JPH0364472B2 - - Google Patents
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- JPH0364472B2 JPH0364472B2 JP61116680A JP11668086A JPH0364472B2 JP H0364472 B2 JPH0364472 B2 JP H0364472B2 JP 61116680 A JP61116680 A JP 61116680A JP 11668086 A JP11668086 A JP 11668086A JP H0364472 B2 JPH0364472 B2 JP H0364472B2
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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、粉末状或いはシート状の非酸化物セ
ラミツクス用接着剤及び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 Industrial Application The present invention relates to a powder or sheet adhesive for non-oxide ceramics and 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、ガスタービン、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 components, and are used in gas turbines. , 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、必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、ジルコニア、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
合性が強いため、各種物質に対する反応性も非常
に悪い。さらには熱膨張係数が他の物質に比べ極
端に低いため、その接着は極めて困難である。 However, essential oxide ceramics generally have extremely poor affinity for molten materials, so-called wettability, and unlike oxide ceramics such as alumina, zirconia, and magnesia, they have strong covalent bonds, making them highly reactive to various substances. Also very bad. Furthermore, since its coefficient of thermal expansion is extremely low compared to other materials, it is extremely difficult to bond it.
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、何
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 their adhesive strength is generally low due to differences in coefficient of thermal expansion with non-oxide ceramics, making it difficult to take full advantage of the excellent properties of non-oxide ceramic molded bodies. It hasn't gotten better.
本発明者は、このような現状に鑑みて、非酸化
物セラミツクス成形体を機械部材等として用いる
際に、必要な強度を持ち得る非酸化物セラミツク
スの接着技術を開発すべく研究を行い、非酸化物
セラミツクスに好適な接着剤及び接着方法を完成
するに至つた(特開昭60−226463号)。 In view of the current situation, the present inventor conducted research to develop an adhesive technology for non-oxide ceramics that can have the necessary strength when using non-oxide ceramic molded bodies as mechanical parts, etc. We have completed an adhesive and bonding method suitable for oxide ceramics (Japanese Patent Application Laid-open No. 226463/1983).
さらにこの接着剤成分にある種のバインダー成
分を加えて混練、圧延することにより、凹凸及び
湾曲面に対しても使用が可能となり、使用範囲が
広がると共に、接着特性のばらつき抑制にもつな
がつた(特開昭62−7678号)。この接着剤及び接
着方法は、市販されている非酸化物セラミツクス
の常圧焼結品の強度(例えば、窒化ケイ素で約53
Kg/mm2、炭化ケイ素で約50Kg/mm2)に近い接着強
度を示し、しかもその強度を約900℃まで維持す
るという性能を有している。 Furthermore, by adding a certain type of binder component to this adhesive component and kneading and rolling it, it became possible to use it on uneven and curved surfaces, expanding the range of use and also reducing variations in adhesive properties. (Japanese Patent Publication No. 62-7678). This adhesive and bonding method are based on the strength of commercially available pressureless sintered non-oxide ceramics (for example, about 53
Kg/mm 2 , approximately 50 Kg/mm 2 for silicon carbide), and has the ability to maintain this strength up to approximately 900°C.
しかしながら、窒化ケイ素、炭化ケイ素等の非
酸化物セラミツクスは、1000℃以上の高温におい
ても優れた特性を有しており該接着剤及び接着方
法ではこれら非酸化物セラミツクスの持つ高温特
性を十分に生かしきれないのが現状であつた。 However, non-oxide ceramics such as silicon nitride and silicon carbide have excellent properties even at high temperatures of 1000°C or higher, and the adhesive and bonding method do not take full advantage of the high-temperature properties of these non-oxide ceramics. The current situation was that I couldn't do it.
問題点を解決するための手段
本発明者は、特開昭60−226463号及び特開昭62
−7678号に示された非酸化物セラミツクス用接着
剤の優れた特性を更に一層改善すべく引き続き接
着剤及び接着条件の研究を重ねた結果、更に高温
特性の優れた接着剤有効成分を見出すに至つた。Means for Solving the Problems The present inventors have proposed
In order to further improve the excellent properties of the adhesive for non-oxide ceramics shown in No. 7678, we continued to research adhesives and bonding conditions, and as a result, we discovered an adhesive active ingredient with even better high-temperature properties. I've reached it.
即ち、本発明は、窒化ケイ素、酸化カルシウム
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並びに窒化ケイ素、
酸化カルシウム及び2種以上の希土類酸化物を有
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
剤シートを提供する。 That is, the present invention provides an adhesive for non-oxide ceramics containing silicon nitride, calcium oxide, and two or more rare earth oxides as active ingredients, and silicon nitride,
To provide an adhesive sheet for non-oxide ceramics, which is formed by uniformly mixing and molding an adhesive component containing calcium oxide and two or more rare earth oxides as active ingredients and a binder.
本発明は更に、窒化ケイ素、酸化カルシウム及
び2種類以上の希土類酸化物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
熱することも特徴とする非酸化物セラミツクスの
接着方法をも提供する。 The present invention further provides a sheet formed by uniformly mixing and forming an adhesive component containing silicon nitride, calcium oxide, and two or more kinds of rare earth oxides and a binder as active ingredients, interposing the sheet between the non-oxide ceramics, The present invention also provides a method for bonding non-oxide ceramics, characterized by heating at a temperature of 1400 to 1800° C. in a non-oxidizing atmosphere.
本発明の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 of the present invention is applied include, for example, silicon nitride, silicon carbide, sialon, aluminum nitride, etc., and can be made by hot pressing, pressureless sintering, reaction sintering, etc. There are no particular limitations on the shape or size, and the members to be bonded may have the same shape or different shapes.
本発明接着剤並びに接着剤シートにおいて有効
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 and adhesive sheet of the present invention, any commercially available silicon nitride can be used, and there are no particular limitations on its manufacturing method, particle size, purity, etc. 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。 Further, as calcium oxide, any commercially available calcium oxide can be used, and its purity and particle size are not particularly limited, but in order to increase adhesive strength, it is desirable to have as high a purity as possible and a particle size as small as possible.
また、本発明の接着剤並びに接着剤シートのも
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。 In addition, the rare earth oxide which is another active ingredient of the adhesive and adhesive sheet of the present invention includes:
It is necessary to use two or more rare earth oxides. If only one type of rare earth oxide is used, sufficient adhesive strength cannot be obtained because sufficient wettability with respect 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35〜85mol%とし、希土類酸化物のう
ち1種を酸化イツトリウムとして、これの含有量
を5〜30mol%とし、残部を少なくとも1種の希
土類酸化物とすることが好ましい。特に、窒化ケ
イ素を50〜70mol%、酸化イツトリウムを10〜
25mol%、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 85 mol% of silicon nitride, and 35 to 85 mol% of silicon nitride and 100 mol% of the total of silicon nitride and rare earth oxide. It is preferable that one of the oxides is yttrium oxide in a content of 5 to 30 mol %, and the remainder is at least one rare earth oxide. In particular, silicon nitride is 50 to 70 mol% and yttrium oxide is 10 to 70 mol%.
Very strong adhesive strength can be obtained when the amount is 25 mol % and the balance is at least one other rare earth oxide.
また、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外掛けで
20〜80wt%添加するのが最適である。20wt%未
満及び80wt%を越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 calcium oxide added is determined by multiplying the amount of calcium oxide added to the above mixture of silicon nitride and rare earth oxide.
It is optimal to add 20 to 80 wt%. If the amount is less than 20 wt% or more than 80 wt%, the adhesive will not wet the non-oxide ceramics sufficiently and a satisfactory adhesive action 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、この範囲内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
脹係数に近似し、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 within this range, the active ingredients of the adhesive will melt and good wetting will be obtained, and since it will contain an appropriate amount of silicon nitride, the adhesive will This is because the coefficient of thermal expansion is close to that 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、酸化カルシウム
及び2種以上の希土類酸化物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
エンターポリマー、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5万以上程度とするこ
とが望ましい。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, calcium oxide, and two or more rare earth oxides as active ingredients into a sheet shape is An elastomer that generates a small amount and does not produce a residue that inhibits adhesion after decomposition is suitable. Such elastomers include ethylene-
Examples include synthetic rubbers such as propylene copolymer, ethylene-propylene-diene terpolymer, polyisobutylene, polyisoprene, and styrene-butadiene copolymer, and natural rubber.
Use one species or two or more species. The molecular weight of the binder is not particularly limited, but in order to maintain good sheet formability, it is desirable that the average molecular weight is about 50,000 or more. If necessary, these elastomers may be combined with one or more of alkylphenol-based, coumaron-indene-based, polyterpene-based, rosin-based, petroleum-based, polyvinyl ether-based resins, etc., for the purpose of improving adhesion. In addition, as a softening agent, xylene resin, paraffin wax,
Process oil, abiethyl alcohol, etc. may also be blended.
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0.1〜50
Kg/mm2程度、より好ましくは0.5〜40Kg/mm2程度
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。 In addition, the binder made of the above elastomer or the elastomer and other combined components should be used at a temperature of 0.1 to 50% at 25°C to prevent the adhesive sheet from cracking due to bending or curving when bonding parts with complex shapes.
It is desirable to select one having an elastic modulus of about 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
ンダーの配合割合は、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:
In order to minimize the effects of gas generation and decomposition residues on the adhesive properties during heat bonding and at the same time obtain good sheet formability, the latter is preferably about 3 to 50 parts by weight per 100 parts by weight of the former. 5~
It is desirable that the amount be about 25 parts by weight. Furthermore, it is preferable that the blending ratio of the binder is determined by taking into account the particle size of the adhesive component (if whiskers are used, their diameter and length). Generally, as the particle size of the adhesive component increases, it becomes possible to reduce the amount of binder blended, but the wettability of the adhesive on the other side decreases. Therefore, in order to obtain an adhesive sheet with excellent adhesive properties and moldability, it is necessary to
The optimum amount of binder to be added to 100 parts by weight is about 10 to 20 parts by weight.
本発明接着剤シートは、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
ルエン、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、成形物を圧延ロールに
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、ドクターブレート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 of the present invention can be manufactured by various methods. For example, after dissolving the binder in an organic solvent such as acetone, toluene, or methyl ethyl ketone, an adhesive component is added and kneaded uniformly. Next, the kneaded product is poured onto a mold covered with release paper, and after the solvent is evaporated, the molded product is passed through rolling rolls and formed 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, and doctor blasting.
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、非酸化物セラミツ
クス部材の被接着面間に所定形状に切断又は加工
した接着剤シートを介在させた状態で上記部材の
加熱を行なう。接着剤シートの厚さは、接着剤成
分の組成、加熱条件、非酸化物セラミツクス部材
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当たり0.01〜1g
程度、より好ましくは0.05〜0.4g程度となるよ
うにすれば良い。 In order to bond non-oxide ceramics using the adhesive sheet of the present invention, an adhesive sheet cut or processed into a predetermined shape is interposed between the surfaces of the non-oxide ceramic members to be bonded. Heating is performed. The thickness of the adhesive sheet is appropriately determined depending on the composition of the adhesive component, the heating conditions, the shape of the non-oxide ceramic member, etc., but usually the amount of the adhesive component applied is 0.01 to 1 cm2 per 1 cm2 of adhesive area. 1g
What is necessary is just to make it about 0.05-0.4g more preferably.
本発明の接着方法において、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
越える場合には、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 the adhesive sheet is interposed between the non-oxide ceramic molded members and heat-treated is in the range of 1400 to 1800°C. If the heating temperature is less than 1400°C, the adhesive component will not melt and the adhesive effect will not be exhibited. On the other hand, if the heating temperature exceeds 1800°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.
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
本発明の接着剤並びに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 and adhesive sheet of the present invention exhibit excellent adhesive effects is not yet clear, but it is presumed as follows.
即ち、本発明の接着剤並びに接着剤シートの接
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が近
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, since the adhesive of the present invention and the adhesive component of the adhesive sheet have a melting point of approximately 1400 to 1800°C, when the non-oxide ceramic molded member with the adhesive sheet interposed is heated to 1400°C or higher, The adhesive component melts and sufficiently wets the surface of the non-oxide ceramic molded body, and some reaction occurs with the non-oxide ceramic molded body to strengthen the non-oxide ceramic molded body members. It is thought that it is attached to the When the adhesive active ingredient is a combination of calcium oxide and two or more rare earth oxides, adhesion is possible to some extent by 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、従来無加圧下では接着困難で
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、1000℃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
接着層の厚さも一定となり、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、形状複雑な部材の接
合も可能となり、作業性を大巾に改善する。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 conventionally been difficult to bond without pressure, can be easily and strongly bonded to each other. Furthermore, the adhesive layer formed after adhesion is chemically stable and has sufficient heat resistance up to 1000°C. Further, since the adhesive sheet of the present invention can be rolled to a uniform thickness of about 0.05 to 5 mm, the thickness of the adhesive layer formed by heat treatment is also constant, and there is little variation in adhesive properties. Furthermore, the adhesive sheet of the present invention is
Since it can be cut and deformed, it is also possible to join members with complex shapes, greatly improving workability. 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65mol%、酸化イツトリウム
17.5mol%及び酸化ランタン17.5mol%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、本発明接着剤を得た。Example 1 Silicon nitride 65mol%, yttrium oxide
60 parts by weight of calcium oxide was added to 100 parts by weight of a mixed powder consisting of 17.5 mol % and 17.5 mol % lanthanum oxide to obtain an adhesive of the present invention.
得られた接着剤0.2gを約150Kg/cm2の圧力を加
え、厚さ0.5mmのペレツトとし、10×10×15mmの
2個の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。 0.2 g of the obtained adhesive was applied a pressure of approximately 150 kg/cm 2 to form a pellet with a thickness of 0.5 mm, which was sandwiched between two silicon nitride molded bodies measuring 10 x 10 x 15 mm, and heated at 1600°C in a nitrogen atmosphere. The mixture was heat-treated for 1 hour.
得られた接着体試料から3×3×30mm3の角棒
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、39.4Kg/
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 a three-point bending test was performed under conditions of a span of 20 mm and a loading rate of 0.5 mm/min. As a result, it was 39.4 kg/
An intensity of mm 2 was obtained.
又、同一試料の高温域下での試験では、900℃
で22.5Kg/mm2、1000℃で15.6Kg/mm2、1050℃で
13.8Kg/mm2であつた。 In addition, in a test of the same sample under a high temperature range, 900℃
22.5Kg/mm 2 at 1000℃, 15.6Kg/mm 2 at 1050℃
It was 13.8Kg/ mm2 .
実施例 2
窒化ケイ素粉末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50重量部を
添加混合し、本発明接着剤を得た。Example 2 Silicon nitride powder 55mol%, yttrium oxide
50 parts by weight of calcium oxide was added to 100 parts by weight of a mixed powder consisting of 22.5 mol% and 22.5 mol% of lanthanum oxide to obtain an adhesive of the present invention.
得られた接着剤を実施例1と同様にして厚さ
0.5mmのペレツトとし、10×10×15cm3の2個の炭
化ケイ素成形体間にはさみ込み、アルゴン雰囲気
中、1650℃で1時間加熱処理した。 The thickness of the obtained adhesive was adjusted in the same manner as in Example 1.
The pellets were made into 0.5 mm pellets, sandwiched between two silicon carbide molded bodies of 10 x 10 x 15 cm 3 , and heat-treated at 1650° C. for 1 hour in an argon atmosphere.
得られた接着体試料を実施例1と同様の三点曲
げ試験に供した結果、その強度は室温で35.6Kg/
mm2、1000℃で20.5Kg/mm2であつた。 The obtained adhesive sample was subjected to the same three-point bending test as in Example 1, and its strength was 35.6 kg/kg at room temperature.
mm 2 and 20.5 Kg/mm 2 at 1000°C.
実施例 3
窒化ケイ素粉末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35重量部
を添加し、本発明接着剤を得た。Example 3 Silicon nitride powder 55 mol%, yttrium oxide
35 parts by weight of calcium oxide was added to 100 parts by weight of a mixed powder consisting of 22.5 mol% and 22.5 mol% of lanthanum oxide to obtain an adhesive of the present invention.
得られた接着剤を実施例1と同様にしてペレツ
トとし、10×10×15mmの2個の窒化アルミニウム
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。 The obtained adhesive was formed into pellets in the same manner as in Example 1, sandwiched between two aluminum nitride molded bodies measuring 10 x 10 x 15 mm, and heat treated at 1600° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere.
得られた接着体試料を実施例1と同様の三点曲
げ試験に供した結果、その強度は36.2Kg/mm2であ
つた。 The obtained adhesive sample was subjected to the same three-point bending test as in Example 1, and the strength was 36.2 Kg/mm 2 .
実施例 4
窒化ケイ素(平均粒径15μm)65mol%、酸化
イツトリウム17.5mol%及び酸化ランタン
17.5mol%の混合粉末100重量部に、酸化カルシ
ウム60重量部を添加し、総平均粒径約5μmの接着
剤有効成分とした。Example 4 Silicon nitride (average particle size 15 μm) 65 mol%, yttrium oxide 17.5 mol% and lanthanum oxide
60 parts by weight of calcium oxide was added to 100 parts by weight of a 17.5 mol % mixed powder to form an adhesive active ingredient with a total average particle size of about 5 μm.
上記有効成分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)20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
ながら充分混練し、常温でロール圧延し、厚さ
200μm、弾性率3.6Kg/mm2、曲率半径0.5mm以下の
本発明の接着剤シートを得た。 After mixing 20 parts by weight of butyl rubber (molecular weight approximately 250,000) as a binder and 30 parts by weight of toluene as a solvent to 100 parts by weight of the above active ingredient,
Thoroughly knead the toluene while vaporizing it with rolls heated to about 50℃, roll it at room temperature, and
An adhesive sheet of the present invention having a diameter of 200 μm, an elastic modulus of 3.6 Kg/mm 2 and a radius of curvature of 0.5 mm or less was obtained.
得られた接着剤シートを10×10mm2に切断し、10
×10×15mmの2個の窒化ケイ素成形体間にはさみ
こみ、窒素雰囲気中1600℃で30分間加熱処理し
た。得られた接着体試料の三点曲げ強度は、室温
で33.9Kg/mm2であつた。 Cut the resulting adhesive sheet into 10 x 10 mm 2 pieces , 10
It was sandwiched between two silicon nitride molded bodies measuring 10 x 15 mm and heat-treated at 1600°C for 30 minutes in a nitrogen atmosphere. The three-point bending strength of the obtained adhesive sample was 33.9 Kg/mm 2 at room temperature.
比較例 1
窒化ケイ素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40重量部
を添加混合し、比較用の接着剤を得た。Comparative example 1 Silicon nitride 45mol%, yttrium oxide
A comparative adhesive was obtained by adding and mixing 40 parts by weight of magnesium oxide to 100 parts by weight of a mixed powder consisting of 27.5 mol% and 27.5 mol% lanthanum oxide.
実施例1と同様に、この接着剤を処理し、得ら
れた接合体試料を3点曲げ試験に供した結果、そ
の強度は、室温で53Kg/mm2、900℃で35Kg/mm2で
あつたが、950℃では約2Kg/mm2と大きく低下し
た。 As in Example 1, this adhesive was treated and the obtained bonded body sample was subjected to a three-point bending test. As a result, the strength was 53 Kg/mm 2 at room temperature and 35 Kg/mm 2 at 900°C. However, at 950°C, it significantly decreased to about 2 Kg/mm 2 .
比較例 2
酸化ケイ素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、比較用の接着剤を得た。Comparative example 2 55 mol% silicon oxide, yttrium oxide
A comparative adhesive was obtained by adding and mixing 60 parts by weight of calcium oxide to 100 parts by weight of a mixed powder consisting of 22.5 mol% and 22.5 mol% lanthanum oxide.
実施例1と同様に、この接着剤を処理し、得ら
れた接合体試料を3点曲げ試験に供した結果、そ
の強度は、室温で51Kg/mm2であり、600℃では1
Kg/mm2以下に低下した。 As in Example 1, this adhesive was treated and the obtained bonded body sample was subjected to a three-point bending test. As a result, the strength was 51 Kg/mm 2 at room temperature and 1 at 600°C.
It decreased to below Kg/ mm2 .
上記と同様にして、酸化ケイ素の量を25〜
65mol%の範囲で変化させて接着強度を測定した
が、十分な耐熱性は得られなかつた。 In the same way as above, increase the amount of silicon oxide to 25~
Adhesive strength was measured by changing the amount within a range of 65 mol%, but sufficient heat resistance was not obtained.
比較例 3
酸化ケイ素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40重量部を
添加混合した。この混合物を実施例4と同様に処
理して、比較用の接着剤シートを得た。Comparative example 3 Silicon oxide 55mol%, yttrium oxide
40 parts by weight of calcium oxide was added to 100 parts by weight of a mixed powder consisting of 22.5 mol% and 22.5 mol% of lanthanum oxide. This mixture was treated in the same manner as in Example 4 to obtain a comparative adhesive sheet.
この接着剤シートを実施例4と同様に処理し、
得られた接合体試料を実施例1と同様の3点曲げ
試験に供した結果、その強度は、室温で10Kg/mm2
であり、十分な耐熱性は得られなかつた。 This adhesive sheet was treated in the same manner as in Example 4,
The obtained joined body sample was subjected to the same three-point bending test as in Example 1, and the strength was 10 Kg/mm 2 at room temperature.
Therefore, sufficient heat resistance could not be obtained.
Claims (1)
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。 2 窒化ケイ素、酸化カルシウム及び2種類以上
の希土類酸化物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。 3 窒化ケイ素、酸化カルシウム及び2種類以上
の希土類酸化物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。[Scope of Claims] 1. An adhesive for non-oxide ceramics containing silicon nitride, calcium oxide, and two or more types of rare earth oxides as active ingredients. 2. An adhesive sheet for non-oxide ceramics made by uniformly mixing and molding an adhesive component containing silicon nitride, calcium oxide, and two or more types of rare earth oxides as active ingredients and a binder. 3 A sheet made by uniformly mixing and molding an adhesive component containing silicon nitride, calcium oxide, and two or more types of rare earth oxides and a binder as active ingredients and forming it is interposed between non-oxide ceramics and placed in a non-oxidizing atmosphere. A method for bonding non-oxide ceramics characterized by heating at a temperature of 1400 to 1800℃.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11668086A JPS62275074A (en) | 1986-05-21 | 1986-05-21 | Adhesive for non-oxide ceramics, adhesive sheet for same andadhesion for same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11668086A JPS62275074A (en) | 1986-05-21 | 1986-05-21 | Adhesive for non-oxide ceramics, adhesive sheet for same andadhesion for same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62275074A JPS62275074A (en) | 1987-11-30 |
| JPH0364472B2 true JPH0364472B2 (en) | 1991-10-07 |
Family
ID=14693219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11668086A Granted JPS62275074A (en) | 1986-05-21 | 1986-05-21 | Adhesive for non-oxide ceramics, adhesive sheet for same andadhesion for same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62275074A (en) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5229324A (en) * | 1975-08-28 | 1977-03-05 | Gakken Co Ltd | Group educational device |
| JPS5594975A (en) * | 1979-01-16 | 1980-07-18 | Asahi Glass Co Ltd | Low expansion powder composition for bonding use |
| JPS59141393A (en) * | 1983-01-31 | 1984-08-14 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Brazing filler material |
| JPS60226463A (en) * | 1984-04-23 | 1985-11-11 | 工業技術院長 | Adhesive for non-oxide ceramic and adhesion therefor |
-
1986
- 1986-05-21 JP JP11668086A patent/JPS62275074A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62275074A (en) | 1987-11-30 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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