JPS6385064A - セラミック体の接合方法 - Google Patents
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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
本発明はプレート、ディスクなどの如き互いに当接する
セラミック体の平坦面又は他の互いに符合する面を接合
する方法に係る。
セラミック体の平坦面又は他の互いに符合する面を接合
する方法に係る。
発明の概要
本発明によれば、後に詳細に説明する如く、少くとも一
方のセラミック体が親金属と気相酸化剤との酸化反応生
成物を含み、少くとも一部には親金属より誘導された互
いに接続された金属成分を有し、一つ又はそれ以上の充
填材を随意に有する多結晶セラミック材料である二つの
セラミック体の互いに符合する面を接合する方法が得ら
れる。
方のセラミック体が親金属と気相酸化剤との酸化反応生
成物を含み、少くとも一部には親金属より誘導された互
いに接続された金属成分を有し、一つ又はそれ以上の充
填材を随意に有する多結晶セラミック材料である二つの
セラミック体の互いに符合する面を接合する方法が得ら
れる。
かかるセラミック体に於ては、多結晶のセラミック飼料
が三次元的に互いに接続されており、セラミック体の少
なくとも一部に亘り分散された互いに接続された金属は
少なくとも部分的には少くとも一つの接合面に現われ又
は該接合面より近接可能であり、或いは近接可能にされ
る。本発明によれば、セラミック体の接合面をこれに当
接するセラミック体の符合する面に接合することができ
る。
が三次元的に互いに接続されており、セラミック体の少
なくとも一部に亘り分散された互いに接続された金属は
少なくとも部分的には少くとも一つの接合面に現われ又
は該接合面より近接可能であり、或いは近接可能にされ
る。本発明によれば、セラミック体の接合面をこれに当
接するセラミック体の符合する面に接合することができ
る。
本発明の方法に於ては、接合されるべき二つのセラミッ
ク体（例えば上述の如き二つの酸化反応生成物、又は上
述の如き酸化反応生成物である一つの酸化反応生成物と
、溶融親金属の酸化以外の従来の公知の方法により製造
された他の一つのセラミック）が、それらの互いに接合
されるべき面が実質的に当接するよう組立られるが、こ
の場合後に説明する如くそれらの面が但かに離れていて
もよい。互いに組立られたセラミック体は酸化雰囲気中
にて互いに接続された金属の融点よりも高く且酸化反応
生成物の融点よりも低い温度に加熱され、酸化反応が生
じると、その酸化反応生成物は互いに当接する面の間に
於て成長してそれらの面を互いに接合する。
ク体（例えば上述の如き二つの酸化反応生成物、又は上
述の如き酸化反応生成物である一つの酸化反応生成物と
、溶融親金属の酸化以外の従来の公知の方法により製造
された他の一つのセラミック）が、それらの互いに接合
されるべき面が実質的に当接するよう組立られるが、こ
の場合後に説明する如くそれらの面が但かに離れていて
もよい。互いに組立られたセラミック体は酸化雰囲気中
にて互いに接続された金属の融点よりも高く且酸化反応
生成物の融点よりも低い温度に加熱され、酸化反応が生
じると、その酸化反応生成物は互いに当接する面の間に
於て成長してそれらの面を互いに接合する。
一般に、本発明によれば、実質的に互いに符合する面に
沿ってセラミック体を接合する方法であって、以下の工
程を含む方法が得られる。即ち先ず溶融親金属例えばア
ルミニウムと気相酸化剤例えば空気との酸化反応により
形成され、溶融親金属がその酸化反応生成物を経て移送
され酸化反応生成物の表面上に於て酸化されることによ
り成長せしめられたセラミックを含む第一のセラミック
体が用意される。この第一のセラミック体は多結晶の酸
化反応生成物、例えばアルミナと、互いに接続された残
留金属、例えばアルミニウムとを含み、充填材を酸化反
応生成物にて充填することにより形成された複合材料を
随意に含んでいてよい。
沿ってセラミック体を接合する方法であって、以下の工
程を含む方法が得られる。即ち先ず溶融親金属例えばア
ルミニウムと気相酸化剤例えば空気との酸化反応により
形成され、溶融親金属がその酸化反応生成物を経て移送
され酸化反応生成物の表面上に於て酸化されることによ
り成長せしめられたセラミックを含む第一のセラミック
体が用意される。この第一のセラミック体は多結晶の酸
化反応生成物、例えばアルミナと、互いに接続された残
留金属、例えばアルミニウムとを含み、充填材を酸化反
応生成物にて充填することにより形成された複合材料を
随意に含んでいてよい。
第一のセラミック体は、互いに接合されるべき第一及び
第二のセラミック体の一対の面が互いに面するよう、第
二のセラミック体に隣接して組立られる。次いでかくし
て組立られたセラミック体は気相酸化剤の存在下にて残
留金属の融点よりも高い温度に加熱され、これにより残
留金属が接合面へ向けて移送され、該接合面に於て酸化
反応生成物が上述の如く連続的に成長せしめられ、これ
により第一及び第二のセラミック体の間に接合部が形成
される。
第二のセラミック体の一対の面が互いに面するよう、第
二のセラミック体に隣接して組立られる。次いでかくし
て組立られたセラミック体は気相酸化剤の存在下にて残
留金属の融点よりも高い温度に加熱され、これにより残
留金属が接合面へ向けて移送され、該接合面に於て酸化
反応生成物が上述の如く連続的に成長せしめられ、これ
により第一及び第二のセラミック体の間に接合部が形成
される。
本明細書に於て使用されている次の各用語はそれぞれ以
下の如く定義される。
下の如く定義される。
「セラミック」とは、古典的な意味、即ち非金属及び無
機質材のみよりなっているという意味でのセラミック体
に限定されるものとして狭義に解釈されるべきものでは
なく、一種又はそれ以上の金属成分若しくは小孔（互い
に接続されたもの及び孤立したもの）を少量又は実質的
なｆｆ１（最も典型的には約１〜４０ｖｏ１％の範囲内
であるが、更に高い値であってもよい）含んでいるとし
ても、組成又は主たる特性に関し優勢的にセラミック的
である塊を指している。
機質材のみよりなっているという意味でのセラミック体
に限定されるものとして狭義に解釈されるべきものでは
なく、一種又はそれ以上の金属成分若しくは小孔（互い
に接続されたもの及び孤立したもの）を少量又は実質的
なｆｆ１（最も典型的には約１〜４０ｖｏ１％の範囲内
であるが、更に高い値であってもよい）含んでいるとし
ても、組成又は主たる特性に関し優勢的にセラミック的
である塊を指している。
「酸化反応生成物」とは、金属が電子を他の元素、化合
物又はそれらの組合せに与え又はそれらと共存した任意
の酸化された状態での一種又はそれ以上の金属を意味す
る。従ってこの定義に於ける「酸化反応生成物」は、一
種又はそれ以上の金属と本明細書に記載されている如き
ガス状酸化剤との反応生成物を含むものである。
物又はそれらの組合せに与え又はそれらと共存した任意
の酸化された状態での一種又はそれ以上の金属を意味す
る。従ってこの定義に於ける「酸化反応生成物」は、一
種又はそれ以上の金属と本明細書に記載されている如き
ガス状酸化剤との反応生成物を含むものである。
「酸化剤」又は特定のガスを含有する酸化剤を指す「気
相酸化剤」とは、一種又はそれ以上の適当な電子受容体
又は電子分担元素を意味する。
相酸化剤」とは、一種又はそれ以上の適当な電子受容体
又は電子分担元素を意味する。
「親金属」とは、比較的純粋の金属、不純物若しくは合
金成分を含む市販の金属、合金、及び金属間化合物を指
すものである。成る特定の金属が言及される場合には、
その金属は特に断わらない限り上述の定義にて解釈され
なければならない。
金成分を含む市販の金属、合金、及び金属間化合物を指
すものである。成る特定の金属が言及される場合には、
その金属は特に断わらない限り上述の定義にて解釈され
なければならない。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
詳細に説明する。
実施例
第一のセラミック体が１９８６年１月１５日付にて出願
され本願出願人と同一の譲受入に譲渡された米国特許出
願箱８１８．９４３号に記載されている如き方法により
製造される。この方法によれば、アルミニウムの如き親
金属前駆体が空気の如き気相酸化剤の存在下にて親金属
前駆体の融点よりも高く且酸化反応生成物の融点よりも
低い温度に加熱され、これにより溶融親金属の塊が形成
される。溶融親金属は気相酸化剤と反応せしめられるこ
とにより酸化反応生成物を形成し、該酸化反応生成物は
溶融親金属の塊及び気相酸化剤に少くとも部分的に接触
し且これらの間に延在する状態に維持される。この温度
範囲に於ては、溶融親金属は先に形成された酸化反応生
成物を経て気相酸化剤へ向けて移送される。溶融親金属
が気相酸化剤と先に形成された酸化反応生成物との間の
界面に於て気相酸化剤と接触すると、溶融親金属は気相
酸化剤により酸化され、これにより酸化反応生成物が成
長してその厚さを次第に増大する。このプロセスは酸化
されていない親金属を含む互いに接続された金属成分を
有するセラミック体を製造するに十分な時間に亘り継続
される。互いに接続された金属は少くとも部分的に表面
に現われ又は表面より近接可能であり、又は破砕や機械
加工などにより近接可能にされる。かかるセラミック体
は本明細書に於ては「第一のセラミック体」と呼ばれる
。このプロセスは親金属としてのアルミニウムが空気中
にて酸化される場合等に於ては合金化されたドーパント
を使用することにより向上される。この方法は、１９８
６年１月２７日付にて出願され本願出願人と同一の譲受
人に譲渡された米国特許出願第８２２，９９９号に記載
されている如く、前駆体金属の表面に適用された外部ド
ーパントを使用することにより改善された。かくして一
般に第一のセラミック体の形成に際しては親金属との関
連でドーパントが使用されてよい。
され本願出願人と同一の譲受入に譲渡された米国特許出
願箱８１８．９４３号に記載されている如き方法により
製造される。この方法によれば、アルミニウムの如き親
金属前駆体が空気の如き気相酸化剤の存在下にて親金属
前駆体の融点よりも高く且酸化反応生成物の融点よりも
低い温度に加熱され、これにより溶融親金属の塊が形成
される。溶融親金属は気相酸化剤と反応せしめられるこ
とにより酸化反応生成物を形成し、該酸化反応生成物は
溶融親金属の塊及び気相酸化剤に少くとも部分的に接触
し且これらの間に延在する状態に維持される。この温度
範囲に於ては、溶融親金属は先に形成された酸化反応生
成物を経て気相酸化剤へ向けて移送される。溶融親金属
が気相酸化剤と先に形成された酸化反応生成物との間の
界面に於て気相酸化剤と接触すると、溶融親金属は気相
酸化剤により酸化され、これにより酸化反応生成物が成
長してその厚さを次第に増大する。このプロセスは酸化
されていない親金属を含む互いに接続された金属成分を
有するセラミック体を製造するに十分な時間に亘り継続
される。互いに接続された金属は少くとも部分的に表面
に現われ又は表面より近接可能であり、又は破砕や機械
加工などにより近接可能にされる。かかるセラミック体
は本明細書に於ては「第一のセラミック体」と呼ばれる
。このプロセスは親金属としてのアルミニウムが空気中
にて酸化される場合等に於ては合金化されたドーパント
を使用することにより向上される。この方法は、１９８
６年１月２７日付にて出願され本願出願人と同一の譲受
人に譲渡された米国特許出願第８２２，９９９号に記載
されている如く、前駆体金属の表面に適用された外部ド
ーパントを使用することにより改善された。かくして一
般に第一のセラミック体の形成に際しては親金属との関
連でドーパントが使用されてよい。
また１９８６年１月１７日付にて出願され本願出願人と
同一の譲受人に譲渡された米国特許出願第８１９．３９
７号には、親金属より酸化反応生成物を充填材の浸透可
能な塊中へ成長させ、これにより充填材をセラミックマ
トリックスにて充填することにより自己支持セラミック
複合材料を製造する新規な方法が記載されている。かく
して第一のセラミック体は充填材を酸化反応生成物にて
充填することにより形成された複合材料を含んでいてよ
い。成るジオメトリ−や形状を有するセラミック複合体
を製造する一つの方法が、１９８６年３月７日付にて出
願され本願出願人と同一の譲受人に譲渡された米国特許
出願第８３７，４４８号に記載されている。この方法に
よれば、形成される酸化反応生成物は郭定された表面境
界へ向かう方向へ浸透可能なプリフォームを充填する。
同一の譲受人に譲渡された米国特許出願第８１９．３９
７号には、親金属より酸化反応生成物を充填材の浸透可
能な塊中へ成長させ、これにより充填材をセラミックマ
トリックスにて充填することにより自己支持セラミック
複合材料を製造する新規な方法が記載されている。かく
して第一のセラミック体は充填材を酸化反応生成物にて
充填することにより形成された複合材料を含んでいてよ
い。成るジオメトリ−や形状を有するセラミック複合体
を製造する一つの方法が、１９８６年３月７日付にて出
願され本願出願人と同一の譲受人に譲渡された米国特許
出願第８３７，４４８号に記載されている。この方法に
よれば、形成される酸化反応生成物は郭定された表面境
界へ向かう方向へ浸透可能なプリフォームを充填する。
固体又は液体の酸化剤が気相酸化剤との組合せにて使用
されてよく、その場合にはプリフォームは気相酸化剤に
対し透過性ををし、また形成される酸化反応生成物によ
り充填されるものである。この方法により得られるセラ
ミック複合材料はプリフォームのジオメトリ−を有して
いる。
されてよく、その場合にはプリフォームは気相酸化剤に
対し透過性ををし、また形成される酸化反応生成物によ
り充填されるものである。この方法により得られるセラ
ミック複合材料はプリフォームのジオメトリ−を有して
いる。
上述の本願出願人と同一の譲受人に譲渡された全ての米
国特許出願の内容が参照により本明細書に組込まれたも
のとする。
国特許出願の内容が参照により本明細書に組込まれたも
のとする。
本発明の方法に於ては、第一のセラミック体に含まれる
溶融親金属の酸化反応の結果として第一のセラミック体
より誘導される接合層を形成することにより、第一のセ
ラミック体がこれと同種又は異種のセラミックよりなる
他の一つのセラミック体（これ以降「第二のセラミック
体」と呼ぶ）に接合される。各一対の互いに対向する面
に於て、それらの面の少なくとも一つが溶融親金属の酸
化により形成され溶融金属がその酸化反応生成物を経て
移送され酸化反応生成物の表面上にて酸化されることに
より形成された第一のセラミック体の表面であるならば
、二つ又はそれ以上のセラミック体を一工程にて接合す
ることができる。第一のセラミック体の互いに接続され
た金属はセラミック接合層の形成に必要な金属の供給源
である。より詳細には、第一のセラミック体はセラミッ
クの成長プロセス中に於ける溶融親金属の移送の結果と
して存在する表面より近接可能な残留金属を含んでいる
。各セラミック体が上述の如き互いに接続された親金属
を含んでいるという点に於て同種の二つのセラミック体
の間に接合部が形成される場合には、その両方のセラミ
ック体はそれらの共通の界面に於て接合層の成長に関与
する。
溶融親金属の酸化反応の結果として第一のセラミック体
より誘導される接合層を形成することにより、第一のセ
ラミック体がこれと同種又は異種のセラミックよりなる
他の一つのセラミック体（これ以降「第二のセラミック
体」と呼ぶ）に接合される。各一対の互いに対向する面
に於て、それらの面の少なくとも一つが溶融親金属の酸
化により形成され溶融金属がその酸化反応生成物を経て
移送され酸化反応生成物の表面上にて酸化されることに
より形成された第一のセラミック体の表面であるならば
、二つ又はそれ以上のセラミック体を一工程にて接合す
ることができる。第一のセラミック体の互いに接続され
た金属はセラミック接合層の形成に必要な金属の供給源
である。より詳細には、第一のセラミック体はセラミッ
クの成長プロセス中に於ける溶融親金属の移送の結果と
して存在する表面より近接可能な残留金属を含んでいる
。各セラミック体が上述の如き互いに接続された親金属
を含んでいるという点に於て同種の二つのセラミック体
の間に接合部が形成される場合には、その両方のセラミ
ック体はそれらの共通の界面に於て接合層の成長に関与
する。
セラミック体は、各一対の互いに接合されるべき面が密
に接触した状態又は僅かに分離された状態にて互いに面
するよう組立られる。例えば一対の第一及び第二のセラ
ミック体が配列されてよく、また第一のセラミック体が
二つの第二のセラミック体の間に組付けられてもよい。
に接触した状態又は僅かに分離された状態にて互いに面
するよう組立られる。例えば一対の第一及び第二のセラ
ミック体が配列されてよく、また第一のセラミック体が
二つの第二のセラミック体の間に組付けられてもよい。
少なくとも一つ置きの面又は層が互いに接続された金属
を含む酸化反応生成物の塊である場合には、プレートの
如き複数の面の列が使用されてよい。
を含む酸化反応生成物の塊である場合には、プレートの
如き複数の面の列が使用されてよい。
第１図及び第２図はそれぞれ本発明に従って使用される
典型的な組立体を示しており、第一のセラミック体２（
第１図）又は２′ （第２図）がその面が第二のセラミ
ック体４（第１図）又は４Ｌ（第２図）の対応する面に
対向する状態にて配置されている。互いに対向する面の
間に接合層が成長せしめられ、これにより第１図のセラ
ミック体２及び４、第２図のセラミック体２′及び４′
が接合される。
典型的な組立体を示しており、第一のセラミック体２（
第１図）又は２′ （第２図）がその面が第二のセラミ
ック体４（第１図）又は４Ｌ（第２図）の対応する面に
対向する状態にて配置されている。互いに対向する面の
間に接合層が成長せしめられ、これにより第１図のセラ
ミック体２及び４、第２図のセラミック体２′及び４′
が接合される。
溶融金属を酸化させるに必要な気相酸化剤が第一のセラ
ミック体の表面に接触し得るならば、互いに対向する面
は実質的に互いに接触した状態にあってよい。しかし接
合層の酸化反応生成物は、第一のセラミック体の形成時
と同様、溶融金属が酸化反応生成物を経て移送され酸化
反応生成物に隣接した位置に於て酸化されることにより
成長することができるので、酸化反応生成物の成長プロ
セスが予め分離された接合されるべき面に必要な程度に
まで継続し得るに十分な溶融金属が得られ、また充分に
時間に亘りプロセス条件が維持されるならば、互いに対
向する面は初めのうちは分離されていてもよい。かくし
て互いに対向する面が分離される場合には、それらの面
の間に例えば約５〜１０℃の小さい角度を与え、これに
より成長の不規則性（これにより成長するセラミック接
合層が隣接するセラミックと接触することにより酸化剤
が到達することが困難にされる）に起因して形成される
接合層中に空孔が形成される虞れを低減することが好ま
しい。
ミック体の表面に接触し得るならば、互いに対向する面
は実質的に互いに接触した状態にあってよい。しかし接
合層の酸化反応生成物は、第一のセラミック体の形成時
と同様、溶融金属が酸化反応生成物を経て移送され酸化
反応生成物に隣接した位置に於て酸化されることにより
成長することができるので、酸化反応生成物の成長プロ
セスが予め分離された接合されるべき面に必要な程度に
まで継続し得るに十分な溶融金属が得られ、また充分に
時間に亘りプロセス条件が維持されるならば、互いに対
向する面は初めのうちは分離されていてもよい。かくし
て互いに対向する面が分離される場合には、それらの面
の間に例えば約５〜１０℃の小さい角度を与え、これに
より成長の不規則性（これにより成長するセラミック接
合層が隣接するセラミックと接触することにより酸化剤
が到達することが困難にされる）に起因して形成される
接合層中に空孔が形成される虞れを低減することが好ま
しい。
接合を行なうべく、第１図及び第２図に示されている如
き互いに組付けられたセラミック体は、第一のセラミッ
ク体中の残留金属の融点よりも高く且酸化反応生成物の
融点よりも低い温度に酸化雰囲気中にて加熱される。接
合面（セラミック体４又は４′の対応する面に対向する
セラミック体２又は２′の面）より近接可能な溶融金属
は酸化剤と接触して酸化され、これにより十分な厚さの
接合層を形成するよう酸化反応生成物の成長が上述の如
く誘発される。比較的薄い接合層によっても強力な接合
部を形成することができ、従って接合層を過剰に成長さ
せることは不要であり、場合によっては好ましくない。
き互いに組付けられたセラミック体は、第一のセラミッ
ク体中の残留金属の融点よりも高く且酸化反応生成物の
融点よりも低い温度に酸化雰囲気中にて加熱される。接
合面（セラミック体４又は４′の対応する面に対向する
セラミック体２又は２′の面）より近接可能な溶融金属
は酸化剤と接触して酸化され、これにより十分な厚さの
接合層を形成するよう酸化反応生成物の成長が上述の如
く誘発される。比較的薄い接合層によっても強力な接合
部を形成することができ、従って接合層を過剰に成長さ
せることは不要であり、場合によっては好ましくない。
本発明の実施に於ては、例えばアルミニウム、チタニウ
ム、スズ、ジルコニウム、ハフニウム又はケイ素の如き
種々の親金属の何れが使用されてもよいが、好ましい実
施例として特に空気中に於て酸化されるアルミニウムに
ついて本発明を説明する。また酸化反応生成物は選定さ
れる酸化剤に応じて酸化物、窒化物、又は炭化物であっ
てよい。
ム、スズ、ジルコニウム、ハフニウム又はケイ素の如き
種々の親金属の何れが使用されてもよいが、好ましい実
施例として特に空気中に於て酸化されるアルミニウムに
ついて本発明を説明する。また酸化反応生成物は選定さ
れる酸化剤に応じて酸化物、窒化物、又は炭化物であっ
てよい。
第一のセラミック体が他の一つの第一のセラミック体の
接合される場合には、それらの二つのセラミック体は同
一の組成又は異なる組成のものであってよく、両方のセ
ラミック体中の金属が同一の親金属より誘導される場合
にも、互いに接続された金属は純度、等級、又は合金組
成の点で相互に異なっていてよい。
接合される場合には、それらの二つのセラミック体は同
一の組成又は異なる組成のものであってよく、両方のセ
ラミック体中の金属が同一の親金属より誘導される場合
にも、互いに接続された金属は純度、等級、又は合金組
成の点で相互に異なっていてよい。
第一のセラミック体に接合される第二のセラミック体と
して有用な他の種類のセラミックとして、圧縮及び焼結
され、又は従来の方法により他の処理を施された高密度
化されたセラミック粉末、例えば金属酸化物、ホウ化物
、炭化物、窒化物がある。
して有用な他の種類のセラミックとして、圧縮及び焼結
され、又は従来の方法により他の処理を施された高密度
化されたセラミック粉末、例えば金属酸化物、ホウ化物
、炭化物、窒化物がある。
互いに組立られた接合されるべきセラミック体は、残留
金属の融点よりも高く且形成されるべき酸化反応生成物
の融点よりも低い温度に加熱され、所要の厚さの接合層
が成長するに十分な時間に亘り上記範囲内の適当な温度
が維持される。使用可能で好ましい温度範囲は金属、使
用されるドーパント、時間、及び酸化剤によって異なる
。親金属がアルミニウムであり酸化剤が空気である場合
には、反応温度は約８５０〜１４５０°Ｃ１好ましくは
約９００〜１３５０℃である。この系に於ては、特にマ
グネシウム及び第１ＶＢ族元素、即ちケイ素、ゲルマニ
ウム、スズ、及び鉛の一種又はそれ以上がドーパントと
して作用するようアルミニウムと合金化される場合には
、所定の温度に数時間の加熱時間、例えば約１１００℃
にて約５時間が二つのセラミック体の間に厚さ約０．０
２ｍｍ又はそれ以上の強力な接合部を形成するのに十分
である。
金属の融点よりも高く且形成されるべき酸化反応生成物
の融点よりも低い温度に加熱され、所要の厚さの接合層
が成長するに十分な時間に亘り上記範囲内の適当な温度
が維持される。使用可能で好ましい温度範囲は金属、使
用されるドーパント、時間、及び酸化剤によって異なる
。親金属がアルミニウムであり酸化剤が空気である場合
には、反応温度は約８５０〜１４５０°Ｃ１好ましくは
約９００〜１３５０℃である。この系に於ては、特にマ
グネシウム及び第１ＶＢ族元素、即ちケイ素、ゲルマニ
ウム、スズ、及び鉛の一種又はそれ以上がドーパントと
して作用するようアルミニウムと合金化される場合には
、所定の温度に数時間の加熱時間、例えば約１１００℃
にて約５時間が二つのセラミック体の間に厚さ約０．０
２ｍｍ又はそれ以上の強力な接合部を形成するのに十分
である。
組立体が加熱される際の酸化雰囲気は、気相酸化剤、即
ち蒸発された材料又は通常ガス状の材料により与えられ
る。例えば親金属としての溶融アルミニウムが酸化され
て酸化反応生成物としてのアルミナを形成するような場
合には、酸素又は酸素を含有するガス状混合物（空気を
含む）が好ましく、経済的な理由から一般には空気が好
ましい。
ち蒸発された材料又は通常ガス状の材料により与えられ
る。例えば親金属としての溶融アルミニウムが酸化され
て酸化反応生成物としてのアルミナを形成するような場
合には、酸素又は酸素を含有するガス状混合物（空気を
含む）が好ましく、経済的な理由から一般には空気が好
ましい。
気相酸化剤の流量は組立られたセラミック体の間に於て
金属と酸化剤とが良好に接触することを確保するに十分
でなければならない。
金属と酸化剤とが良好に接触することを確保するに十分
でなければならない。
接合層の形成時に消費される溶融金属は少なくとも第一
のセラミック体のチャンネル内にて搬送され、金属チャ
ン２ネルはセラミックの表面に通じている。第一のセラ
ミック体の製造に於ては、セラミックの成長プロセスが
反応用の親金属を与える溶融金属のプールが使い果たさ
れる前又は使い果される時点に於て停止されると、互い
に接続された金属がセラミック構造体中に残存する。逆
にセラミック成長プロセスがこの時点を越えて継続され
ると、セラミック体内の互いに接続された金属はセラミ
ックの表面へ吸引されて酸化剤との界面に於て追加の多
結晶のセラミックを形成し、これにより元の金属チャン
ネルの位置に互いに接続された小孔が形成される。従っ
て本発明の方法に於て使用される第一のセラミック体は
、プロセス時間及び温度を適宜に制御することによりそ
の金属成分が実質的に消費されてしまうことなく形成さ
れたセラミック体である。
のセラミック体のチャンネル内にて搬送され、金属チャ
ン２ネルはセラミックの表面に通じている。第一のセラ
ミック体の製造に於ては、セラミックの成長プロセスが
反応用の親金属を与える溶融金属のプールが使い果たさ
れる前又は使い果される時点に於て停止されると、互い
に接続された金属がセラミック構造体中に残存する。逆
にセラミック成長プロセスがこの時点を越えて継続され
ると、セラミック体内の互いに接続された金属はセラミ
ックの表面へ吸引されて酸化剤との界面に於て追加の多
結晶のセラミックを形成し、これにより元の金属チャン
ネルの位置に互いに接続された小孔が形成される。従っ
て本発明の方法に於て使用される第一のセラミック体は
、プロセス時間及び温度を適宜に制御することによりそ
の金属成分が実質的に消費されてしまうことなく形成さ
れたセラミック体である。
第一のセラミック体は互いに接続された金属のチャンネ
ルを含んでいるので、溶融金属の酸化及び酸化反応生成
物の成長は接合面に於てのみならず、セラミック体の全
ての自由な（露呈された）面に於ても生じ、また第２図
との関連で後に説明する如く、第一のセラミック体の互
いに接続された金属を補充するために使用される追加の
親金属の露呈された面に於ても生じるものと考えられる
。
ルを含んでいるので、溶融金属の酸化及び酸化反応生成
物の成長は接合面に於てのみならず、セラミック体の全
ての自由な（露呈された）面に於ても生じ、また第２図
との関連で後に説明する如く、第一のセラミック体の互
いに接続された金属を補充するために使用される追加の
親金属の露呈された面に於ても生じるものと考えられる
。
他の面に障壁手段を適用することにより、酸化反応生成
物の成長を接合されるべき面に制限することができる。
物の成長を接合されるべき面に制限することができる。
１９８６年５月８日付にて出願され本願出願人と同一の
譲受人に譲渡された米国特許出願節８６１，０２４号に
記載されている如く、適当な障壁手段は確定された境界
又は領域内に於ける酸化反応生成物の成長を阻止する。
譲受人に譲渡された米国特許出願節８６１，０２４号に
記載されている如く、適当な障壁手段は確定された境界
又は領域内に於ける酸化反応生成物の成長を阻止する。
適当な障壁手段は、本発明のプロセス条件下に於ても成
る程度の一体性を維持し、蒸発せず、気相酸化剤に対し
浸透性を有し、しかも酸化反応生成物がそれ以上成長す
ることを局部的に阻止し停止し干渉し又は阻害すること
のできる任意の材料、化合物、元素、組成物などであっ
てよい。親金属がアルミニウムであり、酸化剤として空
気が使用される場合に好適な障壁手段として、硫化カル
シウム（ＰＩａｓｔｅｒ ｏｆ Ｐａｒｉｓ） 、ケイ
酸カルシウム、ポートランドセメント、リン酸トリカル
シウム及びそれらの混合物があり、これらは典型的には
図示の如くセラミック体及び親金属の表面にスラリー又
はペーストとして適用される。またこれらの障壁手段は
酸化反応生成物とアルミナが空気中に於て溶融アルミニ
ウムより成長することを制限し又は阻止することにも適
している。
る程度の一体性を維持し、蒸発せず、気相酸化剤に対し
浸透性を有し、しかも酸化反応生成物がそれ以上成長す
ることを局部的に阻止し停止し干渉し又は阻害すること
のできる任意の材料、化合物、元素、組成物などであっ
てよい。親金属がアルミニウムであり、酸化剤として空
気が使用される場合に好適な障壁手段として、硫化カル
シウム（ＰＩａｓｔｅｒ ｏｆ Ｐａｒｉｓ） 、ケイ
酸カルシウム、ポートランドセメント、リン酸トリカル
シウム及びそれらの混合物があり、これらは典型的には
図示の如くセラミック体及び親金属の表面にスラリー又
はペーストとして適用される。またこれらの障壁手段は
酸化反応生成物とアルミナが空気中に於て溶融アルミニ
ウムより成長することを制限し又は阻止することにも適
している。
第１図は、残留金属の酸化及び第一のセラミック体２よ
りの酸化反応生成物の成長がセラミック体２の接合面、
即ち第一のセラミック体４の対応する面に対向し又は当
接する面に制限されるよう、第一のセラミック体２の全
ての自由面、即ち露呈された面に適用された障壁手段６
を明瞭化の目的で一部破断して示している。
りの酸化反応生成物の成長がセラミック体２の接合面、
即ち第一のセラミック体４の対応する面に対向し又は当
接する面に制限されるよう、第一のセラミック体２の全
ての自由面、即ち露呈された面に適用された障壁手段６
を明瞭化の目的で一部破断して示している。
接合層を形成するに必要な溶融金属が第一のセラミック
体より供給される本発明の方法に於ては、第一のセラミ
ック体はそれが互いに接続された金属を使い果たし、従
って多孔質又は少くとも部分的に多孔質となるプロセス
条件にて形成されたものであってよい。第一のセラミッ
ク体の露呈された面を親金属（元の第一のセラミック体
を製造する際に使用された親金属と同一であってもよく
異なっていてもよい）の追加の塊と接触させることによ
り、第一のセラミック体に親金属が補充されてもよい。
体より供給される本発明の方法に於ては、第一のセラミ
ック体はそれが互いに接続された金属を使い果たし、従
って多孔質又は少くとも部分的に多孔質となるプロセス
条件にて形成されたものであってよい。第一のセラミッ
ク体の露呈された面を親金属（元の第一のセラミック体
を製造する際に使用された親金属と同一であってもよく
異なっていてもよい）の追加の塊と接触させることによ
り、第一のセラミック体に親金属が補充されてもよい。
この方法が第２図に示されており、親金属の塊８が第一
のセラミック体２′の自由な面に隣接して、即ち第二の
セラミック体４′の面に対向し又は当接する接合面以外
の面に隣接して配置されている。第一のセラミック体２
′の接合面及び親金属の塊８と接触した面を除く全ての
面は障壁手段６′により覆われており、障壁手段６′は
親金属の塊８の全ての露呈された面に適用されている。
のセラミック体２′の自由な面に隣接して、即ち第二の
セラミック体４′の面に対向し又は当接する接合面以外
の面に隣接して配置されている。第一のセラミック体２
′の接合面及び親金属の塊８と接触した面を除く全ての
面は障壁手段６′により覆われており、障壁手段６′は
親金属の塊８の全ての露呈された面に適用されている。
接合プロセスは上述の如〈実施され、溶融親金属はそれ
が反応して酸化反応生成物を形成する際に酸化反応生成
物を経て結合面へ移送され、接合面に於て接合層として
酸化反応生成物が形成され、第一のセラミック体が互い
に接続された金属を含んでいる場合であっても、金属が
表面へ吸引されて接合層が形成される際に、セラミック
体中に小孔が発生することを防止すべく追加の親金属が
供給されてよい。
が反応して酸化反応生成物を形成する際に酸化反応生成
物を経て結合面へ移送され、接合面に於て接合層として
酸化反応生成物が形成され、第一のセラミック体が互い
に接続された金属を含んでいる場合であっても、金属が
表面へ吸引されて接合層が形成される際に、セラミック
体中に小孔が発生することを防止すべく追加の親金属が
供給されてよい。
例
本発明の詳細な説明すべく、厚さ４．８１１１ｍの二つ
のセラミックプレートが４．８Ｘ７．９ｍｍの面に於て
端部と端部とを当接する態様にて接合された。二つのプ
レートは、Ｓｔ ０２の薄い層にて外的にドープされア
ルミナセラミックを形成すべく１１７５℃に１２０時間
曝された溶融アルミニウムの親金属（公称で２．４％の
Ｍｇを含有するアルミニウム合金５０５２）の酸化によ
り形成されたアルミナセラミックの一つの片より形成さ
れた。これらのセラミック体は表面まで延在する分散状
態のチャンネル中に互いに接続されたアルミニウムを含
んでいた。
のセラミックプレートが４．８Ｘ７．９ｍｍの面に於て
端部と端部とを当接する態様にて接合された。二つのプ
レートは、Ｓｔ ０２の薄い層にて外的にドープされア
ルミナセラミックを形成すべく１１７５℃に１２０時間
曝された溶融アルミニウムの親金属（公称で２．４％の
Ｍｇを含有するアルミニウム合金５０５２）の酸化によ
り形成されたアルミナセラミックの一つの片より形成さ
れた。これらのセラミック体は表面まで延在する分散状
態のチャンネル中に互いに接続されたアルミニウムを含
んでいた。
セラミックプレートは端部と端部とを互いに当接した状
態にて配置され、高純度のアルミナの受皿内に立てた状
態にて配置され、その状態にて流動する空気中に於て１
１７５℃に５時間加熱された。冷却された後に於けるセ
ラミックプレート組立体の総重量は２．４％増″大して
いることが認められた。二つの第一のセラミック体は新
たに成長したアルミナセラミックの厚さ０．０１８ｍｍ
０層により端部と端部とを互いに当接した状態で強固に
接合されていた。更にアルミナの床に接触していた面を
含む他の露呈面にも厚さ０．０５ｍｍのアルミナセラミ
ックの層が成長しており、この層も二つのセラミックプ
レートに強固に接合されていた。新たに成長した層は元
のセラミックプレートの組織よりも細かい微細組織を有
しており、アルミニウムが細かく分散されていた。アル
ミナの受皿をハンマーにより打撃して接合されたプレー
トを受皿より引離することによりプレートを回収する試
みを行なったが、全ての接合領域は一体的な状態に留ま
り、二つのセラミックプレートの間及びプレートから高
純度のアルミナ受皿までが高度に接合していることが認
められた。
態にて配置され、高純度のアルミナの受皿内に立てた状
態にて配置され、その状態にて流動する空気中に於て１
１７５℃に５時間加熱された。冷却された後に於けるセ
ラミックプレート組立体の総重量は２．４％増″大して
いることが認められた。二つの第一のセラミック体は新
たに成長したアルミナセラミックの厚さ０．０１８ｍｍ
０層により端部と端部とを互いに当接した状態で強固に
接合されていた。更にアルミナの床に接触していた面を
含む他の露呈面にも厚さ０．０５ｍｍのアルミナセラミ
ックの層が成長しており、この層も二つのセラミックプ
レートに強固に接合されていた。新たに成長した層は元
のセラミックプレートの組織よりも細かい微細組織を有
しており、アルミニウムが細かく分散されていた。アル
ミナの受皿をハンマーにより打撃して接合されたプレー
トを受皿より引離することによりプレートを回収する試
みを行なったが、全ての接合領域は一体的な状態に留ま
り、二つのセラミックプレートの間及びプレートから高
純度のアルミナ受皿までが高度に接合していることが認
められた。
以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明ら第１図は不９ご明の一つの実
施例に於ける刀−及び第二のセラミック体と障壁手段と
の組立体を一部破断して示す解図である。
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明ら第１図は不９ご明の一つの実
施例に於ける刀−及び第二のセラミック体と障壁手段と
の組立体を一部破断して示す解図である。
第２図は本発明の他の一つの実施例に於ける第一及び第
二のセラミック体と親金属の塊と障壁手段との組立体を
一部破断して示す解図である。
二のセラミック体と親金属の塊と障壁手段との組立体を
一部破断して示す解図である。
２．２１・・・第一のセラミック体、４．４′・・・第
二のセラミック体、６．６′・・・障壁手段、８・・・
親金属の塊 特許出願人 ランキサイド・テクノロジー・カンパ
ニーΦエル争ビー
二のセラミック体、６．６′・・・障壁手段、８・・・
親金属の塊 特許出願人 ランキサイド・テクノロジー・カンパ
ニーΦエル争ビー
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 実質的に互いに符合する面に沿ってセラミック体を接合
する方法にして、 （ａ）溶融親金属と気相酸化剤との酸化反応により形成
され溶融親金属がその酸化反応生成物を経て移送され該
酸化反応生成物の表面上に於て酸化されることにより成
長されたセラミックを含み、多結晶の酸化反応生成物及
び互いに接続された残留金属を含む第一のセラミック体
を用意する過程と、 （ｂ）互いに接合されるべき第一及び第二のセラミック
体の一対の面が互いに対向するよう、前記第一のセラミ
ック体を前記第二のセラミック体に隣接して組立る過程
と、 （ｃ）前記互いに組立られたセラミック体を気相酸化剤
の存在下にて前記残留金属の融点よりも高い温度に加熱
し、これにより前記残留金属を接合面へ向けて移送し、
前記接合面に於て酸化反応生成物が前記過程（ａ）と同
様に成長し続け、これにより前記二つのセラミック体の
間に接合部を形成する過程と、 を含む方法。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US90793086A | 1986-09-16 | 1986-09-16 | |
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