JPS6160291A - シリコン炭化物系セラミツク融着性合金 - Google Patents

シリコン炭化物系セラミツク融着性合金

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JPS6160291A JP18335684A JP18335684A JPS6160291A JP S6160291 A JPS6160291 A JP S6160291A JP 18335684 A JP18335684 A JP 18335684A JP 18335684 A JP18335684 A JP 18335684A JP S6160291 A JPS6160291 A JP S6160291A
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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】 〈産業上の利用分野〉 本発明°はシリコン炭化物系セラミック融着性合金、更
に詳しく言えば、シリコン炭化物系セラミックのメタラ
イジング、これらのセラミック同志あるいは異種セラミ
ックとの接合、金属との1−接あるいは、これらのセラ
ミックを使ったサーメットの結合相用金属としても使用
できる合金に係わるものである。
〈従来の技術〉 レラミック材料が今後汎用化されて行くためには、金属
材v1や他のセラミックとうまく複合さけて行くことが
必要に成ってくる。特にセラミックの脆性を補う意味に
おいても金属との接合は重要なテーマである。この様な
ことからセラミックと異種材との複合に関する研究は非
常に盛んであり、本発明の目的とするシリコン炭化物セ
ラミックについても、既にいくつかの方法が発表されて
いる。
これらの方法は、メタライジングあるいはロー付用の融
着合金として、 (イ)SiとFe、N i、Coの合金を使用する方法
(ロ)AIを使用する方法。
等であるが、いずれもシリコン炭化物セラミックに対し
て完全な濡れ性は持っていない。
接触角は慨ね20度前後で、融着強度も小さい欠点があ
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問題点に鑑みて為されたものであ
り、シリコン炭化物系セラミックに完全な濡れ竹(接触
角零度)を有し、融着強度の高い新規な融着合金を提供
せんとするものである。
〈問題点を解決するための手段〉 本発明者は以上の問題点に鑑みて、鋭意研究を行なった
結果、次のような新しい知見を得るに至った。
即ら、 Ti族元素(Ti、Zr、Hf)、V族元素(V、Nb
、Ta)、およびYの中から選ばれた1種あるいは2種
以十の元素と上2Siを必須成分とでる2元〜多元系合
金はシリコン炭化物系セラミックに完全に濡れる状態(
濡れ角零石)で融着することができ、高強度で融着する
ことを見出だした。
本発明はこの新しい知見を塁に為されたものである。
〈作用〉 (1)Si単独、あるイハs i −Fe、 S i 
−Ni、Si −Co等は濡れ性は完全なものではない
が、このSiにliが添加されて初めて完全な濡れが得
られる。つまり2つの絹合せによって初めて完全な濡れ
が得られる。
(2)この傾向は、Siとli族、V族の元素およびY
の組合わせに共通して言える。
(3)Ti族、V族元素の中で最も好しい元素はT i
 、Zr、V、Nb、Tarあり、とりわけ、Ti、V
、Nb、Taが好しい。
Hfは高価で、あまり一般的な元素でないために、経湾
性の点で問題がある。
(4)Ti、V、Nb、TaはFe、Ni、C0等との
合金の形(フェロアロイ)で添加することができる。
これによってコスト的に安価に成ると共に、有効成分範
囲が広くなり、融着温度を低くすることもでき、また融
着性も向上する。
(5)これは、Ti、V族元素おJ:びYとSiの組合
せだけでなく、これらの元素の一部の量を、目的用途に
応じて、例えば、融点を下げたり、機械的、物理的、化
学的性質を変える目的で、Fe、 Ni、CO,AI、
CIJ、・・・等の第3、第4、・・・の元素で置換え
ることができる。
(6)S iとTi、V族元素およびYの成分範囲は、
Siと各元素の組合ゼによって異なり、また加熱温度に
よって異なる。
例えば、加熱温度の上限を1650℃にとると、Siと
Tiでは、Siを5〜95%、SiとNbr、Nbを6
5%、SiとTaでは、Taを77%、SiとVでは、
■を48%、Siと7rでは、7rは62%、および8
6〜99%の範囲で変えることができる。従ってNb、
V等比校内高価な金属は、安価なFe−Nb、N 1−
Nb等の合金を用いることが出来る。
〈実施例〉 実施例1(濡れ性テスト その1) シリコン炭化物系セラミックとして、5C201(常圧
焼結5iC)を使用し、このセラミックの上に各種組成
のSi合金を載せ、減圧下で加熱溶融(約5分間保持)
し、冷却後それぞれの接触角(濡れ角)を測定した。
結果を第1表に示す。
第1表 *−1”e−(Nb+78)はNb+Ta  60%零
本・・・Ni−NbはNb 60% **零 −−−Fe   VはV   50%比較例と
して示した従来の合金が、おしなべて接触角は15〜3
5度で、しかも融着部が剥離しや覆いことを考えると、
本発明合金は濡れ竹と融着強度の点で箸しい改善効果を
有している。
また従来合金は、融着金属とセラミックの境界部に、厚
い、脆弱な拡散層が生成されており、これも融着強度が
弱い原因の一つであるが、本発明合金では、拡散層生成
に対する抑制効果、あるいは脆化抑制効果もあるものと
思われる。
実施例2(メタライジングへの応用) 10mtn×10mX 3mmの炭化ケイ素の板の一ト
にS i −30(Fe−Nb)qなる様に、シリコン
の少粒、椀状のFe−Nbを混合して配合したものを載
せ、10 TOrrの減圧下rl 480℃に5分加熱
して、融着さゼた。
融着層は、接触角零度で全面に平滑均等に広がっており
、一部側面まで濡れが及んでいた。
この結果より、本発明合金は、予め合金化したものでは
なく、各元素を別々に配合して、混合しただけのもので
も、溶融過程で均等に合金化が行われ、完全な濡れ面が
得られることが確認できた− 8 = 実施例3〈セラミック同志の接合〉 100%SiCと(50%SiC,50%SiN)の2
種類の焼結体のチップ(、10#X 10mmX5#l
1l)の間にS i −50(Fe−Nb)組成のスラ
リー状の混合粉末を約11NR厚さに塗付し、5XIO
Torrの減圧下r1480℃、5分加熱し接合を行な
った。
2個のセラミック片はS i −50(Fe−Nb)合
金によって完全に濡らされ、強固に接合されていた。
実施例4(サーメットの結合相) 反応焼結法で作った多孔質のSiC焼結体のデツプ(1
0#l1lIX 10IRIRX 2#lll1+)の
上に、5i−30<N 1−Nb)合金の少粒を載せ、
5 X 10−”Torrの減圧下で、1480℃に5
分間加熱し、空孔部に完全に含浸することができた。
尚ここで、本発明のシリコン炭化物系セラミックとは、 (イ)反応焼結、直接焼結炭化ケイ素 (ロ)セラミックを構成する成分の一つとして上記(イ
)の炭化ケイ素を含むセラミック全般を意味するらので
ある。
また、本発明合金を融着さゼるときの雰囲気として、1
−記実施例では減圧下で行なったが、これのみに限定さ
れるものではなく、’Ar、He等の不活十り雰囲気下
でも可能である。
〈発明の効果〉 本発明は次の様な効果を右する。
(1)シリー]ン炭化物系セラミックに接触角零度で完
全に融着できる。
(2)微小間隙、空孔にも浸透出来る。
(3)濡れ竹を隋書することなく多元系合金に調整でき
る。
(/1)界面での融着強度が高い。
(5)融着に関−dる仝ゆる用途に利用できる(メタラ
イジング、ロー接、含浸、結合相として)。
(7)共晶成分が存在でるために、融点が低く、比較的
低い温石でも、融着出来る。
(8)原料が宥価である。
一へ371−

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Ti族元素、V族元素およびYの中から選ばれた
    1種あるいは2種以上の元素とSiを必須成分として有
    することを特徴とするシリコン炭化物系セラミック融着
    性合金。
  2. (2)上記Ti族、V族元素がTi、V、Nb、Taで
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の合
    金。
JP18335684A 1984-08-31 1984-08-31 シリコン炭化物系セラミツク融着性合金 Pending JPS6160291A (ja)

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