TWI532549B - Alumina bonded body and alumina sintered body - Google Patents

Description

氧化鋁接合體及氧化鋁燒結體的接合方法

本發明，係關於將氧化鋁燒結體互相接合之氧化鋁接合體及氧化鋁燒結體之接合方法，更詳細而言，係關於可適用於長至數m之大型構件之可滿足高純度且高強度的要求之氧化鋁接合體及為了製作如此之氧化鋁接合體之氧化鋁燒結體的燒結方法。

近年來，對於在各種製造領域中之品質與生產性之提升，而對於在生產用途中所使用之工程陶瓷構件要求大型化與高純度化。特別是在長至數m之大型構件之製作，用以往之一體型的陶瓷成形．燒成技術難以對應。因此，製作組合複數之小的陶瓷燒結體(塊狀物)，藉由僅對於局部地加熱將其接合處而接合製作所希望的構件之技術的開發被認為是必要的。又，在要求耐熱性與耐蝕性之半導體製造裝置或化學工廠等，對於製品之不純物元素的混入被特別嚴格地限制，因此對於所使用之構件要求高純度之物。特別是，在做為鋰離子2次電池用之正極材料的製造所使用之旋轉窯之構成構件而使用之大型的陶瓷管(管構件)，具有超純度且高的高溫強度，直徑最大為30cm程度而長度最大達到5m程度之大型製品是必要的。

一般而言氧化鋁燒結體之接合方法，有氧化物銲料法或高熔點金屬法等，但在這些接合方法，會發生不純物元 素的混入或高溫強度的劣化，因此對於如上述之用途是不適合的。又，如固相加壓接著法，在加熱中對於被接合材施加高壓，在大型構件之製造中有困難，而無法滿足如此之大型構件製作之要求。

相對於此，做為將陶瓷燒結體之間無加壓接合，所得到之接合體可維持高純度之接合方法，已知使用使與該陶瓷燒結體同組成之陶瓷粒子分散於純水之懸浮液接著，燒成接合之技術。(參照專利文獻1)。

然而，在上述專利文獻1所記載之接合方法，除了有接合強度未滿100MPa之接合強度不充分之問題，由於接合層之厚度0.5μm而極為薄，因此有不適用於大型構件之接合的問題。這是由於，為了製作大型構件而用於接合之陶瓷燒結體(塊狀物)之被接合面，例如，由於在管狀燒結體之情況直徑大至數10cm以上，一般而言難以使端面的平坦度在1μm以下，為了將接合面完成上述專利文獻1所記載之接合方法而被認為是必要之最大0.1μm程度的平坦度，需要花費龐大的成本而不實用。如此，由於將大的陶瓷燒結體之端面藉由研磨加工而完成高精度在成本上的觀點來看是不被希望的，因此希望被接合面之凹凸即使為數10μm也可接受之接合方法。

做為其他的接合方法，已知在β氧化鋁管與陶瓷管之接合中，使氧化鋁懸浮液做為鑲補材而以0.2mm之厚度塗布於被接合面，使兩管接合乾燥後，藉由微波加熱而得到接合材之技術(參照專利文獻2)。

然而，在上述專利文獻2所記載之方法，係限定應用於微波吸收大之β氧化鋁之特殊手法。一般而言，做為構造用陶瓷使用的為α氧化鋁，其微波之吸收非常小，因此藉由微波加熱一般而言是有困難的。如果希望藉由微波加熱則有添加使微波吸收好之不純物之必要，但在該情況，氧化鋁接合構件變得不是高純度。又，在藉由微波之加熱，由於無法使用熱電偶，因此溫度測定困難，由於無法正確控制被接合材之溫度，因此有由於突發的發熱造成之被接合材之損傷之虞，或是無法進行具有再現性之加熱等問題。又，在上述專利文獻2中，沒有記載接合強度，考慮上述問題點，對於是否可安定地得到接合強度是有疑問的，即使可得到接合體，其強度恐怕在數10MPa以下，且可容易推察到測定值之差異很大。

更且，在上述專利文獻2所記載之接合方法中，記載了為了均一地加熱而在被接合材上承載荷重之狀態下，在微波燒結裝置內以每分鐘10回轉來使其回轉，但將大型的陶瓷燒結體在微波燒結裝置內以同樣條件回轉在技術上是有困難的。由這些問題點來看，此手法做為需要高純度之大型氧化鋁燒結體之接合方法是不現實的。

如此，由於在現狀沒有可維持高純度之緻密質氧化鋁燒結體之高強度的接合方法，因此做為旋轉窯用之大型陶瓷管，僅有販賣一體燒成大型成形體之多孔質的陶瓷所形成之管；或是將由緻密質之燒結體所形成之管相對，收納於具有特殊構造之框體內，藉由從兩端施加壓縮應力而機 械性地連結之大型管等商品。然而，前者的情況，氣孔率最大高至25%，彎曲強度最大也只有8MPa程度，因此有無法忍受高應力之問題。又，後者的情況，具有在接合部上有段差，或是裝置複雜且變得很龐大等問題。

先行專利文獻： 【專利文獻】

【專利文獻1】日本專利特開2010-18448號公報【專利文獻2】日本專利特開平8-59358號公報

本發明，係為了解決上述技術上的課題而做成，其目的在於提供：在具有高接合強度與優良耐蝕性，且可使接合物不含有不純物而構成之同時，藉由對於被接合材之被接合面之平坦度具有高容許度而可適當地適用於大型構件之氧化鋁接合體；與從如此之氧化鋁接合體形成之可適當地做為鋰離子2次電池用之正極材料的製造所使用之旋轉窯之構成構件而使用之管構件；以及可在低荷重下藉由熱處理製作如此之氧化鋁接合體之氧化鋁燒結體的接合方法。

為達到上述目的，根據本發明，提供以下之氧化鋁接合體、管構件以集氧化鋁燒結體之接合方法。

[1]一種氧化鋁接合體，係將氧化鋁燒結體透過接合部而互相接合成之氧化鋁接合體，其中，前述接合部，為由厚度30μm以上之氧化鋁形成，係由在前述接合部之厚度方向之孔徑為前述接合部之厚度的40~100%長度之粗大獨立氣孔，與包含孔徑5μm以下之微細氣孔之未燒結領域，與相對密度為98%以上之緻密的燒結領域所形成。

[2]如[1]所記載之氧化鋁接合體，其中，使用從前述氧化鋁接合體切出之包含前述接合部的試驗片，根據JIS R1601而測定之在室溫之彎曲強度為200MPa以上，根據JIS R1604而測定之在1200℃大氣中測定的彎曲強度為100MPa以上。

[3]一種管構件，係由[1]或[2]所記載之氧化鋁接合體所形成之管構件，其中，具有相對密度95%以上之緻密質之氧化鋁燒結體透過前述接合部而互相接合之接合構造。

[4]如[3]所記載之管構件，其中，係做為鋰離子2次電池用之正極材料之製造而使用之旋轉窯之構成構件。

[5]一種氧化鋁燒結體之接合方法，係將氧化鋁燒結體互相接合之氧化鋁燒結體的接合方法，其中，以添加了分散劑之純水做為分散媒，在此分散媒中僅添加純度99.8%以上之氧化鋁粒子做為固形分而調製氧化鋁懸浮液，將此氧化鋁懸浮液塗布於前述氧化鋁燒結體之被接合面後，使被接合面互相相對，調整使介在於被接合面間之由前述氧化鋁懸浮液所形成之接合部的厚度成為30μm以上而使其乾燥製作暫定接合體，將此暫定接合體，在使前述被接合 體之面壓成為0.015MPa以上而施加荷重之狀態下，藉由在1300℃以上1700℃以下之溫度在大氣中熱處理而使前述接合部燒結，而將前述氧化鋁接合體之間互相接合。

[6]如[5]所記載之氧化鋁燒結體的接合方法，其中，前述氧化鋁懸浮液中之氧化鋁粒子之含有量，較65質量%多，而未滿77.5質量%。

本發明之氧化鋁接合體，如後述本發明之氧化鋁燒結體之接合方法，由於可不藉由微波進行加熱，而藉由在大氣中燒結而形成接合部，因此不需要在接合部添加使微波的吸收變好之不純物，且不僅被接合材之氧化鋁燒結體，對於接合其之接合部，也可僅以高純度之氧化鋁構成。因此，本發明之氧化鋁接合體，沒有殘留於接合部內之不純物造成之耐蝕性或強度的劣化，不僅發揮高接合強度與優良耐蝕性，也沒有不純物造成汙染之虞。因此，本發明之氧化鋁接合體可廣泛應用於各種大型構造構件，特別是可適當做為要求沒有不純物元素之混入的危險而由高純度材料構成之半導體裝置或化學工廠構件等之生產用途所使用之大型構件來使用。又，由於本發明之氧化鋁接合體，接合部的厚度為30μm以上，被接合材端面(被接合面)之平坦度即使為數10μm也可吸收其凹凸，藉由此，可使對於被接合面之加工完成度之要求較低。亦即，由於對於大型之被接合材之高精度的加工變的不必要，因此即使為大型接合體，也可以低成本製作。又，如前述，藉由在厚度方 向具有餘裕之接合部吸收接合面之凹凸，在被接合面全面之接合變得可能，可發揮高接合強度。更且，如前述，藉由僅以高純度的氧化鋁形成接合部，而可使其不含有玻璃等之不純物，即使在1200℃之高溫環境中也可維持高強度，對於要求耐熱性之用途之適用也是可能的。

本發明之管構件，係將本發明之氧化鋁接合體適用於其代表用途之一之管構件。此管構件，由於如前述，發揮本發明之氧化鋁接合體之效果，因此特別是在要求高純度．高強度之大型構造構件，例如，做為鋰離子2次電池用之正極材料的製造所使用之旋轉窯之構成構件，可適當地利用。

根據本發明之氧化鋁燒結體之接合方法，可製作具有前述優良效果之本發明的氧化鋁接合體。又，由於本發明之氧化鋁燒結體之接合方法，係將被接合材之氧化鋁燒結體，藉由在大氣中低加重下熱處理而可接合，因此即使在製作大型的接合體之情況，也不需要使用大型的熱壓爐等，而可藉由通常得大氣爐接合。

以下，根據本發明之具體的實施形態來說明，但本發明，並非限定於此而解釋，只要在不脫離本發明之範圍，可根據當業者的知識，添加各種變更、修正，改良。

本發明之氧化鋁接合體，係將氧化鋁燒結體透過接合部而互相接合成之物，其主要特徵在於，前述接合部，為 由厚度30μm以上之氧化鋁形成，係由在前述接合部之厚度方向之孔徑為前述接合部之厚度的40~100%長度之粗大獨立氣孔，與包含孔徑5μm以下之微細氣孔之未燒結領域，與相對密度為98%以上之緻密的燒結領域所形成。

第1圖，係表示本發明之氧化鋁接合體之一例以及其前軀體之暫定接合體之概略構成之概略圖。具有如前述的特徵之本發明的陶瓷接合體，可藉由本發明之氧化鋁燒結體之接合方法製作。

在本發明之氧化鋁燒結體之接合方法中，首先，以添加了微量的分散劑之純水做為分散媒，在此分散媒中僅添加純度99.8%以上之氧化鋁粒子做為固形分，混合．攪拌而調製氧化鋁懸浮液。在此，若添加助燒結劑等做為固形分，不純物殘留在接合部內，引起耐蝕性的惡化、高溫強度的劣化、不純物元素造成之汙染等而不佳。做為分散劑，例如，可使用聚羧酸銨鹽等。又，在純水中不添加分散劑的情況，要在具有流動性的狀態在高濃度下添加更多之氧化鋁粒子是有困難的，而難以得到具有高接合強度之接合部。

氧化鋁懸浮液中之氧化鋁粒子的含有量，較65質量%多，而未滿77.5質量%為佳。氧化鋁懸浮液中之氧化鋁含有量若在65質量%以下，則在氧化鋁懸浮液之乾燥時由於水分蒸發而在接合部形成大的空洞，有引起強度低下之情況。另一方面，若氧化鋁懸浮液中之氧化鋁含有量為80質量%以上，則氧化鋁懸浮液成為缺乏流定性之物，而無法均 一地將懸浮液塗布於被接合面全體，而有發生接合不均之情況。又，雖然在77.5質量%可均一塗布懸浮液，但如第3圖之光學顯微鏡照片所顯示的，在接合部與被接合面之間產生龜裂30，有引起強度低下之情況而不佳。此龜裂30之形成機制雖不清楚，但塗布後懸浮液表面乾燥而形成膜，此阻礙了被接合面與懸浮液之密著性被認為是原因之一。

接著，將所調製之氧化鋁懸浮液，塗布於氧化鋁燒結體1a與1b之兩方的被接合面，或是單方的被接合面，使氧化鋁燒結體1a與1b之被接合面之間互相相對，使介在於該被接合面間之由前述氧化鋁懸浮液所形成的接合部(燒結前之接合部)2的厚度調整成為30μm以上之狀態下使其乾燥，製作暫定接合體1A。若此接合部的厚度未滿30μm，則無法吸收被接合面之凹凸而氧化鋁燒結體1a與1b之間有無法接合之虞。又，接合部的厚度的上限並沒有特別限定，但若接合部的厚度過厚，根據狀況，形成於接合部之粗大獨立氣孔的尺寸變得過大，而接合強度有變得不充分之可能性，因此接合部的厚度以在100μm以下為佳。

接著，將所製作之暫定接合體1A在大氣中熱處理。根據此熱處理，使暫定接合體1A之接合部2燒結，藉由燒結後之接合部3，而得到氧化鋁燒結體1a與1b接合之本發明的氧化鋁接合體1B。此熱處理，使被接合面之面壓成為0.015MPa以上，較佳的情況為使其成為0.015~0.030MPa而在施加荷重的狀態下進行。熱處理時之被接合面的面壓 若未滿0.015MPa之情況，接合部與被接合面之間會產生長至數100μm之龜裂，接合強度劣化。被接合面之面壓的調整，例如，可藉由將暫定接合體1A如第1圖所示使氧化鋁燒結體1a與1b成為上下方向而配置，在暫定接合體1A上部，承載既定質量之荷重而進行。做為荷重，例如可適當使用氧化鋁燒結體。又，若氧化鋁燒結體1a僅藉由其自重而在被接合面使0.015MPa以上之面壓產生的情況，不需要如荷重之來自外部的荷重的負荷。例如，將長度1m相當之氧化鋁燒結體之直方體或圓筒直立堆積而接合時，氧化鋁燒結體之自重所產生之被接合部的面壓為0.04MPa程度，在如此之大型燒結體之接合中，不需由外部負荷荷重而可得到具有充分強度之接合體。又，在此程度之低荷重下之熱處理，可使用通常之大氣爐來進行。

此熱處理，係在1300℃以上1700℃以下之溫度進行。熱處理溫度若未滿1300℃，則接合部之氧化鋁粉體的燒結無法充分進行，而在接合部無法得到充分的接合強度。另一方面，若超過1700℃，則燒結粒之粒成長發生，母材的機械性質有發生劣化之虞。

若將被接合面之面壓與熱處理溫度如前述設定而進行熱處理，則由暫定接合體1A之氧化鋁粉體所形成之接合部2，在該一部分的領域中隨著氧化鋁粉體之燒結而產生體積的收縮而緻密化進行，但由於被接合體之氧化鋁燒結體1a與1b不收縮，因此在其他的領域緻密化不會進行而成為未燒結領域而殘留許多微細氣孔。更且，由於如前述之緻密 化領域之收縮，在其他領域中接合部在水平方向被拉伸，在接合部內形成粗大的獨立氣孔。然後，此熱處理的結果，接合體1A之氧化鋁粉體所形成之接合部2，係由在前述接合部之厚度方向之孔徑為前述接合部之厚度的40~100%長度之粗大獨立氣孔20c，與包含孔徑5μm以下之微細氣孔之未燒結領域20a，與相對密度為98%以上之緻密的燒結領域20b所形成之接合部3，此接合部3係藉由被接合材之氧化鋁燒結體1a與1b結合，而可得到本發明之氧化鋁接合體1B。

第2圖係本發明之氧化鋁接合體之剖面的SEM照片。從此照片，可確認到接合部3，係由(1)孔徑5μm以下之微細氣孔之密集之未燒結領域20a，(2)相對密度為98%以上之緻密的燒結領域20b，以及(3)在接合部3之厚度方向之孔徑為接合部3之厚度的40~100%長度之粗大獨立氣孔20c所形成。又，在未燒結領域20a與燒結領域20b中，接合部3與上下之氧化鋁燒結體(被接合材)密著，在接合界面上沒有觀察到龜裂等，可知接合部3擔當著氧化鋁燒結體的結合。

又，藉由在接合部3中存在數個粗大獨立氣孔20c，被接合面之一部分會具有沒有結合之為接合領域，但由於這些粗大獨立氣孔20c互相部連結而孤立存在，因此不至於形成大的龜裂，由於粗大獨立氣孔20c之存在而造成之接合強度劣化不大。又，在熱處理時，由於接合部容許對於水平方向(相對於接合部的厚度方向為垂直的方向)之收 縮，因此沒有必要對於垂直方向(接合部的厚度方向)之大的收縮，因此在燒結領域20b與未燒結領域20a中，將接合部3內以水平方向橫切之銳利的龜裂之生成被抑制，而不會對於接合強度有太大的損害。

此結果，本發明之氧化鋁接合體，可顯現高強度。具體而言，使用從本發明之氧化鋁接合體切出之包含接合部的試驗片，根據JIS R1601而測定之在室溫之彎曲強度，可顯現為200MPa以上之強度。又，根據JIS R1604而測定之在1200℃大氣中測定的彎曲強度，可顯現為100MPa以上之強度。

本發明之管構件，係由本發明之氧化鋁接合體所形成之管構件，為相對密度為95%以上之緻密質的氧化鋁燒結體之間，透過前述接合部而互相接合之具有接合構造之物。此管構件，係將本發明之氧化鋁接合體，應用於其代表用途之一之管構件之物。此管構件，做為被接合材之氧化鋁燒結體，係使用相對密度95%以上之緻密質之物，又，由於如前述，發揮本發明之氧化鋁接合體之效果，因此特別是在要求高純度．高強度之大型構造構件，例如，做為鋰離子2次電池用之正極材料的製造所使用之旋轉窯之構成構件，可適當地利用。

【實施例】

以下，根據實施例而更詳細說明本發明，但本發明並非限定於這些實施例。

(氧化鋁懸浮液中氧化鋁含有量的檢討)

將氧化鋁純度為99.5%以上，相對密度為99.0%以上之市售的氧化鋁燒結體加工成20mm×16mm×5mm，準備將20mm×16mm的面以#200號的研磨磨石而研磨之數個試驗片，在純水中，添加做為分散劑之以聚丙烯酸銨鹽為主成分之中京油脂公司製的CELUNAD305(商品名)，使質量比成為17：1，充分攪拌而製作分散媒。對於此分散媒，將純度為99.8%以上，平均粒徑為600nm之氧化鋁粒子，使其含有量成為表1所示，分別成為65.0質量%、69.5質量%、74.5質量%、77.5質量%、80.0質量%而添加攪拌，而得到在分散媒中氧化鋁粒子分散混合之懸浮液。更且，將這些懸浮液使用真空泵浦進行約2分鐘之真空脫氣，除去懸浮液中之氣泡。如此，調製氧化鋁粒子之含有量不同之5種的氧化鋁懸浮液。

接著，將前述試驗片以2片為一組，在一方的試驗片之20mm×16mm面之全面上塗布前述氧化鋁懸浮液後，使另一方的試驗片之20mm×16mm面成為十字而重疊。在此，調整使2片的試驗片之間隙成為約90μm，在其間充填氧化鋁懸浮液，使其乾燥一晚而得到暫定接合體。又，氧化鋁懸浮液中之氧化鋁含有量為80質量%者，由於其流動性不充分無法充分塗布於試驗片上，而無法製作暫定接合體。

將這些暫定接合體移至大氣爐內，使被接合面之面壓成為0.03MPa而在暫定接合體的上部承載氧化鋁燒結體之荷重，在1650℃燒成2小時，製作氧化鋁接合體。從如此 所得到之氧化鋁接合體，製作3mm×2mm×10mm之棒狀試驗片，藉由下部跨距為8mm之3點彎曲試驗而測定各3~4根的彎曲強度，算出平均值。其結果示於表1之同時，根據該結果，對於氧化鋁懸浮液中之氧化鋁含有量的效果檢討。

(檢討結果)

在氧化鋁懸浮液中之氧化鋁含有量為65.0質量%之比較例1，氧化鋁懸浮液乾燥時水分蒸發量大，在接合部內形成大的空洞，而接合強度的劣化很明顯。另一方面，在氧化鋁懸浮液中之氧化鋁含有量為80.0質量%之比較例3，如前述懸浮液之流動性不充分，無法控制接合部的厚度而無法製作暫定接合體。相對於此，在氧化鋁懸浮液中氧化鋁含有量分別為69.5質量%與74.5質量%之實施例1與2，可製作幾乎具有200MPa程度之彎曲強度之氧化鋁接合體。但是，在氧化鋁懸浮液中氧化鋁含有量為77.5質量%之比較2，雖然可製作暫定接合體，及藉由燒結製作接合體，但如第3圖所示，在接合界面產生龜裂30，彎曲強度僅能得到120MPa程度左右。由這些結果，可知氧化鋁懸浮 液中之氧化鋁含有量，較65.0質量%大，而未滿77.5質量為適當。

(接合部厚度的檢討)

將氧化鋁懸浮液中之氧化鋁含有量固定於74.5質量%，除了使暫定接合體之接合部的厚度為60μm、40μm、36μm以外，同於前述製作氧化鋁接合體，算出3點彎曲強度之平均值。將其結果，與前述實施例2(接合部的厚度為90μm之物)之結果一併示於表2之同時，根據該結果，而對於接合部之厚度的效果檢討。

(檢討結果)

在接合部之厚度在30~90μm之範圍之實施例2~5之任一氧化鋁接合體，皆可得到200MPa以上之充分的彎曲強度。又，若接合部之厚度未滿30μm，則被認為無法充分對應氧化鋁燒結體之被接合面的凹凸，因此在此沒有進行接合部之厚度未滿30μm之氧化鋁接合體的製作。

(燒結時之被接合面的面壓的檢討)

使氧化鋁懸浮液中之氧化鋁含有量固定為74.5質量%，接合部的厚度為90μm，製作暫定接合體。除了對於這 些暫定接合體，分別使被接合面之面壓成為0.015MPa、0.008MPa、0MPa(僅有自重)，而承載氧化鋁燒結體之荷重以外，同於前述製作氧化鋁接合體，算出3點彎曲強度之平均值。將此結果，與前述實施例2(被接合面之面壓為0.03MPa之物)之結果一併示於表3之同時，根據該結果，對於燒結時之被接合面之面壓的效果進行檢討。

(檢討結果)

在燒結時之被接合面的面壓在0.015MPa以上之實施例2與6，可得到200MPa以上之充分的彎曲強度。另一方面，在燒結時之被接合面之面壓在0.008MPa以下之比較例4與5，彎曲強度不到200MPa。由此可知，燒結時對於被接合面必須負荷0.015MPa以上之面壓。又，在高度為1m以上之氧化鋁燒結體之接合，由於自重可得到之被接合面之面壓被估計為0.04MPa程度，因此可知在如此之大型燒結體之接合，不需從外部負荷荷重而可得到具有充分強度之氧化鋁接合體。

(更大之氧化鋁燒結體之接合)

根據上述檢討結果，以實施例2為參考，將更大之氧 化鋁燒結體(塊狀物)用於被接合材而製作氧化鋁接合體，在室溫與1200℃之大氣中進行4點彎曲試驗。具體而言，首先，將氧化鋁純度為99.5%以上，相對密度為99.0%以上之市售的氧化鋁燒結體加工成40mm×13mm×20mm，準備將40mm×13mm的面以#200號的研磨磨石而研磨之數個試驗片，在純水中，添加做為分散劑之以聚丙烯酸銨鹽為主成分之中京油脂公司製的CELUNAD305(商品名)，使質量比成為17：1，充分攪拌而製作分散媒。對於此分散媒，將純度為99.8%以上，平均粒徑為600nm之氧化鋁粒子，使其含有量成為74.5質量%而添加攪拌，而得到在分散媒中氧化鋁粒子分散混合之懸浮液。更且，將這些懸浮液使用真空泵浦進行約2分鐘之真空脫氣，除去懸浮液中之氣泡。如此，調製氧化鋁粒子之為74.5質量%之氧化鋁懸浮液。

接著，將前述試驗片以2片為一組，在一方的試驗片之40mm×13mm面之全面上塗布前述氧化鋁懸浮液後，使另一方的試驗片之40mm×13mm面重疊。在此，調整使2片的試驗片之間隙成為約90μm，在其間充填氧化鋁懸浮液，使其乾燥一晚而得到40mm×13mm×40mm之暫定接合體。

將這些暫定接合體移至大氣爐內，使被接合面之面壓成為0.03MPa而在暫定接合體的上部承載氧化鋁燒結體之荷重，在1650℃燒成2小時，製作氧化鋁接合體。從如此所得到之氧化鋁接合體，根據JIS R1601製作3mm×4mm×40mm之棒狀試驗片，進行下部跨距為30mm，上部跨距為 10mm之4點彎曲試驗。測定所使用之棒狀試驗片的數量，在室溫彎曲試驗中為5根，在1200℃大氣中之高溫彎曲試驗為4根，分別算出平均值。如此，使用JIS R1601之標準試驗片之在室溫與1200℃大氣中之4點彎曲強度的算出結果示於表4。

如表4所示，如前述所製作之實施例7之在室溫的平均彎曲強度，係與表1所示之實施例2之平均彎曲強度相同程度之高值。由此來看，可知即使試驗片之尺寸增大，也可再現性良好地顯現高強度。根據對於試驗片尺寸與強度之關係議論之陶瓷之強度理論，一般而言，已知隨著試驗片尺寸之增大而強度低下。這是由於，大試驗片之規定強度之大的龜裂缺線之存在的比率較小試驗片高之故。然而，在本實施例中，被認為會規定強度之粗大缺陷，被認為主要存在於接合部內，在實施例2與7中，由於接合部之厚度相同，因此被認為存在粗大缺陷之部位的體積沒有太大不同，此結果，被認為不管試驗片的尺寸而幾乎可得到同等之高強度。又，實驗例7，在1200℃之大氣中之平均彎曲強度也為157MPa之高值。這被認為是由於接合部係由純粹的氧化鋁質燒結體形成，沒有含有玻璃相等之使高溫強度劣化的物質之故。

【產業上之可利用性】

如以上所詳述，本發明係關於氧化鋁接合體，及氧化鋁燒結體之接合方法，根據本發明，可提供包含接合部而切出的試驗片之在室溫之彎曲強度為200MPa以上，在1200℃大氣中測定的彎曲強度為100MPa以上之高純度氧化鋁質所形成之接合體。藉由使用本發明之接合方法，可不對被接合面要求高平坦度而將大型氧化鋁燒結體之間互相接合，又，由於接合部之構成物質僅為高純度氧化鋁，因此可防止將該接合體使用於各種製造裝置之構成構件時由於不純物元素造成之汙染，同時，也可防止在高溫之強度的劣化。由於如此的特徵，本發明做為提供要求耐熱性與耐蝕性之之大型製造裝置用構件所使用之高強度且高純度之氧化鋁接合體，與為了製作其之氧化鋁燒結體之接合方法是有用的。

1A‧‧‧暫定接合體

1B‧‧‧氧化鋁接合體

1a、1b‧‧‧氧化鋁燒結體

2‧‧‧接合部(燒結前)

3‧‧‧接合部(燒結後)

20a‧‧‧未燒結領域

20b‧‧‧燒結領域

20c‧‧‧粗大獨立氣孔

30‧‧‧龜裂

第1圖係表示本發明之氧化鋁接合體之一例以及其前軀體之暫定接合體之概略構成之模式圖。

第2圖係本發明之氧化鋁接合體之接合部的剖面SEM照片。

第3圖係比較例2之氧化鋁接合體之接合部的光學顯微鏡照片。

1A‧‧‧暫定接合體

1B‧‧‧氧化鋁接合體

1a、1b‧‧‧氧化鋁燒結體

2‧‧‧接合部(燒結前)

3‧‧‧接合部(燒結後)

20a‧‧‧未燒結領域

20b‧‧‧燒結領域

20c‧‧‧粗大獨立氣孔

Claims (5)

1. 一種氧化鋁接合體，將氧化鋁燒結體透過接合部而互相接合成，其中，前述接合部，為由厚度30μm以上之氧化鋁形成，係由在前述接合部之厚度方向之孔徑為前述接合部之厚度的40~100%長度之粗大獨立氣孔，與包含孔徑5μm以下之微細氣孔之未燒結領域，與相對密度為98%以上之緻密的燒結領域所形成。
2. 如申請專利範圍第1項之氧化鋁接合體，其中，使用從前述氧化鋁接合體切出之包含前述接合部的試驗片，根據JIS R1601而測定之在室溫之彎曲強度為200MPa以上，根據JIS R1604而測定之在1200℃大氣中測定的彎曲強度為100MPa以上。
3. 一種管構件，由申請專利範圍第1項或第2項之氧化鋁接合體所形成，其中，具有相對密度95%以上之緻密質之氧化鋁燒結體透過前述接合部而互相接合之接合構造。
4. 如申請專利範圍第3項之管構件，其中，係做為鋰離子2次電池用之正極材料之製造而使用之旋轉窯之構成構件。
5. 一種氧化鋁燒結體之接合方法，係將氧化鋁燒結體互相接合之氧化鋁燒結體的接合方法，其中，以添加了分散劑之純水做為分散媒，在此分散媒中僅添加純度99.8%以上之氧化鋁粒子做為固形分而調製氧化鋁懸浮液，將此氧化鋁懸浮液塗布於前述氧化鋁燒結體之被接合面後，使 被接合面互相相對，調整使介在於被接合面間之由前述氧化鋁懸浮液所形成之接合部的厚度成為30μm以上而使其乾燥製作暫定接合體，將此暫定接合體，在使前述被接合體之面壓成為0.015MPa以上而施加荷重之狀態下，藉由在1300℃以上1700℃以下之溫度在大氣中熱處理而使前述接合部燒結，而將前述氧化鋁接合體之間互相接合，其中，前述氧化鋁懸浮液中之氧化鋁粒子之含有量，較65質量%多，而未滿77.5質量%。