JPS6265985A - セラミツクス用電接装置 - Google Patents

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】 超業上の利用分野 本発明は、セラミックス用直接装置に関する。

従来の技術及びその問題点 従来、セラミックスの接着は、被接着物間に接着剤を介
在させ、或いは介在させることなく、電気炉等を用いて
熱処理することにより行なわれている。しかしながら、
このような方法では、大型品、異型品、長形品等を接着
するには容積の大きな加熱炉が必要となり、加熱エネル
ギーの損失が大きいという欠点がある。

そこで、大型品等の接着を行なうには、接着部のみを加
熱する局部加熱方法が行なわれている。

局部加熱方法としては、レーザー、高周波加熱、電子ビ
ーム加熱、油中での放電加熱などの方法が知られＣいる
が、これらの方法では、試料予熱や雰囲気Ｊｉのための
大型チャンバーが必要となったり、或いは大出力ビーム
電源やそれらの収束装置が必要となる等設備面において
不経済であるという問題点がある。

問題点を解決するための手段 本発明者は、ｋ、記した如き従来技術の問題点に鑑みて
、セラミックス相互の接着における、容易かつ経済的に
宵利な局部υ０熱方法を見出すべく鋭意研究を重ねてき
た。その結果、高温において導電性を有するセラミック
スを被接着体とする場合には、セラミックスの接着面の
両側に少なくとも１対の吹雪を燃焼性ガスの噴出孔が接
着面端部に向かうように設置し、該吹雪からのガス炎で
接着面端部を加熱すると共に、該吹雪に高１１圧を印加
し、接着面に生じろ電流に起因するジュール熱によって
接着部のセラミックスを溶着させることにより、極めて
容易にかつ単時間にセラミックス相互間の強固な接着が
できることを見出した。本発明者は、このような新規な
る知見に基づいて、上記接着方法において用いるべきセ
ラミックス用電接装置についての研究を重ねてきた。そ
の結果、少なくとも１対の耐熱導電性吹雪を電極として
用い、該吹雪に電圧を印加すべきｌ！源装置と、接着面
を流れる電流を適正値に制御すべき出力電流制御回路と
を備えたセラミックス用電接装置により、と記接着方法
における環流を精度よく適正値に保ってセラミックスを
強固壷こ接着することが可能となることを見出した。

また、本発明者は、更に改良されたセラミックスの接着
方法として、セラミックスの接着面に、高温において導
電性を有する接着剤を介在させることによって、非導電
性セラミックスを被接着体とする場合にも接着面を加熱
して、接着面に高電圧を印加すること番こより、セラミ
ックスの接着が可能となることを見出した。また、高温
において導電性を有するセラミックスを被接着体とする
場合にも、接着面に接着剤を介在させることにより、接
着強固を向上させることや複雑な形状の接着面の接合が
可能となることを見出した。本発明者は、上記した如き
接着剤を介在させるセラミックスの接着方法において用
いるべきセラミックス用電接装置について研究をＩねた
結果、接着剤を介在させたセラミックスの接着面の両側
に接Ｓ面端部に向けて配置した燃焼性ガスの噴出孔を有
する少なくとも１対の耐熱導゛晟性吹雪と、該吹雪に電
圧を印加すべき１！源装置と、接着面を流れる電流を適
正値に制御すべき出力電流制御回路とを備えたセラミッ
クス用電接装置により、と配接着剤を介在させる接着方
法における電流を精度よく適正値に保って、セラミック
スを強固に接着することが可能となることを見出し、こ
こに本発明を完成した。

即ち、本発明は、以下に示すセラミックス用電接装置を
提供するものである。

（１）ｉ）高温で導電性を有するセラミックス被接着体
の接着面の端部に向けて接着面の両側に配置すべき燃焼
性ガスの噴出孔を有する少なくとも１対の耐熱導電性吹
雪、 １１）該吹管間裔こ電流を供給するｉ、ｏｏｏ〜ｔｏ、
ｏｏ。

〜１０，０００りの無負荷電圧を有する１！源装置、及
び１１１）燃焼性ガスにより加熱されたセラミックス被
接着体の導電性が急増した時点から前記Ｎｌｆ装瀘の出
力電流を予め設定した値に制御する出力電流制御回路 を備えた鳥温導宅性のセラミックス用電接装置（以下、
本願第１発明という）。

（２）ｉ）高温で導電性を有する接着剤を介在させたセ
ラミックス被接着体の接着面の端部に向けて接着面の両
側に配置すべき燃焼性ガスの噴出孔を有する少なくとも
１対の耐熱導電性火管、ＩＩ）該吹管間に電流を供給す
る１、０００〜ｉｏ、ｏｏ。

〜１０，０００りの無負荷電圧を有する電源装置、及び
１１１）燃焼性ガスにより加熱された接着剤の導電性が
急増した時点から前記電源装置の出力電流を予め設定し
た値に制御する出力電流制御回路を備えたセラミックス
用電接装Ｂ（以下、本願第２発明という）。

本願第１発明のセラミックス用電接装置は、従来全く知
られていない新規な接着方法において用いられるもので
あり、第１図に示す電接装置の概略図に基づいて、該接
着方法及び電接装置を説明する。

第１図において、被接着体セラミックス（１）及び（２
）を重ねた後、吹雪（３）及び（４）を燃焼性ガスの噴
出孔が被接着体セラミックスの接着面の端部に向かうよ
うにセラミックスの両側に設置する。

被接着体セラミックスとしては、高温において導電性を
有するセラミックスを使用する。ここで高温において導
電性を有するとは、８００°Ｃ程度以上の温度で１，０
００〜１０，０ＯＯＶ程度の定圧を加えた場合に、数Ｉ
ＱｍＡ程度以とのＷｌ流が流れることをいう。高温にお
いて４竜性を何するセラミックスとしては、ランタンク
ロマイト、酸化スズ。

ＳｉＯ等を例示できる。また、アルミナ、ジルコニア、
コーヂライト等は、８１０２　、　Ａ１２０Ｂ　、　Ｆ
ｅ２０Ｂ等のガラス成分を含むので、高温においてガラ
ス成分の伝導（こより導電性を示し、高温謬こおいて導
電性を有するセラミックスとして使用できる。

本願第１発明の装置による方法では、まずセラミックス
の両側に設置した吹雪からのガス炎（７）及び（８）で
接着面を加熱すると共に、両次管間に１，０００〜１０
，０ＯＯ〜１０，０００りの直流又は交流の電圧を印加
する。　ｉｌＥ！装置（５）としては、１，０００〜１
０，０００　Ｖ程度の無負荷電圧を有するものであれば
よい。出力電流は、接着面の面積等により一定ではない
が、通常数Ａ程度以下の小電流を供給するものでよい。

接Ｍ装置における吹雪は、導電性を有し、かつ耐熱性の
あるものであればよく、例えば、黄銅、銅、タングステ
ン、カーボン、モリブデン等を材質とするものが使用で
きる。

吹雪とセラミックスとの距離は、吹雪からのガス炎が接
着面の端部に到達するように設定すればよい。燃焼ガス
としては、都市ガス、プロパンガス、水素・酸素ガス等
の燃焼性ガスを適宜単独又は混合して用いればよい。

ガス炎により高温に加熱されｔこ接着部分のセラミック
スは、４電性が高くなり、吹雪からのガス炎により運ば
れｔ；峨荷は、接着部分のセラミックスを通過して、両
極間は通電される。このときセラミックスに生じる抵抗
熱、即ちジュール熱によって接着部分は短時間に加熱さ
れ、セラミックスは、相互に溶着して強固に接合される
。

このとき接着面は、発生するジュール熱によって急激に
加熱され、シ気抵抗が著しく低下して、導電性が急増す
る。このため、本願第１発明装置装置では、電流を適正
値に保持するための出力電流制御回路（６）を組み込む
。適正な電流値は、使用するセラミックスのｆｆ１Ｍに
より一様ではないので、これらの捕類により適宜決定す
ればよい。

出力電流制御回路としては、コイル、可飽和リアクトル
、磁気増幅器等の磁気制御素子を使用する回路やサイリ
スタ、トラ′イアツク、ＧＴＯ，トランジスタ等の半導
体制御素子を使用する回路を利用できる。本発明では、
特に、応答性が良く、電流精度が高い点や、軽承小型化
ができ、鑞カロスが少ない点等から半導体制御素子を使
用する出力電流制御回路が好ましい。

また、本願第１発明装置では、垂下特性を有する電源装
置を用いる場合には、出力電流制御回路を別途設けるこ
となく出力電流を適正値に保つことが可能である。

本願第１発明の装置では、上記した電源装置（５）及び
電流制御回路（６）に代えて、出力電流制御機能を有す
る発電機を使用することもできる。この出力電流制御機
能とは、発電機からの電流値を適正値に制御できるよう
な機能をいう。このような発１電機としては、モーター
やエンジンを動力とした垂下特性を冑する発電機が使用
できる。このような発ｔｊｔ機を使用する場合には、電
接装置は商用電Ｕを必要とすることなく、自由に移動し
て用いることが可能となり、極めて有用なものとなる。

本発明装置では、電圧を印加した後、通常１０〜３０秒
程度の通電時間で接４を行なうことができる。

接着部の面積が広い場合には、セラミックス又は火管を
適当な移動手段（図示せず）で移動させながら、全酊の
接着を行なえばよい。また、火管を複数対設けることに
よって広い範囲を同時に接材することもできる。

本願第２発明の装置は、被接着体セラミックスの接着面
に、高温において導電性を有する接着剤を介在させると
いう新規なセラミックスの接着方法１ζおいて用いられ
る。ここでに温において導電性を有する接着剤とは、通
常セラミックスの接着に用いられる接着剤のうち、８０
０°Ｃ程度以との高温条件下でｉ、ｏｏｏ〜１０，０Ｏ
ＯＶ程度の電圧を加えた場合に数１０ｍＡ程度以上の電
流が流れるようなものをいう。このような接着剤として
は、具体的には、カオリン、ＡｈＯｓ、　５ｉ０２等の
ガラス成分を主成分とし、銅、ニッケル、マンガン、イ
ンジウム、モリブデン、亜鉛等の酸化物、硫化物、塩化
物等、ランタン、インジウム、バナジウム、ホルミウム
、イツトリウム等の希土類元素の酸化物、モリブデン、
マンガン、タングステン、鉄、銅、銀、ニッケル、錫、
亜鉛等の金属、フッ化カルシウム、フッ化ナトリウム等
のフッ化物等を適宜配合した公知の接着剤を例示できる
が、上記導電性の条件を満足するものであればこれらに
限定されるものではない。また、導電性を有しない接材
剤を使用する場合には、接着剤中に、導電性成分、例え
ば、カーボン、フッ化物、ガラス分、金属酸化物、希土
類元素等を配合して導電性を付与すればよい。

被接着体セラミックスとしては、高温において導電性を
何するセラミックス及び導電性のないセラミックスの両
者共に用いることができる。導電性を有するセラミック
スとしては、前記したランタンクロマイト、順化スズ、
Ｓｉｎ、アルミナ、ジルコニア、コーヂライト等を例示
でき、導電性をりさないセラミックスとしては、５ｉｆ
ｉＮ４．サイアロン等の非酸化物系セラミックスを例示
できる。

本願第２発明の電接装置を用いるセラミックスの接着方
法では、まず高温において導電性を有する接材剤をセラ
ミックスの接着面に介在させた後、本願第２発明のＷＩ
！、接装置の火管を接着面の端部に向けてセラミックス
の両側１ζ設置する。

火管の種類や設置方法は、本願第１発明の電接装置と同
様でよい。

次いで、セラミックスの両側に設置した火管からのガス
炎で接着面を加熱すると共に、両次管間に１，０００〜
１０，０ＯＯ〜１０，０００りの直流又は交流の電圧を
印加する。電源装置としては、本願第１発明と同様のも
のが使用できる。

ガス炎により高温に加熱された接着部分では、接着剤の
導電性が向とし、１，０００〜１０，０ＯＯＶ程度の電
圧下においても通ｗ！、ｆが多くなり、その結果接材剤
がジュール熱によって高温に加熱されて、短時間に溶融
して、セラミックスが強固に接着される。

このとき接着剤は、発生するジュール熱によって急激に
加熱され、！気抵抗が著しく低下して、導電性が急増す
る。このため本願第２発明の電接装置では、電流を適正
値に保つための出力電流制御回路を組み込む。適正な電
流値は、使用する接Ｗ剤やセラミックスの種類によって
一様ではないので、これらの種類により適宜決定すれば
よい。

本願第２発明の装置における出力電流制御回路としては
、本願第１発明における出力電流制御回路と同様のもの
が使用できる。また、Ｗｌ源装置及び出力電流制御回路
に代えて、出力ｔａ電流制御機能有する発電機を使用で
きることも本願第１発明と同様である。

また、本願第２発明の装＠による接着方法では、本願第
１発明の装置による方法と同様にセラミックス又は吹雪
を移動させながら接着を行なうことや、吹雪を複数対設
けることによって広い範囲を同時に接着することもでき
る。

発明の効果 ■　本願第１発明及び第２発明電接装置によれば、大型
品、異型品、長形品等を接着する場合にも、加熱エネル
ギーの損失が少なく、非常に容易に接着を行なうことが
できる。

■　本願第１発明及び第２発明電接装置によれば、ジュ
ール熱を利用する新規なセラミックスの接着方法１ζお
いて、電流を精度よく適正値に保つことが可能となり、
強度の高いセラミックスの接着を行なうことができる。

■　電流制御機能を有する発電機を使用する場合には、
化学プラント等での現場施工が可能となる。

■　本願第２発明電接装置によるＰＭＲ方法では、適当
な接着剤を選択することによって、接着剤を介在させな
い方法と比べて接着強度を向上させることができる。ま
た接着剤として導電性が良く、セラミックス本体よりも
溶融が容易なものを使用する場合には、セラミックスの
接着が容易になる。

■　セラミックスの接着面が複雑な形状である場合にも
、導電性の良い接着剤を介在させることにより、接着面
のみに通電することが可能となる。

従って、本願第２発明装置による接着方法は、複雑な形
状の接着面を有するセラミックスの接着方法として特に
有用である。

実施例 実施例１ セラミックス用電接装置としては、吹雪として銅製の金
属溶接用ノズルを用い、商用交流電源２００ｖに誘導電
圧調整器と可変インダクタンス形リアクトルと２００Ｖ
／６，６００〜１０，０００りのステップアップ変圧器
の１次巻線を直列に接続し、その２次巻線を前記金属溶
接用ノズルに接続したものを使用し、以下の方法により
セラミックスの接着を行なった。

尚、該電接装置における出力電流制御回路は、２００〜
１０，０００りの画用遡源と直列に接続された可変イン
ダクタンス形リアクトルである。

被接着体としては窒化珪素板（厚さ１０ｍｍ、長１０ｃ
ｍ、幅５ｃｍ）の平板２板を用い、該平板の１０１０ｍ
ｍＸ１０の面に、フッ化カルシウム７０重量％及びカオ
リン３０重量％からなる接着剤８ｆヲ介在させて、２枚
の平板を重ねた。次いで、接Ｍ面の長辺に向けて２個の
吹雪を接着面の両側に燃焼性ガス噴出孔が対向するよう
に設置した。吹雪と接着面端部との距離は各々８ｃｍ　
とした。

各々の吹雪から都市ガスを流出させて点火し、ガス炎の
長さを８　ａｍに調整した後、両次管間に５．０ＯＯ〜
１０，０００りの交流を印加した。電流は１０秒後には
０．５人となり、それ以後は、電流制御回路で０．５Ａ
の電流を保持させた。次いで、セラミックスを長さ方向
に５　ａｍ／ｍｉｎの速度で移動させながら通電を続け
、接着面全体の接着を行なった。接着強度は、８点曲げ
強度で４０　Ｊ＋／ｍｍ２であっｔ；。

実施例２ 実施例１と同じ接着装置を使用し、被接着体として導電
性を有するセラミックスであるランタンクロマイト板（
厚さ１０ｍｍ、長さ１０ｃｍ、幅５　ａｍ）を２枚用い
て、接着剤を介在させることなく、１゜ｍｍ　Ｘ　１０
０ｍの面を重ねた。次いで、実施例１と同様にして火管
を設置し、ガス炎により加熱すると共に、５，０ＯＯ〜
１０，０００りの電圧を印加した。電流は、５秒後に０
．７　Ａとなり、それ以後は０．７Ａの電流を保持させ
た。次いで、ランタンクロマイト板を長さ方向に５ｃｍ
／ｍｉｎの速度で移動させながら通電を続けて、接着面
全体の接着を行なった。接着強度は、２９Ｊ＋／ｍｍ２
であった。

実施例３ 実施例１と同じ接着装置を使用し、島温においてイオン
伝導性を示すガラス成分を含有するセラミックスである
ｕ２０８板（厚さ１０ｍｍ、　長さ１０ｃｍ、　　幅５
ｃｍ）２板を用い、接着剤を介在させることなく、１０
ｍｍＸＩＱｃｍの面を重ねた。次いで、実施例１と同様
にして火管を設置し、ガス炎により加熱すると共に、７
．０００　〜１０，０００りの電圧を印加した゛。

゛壇流は、５秒後に１人となり、それ以後はＩＡの電流
を保持させた。次いで、ランタンクロマイト板を長さ方
向に５ｃｍ／ｍｉｎの速度で移動させながら通電を続け
て、接着面全体の接着を行なった。

接着強度は、２２　Ｊ／ｍｍ２であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のセラミックス用接着装置の概略図で
ある。（１）及び（２）は被接着体セラミックス、（３
）及ヒ（４）　ハ吹雪、（５）　ハ［ｌ、（６）　ハ電
流制御回路、（７）及び（８）はガス炎である。 （以　上） 〜〉。 代理人　弁理士　三　　枝　　英　　二　　　こ−−：
ｌ ｊノ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ｉ）高温で導電性を有するセラミックス被接着体
   の接着面の端部に向けて接着面の両側に配置すべき燃焼
   性ガスの噴出孔を有する少なくとも１対の耐熱導電性吹
   管、 ｉｉ）該吹管間に電流を供給する１，０００〜１０，０
   ００Ｖの無負荷電圧を有する電源装置、及び ｉｉｉ）燃焼性ガスにより加熱されたセラミックス被接
   着体の導電性が急増した時点から前記電源装置の出力電
   流を予め設定した値に制御する出力電流制御回路 を備えた高温導電性のセラミックス用電接装置。
2. （２）ｉ）高温で導電性を有する接着剤を介在させたセ
   ラミックス被接着体の接着面の端部に向けて接着面の両
   側に配置すべき燃焼性ガスの噴出孔を有する少なくとも
   １対の耐熱導電性吹管、 ｉｉ）該吹管間に電流を供給する１，０００〜１０，０
   ００りの無負荷電圧を有する電源装置、及び ｉｉｉ）燃焼性ガスにより加熱された接着剤の導電性が
   急増した時点から前記電源装置の出力電流を予め設定し
   た値に制御する出力電流制御回路を備えたセラミックス
   用電接装置。