JPS5925753B2 - サイアロンの接着方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はサイアロンの接着方法に関する。

サイアロンは、Ｓｉ３Ｎ４とアルミナとの複合体であり
、特に強度、耐熱衝撃性および耐薬品性に優れているた
め、金属酸化物からなるセラミックスとは異なつた新規
高温耐熱材料として近年、脚光をあび、その応用分野の
開発が進められている。

たとえば、高温機器、高精密機械部品、熱交換器など、
または瞬間的に高温になる磁器部品や、特殊な高温絶縁
体などえの応用が検討されつつある。ところでかかる機
器類の機能を十分に発揮させるためには、それらの製造
の過程で部品の接着が重要な要素となり、特に種々の形
状をしたサイアロン相互の接着技術の開発が不可欠であ
る。

しかしながら、サイアロンは一般に溶融物に対するぬれ
性が極めて悪く、アルミナ、マグネシアのような酸化物
セラミックスと異なり、共有結合性が強いため、他の化
合物との反応性が非常に低い。また熱膨張係数もアルミ
ナの約半分であり、接着は非常に困難である。ところで
、従来使用されているサイアロンの一般的な接着法には
、ホットプレスの型中で、高温高圧下で接着するホット
プレス法がある。

しかしながらこの方法は型中で高温高圧下で操作するた
み、大型や複雑な異形のものの接着は至難であり、たと
え接着されたとしても接着強度が不十分であるなどの欠
点があつた。

そこで本発明はかかる従来の欠点を解消すべくなされた
ものであり、たとえば最高８００ｋｇ／ｄの極めて強力
な接着力が得られ、接着部での破断がなく、接着部は化
学的に安定であり、耐熱性、熱衝撃性にも優れているな
どの特長を有するものである。

すなわち本発明はサイアロンとサイアロンとの間にフッ
化カルシウム、又はフッ化カルシウムとカオリンの混合
物を介在させ、これを少くともフッ化カルシウムの分解
温度以上に加熱することを特徴とするものである。

本発明で用いるサイアロンは、前述の如くＳｉ３Ｎ４と
アルミナとの複合体である。

その形状は板状、柱状、粉末状、塊状などであつて特定
の形状に限定されるものではなく、かつ、サイアロンが
相互に同一形状、又は異形状の場合を包含する。フッ化
カルシウムとしては、通常市販されているものを使用す
ることができる。

フッ化カルシウムの純度は特に限定されないが、接着強
度を高めるために可能な限り高純度であることが好まし
い。

フツ化カルシウムは通常粉末状で用いられ、その使用量
は接着面積１ｃ！ｉｌ当り、０．１〜１９である。

カオリンは通常の市販品を広く使用することができ、原
岩の種類、結晶の大きさ、履歴などに支配されることは
ないが、フツ化カルシウムの場合と同様に、接着強度を
高めるため、できるだけ高純度のものの使用が好ましい
。フツ化カルシウムとカオリンとの混合物を用いる場合
の配合比率は、通常フツ化カルシウム９９〜５０重量％
、カオリン１〜５０重量％である。

カオリンは後述のようにフツ化カルシウムの接着効果を
強化する機能を有するが、配合比率が５０％以上になる
と、フツ化カルシウムとカオリンの反応性が不十分とな
り、これがためにカオリンのみが部分的に分離してその
まま残つている状態となる。フツ化カルシウムとカリオ
ンとの混合物は粉末状で使用しても良いし、あるいは有
機粘着物、たとえばバルサム、又は印刷インキなどを混
合してペースト状で使用することもできる。

かかる混合物の使用量はフツ化カルシウムとカオリンと
の合計重量基準（バルサムなど添加物を除く）で接着面
積１ｄあたり０４０１〜０．２９である。

本発明では上述のようなフツ化カルシウム、又…フツ化
カルシウムとカオリンとの混合物をサイアロンとサイア
ロンとの間に介在させ、少くともフツ化カルシウムの分
解温度以上に加熱する。

ここで分解温度とは、フツ化カルシウムが分解してフツ
素を放出する温度であり、通常では１２００℃以上、お
およそ１４００〜１５００℃である。加熱時間は通常３
０分〜１時間である。加熱温度が分解温度以下では、フ
ツ化カルシウムの分解によるフツ素ガスの発生がなく、
金属フツ化物は接着剤として機能しなくなる。この加熱
は一般には空気中で行なうが、サイアカンの酸化を防止
するために、特に長時間加熱の場合には窒素雰囲気中で
の加熱が好ましい。

本発明によるサイアロンの接着原理は、概略、下記のよ
うに考えられる。まず、１２００℃以上の温度において
、フツ化カルシウムが熱分解してフツ素ガスを発生する
。

このフツ素ガスがサイアロンの表面を著るしく腐食、侵
食する。そして一方の分解生成物のカルシウム、又はカ
ルシウムとカオリンとの反応物がサイアロン間の中間層
を形成し、これが接着剤として機能する。

すなわち、カルシウム、又はカルシウムとカオリンとの
反応物がフツ素ガスによつて腐食されたサイアロンに浸
透してサイアロンを相互に接着せしめるのであり、従来
得られな力）つた大きな接着力が賦与されるのである。
特にフツ化カルシウムの分解により得られた金属とカオ
リンとの反応物が接着剤として機能する場合には、カオ
リンによつて活性化されて金属のサイアロン内への浸透
が促進され、より強力な接着力が得られるものと考えら
れる。

以上述べた本発明によれば、従来の方法では５００ｋ９
／ＣＩ！ｌ程度であつたサイアロン相互の接着強度を５
００ｋ９／Ｃｌｊ以上、最高８００ｋ９／Ｃ！１１にま
で高めることができる（曲げ強度測定）。

しかも、曲げ強度測定時の破断がすべて接着部以外で起
つていることからすると、実際の接着強度は上記数値を
更に上廻ることが明らかである。

また、接着部は耐薬品性、耐熱性に優れ、特にきびしい
熱衝撃にも十分に耐えることができる。従つて本発明に
より得られた接着物は高温にさらされる機器類、熱衝撃
にさらされる機械部品などに好適に用いられる。以下、
本発明の実施例を述べる。

実施例 １ サイアロン板とサイアロン板との間にフツ化カルシウム
粉末を接着面積１ｃ１ｎあたり０．５９介在させ、これ
を電気炉中で１４８０℃で３０分、加熱した。

得られた試料の接着強度を秤量５０００ｋｇ荷重、速度
０．５ｍ／１ｔ７！Ｌで三点荷重曲げ強度の測定で求め
たところ、５１０ｋｇ／ｄであり、非常にすぐれた強度
を示した。

実施例 ２ フツ化カルシウム粉末８０％、カオリン２０％（重量比
）の混合物をサイアロン板とサイアロン板との間に１ｃ
ｒｉ１あたり０．５９介在させ、これを１４８０℃で３
０分間加熱した。

得られた試料の接着強度を実施例１と同様に曲げ強度に
より測定したところ、７６０ｋ９／ｄの最大の曲げ強度
が得られた。

実施例 ３ フツ化カルシウム粉末とカオリン粉末との配合比を変化
させ、実施例２と同様にして接着物を得た。

このものの接着強度を破断曲げ強度により下記第１表に
示す。この表から明らかなように、従来のサイアロンの
接着法（接着強度５００ｋ９／〜）に比較して接着強度
は大巾に上昇している。

又、曲げ強度測定後の破断面を調べたところ、破断部は
全て接着部分ではなく、接着部分の外側で破壊されてい
た。

したがつて、実際の接着強度は上記数値を上廻る大きな
値となることが明らかである。

更に上記各試料を４８％ＫＯＨ水溶液中に７００Ｃで５
０時間浸したが、接着部には何等の異状も認められなか
つた。

又、上記各試料を１４８０℃に再加熱したのち、これを
水中に投入して急冷試験を行なつたが、同様に接着部に
は何等の異状も認められなかつた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ サイアロンとサイアロンとの間にフッ化カルシウム
   、又はフッ化カルシウムとカオリンの混合物を介在させ
   、これを少くとも該フッ化カルシウムの分解温度以上に
   加熱することを特徴とするサイアロンの接着方法。