JPH0362669B2 - - Google Patents

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JPH0362669B2
JPH0362669B2 JP56192086A JP19208681A JPH0362669B2 JP H0362669 B2 JPH0362669 B2 JP H0362669B2 JP 56192086 A JP56192086 A JP 56192086A JP 19208681 A JP19208681 A JP 19208681A JP H0362669 B2 JPH0362669 B2 JP H0362669B2
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JP
Japan
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silicon
crucible
electric furnace
silicon carbide
materials
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JP56192086A
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JPS5895667A (ja
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Teizo Hase
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は炭化珪素セラミツク体の接合装置に関
するものである。
【従来の技術】
炭化珪素は自動車用ガスタービンエンジンの燃
焼筒、スクロール又はタービンローター部材等の
材料として目下開発が進められている材料であ
り、1500℃の高温に至るまで強度が低下しないと
いう長所を有している。かかる材料を構造材料あ
るいは一般の高温工業材料として利用するには加
工性の点で大形のものより小形のものが製造しや
すいので、小形物を接合して大形物とする方法が
望ましい。 かような炭化珪素セラミツク体を接合するには
従来の技術では上記のセラミツク体相互の間に炭
化珪素と炭素の均一混合粉末を挟み、該混合粉末
中の炭素を炭化珪素に変えるに十分な量の金属珪
素粉末を接合層の周囲に置いて加熱溶融し、溶融
した珪素を接合層内に侵入せしめて炭素を炭化珪
素に変えるとともに、炭化珪素を焼結して接合を
完成させていた。
【発明が解決しようとする課題】
しかるにこの方法は被接合材と接合材を狭い接
合部分に配置するための治具を炉内に入れなけれ
ばならず、炉内加熱物の容積が大きくなつて、操
作し難いと同時に熱経済的にも不利益があつた。
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の問題を解決し、移動できる珪素
溶融用坩堝、移動および回転できる被接合材支持
具によつて複雑な形状の接合部であつてもその接
合部にのみ溶融珪素を供給することができる炭化
珪素セラミツク体の接合装置を提供することを目
的とするものである。 本発明の炭化珪素セラミツク体の接合装置は、
電気炉内の上方に、下部に0.05ないし0.2mmの口
径を有するノズルを備え左右移動できる珪素溶融
用坩堝および該坩堝の加熱用発熱体を備え且つ該
坩堝の上部には加圧又は真空排気用配管および珪
素投入口を備えた電気炉カバーが上記電気炉外に
突出して設けられ、 電気炉内の下方に、上記ノズルの先端から間隙
を設けて炭化珪素セラミツク体からなる被接合材
を支持し且つ水平方向の移動と回転が可能であり
上記坩堝と同期して作動することにより上記ノズ
ルの先端から流下する溶融珪素が該被接合材の接
合部にのみ掛かるようにすることができる支持
具、該被接合材を真空下で加熱するための発熱体
および真空排気管を備えたことを特徴とする。 本発明の接合装置の使用においては、炭化珪素
と炭素との均一混合物粉末を、接合後に生成する
炭化珪素接合層内の遊離珪素の含有量が5ないし
15体積%となるような密度で、接合すべき炭化珪
素セラミツク体間にほぼ均一な厚さに挟み、該炭
化珪素セラミツク体とは隔離された珪素溶融用坩
堝中の溶融珪素を上記の均一混合粉末部(接合
部)に流下させて該混合粉末層内に浸入させ炭化
珪素を形成せしめることによつて接合を完了す
る。 本発明の装置を使用することにより生成される
接合材層は炭化珪素の焼結体よりなり、焼結前の
均一混合粉末層中には溶融珪素の浸入を容易にす
るため、焼結後5ないし15%の遊離珪素が存在し
得るような気孔を存在せしめることが好ましい。
溶融珪素の流下に際しては該溶融珪素の浸入を容
易にするため1mmHg以下の減圧下で実施するこ
とが好ましい。金属珪素の融点1410℃で、融点で
は直ちに炭素と反応して発熱し、反応の最も盛ん
な部分では約1600℃に達する。 前記混合粉末よりなる接合材層の厚さは0.05な
いし0.3mmが好ましい。0.3mmを越える厚さでは接
合強度が低下し、0.05mm未満にするのは操業上困
難である。 被接合材の炭化珪素セラミツクとしては炭化珪
素粉末と炭素粉末の均一混合物に溶融珪素を含浸
して得られる炭化珪素焼結体、あるいは炭化珪素
粉末と有機バインダーである熱可塑性樹脂との混
合物を射出成形した粉末成形体を脱脂、焼結して
得られる炭化珪素焼結体などがあげられる。
【作用】 本発明の接合装置においては、坩堝と被接合材
を支持する支持具とをコンピユーターなどの制御
手段により同期して作動させることにより、流下
する溶融珪素が接合部にのみ掛かるようにするこ
とができる。
【実施例】
以下の実施例、使用例および試験例により、本
発明を更に詳しく説明する。 実施例 本発明装置の一例を第1図に従つて説明する。
被接合材2を軸方向の両端で支持する構成体支持
具1,1と被接合材2の上方に坩堝5が電気炉6
内に設けられており、電気炉6の被接合材2側と
坩堝5内の溶融珪素7とは接しないようになつて
いる。又、電気炉6内は真空排気管13により減
圧される一方、溶融珪素7はアルゴン押出管(真
空排気管を兼ねる)10から導入されるようになつ
ている。6bは電気炉カバーで、坩堝5と電気炉
6とを隔離している。 坩堝5は例えば等方質高密度黒鉛製坩堝で下部
には同質か又は炭化珪素焼結体でつくられた溶融
珪素流下ノズル4を備え、その外周には高周波誘
導加熱コイル5aなどの加熱手段が設けられてい
る。ノズル4は接合材層3の厚さ(0.05〜0.3mm)
に応じてそれとほぼ等しいかやや小さい0.05ない
し0.2mmの口径を有する。又、坩堝5は高周波誘
導加熱コイル5aにより、移動範囲を制限される
が、移動装置8と移動用同期モーター9の作動に
よつて左右に移動できる。 構成体支持具1は等方質高密度黒鉛等の耐蝕耐
熱性部材で構成され、電気炉6の左右両壁部で金
属材料により軸支された形で設けられており、電
気炉6外の構成体回転用同期モーター12によ
り、被接合材2の円周方向に回転できるようにな
つている。なお図中、6aは黒鉛抵抗発熱体等の
被接合材2用の加熱手段を示す。 電気炉6内の加熱部以外は断熱され、主要部に
は冷却設備が施してあり、外気とはOリングやゴ
ム又はパツキングで真空封じがしてある。 使用例 炭化珪素粉末(不二見研摩材工業製、GC
#2000、#4000および#8000を7:2:1の比で
混合したもの)とカーボンブラツク(三菱化成工
業(株)製ダイアブラツクI)とを重量比で1.8対1
に均一混合した粉末0.93gをフルフリールアルコ
ールとフラン樹脂の混合液に分散し接合材とし
た。 被接合材2の反応焼結炭化珪素管(外径88mm、
内径52mm、長さ150mm)の接合部に上記の接合材
を塗布した後、構成体支持具1,1で支持し、第
2図のように接合部を嵌合した。更に被接合材
2,2の両端から圧力を加えて接合材層の厚さが
0.15mmで嵩比重がおよそ1.57g/cm2になるように
した。次に真空排気管13により電気炉6内を1
mmHg以下の真空とし黒鉛抵抗発熱体6aにより
被接合材2を1450℃に加熱した。 別に、接合材層3の上方に設置した坩堝5の中
には真空排気管10により排気した後高周波誘導
加熱コイル5aにより加熱溶融した珪素1gが入
つており、これを内径0.15mmのノズル4から接合
材層3に流下せしめるとともに、被接合材2,2
の両端から5ないし300Kg/cm2の圧力を加える。
構成体支持具1は坩堝5の移動と同期して被接合
材2を回転させることができる。予め接合材層3
の形状を規定して電気炉6内の所定位置で被接合
材2を保持し、プログラミングによりコンピユー
ター制御で接合材層3に沿つて溶融珪素7を流下
する。溶融珪素7は自重又は真空排気管を兼ねた
アルゴン押圧管10から導入されるアルゴンガス
で加圧することによりノズル4から流下させる。
流下量はノズルの径によつてきまり、この場合は
0.15mmの均一な厚さの接合材層が得られるよう制
御されている。 反応焼結中、炉内の雰囲気は常に1mmHg以下
に保持し、溶融珪素を全量流下して接合を完了す
る。 試験例 使用例で試作した接合管内へプロパンガス/酸
素炎を吹き込んで10分間の加熱(管内壁の温度は
約600℃)を行つた後、外部から圧縮空気を吹き
付けて冷却した。このような操作を1サイクルと
して1000回繰り返したが何ら欠陥を生じなかつ
た。
【発明の効果】
従来の接合方法では被接合材と接合材を配置す
る治具が隔てられておらず、このため溶融珪素が
接合部のみならず被接合材および治具の種々の部
分に接触して凝固し、接合体が接合に関与しない
未反応珪素によつて治具に固着するので、接合体
を取り出すには治具を切断破壊しなければならな
かつた。しかし、本発明の装置を使用することに
より、接合部の形状が複雑なものでもコンピユー
ターなどの制御手段により予め設定プログラムに
従つて自動的且つ機械的に接合部にのみ溶融珪素
を流下することができるので、強固な接合体を容
易に得ることができるようになつた。 又、本発明の装置はノズルによる溶融珪素の流
下方式を採つているので、各部品に適した各種形
状の接合部へ溶融珪素を適切に供給することが可
能となり、従来方法による接合体よりも一層優れ
た性状の接合体が得られるので、炭化珪素セラミ
ツク体の商品価値を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の炭化珪素セラミツク体の接合
装置の一実施例の模式断面図、第2図は本発明の
装置を使用した場合の接合状況を示す説明図を表
わす。 図中、1…構成体支持具、2…被接合材、3…
接合材層、4…ノズル、5…坩堝、5a…高周波
誘導加熱コイル、6…電気炉、6a…黒鉛抵抗発
熱体、6b…電気炉カバー、7…溶融珪素、8…
移動装置、9…移動用同期モーター、10…アル
ゴン押圧管(真空排気管)、11…珪素投入口、
12…構成体回転用同期モーター、13…真空排
気管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 電気炉内の上方に、下部に0.05ないし0.02mmの
    口径を有するノズルを備え左右移動できる珪素溶
    融用坩堝および該坩堝の加熱用発熱体を備え且つ
    該坩堝の上部には加圧又は真空排気用配管および
    珪素投入口を備えた電気炉カバーが上記電気炉外
    に突出して設けられ、 電気炉内の下方に、上記ノズルの先端から間隙
    を設けて炭化珪素セラミツク体からなる被接合材
    を支持し且つ水平方向の移動と回転が可能であり
    上記坩堝と同期して作動することにより上記ノズ
    ルの先端から流下する溶融珪素が該被接合材の接
    合部にのみ掛かるようにすることができる支持
    具、該被接合材を真空下で加熱するための発熱体
    および真空排気管を備えたことを特徴とする炭化
    珪素セラミツク体の接合装置。
JP19208681A 1981-11-30 1981-11-30 炭化珪素セラミック体の接合装置 Granted JPS5895667A (ja)

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JP19208681A JPS5895667A (ja) 1981-11-30 1981-11-30 炭化珪素セラミック体の接合装置

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JP19208681A JPS5895667A (ja) 1981-11-30 1981-11-30 炭化珪素セラミック体の接合装置

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Publication Number Publication Date
JPS5895667A JPS5895667A (ja) 1983-06-07
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8309857D0 (en) * 1983-04-12 1983-05-18 Atomic Energy Authority Uk Joining silicon carbide bodies
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JPS5895667A (ja) 1983-06-07

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