JPS62113775A - Ｓｉｃ部材の接合方法 - Google Patents
Ｓｉｃ部材の接合方法Info
- Publication number
- JPS62113775A JPS62113775A JP25552685A JP25552685A JPS62113775A JP S62113775 A JPS62113775 A JP S62113775A JP 25552685 A JP25552685 A JP 25552685A JP 25552685 A JP25552685 A JP 25552685A JP S62113775 A JPS62113775 A JP S62113775A
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- ceramics
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明はセラミックス部材の接合方法に係り、特に高温
雰囲気においても優れた接合強度を維持することができ
るセラミックス部材の接合方法に関する。
雰囲気においても優れた接合強度を維持することができ
るセラミックス部材の接合方法に関する。
［従来の技術］
近年、高温構造材料としてセラミックスが注目され、ガ
スタービン等の高温部品への適用等、多くの産業分野で
その実用化が検討されている。
スタービン等の高温部品への適用等、多くの産業分野で
その実用化が検討されている。
セラミックスは、高温で優れた強度を有する反面、硬度
が高く、脆いという欠点がある。従って、機械加工によ
って成形することは難しく、焼結過程で寸法形状を調整
する必要がある。しかしながら現在の製造技術では、高
強度で複雑な形状あるいは大型、中型の構造物を一体で
成形、焼結させることは困難である。また、セラミック
スの持つ脆さを補う目的から他の材料、例えば合金など
との複合化が必要になることがある。
が高く、脆いという欠点がある。従って、機械加工によ
って成形することは難しく、焼結過程で寸法形状を調整
する必要がある。しかしながら現在の製造技術では、高
強度で複雑な形状あるいは大型、中型の構造物を一体で
成形、焼結させることは困難である。また、セラミック
スの持つ脆さを補う目的から他の材料、例えば合金など
との複合化が必要になることがある。
このため、セラミックス同士あるいはセラミックスと金
属１合金とを接合して一体物の構造部材とする研究が注
目を集めている。
属１合金とを接合して一体物の構造部材とする研究が注
目を集めている。
［発明が解決しようとする問題点］
従来、セラミックス同士あるいはセラミックスと金属、
合金とを接合する主な方法として、焼ばめ等の嵌め合せ
法、接着剤を用いる方法、ろう打法などが行われている
が、焼ばめ等の嵌め合せ法は結合部の形状に制約がある
と共に、応力集中によりセラミックスが破損し易いとい
う問題がある。
合金とを接合する主な方法として、焼ばめ等の嵌め合せ
法、接着剤を用いる方法、ろう打法などが行われている
が、焼ばめ等の嵌め合せ法は結合部の形状に制約がある
と共に、応力集中によりセラミックスが破損し易いとい
う問題がある。
また、接着剤のうち無機系のものによる方法は総じて強
度が低く、また有機系接着剤では耐用温度が高々２００
℃程度と極めて低い。
度が低く、また有機系接着剤では耐用温度が高々２００
℃程度と極めて低い。
ろう付法は、ろう材とセラミックスとの結合を良くすれ
ば（例えば、互いになじみの良い材質のものを選定する
、あるいはセラミックスの接合予定面の粗度を高める等
）、かなりの程度にまで接合強度を高めることができる
。
ば（例えば、互いになじみの良い材質のものを選定する
、あるいはセラミックスの接合予定面の粗度を高める等
）、かなりの程度にまで接合強度を高めることができる
。
しかしながら、このろう付法においても、使用限界温度
がろう付温度（９００℃〜１２００℃）以下となり、高
温部材への適用には不向きである。
がろう付温度（９００℃〜１２００℃）以下となり、高
温部材への適用には不向きである。
［問題点を解決するための手段］
本発明は上記従来の問題点を解決し、高温度雰囲気にお
いても接合部破壊の生じるおそれのない、優れた接合方
法を提供するものであって、被接合部材間にＴｉ箔を介
在させて加熱圧着するものである。
いても接合部破壊の生じるおそれのない、優れた接合方
法を提供するものであって、被接合部材間にＴｉ箔を介
在させて加熱圧着するものである。
以下本発明の詳細な説明する。
本発明のセラミックス部材の接合方法は、第１図の如く
、セラミックス部材ｌと相手方部材２との間にＴｉ箔３
を介在させて加熱圧着する。ここで言及したＴｉ泊３と
はいわゆる通常の不純物を含む、圧延又は急冷等により
作成したＴｉ箔や蒸着したＴｉ等のことである。
、セラミックス部材ｌと相手方部材２との間にＴｉ箔３
を介在させて加熱圧着する。ここで言及したＴｉ泊３と
はいわゆる通常の不純物を含む、圧延又は急冷等により
作成したＴｉ箔や蒸着したＴｉ等のことである。
本発明において、接合されるセラミックス部材ｌの種類
は何ら限定されるものではなく、Ｚ ｒ Ｏ２系、Ａ
ｌ ２０３系、ＳｉＯ２系など各種の酸化物セラミック
ス、Ｓｉ：ｌＮ４．ＢＮ等の窒化物セラミックス、Ｓｉ
Ｃ等の炭化物セラミックス、その他サイアロン、はう化
物、珪化物などのセラミックスも接合可能である。これ
らは焼結体であっても良く、また単結晶であっても良い
。
は何ら限定されるものではなく、Ｚ ｒ Ｏ２系、Ａ
ｌ ２０３系、ＳｉＯ２系など各種の酸化物セラミック
ス、Ｓｉ：ｌＮ４．ＢＮ等の窒化物セラミックス、Ｓｉ
Ｃ等の炭化物セラミックス、その他サイアロン、はう化
物、珪化物などのセラミックスも接合可能である。これ
らは焼結体であっても良く、また単結晶であっても良い
。
セラミックス部材ｌと接合させる相手方部材２としては
、セラミックス、金属、合金等が挙げられるが１本発明
の方法は、セラミックス部材同士の接合、特にＳｉＣ部
材同士の接合に有利である。
、セラミックス、金属、合金等が挙げられるが１本発明
の方法は、セラミックス部材同士の接合、特にＳｉＣ部
材同士の接合に有利である。
これらの部材間に介在させるＴｉ箔の厚さは接合する部
材の大きさ、種類形状、性状等に応じて適宜選定される
が、通常は５〜１００ｇｍ程度のものが用いられる。即
ち、５Ｂｍ以下では反応層として効果が期待できず、１
００ｇｍ以上では未反応Ｔｉが残留し高温強度が低下す
る６本発明においては、特に２０７１ｍ〜５０４ｍ程度
の厚さのＴｉ箔を介在させるのが好ましい。
材の大きさ、種類形状、性状等に応じて適宜選定される
が、通常は５〜１００ｇｍ程度のものが用いられる。即
ち、５Ｂｍ以下では反応層として効果が期待できず、１
００ｇｍ以上では未反応Ｔｉが残留し高温強度が低下す
る６本発明においては、特に２０７１ｍ〜５０４ｍ程度
の厚さのＴｉ箔を介在させるのが好ましい。
本発明においては、Ｔｆ箔３を介在させてセラミックス
部材ｌ及び相手方部材２を重ね合せ、これを加熱圧着す
る。加熱温度は接合部材間に介在させる箔３の融点以下
としていわゆる固相接合を行うが、接合条件は、通常１
０−’Ｔｏｒｒ以下、特に１０−’Ｔｏｒｒ以下の真空
下、１０００〜１６００℃、特に１５００℃前後の加熱
温度、１〜５０ Ｍ Ｐ ａ、特に２０ＭＰａ前後の加
圧力で。
部材ｌ及び相手方部材２を重ね合せ、これを加熱圧着す
る。加熱温度は接合部材間に介在させる箔３の融点以下
としていわゆる固相接合を行うが、接合条件は、通常１
０−’Ｔｏｒｒ以下、特に１０−’Ｔｏｒｒ以下の真空
下、１０００〜１６００℃、特に１５００℃前後の加熱
温度、１〜５０ Ｍ Ｐ ａ、特に２０ＭＰａ前後の加
圧力で。
０．３〜３時間、特に１時間程度保持するのが好ましい
。
。
このような本発明の接合方法は、ホットプレス装置を用
いることにより極めて容易に実施することができる。
いることにより極めて容易に実施することができる。
［作用］
Ｔｉは接合性に重要な影！を及ぼす部材同士の濡れ性の
向上に極めて優れた効果を有する。セラミックス部材の
接合にあたり、被接合部材間にＴｉ箔を介在させること
により、接合界面及び介在させたＴｉ箔の内部にまでＴ
ｔとセラミックスとの反応層が形成され、極めて高い接
合強度で接合される。しかして、接合部は高温雰囲気に
おいても極めて高い曲げ強度を示し、著しく高温強度に
優れたものとなる。
向上に極めて優れた効果を有する。セラミックス部材の
接合にあたり、被接合部材間にＴｉ箔を介在させること
により、接合界面及び介在させたＴｉ箔の内部にまでＴ
ｔとセラミックスとの反応層が形成され、極めて高い接
合強度で接合される。しかして、接合部は高温雰囲気に
おいても極めて高い曲げ強度を示し、著しく高温強度に
優れたものとなる。
［実施例］
以下実施例について説明する。
実施例１
下記特性の２枚の炭化珪素ＳｉＣ板（常圧焼結晶）（直
径３０ｍｍ、厚さ５ｍｍ）ｃ７）間に、厚さ４０ｇｍの
Ｔｉ箔（融点的１６６０℃）を介在させて、ホットプレ
ス装置を用いて固相接合を行った。
径３０ｍｍ、厚さ５ｍｍ）ｃ７）間に、厚さ４０ｇｍの
Ｔｉ箔（融点的１６６０℃）を介在させて、ホットプレ
ス装置を用いて固相接合を行った。
即ち、ホットプレス装置のステンレス製の圧力容器内に
黒鉛で作ったプレス型を組込み、上部から油圧による荷
毛を加え、さらに周囲から＋（，１鉛発熱体による加熱
を行った。接合条件は１０−’Ｔｏｒｒの真空中、温度
１５００℃、加圧力２ｋ ｇ ／ ｍ ｍ’ （２０Ｍ
Ｐ ａ ） 、保持時間６０分とした。
黒鉛で作ったプレス型を組込み、上部から油圧による荷
毛を加え、さらに周囲から＋（，１鉛発熱体による加熱
を行った。接合条件は１０−’Ｔｏｒｒの真空中、温度
１５００℃、加圧力２ｋ ｇ ／ ｍ ｍ’ （２０Ｍ
Ｐ ａ ） 、保持時間６０分とした。
４−５ｉＣの
嵩 比 重 ３．１ヤング率（
Ｎ／ｍ’） ３Ｘ１０” ポアソン比 ０．１６ 線膨張係数（１／”０） ４．２ＸＩＯ−’４点曲げ
強さくＭＰａ）４４０ 得られた接合体から接合界面がほぼ中央に位置するよう
に幅４ｍｍ、高さ３ｍｍ、長さ４０ｍｍの試験片を採り
、雰囲気温度を変えて４点曲げ試験（ＪＩＳ Ｒ１６
０１）を行った。
Ｎ／ｍ’） ３Ｘ１０” ポアソン比 ０．１６ 線膨張係数（１／”０） ４．２ＸＩＯ−’４点曲げ
強さくＭＰａ）４４０ 得られた接合体から接合界面がほぼ中央に位置するよう
に幅４ｍｍ、高さ３ｍｍ、長さ４０ｍｍの試験片を採り
、雰囲気温度を変えて４点曲げ試験（ＪＩＳ Ｒ１６
０１）を行った。
結果を第２図に示す。
第２図より本発明の方法により接合された接合体は、雰
囲気温度が上昇しても接合強度が低下することはなく、
室温から１０００℃程度の高温雰囲気まで、４点曲げ強
さｙ６＝１７〜２６ｋｇ／ｍｒｎ’ （１７０〜２６０
ＭＰａ）と極めて高い値であることが認められる。比較
のため、同図中にＣｕ−Ｔｉ箔を用いたろう付による接
合体の４点曲げ試験結果を示している。これを見ても本
発明の接合方法が優れていることが認められる。
囲気温度が上昇しても接合強度が低下することはなく、
室温から１０００℃程度の高温雰囲気まで、４点曲げ強
さｙ６＝１７〜２６ｋｇ／ｍｒｎ’ （１７０〜２６０
ＭＰａ）と極めて高い値であることが認められる。比較
のため、同図中にＣｕ−Ｔｉ箔を用いたろう付による接
合体の４点曲げ試験結果を示している。これを見ても本
発明の接合方法が優れていることが認められる。
［効果］
以上詳述した通り、本発明のセラミックス部材の接合方
法は、被接合部材間にＴ 、を箔を介在させて加熱圧着
するものであり、極めて簡単な方法で高い接合強度を得
ることが可能である。
法は、被接合部材間にＴ 、を箔を介在させて加熱圧着
するものであり、極めて簡単な方法で高い接合強度を得
ることが可能である。
しかして、接合部は１０００℃程度の高温雰囲気におい
ても優れた接合強度を示し、また複雑な形状の部材であ
っても確実に接合することが可能である。
ても優れた接合強度を示し、また複雑な形状の部材であ
っても確実に接合することが可能である。
従って、本発明によれば、高温強度に優れた様々な形状
の構造物を製造することができ、高温部品へのセラミッ
クスの適用を可能とすることができる。
の構造物を製造することができ、高温部品へのセラミッ
クスの適用を可能とすることができる。
第１図は本発明のセラミックス部材の接合方法を説明す
る断面図、第２図は実施例１で得られた４点曲げ試験の
結果を示すグラフである。 １・・・セラミックス部材、 ２・・・相手方部材、 ３・・・Ｔｉ箔。 代理人 弁理士 重 野 剛 第１図 第２図 基ｍ温度（０Ｃ）
る断面図、第２図は実施例１で得られた４点曲げ試験の
結果を示すグラフである。 １・・・セラミックス部材、 ２・・・相手方部材、 ３・・・Ｔｉ箔。 代理人 弁理士 重 野 剛 第１図 第２図 基ｍ温度（０Ｃ）
Claims (1)
- （１）セラミックス部材を相手方部材に接合する方法に
おいて、両部材間に厚さ５μｍ〜１００μｍのＴｉ箔を
介在させて加熱温度１０００℃〜１６００℃、加圧力１
〜５０ＭＰａにおいて加熱圧着することを特徴とするセ
ラミックス部材の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25552685A JPS62113775A (ja) | 1985-11-14 | 1985-11-14 | Ｓｉｃ部材の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25552685A JPS62113775A (ja) | 1985-11-14 | 1985-11-14 | Ｓｉｃ部材の接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62113775A true JPS62113775A (ja) | 1987-05-25 |
| JPH0341427B2 JPH0341427B2 (ja) | 1991-06-24 |
Family
ID=17279961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25552685A Granted JPS62113775A (ja) | 1985-11-14 | 1985-11-14 | Ｓｉｃ部材の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62113775A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010229025A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | General Electric Co <Ge> | ケイ素含有セラミック物品の接合方法及び製品 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6077177A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-05-01 | 株式会社東芝 | セラミツクス接合体 |
-
1985
- 1985-11-14 JP JP25552685A patent/JPS62113775A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6077177A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-05-01 | 株式会社東芝 | セラミツクス接合体 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010229025A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | General Electric Co <Ge> | ケイ素含有セラミック物品の接合方法及び製品 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0341427B2 (ja) | 1991-06-24 |
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