JPS59190279A - セラミツクス構造体及びその製造方法 - Google Patents

セラミツクス構造体及びその製造方法

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JPS59190279A
JPS59190279A JP58063676A JP6367683A JPS59190279A JP S59190279 A JPS59190279 A JP S59190279A JP 58063676 A JP58063676 A JP 58063676A JP 6367683 A JP6367683 A JP 6367683A JP S59190279 A JPS59190279 A JP S59190279A
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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】 （発明の技術分野） 本発す」は、セラミックス構造体及びその製造方法に関
する。
（発明の技術的背景及びその間ｂ”１４点）セラミック
スを構造材料さして用いる試みが近年性ｔ、Ｃわれでい
る。このような場合、セラミックスを他の部材と接合し
て用いなけれ（ｉならないことが多い。このようなセラ
ミックス吉他の部材との接合手段々しては、接着剤によ
る接合、あるいはセラミックスをＬｌ　。
−Ｍｎ等によりメクライスしたのちろうイ」けする接合
等か行なわれていた。
し力）しながら、接着剤ｌこよる接合では、ｈ゛７．遺
体々して使用可能な温１Ｆｉｌ　ｌ１ｔｅ四が吐く、五
だ、メクライスによる接合は、メクライスできるセラミ
ックスがアルミナ客−に限られ蟹化けい素等の構造材に
適するセラミックスにその才ま適用できないという罰点
があった。
（発、明の目的） 本発明は、他の部材さの接合が容易でかつ強固な接合を
得られる＋ｒｔｉ造体み遺体逸するセラミックスを提供
することを目的とする。
すだ、前記のセラミックス悟造イイ・をイＩ　６製造方
法を→〃供する。
（発明の概要） 本発明セラミックス８造体１・寸、セラミックス表面に
セラミックスを改逍してなる結合層を有するこ古を特徴
とする。不発ＨノＡセラミックス描竜ｌ′檜こ適用する
セラミックスは、７′ルミナ等の従来７ノ１らのセラミ
ックスて■）よいが竹にニューセラミックスと木・〜さ
れ６　’ｙ　’Ｊ　コアセラミックス、例えは璽ｆとけ
い素、炭ｆヒけい素、−Ｉｊイアロン等か高温強度が太
きい点て望ましい。また、シルニフニアも考慮される。
前記の結合層は、セラミックスｉｃ　ｔツｒ定の処理を
施してブレ族する。
処」トノとしてｔｄ敵１こ券曲気１４Ｊでの加熱処理が
通用でさる。前記のンリフンセラミソクスにおいて、こ
のような処理をイエなうと、その衣而には、ＳｉＯ・を
主体とするソＩＪゲートて構叡、される結合層か形成さ
れる。この結合′）曽は例えは峠１ゴたは鋼合金でなる
金属体との結合にを馬し大きな結合力を得ること力５で
きる。
結合層は１μ以下で充分その役割を朱た１−０結合層の
表面は、加熱処理によ０結晶粒力）ノ杉成されるが、以
後の結合作用ζこ寄与するのけ結晶粒界での作用き考え
られるたｄ）、結ＥＩ漬粒の大きさｉ’　ｌ　００μ以
下か好ましい１゜結合層に、金属体が接触した状態てノ
Ｊｉｌ　ｐＩＡさハるこｄこより金属体と反応して結合
１″る。
シリコンセラミックスを用いた場合、金属１本は４川ま
たは鋼合金でなるもの力く結合力Ｓ良りｆである。金属
体の結合に供するカロ熱処ｆｌｌｊは、金属の融点以下
でかつ結合反応が／Ａ巳しる温１隻域でなされる。
銅の場合、Ｉ　Ｏ６５〜１０８３°Ｃの）１０Ｐてイー
１なわれる。この加熱処理時に、丈に第２のセラミック
ス（結合層を有する）５：刑番こ接１’ｌｔ！させて＋
ｉ＋時に加熱てれは、セラミックスの結合した構造体を
イ÷することができる。このＷＱ　Ｍ伺（ｋこよれは、
単一のブロックからの１〕１」り出しち゛とでしかでき
なかった扱矧−形状部品や犬７（す部品力）分λりした
各もｉキを；１似仄績み上（す４ｔ１１合せることによ
ってｍ　斗に製造できる。更に８髪な部位に必要な機能
をもったセラミックスを拘ることかできる。
セラミックスノ・１１゛１造体としては、衣（１ｕに結
合層を介して接合された金属体に、更に他の金属体を結
合したもの力＼゛ある。
この場合、金属と金属の接合は従Ｘから１１なわれてい
る接合方法（例えはろう利け）が適用できる。こうじで
イ４量られるセラミックス構造体は、耐摩耗性、耐熱性
、筒熱伝専性、耐食性等の複合された機能を南する。
（発明の実施例） ｆｌ）　　Ｓｌ’　３　Ｎ　４を主体とするセラミック
ス焼結体を大気中で１２５０〜１３５０℃、１０時間加
熱処理して結合層を形成した。
結合層の生成は、ｌ　２５０　’Ｃては４〜１６時間、
］　：３５０℃では２０分〜６時１ｔ４１の条件で好ま
しいものがイ：ｆられた。得られたｈ　ｊ　ｓ　Ｎ＜を
クフビソ−ｆ〕１１・ｉ（板厚０．５　ｔ　）を介して
窒素雰囲気中で加熱処理して結合した。温度はＩ　０７
　ｓ℃で約１５分である。
得られた接合面のせん断強度は、６〜１２ｋｇ　／　ｍ
がと高い強度を示した。　ｂ　］、　ｓ　Ｎ’４の加熱
処理温度が、１３０Ｑ℃刊近の４）のがＮもｉｉ’Ｆ１
い接合強要を示した。
４１゛お、加熱処Ｊ１１！後のド１．＼１６表面ｆｄ、
元学顕倣鋭て観察するみ、結晶かりんべん、；、（に形
成されてい＜）。この結晶が余り大きくては４イ４造体
として良好ｙ、Ｈ結合を得ることはむずかしい。この太
きさけ１００１１以下か９ノましい古考えられる。また
、接合後の投合面を観察すると、銅粒内からのＯｕ、　
２　（Ｊとの反応、１４１の他に粒界からのＣＣｕｔＯ
との反応相が存在している。後渚が優勢な場合は、反応
面内に再結晶した銅の結晶粒の形でゐ６多角形の網目か
田境し訪米Ｖツでめる。
なお、得られた接合体の抗折試験を行ち゛い構造体とし
ての〕薗止をイト１認した。
接合体のｔｊｌけ強ｍｑ　＋’：ｉ、８〕ｓ」＼Ｉ４の
力ｉｌ熱処Ｊ！ｉ：γ晶１及（こより変１ヒする。力ｊ
：　１．１％処月”精、シｕとツバ、４２５０−Ｃ４・
１近のものか最もよいか（狗８０に９７ｍ；ｊ　）　１
３００°Ｃ／　（”］’　ｉ’ｉでも約５０に９／’　
ＴｌＴｎ　ｂ度の強度スｒｉイ（Ｉられイ）。
（２）　　Ｓｉ、ｌＮｔ系セラミックスと、４へＩＮ系
セラミックスにいずれも結合層を形成し、クフビソ＋釘
ｉｉ１を介し７て実施例１と同Ｒ％に接合した円ころ、
強同な結合か得られた。ＡｌＮｃ：　０＋１との接合Ｊ
？”ｉ　（ｄ　Ａ　ｇ　ｌ　（Ｌ、　−Ｃｕ２０のｊ見
られた。
同様にしてイｎだセラミック構造体ピーシてにＡＡ２０
．、八ゑ（Ｎ、Ｓｉ、Ｎ、、Ｓｉｎ、づ−イアロンの組
合せかある。このうら、ＡβＮ。
Ｓ　５（２は良熱１ム導体、Ｓｉｘ　Ｎ４１　Ｓ　ｉ（
じ６ゴ高（１−５ての爾強度、Ａｌ、Ｏ，は１ｌｌｉ、
ｆアルカリ性、Ｓｉ　（３は酩工＊性に特にすくれてお
））、これらを複合すること２こよりイ疋釆（○にｆま
かったセラミックス構造体を得ることができる。
（３ｆ　　Ｓ　ｉ　ｓ　Ｎ　４焼結体に、加熱処理（１
３００℃、１ｙｒヒ雰囲気、１０時間）を施して結合層
を形成した。
ついでクフビツチ鋼（０，３ｔ　）を載置し、］　０７
８℃、Ｎ、中、１０分の加熱処理を施した。ついでＮ１
メッキをした鋳物材（↓、Ｉ　Ｏ材）を銀ローを介して
載置し、ろう付は加熱（８４０℃×２０分）を行ない構
造体を１４ｆだ。
５１３Ｎ４とＩでＣ拐の接合部のせんｉｓｒ強度は約］
、　Ｏｋｇ　／　ｍｒｌが得られた。このように祷られ
る構造体は、摺動部品、回転体機械部品等さして広く適
用が可能であ６゜また、接合面を曲面とし、機械的嵌合
をυ１−用することにより、更に側固な結合力を得るこ
Ｌかできる。
（発明の効果） 本発明によれば、従来得られなかった接合力の大きいセ
ラミックｈ′へ全体を侍ることができ、才だその態様も
応用用途によって多様（こ適合することができる。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）　　セラミックス表面に、セラミックスを改質し
    てなる結合層を有するセラミックス構造体。
  2. （２）　　セラミックスは、シリコンを含むセラミック
    スである特許請求の範囲第１項に記載のセラミックス構
    造体。
  3. （３）　　セラミックスは、窒ｆヒけい素、炭ｒヒけい
    素ザイアロンのいずれかを主体とするセラミックスであ
    る特許請求の範囲第２項に記載のセラミックス構造体。
  4. （４）　　結合層は、結合剤を含むものである特許請求
    の範囲第３項に記載のセラミックス構造体。
  5. （５）　　結合片］は酸素である特許請求の範囲第４項
    に記載のセラミックス構造体。
  6. （６）　　結合層は、結晶粒の大きさが１００μ以下で
    ある特許請求の範囲第３　ＪＡに記載のセラミックス構
    造体。
  7. （７）　　結合層は、ＳｉＯ２を主体とするシリケート
    で構成されてなる特許請求の範囲第５私（に記載のセラ
    ミックス構造体。
  8. （８）　　結合層は、厚さ］　／ｉ　ｍ以下である＃＋
    計晶求の範囲第７項に記載のセラミックス）イ６造体。
  9. （９）　　結合層に金属体が接合されてなる特許請求の
    範囲第１項に記載のセラミックス構造体。 （ｌα　金属体は、銅あるいは鋼合金でなる特許請求の
    範囲第９ＪＡに記載のセラミックス構造体。 ０１）　　金属体にさらに第２のセラミックス体か接合
    されてなる特許請求の範囲第９　ＪＪに記載のセラミッ
    クス構造体。 αＺ（セラミックス構造体と第２のセラミックス体１は
    、同實のセラミックス体で構成された特許請求の範囲第
    １］項に記載のセラミックス構造体。 （１５・　セラミックス構造体と第２のセラミックス体
    は、異質のセラミックス体て構成された特許請求の範囲
    第１１Ｊ口にｈ記載のセラミックス構造体。 ０４）　　金属体にさらに第２の金べ体が接合されてな
    る特許請求の範囲第９　ＪＪ（に記載のセラミックス構
    造体。 （１５１結合層をイジ゛するセラミックス表［（＋＋け
    平ｒｆｃである特許請求の範囲第１項に記載のセラミッ
    クス構造体。 ０６］　　結合層を有するセラミックス表面は曲面であ
    る特許請求の範囲第１珀？こ記載のセラミックス構造体
    。 面　セラミックスζこ加熱処３ノ１（をｂ＝ずことによ
    りセラミックス表面を改（６１２て結合層を形成するこ
    とを４１！ｒ徴とするセラミックス構造体の製造方法。 ０植　セラミックスはシリコンヲ含ムセラミックスであ
    る特許請求のｎｆ＋　ＩＪ、ｌｊ第＋７Ｊｆ＋に記載の
    セラミックス構〕１ケ体の製造方法。 帥　加熱処理は、セラミックス表面に８−、　Ｕ　。 を主体とするソリケ−１・を形成するものである特許請
    求の範１１１］第１８ＪＪ、＋に記載のセラミックス道
    ｑ遺体の製造方法。 翰　加熱処理は、温度１２　（ｌ　Ｏ℃〜１４００℃時
    １ｉｉ　１０分〜２０時間、酸（ヒ性雰囲気で行なう特
    許請求の範囲第１８川に記載のレラミソクス構造体の製
    造方法。 シ１）　　結合層に金属体を接触させて金属体の爛；点
    以下で加熱処理を施して、結合層と金属体を反応させ結
    合体を得る工程をイＴ′ｌｉえた特ｓ’Ｆ　ｊｉｌ’ｌ
    求の範１ｔｆ４第１７項に記載のセラミックス構造体の
    製造方法。 １２Ｚ　　結合層に金属体を接触させ、さらに金属体に
    第２のセラミックス体を接触させて金属体の融点以下で
    加熱処理を施して結合層と金属体および金属体と第２の
    セラミックス体を反応させ結合する］二程を備えた特π
    Ｎｉ４求の４１１’！囲第１７項に記載のセラミックス
    構造体の製造方法。 ■　金属体に、金属体さ親和性のよい接合層を介して第
    ２の金属体を接合する工程を具備づ−る特許請求の範囲
    第２１項に記載のセラミックス構造体の製造方法。
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