セラミックスについて勉強しています

質問

セラミックス-金属の接合は現在も課題になっているとききますが
セラミックス同士は比較的馴染みが良いのでしょうか？
そのセラミックスがどちらも酸化物の場合はどうなのでしょうか？
初歩的な質問で申し訳ございません。
また、セラミックスを学ぶにつき、良い本などございましたら
ご紹介お願いいたします。

回答No.3

kotaro1971 · ベストアンサー

セラミックス一般では、接合と接着は、junctionとcontantという意味で使われているわけではありません。セラミックスで言う接合は、joiningで、「２つ以上のものを直接くっつける」という意味です。回答２にあるような半導体や電子材料の人が使う接合junction（pn接合など）と、セラミックスの接合joiningでは意味が全く違いますので、混乱しないで下さい。

接着bondingは、接着剤（高分子系からセメントまでいろいろありますね）を使って２つのものをくっつける、接合joiningは、接着剤なしでくっつけるというイメージでいいのではないでしょうか。

無機材料の接合で一番問題になるのは、熱膨張の違いです。セラミックス同士でも、組み合わせによっては2～5倍の線膨張係数の差がありますし、セラミックスと金属なら線膨張係数は金属が一桁大きいです。セラミックスを金属と組み合わせて使うのは、やっぱり高温環境ですよね。室温ではうまくくっついていても、高温になるとセラミックスが割れる、逆に、高温でくっつけても、室温に戻すとセラミックスがはがれてしまう、というのは主に熱膨張差が原因です。
　これを解消するために、熱膨張の異なる材料の間に、中間程度の熱膨張の層（緩衝層）を作って、熱膨張差を緩和したりすることはよくやられています。
　それから、金属にセラミックスをつける場合には、金属を高温で酸化して、表面に酸化膜を作って、酸化膜を緩衝層として使う（例：Tiを酸化して、表面をチタニア（TiO2）にして、その上にアルミナ（Al2O3）をつける）という方法も一般的です。酸化によってできるTi/TiO2界面は、かなりの強度があります。

セラミックスの教科書ですが、A. R. WestのBasic Solid State Chemistryなんかがお勧めです。

お礼

接合という同じ言葉でも異なるものがあるのですね。接着と接合も恥ずかしながら完全に理解しておらず、その点もしっかり勉強しようと思います。
金属とセラミックスでは熱膨張係数が一桁違うとかは聞いたことがあるのですが、
セラミックス同士でも物質が違えばそれだけの差になることもあるんですね。
Ti/TiO2界面は聞いたことがあります、有名なのですね。
ご本の件もありがとうございました。読んでみようかと思います。
ありがとうございました。

回答No.2

c80s3xxx

接合 junction というのは，本来結晶レベルでは連続であって，あるところで急激にドーパントの濃度や種類が変わるような状況を指すので，結晶としての連続性がありえない金属/セラミクス系で，接合などというものは存在し得ません．正しい用語は「接触」 contact です．
が，しかし，シリコンやゲルマニウムの成功を見て同じ言葉を使った方がかっこよさげに見えるからか，そもそも固体物理をあまり理解していない化学屋が使い出したのか，こういう用語使いはすでにかなり広く普及してしまいました．
セラミクス同士でなじみがいいかどうかは，あくまでもセラミクスしだいとしか言えないでしょう．格子定数が大幅に違うようなものであれば，なじみもへったくれもないでしょう．単に物理的な摩擦のようなくっつきかたはあるかもしれませんが．

お礼

どなたかの論文の題名で、「SiC/Tiの接合…」というものがあって
金属-セラミックスをくっ付けることを接合と呼んで良いものだと思っていました。
そうですね、格子定数などその物質ごとに調べるのは必要ですね。
ありがとうございました。

回答No.1

fortranxp

接合というよりも接着ですか。
私ならば　低融点封着ガラスとかスミセラムをかつて
使用したことがあります。

室温で使用するときは接着面の油成分を除去した上で
サンドペーパーで凹凸にしてエポキシ系接着剤です。

実際にはどんなセラミックスを使われるのですか。
それはふつうに存在するものですか。
窒化ケイ素やSiCなども結構ありますね。

お礼

接着になるのでしょうか。とりあえず剥がれにくいことが条件で、
できれば接着剤は利用しない方法としてどうなんだろうかと思いました。
全て無機物で、と思っています。
セラミックスはアルミナ、シリカです。
そのセラミックスと金属酸化物(現在特定の物質は
特に考えていません)をうまく接合できるものかと
疑問を持ちました。
ありがとうございました。