(57)【要約】【課題】  高い接合強度を有した無機繊維結合型セラミックスの接合方法を提供する。【解決手段】  ２つ以上の配向方向を有する無機繊維結合型セラミックスの接合方法であって、該無機繊維結合型セラミックスの接合面と前記２つ以上の無機繊維の配向方向が、３０度以上傾いており、かつ接合面の表面粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）で５μｍ以下であることを特徴とする無機繊維結合型セラミックスの接合方法である。好ましくは、前記無機繊維結合型セラミックス接合体の被接合体の間に、Ｓｉ及び接合温度以下で珪素化合物となる混合粉末を配置後、１３００〜１６００℃に加熱し、無加圧もしくは２０ＭＰａ以下の圧力を加えて接合することを特徴とする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つ以上の配向方向を有する無機繊維結合型セラミックスの接合方法であって、該無機繊維結合型セラミックスの接合面と前記２つ以上の無機繊維の配向方向が３０度以上傾いており、かつ接合面の表面粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）で５μｍ以下であることを特徴とする無機繊維結合型セラミックスの接合方法。
【請求項２】
前記無機繊維結合型セラミックスの被接合体が、
（ａ）Ｓｉ、Ｍ、Ｃ及びＯからなる非晶質物質、
（ｂ）β−ＳｉＣ、ＭＣ及びＣの結晶質超微粒子と、
ＳｉＯ２及びＭＯ２の非晶質物質との集合体（ＭはＴｉ又はＺｒを示す。）、又は
（ｃ）上記（ａ）の非晶質物質と上記（ｂ）の集合体との混合物を含有する無機質繊維と、この無機質繊維の間隙を充填するように存在する、
（ｄ）Ｓｉ及びＯ、場合によりＭからなる非晶質物質、
（ｅ）結晶質のＳｉＯ２及び／又はＭＯ２からなる結晶質物質、又は
（ｆ）上記（ｄ）の非晶質物質と上記（ｅ）の結晶質物質との混合物を含有し、
かつ１００ｎｍ以下の粒径のＭＣからなる結晶質微粒子が分散した無機物質とからなり、さらに、上記の無機質繊維と上記の無機物質との境界層として１〜２００ｎｍの非晶質及び／又は結晶質の炭素からなる層によって構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の無機繊維結合型セラミックスの接合方法。
【請求項３】
前記無機繊維結合型セラミックス接合体の被接合体の間に、Ｓｉ及び接合温度以下で珪素化合物となる混合粉末を配置後、１３００〜１６００℃に加熱し、無加圧もしくは２０ＭＰａ以下の圧力を加えて接合することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の無機繊維結合型セラミックスの接合方法。
【請求項４】
前記無機繊維結合型セラミックス接合体を接合する接合材が活性金属ろう材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の無機繊維結合型セラミックスの接合方法。
【請求項５】
前記活性金属ろう材がＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系であることを特徴とする請求項６記載の無機繊維結合型セラミックスの接合方法。
【請求項６】
２つ以上の配向方向を有する無機繊維結合型セラミックスの接合体であり、該無機繊維結合型セラミックスの接合面と前記２つ以上の無機繊維の配向方向が、３０度以上傾いており、かつ接合面の表面粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）で５μｍ以下であることを特徴とする無機繊維結合型セラミックスの接合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中１０００℃以上の酸化雰囲気をはじめとする高温の過酷な環境下で使用可能であり、優れた耐熱性を有し、且つ高い断熱性と力学特性を兼ね備えた無機繊維結合型セラミックスの高い接合強度を有する接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、航空宇宙分野や環境・エネルギー分野においては、高効率化、高エネルギー化のために、優れた耐熱性を有し、且つ高い断熱性と力学的特性を兼ね備えた信頼性の高い材料が望まれている。この候補材料のひとつに無機繊維結合型セラミックスが挙げられる。無機繊維結合型セラミックスは、単体のセラミックスに比べ、欠陥に鈍感であり、高い破壊抵抗を有している。また、この無機繊維結合型セラミックスは、化学浸透気相法（ＣＶＩ法）、又はポリマー含浸法（ＰＩＰ法）等で製造されたセラミックス繊維強化セラミックス基複合材料（ＣＭＣ）と比べると、非常に緻密であり、機械加工により高い表面平滑性を得ることができることより、非常に精密な部品成形が可能である。この無機繊維結合型セラミックスの用途拡大には、部品同士を高い接合強度で接合する接合技術が必要になる。
【０００３】
この無機繊維結合型セラミックスの接合体に関しては、例えば、特許文献１に示されている。詳細には、同種又は異種の被接合体同士が、中間材（Ｄ）によって接合された、１２００℃以上の耐熱性を有している高耐熱性無機繊維結合型セラミックス接合体であって、前記被接合体は、被接合体（Ａ）又は被接合体（Ｂ）であり、前記被接合体（Ａ）は、無機繊維（i）と、前記無機繊維の間隙を充填する無機物質（ii）と、上記無機繊維の表面に形成された１から１００ｎｍの境界層（iii）と、から構成されてなる無機繊維結合型セラミックスからなる被接合体であり、前記無機繊維（i）は、Ｓｉ、Ｍ（ＭはＴｉ又はＺｒを示す）、Ｃ及びＯからなる非晶質物質（ａ）および／又はβ−ＳｉＣ、ＭＣ及びＣの結晶質微粒子と、ＳｉＯ２及びＭＯ２の非晶質物質との集合体（ｂ）からなり、前記無機物質（ii）は、Ｓｉ及びＯ、場合によりＭからなる非晶質物質（ｃ）、及び／又は、結晶質のＳｉＯ２及びＭＯ２からなる結晶質物質（ｄ）、からなり、場合により１００ｎｍ以下の粒径のＭＣからなる結晶質微粒子無機物質（ｅ）が分散しており、前記境界層（iii）は、Ｃを主成分とする、場合により１００ｎｍ以下の粒径のＭＣからなる結晶質粒子が分散しており、 前記被接合体（Ｂ）は、主としてＳｉＣの焼結構造からなる無機繊維であって、０．０１〜１重量％のＯ、及び２Ａ族、３Ａ族及び３Ｂ族の金属原子からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属原子を含有する無機繊維が最密充填に極めて近い構造に結合し、繊維間には１〜１００ｎｍのＣを主成分とする境界層が形成されている無機繊維型結合型セラミックスからなる被接合体であり、前記中間材（Ｄ）は、Ｓｉ及び／又は珪素化合物を主とする厚さ５〜２００μｍの中間材である、高耐熱性無機繊維結合型セラミックス接合体。また、前記同種又は異種の前記被接合体の間に、（ｆ）Ｓｉ及び／又は珪素化合物、及び、（ｇ）接合温度以下で珪素化合物となる混合粉末、から選ばれる粉末を配置後、１３００〜２０００℃に加熱し、無加圧もしくは１〜５０ＭＰａの圧力を加えて接合する高耐熱性無機繊維結合型セラミックス接合体の接合方法が示されている。概略すると、少なくとも一方が無機繊維結合型セラミックスの被接合体の接合面に、珪素化合物の粉末を配置し、高温で接合することによって、１２００℃以上の高温でも使用可能な無機繊維結合型セラミックスの接合体を得るものである。そして、この無機繊維結合型セラミックスからなる被接合体は、1方向に引き揃えられたシート状物の積層状態と同様の配向状態、２次元織物の積層状態と同様の配向状態、３次元織物の状態と同様の配向状態、或いはランダム配向状態のいずれか又はそれらの複合組織からなる繊維材を高温高圧下でホットプレス成形することによって得られることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９６９１０６号（Ｐ３９６９１０６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１には、得られた無機繊維結合型セラミックスの被接合体の接合面に関する詳しい記述はない。そのため、高強度で安定した品質の接合体を提供するには、必ずしも十分ではない。この無機繊維接合型セラミックスの用途拡大には、さらに接合強度の優れた接合体の接合方法を見出す必要があり、高強度の接合体は、高い信頼性を必要とする部材、例えば、発電用、又は航空機用ガスタービン、熱交換器、及び耐熱性を必要とする摺動部材などへの適用の可能性が大きく広がる。そこで、本発明は、高い接合強度を有した無機繊維結合型セラミックスの接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の目的を達成するために、本発明者らは、無機繊維結合型セラミックスの被接合体の接合面の性状と接合強度の関係を綿密に調べ、鋭意研究を重ねた結果、高い接合強度を有した無機繊維結合型セラミックスの接合体の製造方法を見出した。すなわち、本発明によれば、２つ以上の配向方向を有する無機繊維結合型セラミックスの接合方法であって、該無機繊維結合型セラミックスの接合面と前記２つ以上の無機繊維の配向方向が、３０度以上傾いており、かつ接合面の表面粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）で５μｍ以下であることを特徴とする無機繊維結合型セラミックスの接合方法が提供される。
【０００７】
また、本発明によれば、前記無機繊維結合型セラミックス接合体の被接合体が、
（ａ）Ｓｉ、Ｍ、Ｃ及びＯからなる非晶質物質、
（ｂ）β−ＳｉＣ、ＭＣ及びＣの結晶質超微粒子と、
ＳｉＯ２及びＭＯ２の非晶質物質との集合体（ＭはＴｉ又はＺｒを示す。）、又は
（ｃ）上記（ａ）の非晶質物質と上記（ｂ）の集合体との混合物を含有する無機質繊維と、この無機質繊維の間隙を充填するように存在する、
（ｄ）Ｓｉ及びＯ、場合によりＭからなる非晶質物質、
（ｅ）結晶質のＳｉＯ２及び／又はＭＯ２からなる結晶質物質、又は
（ｆ）上記（ｄ）の非晶質物質と上記（ｅ）の結晶質物質との混合物を含有し、
かつ１００ｎｍ以下の粒径のＭＣからなる結晶質微粒子が分散した無機物質とからなり、さらに、上記の無機質繊維と上記の無機物質との境界層として１〜２００ｎｍの非晶質及び／又は結晶質の炭素からなる層によって構成されていることを特徴とする無機繊維結合型セラミックスの接合方法が提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、前記無機繊維結合型セラミックス接合体の被接合体の間に、Ｓｉ及び接合温度以下で珪素化合物となる混合粉末を配置後、１３００〜１６００℃に加熱し、無加圧もしくは２０ＭＰａ以下の圧力を加えて接合することを特徴とする無機繊維結合型セラミックスの接合方法が提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、無機繊維結合型セラミックス接合体を接合する接合材が活性金属ろう材であることを特徴とする無機繊維結合型セラミックスの接合方法が提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、前記活性金属ろう材がＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系であることを特徴とする無機繊維結合型セラミックスの接合方法が提供される。
【００１１】
また、本発明によれば、２つ以上の配向方向を有する無機繊維結合型セラミックスの接合体であり、該無機繊維結合型セラミックスの接合面と前記２つ以上の無機繊維の配向方向が、３０度以上傾いており、かつ接合面の表面粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）で５μｍ以下であることを特徴とする無機繊維結合型セラミックスの接合体が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、無機繊維結合型セラミックスの接合面の無機繊維の配向角度を規定することによって、接合体の接合強度を向上させることができ、無機繊維結合型セラミックス接合体の信頼性をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】繊維側面に平行な断面を含んでいる一般的な無機繊維結合型セラミックスの接合面の模式図を示している。
【図２】繊維配向方向が３０度以上傾いている繊維軸断面からなる無機繊維結合型セラミックスの代表的な接合面の模式図を示している。
【図３】２次元織物を直交積層して成形した無機繊維結合型セラミックスを繊維軸方向に対して斜めに切断した被接合体の模式図を示している。
【図４】無機繊維結合型セラミックスの±４５被接合体の接合面（Ｒａ＝７μｍ）の局所的に繊維側面が露出した箇所を示す電子顕微鏡写真
【図５】無機繊維結合型セラミックスの±４５°、及び０／９０°被接合体の接合面の光学顕微鏡写真を示している。（ａ）は±４５°被接合体（実施例１）の接合面である。（ｂ）は０／９０°被接合体（比較例２）の接合面である。
【図６】実施例１で得られた±４５°被接合体を用いた無機繊維結合型セラミックス接合体の外観写真である。（ａ）は被接合体の外観写真である。（ｂ）は被接合体の織物配向面の接合部近傍の拡大写真である。（ｃ）は被接合体の織物積層面の接合部近傍の拡大写真である。
【図７】比較例３で得られた０／９０°被接合体を用いた無機繊維結合型セラミックス接合体の外観写真である。（ａ）は被接合体の外観写真である。（ｂ）は被接合体の織物配向面の接合部近傍の拡大写真である。（ｃ）は被接合体の織物積層面の接合部近傍の拡大写真である。
【図８】実施例３で得られた±４５°被接合体を用いた無機繊維結合型セラミックス接合体の外観写真である。（ａ）は被接合体の外観写真である。（ｂ）は被接合体の織物配向面の接合部近傍の拡大写真である。（ｃ）は被接合体の織物積層面の接合部近傍の拡大写真である。
【図９】比較例５で得られた０／９０°被接合体を用いた無機繊維結合型セラミックス接合体の外観写真である。（ａ）は被接合体の外観写真である。（ｂ）は被接合体の織物配向面の接合部近傍の拡大写真である。（ｃ）は被接合体の織物積層面の接合部近傍の拡大写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、２つ以上の配向方向を有する無機繊維結合型セラミックスの接合方法であって、該無機繊維結合型セラミックスの接合面と前記２つ以上の無機繊維の配向方向が、３０度以上傾いており、かつ接合面の表面粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）で５μｍ以下であることを特徴としている。まず、無機繊維結合型セラミックスについて説明する。
【００１５】
無機繊維結合型セラミックスとは、無機繊維同士が最密充填構造に近い構造を取るように結合された繊維体積率の非常に高いセラミックス材料である。好ましくは、特許第３１３４７２９号公報（特許文献２）に代表されるように、
（ａ）Ｓｉ、Ｍ、Ｃ及びＯからなる非晶質物質、（ｂ）β−ＳｉＣ、ＭＣ及びＣの結晶質超微粒子と、ＳｉＯ２及びＭＯ２の非晶質物質との集合体（ＭはＴｉ又はＺｒを示す。）、又は（ｃ）上記（ａ）の非晶質物質と上記（ｂ）の集合体との混合物を含有する無機
質繊維と、この無機質繊維の間隙を充填するように存在する、（ｄ）Ｓｉ及びＯ、場合によりＭからなる非晶質物質、（ｅ）結晶質のＳｉＯ２及び／又はＭＯ２からなる結晶質物質、又は（ｆ）上記（ｄ）の非晶質物質と上記（ｅ）の結晶質物質との混合物を含有し、かつ１００ｎｍ以下の粒径のＭＣからなる結晶質微粒子が分散した無機物質とからなり、上記無機質繊維の含有量が８０体積％以上であり、さらに、上記の無機質繊維と上記の無機物質との境界層として１〜２００ｎｍの非晶質及び／又は結晶質の炭素からなる層より構成されるセラミックスであり、上記特許文献２の方法により成形することができる。
【００１６】
次に、本発明の特徴である無機繊維結合型セラミックスの被接合体の接合面について説明する。
【００１７】
前記で示した特許文献１に記載されている通り、無機繊維結合型セラミックスからなる被接合体を構成する繊維材は、１方向に引き揃えられたシート状物の積層状態と同様の配向状態、２次元織物の積層状態と同様の配向状態、３次元織物の状態と同様の配向状態、或いはランダム配向状態のいずれか又はそれらの複合組織からなっている。したがって、繊維材を１方向に配向した１方向配向を除く、種々の方向に繊維が配向した無機繊維結合型セラミックスの被接合体の接合面は様々な配向の繊維が存在していることになる。例えば、図１に示すように繊維軸方向の円形状の断面と繊維側面に平行な断面が存在している。
【００１８】
本発明者は図１のような接合面の無機繊維結合型セラミックス同士の接合体の破壊形態を詳細に観察したところ、繊維側面に平行な断面と接合材との接合部は、接合材と繊維の境界ではなく、接合材と接着した繊維側面の炭素層付近で破壊していた。繊維側面には、特許文献２にも記載されているように無機繊維結合型セラミックス中に発生したクラックを偏向させ、破壊靭性を向上させる働きをする炭素層が存在している。そのため、この炭素層と繊維との結合力が繊維と接合材との接着力より弱いと考えられる。したがって、繊維側面に平行な断面を減少させて炭素層で破壊しないようにすれば、接着力が向上すると考えた。本特許で重要なことは、図２に示すように無機繊維結合型セラミックスの接合面を繊維軸断面で構成することである。接合面に繊維軸断面を形成させる方法に特に限定はないが、簡便な方法としては、例えば、図３に示すように２次元織物を直交積層して成形した無機繊維結合型セラミックスの織物面を繊維軸に対して斜めに切断すればよい。直交積層とは、織物を９０度傾けて０度、９０度に配向させたことを意味し、これにより、繊維の方向は２方向に直角に配向する状態となる。また、１方向に引き揃えられたシート状物を積層配向する際に、予め接合面となる部位に繊維配向方向が３０度より小さな断面が存在しないように配向させてもよい。本発明からも明らかなように、繊維表面にクラックの進展を抑制させる境界層を形成しているセラミックス系繊維材を用いた材料の接合においては、接合面の繊維配向を限定し、破壊が繊維側面の境界層で進展しないようにすることが接合体の接着強度を向上させるために重要となるが、特に、無機繊維結合型セラミックスの場合は、繊維の体積割合が多く、繊維表面の炭素層同士が繋がっている箇所が多く存在するため接着強度を向上させるために重要となる。実施例１においても示した通り、被接合体の繊維配向角度を繊維軸に対して３０°傾けると、０／９０°に比べ、約１５％平均強度が上昇する。よって、無機繊維の配向角度は繊維軸に対して３０°以上であることが好ましい。
【００１９】
次に、無機繊維結合型セラミックスの被接合体の接合面の粗さについて説明する。本発明の無機繊維結合型セラミックスの被接合体の接合面の表面粗さは、機械加工の手法、並びに加工条件により異なるが算術平均粗さ（Ｒａ）で５μｍ以下であり、特に、３μｍ以下であることが望ましい。表面粗さが５μｍより粗くなれば接合面を繊維軸断面に揃えても、図４に示すように局所的に繊維軸断面近傍の繊維側面が露出することがある。繊維の境界部には前述のように炭素層が存在するため、繊維側面が接合面に露出している。そのため、この炭素層の影響により接合強度の向上が認められないこともある。確実に強度を向上させるには、局所的な繊維側面の露出をなくすため、表面粗さを小さくすることも重要である。実施例４に示すように算術平均粗さ（Ｒａ）で５μｍ以下であれば強度は向上しているが、比較例４に示すように７μｍでは±４５に配向させても強度は向上していない。これは局所的な繊維側面の露出部が破壊の起点となり、クラックの進展が急激に進むためと考えられる。
【００２０】
次に、本発明の無機繊維結合型セラミックスの接合方法に用いる接合材について説明する。接合材としては、大きくセラミックス系と金属系に分類することができるが、どちらの種類を選択するかは、接合体の形状、並びに使用温度等によって選択することができる。例えば、使用温度が低温であれば金属系を、高温であればセラミックス系を選択すればよい。金属系の接合材としては、Ｎｉ系、Ｃｕ−Ｔｉ系、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系の金属ろう材が考えられ、特に活性金属を含んだＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系ろう材は有望な接合材である。また、セラミックス系の接合材としては、Ｓｉ及び／ 又は珪素化合物、あるいは、Ｓｉ及び／ 又はセラミックスを主とする、場合により未反応の無機物を含む物質により構成される。特に未反応のＳｉを含んだＳｉＣ系は有望な接合材である。厚さは５〜２００μｍ程度が好ましい。その他、珪素化合物としては、ＭｏＳｉ２、ＴｉＳｉ２、ＺｒＳｉ２、ＶＳｉ２、ＣｒＳｉ２、ＮｂＳｉ２、ＷＳｉ２、ＴａＳｉ２等が挙げられる。また、その他のセラミックスとしては、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３等が挙げられる。
【００２１】
次に、無機繊維結合型セラミックスの接合対象となる被接合体について説明する。本発明の無機繊維結合セラミックス接合体は、少なくとも一方は無機繊維結合型セラミックスであるが、もう一方については、同種であっても異種材料であっても構わない。異種材料として特に限定はないが、金属、無機繊維結合型セラミックス以外のセラミックス、又は無機系複合材等が挙げられる。例えば、金属としては、ステンレス鋼、スーパーアロイ、金属間化合物等が、セラミックスとしては、炭化珪素、窒化珪素、アルミナ等が、また、無機系複合材としては、炭素繊維強化炭素基複合材（Ｃ／Ｃ）、ＳｉＣ／ＳｉＣ等が挙げられる。
【００２２】
次に、接合体の接合条件について説明する。上述の接合材を被接合体の間に配置後、金属系であれば、接合材の融点から融点より１５０℃高い範囲に、好ましくは融点より１０℃から８０℃の範囲に加熱し、セラミックス系であれば、１３００℃〜２０００℃、好ましくは１４００℃〜１８００℃ に加熱し、無加圧もしくは１〜５０ＭＰａ、好ましくは、５〜３０ＭＰａの圧力を加えて、真空中、又は不活性ガス雰囲気中で接合することにより接合される。珪素化合物の場合は、接合温度以下で溶融または固相拡散する珪素化合物が好ましく、接合温度以下で溶融する珪素化合物としては、ＴｉＳｉ２、ＺｒＳｉ２、ＶＳｉ２、又はＣｒＳｉ２等がある。また、接合温度以下で珪素化合物となる混合物としては、Ｓｉ粉末とＭｏ粉末、Ｖ粉末、Ｔｉ粉末、Ｚｒ粉末、Ｎｂ粉末、Ｗ粉末、又はＴａ粉末の混合粉、又はＳｉ粉末とこれら種々の粉末の混合粉末等がある。これら混合粉末からなる接合材は、接合後に場合によって未反応の粉末が残留するが、高温特性に影響を及ぼさない限りはかまわない。また、セラミックスとしては、接合温度以下で焼結することが好ましく、接合温度以下で焼結するセラミックスとしては、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４等がある。また、ＳｉＣ粉末、Ｓｉ粉末、及びＣ粉末を混合し、反応焼結によりＳｉＣを合成する方法もある。この場合未反応のＳｉが残留することがあるが、高温強度が損なわれない限りかまわない。
【００２３】
以下、本発明を実施例、及び比較例により示す。実施例、及び比較例に供した無機繊維結合型セラミックス成形体の製造、及び無機繊維結合型セラミックス接合体の特性評価は、次の方法で実施した。
【００２４】
（無機繊維結合型セラミックスの製造）
平均繊維径８．５μｍのチラノ繊維（登録商標：宇部興産株式会社製）からなる繻子織物を１８０×１８０ｍｍ角に切断した後、１０００℃の空気中で２０時間保持して表面が平均約５００ｎｍの均一な酸化層で覆われた被覆無機繊維からなる織物シートを得た。そして、この織物シートを５００枚積層し、有機バインダーで固めた予備成形体を作製した。次に、内寸が１９０×１９０ｍｍ角のカーボンダイス中に予備成形体の下に５００ｇ、予備成形体（１８０×１８０ｍｍ）とカーボンダイスの隙間に３５０ｇ、予備成形体の上に５００ｇのアルミナ粉末を配置するようにセットし、アルゴン雰囲気下、温度１４００℃、圧力４０ＭＰａで第１段目のプレスを行い、引き続き、圧力を保持した状態で温度１７５０℃、保持時間２時間の条件で第２段目のプレスを行い、実施例、及び比較例に供する無機繊維結合型セラミックス成形体を得た。得られた成形体は、実施例、及び比較例の被接合体サイズとなる２５ｍｍ×２５ｍｍ×高さ２０ｍｍになるようにダイヤモンドホイールを付けた切断機により機械加工により採取した。
【００２５】
（４点曲げ試験）
まず、接合体より、幅４ｍｍ、高さ３ｍｍ、長さ４０ｍｍの４点曲げ試験片を採取した。そして、材料試験機を用いて、上部支点間距離１０ｍｍ、下部支点間距離３０ｍｍ、クロスヘッド速度０．５ｍｍ／ｍｉｎで４点曲げ試験を実施し、接合体の曲げ強度を測定した。なお、４点曲げ試験片は、試験片長さ４０ｍｍの中央部が接合部となるように採取した。
【００２６】
（実施例１、２）
まず、前記の方法で得られた無機繊維結合型セラミックスを図３に示すように繊維軸方向に対して斜め±４５°（実施例１）、及び３０／６０°（実施例２）に切断し、その接合面を算術平均粗さ（Ｒａ）が２μｍになるように鏡面研磨した２種類の被接合体（２５ｍｍ×２５ｍｍ×高さ２０ｍｍ）をそれぞれ２個準備した。代表的な接合面として、実施例１の±４５°被接合体の接合面の光学顕微鏡写真を図５（ａ）に示す。次に、これら４種類の接合面の間にＳｉＣ粉末、Ｓｉ粉末、及びＣ粉末を１２重量％、７５重量％、及び１３重量％の割合で混合した接合材を０．３ｇ配置し、アルゴン雰囲気下、１４５０℃で５００ｋｇの荷重を加えて接合し、実施例１の±４５°、及び実施例２の３０／６０°の各被接合体を用いた２種類の無機繊維結合型セラミックス接合体を得た。得られた接合体の代表例として、実施例１の±４５°被接合体を用いた無機繊維結合型セラミックスの外観の様子を図６に示す。得られた接合体より４点曲げ試験片を採取し、接合部の曲げ試験を行った。その結果を表１に示す。実施例１、及び実施例２で得られた接合体の平均４点曲げ強度は、それぞれ１４７ＭＰａ、及び１３８ＭＰａであった。後述の比較例１及び２に比較すると、実施例１及び実施例２の接合体の平均強度は高い値であった。
【００２７】
（比較例１〜３）
前記の方法で得られた無機繊維結合型セラミックスを図３に示すように繊維軸方向に対して斜め１０／８０°（比較例１）に切断し、その接合面を算術平均粗さ（Ｒａ）が２μｍになるように鏡面研磨した被接合体（２５ｍｍ×２５ｍｍ×高さ２０ｍｍ）を２個準備した。また、前記の方法で得られた無機繊維結合型セラミックスを繊維軸方向に対して垂直に切断した接合面を算術平均粗さ（Ｒａ）が２μｍ（比較例２）、及び７μｍ（比較例３）の０／９０°被接合体（２５ｍｍ×２５ｍｍ×高さ２０ｍｍ）をそれぞれ２個準備した。比較例３のＲａ７μｍの接合面は、平面研削盤で仕上げた。次に、実施例１と同様に、これら接合面の間にＳｉＣ粉末、Ｓｉ粉末、及びＣ粉末を１２重量％、７５重量％、及び１３重量％の割合で混合した接合材を０．３ｇ配置し、アルゴン雰囲気下、１４５０℃で５００ｋｇの荷重を加えて接合し、比較例１、比較例２、及び比較例３の無機繊維結合型セラミックス接合体を得た。代表的な無機繊維結合型セラミックス接合体の外観（比較例３）の様子を図７に示す。得られた接合体より４点曲げ試験片を採取し、接合部の曲げ試験を行った。結果を表１に示す。比較例１、比較例２、及び比較例３で得られたそれぞれの接合体の平均４点曲げ強度は、１１４ＭＰａ、１２０ＭＰａ、及び６６ＭＰａであった。これらの結果は、実施例１及び実施例２に比べ低い値であった。
【００２８】
（実施例３〜４）
前記の方法で得られた無機繊維結合型セラミックスを図３に示すように繊維軸方向に対して斜め４５°に切断し、その接合面を算術平均粗さ（Ｒａ）が２μｍ以下（実施例３）、及び５μｍ以下（実施例４）になるように鏡面研磨した±４５°被接合体（２５ｍｍ×２５ｍｍ×高さ２０ｍｍ）をそれぞれ２個準備した。次に、これら接合面の間に厚さ０．０５ｍｍのシート状のＡｇ−３２ｗｔ％Ｃｕ−１．７５ｗｔ％Ｔｉの活性金属ろう材を配置し、アルゴン雰囲気下、８９５℃で７０ｇの荷重を加えて接合し、実施例３及び実施例４の±４５°被接合体を用いた無機繊維結合型セラミックス接合体を得た。代表的な無機繊維結合型セラミックス接合体の外観（実施例３）の様子を図８に示す。得られた実施例３、及び実施例４の接合体より４点曲げ試験片を採取し、接合部の曲げ試験を行った。その結果を表１に示す。実施例３、及び実施例４で得られたそれぞれの接合体の平均４点曲げ強度は、それぞれ１０８ＭＰａ、及び１００ＭＰａであり、後述の比較例４、比較例５、比較例６、及び比較例７に比べて、高い値であった。
【００２９】
（比較例４〜７）
前記の方法で得られた無機繊維結合型セラミックスを図３に示すように繊維軸方向に対して斜め４５°に切断し、その接合面を算術平均粗さ（Ｒａ）が７μｍ以下（比較例４）の±４５°被接合体（２５ｍｍ×２５ｍｍ×高さ２０ｍｍ）を２個準備した。また、同様に前記の方法で得られた無機繊維結合型セラミックスを繊維軸方向に対して垂直に切断し、その接合面を算術平均粗さ（Ｒａ）が２μｍ以下（比較例５）、５μｍ以下（比較例６）、及び７μｍ以下（比較例７）の０／９０°被接合体（２５ｍｍ×２５ｍｍ×高さ２０ｍｍ）をそれぞれ２個準備した。次に、実施例３及び実施例４と同様に、これら接合面の間に厚さ０．０５ｍｍのシート状のＡｇ−３２ｗｔ％Ｃｕ−１．７５ｗｔ％Ｔｉの活性金属ろう材を配置し、アルゴン雰囲気下、８９５℃で７０ｇの荷重を加えて接合し、比較例４、比較例５、比較例６、及び比較例７の無機繊維結合型セラミックス接合体を得た。代表的な無機繊維結合型セラミックス接合体の外観（比較例５）を図９に示す。得られた接合体より４点曲げ試験片を採取し、接合部の曲げ試験を行った。結果を表１に示す。比較例４、比較例５、比較例６、及び比較例７で得られたそれぞれの接合体の平均４点曲げ強度は４９ＭＰａ、９１ＭＰａ、８８ＭＰａ、及び７７ＭＰａであり、実施例３及び実施例４に比べ低い値であった。
【００３０】
【表１】
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【符号の説明】
【００３１】
１  繊維軸断面
２  繊維軸に平行な断面
３  ±４５°被接合体の織物配向面
４  ±４５°被接合体の織物積層面
５  被接合体の接合部境界
６  ０／９０°被接合体の織物配向面
７  ０／９０°被接合体の織物積層面
【図１】
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【図２】
2014101259.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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