專利名稱：陶瓷接合體的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將兩個(gè)以上的陶瓷接合而成的陶瓷接合體的制造方法。
背景技術(shù)：
將由陶瓷形成的被接合材料彼此接合的方法已經(jīng)提出了多種。例如，已經(jīng)提出了下述方法使用氧化鋁陶瓷作為陶瓷，在該氧化鋁陶瓷間夾持金屬鋁等低熔點(diǎn)金屬，加熱到該金屬的熔點(diǎn)以上，將氧化鋁陶瓷彼此釬焊(參照專利文獻(xiàn)I和2)。另外，也提出了使氧化鋁粉末介于氧化鋁陶瓷彼此之間、通過熱壓進(jìn)行物理壓接的方法(參照專利文獻(xiàn)3和4以及非專利文獻(xiàn)I和2)。還提出了替代氧化鋁或者在氧化鋁的基礎(chǔ)上夾入其它金屬氧化物粉末的方法(參照專利文獻(xiàn)5和6)。進(jìn)而，還提出了不使用上述各種結(jié)合材料、而是通過組合氧化鋁陶瓷并在真空狀態(tài)下進(jìn)行加熱而使之一體化的方法(參照專利文獻(xiàn)7)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)IUS5451279 A
專利文獻(xiàn)2:日本特開平6-270336號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3US2007/0166570 A I
專利文獻(xiàn)4:日本特開2010-18448號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)5:日本特開2003-335583號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)6:日本特開2006-36552號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)7:日本特開2007-119262號(hào)公報(bào)
非專利文獻(xiàn)
非專利文獻(xiàn) I Phys. Stat. Sol. (a) 175，549(1999)
非專利文獻(xiàn) 2 J. Mater. Res.，15，1724 (2000)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題但是，進(jìn)行低熔點(diǎn)金屬的釬焊時(shí)，有所得到的接合體的耐熱性和耐化學(xué)反應(yīng)性變差的傾向。在以熱壓為首的物理壓接方法中，需要特殊的大型制造裝置，在經(jīng)濟(jì)上不利。因此，本發(fā)明的課題在于提供能夠消除上述現(xiàn)有技術(shù)所具有的各種缺點(diǎn)的陶瓷接合體的制造方法。用于解決課題的手段本發(fā)明提供陶瓷接合體的制造方法，其特征在于，在由金屬元素或半金屬元素與非金屬元素的化合物的陶瓷形成的被接合材料之間配置由含有該化合物的微粒的片狀成形體形成的接合材料，并且在該被接合材料與該接合材料之間配置由該金屬元素單質(zhì)或半金屬元素單質(zhì)形成的層，形成層疊結(jié)構(gòu)體；在對(duì)該層疊結(jié)構(gòu)體施加負(fù)荷的狀態(tài)下，在該非金屬元素的氣氛下或含有該非金屬元素的化合物的氣氛下進(jìn)行燒成，使該層疊結(jié)構(gòu)體成為接合體；在與燒成時(shí)施加的負(fù)荷相同或比該負(fù)荷低的負(fù)荷下對(duì)所述接合體進(jìn)行熱處理。另外，本發(fā)明提供了陶瓷接合體的制造方法，其特征在于，在由金屬元素或半金屬元素與非金屬元素的化合物的陶瓷形成的被接合材料之間配置由含有該化合物的微粒的片狀成形體形成的接合材料，并且在該被接合材料與該接合材料之間配置含有該金屬元素單質(zhì)或該半金屬元素單質(zhì)與該非金屬元素單質(zhì)的層，形成層疊結(jié)構(gòu)體；在對(duì)所述層疊結(jié)構(gòu)體施加負(fù)荷的狀態(tài)下進(jìn)行燒成，使該層疊結(jié)構(gòu)體成為接合體；在與燒成時(shí)施加的負(fù)荷相同或比該負(fù)荷低的負(fù)荷下對(duì)所述接合體進(jìn)行熱處理。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的制造方法，能夠不使用熱壓爐等大型爐，根據(jù)目標(biāo)接合體的組成，使用設(shè)定為氮?dú)夥栈虼髿獾妊趸瘹夥盏耐ㄓ脽蔂t，能容易地得到具有高耐熱性及耐化學(xué)反應(yīng)性的陶瓷接合體。


圖I (a)、(b)及(C)為表示實(shí)施例I制造的氧化鋁陶瓷接合體的制造工序的概略圖。圖2為表示實(shí)施例I中的燒成溫度程序的圖。
具體實(shí)施例方式以下基于其優(yōu)選的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。作為本發(fā)明的制造方法中所使用的被接合材料的陶瓷由金屬元素或半金屬元素與非金屬元素的化合物形成。作為金屬元素，只要能夠形成陶瓷，就沒有特別的限制，例如可以使用Al、Ti、Zr、Cr、Ta及Nb等。這些金屬元素可以使用一種或者兩種以上組合使用。作為半金屬元素，只要能夠形成陶瓷，就沒有特別的限制，例如可以使用Si及B等。另一方面，作為與這些金屬元素或半金屬元素形成化合物的非金屬元素，例如可列舉出C、N及O等。作為這些金屬元素或半金屬元素與非金屬元素的化合物的具體例子，可以列舉出氧化鋁(氧化鋁)、二氧化鈦(氧化鈦)、氧化鋯(氧化鋯)、氧化鉻、氧化鉭、氧化鈮、二氧化硅(氧化硅)、氧化硼等氧化物；氮化鈦、氮化鋯、氮化硼、氮化硅等氮化物；碳化鈦、碳化鋯、碳化鉻、碳化鉭、碳化鈮、碳化硅、碳化硼等碳化物等。以上各化合物根據(jù)其種類，具有不同的結(jié)晶系(例如氧化鋁或二氧化鈦等)，在本發(fā)明中，所有的結(jié)晶系均能使用。例如氧化鋁有α氧化鋁、β氧化鋁、Y氧化鋁等,均能使用。另外，在由上述各化合物形成的陶瓷中，以提高其穩(wěn)定性為目的，也可以含有其它化合物。例如，在使用氮化硅陶瓷作為陶瓷時(shí)，也可以添加氧化鋁或三氧化二釔作為助劑。上述各化合物的陶瓷根據(jù)目標(biāo)陶瓷接合體的用途，可采用各種形狀。例如，可采用長(zhǎng)方體或立方體等六面體、具有平滑的截面的圓柱或管等形狀。特別是應(yīng)當(dāng)接合的兩個(gè)陶瓷優(yōu)選具有互相進(jìn)行面接觸的部位。通過具有該部位，能夠充分提高接合部位的陶瓷接合體的強(qiáng)度。作為被接合材料的兩個(gè)陶瓷只要主要材料是相同的化合物，可以是相同的組成，或者也可以是不同的組成。實(shí)施本發(fā)明的方法時(shí)，將作為被接合材料的兩個(gè)陶瓷以它們的接合面彼此對(duì)置的方式進(jìn)行配置。另外，在兩個(gè)陶瓷之間配置由片狀成形體形成的接合材料(以下也稱作“片狀接合材料”)，所述片狀成形體含有構(gòu)成該陶瓷的化合物的微粒。進(jìn)而在各被接合材料與接合材料之間分別配置由構(gòu)成陶瓷的化合物中的金屬元素單質(zhì)或非金屬元素單質(zhì)形成的層(以下也將這些層總稱作“金屬層”)。金屬層的配置方式有以下(I) (3)三種。( I)預(yù)先在各被接合材料的接合面粘著金屬層的方式。(2)預(yù)先在片狀接合材料的各面形成金屬層的方式。(3)預(yù)先在被接合材料與片狀接合材料之間配置與被接合材料及片狀接合材料不同地作為獨(dú)立部件的由金屬元素單質(zhì)或非金屬元素單質(zhì)形成的箔、或以金屬元素單質(zhì)或非金屬元素單質(zhì)的粉末為原料的片(以下也將這些總稱作“金屬箔”)。在本發(fā)明中，可以根據(jù)被接合材料的形狀或接合面的寬度及形狀等，適當(dāng)采用上述(I) (3)中的一種或兩種以上的組合。選擇(I)及(2)的方式時(shí)，金屬層例如可以通過金屬元素單質(zhì)或非金屬元素單質(zhì)的蒸鍍或?yàn)R射等各種真空薄膜形成手段、或金屬箔的粘貼等，粘著于被接合材料的接合面、或片狀接合材料的表面。金屬層是為了提高被接合材料與接合材料的接合性而使用的層，通過后述的燒成變化成構(gòu)成陶瓷的化合物。從該觀點(diǎn)考慮，在上述(I) (3)的任一種的情況下，金屬層的厚度優(yōu)選為I 500 μ m,特別優(yōu)選為2 100 μ m。片狀接合材料只要以構(gòu)成被接合材料的化合物為主要材料，可以為與作為被接合材料的陶瓷相同的組成，或者不同的組成。另外，片狀接合體形成為具有長(zhǎng)度及寬度并且與長(zhǎng)度及寬度相比厚度較小的二維狀形狀，其外形(輪廓)沒有特別的限制。重要的是，片狀接合體的整體具有均勻的厚度，覆蓋被接合材料的接合面。構(gòu)成片狀接合材料的化合物的微粒從在低溫下的易燒結(jié)性和燒結(jié)時(shí)的尺寸收縮量這一點(diǎn)考慮，優(yōu)選其粒徑為O. 05 10 μ m,特別優(yōu)選為O. I 5 μ m。該粒徑例如利用JISR1629中所示的激光衍射/散射方式的粒度分布測(cè)定方法來測(cè)定。如上所述，優(yōu)選片狀接合材料的厚度均勻。另外，從充分提高通過本發(fā)明得到的接合體的接合強(qiáng)度的觀點(diǎn)考慮，片狀接合材料的厚度優(yōu)選為20 1000 μ m，特別優(yōu)選為50 500 μ m0片狀接合材料優(yōu)選以覆蓋兩個(gè)被接合材料的接合面的整個(gè)區(qū)域的方式被配置。但是，只要能夠充分提高由本發(fā)明得到的接合體的接合強(qiáng)度，也可以在未將部分接合面覆蓋的狀態(tài)下配置片狀接合材料。在如上所述的(I) (3)的方式中，在(I)及(3)的方式中，片狀接合材料由含有構(gòu)成被接合材料的化合物的粒子的成形體單獨(dú)構(gòu)成。相對(duì)于此，采用(2)的方式時(shí)，為在含有構(gòu)成被接合材料的化合物的粒子的片狀成形體的各面配置有金屬層的一體的部件的方式。使用該部件時(shí)，由于沒必要預(yù)先使金屬層粘著于被接合材料的接合面，因此，制造簡(jiǎn)單。因此，該部件作為用于將兩個(gè)由陶瓷形成的被接合材料接合的接合用部件是有用的。配置被接合材料、金屬層及片狀接合材料而形成層疊結(jié)構(gòu)體時(shí)，在對(duì)該層疊結(jié)構(gòu)體施加負(fù)荷的狀態(tài)下進(jìn)行燒成。本發(fā)明人的研究結(jié)果意外地表明，即使對(duì)層疊結(jié)構(gòu)體施加的負(fù)荷極低，也能夠得到具有充分的接合強(qiáng)度的接合體。詳細(xì)地，施加于層疊結(jié)構(gòu)體的負(fù)荷為O. 01 O. 5MPa、特別為O. 02 O. IMPa這樣的低負(fù)荷就足夠。因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠避免裝置的大型化和復(fù)雜化等不良情況。雖然對(duì)層疊結(jié)構(gòu)體施加高于該范圍的負(fù)荷也無妨，但是，施加高于該范圍的負(fù)荷時(shí)，裝置有大型化或復(fù)雜化的傾向，因此，沒有積極地施加高于該范圍的負(fù)荷的必然性。燒成的氣氛可以是構(gòu)成被接合材料的陶瓷的化合物中的非金屬元素的氣氛或者含有該非金屬元素的化合物的氣氛。例如構(gòu)成被接合材料的陶瓷的化合物為氧化物時(shí)，燒成的氣氛可以是氧(O2)氣氣氛或含有氧氣的氣氛。簡(jiǎn)便地可以使用大氣氣氛。另外，構(gòu)成 被接合材料的陶瓷的化合物為氮化物時(shí)，燒成的氣氛可以是氮(N2)氣氣氛或者氨等含氮化合物氣體氣氛或者含有這些氣體的氣氛。例如在使用大氣作為含有氧(O 2)氣的氣氛時(shí),燒成的氣氛的壓力可以是大氣壓。另外，使用氮?dú)鈺r(shí)，燒成的氣氛的壓力優(yōu)選為O. I O. 9MPa，更優(yōu)選為O. 3 O. 9MPa。燒成溫度因陶瓷的種類而異，一般為700 1850°C，特別優(yōu)選為1000 1800°C。從室溫至到達(dá)該溫度范圍為止優(yōu)選以O(shè). 5 10°C /分鐘的升溫速度進(jìn)行升溫。特別優(yōu)選溫度到達(dá)1000 1200°C后，提高升溫速度，使溫度到達(dá)所述燒結(jié)溫度為止。即，優(yōu)選至到達(dá)目標(biāo)燒成溫度為止，將升溫速度調(diào)節(jié)成兩個(gè)階段(低升溫速度和接著的高升溫速度)。由此，由于在接合部位進(jìn)行金屬層與非金屬元素的反應(yīng)(例如氧化或氮化)，接合強(qiáng)度得以提高，因而優(yōu)選。該升溫速度以比從室溫開始的升溫速度高為條件，優(yōu)選為3 10°C /分鐘。另外，在低升溫速度階段和接著的高升溫速度階段，燒成的氣氛也可以不同。例如高升溫速度階段的氣氛的壓力可以高于低升溫速度階段的氣氛的壓力。由此，例如可以起到能夠抑制在低升溫速度階段生成的反應(yīng)產(chǎn)物在高溫下再分解的有利效果。燒成時(shí)間優(yōu)選為I 3小時(shí)，特別優(yōu)選為2 3小時(shí)。通過在這些條件下進(jìn)行燒成，能夠容易且可靠地將兩個(gè)被接合材料固相接合。通過上述燒成，能夠得到將兩個(gè)被接合材料接合而成的陶瓷接合體。接著對(duì)該接合體進(jìn)行熱處理。熱處理以進(jìn)一步進(jìn)行接合體的固相接合部位的燒結(jié)、進(jìn)一步提高接合強(qiáng)度為目的而進(jìn)行。因此，本熱處理在與燒成時(shí)相同或比燒成時(shí)低的負(fù)荷下進(jìn)行。通過在低負(fù)荷下進(jìn)行熱處理，在不引起裝置的大型化或復(fù)雜化這一點(diǎn)上有利。在此所謂的“比燒成時(shí)低的負(fù)荷”也包括無負(fù)荷的狀態(tài)。熱處理可以在以上說明的燒結(jié)后接著進(jìn)行，或者也可以在燒結(jié)結(jié)束后，將接合體冷卻至規(guī)定的溫度、例如室溫后進(jìn)行。一般通過在使熱處理的氣氛與燒結(jié)相同的氣氛下進(jìn)行熱處理，能夠得到滿意的結(jié)果。熱處理的溫度因陶瓷的種類而異，從進(jìn)一步進(jìn)行固相接合部位的燒結(jié)的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選設(shè)定為1300 1900°C，特別優(yōu)選設(shè)定為1500 1800°C。另外，熱處理的溫度在與之前說明的燒結(jié)溫度之間的關(guān)系方面，從由擴(kuò)散及粒成長(zhǎng)引起的接合材料與被接合材料一體化這一點(diǎn)來看，優(yōu)選高于燒結(jié)溫度。此時(shí)，以燒結(jié)溫度為Ttl,以熱處理的溫度為T1時(shí)，兩者優(yōu)選為Ttl ( T1的關(guān)系?；谙嗤睦碛桑瑹崽幚淼臅r(shí)間優(yōu)選為2 12小時(shí)，特別優(yōu)選為4 12小時(shí)。這樣，能夠得到目標(biāo)陶瓷接合體。該接合體具有利用作為被接合材料的陶瓷單體測(cè)定的依據(jù)JIS R1601的在室溫下的四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度的約25% 約75%的高接合強(qiáng)度。另外，在所得到的接合體中，在被接合材料彼此的接合部位處實(shí)質(zhì)上不存在異種元素，因此，耐熱性和耐化學(xué)反應(yīng)性高。作為以上的制造方法的其它方法，也可以采用以下所述的方法。首先，在由金屬元素或半金屬元素與非金屬元素的化合物的陶瓷形成的被接合材料間，配置由含有該化合物 的微粒的片狀成形體形成的接合材料。到該操作為止，與上述的制造方法相同。接著，在被接合材料與接合材料之間配置含有上述金屬元素單質(zhì)或半金屬元素單質(zhì)、與非金屬元素單質(zhì)的層，形成層疊結(jié)構(gòu)體。例如在構(gòu)成被接合材料的陶瓷為碳化硅(SiC)陶瓷的情況下，使用含有碳化硅的微粒的片狀成形體作為接合材料，在該接合材料與被接合材料之間配置含有硅單質(zhì)及碳單質(zhì)的層。作為一個(gè)例子，可以配置硅單質(zhì)的粉末與碳單質(zhì)的粉末的混合粉末。此外，在由含有金屬元素或半金屬元素與非金屬元素的化合物的微粒的片狀成形體形成的接合材料的各面配置含有該金屬元素單質(zhì)或該半金屬元素單質(zhì)與該非金屬元素單質(zhì)的層而成的部件，為能夠單獨(dú)對(duì)其進(jìn)行處理的一體性部件的方式。因此，該部件作為用于將兩個(gè)由陶瓷形成的被接合材料接合的接合用部件是有用的。這樣形成層疊結(jié)構(gòu)體后，在對(duì)層疊結(jié)構(gòu)體施加負(fù)荷的狀態(tài)下進(jìn)行燒成，使該層疊結(jié)構(gòu)體成為接合體。在上述的制造方法中，由燒成時(shí)的氣氛中供給反應(yīng)物(例如氧或氮)，但是，在本制造方法中，預(yù)先在被接合材料與接合材料之間準(zhǔn)備了反應(yīng)物，因此，燒成時(shí)的氣氛可以是氬等不活潑性氣體氣氛。通過燒成，上述的硅單質(zhì)的粉末與碳單質(zhì)的粉末的混合粉末的反應(yīng)發(fā)生，生成碳化硅。與此同時(shí)，生成的碳化硅促進(jìn)被接合材料與接合材料之間的接合。之后，與上述制造方法相同，在與燒成時(shí)施加的負(fù)荷相同或比該負(fù)荷低的負(fù)荷下進(jìn)行熱處理。該熱處理也可以在不活潑性氣體氣氛下進(jìn)行。進(jìn)行上述燒成時(shí)的溫度條件及負(fù)荷可以與上述制造方法相同。熱處理的溫度條件也可以與上述制造方法相同。利用本制造方法得到的陶瓷接合體也與利用上述制造方法得到的陶瓷接合體相同，具有利用作為被接合材料的陶瓷單體測(cè)定的依據(jù)JIS R1601的在室溫下的四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度的約25% 約75%的高接合強(qiáng)度。另外，在所得到的接合體中，在被接合材料彼此的接合部位處實(shí)質(zhì)上不存在異種元素，因此，耐熱性和耐化學(xué)反應(yīng)性高。這樣得到的陶瓷接合體例如在加熱器管或熱電偶用保護(hù)管、回轉(zhuǎn)窯用爐芯管、輥道窯用輥道等燒成爐部件、或爐襯材料、內(nèi)襯、攪拌葉片材料、輸送用輥等耐磨性機(jī)械裝置部件、藥品或漿料等輸送用管部件等多種用途中是有用的。以上基于優(yōu)選的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式。例如在上述的說明中，為了有助于理解，列舉出了兩個(gè)被接合材料的接合的例子，但是，被接合材料的接合個(gè)數(shù)并不限于此，也可以在一次制造工序中同時(shí)接合三個(gè)以上的被接合材料。實(shí)施例以下通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明。但是，本發(fā)明的范圍并不限于這些實(shí)施例?！矊?shí)施例I〕使用市售的高純度氧化鋁陶瓷(Al2O3純度為99. 5%以上、氣孔率為1%以下)作為被接合材料。該被接合材料為長(zhǎng)度為35mm、寬度為35mm、厚度為2. 5mm的板狀材料。通過真空蒸鍍?cè)谠摫唤雍喜牧系囊幻嫔险持山饘黉X形成的層。層的厚度為3 μ m。作為接合材料，使用利用刮刀法將市售的低溫?zé)Y(jié)性高純度α氧化鋁粉體(一次粒徑為0.1 μ m)成形并使厚度為50 μ m而得到的片狀接合材料。該接合材料的尺寸為長(zhǎng)度為35mm、寬度為35mm。如圖I (a)所示，通過將兩個(gè)被接合材料10AU0B以它們的鋁蒸鍍面11A、11B彼此對(duì)置的方式配置，并且在兩個(gè)接合材料10AU0B間配置片狀接合材料12，以適當(dāng)?shù)膲毫M(jìn)行壓接，得到圖I (b)所示的層疊結(jié)構(gòu)體20。將該層疊結(jié)構(gòu)體20設(shè)置在燒成爐內(nèi)，在其上載置重物，施加0.02MPa的負(fù)荷。燒成的溫度程序如下所示。即，在大氣下以1°C/分鐘的速度從室溫升溫至1100°C。溫度到達(dá)1100°C后，升溫速度提高到5°C /分鐘，繼續(xù)進(jìn)行升溫，加熱到1550°C。保持該溫度2小時(shí)進(jìn)行燒成后，以5°C /分鐘的速度進(jìn)行降溫，冷卻至室溫。這樣得到氧化鋁陶瓷接合體I。接著，如圖I (C)所示，在燒成爐內(nèi)，將利用重物施加了 O. 02MPa的負(fù)荷的氧化鋁陶瓷接合體I在大氣下以5°C /分鐘的速度從室溫進(jìn)行升溫，加熱到1600°C。保持該溫度12時(shí)間進(jìn)行熱處理后，以5°C /分鐘的速度進(jìn)行降溫，冷卻至室溫。由此得到實(shí)施例I的氧化鋁陶瓷接合體I。關(guān)于這樣得到的氧化鋁陶瓷接合體，以接合面位于中央部的方式，通過磨削加工切出試驗(yàn)片。使用該試驗(yàn)片，利用依據(jù)Jis R1601的在室溫下的四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度，進(jìn)行接合強(qiáng)度的測(cè)定，結(jié)果顯示為96MPa的接合強(qiáng)度。作為被接合材料的氧化鋁陶瓷單體的四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度為384MPa?！矊?shí)施例2〕使用市售的氮化硅陶瓷(含有作為助劑的Y2O3及Al2O3)作為被接合材料。該被接合材料為長(zhǎng)度為20mm、寬度為20mm、厚度為20mm的塊狀。與此不同，以與被接合材料相同的成分組成的方式，調(diào)制向市售的氮化硅粉末(平均粒徑為O. 5μπι)中添加了三氧化二釔和氧化鋁的各粉末的混合粉末，通過刮刀法使該混合粉末成形成厚度為100 μ m，得到片狀接合材料。在該接合材料的各面利用刮刀法使市售的金屬硅粉末(平均粒徑為I. 5 μ m)成形成厚度為50 μ m,得到3層結(jié)構(gòu)的片狀接合用部件。該片狀接合用部件的尺寸為長(zhǎng)度為20mm、寬度為20mm。使兩個(gè)被接合材料的接合面彼此對(duì)置，并且在其間配置片狀接合用部件。然后，通過以適當(dāng)?shù)膲毫航樱玫綄盈B結(jié)構(gòu)體。將該層疊結(jié)構(gòu)體設(shè)置在燒成爐內(nèi)，在其上載置重物，施加O. 02MPa的負(fù)荷。燒成的溫度程序?yàn)?在O. IMPa的氮?dú)夥障乱?0°C /分鐘的速度從室溫進(jìn)行升溫，加熱到1200°C，在該溫度下保持2小時(shí)后，使?fàn)t內(nèi)的氮?dú)夥諌毫ψ兏鼮镺. 9MPa，以10°C /分鐘的速度進(jìn)一步升溫，加熱到1800°C。保持該溫度6小時(shí)進(jìn)行熱處理后，以5°C /分鐘的速度降溫，冷卻至室溫。這樣得到了氮化硅陶瓷接合體。接著，在燒成爐內(nèi)，對(duì)利用重物施加了 O. 02MPa的負(fù)荷的氮化硅陶瓷接合體在大氣下以10°C /分鐘的速度從室溫進(jìn)行升溫，加熱到1800°c。保持該溫度6小時(shí)進(jìn)行熱處理后，以5°C /分鐘的速度進(jìn)行降溫，冷卻至室溫。由此得到實(shí)施例2的氮化硅陶瓷接合體。關(guān)于得到的氮化硅陶瓷接合體，以接合面位于中央部的方式，通過磨削加工切出試驗(yàn)片。使用該試驗(yàn)片，利用依據(jù)JIS R1601的在室溫下的四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度，進(jìn)行接合強(qiáng)度的測(cè)定，結(jié)果顯示為560MPa的接合強(qiáng)度。作為被接合材料的氮化硅陶瓷單體的四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度為 750MPa?！脖容^例I〕
在實(shí)施例I中，未使由金屬鋁形成的層粘著于被接合材料的接合面。除此之外，進(jìn)行與實(shí)施例I相同的操作。但是，無法使作為被接合材料的氧化鋁陶瓷彼此接合。〔比較例2〕在實(shí)施例2中，未在由在氮化硅粉末中添加三氧化二釔和氧化鋁各粉末而得到的混合粉末形成的片狀成形體的各面上形成由金屬硅粉末形成的層。除此之外，進(jìn)行與實(shí)施例2相同的操作。但是，無法使作為被接合材料的氮化硅陶瓷彼此接合。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷接合體的制造方法，其特征在于， 在由金屬元素或半金屬元素與非金屬元素的化合物的陶瓷形成的被接合材料之間配置由含有該化合物的微粒的片狀成形體形成的接合材料，并且在該被接合材料與該接合材料之間配置由該金屬元素單質(zhì)或半金屬元素單質(zhì)形成的層，形成層疊結(jié)構(gòu)體； 在對(duì)該層疊結(jié)構(gòu)體施加負(fù)荷的狀態(tài)下，在該非金屬元素的氣氛下或含有該非金屬元素的化合物的氣氛下進(jìn)行燒成，使該層疊結(jié)構(gòu)體成為接合體； 在與燒成時(shí)施加的負(fù)荷相同或比該負(fù)荷低的負(fù)荷下對(duì)所述接合體進(jìn)行熱處理。
2.一種陶瓷接合體的制造方法，其特征在于， 在由金屬元素或半金屬元素與非金屬元素的化合物的陶瓷形成的被接合材料之間配置由含有該化合物的微粒的片狀成形體形成的接合材料，并且在該被接合材料與該接合材料之間配置含有該金屬元素單質(zhì)或該半金屬元素單質(zhì)與該非金屬元素單質(zhì)的層，形成層疊 結(jié)構(gòu)體； 在對(duì)所述層疊結(jié)構(gòu)體施加負(fù)荷的狀態(tài)下進(jìn)行燒成，使該層疊結(jié)構(gòu)體成為接合體； 在與燒成時(shí)施加的負(fù)荷相同或比該負(fù)荷低的負(fù)荷下對(duì)所述接合體進(jìn)行熱處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制造方法，其中，所述非金屬元素為O或N，在含氧氣氛或含氮?dú)夥障逻M(jìn)行燒成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的制造方法，其中，預(yù)先將由金屬元素單質(zhì)或半金屬元素單質(zhì)形成的所述層粘著于所述被接合材料的接合面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造方法，其中，通過蒸鍍預(yù)先將由金屬元素單質(zhì)或半金屬元素單質(zhì)形成的所述層粘著于所述接合面。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造方法，其中，所述非金屬元素為C，所述層含有碳單質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I飛中任意一項(xiàng)所述的制造方法，其中，所述金屬元素為Al、Ti、Zr、Cr、Ta或Nb,所述半金屬元素為Si或B。
8.根據(jù)權(quán)利要求廣7中任意一項(xiàng)所述的制造方法，其中，在對(duì)所述層疊結(jié)構(gòu)體施加O.Ol O. 5MPa的負(fù)荷的狀態(tài)下進(jìn)行燒成。
9.根據(jù)權(quán)利要求廣8中任意一項(xiàng)所述的制造方法，其中，將所述接合體的熱處理溫度設(shè)定為高于所述層疊結(jié)構(gòu)體的燒成溫度。
10.一種接合用部件，其特征在于，在由含有金屬元素或半金屬元素與非金屬元素的化合物的微粒的片狀成形體形成的接合材料的各面上配置有由該金屬元素單質(zhì)或該半金屬元素單質(zhì)形成的層，用于由該化合物的陶瓷形成的被接合材料彼此的接合。
11.一種接合用部件，其特征在于，在由含有金屬元素或半金屬元素與非金屬元素的化合物的微粒的片狀成形體形成的接合材料的各面上配置有含有該金屬元素單質(zhì)或該半金屬元素單質(zhì)與該非金屬元素單質(zhì)的層，用于由該化合物的陶瓷形成的被接合材料彼此的接口 O
全文摘要
在由金屬元素或半金屬元素與非金屬元素的化合物的陶瓷形成的被接合材料(10A、10B)之間配置由含有該化合物的微粒的片狀成形體形成的接合材料12，并且在該被接合材料(10A、10B)與該接合材料(12)之間配置由該金屬元素單質(zhì)或半金屬元素單質(zhì)形成的層(11A、11B)，形成層疊結(jié)構(gòu)體(20)。接著，在對(duì)層疊結(jié)構(gòu)體(20)施加了負(fù)荷的狀態(tài)下，在該非金屬元素的氣氛下或含有該非金屬元素的化合物的氣氛下進(jìn)行燒成，使該層疊結(jié)構(gòu)體(20)成為接合體(1)。在與燒成時(shí)施加的負(fù)荷相同或比該負(fù)荷低的負(fù)荷下對(duì)該接合體(1)進(jìn)行熱處理。
文檔編號(hào)B32B18/00GK102933521SQ20118002808
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者井筒靖久, 北英紀(jì), 宮崎廣行, 近藤直樹 申請(qǐng)人:三井金屬礦業(yè)株式會(huì)社