JP6749052B2 - 溶接用エンドタブ - Google Patents

Description

本開示は、溶接用エンドタブに関するものである。

従来、被溶接部材同士を溶接する際は、被溶接部材同士の相対位置を固定するとともに、溶接によって生じる溶融金属の液だれを抑制して途切れのない良好な溶接状態を実現するために、溶接用エンドタブが用いられている。

このような溶接用エンドタブとして、特許文献１では、溶融金属との付着性が低いセラミックスからなる溶接用補助剤（タブ）が提案されている。

特開平４−３５１２９７号公報

被溶接部材同士の溶接において、溶接接合部における溶融金属の内部に気泡が混入すると、溶接接合部の強度の低下につながる場合があった。また、溶接接合部の強度を維持するために、このような気泡の除去を溶接作業中に行った場合、溶接作業が煩雑になるという問題があった。そのため、煩雑な作業を伴うことなく、被溶接部材同士を接合可能な溶接用エンドタブが求められている。本開示の溶接用エンドタブは、上記要求に鑑みて案出されたものである。

本開示の溶接用エンドタブは、少なくとも被溶接部材に対向して配置される対向面を有する。溶接用エンドタブは、窒化珪素を主成分とする多孔質セラミックスからなり、前記対向面は複数の第１開気孔を備え、前記対向面は、炭素の含有量が４０原子％以上である。

本開示の溶接用エンドタブは、煩雑な作業を伴うことなく、被溶接部材同士を接合することができる。

本開示の溶接用エンドタブを用いた溶接作業の一例を示す斜視図である。 本開示の溶接用エンドタブを用いた溶接作業の他の例を示す斜視図である。 本開示の溶接用エンドタブの対向面における第１開気孔を示す模式図である。 第１開気孔を拡大して示す模式図である。

以下、図面を参照して、本開示の溶接用エンドタブの複数の実施形態について詳細に説明する。但し、本明細書の全図において、混同を生じない限り、同一部分には同一符号を付し、その説明を適時省略する。

図１は、本開示の溶接用エンドタブを用いた溶接作業の一例を示す斜視図である。図１
に示す例の溶接用エンドタブ１０は、被溶接部材である第１金属部材１および第２金属部材２のそれぞれの端面を溶接するために用いられる。図１に示す例において、被溶接部材はいずれも板状であるが、被溶接部材の形状はこれに限るものではない。

本開示の溶接用エンドタブ１０は、溶接の際、被溶接部材の相対位置を固定するとともに、溶融金属の外部への漏洩を防ぐために用いられる。図１に示す例では、溶接用エンドタブ１０が２つ配置されている。２つの溶接用エンドタブ１０は、第１金属部材１の端面と第２金属部材２の端面とが溶接される部分に配置されている。２つの溶接用エンドタブ１０は、第１金属部材１および第２金属部材２それぞれの側面に、クランプ用針金５によって押さえつけられた状態で固定されている。このように、溶接用エンドタブ１０は、被溶接部材である第１金属部材１１および第２金属部材２それぞれの側面に対向して接触する対向面１０ａを有している。

また、図２は、本開示の溶接用エンドタブ１０を用いた溶接作業の状態の他の例を示す斜視図である。図２に示す例では、溶接用エンドタブ１０は、被溶接部材である第３金属部材３の一方の主面に、被溶接部材である第４金属部材４の端面を溶接するために用いられる。第４金属部材４は、第３金属部材３に仮固定された裏当金６によって支持されている。

溶接用エンドタブ１０は、被溶接部材に対向して配置される対向面１０ａを有し、対向面１０ａを含む部分が、窒化珪素、炭窒化珪素、炭化珪素またはチタン酸アルミニウムのいずれかを主成分とする多孔質セラミックスからなる。このように、溶接用エンドタブ１０は、多孔質セラミックスからなるため、対向面１０ａに複数の第１開気孔９を備える。

本開示の溶接用エンドタブ１０を構成する多孔質セラミックスの主成分は、溶融金属に対して濡れ難いので、溶融金属が溶接用エンドタブ１０に凝着し難く、溶接用エンドタブ１０と被溶接部材とは接合され難い。このため、溶接用エンドタブ１０を取り外すために凝着部を切断する工程などの特別にコストのかかる余分な工程を行うことなく、比較的少ない力で溶接用エンドタブ１０を引き剥がすことができる。

また、溶接用エンドタブ１０の対向面１０ａは、複数の第１開気孔９を備えているため、溶融金属の内部に混入した気泡がこの第１開気孔９に逃げ易い。本開示の溶接用エンドタブ１０を用いて溶接を行うことにより、溶接金属の内部への気泡の混入を抑制することができるため、気泡を除去するための煩雑かつ余分な作業を要することなく接合することができる。すなわち、溶接用エンドタブ１０を用いることで、少ない作業時間で、比較的強固な溶接を実現できる。また、溶接用エンドタブ１０は、上述のように金属成分の固着が少ないため、余分な再生作業等を要することなく繰り返し使用することができる。

また、溶接用エンドタブ１０は、対向面１０ａと異なる表面部分に、溶接用エンドタブ１０の内部において第１開気孔９と連通する第２開気孔を備えていてもよい。この場合は、第１開気孔９に逃げ込んだ気泡は、溶接用エンドタブ１０の内部を通過して第２開気孔から排出されるため、溶接金属の内部への気泡の混入を、より抑制することができる。第１開気孔９から第２開気孔まで連通しているか否かは、第１開気孔９から圧縮空気を送った際、溶接用エンドタブ１０のその他の表面部分から空気が流出するか否かを調べることで、確認することができる。

本開示の溶接用エンドタブ１０を構成する多孔質セラミックスとは、気孔率が１０体積％以上５０体積％以下であるセラミックスをいう。多孔質セラミックスの気孔率は、水銀圧入法によって求めることができる。

図３は、本実施形態の溶接用エンドタブ１０の、対向面１０ａにおける第１開気孔９を示す模式図である。図４は、図３の第１開気孔９を拡大して示す模式図である。溶接用エンドタブ１０は、対向面１０ａに第１開気孔９を有し、第１開気孔９の内部には、窒化珪素の柱状結晶７が互いに交錯するように複数位置していてもよい。

窒化珪素を主成分とする多孔質セラミックスにおいて、粒界相８は、窒化珪素の柱状結晶７よりも溶融金属に対して濡れ易い。しかしながら、第１開気孔９は、窒化珪素の柱状結晶７が互いに交錯するように複数位置しているため、溶融金属に対して濡れ難く、溶融金属は溶接用エンドタブ１０に凝着し難い。

多孔質セラミックスにおける主成分とは、多孔質セラミックスを構成する全成分の合計１００質量％のうち、７０質量％以上を占める成分をいい、特に、８０質量％以上であることが好適である。多孔質セラミックスを構成する成分（結晶構造）の同定は、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて測定すればよい。また、含有量は、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析装置（ＩＣＰ）または蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）を用いて、金属元素の含有量を求め、同定された結晶構造に基づいて換算して求めればよい。例えば、ＸＲＤを用いた測定により、窒化珪素の存在が確認でき、ＩＣＰにより得られた珪素の含有量から、窒化珪素に換算し、換算によって得られた窒化珪素の含有量が７０質量％以上であれば、窒化珪素が主成分であるといえる。

次に、本開示の溶接用エンドタブ１０の対向面を含む部分を構成する多孔質セラミックスの組成の一例を説明する。この多孔質セラミックスは、窒化珪素を主成分とするものであり、窒化珪素以外に含まれる成分として、例えば、希土類元素，アルミニウム，珪素，カルシウム等がある。

多孔質セラミックスは、上記成分以外に、クロム，マンガン，鉄，銅，タングステン，モリブデン等を含むものであってもよく、これらのいずれか１種を含む珪化物である第１の珪化物を含むものであってもよい。

上述した第１の珪化物を含むときには、多孔質セラミックスをより明度の低い色調にすることができるため、溶接による汚れを目立ちにくくすることかできる。第１の珪化物としては、例えば、組成式が、ＣｒＳｉ_２，ＭｎＳｉ_２，ＦｅＳｉ_２，ＣｕＳｉ_２，Ｗ_５Ｓｉ_３（ＪＣＰＤＳ＃81−1916）およびＭｏＳｉ_２等として表される成分である。なお、第１の珪化物を構成する、クロム，マンガン，鉄，銅，タングステン，モリブデンの含有量は、多孔質セラミックスを構成する全成分の合計１００質量％のうち、珪化物換算で０．０２質量％以上２質量％以下であることが好適である。

第１の珪化物は、ＸＲＤを用いた測定によって同定することができる。また、これら珪化物の各含有量については、ＸＲＦまたはＩＣＰによって得られた上記各元素を珪化物に換算すればよい。

また、対向面１０ａは炭素を含み、その含有量が４０原子％以上であってもよい。この場合は、対向面１０ａ内における通電性が高くなり、アークを安定的に発生することができるため、溶接欠陥の発生を抑制することができる。対向面１０ａにおける炭素の含有量は、Ｘ線光電子分光分析装置を用いて測定することができる。また、対向面１０ａにおける炭素の含有量は７０原子％以下であることが好適である。

多孔質セラミックスの対向面１０ａは、第１開気孔９を除く部分の算術平均粗さ（Ｒａ）が、例えば１〜５０μｍであってもよい。この場合は、溶融金属に対する濡れ性をより低くすることができる。

溶接用エンドタブ１０の算術平均粗さ（Ｒａ）を大きくする方法としては、窒化珪素を主成分とする粉末を所望の形状に固める成形を行う際に、金型の転写面となる押圧加圧面側にいわゆる放電シボ加工を施すことによる方法や、セラミック成形体を焼結する際に、比較的粗い敷き粉を棚板に敷く方法などを用いればよい。また、比較的粗い研磨砥粒を用いたブラスト加工を施すといった方法を用いてもよく、算術平均粗さ（Ｒａ）の調整方法は特に限定されない。

［多孔質セラミックスの実施形態１］
溶接用エンドタブ１０の対向面を含む部分を構成する多孔質セラミックスは、窒化珪素を８０質量％以上含むものであり、粒界相８にＹ_２ＳｉＡｌＯ_５Ｎを含み、Ｘ線回折チャートにおける２θ＝３２〜３３°のＹ_２ＳｉＡｌＯ_５Ｎのピーク強度をＸ、２θ＝３３．２〜３４．２°の窒化珪素のピーク強度をＹとしたとき、比率Ｘ／Ｙが０．１以上０．５以下の窒化珪素質セラミックスであってもよい。

上述した構成を満たしている場合、粒界相８は、Ｙ_２ＳｉＡｌＯ_５Ｎが存在しつつも、窒化珪素の結晶を結合する非晶質相が存在するため、粒界相８に生じる空隙が少ない。そのため、上述した構成を満たす多孔質セラミックスは、機械的強度が比較的高くなる。

なお、窒化珪素およびＹ_２ＳｉＡｌＯ_５Ｎは、ＸＲＤまたは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて同定することができる。また、ＸＲＤにより得られたＸ線回折チャートから比率Ｘ／Ｙを求めることができる。

次に、多孔質セラミックスの組成の一例を説明する。多孔質セラミックスは、窒化珪素を８０質量％以上含むものである。窒化珪素以外の成分としては、例えば、イットリウム（Ｙ），アルミニウム（Ａｌ），珪素（Ｓｉ）がある。そして、これらの成分の含有量としては、ＹがＹ_２Ｏ_３換算で７質量％以上１４質量％以下，ＡｌがＡｌ_２Ｏ_３換算で２質量％以上５質量％以下，ＳｉがＳｉＯ_２換算で０．５質量％以上２質量％以下である。

次に、多孔質セラミックスにおける各成分の含有量の測定方法の一例を説明する。まず、酸素分析装置（堀場製作所製 ＥＭＧＡ−６５０ＦＡ）を用いた赤外線吸収法により多孔質セラミックス中の酸素の含有量を求める。

次に、ＩＣＰを用いてＹおよびＡｌの定量分析を行う。そして、定量分析によって得られたＹおよびＡｌの定量値をそれぞれＹ_２Ｏ_３およびＡｌ_２Ｏ_３に換算する。これにより、ＹをＹ_２Ｏ_３に、ＡｌをＡｌ_２Ｏ_３に換算したときの含有量を求めることができる。次に、この酸化物換算で必要とした酸素量を多孔質セラミックス中の酸素の含有量から差し引き、この差し引いた酸素量からＳｉＯ_２に換算し、この値を、ＳｉをＳｉＯ_２に換算したときの含有量とする。

［多孔質セラミックスの実施形態１の製造方法］
第１の実施形態の、溶接用エンドタブは、スラリーの作製時に造孔剤を加えることで作製することができる。

まず、珪素の粉末（平均粒径Ｄ_５０＝０．５〜１００μｍ）および窒化珪素の粉末（α化率５０％以上、平均粒径Ｄ_５０＝０．５〜１０μｍ）と、焼結助剤として、酸化イットリウムの粉末（平均粒径Ｄ_５０＝０．５〜１０μｍ）および酸化アルミニウムの粉末（平均粒径Ｄ_５０＝０．５〜１０μｍ）とを準備する。そして、窒化珪素の粉末および焼結助剤の各粉末を混合して第１の出発原料を得る。なお、珪素の粉末と窒化珪素の粉末との質量比率は、８０：２０〜９０：１０とする。

また、酸化イットリウム，酸化アルミニウムおよび二酸化珪素の各粉末は、第１の出発原料の合計１００質量％のうち、酸化イットリウムの粉末を１０．２質量％以上２０質量％以下，酸化アルミニウムの粉末を２．９質量％以上７．３質量％以下となるように秤量する。

また、クロム，マンガン，鉄および銅の少なくともいずれか１種を含む珪化物である第１の珪化物を含む多孔質セラミックスを得るには、酸化クロム，酸化マンガン，酸化第二鉄および酸化銅のいずれか１種の粉末を適宜秤量して第１の出発原料に添加すればよい。添加された酸化クロム，酸化マンガン，酸化第２鉄および酸化銅の粉末は、焼成時に珪素と反応して、酸素を脱離し、熱力学的に安定した珪化物となり、多孔質セラミックスを明度の低い色調とすることができる。

また、タングステンまたはモリブデンの珪化物である第１の珪化物を含む多孔質セラミックスを得るには、酸化タングステンまたは酸化モリブデンの粉末を適宜秤量して第１の出発原料に添加すればよい。添加された酸化タングステンまたは酸化モリブデンの粉末は、焼成時に珪素と反応して、酸素を脱離し、珪化物として粒界相に存在し、多孔質セラミックスを明度の低い色調とすることができる。

そして、第１の出発原料等を、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）やポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等の各種バインダを混合させる。この際、一緒に造孔剤を加える。造孔剤としては例えば、懸濁重合された非架橋性のスチレン重合体やスチレン−アクリル共重合体等の造孔剤を用いることができる。これら第１の出発原料、バインダ、および造孔剤を、例えば、バレルミル，回転ミル，振動ミル，ビーズミル，サンドミルまたはアジテーターミル等入れて湿式にて混合・粉砕して、スラリーとする。ここで、造孔剤の添加量は、例えば、第１の出発原料およびバインダの合計１００質量部に対して７質量部以上１１質量部以下である。さらに、増粘安定剤，分散剤，ｐＨ調整剤等を添加してもよい。

次に、噴霧乾燥装置を用いてスラリーを噴霧乾燥して顆粒にする。そして、顆粒を成形型に充填して、一軸加圧法を用いて加圧することにより、所定形状の成形体を得る。

次に、成形体を、窒素雰囲気中または真空雰囲気中などで、例えば保持時間を１５時間以上４８時間以下で脱脂して脱脂体を得る。なお、このときの脱脂温度は、添加したバインダの種類によって異なるが、９００℃以下がよく、特に、４００℃以上８００℃以下とすることが好適である。

次に、この脱脂体を５０ｋＰａ〜１．１ＭＰａの窒素分圧で、１０００℃以上１４００℃以下の温度で窒化することにより、窒化体を得る。

そして、この窒化体を５０ｋＰａ〜３００ｋＰａの窒素分圧で、温度を１６４０℃以上１８００℃未満として１〜１０時間保持することによって焼成した後、常温まで放冷することによって、本実施形態の溶接用エンドタブを得ることができる。

また、粒界相にＹ_２ＳｉＡｌＯ_５Ｎを含み、Ｘ／Ｙが０．１以上０．５以下である多孔質セラミックスからなる溶接用エンドタブを得るには、窒化珪素からなる密閉型の焼成容器内に上述した方法で得られた溶接用エンドタブを載置し、窒素雰囲気中、１７５０℃〜１９００℃の温度で熱処理し、最高温度から８００℃までの降温速度を１０℃／分〜１１．２℃／分として冷却した後に常温まで放冷することによって得ることができる。

［多孔質セラミックスの実施形態２］
また、溶接用エンドタブ１０の対向面を含む部分を構成する多孔質セラミックスは、窒化珪素を主成分とし、カルシウム，アルミニウムおよび希土類元素の酸化物を含み、カルシウム，アルミニウムおよび希土類元素の酸化物の合計１００質量％のうち、カルシウムを酸化物に換算した含有量が０．３質量％以上１．５質量％以下、アルミニウムを酸化物に換算した含有量が１４．２質量％以上４８．８質量％以下であり、残部が希土類元素の酸化物であるとともに、窒化珪素は、組成式がＳｉ_６−ＺＡｌ_ＺＯ_ＺＮ_８−Ｚ（ｚ＝０．１〜１）で表され平均結晶粒径が２０μｍ以下（但し、０μｍを除く。）であるβ−サイアロンであってもよい。

上述した構成を満たしている場合には、異常に粒成長した結晶粒子が少ないので、結晶粒径のばらつきが小さくなり、かつ多孔質セラミックスのかさ密度が高く、剛性が高いため、溶接用エンドタブ１０の変形を抑制することができる。また、被溶接部材の温度が高くても、異常に成長した結晶粒子が少ないため、機械的強度がほとんど低下せず、また、β−Ｓｉ_３Ｎ_４の結晶対称性がほとんど損なわれていないため熱伝導率が低下しにくく、耐熱衝撃性を維持することができる。

ここで、固溶量ｚは、次のようにして算出することができる。まず、粒度番号が２００のメッシュを通過するまで試料を粉砕し、得られた粉末に粉末Ｘ線回折法における回折角の角度補正用サンプルである高純度α−窒化珪素粉末（宇部興産製Ｅ−１０グレード、アルミニウム含有量は２０質量ｐｐｍ以下）を６０質量％添加して乳鉢にて均一になるように混合し、粉末Ｘ線回折法により解析範囲２θを３３〜３７°とし、走査ステップ幅を０．００２°として、Ｃｕ−Ｋα線（λ＝１．５４０５６Å）にてプロファイル強度を測定する。なお、角度の補正は、角度補正用サンプルより得られるピークの最大値を用いて補正する。そして、２θ＝３４．５６５°付近に現れるα（１０２）の０．００２°毎に得られるピーク強度の上位１０点の平均２θと３４．５６５°との差（Δ２θ_１）、および２θ＝３５．３３３°付近に現れるα（２１０）の０．００２°毎に得られるピーク強度の上位１０点の平均２θと３５．３３３°との差（Δ２θ_２）をそれぞれ求め、その差の平均（Δ２θ_１＋Δ２θ_２）／２を補正Δ２θとする。

次に、２θ＝３６．０５５°付近に現れるβ（２１０）の０．００２°毎に得られるピーク強度の上位１０点の平均２θを補正Δ２θによって補正した角度を試料のβ（２１０）のピーク位置（２θ_β）とする。そして、ピーク位置（２θ_β），λ＝１．５４０５６Å，（ｈｋｌ）＝（２１０），ｃ＝ｃ軸方向の格子定数を以下の数式に代入して格子定数ａ（Å）を算出する。ｓｉｎ^２θ_β＝λ^２（ｈ^２＋ｈｋ＋ｋ^２）／（３ａ^２）＋λ^２ｌ^２／（４ｃ^２） この数式で、算出した格子定数ａ（Å）と、Ｋ．Ｈ．Ｊａｃｋ，Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．，１１（１９７６）１１３５−１１５８，Ｆｉｇ．１３に記載された格子定数ａ（Å）−固溶量ｚのグラフとから、固溶量ｚを求めることができる。特に、固溶量ｚは０．３５以上０．７０以下であることがより好適である。

また、β−サイアロンの平均結晶粒径は、ＪＩＳ Ｒ １６７０−２００６に準拠し、走査型電子顕微鏡を用い、倍率を例えば２０００倍〜４０００倍として、多孔質セラミックスを破断して研磨した面を撮影した画像から求めることができる。

［多孔質セラミックスの実施形態２の製造方法］
多孔質セラミックスの第２の実施形態を得るには、第１の出発原料に代えて、第２の出発原料を用いればよい。第２の出発原料として、組成式がＳｉ_６−ＺＡｌ_ＺＯ_ＺＮ_８−Ｚで表される、固溶量ｚが０．５以下である窒化珪素の粉末（α化率５０％以上、平均粒径Ｄ_５０＝０．５〜４μｍ）と、焼結助剤として酸化カルシウム，酸化アルミニウムおよび希土類元素の酸化物の各粉末を準備する。なお、組成式がＳｉ_６−ＺＡｌ_ＺＯ_ＺＮ_８−Ｚ（ｚ＝０．１〜１）で表されるβ−サイアロンである窒化珪素を得るには、固溶量ｚが０
．０５以上０．５以下である窒化珪素の粉末を用いればよい。

ここで、焼結助剤である酸化カルシウム，酸化アルミニウムおよび希土類元素の酸化物の各粉末の合計は、窒化珪素質粉末とこれら焼結助剤の粉末の合計との総和を１００質量％としたときに、３質量％以上１９．２質量％以下になるようにすればよく、また各焼結助剤の含有量は、酸化カルシウム，酸化アルミニウムおよび希土類元素の酸化物の合計１００質量％に対して、酸化カルシウムおよび酸化アルミニウムの含有量を０．３質量％以上１．５質量％以下，１４．２質量％以上４８．８質量％以下として、残部を希土類元素の酸化物とすればよい。

これら第２の出発原料等を、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）やポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等の各種バインダと、懸濁重合された非架橋性のスチレン重合体やスチレン−アクリル共重合体等の造孔剤とともに、例えば、バレルミル，回転ミル，振動ミル，ビーズミル，サンドミルまたはアジテーターミル等入れて湿式にて混合・粉砕して、スラリーとし、第１の実施形態の製造方法と同様の工程を経て製造することができる。ここで、造孔剤の添加量は、例えば、第２の出発原料およびバインダの合計１００質量部に対して７質量部以上１１質量部以下である。

［多孔質セラミックスの実施形態３］
また、溶接用エンドタブ１０の対向面を含む部分を構成する多孔質セラミックスは、窒化珪素を主成分とし、粒界相８にゲーレナイトを含み、Ｘ線回折チャートにおける２θ＝３１°〜３２°におけるゲーレナイトのピーク強度の半値幅が０．５°以下である窒化珪素質セラミックスであってもよい。粒界相８にゲーレナイトを含んでいるときには、粒界相８において酸やアルカリ成分により腐食しやすい非晶質相が相対的に少なくなるため、機械的強度をさらに高く維持することができる。また、粒界相８において非晶質相が相対的により少なくなることから、高温に曝されてもさらに変形しにくくなる。

そして、Ｘ線回折チャートにおける２θ＝３１°〜３２°におけるゲーレナイトのピーク強度の半値幅が０．５°以下であるときには、ゲーレナイトの結晶の歪みが小さくなり、多孔質セラミックスの熱伝導性および剛性ともに高くすることができる。なお、ゲーレナイトの組成式は、例えば、Ｃａ_２Ａｌ_２ＳｉＯ_７として示されるが、定比組成に限定されるものではない。また、多孔質セラミックスは、ゲーレナイトにマグネシウムおよびナトリウムが固溶していることが好適である。ゲーレナイトにマグネシウムおよびナトリウムが固溶しているときには、粒界相８における結晶（ゲーレナイト）の存在割合が高くなり、非晶質相の存在割合が低くなることから、粒界相８の変形が抑制され、多孔質セラミックスの剛性を高めることができる。

なお、マグネシウムおよびナトリウムが固溶しているゲーレナイトの組成式は、例えば、（（Ｃａ_{１−（ａ＋ｂ）}，Ｎａ_ａ，Ｍｇ_ｂ）_２（Ａｌ_{１−（ｃ＋ｄ）}，Ｓｉ_ｃ，Ｍｇ_ｄ）_２（Ｓｉ_{１−（ｅ＋ｆ）}，Ａｌ_ｅ，Ｍｇ_ｆ）Ｏ_７）（但し、０＜ａ＋ｂ＜１，０＜ｃ＋ｄ＜１，０＜ｅ＋ｆ＜１）として示すことができる。また、多孔質セラミックスの粒界相８におけるゲーレナイトの存在については、ＸＲＤを用いて確認することができる。また、ゲーレナイトにおけるマグネシウムおよびナトリウムの固溶については、エネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）または波長分散型Ｘ線分光器（ＷＤＳ）を備えた透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて確認することができる。

［多孔質セラミックスの実施形態３の製造方法］
多孔質セラミックスの第３の実施形態を得るには、第１の出発原料や第２の出発原料に代えて、第３の出発原料を用いればよい。まず、金属シリコンの粉末と、β化率が２０％以下である窒化珪素の粉末とを準備して、（金属シリコンの粉末）／（窒化珪素の粉末）
の質量比が１以上１０以下となるように混合して第１粉末を得る。ここで、金属シリコンの粉末の粒径によっては、窒化不足および焼結不足の原因となるおそれがあるので、金属シリコンの粉末は、粒度分布曲線の累積体積の総和を１００％としたときの累積体積が９０％となる粒径（Ｄ_９０）を１０μｍ以下、好ましくは６μｍ以下のものを用いる。

また、焼結助剤として、アルミン酸マグネシウムの粉末および第１の金属化合物の粉末を秤量した第２粉末を得る。

ここで、第１粉末および第２粉末の合計を１００質量％としたとき、第２粉末が１０質量％以上２３質量％以下となるように秤量した粉末を第３の出発原料とする。なお、第１の金属化合物とは、酸化アルミニウム，二酸化珪素および炭酸カルシウム等である。また、アルミン酸マグネシウムの粉末の代わりに、水酸化マグネシウム，酸化マグネシウムおよび炭酸マグネシウム等の粉末を用いても構わない。これら混合粉末および焼結助剤等の粉末を、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）やポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等の各種バインダと、懸濁重合された非架橋性のスチレン重合体やスチレン−アクリル共重合体等の造孔剤とともに、例えば、バレルミル，回転ミル，振動ミル，ビーズミル，サンドミルまたはアジテーターミル等入れて湿式にて混合・粉砕して、スラリーとし、第１の実施形態の製造方法と同様の工程を経て製造することができる。ここで、造孔剤の添加量は、例えば、第３の出発原料およびバインダの合計１００質量部に対して７質量部以上１１質量部以下である。

［多孔質セラミックスの実施形態４］
また、溶接用エンドタブ１０の対向面を含む部分を構成する多孔質セラミックスは、窒化珪素を主成分とし、希土類元素、マグネシウムおよびアルミニウムの酸化物を含み、アルミニウムの含有量は、酸化物に換算して０．６質量％以下（但し、０質量％を含まず。）である窒化珪素質セラミックスであってもよい。

多孔質セラミックスが、希土類元素、マグネシウムおよびアルミニウムの酸化物を含んでいるときには、この酸化物が焼結助剤として働いて多孔質セラミックスの機械的特性を高めることができる。また、酸化アルミニウムの含有量が０．６質量％以下（但し、０質量％を含まず。）であることによって、多孔質セラミックスの酸に対する耐食性を高めることができるため、溶接中、酸性スラグが多く発生する場合には、長期間にわたって好適に使用することができる。

さらに、多孔質セラミックスが、希土類元素、マグネシウムおよびアルミニウムの酸化物を含むものであるとき、マグネシウムおよびアルミニウムの酸化物はアルミン酸マグネシウムであってもよい。このような構成であるときには、多孔質セラミックスの機械的特性を高めることができるとともに、多孔質セラミックスのアルカリに対する耐食性を高めることができるため、溶接中、塩基性スラグが多く発生する場合には、長期間にわたって好適に使用することができる。

希土類元素、マグネシウムおよびアルミニウムの酸化物の含有量については、ＸＲＦまたはＩＣＰによって得られた各元素の含有量から酸化物に換算すればよい。

粒界相８は、ＲＥＳｉＯ_２Ｎ，ＲＥ_２Ｓｉ_３Ｏ_３Ｎ_４，ＲＥ_４Ｓｉ_２Ｏ_７Ｎ_２およびＲＥ_５Ｓｉ_３Ｏ_１２Ｎ（ＲＥ：希土類元素）の少なくとも１種を含んでいてもよい。

これらの珪酸窒化物を粒界相８内に含んでいるときには、変形しやすい金属元素の酸化物で構成される非晶質相の存在割合が粒界相８内において相対的に少なくなり、粒界相８の変形を抑制することができるため、溶湯用エンドタブの剛性を高めることができる。

また、粒界相８が非晶質相および酸化物のみを含む場合よりも耐熱性が向上するので、高温における変形を抑制することができる。

アルミン酸マグネシウムおおび珪酸窒化物については、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）やＸ線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）にて測定することによってその形態を確認することができる。

［多孔質セラミックスの実施形態４の製造方法］
多孔質セラミックスの第４の実施形態を得るには、まず、焼結助剤として、第２の金属化合物の粉末を秤量した第３粉末を得る。ここで、第３粉末および第３の実施形態の製造方法で用いた第１粉末の合計を１００質量％としたとき、第３粉末が８．６質量％以上１８．６質量％以下となるように秤量した粉末を第４の出発原料とする。なお、第２の金属化合物とは、希土類酸化物、水酸化マグネシウム，酸化マグネシウムまたは炭酸マグネシウム等のマグネシウム化合物、酸化アルミニウム等である。より具体的には、第１粉末および第３粉末の合計を１００質量％としたとき、希土類酸化物の粉末を７質量％以上１４質量％以下、水酸化マグネシウム，酸化マグネシウムまたは炭酸マグネシウムの粉末を１質量％以上４質量％以下、酸化アルミニウムの粉末を０．６質量％以下（但し、０質量％を含まず。）とすればよい。

第４の出発原料を、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）やポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等の各種バインダと、懸濁重合された非架橋性のスチレン重合体やスチレン−アクリル共重合体等の造孔剤とともに、例えば、バレルミル，回転ミル，振動ミル，ビーズミル，サンドミルまたはアジテーターミル等入れて湿式にて混合・粉砕して、スラリーとし、第１の実施形態の製造方法と同様の工程を経て製造することができる。ここで、造孔剤の添加量は、例えば、第４の出発原料およびバインダの合計１００質量部に対して７質量部以上１１質量部以下である。

以下、窒化珪素と異なる主成分を有する多孔質セラミックスの製造方法について説明しておく。

［主成分が炭窒化珪素である多孔質セラミックスの製造方法］
まず、炭化珪素の粉末および窒化珪素の粉末と、焼結助剤として、酸化イットリウムの粉末および酸化マグネシウムの粉末とを準備する。そして、炭化珪素の粉末，窒化珪素の粉末および焼結助剤の各粉末を混合して第５の出発原料を得る。なお、炭化珪素の粉末と窒化珪素の粉末との質量比率は、１０：９０〜２０：８０とする。

また、酸化イットリウムおよび酸化マグネシウムの各粉末は、第５の出発原料の合計１００質量％のうち、酸化イットリウムの粉末を３質量％以上８質量％以下，酸化マグネシウムの粉末を５質量％以上１５質量％以下となるように秤量する。

そして、第５の出発原料を、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）やポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等の各種バインダと、懸濁重合された非架橋性のスチレン重合体やスチレン−アクリル共重合体等の造孔剤とともに、例えば、バレルミル，回転ミル，振動ミル，ビーズミル，サンドミルまたはアジテーターミル等入れて湿式にて混合・粉砕して、スラリーとする。ここで、造孔剤の添加量は、例えば、第５の出発原料およびバインダの合計１００質量部に対して７質量部以上１１質量部以下である。さらに、増粘安定剤，分散剤，ｐＨ調整剤等を添加してもよい。造粒、成形および脱脂については、多孔質セラミックスの第１の実施形態の製造方法と同じ方法を用いればよい。

そして、脱脂体を、不活性ガス雰囲気中で、温度を１６４０℃以上１８００℃未満として１〜１０時間保持することによって焼成した後、常温まで放冷することによって、本実施形態の溶接用エンドタブを得ることができる。

［主成分が炭化珪素である多孔質セラミックスの製造方法］
まず、炭化珪素の粉末と、焼結助剤として炭化硼素の粉末と、カーボン源として、リグニンスルホン酸塩およびリグニンカルボン酸塩あるいはフェノールとを準備する。そして、炭化珪素の粉末，炭化硼素の粉末およびカーボン源を混合して第６の出発原料を得る。そして、第６の出発原料を、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）やポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等の各種バインダと、懸濁重合された非架橋性のスチレン重合体やスチレン−アクリル共重合体等の造孔剤とともに、例えば、バレルミル，回転ミル，振動ミル，ビーズミル，サンドミルまたはアジテーターミル等入れて湿式にて混合・粉砕して、スラリーとする。ここで、造孔剤の添加量は、例えば、第６の出発原料およびバインダの合計１００質量部に対して７質量部以上１１質量部以下である。さらに、増粘安定剤，分散剤，ｐＨ調整剤等を添加してもよい。造粒、成形および脱脂については、多孔質セラミックスの第１の実施形態の製造方法で示した方法と同じ方法を用いればよい。

そして、脱脂体を、不活性ガス雰囲気中で、温度を１８００℃以上２２００℃以下として１〜１０時間保持することによって焼成した後、常温まで放冷することによって、本実施形態の溶接用エンドタブを得ることができる。

［主成分がチタン酸アルミニウムである多孔質セラミックスの製造方法］
まず、酸化アルミニウムの粉末を２７〜３３質量％，酸化第二鉄の粉末を１３〜１７質量％，酸化マグネシウムの粉末を７〜13質量％および残部を酸化チタンの粉末とし、これら粉末を調合した調合原料を混合して第７の出発原料を得る。そして、第７の出発原料を水，アセトンまたは２−プロパノールとともに混合したスラリーを噴霧乾燥法等で乾燥し、例えば、平均粒径が５０μｍ以上３００μｍ以下の顆粒を得る。ここで、用いる前記各粉末は、いずれも純度が高い粉末を用いることが好ましく、その純度は９９．０質量％以上、特に９９．５質量以上であることがさらに好適である。なお、チタン酸マグネシウム（ＭｇＴｉ_２Ｏ_５）およびチタン酸鉄（Ｆｅ_２ＴｉＯ_５）がチタン酸アルミニウム（Ａｌ_２ＴｉＯ_５）に固溶することができるのであれば、これら金属酸化物の粉末以外に炭酸塩，水酸化物および硝酸塩などの粉末を用いてもよく、またこれらの化合物の粉末を用いてもよい。

次に、得られた顆粒を大気雰囲気中、温度を１４００℃以上１５００℃以下として、１時間以上５時間以下で仮焼することにより、元素Ｔｉ，Ａｌ，ＭｇおよびＦｅが互いに固溶した擬ブルッカイト型の結晶からなる仮焼粉末を得ることができる。

この仮焼粉末をＡＳＴＭ Ｅ 11−61に記載されている粒度番号が２３０のメッシュの篩いに通すことによって、例えば、粒径が２５μｍ以上６１μｍ以下に分級された仮焼粉末を得る。そして、この仮焼粉末の一部に、例えば、平均粒径が１μｍ以上３μｍ以下であって、添加量が仮焼粉末１００質量部に対して、０．４質量部以上１．２質量部以下である酸化珪素の粉末と、添加量が仮焼粉末１００質量部に対して、１質量部以上１３質量部以下であるグラファイト，澱粉またはポリエチレン樹脂等の造孔剤と、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）やポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等の各種バインダととともに、例えば、バレルミル，回転ミル，振動ミル，ビーズミル，サンドミルまたはアジテーターミル等入れて湿式にて混合・粉砕して、スラリーとする。さらに、増粘安定剤，分散剤，ｐＨ調整剤等を添加してもよい。造粒、成形および脱脂については、多孔質セラミックスの第１の実施形態の製造方法で示した方法と同じ方法を用いればよい。

そして、脱脂体を、大気雰囲気中で、温度を１３００℃以上１５００℃以下として１〜１０時間保持することによって焼成した後、常温まで放冷することによって、本実施形態の溶接用エンドタブを得ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。

１：第１金属部材
２：第２金属部材
３：第３金属部材
４：第４金属部材
５：クランプ用針金
６：裏当金
７：窒化珪素の結晶
８：粒界相
９：第１開気孔
１０：溶接用エンドタブ

Claims (9)

1. 被溶接部材に対向して配置される対向面を有する溶接用エンドタブであって、
   前記対向面を含む部分が、窒化珪素を主成分とする多孔質セラミックスからなり、
   前記対向面は複数の第１開気孔を備え、前記対向面は、炭素の含有量が４０原子％以上であることを特徴とする溶接用エンドタブ。
2. 前記対向面と異なる表面部分に第２開気孔を備え、
   前記第２開気孔は、前記第１開気孔と連通していることを特徴とする請求項１記載の溶接用エンドタブ。
3. 前記多孔質セラミックスは、主成分が窒化珪素であり、前記第１開気孔の内部において、窒化珪素の柱状結晶が互いに交錯するように複数位置していることを特徴とする請求項１または２記載の溶接用エンドタブ。
4. 前記多孔質セラミックスは、主成分が窒化珪素であり、クロム，マンガン，鉄，銅，タングステンおよびモリブデンの少なくともいずれか１種を含む珪化物を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の溶接用エンドタブ。
5. 前記多孔質セラミックスは、主成分が窒化珪素であり、粒界相にＹ２ＳｉＡｌＯ５Ｎを含み、Ｘ線回折チャートにおける２θ＝３２〜３３°の前記Ｙ２ＳｉＡｌＯ５Ｎのピーク強度をＸ、２θ＝３３．２〜３４．２°の窒化珪素のピーク強度をＹとしたとき、比率Ｘ／Ｙが０．１以上０．５以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の溶接用エンドタブ。
6. 前記多孔質セラミックスは、組成式がＳｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚ（ｚ＝０．１〜１）で表されるβ−サイアロンが主成分であり、カルシウム，アルミニウムおよび希土類元素の酸化物を含み、カルシウム，アルミニウムおよび希土類元素の酸化物の合計１００質量％のうち、カルシウムの含有量は酸化物に換算して０．３質量％以上１．５質量％以下、アルミニウムの含有量は酸化物に換算して１４．２質量％以上４８．８質量％以下であり、残部が希土類元素の酸化物であるとともに、β−サイアロンの結晶粒子の平均粒径が２０μｍ以下（但し、０μｍを除く。）であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の溶接用エンドタブ。
7. 前記多孔質セラミックスは、主成分が窒化珪素であり、ゲーレナイトを含み、Ｘ線回折
   チャートにおける２θ＝３１°〜３２°の前記ゲーレナイトのピーク強度の半値幅が０．５°以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の溶接用エンドタブ。
8. 前記多孔質セラミックスは、主成分が窒化珪素であり、希土類元素、マグネシウムおよびアルミニウムの酸化物を含み、アルミニウムの含有量は、酸化物に換算して０．６質量％以下（但し、０質量％を含まず。）であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の溶接用エンドタブ。
9. 前記多孔質セラミックスは、主成分が窒化珪素であり、希土類元素の酸化物を含み、粒界相に、ＲＥＳｉＯ２Ｎ，ＲＥ２Ｓｉ３Ｏ３Ｎ４，ＲＥ４Ｓｉ２Ｏ７Ｎ２およびＲＥ５Ｓｉ３Ｏ１２Ｎ（ＲＥ：希土類元素）の少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の溶接用エンドタブ。

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