JPH0233669B2 - SERAMITSUKUSEMENTOOYOBIFUKUGOSERAMITSUKUZAIRYOOSEIZOSURUHOHO - Google Patents

SERAMITSUKUSEMENTOOYOBIFUKUGOSERAMITSUKUZAIRYOOSEIZOSURUHOHO

Info

Publication number
JPH0233669B2
JPH0233669B2 JP615282A JP615282A JPH0233669B2 JP H0233669 B2 JPH0233669 B2 JP H0233669B2 JP 615282 A JP615282 A JP 615282A JP 615282 A JP615282 A JP 615282A JP H0233669 B2 JPH0233669 B2 JP H0233669B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal
carbide
components
silicon carbide
sintering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP615282A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS58130173A (en
Inventor
Nairusu Heirei Roorensu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stemcor Corp
Original Assignee
Stemcor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stemcor Corp filed Critical Stemcor Corp
Priority to JP615282A priority Critical patent/JPH0233669B2/en
Publication of JPS58130173A publication Critical patent/JPS58130173A/en
Publication of JPH0233669B2 publication Critical patent/JPH0233669B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複合セラミツク物品を形成するための
個々のセラミツク構成要素(components)、又は
ピースの結合に関する。本発明は結焼し又は焼結
していない炭化ケイ素の成分から組立てられた物
品に関して特に説明するけれども、炭化チタンも
しくは炭化タングステン又は混合物の如き他の炭
化物材料をセラミツク構成要素として使用するこ
とができることは理解されるであろう。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to the joining of individual ceramic components or pieces to form composite ceramic articles. Although the invention is specifically described with respect to articles fabricated from sintered or unsintered silicon carbide components, other carbide materials such as titanium carbide or tungsten carbide or mixtures can be used as the ceramic component. will be understood.

炭化ケイ素はその硬度、強度及び酸化及び腐食
に対するすぐれた抵抗の故に長く知られてきた。
炭化ケイ素は低い膨張係数、良好な熱伝達特性を
有し、高い温度で高い強度を保持する。近年、実
質的に無圧条件で炭化ケイ素粉末を焼結すること
によつて高密度炭化ケイ素材料を製造する技術が
開発された。高密度炭化ケイ素材料はタービン、
熱交換器ユニツト、ポンプ及び特に高温で実施さ
れる操作において厳しい腐食又は摩耗にさらされ
る他の装置又は工具の構成要素の加工において有
用であることが見出された。
Silicon carbide has long been known for its hardness, strength, and excellent resistance to oxidation and corrosion.
Silicon carbide has a low coefficient of expansion, good heat transfer properties, and retains high strength at high temperatures. Recently, techniques have been developed to produce high density silicon carbide materials by sintering silicon carbide powder under substantially pressureless conditions. High-density silicon carbide material is used for turbines,
It has been found useful in the machining of heat exchanger units, pumps and other equipment or tool components that are subject to severe corrosion or wear, particularly in operations carried out at high temperatures.

セラミツク物品又はその構成要素は種々のキヤ
ステイング又は成形プロセスにより成形又は形状
付与される。当技術分野で良く知られている適当
な成形又は形状付与プロセス、たとえば冷間プレ
ス、アイソスタテイツク成形性、スリツプキヤス
テイング、押出し、射出又はトランスフアー成形
又はテープキヤステイングを使用して先ず本発明
の構成要素を形成することができる。
Ceramic articles or components thereof may be formed or shaped by various casting or molding processes. The present invention is first prepared using any suitable molding or shaping process well known in the art, such as cold pressing, isostatic molding, slip casting, extrusion, injection or transfer molding or tape casting. can form a component of

多くの成形又は形状付与操作において、一つの
構成要素を一つの成形方法により形成しそして別
の又は他の構成要素を異なつた成形方法により形
成し、次いで該構成要素を接合して複合物品を形
成することが望ましく又は経済的である。或る場
合には、全体の物品をユニツトとしてキヤト又は
成形することは実行できない。かかる場合に、該
構成要素は別々に形成され、その後、結合して複
雑な形状又は構造の複雑な物品を成形する。
In many molding or shaping operations, one component is formed by one molding method and another or other component is formed by a different molding method, and then the components are joined to form a composite article. It is desirable or economical to do so. In some cases, it is not practical to cast or mold the entire article as a unit. In such cases, the components are formed separately and then combined to form a complex article of complex shape or structure.

本発明は、純粋に未焼結金属炭化物
(unsintered metal carbides)、又は未焼結体
(green bodies)、純粋に焼結された金属炭化物、
又は焼結金属炭化物及び未焼結金属炭化物の混合
物であつてもよい生成された構成要素を接合する
方法を提供する。
The invention relates to purely unsintered metal carbides or green bodies, purely sintered metal carbides,
or a mixture of sintered and unsintered metal carbides.

高密度及び高強度を有する炭化ケイ素体は物品
の形態にある粒状炭化ケイ素を焼結することによ
つて製造される。より最近では炭化ケイ素の無圧
焼結の技術がフルスケール商業プロセスに適用さ
れた。かかるプロセスにおいては、未焼結炭化ケ
イ素の未焼結体は粒状炭化ケイ素、過剰の炭素及
び焼結助剤の混合物を成形又は賦形することによ
つて形成される。形成された未焼結体は約2050゜
乃至約2100℃の温度で約20分乃至約30分の期間実
質的に無圧条件下に焼結されて焼結炭化ケイ素物
品を生成する。
Silicon carbide bodies with high density and high strength are produced by sintering granular silicon carbide in the form of articles. More recently, the technology of pressureless sintering of silicon carbide has been applied to full-scale commercial processes. In such processes, a green body of green silicon carbide is formed by molding or shaping a mixture of particulate silicon carbide, excess carbon, and a sintering aid. The formed green body is sintered under substantially pressureless conditions at a temperature of about 2050° to about 2100° C. for a period of about 20 minutes to about 30 minutes to produce a sintered silicon carbide article.

焼結プロセスによれば、成形された形状を有す
るが焼結プロセス期間中の収縮の故に僅かに小さ
い寸法を有する製品が製造される。ホウ素又はベ
リリウムの種々の化合物は焼結又は高密度化
(densification)助剤として有用であることが見
出された。かかる助剤は混合物の重量を基準とし
て約0.3重量%乃至約5.0重量%の範囲の量のホウ
素又はベリリウムをセラミツク材料粉末に通常加
える。焼結助剤は元素状ホウ素又はベリリウムの
形態で又はホウ素含有又はベリリウム含有化合物
の形態であつてもよい。ホウ素は取扱い及び性能
の故に好ましい添加剤である。ホウ素は炭化ホウ
素の形態で普通は使用される。ホウ素含有炭化ケ
イ素粉末の例及び1975年6月5日に出願された米
国特許出願第584226号及び米国特許第4179299号
及び第4124667号に記載されており、その教示は
引用により本明細書に取入れる。ベリリウスに関
しては米国特許第4172109号参照。
The sintering process produces a product that has a shaped shape but slightly smaller dimensions due to shrinkage during the sintering process. Various compounds of boron or beryllium have been found useful as sintering or densification aids. Such adjuvants typically include boron or beryllium added to the ceramic material powder in an amount ranging from about 0.3% to about 5.0% by weight, based on the weight of the mixture. The sintering aid may be in the form of elemental boron or beryllium or in the form of boron-containing or beryllium-containing compounds. Boron is a preferred additive because of its handling and performance. Boron is commonly used in the form of boron carbide. Examples of boron-containing silicon carbide powders are described in U.S. Patent Application No. 584,226, filed June 5, 1975, and U.S. Pat. put in. See U.S. Pat. No. 4,172,109 regarding Berylius.

本発明は複雑な形状を有する物品の構成要素と
して又は化学的もしくは物理的性質が変る表面又
は部分を有する複合物品の構成要素として焼結又
は未焼結炭化ケイ素体を使用する方法を提供す
る。
The present invention provides methods for using sintered or unsintered silicon carbide bodies as components of articles having complex shapes or as components of composite articles having surfaces or portions of varying chemical or physical properties.

本発明に従えば、複合セラミツク物品は、
Mo2B5、MoB2、TiB2、GeB2、ZrB2、SmB6
NbB2、HfB、VB2、WB2又はTaB2の如き微細
に分割された金属ホウ化物のセメント又はろう付
けコンパウンドでセラミツク材料の別々の構成要
素を接合することによつて製造することができ
る。
According to the invention, the composite ceramic article comprises:
Mo2B5 , MoB2 , TiB2 , GeB2 , ZrB2 , SmB6 ,
It can be manufactured by joining separate components of ceramic material with a finely divided metal boride cement or brazing compound such as NbB 2 , HfB, VB 2 , WB 2 or TaB 2 .

もし、接合されるべき金属炭化物部品又は構成
要素が焼結されるならば、金属ホウ化物セメント
は金属炭化物の焼結温度から150℃の範囲内にあ
るが焼結温度より低い融点を有するように選ばれ
る。たとえば、もし接合されるべき構成要素が焼
結された炭化ケイ素であるならば、金属ホウ化物
セメントは、炭化ケイ素の焼結温度、約2150℃か
ら150゜の範囲内にあるが焼結温度より低い融点を
有するように選ばれる。
If the metal carbide parts or components to be joined are sintered, the metal boride cement should have a melting point within 150°C of but below the sintering temperature of the metal carbide. To be elected. For example, if the components to be joined are sintered silicon carbide, the metal boride cement is within 150° of the sintering temperature of silicon carbide, approximately 2150°C, but below the sintering temperature. Selected to have a low melting point.

もし接合されるべき金属炭化物部品又は構成要
素が未焼結であるか又は未焼結構成要素が焼結さ
れた構成要素に接合されるべきであるならば、金
属ホウ化物セメントは接合されるべき金属炭化物
構成要素の焼結温度より僅かに高い融点を有する
ように選ばれる。
If the metal carbide parts or components to be joined are unsintered or unsintered components are to be joined to sintered components, the metal boride cement should be joined. It is chosen to have a melting point slightly above the sintering temperature of the metal carbide component.

本発明の金属ホウ化物セメントは、化学量論的
量の微細に分割された金属及びホウ素の混合物を
使用することによつて金属水酸化物及びホウ素を
使用することによつて、又は金属酸化物、炭素又
は炭素源及びホウ素の混合物を使用することによ
つてその場で生成されてもよい。
The metal boride cements of the present invention can be prepared by using metal hydroxides and boron, by using stoichiometric amounts of finely divided metal and boron mixtures, or by using metal hydroxides and boron, or by using metal hydroxides and boron. , may be produced in situ by using a mixture of carbon or a carbon source and boron.

モリブデンのホウ化物は金属ホウ化物セメント
として使用するのに好ましく、特にMo2B5は焼
結した炭化ケイ素に関して使用するのに好まし
い。モリブデンホウ化物は化学及び融点に関して
焼結した炭化ケイ素と適合性であり、Mo2B5
熱膨脹係数に関して焼結したα炭化ケイ素と特に
適合性である。同じ温度範囲にわたつて焼結した
炭化ケイ素及びMo2B5の平均熱膨脹係数(CTE)
は下記の如くである: 焼結したα炭化ケイ素:4.32×10-6cm/cm℃ Mo2B5:5.0×10-6cm/cm℃ β炭化ケイ素に対するCTEはα炭化ケイ素に
対するそれより約1〜2%少ない。対照的に、
MoB2に対するCTEは7.74×10-6cm/cm℃であ
る。
Molybdenum borides are preferred for use as metal boride cements, and Mo 2 B 5 is particularly preferred for use with sintered silicon carbide. Molybdenum boride is compatible with sintered silicon carbide in terms of chemistry and melting point, and Mo2B5 is particularly compatible with sintered alpha silicon carbide in terms of coefficient of thermal expansion. Average coefficient of thermal expansion (CTE) of silicon carbide and Mo2B5 sintered over the same temperature range
are as follows: Sintered alpha silicon carbide: 4.32 x 10 -6 cm/cm°C Mo 2 B 5 : 5.0 x 10 -6 cm/cm°C The CTE for beta silicon carbide is approximately less than that for alpha silicon carbide. 1-2% less. in contrast,
The CTE for MoB 2 is 7.74×10 -6 cm/cm°C.

理論応力解析は、最も厳密な場合に、焼結した
α又はβ(又は混合相)炭化ケイ素に関して使用
するセメントの熱膨脹係数は2.5×10-6cm/cm℃
乃至6.5×10-6cm/cm℃であるべきである。これ
はMo2B5が焼結した炭化ケイ素のための優れた
結合材料であることを証明する。
Theoretical stress analysis indicates that, in the most rigorous case, the coefficient of thermal expansion of the cement used for sintered alpha or beta (or mixed phase) silicon carbide is 2.5 x 10 -6 cm/cm°C.
It should be between 6.5 x 10 -6 cm/cm°C. This proves that Mo2B5 is an excellent bonding material for sintered silicon carbide.

本発明の金属ホウ化物セメントの融点は炭素の
添加又は低い融点を有する共晶溶液(eutectic
solutions)を形成する低融点金属ホウ化物を混
合することによつて低くすることができる。
The melting point of the metal boride cement of the present invention can be improved by the addition of carbon or by a eutectic solution with a low melting point.
can be lowered by mixing low melting point metal borides to form solutions).

本発明のセメントは接合さるべき構成要素の少
なくとも一つの表面に粉末形態で金属ホウ化物を
置くことによつて複合物品を生成するのに使用す
ることができる。好ましくは金属ホウ化物セメン
トは、セメント又はセメント成分をより良好に分
散させ且つ成分を相互に保持するように一時バイ
ンダ(temparary binder)と混合され、そして
炉で熱する(furnacing)前に整列せしめられる
(aligned)。適当なバインダの例はワツクス、た
とえばパラフイン、鉱物ワツクス及び植物ワツク
ス、熱可塑性樹脂、たとえばスチレン、アクリル
樹脂、エチルセルロース、ABS(アクリロニトリ
ル−ブタジエン−スチレン)、ヒドロキシプロピ
ルセルロース、高密度及び低密度ポリエチレン、
酸化ポリエチレン、酢酸セルロース、ナイロン、
エチレンアクリル酸共重合体、セルロースアセテ
ートブチレート、ポリスチレン、ポリブチレン、
ポリスルホン、ポリエチレングリコール及びポリ
エチレンオキサイド、ゴムたとえばトラガカント
ゴム、セルロース含有材料、たとえばメチルセル
ロース、又は或る用途においては熱硬化性樹脂た
とえばフエノールである。接合されるべき構成要
素は相互にプレスされ、そして過剰のセメント又
はセメント及びバインダは除去される。好適に
は、構成要素はクランプされ、そしてもし適当な
らば、一時的バインダは乾燥又は硬化せしめられ
る。複合物はその後焼成される。
The cement of the invention can be used to produce composite articles by placing metal borides in powder form on the surface of at least one of the components to be joined. Preferably the metal boride cement is mixed with a temporary binder to better disperse the cement or cement components and hold the components together and aligned before furnacing. (aligned). Examples of suitable binders are waxes such as paraffin, mineral waxes and vegetable waxes, thermoplastic resins such as styrene, acrylic resins, ethylcellulose, ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene), hydroxypropylcellulose, high-density and low-density polyethylene,
polyethylene oxide, cellulose acetate, nylon,
Ethylene acrylic acid copolymer, cellulose acetate butyrate, polystyrene, polybutylene,
Polysulfones, polyethylene glycols and polyethylene oxides, rubbers such as tragacanth, cellulose-containing materials such as methylcellulose, or in some applications thermosetting resins such as phenols. The components to be joined are pressed together and excess cement or cement and binder is removed. Preferably, the components are clamped and, if appropriate, the temporary binder is allowed to dry or harden. The composite is then fired.

接合されるべき構成要素が全部未焼結金属炭化
物材料であるか、又は少なくとも1つの未焼結金
属炭化物構成要素を含む場合には、ろう付け又は
セメント接合(cementing)工程は金属炭化物構
成要素を焼結する条件下に行なわれる。
If the components to be joined are all green metal carbide materials or include at least one green metal carbide component, the brazing or cementing process may include the metal carbide component. This is done under sintering conditions.

接合されるべき構成要素が焼結金属炭化物材料
である場合には、ろう付け又はセメント接合は金
属炭化物材料の焼結温度より僅かに低い焼成温度
で実施される。一般に、約20分乃至30分の期間加
えられる焼結温度から約150℃の範囲内の温度は
使用するのに適当である。
If the components to be joined are sintered metal carbide materials, brazing or cementing is carried out at a sintering temperature slightly lower than the sintering temperature of the metal carbide material. Generally, temperatures within the range of about 150°C from the sintering temperature applied for a period of about 20 to 30 minutes are suitable for use.

金属炭化物構成要素の焼結は、好ましくは不活
性条件下に実施される。本明細書に使用される、
“不活性条件”とは金属炭化物材料も金属ホウ化
物セメントも相互に又は焼成雰囲気とも何ら実質
的程度に化学的に反応しない条件を意味する。真
空は有用な不活性雰囲気であり、アルゴンの如き
不活性ガスの雰囲気は著しく有用である。
Sintering of the metal carbide component is preferably carried out under inert conditions. As used herein,
"Inert conditions" means conditions in which neither the metal carbide materials nor the metal boride cement react chemically to any substantial degree with each other or with the firing atmosphere. Vacuum is a useful inert atmosphere, and an atmosphere of an inert gas such as argon is extremely useful.

焼結した炭化ケイ素は好ましいセラミツク材料
である。焼結した炭化ケイ素はα又はβ相であり
得る。かかるセラミツク材料は実質的にすべてた
とえば95重量%のα相の炭化ケイ素より成つてい
てもよく、又は種々の形態の炭化ケイ素の混合物
を含有していてもよい。他のセラミツク材料、た
とえば炭化チタン又は炭化タングステンを使用し
て複合物品の要件又は使用に依存して物理的又は
化学的性質を変動せしめられる表面又は部分を有
する複合物品を製造することができる。
Sintered silicon carbide is the preferred ceramic material. Sintered silicon carbide can be in alpha or beta phase. Such ceramic materials may consist essentially entirely of silicon carbide in the alpha phase, for example 95% by weight, or they may contain a mixture of various forms of silicon carbide. Other ceramic materials, such as titanium carbide or tungsten carbide, can be used to produce composite articles having surfaces or portions of varying physical or chemical properties depending on the requirements or use of the composite article.

本発明の詳細な説明及び好ましい態様 本発明はセラミツク材料を接合するためのセメ
ントに関する。セメントは金属ホウ化物、たとえ
ば、Mo2B5、MoB2、TiB2、GeB2、ZrB2
SmB6、NbB2、HfB、VB2、TaB2又はその混合
物から成る。最も好ましいそして単一で使用する
のに最もよく適応するのはMo2B5である。最も
好ましい金属炭化物セラミツク材料はSiCであ
る。
DETAILED DESCRIPTION AND PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION The present invention relates to cement for joining ceramic materials. Cement is made of metal borides, such as Mo 2 B 5 , MoB 2 , TiB 2 , GeB 2 , ZrB 2 ,
Consists of SmB 6 , NbB 2 , HfB, VB 2 , TaB 2 or mixtures thereof. Most preferred and best adapted for single use is Mo 2 B 5 . The most preferred metal carbide ceramic material is SiC.

好ましくは、接合されるべき面の少なくとも一
つは一時バインダ中の金属ホウ化物から成る一時
バインダ混合物で被覆されるか又は塗られる
(buttered)。バインダ混合物は約0.08mm乃至約
0.16mm厚さの被覆又は層として適当に施される。
混合物の金属ホウ化物含有率は好ましくは約60重
量%乃至約90重量%の範囲である。金属ホウ化物
の量は塗り広げられる又はしなやかな(pliable)
混合物を得るように変えることができる。通常
は、約80重量%を越える金属ホウ化物を含有する
混合物は必要な塗り広げ又層状化を得るのに十分
にしなやかではない。約60重量%より少ない金属
ホウ化物を含有する混合物は所望される機械的に
強いジヨイントを一貫して生成しない。有用な一
時バインダは有機熱分解性材料、たとえばワツク
ス、熱硬化性樹脂、ゴム、ポリビニルアルコー
ル、メチルセルロース、熱可塑性樹脂、又はその
混合物である。特に有用である相対的に安価な一
時バインダはメチルセルロースである。通常は、
一時バインダは少しの、約4.0%より少ないカー
ボンチヤーが残るように選ばれる。ホウ化物セメ
ントが金属炭化物出発材料、ホウ素源及び炭素源
を使用してその場で形成される場合は除く。かか
る場合には、フエノール樹脂は炭素源材料も供給
する一時バインダとして使用するのに適してい
る。
Preferably, at least one of the surfaces to be joined is coated or buttered with a temporary binder mixture consisting of a metal boride in a temporary binder. The binder mixture is approximately 0.08 mm to approx.
Suitably applied as a 0.16 mm thick coating or layer.
The metal boride content of the mixture preferably ranges from about 60% to about 90% by weight. The amount of metal boride is spreadable or pliable
It can be varied to obtain a mixture. Typically, mixtures containing more than about 80% by weight metal borides are not sufficiently pliable to provide the necessary spreading or layering. Mixtures containing less than about 60% by weight metal borides do not consistently produce the desired mechanically strong joints. Useful temporary binders are organic pyrolyzable materials such as waxes, thermosets, rubbers, polyvinyl alcohol, methylcellulose, thermoplastics, or mixtures thereof. A relatively inexpensive temporary binder that is particularly useful is methylcellulose. Normally,
The temporary binder is chosen so that there is little, less than about 4.0%, carbon char remaining. Except where the boride cement is formed in situ using a metal carbide starting material, a boron source, and a carbon source. In such cases, the phenolic resin is suitable for use as a temporary binder that also supplies the carbon source material.

被覆後、接合されるべき構成要素の面は相互に
しつかりとプレスされ、そして過剰の一時バイン
ダ混合物は接合された区域付近から除去される。
一般に、プレス操作の後、接合されるべき構成要
素は、約0.5ミクロン乃至約1.0ミクロンのセメン
トによつてその間を間隔を置いている。構成要素
は他の好適な保持手段によつて接合された位置に
クランプ又は保持されることが好ましい。もし適
当ならば、次いで一時バインダは構成要素を接合
位置に保持しながら乾燥され又は硬化される。そ
の後、保持手段は除去することができ、そして構
成要素は所望の複合物品を製造するよう焼成され
ることができる。
After coating, the surfaces of the components to be joined are pressed firmly together and excess temporary binder mixture is removed from around the joined areas.
Generally, after the pressing operation, the components to be joined are spaced apart by about 0.5 microns to about 1.0 microns of cement. Preferably, the components are clamped or held in the joined position by other suitable retention means. If appropriate, the temporary binder is then dried or cured while holding the components in bonded position. Thereafter, the retaining means can be removed and the components fired to produce the desired composite article.

本発明の金属ホウ化物セメントは構成要素間に
物理的結合を与えるように機能するけれども、接
合されるべき金属炭化物構成要素の焼結温度から
約150℃の範囲内更に好ましくは約50℃の範囲内
の融点を有する金属ホウ化物又はその混合物の薄
い層は、各界面に沿つて固体溶液層を形成する構
成要素との第二焼結反応に入る、断面における完
成された接合は、金属ホウ化物と金属炭化物の固
体溶液の二つのより薄い層間の金属ホウ化物サン
ドイツチの層の形態にある。本発明のセメントは
外向きにも流れ、そして接合部のまわりに吸上作
用して(wick)、金属炭化物による固体溶液中の
セメントの滑らかな薄い被覆を形成する。吸上作
用効果(wicking effect)は本発明のセメントに
よる金属炭化物構成要素の非常に良好な湿潤を証
明し、そして追加的に強化された接合部を与える
と推測される。
Although the metal boride cement of the present invention functions to provide a physical bond between the components, it is within a range of about 150°C, more preferably about 50°C, from the sintering temperature of the metal carbide components to be joined. A thin layer of metal boride or a mixture thereof having a melting point within and in the form of a layer of metal boride sandwich between two thinner layers of solid solution of metal carbide. The cement of the present invention also flows outward and wicks around the joint, forming a smooth thin coating of cement in solid solution with metal carbides. It is assumed that a wicking effect demonstrates a very good wetting of the metal carbide components by the cement of the invention and provides an additionally strengthened joint.

未焼結炭化ケイ素の二つの構成要素を接合する
に際して炭素源及び焼結助剤を含有する未焼結炭
化ケイ素のセメントはほぼセメントとして機能す
ることが期待される。しかしながら、かかる接合
部は機械的に強固ではなく、そして機械的衝撃に
さらされる場合に破断を受ける。
A cement of green silicon carbide containing a carbon source and a sintering aid is expected to function substantially as a cement in joining two components of green silicon carbide. However, such joints are not mechanically strong and are subject to fracture when exposed to mechanical shock.

下記実施例は説明のためであり、本発明を制限
するものと解するべきではない。特記しない限
り、部は重量部であり、温度はセ氏である。
The following examples are illustrative and should not be construed as limiting the invention. Unless otherwise indicated, parts are parts by weight and temperatures are in degrees Celsius.

実施例 未焼結構成部品 未焼結炭化ケイ素の直径1.27cmの二つのロツド
を生の本体として形成した。各ロツドの一端は、
水性スラリー中のメチルセルロースのマトリツク
ス中約80重量%Mo2B5を含有する一時的結合混
合物約1.6mmで被覆した。次いでロツド端部を、
混合物の一部を押出すのに十分な力で相互に押
し、所定位置にクランプし、そして過剰の
Mo2B5−メチルセルロース混合物を除去する。
次いでロツドを加熱して水を一時バインダから除
去して、その後アルゴンの雰囲気で約2150°の温
度で約25分の期間焼成して炭化ケイ素ロツドを焼
成する。
EXAMPLE Green Components Two 1.27 cm diameter rods of green silicon carbide were formed as green bodies. One end of each rod is
Approximately 1.6 mm of a temporary bonding mixture containing approximately 80% by weight Mo 2 B 5 in a matrix of methylcellulose in an aqueous slurry was coated. Then attach the rod end to
Press together with enough force to force out some of the mixture, clamp in place, and remove excess
Remove the Mo2B5 -methylcellulose mixture.
The silicon carbide rod is then fired by heating the rod to temporarily remove the water from the binder and then firing in an argon atmosphere at a temperature of about 2150° for a period of about 25 minutes.

冷却すると、接合したロツドを機械的衝撃によ
り試験し、そして構造的に強い複合体であること
が見出された。
Once cooled, the bonded rods were tested by mechanical impact and were found to be structurally strong composites.

実施例 焼結した構成要素 焼結した炭化ケイ素の直径1.27cmの二つのロツ
ドを実施例に記載したのと同じ方法で同様な一
時結合混合物で被覆された。ロツドは約25分の期
間約2100℃の温度でアルゴンの雰囲気で焼成し
た。冷却され、接合したロツドを機械的衝撃によ
り試験し、そして構造的に強い複合体に形成され
ることが見出された。
EXAMPLES Sintered Components Two 1.27 cm diameter rods of sintered silicon carbide were coated with a similar temporary bonding mixture in the same manner as described in the Examples. The rods were fired in an argon atmosphere at a temperature of approximately 2100 °C for a period of approximately 25 minutes. The cooled, bonded rods were tested by mechanical impact and were found to form into a structurally strong composite.

実施例 焼結及び未焼結構成要素 未焼結炭化ケイ素の直径2.54cmの一本のロツド
及び焼結炭化ケイ素の直径1.27cmの一本のロツド
を実施例に記載したのと同じ方法で同様な一時
結合混合物で被覆した。次いでロツドを約25分の
期間約2150°の温度でアルゴン雰囲気で焼成した。
得られる複合焼結生成物を機械的衝撃により試験
しそして構造的に強いことが見出された。
EXAMPLES Sintered and Unsintered Components One 2.54 cm diameter rod of unsintered silicon carbide and one 1.27 cm diameter rod of sintered silicon carbide were prepared in the same manner as described in the examples. coated with a temporary bonding mixture. The rod was then calcined in an argon atmosphere at a temperature of about 2150° for a period of about 25 minutes.
The resulting composite sintered product was tested by mechanical impact and was found to be structurally strong.

実施例 その場におけるセメントの生成 焼結した炭化ケイ素の直径1.27cmの二つのロツ
ドをメチルセルロースの水性スラリー中の化学量
論的割合の粉末状Mo及びホウ素の混合物で被覆
した。ロツドを被覆し、そして実施例の方法で
焼成した。その場で生成したMo2B5の接合を機
械的衝撃により試験しそして構造的に強いことが
見出された。
EXAMPLE In-Situ Cement Formation Two 1.27 cm diameter rods of sintered silicon carbide were coated with a mixture of powdered Mo and boron in stoichiometric proportions in an aqueous slurry of methylcellulose. The rods were coated and fired in the manner of the examples. The in-situ produced Mo2B5 joints were tested by mechanical impact and were found to be structurally strong.

本発明が実施例及び明細書に記載された特定の
説明に限定されるものではなく、そして本発明の
精神及び範囲から逸脱することなく当業者によつ
て種々の修正がなされ得ることは明らかであろ
う。
It will be obvious that this invention is not limited to the specific description set forth in the examples and specification, and that various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention. Probably.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 (a) 接合されるべき少なくとも一つの構成要
素の面を、Mo2B5、MoB2、TiB2、GeB2
ZrB2、SmB6、NbB2、HfB、VB2、TaB2又は
その混合物から選ばれた金属ホウ化物で被覆
し、 (b) 相互に接合されるべき表面をプレスし、そし
て (c) 焼成して複合焼結物品を生成する 工程より成る別々の金属炭化物構成要素を接合
して複合物品を形成する方法。 2 金属炭化物が炭化ケイ素である特許請求の範
囲第1項記載の方法。 3 工程(a)の金属炭化物がMo2B5である特許請
求の範囲第2項記載の方法。 4 金属ホウ化物がワツクス、熱可塑性樹脂、ゴ
ム、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、
熱硬化性樹脂又はその混合物の群から選ばれた一
時バインダに分散している特許請求の範囲第1項
記載の方法。 5 一時バインダがメチルセルロースである特許
請求の範囲第4項記載の方法。 6 一時バインダ混合物が金属ホウ化物約50重量
%乃至約90重量%を含有する特許請求の範囲第4
項記載の方法。 7 工程(a)の被覆が約0.08mm乃至約0.15mm厚さで
ある特許請求の範囲第1項記載の方法。 8 接合されるべき該構成要素の少なくとも一つ
が未焼結金属炭化物から成り、焼成工程が該金属
炭化物の焼結温度で実施される特許請求の範囲第
1項記載の方法。 9 該金属炭化物が炭化ケイ素である特許請求の
範囲第8項記載の方法。 10 金属ホウ化物がMo2B5である特許請求の
範囲第9項記載の方法。 11 接合されるべき構成要素が焼結された形態
にあり、そして焼成が金属炭化物の焼結温度より
低いが焼結温度から150℃の範囲内の温度で実施
される特許請求の範囲第1項記載の方法。 12 金属炭化物が炭化ケイ素である特許請求の
範囲第11項記載の方法。 13 金属ホウ化物がMo2B5である特許請求の
範囲第12項記載の方法。 14 金属ホウ化物がその場で形成される特許請
求の範囲第1項記載の方法。 15 金属ホウ化物が粉末状ホウ素及びMo、
Ti、Ge、Zr、Sm、Nb、Hf、V、W、Ta又は
その混合物の群より選ばれた粉末金属からその場
で生成される特許請求の範囲第14項記載の方
法。 16 金属炭化物がSiCである特許請求の範囲第
15項記載の方法。 17 該金属がMoである特許請求の範囲第15
項記載の方法。 18 該金属ホウ化物が粉末状ホウ素及び粉末状
金属水素化物からその場で形成され、該金属水素
化物中の金属がMo、Ti、Ge、Zr、Sm、Nb、
Hf、V、W、Ta又はその混合物の群より選ばれ
る特許請求の範囲第14項記載の方法。 19 該金属ホウ化物が粉末状ホウ素、粉末状金
属酸化物及び炭素源から形成され、該金属酸化物
中の金属がMo、Ti、Ge、Zr、Sm、Nb、Hf、
V、W、Ta又はその混合物から選ばれる特許請
求の範囲第14項記載の方法。 20 該炭素源がフエノール樹脂である特許請求
の範囲第19項記載の方法。
[Claims] 1 (a) The surface of at least one component to be joined is made of Mo 2 B 5 , MoB 2 , TiB 2 , GeB 2 ,
( b) pressing the surfaces to be joined together; and ( c ) sintering . a method of joining separate metal carbide components to form a composite article, comprising the steps of: forming a composite sintered article; 2. The method according to claim 1, wherein the metal carbide is silicon carbide. 3. The method according to claim 2 , wherein the metal carbide in step (a) is Mo2B5 . 4 Metal borides include wax, thermoplastic resin, rubber, polyvinyl alcohol, methyl cellulose,
2. The method of claim 1, wherein the composition is dispersed in a temporary binder selected from the group of thermosetting resins or mixtures thereof. 5. The method of claim 4, wherein the temporary binder is methylcellulose. 6. Claim 4, wherein the temporary binder mixture contains from about 50% to about 90% by weight of metal borides.
The method described in section. 7. The method of claim 1, wherein the coating of step (a) is about 0.08 mm to about 0.15 mm thick. 8. The method of claim 1, wherein at least one of the components to be joined consists of an unsintered metal carbide, and the sintering step is carried out at the sintering temperature of the metal carbide. 9. The method according to claim 8, wherein the metal carbide is silicon carbide. 10. The method according to claim 9 , wherein the metal boride is Mo2B5 . 11. The components to be joined are in sintered form and the sintering is carried out at a temperature below the sintering temperature of the metal carbide but within 150° C. of the sintering temperature. Method described. 12. The method according to claim 11, wherein the metal carbide is silicon carbide. 13. The method according to claim 12 , wherein the metal boride is Mo2B5 . 14. The method of claim 1, wherein the metal boride is formed in situ. 15 The metal boride is powdered boron and Mo,
15. The method of claim 14, wherein the method is produced in situ from a powdered metal selected from the group of Ti, Ge, Zr, Sm, Nb, Hf, V, W, Ta or mixtures thereof. 16. The method according to claim 15, wherein the metal carbide is SiC. 17 Claim 15 in which the metal is Mo
The method described in section. 18 The metal boride is formed in situ from powdered boron and powdered metal hydride, and the metal in the metal hydride is Mo, Ti, Ge, Zr, Sm, Nb,
15. The method according to claim 14, wherein the method is selected from the group of Hf, V, W, Ta or mixtures thereof. 19 The metal boride is formed from powdered boron, a powdered metal oxide, and a carbon source, and the metal in the metal oxide is Mo, Ti, Ge, Zr, Sm, Nb, Hf,
15. The method of claim 14, wherein the material is selected from V, W, Ta or mixtures thereof. 20. The method according to claim 19, wherein the carbon source is a phenolic resin.
JP615282A 1982-01-20 1982-01-20 SERAMITSUKUSEMENTOOYOBIFUKUGOSERAMITSUKUZAIRYOOSEIZOSURUHOHO Expired - Lifetime JPH0233669B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP615282A JPH0233669B2 (en) 1982-01-20 1982-01-20 SERAMITSUKUSEMENTOOYOBIFUKUGOSERAMITSUKUZAIRYOOSEIZOSURUHOHO

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP615282A JPH0233669B2 (en) 1982-01-20 1982-01-20 SERAMITSUKUSEMENTOOYOBIFUKUGOSERAMITSUKUZAIRYOOSEIZOSURUHOHO

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58130173A JPS58130173A (en) 1983-08-03
JPH0233669B2 true JPH0233669B2 (en) 1990-07-30

Family

ID=11630553

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP615282A Expired - Lifetime JPH0233669B2 (en) 1982-01-20 1982-01-20 SERAMITSUKUSEMENTOOYOBIFUKUGOSERAMITSUKUZAIRYOOSEIZOSURUHOHO

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0233669B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108455988A (en) * 2018-05-11 2018-08-28 广东工业大学 A kind of silicon carbide ceramics and preparation method thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108455988A (en) * 2018-05-11 2018-08-28 广东工业大学 A kind of silicon carbide ceramics and preparation method thereof
CN108455988B (en) * 2018-05-11 2021-05-11 广东工业大学 Silicon carbide ceramic and preparation method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JPS58130173A (en) 1983-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4419161A (en) Method of producing composite ceramic articles
US5139594A (en) Method for joining ceramic shapes
WO2004007401A1 (en) Silicon carbide matrix composite material, process for producing the same and process for producing part of silicon carbide matrix composite material
JPH0768066B2 (en) Heat resistant composite and method for producing the same
US4332755A (en) Sintered silicon carbide - aluminum nitride articles and method of making such articles
GB2048953A (en) Sintering silicon carbide in boron containing atmosphere
EP0164830A2 (en) Reaction bonded carbide, nitride, boride, silicide or sulfide bodies
US4921554A (en) Joining of porous silicon carbide bodies
JPS6350310B2 (en)
JPH0233669B2 (en) SERAMITSUKUSEMENTOOYOBIFUKUGOSERAMITSUKUZAIRYOOSEIZOSURUHOHO
JPS5864329A (en) Composite body of metal-bonded cubic boron nitride and substrate and manufacture thereof
JPH0157075B2 (en)
CA1125447A (en) Ceramic cement and method of making composite ceramic articles
JPS61132562A (en) Manufacture of silicon carbide sintered body
JPS632913B2 (en)
JPH0736381B2 (en) Heat resistant jig and its manufacturing method
JPH0253388B2 (en)
JPS5884186A (en) Ceramics bonding method
JPS61163174A (en) Silicon carbide sliding member
JPS6225635B2 (en)
JPS61163180A (en) High size precision and anti-abrasivity silicon carbide composite body and manufacture
JPS6328871B2 (en)
JP2512942B2 (en) Manufacturing method of tough ceramic material for gas turbine
JPS6256368A (en) Manufacture of silicon carbide sintered body
JP2001278675A (en) SINTERED SiC CONJUGATE AND METHOD FOR MANUFACTURING PARTS FOR SEMICONDUCTOR USING IT