(57)【要約】  【課題】  溶接後の取外しが容易で、かつ耐久性が高い溶接用エンドタブを提供する。  【解決手段】  少なくとも被溶接部材に当接する接触部が窒化珪素を主成分とするセラミック焼結体からなる溶接用エンドタブを提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも被溶接部材に当接する接触部が窒化珪素を主成分とするセラミック焼結体からなることを特徴とする溶接用エンドタブ。
【請求項２】
前記セラミック焼結体は、窒化珪素の結晶と、該窒化珪素の結晶間にある粒界相にＹ２ＳｉＡｌＯ５Ｎの結晶および非晶質相とが存在し、前記窒化珪素の含有量が８０質量％以上であって、Ｘ線回折チャートにおける２θ＝３２〜３３°の前記Ｙ２ＳｉＡｌＯ５Ｎの結晶のピーク強度をＸ、２θ＝３３．２〜３４．２°の前記窒化珪素の結晶のピーク強度を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に記載の溶接用エンドタブ。
【請求項３】
前記セラミック焼結体の表面における円相当径１μｍ以上５μｍ以下の白点の個数が、０．１５ｍｍ２あたり２０００個以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の溶接用エンドタブ。
【請求項４】
前記セラミック焼結体は、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％における、カルシウムおよびアルミニウムの含有量はそれぞれ酸化物に換算して０．３質量％以上１．５質量％以下，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Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚ（ｚ＝０．１〜１）で表されるβ−サイアロンであり、平均結晶粒径が２０μｍ以下（但し、０μｍを除く。）であることを特徴とする請求項１に記載の溶接用エンドタブ。
【請求項５】
前記セラミック焼結体は、ゲーレナイトを含み、Ｘ線回折法によって得られる、回折角が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°以下であることを特徴とする請求項１に記載の溶接用エンドタブ。
【請求項６】
前記セラミック焼結体は、前記接触部の当接面が炭素を含み、その含有量が４０原子％以上であることを特徴とする請求項１に記載の溶接用エンドタブ。
【請求項７】
前記セラミック焼結体は、前記接触部の前記当接面が窒化硼素を含み、その含有量が３質量％以上２０質量％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。
【請求項８】
窒化硼素の結晶構造が菱面体晶であることを特徴とする請求項７に記載の溶接用エンドタブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接用エンドタブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被溶接部材同士を溶接する場合に、被溶接部材同士の相対位置を固定するために溶接部の両端部に取り付けられる溶接用エンドタブは、スチール製のエンドタブが一般的に用いられてきた。この理由は、溶接の連続性が維持され、途切れのない良好な溶接をすることができるとともに、溶接終了後、被溶接部材から５〜１０ｍｍ程度離れた位置でスチールタブ製のエンドタブを切断すればよいからである。
【０００３】
ところが、スチール製のエンドタブは、予め溶接によって被溶接部材に仮固定しておかなければならず、この作業が面倒であるとともに、溶接終了後の切断作業に手間や時間がかかることから、近年では、セラミック製のエンドタブが用いられるようになっている。
【０００４】
このような溶接用エンドタブとして、例えば、特許文献１では、固形フラックスまたは高融点セラミックスからなる溶接用エンドタブが提案されており、コージライト、ステアタイト等のセラミックス、あるいは、ＳｉＯ２−ＭｎＯ−ＣａＯ系のフラックスを用いていることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−１１９３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１で提案された溶接用エンドタブは、いずれの成分で形成されたものでも、溶融した金属に対して濡れ易いので、溶融した金属が被接合部と溶接用エンドタブの双方に凝着することで溶接用エンドタブと被接合部とが接合されてしまい、溶接用エンドタブを取り外すために凝着部を切断する工程などの余分な工程が必要となっていた。また、特許文献１記載の溶接用エンドタブは機械的強度も低く、繰り返し使用による形状や強度の変化が大きく、繰り返し使用できる回数が少ない（耐久性が低い）といった問題があった。本発明は、上記課題に鑑みて案出されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
少なくとも被溶接部材に当接する接触部が窒化珪素を主成分とするセラミック焼結体からなることを特徴とする溶接用エンドタブを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の溶接用エンドタブは、溶接後の取外しが容易で、かつ耐久性が高い。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の溶接用エンドタブの一例を示す斜視図である。
【図２】本実施形態の溶接用エンドタブの他の例を示す斜視図である。
【図３】本実施形態の溶接用エンドタブを構成するセラミック焼結体の構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明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。
【００１１】
図１は、本実施形態の溶接用エンドタブの一例を示す斜視図である。図２は、本実施形態の溶接用エンドタブの他の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、いずれも板状の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ものである。また、図２に示す例の溶接用エンドタブ１１は、板状の被溶接部材である第３金属部材３の一方の主面に、板状の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ものである。
【００１２】
これらの溶接用エンドタブ１０、１１は、被溶接部材の相対位置を固定するとともに、溶融した金属の外部への漏洩を防ぐものであり、いずれもクランプ用針金５によって押圧支持されている。また、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。
【００１３】
そして、溶接用エンドタブ１０、１１は、少なくとも被溶接部材に当接する接触部が窒化珪素を主成分とするセラミック焼結体からなる。このような窒化珪素を主成分とするセラミック焼結体は、溶融した金属に対して濡れ難いので、溶融した金属が溶接用エンドタブ１０、１１に凝着し難く、溶接用エンドタブと被接合部とが接合され難い。このため、溶接用エンドタブ１０、１１を取り外すために凝着部を切断する工程などの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、１１を引き剥がすことができる。また、窒化珪素を主成分とするセラミック焼結体は機械的強度も高く、繰り返し使用による形状や強度の変化が小さい。また、窒化珪素を主成分とするセラミック焼結体は、溶融した金属に対する耐食性が高い。窒化珪素を主成分とするセラミック焼結体からなる本実施形態の溶接用エンドタブは、繰り返し使用による形状や強度の変化が小さく、繰り返し使用できる回数が多い（耐久性が高い）。
【００１４】
図１，２に示すように、特に、本実施形態の溶接用エンドタブ１０、１１は、被溶接部材１，２，３，４を狭接して配置される一対の溶接用エンドタブであって、少なくとも被溶接部材１，２，３，４を挟接する接触部が窒化珪素を主成分とするセラミック焼結体からなる。
【００１５】
セラミック焼結体は溶融金属に対する濡れ性が低い。また、溶接用エンドタブ１０の表面粗さが大きければ、さらに濡れ性が低くなる。溶融金属に対する濡れ性をより低くするには、セラミック焼結体の表面粗さはより大きい方が好ましい。溶融金属に対する濡れ性をより低くするには、セラミック焼結体の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）を例えば１〜５０μｍ程度とすることが好ましい。
【００１６】
窒化珪素を主成分とするセラミック焼結体からなる溶接用エンドタブの表面粗さ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、金型の押圧加圧面側にいわゆる放電シボ加工を施すことにより、転写面を適切な表面粗さに調整する方法や、窒化珪素を主成分とするセラミック焼結体を焼き固める際に、数十μｍ上の粗い敷き粉を棚板に敷くことで適切な表面粗さに調整する方法などを用いればよい。また、数十μｍ以上の粗い研磨砥粒を用いたブラスト加工を施し表面粗さを調整するといった方法を用いてもよく、表面粗さの調整方法等は特に限定されない。
【００１７】
［セラミック焼結体の実施形態１］また、本実施形態の溶接用エンドタブ１０、１１の接触部を構成するセラミック焼結体は、窒化珪素の結晶と、窒化珪素の結晶間にある粒界相にＹ２ＳｉＡｌＯ５Ｎの結晶および非晶質相とが存在し、窒化珪素の含有量が８０質量
％以上であって、Ｘ線回折チャートにおける２θ＝３２〜３３°のＹ２ＳｉＡｌＯ５Ｎの結晶のピーク強度をＸ、２θ＝３３．２〜３４．２°の窒化珪素の結晶のピーク強度をＹとしたとき、比率Ｘ／Ｙが０．１以上０．５以下であることが好適である。
【００１８】
上述した構成を満たしている場合には、粒界相内に窒化珪素の結晶を結合する非晶質相を存在させつつ、Ｙ２ＳｉＡｌＯ５Ｎの結晶の占有率が高くなり、粒界相に生じる空隙が少なくなっている。このように粒界相に生じる空隙が少ない場合、セラミック焼結体の機械的強度は比較的高くなる。セラミック焼結体において粒界相に生じる空隙が密集している部分は顕微鏡等で拡大して観察することで確認できるし、この空隙がより高密度に密集している部分については目視でも確認できる。例えば、セラミック焼結体の表面を１００倍に拡大して観察したときには、空隙の密集している部分は白い点（白点）に見える。さらに、円相当径１μｍ以上５μｍ以下の白点であれば、０．１５ｍｍ２あたりに２２００より多く存在する領域では、目視でも白色に見える。
【００１９】
なお、セラミック焼結体における主成分とは、セラミック焼結体を構成する成分１００質量％に対して、７０質量％以上を占める成分をいう。
【００２０】
また、窒化珪素の含有量は、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）により求めることができる。具体的には、ＸＲＤによりセラミック焼結体を構成する成分を同定し、同定された成分をリートベルト解析することによって窒化珪素の含有量を求めることができる。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。また、窒化珪素の結晶およびＹ２ＳｉＡｌＯ５Ｎの結晶の有無は、ＸＲＤまたは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて同定することにより確認するができる。さらに、非晶質相の存在は、ハローパターンの有無で確認することができる。
【００２１】
また、セラミック焼結体の粒界相には、Ｙ２ＳｉＡｌＯ５Ｎの結晶以外に、Ｙ５（Ｓｉ４）３Ｎ（アパタイト），Ｙ２Ｓｉ２Ｏ７（ダイシリケート）およびＹ２ＳｉＯ５（モノシリケート）のうち少なくとも１種の結晶が存在していてもよい。
【００２２】
ここで、セラミック焼結体の構造について、図３の模式図を用いて説明する。図３に示すように、セラミック焼結体は、柱状の窒化珪素の結晶１２が配向することなく複数存在しており、窒化珪素の結晶１２の間に粒界相１３が存在している。なお、粒界相１３には、図示していないが、非晶質相およびＹ２ＳｉＡｌＯ５Ｎの結晶が存在する。そして、粒界相において、Ｙ２ＳｉＡｌＯ５Ｎの結晶が少ないときには、空隙が生じやすくなる。
【００２３】
特に、セラミック焼結体の表面における円相当径１μｍ以上５μｍ以下の白点の個数は、０．１５ｍｍ２あたり２０００個以下であることが好適である。例えば、円相当径１μｍ以上５μｍ以下の白点の個数が、２０００個以下であれば、粒界相に生じる空隙が少なく、機械的強度を比較的高くすることができる。なお、表面とは、セラミック焼結体の外側をなす面のことであるが、白点の個数の測定には、セラミック焼結体の表面を研磨して得られた鏡面を表面として測定すればよい。
【００２４】
次に、セラミック焼結体の表面における白点の測定方法を説明する。まず、セラミック焼結体の表面を研磨する。そして、研磨によって得られた鏡面を洗浄した後、光学顕微鏡を用いて１００倍の倍率で観察し、面積が０．１５ｍｍ２（横方向の長さが１０００μｍ、縦方向の長さが１５０μｍ）となる範囲を光学顕微鏡付属のＣＣＤカメラを用いて暗視野で撮影し、画像データを取得する。得られた画像データを用いて、画像解析ソフト「Ａ像くん」（登録商標、旭化成エンジニアリング（株）製）による粒子解析を行なうことで、白点の円相当径および個数を求めることができる。なお、粒子解析の設定条件としては、例えば、明度を明に設定し、２値化の方法を手動、小図形除去面積を１μｍ２、画像の明暗を示す指標であるしきい値を、画像内の各点（各ピクセル）が有する明るさを示すヒストグラムのピーク値の1.2倍以下とする。
【００２５】
次に、セラミック焼結体の組成の一例を説明する。セラミック焼結体は、窒化珪素を８０質量％以上含むものであり、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Ｙ２Ｏ３換算で７質量％以上１４質量％以下，ＡｌがＡｌ２Ｏ３換算で２質量％以上５質量％以下，ＳｉがＳｉＯ２換算で０．５質量％以上２質量％以下である。
【００２６】
次に、セラミック焼結体における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セラミック焼結体中の酸素の含有量を求める。
【００２７】
次に、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析装置（島津製作所製 ＩＣ
ＰＳ−８１００）を用いてＹおよびＡｌの定量分析を行なう。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Ｙ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３に換算する。これにより、ＹをＹ２Ｏ３に、ＡｌをＡｌ２Ｏ３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セラミック焼結体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ＳｉＯ２に換算し、この値を、ＳｉをＳｉＯ２に換算したときの含有量とする。
【００２８】
また、セラミック焼結体は、イットリウム，アルミニウムおよび珪素以外に、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、特には、クロム，マンガン，鉄および銅のいずれか１種を含む珪化物である第１の珪化物を含むことが好適である。
【００２９】
クロム，マンガン，鉄および銅の各珪化物を含むときには、セラミック焼結体をより明度の低い色調にすることができるので、溶接による汚れを目立ちにくくすることかできる。クロム，マンガン，鉄および銅の各珪化物としては、例えば、組成式が、ＣｒＳｉ２，ＭｎＳｉ２，ＦｅＳｉ２およびＣｕＳｉ２等として表される成分である。
【００３０】
なお、クロム，マンガン，鉄または銅の含有量は、セラミック焼結体を構成する全成分１００質量％のうち、０．０２質量％以上２質量％以下であることが好適である。
【００３１】
さらに、本実施形態のセラミック焼結体において、タングステンまたはモリブデンの珪化物である第２の珪化物を含むことが好適である。第２の珪化物を含有することで、セラミック焼結体をさらに明度の低い色調にすることできるので、溶接による汚れをさらに目立ちにくくすることかできる。タングステンまたはモリブデンの珪化物としては、例えば、組成式が、Ｗ５Ｓｉ３（ＪＣＰＤＳ＃81−1916）およびＭｏＳｉ２等として表される成分である。
【００３２】
なお、タングステンまたはモリブデンの含有量は、セラミック焼結体の全質量１００質量％のうち、０．０２質量％以上２質量％以下であることが好適である。
【００３３】
［セラミック焼結体の実施形態２］また、溶接用エンドタブ１０、１１の接触部を構成するセラミック焼結体は、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％における、カルシウムおよびアルミニウムの含有量はそれぞれ酸化物に換算して０．３質量％以上１．５質量％以下，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Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚ（ｚ＝０．１〜１
）で表されるβ−サイアロンであり、平均結晶粒径が２０μｍ以下（但し、０μｍを除く。）であることも、また好適である。
【００３４】
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ないので、結晶粒径のばらつきが小さくなり、かつセラミック焼結体のかさ密度が高く、剛性が高いので、エンドタブ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、強度がほとんど低下せず、また、β−Ｓｉ３Ｎ４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く、耐熱衝撃性を維持することができる。
【００３５】
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（Δ２θ１）、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（Δ２θ２）をそれぞれ求め、その差の平均（Δ２θ１＋Δ２θ２）／２を補正Δ２θとする。
【００３６】
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（２θβ）とする。そして、ピーク位置（２θβ），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。ｓｉｎ２θβ＝λ２（ｈ２＋ｈｋ＋ｋ２）／（３ａ２）＋λ２ｌ２／（４ｃ２）  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。
【００３７】
また、窒化珪素の平均結晶粒径は、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、セラミック焼結体の破断面を撮影した画像から求めることができる。
【００３８】
［セラミック焼結体の実施形態３］また、溶接用エンドタブ１０、１１の接触部を構成するセラミック焼結体は、粒界相にゲーレナイトを含み、Ｘ線回折法によって得られる、回折角が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°以下であることもまた好適である。粒界相にゲーレナイトを含んでいると、粒界相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。
【００３９】
そして、Ｘ線回折法によって得られる、回折角が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、ゲーレナイトの結晶の歪みが小さくなり、セラミック焼結体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、Ｃａ２Ａｌ２ＳｉＯ７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、セラミック焼結体は、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、粒界相の変形が抑制され、セラミック焼結体の剛性を高めることができる。
【００４０】
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、（（Ｃａ１−（ａ＋ｂ），Ｎａａ，Ｍｇｂ）２（Ａｌ１−（ｃ＋ｄ），Ｓｉｃ，Ｍｇｄ）２（Ｓｉ１−（ｅ＋ｆ），Ａｌｅ，Ｍｇｆ）Ｏ７）（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、セラミック焼結体の粒界相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。
【００４１】
［セラミック焼結体の実施形態３］また、溶接用エンドタブ１０、１１の接触部を構成するセラミック焼結体は、接触部の当接面が炭素を含み、その含有量が４０原子％以上であることが好適である。当接面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ので、溶接欠陥の発生を抑制することができる。接触部の当接面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。
【００４２】
［セラミック焼結体の実施形態４］また、溶接用エンドタブ１０、１１の接触部を構成するセラミック焼結体は、接触部の当接面が窒化硼素を含み、その含有量が３質量％以上２０質量％以下であることが好適である。上述した構成を満たしている場合には、当接面を緻密質な面とすることができるとともに、窒化硼素が有する高い付着防止作用により、ガラス成分が付着しにくくなる。また、窒化硼素の結晶構造は菱面体晶であることが好適である。
【００４３】
ここで、窒化硼素は、常圧における結晶構造として、六方晶と菱面体晶とがあり、菱面体晶の窒化硼素は、単位格子におけるｃ軸の格子定数（１．００００ｎｍ）が六方晶の窒化硼素の単位格子のｃ軸における格子定数（０．６６８１３ｎｍ）よりも大きいものである。
【００４４】
そして、窒化硼素の結晶構造が菱面体晶であることにより、焼結時に、窒化珪素の柱状結晶粒子を構成する単位格子の一部が菱面体晶の窒化硼素の単位格子内に侵入して、菱面体晶の窒化硼素と窒化珪素とが強固に結合されるとともに、結合された結晶の形状が複雑な形状となっているため結合力が高くなると考えられる。
【００４５】
ここで、当接面における各成分の含有量は、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて、当接面における成分を同定した後、蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）を用いて、元素の含有量を求め、同定された成分の含有量に換算すればよい。または、当接面から深さ方向に３０μｍ〜５０μｍ程度の深さまで研磨して得られる研磨粉を試料とし、ＩＣＰ発光分光分析装置（ＩＣＰ）を用いて、元素の含有量を求め、同定された成分の含有量に換算してもよい。
【００４６】
また、ＸＲＤを用いて測定した際に、菱面体晶のみの窒化硼素が同定された場合には、上述した方法で求めた窒化硼素の含有量が菱面体晶の窒化硼素の含有量である。なお、六方晶および菱面体晶の窒化硼素が同定された場合には、当接面から深さ方向に３０μｍ〜５０μｍ程度の深さまで研磨して得られる研磨粉を試料として、ＸＲＤを用いたリートベルト法で、結晶構造毎の質量百分率を求め、窒化硼素の含有量に菱面体晶の質量百分率を掛けて算出すればよい。
【００４７】
次に、本実施形態の溶接用エンドタブの製造方法の一例を説明する。
【００４８】
［セラミック焼結体の第１の実施形態の製造方法］まず、第１の出発原料として、珪素の粉末（平均粒径Ｄ５０＝０．５〜１００μｍ）および窒化珪素の粉末（α化率５０％以上、平均粒径Ｄ５０＝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Ｄ５０＝０．５〜１０μｍ）および酸化アルミニウムの粉末（平均粒径Ｄ５０＝０．５〜１０μｍ）とを準備する。そして、第１の出発原料および焼結助剤の各粉末を混合して混合粉末を作製する。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。
【００４９】
そして、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、混合粉末の合計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。
【００５０】
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の珪化物を含むセラミック焼結体を得るには、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焼結助剤とともに混合粉末に添加すればよい。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、セラミック焼結体を明度の低い色調とすることができる。
【００５１】
また、タングステンまたはモリブデンの珪化物である第２の珪化物を含むセラミック焼結体を得るには、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焼結助剤とともに混合粉末に添加すればよい。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する。
【００５２】
そして、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，消泡剤等を添加してもよい。セラミック焼結体は、接触部の当接面が炭素を含み、その含有量が４０原子％以上である溶接用エンドタブを得るには、ナトリウムを含むｐＨ調整剤を添加すればよい。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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１０〜１５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、比率Ｘ／Ｙが０．１以上０．５以下であるセラミック焼結体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。
【００５８】
また、表面における円相当径１μｍ以上５μｍ以下の白点の個数が、０．１５ｍｍ２あたり２０００個以下であるセラミック焼結体からなる溶接用エンドタブを得るには、上記焼成容器の単位容積に対する溶接用エンドタブの質量を０．４ｇ／ｃｍ３以下となるようにすればよい。
【００５９】
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６０】
［セラミック焼結体の第２の実施形態の製造方法］セラミック焼結体の第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Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−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Ｄ５０＝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Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚ（ｚ＝０．１〜１）で表されるβ−サイアロンである窒化珪素の結晶を得るには、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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
［セラミック焼結体の第３の実施形態の製造方法］セラミック焼結体の第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。第３の出発原料として、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（Ｄ９０）を１０μｍ以下、好ましくは６μｍ以下のものを用いる。
【００６４】
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金属化合物の粉末を秤量した第２粉末を得る。
【００６５】
第１粉末と第２粉末とは、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、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。
【００６６】
［セラミック焼結体の第４の実施形態の製造方法］セラミック焼結体の第４の実施形態を得るには、焼成後に当接面となる成形体の表面に、第１の出発原料、第２の出発原料または第３の出発原料と、菱面体晶の窒化硼素の粉末とを、バインダーとともにエタノール等の溶媒に添加したペーストをスクリーン印刷法で塗布し、温度を、例えば、６０℃以上１００℃以下として乾燥させる工程を行えばよい。この工程によって、表面に菱面体晶の窒化硼素が存在する窒化珪素質成形体が得られる。なお、菱面体晶の窒化硼素の粉末の添加量は、上記各粉末の合計１００質量％のうち、３質量％以上２０質量％以下とすればよい。
【００６７】
あるいは、上記方法に代えて、窒化珪素質成形体を反応容器内の所定位置に配置し、硼素源ガスとしてＢＣｌ３、ＢＦ３、ＢＢｒ３、Ｂ２Ｈ６、Ｂ３Ｎ３Ｈ３、Ｂ３Ｎ３Ｈ３Ｃ13およびＢ（Ｃ２Ｈ５）３のうちの少なくともいずれか１種と、窒素源ガスとしてＨＮ３、ＮＨ３、Ｎ２Ｈ２、ＮＨ４Ｃｌ、ＮＨ４Ｂｒ、ＮＨ４Ｆ、ＮＨ４Ｈｆ２およびＮＨ４Ｉのうちの少なくともいずれか１種と、希釈搬送ガス（キャリヤガス）としてＡｒ、ＨｅおよびＨ２のうちの少なくともいずれか１種とを反応容器内に導入し、温度を600〜800℃、時間を１〜３時間で気相合成してもよい。この気相合成により、窒化珪素の粒子と、窒化硼素の粒子とが表面に混在する窒化珪素質成形体を得ることができる。
【実施例１】
【００６８】
上述の第１の実施形態について説明する。まず、出発原料として、珪素の粉末（平均粒径Ｄ５０＝１０μｍ）および窒化珪素の粉末（α化率９０％、平均粒径Ｄ５０＝１μｍ）と、焼結助剤として、酸化イットリウムの粉末（平均粒径Ｄ５０＝１μｍ），酸化アルミニウムの粉末（平均粒径Ｄ５０＝１μｍ）および二酸化珪素の粉末（平均粒径Ｄ５０=１
μｍ）とを準備し、出発原料および焼結助
剤の各粉末を混合して混合粉末を作製した。なお、珪素の粉末と窒化珪素の粉末との質量比率は８４：１６とし、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、混合粉末の合計１００質量％のうち、酸化イットリウムの粉末を１３．８質量％，酸化アルミニウムの粉末を３．７質量％となるように秤量した。
【００６９】
さらに、混合粉末１００質量部に対して、酸化第二鉄の粉末を１．４質量部および酸化タングステンの粉末を０．７質量部秤量して添加した。
【００７０】
そして、それぞれの粉末，ＰＶＡ，水および窒化珪素からなる粉砕用メディアをバレルミルに入れて湿式にて混合・粉砕して、スラリーとした。
【００７１】
次に、噴霧乾燥装置を用いてスラリーを噴霧乾燥することにより顆粒にした。
【００７２】
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た。
【００７３】
次に、６００℃の窒素雰囲気中で２０時間保持して脱脂し、脱脂体を得た。その後、黒鉛抵抗発熱体が設置された焼成炉内に脱脂体を配置し、１２０ｋＰａの窒素分圧で、１３００℃の温度で窒化することにより、窒化体を得た。そして、得られた窒化体を２００ｋＰａの窒素分圧，１７５０℃の焼成温度で１０時間保持した後、常温まで放冷することによって、溶接用エンドタブである試料Ｎｏ．１を得た。
【００７４】
また、上記試料とは別に、比較例として、表１に示す主成分のセラミック焼結体からなる溶接用エンドタブである試料Ｎｏ．２，３を作製した。
ここで、各試料のセラミック焼結体を構成する成分は、ＸＲＤで同定し、同定された成分をリートベルト解析することによって主成分を求め、その主成分を表１に示した。
【００７５】
そして、図２に示すように、第３金属部材４の一方の主面に、厚さが２５ｍｍの第４金属部材５の端面を炭酸ガスアーク溶接法により溶接した。なお、溶接は、溶接用材料として低電流薄板用溶接ワイヤーを用いて、本溶接および仕上げ溶接を順次行った。また、本溶接では、電流を３００Ａ，電圧を３８Ｖとし、仕上げ溶接では、電流を２５０Ａ，電圧を３２Ｖとした。そして、溶接終了後に、溶接用エンドタブを取り外した。
【００７６】
溶接用エンドタブを取り外すに当たり、手で簡単に取り外すことができた試料には１を、手では取り外すことができず、ハンマーでたたくことによって取り外すことができた試料には２をそれぞれ表１の評価欄に記入した。なお、表１の評価欄に１を記入した試料には、被溶接部材に当接する接触部に欠落が観察されず、２を記入した試料には接触部に部分的な欠落が観察された。    
【００７７】
【表１】
2016144827.tif 000003
【００７８】
表１に示すように、試料Ｎｏ．１は、少なくとも被溶接部材に当接する接触部が窒化珪素を主成分とするセラミック焼結体からなることから、試料Ｎｏ２，３よりも溶融金属に対する濡れ性が小さいため、溶接後に簡単に取り外すことができる。また、窒化珪素を主成分とするセラミック焼結体は機械的強度が強く、かつ溶融した金属に対する耐食性が高いことから、繰り返し使用による形状や強度の変化が小さく、繰り返し使用できる回数が多い（耐久性が高い）。
【実施例２】
【００７９】
実施例１で示した方法と同じ方法で、窒化珪素を主成分とするセラミック焼結体からなる溶接用エンドタブを作製した。
【００８０】
次に、窒化珪素からなる密閉型の焼成容器内に溶接用エンドタブを載置し、窒素雰囲気中で１７５０℃の温度で熱処理した後、表２に示す降温速度で８００℃まで冷却して、その後、放冷することにより、溶接用エンドタブを得た。なお、焼成容器の容積に対するセラミック焼結体の質量は０．５ｇ／ｃｍ３となるようにした。
【００８１】
次に、各試料につき、ＸＲＤで測定を行ない、窒化珪素の含有量および結晶の同定を行った。その結果、各試料ともに、窒化珪素の含有量は８０質量％以上であり、窒化珪素の結晶と組成式がＹ２ＳｉＡｌＯ５Ｎの結晶とが確認された。また、ハローパターンが見られることから、非晶質相が存在することを確認した。
【００８２】
また、得られた各試料のＸ線回折チャートから、２θ＝３２〜３３°のＹ２ＳｉＡｌＯ５Ｎの結晶のピーク強度Ｘと、２θ＝３３．２〜３４．２°の窒化珪素の結晶１２のピーク強度Ｙとの比率Ｘ／Ｙを算出し、その値を表２に示した。
【００８３】
次に、各試料の表面を目視で観察し、白色に見える部分の有無を確認した。結果を表３に示す。
【００８４】
また、各試料の表面を研磨し、研磨によって得られた鏡面を洗浄した後、光学顕微鏡を用いて１００倍の倍率で観察し、面積が０．１５ｍｍ２（横方向の長さが１０００μｍ、縦方向の長さが１５０μｍ）となる範囲をＣＣＤカメラで撮影した暗視野での画像を取り込み、画像解析ソフト「Ａ像くん」（登録商標、旭化成エンジニアリング（株）製）による粒子解析により求められた円相当径１μｍ以上５μｍ以下の白点の個数を表２に示した。ここで、粒子解析の設定条件としては、明度を明に設定し、２値化の方法を手動，小図形除去面積を１μｍ２，および画像の明暗を示す指標であるしきい値を、画像内の各点（各ピクセル）が有する明るさを示すヒストグラムのピーク値の１．１倍とした。
【００８５】
次に、各試料を作製した方法と同じ方法により、試験片を作製し、ＪＩＳ  Ｒ  １６０１−２００８に準拠して４点曲げ強度を、また、ＪＩＳ  Ｒ  １６４８−２００２で規定する相対法に準拠して耐熱衝撃温度をそれぞれ求め、その値を表２に示した。
【００８６】
【表２】
2016144827.tif 000004
【００８７】
表２に示すように、試料Ｎｏ．６〜１４は、窒化珪素の結晶と、窒化珪素の結晶間にある粒界相にＹ２ＳｉＡｌＯ５Ｎの結晶および非晶質相とが存在し、窒化珪素の含有量が80質量％以上であり、比率Ｘ／Ｙが０．１以上０．５以下であることから、白色に見える部分はない。すなわち、試料Ｎｏ．６〜１４は、粒界相に生じる空隙が比較的少なくなっており、優れた機械的強度と高い耐熱衝撃性とを兼ね備えていることがわかった。
【符号の説明】
【００８８】
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
１０，１１：溶接用エンドタブ
１２：窒化珪素の結晶
１３：粒界相
【図１】
2016144827.tif 000005
【図２】
2016144827.tif 000006
【図３】
2016144827.tif 000007