JPS63222077A - ＳｉＣセラミツクスの接合方法 - Google Patents
ＳｉＣセラミツクスの接合方法Info
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- JPS63222077A JPS63222077A JP5392587A JP5392587A JPS63222077A JP S63222077 A JPS63222077 A JP S63222077A JP 5392587 A JP5392587 A JP 5392587A JP 5392587 A JP5392587 A JP 5392587A JP S63222077 A JPS63222077 A JP S63222077A
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Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は、セラミックスの接合方法に関するもので、特
に高温構造用ＳｉＣセラミックス同士の接合方法に関す
るものである。
に高温構造用ＳｉＣセラミックス同士の接合方法に関す
るものである。
（従来の技ｍ）
炭化珪素（Ｓｉｎ） 、窒化珪素（ｓｉ３Ｎ４） ｌ窒
化アルミニウム（ＡＩＮ） 、サイアロン、ジルコニア
（Ｚｒ０２） 。
化アルミニウム（ＡＩＮ） 、サイアロン、ジルコニア
（Ｚｒ０２） 。
アルミナ（Ａｔ２Ｏａ）等で代表される高温構造用ファ
インセラミックスについては、高温強度特性、高温疲労
特性等の要求される性能が極めて高度なものであるため
、大型のものを作ることが非常に難しく、小型のものを
作って、それを接合（かん合あるいは接着を含む）して
用いている。
インセラミックスについては、高温強度特性、高温疲労
特性等の要求される性能が極めて高度なものであるため
、大型のものを作ることが非常に難しく、小型のものを
作って、それを接合（かん合あるいは接着を含む）して
用いている。
高温構造用ファインセラミックスの接合に当って、要求
される性能としては、接合部の耐熱性、高温接合強度等
が優れていることが挙げられる。
される性能としては、接合部の耐熱性、高温接合強度等
が優れていることが挙げられる。
セラミックス同士の接合方法については、種々の方法が
検討されている。接合方法としては、その接合機構によ
りだいたい４つに分類でき、接着剤を用いた結合法、が
ん合を用いた機械的接合法、セラミックスの表面をなん
らかの方法で金属化して接合するメタライジング法、固
相あるいは溶融物を用いた直接接合法がある。
検討されている。接合方法としては、その接合機構によ
りだいたい４つに分類でき、接着剤を用いた結合法、が
ん合を用いた機械的接合法、セラミックスの表面をなん
らかの方法で金属化して接合するメタライジング法、固
相あるいは溶融物を用いた直接接合法がある。
以下、これらの方法について概説する。
１）接着剤を用いた接合法
有機あるいは無機接着剤を用いた接合法は簡便な方法と
して広く利用されているが、使用できる上限温度が低く
、また接合強度も小さいという欠点がある。
して広く利用されているが、使用できる上限温度が低く
、また接合強度も小さいという欠点がある。
２） セラミックス同士を直接かん合するものが考えら
れている。この場合、両者共セラミックスであるので耐
熱性に関しては問題となることはないが１機械的衝撃力
が作用した時や振動が加わったりした時のセラミックス
の破壊が危惧されるので、がん合部の最適形状やかん合
部における緩衝材の選択等の検討事項が多数人されてい
る。
れている。この場合、両者共セラミックスであるので耐
熱性に関しては問題となることはないが１機械的衝撃力
が作用した時や振動が加わったりした時のセラミックス
の破壊が危惧されるので、がん合部の最適形状やかん合
部における緩衝材の選択等の検討事項が多数人されてい
る。
３） メタライジング法
活性金属あるいは貴金属をセラミックス表面へ蒸着させ
るこの方法は、接合強度が比較的低く、また使用上限温
度も４００〜６００℃と低いため実用的でない。
るこの方法は、接合強度が比較的低く、また使用上限温
度も４００〜６００℃と低いため実用的でない。
４） 直接接合法
ａ）ブレージング接合法（溶融接合法）接合面にインサ
ート材をはさみ、その接合片を真空もしくは不活性ガス
中で加熱し、インサート材を溶融させてセラミックス同
士を直接接合させる方法で、接合強度は優れたものも得
られるが、使用上限温度が６００〜８００℃と低く、高
温下における使用には問題がある。
ート材をはさみ、その接合片を真空もしくは不活性ガス
中で加熱し、インサート材を溶融させてセラミックス同
士を直接接合させる方法で、接合強度は優れたものも得
られるが、使用上限温度が６００〜８００℃と低く、高
温下における使用には問題がある。
ｂ）ホットプレス接合法（同相接合法）接合片の間に塑
性変形しやすい金属箔またはセラミックス粉末などをは
さみ、圧着しながら加熱していき、界面部に拡散層ある
いは反応層を形成させて接合する方法で、１０００℃以
上の高温まで、高い接合強度を維持できるものもあるが
、同相接合の機構が複雑なため、外的パラメーターの影
響を受は易く、反応層の厚さ、材料間の熱膨張差から生
じる応力等により接合強度が変化しやすい欠点を有して
いる。
性変形しやすい金属箔またはセラミックス粉末などをは
さみ、圧着しながら加熱していき、界面部に拡散層ある
いは反応層を形成させて接合する方法で、１０００℃以
上の高温まで、高い接合強度を維持できるものもあるが
、同相接合の機構が複雑なため、外的パラメーターの影
響を受は易く、反応層の厚さ、材料間の熱膨張差から生
じる応力等により接合強度が変化しやすい欠点を有して
いる。
（発明が解決しようとする問題点）
以上述べた様に、今後さらに耐熱性の優れた高温構造用
のセラミックス製品を開発するために、接合部の耐熱性
の向上と接合強度の向上が切望されている。
のセラミックス製品を開発するために、接合部の耐熱性
の向上と接合強度の向上が切望されている。
本発明は上述の様な従来のセラミックス特にＳｉＣセラ
ミックスの接合方法の問題点を解消するために提案さ九
たもので、その目的は耐熱性番こ極めて優れ、かつ、接
合強度が優れたＳｊＣセラミツー３＝ クスの接合方法を提供することにある。
ミックスの接合方法の問題点を解消するために提案さ九
たもので、その目的は耐熱性番こ極めて優れ、かつ、接
合強度が優れたＳｊＣセラミツー３＝ クス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手段とその作用）本発明のＳ
ｉＣセラミックスの接合方法は、少なくとも１２００℃
以上の温度で１ ｋｇ ／ ｒｒｍ２以上の圧力を加え
て、ＳｉＣセラミックス同士の界面に５７ａ以上の酸化
膜を生じさせて接合する方法である。
ｉＣセラミックスの接合方法は、少なくとも１２００℃
以上の温度で１ ｋｇ ／ ｒｒｍ２以上の圧力を加え
て、ＳｉＣセラミックス同士の界面に５７ａ以上の酸化
膜を生じさせて接合する方法である。
（実施例）
以下、本発明の一実施例を第１図、第１表および第２表
に基づいて具体的に説明する。
に基づいて具体的に説明する。
第１図のようにＳｉＣセラミックス１，２を接合面がほ
ぼ中央に位置するように、１０００〜１５００℃の温度
でＯ〜４ｋｇ／ｎｎ＋２ の圧力を加えて圧着して、縦
３ ｕｎ Ｘ横４． ｒｒｔｎ Ｘ長さ４０ｍｎの試験
片を製作する。
ぼ中央に位置するように、１０００〜１５００℃の温度
でＯ〜４ｋｇ／ｎｎ＋２ の圧力を加えて圧着して、縦
３ ｕｎ Ｘ横４． ｒｒｔｎ Ｘ長さ４０ｍｎの試験
片を製作する。
ＳｉＣセラミックスは焼結助剤としてＢ、ＣかＡＩＮの
どちらかを添加するのが一般的で、接合の組合わせとし
てもＢ、Ｃ添加−Ｂ、Ｃ添加、Ｂ、Ｃ添加−ＡＩＮ添加
、ＡＩＮ添加−ＡＩＮ添加のＳｉＣセラミックスの３つ
の組合わせが考えられる。
どちらかを添加するのが一般的で、接合の組合わせとし
てもＢ、Ｃ添加−Ｂ、Ｃ添加、Ｂ、Ｃ添加−ＡＩＮ添加
、ＡＩＮ添加−ＡＩＮ添加のＳｉＣセラミックスの３つ
の組合わせが考えられる。
この様にして構成された本実施例の接合強度の結果を第
１表に示す。
１表に示す。
接合強度の評価はＪＩＳ Ｒ１６０１に準拠した高温（
］、３３００℃の４点曲げ試験を行なった。
］、３３００℃の４点曲げ試験を行なった。
尚、圧力が加わらない（Ｏｋｇ／ｍｍ２）場合はどんな
に温度を上げてもＳｉＣセラミックス同士は接着しなか
った。
に温度を上げてもＳｉＣセラミックス同士は接着しなか
った。
第１表から明らかなように、ある条件（第１表において
口で囲った部分）において、すなわち１） Ｂ、Ｃ添加
−Ｂ、Ｃ添加：１２００℃以上、Ｉｋｇ／皿２以上２）
Ｂ、Ｃ添加−ＡＩＮ添加：１４００℃以上、２ｋｇ／
画２以」−３） ＡＩＮ添加−ＡＩＮ添加：１５００℃
以上、２ ｋｇ ／ ｒｔｔｎ ２以上で接合強度が優
れたものが得られる。
口で囲った部分）において、すなわち１） Ｂ、Ｃ添加
−Ｂ、Ｃ添加：１２００℃以上、Ｉｋｇ／皿２以上２）
Ｂ、Ｃ添加−ＡＩＮ添加：１４００℃以上、２ｋｇ／
画２以」−３） ＡＩＮ添加−ＡＩＮ添加：１５００℃
以上、２ ｋｇ ／ ｒｔｔｎ ２以上で接合強度が優
れたものが得られる。
また、このようにして得られた試験片の酸化膜の厚さを
測定した。その結果を第２表に示す。酸化膜の厚さは超
音波顕微鏡を用いて試験片の接合面を測定した。
測定した。その結果を第２表に示す。酸化膜の厚さは超
音波顕微鏡を用いて試験片の接合面を測定した。
第１表および第２表から明らかなように、ＳｉＣセラミ
ックス同士の界面に５１以上の酸化膜が生じることによ
り接合強度の優れたものが得られる。
ックス同士の界面に５１以上の酸化膜が生じることによ
り接合強度の優れたものが得られる。
ＳｉＣセラミックス同士が接着するこの現象はＳｉＣセ
ラミックス同士の接合面における急激な酸化反応によっ
て起こるもので、Ｂ、Ｃ添加のＳｉＣセラミックスがＡ
ＩＮ添加のＳｉＣセラミックスより比較的低温、低圧で
接着するのはこの酸化反応が起こりやすいためである。
ラミックス同士の接合面における急激な酸化反応によっ
て起こるもので、Ｂ、Ｃ添加のＳｉＣセラミックスがＡ
ＩＮ添加のＳｉＣセラミックスより比較的低温、低圧で
接着するのはこの酸化反応が起こりやすいためである。
ＳｉＣセラミックス同士の接合においてはその組合わせ
により優れた接合強度が得られる条件は異なるが、少な
くとも１２００℃以上の温度で、１ｋｇ／ｒｍ２以上の
圧力のうちから任意の条件を選んで、ＳｉＣセラミック
ス同士の界面に５７ｚ＋ｎ以上の酸化膜を生じさせるこ
とにより、接合強度が優れたＳｉＣセラミックス同士の
接合が行なえる。
により優れた接合強度が得られる条件は異なるが、少な
くとも１２００℃以上の温度で、１ｋｇ／ｒｍ２以上の
圧力のうちから任意の条件を選んで、ＳｉＣセラミック
ス同士の界面に５７ｚ＋ｎ以上の酸化膜を生じさせるこ
とにより、接合強度が優れたＳｉＣセラミックス同士の
接合が行なえる。
（以下余白）
〔発明の効果〕
以上の通り、本発明によれば、ＳｉＣセラミックス同士
の接合において少なくとも１２００℃以上の温度で１
ｋｇ ／ ｒｒｍ ”以上の圧力を加えてＳｉＣセラミ
ックス同士の界面に５μｍ以上の酸化膜を生じさせるこ
とにより、耐熱性に極めて優れ、かつ、接合強度が優れ
たＳｉＣセラミックスの接合方法を提供できる。
の接合において少なくとも１２００℃以上の温度で１
ｋｇ ／ ｒｒｍ ”以上の圧力を加えてＳｉＣセラミ
ックス同士の界面に５μｍ以上の酸化膜を生じさせるこ
とにより、耐熱性に極めて優れ、かつ、接合強度が優れ
たＳｉＣセラミックスの接合方法を提供できる。
第１図は本発明のＳｉＣセラミックスの接合方法の接合
強度を評価するための試験片の製作状況を示す図である
。 ■、２・・・ＳｉＣセラミックス 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 三俣弘文 第１図
強度を評価するための試験片の製作状況を示す図である
。 ■、２・・・ＳｉＣセラミックス 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 三俣弘文 第１図
Claims (1)
- ＳｉＣセラミックス同士の接合において、１２００℃以
上の温度で、かつ１ｋｇ／ｍｍ＾２以上の圧力を加えて
ＳｉＣセラミックス同士の界面に５μｍ以上の酸化膜を
生じさせて接合することを特徴とするＳｉＣセラミック
スの接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5392587A JPS63222077A (ja) | 1987-03-11 | 1987-03-11 | ＳｉＣセラミツクスの接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5392587A JPS63222077A (ja) | 1987-03-11 | 1987-03-11 | ＳｉＣセラミツクスの接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63222077A true JPS63222077A (ja) | 1988-09-14 |
Family
ID=12956299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5392587A Pending JPS63222077A (ja) | 1987-03-11 | 1987-03-11 | ＳｉＣセラミツクスの接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63222077A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014138136A (ja) * | 2013-01-18 | 2014-07-28 | Tokyo Electron Ltd | 接合方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び接合システム |
-
1987
- 1987-03-11 JP JP5392587A patent/JPS63222077A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014138136A (ja) * | 2013-01-18 | 2014-07-28 | Tokyo Electron Ltd | 接合方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び接合システム |
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