JPH0427192B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、非酸化物系セラミツクス同士をろう
付けによつて接合する方法の改良に関するもので
あつて、複雑な形状のセラミツクス製品の製造に
利用できる。

（従来の技術） 窒化珪素、炭化珪素、サイアロン等の非酸化物
系セラミツクスは高温機器の部品等として広い用
途が検討されている。従来、セラミツクス同士の
接合方法としては、ホツトプレス法、あるいは、
一旦セラミツクスの被接合面にメタライズ処理を
施した後、セラミツクス同士をろう付けするメタ
ライズ法が知られている。またセラミツクスの被
接合面に活性金属を介在させてろう付けする方法
が特開昭59−137373号公報等に記載されている。

（発明が解決しようとする問題点） セラミツクス同士を接合する場合、前記ホツト
プレス法では、加圧処理が必要であり、大型のも
のや、複雑異形のものの接合には不向きであつ
た。またメタライズ法では、工程時間とコストが
余分にかかり、作業性が良好であるというろう付
け法の利点が失われていた。また活性金属を用い
る方法は、活性金属が大気と接触すると表面が酸
化されるために、反応性が悪くなるという問題が
あり、十分な接合強度が得られなかつた。

（発明の目的） 本発明の目的は、前記従来法の問題点を解決
し、作業性が良好でかつ接合強度の優れたセラミ
ツクス同士の接合方法を提供することにある。

（問題点を解決するための技術的手段） 本発明は、セラミツクス同士をろう付けによつ
て接合するに際し、該セラミツクスの両方の被接
合面に活性金属あるいは該活性金属の水素化物の
粉末と有機珪素化合物からなるペーストを予め塗
布することを特徴とするセラミツクスの接合方法
に関する。

本発明において、セラミツクスとしては、窒化
珪素、炭化珪素、サイアロン等が用いられる。

活性金属あるいは該活性金属の水素化物として
はチタン、ジルコニウム等の金属あるいは該金属
の水素化物が使用される。

有機珪素化合物としては、400〜800℃の範囲の
温度で熱分解を起こし、活性な水素、炭化水素ま
たは水素化珪素化合物を発生するものが用いら
れ、特に熱分解による残存率が10重量％以上のも
のが好ましい。例えばポリカルボシラン、ポリチ
タノカルボシラン、ポリカルボシラザン等が有効
に使用される。

活性金属あるいは該活性金属の水素化物と有機
珪素化合物の使用割合は、有機珪素化合物の熱分
解により発生する活性な水素、炭化水素または水
素化珪素化合物で活性金属あるいは該活性金属の
水素化物の表面酸化層を完全に除去できればよ
く、活性金属あるいは該活性金属の水素化物と有
機珪素化合物の体積比が0.5〜20：１の範囲が良
好である。

本発明で使用されるペーストは、通常、有機珪
素化合物を有機溶媒に溶解した後、活性金属ある
いは該活性金属の水素化物の粉末を加えて混合す
ることによつて調製される。有機溶媒としては、
有機珪素化合物が溶解するものであればよく、例
えばトルエン、キシレン等が用いられる。

次に、得られたペーストをセラミツクスの両方
の被接合面に塗布する。ペーストの塗布量は、片
面の厚みが10〜200μmの範囲が好ましく、この範
囲をはずれると接合強度が不十分となる。

次いで、セラミツクス同士の被接合面の間にろ
う材を介在させ、これらを加熱処理することによ
り、セラミツクス同士を接合する。

ろう材としては、一般に銀ろうが使用される。
ろう材の形状としては、特に制限はないが、通常
箔状または粉末状のものが用いられる。ろう材の
使用量は、厚みがペーストの厚みと同程度かそれ
以上であればよいが、400μm以上では強度的に問
題となる。

加熱処理の雰囲気としては、窒素、アルゴン等
の不活性雰囲気が好ましい。

加熱処理の温度は、ろう材の融点以上の温度が
必要であり、特にろう材の融点より20〜300℃高
い温度が好ましい。

（作用） 活性金属あるいは該活性金属の水素化物は大気
中では酸化被膜で覆われており、非常に安定であ
る。このため、従来法では、活性金属の反応性が
悪く、十分な接合強度が得られなかつた。しか
し、本発明においては、活性金属あるいは該活性
金属の水素化物に混合された有機珪素化合物が熱
分解する際、活性な水素、炭化水素または水素化
珪素化合物が放出され、その還元作用により、活
性金属あるいは該活性金属の水素化物の表面を覆
つている酸化被膜が完全に除去されるため、非常
に活性な金属となる。そして、活性となつた金属
はろう材中に拡散するとともに、セラミツクスと
反応し、強固な結合を形成する。

また有機珪素化合物も加熱処理に伴い、分解
し、Siを含む無機質に転換し、母材のセラミツク
スと強固な結合を形成する。

以上に述べた作用により、セラミツクス同士の
接合強度が従来の活性金属単独の場合に比べて、
大きく向上するものと考えられる。

（実施例） 以下に実施例により、本発明を説明する。

実施例 １ 325メツシユ以下のチタン粉末と有機珪素化合
物としポリチタノカルボシランを体積比で３：１
となるように分取し、キシレンにポリチタノカル
ボシランを溶解した後、チタン粉末を加えてペー
スト化した。

次いで、被接合面が７×６mmで長さが18mmの窒
化珪素焼結体２本の両方の被接合面に該ペースト
をそれぞれ100μmの厚さに塗布した後、それら２
本の窒化珪素焼結体の被接合面の間に銀ろう
（BAg−８）を100μmの厚さで介在させ、これら
を窒素雰囲気中、900℃の温度で15分間保持した
後、徐冷して窒化珪素接合体を得た。

得られた窒化珪素接合体の接合強度をスパン30
mm、荷重速度0.5mm／分の条件下で三点曲げ試験
で求めたところ、28.5Kg／mm²の強度を得た。

実施例 ２ 実施例１のチタン粉末をジルコニウム粉末に、窒
化珪素焼結体を炭化珪素焼結体にかえたほかは、
実施例１と同様にして炭化珪素接合体を得た。

得られた炭化珪素接合体の強度は35.3Kg／mm²で
あつた。

実施例 ３ 実施例１の窒化珪素焼結体をサイアロンに、ペ
ーストの厚みを100μmから50μmにかえたほかは、
実施例１と同様にしてサイアロン接合体を得た。

得られたサイアロン接合体の強度は21.6Kg／mm²
であつた。

（発明の効果） 本発明によれば、セラミツクス同士をろう付け
によつて接合するに際し、活性金属あるいは該活
性金属の水素化物に有機珪素化合物を混合したも
のを介在させることにより、従来の活性金属単独
の場合に比べて、接合強度が大きく向上したセラ
ミツクス接合体を得ることができる。

また本発明はホツトプレス法のように加圧を必
要としないという利点があり、さらにメタライズ
法のように、メタライズ処理を行う必要もないた
め、作業性が良好で、経済的にも有利である。

また本発明で得られるセラミツクス接合体は、
耐熱性も良好で、通常ろう材の融点より300℃程
度低い温度までは耐熱性を有する。例えば、銀ろ
うをろう材として用いた場合、接合体の耐熱温度
は500℃程度である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セラミツクス同士をろう付けによつて接合す
   るに際し、該セラミツクスの両方の被接合面に活
   性金属あるいは該活性金属の水素化物の粉末と有
   機珪素化合物からなるペーストを予め塗布するこ
   とを特徴とするセラミツクスの接合方法。 ２ 該セラミツクスが窒化珪素、炭化珪素または
   サイアロンである特許請求の範囲第１項記載のセ
   ラミツクスの接合方法。 ３ 該活性金属がチタンもしくはジルコニウムで
   ある特許請求の範囲第１項記載のセラミツクスの
   接合方法。