JPS5895667A - 炭化珪素セラミック体の接合装置 - Google Patents
炭化珪素セラミック体の接合装置Info
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- JPS5895667A JPS5895667A JP19208681A JP19208681A JPS5895667A JP S5895667 A JPS5895667 A JP S5895667A JP 19208681 A JP19208681 A JP 19208681A JP 19208681 A JP19208681 A JP 19208681A JP S5895667 A JPS5895667 A JP S5895667A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発ｌ８１ＩＦｉ炭化珪素セラミック体の接合方法およ
びそのｊｉ［に関するものである。
びそのｊｉ［に関するものである。
炭化珪素は自動車用ｊスタービンエンジンの燃焼筒、ス
クロール又はタービン冒−ター郁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４１５００℃の高温に
至るまで強旋が低下しないという長所を有している。か
＼る材料を柳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シ小形のものが
製造し中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。
クロール又はタービン冒−ター郁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４１５００℃の高温に
至るまで強旋が低下しないという長所を有している。か
＼る材料を柳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シ小形のものが
製造し中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さツクス体を接合するには従来の
技術では上記のセラｉｙり体相互の間に炭化珪素と炭素
の均一混合粉末の属を挟み、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、溶融し九珪素を層内に浸入せしめ
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。
技術では上記のセラｉｙり体相互の間に炭化珪素と炭素
の均一混合粉末の属を挟み、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、溶融し九珪素を層内に浸入せしめ
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。
しかるＫ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表って、操作し難いと同時に熱
経済的にも不利益であ５丸。
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表って、操作し難いと同時に熱
経済的にも不利益であ５丸。
本発明は上記の問題を解決し、接合部にのみ溶融珪素を
流下させることにより複雑な構成物の接合ができ、支持
治具を簡略化し得る接合方法と、自由に移動できる溶融
珪素容器によって複雑な形状の接合層に％溶融珪素を供
給できるようにした接合装置を提供することを目的とす
る本のである。
流下させることにより複雑な構成物の接合ができ、支持
治具を簡略化し得る接合方法と、自由に移動できる溶融
珪素容器によって複雑な形状の接合層に％溶融珪素を供
給できるようにした接合装置を提供することを目的とす
る本のである。
本発明の炭化珪素セラミックスの接合方法は炭化珪素と
炭素との均−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ック体間に
はソ均一な厚さに挟み、該炭化珪素セラ電ツク体とは隔
離された容器中の溶融珪素を上記の均−混合粉末部に流
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
めるととＫよって接合を完了することを特徴とする◇ 又本発明の装置は加熱用発熱体と加圧又は、真空緋気用
配管を備え左右に移動できる相遇と、皺相遇の下部のα
０５ないしα２■の口径を有するノズルの下で被接合材
を水平に支持し、水平方向の移動と回転が可能な支持具
とからな夛、且つ被接合材を真空下で加熱するための発
熱体と、真空排気管とを備えたことを特徴とする。
炭素との均−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ック体間に
はソ均一な厚さに挟み、該炭化珪素セラ電ツク体とは隔
離された容器中の溶融珪素を上記の均−混合粉末部に流
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
めるととＫよって接合を完了することを特徴とする◇ 又本発明の装置は加熱用発熱体と加圧又は、真空緋気用
配管を備え左右に移動できる相遇と、皺相遇の下部のα
０５ないしα２■の口径を有するノズルの下で被接合材
を水平に支持し、水平方向の移動と回転が可能な支持具
とからな夛、且つ被接合材を真空下で加熱するための発
熱体と、真空排気管とを備えたことを特徴とする。
本発明の方法により生成される接合材層は炭化珪素の焼
結体よりなシ、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１ｍＨｆ以下の減圧下で実施することが好
ましい。金属珪素の融点は１４１０℃で、融点では直ち
に炭素と反応して発熱し、反応の最も盛な部分では約１
６００℃に達する。
結体よりなシ、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１ｍＨｆ以下の減圧下で実施することが好
ましい。金属珪素の融点は１４１０℃で、融点では直ち
に炭素と反応して発熱し、反応の最も盛な部分では約１
６００℃に達する。
前記混合粉末よ塾々る接合材層の厚さはα０５ないしＣ
ＬＳ諺が好ましい。
ＬＳ諺が好ましい。
αＳＷｔ以上の厚さでは接合強度が低下し、１０５以下
にするのは操業上困難である。
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ックス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０本発明装置の一例を図面に従って説明すると
、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の上方に坩シ！１５が電気炉６内に設
けられておシ、電気炉６の被接合材２儒と相遇５内の溶
融珪素７とは接しないようになってお〉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
ゴン抑圧管１０から導入されるアルゴンガスによ〉加圧
されるようＫなっている０ ６ｂは電気炉カバーで相遇５と電気炉６とを隔離してい
る。
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０本発明装置の一例を図面に従って説明すると
、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の上方に坩シ！１５が電気炉６内に設
けられておシ、電気炉６の被接合材２儒と相遇５内の溶
融珪素７とは接しないようになってお〉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
ゴン抑圧管１０から導入されるアルゴンガスによ〉加圧
されるようＫなっている０ ６ｂは電気炉カバーで相遇５と電気炉６とを隔離してい
る。
相遇５は例えば等方質高密度黒鉛製坩媒で下部には同質
か又は炭化珪素焼結体でつくられ九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５１など
の加熱手段が設けられている０ノズル４は接合材４３の
厚さくα０５〜１５ｍｍ）Ｋ応じてそれとはｙ等しいが
や＼小さい（ＬＯ５ないしくＬ２ｍの口径を有する。又
、相通５は高周波誘導加熱コイル５ａＫよシ、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
作動によって左右に移動できる。
か又は炭化珪素焼結体でつくられ九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５１など
の加熱手段が設けられている０ノズル４は接合材４３の
厚さくα０５〜１５ｍｍ）Ｋ応じてそれとはｙ等しいが
や＼小さい（ＬＯ５ないしくＬ２ｍの口径を有する。又
、相通５は高周波誘導加熱コイル５ａＫよシ、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
作動によっ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郷の耐蝕耐熱性部材
で構成され、電気炉６の左右両壁部で金属材料によυ軸
支された形で設けられてお〉、電気炉６外の構成体回転
用同期モーター：：ｔ ２により、被接合材２０円周方
向に回転されるとともに１軸方向く左右に移動できるよ
うになつている。なお図中、６１は黒鉛発熱体等の被接
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０リングやゴム又はバッキン
グで真空封じがしである。
で構成され、電気炉６の左右両壁部で金属材料によυ軸
支された形で設けられてお〉、電気炉６外の構成体回転
用同期モーター：：ｔ ２により、被接合材２０円周方
向に回転されるとともに１軸方向く左右に移動できるよ
うになつている。なお図中、６１は黒鉛発熱体等の被接
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０リングやゴム又はバッキン
グで真空封じがしである。
以下、実施例により本発明を更に詳しく説明する。
実施例
炭化珪素粉末（不二見研摩材工業製、ＧＣ＃２０００、
＄４０００および＠ｓ ｏ ｏ ｏを７：２：１の比で
混合した本の）とカーボンブラック（三菱化成工業蛛）
製ダイアブラック■）とを重量比でｔ８対１に均一混合
した粉末ｒ：１９５ｆをフル７リールアルコールとフラ
ン樹脂の混合１１１に分散し接合材とし九〇 被接合材２の反応焼結炭化珪素管（外径８８鳩内径５２
Ｗ１長さ１５０ｍ）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１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α１５■で嵩比重がおよそｔ５
７ｆ／ｃｄになるようにした。次に真空排気管９により
電気炉６内を１■Ｈ１以下の真空とし黒鉛発熱体６ａに
より被接合材２を１４５０℃に加熱した０ 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によシ排気した後高周波銹導−加熱コイル５ａ
によシ加熱溶融した珪素１ｔが入っておシ、内径α１５
■のノズル４から接合材層３に流下せしめるとと４に、
被接合材２．２の両端から５ないし３００４／−の圧力
を加える。構成体支持具１は坩１＠ｓ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るコンピー−ター制御で接
合材層３に沿りて溶融珪素７を流下する。溶融珪素７は
自重又は排気管を兼ねえアルゴン抑圧管１０から導入さ
れるアルゴンガスで加圧することｋよシノズル４から流
下させる。流下量はノズルの径にようてきまシ、この場
合社１１５ｍｍ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。
＄４０００および＠ｓ ｏ ｏ ｏを７：２：１の比で
混合した本の）とカーボンブラック（三菱化成工業蛛）
製ダイアブラック■）とを重量比でｔ８対１に均一混合
した粉末ｒ：１９５ｆをフル７リールアルコールとフラ
ン樹脂の混合１１１に分散し接合材とし九〇 被接合材２の反応焼結炭化珪素管（外径８８鳩内径５２
Ｗ１長さ１５０ｍ）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１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α１５■で嵩比重がおよそｔ５
７ｆ／ｃｄになるようにした。次に真空排気管９により
電気炉６内を１■Ｈ１以下の真空とし黒鉛発熱体６ａに
より被接合材２を１４５０℃に加熱した０ 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によシ排気した後高周波銹導−加熱コイル５ａ
によシ加熱溶融した珪素１ｔが入っておシ、内径α１５
■のノズル４から接合材層３に流下せしめるとと４に、
被接合材２．２の両端から５ないし３００４／−の圧力
を加える。構成体支持具１は坩１＠ｓ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るコンピー−ター制御で接
合材層３に沿りて溶融珪素７を流下する。溶融珪素７は
自重又は排気管を兼ねえアルゴン抑圧管１０から導入さ
れるアルゴンガスで加圧することｋよシノズル４から流
下させる。流下量はノズルの径にようてきまシ、この場
合社１１５ｍｍ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Ｋ １ ｗＨｆ以下に保
持し、溶融珪素を全量流下して接合を完了する 実施例２ 実施例１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℃
）を行った後、外部から圧縮空気を吹きつけて冷却した
。このような操作を１サイクルとして１０００回繰返し
たが何ら欠陥を生じなかった。
持し、溶融珪素を全量流下して接合を完了する 実施例２ 実施例１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℃
）を行った後、外部から圧縮空気を吹きつけて冷却した
。このような操作を１サイクルとして１０００回繰返し
たが何ら欠陥を生じなかった。
従来の接合方法で社被接合材と接合材を配置する治具と
が隔てられてなかりた為、接合体が未反応珪素によりて
治具に固着し、接合体を攻出すには治具を切断破壊しな
ければならなかったが、本発明の方法および装置によシ
、接合部の形状が禎雑なもので４、壕械的に接合部分に
溶融珪素を流下でき、強固な接合体を得ることができる
ようになつた。
が隔てられてなかりた為、接合体が未反応珪素によりて
治具に固着し、接合体を攻出すには治具を切断破壊しな
ければならなかったが、本発明の方法および装置によシ
、接合部の形状が禎雑なもので４、壕械的に接合部分に
溶融珪素を流下でき、強固な接合体を得ることができる
ようになつた。
第１図は本発明による接合状況を示す説明図、第２図は
本発明の製造装置の模式断面図を表わすＯ 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＞ｌ
ｓ ａ ・＝高周波誘導加熱コイル６・・・電気炉
６１−・・黒鉛抵抗発熱体６ｂ・・・電気炉カバン
７・・・溶融珪素８・・・珪過移動装置 ！・・・移動
用同期モーター１０・・・アルゴン抑圧管（真空排気管
）１１・−・珪素投入口 １２・・・構成体回転用同期モーター １５・・・真空排気管 矛１ 図 ３
本発明の製造装置の模式断面図を表わすＯ 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＞ｌ
ｓ ａ ・＝高周波誘導加熱コイル６・・・電気炉
６１−・・黒鉛抵抗発熱体６ｂ・・・電気炉カバン
７・・・溶融珪素８・・・珪過移動装置 ！・・・移動
用同期モーター１０・・・アルゴン抑圧管（真空排気管
）１１・−・珪素投入口 １２・・・構成体回転用同期モーター １５・・・真空排気管 矛１ 図 ３
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１３ｍ化珪素と縦索との均−混食物粉末を、接金後に
生成する炭化珪素接合層内の遊離珪素の含有量がＳｔい
しｉｓ体積−となるような豐駄て接合すべき炭化珪素セ
ランツク体間には！均一な厚さで挾与、該炭化珪素セラ
之ツク体とは隔離された容器中ＯＳｍ珪素を上記の均−
温会看末部に流下させて炭化珪素を形成せしむることに
よって接合することを特徴とする炭化珪素−４！ツンツ
ク体の接合方法。 （２）炭化珪素セラ之ツク体が真空中、１４２０ないし
１・００℃に加熱され丸状１ｉＫおかれ溶融珪素の流下
がＳ融珪素の自重あるいは不活性気体の圧力による特許
請求の範１ｉ１）Ｊ記載の方法。 ―） 加熱用発熱体と加圧又は真空排気用配管を備え左
右移動できる坩堝と、該坩堝の下部の亀Ｏｓ ないし１
２−０ｇ径を有するノズルの下で被接合材を水平に支持
し、水平方向の移動と一転が可能な支持具とからなシ、
且つ被接合材を真空下で加熱するための発熱体と真空排
気管とを備えＳｔとを特徴とする縦化珪素セラ建ツク体
の接金装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19208681A JPS5895667A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 炭化珪素セラミック体の接合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19208681A JPS5895667A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 炭化珪素セラミック体の接合装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5895667A true JPS5895667A (ja) | 1983-06-07 |
| JPH0362669B2 JPH0362669B2 (ja) | 1991-09-26 |
Family
ID=16285409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19208681A Granted JPS5895667A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 炭化珪素セラミック体の接合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5895667A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59213680A (ja) * | 1983-04-12 | 1984-12-03 | テンマット リミテッド | 炭化けい素物体の接合方法 |
| US4987103A (en) * | 1986-04-09 | 1991-01-22 | Nippon Pillar Packing Co., Ltd. | Slider composed of a high-density silicon carbide sintered compact |
| JP2013203586A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | セラミックス接合体の製造装置 |
| WO2014179203A1 (en) * | 2013-04-30 | 2014-11-06 | Corning Incorporated | A sealing method for silicon carbide parts used at high temperatures |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54157946U (ja) * | 1978-04-26 | 1979-11-02 | ||
| JPS553384A (en) * | 1978-06-09 | 1980-01-11 | Norton Co | Method of adhering siliconndenatured silicon carbide element |
-
1981
- 1981-11-30 JP JP19208681A patent/JPS5895667A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54157946U (ja) * | 1978-04-26 | 1979-11-02 | ||
| JPS553384A (en) * | 1978-06-09 | 1980-01-11 | Norton Co | Method of adhering siliconndenatured silicon carbide element |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59213680A (ja) * | 1983-04-12 | 1984-12-03 | テンマット リミテッド | 炭化けい素物体の接合方法 |
| US4987103A (en) * | 1986-04-09 | 1991-01-22 | Nippon Pillar Packing Co., Ltd. | Slider composed of a high-density silicon carbide sintered compact |
| JP2013203586A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | セラミックス接合体の製造装置 |
| WO2014179203A1 (en) * | 2013-04-30 | 2014-11-06 | Corning Incorporated | A sealing method for silicon carbide parts used at high temperatures |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0362669B2 (ja) | 1991-09-26 |
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