JPS61132570A

JPS61132570A - セラミツク部材の接合方法

Info

Publication number: JPS61132570A
Application number: JP25441784A
Authority: JP
Inventors: 征一郎宮田
Original assignee: MIYATA GIKEN KK
Current assignee: MIYATA GIKEN KK
Priority date: 1984-11-30
Filing date: 1984-11-30
Publication date: 1986-06-20

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】〈産業上の利用分野〉本発明は、セラミック、例えば、炭化ケイ素、窒化ケイ
素等の炭化物、窒化物セラミック、ホー化チタン、ホー
化ジルコニウム等のホー化物セラミック、アルミナ、ジ
ルコニア等の酸化物セラミック部材の接合方法に関する
ものである。

〈従来の技術〉巽種材料の接合で最も大きな問題は、線膨脹係数の違い
をいかにして解決するかである。特に脆くて全く伸びの
期待できないセラミック材料ではこの問題はより深刻に
なってくる。

この問題の解決に従来は中間的な線膨脹係数を有する中
間層をインサートして接合することが行われているが、
完全な解決には至っていない。

これは、まず第１に熱応力そのものが完全に無くなるわ
けではないということと、第２に現在使用されている材
料はおしなべて剛性が大きく、線膨脹係数の少しの違い
でも熱応力は相当おおきくなるということと、第３に接
合温度から常温まで常に中間的な線膨脹係数を有り−る
適当な材料が見付かってないためである。

また史に、セラミック＋ａ籾、狛に窒化物、ホー化物材
料では、金屈祠料とロー化できる様なロー祠その乙のが
開発されておらず一層やっかいである。

中間層としては、多少の応力吸収性があって、線膨脹係
数そのものを多少調整できること、高温まで熱膨張特性
が安定していることが望まれる。

〈発明が解決しようとする問題点〉本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであ
り、低〜中膨張性セラミックの範囲まで適用可能な中間
層を使用した新規な接合法を提供せんとするものである
。

〈問題点を解決するための手段〉本発明は、接合に際して、（１）接合部に炭素質材料からなる中間層をインサート
して互いに接合すること。

（２〉セラミックとしては、その線膨脹係数が（２〜１
２）ＸＩＯの範囲のものを使用する。

（３）炭素質中間層として線膨脹係数のことなる炭素材
料の積層体を使用する。

〈作用〉炭素材料は次のような特徴を持っている。

（１）炭素材料は製造条件を調節することによプて、そ
の線膨脹係数を（２〜１０　）　Ｘ　１０−’の範囲で
調節できる。

（２）炭素材料には多少の気孔が存在するためにこれが
応力吸収作用をする。

（３）線膨張特性が高温まで一定している。

（４）高温強度が優れている。

等の性質がある。

従って、中間層としては、窒化ケイ素、サイアロン、炭
化ケイ素、ホー化ジルコニウムの様な低膨張性セラミッ
クからアルミナ、ジルコニアのような中膨張性セラミッ
クの範囲のものに対してその線膨脹係数をうまく適合さ
せることができる。

しかも、炭素材料は低剛性で、多少の応力吸収性がある
ために、接合界面の多少の熱応力は吸収される。

また線膨脹係数のことなる炭素材料を積層体にすること
によって、中間層の中でその線膨脹係数をゆるやかに変
化させることができる。２×１゜程度からｌ０ＸＩＯ程
度の範囲まで変化させることが出来る。

セラミックと炭素中間層を接合するロー材としては１１
両者を一度メタライズしてしまえば通常のロー材を使用
できるが、これは行程が繁雑になると共にコストが高く
なる。−回の操作で接合することが好ましい。

これには両者に濡れるロー材が必要である。

これはセラミックの種類によって、変わってくるが、３
ｉ、Ｓｉ合金、Ｔｉ、Ｖ族元素の合金、３ｉとｒ＋、ｖ
族元素の合金が好ましい。特に。

３ｉとＴｉ、Ｖ族元素の合金が好ましい。

この合金は、窒化物、炭化物、ホー化物およびアルミナ
、ジルコニアセラミックに対して極めて良好な濡れ特性
（濡れ角零度）を示す。

また更にセラミック、炭素材料との脆弱な拡散層の生成
が抑制されるので有利である。

〈実施例〉実施例１（炭化ケイ素とチタンの接合）炭化ケイ素：　
１　Ｑｘ　１０Ｘ５＃１Ｉ１１チタン　　：２０Ｘ２０
Ｘ１０ＩＩＩＩＲ中間層　　：１１０Ｘ１０Ｘ１０の等
方性黒鉛線膨脹係数４．５Ｘ１０−６炭化ケイ素とチタンの間に黒鉛の中間層をインサートし
て、炭化ケイ素と黒鉛およびチタンと黒鉛の接合面にそ
れぞれペースト状の５ｉ−１０Ｔｉ合金およびＳｉ８塗
付して、減圧化で１４５０℃に５分加熱してロー材は接
合を行なった。

炭化ケイ素と黒鉛、チタンと黒鉛の境界には何等剥離や
亀裂等の欠陥は認められず強固に接合されていた。

実施例２（サイアロンとジルコニアの接合）サイアロン
：１ｏ×１０×５ＩＩ１１ジＪｔｔコニ７、：　２０Ｘ２０×５Ｍ９１（７）Ｐ、
Ｓ、Ｚ中間層；線膨張係！４．５Ｘ１０　　の黒鉛と。

線膨脹係数６．５Ｘ１０−’の黒鉛の積層体寸法はそれ
ぞれＩＱｘｌ　０×５ｍである。

ロー材は材料：５ｉ−２０Ｔｉ合金接合条件；２種類の黒鉛の間、黒鉛とサイアロン、黒鉛
とジルコニアの間に、ペースト状の上記合金を塗イ」シ
て重ね合わせて、減圧化、１５００℃に加熱して接合し
た。

２種類の黒鉛、サイアロン、ジルコニアの各境界部には
何等欠陥は認められず、各層は強固に接合されていた。

実施例３（炭化ケイ素と鋼の接合）炭化ケイ素：１０×１０×１０ＭＲ鋼（ＳＳ４１）：２０Ｘ２０Ｘ５Ａｌｌ中間層　　；線
膨脹係数４．５Ｘ１０−’と線膨脹係数６．５Ｘ１０　
　の２種類の黒鉛接合条件；２種類の黒鉛の問および黒鉛（線膨脹係数４゜５×１０
　側）とセラミックの間にＳ　＋　−３０Ｖ合金をイン
サートし、鋼と接合する側の黒鉛（６，５Ｘ１０　　側
）の表面にも上記合金を塗付して減圧下１５ｏＯ℃に５
分加熱してまずセラミックと炭素の接合体を作り、次に
黒鉛のメタライズ面と鋼の間に銅のシートを挟んで不活
性雰囲気で１２００℃に加熱して黒鉛と鋼を接合した。

接合部に亀裂、剥離は観察されず強固に接合されていた
。

尚上側では、いずれもセラミックと黒鉛は一回の行程で
ロー付しプしているが、一度メタライズしておいて通常
のロー材をつかって接合することもできる。

これらは目的、用途によって適宜選択すれば良い。

本発明に適用できるセラミックの範囲は、線膨脹係数が
慨ね２〜１２Ｘ１０　　の範囲のものに対して可能であ
る。線膨脹係数が１２Ｘ１０　　以上になってくると炭
素の線膨脹係数との差がおおきすぎるために、境界部で
亀裂や剥離がおこりヤずくなる。

本発明の炭素質材料とは、上側の黒鉛の他に。

無定形炭素、およびこれらに他の酸化物、窒化物、炭化
物、ホー化物セラミックが混合複合化された炭素材料一
般を指すものである。

炭素と相手材との接合はロー付けに限らず、固相状態で
の接合も適用できる。

中間層の炭素材料とヒラミックあるいは相手材との間の
線膨脹係数の違いはできるだけ小さいことが望ましいの
で、相手材料の線膨脹係数にうまく合うように、炭素材
料の銘柄を決める必要がある。許容される線膨脹係数の
差は、使用条件にもよる。が、炭素材料はセラミック材
料に比較して、弾性率が著しく小さいので相対的に線膨
脹係数の違いによる熱応力は小さく、多少の差（３〜５
×ｉ　ｏ”　＞程度は許容できる。

〈発明の効果〉１）低〜中膨張性セラミック（２〜１２ｘｌＣ）”）ま
で接合できる。

２）比較的高い温度まで使用できる。

３）１回の操作で接合できφ。

４）中間層の機械加工が容易であるので、複惟形状のも
のでも容易に接合できる。

５）中間層に応力の吸収性がある。

６）中間層の線膨脹係数を調整できる。

７〉線膨脹係数が緩やかに変化する積層構造の中間層に
づることかできる。

特許出願人　有限会社　富山技研代表者　　宮田征一部

Claims

【特許請求の範囲】

（１）セラミック部材を接合するに際し、該セラミック
部材と相手材の間に炭素質材料からなる中間層をインサ
ートし、該中間層を介して互いに接合一体化することを
特徴とするセラミック部材の接合方法。
（２）上記セラミック部材の線膨脹係数が２〜１２×１
０＾−＾６であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の方法。
（３）上記炭素質中間層が線膨脹係数のことなる炭素材
料の積層体である特許請求の範囲第１項〜第２項に記載
の方法。