JPH0336784B2 - - Google Patents

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JPH0336784B2
JPH0336784B2 JP61118569A JP11856986A JPH0336784B2 JP H0336784 B2 JPH0336784 B2 JP H0336784B2 JP 61118569 A JP61118569 A JP 61118569A JP 11856986 A JP11856986 A JP 11856986A JP H0336784 B2 JPH0336784 B2 JP H0336784B2
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Japan
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adhesive
oxide
sheet
parts
silicon nitride
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JP61118569A
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Japanese (ja)
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JPS62275075A (en
Inventor
Nobuyuki Tamatoshi
Minoru Kinoshita
Yoshihiro Ehata
Makoto Pponda
Takashi Tominaga
Hideshi Asoshina
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.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Nitto Denko Corp
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Nitto Denko Corp
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Publication date
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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、非酸化物セラミツクスの接着方法に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method for bonding non-oxide ceramics.

従来技術とその問題点 窒化ケイ素や炭化ケイ素などの非酸化物セラミ
ツクスは、金属に比べて高温強度、耐食性、耐摩
耗性等に優れているので、高温用部材として脚光
を浴びており、ガスタ−ビン、自動車エンジン、
熱交換器等への応用開発が進められている。
Conventional technology and its problems Non-oxide ceramics such as silicon nitride and silicon carbide have superior high-temperature strength, corrosion resistance, and wear resistance compared to metals, so they are attracting attention as high-temperature materials. bottle, car engine,
Application development for heat exchangers, etc. is underway.

上記の如き各種用途において、非酸化物セラミ
ツクスにその優れた機能を十分に発揮させるため
には、製造工程で、これ等非酸化物セラミツクス
相互を接着させることが必要となつてくる。特に
非酸化物セラミツクス成形体は、複雑な形状に成
形及び加工することが困難なので、単純な形状の
部材から複雑な形状に組み立てる必要があり、非
酸化物セラミツクス部材相互の接着技術の開発が
不可欠である。
In order for non-oxide ceramics to fully exhibit their excellent functions in the various uses mentioned above, it is necessary to bond these non-oxide ceramics together during the manufacturing process. In particular, it is difficult to mold and process non-oxide ceramic molded bodies into complex shapes, so it is necessary to assemble simple-shaped members into complex shapes, and it is essential to develop adhesive technology for mutually bonding non-oxide ceramic parts. It is.

しかしながら、非酸化物セラミツクスは、一般
に溶融物に対する親和性、いわゆる濡れ性が極め
て悪く、しかもアルミナ、マグネシア等の酸化物
系セラミツクスとは異なり、共有結合性が強く、
また各種物質に対する反応性も非常に低いため
に、その接着は極めて困難である。
However, non-oxide ceramics generally have extremely poor affinity for molten materials, so-called wettability, and unlike oxide ceramics such as alumina and magnesia, they have strong covalent bonds.
Furthermore, since the reactivity to various substances is extremely low, adhesion is extremely difficult.

従来、非酸化物セラミツクスの接着には、接着
剤を被接着部材間に介在させるか、あるいは何も
介在させることなく、高温高圧下でホツトプレス
する方法がとられていた。しかしながら、ホツト
プレス法では、高温及び高圧を必要とするので、
複雑なあるいは大型の部材の接着は極めて困難で
ある。また、最近脚光を浴びている熱間等方加圧
法いわゆるHIP法にも、同様な問題点が存在す
る。
Conventionally, non-oxide ceramics have been bonded by interposing an adhesive between the members to be bonded, or by hot pressing at high temperature and pressure without intervening any adhesive. However, the hot press method requires high temperature and pressure, so
Bonding complex or large components is extremely difficult. Similar problems also exist in the hot isostatic pressing method, so-called HIP method, which has recently been in the spotlight.

したがつて、大型で複雑な形状の部材を組立て
るには、圧力を要せず、加熱するだけで容易に接
着できる接着剤の開発が望まれている。従来、非
酸化物セラミツクス用接着剤としては、−A族
酸化物単独、アルミナ−シリカ−アルカリ土類金
属酸化物系、フツ化カルシウム−カオリン系、あ
るいはこれに希土類酸化物を少量添加したもの等
が使用されている。しかしながら、これらは、各
れも酸化物系ガラスによる接着剤であり、非酸化
物セラミツクスとの熱膨脹係数の違いなどによ
り、一般に接着強度が低く、非酸化物セラミツク
ス成形体の優れた特性を十分に生かすにはいたつ
ていない。
Therefore, in order to assemble large, complex-shaped members, it is desired to develop an adhesive that can be easily bonded by simply heating without requiring pressure. Conventionally, adhesives for non-oxide ceramics include -A group oxide alone, alumina-silica-alkaline earth metal oxide system, calcium fluoride-kaolin system, or adhesives with a small amount of rare earth oxide added thereto. is used. However, these are all adhesives based on oxide glass, and due to differences in coefficient of thermal expansion with non-oxide ceramics, their adhesive strength is generally low, and the excellent properties of non-oxide ceramic molded products cannot be fully demonstrated. I haven't gotten to the point where I can take advantage of it.

本発明者等は、この様な現状に鑑みて、種々研
究を重ねた結果、窒化ケイ素、酸化マグネシウム
及び2種以上の希土類酸化物を有効成分とする非
酸化物セラミツクス用接着剤を完成した(特開昭
60−226463号)。さらに、この接着剤にバインダ
ー成分を加えてシート状に成形することにより、
接合すべき部材の形状の如何にかかわらず、任意
の接着部位に所望の厚さの接着剤を均一且つ容易
に塗着することができ、その結果接着特性のばら
つきも抑制されることを見出した。(特願昭60−
147234号)。
In view of the current situation, the present inventors have conducted various studies and have completed an adhesive for non-oxide ceramics containing silicon nitride, magnesium oxide, and two or more rare earth oxides as active ingredients ( Tokukai Akira
No. 60-226463). Furthermore, by adding a binder component to this adhesive and forming it into a sheet,
We have discovered that regardless of the shape of the parts to be joined, it is possible to uniformly and easily apply an adhesive of a desired thickness to any bonding site, and as a result, variations in adhesive properties are suppressed. . (Special application 1986-
No. 147234).

しかしながら、この方法では、接合部材相互間
に接着剤シートを単に介在させているだけである
ため、接合部材間のずれが生じ易い。特に平面同
士を接着する場合には、ずれの生じる可能性が非
常に大きい。
However, in this method, since the adhesive sheet is simply interposed between the joining members, misalignment between the joining members is likely to occur. Especially when bonding flat surfaces, there is a very high possibility that misalignment will occur.

問題点を解決するための手段 本発明者は、特願昭60−147234号に示された非
酸化物セラミツクス用接着剤シートを用いた接着
方法の優れた特性を更に一層改善すべく引続き研
究を重ねた結果、接着剤シートの片面或いは両面
に粘着剤を均一に塗布し、該接着剤シートで接合
すべき両接合部材を仮着した後に加熱処理するこ
とにより、接合部材間のずれを防止でき、しかも
接着特性は特願昭60−147234号に示された方法と
何ら変わらないことを見出した。即ち、本発明
は、窒化ケイ素と、酸化マグネシウム及び/又は
酸化カルシウムと、2種以上の希土類酸化物とを
有効成分とする接着剤成分とバインダーとを均一
に混合、成形してなる非酸化物セラミツクス用接
着剤シートの片面或いは両面に粘着剤を均一に塗
布し、該シートを非酸化物セラミツクス相互間に
介在させ、非酸化性雰囲気下1400〜1800℃の温度
で加熱することを特徴とする非酸化物セラミツク
スの接着方法を提供する。
Means for Solving the Problems The present inventor has continued to conduct research in order to further improve the excellent characteristics of the bonding method using the adhesive sheet for non-oxide ceramics disclosed in Japanese Patent Application No. 147234/1982. As a result of stacking, it is possible to prevent misalignment between the joining members by uniformly applying adhesive to one or both sides of the adhesive sheet, temporarily attaching both joining members with the adhesive sheet, and then heat-treating them. Moreover, it has been found that the adhesive properties are no different from the method shown in Japanese Patent Application No. 147234/1982. That is, the present invention provides a non-oxide product obtained by uniformly mixing and molding an adhesive component containing silicon nitride, magnesium oxide and/or calcium oxide, and two or more rare earth oxides as active ingredients, and a binder. It is characterized by uniformly applying an adhesive to one or both sides of an adhesive sheet for ceramics, interposing the sheet between non-oxide ceramics, and heating it at a temperature of 1400 to 1800°C in a non-oxidizing atmosphere. A method for bonding non-oxide ceramics is provided.

本発明で使用される接着剤が適用される非酸化
物セラミツクスは、材質的には、例えば、窒化ケ
イ素、炭化ケイ素、サイアロン、窒化アルミニウ
ム等であり、ホツトプレス、常圧焼結、あるいは
反応焼結等のいずれの方法で得られたものであつ
てもよく、特にその形状や大きさに限定はなく、
しかも接着すべき部材は同一形状でも異形状でも
よい。
Non-oxide ceramics to which the adhesive used in the present invention is applied include, for example, silicon nitride, silicon carbide, sialon, aluminum nitride, etc., and are processed by hot pressing, pressureless sintering, or reaction sintering. It may be obtained by any method such as, and there are no particular limitations on its shape or size.
Furthermore, the members to be bonded may have the same shape or different shapes.

本発明接着剤において有効成分である窒化ケイ
素としては、市販のものをいずれも使用でき、特
にその製法、粒度、純度等は限定されない。ま
た、粉末状態のものだけでなく、ウイスカー状態
のものも用いることができる。接着強度を高める
ためには、純度の高いものの方が望ましい。
As silicon nitride, which is an active ingredient in the adhesive of the present invention, any commercially available silicon nitride can be used, and its manufacturing method, particle size, purity, etc. are not particularly limited. Furthermore, not only those in powder form but also those in whisker form can be used. In order to increase adhesive strength, it is desirable to use a material with high purity.

また、酸化マグネシウム及び酸化カルシウムと
しては、通常市販されているものをいずれも使用
でき、その純度及び粒度は、特に限定されない
が、接着強度を高めるためには、できるだけ高純
度で粒度の小さいものが望ましい。
In addition, as magnesium oxide and calcium oxide, any commercially available ones can be used, and their purity and particle size are not particularly limited, but in order to increase adhesive strength, those with as high purity and small particle size as possible are recommended. desirable.

また、本発明接着剤のもう一つの有効成分であ
る希土類酸化物としては、2種以上の希土類酸化
物を用いることが必要である。希土類酸化物を1
種だけ用いる場合には、非酸化物セラミツクスに
対する十分な濡れ性が得られないために、満足の
いく接着強度を得ることができない。希土類酸化
物の組み合せとしては、特に限定されないが、酸
化イツトリウムと酸化ランタンの組み合せが最適
である。使用する希土類酸化物の純度及び粒度は
特に限定されないが、接着強度を高めるには、で
きるだけ高純度で、粒度の小さいものが望まし
い。
Further, as the rare earth oxide which is another active ingredient of the adhesive of the present invention, it is necessary to use two or more kinds of rare earth oxides. 1 rare earth oxide
If only seeds are used, sufficient adhesive strength cannot be obtained because sufficient wettability to non-oxide ceramics cannot be obtained. The combination of rare earth oxides is not particularly limited, but a combination of yttrium oxide and lanthanum oxide is optimal. The purity and particle size of the rare earth oxide used are not particularly limited, but in order to increase adhesive strength, it is desirable to have as high a purity as possible and a small particle size.

本発明の接着剤の有効成分のうち、窒化ケイ素
と希土類酸化物との配合割合は、窒化ケイ素と希
土類酸化物の合計を100mol%とした場合に、窒
化ケイ素を35〜65mol%とし、希土類酸化物のう
ちの1種を酸化イツトリウムとして、これの含有
量を10〜35mol%とし、残部を少なくとも1種の
他の希土類酸化物とすることが好ましい。特に、
窒化ケイ素を40〜55mol%、酸化イツトリウムを
15〜30mol%、残部を他の希土類酸化物の少なく
とも1種とした場合に、非常に強い接着強度が得
られる。
Among the active ingredients of the adhesive of the present invention, the blending ratio of silicon nitride and rare earth oxide is 35 to 65 mol% of silicon nitride and 35 to 65 mol% of silicon nitride and rare earth oxide. It is preferable that one of the oxides is yttrium oxide, the content of which is 10 to 35 mol %, and the remainder is at least one other rare earth oxide. especially,
40-55 mol% silicon nitride, yttrium oxide
Very strong adhesive strength can be obtained when the amount is 15 to 30 mol % and the remainder is at least one other rare earth oxide.

また、酸化マグネシウム及び酸化カルシウムの
添加量は、上記の窒化ケイ素と希土類酸化物の混
合物に対して単独或いは併用系で外掛けで10〜
80wt%添加するのが最適である。10wt%未満及
び80wt%を超える場合には該接着剤の非酸化物
セラミツクスに対する濡れが十分でなく、満足す
べき接着作用は得られない。
In addition, the amount of magnesium oxide and calcium oxide to be added is 10 to 10% when added alone or in combination to the above mixture of silicon nitride and rare earth oxide.
It is optimal to add 80wt%. If it is less than 10 wt% or more than 80 wt%, the adhesive will not wet the non-oxide ceramics sufficiently and a satisfactory adhesive effect will not be obtained.

本発明において有効な組成範囲を上記範囲とし
た理由は、この範囲であれば接着剤の有効成分が
溶融して、良好な濡れが得られるとともに、窒化
ケイ素を適量含むので、該接着剤の熱膨脹係数が
被接着体の非酸化物セラミツクス成形体の熱膨脹
係数に近くなり、接着後の接着剤層内の残留ひず
みがほとんどないためである。
The reason why the effective composition range in the present invention is set to the above range is that in this range, the active ingredients of the adhesive melt and good wetting is obtained, and since it contains an appropriate amount of silicon nitride, the thermal expansion of the adhesive This is because the coefficient is close to the coefficient of thermal expansion of the non-oxide ceramic molded body to be adhered, and there is almost no residual strain in the adhesive layer after bonding.

本発明において、窒化ケイ素と、酸化マグネシ
ウム及び/又は酸化カルシウムと、2種以上の希
土類酸化物とを有効成分とする接着剤成分をシー
ト状に成形するために使用するバインダーとして
は、接着操作温度にいたる昇温過程でのガス発生
量が少なく、且つ分解後に接着を阻害する残渣を
生じないエラストマーが好適である。この様なエ
ラストマーとしては、エチレン−プロピレン共重
合体、エチレン−プロピレン−ジエンタ−ポリマ
ー、ポリイソブチレン、ポリイソプレン、スチレ
ン−ブタジエン共重合体などの合成ゴム類、天然
ゴム類或いはエチレン−酢酸ビニル共重合体など
の合成樹脂等が例示され、これ等の1種又は2種
以上を使用する。バインダーの分子量は特に限定
されないが、良好なシート成形性を保持する為に
は、平均分子量5万〜100万程度とすることが好
ましい。これ等のエラストマーには、必要に応
じ、接着性改善の目的でアルキルフエノール系、
クマロン−インデン系、ポリテルペン系、ロジン
系、石油系、ポリビニルエーテル系等の樹脂の1
種又は2種以上を併用しても良く、更に軟化剤と
してキシレン系樹脂、パラフインワツクス、プロ
セスオイル、アビエチルアルコール等を配合して
も良い。
In the present invention, the binder used to form the adhesive component containing silicon nitride, magnesium oxide and/or calcium oxide, and two or more rare earth oxides as active ingredients into a sheet shape is It is preferable to use an elastomer that generates a small amount of gas during the temperature raising process and does not produce a residue that inhibits adhesion after decomposition. Such elastomers include synthetic rubbers such as ethylene-propylene copolymer, ethylene-propylene-diene terpolymer, polyisobutylene, polyisoprene, styrene-butadiene copolymer, natural rubbers, and ethylene-vinyl acetate copolymer. Synthetic resins such as coalescent resins are exemplified, and one or more of these may be used. The molecular weight of the binder is not particularly limited, but in order to maintain good sheet formability, the average molecular weight is preferably about 50,000 to 1,000,000. These elastomers may contain alkylphenol-based or
One of the resins such as coumaron-indene, polyterpene, rosin, petroleum, and polyvinyl ether.
A species or two or more species may be used in combination, and xylene resin, paraffin wax, process oil, abiethyl alcohol, etc. may be further blended as a softening agent.

尚、上記エラストマー或いはエラストマーと他
の併用成分からなるバインダーは、複雑な形状の
部材の接着時に接着剤シートが折り曲げ或いは湾
曲によりクラツクを生じない様に、25℃で0.1〜
50Kg/mm2程度、より好ましくは0.5〜40Kg/mm2
度の弾性率を有するものを選択することが望まし
い。ここに、弾性率とは、温度25℃において試料
をチヤツク間距離50mmで300mm/minの速度で引
き伸ばした場合の下式で示される接線モジユラス
を意味するものとする。
The binder made of the above elastomer or the elastomer and other combined components has a temperature of 0.1 to 0.1 at 25°C to prevent cracks from occurring due to bending or curving of the adhesive sheet when bonding members with complex shapes.
It is desirable to select one having an elastic modulus of about 50 Kg/mm 2 , more preferably about 0.5 to 40 Kg/mm 2 . Here, the elastic modulus refers to the tangential modulus expressed by the following formula when a sample is stretched at a speed of 300 mm/min with a chuck distance of 50 mm at a temperature of 25°C.

弾性率=F/S 但し、 F:試料を100%伸ばした点と接線との交点の力
(Kg/mm2) S:試料の断面積(mm2) 接着剤成分に対するバインダーの配合割合は、
加熱接着時のガス発生や分解残渣による接着特性
への影響を出来るだけ少なくしつつも同時に良好
なシート成形性及び柔軟な接着剤シート(弾性率
0.3〜45Kg/mm2、曲率半径10mm以下)を得るため
に、前者100重量部に対し後者3〜50重量部程度、
より好ましくは5〜25重量部程度とすることが望
ましい。更に、バイダーの配合割合は、接着剤成
分の粒径(ウイスカーを使用する場合には、その
径及び長さ)をも考慮して定めることが好まし
い。一般に、接着剤成分の粒径が大きくなれば、
バインダーの配合量を減少することが可能となる
が、その反面接着剤の濡れ性が低下する。従つ
て、接着特性及び成形性に優れた接着剤シートを
得る為には、接着剤成分の平均粒径1〜10μm程
度のとき、接着剤成分100重量部に対するバイン
ダー配合量を10〜20重量部程度とするのが最適で
ある。
Elastic modulus = F/S However, F: Force at the intersection of the point where the sample is stretched 100% and the tangent line (Kg/mm 2 ) S: Cross-sectional area of the sample (mm 2 ) The blending ratio of the binder to the adhesive component is:
While minimizing the effects of gas generation and decomposition residue on adhesive properties during heat bonding, it also provides good sheet formability and a flexible adhesive sheet (elastic modulus).
0.3 to 45 Kg/mm 2 and radius of curvature of 10 mm or less), the latter is approximately 3 to 50 parts by weight per 100 parts by weight of the former.
More preferably, the amount is about 5 to 25 parts by weight. Further, the blending ratio of the binder is preferably determined by taking into account the particle size of the adhesive component (if whiskers are used, their diameter and length). Generally, the larger the particle size of the adhesive component, the more
Although it becomes possible to reduce the amount of binder blended, the wettability of the adhesive on the other side decreases. Therefore, in order to obtain an adhesive sheet with excellent adhesive properties and moldability, when the average particle size of the adhesive component is about 1 to 10 μm, the amount of binder blended is 10 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of the adhesive component. It is best to set it at a certain level.

本発明に使用する接着剤シートは、種々の方法
により製造可能である。例えば、バインダーをア
セトン、トルトン、メチルエチルケトン等の有機
溶剤に溶解した後、接着剤成分を加え、均一に混
練する。次いで、混練物を離型紙を被せた型枠上
に流し込み、溶剤を蒸発させた後、成形部を圧延
ロールに通してシート状又はフイルム状、或いは
その他の形状に成形する。成形は、押し出し、プ
レス圧延、ドクターブレード法等の他の任意の方
法によつても行ない得ることは、言うまでもな
い。
The adhesive sheet used in the present invention can be manufactured by various methods. For example, after dissolving the binder in an organic solvent such as acetone, Tortone, or methyl ethyl ketone, an adhesive component is added and kneaded uniformly. Next, the kneaded product is poured onto a mold covered with a release paper, and after the solvent is evaporated, the molded part is passed through rolling rolls to be molded into a sheet, film, or other shape. It goes without saying that the shaping can also be carried out by any other method such as extrusion, press rolling, doctor blade method, etc.

本発明の接着剤シートを使用して非酸化物セラ
ミツクスの接着を行なうには、接着剤シートを所
定形状に切断若しくは加工し、次いで接着剤シー
トの片面或いは両面に粘着剤を均一に塗布し、該
シートを非酸化物セラミツクス部材の被接着面間
に介在させた状態で、部材の加熱を行なえばよ
い。接着剤シートの厚さは、接着剤成分の組成、
加熱条件、部材の形状等に応じて適宜決定される
が、通常接着剤成分の付与量が、接着面積1cm2
り0.01〜1g程度、より好ましくは0.05〜0.3g程
度となる様にすれば良い。
In order to bond non-oxide ceramics using the adhesive sheet of the present invention, the adhesive sheet is cut or processed into a predetermined shape, and then the adhesive is uniformly applied to one or both sides of the adhesive sheet. The member may be heated with the sheet interposed between the surfaces of the non-oxide ceramic member to be adhered. The thickness of the adhesive sheet depends on the composition of the adhesive components,
Although it is determined as appropriate depending on the heating conditions, the shape of the member, etc., the amount of adhesive component applied should generally be about 0.01 to 1 g, more preferably about 0.05 to 0.3 g, per 1 cm 2 of adhesive area. .

本発明の接着方法において、その片面或いは両
面に粘着剤を均一に塗布した接着剤シートを非酸
化物セラミツクス成形体部材間に介在させて加熱
処理する温度は、1400〜1800℃の範囲とする。加
熱温度が、1400℃未満では、接着剤成分が溶融し
ないため接着作用が発揮されず、一方、1800℃を
超える場合には、被接着体である非酸化物セラミ
ツクス成形体部材の変形或いは変質が生じたり、
また接着剤有効成分の蒸発も進み、更に、熱効率
の面からも好ましくない。
In the bonding method of the present invention, the temperature at which an adhesive sheet having one or both surfaces uniformly coated with an adhesive is interposed between non-oxide ceramic molded members and heat-treated is in the range of 1400 to 1800°C. If the heating temperature is less than 1,400°C, the adhesive component will not melt and the adhesive effect will not be exhibited. On the other hand, if the heating temperature exceeds 1,800°C, the non-oxide ceramic molded member to be adhered may be deformed or deteriorated. arise or
Further, the evaporation of the adhesive's active ingredients also progresses, which is also unfavorable from the standpoint of thermal efficiency.

接着剤シート面に塗布する粘着剤としては、シ
ート作成の際のバインダー同様、接着操作温度に
いたる昇温過程でのガス発生量が少なく、且つ分
解後に接着を阻害する残渣を生じないエラストマ
ーが好適である。この様なエラストマーとして
は、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−
プロピレン−ジエンタ−ポリマー、ポリイソブチ
レン、ポリイソプレン、スチレン−ブタジエン共
重合体などの合成ゴム類、天然ゴム類或いはエチ
レン酢酸共重合体などの合成樹脂等が例示され、
これ等の1種又は2種以上を使用する。粘着剤の
分子量は特に限定されないが、良好な接着特性を
保持する為には、平均分子量5万〜100万程度と
することが好ましい。粘着剤塗布厚さは、特に限
定されないが、5〜50μ程度とするのがよい。
50μを越えると接着時のボイドの発生、発泡等の
原因となり、一方5μ未満では接着力が低下する。
As the adhesive to be applied to the surface of the adhesive sheet, it is preferable to use an elastomer that, like the binder used to create the sheet, generates a small amount of gas during the heating process up to the adhesive operation temperature, and does not produce any residue that inhibits adhesion after decomposition. It is. Examples of such elastomers include ethylene-propylene copolymers, ethylene-propylene copolymers, and ethylene-propylene copolymers.
Examples include synthetic rubbers such as propylene-dien terpolymer, polyisobutylene, polyisoprene, styrene-butadiene copolymer, natural rubbers, and synthetic resins such as ethylene acetic acid copolymer.
One or more of these may be used. The molecular weight of the pressure-sensitive adhesive is not particularly limited, but in order to maintain good adhesive properties, the average molecular weight is preferably about 50,000 to 1,000,000. The adhesive coating thickness is not particularly limited, but is preferably about 5 to 50 microns.
If it exceeds 50μ, it will cause voids and foaming during adhesion, while if it is less than 5μ, the adhesive force will decrease.

熱処理雰囲気としては、真空、不活性ガス、窒
素ガス等の非酸化性雰囲気が使用され、なかでも
真空中あるいは窒素雰囲気下で加熱処理すること
が望ましい。
As the heat treatment atmosphere, a non-oxidizing atmosphere such as a vacuum, an inert gas, or a nitrogen gas is used, and it is particularly preferable to perform the heat treatment in a vacuum or a nitrogen atmosphere.

作 用 本発明の接着剤シートを用いることにより、卓
越した接着効果が発揮される理由は、現在なお明
確ではないが、以下の如く推定される。
Function The reason why the adhesive sheet of the present invention exhibits an excellent adhesive effect is not yet clear, but it is presumed as follows.

即ち、本発明の接着剤シートの接着剤成分は、
およそ1400〜1800℃の融点を有するので、接着剤
シートを介在させた非酸化物セラミツクス成形体
部材を1400℃以上に加熱すると、接着剤成分が溶
融して非酸化物セラミツクス成形体部材表面を十
分に濡らすことができ、また非酸化物セラミツク
ス成形体部との間で何らかの反応が起こり、非酸
化物セラミツクス成形体部材相互を強固に接着す
るものと考えられる。接着剤有効成分が、酸化マ
グネシウム又は酸化カルシウムと2種以上の希土
類酸化物との組み合せの場合には、同様な機構に
より、一応接着は可能ではあるが、充分な強度は
得られない。このことから、接着剤有効成分とし
て窒化ケイ素を含むことにより、接着剤の熱膨脹
係数が非酸化物セラミツクス成形体部材の熱膨脹
係数に近くなり、その結果、接着後の接着層内の
残留ひずみが小さく、高い接着強度が得られるも
のと考えられる。
That is, the adhesive component of the adhesive sheet of the present invention is:
It has a melting point of approximately 1400 to 1800°C, so when a non-oxide ceramic molded member with an adhesive sheet interposed is heated to 1400°C or higher, the adhesive component melts and sufficiently covers the surface of the non-oxide ceramic molded member. It is thought that some kind of reaction occurs between the non-oxide ceramic molded body parts and the non-oxide ceramic molded body parts are firmly bonded to each other. When the adhesive active ingredient is a combination of magnesium oxide or calcium oxide and two or more rare earth oxides, adhesion is possible due to a similar mechanism, but sufficient strength cannot be obtained. From this, by including silicon nitride as an adhesive active ingredient, the coefficient of thermal expansion of the adhesive becomes close to that of the non-oxide ceramic molded member, and as a result, the residual strain in the adhesive layer after bonding is reduced. It is thought that high adhesive strength can be obtained.

発明の効果 本発明によれば、従来方法では接着困難であつ
た大型、複雑、異形の非酸化物セラミツクス部材
相互を容易に、しかも強力に接着できる。また、
接着後形成される接着層が化学的に安定であり、
900℃程度まで充分な耐熱性を有する。更に、本
発明の接着剤シートは、0.05〜5mm程度まで均一
な厚さで圧延可能なので、加熱処理に形成される
接着厚さも一定となり、接着特性のばらつきも少
ない。更にまた、本発明の接着剤シートは、切断
及び変形が可能なので、複雑な形状の部材の接合
も可能となる。しかも接着剤シート面に粘着剤を
塗布することによつて、被接着体間でのずれ、隙
間等の発生が防止され、作業性及びその作業の信
頼性が大巾に向上する。従つて、非酸化物セラミ
ツクスは、その優れた機能を更に一層発揮でき
る。
Effects of the Invention According to the present invention, large, complex, and irregularly shaped non-oxide ceramic members, which have been difficult to bond using conventional methods, can be easily and strongly bonded to each other. Also,
The adhesive layer formed after adhesion is chemically stable,
It has sufficient heat resistance up to about 900℃. Furthermore, since the adhesive sheet of the present invention can be rolled to a uniform thickness of about 0.05 to 5 mm, the adhesive thickness formed by heat treatment is also constant, and there is little variation in adhesive properties. Furthermore, since the adhesive sheet of the present invention can be cut and deformed, it is also possible to join members with complicated shapes. Moreover, by applying the adhesive to the surface of the adhesive sheet, the occurrence of misalignment, gaps, etc. between the objects to be adhered is prevented, and the workability and reliability of the work are greatly improved. Therefore, non-oxide ceramics can exhibit its excellent functions even further.

実施例 以下、実施例に基づき本発明を更に詳細に説明
する。
Examples Hereinafter, the present invention will be explained in more detail based on Examples.

実施例 1 窒化ケイ素ウイスカー(径0.5〜2μm、長さ50
〜300μm)45mol%、酸化イツトリウム27.5mol
%及び酸化ランタン27.5mol%からなる混合粉末
100重量部に酸化マグネシウム35重量部を添加混
合し、接着剤成分とした。次いで該接着剤成分
100重量部に対し、バインダーとしてブチルゴム
(分子量約25万)25重量部及び溶剤としてトルエ
ン30重量部を加えて混合した後、約50℃に加熱し
たロールにてトルエンを気化させながら充分に混
練し、常温でロール圧延し、厚さ100μmの本発
明の接着剤シートを得た。
Example 1 Silicon nitride whiskers (diameter 0.5 to 2 μm, length 50
~300μm) 45mol%, yttrium oxide 27.5mol
% and lanthanum oxide 27.5mol%
35 parts by weight of magnesium oxide was added to 100 parts by weight to form an adhesive component. Then the adhesive component
To 100 parts by weight, 25 parts by weight of butyl rubber (molecular weight approximately 250,000) as a binder and 30 parts by weight of toluene as a solvent were added and mixed, and then thoroughly kneaded with a roll heated to approximately 50°C while vaporizing the toluene. , and rolled at room temperature to obtain an adhesive sheet of the present invention having a thickness of 100 μm.

この接着剤シートを10×10mm2に切断し、40%ブ
チルゴムトルエン溶液2mgをシートの両面に均一
に塗布した。このシートを10×10×15mm3の2個の
窒化ケイ素成形体間にはさみ込み、トルエンを乾
燥した後窒素雰囲気中、1600℃で1時間加熱処理
した。
This adhesive sheet was cut into 10×10 mm 2 pieces , and 2 mg of a 40% butyl rubber toluene solution was uniformly applied to both sides of the sheet. This sheet was sandwiched between two silicon nitride molded bodies of 10×10×15 mm 3 , and after drying the toluene, it was heat-treated at 1600° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere.

得られた接着体は、シート面に粘着剤を塗布せ
ずに加熱した場合に生じていた接着体間のずれが
なかつた。
The resulting bonded body did not have any displacement between the bonded bodies, which occurs when heating is performed without applying an adhesive to the sheet surface.

得られた接着体試料から3×3×30mm3の角棒を
切り出し、スパン20mm、荷重速度0.5mm/minの
条件下に三点曲げ試験を行なつた結果、32.5Kg/
mm2の強度が得られた。
A square bar of 3 x 3 x 30 mm 3 was cut out from the obtained adhesive sample and subjected to a three-point bending test under conditions of a span of 20 mm and a loading rate of 0.5 mm/min. As a result, it was 32.5 kg/
An intensity of mm 2 was obtained.

実施例 2 窒化ケイ素粉末(平均粒径15μm)45mol%、
酸化イツトリウム27.5mol%及び酸化ランタン
27.5mol%からなる混合粉末100重量部に酸化マ
グネシウム35重量部を添加混合し、総平均粒径約
5μmの接着剤成分とした。
Example 2 Silicon nitride powder (average particle size 15 μm) 45 mol%,
Yttrium oxide 27.5mol% and lanthanum oxide
Add and mix 35 parts by weight of magnesium oxide to 100 parts by weight of mixed powder consisting of 27.5 mol%, and the total average particle size is approximately
The adhesive component was 5 μm thick.

該接着剤成分100重量部にバインダーとしてア
クリルゴム20重量部及び溶剤としてトルエン30重
量部を加え、実施例1と同様の方法により、接着
剤シートを得た。
To 100 parts by weight of the adhesive component, 20 parts by weight of acrylic rubber as a binder and 30 parts by weight of toluene as a solvent were added, and an adhesive sheet was obtained in the same manner as in Example 1.

この接着剤シートを所定の大きさに切断し、30
%アクリルゴムトルエン溶液をシートの両面に均
一に塗布した。このシートを窒化ケイ素成形体間
にはさみ込み、窒素雰囲気中、1650℃で1時間加
熱処理した。
Cut this adhesive sheet to the specified size and
% acrylic rubber toluene solution was evenly applied to both sides of the sheet. This sheet was sandwiched between silicon nitride molded bodies and heat-treated at 1650° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere.

得られた接着体にはずれがなく、その三点曲げ
強度は35.4Kg/mm2であつた。
The obtained bonded body did not come off, and its three-point bending strength was 35.4 Kg/mm 2 .

実施例 3 窒化ケイ素(平均粒径15μm)55mol%、酸化
イツトリウム22.5mol%及び酸化ランタン
22.5mol%からなる混合粉末100重量部に酸化カ
ルシウム60重量部を添加混合し、総平均粒径約
5μmの接着剤成分とした。
Example 3 Silicon nitride (average particle size 15 μm) 55 mol%, yttrium oxide 22.5 mol% and lanthanum oxide
60 parts by weight of calcium oxide was added to 100 parts by weight of a mixed powder consisting of 22.5 mol%, and the total average particle size was approx.
The adhesive component was 5 μm thick.

該接着剤成分100重量部にバインダーとしてブ
ルチゴム20重量部及び溶剤としてトルエン30重量
部を加え、実施例1と同様の方法により、接着剤
シートを得た。
To 100 parts by weight of the adhesive component, 20 parts by weight of bruti rubber as a binder and 30 parts by weight of toluene as a solvent were added, and an adhesive sheet was obtained in the same manner as in Example 1.

該接着剤シートを所定の大きさに切断し、40%
ブチルゴムトルエン溶液をシートの両面に均一に
塗布した。このシートを窒化ケイ素成形体間には
さみ込み、窒素雰囲気中、1600℃で1時間加熱処
理した。得られた接着体の3点曲げ強度は30.5
Kg/mm2であつた。
Cut the adhesive sheet into a predetermined size and reduce 40%
A butyl rubber toluene solution was uniformly applied to both sides of the sheet. This sheet was sandwiched between silicon nitride molded bodies and heat-treated at 1600° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. The three-point bending strength of the obtained bonded body was 30.5
It was Kg/ mm2 .

実施例 4 窒化ケイ素粉末(平均粒径15μm)45mol%、
酸化イツトリウム27.5mol%および酸化ランタン
27.5mol%からなる混合粉末100重量部に酸化マ
グネシウム35重量部を添加混合し、総平均粒径約
5μmの接着剤成分とした。
Example 4 Silicon nitride powder (average particle size 15 μm) 45 mol%,
Yttrium oxide 27.5mol% and lanthanum oxide
Add and mix 35 parts by weight of magnesium oxide to 100 parts by weight of mixed powder consisting of 27.5 mol%, and the total average particle size is approximately
The adhesive component was 5 μm thick.

該接着剤成分100重量部にバインダーとしてア
クリルゴム20重量部および溶剤としてトルエン30
重量部を加え、実施例1と同様の方法により接着
剤シートを得た。
100 parts by weight of the adhesive component, 20 parts by weight of acrylic rubber as a binder, and 30 parts by weight of toluene as a solvent.
An adhesive sheet was obtained in the same manner as in Example 1 by adding parts by weight.

この接着剤シートを所定の大きさに切断し、30
%アクリルゴムトルエン溶液をシートの両面に均
一に塗付した。
Cut this adhesive sheet to the specified size and
% acrylic rubber toluene solution was applied uniformly to both sides of the sheet.

接合する部材としては、直径10mmの円筒状のも
ので、接合面が曲率半径30mmの雌雄型の窒化ケイ
素成形体を用いた。
As the members to be joined, male and female silicon nitride molded bodies having a cylindrical shape with a diameter of 10 mm and a joint surface with a radius of curvature of 30 mm were used.

上記接合材の接合面の一方に上記接着剤シート
を仮接着した後接合し、窒素雰囲気中、1650℃で
1時間加熱処理した。
The adhesive sheet was temporarily bonded to one of the bonding surfaces of the bonding material and then bonded, followed by heat treatment at 1650° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere.

得られた接合体の接合界面には空〓が無く、3
点曲げ強度は38.5Kg/mm2であつた。
There is no void at the bonding interface of the obtained bonded body, and 3
The point bending strength was 38.5Kg/ mm2 .

比較例 1 実施例4で用いた接着剤粉末をR面を持つ窒化
ケイ素成形体に均一に塗布し、窒素雰囲気中、
1650℃で1時間加熱処理した。得られた接合体の
接合界面には空〓が生じ、3点曲げ強度は20Kg/
mm2であつた。
Comparative Example 1 The adhesive powder used in Example 4 was uniformly applied to a silicon nitride molded body with an R surface, and the adhesive powder was applied in a nitrogen atmosphere.
Heat treatment was performed at 1650°C for 1 hour. A void was formed at the joint interface of the obtained joint, and the three-point bending strength was 20 kg/
It was warm in mm2 .

比較例 2 窒化ケイ素の代わりに酸化ケイ素を用いる以外
は実施例4に従つた。得られた接合体の3点曲げ
強度は、10Kg/mm2であり、充分な耐熱性は得られ
なかつた。
Comparative Example 2 Example 4 was followed except that silicon oxide was used instead of silicon nitride. The three-point bending strength of the resulting joined body was 10 Kg/mm 2 , and sufficient heat resistance was not obtained.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 窒化ケイ素と、酸化マグネシウム及び/又は
酸化カルシウムと、2種以上の希土類酸化物とを
有効成分とする接着剤成分とバインダーとを均一
に混合、成形してなる非酸化物セラミツクス用接
着剤シートの片面或いは両面に粘着剤を均一に塗
布し、該シートを非酸化物セラミツクス相互間に
介在させ、非酸化性雰囲気下1400〜1800℃の温度
で加熱することを特徴とする非酸化物セラミツク
スの接着方法。
1. An adhesive sheet for non-oxide ceramics obtained by uniformly mixing and molding an adhesive component containing silicon nitride, magnesium oxide and/or calcium oxide, and two or more rare earth oxides as active ingredients and a binder. of non-oxide ceramics, which is characterized by uniformly applying an adhesive to one or both sides of the sheet, interposing the sheet between non-oxide ceramics, and heating the sheet at a temperature of 1400 to 1800°C in a non-oxidizing atmosphere. Adhesion method.
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