[发明专利]氧化铝接合体以及氧化铝烧结体的接合方法

说明书

技术领域

本发明涉及氧化铝烧结体彼此接合而成的氧化铝接合体、以及氧化铝烧结体的接合方法，更具体而言，涉及可适用于长度伸展至数米的大型部件、且满足高纯度和高强度这样的要求的氧化铝接合体，以及用于制作这样的氧化铝接合体的氧化铝烧结体的接合方法。

背景技术

近年来，面向于提高各种制造领域中的品质和生产性，对于生产用途中所使用的工程陶瓷部件，要求大型化和高纯度化。特别是对于制作伸展至数米的大型部件，传统的一体型陶瓷成形·烧成技术是难以应对的。于是，有必要开发这样的技术：制作多个小的陶瓷烧结体（块料）并进行组合，通过仅对它们的接合之处进行局部加热来进行接合，从而制作所需部件。另外，在要求耐热性和耐腐蚀性的半导体制造装置和化工厂等中，杂质元素向制品的混入是严格限制的，对于所使用的部件要求具有高纯度。特别是，在作为回转窑的构成部件（其用于锂离子二次电池用正极材料的制造）而使用的大型陶瓷管（管部件）中，需要这样的大型制品：其具有高纯度和高的高温强度，直径最大达到30cm左右，长度最大达到5m左右。

在一般的陶瓷烧结体的接合方法中，有氧化物焊料法和高熔点金属法等，由于这些接合方法中发生杂质元素的混入和高温强度的劣化，因此对于上述用途是不优选的。另外，像固相加压粘接法那样，在加热中使被接合材料负荷高压，这在大型部件的制造中是困难的，不能满足这种大型部件制作的要求。

相对而言，作为不加压而使陶瓷烧结体彼此接合、并且所得接合体可以维持高纯度的接合方法，已知这样的技术：使用通过将与该陶瓷烧结体组成相同的陶瓷颗粒分散于纯水中而形成的浆料进行粘接，并进行烧成而接合（参照专利文献1）。

然而，在上述专利文献1所记载的接合方法中，除了接合强度不足100MPa因而接合强度不充分这样的问题之外，还存在着由于接合层的厚度为0.5μm因而极薄、从而无法适用于大型部件的接合这样的问题。其原因在于，对于为了制作大型部件而在接合中使用的陶瓷烧结体（块料）的被接合面来说，例如，在管状烧结体的情况下，由于直径大至数10cm以上，所以通常难以使端面的平坦度达到1μm以下，为了以在上述专利文献1所记载的接合方法中被认为需要的最大0.1μm左右的平坦度来完成被接合面，是要花费巨大成本因而不实用的。从成本的角度考虑，这样通过对大的陶瓷烧结体的端面进行研削加工来实现高精度是不优选的，因此期望的是即使被接合面的凹凸为数10μm也能够被容许的接合方法。

作为其它的接合方法，已知下述技术：在β氧化铝管和陶瓷管的接合中，将氧化铝浆料作为嵌入材料以约0.2mm的厚度涂布到被接合面上，将两管接在一起并干燥后，通过微波加热而得到接合材料（参照专利文献2）。

然而，上述专利文献2所记载的接合方法是局限应用于微波吸收大的β氧化铝的特殊方法。通常用作结构陶瓷的是α氧化铝，其微波吸收非常小，因此通常难以通过微波来加热。如果希望用微波加热，则需要添加能很好地吸收微波的杂质，但是在这种情况下，氧化铝接合部件就不是高纯度的了。另外，在用微波加热时，由于不使用热电偶，难以进行温度测定，从而不能正确地控制被接合材料的温度，因此存在着由于突发的发热而导致的被接合材料损伤的危险、以及无法进行具有再现性的加热之类的问题。另外，在上述专利文献2中，没有接合强度的记载，如果考虑到上述问题，能否稳定地获得接合强度还是个疑问，即使获得了接合体，其强度恐怕也是数10MPa以下，容易推测出其测定值的偏差大。

另外，在上述专利文献2所记载的接合方法中记载了：为了均匀加热，在被接合材料担载重物的状态下在微波烧结装置内以每分钟10转进行旋转，然而使大型陶瓷烧结体在微波烧结装置内以相同条件旋转在技术上是困难的。由于这些问题点，将该方法作为需要高纯度的大型氧化铝烧结体的接合方法是不现实的。

因此，现状是没有能够维持高纯度的致密性氧化铝烧结体的高强度接合方法，因此作为回转窑用大型陶瓷管，仅市售有下面的大型管这样的商品：所述大型管是将由大型成形体一体烧成的多孔陶瓷所构成的管、或者由致密性烧结体构成的管对接，收纳于具有特殊构造的框架内，并从两端施加压缩应力，由此进行机械连接而得到的。然而，在前者的情况下，空隙率最大高达25%左右，弯曲强度最大也只有8MPa左右，因此存在着无法耐受高应力这样的问题。另外，在后者的情况下，存在接合部有段差、装置复杂且巨大之类的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-18448号公报

专利文献2：日本特开平8-59358号公报

发明内容