JP3687161B2 - セラミックス構造体の接合方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明法はセラミックス構造体の接合方法に関し、更に詳しくはアルミニウム材を介して簡易な手法でセラミックス構造体を接合させる事に特徴を有するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、セラミックス構造体としてのセラミックス部材同士の結合や、セラミックス部材に他の形態の材質を接合させる場合には、各種ろう材を介して接合していた。例えば特開昭５８−７４５４４号公報「接合構体とその製造方法」においては、１対の被接合部材を表面がガラスで被覆された金属ろう材を介して重合して加熱することにより金属のほかガラスやセラミックスをも接合できることを開示している。
【０００３】
更に、特開昭６１−２８６０５９号公報「アルミニウム合金とアルミナセラミックスとの接合方法」においては、アルミナセラミックス上にＭｏ等の金属層を形成し、その上にＡｌ金属層単層を形成した後ブレージング処理を行なって一体化する方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように従来の金属ろう材は単一組成だけでは接合強度が弱いため、これら金属の周囲をガラス質で覆ったり、他の金属層の作用と合わせたりして接合強度を高めることに工夫を凝らしていた。従ってコスト高となる欠点があった。
【０００５】
本発明の目的は、単一の金属材を特定条件下で加圧接合することによって二種類の構造体を接合し得る新規な接合方法を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は斯かる課題を解決するために鋭意研究したところ、アルミニウム材の溶解域を利用することによって簡易な手法で接合が可能であることを見出し本発明方法を提供することができた。
【０００７】
即ち、本発明はセラミックス構造体の接合方法であり、セラミックス構造体の接合すべき面を６６０℃以上に加熱せしめる第一工程と、次いで加熱された接合すべき面にアルミニウム材を接触させて、該アルミニウム材の接触面を一部溶解すると共に、さらに該アルミニウム材表面を一部溶解した後、この面に他のセラミックス構造体を接触させて６６０〜７００℃の範囲で加圧し、溶解したアルミニウムに発生する酸化膜を破って接合させる第二工程とから成ることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において使用するセラミックス構造体としては、アルミナ製円柱材や、ＡｌＮ製角柱材等どんな形状の構造体でもよいが、構造体の接着面を６６０℃以上に加熱することから、この温度以上に耐える素材であれば上記以外の構造体でも構わない。
【０００９】
上記構造体表面を６６０℃以上の温度に加熱するのは、接合する金属板としてのアルミニウム材の接触面を溶解させるためであり、これはアルミニウムの融点が６６０℃であることによる（第一工程）。
【００１０】
加熱されたセラミックス構造体へのアルミニウム材の接触は、セラミックス構造体が加熱炉から出たら直ぐに行なうが、これはセラミックス構造体表面の温度の低下を防止しながら接触させるためである。
【００１１】
次いで、該セラミックス構造体表面にアルミニウム板を接触させたまま、再び加熱炉に装入して６８０℃でアルミニウム板の表面を一部溶解させる。
【００１２】
この温度制御は６６０℃〜７００℃の範囲が好ましい。これは６６０℃以下では、アルミニウム板が融解せず７００℃以上にすると融解速度が進み、後の加圧接合操作が難しくなることによる。
【００１３】
次いで、もう一方の被セラミックス構造体を、上記アルミニウム板表面に接触させて、２ｇ／ｍｍ2 以上の加圧をかけて接合するが、この場合、溶解したアルミニウムは空気酸化により酸化膜を発生するため、圧力をかけてこの酸化膜を破って純アルミニウムの部分で接触させるようにする（第二工程）。
【００１４】
また、他の実施例においては複数の被セラミックス構造体を６６０℃以上に加熱した後、アルミニウム板を介在し、加圧接合することによっても、上記同様に接合体を得ることができる。この場合、構造体接合に要する圧力は、通常のプレスにて２ｇ／ｍｍ2 以上の加圧でよいが、好ましい接合体を得るために本実施例では１０ｇ／ｍｍ2 の圧力をかけた。
【００１５】
この他、上記セラミックス構造体表面を６６０℃以上に加熱する手段としては、上記のように加熱炉を用いる他、固定したセラミックス構造体表面を移動可能なバーナー等を用いて加熱することによっても接合可能である。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例を参照して本発明方法を詳細に説明するが、本発明方法の範囲はこれらに限定されるものではない。
【００１７】
（実施例１）被セラミックス構造体として直径５０ｍｍのＡｌＮ製円柱体構造体１（直径５０ｍｍ×長さ１００ｍｍ）を型枠に保持して加熱炉中にて８５０℃の一定温度に３０分間保持したものに、３０ｍｍ×４０ｍｍ×厚さ１ｍｍのアルミニウム板２を接触させた。
【００１８】
次いで、再びＡｌＮ製円柱体構造体１を型枠に保持したまま加熱炉を３分程で通過させ、アルミニウム板表面を溶解した後、炉外にてもう一方の被セラミックス構造体であるアルミナ製円柱体構造体３（直径５０ｍｍ×長さ３０ｍｍ）を接触させ、通常のプレスにて１０ｇ／ｍｍ2 の圧力をかけてアルミニウム材表面の酸化膜を破り、両セラミックス構造体１，３を接合した。
【００１９】
（実施例２）図２に示すように、被セラミックス構造体として７０ｍｍ角のアルミナ製角形体構造体４と、直径４０ｍｍ×長さ６０ｍｍのアルミナ製円柱体構造体３とを夫々型枠（図示せず）に保持して加熱炉中にて８５０℃の一定温度で３０分間保持した（第一工程）。
【００２０】
次いで、加熱されたアルミナ製角形体構造体４の一面に６０×６０×厚さ４０ｍｍのアルミニウム板２を接触させた後、図３に示すように直ぐにアルミナ製円柱体構造体３を上記アルミニウム板表面に載置し、１０ｇ／ｍｍ2 の圧力をかけて加熱接合させた（第二工程）。
【００２１】
この圧力により、アルミニウム板の純粋部分が溶解して上記セラミックス構造体同士を接合できた。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は上述のように簡易な手法による接合方法であるが、接合後の強度も従来のろう材を用いた場合と同等であり、従来方法に比較すると生産コストダウンに大幅に寄与し得る効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す概略図である。
【図２】本発明方法の説明図である。
【図３】本発明方法の説明図である。
【符号の説明】
１ ＡｌＮ製円柱体構造体
２ アルミニウム板
３ アルミナ製円柱体構造体
４ アルミナ製角形体構造体
Claims (3)
- セラミックス構造体の接合すべき面を６６０℃以上に加熱せしめる第一工程と、次いで加熱された接合すべき面にアルミニウム材を接触させて、該アルミニウム材の接触面を一部溶解すると共に、さらに該アルミニウム材表面を一部溶解した後、この面に他のセラミックス構造体を接触させて６６０〜７００℃の範囲で加圧し、溶解したアルミニウムに発生する酸化膜を破って接合させる第二工程とから成ることを特徴とするセラミックス構造体の接合方法。
- 上記接合は２ｇ／ｍｍ2 以上の圧力をかけることを特徴とする請求項１記載のセラミックス構造体の接合方法。
- 上記接合は２ｇ／ｍｍ2 以上１０ｇ／ｍｍ2 以下の圧力をかけることを特徴とする請求項１記載のセラミックス構造体の接合方法。
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|---|---|---|---|
| JP32520295A JP3687161B2 (ja) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | セラミックス構造体の接合方法 |
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