JPS62197361A - 炭化珪素セラミツクスの接合法 - Google Patents
炭化珪素セラミツクスの接合法Info
- Publication number
- JPS62197361A JPS62197361A JP3822186A JP3822186A JPS62197361A JP S62197361 A JPS62197361 A JP S62197361A JP 3822186 A JP3822186 A JP 3822186A JP 3822186 A JP3822186 A JP 3822186A JP S62197361 A JPS62197361 A JP S62197361A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sic
- ceramics
- silicon carbide
- bonding
- joining
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 31
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims description 30
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 238000005304 joining Methods 0.000 title claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052575 non-oxide ceramic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011225 non-oxide ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 1
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
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。
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)
本発明は強度の優れた炭化珪素(以下SiCと記す)セ
ラミックスの接合法に関するものである。
ラミックスの接合法に関するものである。
(従来の技術)
SiCセラミックスは耐熱性、耐摩耗性が良くまた金属
と同等若しくは金属よりも優れた熱伝導性を示すことか
ら、高温ガスタービンやエンジンの部品、メカニカルシ
ール、熱交換器等広範囲に及ぶ製品への利用が検討され
ている。
と同等若しくは金属よりも優れた熱伝導性を示すことか
ら、高温ガスタービンやエンジンの部品、メカニカルシ
ール、熱交換器等広範囲に及ぶ製品への利用が検討され
ている。
ところでこのようなSiCセラミックスの用途を拡大し
たり、新たな製品化を計画するにあたり、複雑な形状の
ものや大型部品への利用が要望され、これに伴なってセ
ラミックスを相互に接合するための技術の確立が重要に
なっている。
たり、新たな製品化を計画するにあたり、複雑な形状の
ものや大型部品への利用が要望され、これに伴なってセ
ラミックスを相互に接合するための技術の確立が重要に
なっている。
一般にセラミックス相互の接合に関しては以下の3つの
方法がある。
方法がある。
(a)無機系接着剤による接合法
(b)金属化(メタライズ)法
(c)加圧焼結による接合法
(a)の接着剤による接合法はシリカゾルを主成分とし
たペーストを介してSiCセラミックス面を相互に接着
するもので極めて卑近な方法であるが、化学的結合によ
るものではないので結合力が弱く実用化されていない。
たペーストを介してSiCセラミックス面を相互に接着
するもので極めて卑近な方法であるが、化学的結合によ
るものではないので結合力が弱く実用化されていない。
(b)のメタライズ法はセラミックス表面に金属物質を
拡散してメタライズし、この形成された金属層を介して
セラミックスを相互に接着する方法で、セラミックスと
金属とのはんだ付は又は、ろう付けによるものであるが
、Aa、O,のような酸化物系セラミックスは金属との
反応性が良好で容易に金属層を形成するが、SiCセラ
ミックスのように非酸化物系セラミックスは、金属と反
応し難く容易には金属層を形成しない。
拡散してメタライズし、この形成された金属層を介して
セラミックスを相互に接着する方法で、セラミックスと
金属とのはんだ付は又は、ろう付けによるものであるが
、Aa、O,のような酸化物系セラミックスは金属との
反応性が良好で容易に金属層を形成するが、SiCセラ
ミックスのように非酸化物系セラミックスは、金属と反
応し難く容易には金属層を形成しない。
(発明が解決しようとする問題点)
第4図に示す従来技術によれば、SiCセラミックス1
の接合部3と非接合部2とは同等の特性が得られるが、
超高温下で圧力負荷ができるホットプレス装置が必要で
あって、長尺部品や大型部品に対する接合は難しく特に
接合する面の平滑度が不十分で第5図(a)に示すよう
に接触しない部分があると、同図(b)に示すように気
孔12または未接合部13が境界面に残留するため結合
部の強度が低下する。
の接合部3と非接合部2とは同等の特性が得られるが、
超高温下で圧力負荷ができるホットプレス装置が必要で
あって、長尺部品や大型部品に対する接合は難しく特に
接合する面の平滑度が不十分で第5図(a)に示すよう
に接触しない部分があると、同図(b)に示すように気
孔12または未接合部13が境界面に残留するため結合
部の強度が低下する。
上述の通り、安定した接合状態を保証するには、接合前
の接合面の平滑度や直角底などを高めるための高精度の
加工が必要であった。
の接合面の平滑度や直角底などを高めるための高精度の
加工が必要であった。
本発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、接合
部分に欠陥がなく強度的バラツキのない、簡易なセラミ
ックスの接合法を提供することを目的としている。
部分に欠陥がなく強度的バラツキのない、簡易なセラミ
ックスの接合法を提供することを目的としている。
(問題点を解決するための手段)
本発明の目的達成は、SiCセラミックスの接合面に珪
素(以下Siと記す)と炭素(以下Cと記す)の混合粉
末または上記混合粉末に、SiC粉末を加えたものを挟
み、加圧・加熱することによって得られる。
素(以下Siと記す)と炭素(以下Cと記す)の混合粉
末または上記混合粉末に、SiC粉末を加えたものを挟
み、加圧・加熱することによって得られる。
(作用)
上記の構成によりSi+C→SiCの反応を起こさせて
反応熱を生成し、結合力が強く活性の高いSiCセラミ
ックスを生成し接合するものである。
反応熱を生成し、結合力が強く活性の高いSiCセラミ
ックスを生成し接合するものである。
(実施例)
本発明の実施例を図面によって説明する。
第1図は本発明に係るSiCセラミックス管(以下Si
C管)の接合の実施例の概要図で。
C管)の接合の実施例の概要図で。
SiC管1の接合部の中間にSiとCの混合粉末を圧密
成形して管の断面形とした圧密成形体3をはさみ、Si
C管1の両端に設けた荷重負荷装置4により圧縮荷重F
を加え接合部2を加圧する。
成形して管の断面形とした圧密成形体3をはさみ、Si
C管1の両端に設けた荷重負荷装置4により圧縮荷重F
を加え接合部2を加圧する。
一方SiC管1に電極5を取付け、変圧器6により電圧
を負荷し抵抗加熱作用環よって、接合面間に圧密成形体
3をSi+C−+SiCの反応に伴う反応温度まで加熱
し、SiCを生成すると同時にSiC管1の接合を行う
ものである。
を負荷し抵抗加熱作用環よって、接合面間に圧密成形体
3をSi+C−+SiCの反応に伴う反応温度まで加熱
し、SiCを生成すると同時にSiC管1の接合を行う
ものである。
なおSi+C−+SiCの反応とこれに伴う上記接合は
、わずか数秒で完了するが加熱昇温中のSiCの酸化防
止のために、接合部3を局部的に真空または不活性ガス
の雰囲気中に置くためのチャンバ7が必要である。
、わずか数秒で完了するが加熱昇温中のSiCの酸化防
止のために、接合部3を局部的に真空または不活性ガス
の雰囲気中に置くためのチャンバ7が必要である。
第2図は本実施例による接合部2の接合前(a)および
接合後(b)の組織の状態を示す拡大図であって、Si
C管1および圧密成形体3はどちらも導電性であるから
、SiC管1に固定した電極5を介してSiC管1に電
流を通ずると、抵抗加熱作用により圧密成形体3の温度
が上昇し、数秒乃至10数秒でSiの融点温度1420
℃に達し、同時にSi粒子8とC粒子9とが反応して5
iC10を生ずる。この反応は発熱を伴い100〜20
0℃の温度上昇があるから抵抗加熱による上記の温度上
昇と相まって、接合部2の温度は1800〜1900℃
に達する。したがって生成された上記5iCIOは極め
て高い活性を有し、SiC管1と完全に接合すると共に
組織が緻密化し1強固な接合層を形成するに至る。
接合後(b)の組織の状態を示す拡大図であって、Si
C管1および圧密成形体3はどちらも導電性であるから
、SiC管1に固定した電極5を介してSiC管1に電
流を通ずると、抵抗加熱作用により圧密成形体3の温度
が上昇し、数秒乃至10数秒でSiの融点温度1420
℃に達し、同時にSi粒子8とC粒子9とが反応して5
iC10を生ずる。この反応は発熱を伴い100〜20
0℃の温度上昇があるから抵抗加熱による上記の温度上
昇と相まって、接合部2の温度は1800〜1900℃
に達する。したがって生成された上記5iCIOは極め
て高い活性を有し、SiC管1と完全に接合すると共に
組織が緻密化し1強固な接合層を形成するに至る。
圧密成形体3の好ましい寸法としては、断面形状はSi
Cチューブ1の断面形状と同一とし、厚さtは加熱中に
圧密成形体3が甚しく変形したり、はみ出したりするお
それがあり、3閤以下が適当である。
Cチューブ1の断面形状と同一とし、厚さtは加熱中に
圧密成形体3が甚しく変形したり、はみ出したりするお
それがあり、3閤以下が適当である。
圧密成形体3のS i / Cの組成はSi+C→Si
Cの反応を生起させるためにはモル比で1:1が基本で
あるが、実際には1.1〜1.2:1の割合が強度的に
すぐれた良質の接合部が得られることが発明者らの実験
で明らかになっている。この理由については加熱の際に
Siが蒸発又は酸化することにより減量すること、Si
十C→SiCの反応の後、余剰のSiが溶融し接合部の
SiC結晶間の小さな気孔を充填するためであろうと思
われる。
Cの反応を生起させるためにはモル比で1:1が基本で
あるが、実際には1.1〜1.2:1の割合が強度的に
すぐれた良質の接合部が得られることが発明者らの実験
で明らかになっている。この理由については加熱の際に
Siが蒸発又は酸化することにより減量すること、Si
十C→SiCの反応の後、余剰のSiが溶融し接合部の
SiC結晶間の小さな気孔を充填するためであろうと思
われる。
また圧密成形体3の配合の実際は、Si粉末8は粒径5
〇−以下とC粉末8は粒径0.3〜1+w+のコロイド
黒鉛を上記モル比で配合しこれに有機結合剤を3〜5%
内外添加した後プレス成形して製造する。Si粉末8.
C粉末9以外にSiC粉末を配合する場合もあり、この
場合のS i / Cの配合モル比も上記比率に準じて
よい。
〇−以下とC粉末8は粒径0.3〜1+w+のコロイド
黒鉛を上記モル比で配合しこれに有機結合剤を3〜5%
内外添加した後プレス成形して製造する。Si粉末8.
C粉末9以外にSiC粉末を配合する場合もあり、この
場合のS i / Cの配合モル比も上記比率に準じて
よい。
圧密成形体3の製造はプレス成形以外の押し出し成形、
ラバープレス等の成形によることも可能である。
ラバープレス等の成形によることも可能である。
第3図は1本発明における接合時に負荷する圧力と接合
部の曲げ強さとの関係を示す特性図であって1曲げ強さ
は図示による応力値−/dで示す。
部の曲げ強さとの関係を示す特性図であって1曲げ強さ
は図示による応力値−/dで示す。
同図によると50kg/d以上の負荷圧力で接合すると
、おおむね3000 kg/dの曲げ強さが得られるこ
とを示し、この値はSiCセラミックス固有の曲げ強さ
にほぼ匹敵する。故に接合時に必要な圧力は50kg/
dが好ましい。
、おおむね3000 kg/dの曲げ強さが得られるこ
とを示し、この値はSiCセラミックス固有の曲げ強さ
にほぼ匹敵する。故に接合時に必要な圧力は50kg/
dが好ましい。
(発明の効果)
本発明によればホットプレスのような高価な装置を使用
することなく、比較的簡単な荷重負荷装置とW!、源装
置により、極めて短時間でSiCセラミックス固有の曲
げ強さとほぼ同等の曲げ強さを有するSiCセラミック
スの接合法が得られ、特にチューブなど長尺部品を接合
するのに効果的である。
することなく、比較的簡単な荷重負荷装置とW!、源装
置により、極めて短時間でSiCセラミックス固有の曲
げ強さとほぼ同等の曲げ強さを有するSiCセラミック
スの接合法が得られ、特にチューブなど長尺部品を接合
するのに効果的である。
第1図は本発明の一実施例の概要図、第2図は第1図実
施例による接合部の組織拡大図、第3図は本発明の負荷
圧力と接合部曲げ強さとの関係を示す特性図、第4図は
従来技術による接合部の拡大図、第5図は従来技術によ
る接合部の組織拡大図である。 1・・・SiCセラミックス管
施例による接合部の組織拡大図、第3図は本発明の負荷
圧力と接合部曲げ強さとの関係を示す特性図、第4図は
従来技術による接合部の拡大図、第5図は従来技術によ
る接合部の組織拡大図である。 1・・・SiCセラミックス管
Claims (1)
- 1、炭化珪素セラミックス相互の接合において、接合面
の間に炭素と珪素の混合粉末あるいは上記混合粉末に炭
化珪素粉末を添加した密圧成形体を介在させ、上記接合
面を加圧・加熱することを特徴とするセラミックスの接
合法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3822186A JPS62197361A (ja) | 1986-02-25 | 1986-02-25 | 炭化珪素セラミツクスの接合法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3822186A JPS62197361A (ja) | 1986-02-25 | 1986-02-25 | 炭化珪素セラミツクスの接合法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62197361A true JPS62197361A (ja) | 1987-09-01 |
Family
ID=12519246
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3822186A Pending JPS62197361A (ja) | 1986-02-25 | 1986-02-25 | 炭化珪素セラミツクスの接合法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62197361A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009142375A (ja) * | 2007-12-12 | 2009-07-02 | Nohmi Bosai Ltd | スプリンクラヘッド |
JP2012532823A (ja) * | 2009-07-07 | 2012-12-20 | モーガン・アドヴァンスト・マテリアルズ・アンド・テクノロジー・インコーポレイテッド | 硬質非酸化物又は酸化物セラミック/硬質非酸化物又は酸化物セラミック複合体ハイブリッド物品 |
JP2015124137A (ja) * | 2013-12-27 | 2015-07-06 | 株式会社日本セラテック | 炭化珪素接合体及びその製造方法 |
JP2021155237A (ja) * | 2020-03-25 | 2021-10-07 | 一般財団法人ファインセラミックスセンター | 接合方法 |
-
1986
- 1986-02-25 JP JP3822186A patent/JPS62197361A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009142375A (ja) * | 2007-12-12 | 2009-07-02 | Nohmi Bosai Ltd | スプリンクラヘッド |
JP2012532823A (ja) * | 2009-07-07 | 2012-12-20 | モーガン・アドヴァンスト・マテリアルズ・アンド・テクノロジー・インコーポレイテッド | 硬質非酸化物又は酸化物セラミック/硬質非酸化物又は酸化物セラミック複合体ハイブリッド物品 |
US8906522B2 (en) | 2009-07-07 | 2014-12-09 | Morgan Advanced Materials And Technology Inc. | Hard non-oxide or oxide ceramic / hard non-oxide or oxide ceramic composite hybrid article |
JP2015124137A (ja) * | 2013-12-27 | 2015-07-06 | 株式会社日本セラテック | 炭化珪素接合体及びその製造方法 |
JP2021155237A (ja) * | 2020-03-25 | 2021-10-07 | 一般財団法人ファインセラミックスセンター | 接合方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4499360A (en) | Method of brazing silicon carbide parts using Si-Co solder | |
US5495978A (en) | Bonding diverse thermal expansion materials | |
JPS62197361A (ja) | 炭化珪素セラミツクスの接合法 | |
JPS6153174A (ja) | セラミツク接合用緩衝材 | |
JPS5879880A (ja) | 接合方法 | |
JPH03237074A (ja) | セラミックスと金属の複合体および複合化方法 | |
JPH024553B2 (ja) | ||
JP2797020B2 (ja) | 窒化珪素と金属との接合体およびその製造法 | |
JPH0251477A (ja) | 金属・セラミックス接合法 | |
JP2773257B2 (ja) | Si含有炭化ケイ素セラミックス同士の電気接合方法 | |
JPS6029518A (ja) | グロ−プラグ用ヒ−タ | |
JPS6221768A (ja) | 黒鉛の接合方法 | |
JPH0366071B2 (ja) | ||
JPS59102876A (ja) | セラミツクスと金属との接合方法 | |
JPS6277186A (ja) | 固相接合方法 | |
JPS61275172A (ja) | 窒化珪素質焼結体と鉄−ニツケル系合金との接合方法 | |
JP2809000B2 (ja) | セラミックス部材の接合方法 | |
JPS5948778B2 (ja) | セラミックス−金属複合体の製造方法 | |
JP2005139057A (ja) | 粉末焼結セラミックスのメタライズ法 | |
JPS61215271A (ja) | セラミツクスと金属との接合方法 | |
JPS61155269A (ja) | 拡散焼結接合方法 | |
JPH055791B2 (ja) | ||
JPS6351994B2 (ja) | ||
JPS61219766A (ja) | セラミツクス軸と金属軸との接合構造 | |
JPS5895672A (ja) | セラミツクスと金属との接合方法 |