JPS63170279A - セラミックスの接合方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、非酸化物系セラミックス同士をろう付けによ
って接合する方法の改良に間するものであって、複雑な
形状のセラミックス製品の製造に利用できる。

（従来の技術） 窒化珪素、炭化珪素、サイアロン等の非酸化物系セラミ
ックスは高温機器の部品等として広い用途が検討されて
いる。従来、セラミックス同士の接合方法としては、ホ
ットプレス法、あるいは、一旦セラミックスの被接合面
にメタライズ処理を施した後、セラミックス同士をろう
付けするメタライズ法が知られている。またセラミック
スの被接合面に活性金属を介在させてろう付けする方法
が特開昭５９−１３７３７３号公報等に記載されている
。

（発明が解決しようとする間層点） セラミックス同士を接合する場合、前記ホラＩ・プレス
法では、加圧装置が必要であり、大型のものや、複雑異
形のものの接合には不向きであった。

またメタライズ法では、工程時間とコストが余分にかか
り、作業性が良好、であるというろう付は法の利点が失
われていた。また活性金属を用いる方法は、活性金属が
大気と接触すると表面が酸化されるために、反応性が悪
くなるという問題があり、十分な接合強度が得られなか
った。

（発明の目的） 本発明の目的は、前記従来法の問題点を解決し、作業性
が良好でかつ接合強度の優れたセラミックス同士の接合
方法を提供することにある。

（問題点を解決するための技術的手段）本発明は、セラ
ミックス同士をろう付けによって接合するに際し、該セ
ラミックスの両方の被接合面に活性金属あるいは該活性
金属の水素化物の粉末と有機珪素化合物からなるペース
トを予め塗布することを特徴とするセラミックスの接合
方法に関する。

本発明において、セラミックスとては、窒化珪素、炭化
珪素、サイアロン等が用いられる。

活性金属あるいは該活性金属の水素化物としてはチタン
、ジルコニウム等の金属あるいは該金属の水素化物が使
用される。

有機珪素化合物としては、４００〜８００℃の範囲の温
度で熱分解を起こし、活性な水素、炭化水素または水素
化珪素化合物を発生するものが用いられ、特に熱分解に
よる残存率が１０重量％以上のものが好ましい０例えば
ポリカルボシラン、ポリチタノカルボシラン、ポリカル
ボシラザン等が有効に使用される。

活性金属あるいは該活性金属の水素化物と有機珪素化合
物の使用割合は、有機珪素化合物の熱分解により発生す
る活性な水素、炭化水素または水素化珪素化合物で活性
金属あるいは該活性金属の水素化物の表面酸化層を完全
に除去できればよく、活性金属あるいは該活性金属の水
素化物と有機珪素化合物の体積比が０．５〜２０：１の
範囲が良好である。

本発明で使用されるペーストは、通常、有機珪素化合物
を有機溶媒に溶解した後、活性金属あるいは該活性金属
の水素化物の粉末を加えて混合することによって調製さ
れる。有機溶媒としては、有機珪素化合物が溶解するも
のであればよく、例えばトルエン、キシレン等が用いら
れる。

次に、得られたペーストをセラミックスの両方の被接合
面に塗布する。ペーストの塗布量は、片面の厚みが１０
〜２００μｍの範囲が好ましく、この範囲をはずれると
接合強度が不十分となる。

次いで、セラミックス同士の被接合面の間にろう材を介
在させ、これらを加熱処理することにより、セラミック
ス同士を接合する。

ろう材としては、一般に銀ろうが使用される。

ろう材の形状としては、特に制限はないが、通常箔状ま
たは粉末状のもの麻用いられる。ろう材の使用量は、厚
みがペーストの厚みと同程度かそれ以上であればよいが
、４００μｍ以上では強度的に問題となる。

加熱処理の雰囲気としては、窒素、アルゴン等の不活性
雰囲気が好ましい。

加熱処理の温度は、ろう材の融点以上の温度が必要であ
り、特にろう材の融点より２０〜３００℃高い温度が好
ましい。

（作用） 活性金属あるいは該活性金属の水素化物は大気中では酸
化被膜で覆われており、非常に安定である。このため、
従来法では、活性金属の反応性が悪く、十分な接合強度
が得られなかった。しかし、本発明においては、活性金
属あるいは該活性金・属の水素化物に混合された有機珪
素化合物が熱分解する際、活性な水素、炭化水素または
水素化珪素化合物が放出され、その還元作用により、活
性金属あるいは該活性金属の水素化物の表面を覆ってい
る酸化被膜が完全に除去されるため、非常に活性な金属
となる。そして、活性となった金属はろう材中に拡散す
るとともに、セラミックスと反応し、強固な結合を形成
する。

また有機珪素化合物も加熱処理に伴い、分解し、Ｓｉを
含む無機物に転換し、母材のセラミックスと強固な結合
を形成する。

以上に述べた作用により、セラミックス同士の接合強度
が従来の活性金属単独の場合に比べて、大きく向上する
ものと考えられる。

（実施例） 以下に実施例により、本発明を説明する。

実施例１ ３２５メツシユ以下のチタン粉末と有機珪素化合物とし
ポリチタノカルボシランを体積比で３＝１となるように
分取し１、キシレンにポリチタノカルボシランを溶解し
た後、チタン粉末を加えてペースト化した。

次いで、被接合面が７×６−で長さが１８ｍｍの窒化珪
素焼結体２本の両方の被接合面に該ペーストをそれぞれ
１００μｍの厚さに塗布した後、それら２本の窒化珪素
焼結体の被接合面の間に銀ろう（ＢＡｇ−８）を１００
μｍの厚さで介在させ、これらを窒素雰囲気中、９００
℃の温度で１５分間保持した後Ｊ徐冷して窒化珪素接合
体を得た。

得られた窒化珪素接合体の接合強度をスパン３０−＋、
荷重速度０．５　ｗｍ　／分の条件下で三点曲げ試験で
求めたところ、：１５１ｑｒ／−の強度を得た。

実施例２ 実施例１のチタン粉末をジルコニウム粉末に、窒化珪素
焼結体を炭化珪素焼結体にかえたほかは、実施例１と同
様にして炭化珪素接合体を得た。

得られた炭化珪素接合体の強度は３５．３＋ｑｒ／−で
あった。

実施例３ 実施例１の窒化珪素焼結体をサイアロンに、ペーストの
厚みを１００μｍから５０μｍにかえたほかは、実施例
１と同様にしてサイアロン接合体を得た。

得られたサイアロン接合体の強度は２１．６　ｋｔ！７
−であった。

（発明の効果） 本発明によれば、セラミックス同士をろう付けによって
接合するに際し、活性金属あるいは該活性金属の水素化
物に有機珪素化合物を混合したものを介在させることに
より、従来の活性金属単独の場合に比べて、接合強度が
大きく向上したセラミックス接合体を得ることができる
。

また本発明はホットプレス法のように加圧を必要としな
いという利点があり、さらにメタライズ法のように、メ
タライズ処理を行う必要もないため、作業性が良好で、
経済的にも有利である。

また本発明で得られるセラミックス接合体は、耐熱性も
良好で、通常ろう材の融点より３００℃程度低い温度ま
では耐熱性を有する０例えば、銀ろうをろう材として用
いた場合、接合体の耐熱温度は５００℃程度であ仝。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックス同士をろう付けによって接合するに
   際し、該セラミックスの両方の被接合面に活性金属ある
   いは該活性金属の水素化物の粉末と有機珪素化合物から
   なるペーストを予め塗布することを特徴とするセラミッ
   クスの接合方法。
2. （２）該セラミックスが窒化珪素、炭化珪素またはサイ
   アロンである特許請求の範囲第１項記載のセラミックス
   の接合方法。
3. （３）該活性金属がチタンもしくはジルコニウムである
   特許請求の範囲第１項記載のセラミックスの接合方法。