JPH0238377A - セラミックス部品の接合方法 - Google Patents
セラミックス部品の接合方法Info
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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〕
この発明は、きれいに研磨したセラミックスの整合面の
間に反応性の導電材料を装着し、接合領域を接合温度に
加熱するセラミクス部品の接合方法に関する。
間に反応性の導電材料を装着し、接合領域を接合温度に
加熱するセラミクス部品の接合方法に関する。
セラミックス材料は、その温度安定性と強度のため興味
が持たれているが、一般にこの材料の硬度が大きいため
造形方法は制限された状態でのみ使用されている。この
ため及び大きな材料を製造する困難さのため、セラミッ
クス部品を結合する方法は特に重要である。
が持たれているが、一般にこの材料の硬度が大きいため
造形方法は制限された状態でのみ使用されている。この
ため及び大きな材料を製造する困難さのため、セラミッ
クス部品を結合する方法は特に重要である。
接合面が、特に反応性の材料（例えば、シリコンカーバ
イドの一部を接続するためのカーバイド及び／又はシリ
サイド形成物）の多かれ少なかれ厚い被膜を中間接続し
て、高圧下でしかも高温の場合ある期間にわたって一種
のホットプレス法で互いに結合させる接合方法は公知で
ある。
イドの一部を接続するためのカーバイド及び／又はシリ
サイド形成物）の多かれ少なかれ厚い被膜を中間接続し
て、高圧下でしかも高温の場合ある期間にわたって一種
のホットプレス法で互いに結合させる接合方法は公知で
ある。
この場合に使用される圧力と温度は、高価な装置を要求
している。これ等の装置は通常不活性ガスの下で運転さ
れている。
している。これ等の装置は通常不活性ガスの下で運転さ
れている。
それ故、この発明の課題は、非常に簡単に、しかも経済
的に接合を実行できる方法を提供することにある。
的に接合を実行できる方法を提供することにある。
この目的に対して開発されたこの発明による巻頭に述べ
た種類の方法は、導電性材料に非常に短時間突入電流を
印加して任意の雰囲気で加熱を行い、セラミックスを介
したエネルギ授受と周囲の雰囲気との反応を大幅に低減
することによって特徴付けられる。
た種類の方法は、導電性材料に非常に短時間突入電流を
印加して任意の雰囲気で加熱を行い、セラミックスを介
したエネルギ授受と周囲の雰囲気との反応を大幅に低減
することによって特徴付けられる。
驚くことには、薄い導電性層、特に薄膜又は導電性材料
の薄膜導線にした層が抵抗として接続してあり、短時間
に大電流（線材の爆破条件下の様な）が印加され、薄膜
材料、例えば金属の完全な蒸発と隣接するセラミックス
表面と反応する時、セラミックスの一部を非常に簡単に
結合できる。
の薄膜導線にした層が抵抗として接続してあり、短時間
に大電流（線材の爆破条件下の様な）が印加され、薄膜
材料、例えば金属の完全な蒸発と隣接するセラミックス
表面と反応する時、セラミックスの一部を非常に簡単に
結合できる。
この場合、電力の投入を非常に短時間に行うので、セラ
ミックス自体による電力の著しい授受が行われず、高温
で周囲の雰囲気と広範な反応を行わない。接合方法によ
ってそれ自体実用上最早理解できない層を出来る限り薄
く選択され、１〜５０μｍ、特に５〜２５μｍの厚さで
あると効果的である。
ミックス自体による電力の著しい授受が行われず、高温
で周囲の雰囲気と広範な反応を行わない。接合方法によ
ってそれ自体実用上最早理解できない層を出来る限り薄
く選択され、１〜５０μｍ、特に５〜２５μｍの厚さで
あると効果的である。
この発明によれば、導電性層（特に、金属線材又は金属
箔、および繊維、フリース又は箔のグラファイトも）が
抵抗として接続され、コンデンサータンクによって数ｋ
Ｖの電圧を印加する。電流の導入は、突き出ている箔の
一部（又は線材の端末）を挟持する特に対応する挟持部
を介して行われる。
箔、および繊維、フリース又は箔のグラファイトも）が
抵抗として接続され、コンデンサータンクによって数ｋ
Ｖの電圧を印加する。電流の導入は、突き出ている箔の
一部（又は線材の端末）を挟持する特に対応する挟持部
を介して行われる。
この状況下で、多量のｋＪ電力が層材料に導入できる。
材料の量が非常に少ないので、非常に急激な加熱が行わ
れる。この加熱によって、材料が溶融し、蒸発して隣接
するセラミックスに浸透しこのセラミラスと反応する。
れる。この加熱によって、材料が溶融し、蒸発して隣接
するセラミックスに浸透しこのセラミラスと反応する。
全体の過程は僅かマイクロ秒の間に行われる。導電性材
料のｇ当たり少なくとも数ｋＪが、時間〈１００μｓ、
特に１〜３０μｓ内に導入されると有利である。
料のｇ当たり少なくとも数ｋＪが、時間〈１００μｓ、
特に１〜３０μｓ内に導入されると有利である。
接合する装置は、主として継ぎ目領域を加圧して（約メ
ガパスカルの範囲で）挟持される。この継ぎ目領域内に
、突入電流が短時間であるため、大きな力が生じる。こ
の力は、場合によって衝撃波として隣接しているセラミ
ックス材料中に伝播し、材料は挟持によって反作用を受
ける。
ガパスカルの範囲で）挟持される。この継ぎ目領域内に
、突入電流が短時間であるため、大きな力が生じる。こ
の力は、場合によって衝撃波として隣接しているセラミ
ックス材料中に伝播し、材料は挟持によって反作用を受
ける。
この発明による方法は、各種のセラミックス部分、例え
ば窒化シリコン、炭化シリコン、炭化ボロン、アルミナ
等を結合するのに適する６導電性の層に対して、炭化物
の一部又はシリサイドの一部を接合する時、及び酸化セ
ラミックスの結合のため、マグネシューム、アルミニュ
ーム又はジルコニューム製の金属箔を使用できる時、特
にチタン、タンタル、ジルコニューム、ハフニューム、
タングステン又はグラファイトを使用できる。
ば窒化シリコン、炭化シリコン、炭化ボロン、アルミナ
等を結合するのに適する６導電性の層に対して、炭化物
の一部又はシリサイドの一部を接合する時、及び酸化セ
ラミックスの結合のため、マグネシューム、アルミニュ
ーム又はジルコニューム製の金属箔を使用できる時、特
にチタン、タンタル、ジルコニューム、ハフニューム、
タングステン又はグラファイトを使用できる。
特に、チタン箔を中間接続してシリコンカーバイドの部
品の連結が検査される。これに対して、更に下に一例を
示す。
品の連結が検査される。これに対して、更に下に一例を
示す。
反応性又は反応促進材料を接合面に予備被覆、例えばシ
リコンカーバイドの表面に（蒸着できるような）シリコ
ン層を被せる予備被覆を行うことも効果的である。こう
して、被覆した表面間にグラファイト箔を装着し、この
発明により突入電流を印加する。
リコンカーバイドの表面に（蒸着できるような）シリコ
ン層を被せる予備被覆を行うことも効果的である。こう
して、被覆した表面間にグラファイト箔を装着し、この
発明により突入電流を印加する。
突入電流によって発生した結合は、場合によって熱的な
後処理を加え、この処理によって結合強度が上昇する。
後処理を加え、この処理によって結合強度が上昇する。
以下に、この発明を一実施例に基づき添付した図面を参
照してより詳しく説明する。
照してより詳しく説明する。
第１図には、接合するセラミックス部品２．２′の間に
あるフォイル１が示しである。これ等の部品の挟持は矢
印３，３′で示しである。張り出しているフォイル１は
、電流導線を保有する挟持部４．４′と５．５′の間で
接触している。
あるフォイル１が示しである。これ等の部品の挟持は矢
印３，３′で示しである。張り出しているフォイル１は
、電流導線を保有する挟持部４．４′と５．５′の間で
接触している。
第２図に示す回路には電圧Ｕ０と内部抵抗Ｒユを有する
直流電源ＥＱがある。この電源は、突入電流を発生させ
る「スパーク区間」と誘導タンクを介して誘導成分りと
オーム抵抗成分Ｒ０及び消費抵抗Ｒ０に連結している。
直流電源ＥＱがある。この電源は、突入電流を発生させ
る「スパーク区間」と誘導タンクを介して誘導成分りと
オーム抵抗成分Ｒ０及び消費抵抗Ｒ０に連結している。
一試験例では、研磨したそれぞれ１．５ ｃｍ”の接合
面を有する二本のＳｉＣ棒２．２′の間に、約５μｍの
チタン箔を挿入し、第１図から判るように、装置を２．
５ ＭＰａの圧力で加圧する。チタン箔は２゜５〜７．
５ ｋＶ（ピーク値）の電圧を印加して突入電流を１〜
２μｓの期間内受ける。電圧Ｕｏは５〜１５ ｋＶで、
コンデンサの充電電荷は４ ｍＦである。
面を有する二本のＳｉＣ棒２．２′の間に、約５μｍの
チタン箔を挿入し、第１図から判るように、装置を２．
５ ＭＰａの圧力で加圧する。チタン箔は２゜５〜７．
５ ｋＶ（ピーク値）の電圧を印加して突入電流を１〜
２μｓの期間内受ける。電圧Ｕｏは５〜１５ ｋＶで、
コンデンサの充電電荷は４ ｍＦである。
回路は、６．８ ｘ １０３ｓ−’の減衰係数、１．９
ｘｌＯＳＨｚの固有周波数、６．８ ｘ １０−’Ｈ
のインダクション及び９．３ｍΩを有する。結果として
、接合した試料ができる。
ｘｌＯＳＨｚの固有周波数、６．８ ｘ １０−’Ｈ
のインダクション及び９．３ｍΩを有する。結果として
、接合した試料ができる。
第１図、連結するセラミックス表面の間を挟持し、両側
を電流端子で接触させる金属箔の模式図。 第２図、突入電流を発生させる回路図。 図中参照符号： １・・・箔、 ２．２′ ・・・セラミックス部品、 ４．４’、５．５’ ・・・挟持端子。
を電流端子で接触させる金属箔の模式図。 第２図、突入電流を発生させる回路図。 図中参照符号： １・・・箔、 ２．２′ ・・・セラミックス部品、 ４．４’、５．５’ ・・・挟持端子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、きれいに研磨したセラミックスの接合面の間に反応
性の導電材料を装着し、継ぎ目部分を接合温度に加熱す
るセラミックス部品の接合方法において、 加熱は任意の雰囲気中で短時間の突入電流を導電性材料
に印加して行われ、セラミックスを経由する電力の授受
と周囲の雰囲気との反応が大幅に低減されることを特徴
とする方法。 ２、導電性物質には、少なくともｇ当たり数ｋＪが≦１
００μｓの時間、特に１〜３０μｓの間、導入されるこ
とを特徴とする請求項１記載の方法。 ３、導電性材料は、箔又は線材の形状をしていることを
特徴とする請求項１又は２記載の方法。 ４、導電性材料は、最大５０μｍ、特に１〜２５μｍの
膜厚であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１
項に記載の方法。 ５、接続する部品は、継ぎ目領域を加圧して挟持される
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の
方法。 ６、接合するセラミックスは、シリコンカーバイドであ
り、導電性材料はカーバイド形成物及び／又はシリサイ
ド形成物、特にチタン、ジルコニューム、ハフニューム
、タンタル、タングステン又はグラファイトから成るこ
とを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方
法。 ７、セラミックス接合面の少なくとも一方には、反応性
又は反応促進材料が予備被覆してあることを特徴とする
請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。 ８、シリコンカーバイドの接合面には、シリコンが予備
被覆してあり、導電性材料はグラファイト箔、織物、グ
リース又は繊維で形成してあることを特徴とする請求項
７記載の方法。 ９、突入電流によって生じた接合部に後から熱処理を施
すことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載
の方法。
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