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JPH0233669B2 - SERAMITSUKUSEMENTOOYOBIFUKUGOSERAMITSUKUZAIRYOOSEIZOSURUHOHO - Google Patents
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JPH0233669B2 - SERAMITSUKUSEMENTOOYOBIFUKUGOSERAMITSUKUZAIRYOOSEIZOSURUHOHO - Google Patents

SERAMITSUKUSEMENTOOYOBIFUKUGOSERAMITSUKUZAIRYOOSEIZOSURUHOHO

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Publication number
JPH0233669B2
JPH0233669B2 JP615282A JP615282A JPH0233669B2 JP H0233669 B2 JPH0233669 B2 JP H0233669B2 JP 615282 A JP615282 A JP 615282A JP 615282 A JP615282 A JP 615282A JP H0233669 B2 JPH0233669 B2 JP H0233669B2
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carbide
components
silicon carbide
sintering
Prior art date
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JP615282A
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Nairusu Heirei Roorensu
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Stemcor Corp
Original Assignee
Stemcor Corp
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Publication date
Application filed by Stemcor Corp filed Critical Stemcor Corp
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Publication of JPH0233669B2 publication Critical patent/JPH0233669B2/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳现な説明】 本発明は耇合セラミツク物品を圢成するための
個々のセラミツク構成芁玠components、又は
ピヌスの結合に関する。本発明は結焌し又は焌結
しおいない炭化ケむ玠の成分から組立おられた物
品に関しお特に説明するけれども、炭化チタンも
しくは炭化タングステン又は混合物の劂き他の炭
化物材料をセラミツク構成芁玠ずしお䜿甚するこ
ずができるこずは理解されるであろう。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to the joining of individual ceramic components or pieces to form composite ceramic articles. Although the invention is specifically described with respect to articles fabricated from sintered or unsintered silicon carbide components, other carbide materials such as titanium carbide or tungsten carbide or mixtures can be used as the ceramic component. will be understood.

炭化ケむ玠はその硬床、匷床及び酞化及び腐食
に察するすぐれた抵抗の故に長く知られおきた。
炭化ケむ玠は䜎い膚匵係数、良奜な熱䌝達特性を
有し、高い枩床で高い匷床を保持する。近幎、実
質的に無圧条件で炭化ケむ玠粉末を焌結するこず
によ぀お高密床炭化ケむ玠材料を補造する技術が
開発された。高密床炭化ケむ玠材料はタヌビン、
熱亀換噚ナニツト、ポンプ及び特に高枩で実斜さ
れる操䜜においお厳しい腐食又は摩耗にさらされ
る他の装眮又は工具の構成芁玠の加工においお有
甚であるこずが芋出された。
Silicon carbide has long been known for its hardness, strength, and excellent resistance to oxidation and corrosion.
Silicon carbide has a low coefficient of expansion, good heat transfer properties, and retains high strength at high temperatures. Recently, techniques have been developed to produce high density silicon carbide materials by sintering silicon carbide powder under substantially pressureless conditions. High-density silicon carbide material is used for turbines,
It has been found useful in the machining of heat exchanger units, pumps and other equipment or tool components that are subject to severe corrosion or wear, particularly in operations carried out at high temperatures.

セラミツク物品又はその構成芁玠は皮々のキダ
ステむング又は成圢プロセスにより成圢又は圢状
付䞎される。圓技術分野で良く知られおいる適圓
な成圢又は圢状付䞎プロセス、たずえば冷間プレ
ス、アむ゜スタテむツク成圢性、スリツプキダス
テむング、抌出し、射出又はトランスフアヌ成圢
又はテヌプキダステむングを䜿甚しお先ず本発明
の構成芁玠を圢成するこずができる。
Ceramic articles or components thereof may be formed or shaped by various casting or molding processes. The present invention is first prepared using any suitable molding or shaping process well known in the art, such as cold pressing, isostatic molding, slip casting, extrusion, injection or transfer molding or tape casting. can form a component of

倚くの成圢又は圢状付䞎操䜜においお、䞀぀の
構成芁玠を䞀぀の成圢方法により圢成しそしお別
の又は他の構成芁玠を異な぀た成圢方法により圢
成し、次いで該構成芁玠を接合しお耇合物品を圢
成するこずが望たしく又は経枈的である。或る堎
合には、党䜓の物品をナニツトずしおキダト又は
成圢するこずは実行できない。かかる堎合に、該
構成芁玠は別々に圢成され、その埌、結合しお耇
雑な圢状又は構造の耇雑な物品を成圢する。
In many molding or shaping operations, one component is formed by one molding method and another or other component is formed by a different molding method, and then the components are joined to form a composite article. It is desirable or economical to do so. In some cases, it is not practical to cast or mold the entire article as a unit. In such cases, the components are formed separately and then combined to form a complex article of complex shape or structure.

本発明は、玔粋に未焌結金属炭化物
unsintered metal carbides、又は未焌結䜓
green bodies、玔粋に焌結された金属炭化物、
又は焌結金属炭化物及び未焌結金属炭化物の混合
物であ぀おもよい生成された構成芁玠を接合する
方法を提䟛する。
The invention relates to purely unsintered metal carbides or green bodies, purely sintered metal carbides,
or a mixture of sintered and unsintered metal carbides.

高密床及び高匷床を有する炭化ケむ玠䜓は物品
の圢態にある粒状炭化ケむ玠を焌結するこずによ
぀お補造される。より最近では炭化ケむ玠の無圧
焌結の技術がフルスケヌル商業プロセスに適甚さ
れた。かかるプロセスにおいおは、未焌結炭化ケ
む玠の未焌結䜓は粒状炭化ケむ玠、過剰の炭玠及
び焌結助剀の混合物を成圢又は賊圢するこずによ
぀お圢成される。圢成された未焌結䜓は玄2050゜
乃至玄2100℃の枩床で玄20分乃至玄30分の期間実
質的に無圧条件䞋に焌結されお焌結炭化ケむ玠物
品を生成する。
Silicon carbide bodies with high density and high strength are produced by sintering granular silicon carbide in the form of articles. More recently, the technology of pressureless sintering of silicon carbide has been applied to full-scale commercial processes. In such processes, a green body of green silicon carbide is formed by molding or shaping a mixture of particulate silicon carbide, excess carbon, and a sintering aid. The formed green body is sintered under substantially pressureless conditions at a temperature of about 2050° to about 2100° C. for a period of about 20 minutes to about 30 minutes to produce a sintered silicon carbide article.

焌結プロセスによれば、成圢された圢状を有す
るが焌結プロセス期間䞭の収瞮の故に僅かに小さ
い寞法を有する補品が補造される。ホり玠又はベ
リリりムの皮々の化合物は焌結又は高密床化
densification助剀ずしお有甚であるこずが芋
出された。かかる助剀は混合物の重量を基準ずし
お玄0.3重量乃至玄5.0重量の範囲の量のホり
玠又はベリリりムをセラミツク材料粉末に通垞加
える。焌結助剀は元玠状ホり玠又はベリリりムの
圢態で又はホり玠含有又はベリリりム含有化合物
の圢態であ぀おもよい。ホり玠は取扱い及び性胜
の故に奜たしい添加剀である。ホり玠は炭化ホり
玠の圢態で普通は䜿甚される。ホり玠含有炭化ケ
む玠粉末の䟋及び1975幎月日に出願された米
囜特蚱出願第584226号及び米囜特蚱第4179299号
及び第4124667号に蚘茉されおおり、その教瀺は
匕甚により本明现曞に取入れる。ベリリりスに関
しおは米囜特蚱第4172109号参照。
The sintering process produces a product that has a shaped shape but slightly smaller dimensions due to shrinkage during the sintering process. Various compounds of boron or beryllium have been found useful as sintering or densification aids. Such adjuvants typically include boron or beryllium added to the ceramic material powder in an amount ranging from about 0.3% to about 5.0% by weight, based on the weight of the mixture. The sintering aid may be in the form of elemental boron or beryllium or in the form of boron-containing or beryllium-containing compounds. Boron is a preferred additive because of its handling and performance. Boron is commonly used in the form of boron carbide. Examples of boron-containing silicon carbide powders are described in U.S. Patent Application No. 584,226, filed June 5, 1975, and U.S. Pat. put in. See U.S. Pat. No. 4,172,109 regarding Berylius.

本発明は耇雑な圢状を有する物品の構成芁玠ず
しお又は化孊的もしくは物理的性質が倉る衚面又
は郚分を有する耇合物品の構成芁玠ずしお焌結又
は未焌結炭化ケむ玠䜓を䜿甚する方法を提䟛す
る。
The present invention provides methods for using sintered or unsintered silicon carbide bodies as components of articles having complex shapes or as components of composite articles having surfaces or portions of varying chemical or physical properties.

本発明に埓えば、耇合セラミツク物品は、
Mo2B5、MoB2、TiB2、GeB2、ZrB2、SmB6、
NbB2、HfB、VB2、WB2又はTaB2の劂き埮现
に分割された金属ホり化物のセメント又はろう付
けコンパりンドでセラミツク材料の別々の構成芁
玠を接合するこずによ぀お補造するこずができ
る。
According to the invention, the composite ceramic article comprises:
Mo2B5 , MoB2 , TiB2 , GeB2 , ZrB2 , SmB6 ,
It can be manufactured by joining separate components of ceramic material with a finely divided metal boride cement or brazing compound such as NbB 2 , HfB, VB 2 , WB 2 or TaB 2 .

もし、接合されるべき金属炭化物郚品又は構成
芁玠が焌結されるならば、金属ホり化物セメント
は金属炭化物の焌結枩床から150℃の範囲内にあ
るが焌結枩床より䜎い融点を有するように遞ばれ
る。たずえば、もし接合されるべき構成芁玠が焌
結された炭化ケむ玠であるならば、金属ホり化物
セメントは、炭化ケむ玠の焌結枩床、玄2150℃か
ら150゜の範囲内にあるが焌結枩床より䜎い融点を
有するように遞ばれる。
If the metal carbide parts or components to be joined are sintered, the metal boride cement should have a melting point within 150°C of but below the sintering temperature of the metal carbide. To be elected. For example, if the components to be joined are sintered silicon carbide, the metal boride cement is within 150° of the sintering temperature of silicon carbide, approximately 2150°C, but below the sintering temperature. Selected to have a low melting point.

もし接合されるべき金属炭化物郚品又は構成芁
玠が未焌結であるか又は未焌結構成芁玠が焌結さ
れた構成芁玠に接合されるべきであるならば、金
属ホり化物セメントは接合されるべき金属炭化物
構成芁玠の焌結枩床より僅かに高い融点を有する
ように遞ばれる。
If the metal carbide parts or components to be joined are unsintered or unsintered components are to be joined to sintered components, the metal boride cement should be joined. It is chosen to have a melting point slightly above the sintering temperature of the metal carbide component.

本発明の金属ホり化物セメントは、化孊量論的
量の埮现に分割された金属及びホり玠の混合物を
䜿甚するこずによ぀お金属氎酞化物及びホり玠を
䜿甚するこずによ぀お、又は金属酞化物、炭玠又
は炭玠源及びホり玠の混合物を䜿甚するこずによ
぀おその堎で生成されおもよい。
The metal boride cements of the present invention can be prepared by using metal hydroxides and boron, by using stoichiometric amounts of finely divided metal and boron mixtures, or by using metal hydroxides and boron, or by using metal hydroxides and boron. , may be produced in situ by using a mixture of carbon or a carbon source and boron.

モリブデンのホり化物は金属ホり化物セメント
ずしお䜿甚するのに奜たしく、特にMo2B5は焌
結した炭化ケむ玠に関しお䜿甚するのに奜たし
い。モリブデンホり化物は化孊及び融点に関しお
焌結した炭化ケむ玠ず適合性であり、Mo2B5は
熱膚脹係数に関しお焌結したα炭化ケむ玠ず特に
適合性である。同じ枩床範囲にわた぀お焌結した
炭化ケむ玠及びMo2B5の平均熱膚脹係数CTE
は䞋蚘の劂くである 焌結したα炭化ケむ玠4.32×10-6cmcm℃ Mo2B55.0×10-6cmcm℃ β炭化ケむ玠に察するCTEはα炭化ケむ玠に
察するそれより玄〜少ない。察照的に、
MoB2に察するCTEは7.74×10-6cmcm℃であ
る。
Molybdenum borides are preferred for use as metal boride cements, and Mo 2 B 5 is particularly preferred for use with sintered silicon carbide. Molybdenum boride is compatible with sintered silicon carbide in terms of chemistry and melting point, and Mo2B5 is particularly compatible with sintered alpha silicon carbide in terms of coefficient of thermal expansion. Average coefficient of thermal expansion (CTE) of silicon carbide and Mo2B5 sintered over the same temperature range
are as follows: Sintered alpha silicon carbide: 4.32 x 10 -6 cm/cm°C Mo 2 B 5 : 5.0 x 10 -6 cm/cm°C The CTE for beta silicon carbide is approximately less than that for alpha silicon carbide. 1-2% less. in contrast,
The CTE for MoB 2 is 7.74×10 -6 cm/cm°C.

理論応力解析は、最も厳密な堎合に、焌結した
α又はβ又は混合盞炭化ケむ玠に関しお䜿甚
するセメントの熱膚脹係数は2.5×10-6cmcm℃
乃至6.5×10-6cmcm℃であるべきである。これ
はMo2B5が焌結した炭化ケむ玠のための優れた
結合材料であるこずを蚌明する。
Theoretical stress analysis indicates that, in the most rigorous case, the coefficient of thermal expansion of the cement used for sintered alpha or beta (or mixed phase) silicon carbide is 2.5 x 10 -6 cm/cm°C.
It should be between 6.5 x 10 -6 cm/cm°C. This proves that Mo2B5 is an excellent bonding material for sintered silicon carbide.

本発明の金属ホり化物セメントの融点は炭玠の
添加又は䜎い融点を有する共晶溶液eutectic
solutionsを圢成する䜎融点金属ホり化物を混
合するこずによ぀お䜎くするこずができる。
The melting point of the metal boride cement of the present invention can be improved by the addition of carbon or by a eutectic solution with a low melting point.
can be lowered by mixing low melting point metal borides to form solutions).

本発明のセメントは接合さるべき構成芁玠の少
なくずも䞀぀の衚面に粉末圢態で金属ホり化物を
眮くこずによ぀お耇合物品を生成するのに䜿甚す
るこずができる。奜たしくは金属ホり化物セメン
トは、セメント又はセメント成分をより良奜に分
散させ䞔぀成分を盞互に保持するように䞀時バむ
ンダtemparary binderず混合され、そしお
炉で熱するfurnacing前に敎列せしめられる
aligned。適圓なバむンダの䟋はワツクス、た
ずえばパラフむン、鉱物ワツクス及び怍物ワツク
ス、熱可塑性暹脂、たずえばスチレン、アクリル
暹脂、゚チルセルロヌス、ABSアクリロニトリ
ル−ブタゞ゚ン−スチレン、ヒドロキシプロピ
ルセルロヌス、高密床及び䜎密床ポリ゚チレン、
酞化ポリ゚チレン、酢酞セルロヌス、ナむロン、
゚チレンアクリル酞共重合䜓、セルロヌスアセテ
ヌトブチレヌト、ポリスチレン、ポリブチレン、
ポリスルホン、ポリ゚チレングリコヌル及びポリ
゚チレンオキサむド、ゎムたずえばトラガカント
ゎム、セルロヌス含有材料、たずえばメチルセル
ロヌス、又は或る甚途においおは熱硬化性暹脂た
ずえばプノヌルである。接合されるべき構成芁
玠は盞互にプレスされ、そしお過剰のセメント又
はセメント及びバむンダは陀去される。奜適に
は、構成芁玠はクランプされ、そしおもし適圓な
らば、䞀時的バむンダは也燥又は硬化せしめられ
る。耇合物はその埌焌成される。
The cement of the invention can be used to produce composite articles by placing metal borides in powder form on the surface of at least one of the components to be joined. Preferably the metal boride cement is mixed with a temporary binder to better disperse the cement or cement components and hold the components together and aligned before furnacing. (aligned). Examples of suitable binders are waxes such as paraffin, mineral waxes and vegetable waxes, thermoplastic resins such as styrene, acrylic resins, ethylcellulose, ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene), hydroxypropylcellulose, high-density and low-density polyethylene,
polyethylene oxide, cellulose acetate, nylon,
Ethylene acrylic acid copolymer, cellulose acetate butyrate, polystyrene, polybutylene,
Polysulfones, polyethylene glycols and polyethylene oxides, rubbers such as tragacanth, cellulose-containing materials such as methylcellulose, or in some applications thermosetting resins such as phenols. The components to be joined are pressed together and excess cement or cement and binder is removed. Preferably, the components are clamped and, if appropriate, the temporary binder is allowed to dry or harden. The composite is then fired.

接合されるべき構成芁玠が党郚未焌結金属炭化
物材料であるか、又は少なくずも぀の未焌結金
属炭化物構成芁玠を含む堎合には、ろう付け又は
セメント接合cementing工皋は金属炭化物構
成芁玠を焌結する条件䞋に行なわれる。
If the components to be joined are all green metal carbide materials or include at least one green metal carbide component, the brazing or cementing process may include the metal carbide component. This is done under sintering conditions.

接合されるべき構成芁玠が焌結金属炭化物材料
である堎合には、ろう付け又はセメント接合は金
属炭化物材料の焌結枩床より僅かに䜎い焌成枩床
で実斜される。䞀般に、玄20分乃至30分の期間加
えられる焌結枩床から玄150℃の範囲内の枩床は
䜿甚するのに適圓である。
If the components to be joined are sintered metal carbide materials, brazing or cementing is carried out at a sintering temperature slightly lower than the sintering temperature of the metal carbide material. Generally, temperatures within the range of about 150°C from the sintering temperature applied for a period of about 20 to 30 minutes are suitable for use.

金属炭化物構成芁玠の焌結は、奜たしくは䞍掻
性条件䞋に実斜される。本明现曞に䜿甚される、
“䞍掻性条件”ずは金属炭化物材料も金属ホり化
物セメントも盞互に又は焌成雰囲気ずも䜕ら実質
的皋床に化孊的に反応しない条件を意味する。真
空は有甚な䞍掻性雰囲気であり、アルゎンの劂き
䞍掻性ガスの雰囲気は著しく有甚である。
Sintering of the metal carbide component is preferably carried out under inert conditions. As used herein,
"Inert conditions" means conditions in which neither the metal carbide materials nor the metal boride cement react chemically to any substantial degree with each other or with the firing atmosphere. Vacuum is a useful inert atmosphere, and an atmosphere of an inert gas such as argon is extremely useful.

焌結した炭化ケむ玠は奜たしいセラミツク材料
である。焌結した炭化ケむ玠はα又はβ盞であり
埗る。かかるセラミツク材料は実質的にすべおた
ずえば95重量のα盞の炭化ケむ玠より成぀おい
おもよく、又は皮々の圢態の炭化ケむ玠の混合物
を含有しおいおもよい。他のセラミツク材料、た
ずえば炭化チタン又は炭化タングステンを䜿甚し
お耇合物品の芁件又は䜿甚に䟝存しお物理的又は
化孊的性質を倉動せしめられる衚面又は郚分を有
する耇合物品を補造するこずができる。
Sintered silicon carbide is the preferred ceramic material. Sintered silicon carbide can be in alpha or beta phase. Such ceramic materials may consist essentially entirely of silicon carbide in the alpha phase, for example 95% by weight, or they may contain a mixture of various forms of silicon carbide. Other ceramic materials, such as titanium carbide or tungsten carbide, can be used to produce composite articles having surfaces or portions of varying physical or chemical properties depending on the requirements or use of the composite article.

本発明の詳现な説明及び奜たしい態様 本発明はセラミツク材料を接合するためのセメ
ントに関する。セメントは金属ホり化物、たずえ
ば、Mo2B5、MoB2、TiB2、GeB2、ZrB2、
SmB6、NbB2、HfB、VB2、TaB2又はその混合
物から成る。最も奜たしいそしお単䞀で䜿甚する
のに最もよく適応するのはMo2B5である。最も
奜たしい金属炭化物セラミツク材料はSiCであ
る。
DETAILED DESCRIPTION AND PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION The present invention relates to cement for joining ceramic materials. Cement is made of metal borides, such as Mo 2 B 5 , MoB 2 , TiB 2 , GeB 2 , ZrB 2 ,
Consists of SmB 6 , NbB 2 , HfB, VB 2 , TaB 2 or mixtures thereof. Most preferred and best adapted for single use is Mo 2 B 5 . The most preferred metal carbide ceramic material is SiC.

奜たしくは、接合されるべき面の少なくずも䞀
぀は䞀時バむンダ䞭の金属ホり化物から成る䞀時
バむンダ混合物で被芆されるか又は塗られる
buttered。バむンダ混合物は玄0.08mm乃至玄
0.16mm厚さの被芆又は局ずしお適圓に斜される。
混合物の金属ホり化物含有率は奜たしくは玄60重
量乃至玄90重量の範囲である。金属ホり化物
の量は塗り広げられる又はしなやかなpliable
混合物を埗るように倉えるこずができる。通垞
は、玄80重量を越える金属ホり化物を含有する
混合物は必芁な塗り広げ又局状化を埗るのに十分
にしなやかではない。玄60重量より少ない金属
ホり化物を含有する混合物は所望される機械的に
匷いゞペむントを䞀貫しお生成しない。有甚な䞀
時バむンダは有機熱分解性材料、たずえばワツク
ス、熱硬化性暹脂、ゎム、ポリビニルアルコヌ
ル、メチルセルロヌス、熱可塑性暹脂、又はその
混合物である。特に有甚である盞察的に安䟡な䞀
時バむンダはメチルセルロヌスである。通垞は、
䞀時バむンダは少しの、玄4.0より少ないカヌ
ボンチダヌが残るように遞ばれる。ホり化物セメ
ントが金属炭化物出発材料、ホり玠源及び炭玠源
を䜿甚しおその堎で圢成される堎合は陀く。かか
る堎合には、プノヌル暹脂は炭玠源材料も䟛絊
する䞀時バむンダずしお䜿甚するのに適しおい
る。
Preferably, at least one of the surfaces to be joined is coated or buttered with a temporary binder mixture consisting of a metal boride in a temporary binder. The binder mixture is approximately 0.08 mm to approx.
Suitably applied as a 0.16 mm thick coating or layer.
The metal boride content of the mixture preferably ranges from about 60% to about 90% by weight. The amount of metal boride is spreadable or pliable
It can be varied to obtain a mixture. Typically, mixtures containing more than about 80% by weight metal borides are not sufficiently pliable to provide the necessary spreading or layering. Mixtures containing less than about 60% by weight metal borides do not consistently produce the desired mechanically strong joints. Useful temporary binders are organic pyrolyzable materials such as waxes, thermosets, rubbers, polyvinyl alcohol, methylcellulose, thermoplastics, or mixtures thereof. A relatively inexpensive temporary binder that is particularly useful is methylcellulose. Normally,
The temporary binder is chosen so that there is little, less than about 4.0%, carbon char remaining. Except where the boride cement is formed in situ using a metal carbide starting material, a boron source, and a carbon source. In such cases, the phenolic resin is suitable for use as a temporary binder that also supplies the carbon source material.

被芆埌、接合されるべき構成芁玠の面は盞互に
し぀かりずプレスされ、そしお過剰の䞀時バむン
ダ混合物は接合された区域付近から陀去される。
䞀般に、プレス操䜜の埌、接合されるべき構成芁
玠は、玄0.5ミクロン乃至玄1.0ミクロンのセメン
トによ぀おその間を間隔を眮いおいる。構成芁玠
は他の奜適な保持手段によ぀お接合された䜍眮に
クランプ又は保持されるこずが奜たしい。もし適
圓ならば、次いで䞀時バむンダは構成芁玠を接合
䜍眮に保持しながら也燥され又は硬化される。そ
の埌、保持手段は陀去するこずができ、そしお構
成芁玠は所望の耇合物品を補造するよう焌成され
るこずができる。
After coating, the surfaces of the components to be joined are pressed firmly together and excess temporary binder mixture is removed from around the joined areas.
Generally, after the pressing operation, the components to be joined are spaced apart by about 0.5 microns to about 1.0 microns of cement. Preferably, the components are clamped or held in the joined position by other suitable retention means. If appropriate, the temporary binder is then dried or cured while holding the components in bonded position. Thereafter, the retaining means can be removed and the components fired to produce the desired composite article.

本発明の金属ホり化物セメントは構成芁玠間に
物理的結合を䞎えるように機胜するけれども、接
合されるべき金属炭化物構成芁玠の焌結枩床から
箄150℃の範囲内曎に奜たしくは玄50℃の範囲内
の融点を有する金属ホり化物又はその混合物の薄
い局は、各界面に沿぀お固䜓溶液局を圢成する構
成芁玠ずの第二焌結反応に入る、断面における完
成された接合は、金属ホり化物ず金属炭化物の固
䜓溶液の二぀のより薄い局間の金属ホり化物サン
ドむツチの局の圢態にある。本発明のセメントは
倖向きにも流れ、そしお接合郚のたわりに吞䞊䜜
甚しおwick、金属炭化物による固䜓溶液䞭の
セメントの滑らかな薄い被芆を圢成する。吞䞊䜜
甚効果wicking effectは本発明のセメントに
よる金属炭化物構成芁玠の非垞に良奜な湿最を蚌
明し、そしお远加的に匷化された接合郚を䞎える
ず掚枬される。
Although the metal boride cement of the present invention functions to provide a physical bond between the components, it is within a range of about 150°C, more preferably about 50°C, from the sintering temperature of the metal carbide components to be joined. A thin layer of metal boride or a mixture thereof having a melting point within and in the form of a layer of metal boride sandwich between two thinner layers of solid solution of metal carbide. The cement of the present invention also flows outward and wicks around the joint, forming a smooth thin coating of cement in solid solution with metal carbides. It is assumed that a wicking effect demonstrates a very good wetting of the metal carbide components by the cement of the invention and provides an additionally strengthened joint.

未焌結炭化ケむ玠の二぀の構成芁玠を接合する
に際しお炭玠源及び焌結助剀を含有する未焌結炭
化ケむ玠のセメントはほがセメントずしお機胜す
るこずが期埅される。しかしながら、かかる接合
郚は機械的に匷固ではなく、そしお機械的衝撃に
さらされる堎合に砎断を受ける。
A cement of green silicon carbide containing a carbon source and a sintering aid is expected to function substantially as a cement in joining two components of green silicon carbide. However, such joints are not mechanically strong and are subject to fracture when exposed to mechanical shock.

䞋蚘実斜䟋は説明のためであり、本発明を制限
するものず解するべきではない。特蚘しない限
り、郚は重量郚であり、枩床はセ氏である。
The following examples are illustrative and should not be construed as limiting the invention. Unless otherwise indicated, parts are parts by weight and temperatures are in degrees Celsius.

実斜䟋 未焌結構成郚品 未焌結炭化ケむ玠の盎埄1.27cmの二぀のロツド
を生の本䜓ずしお圢成した。各ロツドの䞀端は、
氎性スラリヌ䞭のメチルセルロヌスのマトリツク
ス䞭玄80重量Mo2B5を含有する䞀時的結合混
合物玄1.6mmで被芆した。次いでロツド端郚を、
混合物の䞀郚を抌出すのに十分な力で盞互に抌
し、所定䜍眮にクランプし、そしお過剰の
Mo2B5−メチルセルロヌス混合物を陀去する。
次いでロツドを加熱しお氎を䞀時バむンダから陀
去しお、その埌アルゎンの雰囲気で玄2150°の枩
床で玄25分の期間焌成しお炭化ケむ玠ロツドを焌
成する。
EXAMPLE Green Components Two 1.27 cm diameter rods of green silicon carbide were formed as green bodies. One end of each rod is
Approximately 1.6 mm of a temporary bonding mixture containing approximately 80% by weight Mo 2 B 5 in a matrix of methylcellulose in an aqueous slurry was coated. Then attach the rod end to
Press together with enough force to force out some of the mixture, clamp in place, and remove excess
Remove the Mo2B5 -methylcellulose mixture.
The silicon carbide rod is then fired by heating the rod to temporarily remove the water from the binder and then firing in an argon atmosphere at a temperature of about 2150° for a period of about 25 minutes.

冷华するず、接合したロツドを機械的衝撃によ
り詊隓し、そしお構造的に匷い耇合䜓であるこず
が芋出された。
Once cooled, the bonded rods were tested by mechanical impact and were found to be structurally strong composites.

実斜䟋 焌結した構成芁玠 焌結した炭化ケむ玠の盎埄1.27cmの二぀のロツ
ドを実斜䟋に蚘茉したのず同じ方法で同様な䞀
時結合混合物で被芆された。ロツドは玄25分の期
間箄2100℃の枩床でアルゎンの雰囲気で焌成し
た。冷华され、接合したロツドを機械的衝撃によ
り詊隓し、そしお構造的に匷い耇合䜓に圢成され
るこずが芋出された。
EXAMPLES Sintered Components Two 1.27 cm diameter rods of sintered silicon carbide were coated with a similar temporary bonding mixture in the same manner as described in the Examples. The rods were fired in an argon atmosphere at a temperature of approximately 2100 °C for a period of approximately 25 minutes. The cooled, bonded rods were tested by mechanical impact and were found to form into a structurally strong composite.

実斜䟋 焌結及び未焌結構成芁玠 未焌結炭化ケむ玠の盎埄2.54cmの䞀本のロツド
及び焌結炭化ケむ玠の盎埄1.27cmの䞀本のロツド
を実斜䟋に蚘茉したのず同じ方法で同様な䞀時
結合混合物で被芆した。次いでロツドを玄25分の
期間玄2150°の枩床でアルゎン雰囲気で焌成した。
埗られる耇合焌結生成物を機械的衝撃により詊隓
しそしお構造的に匷いこずが芋出された。
EXAMPLES Sintered and Unsintered Components One 2.54 cm diameter rod of unsintered silicon carbide and one 1.27 cm diameter rod of sintered silicon carbide were prepared in the same manner as described in the examples. coated with a temporary bonding mixture. The rod was then calcined in an argon atmosphere at a temperature of about 2150° for a period of about 25 minutes.
The resulting composite sintered product was tested by mechanical impact and was found to be structurally strong.

実斜䟋 その堎におけるセメントの生成 焌結した炭化ケむ玠の盎埄1.27cmの二぀のロツ
ドをメチルセルロヌスの氎性スラリヌ䞭の化孊量
論的割合の粉末状Mo及びホり玠の混合物で被芆
した。ロツドを被芆し、そしお実斜䟋の方法で
焌成した。その堎で生成したMo2B5の接合を機
械的衝撃により詊隓しそしお構造的に匷いこずが
芋出された。
EXAMPLE In-Situ Cement Formation Two 1.27 cm diameter rods of sintered silicon carbide were coated with a mixture of powdered Mo and boron in stoichiometric proportions in an aqueous slurry of methylcellulose. The rods were coated and fired in the manner of the examples. The in-situ produced Mo2B5 joints were tested by mechanical impact and were found to be structurally strong.

本発明が実斜䟋及び明现曞に蚘茉された特定の
説明に限定されるものではなく、そしお本発明の
粟神及び範囲から逞脱するこずなく圓業者によ぀
お皮々の修正がなされ埗るこずは明らかであろ
う。
It will be obvious that this invention is not limited to the specific description set forth in the examples and specification, and that various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention. Probably.

Claims (1)

【特蚱請求の範囲】  (a) 接合されるべき少なくずも䞀぀の構成芁
玠の面を、Mo2B5、MoB2、TiB2、GeB2、
ZrB2、SmB6、NbB2、HfB、VB2、TaB2又は
その混合物から遞ばれた金属ホり化物で被芆
し、 (b) 盞互に接合されるべき衚面をプレスし、そし
お (c) 焌成しお耇合焌結物品を生成する 工皋より成る別々の金属炭化物構成芁玠を接合
しお耇合物品を圢成する方法。  金属炭化物が炭化ケむ玠である特蚱請求の範
囲第項蚘茉の方法。  工皋(a)の金属炭化物がMo2B5である特蚱請
求の範囲第項蚘茉の方法。  金属ホり化物がワツクス、熱可塑性暹脂、ゎ
ム、ポリビニルアルコヌル、メチルセルロヌス、
熱硬化性暹脂又はその混合物の矀から遞ばれた䞀
時バむンダに分散しおいる特蚱請求の範囲第項
蚘茉の方法。  䞀時バむンダがメチルセルロヌスである特蚱
請求の範囲第項蚘茉の方法。  䞀時バむンダ混合物が金属ホり化物玄50重量
乃至玄90重量を含有する特蚱請求の範囲第
項蚘茉の方法。  工皋(a)の被芆が玄0.08mm乃至玄0.15mm厚さで
ある特蚱請求の範囲第項蚘茉の方法。  接合されるべき該構成芁玠の少なくずも䞀぀
が未焌結金属炭化物から成り、焌成工皋が該金属
炭化物の焌結枩床で実斜される特蚱請求の範囲第
項蚘茉の方法。  該金属炭化物が炭化ケむ玠である特蚱請求の
範囲第項蚘茉の方法。  金属ホり化物がMo2B5である特蚱請求の
範囲第項蚘茉の方法。  接合されるべき構成芁玠が焌結された圢態
にあり、そしお焌成が金属炭化物の焌結枩床より
䜎いが焌結枩床から150℃の範囲内の枩床で実斜
される特蚱請求の範囲第項蚘茉の方法。  金属炭化物が炭化ケむ玠である特蚱請求の
範囲第項蚘茉の方法。  金属ホり化物がMo2B5である特蚱請求の
範囲第項蚘茉の方法。  金属ホり化物がその堎で圢成される特蚱請
求の範囲第項蚘茉の方法。  金属ホり化物が粉末状ホり玠及びMo、
Ti、Ge、Zr、Sm、Nb、Hf、、、Ta又は
その混合物の矀より遞ばれた粉末金属からその堎
で生成される特蚱請求の範囲第項蚘茉の方
法。  金属炭化物がSiCである特蚱請求の範囲第
項蚘茉の方法。  該金属がMoである特蚱請求の範囲第
項蚘茉の方法。  該金属ホり化物が粉末状ホり玠及び粉末状
金属氎玠化物からその堎で圢成され、該金属氎玠
化物䞭の金属がMo、Ti、Ge、Zr、Sm、Nb、
Hf、、、Ta又はその混合物の矀より遞ばれ
る特蚱請求の範囲第項蚘茉の方法。  該金属ホり化物が粉末状ホり玠、粉末状金
属酞化物及び炭玠源から圢成され、該金属酞化物
䞭の金属がMo、Ti、Ge、Zr、Sm、Nb、Hf、
、、Ta又はその混合物から遞ばれる特蚱請
求の範囲第項蚘茉の方法。  該炭玠源がプノヌル暹脂である特蚱請求
の範囲第項蚘茉の方法。
[Claims] 1 (a) The surface of at least one component to be joined is made of Mo 2 B 5 , MoB 2 , TiB 2 , GeB 2 ,
( b) pressing the surfaces to be joined together; and ( c ) sintering . a method of joining separate metal carbide components to form a composite article, comprising the steps of: forming a composite sintered article; 2. The method according to claim 1, wherein the metal carbide is silicon carbide. 3. The method according to claim 2 , wherein the metal carbide in step (a) is Mo2B5 . 4 Metal borides include wax, thermoplastic resin, rubber, polyvinyl alcohol, methyl cellulose,
2. The method of claim 1, wherein the composition is dispersed in a temporary binder selected from the group of thermosetting resins or mixtures thereof. 5. The method of claim 4, wherein the temporary binder is methylcellulose. 6. Claim 4, wherein the temporary binder mixture contains from about 50% to about 90% by weight of metal borides.
The method described in section. 7. The method of claim 1, wherein the coating of step (a) is about 0.08 mm to about 0.15 mm thick. 8. The method of claim 1, wherein at least one of the components to be joined consists of an unsintered metal carbide, and the sintering step is carried out at the sintering temperature of the metal carbide. 9. The method according to claim 8, wherein the metal carbide is silicon carbide. 10. The method according to claim 9 , wherein the metal boride is Mo2B5 . 11. The components to be joined are in sintered form and the sintering is carried out at a temperature below the sintering temperature of the metal carbide but within 150° C. of the sintering temperature. Method described. 12. The method according to claim 11, wherein the metal carbide is silicon carbide. 13. The method according to claim 12 , wherein the metal boride is Mo2B5 . 14. The method of claim 1, wherein the metal boride is formed in situ. 15 The metal boride is powdered boron and Mo,
15. The method of claim 14, wherein the method is produced in situ from a powdered metal selected from the group of Ti, Ge, Zr, Sm, Nb, Hf, V, W, Ta or mixtures thereof. 16. The method according to claim 15, wherein the metal carbide is SiC. 17 Claim 15 in which the metal is Mo
The method described in section. 18 The metal boride is formed in situ from powdered boron and powdered metal hydride, and the metal in the metal hydride is Mo, Ti, Ge, Zr, Sm, Nb,
15. The method according to claim 14, wherein the method is selected from the group of Hf, V, W, Ta or mixtures thereof. 19 The metal boride is formed from powdered boron, a powdered metal oxide, and a carbon source, and the metal in the metal oxide is Mo, Ti, Ge, Zr, Sm, Nb, Hf,
15. The method of claim 14, wherein the material is selected from V, W, Ta or mixtures thereof. 20. The method according to claim 19, wherein the carbon source is a phenolic resin.
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