JPH0262517B2 - - Google Patents

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JPH0262517B2
JPH0262517B2 JP21694386A JP21694386A JPH0262517B2 JP H0262517 B2 JPH0262517 B2 JP H0262517B2 JP 21694386 A JP21694386 A JP 21694386A JP 21694386 A JP21694386 A JP 21694386A JP H0262517 B2 JPH0262517 B2 JP H0262517B2
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JP
Japan
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ceramics
adhesive
joining
joint
heating current
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JP21694386A
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JPS63225583A (ja
Inventor
Yoshihiro Ehata
Tooru Komyama
Ryozo Hayami
Susumu Mori
Masahiko Nozawa
Tokuzo Nishi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daihen Corp
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Daihen Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、セラミツクス同志を加圧または接近
させながら接合を行うセラミツクスの接合方法に
関するものである。
[従来の技術] 本出願人は、例えば非導電性セラミツクスの接
合部に、高温で導電性を有する接着剤を介在さ
せ、その接合部を加熱すると共に接合部に高電圧
を印加するセラミツクスの接合方法を提案した。
第5図は、従来のセラミツクスの接合方法を実
施する装置の概略図であつて、パイプ状のセラミ
ツクス同志を上下に配置して接合する場合を示し
ている。1a,1bはパイプ状の非導電性セラミ
ツクス、2はセラミツクス1a,1bの接合面に
塗布した接着剤、3は高圧電源、4a,4bは吹
管、5a,5bは電源3に接続されている放電電
極であつて、接合部との間〓が各々2mm程度にな
るように対向して配設されている。6はセラミツ
クス1a,1bを搭載する回転台、7は回転台6
を駆動するモータである。
このような構成において、何ら上下方向に拘束
されていない上部材のセラミツクス1aと下部材
のセラミツクス1bとの間に、例えばペースト状
の接着剤2を介在させたものを回転台6に搭載し
て、モータ7によりパイプ状セラミツクスの中心
を軸にして30〜200rpmで回転させながら、吹管
4a,4bからの燃焼性ガス炎で接着剤2を含む
接合部を850〜900℃に均一に加熱する。さらに、
セラミツクスの内径、外径、材質、電極数等に応
じて放電電極5a,5b間に1000〜10000Vの電
圧を印加すると、上記加熱に伴つて接着剤2の導
電性が増加することにより、放電電極5a,5b
と接着剤2との間で放電が発生し、数100mA以
上の電流が接着剤2に通電される。その結果、接
着剤2がジユール熱によつて高温に加熱され溶融
し、上部材のセラミツクス1aの自重による力の
みが下部材のセラミツクス1bに加わつて接合が
完了する。
ここで、高温において導電性を有する接着剤と
して、カオリン、Al2O3、SiO2等のガラス成分を
主成分とし、銅、ニツケル、マンガン、インジウ
ム、モリブテン、亜鉛等の酸化物、硫化物、塩化
物等、ランタン、インジウム、バナジウム、ホル
ミウム、イツトリム等の希土類元素の酸化物、モ
リブデン、マンガン、タングステン、鉄、銅、
銀、ニツケル、錫、亜鉛等の金属、フツ化カルシ
ウム、フツ化ナトリウム等のフツ化物等を適宜配
合した公知の接着剤を例示できる。また、燃焼性
ガスとしては、都市ガス、プロパンガス、水素・
酸素ガス等の燃焼ガスを適宜単独または混合して
用いればよい。
[発明が解決しようとする問題点] まず、前述した上部材の非導電性セラミツクス
が極端に重い場合には、接着剤を含む接着部をガ
ス炎により加熱し、続いて通電により加熱し始め
ると、接着剤が溶融し始めて、接着部の外部に押
し出される作用が著しく高まる。したがつて、接
着剤を介したセラミツクス接合部の溶融部の厚み
が極端に狭くなるために、加熱溶融による通電路
の断面積が減少して、接合部に十分な加熱溶融断
面積が得られないので、十分な接着強度が得られ
ない問題があつた。
つぎに、上部材の非導電性セラミツクスが極端
に軽い場合には、前述した加熱により接着剤が溶
融し始めるが、この場合外部に押し出される作用
が殆んどないので、通電路が確保されて、接着剤
が十分に反応して接合される。ところが、上部材
が軽い関係上、接合部には接着剤中に含まれる気
体分子が高温反応により膨張または物理・化学反
応による気体分子の発生により、いわゆるブロー
ホールとして残存するために、十分な接合強度が
得られない問題があつた。例えば、接着剤中に含
まれる成分が加熱により酸化するので、接合部に
は大量の酸化物を含有する。したがつて、接合体
を高温で長期間使用すると、接合部の経年変化に
伴つて接合強度が低下する問題があつた。
一方、高温において導電性を有するセラミツク
ス同志を接合する場合には、前述した接着剤を介
在させることなく接合できるが、高温加熱により
酸化した溶融部が生成されることになり、上部材
が極端に軽いと、接合後の接合部には大量の酸化
物を含有することになるので、前述と同様に接合
強度が低下する問題があつた。
[問題点を解決するための手段] 上記の問題点を解決するために、第1の発明は
セラミツクスを突合せた接合部に加熱用電流を通
電して接合する際に、上記の加熱用電流の通電終
了直前または直後までは接合部の加圧力をP1と
し、通電終了直前または直後以降は加圧力をP2
とし、かつP1>P2にすることを特徴としている。
第2の発明はセラミツクスを突合せた接合部に加
熱用電流を通電して接合する際に、上記の加熱用
電流の通電終了直前または直後までは溶融部の厚
みをL1とし、通電終了直前または直後以降は溶
融部の厚みをL2とし、かつL1>L2にすることを
特徴としている。
[作用] 例えば、接着剤を介したセラミツクス同志を突
合せた接合部を、ガス炎および通電により加熱し
て、接着剤が十分に反応するまでは、セラミツク
スを接合方向に必要以上に加圧または接近させな
いようにする。接着剤が十分に反応した状態で
は、セラミツクスを接合方向に積極的に加圧また
は接近させて、接合後の溶融部の厚みを極力小さ
な適正値に維持させることにより、接着剤中に含
まれる気体分子を押しつぶして接合部におけるブ
ローホールの発生を抑え、または酸化物を押し出
すことによつて、接合強度の大なる接合部を得る
ことができる。一方、接合反応におけるセラミツ
クス分子間の熱拡散作用に基づく接合作用を促進
させる効果を狙うことも可能で、より効果的な接
合が得られる。
[実施例] 以下、本発明を図面を参照して説明する。第1
図は、第1の発明の接合方法を実施する装置の概
略図であつて、第5図と同様にパイプ状のセラミ
ツクス同志を上下に配置して接合する場合を示し
ており、また同一構成部分については同一符号を
付している。第2図は、第1図の実施例に適用し
た場合の加圧パターンを示す図であつて、横軸お
よび縦軸はそれぞれ接合経過時間Tおよび加圧力
Pを表わしている。第1図において、1a′,1
b′はパイプ状の導電性セラミツクス、3は高圧電
源、4a,4bは吹管5a,5bは電源3に接続
されている放電電極であつて、接合部との間〓が
各々2mm程度になるように対向して配設されてい
る。6はセラミツクス1a′,1b′を搭載する回転
台、7は回転台6を駆動するモータ、8は上部材
のセラミツクス1a′を接合方向に加圧するための
例えばエアシリンダ、9は上部材1a′を把持する
チヤツク、10はエアシリンダ8で発生する力を
支障なくチヤツク9に伝達するための回転ヘツ
ド、11,12は第1および第2の電磁弁であ
る。
このような構成において、下部材のセラミツク
ス1b′を回転台6に搭載し、その上に上部材のセ
ラミツクス1a′を載値して、セラミツクス1a′の
上部をチヤツク9により把持する。ここで、セラ
ミツクス1a′,1b′の接合部に後述する加熱用電
流を通電するに当り、接合面での沿面放電を抑え
つつ接合面近傍での通電路を確保する必要があ
り、まず第2図に示す接合開始時点Taで第1の
電磁弁11を開き第2の電磁弁12を閉じて、小
さな加圧力P1がエアシリンダ8を介して上部材
のセラミツクス1a′と下部材のセラミツクス1
b′との間に加わるようにする。ここで、加圧力
P1としては例えば0.5g〜10g/mm2が適正である。
つぎに、モータ7によりパイプ状セラミツクスの
中心を軸にして30〜200rpmで回転させながら、
吹管4a,4bからのガス炎で接合部850〜900℃
に均一に加熱する。さらに、セラミツクス1a′,
1b′の外径および内径が例えば各々15mmφ、11mm
φの場合には、放電電極5a,5b間に6000Vの
電圧を印加すると、上記加熱に伴つて接合面近傍
の導電性が増加することにより、時刻Tfで放電
電極5a,5bを接合面近傍との間で放電が発生
し、0.5A程度の加熱用電流がこの部分が流れる。
その結果、この部分がジユール熱によつて高温に
加熱され溶融し始めるが、なお当初の加圧力P1
を維持しつつ接合面が接合に適した状態になるま
でさらに通電を行い、この加熱用電流の最適通電
終了時点Tnもしくは通電終了直前の時点Tmま
たは通電終了直後の時点Toで、電磁弁11を閉
じると同時に電磁弁12を開く。その後は大きな
加圧力P2が上部材のセラミツクス1a′と下部材
のセラミツクス1b′との間に加わるようにして圧
接が完了する。ここで、加圧力P2としてはP1の
2〜50倍が適正である。なお、加圧力P1とP2と
はP1<P2なる関係が望ましい。
第3図は、第2の発明の接合方法を実施する装
置の概略図であつて、第1図および第5図と同様
にパイプ状のセラミツクス同志を上下に配置して
接合する場合を示しており、また同一構成部分に
ついては同一符号を付している。第4図は、第3
図の実施例に適用した合の上部材の変位パターン
を示す図であつて、横軸および縦軸はそれぞれ接
合経過時間Tおよび溶融部の厚みLを表わしてい
る。第3図において、3,4a,5a,5b,
6,7および10については、第1図と同様であ
るので説明を省略する。1a,1bは非導電性セ
ラミツクス、2は接着剤、13は上部材のセラミ
ツクス1aを任意のパターンに動作させることが
できる板カム、14は板カムのパターンに沿つて
回転するローラ、15は支持具、16は連結棒で
ある。
このような構成において、上部材のセラミツク
ス1aと下部材のセラミツクス1bとの間に、例
えばペースト状の接着剤2を介在させたものを回
転台6に搭載して、セラミツクス1aの上部をチ
ヤツク9により把持する。ここで、接着剤2に後
述する加熱用電流を通電するに当り、この部分で
の通電路の断面積を十分に確保する必要があり、
まず第4図に示す接合開始時点Taで、溶融部の
厚みLが例えばL1=200μmになるように、ロー
ラ14を第3図に示す位置Aにセツトし、その後
は図示しない駆動装置により、板カム13をX方
向に移動させる。つぎに、モータ7によりパイプ
状セラミツクスの中心を軸にして30〜200rpmで
回転させながら、吹管4a,4bからのガス炎で
接着剤2を含む接合部を850〜900℃に均一に加熱
する。さらに、セラミツクス1a,1bの外径お
よび内径が例えば各々15mmφ、11mmφの場合に
は、放電電極5a,5b間に6000Vの電圧を印加
すると、上記加熱に伴つて接着剤2の導電性が増
加することにより、時刻Tfで放電電極5a,5
bと接着剤2との間で放電が発生し、0.5A程度
の加熱用電流がこの部分を流れる。その結果、こ
の部分がジユール熱によつて高温に加熱され溶融
し始めるが、溶融部の厚みL1を維持しつつ接着
剤2が接合に適した状態になるまでさらに通電を
行い、この加熱用電流の最適通電終了時点Tnも
しくは通電終了直前の時点Tmまたは通電終了後
の時点Toで、ローラ14が第3図に示す位置B
に達するように板カム13を移動させる。その後
は位置Cまで移動させることにより、上部材のセ
ラミツクス1aと下部材のセラミツクス1bとの
溶融部の厚みLを極力小さな値、例えばL2=5μ
mとして接合を完了する。なお、溶融部の厚みを
L1とL2とはL1>L2なる関係が望ましい。
以上の説明では、導電性セラミツクスの場合は
加圧する例を、非導電性の場合は接近させる例を
示したが、逆に導電性セラミツクスの場合に接近
させ、また非導電性セラミツクスの場合に加圧さ
せながら接合することもできる。さらに、接近と
加圧を組み合せて接合することもできる。
[発明の効果] 以上のように本発明によれば、加熱用電流の略
最適通電終了時点までは接合部に弱加圧力を与
え、または溶融部の厚みを適宜の値に維持させる
ことにより、接合部での加熱用電流の通電路の断
面積を確保することができる。また、上記電流の
略最適通電終了時点以降に接合部に強加圧力を与
え、または溶融部の厚みを極力小さくして接合す
ることにより、接合強度のバラツキを小さくし、
かつ強度の大なる接合体をを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1の発明の接合方法を実施する装置
の概略図、第2図は第1図の実施例に適用した場
合の加圧パターンを示す図、第3図は第2の発明
の接合方法を実施する装置の概略図、第4図は第
3図の実施例に適用した場合の上部材の変位パタ
ーンを示す図、第5図は従来のセラミツクスの接
合方法を実施する装置の概略図である。 1a,1b,1a′,1b′……セラミツクス、2
……接着剤、3……高圧電源、4a,4b……吹
管、5a,5b……放電電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 高温において導電性を有するセラミツクスを
    突合せ、または高温において導電性を有する接着
    剤を介在させてセラミツクスを突合せ、接合部を
    ガス炎により加熱すると共に、前記接合部に電圧
    を印加することによる加熱用電流を通電して接合
    する方法において、前記セラミツクス同志を接合
    方向に加圧力を与えながら接合を行うセラミツク
    スの接合方法。 2 前記加圧力を前記加熱用電流の通電終了直前
    または直後まではP1とし、通電終了直前または
    直後以降はP2とし、かつP1<P2である特許請求
    の範囲第1項に記載のセラミツクスの接合方法。 3 高温において導電性を有するセラミツクス突
    合せ、または高温において導電性を有する接着剤
    を介在させてセラミツクスを突合せ、接合部をガ
    ス炎により加熱すると共に、前記接合部に電圧を
    印加することによる加熱用電流を通電して接合す
    る方法において、前記セラミツクス同志を接合方
    向に接近させ溶融部の厚みLを変化させながら接
    合を行うセラミツクスの接合方法。 4 前記溶融部の厚みLを前記加熱用電流の通電
    終了直前または直後まではL1とし、通電終了直
    前または直後以降はL2とし、かつL1>L2である
    特許請求の範囲第3項に記載のセラミツクスの接
    合方法。
JP21694386A 1986-09-12 1986-09-12 セラミツクスの接合方法 Granted JPS63225583A (ja)

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