JPH01145382A - セラミックスの接合方法 - Google Patents
セラミックスの接合方法Info
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- JPH01145382A JPH01145382A JP30371487A JP30371487A JPH01145382A JP H01145382 A JPH01145382 A JP H01145382A JP 30371487 A JP30371487 A JP 30371487A JP 30371487 A JP30371487 A JP 30371487A JP H01145382 A JPH01145382 A JP H01145382A
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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】
ａ、 産業上の利用分野
本発明はイツトリアで部分安定化されたジルコニアセラ
ミックスと、それ以外のジルコニアセラミックスもしく
はジルコニアを含むセラミックスとを接合する方法に関
する。
ミックスと、それ以外のジルコニアセラミックスもしく
はジルコニアを含むセラミックスとを接合する方法に関
する。
ｂ、 従来の技術
イツトリアで部分安定化されたジルコニアセラミックス
は、室温で正方晶ジルコニアが安定に存在し、正方晶が
単斜晶に応力誘起変態するため高強度、高靭性セラミッ
クスとして構造材料への適用が期待されている。
は、室温で正方晶ジルコニアが安定に存在し、正方晶が
単斜晶に応力誘起変態するため高強度、高靭性セラミッ
クスとして構造材料への適用が期待されている。
またセラミックス同志の拡散による接合は従来から行わ
れている。
れている。
Ｃ９発明が解決しようとする問題点
しかしながら、イツトリアで部分安定化されたジルコニ
アセラミックスは、２００〜３００℃という比較的低い
温度で大気中にさらされると表面の正方晶が単斜晶に変
態してしまい、その強度及び靭性は著しく低下する。こ
の劣化現象は表面から生じ、徐々に内部に進行するため
大気中の成分が関係しているものと考えられている。そ
のため、イツトリアで部分安定化されたジルコニアセラ
ミックスの構造材料としての応用範囲はがなり限定され
ている。
アセラミックスは、２００〜３００℃という比較的低い
温度で大気中にさらされると表面の正方晶が単斜晶に変
態してしまい、その強度及び靭性は著しく低下する。こ
の劣化現象は表面から生じ、徐々に内部に進行するため
大気中の成分が関係しているものと考えられている。そ
のため、イツトリアで部分安定化されたジルコニアセラ
ミックスの構造材料としての応用範囲はがなり限定され
ている。
また、セラミックス同志の拡散による接合は従来から行
われているが、従来の技術では接合面における接触面積
を大きくするために平滑な接合面と大きな圧力を必要と
し、迅速な接合が行えないという問題点があった。
われているが、従来の技術では接合面における接触面積
を大きくするために平滑な接合面と大きな圧力を必要と
し、迅速な接合が行えないという問題点があった。
ｄ、 問題点を解決するための手段
本発明は前記事情に鑑み、従来の問題点を解決しようと
するもので、イツトリアで部分安定化されたジルコニア
セラミックスの表面に対して２００〜３００℃の温度で
の熱劣化が著しくない、その他のジルコニアセラミック
スもしくはジルコニアを含むセラミックスを容易かつ確
実に接合することができる方法を提供しようとするもの
であり、イツトリアで部分安定化されたジルコニアセラ
ミックスが１０００℃以上の温度において容易に塑性変
形することを利用し、該温度で塑性変形させて接合面で
の接触面積を増大させるとともに拡散によりそれ以外の
前記ジルコニアセラミックスもしくはジルコニアを含む
セラミックスと接合する接合方法を提供するものである
。
するもので、イツトリアで部分安定化されたジルコニア
セラミックスの表面に対して２００〜３００℃の温度で
の熱劣化が著しくない、その他のジルコニアセラミック
スもしくはジルコニアを含むセラミックスを容易かつ確
実に接合することができる方法を提供しようとするもの
であり、イツトリアで部分安定化されたジルコニアセラ
ミックスが１０００℃以上の温度において容易に塑性変
形することを利用し、該温度で塑性変形させて接合面で
の接触面積を増大させるとともに拡散によりそれ以外の
前記ジルコニアセラミックスもしくはジルコニアを含む
セラミックスと接合する接合方法を提供するものである
。
すなわち本発明は、イントリアで部分安定化されたジル
コニアセラミックスを温度１０００℃以上１６００℃以
下、応力１５ｋｇ／ｍ”以下かつ歪速度１０−’／ｓｅ
ｃ以下の条件で塑性変形させて、それ以外のジルコニア
セラミックスもしくはジルコニアを含む複合セラミック
スと拡散により接合することを特徴とするセラミックス
の接合方法である。
コニアセラミックスを温度１０００℃以上１６００℃以
下、応力１５ｋｇ／ｍ”以下かつ歪速度１０−’／ｓｅ
ｃ以下の条件で塑性変形させて、それ以外のジルコニア
セラミックスもしくはジルコニアを含む複合セラミック
スと拡散により接合することを特徴とするセラミックス
の接合方法である。
本発明の対象となるイツトリア（ｙｘｏｓ）で部分安定
化されたジルコニア（ＺｒＯｔ）セラミックスは、イツ
トリアが６モル％未満で、２モル％以上のものを用いる
。これらの範囲外のものでは好ましい強度、靭性がえら
れない、さらに、真性の方法によって部分安定化された
ジルコニアセラミックスを用いることもできる。
化されたジルコニア（ＺｒＯｔ）セラミックスは、イツ
トリアが６モル％未満で、２モル％以上のものを用いる
。これらの範囲外のものでは好ましい強度、靭性がえら
れない、さらに、真性の方法によって部分安定化された
ジルコニアセラミックスを用いることもできる。
また、このセラミックスの結晶粒径は２μ−以下である
ことが好ましく、１μ−以下であることがより好ましい
、結晶粒径が２μ−を超える場合は塑性変形に時間がか
−り、加圧中にクランクが生じ易いからである。
ことが好ましく、１μ−以下であることがより好ましい
、結晶粒径が２μ−を超える場合は塑性変形に時間がか
−り、加圧中にクランクが生じ易いからである。
接合する温度ば１ｏｏｏ℃以上１６００ ’Ｃ以下とす
る。
る。
接合温度が１０００℃未満である場合は容易に塑性変形
せず、また、１６００ ’Ｃを超える温度になると結晶
の粒成長が著しく、弱くなるからである。
せず、また、１６００ ’Ｃを超える温度になると結晶
の粒成長が著しく、弱くなるからである。
加圧時の変形速度（歪速度）はＩ Ｘ １０−”／ｓｅ
ｅ以下とする。変形速度がＩ Ｘ １０−’／ｓｅｅよ
り速いと結晶粒界にキャビティの生成及び成長が著しく
なり強度が低下するからである。
ｅ以下とする。変形速度がＩ Ｘ １０−’／ｓｅｅよ
り速いと結晶粒界にキャビティの生成及び成長が著しく
なり強度が低下するからである。
加圧時の変形応力は１５ｋｇ ／ ｍ ”以下とする。
変形応力が１５ｋｇ ／ ｍ ”より大きいと加圧中に
クランクが生ずるからである。
クランクが生ずるからである。
温度２００〜３００℃での熱劣化が著しくないジルコニ
アセラミックスもしくはジルコニアを含むセラミックス
としては、マグネシア、カルシア、セリアをそれぞれ固
溶したジルコニアセラミックスおよびジルコニア／アル
ミナ、ジルコニア／ムライト、ジルコニア／窒化珪素な
どの複合セラミックス、さらにこれらに炭化珪素粒子あ
るいは炭化珪素ファイバー、ウィスカーを添加したもの
等が例示される。
アセラミックスもしくはジルコニアを含むセラミックス
としては、マグネシア、カルシア、セリアをそれぞれ固
溶したジルコニアセラミックスおよびジルコニア／アル
ミナ、ジルコニア／ムライト、ジルコニア／窒化珪素な
どの複合セラミックス、さらにこれらに炭化珪素粒子あ
るいは炭化珪素ファイバー、ウィスカーを添加したもの
等が例示される。
前記各条件にもとすく接合方法によってイツトリアで部
分安定化されたジルコニアセラミックスの表面に、それ
以外のジルコニアセラミックスもしくはジルコニアを含
む複合セラミックスが充分な接合強度をもって接合でき
た。
分安定化されたジルコニアセラミックスの表面に、それ
以外のジルコニアセラミックスもしくはジルコニアを含
む複合セラミックスが充分な接合強度をもって接合でき
た。
ｅ、実施例
以下、実施例を示し本発明の特徴とするところをより一
層明らかにする。
層明らかにする。
実施例１
冷間静水圧プレスにより成形され、大気中１５００℃で
焼結されたイツトリア３モル％固溶部分安定化ジルコニ
ア（供試材寸法２５ Ｘ ２０ Ｘ１５鶴）と、７ Ｊ
Ｌ／ゴン中１５００℃、 １００ＭＰａ テ熱間静水圧
プレスにより焼結されたアルミナを２０重量％含んだイ
ア）リア３モル％固溶固溶ジルコニア／アルミナ上ラミ
ックス（同２５ Ｘ ２０ｘ１５ｍｍ） とを第１図
に示す要領で当接し接合した。
焼結されたイツトリア３モル％固溶部分安定化ジルコニ
ア（供試材寸法２５ Ｘ ２０ Ｘ１５鶴）と、７ Ｊ
Ｌ／ゴン中１５００℃、 １００ＭＰａ テ熱間静水圧
プレスにより焼結されたアルミナを２０重量％含んだイ
ア）リア３モル％固溶固溶ジルコニア／アルミナ上ラミ
ックス（同２５ Ｘ ２０ｘ１５ｍｍ） とを第１図
に示す要領で当接し接合した。
接合条件は大気中１４５０℃、圧縮速度０．０５ｆｉ／
１ｍＩｎ ｓ変形量２ｍ（加圧方向）とした、また接合
前の曲げ強度は部分安定化ジルコニアがｔｈ １００ｋ
ｇ／ ｍ ” 、ジルコニア／アルミナ複合セラミック
スが約１８０ｋｇ／１ｍ”であった。
１ｍＩｎ ｓ変形量２ｍ（加圧方向）とした、また接合
前の曲げ強度は部分安定化ジルコニアがｔｈ １００ｋ
ｇ／ ｍ ” 、ジルコニア／アルミナ複合セラミック
スが約１８０ｋｇ／１ｍ”であった。
接合強度を求めるため接合体を加工して３Ｘ４Ｘ４０目
の曲げ試験片を作りＪＩＳ１１１６０１に定める方法に
従って４点曲げ試験を行ったところ接合面からは破壊し
なかった。破壊荷重から接合面にかかった最大応力を計
算すると約７０ｋｇ／ｍ”であり、接合強度はそれ以上
と推定できる。したがって接合強度は部分安定化ジルコ
ニア単味の曲げ強度の７０％以上という高いイ直が得ら
れた。
の曲げ試験片を作りＪＩＳ１１１６０１に定める方法に
従って４点曲げ試験を行ったところ接合面からは破壊し
なかった。破壊荷重から接合面にかかった最大応力を計
算すると約７０ｋｇ／ｍ”であり、接合強度はそれ以上
と推定できる。したがって接合強度は部分安定化ジルコ
ニア単味の曲げ強度の７０％以上という高いイ直が得ら
れた。
実施例２
冷間静水圧プレスにより成形され、大気中１５００℃で
焼結されたイアトリ７３モル％固溶部分安定化ジルコニ
ア（供試材寸法２５ Ｘ ２０ Ｘ１５ｕ）と、冷間静
水圧プレスにより成形され大気中１６００℃で焼結され
たセリ７１２モル％固溶部分安定化ジルコニア（同２５
ｘ２０ｘ１５ｍ）とを接合した。
焼結されたイアトリ７３モル％固溶部分安定化ジルコニ
ア（供試材寸法２５ Ｘ ２０ Ｘ１５ｕ）と、冷間静
水圧プレスにより成形され大気中１６００℃で焼結され
たセリ７１２モル％固溶部分安定化ジルコニア（同２５
ｘ２０ｘ１５ｍ）とを接合した。
接合条件は大気中１４５０℃、圧縮速度０．０５０／■
ｉｎ 、変形！２０ （加圧方向）とした、また接合前
の曲げ強度はイントリア固溶のものが約１００ｋｇ／ｍ
”、セリア固溶のものが約５０ｋｇ／ｍ”であった。
ｉｎ 、変形！２０ （加圧方向）とした、また接合前
の曲げ強度はイントリア固溶のものが約１００ｋｇ／ｍ
”、セリア固溶のものが約５０ｋｇ／ｍ”であった。
実施例１と同様な方法により接合強度を求めたところ約
４０ｋｇ／ ｗ ”という高い接合強度が得られた。
４０ｋｇ／ ｗ ”という高い接合強度が得られた。
実施例３
冷間静水圧プレスにより成形され、大気中１５００℃で
焼結されたイツトリア３モル％固溶部分安定化ジルコニ
ア（供試材寸法２５ Ｘ ２０ Ｘ１５ｆｉ）と、冷間
静水圧プレスにより成形され大気中で１５００℃で焼結
されたマグネシア９モル％固溶部分安定化ジルコニア（
同２５ Ｘ ２０ Ｘ１５ｆｉ）とを接合した。
焼結されたイツトリア３モル％固溶部分安定化ジルコニ
ア（供試材寸法２５ Ｘ ２０ Ｘ１５ｆｉ）と、冷間
静水圧プレスにより成形され大気中で１５００℃で焼結
されたマグネシア９モル％固溶部分安定化ジルコニア（
同２５ Ｘ ２０ Ｘ１５ｆｉ）とを接合した。
接合条件は大気中１４５０℃、圧縮速度０．０５ｆｌ／
■ｉｎ ｓ変形量２ｍ（加圧方向）とした、接合前の曲
げ強度はイツトリア固溶のものが約１００ｋｇ／ｎ＋”
、マグネシア固溶のものが約６０ｋｇ／鶴寞であった。
■ｉｎ ｓ変形量２ｍ（加圧方向）とした、接合前の曲
げ強度はイツトリア固溶のものが約１００ｋｇ／ｎ＋”
、マグネシア固溶のものが約６０ｋｇ／鶴寞であった。
実施例１と同様な方法により接合強度を求めたところ約
５０ｋｇ／ ｎ ”という高い接合強度が得られた。
５０ｋｇ／ ｎ ”という高い接合強度が得られた。
ｆ、 発明の効果
１） イツトリアで部分安定化されたジルコニアセラミ
ックスは高強度、高靭性でありながら２００〜３００℃
での劣化現象のため構造材料として使用できる範囲がか
なり限定されていたが、前記本発明の方法によって熱劣
化の著しくない他のセラミックスを充分な強度をもって
接合することができ、したがってその表面からの劣化を
少なくすることが可能となつた。よって構造材料として
の適用範囲が大幅に拡大し、工業的価値は極めて大きい
。
ックスは高強度、高靭性でありながら２００〜３００℃
での劣化現象のため構造材料として使用できる範囲がか
なり限定されていたが、前記本発明の方法によって熱劣
化の著しくない他のセラミックスを充分な強度をもって
接合することができ、したがってその表面からの劣化を
少なくすることが可能となつた。よって構造材料として
の適用範囲が大幅に拡大し、工業的価値は極めて大きい
。
２） 本発明の方法においては、塑性変形により接触面
積が急速に増加するため、従来の拡散接合に比較してす
ばやく接合でき接合面の面粗さの影響も少ない、したが
って従来のように特に平滑な接合面を必要とせず、かつ
加工時間が短縮できる。
積が急速に増加するため、従来の拡散接合に比較してす
ばやく接合でき接合面の面粗さの影響も少ない、したが
って従来のように特に平滑な接合面を必要とせず、かつ
加工時間が短縮できる。
しかも低い応力で容易に変形するため加工に要する圧力
も小さくてすむ。
も小さくてすむ。
第１図は本発明に係るセラミックスの接合方法の実施例
における接合要領の説明図である。 手 続 争甫 正 書帽発） １．事件の表示 昭和６２年特許願第３０３７１４号 ２、発明の名称 セラミックスの接合方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 氏名 （１１４）工業技術院長 飯 塚 幸 三（ば
か１名） ４、代理人 〒１０７ 住所 東京都港区赤坂３丁目２番３号 ５、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄および委任状。 補正の内容 １）明細書第５頁第２行〜第４行の「さらに、真性の方
法によって部分安定化されたジルコニアセラミックスを
用いることもできる。」を全文削除する。 ２） 明細書第７頁第１２行に「約１８０ｋｇ／■２」
とあるのを「約２２０ｋｇ／菖２」と訂正する。 ３） 追完となっていた未提出の委任状１通を添付のよ
うに提出する。
における接合要領の説明図である。 手 続 争甫 正 書帽発） １．事件の表示 昭和６２年特許願第３０３７１４号 ２、発明の名称 セラミックスの接合方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 氏名 （１１４）工業技術院長 飯 塚 幸 三（ば
か１名） ４、代理人 〒１０７ 住所 東京都港区赤坂３丁目２番３号 ５、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄および委任状。 補正の内容 １）明細書第５頁第２行〜第４行の「さらに、真性の方
法によって部分安定化されたジルコニアセラミックスを
用いることもできる。」を全文削除する。 ２） 明細書第７頁第１２行に「約１８０ｋｇ／■２」
とあるのを「約２２０ｋｇ／菖２」と訂正する。 ３） 追完となっていた未提出の委任状１通を添付のよ
うに提出する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）イットリアで部分安定化されたジルコニアセラミッ
クスを温度１０００℃以上１６００℃以下、応力１５ｋ
ｇ／ｍｍ＾２以下かつ歪速度１０＾−＾３／ｓｅｃ以下
の条件で塑性変形させて、それ以外のジルコニアセラミ
ックスもしくはジルコニアを含む複合セラミックスと拡
散により接合することを特徴とするセラミックスの接合
方法。 ２）前記イットリアで部分安定化されたジルコニアセラ
ミックスはイットリアが６モル％未満で、結晶粒径が２
μｍ以下であることを特徴とする特許請求の範囲第１）
項に記載のセラミックスの接合方法。 ３）前記ジルコニアセラミックスもしくはジルコニアを
含む複合セラミックスとして、マグネシア、カルシア、
セリアをそれぞれ固溶したジルコニアセラミックスおよ
びジルコニア／アルミナ、ジルコニア／ムライト、ジル
コニア／窒化珪素の各複合セラミックス、並びにこれら
に炭化珪素粒子、あるいは炭化珪素ファイバー、ウィス
カーを添加したものであることを特徴とする特許請求の
範囲第１）項に記載のセラミックスの接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62303714A JP2584259B2 (ja) | 1987-12-01 | 1987-12-01 | セラミックスの接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62303714A JP2584259B2 (ja) | 1987-12-01 | 1987-12-01 | セラミックスの接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01145382A true JPH01145382A (ja) | 1989-06-07 |
| JP2584259B2 JP2584259B2 (ja) | 1997-02-26 |
Family
ID=17924369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62303714A Expired - Lifetime JP2584259B2 (ja) | 1987-12-01 | 1987-12-01 | セラミックスの接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2584259B2 (ja) |
-
1987
- 1987-12-01 JP JP62303714A patent/JP2584259B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2584259B2 (ja) | 1997-02-26 |
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