JPS5879880A - 接合方法 - Google Patents

接合方法

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Publication number
JPS5879880A
JPS5879880A JP17447181A JP17447181A JPS5879880A JP S5879880 A JPS5879880 A JP S5879880A JP 17447181 A JP17447181 A JP 17447181A JP 17447181 A JP17447181 A JP 17447181A JP S5879880 A JPS5879880 A JP S5879880A
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JP
Japan
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silicon
powder
nitriding
silicon nitride
bonding
Prior art date
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Pending
Application number
JP17447181A
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English (en)
Inventor
市川 二朗
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 こO発明は、窒化けい素質セラミックス同士を;?、、
J 接合するのに適した接合方法に関する。
近年、耐熱性や耐食性力どにすぐれ、資源的にも入手が
容易であるセラミックスに対する関心が非常に高まって
きており、宇宙航空用材料、原子力関連用材料、燃焼機
関用材料、工具用材料、化学耐食用材料などのかなり幅
広い分野にわたって研究開発が進められてきている。こ
の場合、部品中製品の全体を同一のセラミックスで一体
成形することも多くあるが、中には複雑形状品などの場
合に一体成形する仁とが内錐な場合もあり、このような
場合には複雑形状品を分割して成形した後接合すること
も必要になってくる仁とがある。
一方、セラミックスには種々の分子構造を4つものがあ
るが、それらの中で窒化けい素質セラミックス(81,
N4を主体とするもの)が有望視されるようになってき
ている。
そこで、窒化けい素質セラミックスの接合についても従
来19種々の対策が提案されており、例えば、■金属ボ
ルト等で機械的に接合する方法、■接着剤で接合する方
法、■加圧焼結により接合する方法、■焼結収縮を利用
する方法、■けい素成形体を接合しておいて全体を窒化
する方法、などがある。しかしながら、■の方法では耐
熱性が金属ボルトによって制限されること、■の方法で
は耐熱性および強度等が接着剤によって制限され、かつ
また熱膨張係数差による歪を生じゃすいこと、■の方法
では形状が制限されたり、能率が低下したりすること、
■の方法では収縮制御が蝋かしいこと、■の方法杜窒化
けい素質セラミックス同士の接合ではないこと、などの
不具合を有している。
また、炭化けい素質セラミックスを炭素含有物質を接合
材として介在させてけい化雰囲気中で接合する考えもあ
るが、これをそott窒化けい素質セラミックスの接合
には適用できなかった。
こO発明は、金属ボルトや接着剤を使用することなく、
を良形状的な制約中熱膨張係数差の問題を伴わず、高い
接合強度を得ることができる窒化けい素質セッ々ツタス
同士の接合方法を提供することt目的としている。
この発明は、接合しようとする窒化けい素質セラミック
スの間にけい素粉末を介在させ、窒化雰囲気中で120
0〜1500℃の温度に加熱することにより上記けい素
を窒化しつつ前記窒化けい素質セラミックス同士を接合
させるようにしたことをIII#黴としている。
窒化けい素質セラミックスとしては、反応焼結法による
もの中、窒化けい素質粉末に焼結助剤を加えて焼結させ
る方法(無加圧焼結法、雰囲気加圧焼結法、ホットプレ
ス法等)によるものなどが適用される。すなわち、焼結
助剤を用いないS’lN4のほか、焼結助剤の種類によ
って、81 、N4−MgO系e st、N4− AL
BOH系e 5ilN4− y、o、系その他の81.
N、−酸化物系のものなどが適用される。
また、接合しようとする上記窒化けい素質セラミックス
の関にけい素粉末を介在させるに際しては、けい素粉末
をその11粉末状で介在させるほか、けい素粉末を適宜
の溶剤と共に混練してペースト状にしたものな塗布等に
より介在させる手段や、けい素粉末を必要に応じてバイ
ンダーと共に成形した成形体として介在させる手段など
を採用5、   i することができる。
そして、この場合、けい素粉末単味のものを使用するほ
か、けい素粉車中くけい素の窒化を促進させる元素を加
え友ものを使用することもできる。
この窒化促進元素としては、F・、Co、Ni、Cry
Mo a ′hh、 W e T1 、 Zr 、 T
a 、 Nb e V e Mg eC畠、 Cu 、
 Zn 、 8nを用いることができ、これら、 の元
素の中から選んで111または2種以上を使用すること
ができる。また、元素単体で使用するほか、上記窒化促
進元素の酸化物中窒化物などとして含有させることもで
きる。この場合、けい素粉車中における上記窒化促進元
素の含有量は5 at−以下となるようにすることが望
オしい。これは、けい素粉車中における窒化促進元素の
含有量が多す「ると、接合後の曲は強ft−低下させる
おそれがあることによる。
重危、窒化雰囲気を形成するに際しては、N。
ホ中NH,ガス管主体とするガス雰囲気を使用するのが
簡便である。そして、仁のような窒化雰囲気中で上記け
い素粉末を窒化させると同時に焼結、6.、。
させるに際しては、加熱温度’1−1200〜1500
℃とするのが良い。これは、1200℃よりも低いと窒
化反応が不十分であり、1500℃を超えると残留S1
の流出、空孔あるいは粒子の粗大化が起こり、接合強度
がかえって低下してしまうためである。
なお、上記加熱中において、接合しようとする窒化けい
素質セラミックスに対し、相互の接合面に向けて圧力を
加えるようになすこともよい。この場合、200bf/
e1ml以下の圧力で十分な効果を得ることができる。
実施例 1 第1図に示すように、厚さ5−1幅10 mm 、長さ
30■の81 、N4反応焼結体1.2の間に間11j
w;1■の開先3f:形成し、この開先6内に表1に示
す81@末4を入れた。なお、使用したS1粉末の平均
粒径は5 pmであり、また、Sl粉末中の窒化促進元
素の含有量は、酸化物あるいは窒化物の場合に金属元素
量のみを原子−で表わした。かくして、開先δ内に81
粉末4を入れたのち、latmaN、気流中で、128
0℃X10時間→1350℃×26時間→139o″C
x15時間の条件で加熱してSlの窒化および焼結を行
い、両81sN4反応焼結体1.2を接合させた。次い
で、接合した継手の4点ilI#′f強度(上スパン1
0 m 、下スパン30■)を測定したところ、同じく
表IK示す結果を得喪。
特開口a58−798811 (3) 表    1 .9頁 IIIK示すように、開先6内にS1粉末4を人′ れ
て窒化雰囲気中で加熱して81の窒化および ・81 
、N4の焼結を行なわせることKよって、かなり―げ強
KO高い継手を得ることができ、引粉末中に窒化促進元
素全含有させることKよって、さもK111手強ft−
上げることが可能であり、中には母材強度に近い継手強
度を得ることができる。しかし、窒化促進元素量が多す
ぎると曲げ強度はかえって低下することがわかった。
実施例 2 焼結−剤としてM、0.およびy、o、 1用いた81
、N、焼結体(第2図参照、7X7X20m)6゜7を
用意し、一方の焼結体6の端面に、表2!/c示すsi
s末をポリビニルブチツールのエチルアルコール溶液で
混練して作成し九S1粉末ペースト8を厚み約1mK塗
布して80℃x 2 hrの乾燥した俵、両焼結体6,
7t−縦方向に重ね良状態にして前記実施例1と同じ条
件で加熱して81の窒化および8輸N4のIJIIII
It行わせ、両焼結体6,71m合した。次いで得られ
た継手の強度を測定し】S4 1 喪ところ、同じく表2に示す結果t−得た。
表2に示すように、焼結助剤を用いて焼結し九〇1.N
4焼結体同士の接合も良好に行うことができた。を九、
接合時にSi、N、焼結体を加圧することによって、曲
げ強度tさらに高めうることが確認された。
なお、上記実施例では、接合しようとする窒化けい素質
七うミックスの間にけい素粉末を粉末そのttの状態で
介在させあるいはけい素扮末tペースト状にして介在さ
せた場合について説明したが、けい素粉末を必要に応じ
て適宜のバインダと共に成形したものを介在させた場合
にも良好な結果を得ることができた。
を九、上記実施例では、反応焼結体同士の接合および焼
結助剤を用いた焼結体同士の接合を例にとって説明した
が、反応焼結体と焼結助剤を用いた焼結体との間の接合
もこの発明によって良好に行いうろことが確認された。
以上のように、この発明によれば、接合しようとする窒
化けい素質セラミックスの間にけい素粉末を介在させ、
窒化雰囲気中で1200〜1500’CO温度で加熱す
ることKより上記けい票を窒化しつつ前記窒化けい素質
セラミックス同士を接合させるようにしたから、ボルト
や接着剤等を使用することなく、マた形状的な制約を大
きく受けることなく窒化けい素質セラ建ツクス同士の接
合を極めて良好に行うことができ、熱膨張係数差などに
趨因する電装中歪の発生もないなどの著大なる効果を有
する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例1における窒化けい素質セラ
ミックス同士の接合状況を示す側面説明図、第2図はこ
の発明の実施例2における窒化けい素質セラミックス同
士の接合状況を示す斜面説明図である。 特軒出願人  大同特殊鋼株式会社 代理人弁理士   小  塩     豊第1 第2 」 ノ 、6

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  接合しようとする窒化けい素質セラミックス
    OMKけい素粉末を介在させ、窒化雰囲気中で1!Go
    〜1800℃の温度に加熱することによp上記けい素を
    窒化しつつ前記窒化叶い素質上う電ツ!ス同士を接合さ
    せることを特徴とする接合方法。
  2. (2)  けい素役末は、F@ 、 Co 、 Ni 
    、 Cr 、 Mo 。 1i!a 、 W 、 TI 、 Zr 、 Ta 、
     Nb * V e Ml e ca Icvs # 
    Zll 、 s聴Oうちの1種以上の窒化促進元素を含
    有するものである特許請求の範囲第(1)項記載O接★
    方法。 〈萄 電化促進元素のけい素粉末中忙おける含有量が、
    6h*悌以下である特許請求の範囲第(2)項記me機
    舎方法。
JP17447181A 1981-11-02 1981-11-02 接合方法 Pending JPS5879880A (ja)

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