JPS5832082A - 接合方法 - Google Patents
接合方法Info
- Publication number
- JPS5832082A JPS5832082A JP13005581A JP13005581A JPS5832082A JP S5832082 A JPS5832082 A JP S5832082A JP 13005581 A JP13005581 A JP 13005581A JP 13005581 A JP13005581 A JP 13005581A JP S5832082 A JPS5832082 A JP S5832082A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon nitride
- contact
- nitride ceramics
- bonding
- bonded
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Ceramic Products (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、窒化けい素質セラミックス同士を接合するの
に適した接合方法に関する。
に適した接合方法に関する。
近年、資源が収富で優れたｊ■ｊ熱性や耐食性などをも
つセラミックスに対する関心が非常に高捷つてきており
、原子力用材料、宇宙航空用材料、燃焼ｆｆ１ｄ （ガ
ノリンエンジン、ガスタービンエンジン等）用防料、工
具用材料、化学耐性用材料等々の幅広い用途・分野にわ
たって開発が続けられている。そして、部品（製品）の
全体を同一のセラミックスで構成することも当然あるが
、複雑形状部品などでは全体全同一のセラミックスで一
体のものとして構成するのが困難なこともあり、この場
合にはセラミックス部品同士の接合を行なうことも必要
になってくる。
つセラミックスに対する関心が非常に高捷つてきており
、原子力用材料、宇宙航空用材料、燃焼ｆｆ１ｄ （ガ
ノリンエンジン、ガスタービンエンジン等）用防料、工
具用材料、化学耐性用材料等々の幅広い用途・分野にわ
たって開発が続けられている。そして、部品（製品）の
全体を同一のセラミックスで構成することも当然あるが
、複雑形状部品などでは全体全同一のセラミックスで一
体のものとして構成するのが困難なこともあり、この場
合にはセラミックス部品同士の接合を行なうことも必要
になってくる。
一方、セラミックスには酸化物系と非酸化物系があり、
それぞれに−長−ｒ４ ｋ有しているが、最近は窒化物
や炭化物などの非酸化物系セラミックスがより大きな関
心全集めでいる。
それぞれに−長−ｒ４ ｋ有しているが、最近は窒化物
や炭化物などの非酸化物系セラミックスがより大きな関
心全集めでいる。
そこで、例えば窒化けい素質セラミックス同士を接合さ
せるに際して当該接合部分を高パワー密度熱源からの熱
により加熱した場合には、窒素成分の蒸発が生ずるため
に両者を溶融接合することはできない。それゆえ、接合
部分にＳｉ粉末を介在させて窒化雰囲気中で加熱するこ
とによる接合部分の反応焼結を利用して接合する方法や
、接合部分に窒化けい素質セラミックス粉末と焼結助剤
とを介在させてホットプレスする方法などが考えられて
いる。しかしながら、第１の方法では反応焼結した接合
部分と母材部の絹緘にどうしても不連続が生じ、その接
合強度が不十分であるし、第２の方法では接合強度とし
てはかなり高いものが得られるものの、複・♀イＬ形状
部品の場合に接合部でのホットプレスが困難であるとい
う問題を有している。また、このほかにもボルト等の機
械的な手段や、接着剤等の化学的な手段によって窒化け
い素質セラミックス同士を接合することも考えられるが
、接合部の加工が煩雑になったり、接合部で亀裂を生じ
たり、接合強度が十分でなかったりするなどの問題を有
していた。
せるに際して当該接合部分を高パワー密度熱源からの熱
により加熱した場合には、窒素成分の蒸発が生ずるため
に両者を溶融接合することはできない。それゆえ、接合
部分にＳｉ粉末を介在させて窒化雰囲気中で加熱するこ
とによる接合部分の反応焼結を利用して接合する方法や
、接合部分に窒化けい素質セラミックス粉末と焼結助剤
とを介在させてホットプレスする方法などが考えられて
いる。しかしながら、第１の方法では反応焼結した接合
部分と母材部の絹緘にどうしても不連続が生じ、その接
合強度が不十分であるし、第２の方法では接合強度とし
てはかなり高いものが得られるものの、複・♀イＬ形状
部品の場合に接合部でのホットプレスが困難であるとい
う問題を有している。また、このほかにもボルト等の機
械的な手段や、接着剤等の化学的な手段によって窒化け
い素質セラミックス同士を接合することも考えられるが
、接合部の加工が煩雑になったり、接合部で亀裂を生じ
たり、接合強度が十分でなかったりするなどの問題を有
していた。
本発明は、上述した従来の問題点に着目してなされたも
ので、反応焼結を利用した接合方法の一つで、接合部か
ら母材部にかけての組織に極めて良好な連続性があるた
め高い接合強度がイμられるもので、接合のための機械
的な加工を施したり接の接合に対しても容易に適用する
ことができる窒化けい素質セラミックス同士の接合方法
全提供することを目的としている。
ので、反応焼結を利用した接合方法の一つで、接合部か
ら母材部にかけての組織に極めて良好な連続性があるた
め高い接合強度がイμられるもので、接合のための機械
的な加工を施したり接の接合に対しても容易に適用する
ことができる窒化けい素質セラミックス同士の接合方法
全提供することを目的としている。
本発明は、窒化けい素質セラミックス同士を接合させる
に際し、接合すべき窒化けい累ノーセラミックスを各々
の接合面で相互に接触させ、当該接触部に高パワー密度
熱源からの熱を加えて上記接触部を変質させた後、Ｎ２
ガスあるいはＮ１（３ガス等の窒化雰囲気中で加熱する
ことにより上記接触部で接合させるようにしたことを特
徴とし、同一の目的を達成する別の方法として、接合す
べき窒化けい素質セラミックスの接合部に各々高パワー
密度熱源からの熱を加えて当該接合部を変質させた後、
上記窒化けい素質セラミックスの接合面を相互に接触さ
せ、Ｎ２ガスあるいはＮＴ（３ガス等の窒化雰囲気中で
加熱することにより上記接触部で接合させるようにした
ことを特徴としている。
に際し、接合すべき窒化けい累ノーセラミックスを各々
の接合面で相互に接触させ、当該接触部に高パワー密度
熱源からの熱を加えて上記接触部を変質させた後、Ｎ２
ガスあるいはＮ１（３ガス等の窒化雰囲気中で加熱する
ことにより上記接触部で接合させるようにしたことを特
徴とし、同一の目的を達成する別の方法として、接合す
べき窒化けい素質セラミックスの接合部に各々高パワー
密度熱源からの熱を加えて当該接合部を変質させた後、
上記窒化けい素質セラミックスの接合面を相互に接触さ
せ、Ｎ２ガスあるいはＮＴ（３ガス等の窒化雰囲気中で
加熱することにより上記接触部で接合させるようにした
ことを特徴としている。
窒化けい素質セラミックスとしては、Ｓｉ粉末を窒化雰
囲気中で加熱し、窒化反応と焼結を同時に行なわせる反
応焼結法によるものや、窒化けいＩ粉末に焼結助剤を加
えた成形体を常圧下、窒素雰囲気加圧下、−軸加圧下等
の条件下で焼結させる方法（雰囲気焼結法、ホットプレ
ス法等）によるものなどがある。すなわち、焼結助剤を
用いないＳｉ３Ｎ４のほか、焼結助剤によって、５ｔ３
Ｎ、 −ＭｇＯ系、５ｉ３Ｎ４− Ａｔ２０３系、５１
３Ｎ４−Ｙ２Ｏ２系その他のＳ ｉ ３Ｎ、−酸化物系
のものなどが適用される。
囲気中で加熱し、窒化反応と焼結を同時に行なわせる反
応焼結法によるものや、窒化けいＩ粉末に焼結助剤を加
えた成形体を常圧下、窒素雰囲気加圧下、−軸加圧下等
の条件下で焼結させる方法（雰囲気焼結法、ホットプレ
ス法等）によるものなどがある。すなわち、焼結助剤を
用いないＳｉ３Ｎ４のほか、焼結助剤によって、５ｔ３
Ｎ、 −ＭｇＯ系、５ｉ３Ｎ４− Ａｔ２０３系、５１
３Ｎ４−Ｙ２Ｏ２系その他のＳ ｉ ３Ｎ、−酸化物系
のものなどが適用される。
上記窒化けい素質セラミックスの接合すべき面に熱を加
えると常圧下では約１８５０℃以上でＮ２成分が蒸発し
て当該接合すべき而が遊ｌ１ｉＩ＃Ｓ１全多く含む組成
に変質する。この場合、変質部分の厚みを制御しやすい
ように収束された高パワー密度熱源を用いるのが適して
おり、例えば、パワー密度が１０ ’ Ｗ ／ ｒｒｎ
２程度以北のアーク、プラズマジェット、電子ビーム、
レーザビームなどが適している。
えると常圧下では約１８５０℃以上でＮ２成分が蒸発し
て当該接合すべき而が遊ｌ１ｉＩ＃Ｓ１全多く含む組成
に変質する。この場合、変質部分の厚みを制御しやすい
ように収束された高パワー密度熱源を用いるのが適して
おり、例えば、パワー密度が１０ ’ Ｗ ／ ｒｒｎ
２程度以北のアーク、プラズマジェット、電子ビーム、
レーザビームなどが適している。
そこで、接合すべき窒化けい素質セラミックスをそれら
の接合部で相互に汲触させ、当該接触部に上記した高パ
ワー密度熱源からの熱を加えて上記接触部を変質させた
状態にして、あるいは、接合すべき窒化けい素質セラミ
ックスの接合面に各々高パワー密度熱源からの熱を加え
て当該接合面全変質させた後、上記窒化けい素質セラミ
ックスの接合面を相互に接触させた状態にして、それぞ
れ前記窒化けい素質セラミックスの接触部を窒化雰囲気
中で例えば１２００〜１５００℃の温度で加熱すること
によリーヒ記接触部の変質部分での反応焼結を生じさせ
ることによって接合する。この場合、窒化雰囲気形成ガ
スとしては、Ｎ２ガスあるいはＮＨ３ガスを使用するこ
とができる。また、加熱温度を１２００〜１５００℃の
範囲とするのがより望ましいのは、１２００℃よりも低
いと窒化反応が不十分であり、けい素の融点（ｊ４２０
℃）以下で窒化を十分進行路せたのち１５００℃程度ま
で加熱すること（（より残留している生前の遊離３ｉ
ｆ完全に窒化させることができるからである。
の接合部で相互に汲触させ、当該接触部に上記した高パ
ワー密度熱源からの熱を加えて上記接触部を変質させた
状態にして、あるいは、接合すべき窒化けい素質セラミ
ックスの接合面に各々高パワー密度熱源からの熱を加え
て当該接合面全変質させた後、上記窒化けい素質セラミ
ックスの接合面を相互に接触させた状態にして、それぞ
れ前記窒化けい素質セラミックスの接触部を窒化雰囲気
中で例えば１２００〜１５００℃の温度で加熱すること
によリーヒ記接触部の変質部分での反応焼結を生じさせ
ることによって接合する。この場合、窒化雰囲気形成ガ
スとしては、Ｎ２ガスあるいはＮＨ３ガスを使用するこ
とができる。また、加熱温度を１２００〜１５００℃の
範囲とするのがより望ましいのは、１２００℃よりも低
いと窒化反応が不十分であり、けい素の融点（ｊ４２０
℃）以下で窒化を十分進行路せたのち１５００℃程度ま
で加熱すること（（より残留している生前の遊離３ｉ
ｆ完全に窒化させることができるからである。
なお、窒化雰囲気中で加熱することにより変質部分を反
応焼結させて当該接触部分で接合を生じさせるに際し、
適宜加圧することもよい。
応焼結させて当該接触部分で接合を生じさせるに際し、
適宜加圧することもよい。
実施例 １
第１図（ａ）に示すように、幅１０ｍｍ、長さ３０ｍｍ
。
。
厚さ５団のＳ ｉ ３Ｎ４反応焼結体１．２’！ｔ＝突
き合わせ、この突き合わせ接触部乙にレーザビーム発生
源４からレーザビーム４ａを照射して当該接触部６のＮ
２成分を蒸発させて変質させ、両反応焼結体１゜２を第
１図（ｂ）に示すように仮接合した。ここで使用したレ
ーザビーム発生源４はＣＯ２１／−ザであって、出力２
１ｃｗ、アシストガス； Ｉ（ｅ 、シールドガス：
Ｈｅ 、移動速Ｋ １００ ｃｍ ／ ｍｉｎ ％ ７
オーカス位置；接合材表面の各条件で行なった。
き合わせ、この突き合わせ接触部乙にレーザビーム発生
源４からレーザビーム４ａを照射して当該接触部６のＮ
２成分を蒸発させて変質させ、両反応焼結体１゜２を第
１図（ｂ）に示すように仮接合した。ここで使用したレ
ーザビーム発生源４はＣＯ２１／−ザであって、出力２
１ｃｗ、アシストガス； Ｉ（ｅ 、シールドガス：
Ｈｅ 、移動速Ｋ １００ ｃｍ ／ ｍｉｎ ％ ７
オーカス位置；接合材表面の各条件で行なった。
次に、上記仮接合した状態で窒化処理を行なうに際して
は、Ｎ２ガス気流中で、１２８０℃×１０時間の加熱お
よび１３５０℃×２５時間の加熱という二段加熱を行な
って変質部分の反応焼結により第１図（ｅ）に示すよう
に接合した。
は、Ｎ２ガス気流中で、１２８０℃×１０時間の加熱お
よび１３５０℃×２５時間の加熱という二段加熱を行な
って変質部分の反応焼結により第１図（ｅ）に示すよう
に接合した。
接合後に当該接合部分を含む４点曲げ試験（上部荷重点
間距離１０り、下部支持点間距離３０咽）を行なったと
ころ、曲げ強度は２３〜２５ Ｋ９ｆ ／Ｐａｎ２であ
った。また、母材の４点曲げ強耽け２５〜２７ Ｋｐ
ｆ ／ ｗ２であった。したがって、本実施例において
は母材強ＩＷに匹敵する継手強度が得られることが確か
められた。
間距離１０り、下部支持点間距離３０咽）を行なったと
ころ、曲げ強度は２３〜２５ Ｋ９ｆ ／Ｐａｎ２であ
った。また、母材の４点曲げ強耽け２５〜２７ Ｋｐ
ｆ ／ ｗ２であった。したがって、本実施例において
は母材強ＩＷに匹敵する継手強度が得られることが確か
められた。
実施例 ２
Ｉｐ畠１０咽、長さ５０祁、厚さ５笥のｓ ＋ ３Ｎ４
反応焼結体５（第２図（ａ）参照）を用意し、この略中
央部分でプラズマ発生源６からプラズマジェット６ａｆ
照射して切断した。ここで使用したプラズマ発生源６は
出力４０ ｋｗであり、切断速度１５０ｃｍ／ｍｉｎで
行なった。このとき、切断面のＮ２成分が蒸発した変質
部分が形成された。次いで、切断された反応焼結体５ａ
、５ｂを第２図（ｂ）に示すよう１ｃその切断面同士を
接触させたのち、実施例１の場合と同様にＮ２ガス気流
中で変質部分での加窒焼結を行なって両反応焼結体５ａ
、５ｂ″ｆ：第２１図（ｅ）に示す如く接合した。その
後、実施例１と同様に接合部分全台む４点曲げ試験を行
なったところ、曲げ強度は２３〜２５ Ｋｔｉ ｆ ７
ｗｎ２であって良好な結果を得た。
反応焼結体５（第２図（ａ）参照）を用意し、この略中
央部分でプラズマ発生源６からプラズマジェット６ａｆ
照射して切断した。ここで使用したプラズマ発生源６は
出力４０ ｋｗであり、切断速度１５０ｃｍ／ｍｉｎで
行なった。このとき、切断面のＮ２成分が蒸発した変質
部分が形成された。次いで、切断された反応焼結体５ａ
、５ｂを第２図（ｂ）に示すよう１ｃその切断面同士を
接触させたのち、実施例１の場合と同様にＮ２ガス気流
中で変質部分での加窒焼結を行なって両反応焼結体５ａ
、５ｂ″ｆ：第２１図（ｅ）に示す如く接合した。その
後、実施例１と同様に接合部分全台む４点曲げ試験を行
なったところ、曲げ強度は２３〜２５ Ｋｔｉ ｆ ７
ｗｎ２であって良好な結果を得た。
なお、実施例２においては、試１倹のために１個のＳｉ
３Ｎ４反応焼結体５をプラズマジェットにより切断して
可変接合させているが、当初から２個の５ｔ３Ｎ、反応
焼結体を用意し、それぞれの接合面にプラズマジェット
全照射して変質させ、その後変質面を接触させた状態で
反応焼結処理を行なった場合にも両者の接合を良好に行
なうことができた。
３Ｎ４反応焼結体５をプラズマジェットにより切断して
可変接合させているが、当初から２個の５ｔ３Ｎ、反応
焼結体を用意し、それぞれの接合面にプラズマジェット
全照射して変質させ、その後変質面を接触させた状態で
反応焼結処理を行なった場合にも両者の接合を良好に行
なうことができた。
実施例 ３
焼結助剤としてＡｔ２０３およびＹ２Ｏ３全用い、ホッ
トプレス法により焼結した幅１０ｍ、長さ３０郊、厚さ
５晒のｓ ｉ ３Ｎ、焼結体全二個用意し、これらを突
き合わせてその接触部に実施例１と同じ条件でレーザビ
ームを照射して￥質させ、仮接合した状峠で、Ｎ２ガス
気流中で１２８０℃×１０時間および１３５０℃×２５
時間の加熱という二段加熱を行なって変質部分の反応焼
結により啜合した。接合後に４点曲げ試験を行なったと
ころ、実施例１とほぼ同様の曲げ強度を得ることができ
た。
トプレス法により焼結した幅１０ｍ、長さ３０郊、厚さ
５晒のｓ ｉ ３Ｎ、焼結体全二個用意し、これらを突
き合わせてその接触部に実施例１と同じ条件でレーザビ
ームを照射して￥質させ、仮接合した状峠で、Ｎ２ガス
気流中で１２８０℃×１０時間および１３５０℃×２５
時間の加熱という二段加熱を行なって変質部分の反応焼
結により啜合した。接合後に４点曲げ試験を行なったと
ころ、実施例１とほぼ同様の曲げ強度を得ることができ
た。
μト説明してきたように、本発明によれば、窒化けい素
質セラミックス同士を接合さするに際し、その接合面に
旨パワー密度熱源からの熱を加えて変質させた状態で当
ｄ？接合面が相互に接触するようにし、この接触部を窒
化雰囲気中で加熱するようにしたから、前記接触部の変
質部分での反応焼結によって前記窒化けい素質セラミッ
クス同士の接合を極めて良好に行なうことができ、従来
のように接合のための機械的な加工を施したり、接着剤
を使用したりする必要がなく、複雑形状部品の接合も良
好に行なうことができるなどの非常にすぐれた効果を有
する。
質セラミックス同士を接合さするに際し、その接合面に
旨パワー密度熱源からの熱を加えて変質させた状態で当
ｄ？接合面が相互に接触するようにし、この接触部を窒
化雰囲気中で加熱するようにしたから、前記接触部の変
質部分での反応焼結によって前記窒化けい素質セラミッ
クス同士の接合を極めて良好に行なうことができ、従来
のように接合のための機械的な加工を施したり、接着剤
を使用したりする必要がなく、複雑形状部品の接合も良
好に行なうことができるなどの非常にすぐれた効果を有
する。
第１図（ａ）〜（ｃ）は本発明の基施例１における接合
工程を順次示す説明図、第２図（ａ）〜（ｃ）は本発明
の実施例２における接合工程全順次示す説明［狗である
。 特許出願人 大同特殊鋼株式会社 代理人弁理士 小 塩 豊ｑ’＝、パ′
−パ（弓 −１ 第１Ｌ］： （ａ） （ｂ） （Ｃ） 第２図 （ａ） （ｂ） （Ｃ）
工程を順次示す説明図、第２図（ａ）〜（ｃ）は本発明
の実施例２における接合工程全順次示す説明［狗である
。 特許出願人 大同特殊鋼株式会社 代理人弁理士 小 塩 豊ｑ’＝、パ′
−パ（弓 −１ 第１Ｌ］： （ａ） （ｂ） （Ｃ） 第２図 （ａ） （ｂ） （Ｃ）
Claims (2)
- （１）接合すべき窒化けい素質セラミックスを相互に接
触させ、当該接触部に萬パワー留度熱源からの熱を加え
て上記接触部を変質させた後、窒化雰囲気中で加熱する
ことにより上占己接触部で接合させることを特徴とする
接合方法。 - （２）接合すへ＠窒化けい素質セラミックスの接合面に
各々高パワー田邸熱源からの熱を加えて当該接合面を′
＆質させた後、上記窒化けい素質セラミックスの接合面
を相互に接触させ、窒化雰囲気中で加熱することにより
上記接触部で接合させることを特徴とする接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13005581A JPS5832082A (ja) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | 接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13005581A JPS5832082A (ja) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | 接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5832082A true JPS5832082A (ja) | 1983-02-24 |
Family
ID=15024959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13005581A Pending JPS5832082A (ja) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | 接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5832082A (ja) |
-
1981
- 1981-08-21 JP JP13005581A patent/JPS5832082A/ja active Pending
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