JPH02192471A - 窒化ケイ素系セラミックスの焼結接合用接着剤および接合方法 - Google Patents
窒化ケイ素系セラミックスの焼結接合用接着剤および接合方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
および接合方法に関するものである。本発明は長尺物を
中心としたセラミックスの管、棒。
造するに際しては、高価で困難な方法である切削、成形
加工を避け、接合法が有効であり、使用されている。従
来の技術は、セラミックス被接合体の接合面をメタライ
ズするか、あるいはメタライズなしに金属蝋剤(インサ
ート)−を用いる方法(例えば特開昭58−12057
8号公報、特開昭62−263044号公報)と、酸化
物基のガラス生成セラミックスを接着剤として用いる方
法とがある。本発明は後者に属するが、従来の技術とし
て次の特許文献記載の方法がある。
系ガラスを接着剤として用い、1400℃で加熱するこ
とによって窒化ケイ素接合部材を得る方法。この方法で
は液相が生成し、被接合体を濡らすことを特徴とする接
合方法であり、冷却後はガラス質の継手が形成される(
特開昭47−34410号公報))。
ーディエライト、β−スボンデュメン。
接着剤粉末を塊状に成形したのち被接合体に適用し12
00℃の加熱処理を施す方法(特開昭55−94975
号公報)。
する方法。この方法は接合部を構成する接着剤中にSi
Cあるいは窒化ケイ素が含まれることを特徴とする特開
昭58−91086号公報]。
を窒化ケイ素系セラミックスの接合剤として用いる接合
方法。この方法は20〜100nの接合部厚さを有する
ことを特徴とする特開昭62−148380号公報)。
を有する。まず■においては接着剤として微細なガラス
粉末を予備成形することが必要であり、費用もかさむ。
留応力を導入して接合強度を低下しがちである。■、■
は低熱膨張係数材料の混合あるいは二層の接着剤付着に
よってこれらの問題を克服しようとしているが、十分に
高い接合強度を達成するに到っていない。■はMgO−
AJ、0.−5iOz系粉末を使用しており、この系の
共晶温度が低いため接合は容易であるが、逆に継手の耐
熱性を低下させる傾向がある。
ラミックスを接合する際に、その接合強度を高め、且つ
接合部分の耐熱性を高めることのできる接着剤および接
合方法を提供することにある。
〜28%からなる粉末と、平均粒径1.01以下の窒化
ケイ素粉末を28〜70%配合してなる窒化ケイ素系セ
ラミックスの焼結接合用接着剤である。
焼結接合用接着剤を溶剤と混合してスラリーとし、窒化
ケイ素系セラミックスの被接着表面に15−以下の厚み
に塗布し、窒素雰囲気中で1500〜1700℃に加熱
処理することを特徴とする窒化ケイ素系セラミックスの
焼結接合方法である。
0−N系の挙動を研究することによって完成されたもの
である。ここで、MはYが最も好ましいが、LiI B
e、 Mgl Ca、 Sc+ Zr+ Ceの一種あ
るいは二種以上の組み合わせでもよい。第1図にY −
3iA7−0−N系の1750℃での挙動図を示す。本
系がNを含むのは、接合操作を窒素雰囲気中で行うため
である。
おいて多角柱状の立体中に存在する。
常の状態図におけるような原子あるいは重量パーセント
を用いることはできない。当量組成あるいは当量パーセ
ント(elo)を用いると、このような挙動図は理解し
やすい。当量組成の値は、化合物中の各々の元素の原子
数(あるいは原子パーセント値)と、それらのそれぞれ
のイオン価を掛は合わせて得られ、当量陽イオンと当量
陰イオンのそれぞれの総和は等しくなければならない。
+3c = 2d + 3eが成立する。当量パーセン
トによる化合物の組成は、それから陽イオンと陰イオン
当量組成をそれぞれ別々に百分率に変換することによっ
て求まる。第2表に実際の例に即した各々の計算例を示
す。
接着剤を用いて焼結する場合の酸素と窒素の比は、50
〜80e10Nの範囲であるのが好ましい。そしてそれ
ぞれの切断面における接着剤組成範囲は第2図(a)お
よび℃)にそれぞれ斜線で示される領域である。それぞ
れの限界点(A−H)の当量パーセントおよびそれを基
に換算して得られる各化合物の重量パーセントを第3表
に示す。このことから、接着剤組成範囲を重量パーセン
トで示すと、5iJ4: 27.5〜70.2%、Y、
0. : 13.7〜55.8%、 NtOs : 4
.2〜41.4%、 Stow : 0.7〜27.7
%である。平均粒径1.0μm以下の窒化ケイ素粉末を
混合するのは、接合焼結時にガラス相が溶融後の冷却過
程で本接着層におけるガラス相の一部を結晶化する際の
核とするためである。多くの実験結果によれば、窒化ケ
イ素粉末は平均粒径が1.0−以下であることが必要で
あり、添加量は28〜70%が適当である。
製する。接着剤粉末混合物は例えばn −ヘキサン中で
24時間ボールミル混練し、乾燥して得たケーキ状のも
のを粉砕することによって得る。溶剤はエタノールを使
用するが、この際のエタノールの使用はバインダーや溶
媒を除去するための特別な乾燥を必要とせず直接被接合
部材表面への適用を可能にするなどの利点を有している
。
に粘度を調整するが4:lから5.5:1の重量比が望
ましい。
ある。スラリー状にした接着剤粉末はエアーコンプレッ
サーに連結されたスプレーガンなどによって被接合部材
表面に塗布する。そしてこの際の塗布の厚さは15n以
下にする。多くの実験結果によれば、塗布の厚さは15
−以下にすると、接合焼結後の厚みは6−以下となり、
接合強度が高く、耐熱性の高い接合継手が得られた。
の加圧力下で接合を行う。
ス質マトリックス中に針状のβ−サイアロン結晶(窒化
ケイ素に酸素およびアルミニウムが固溶した結晶)が相
互噛み合い(インターロッキング)状態で混在する組織
が得られる。このような継手構造(含微構造)は従来の
特許文献あるいは技術で示されたようなより厚い接合部
において、組成上の濃度勾配からもたらされる熱膨張係
数ミスマツチを避けるために好適である。
ために用いた接着剤組成のいくつかの例を示している。
度および時間などの種々のプロセス因子を変えた場合に
接合強度に及ぼすそれらの影響を示している。
合部が形成され、その組成は母材と類似しているので、
接合強度が高く、耐熱度の高い接合体が得られる。
動図で、多角柱状の立体としての接着剤の組成範囲を示
す。 第2図(a)、 (b)はY −5t−Aj−0−N系
挙動図の50e10N及び80e10N切断面図で、そ
れぞれの接着剤組成範囲をA−B−C−D−EおよびF
−G−Hで囲まれた斜線を引いた領域として示す(17
50℃)。 III図 橿瑞IIa人範囲
Claims (2)
- (1)重量%で、Y_2O_3:13〜56%、Al_
2O_3:4〜42%、SiO_2:0.7〜28%か
らなる粉末と、平均粒径1.0μm以下の窒化ケイ素粉
末を28〜70%配合してなる窒化ケイ素系セラミック
スの焼結接合用接着剤。 - (2)請求項1記載の窒化ケイ素系セラミックスの焼結
接合用接着剤を溶剤と混合してスラリーとし、窒化ケイ
素系セラミックスの被接着表面に15μm以下の厚みに
塗布し、窒素雰囲気中で1500〜1700℃に加熱処
理することを特徴とする窒化ケイ素系セラミックスの焼
結接合方法。
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