JP7490589B2 - Method for forming holes in ceramic members - Google Patents
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Description
本開示は、セラミックス部材の孔形成方法に関するものである。 This disclosure relates to a method for forming holes in ceramic members.
セラミックス部材は、１０００℃近傍または１０００℃を超える高温で使用され得る。高温で使用されるセラミックス部材では、冷却が必要となり得る。そのため、セラミックス部材に冷却用の孔を形成することが望まれる。 Ceramic members can be used at high temperatures close to or exceeding 1000°C. Ceramic members used at high temperatures may require cooling. For this reason, it is desirable to form cooling holes in the ceramic members.
また、設計上、孔の形成が必須となるセラミックス部材も出てきている。 In addition, there are some ceramic components for which the formation of holes is essential for design purposes.
セラミックス部材に孔を形成する方法として、機械加工、レーザー加工、放電加工などが考えられる。 Methods for forming holes in ceramic components include mechanical processing, laser processing, and electric discharge processing.
また、特許文献１では、セラミックス原料中に必要な貫通孔の形状の高融点金属を埋め込み、成形、焼成、焼成したセラミックス中の高融点金属を強酸で除去することにより貫通孔を持つセラミックス部品を製造する方法を開示している。 Patent Document 1 also discloses a method for manufacturing ceramic parts with through holes by embedding a high-melting point metal in the shape of the required through holes in ceramic raw materials, forming and firing the ceramic, and then removing the high-melting point metal from the fired ceramic with a strong acid.
セラミックス部材は、非常に高い硬度を有し難加工性である。そのため、上記いずれの方法でも、深い孔の形成ができず、現状の技術では数ｍｍ程度が限界である。また、上記いずれの方法であっても、孔を形成するのに長時間を要する。 Ceramic members have extremely high hardness and are difficult to process. Therefore, none of the above methods can form deep holes, and current technology limits them to a depth of a few millimeters. In addition, none of the above methods require a long time to form holes.
機械加工では、ドリル等により切削して孔を形成する。しかしながら、セラミックス部材の切削では、切削粉をうまく排出できず、切削粉が孔の中に溜まりやすい。切削粉が孔を詰まらせると、ドリルの回転に対する抵抗が大きくなり、ドリルが折損することもある。 In machining, holes are formed by cutting using a drill or other tool. However, when cutting ceramic components, cutting chips cannot be discharged properly and tend to accumulate in the holes. If the cutting chips clog the holes, resistance to the rotation of the drill increases, and the drill may break.
レーザー加工では、集光ビームをセラミックス部材に照射する。集光ビームを用いた場合、そのビーム形状故に、入口径に対して出口径が大きくなったり、いびつな形状になったりする。レーザー加工によって、入口径と出口径が同等の孔を形成するのは難しい。 In laser processing, a focused beam is irradiated onto a ceramic component. When using a focused beam, the beam shape can result in the exit diameter being larger than the entrance diameter, or the shape being irregular. It is difficult to form a hole with the same entrance and exit diameters using laser processing.
放電加工では、電極とセラミックス部材との間で生じる放電現象によって、セラミックス部材の表面の一部を除去する。放電加工は、導電性を有さないセラミックス部材には適用できない。 In electrical discharge machining, a portion of the surface of a ceramic component is removed by the discharge phenomenon that occurs between an electrode and the ceramic component. Electrical discharge machining cannot be applied to ceramic components that are not electrically conductive.
特許文献１のように、埋め込んだ高融点金属を、薬液を用いて化学的に溶解除去する方法では、高い寸法精度で孔を形成できる。しかしながら、セラミックス部材には気孔が含まれており、溶解に使用した薬液が気孔に侵入し、残留する可能性が高い。 As in Patent Document 1, the method of chemically dissolving and removing the embedded high-melting-point metal using a chemical solution can form holes with high dimensional accuracy. However, ceramic members contain pores, and there is a high possibility that the chemical solution used for dissolution will penetrate into the pores and remain.
常温で使用されるセラミックス部材であれば、液体の残留は問題にはならない。しかしながら、高温環境で使用される場合、液体の残留により、セラミックス部材の損傷が誘引される恐れがある。 If the ceramic component is used at room temperature, residual liquid is not a problem. However, if it is used in a high-temperature environment, residual liquid may cause damage to the ceramic component.
セラミックス部材の使用中に高温に曝されると、気孔内に残留した液体が膨張する。この液体の膨張は、セラミックス部材に亀裂を生じさせる要因となり得る。気孔に液体が残留していないことを保証するのは困難である。 When ceramic components are exposed to high temperatures during use, the liquid remaining in the pores expands. This expansion of the liquid can cause cracks in the ceramic components. It is difficult to guarantee that no liquid remains in the pores.
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、液体を用いた処理をせずに、孔を形成できるセラミックス部材の孔形成方法を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in light of these circumstances, and aims to provide a method for forming holes in a ceramic member that can form holes without treatment using a liquid.
上記課題を解決するために、本開示のセラミックス部材の孔形成方法は以下の手段を採用する。 To solve the above problems, the disclosed method for forming holes in ceramic members employs the following measures.
本開示では、セラミックス原料を成形し、常圧で焼結して得られるセラミックス部材に孔を形成する方法であって、前記セラミックス原料よりも大きい線膨張係数を有する孔形成部材を、前記セラミックス原料中に埋め込み、成形してグリーン体を製造した後、前記埋め込まれた前記孔形成部材を常温よりも低い温度に冷却し、冷却された前記孔形成部材を抜き取って、孔を形成するセラミックス部材に孔を形成する方法を提供する。 This disclosure provides a method for forming holes in a ceramic member obtained by molding a ceramic raw material and sintering it at normal pressure, in which a hole-forming member having a linear expansion coefficient larger than that of the ceramic raw material is embedded in the ceramic raw material, molded to produce a green body, and then the embedded hole-forming member is cooled to a temperature lower than room temperature and the cooled hole-forming member is removed to form holes in the ceramic member in which holes are to be formed.
本開示では、埋め込んだ孔形成部材を抜き取るという手法を採用することで、液体を用いた処理をせずに、セラミックス部材に孔を形成できる。よって、気孔内に液体が残留することはなく、残留物が損傷を誘引することも避けられる。 In the present disclosure, a method is adopted in which the embedded hole-forming member is removed, making it possible to form holes in a ceramic member without treatment using liquid. This prevents liquid from remaining in the pores, and also prevents damage caused by residue.
セラミックス原料および孔形成部材では、温度変化に応じて熱ひずみが生じる。セラミックス原料よりも大きい線膨張係数を有する孔形成部材を用いることで、孔形成部材に生じる熱ひずみ量は、セラミックス原料（グリーン体または焼結体）よりも大きくなる。本開示では、セラミックス原料と孔形成部材との熱ひずみ量に差をつけることで、グリーン体または焼結体から孔形成部材への面圧または拘束力を減らせる。これによって、物理的に孔形成部材を抜き取りやすくなる。 Thermal strain occurs in the ceramic raw material and the hole-forming member in response to temperature changes. By using a hole-forming member with a larger linear expansion coefficient than the ceramic raw material, the amount of thermal strain that occurs in the hole-forming member is larger than in the ceramic raw material (green body or sintered body). In this disclosure, by creating a difference in the amount of thermal strain between the ceramic raw material and the hole-forming member, the surface pressure or restraining force from the green body or sintered body to the hole-forming member can be reduced. This makes it easier to physically remove the hole-forming member.
本開示は、セラミックス原料を成形し、常圧で焼結して得られるセラミックス部材に孔を形成する方法に関する。 This disclosure relates to a method for forming holes in a ceramic member obtained by forming ceramic raw materials and sintering them at normal pressure.
本開示に係る孔形成方法は、セラミックス翼などの構造部材の加工に好適である。大型の構造部材では、小型の部材に比べ、孔の寸法精度の要求は厳しくない。大型の構造部材では、焼結時の収縮による孔径の変化も許容できる場合がある。 The hole formation method disclosed herein is suitable for processing structural components such as ceramic blades. The requirements for dimensional accuracy of holes in large structural components are not as strict as those for small components. In large structural components, changes in hole diameter due to shrinkage during sintering may be acceptable.
本開示では、セラミックス原料よりも大きい線膨張係数を有する孔形成部材を、セラミックス原料中に埋め込み、成形してグリーン体を製造した後、埋め込まれた孔形成部材を常温よりも低い温度に冷却し、冷却された孔形成部材を抜き取って、孔を形成する。 In this disclosure, a hole-forming member having a linear expansion coefficient larger than that of the ceramic raw material is embedded in the ceramic raw material and molded to produce a green body, after which the embedded hole-forming member is cooled to a temperature lower than room temperature, and the cooled hole-forming member is removed to form holes.
以下に、本開示に係るセラミックス部材の孔形成方法の一実施形態について説明する。 Below, one embodiment of the method for forming holes in a ceramic member according to the present disclosure is described.
〔第１実施形態〕
孔が形成されるセラミックス部材の原料（セラミックス原料）および孔を形成するための孔形成部材について説明する。
First Embodiment
The raw material of the ceramic member in which holes are to be formed (ceramic raw material) and the hole forming member for forming the holes will be described.
セラミックス原料には、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）およびアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックス粒子が含まれる。セラミックス原料は、異なる種類のセラミックス粒子を含む複合材料であってよい。 The ceramic raw materials include ceramic particles such as silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ), and alumina (Al 2 O 3 ), etc. The ceramic raw materials may be composite materials that include different types of ceramic particles.
セラミックス原料には、バインダーおよび成形助剤などが含まれてよい。 The ceramic raw materials may include binders and molding aids.
孔形成部材は、セラミックス原料よりも大きい線膨張係数を有する。孔形成部材は、グリーン体の焼結温度よりも高い融点を有する。 The hole-forming member has a linear expansion coefficient greater than that of the ceramic raw material. The hole-forming member has a melting point greater than the sintering temperature of the green body.
孔形成部材の材料は、孔形成部材の線膨張係数が、セラミックス原料に含まれるセラミックス粒子よりも大きくなるように選択される。孔形成部材の材料は、孔形成部材の融点がグリーン体の焼結温度よりも高くなるように選択される。 The material of the hole-forming member is selected so that the linear expansion coefficient of the hole-forming member is greater than that of the ceramic particles contained in the ceramic raw material. The material of the hole-forming member is selected so that the melting point of the hole-forming member is greater than the sintering temperature of the green body.
孔形成部材の材料は、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、イリジウム（Ｉｒ）、クロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、およびチタン（Ｔｉ）からなる群から選択されるとよい。 The material of the hole-forming member may be selected from the group consisting of tungsten (W), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), niobium (Nb), iridium (Ir), chromium (Cr), zirconium (Zr), and titanium (Ti).
図１に、セラミックス粒子および金属の融点および線膨張係数を示す。
図１に記載された金属の融点は、それぞれ、Ｗ：３３８０℃、Ｔａ：２９９６℃、Ｍｏ：２６２３℃、Ｎｂ：２４６７℃、Ｉｒ：２４４３℃、Ｃｒ：１８５７℃、Ｚｒ：１８５２℃、Ｔｉ：１６６７℃である。
FIG. 1 shows the melting points and linear expansion coefficients of ceramic particles and metals.
The melting points of the metals shown in FIG. 1 are W: 3380° C., Ta: 2996° C., Mo: 2623° C., Nb: 2467° C., Ir: 2443° C., Cr: 1857° C., Zr: 1852° C., and Ti: 1667° C., respectively.
ＳｉＣの焼結温度は１９００℃以上である。Ｓｉ３Ｎ４の焼結温度は１７００℃以上である。Ａｌ２Ｏ３の焼結温度は１５００℃以上である。反応焼結法でのＳｉＣの焼結温度は１４００℃程度である。 The sintering temperature of SiC is 1900° C. or higher. The sintering temperature of Si3N4 is 1700° C. or higher. The sintering temperature of Al2O3 is 1500 ° C. or higher. The sintering temperature of SiC in the reactive sintering method is about 1400° C.
図１に記載の金属群から、融点がグリーン体の焼結温度よりも高く、かつ、セラミックス原料よりも大きい線膨張係数を有する材料を選択すればよい。 From the group of metals shown in Figure 1, a material with a melting point higher than the sintering temperature of the green body and a linear expansion coefficient higher than that of the ceramic raw material can be selected.
図１によれば、セラミックス原料に含まれるセラミックス粒子と、孔形成部材の材料となる金属の好適な組み合わせは以下の通りである。
セラミックス粒子がＳｉＣの場合：Ｔｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，ＺｒまたはＩｒ
セラミックス粒子がＳｉ３Ｎ４の場合：Ｔｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｍｏ，ＴａまたはＩｒ
セラミックス粒子がＡｌ２Ｏ３の場合：Ｔｉ
According to FIG. 1, suitable combinations of ceramic particles contained in the ceramic raw material and metals that are the materials for the hole-forming members are as follows:
When the ceramic particles are SiC: Ti, Nb, Cr, Zr or Ir
When the ceramic particles are Si3N4 : Ti, Nb, Cr, Zr, Mo, Ta or Ir
When the ceramic particles are Al2O3 : Ti
孔形成部材は、棒状であり、形成したい孔形状の断面を有する。孔形成部材の断面は、丸または矩形であってよい。 The hole-forming member is rod-shaped and has a cross-section of the shape of the hole to be formed. The cross-section of the hole-forming member may be round or rectangular.
孔形成部材の断面が正方形または長方形である場合、断面の角部には、断面形状の１／２０から１／５程度のＲ形状またはＣ面が付与されるとよい。これにより、矩形断面の孔形成部材が焼結中にもたらさせる変形により抜けづらくなること、および、角部が成形したセラミックスの破壊起点になることを避けられる。 When the cross section of the hole-forming member is square or rectangular, the corners of the cross section should be given an R shape or C surface that is about 1/20 to 1/5 of the cross-sectional shape. This prevents the hole-forming member with a rectangular cross section from becoming difficult to remove due to deformation caused during sintering, and prevents the corners from becoming the starting point for fracture of the formed ceramic.
図２を参照して、本実施形態に係る孔形成方法の手順について説明する。本実施形態に係る孔形成方法は、工程１（Ｓ１）から工程６（Ｓ６）を順に含む。 The procedure of the hole formation method according to this embodiment will be described with reference to FIG. 2. The hole formation method according to this embodiment includes steps 1 (S1) to 6 (S6) in this order.
まず、（Ｓ１）セラミックス原料を調合する。セラミックス原料は、公知の方法で調合され得る。 First, (S1) prepare the ceramic raw materials. The ceramic raw materials can be prepared by a known method.
次に、（Ｓ２）調合したセラミックス原料を成形型内に入れ、孔形成部材を埋め込む。孔形成部材は、所望の孔形成位置に配置される。後の（Ｓ６）で孔形成部材を引き抜く場合、孔形成部材の一端部は、セラミックス原料に埋め込まず、セラミックス原料から突き出るように配置する。 Next, (S2) the prepared ceramic raw material is placed in a mold and the hole-forming member is embedded. The hole-forming member is positioned at the desired hole-forming position. When the hole-forming member is to be removed later in (S6), one end of the hole-forming member is positioned so that it protrudes from the ceramic raw material, rather than being embedded in the ceramic raw material.
セラミックス原料を成形型内に入れる際、強化用のセラミックス繊維を混入させてもよい。 When placing the ceramic raw material into the mold, ceramic fibers may be mixed in for reinforcement.
次に、（Ｓ３）バインダーを硬化させ、グリーン体を製造する。グリーン体の製造には、一軸プレスおよびオートクレーブなどを用いてもよい。硬化後のグリーン体には、一次加工を施してもよい。 Next, (S3) the binder is hardened to produce a green body. A uniaxial press, an autoclave, or the like may be used to produce the green body. After hardening, the green body may be subjected to primary processing.
次に、（Ｓ４）グリーン体を焼結する。焼結は、常圧で行われる。 Next, (S4) the green body is sintered. Sintering is carried out at normal pressure.
常圧で焼結する方法としては、常圧焼結法、反応焼結法などがある。
珪素系のセラミックス原料の焼結には、常圧焼結法または反応焼結法が好適である。酸化物系のセラミックス原料の焼結には、常圧焼結法が好適である。
Methods for sintering at atmospheric pressure include atmospheric sintering and reaction sintering.
For sintering silicon-based ceramic raw materials, atmospheric sintering or reaction sintering is suitable, whereas for sintering oxide-based ceramic raw materials, atmospheric sintering is suitable.
次に、（Ｓ５）孔形成部材を冷却する。冷却される前の焼結体の温度は、略常温である。ここでは、焼結体とともに孔形成部材を冷却してもよいし、孔形成部材のみを冷却してもよい。ここでは、孔形成部材の温度が、常温よりもさらに低く、好ましくは－１０℃から－１９６℃の低温になるまで冷やす。「常温」は、室温に準じる。想定される室温は、1８℃以上３０℃以下である。 Next, (S5) the hole-forming member is cooled. The temperature of the sintered body before cooling is approximately room temperature. Here, the hole-forming member may be cooled together with the sintered body, or only the hole-forming member may be cooled. Here, the hole-forming member is cooled until its temperature becomes lower than room temperature, preferably as low as -10°C to -196°C. "Room temperature" is equivalent to room temperature. The assumed room temperature is between 18 °C and 30°C.
孔形成部材の冷却には、冷凍設備、保冷容器および冷却部材などを使用できる。 Freezing equipment, cold storage containers, cooling members, etc. can be used to cool the hole-forming member.
上記（Ｓ５）の後、（Ｓ６）孔形成部材を焼結体から抜き取る。これにより、セラミックス部材に孔が形成される。抜き取りは、抜取装置を用いて物理的に行われる。例えば、抜取装置は、ペンチなどの引抜工具である。例えば、抜取装置は、孔形成部材を把持する把持部と、孔形成部材が引き抜かれる方向に向けて把持部を移動させる可動部とを備え、把持部および可動部は外部からの電気入力により稼働する装置であってよい。 After (S5) above, (S6) the hole-forming member is extracted from the sintered body. This forms holes in the ceramic member. Extraction is performed physically using an extraction device. For example, the extraction device is a pulling tool such as pliers. For example, the extraction device may include a gripping part that grips the hole-forming member and a movable part that moves the gripping part in the direction in which the hole-forming member is extracted, and the gripping part and the movable part may be a device that is operated by electrical input from outside.
孔形成部材の抜き取りは、孔形成部材の温度が低温であるうちに抜き取る。（Ｓ６）では、冷却を停止した後、低温であるうちに速やかに孔形成部材を抜き取ってもよいが、好ましくは、孔形成部材を冷却しながら、抜き取る。 The hole-forming member is removed while its temperature is still low. In (S6), the hole-forming member may be removed quickly after cooling is stopped while its temperature is still low, but it is preferable to remove the hole-forming member while it is being cooled.
（Ｓ６）での抜き取りの際、孔形成部材に超音波振動を付与してもよい。超音波振動は、液体ではなく、固体を介して付与される。 When removing the hole-forming member in (S6), ultrasonic vibrations may be applied to the hole-forming member. The ultrasonic vibrations are applied through a solid, not a liquid.
孔形成後の焼結体は、必要に応じて再加工され得る。 After the holes are formed, the sintered body can be reprocessed if necessary.
図３に、冷凍設備を用いた冷却および引き抜きの模式図を例示する。
図３では、孔形成部材１が埋め込まれた焼結体２を冷凍庫３内に数時間入れる。これにより、孔形成部材１を含め焼結体２全体の温度を冷凍庫３内と同等の温度まで下げられる。冷凍庫３内の温度は、概ね－１８℃以下である。
FIG. 3 illustrates a schematic diagram of cooling and extraction using a refrigeration facility.
3, the sintered body 2 with the hole-forming member 1 embedded therein is placed in a freezer 3 for several hours. This allows the temperature of the entire sintered body 2, including the hole-forming member 1, to be lowered to the same temperature as that inside the freezer 3. The temperature inside the freezer 3 is generally −18° C. or lower.
孔形成部材１が十分に冷やされた後、引抜工具４の把持部５で孔形成部材１を挟む。引抜工具４に超音波振動子６を接続し、引抜工具４を介して孔形成部材１に超音波振動を付与する。図３では、冷凍庫３内にて、引抜工具４により焼結体２から孔形成部材１を引き抜く。 After the hole-forming member 1 has been sufficiently cooled, the hole-forming member 1 is clamped by the gripping portion 5 of the pulling tool 4. An ultrasonic vibrator 6 is connected to the pulling tool 4, and ultrasonic vibration is applied to the hole-forming member 1 via the pulling tool 4. In FIG. 3, the hole-forming member 1 is pulled out of the sintered body 2 by the pulling tool 4 in a freezer 3.
図４に、保冷容器を用いた冷却および引き抜きの模式図を例示する。
保冷容器７の底部には、仕切り部材８を介して保冷剤９が配置されている。保冷剤９は、保冷容器７内および焼結体２を保冷剤９と略同等の温度まで冷やせる量で配置される。仕切り部材８は、保冷剤９からの冷気が通過できるよう構成されている。例えば、仕切り部材８は、金属メッシュおよびパンチングメタル等である。
FIG. 4 shows a schematic diagram of cooling and extraction using a cooling container.
A cold pack 9 is placed on the bottom of the cold storage container 7 via a partition member 8. The cold pack 9 is placed in an amount that can cool the inside of the cold storage container 7 and the sintered body 2 to approximately the same temperature as the cold pack 9. The partition member 8 is configured to allow cold air from the cold pack 9 to pass through. For example, the partition member 8 is a metal mesh, a punched metal, or the like.
図４では、保冷剤９とともに、孔形成部材１が埋め込まれた焼結体２を保冷容器７内に数時間入れる。これにより、孔形成部材１を含め焼結体２全体の温度を保冷容器７内と同等の温度まで下げられる。保冷剤９は、ドライアイスおよび液体窒素等である。ドライアイスを用いて冷却する場合、－７９℃まで冷却できる。液体窒素を用いて冷却する場合、－１９６℃まで冷却できる。引き抜きは、図３と同様である。 In Figure 4, the sintered body 2 with the hole-forming member 1 embedded therein is placed in a cold storage container 7 together with a cold pack 9 for several hours. This allows the temperature of the entire sintered body 2, including the hole-forming member 1, to be lowered to the same temperature as inside the cold storage container 7. The cold pack 9 is dry ice, liquid nitrogen, or the like. When cooling with dry ice, it is possible to cool down to -79°C. When cooling with liquid nitrogen, it is possible to cool down to -196°C. The extraction is performed in the same manner as in Figure 3.
図示しないが、冷却部材を用いる場合、常温よりも低い温度の冷却部材を孔形成部材に接触させることにより、孔形成部材を冷却できる。冷却部材は、孔形成部材を抜き取るために使用する引抜工具であってよい。例えば、引抜工具に液体窒素を循環させることにより、引抜工具の把持部を効率的に冷却できる。低温になった把持部で孔形成部材を挟むことにより、孔形成部材を効率よく冷却できる。 Although not shown, when a cooling member is used, the hole-forming member can be cooled by contacting the cooling member, which is at a temperature lower than room temperature, with the hole-forming member. The cooling member may be an extraction tool used to remove the hole-forming member. For example, the gripping portion of the extraction tool can be efficiently cooled by circulating liquid nitrogen through the extraction tool. The hole-forming member can be efficiently cooled by clamping it with the gripping portion, which has been cooled.
冷却部材を孔形成部材に接触させると、熱伝導率の低いセラミックスの冷却が進まないうちに、孔形成部材のみを冷却できる。 By bringing the cooling member into contact with the hole-forming member, it is possible to cool only the hole-forming member before the ceramic, which has a low thermal conductivity, begins to cool.
図５から図８を参照して、本実施形態に係る孔形成方法の作用効果について説明する。 The effects of the hole formation method according to this embodiment will be described with reference to Figures 5 to 8.
本実施形態において、孔形成部材の線膨張係数は、セラミックス原料よりも大きい。
図５に、セラミックスおよび金属について、温度変化量とひずみ変化量との関係を示す。同図において、横軸が温度変化量（℃）、縦軸がひずみ変化量である。
In this embodiment, the linear expansion coefficient of the hole forming member is greater than that of the ceramic raw material.
The relationship between temperature change and strain change for ceramics and metals is shown in Figure 5. In the figure, the horizontal axis represents temperature change (°C) and the vertical axis represents strain change.
線膨張係数が大きいと、温度変化量に対するひずみ変化量も大きくなる。すなわち、線膨張係数がセラミックス原料よりも大きい孔形成部材では、焼結時の温度変化により生じるひずみ量がセラミックス部材（焼結体）よりも大きい。 When the linear expansion coefficient is large, the amount of strain change with respect to the amount of temperature change is also large. In other words, in a hole-forming member whose linear expansion coefficient is larger than that of the ceramic raw material, the amount of strain caused by temperature changes during sintering is larger than that of a ceramic member (sintered body).
図６に、孔形成部材が埋め込まれたグリーン体の断面図を示す。図７に、孔形成部材が埋め込まれた焼結体の断面図を示す。図８に、図７の焼結体を冷却した後の断面図を示す。 Figure 6 shows a cross-sectional view of a green body with a hole-forming member embedded in it. Figure 7 shows a cross-sectional view of a sintered body with a hole-forming member embedded in it. Figure 8 shows a cross-sectional view of the sintered body of Figure 7 after it has been cooled.
図６では、丸断面、正方形断面または長方形断面を有する孔形成部材１ａ，１ｂ，１ｃが、グリーン体１０に埋め込まれている。このグリーン体１０を常圧で焼結すると、図７の焼結体２となる。 In FIG. 6, hole-forming members 1a, 1b, and 1c having a round, square, or rectangular cross section are embedded in a green body 10. When this green body 10 is sintered at normal pressure, it becomes the sintered body 2 shown in FIG. 7.
孔形成部材１ａ，１ｂ，１ｃの融点はグリーン体１０の焼結温度よりも高い。よって、焼結時に孔形成部材１ａ，１ｂ，１ｃが溶けることはない。 The melting points of the hole-forming members 1a, 1b, and 1c are higher than the sintering temperature of the green body 10. Therefore, the hole-forming members 1a, 1b, and 1c do not melt during sintering.
セラミックスは焼結時に収縮する。このため、図７では、セラミックスの焼結体２が孔形成部材１ａ，１ｂ，１ｃを拘束していると想定される。 Ceramics shrink when sintered. For this reason, in FIG. 7, it is assumed that the ceramic sintered body 2 is constraining the hole forming members 1a, 1b, and 1c.
本実施形態に係る孔形成方法では、グリーン体１０の焼結を常圧で行う。 In the hole formation method according to this embodiment, the green body 10 is sintered at normal pressure.
常圧の焼結では、グリーン体１０と孔形成部材１ａ，１ｂ，１ｃとの界面に意図的に密着するような圧力がかからない。しかしながら、焼結時の熱ひずみフリーの状態から常温までの温度変化により、孔形成部材１ａ，１ｂ，１ｃと焼結体２との間の界面に面圧が発生する。すなわち、焼結体２から孔形成部材への拘束が生じる。本実施形態では、セラミックス原料より線膨張係数が大きい孔形成部材１ａ，１ｂ，１ｃを用いることで、線膨張係数が同じである場合よりも、焼結体２からの面圧あるいは拘束力を小さくできる。 In sintering at normal pressure, no pressure is intentionally applied to the interface between the green body 10 and the hole-forming members 1a, 1b, 1c to cause adhesion. However, due to the temperature change from the thermal strain-free state during sintering to room temperature, surface pressure is generated at the interface between the hole-forming members 1a, 1b, 1c and the sintered body 2. In other words, constraint is generated from the sintered body 2 to the hole-forming members. In this embodiment, by using the hole-forming members 1a, 1b, 1c, which have a larger linear expansion coefficient than the ceramic raw material, the surface pressure or constraint force from the sintered body 2 can be reduced compared to when the linear expansion coefficient is the same.
図８に示すように、セラミックス原料より線膨張係数が大きい孔形成部材１ａ，１ｂ，１ｃは、冷却されることにより、径方向に収縮する。径方向の収縮が大きければ、図８のように、焼結体２と孔形成部材１ａ，１ｂ，１ｃとの間に隙間Ｇが生じる。隙間Ｇが生じないまでも、孔形成部材１ａ，１ｂ，１ｃが径方向に収縮すると、焼結体２からの面圧または拘束力が下がり、孔形成部材１ａ，１ｂ，１ｃの引抜きが容易となる。 As shown in Figure 8, the hole-forming members 1a, 1b, and 1c, which have a linear expansion coefficient greater than that of the ceramic raw material, shrink radially as they are cooled. If the radial shrinkage is large, a gap G will be created between the sintered body 2 and the hole-forming members 1a, 1b, and 1c, as shown in Figure 8. Even if no gap G is created, when the hole-forming members 1a, 1b, and 1c shrink radially, the surface pressure or restraining force from the sintered body 2 decreases, making it easier to pull out the hole-forming members 1a, 1b, and 1c.
孔形成部材１ａ，１ｂ，１ｃの温度が焼結体よりも低く、その温度差が大きいほど、熱ひずの差も多くなる。その結果、面圧または拘束力は下がる。焼結体２を常温に維持し、孔形成部材１ａ，１ｂ，１ｃのみを冷却すると、両者の温度差を大きくできる。 The temperature of the hole-forming members 1a, 1b, and 1c is lower than that of the sintered body, and the greater the temperature difference, the greater the difference in thermal strain. As a result, the surface pressure or restraining force decreases. If the sintered body 2 is maintained at room temperature and only the hole-forming members 1a, 1b, and 1c are cooled, the temperature difference between the two can be increased.
〔第２実施形態〕
図９に、本実施形態に係る孔形成方法の手順を示す。
本実施形態に係る孔形成方法は、工程１１（Ｓ１１）から工程１７（Ｓ１７）を順に含む。本実施形態に係る孔形成方法は、焼結と冷却との間に加熱の工程を含む点が、第１実施形態と異なる。
Second Embodiment
FIG. 9 shows the procedure of the hole forming method according to this embodiment.
The hole forming method according to this embodiment includes steps S11 to S17 in this order. The hole forming method according to this embodiment differs from the first embodiment in that it includes a heating step between sintering and cooling.
（Ｓ１１）から（Ｓ１４）では、第１実施形態の（Ｓ１）から（Ｓ４）と同様にグリーン体を製造し、焼結する。 In steps (S11) to (S14), a green body is produced and sintered in the same manner as steps (S1) to (S4) in the first embodiment.
（Ｓ１４）の後、（Ｓ１５）孔形成部材のみを加熱する。加熱は、孔形成部材が膨張する温度で行う。加熱は、ヒータ加熱またはレーザー加熱であってよい。 After (S14), (S15) only the hole-forming member is heated. The heating is performed at a temperature at which the hole-forming member expands. The heating may be performed by a heater or laser heating.
図１０に、加熱および引き抜きの模式図を例示する。図１０では、冷却に関する構成の記載は省略する。図１０では、ヒータ１１を接続した引抜工具４で孔形成部材１を挟み、引抜工具４を介して孔形成部材１のみを加熱する。ここで、「孔形成部材のみ」とは、孔形成部材１を囲む焼結体２を積極的に加熱しないという意味である。 Figure 10 shows a schematic diagram of heating and drawing. The cooling configuration is omitted in Figure 10. In Figure 10, the hole-forming member 1 is clamped by a drawing tool 4 connected to a heater 11, and only the hole-forming member 1 is heated via the drawing tool 4. Here, "only the hole-forming member" means that the sintered body 2 surrounding the hole-forming member 1 is not actively heated.
加熱した孔形成部材１を冷態に戻した後、第１実施形態の（Ｓ５）から（Ｓ６）と同様に（Ｓ１６）孔形成部材１を冷却し、（Ｓ１７）孔形成部材１を引き抜く。これにより、孔が形成されたセラミックス部材が得られる。 After the heated hole-forming member 1 is returned to a cold state, the hole-forming member 1 is cooled (S16) in the same manner as (S5) to (S6) in the first embodiment, and the hole-forming member 1 is pulled out (S17). This results in a ceramic member with holes formed therein.
孔形成部材１は加熱されることで膨張する。その結果、孔形成部材１に塑性変形が生じる。焼結体２に埋め込まれた部分において、孔形成部材１は径方向に逃げられないため、軸方向に変形する。その後、温度の低下に伴い、孔形成部材１は元の嵩高さに戻るが、軸方向に変形した分、埋め込まれた部分の孔形成部材１の径寸法は小さくなる。これにより、焼結体２からの面圧または拘束力が下がり、孔形成部材１の引抜きが容易となる。 The hole-forming member 1 expands when heated. As a result, plastic deformation occurs in the hole-forming member 1. In the portion embedded in the sintered body 2, the hole-forming member 1 cannot escape in the radial direction, so it deforms in the axial direction. Thereafter, as the temperature decreases, the hole-forming member 1 returns to its original bulkiness, but the diameter dimension of the hole-forming member 1 in the embedded portion decreases by the amount of deformation in the axial direction. This reduces the surface pressure or restraining force from the sintered body 2, making it easier to pull out the hole-forming member 1.
〔第３実施形態〕
本実施形態に係る孔形成方法は、グリーン体から孔形成部材を抜き取る点が、第１実施形態と異なる。
Third Embodiment
The hole forming method according to this embodiment differs from the first embodiment in that the hole forming member is extracted from the green body.
本実施形態において、孔形成部材は、セラミックス原料よりも大きい線膨張係数を有する。焼結前に抜き取るため、孔形成部材の融点は、必ずしもセラミックス原料の焼結温度より高くなくてよい。 In this embodiment, the hole-forming member has a linear expansion coefficient greater than that of the ceramic raw material. Because it is removed before sintering, the melting point of the hole-forming member does not necessarily need to be higher than the sintering temperature of the ceramic raw material.
孔形成部材の材料は、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、イリジウム（Ｉｒ）、クロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ），亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、ジュラルミン（Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系のアルミニウム合金）および銀（Ａｇ）からなる群から選択されるとよい。 The material of the hole forming member may be selected from the group consisting of tungsten (W), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), niobium (Nb), iridium (Ir), chromium (Cr), zirconium (Zr), titanium (Ti), zinc (Zn), aluminum (Al), duralumin (Al-Zn-Mg-based aluminum alloy) and silver (Ag).
図１１に、低融点金属の融点および線膨張係数を示す。セラミックス原料に含まれるバインダー（樹脂）の硬化温度は１２０℃から１８０℃程度である。孔形成部材の融点は、バインダーの硬化温度より高ければよい。入手性などを考慮すると、本実施形態における孔形成部材の材料は、ジュラルミンが好適である。 Figure 11 shows the melting points and linear expansion coefficients of low-melting-point metals. The hardening temperature of the binder (resin) contained in the ceramic raw material is approximately 120°C to 180°C. The melting point of the hole-forming member needs only to be higher than the hardening temperature of the binder. Considering availability, duralumin is a suitable material for the hole-forming member in this embodiment.
図１２に、本実施形態に係る孔形成方法の手順を示す。
本実施形態に係る孔形成方法は、工程２１（Ｓ２１）から工程２６（Ｓ２６）を順に含む。
FIG. 12 shows the procedure of the hole forming method according to this embodiment.
The hole forming method according to this embodiment includes steps S21 to S26 in this order.
（Ｓ２１）から（Ｓ２３）では、第１実施形態の（Ｓ１）から（Ｓ３）と同様にセラミックス原料の調合からグリーン体の製造まで行う。 In steps (S21) to (S23), the process is carried out from mixing the ceramic raw materials to producing the green body, similar to steps (S1) to (S3) in the first embodiment.
（Ｓ２３）の後、（Ｓ２４）孔形成部材を冷却する。冷却される前のグリーン体の温度は、略常温である。ここでは、グリーン体とともに孔形成部材を冷却してもよいし、孔形成部材のみを冷却してもよい。ここで、「孔形成部材のみ」とは、孔形成部材を囲むグリーン体を積極的に加熱しないという意味である。（Ｓ２４）では、孔形成部材の温度が、常温よりもさらに低く、好ましくは－１０℃から－１９６℃の低温になるまで冷やす。 After (S23), (S24) the hole-forming member is cooled. The temperature of the green body before cooling is approximately room temperature. Here, the hole-forming member may be cooled together with the green body, or only the hole-forming member may be cooled. Here, "only the hole-forming member" means that the green body surrounding the hole-forming member is not actively heated. In (S24), the hole-forming member is cooled until its temperature becomes even lower than room temperature, preferably to a low temperature of -10°C to -196°C.
第１実施形態と同様、孔形成部材の冷却には、冷凍設備、保冷容器および冷却部材などを使用できる。 As in the first embodiment, freezing equipment, cold storage containers, cooling members, etc. can be used to cool the hole-forming member.
上記（Ｓ２４）の後、（Ｓ２５）孔形成部材をグリーン体から抜き取る。
孔形成部材の抜き取りは、第１実施形態と同様、抜取装置により行われる。孔形成部材は、孔形成部材の温度が低温であるうちに抜き取られることが好ましい。（Ｓ２５）では、孔形成部材を冷却しながら、抜き取ってもよい。
After the above (S24), (S25) the hole-forming member is removed from the green body.
The hole forming member is removed by a removal device, as in the first embodiment. It is preferable that the hole forming member is removed while its temperature is low. In (S25), the hole forming member may be removed while being cooled.
（Ｓ２５）での抜き取りの際、孔形成部材に超音波振動を付与してもよい。超音波振動は、液体ではなく、固体を介して付与される。 When removing the hole-forming member in (S25), ultrasonic vibrations may be applied to the hole-forming member. The ultrasonic vibrations are applied through a solid, not a liquid.
上記（Ｓ２５）の後、（Ｓ２６）グリーン体を焼結する。焼結は、第１実施形態の（Ｓ４）と同様に実施する。これにより、孔が形成されたセラミックス部材が得られる。 After the above (S25), (S26) the green body is sintered. The sintering is carried out in the same manner as (S4) in the first embodiment. This results in a ceramic member with holes formed therein.
孔形成後の焼結体（セラミックス部材）は、必要に応じて再加工され得る。 After the holes are formed, the sintered body (ceramic component) can be reprocessed as necessary.
図１３に、グリーン体から孔形成部材を引き抜く模式図を例示する。孔形成部材１を冷却して低温にした後、グリーン体１０に埋め込まれた孔形成部材１の端部を引抜工具４で挟み、グリーン体１０から孔形成部材１を引き抜く。 Figure 13 shows a schematic diagram of the hole-forming member being pulled out from the green body. After the hole-forming member 1 is cooled to a low temperature, the end of the hole-forming member 1 embedded in the green body 10 is clamped with a pulling tool 4, and the hole-forming member 1 is pulled out from the green body 10.
図１４に、超音波振動を付与しながらグリーン体から孔形成部材を引き抜く模式図を例示する。図１４では、孔形成部材１を冷却して低温にした後、引抜工具４に超音波振動子６を接続し、引抜工具４を介して孔形成部材１に超音波振動を付与する。 Figure 14 shows a schematic diagram of the hole-forming member being pulled out of the green body while applying ultrasonic vibration. In Figure 14, the hole-forming member 1 is cooled to a low temperature, and then an ultrasonic vibrator 6 is connected to the pulling tool 4, and ultrasonic vibration is applied to the hole-forming member 1 via the pulling tool 4.
なお、図１３および図１４では、冷却に関する構成が記載されていないが、第１実施形態の図３および図４のように、冷凍設備内または保冷容器内で、冷却を継続しながら、孔形成部材を抜き取ってもよい。また、第１実施形態に記載の冷却部材を用いた冷却を継続しながら孔形成部材を抜き取ってもよい。 Although the cooling configuration is not shown in Figs. 13 and 14, the hole-forming member may be removed while continuing cooling in the freezer or cold storage container as in Figs. 3 and 4 of the first embodiment. The hole-forming member may also be removed while continuing cooling using the cooling member described in the first embodiment.
〈付記〉
以上説明した実施形態に記載のセラミックス部材の孔形成方法は、例えば以下のように把握される。
<Additional Notes>
The method for forming a hole in a ceramic member according to the embodiment described above can be understood, for example, as follows.
本開示は、セラミックス原料を成形し、常圧で焼結して得られるセラミックス部材に孔を形成する方法であって、前記セラミックス原料よりも大きい線膨張係数を有する孔形成部材（１）を、前記セラミックス原料中に埋め込み、成形してグリーン体（１０）を製造した後、前記埋め込まれた前記孔形成部材を常温よりも低い温度に冷却し、冷却された前記孔形成部材を抜き取って、孔を形成する。 The present disclosure relates to a method for forming holes in a ceramic member obtained by molding a ceramic raw material and sintering it at normal pressure, in which a hole-forming member (1) having a linear expansion coefficient larger than that of the ceramic raw material is embedded in the ceramic raw material, which is then molded to produce a green body (10), and the embedded hole-forming member is cooled to a temperature lower than room temperature, and the cooled hole-forming member is removed to form holes.
加圧せずに常圧で焼結して得られた焼結体（セラミックス部材）（２）の気孔率は、１０％から４０％程度である。ＰＬＳ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｌｅｓｓ Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）では、これ以上、気孔率を小さくできない。ホットプレスなどのように加圧焼結してなるセラミックス部材の気孔率は５％以下である。 The porosity of the sintered body (ceramic member) (2) obtained by sintering at normal pressure without applying pressure is about 10% to 40%. With PLS (Pressure Less Sintering), the porosity cannot be reduced any further. The porosity of ceramic members obtained by pressure sintering, such as by hot pressing, is 5% or less.
孔形成部材を抜き取った後に形成される孔の内表面には、孔形成部材の表面性状が転写される。気孔率が高いセラミックス部材では、孔形成部材を引き抜く際に孔の内表面がささくれ状態になる可能性がある。気孔率が高いセラミックス部材では、ホットプレスで得たセラミックス部材に比べ、孔の内表面に気孔が多く存在する。 The surface properties of the hole-forming member are transferred to the inner surface of the hole that is formed after the hole-forming member is removed. In ceramic members with high porosity, the inner surface of the hole may become ragged when the hole-forming member is removed. In ceramic members with high porosity, there are more pores on the inner surface of the hole than in ceramic members obtained by hot pressing.
上記開示では、埋め込んだ孔形成部材を抜き取るという手法を採用することで、液体を用いた処理をせずに、セラミックス部材に孔を形成できる。よって、気孔内に液体が残留することはなく、残留物が損傷を誘引することも避けられる。 In the above disclosure, by adopting a method of removing the embedded hole-forming material, holes can be formed in the ceramic member without treatment using liquid. This prevents liquid from remaining in the pores, and avoids the possibility of damage caused by residue.
セラミックス原料および孔形成部材では、温度変化に応じて熱ひずみが生じる。セラミックス原料よりも大きい線膨張係数を有する孔形成部材を用いることで、孔形成部材に生じる熱ひずみ量は、セラミックス原料（グリーン体または焼結体）よりも大きくなる。本開示では、セラミックス原料と孔形成部材との熱ひずみ量に差をつけることで、グリーン体または焼結体から孔形成部材への面圧または拘束力を減らせる。これによって、物理的に孔形成部材を抜き取りやすくなる。 Thermal strain occurs in the ceramic raw material and the hole-forming member in response to temperature changes. By using a hole-forming member with a larger linear expansion coefficient than the ceramic raw material, the amount of thermal strain that occurs in the hole-forming member is larger than in the ceramic raw material (green body or sintered body). In this disclosure, by creating a difference in the amount of thermal strain between the ceramic raw material and the hole-forming member, the surface pressure or restraining force from the green body or sintered body to the hole-forming member can be reduced. This makes it easier to physically remove the hole-forming member.
焼結では、セラミックス原料が焼結温度以上で加熱された後、常温まで冷却される。この焼結時の温度変化により、両者の間で熱ひずみ量に差が生じ、焼結体から孔形成部材への面圧または拘束力が低下する。 During sintering, the ceramic raw material is heated above the sintering temperature and then cooled to room temperature. This temperature change during sintering creates a difference in the amount of thermal strain between the two, reducing the surface pressure or restraining force from the sintered body to the hole-forming member.
さらに、上記開示では、孔形成部材を冷却し、このときの温度変化により、両者の間で熱ひずみ量に差が生じさせる。その結果、グリーン体または焼結体から孔形成部材への面圧または拘束力が小さくなる。 Furthermore, in the above disclosure, the hole-forming member is cooled, and the temperature change at this time causes a difference in the amount of thermal strain between the two. As a result, the surface pressure or restraining force from the green body or sintered body to the hole-forming member is reduced.
上記開示では、数ミリよりも深い孔、例えば、深さ５０ｍｍ程度の孔も形成可能である。 In the above disclosure, it is possible to form holes deeper than a few millimeters, for example holes about 50 mm deep.
上記開示の一態様において、前記孔形成部材は、前記グリーン体の焼結温度よりも高い融点を有し、前記冷却および前記抜き取りは、前記グリーン体を焼結して焼結体を得た後に実施できる。 In one embodiment of the disclosure above, the hole-forming member has a melting point higher than the sintering temperature of the green body, and the cooling and removal can be performed after the green body is sintered to obtain a sintered body.
グリーン体の焼結温度よりも高い融点を有する孔形成部材は、焼結時に溶融することはない。これにより、孔形成部材の溶融に起因した孔の変形や閉塞を避けられる。 The hole-forming member, which has a melting point higher than the sintering temperature of the green body, does not melt during sintering. This prevents deformation or clogging of the holes due to melting of the hole-forming member.
上記開示の一態様において、前記焼結後、前記冷却の前に、前記孔形成部材のみを加熱し、膨張させてもよい。 In one embodiment of the disclosure above, after the sintering and before the cooling, only the hole-forming member may be heated and expanded.
孔形成部材を加熱して膨張させると、孔形成部材に塑性変形が生じる。焼結体に埋め込まれた部分では、軸方向に変形するため、冷態に戻した後の径寸法は小さくなる。これにより、焼結体から孔形成部材への面圧または拘束力を減らせる。孔形成部材のみを加熱することで、焼結体の温度上昇に先立って、孔形成部材を膨張させられる。 When the hole-forming member is heated and expanded, plastic deformation occurs in the hole-forming member. The portion embedded in the sintered body is deformed in the axial direction, so the diameter dimension becomes smaller after returning to the cold state. This reduces the surface pressure or restraining force from the sintered body to the hole-forming member. By heating only the hole-forming member, it is possible to expand the hole-forming member before the temperature of the sintered body rises.
上記開示の一態様において、前記冷却および前記抜き取りは、前記グリーン体を製造した後、該グリーン体を焼結する前に実施してもよい。 In one embodiment of the disclosure above, the cooling and removal may be performed after the green body is produced and before the green body is sintered.
常圧で焼結するため、孔を形成した後であっても、焼結時の外圧で孔がつぶれる心配はない。 Because sintering is done at normal pressure, there is no need to worry about the holes being crushed by external pressure during sintering, even after they have been formed.
上記開示の一態様において、抜取装置（４）を前記孔形成部材に接続し、前記抜取装置を介して、前記孔形成部材を冷却した後、前記抜取装置により前記孔形成部材を抜き取ってよい。 In one embodiment of the disclosure above, an extraction device (4) may be connected to the hole-forming member, and the hole-forming member may be cooled via the extraction device, after which the hole-forming member may be extracted by the extraction device.
抜取装置を用いることによって、孔形成部材のみを冷却できる。熱伝導率の低いセラミックスの冷却が進まないうちに、孔形成部材のみを冷却できると、両者の温度差が大きくなり得る。温度差が大きいと、熱ひずみ量の差も大きくなるため、抜き取りがよいとなる。 By using an extraction device, only the hole-forming member can be cooled. If only the hole-forming member can be cooled before the ceramic, which has low thermal conductivity, cools further, the temperature difference between the two can become large. If the temperature difference is large, the difference in the amount of thermal strain also becomes large, making extraction easier.
上記開示の一態様において、前記グリーン体、前記焼結体および前記孔形成部材の少なくともいずれかに、前記抜取装置を介して超音波振動を付与しながら、前記孔形成部材を引き抜いてもよい。 In one embodiment of the disclosure above, the hole-forming member may be pulled out while ultrasonic vibration is applied to at least one of the green body, the sintered body, and the hole-forming member via the extraction device.
抜取装置を介することで、液体を用いずに、超音波振動を付与できる。超音波振動により微細な動きを付与することで、孔形成部材が抜けやすくなる。 Ultrasonic vibrations can be applied without using liquid by using a removal device. The minute movements caused by ultrasonic vibrations make it easier to remove the hole-forming member.
１，１ａ，１ｂ，１ｃ 孔形成部材
２ 焼結体
３ 冷凍庫
４ 引抜工具（抜取装置）
５ 把持部
６ 超音波振動子
７ 保冷容器
８ 仕切り部材
９ 保冷剤
１０ グリーン体
１１ ヒータ
1, 1a, 1b, 1c Hole forming member 2 Sintered body 3 Freezer 4 Extraction tool (extraction device)
5 gripping part 6 ultrasonic transducer 7 cold storage container 8 partition member 9 cold storage agent 10 green body 11 heater
Claims (6)
前記セラミックス原料よりも大きい線膨張係数を有する孔形成部材を、前記セラミックス原料中に埋め込み、成形してグリーン体を製造した後、
前記埋め込まれた前記孔形成部材を常温よりも低い温度に冷却し、
冷却された前記孔形成部材を抜き取って、孔を形成するセラミックス部材の孔形成方法。 A method for forming holes in a ceramic member obtained by molding a ceramic raw material and sintering it at normal pressure, comprising the steps of:
A hole-forming member having a linear expansion coefficient larger than that of the ceramic raw material is embedded in the ceramic raw material, and the ceramic raw material is molded to produce a green body, and then
cooling the embedded hole-forming member to a temperature lower than room temperature;
The hole forming method for a ceramic member comprises removing the cooled hole forming member to form a hole.
前記冷却および前記抜き取りは、前記グリーン体を焼結して焼結体を得た後に実施する請求項１に記載のセラミックス部材の孔形成方法。 the hole-forming member has a melting point higher than the sintering temperature of the green body;
2. The method for forming a hole in a ceramic member according to claim 1, wherein the cooling and the removal are carried out after the green body is sintered to obtain a sintered body.
前記抜取装置を介して、前記孔形成部材を冷却した後、
前記抜取装置により前記孔形成部材を抜き取る請求項１～４のいずれかに記載のセラミックス部材の孔形成方法。 connecting a stripping device to the aperture forming member;
After cooling the hole-forming member through the extraction device,
The method for forming a hole in a ceramic member according to any one of claims 1 to 4, wherein the hole forming member is removed by the removal device.
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