼結助剤の使用が必要と
なる。この点で、接合する炭化珪素が予め焼結された焼
結体であることが有利であり、第1シリケート層及び第
2シリケート層を積層した積層圧粉体と、表面にアルミ
ナ粉末を積層した炭化珪素焼結体とを接触させて加熱す
る形態が実用上簡易である。この形態では、1400〜
1750℃程度で0.5〜2時間程度加熱することによ
り容易に接合・一体化した積層セラミックスを得られる
ので実用的である。The bonding between the silicon carbide layer and the silicate layer is performed at a temperature of about 1400 ° C. or higher, preferably about 1 ° C., when bonding the silicon carbide sintered body and the silicate sintered body.
This is achieved by a heat treatment at 550 to 1750 ° C.
On the other hand, when the silicon carbide and the silicate to be joined are green compacts, it is necessary to set the temperature of the heat treatment so that the green compact is simultaneously sintered during the heat treatment. Therefore,
The temperature suitable for the heat treatment for bonding varies depending on whether both layers are bonded. When silicon carbide is a green compact, silicon carbide has a higher melting point than silicate. Therefore, in order to enable heat treatment at a low temperature of 1950 ° C. or less, for example, about 1750 to 1850 ° C., silicon carbide is used. It is necessary to set conditions that allow sintering at a low temperature and to use a sintering aid. In this regard, it is advantageous that the silicon carbide to be joined is a sintered body pre-sintered, and a laminated green compact in which the first silicate layer and the second silicate layer are laminated, and an alumina powder laminated in the surface. The form in which the silicon carbide sintered body is brought into contact with and heated is practically simple. In this mode, 1400
By heating at about 1750 ° C. for about 0.5 to 2 hours, a laminated ceramics which is easily joined and integrated can be easily obtained, which is practical.
【0028】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、炭化珪素及びシリケートを各
々主成分とする層が互いに良好に接合される。例えば、
約10容積%以下のアルミナ等を焼結助剤として添加す
ることができる。又、炭化珪素層については、ウィスカ
ー、長繊維等の繊維強化材や球状、板状あるいはフレー
ク状の粒材を複合材として用いて、本発明の方法によ
り、好適な積層セラミックスが得られる。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 layer containing silicon carbide and silicate as main components, respectively, can be used. Good bonding to each other. For example,
About 10% by volume or less of alumina or the like can be added as a sintering aid. For the silicon carbide layer, a suitable laminated ceramic can be obtained by the method of the present invention using a fiber reinforced material such as whisker or long fiber or a spherical, plate-like or flake-like particle material as a composite material.
【0029】上述に従って積層セラミックスを製造する
製造方法の一形態を以下に示す。One embodiment of a manufacturing method for manufacturing a laminated ceramic according to the above will be described below.
【0030】まず、炭化珪素成形体を焼結して得た炭化
珪素セラミックス表面に、アルミナを電気泳動法によっ
て1〜50μmの厚さに積層する。アルミナの厚さは電
極間距離、電圧及び通電時間を調整することによって制
御する。First, alumina is laminated by electrophoresis to a thickness of 1 to 50 μm on the surface of a silicon carbide ceramic obtained by sintering a silicon carbide compact. The thickness of the alumina is controlled by adjusting the distance between the electrodes, the voltage, and the energizing time.
【0031】次に、希土類酸化物と二酸化珪素とを第1
シリケートが生成する比率となるようにひょう量し、n
−ブタノールを分散媒として、ナイロンボールを用いた
ボールミルによって混合する。混合後、ロータリーエバ
ポレーターにより乾燥し、500μmの篩を用いて粒度
を調整して第1シリケートを生成するための第1混合粉
末を得る。同様の操作により、第2シリケートを生成す
るための第2混合粉末を得る。Next, the rare earth oxide and silicon dioxide are first
Weigh the silicate so that the silicate is produced, and n
Mixing with butanol as a dispersion medium by a ball mill using nylon balls. After mixing, the mixture is dried by a rotary evaporator, and the particle size is adjusted using a 500 μm sieve to obtain a first mixed powder for producing a first silicate. By the same operation, a second mixed powder for producing the second silicate is obtained.
【0032】金型に第1混合粉末を所定量充填し、上面
を平らにした後、第2混合粉末を更に充填して第1混合
粉末上に堆積させる。金型に充填した第1,第2混合粉
末を10〜100MPa程度の圧力で一軸加圧して成形
体を作成する。この成形体の混合粉末1と前述の炭化珪
素セラミックスのアルミナとが接するように成形体を炭
化珪素セラミックス上に載せて窒素などの不活性ガス中
に配置し、1〜20℃/分程度で昇温して1400〜1
700℃の温度で0.5〜2時間程度加熱処理すること
により炭化珪素セラミックスとシリケート積層体とが一
体化した積層セラミックスを得る。得られる積層セラミ
ックスには希土類酸化物と二酸化珪素との反応により第
1シリケート層及び第2シリケート層が形成されること
が、X線回折測定等を用いた構成層の同定によって確認
される。After filling a predetermined amount of the first mixed powder into the mold and flattening the upper surface, the second mixed powder is further filled and deposited on the first mixed powder. The first and second mixed powders filled in the mold are uniaxially pressed at a pressure of about 10 to 100 MPa to form a compact. The compact is placed on an inert gas such as nitrogen and placed on a silicon carbide ceramic so that the mixed powder 1 of the compact and the above-mentioned alumina of the silicon carbide ceramic are in contact with each other. 1400-1
Heat treatment is performed at a temperature of 700 ° C. for about 0.5 to 2 hours to obtain a laminated ceramic in which the silicon carbide ceramic and the silicate laminate are integrated. The formation of the first silicate layer and the second silicate layer by the reaction between the rare earth oxide and silicon dioxide in the obtained laminated ceramics is confirmed by identification of the constituent layers using X-ray diffraction measurement or the like.
【0033】加熱処理により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、加熱処理後の冷却は穏やかに
行うのが好ましい。The laminated ceramics joined by the heat treatment is a stable laminate with little generation of residual stress due to a difference in thermal expansion coefficient. However, in order to prevent the occurrence of cracks due to a rapid temperature change, the heat treatment is performed. The subsequent cooling is preferably performed gently.
【0034】[0034]
【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.
【0035】(実施例1)エタノール中にアルミナを分
散させてサスペンションを調製し、この中に炭化珪素セ
ラミックスと対向電極として用いる炭素板とを浸し、こ
れらの間に50Vの電圧を印加して、電気泳動により炭
化珪素セラミックス表面を約20μmの厚さのアルミナ
で被覆した。Example 1 A suspension was prepared by dispersing alumina in ethanol, silicon carbide ceramics and a carbon plate used as a counter electrode were immersed in the suspension, and a voltage of 50 V was applied between them. The surface of the silicon carbide ceramics was covered with alumina having a thickness of about 20 μm by electrophoresis.
【0036】更に、n−ブタノールを分散媒として、平
均粒径1μmの酸化エルビウム粉末1 mol%と平均粒径
0.8μmの二酸化珪素粉末1 mol%とを、ナイロンボ
ールを用いたボールミルで混合した後、ロータリーエバ
ポレータを用いて乾燥して第1混合粉末を調製した。
又、平均粒径1μmの酸化イットリウム粉末1 mol%と
平均粒径0.8μmの二酸化珪素粉末1 mol%とを用い
て、第1混合粉末の調製と同様の操作を繰り返して、第
2混合粉末を得た。Further, 1 mol% of erbium oxide powder having an average particle diameter of 1 μm and 1 mol% of silicon dioxide powder having an average particle diameter of 0.8 μm were mixed in a ball mill using nylon balls, using n-butanol as a dispersion medium. Then, it dried using the rotary evaporator and prepared the 1st mixed powder.
The same operation as the preparation of the first mixed powder was repeated using 1 mol% of yttrium oxide powder having an average particle diameter of 1 μm and 1 mol% of silicon dioxide powder having an average particle diameter of 0.8 μm to obtain a second mixed powder. I got
【0037】底面が12mm×36mmの金型に得られた第
1混合粉末を0.3g投入して上面を平らに均した後、
第2混合粉末を0.2g投入して同様に平らに充填し
た。金型内の粉末を30MPaの圧力で一軸加圧して成
形体を作成した。0.3 g of the first mixed powder obtained in a mold having a bottom surface of 12 mm × 36 mm was charged and the top surface was leveled.
Similarly, 0.2 g of the second mixed powder was charged and flatly filled. The powder in the mold was uniaxially pressed at a pressure of 30 MPa to form a molded body.
【0038】得られた成形体の第1混合粉末が前述の炭
化珪素セラミックス表面のアルミナと接触するように成
形体を炭化珪素セラミックス上に載せて、0.1MPa
のアルゴン雰囲気中で10℃/分の割合で昇温し、15
50℃の焼結温度、30MPaのプレス圧でホットプレ
ス焼結を1時間行った。これにより、セラミックス積層
体を得た。The compact was placed on the silicon carbide ceramic so that the first mixed powder of the obtained compact was in contact with the alumina on the surface of the silicon carbide ceramic, and the pressure was 0.1 MPa.
Temperature in an argon atmosphere at a rate of 10 ° C./min.
Hot press sintering was performed for 1 hour at a sintering temperature of 50 ° C. and a press pressure of 30 MPa. Thus, a ceramic laminate was obtained.
【0039】得られたセラミックス積層体を用いて、強
度、耐酸化性及び耐熱性を評価するための測定を行っ
た。強度の評価には、JIS 1601の規定に準拠し
た3点曲げ強度の測定を行った。耐酸化性の評価には、
1500℃の大気雰囲気中にセラミックス積層体を10
00時間放置した後の重量変化の測定を行った。耐熱性
については、セラミックス積層体を層に垂直な方向に切
断して切断面をヘリウム雰囲気に曝し1700℃まで昇
温した時のTG曲線の測定を行い、TG曲線から重量減
少の開始温度を定めた。測定結果を表1に示す。Using the obtained ceramic laminate, measurements for evaluating strength, oxidation resistance and heat resistance were performed. For the evaluation of the strength, a three-point bending strength was measured in accordance with the provisions of JIS 1601. For the evaluation of oxidation resistance,
10 layers of ceramic laminate in air at 1500 ° C
A change in weight after being left for 00 hours was measured. Regarding heat resistance, the ceramic laminate was cut in a direction perpendicular to the layer, the cut surface was exposed to a helium atmosphere, and the TG curve was measured when the temperature was raised to 1700 ° C. Was. Table 1 shows the measurement results.
【0040】(実施例2)第1混合粉末の調製に用いた
酸化エルビウム粉末に代えて、平均粒径1μmの酸化イ
ッテリビウム1 mol%を用いたこと以外は実施例1と同
様の操作を繰り返して積層セラミックスを作製し、強
度、耐酸化性及び耐熱性を評価するための測定を行っ
た。測定結果を表1に示す。Example 2 The same operation as in Example 1 was repeated except that 1 mol% of ytterbium oxide having an average particle size of 1 μm was used instead of the erbium oxide powder used for preparing the first mixed powder. Laminated ceramics were prepared, and measurements for evaluating strength, oxidation resistance, and heat resistance were performed. Table 1 shows the measurement results.
【0041】(実施例3)第1混合粉末の調製に用いた
酸化エルビウム粉末に代えて、平均粒径1μmの酸化デ
ィスプロシウム1 mol%を用いたこと以外は実施例1と
同様の操作を繰り返して積層セラミックスを作製し、強
度、耐酸化性及び耐熱性を評価するための測定を行っ
た。測定結果を表1に示す。Example 3 The same operation as in Example 1 was performed except that 1 mol% of dysprosium oxide having an average particle size of 1 μm was used instead of the erbium oxide powder used for preparing the first mixed powder. A multilayer ceramic was repeatedly produced, and measurements for evaluating strength, oxidation resistance, and heat resistance were performed. Table 1 shows the measurement results.
【0042】(比較例1)第1混合粉末を用いずに第2
混合粉末のみの成形体を作製したこと以外は実施例1と
同様の操作を繰り返して積層セラミックスを作製し、強
度、耐酸化性及び耐熱性を評価するための測定を行っ
た。測定結果を表1に示す。(Comparative Example 1) The second mixed powder was used without using the first mixed powder.
A laminated ceramic was produced by repeating the same operation as in Example 1 except that a molded body of only the mixed powder was produced, and measurements for evaluating strength, oxidation resistance and heat resistance were performed. Table 1 shows the measurement results.
【0043】(比較例2)第2混合粉末を用いずに第1
混合粉末のみの成形体を作製したこと以外は実施例1と
同様の操作を繰り返して積層セラミックスを作製し、強
度、耐酸化性及び耐熱性を評価するための測定を行っ
た。測定結果を表1に示す。(Comparative Example 2) The first mixed powder was used without using the second mixed powder.
A laminated ceramic was produced by repeating the same operation as in Example 1 except that a molded body of only the mixed powder was produced, and measurements for evaluating strength, oxidation resistance and heat resistance were performed. Table 1 shows the measurement results.
【0044】(比較例3)成形体の第2混合粉末が炭化
珪素セラミックス表面のアルミナと接触するように成形
体を炭化珪素セラミックス上に載せてホットプレス焼結
を行ったこと以外は実施例1と同様の操作を繰り返して
積層セラミックスを作製し、強度、耐酸化性及び耐熱性
を評価するための測定を行った。測定結果を表1に示
す。(Comparative Example 3) Example 1 was repeated except that the compact was placed on silicon carbide ceramics and subjected to hot press sintering so that the second mixed powder of the compact was in contact with alumina on the surface of silicon carbide ceramics. The same operation was repeated to produce a laminated ceramic, and measurements for evaluating strength, oxidation resistance and heat resistance were performed. Table 1 shows the measurement results.
【0045】[0045]
【表1】 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 3点曲げ強度 重量変化 重量減少開始温度 (MPa) (mg/cm2 ) (℃) −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 実施例1 520 2.5 1610 実施例2 530 0.8 1580 実施例3 500 1.2 1570 比較例1 510 3.1 1520 比較例2 390 1.3 1610 比較例3 400 2.7 1520 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−Table 1 3-point bending strength Weight change Weight loss onset temperature (MPa) (mg / mg cm < 2 >) ([deg.] C)------------------------Example 1 520 2.5 1610 Example 2 530 0. 8 1580 Example 3 500 1.2 1570 Comparative Example 1 510 3.1 1520 Comparative Example 2 390 1.3 1610 Comparative Example 3 400 2.7 1520--------------------------------------------------------------------------------------- −−−−−−−−−−−−−−−−−
【0046】実施例1の積層セラミックスの断面を顕微
鏡で観察すると、接合界面は蜜に一体化しており、図1
に模式的に示すような層構造を示していた。X線回折測
定により構成相を同定したところ、炭化珪素セラミック
ス1上に界面反応層2を介してエルビウムモノシリケー
ト層3及びイットリウムモノシリケート層4が形成され
ていることが確認された。実施例2及び3においても、
積層セラミックスは、エルビウムモノシリケート層3の
代わりにイッテリビウムモノシリケート層又はディスプ
ロシウムモノシリケート層が形成されていたこと以外は
図1と同様の構造であった。他方、比較例1の積層セラ
ミックスは、図2に示すように炭化珪素セラミックス1
上にイットリウムモノシリケート層4が形成され、比較
例2の積層セラミックスは、図3に示すように炭化珪素
セラミックス1上にエルビウムモノシリケート層3が形
成されていることが確認された。比較例3においては、
炭化珪素セラミックス1上に界面反応層5を介してイッ
トリウムモノシリケート層4及びエルビウムモノシリケ
ート層3が形成されていることが確認された。When the cross section of the laminated ceramics of Example 1 was observed with a microscope, the bonding interface was tightly integrated.
2 shows a layer structure as schematically shown in FIG. When the constituent phases were identified by X-ray diffraction measurement, it was confirmed that the erbium monosilicate layer 3 and the yttrium monosilicate layer 4 were formed on the silicon carbide ceramic 1 via the interface reaction layer 2. In Examples 2 and 3,
The laminated ceramic had the same structure as that of FIG. 1 except that an ytterbium monosilicate layer or a dysprosium monosilicate layer was formed instead of the erbium monosilicate layer 3. On the other hand, as shown in FIG.
The yttrium monosilicate layer 4 was formed thereon, and it was confirmed that the multilayer ceramic of Comparative Example 2 had the erbium monosilicate layer 3 formed on the silicon carbide ceramic 1 as shown in FIG. In Comparative Example 3,
It was confirmed that the yttrium monosilicate layer 4 and the erbium monosilicate layer 3 were formed on the silicon carbide ceramic 1 via the interface reaction layer 5.
【0047】又、表1に示すように、1500℃におけ
る重量変化は、実施例1〜3及び比較例1〜3の積層セ
ラミックスのいずれもわずかで誤差範囲内と見なすこと
ができ、1500℃における耐酸化性を有していること
が分かる。Further, as shown in Table 1, the change in weight at 1500 ° C. was slight in any of the laminated ceramics of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, and was considered to be within the error range. It turns out that it has oxidation resistance.
【0048】他方、積層セラミックスの耐熱性つまり積
層セラミックスにおける界面反応層の耐熱性は、積層セ
ラミックスの断面を不活性ガス雰囲気に曝して昇温中に
測定されるTG曲線を用いて評価することができる。詳
細には、加熱によって界面反応層からガスが発生するこ
とによる重量減少が昇温過程のTG曲線に表れるので、
TG曲線から決定される重量減少の開始温度によって界
面反応層の耐熱性を評価することができる。On the other hand, the heat resistance of the laminated ceramics, that is, the heat resistance of the interface reaction layer in the laminated ceramics, can be evaluated using a TG curve measured during a temperature rise by exposing a cross section of the laminated ceramics to an inert gas atmosphere. it can. Specifically, the weight loss due to the generation of gas from the interface reaction layer by heating appears in the TG curve during the temperature rise process.
The heat resistance of the interface reaction layer can be evaluated based on the onset temperature of the weight loss determined from the TG curve.
【0049】表1から明らかなように、本発明に係る第
1シリケート層及び第2シリケート層を有する実施例1
〜3の積層セラミックスは、いずれも重量減少開始温度
が高く耐熱性を有し、3点曲げ強度も500MPaを越
えている。これに対し、第1シリケート層の無い比較例
1では、第2シリケートによる界面反応層の耐熱性が低
いために重量減少開始温度が低い。第2シリケート層の
無い比較例2では、第1シリケート層に生じる引っ張り
応力が緩和されないために3点曲げ強度が著しく低い。
更に、第1シリケート層と第2シリケート層とが逆に配
置されている比較例3では、第2シリケートによる界面
反応層の耐熱性の低さ、及び、第1シリケート層に生じ
る引っ張り応力が緩和されない欠点の両方が測定結果に
現れている。As is clear from Table 1, Example 1 having the first silicate layer and the second silicate layer according to the present invention.
Each of the laminated ceramics of Nos. 1 to 3 has a high weight loss starting temperature, high heat resistance, and a three-point bending strength exceeding 500 MPa. On the other hand, in Comparative Example 1 having no first silicate layer, the temperature at which weight loss starts was low because the heat resistance of the interface reaction layer made of the second silicate was low. In Comparative Example 2 having no second silicate layer, the three-point bending strength is extremely low because the tensile stress generated in the first silicate layer is not reduced.
Further, in Comparative Example 3 in which the first silicate layer and the second silicate layer are arranged in reverse, the heat resistance of the interface reaction layer due to the second silicate is low, and the tensile stress generated in the first silicate layer is reduced. Both unacceptable drawbacks appear in the measurement results.
【0050】[0050]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の積層セラ
ミックスの製造方法は、耐熱性、強度及び高温における
耐酸化性に優れた積層セラミックスが得られるものであ
り、その工業的価値は極めて大である。また、本発明の
製造方法によって得られる積層セラミックスは、その優
れた耐熱性及び強度により、高温下で使用される機械部
品用材料として適しており、高品質の機械部品の供給が
可能となる。As described above, the method for producing a laminated ceramic according to the present invention can provide a laminated ceramic having excellent heat resistance, strength and oxidation resistance at high temperatures, and its industrial value is extremely large. It is. Moreover, the laminated ceramics obtained by the production method of the present invention is suitable as a material for mechanical parts used at high temperatures due to its excellent heat resistance and strength, and can supply high quality mechanical parts.
【図1】本発明に係る積層セラミックス(実施例1)の
断面の顕微鏡観察によって得られる層構造を概略的に示
す模式図。FIG. 1 is a schematic view schematically showing a layer structure obtained by microscopic observation of a cross section of a laminated ceramic (Example 1) according to the present invention.
【図2】比較例1の積層セラミックスの断面の顕微鏡観
察によって得られる層構造を概略的に示す模式図。FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing a layer structure obtained by microscopic observation of a cross section of the laminated ceramic of Comparative Example 1.
【図3】比較例2の積層セラミックスの断面の顕微鏡観
察によって得られる層構造を概略的に示す模式図。FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing a layer structure obtained by microscopic observation of a cross section of the laminated ceramic of Comparative Example 2.
【図4】比較例3の積層セラミックスの断面の顕微鏡観
察によって得られる層構造を概略的に示す模式図。FIG. 4 is a schematic diagram schematically showing a layer structure obtained by microscopic observation of a cross section of the multilayer ceramic of Comparative Example 3.
1 炭化珪素セラミックス 2,5 界面反応層 3 エルビウムモノシリケート層 4 イットリウムモノシリケート層 Reference Signs List 1 silicon carbide ceramics 2, 5 interface reaction layer 3 erbium monosilicate layer 4 yttrium monosilicate layer
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−87364(JP,A) 特開 昭58−125667(JP,A) 特開 平2−296770(JP,A) 特開 平7−277861(JP,A) 特開 平10−87386(JP,A) 特開 平11−12050(JP,A) 特開 平11−139891(JP,A) 特開 平11−139883(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 37/00 B32B 18/00 C04B 41/89 Continuation of the front page (56) References JP-A-10-87364 (JP, A) JP-A-58-125667 (JP, A) JP-A-2-296770 (JP, A) JP-A-7-277861 (JP, A) JP-A-10-87386 (JP, A) JP-A-11-12050 (JP, A) JP-A-11-139891 (JP, A) JP-A-11-139883 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C04B 37/00 B32B 18/00 C04B 41/89
Claims (3)
層、一般式:RE2SiO5 又はRE2 Si2 O7
(但し、式中のREは、イッテリビウム、エルビウム及
びディスプロシウム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2
層、及び、一般式:Y 2 SiO 5 又はY 2 Si 2 O
7 で表されるイットリウム珪酸化合物を含有する第3
層が順次積層される積層体を形成し、該積層体を加熱処
理することによって該第1層と該第2層及び該第3層と
がアルミナによって接合一体化されることを特徴とする
積層セラミックスの製造方法。1. A first layer containing silicon carbide, an alumina layer, a general formula: RE 2 SiO 5 or RE 2 Si 2 O 7.
(However, RE in formulas, ytterbium, erbium and dysprosium shows a rare earth element selected from the group consisting um) second containing a rare earth silicate compound you express in
Layer and general formula: Y 2 SiO 5 or Y 2 Si 2 O
No. 3 containing the yttrium silicate compound represented by 7
Forming a laminate in which layers are sequentially laminated, and subjecting the laminate to heat treatment so that the first layer, the second layer, and the third layer are joined and integrated with alumina. Manufacturing method of ceramics.
を予め成形し焼結して得られる焼結体層であり、前記第
2層及び第3層の希土類珪酸化合物は各々、希土類酸化
物と二酸化珪素との混合物から加熱によって生成し、前
記加熱処理の加熱温度は1400〜1950℃である請
求項1に記載の製造方法。2. The first layer is a sintered body layer obtained by previously molding and sintering a powder containing silicon carbide, and the rare earth silicate compounds of the second layer and the third layer are each a rare earth silicate compound. oxide and produced by heating a mixture of silicon dioxide, the production method according to claim 1 heating temperature of the heat treatment is 1,400 to 1,950 ° C..
ある請求項1又は2に記載の製造方法。3. A process according to claim 1 or 2 temperature is 1750 ° C. or less of the heat treatment.
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