JPH02248371A - 窒化けい素焼結体の接合方法 - Google Patents
窒化けい素焼結体の接合方法Info
- Publication number
- JPH02248371A JPH02248371A JP7007389A JP7007389A JPH02248371A JP H02248371 A JPH02248371 A JP H02248371A JP 7007389 A JP7007389 A JP 7007389A JP 7007389 A JP7007389 A JP 7007389A JP H02248371 A JPH02248371 A JP H02248371A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon nitride
- nitride sintered
- mixture
- bonding
- joining
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- Pending
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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】
「産業上の利用分野」
本発明は、接合温度が低く、かっ、高温下において高い
接合強度を有する窒化けい素焼結体の接合方法に関する
ものである。
接合強度を有する窒化けい素焼結体の接合方法に関する
ものである。
「従来の技術」
一般に、セラミックスは優れた耐熱性、耐蝕性、薬品性
、硬度・耐摩耗性、絶縁性を有していることか知られて
おり、これらの特徴を利用して構造部材としての研究開
発が活発にすすめられている。
、硬度・耐摩耗性、絶縁性を有していることか知られて
おり、これらの特徴を利用して構造部材としての研究開
発が活発にすすめられている。
特に窒化けい素は、ガスタービンローターやファンブレ
ードライナーなどの高温下で高強度かつ高耐摩耗性が要
求される部材や、さらには溶融金属や化学反応管の耐蝕
性ライニング部材などに好適な材料として注目されてい
る。
ードライナーなどの高温下で高強度かつ高耐摩耗性が要
求される部材や、さらには溶融金属や化学反応管の耐蝕
性ライニング部材などに好適な材料として注目されてい
る。
しかしながら、このようなセラミックスにおいてはｗｉ
雑な形状のものを一体的に製造することが非常に困難で
あるため、複雑形状の製品を得るには通常セラミックス
どうしを接合して製品を作製するのが普通である。
雑な形状のものを一体的に製造することが非常に困難で
あるため、複雑形状の製品を得るには通常セラミックス
どうしを接合して製品を作製するのが普通である。
このようにセラミックスどうし、さらにはセラミックス
と金属とを接合する方法としては、現在有機質・無機質
接着剤を使用する接着剤法、セラミックス表面をメタラ
イズし、ろう材を用いて接合するろう材法などが知られ
ている。
と金属とを接合する方法としては、現在有機質・無機質
接着剤を使用する接着剤法、セラミックス表面をメタラ
イズし、ろう材を用いて接合するろう材法などが知られ
ている。
「発明が解決しようとする課題」
しかしながら、上記の有機接着剤による接合法では、そ
の使用温度が２００℃と低く、強度的にも１０ ｋｇ／
ａｓ”以下と不十分である。ろう材法では、有機接着
材に比較して高温まで強い強度を示すものの、酸化雰囲
気下での使用温度がせいぜい６００℃以下であるという
問題がある。
の使用温度が２００℃と低く、強度的にも１０ ｋｇ／
ａｓ”以下と不十分である。ろう材法では、有機接着
材に比較して高温まで強い強度を示すものの、酸化雰囲
気下での使用温度がせいぜい６００℃以下であるという
問題がある。
また、より高温で使用される製品の製造に際しては、特
願昭６０−２１４８６４で開示されたように結合材とし
て酸窒化溶融体から構成される接合材を用いるのが有効
であるものの、この場合にはろう材法に比較して接合温
度が高いため、第３図および第４図に示すように窒化け
い素等のセラミックスｌに金属等の低融点部材２を接合
するような製品の製造には不適である。
願昭６０−２１４８６４で開示されたように結合材とし
て酸窒化溶融体から構成される接合材を用いるのが有効
であるものの、この場合にはろう材法に比較して接合温
度が高いため、第３図および第４図に示すように窒化け
い素等のセラミックスｌに金属等の低融点部材２を接合
するような製品の製造には不適である。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、上記特願昭
６０−２１４８６４で開示されたような方法において、
窒化けい素どうしの最終的な接合温度を下げることを目
的とするものである。
６０−２１４８６４で開示されたような方法において、
窒化けい素どうしの最終的な接合温度を下げることを目
的とするものである。
［課題を解決するための手段」
本発明の窒化けい素焼結体の接合方法では、個々の窒化
けい素焼結体表面に金属酸化物混合体あるいは金属酸化
物・窒化物混合体からなる接合材を塗布し、次いで熱処
理を施して上記窒化けい素の少なくとも一方に上記接合
材を溶融被覆せしめ、その後肢窒化けい素焼結体を接合
することを上記課題の解決手段とした。
けい素焼結体表面に金属酸化物混合体あるいは金属酸化
物・窒化物混合体からなる接合材を塗布し、次いで熱処
理を施して上記窒化けい素の少なくとも一方に上記接合
材を溶融被覆せしめ、その後肢窒化けい素焼結体を接合
することを上記課題の解決手段とした。
ここで、上記の金属酸化物混合体あるいは金属酸化物・
窒化物混合体としては、例えば第一成分としてＣａＯを
、第二成分としてＳｉｎ、を、第三成分としてＡＩ、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｈｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ 、Ｓ ｉの酸
化物もしくは窒化物のうちの少なくとも一種を有してな
るものが好適とされるが、これ以外の系でさらに高融点
の金属酸化物混合体あるいは金属酸化物・窒化物混合体
もしくは同左混合体を高温下にて一旦溶融冷却した後、
それを粉砕した粉体、例えば第一成分を周期律表第ｎｌ
ａ族の酸化物、もしくはランタン系の酸化物、即ちＹオ
Ｏｓ、Ｌ８ｍ−０８、Ｎｄ＊Ｏｓ等に代表される成分と
し、第二成分としてＳｉＯ，、さらに必要に応じて第三
成分としてＡＩ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ
、Ｖ、Ｓｉの酸化物もしくは窒化物のうち少なくとも一
種を有してなるものも使用できる。このように、窒化ケ
イ素セラミックスの熱分解が著しくなる１９００℃付近
までの高温下で溶融濡れ性が良好な６種金属酸化物混合
体あるいは金属酸化物・窒化物混合体あるいは、その溶
融冷却後の粉砕粉体が使用できる。
窒化物混合体としては、例えば第一成分としてＣａＯを
、第二成分としてＳｉｎ、を、第三成分としてＡＩ、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｈｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ 、Ｓ ｉの酸
化物もしくは窒化物のうちの少なくとも一種を有してな
るものが好適とされるが、これ以外の系でさらに高融点
の金属酸化物混合体あるいは金属酸化物・窒化物混合体
もしくは同左混合体を高温下にて一旦溶融冷却した後、
それを粉砕した粉体、例えば第一成分を周期律表第ｎｌ
ａ族の酸化物、もしくはランタン系の酸化物、即ちＹオ
Ｏｓ、Ｌ８ｍ−０８、Ｎｄ＊Ｏｓ等に代表される成分と
し、第二成分としてＳｉＯ，、さらに必要に応じて第三
成分としてＡＩ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ
、Ｖ、Ｓｉの酸化物もしくは窒化物のうち少なくとも一
種を有してなるものも使用できる。このように、窒化ケ
イ素セラミックスの熱分解が著しくなる１９００℃付近
までの高温下で溶融濡れ性が良好な６種金属酸化物混合
体あるいは金属酸化物・窒化物混合体あるいは、その溶
融冷却後の粉砕粉体が使用できる。
第１図および第２図は本発明の接合方法をオールセラミ
ックス製ピストンの製造に適用した例を示すもので、こ
れらの図において符号１０はピストンである。このピス
トンｌＯは、ライナー１１内に配置されコンロッド１２
に支持されて燃焼室１３内を縮小・拡大するものであり
、第２図に示すようにコンロッド１２に接続した連結体
１４と、該連結体１４の外周に嵌合固定されて断熱材１
５を収納するリング１６と、該リング１６ａの先端縁に
接合されたプレー）１７とから概略構成されたものであ
る。ここで、リング１６およびプレート１７はいずれも
窒化けい素焼結体から形成されたものである。
ックス製ピストンの製造に適用した例を示すもので、こ
れらの図において符号１０はピストンである。このピス
トンｌＯは、ライナー１１内に配置されコンロッド１２
に支持されて燃焼室１３内を縮小・拡大するものであり
、第２図に示すようにコンロッド１２に接続した連結体
１４と、該連結体１４の外周に嵌合固定されて断熱材１
５を収納するリング１６と、該リング１６ａの先端縁に
接合されたプレー）１７とから概略構成されたものであ
る。ここで、リング１６およびプレート１７はいずれも
窒化けい素焼結体から形成されたものである。
そして、これらリング１６およびプレート１７の接合に
本発明の接合方法が用いられる。すなわち、これらリン
グ１６およびプレート１７を接合するにあたり、上述し
た金属酸化物混合体あるいは金属酸化物・窒化物混合体
等からなる接合材を塗布し、次いで熱処理を施して上記
リング１６およびプレート１７の少なくとも一方に接合
材を溶融被覆仕しめ、その後これらを接合する。
本発明の接合方法が用いられる。すなわち、これらリン
グ１６およびプレート１７を接合するにあたり、上述し
た金属酸化物混合体あるいは金属酸化物・窒化物混合体
等からなる接合材を塗布し、次いで熱処理を施して上記
リング１６およびプレート１７の少なくとも一方に接合
材を溶融被覆仕しめ、その後これらを接合する。
「作用」
本発明の方法によれば、接合する窒化けい素焼結体表面
に金属酸化物混合体あるいは金属酸化物・窒化物混合体
からなる接合材を塗布し、乾燥させた後熱処理を施し、
上記混合体と窒化けい素とを反応させた後、常圧下もし
くは加圧下にて接合するので、１回の熱処理でｉｉ１接
接合する場合に比較して最終接合温度を下げることが可
能となる。
に金属酸化物混合体あるいは金属酸化物・窒化物混合体
からなる接合材を塗布し、乾燥させた後熱処理を施し、
上記混合体と窒化けい素とを反応させた後、常圧下もし
くは加圧下にて接合するので、１回の熱処理でｉｉ１接
接合する場合に比較して最終接合温度を下げることが可
能となる。
「実施例」
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
（実施例１）
まず、炭酸力ルンウム（ＣａＣＯｓ）と無水けい酸（’
５ｉＯ２）と酸化チタン（ＴｉＯｌ）とα＝窒化けい素
（α−９ｉｓＮ、）とを第１表に示した１〜５（ＩＩ−
１５）の組成となるように配合し、メノー乳鉢で混合し
さらに市販のスクリーンオイルを加えてペースト状の金
属酸化物・窒化物混合体を得た。
５ｉＯ２）と酸化チタン（ＴｉＯｌ）とα＝窒化けい素
（α−９ｉｓＮ、）とを第１表に示した１〜５（ＩＩ−
１５）の組成となるように配合し、メノー乳鉢で混合し
さらに市販のスクリーンオイルを加えてペースト状の金
属酸化物・窒化物混合体を得た。
次に、寸法が２０Ｘ２０Ｘ２０ｍｍの立法体形の窒化け
い素焼給体を２個用意し、これらの−表面にそれぞれ上
記ペーストを塗布して乾燥した。次いで、窒素雰囲気中
にて１４５０℃で熱処理し、窒化けい素焼結体表面に反
応相を生成せしめた。
い素焼給体を２個用意し、これらの−表面にそれぞれ上
記ペーストを塗布して乾燥した。次いで、窒素雰囲気中
にて１４５０℃で熱処理し、窒化けい素焼結体表面に反
応相を生成せしめた。
その後、窒化けい素焼給体の反応相面どうしを合わけ、
常圧下及び加圧下にて第１表に示した温度で加熱し接合
を行った。
常圧下及び加圧下にて第１表に示した温度で加熱し接合
を行った。
接合後、−法化した試料から３Ｘ４Ｘ４０＠−の試験片
を切りだし、４点曲げ強度試験（下スパン長３０ａｍ、
上スパン長ｔｏｍｓ、クロスヘツドスピード０ 、５−
ｇｉ／ ｓｉｎ ）により接合強度を測定し、その結果
を第１表に示した。
を切りだし、４点曲げ強度試験（下スパン長３０ａｍ、
上スパン長ｔｏｍｓ、クロスヘツドスピード０ 、５−
ｇｉ／ ｓｉｎ ）により接合強度を測定し、その結果
を第１表に示した。
また、比較例として第２表の０１−０５で示したように
実施例１と同じ組成のソルダーを用い、市販のスクリー
ンオイルを加えてペースト化した後、２個の窒化けい素
（寸法：２０Ｘ２０Ｘ２０ｍｍ）のそれぞれの−表面に
上記ペーストを塗布して乾燥した。次いで、これら窒化
けい素のペースト塗布面を合わせ、窒素雰囲気中にて１
５００℃の常圧下で接合を行った。
実施例１と同じ組成のソルダーを用い、市販のスクリー
ンオイルを加えてペースト化した後、２個の窒化けい素
（寸法：２０Ｘ２０Ｘ２０ｍｍ）のそれぞれの−表面に
上記ペーストを塗布して乾燥した。次いで、これら窒化
けい素のペースト塗布面を合わせ、窒素雰囲気中にて１
５００℃の常圧下で接合を行った。
得られた接合体について実施例１と同じ方法により強度
試験を行い、その結果を第２表に示した。
試験を行い、その結果を第２表に示した。
以下余白
第１表および第２表に示した結果より、本発明の接合方
法により得られた試料は、比較例のものに比べて最終接
合温度が低いにもかかわらず高い接合強度を有している
ことが確認された。
法により得られた試料は、比較例のものに比べて最終接
合温度が低いにもかかわらず高い接合強度を有している
ことが確認された。
（実施例２ ）
酸化イツトリウム（Ｙ！Ｏ３）と無水ケイ酸（ＳｉＯり
と酸化アルミニウムを第二人に示した各組成に配合し、
メノー乳鉢で混合した後、この混合物をＣルツボに入れ
、Ｎ、雰囲気中、１８００℃で３０分溶融した後冷却し
、均一な溶融体を得た。
と酸化アルミニウムを第二人に示した各組成に配合し、
メノー乳鉢で混合した後、この混合物をＣルツボに入れ
、Ｎ、雰囲気中、１８００℃で３０分溶融した後冷却し
、均一な溶融体を得た。
この溶融体を、ＡｌｔＯｓｌ−Ｏｓボールミル中、＃３
００メツシュアンダーの粉砕粉体を得た。
００メツシュアンダーの粉砕粉体を得た。
この粉体を実施例１に示した方法で窒化ケイ素焼結体に
塗布乾燥した後、Ｎ、雰囲気中で１６００℃で熱処理し
、窒化ケイ素焼結体表面に反応相を生成させた。その後
、窒化ケイ素反応面どうしを合わせ、常圧下あるいは加
圧下にて第二人に示した温度で加熱し接合を行った。そ
の結果を第二人に示す。
塗布乾燥した後、Ｎ、雰囲気中で１６００℃で熱処理し
、窒化ケイ素焼結体表面に反応相を生成させた。その後
、窒化ケイ素反応面どうしを合わせ、常圧下あるいは加
圧下にて第二人に示した温度で加熱し接合を行った。そ
の結果を第二人に示す。
第３表
実施例２
以下余白
「発明の効果」
以上説明したように、本発明の窒化けい素焼結体の接合
方法は、個々の窒化けい素焼結体表面に金属酸化物混合
体あるいは金属酸化物・窒化物混合体からなる接合材を
塗布し、次いで熱処理を施して上記窒化けい素の少なく
とも一方に上記接合材を溶融被覆せしめ、その後肢窒化
けい素焼結体を接合するものであるから、従来の接合方
法に比較して最終の接合温度を低く抑えるでき、かつ優
れた接合強度を有する窒化けい素焼結体の接合体を得る
ことができる。
方法は、個々の窒化けい素焼結体表面に金属酸化物混合
体あるいは金属酸化物・窒化物混合体からなる接合材を
塗布し、次いで熱処理を施して上記窒化けい素の少なく
とも一方に上記接合材を溶融被覆せしめ、その後肢窒化
けい素焼結体を接合するものであるから、従来の接合方
法に比較して最終の接合温度を低く抑えるでき、かつ優
れた接合強度を有する窒化けい素焼結体の接合体を得る
ことができる。
第１図および第２図は本発明の接合方法を用いた一例を
示す図であって、第１図はピストンの概略構成図、第２
図はピストンの側断面図、第３図および第４図は従来の
窒化けい素焼結体の接合方法を説明するための断面図で
ある。 １０・・・・・・ピストン、 １６・・・・・・リング、 ・・・・プレート。 第１図 出願人 株式会社 いすりセラミックス研究所住友セメ
ント株式会社 第３図 第４図
示す図であって、第１図はピストンの概略構成図、第２
図はピストンの側断面図、第３図および第４図は従来の
窒化けい素焼結体の接合方法を説明するための断面図で
ある。 １０・・・・・・ピストン、 １６・・・・・・リング、 ・・・・プレート。 第１図 出願人 株式会社 いすりセラミックス研究所住友セメ
ント株式会社 第３図 第４図
Claims (2)
- （１）個々の窒化けい素焼結体表面に金属酸化物混合体
あるいは金属酸化物・窒化物混合体からなる接合材を塗
布し、次いで熱処理を施して上記窒化けい素の少なくと
も一方に上記接合材を溶融被覆せしめ、その後該窒化け
い素焼結体を接合することを特徴とする窒化けい素焼結
体の接合方法。 - （２）個々の窒化けい素焼結体表面に金属酸化物混合体
あるいは金属酸化物・窒化物混合体の高温溶融物冷却体
の粉砕物からなる接合材を塗布し、次いで熱処理を施し
て上記窒化けい素の少なくとも一方に上記接合材を溶融
被覆せしめ、その後該窒化けい素焼結体を接合すること
を特徴とする窒化けい素焼結体の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7007389A JPH02248371A (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 窒化けい素焼結体の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7007389A JPH02248371A (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 窒化けい素焼結体の接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02248371A true JPH02248371A (ja) | 1990-10-04 |
Family
ID=13421004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7007389A Pending JPH02248371A (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 窒化けい素焼結体の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02248371A (ja) |
-
1989
- 1989-03-22 JP JP7007389A patent/JPH02248371A/ja active Pending
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