JP7181718B2 - CERAMIC COMPOSITE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF - Google Patents

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Description

本発明は、セラミックス複合体及びその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a ceramic composite and a method for producing the same.

セラミックスからなるセラミックス体は、機械要素など、各種の構成体として多用されている。セラミックス体は単体で用いられることはもちろんであるが、これを組み合わせて用いられることもあった。特に、複数のセラミックス体を互いに独立して変位可能であるが分離は不可能としたセラミックス複合体が用いられることもあった。 Ceramic bodies made of ceramics are widely used as various structural bodies such as machine elements. The ceramic bodies are of course used singly, but sometimes they are used in combination. In particular, a ceramic composite body has been used in which a plurality of ceramic bodies can be displaced independently of each other but cannot be separated.

例えば、特許文献1には、セラミックス焼結体からなるコアが、セラミックス焼結体からなるシェルの空孔(カプセル)内に位置し、これらが独立して運動可能な鈴型カプセル構造体及びその製造方法が開示されている。この構造体は、焼結収縮率の異なる2種のセラミック材料を用意し、焼結収縮率が大きいセラミック材料でコアを成形し、コアの周囲に焼結収縮率が小さいセラミック材料でシェルを成形した成形体を焼成することによって製造される。 For example, Patent Document 1 discloses a bell-shaped capsule structure in which a core made of a sintered ceramic body is positioned in a cavity (capsule) of a shell made of a sintered ceramic body, and these can move independently. A method of manufacture is disclosed. For this structure, two types of ceramic materials with different sintering shrinkage ratios are prepared, the core is formed from a ceramic material with a large sintering shrinkage ratio, and the shell is formed from a ceramic material with a small sintering shrinkage ratio around the core. It is manufactured by firing the formed body.

また、特許文献2には、セラミック基材の内部に多数のセラミック球体が回転自在に埋設されたセラミック軸受及びその製造方法が開示されている。このセラミック軸受は、表面に樹脂をコーティングしたセラミック球体を、基材となるセラミック材料と混合、成形した後に焼成し、樹脂を焼失させて間隙を形成することにより製造される。 Further, Patent Document 2 discloses a ceramic bearing in which a large number of ceramic spheres are rotatably embedded in a ceramic base material, and a method of manufacturing the same. This ceramic bearing is manufactured by mixing ceramic spheres coated with a resin on the surface with a ceramic material that serves as a base material, molding the mixture, and then firing the mixture to burn off the resin and form a gap.

特許第4826141号Patent No. 4826141 特公平7-58097号公報Japanese Patent Publication No. 7-58097

しかしながら、上記特許文献1に開示された技術においては、コアの外周面とシェルの空孔の内周面との形状が相似であるものに構成が限定される。また、上記特許文献2に開示された技術においては、セラミック基材とセラミック球体の間隙は、セラミック球体の表面にコーティングしていた樹脂の形状が相似形の構成に限定される。このように、従来技術においては、セラミックス複合体は限定された構成のものしか得られなかった。 However, in the technique disclosed in Patent Document 1, the configuration is limited to one in which the outer peripheral surface of the core and the inner peripheral surface of the hole of the shell are similar in shape. Further, in the technique disclosed in Patent Document 2, the gap between the ceramic base material and the ceramic sphere is limited to a structure in which the shape of the resin coated on the surface of the ceramic sphere is similar. Thus, in the prior art, only ceramic composites with limited structures were obtained.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、多様な構成を得ることが可能なセラミックス複合体及びその製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a ceramic composite and a method for producing the same, which can be formed in various configurations.

本発明のセラミックス複合体の製造方法は、セラミックス成形体を第2の温度で加熱処理することにより、セラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体からなる第1のセラミックス部材を得る工程と、セラミックス原料を成形した後に加熱処理されていないセラミックス成形体からなり、第1の開口及び前記第1の開口より小さい第2の開口を介して外部と通じる内部空間を有する第2のセラミックス部材であって、第1の温度において前記第1のセラミックス部材よりも大きい収縮率を有する第2のセラミックス部材を用意する工程と、前記第1のセラミックス部材の少なくとも一部を前記第1の開口を介して前記内部空間内に挿入する挿入工程と、前記挿入した状態で、前記第1及び第2のセラミックス部材を前記第1の温度で加熱処理することにより、前記加熱処理された前記第1のセラミックス部材である第1のセラミックス焼結体と、前記加熱処理された前記第2のセラミックス部材である第2のセラミックス焼結体とが互いに対して変位可能かつ分離不可能となり、逆止弁として機能するセラミックス複合体を得る加熱処理工程とを備え、前記第1の温度は前記第2の温度以下であり、前記第1及び第2のセラミックス焼結体の主成分が同じであり、且つ前記第1のセラミックス焼結体の主成分の純度は前記第2のセラミックス焼結体の主成分の純度よりも高いことを特徴とする。
また、本発明のセラミックス複合体の製造方法は、セラミックス成形体を第2の温度で加熱処理することにより、セラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体からなる第1のセラミックス部材を得る工程と、セラミックス原料を成形した後に加熱処理されていないセラミックス成形体からなり、開口を介して外部と通じる内部空間を有する第2のセラミックス部材であって、第1の温度において前記第1のセラミックス部材よりも大きい収縮率を有する第2のセラミックス部材を用意する工程と、前記第1のセラミックス部材の一部のみを前記開口を介して前記内部空間内に挿入する挿入工程と、前記挿入した状態で、前記第1及び第2のセラミックス部材を前記第1の温度で加熱処理することにより、前記加熱処理された前記第1のセラミックス部材である第1のセラミックス焼結体と、前記加熱処理された前記第2のセラミックス部材である第2のセラミックス焼結体とが互いに対して変位可能かつ分離不可能となり、ユニバーサルジョインとして機能するセラミックス複合体を得る加熱処理工程とを備え、前記第1の温度は前記第2の温度以下であり、前記第1及び第2のセラミックス焼結体の主成分が同じであり、且つ前記第1のセラミックス焼結体の主成分の純度は前記第2のセラミックス焼結体の主成分の純度よりも高いことを特徴とする。
The method for producing a ceramic composite of the present invention comprises the steps of: obtaining a first ceramic member comprising a ceramic sintered body or a ceramic calcined body by heat-treating a ceramic compact at a second temperature; A second ceramic member comprising a ceramic molded body that has not been heat-treated after molding, and has an internal space that communicates with the outside through a first opening and a second opening that is smaller than the first opening , preparing a second ceramic member having a shrinkage rate larger than that of the first ceramic member at a temperature of 1; and heat-treating the first and second ceramic members at the first temperature in the inserted state, whereby the heat-treated first ceramic member is the first ceramic member. The first ceramic sintered body and the heat-treated second ceramic sintered body, which is the second ceramic member , are displaceable and inseparable from each other, and function as a check valve. a heat treatment step for obtaining a composite, wherein the first temperature is equal to or lower than the second temperature, the main components of the first and second ceramic sintered bodies are the same, and the first The purity of the main component of the ceramic sintered body is higher than the purity of the main component of the second ceramic sintered body.
Further, the method for producing a ceramic composite of the present invention comprises the steps of: obtaining a first ceramic member made of a ceramic sintered body or a ceramic calcined body by heat-treating a ceramic compact at a second temperature; A second ceramics member comprising a ceramics molded body that has not been heat-treated after molding a raw material, and having an internal space communicating with the outside through an opening, the second ceramics member being larger than the first ceramics member at a first temperature. a step of preparing a second ceramic member having a shrinkage rate; an inserting step of inserting only a portion of the first ceramic member into the internal space through the opening; By heat-treating the first and second ceramic members at the first temperature, a first ceramic sintered body, which is the heat-treated first ceramic member, and the heat-treated second ceramic member. and a second ceramic sintered body, which is a ceramic member of the second ceramic member, becomes displaceable and inseparable from each other to obtain a ceramic composite that functions as a universal joint, wherein the first temperature is the first 2 or lower, the main components of the first and second ceramic sintered bodies are the same, and the purity of the main components of the first ceramic sintered body is the same as that of the second ceramic sintered body. It is characterized by having a purity higher than that of the main component.

本発明のセラミックス複合体の製造方法によれば、上記特許文献1,2に開示の技術によっては得られない構成のセラミックス複合体を得ることが可能となる。 According to the method for producing a ceramic composite of the present invention, it is possible to obtain a ceramic composite having a structure that cannot be obtained by the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 above.

本発明のセラミックス複合体の製造方法において、セラミックス成形体を第2の温度で加熱処理することにより、セラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体からなる前記第1のセラミックス部材を得る工程を備え、前記第2のセラミックス部材はセラミックス原料を成形した後に加熱処理されていないセラミックス成形体からなる。 In the method for producing a ceramic composite of the present invention, the step of heat-treating a ceramic molded body at a second temperature to obtain the first ceramic member made of a ceramic sintered body or a ceramic calcined body, The second ceramic member consists of a ceramic molded body that is not heat-treated after molding the ceramic raw material.

これにより、セラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体からなる第1のセラミックス部材は、加熱処理工程における加熱処置によっては、セラミックス成形体からなる第2のセラミックス部材ほど大きく収縮しないので、加熱処理工程における収縮率の差を大きくすることが可能となり、セラミックス複合体の構成の多様化を図ることが可能となる。 As a result , the first ceramic member made of the ceramic sintered body or the ceramic calcined body does not shrink as much as the second ceramic member made of the ceramic molded body depending on the heating treatment in the heat treatment step. It becomes possible to increase the difference in shrinkage rate, and to diversify the composition of the ceramic composite.

また、本発明のセラミックス複合体の製造方法において、冷間静水圧加圧成形法、射出成形法、及び鋳込み成形法のいずれか1つの方法により前記セラミックス原料を成形することにより前記第2のセラミックス部材を構成する前記セラミックス成形体を作製する工程を備えることが好ましい。 Further, in the method for producing a ceramic composite of the present invention, the second ceramics is formed by molding the ceramics raw material by any one of cold isostatic pressing, injection molding, and slip casting. It is preferable to include a step of producing the ceramic molded body that constitutes the member.

この場合、冷間静水圧加圧成形法、射出成形法又は鋳込み成形法により作製されたセラミックス成形体は、一軸プレス法などにより成形されたセラミックス成形体と比べてセラミックス成形体の密度ばらつきが抑制され得る。これにより、第2のセラミックス部材の密度ばらつきに起因する寸法精度の低下を抑制することが可能となり、ひいては、第1のセラミックス部材と比較して加熱処理工程における収縮率が大きな第2のセラミックス焼結体の寸法精度の低下の抑制を図ることが可能となる。 In this case, the ceramic molded body produced by the cold isostatic pressing method, the injection molding method, or the casting method has a suppressed variation in the density of the ceramic molded body compared to the ceramic molded body molded by the uniaxial pressing method. can be As a result, it is possible to suppress a decrease in dimensional accuracy due to variations in the density of the second ceramic member, and consequently, the second ceramic member having a larger shrinkage rate in the heat treatment process than the first ceramic member. It is possible to suppress a decrease in the dimensional accuracy of the body.

また、本発明のセラミックス複合体の製造方法において、前記第1の温度は前記第2の温度以下である。 Moreover, in the method for manufacturing a ceramic composite of the present invention , the first temperature is lower than or equal to the second temperature.

これにより、セラミックス焼結体からなる第1のセラミックス部材は加熱処理工程において収縮しないので、加熱処理工程における収縮率の差をさらに大きくすることが可能となり、セラミックス複合体の構成の多様化を図ることが可能となる。 As a result , the first ceramic member made of the ceramic sintered body does not shrink in the heat treatment process, so that the difference in shrinkage rate in the heat treatment process can be further increased, and the composition of the ceramic composite can be diversified. becomes possible.

本発明の第1のセラミックス複合体は、第1のセラミックス焼結体と、第1の開口及び第2の開口を介して外部と通じる内部空間を有する第2のセラミックス焼結体とを備え、逆止弁として機能するセラミックス複合体であって、前記第1のセラミックス焼結体の少なくとも一部が、前記第2のセラミックス焼結体の前記内部空間内に位置しており、前記第1のセラミックス焼結体と前記第2のセラミックス焼結体が互いに対して変位可能かつ分離不可能であり、前記第1及び第2のセラミックス焼結体の主成分が同じであり、且つ前記第1のセラミックス焼結体の主成分の平均粒径は前記第2のセラミックス焼結体の主成分の平均粒径以上であることを特徴とする。 A first ceramic composite of the present invention comprises a first ceramic sintered body and a second ceramic sintered body having an internal space communicating with the outside through a first opening and a second opening , A ceramic composite functioning as a check valve , wherein at least part of the first ceramic sintered body is positioned within the internal space of the second ceramic sintered body, and the first The ceramic sintered body and the second ceramic sintered body are displaceable and inseparable from each other, the main components of the first and second ceramic sintered bodies are the same, and the first ceramic sintered body is The average grain size of the main component of the ceramic sintered body is equal to or larger than the average grain size of the main component of the second ceramic sintered body.

本発明の第1のセラミックス複合体によれば、上記特許文献1,2では得られない構成のセラミックス複合体を得ることが可能となる。そして、第1及び第2のセラミックス焼結体の主成分が同じであり、且つ第1のセラミックス焼結体の主成分の平均粒径は第2のセラミックス焼結体の主成分の平均粒径以上である。これにより、セラミックス複合体を作製するための焼成時において、第1及び第2のセラミックス焼結体となるセラミックス部材の収縮率に差異をもたらすことが可能となっている。 According to the first ceramic composite of the present invention, it is possible to obtain a ceramic composite having a structure that cannot be obtained in Patent Documents 1 and 2 above. The main components of the first and second ceramic sintered bodies are the same, and the average particle size of the main component of the first ceramic sintered body is the average particle size of the main component of the second ceramic sintered body. That's it. This makes it possible to bring about a difference in contraction rate between the ceramic members that will become the first and second ceramic sintered bodies during firing for producing the ceramic composite.

本発明の第2のセラミックス複合体は、第1のセラミックス焼結体と、開口を介して外部と通じる内部空間を有する第2のセラミックス焼結体とを備え、ユニバーサルジョインとして機能するセラミックス複合体であって、前記第1のセラミックス焼結体の一部のみが、前記第2のセラミックス焼結体の前記内部空間内に位置しており、前記第1のセラミックス焼結体と前記第2のセラミックス焼結体が互いに対して変位可能かつ分離不可能であり、前記第1及び第2のセラミックス焼結体の主成分が同じであり、且つ前記第1のセラミックス焼結体の主成分の純度は前記第2のセラミックス焼結体の主成分の純度よりも高いことを特徴とする。 A second ceramic composite of the present invention includes a first ceramic sintered body and a second ceramic sintered body having an internal space communicating with the outside through an opening , and functions as a universal joint. Only a part of the first ceramic sintered body is located in the internal space of the second ceramic sintered body, and the first ceramic sintered body and the second ceramic sintered body are separated from each other. The ceramic sintered bodies are displaceable and inseparable from each other, the main components of the first and second ceramic sintered bodies are the same, and the purity of the main components of the first ceramic sintered body is higher than the purity of the main component of the second ceramic sintered body.

本発明の第2のセラミックス複合体によれば、上記特許文献1,2では得られない構成のセラミックス複合体を得ることが可能となる。そして、第1及び第2のセラミックス焼結体の主成分が同じであり、且つ第1のセラミックス焼結体の主成分の純度は第2のセラミックス焼結体の主成分の純度よりも高い。そして、一般的にセラミックス焼結体となるセラミックス成形体は、焼結助剤を含むことによって緻密化するための焼成温度が低下する。即ち、純度が高いほど焼成温度が高くなる。これにより、セラミックス複合体を作製するための焼成時において、第1及び第2のセラミックス焼結体となるセラミックス部材の収縮率に差異をもたらすことが可能となっている。 According to the second ceramic composite of the present invention, it is possible to obtain a ceramic composite having a structure that cannot be obtained in Patent Documents 1 and 2 above. The main components of the first and second ceramic sintered bodies are the same, and the purity of the main component of the first ceramic sintered body is higher than that of the second ceramic sintered body. In general, a ceramic molded body that becomes a ceramic sintered body has a lower firing temperature for densification due to the inclusion of a sintering aid. That is, the higher the purity, the higher the firing temperature. This makes it possible to bring about a difference in contraction rate between the ceramic members that will become the first and second ceramic sintered bodies during firing for producing the ceramic composite.

本発明の第1の実施形態に係るセラミックス複合体の模式斜視図。1 is a schematic perspective view of a ceramic composite according to a first embodiment of the present invention; FIG. 第1の実施形態に係るセラミックス複合体のII-II線における模式断面図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II of the ceramic composite according to the first embodiment; 本発明の第2の実施形態に係るセラミックス複合体の模式斜視図。FIG. 4 is a schematic perspective view of a ceramic composite according to a second embodiment of the present invention; 第2の実施形態に係るセラミックス複合体のIV-IV線における模式断面図。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along line IV-IV of the ceramic composite according to the second embodiment; 本発明の実施形態に係るセラミックス複合体の製造方法を示すフローチャート。1 is a flow chart showing a method for manufacturing a ceramic composite according to an embodiment of the present invention; 本発明の第1の実施形態に係る第1及び第2のセラミックス部材の模式縦断面図。1 is a schematic longitudinal sectional view of first and second ceramic members according to a first embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第2の実施形態に係る第1及び第2のセラミックス部材の模式縦断面図。FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view of first and second ceramic members according to a second embodiment of the present invention;

本発明の実施形態に係るセラミックス複合体100及びその製造方法について図面を参照して説明する。なお、各図面は、セラミックス複合体100の構成を明確化するため、各構成要素はデフォルメされており、実際の比率を表すものではない。 A ceramic composite 100 and a method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, in order to clarify the configuration of the ceramic composite 100, each constituent element is deformed and does not represent an actual ratio.

本発明の実施形態に係るセラミックス複合体100は、図1から図4を参照して、第1のセラミックス焼結体10と、開口21,24を介して外部と通じる内部空間22を有する第2のセラミックス焼結体20とを備えている。 1 to 4, a ceramics composite 100 according to an embodiment of the present invention includes a first ceramics sintered body 10 and a second ceramics sintered body 10 having an internal space 22 communicating with the outside through openings 21 and 24. and a ceramic sintered body 20 of.

第1のセラミックス焼結体10は、その少なくとも一部が、第2のセラミックス焼結体20の開口21,24を介して外部と挿通する内部空間22内に位置している。そして、第1のセラミックス焼結体10と第2のセラミックス焼結体20が互いに対して変位可能かつ分離不可能となっている。 At least a portion of the first ceramic sintered body 10 is positioned within an internal space 22 that is inserted through the openings 21 and 24 of the second ceramic sintered body 20 to the outside. The first ceramic sintered body 10 and the second ceramic sintered body 20 are displaceable relative to each other and cannot be separated.

第1の実施形態では、図1及び図2を参照して、第1のセラミックス焼結体10は、その全体が内部空間22内に位置している。さらに、具体的には、第1のセラミックス焼結体10は直径M1の球体である。第2のセラミックス焼結体20は外形が直方体であり、直径N1の球状の内部空間22を有している。第2のセラミックス焼結体20には、その一の外面に開口し外部と内部空間22とを連通する直径P1の円形の断面を有する円柱状の開口21が形成されている。第2のセラミックス焼結体20には、さらにその他の外面に開口し外部と内部空間22とを連通する直径Q1の円形の断面を有する4本の円柱状の開口23も形成されている。 In the first embodiment, referring to FIGS. 1 and 2, the first ceramic sintered body 10 is wholly located within the internal space 22 . More specifically, the first ceramic sintered body 10 is a sphere with a diameter M1. The second ceramic sintered body 20 has a rectangular parallelepiped outer shape and has a spherical internal space 22 with a diameter N1. The second ceramics sintered body 20 is formed with a cylindrical opening 21 having a circular cross section with a diameter P1 which opens in one outer surface and communicates the outside with the internal space 22 . In the second ceramic sintered body 20, there are also formed four cylindrical openings 23 having a circular cross section with a diameter Q1 that open to the other outer surface and communicate the interior space 22 with the exterior.

ここで、直径M1は、直径N1よりも小さく、且つ直径P1及び直径Q1よりも大きい。これにより、第1のセラミックス焼結体10は、その全体が、第2のセラミックス焼結体20の内部空間22内に位置し、第1のセラミックス焼結体10と第2のセラミックス焼結体20とは互いに対して変位可能ではあるが、分離不可能な構成となっている。即ち、第1のセラミックス焼結体10の内部空間22から外側への移動は、第2のセラミックス焼結体20によって規制されている。 Here, diameter M1 is smaller than diameter N1 and larger than diameter P1 and diameter Q1. As a result, the first ceramic sintered body 10 is entirely positioned within the internal space 22 of the second ceramic sintered body 20, and the first ceramic sintered body 10 and the second ceramic sintered body are separated from each other. 20 are displaceable with respect to each other, but inseparable. That is, the movement of the first ceramic sintered body 10 from the internal space 22 to the outside is restricted by the second ceramics sintered body 20 .

第2の実施形態では、図3及び図4を参照して、第1のセラミックス焼結体10は、その一部のみが内部空間22内に位置している。さらに、具体的には、第1のセラミックス焼結体10は直径M1の球体の部分11と円柱状の部分12とが一体化された形状である。第2のセラミックス焼結体20は外形が直方体であり、直径N1の球状の内部空間22を有している。第2のセラミックス焼結体20には、その一の外面と内部空間22と連通する最狭部が直径S1の円形の断面を有するテーパ状の開口24が形成されている。 In the second embodiment, with reference to FIGS. 3 and 4, only a portion of the first ceramic sintered body 10 is positioned within the internal space 22 . More specifically, the first ceramic sintered body 10 has a shape in which a spherical portion 11 having a diameter M1 and a cylindrical portion 12 are integrated. The second ceramic sintered body 20 has a rectangular parallelepiped outer shape and has a spherical internal space 22 with a diameter N1. The second ceramics sintered body 20 is formed with a tapered opening 24 having a circular cross section with a diameter S1 at the narrowest portion communicating with the inner space 22 with its one outer surface.

ここで、直径M1は、直径N1よりも小さく、且つ直径S1よりも大きい。これにより、第1のセラミックス焼結体10は、その球体の部分11が、第2のセラミックス焼結体20の内部空間22内に位置し、第1のセラミックス焼結体10と第2のセラミックス焼結体20とは互いに対して変位可能ではあるが、分離不可能な構成となっている。即ち、球体の部分11の内部空間22から外側への移動は、第2のセラミックス焼結体20によって規制されている。 Here, diameter M1 is smaller than diameter N1 and larger than diameter S1. As a result, the spherical portion 11 of the first ceramic sintered body 10 is positioned within the internal space 22 of the second ceramic sintered body 20, and the first ceramic sintered body 10 and the second ceramics sintered body are separated from each other. The sintered body 20 can be displaced with respect to each other, but is inseparable. That is, movement of the spherical portion 11 from the internal space 22 to the outside is restricted by the second ceramic sintered body 20 .

そして、例えば、第1及び第2のセラミックス焼結体10,20は、そのセラミックス素材の主成分が同じであり、且つ第1のセラミックス焼結体10のセラミックス素材の主成分の平均粒径は第2のセラミックス焼結体20のセラミックス素材の主成分の平均粒径以上である。ここで、第1及び第2のセラミックス焼結体10,20のセラミックス素材の主成分の平均粒径は、第1及び第2のセラミックス焼結体10,20を研磨し、走査型電子顕微鏡を用いて2000倍~5000倍に拡大した視野の写真のうち任意の30μm四方の領域についてImage-Jなどの画像処理ソフトにより2値化して、全ての粒径の円相当径を算出して求める方法や、研磨後の任意の30μm四方の領域についてインターセプト法を用いて算出する方法を用いて測定することができる。 For example, the first and second ceramic sintered bodies 10 and 20 have the same main component of the ceramic material, and the average particle diameter of the main component of the ceramic material of the first ceramic sintered body 10 is It is equal to or larger than the average grain size of the main component of the ceramic material of the second ceramic sintered body 20 . Here, the average particle size of the main component of the ceramic material of the first and second ceramic sintered bodies 10 and 20 was obtained by polishing the first and second ceramic sintered bodies 10 and 20 and using a scanning electron microscope. An arbitrary 30 μm square area in the photograph of the field of view expanded 2000 times to 5000 times using the method is binarized by image processing software such as Image-J, and the equivalent circle diameter of all grain sizes is calculated and obtained. Alternatively, it can be measured using a method of calculation using an intercept method for an arbitrary 30 μm square area after polishing.

あるいは、第1及び第2のセラミックス焼結体10,20のセラミックス素材の主成分が同じであり、且つ第1のセラミックス焼結体10のセラミックス素材の主成分の純度は第2のセラミックス焼結体20の主成分の純度よりも高い。ここで、第1及び第2のセラミックス焼結体10,20の純度は、エネルギー分散型SEMを用いた定量、ICP発光分光分析法、又はICP質量分析法などの公知の技術を用いて測定することができる。 Alternatively, the main components of the ceramic material of the first and second ceramic sintered bodies 10 and 20 are the same, and the purity of the main component of the ceramic material of the first ceramic sintered body 10 is the second ceramic sintered body. higher than the purity of the main component of the body 20; Here, the purities of the first and second ceramic sintered bodies 10 and 20 are measured using known techniques such as quantitative determination using an energy dispersive SEM, ICP emission spectrometry, or ICP mass spectrometry. be able to.

ただし、第1及び第2のセラミックス焼結体10,20のセラミックス素材の関係は上述したものに限定されない。例えば、第1及び第2のセラミックス焼結体10,20は、そのセラミックス素材の主成分及び純度、さらに平均粒径が同じものであってもよいし、異なっていてもよい。 However, the relationship between the ceramic materials of the first and second ceramic sintered bodies 10 and 20 is not limited to that described above. For example, the first and second ceramic sintered bodies 10 and 20 may have the same or different main components, purity, and average grain size of the ceramic material.

セラミックス素材としては、例えば、アルミナ(酸化アルミニウム)、窒化アルミニウム、窒化珪素などを用いることができる。そして、例えば、第1のセラミックス焼結体10の素材として純度99.5重量%のアルミナを用いる場合、第2のセラミックス焼結体20の素材として純度99.99重量%のアルミナ、純度99.5重量%のアルミナや焼結助剤としてSiO-CaO-MgOを添加した純度95重量%のアルミナを用いることが好ましい。 As the ceramic material, for example, alumina (aluminum oxide), aluminum nitride, silicon nitride, or the like can be used. For example, when alumina with a purity of 99.5% by weight is used as the material for the first ceramic sintered body 10, alumina with a purity of 99.99% by weight and a purity of 99.9% are used as the material for the second ceramics sintered body 20. It is preferable to use 5% by weight alumina or 95% by weight purity alumina added with SiO 2 —CaO—MgO as a sintering aid.

以下、本発明の実施形態に係るセラミックス複合体100の製造方法について図面を参照して説明する。 A method for manufacturing a ceramic composite 100 according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本製造方法は、図5~図7を参照して、第1のセラミックスからなる第1のセラミックス部材30を用意する第1のセラミックス部材用意工程S10と、第2のセラミックスからなる第2のセラミックス部材40を用意する第2のセラミックス部材用意工程S20と、第1のセラミックス部材30の少なくとも一部を第2のセラミックス部材40の内部空間S内に挿入する挿入工程S30と、第1及び第2のセラミックス部材30,40を加熱処理する加熱処理工程S40とを備えている。 5 to 7, this manufacturing method includes a first ceramic member preparing step S10 of preparing a first ceramic member 30 made of a first ceramic, and a second ceramic member 30 made of a second ceramic. a second ceramic member preparing step S20 for preparing the member 40; an inserting step S30 for inserting at least a portion of the first ceramic member 30 into the internal space S of the second ceramic member 40; and a heat treatment step S40 for heat-treating the ceramic members 30 and 40.

第1のセラミックス部材用意工程S10においては、セラミックス原料を成形してセラミックス成形体を得る成形工程S11と、セラミックス成形体を第2の温度T2で加熱処理することにより、セラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体からなる第1のセラミックス部材30を得る加熱処理工程S12を備えることが好ましい。 In the first ceramic member preparation step S10, a ceramic raw material is molded to obtain a ceramic molded body in a molding step S11, and the ceramic molded body is heat-treated at a second temperature T2 to obtain a ceramic sintered body or a ceramic temporary body. It is preferable to include a heat treatment step S12 for obtaining the first ceramic member 30 made of a sintered body.

このとき、加熱処理工程S40における加熱温度である第1の温度T1は、セラミックス成形体を加熱処理して第1のセラミックス部材30を得る際の加熱温度である第2の温度T2以下であることが好ましい。また、セラミックス成形体は、冷間静水圧加圧成形法、射出成形法又は鋳込み成形法によりセラミックス原料を成形することにより作製することが好ましい。ただし、これ以外の成形法によってセラミックス成形体を作製してもよい。 At this time, the first temperature T1, which is the heating temperature in the heat treatment step S40, must be lower than or equal to the second temperature T2, which is the heating temperature when the ceramic compact is heat-treated to obtain the first ceramic member 30. is preferred. Also, the ceramic molded body is preferably produced by molding a ceramic raw material by a cold isostatic pressing method, an injection molding method, or a casting method. However, the ceramic molded body may be produced by a molding method other than this.

さらに、第2のセラミックス部材40は、セラミックス原料を成形した後に加熱処理されていないセラミックス成形体であってもよい。 Furthermore, the second ceramics member 40 may be a ceramics molded body that is not heat-treated after molding the ceramics raw material.

第2のセラミックス部材用意工程S20においては、第2のセラミックスからなり、開口41,43を介して外部と通じる内部空間42を有する第2のセラミックス部材40であって、第1の温度において第1のセラミックス部材30よりも大きい収縮率を有する第2のセラミックス部材40を用意する。 In the second ceramics member preparation step S20, the second ceramics member 40 is made of the second ceramics and has an internal space 42 communicating with the outside through the openings 41 and 43, and is made of the second ceramics member 40 at the first temperature. A second ceramic member 40 having a shrinkage rate larger than that of the ceramic member 30 is prepared.

第1の実施形態では、図6を参照して、具体的には、第1のセラミックス部材30は直径M2の球体であり、第2のセラミックス部材40は外形が直方体である。第2のセラミックス部材40には、その一の外面に開口し外部と内部空間42とを挿通する直径P2の円形の断面を有する円柱状の開口41が形成されている。第2のセラミックス部材40には、さらにその他の外面に開口し外部と内部空間42とを連通する直径Q2の円形の断面を有する4本の円柱状の開口43も形成されている。 In the first embodiment, referring to FIG. 6, specifically, the first ceramics member 30 is a sphere with a diameter of M2, and the second ceramics member 40 has a rectangular parallelepiped outer shape. The second ceramics member 40 is formed with a cylindrical opening 41 having a circular cross-section with a diameter P2 which is open on one outer surface and penetrates the outside and the inner space 42 . The second ceramic member 40 is also formed with four cylindrical openings 43 having a circular cross-section with a diameter Q2 that open to the other outer surface and communicate the interior space 42 with the exterior.

ここで、直径M2は、直径N2及び直径P2よりも小さく、直径Q2よりも大きい。これにより、第1のセラミックス部材30は、その全体が、第2のセラミックス部材40の内部空間42内に、開口41を介して挿入することが可能な構成となっている。 Here, diameter M2 is smaller than diameter N2 and diameter P2 and larger than diameter Q2. As a result, the first ceramic member 30 as a whole can be inserted through the opening 41 into the internal space 42 of the second ceramic member 40 .

第2の実施形態では、図7を参照して、具体的には、第1のセラミックス部材30は直径M2の球体の部分31と円柱状の部分32とが一体化されたものであり、第2のセラミックス部材40は外形が直方体である。第2のセラミックス部材40には、その一の外面に開口し外部と内部空間42とを連通する最狭部が直径S2の円形であるテーパ状の開口44が形成されている。 In the second embodiment, referring to FIG. 7, specifically, a first ceramic member 30 is formed by integrating a spherical portion 31 having a diameter of M2 and a cylindrical portion 32. The second ceramic member 40 has a rectangular parallelepiped outer shape. The second ceramics member 40 is formed with a tapered opening 44 having a circular diameter S2 at its narrowest portion which is open on one outer surface and communicates the outside with the internal space 42 .

ここで、直径M2は、直径N2及び直径S2よりも小さい。これにより、第1のセラミックス部材30は、その球体の部分31が、第2のセラミックス部材40の内部空間42内に、開口44を介して挿入することが可能な構成となっている。 Here, diameter M2 is smaller than diameter N2 and diameter S2. Thereby, the spherical portion 31 of the first ceramics member 30 can be inserted into the internal space 42 of the second ceramics member 40 through the opening 44 .

第1のセラミックスと第2のセラミックスとは相違する。例えば、第1のセラミックスと第2のセラミックスとは、その主原料であるセラミックスの種類が異なる、又はその平均粒径が異なる、あるいは副原料である焼結助剤やバインダなどの添加割合などが異なる。 The first ceramics and the second ceramics are different. For example, the first ceramics and the second ceramics are different in the type of ceramics as the main raw material, or different in average particle size, or the addition ratio of the auxiliary raw materials such as sintering aids and binders. different.

また、第1のセラミックス部材30が焼結体である場合、第2のセラミックス部材40はセラミックス成形体又は仮焼体であることが好ましく、第1のセラミックス部材30が仮焼体である場合、第2のセラミックス部材40はセラミックス成形体であることが好ましい。 When the first ceramic member 30 is a sintered body, the second ceramic member 40 is preferably a ceramic compact or a calcined body. When the first ceramic member 30 is a calcined body, The second ceramic member 40 is preferably a ceramic compact.

さらに、第1及び第2のセラミックス部材30,40が共にセラミックス成形体であってもよい。この場合、加熱処理工程S40において第1の温度T1で加熱処理した際に、第2のセラミックス部材40の収縮率は第1のセラミックス部材30の収縮率よりも大きければよい。 Furthermore, both the first and second ceramic members 30 and 40 may be ceramic compacts. In this case, the shrinkage rate of the second ceramic member 40 should be larger than the shrinkage rate of the first ceramic member 30 when the heat treatment is performed at the first temperature T1 in the heat treatment step S40.

第1及び第2のセラミックス部材30,40となるセラミックス成形体は、冷間静水圧加圧成形法、射出成形法又は鋳込み成形法によりセラミックス原料を成形することにより作製することが好ましい。これにより、一軸プレス法などにより成形されたものと比べてセラミックス成形体の密度ばらつきが抑制され得る。ただし、一軸プレス法などの成形法によって第1及び第2のセラミックス部材30,40となるセラミックス成形体を作製してもよい。 The ceramic compacts to be the first and second ceramic members 30 and 40 are preferably produced by molding ceramic raw materials by cold isostatic pressing, injection molding, or casting. As a result, variations in the density of the ceramic molded body can be suppressed compared to those molded by a uniaxial pressing method or the like. However, ceramic compacts to be the first and second ceramic members 30 and 40 may be produced by a molding method such as a uniaxial pressing method.

挿入工程S30においては、第1のセラミックス部材30の少なくとも一部を開口41,43を介して内部空間42内に挿入する。第1のセラミックス部材30は、その全体が内部空間42内に挿入されていてもよく、その一部のみが内部空間42内に挿入されていてもよい。第1のセラミックス部材30の少なくも一部を内部空間42に挿入するために、内部空間42内に挿入される第1のセラミックス部材30の部分が開口41を自由に通ることができるような形状となっている。 In the inserting step S<b>30 , at least part of the first ceramics member 30 is inserted into the internal space 42 through the openings 41 and 43 . The first ceramic member 30 may be entirely inserted into the internal space 42 or may be partially inserted into the internal space 42 . In order to insert at least part of the first ceramics member 30 into the internal space 42, the shape allows the portion of the first ceramics member 30 to be inserted into the internal space 42 to freely pass through the opening 41. It has become.

加熱処理工程S40においては、第1のセラミックス部材30の少なくとも一部を内部空間42内に挿入した状態で、第1及び第2のセラミックス部材30,40を第1の温度で加熱処理することにより、図1から図4を参照して、第1のセラミックス部材30が加熱処理されてなる第1のセラミックス焼結体10と、第2のセラミックス部材40が加熱処理されてなる第2のセラミックス焼結体20とが互いに対して変位可能かつ分離不可能であるセラミックス複合体100を得る。 In the heat treatment step S40, the first and second ceramic members 30, 40 are heat-treated at a first temperature while at least part of the first ceramic member 30 is inserted into the internal space 42. 1 to 4, a first ceramic sintered body 10 obtained by heat-treating a first ceramic member 30, and a second ceramic sintered body 10 obtained by heat-treating a second ceramic member 40. A ceramic composite 100 is obtained in which the joint 20 is displaceable and inseparable from each other.

なお、例えば、第1のセラミックス部材30がアルミナを主成分とするセラミックス焼結体からなり、そのセラミックス原料のアルミナの純度が99.5重量%であって、その平均粒子径が0.6μm程度であり、焼成後のアルミナの平均粒子径が4μm程度である場合、そのセラミックス原料が緻密化する焼成温度は1600℃程度である。一方、第2のセラミックス部材40が第1のセラミックス部材30と同じセラミックス原料からなり、これを1580℃で焼成したときに得られるアルミナの平均粒子径は3μm程度である。また、第2のセラミックス部材40が第1の純度95重量%程度で、平均粒子径が1.8μm程度のアルミナを主成分とするセラミックス原料からなる場合、そのセラミックス原料が緻密化する焼成温度は1500℃程度となる。 In addition, for example, the first ceramic member 30 is made of a ceramic sintered body containing alumina as a main component, and the purity of the alumina as the ceramic raw material is 99.5% by weight and the average particle diameter is about 0.6 μm. When the average particle diameter of alumina after firing is about 4 μm, the firing temperature at which the ceramic raw material becomes dense is about 1600°C. On the other hand, the second ceramic member 40 is made of the same ceramic raw material as the first ceramic member 30, and the average particle size of alumina obtained when this is fired at 1580° C. is about 3 μm. Further, when the second ceramic member 40 is made of a ceramic raw material mainly composed of alumina having a first purity of about 95% by weight and an average particle diameter of about 1.8 μm, the firing temperature at which the ceramic raw material is densified is It becomes about 1500°C.

このように、セラミックス材料が同一の場合は焼成温度が高いほどセラミックス焼結体の平均粒子径が大きくなり、セラミックス材料が異なる場合は、純度が高いほど焼成温度は高く、結果として生じるセラミックス焼結体の平均粒径は大きくなる。また、セラミックス原料の主成分が同一の場合は、その主成分の純度が高いほど焼結体が緻密化するのに高い焼成温度が必要となる。 Thus, when the ceramic material is the same, the higher the firing temperature, the larger the average particle size of the ceramic sintered body. When the ceramic material is different, the higher the purity, the higher the firing temperature. The average particle size of the body increases. Further, when the main components of the ceramic raw material are the same, the higher the purity of the main component, the higher the firing temperature required to densify the sintered body.

加熱処理工程S40においては、第1の温度T1で第1及び第2のセラミックス部材30,40を加熱処理することにより、第2のセラミックス部材40は第1のセラミックス部材30よりも大きな収縮率で収縮して、内部空間42内に挿入された部分が開口41,43を介して抜け出なくなる。これにより、第1のセラミックス部材30が加熱処理されてなる第1のセラミックス焼結体10と、第2のセラミックス部材40が加熱処理されてなる第2のセラミックス焼結体20とが互いに対して変位可能かつ分離不可能となるセラミックス複合体100が得られる。 In the heat treatment step S40, by heat-treating the first and second ceramic members 30, 40 at the first temperature T1, the second ceramic member 40 has a larger shrinkage rate than the first ceramic member 30. The contraction prevents the portion inserted into the internal space 42 from slipping out through the openings 41 and 43. - 特許庁As a result, the first ceramic sintered body 10 obtained by heat-treating the first ceramic member 30 and the second ceramic sintered body 20 obtained by heat-treating the second ceramic member 40 are placed against each other. A ceramic composite 100 is obtained that is displaceable and non-separable.

なお、本発明のセラミックス複合体の製造方法により製造されるセラミックス複合体は、本発明のセラミックス複合体に限定されない。そして、本発明のセラミックス複合体100及びその製造方法は、上述されたものに限定されない。例えば、本発明のセラミックス複合体は、第1又は第2の実施形態に係るセラミックス複合体100には限定されず、逆止弁又はユニバーサルジョイントとして機能すれば、その構成、形状、素材なども限定されない。 The ceramic composite produced by the method for producing a ceramic composite of the present invention is not limited to the ceramic composite of the present invention. The ceramic composite 100 and the method for producing the same of the present invention are not limited to those described above. For example, the ceramic composite of the present invention is not limited to the ceramic composite 100 according to the first or second embodiment, and if it functions as a check valve or a universal joint, its configuration, shape, material, etc. are also limited. not.

(実施例1)
図6を参照して、純度99.5重量%のアルミナ(Al)をセラミックス原料として、5重量%以下のPVAバインダを添加したものを造粒し、この造粒粉を球形の金型に充填して、球形のセラミックス成形体を形成した。そして、この球形のセラッミクス成形体を、炉内を大気雰囲気として1600℃で3時間保持して焼成した。そして、得られた焼成体の表面を加工して、直径Mが20mmの球形のセラミックス焼結体を第1のセラミックス部材30として得た。なお、このセラミックス焼結体のアルミナの平均粒子径は4μmであった。
(Example 1)
Referring to FIG. 6, alumina (Al 2 O 3 ) with a purity of 99.5% by weight is used as a ceramic raw material, and a PVA binder of 5% by weight or less is added to granulate. A mold was filled to form a spherical ceramic compact. Then, this spherical ceramic molded body was sintered by holding it at 1600° C. for 3 hours in an atmospheric atmosphere in the furnace. Then, the surface of the obtained sintered body was processed to obtain a spherical ceramic sintered body having a diameter M of 20 mm as the first ceramic member 30 . The average particle size of alumina in this ceramic sintered body was 4 μm.

前記造粒粉を用いて、冷間静水圧加圧成形法により、一辺60mmの立方体を得た。この立方体の一の面に対して、直径Pが21mmの開口41を形成し、この穴を介して、立方体の中心に直径Nが40mmの球状の内部空間42を形成した。さらに、立方体の他の一の面に、直径Q2が5mmの開口43を4か所、内部空間43に至るように形成した。これにより、第2のセラミックス部材40を得た。 Using the granulated powder, a cube having a side of 60 mm was obtained by cold isostatic pressing. An opening 41 with a diameter P of 21 mm was formed on one face of the cube, and a spherical internal space 42 with a diameter N of 40 mm was formed in the center of the cube through this hole. Furthermore, four openings 43 each having a diameter Q2 of 5 mm were formed on the other face of the cube so as to reach the internal space 43 . Thus, a second ceramic member 40 was obtained.

第1のセラミックス部材30全体を内部空間42内に位置させた状態で、第1及び第2のセラミックス部材30,40を炉内に入れて、炉内を大気雰囲気として1580℃で3時間保持して焼成した。このとき、第1のセラミックス部材30と第2のセラミックス部材40とが互いに接触しないように、第1のセラミックス部材30を図示しない支持部材で支持した。 The first and second ceramic members 30, 40 were placed in a furnace with the entire first ceramic member 30 positioned in the internal space 42, and held at 1580° C. for 3 hours in an atmospheric atmosphere in the furnace. and baked. At this time, the first ceramics member 30 was supported by a supporting member (not shown) so that the first ceramics member 30 and the second ceramics member 40 would not come into contact with each other.

焼成の結果、図1及び図2を参照して、第1のセラミックス部材30はその形状寸法、組成などは変化せず、そのまま第1のセラミックス焼成体10となった。一方、第2のセラミックス部材40は、一辺49.6mmの立方体の外形を有し、内部空間42は直径N1が33mmの球形状であり、開口21は直径P1が17.4mmに、4個の開口22は直径Q1が4.1mmとなるように収縮した。これにより、第1のセラミックス焼結体10はその全体が内部空間22内に位置し、第1のセラミックス焼結体10は開口21から抜け出させず、第1のセラミックス焼結体10と第2のセラミックス焼結体20とが分離不可能となったセラミックス複合体100が得られた。なお、第2のセラミックス焼結体20のアルミナの平均粒子径は3μmであった。 As a result of the sintering, referring to FIGS. 1 and 2, the first ceramics member 30 became the first ceramics sintered body 10 without changing its shape, size, composition, and the like. On the other hand, the second ceramic member 40 has a cubic outer shape with one side of 49.6 mm, the internal space 42 has a spherical shape with a diameter N1 of 33 mm, and the opening 21 has a diameter P1 of 17.4 mm and four Aperture 22 has shrunk to a diameter Q1 of 4.1 mm. As a result, the first ceramics sintered body 10 is entirely positioned within the internal space 22, and the first ceramics sintered body 10 is prevented from coming out of the opening 21, thereby separating the first ceramics sintered body 10 and the second ceramics sintered body 10 from the second ceramics sintered body 10. A ceramic composite 100 was obtained which was inseparable from the ceramic sintered body 20 of . The average particle size of alumina in the second ceramic sintered body 20 was 3 μm.

さらに、開口21から内部空間22に水を流入させると、第1のセラミックス焼結体10は奥に移動するが、4か所の開口23を閉塞するには至らず、開口23を介して水が流出することが確認された。一方、開口23から内部空間22に水を流入させると、第1のセラミックス焼結体10は奥に移動して、開口21を閉塞し、開口21を介しては水が流出しないことが確認された。これにより、セラミックス複合体100は、逆止弁として機能させることが可能であることが分かった。 Furthermore, when water is allowed to flow into the internal space 22 through the openings 21, the first ceramic sintered body 10 moves inward, but the four openings 23 are not closed, and the water flows through the openings 23. was confirmed to flow out. On the other hand, it was confirmed that when water was allowed to flow into the internal space 22 from the opening 23, the first ceramic sintered body 10 moved inward and blocked the opening 21, and water did not flow out through the opening 21. rice field. From this, it was found that the ceramic composite 100 can function as a check valve.

(実施例2)
図7を参照して、純度99.5重量%のアルミナ(Al)をセラミックス原料として、5重量%以下のPVAバインダを添加したものを造粒し、この造粒粉を用いた冷間静水圧加圧成形法により成形したセラミックス成形体のインゴットを加工して、球形のセラミックス成形体と円柱形のセラミックス成形体が連結されたセラミックス成形体を得た。そして、このセラミックス成形体を、炉内を大気雰囲気として1600℃で3時間保持して焼成した。
(Example 2)
Referring to FIG. 7, alumina (Al 2 O 3 ) having a purity of 99.5% by weight is used as a ceramic raw material, and a PVA binder of 5% by weight or less is added to granulate. A ceramic compact ingot formed by hydrostatic pressing was processed to obtain a ceramic compact in which a spherical ceramic compact and a cylindrical ceramic compact were connected. Then, this ceramic molded body was sintered by holding it at 1600° C. for 3 hours in an atmospheric atmosphere in the furnace.

そして、得られた焼成体の表面を加工して、直径N2が20mmの球状のセラミックス焼結体31と、直径10mm、長さ60mmの円柱状のセラミックス焼結体32とが一体化した第1のセラミックス部材30を得た。 Then, the surface of the obtained sintered body is processed to integrate a spherical ceramic sintered body 31 having a diameter N2 of 20 mm and a columnar ceramic sintered body 32 having a diameter of 10 mm and a length of 60 mm. was obtained.

前記造粒粉を用いた冷間静水圧加圧成形法により、一辺60mmの立方体を得た。この立方体の一の面に対して、テーパ状の開口44を形成し、この開口44を介して、立方体の中心に直径N2が24.5mmの球状の内部空間42を形成した。これにより、テーパ状の開口44の最狭部の直径S2は21mmとなった。これにより、第2のセラミックス部材40を得た。 A cube having a side of 60 mm was obtained by cold isostatic pressing using the granulated powder. A tapered opening 44 was formed in one face of the cube, and through this opening 44, a spherical internal space 42 with a diameter N2 of 24.5 mm was formed in the center of the cube. As a result, the diameter S2 of the narrowest portion of the tapered opening 44 was 21 mm. Thus, a second ceramic member 40 was obtained.

第1のセラミックス部材30の球体の部分31のみを内部空間42内に位置した状態で、第1及び第2のセラミックス部材30,40を炉内に入れて、炉内を大気雰囲気として1600℃で3時間保持して焼成した。このとき、第1のセラミックス部材30と第2のセラミックス部材40とが互いに接触しないように、第1のセラミックス部材30を図示しない支持部材で支持した。 With only the spherical portion 31 of the first ceramics member 30 positioned in the internal space 42, the first and second ceramics members 30, 40 were placed in a furnace and heated at 1600° C. with an atmospheric atmosphere in the furnace. It was baked by holding for 3 hours. At this time, the first ceramics member 30 was supported by a supporting member (not shown) so that the first ceramics member 30 and the second ceramics member 40 would not come into contact with each other.

焼成の結果、第1のセラミックス部材30はその形状寸法、組成などは変化せず、そのまま第1のセラミックス焼成体10となった。一方、第2のセラミックス部材40は、一辺49.6mmの立方体の外形を有し、内部空間22は直径N1が20.2mmの球形状であり、開口24の最狭部の直径S1は17.4mmとなるように収縮した。これにより、第1のセラミックス焼結体10の球体の部分11が内部空間22内に位置し、第1のセラミックス焼結体10は開口24から抜け出せず、第1のセラミックス焼結体10と第2のセラミックス焼結体20とが分離不可能となったセラミックス複合体100が得られた。 As a result of firing, the first ceramics member 30 became the first ceramics fired body 10 as it was without changing its shape, size, composition, and the like. On the other hand, the second ceramic member 40 has a cubic outer shape with one side of 49.6 mm, the internal space 22 is spherical with a diameter N1 of 20.2 mm, and the diameter S1 of the narrowest part of the opening 24 is 17.6 mm. It was shrunk to 4 mm. As a result, the spherical portion 11 of the first ceramics sintered body 10 is positioned within the internal space 22, the first ceramics sintered body 10 cannot escape from the opening 24, and the first ceramics sintered body 10 and the second ceramics sintered body A ceramic composite 100 was obtained in which the ceramic sintered body 20 of No. 2 could not be separated.

さらに、第1のセラミックス焼結体10の球体の部分11と内部空間22の内面との隙間は全体に亘って0.2mmであり、第1のセラミックス焼結体10はがたつきなどもなく、第2のセラミックス焼結体20に対して良好に摺動回転可能となることが確認された。これにより、セラミックス複合体100は、ユニバーサルジョイントして機能させることが可能であることが分かった。 Furthermore, the gap between the spherical portion 11 of the first ceramics sintered body 10 and the inner surface of the internal space 22 is 0.2 mm throughout, and the first ceramics sintered body 10 does not rattle. , it was confirmed that the second ceramic sintered body 20 can slide and rotate satisfactorily. As a result, it was found that the ceramic composite 100 can function as a universal joint.

10…第1のセラミックス焼結体、 11…球体の部分、 12…円柱状の部分、 20…第2のセラミックス焼結体、 21…開口、 22…内部空間、 23…開口、 30…第1のセラミックス部材、 31…球体の部分、 32…円柱状の部分、 40…第2のセラミックス部材、 41…開口、 42…内部空間、 43…開口。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... First ceramic sintered body 11... Spherical portion 12... Cylindrical portion 20... Second ceramic sintered body 21... Opening 22... Internal space 23... Opening 30... First first ceramic sintered body 31... Spherical portion 32... Cylindrical portion 40... Second ceramic member 41... Opening 42... Internal space 43... Opening.

Claims (5)

セラミックス成形体を第2の温度で加熱処理することにより、セラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体からなる第1のセラミックス部材を得る工程と、
セラミックス原料を成形した後に加熱処理されていないセラミックス成形体からなり、第1の開口及び前記第1の開口より小さい第2の開口を介して外部と通じる内部空間を有する第2のセラミックス部材であって、第1の温度において前記第1のセラミックス部材よりも大きい収縮率を有する第2のセラミックス部材を用意する工程と、
前記第1のセラミックス部材の少なくとも一部を前記第1の開口を介して前記内部空間内に挿入する挿入工程と、
前記挿入した状態で、前記第1及び第2のセラミックス部材を前記第1の温度で加熱処理することにより、前記加熱処理された前記第1のセラミックス部材である第1のセラミックス焼結体と、前記加熱処理された前記第2のセラミックス部材である第2のセラミックス焼結体とが互いに対して変位可能かつ分離不可能となり、逆止弁として機能するセラミックス複合体を得る加熱処理工程とを備え、
前記第1の温度は前記第2の温度以下であり、
前記第1及び第2のセラミックス焼結体の主成分が同じであり、且つ前記第1のセラミックス焼結体の主成分の純度は前記第2のセラミックス焼結体の主成分の純度よりも高いことを特徴とするセラミックス複合体の製造方法。
obtaining a first ceramic member made of a ceramic sintered body or a ceramic calcined body by heat-treating the ceramic compact at a second temperature;
A second ceramic member comprising a ceramic molded body that has not been heat-treated after molding a ceramic raw material, and has an internal space that communicates with the outside through a first opening and a second opening that is smaller than the first opening. preparing a second ceramic member having a larger shrinkage rate than the first ceramic member at a first temperature;
an inserting step of inserting at least part of the first ceramic member into the internal space through the first opening;
a first ceramic sintered body, which is the heat-treated first ceramic member, by heat-treating the first and second ceramic members at the first temperature in the inserted state; a heat treatment step in which the second ceramic sintered body, which is the heat-treated second ceramic member , becomes displaceable and inseparable from each other to obtain a ceramic composite functioning as a check valve ; with
the first temperature is less than or equal to the second temperature;
The primary components of the first and second ceramic sintered bodies are the same, and the purity of the primary component of the first ceramic sintered body is higher than the purity of the primary component of the second ceramic sintered body. A method for producing a ceramic composite, characterized by:
セラミックス成形体を第2の温度で加熱処理することにより、セラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体からなる第1のセラミックス部材を得る工程と、 obtaining a first ceramic member made of a ceramic sintered body or a ceramic calcined body by heat-treating the ceramic compact at a second temperature;
セラミックス原料を成形した後に加熱処理されていないセラミックス成形体からなり、開口を介して外部と通じる内部空間を有する第2のセラミックス部材であって、第1の温度において前記第1のセラミックス部材よりも大きい収縮率を有する第2のセラミックス部材を用意する工程と、 A second ceramic member comprising a ceramic molded body that has not been heat-treated after molding a ceramic raw material and has an internal space that communicates with the outside through an opening, wherein the second ceramic member has a higher temperature than the first ceramic member at a first temperature. preparing a second ceramic member having a large shrinkage rate;
前記第1のセラミックス部材の一部のみを前記開口を介して前記内部空間内に挿入する挿入工程と、 an inserting step of inserting only a portion of the first ceramic member into the internal space through the opening;
前記挿入した状態で、前記第1及び第2のセラミックス部材を前記第1の温度で加熱処理することにより、前記加熱処理された前記第1のセラミックス部材である第1のセラミックス焼結体と、前記加熱処理された前記第2のセラミックス部材である第2のセラミックス焼結体とが互いに対して変位可能かつ分離不可能となり、ユニバーサルジョイントとして機能するセラミックス複合体を得る加熱処理工程とを備え、 a first ceramic sintered body, which is the heat-treated first ceramic member, by heat-treating the first and second ceramic members at the first temperature in the inserted state; a heat treatment step in which the second ceramic sintered body, which is the heat-treated second ceramic member, becomes displaceable and inseparable from each other to obtain a ceramic composite functioning as a universal joint;
前記第1の温度は前記第2の温度以下であり、 the first temperature is less than or equal to the second temperature;
前記第1及び第2のセラミックス焼結体の主成分が同じであり、且つ前記第1のセラミックス焼結体の主成分の純度は前記第2のセラミックス焼結体の主成分の純度よりも高いことを特徴とするセラミックス複合体の製造方法。 The primary components of the first and second ceramic sintered bodies are the same, and the purity of the primary component of the first ceramic sintered body is higher than the purity of the primary component of the second ceramic sintered body. A method for producing a ceramic composite, characterized by:
冷間静水圧加圧成形法、射出成形法、及び鋳込み成形法のいずれか1つの方法により前記セラミックス原料を成形することにより前記第2のセラミックス部材を構成する前記セラミックス成形体を作製する工程を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のセラミックス複合体の製造方法。 a step of forming the ceramics raw material by any one of cold isostatic pressing, injection molding, and casting to produce the ceramics compact that constitutes the second ceramics member; 3. The method for producing a ceramic composite according to claim 1, comprising: 第1のセラミックス焼結体と、第1の開口及び第2の開口を介して外部と通じる内部空間を有する第2のセラミックス焼結体とを備え、逆止弁として機能するセラミックス複合体であって、
前記第1のセラミックス焼結体の少なくとも一部が、前記第2のセラミックス焼結体の前記内部空間内に位置しており、前記第1のセラミックス焼結体と前記第2のセラミックス焼結体が互いに対して変位可能かつ分離不可能であり、
前記第1及び第2のセラミックス焼結体の主成分が同じであり、且つ前記第1のセラミックス焼結体の主成分の平均粒径は前記第2のセラミックス焼結体の主成分の平均粒径以上であることを特徴とするセラミックス複合体。
A ceramic composite functioning as a check valve, comprising a first ceramic sintered body and a second ceramic sintered body having an internal space communicating with the outside through a first opening and a second opening. hand,
At least a portion of the first ceramic sintered body is positioned within the internal space of the second ceramic sintered body, and the first ceramic sintered body and the second ceramic sintered body are separated from each other. are displaceable and inseparable with respect to each other, and
The main components of the first and second ceramic sintered bodies are the same, and the average particle size of the main component of the first ceramic sintered body is the average particle size of the main component of the second ceramic sintered body. A ceramic composite having a diameter equal to or larger than the diameter.
第1のセラミックス焼結体と、開口を介して外部と通じる内部空間を有する第2のセラミックス焼結体とを備え、ユニバーサルジョイントとして機能するセラミックス複合体であって、
前記第1のセラミックス焼結体の一部のみが、前記第2のセラミックス焼結体の前記内部空間内に位置しており、前記第1のセラミックス焼結体と前記第2のセラミックス焼結体が互いに対して変位可能かつ分離不可能であり、
前記第1及び第2のセラミックス焼結体の主成分が同じであり、且つ前記第1のセラミックス焼結体の主成分の純度は前記第2のセラミックス焼結体の主成分の純度よりも高いことを特徴とするセラミックス複合体。
A ceramic composite functioning as a universal joint, comprising a first ceramic sintered body and a second ceramic sintered body having an internal space communicating with the outside through an opening,
Only a part of the first ceramic sintered body is located in the internal space of the second ceramic sintered body, and the first ceramic sintered body and the second ceramic sintered body are separated from each other. are displaceable and inseparable with respect to each other, and
The primary components of the first and second ceramic sintered bodies are the same, and the purity of the primary component of the first ceramic sintered body is higher than the purity of the primary component of the second ceramic sintered body. A ceramics composite characterized by:
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