JPH0424311B2

JPH0424311B2 -

Info

Publication number: JPH0424311B2
Application number: JP60205865A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ehata; Masanori Kayama; Nobuyuki Tamatoshi; Minoru Kinoshita; Tokuzo Nishi
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology; Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1985-09-17
Filing date: 1985-09-17
Publication date: 1992-04-24
Also published as: JPS6265985A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、電気エネルギーを用いるセラミツク
スの接着方法に関する。

従来の技術とその問題点従来、セラミツクスの接着は、被接着物間に接
着剤を介在させ、あるいは介在させることなく、
電気炉などを用いて熱処理することにより行なわ
れていた。しかしながら、このような方法では、
大型品、異型品、長形品などを接着するには容積
の大きな加熱炉が必要となり、加熱エネルギーの
損失が大きいという欠点がある。

そこで、大型品などの接着を行なうには、接着
部のみを加熱する局部加熱方法が行なわれてい
る。

局部加熱方法としては、レーザー、高周波加
熱、電子ビーム加熱、油中での放電加熱などの方
法が知られているが、これらの方法では、試料予
熱や雰囲気調整のために大型チヤンバーが必要と
なつたり、あるいは大出力ビーム電源やそれらの
収束装置が必要となるなど設備面において不経済
であるという問題点がある。

また、特公昭40−26908号公報には、電融耐火
物をアーク熱によつて溶接する方法が開示されて
いるが、この方法では被溶接材料の両者の間に連
続したアーク放電を貫通せしめ、そのアーク熱に
よつて被溶接部を溶融接合するものであるので、
上記アーク放電を貫通させるための間〓が必要と
なる。従つて、特に上記被溶接材料が大きなポア
を含む多孔性物質においては、アーク熱による溶
融物質が上記多孔性物質中のポアに埋まつていく
ために、接合面でポアの発生が起こり、結果とし
て機械的構造物として使用するセラミツクスの接
合部に要求される接合強度又は気密性が充分に得
られない。またさらに、上記アーク放電の貫通に
より、接着面全面が高温のアークに晒されること
になるので、接着面材料の分解による凹凸の発
生、熱衝撃によるクラツクの発生等が引き起こさ
れ、接合強度を向上させることが極めて困難とな
る。

問題点を解決するための手段本発明者は、上記した如き従来技術の問題点に
鑑み、セラミツクス相互の接着における容易かつ
経済的に有利な局部加熱方法を見出すべく鋭意研
究を重ねた結果、高温において被接着体セラミツ
クスよりも高い導電性を有する接着剤をセラミツ
クスの接着面に介在させ、両被接着体セラミツク
スの間を貫通させることなくアーク放電を発生さ
せ、接着剤への通電電流によるジユール熱によつ
て接着面を加熱することにより、セラミツクスの
接着が可能となることを見出し、さらに接着強度
を向上させること及び複雑な形状の接着面の接合
が可能となることを見出した。

即ち、本発明は下記のセラミツクスの接着方法
を提供するものである； () 高温において被接着体セラミツクスより
も高い導電性を有する接着剤を介在させて、
被接着体セラミツクスを重ね、 () 接着面の両側に少なくとも１対の吹管
を、燃焼性ガスの噴出孔が接着面端部に向か
うように設置し、 () 吹管からのガス炎により接着面端部を加
熱すると共に、吹管間に1000〜10000Vの直
流または交流電圧を印加してアーク放電を開
始させ、吹管と接着剤端部又は被接着体セラ
ミツクスの接着面端部との間にアーク放電に
よる通電経路を形成して接着剤に通電し、接
着剤の抵抗値と接着剤に通電する電流値によ
つて定まるジユール熱によつて、接着剤及び
被接着体セラミツクスの接着面近傍の両者を
加熱することを特徴とするセラミツクスの接
着方法。

以下、本発明の実施方法について詳細に説明す
る。

まず、高温において被接着体セラミツクスより
も高い導電性を有する接着剤とは、通常セラミツ
クスの接着に用いられる接着剤のうち、800℃程
度以上の高温条件下で1000〜10000V程度の電圧
を加えた場合にアークを介して接着剤に10ｍＡ程
度以上の電流が流れるようなものをいう。このよ
うな接着剤としては、具体的には、カオリン、ア
ルミナ、ケイ酸など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、亜鉛などの酸化物、硫化物、塩化物など、ラ
ンタン、インジウム、バナジウム、ホルミウム、
イツトリウムなど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、スズ、亜鉛などの金属、フツ化カルシウ
ム、フツ化ナトリウムなどのフツ化物などを適宜
配合した公知の接着剤を例示できるが、上記導電
性の条件を満足するものであればこれらに限定さ
れるものではない。また、導電性を有しない材料
を接着剤主成分として使用する場合には、接着剤
中に導電性成分、例えば、カーボン、フツ化物、
ガラス分、金属酸化物、希土類元素などを配合し
て被接着体セラミツクスよりも高い導電性を付与
すればよい。

被接着体セラミツクスとしては、高温において
導電性を有するセラミツクスおよび導電性のない
セラミツクスの両者共に用いることができる。導
電性を有するセラミツクスとしては、ランタクロ
マイト、酸化スズ、アルミナ、ジルコニア、コー
デイエライトなどが挙げられ、導電性を有さない
セラミツクスとしては、窒化ケイ素、サイアロン
などの非酸化物系セラミツクスを例示することが
できる。

次に接着方法として、第１図において、まず高
温において被接着体セラミツクスよりも高い導電
性を有する接着剤を被接着体セラミツクス１，２
の接着面に介在させた後、吹管３，４を接着面の
端部に向けて被接着体セラミツクスの両側に設置
する。このとき、重ね合わされる被接着体セラミ
ツクスは、接着剤との〓間に接着中にアーク放電
を生じない精度の表面粗さ（Rmax）及び接着面
のうねりになるように加工されており、その精度
は接着剤の柔軟性との関係によつて定まる。

また、吹管の種類は、導電性を有し、かつ耐熱
性のあるものであればよく、例えば、黄銅、銅、
タングステン、カーボン、モリブデンなどを材料
とするものが使用できる。

次いで、セラミツクスの両側に設置した吹管か
らのガス炎７，８で接着面を加熱すると共に、両
吹管間に1000〜10000Vの直流または交流の電圧
を印加する。ここで使用する電接装置の電源装置
５としては、1000〜10000V程度の無負荷電圧を
有するものであればよい。出力電流は、接着面の
面積などにより一定ではないが、通常数Ａ程度以
下の小電流を供給するものでよい。

次いで、ガス炎により高温に加熱された接着部
分では、接着剤の導電性が向上し、1000〜
10000V程度の電圧でアーク放電を開始させる。
この場合アーク放電は、両被接着体セラミツクス
の間を貫通することなく、吹管と接着剤端部又は
被接着体セラミツクスの接着面端部との間のみに
発生させる。このようにして、吹管と被接着体セ
ラミツクス間との間にアーク放電による通電経路
が形成することにより、被接着体セラミツクスよ
りも導電性の高い接着剤に集中して電流が流れ、
接着剤がジユール熱によつて高温に加熱されて、
短時間に溶融し、セラミツクスが強固に接着され
る。

このとき接着剤は、通電加熱により溶融する
と、接合剤成分間の反応、被接合体成分との反
応、雰囲気との反応等により、成分変化を起こ
し、徐々に高抵抗化しながら通電領域を移動して
全面の接合を完了する。従つて、接合部の組成
は、初期の接合剤のそれとは異なつている。

尚、接着剤は発生するジユール熱によつて急激
に加熱され、電気抵抗が著しく低下して、導電性
が急増する。このため、本発明で用いる電接装置
では、電流を適正値に保つための出力電流制御回
路６を組み込む。適正な電流値は、使用する接着
剤やセラミツクスの種類によつて一様ではないの
で、これらの種類により適宜決定すればよい。

また、電源装置および出力電流制御回路に代え
て、出力電流制御機能を有する発電機を使用する
こともできる。

また、本発明の接着方法では、セラミツクスま
たは吹管を移動させながら接着を行なうことや、
吹管を複数対設けることによつて広い範囲を同時
に接着することもできる。

発明の効果本発明によるセラミツクスの接着方法は、以下
に示すような優れた効果を得ることができる。

(1) セラミツクスを、非常に簡単な操作で接着す
ることができるので、接着所要時間が短縮で
き、さらに低電圧による安全性の向上、低コス
ト化、省エネルギー化などの効果も得ることが
できる。

(2) 実質的にすべてのセラミツクスを接着するこ
とができ、接着すべきセラミツクスの種類が同
じであつても、互いに異なつていても良い。特
に、溶融しない非酸化物セラミツクスでも本発
明方法が適用できる。

(3) セラミツクスの接着面の形状に関係なく、板
状、丸型などのあらゆる接着面の形状をもつセ
ラミツクスを接着することができる。

(4) 接着する際は、接着部のみに通電すればよ
く、また特殊な装置も必要としないので、非常
に経済的に有利である。また、接着部全体に電
流が流れるために接着部が均一に加熱されの
で、全体的に強固な接合がなされる。

(5) 容易に局部的な接着が行なえるので、化学プ
ラントなどでの現場施工が可能である。

(6) 高温において被接着体セラミツクスよりも導
電性が高い接着剤を使用するので、接着剤に電
流が集中して流れ、そのジユール熱により接着
面を短時間に効率良く高温に加熱することがで
きる。

(7) 接着面全面を高温のアークと接触させないの
で、接着面の分解による凹凸の発生及び熱衝撃
によるクラツクの発生を防止して接合強度を大
にすることができる。

(8) 接合中の間〓を極めて小さくしているので、
接合した面の気孔の発生を未然に防止して接合
強度を高めることができる。

(9) ジユール熱を利用するので、通電電流の電流
値、通電時間の経過に対する通電電流波形等の
入熱制御がアーク放電よりも容易に行なうこと
ができ、熱衝撃に弱いセラミツクスを高強度で
結合することができる。

実施例以下に実施例を示し、本発明の特徴をより一層
明瞭なものとする。

実施例１セラミツクス用電接装置としては、吹管として
銅製の金属溶接用ノズルを用い、商用交流電源
200Vに誘導電圧調整器と可変インダクタンス形
リアクトルと200V／6600Vのステツプアツプ変
圧器の１次巻線を直列に接続し、その２次巻線を
前記金属溶接用ノズルに接続したものを使用し、
以下の方法によりセラミツクスの接着を行なつ
た。尚、該電接装置における出力電流制御回路
は、200Vの商用電源と直列に接続された可変イ
ンダクタンス形リアクトルである。

被接着体としては、窒化ケイ素板（厚さ10mm、
長さ10cm、幅５cm）の平板２枚を用い、該平板の
10mm×10cmの面に、フツ化カルシウム70重量％お
よびカオリン30重量％からなる接着剤３ｇを介在
させて、２枚の平板を重ねた。次いで、接着面の
長辺に向けて２個の吹管を接着面の両側に燃焼性
ガス噴出孔が対向するように設置した。

吹管と接着面端部との距離は各々３cmとした。

各々の吹管から都市ガスを流出させて点火し、
ガス炎の長さを３cmに調整した後、両吹管間に
5000Vの交流電圧を印加した。電流は10秒後には
0.5Aとなり、それ以後は、電流制御回路で0.5A
の電流を保持させた。次いで、セラミツクスを長
さ方向に毎分５cmの速度で移動させながら通電を
続け、接着面全体の接着を行なつた。

このときの接合体の接着強度は、３点曲げ強度
で40Kg／mm²であつた。

尚、上記の実施例において吹管に電圧を印加す
る直前のガス炎による接着剤及びセラミツクスの
予熱温度が800℃であつた。またそのときの窒化
ケイ素セラミツクスの導電率が約10^-8（Ω・cm）^-1
であり、CaF₂が70wt％とカオリン30wt％との接
着剤の導電率が約10^-4（Ω・cm）^-1であつた。これ
により本発明方法において、電流が接着剤に集中
して流れていたことがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のセラミツクス用接着装置の
概略図である。１および２は被接着体セラミツク
ス、３および４は吹管、５は電源（装置）、６は
電流制御回路、７及び８はガス炎である。

Claims

【特許請求の範囲】１ () 高温において被接着体セラミツクスよ
りも高い導電性を有する接着剤を介在させて、
被接着体セラミツクスを重ね、 () 接着面の両側に少なくとも１対の吹管を、
燃焼性ガスの噴出孔が接着面端部に向かうよう
に設置し、 () 吹管からのガス炎により接着面端部を加熱
すると共に、吹管間に1000〜10000Vの直流ま
たは交流電圧を印加してアーク放電を開始さ
せ、吹管と接着剤端部又は被接着体セラミツク
スの接着面端部との間にアーク放電による通電
経路を形成して接着剤に通電し、接着剤の抵抗
値と接着剤に通電する電流値によつて定まるジ
ユール熱によつて、接着剤及び被接着体セラミ
ツクスの接着面近傍の両者を加熱することを特
徴とするセラミツクスの接着方法。