JPS6226355B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセラミツク部材同志、とくに炭化珪素
部材同志の接合に好適な耐熱接着材の改良に関す
るものである。

従来、この種の耐熱接着材としては、アルミ
ナ、シリカ、ジルコニア等の微粉にシリカゲル或
いは水ガラスでペースト状にしたものが用いら
れ、この接着材による接合に当つてはセラミツク
ス部材の接合面に上記接着材を塗布し、両部材を
当接固定した後乾燥、熱処理することにより接合
される。しかしながら、この耐熱接着材は乾燥、
熱処理後における接着層がガス不透過性が乏しい
ため、例えば高温で使用される石油分解用セラミ
ツクス製反応管の接合に適用した場合、その接合
層から内部のガスが漏れる問題がある。また、こ
の耐熱接着材はシリカゲル等の電気絶縁性材料を
粘結剤とするため、電気導通性の炭化珪素からな
る発熱体、端子部との接合には用いることができ
ず、使用範囲が限定される欠点を有する。その
他、この耐熱接着剤から形成された接合層の可使
用温度範囲は粘結剤としてのシリカゲルの軟化温
度（1000℃程度）以下であるため、それ以上の高
温雰囲気下で使用されるセラミツクス部材の接合
には適用できない欠点を有する。

このようなことから、最近、可使用温度が高
く、電気導通性、気密性の優れた接合層を形成し
得る熱硬化性樹脂（フエノール樹脂等）、金属シ
リコン及び炭素からなる耐熱接着材が提案されて
いる。しかしながら、この耐熱接着材によりセラ
ミツクス部材同志を接合するには、該部材の接合
面に塗布した後2000℃以上に加熱しなければなら
ないため、セラミツクス部材の接合を簡便にでき
ないこと、大型のセラミツクス部材の場合はさら
に接合時間が長くなり、かつ燃費もばかにならな
いこと、さらには被接合体であるセラミツクス部
材自体が品質劣化を招く等種々の欠点がある。

これに対し、本発明者は上記種々の欠点を全て
解消するために、鋭意研究を重ねた結果、所定粒
径の炭化珪素粉を骨材とし、かつ粘結剤として有
機珪素樹脂を用いることによつて、セラミツクス
部材同志の接合に際して1000℃程度の比較的低温
度で加熱処理することにより、該有機珪素樹脂が
容易に炭化珪素に変換され骨材である炭化珪素粉
の結合層を形成して緻密化し該部材同志を強固に
接合できると共に、気密性（ガス不透過性）、電
気伝導性に優れ、かつ可使用温度が1650℃迄と高
い接合層を形成でき、もつてセラミツク部材の品
質劣化（熱劣化）を招くことなく簡便かつ安価に
接合し得る極めて用途が広く実用性の高い耐熱接
着材を見い出した。

すなわち、本発明の耐熱接着材は粒径40μ以下
の炭化珪素粉と有機珪素樹脂の粘結剤とを含有し
てなるものである。

本発明において炭化珪素粉の粒径を限定した理
由はその粒径が40μを越えると、セラミツクス部
材同志の接合に際しての加熱処理において生成さ
れる炭化珪素結合層による粉体間の結合強度が低
下し、ひいては各部材同志の接合強度の低下、接
合層のガス不透過性の低下を招くからであり、よ
り好ましい範囲は10μ以下である。

本発明に使用する炭化珪素粉の粘結剤（有機珪
素樹脂）中に占める割合は40〜90重量％の範囲に
することが望ましい。この理由は、炭化珪素物の
含有量を40重量％未満にすると、骨材としての作
用が低下し、接合層の強度低下を招き、ひいては
セラミツク部材同志の接合性を劣化させる。一
方、炭化珪素粉の含有量が90重量％を越えると、
粘結剤の量が少なくなり、セラミツク部材同志の
接合力低下を招く。

本発明に使用する有機珪素樹脂としては、例え
ばポリボロジフエニルシロキサン、ポリボロメチ
ルシロキサン、ポリボロエチルシロキサン、ポリ
シラプロピレン、オルガノポリシロキサン、アル
キド変成オルガノポリシロキサン、フエノール変
成オルガノポリシロキサンを挙げることができ
る。これら有機珪素樹脂は有機溶媒、たとえばベ
ンゼン、アセトン、テトラヒドロフラン等で溶解
して粘結剤とする。

なお、本発明においては必要に応じて炭化珪素
粉を含有する有機珪素樹脂の粘結剤中に、金属シ
リコン粉或いは金属シリコンと炭素との混合粉を
配合させて耐熱接着材を構成してもよい。このよ
うな耐熱接着材を用いてセラミツクス部材同志を
加熱接合すれば、さらにセラミツクス部材間の接
合強度を向上できると共に形成された接合層のガ
ス不透過性を向上できる。

次に、本発明の実施例を説明する。

実施例 １ 粒径10μ以下の炭化珪素粉80重量部とポリボロ
ジフエニルシロキサン20重量部とテトラヒドロフ
ラン25重量部とを乳鉢で十分混合して耐熱接着材
を得た。なお、上記ポリボロジフエニルシロキサ
ン（東北大学金属材料研究所 矢島聖使教授から
入手）は下記式 または にて示されるものである。

また、このポリボロジフエニルシロキサンは、
例えば次の様にして得ることができた。

５の三口フラスコに無水キシレン2.5とナ
トリウム400ｇとを入れ、窒素ガス気流下でキシ
レンの沸点まで加熱し、ジメチルジクロロシラン
１を１時間で滴下した。滴下終了後、10時間加
熱還流し沈殿物を生成させた。この沈殿を濾過
し、まずメタノールで洗浄した後、水で洗浄して
白色粉末のポリジメチルシラン420ｇを得た。

他方、ジフエニルジクロロシラン759ｇとホウ
酸124ｇを窒素ガス雰囲気下、ｎ−ブチルエーテ
ル中、100〜120℃の温度で加熱し、生成した白色
樹脂状物を、さらに真空中400℃で１時間加熱す
ることによつて530ｇのポリボロジフエニルシロ
キサンを得た。

実施例 ２ 粉径10μ以下の炭化珪素粉90重量部とポリシラ
プロピレン10重量部とテトラヒドロフラン20重量
部とを乳鉢で十分混合して耐熱接着材を得た。な
お、上記ポリシラプロピレン（東北大学金属材料
研究所 矢島聖使教授から入手）は下記式 にて示されるものである。

また、このポリシラプロピレンは、例えば、ジ
メチルジクロロシランをNaで脱塩素してジメチ
ルポリシランとし、さらに、このポリマーをオー
トクレーブ中でArガス雰囲気下150℃程の加熱に
より得る事ができるものである。

実施例 ３ 粒径10μｍ以下の炭化珪素粉80重量部とジメチ
ルポリシロキサン20重量部とテトラヒドロフラン
20重量部とを乳鉢で十分混合して耐熱接着材を得
た。

しかして、本実施例１〜３の耐熱接着材を３本
の炭化珪素管の接合面に夫々塗布し、それら炭化
珪素管同志を当接させ、室温に１時間放置した
後、アルゴンガス雰囲気下で８℃／minの昇温速
度にて1000℃まで高め、その温度を１時間保持し
て加熱処理し、３本の接合炭化珪素管を造つた。

得られた各接合炭化珪素管の接合強度を調べた
ところ、本実施例１の耐熱接着材による接合炭化
珪素管の場合は210Kg／cm²、本実施例２の耐熱接
着材による接合炭化珪素管の場合は250Kg／cm²、
本実施例３の耐熱接着剤による接合炭化珪素管の
場合は200Kg／cm²と極めて高い接合力を有するこ
とがわかつた。また、得られた各接合炭化珪素管
の一端を封じ、他端から1000℃のガスを供給し
て、接合層からのガス漏れ状態を調べたところ各
接合炭化珪素管はともにガス漏れが認められず、
優れたガス不透過性を有することがわかつた。さ
らに、各接合炭化珪素管の通電性、耐熱特性を調
べたところ、共に良好な電気伝導性と、1650℃に
対しても接合層が溶融せず優れた耐熱性を有する
ことがわかつた。

以上詳述した如く、本発明によればセラミツク
部材同志の接合に際して1000℃程度と比較的低温
度で加熱することにより該部材同志を強固に接合
できると共に、ガス不透過性、電気伝導性に優
れ、かつ可使用温度が1650℃迄と高い接合層を形
成でき、もつてセラミツク部材の熱劣化を招くこ
となく簡便かつ安価に接合でき電気伝導性が要求
される炭化珪素からなる端子部と発熱部の接合、
或いは複雑形状、大型形状の炭化珪素体同志の接
合等広範囲な用途に適用し得る実用性の高い耐熱
接着材を提供できるものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 粒径40μ以下の炭化珪素粉と有機珪素樹脂の
   粘結剤とを含有する耐熱接着材。