JPH02212373A - セラミックスの複合方法 - Google Patents
セラミックスの複合方法Info
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- JPH02212373A JPH02212373A JP3328289A JP3328289A JPH02212373A JP H02212373 A JPH02212373 A JP H02212373A JP 3328289 A JP3328289 A JP 3328289A JP 3328289 A JP3328289 A JP 3328289A JP H02212373 A JPH02212373 A JP H02212373A
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- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は、例えば、自動車、オートバイ、船外機の内燃
機関等の耐熱性の部品に使用されるセラミックスの複合
方法に関する。
機関等の耐熱性の部品に使用されるセラミックスの複合
方法に関する。
（従来の技術）
最近、内燃機関等の耐熱性の部品に使用されるセラミッ
クスの複合材料には、金属材料（Ａｌ。
クスの複合材料には、金属材料（Ａｌ。
ＭｇｘＴｔ等又はこれらの合金）と非金属（炭化ケイ素
、窒化ケイ素、セラミックス等）の微粒子又はその繊維
（ウィスカ）との複合強化合金が既に提案されている。
、窒化ケイ素、セラミックス等）の微粒子又はその繊維
（ウィスカ）との複合強化合金が既に提案されている。
即ち、セラミックスの複合強化合金の製造方法は、第４
図に示されるように、高周波コイルａの内側に加熱容器
すを設け、この加熱容器す内に、例えば、ＡＩの金属材
料やセラミックス等の微粒子又はその繊維（ウィスカ）
の非金属材料を供給するようにした供給管Ｃを配設し、
さらに、上記加熱容器すの直上に金属材料や非金属材料
を叩打する叩打杆（ハンマー）ｄを上下動するようにし
て設けて準備する。
図に示されるように、高周波コイルａの内側に加熱容器
すを設け、この加熱容器す内に、例えば、ＡＩの金属材
料やセラミックス等の微粒子又はその繊維（ウィスカ）
の非金属材料を供給するようにした供給管Ｃを配設し、
さらに、上記加熱容器すの直上に金属材料や非金属材料
を叩打する叩打杆（ハンマー）ｄを上下動するようにし
て設けて準備する。
しかる後、上記高周波コイルａで加熱された上記加熱容
器すに供給管Ｃから金属材料を供給し、超塑性領域より
約７０％固相点までの状態に保持しながら、次に、セラ
ミックス等の微粒子又はその繊維（ウィスカ）の非金属
材料を供給しながら、上記叩打杆ｄを上下動して金属材
料と非金属材料Ｗを叩打して塑性変形して耐熱性の複合
強化合金を成形する方法が採用されている（特開昭６３
−３３５３１号）。
器すに供給管Ｃから金属材料を供給し、超塑性領域より
約７０％固相点までの状態に保持しながら、次に、セラ
ミックス等の微粒子又はその繊維（ウィスカ）の非金属
材料を供給しながら、上記叩打杆ｄを上下動して金属材
料と非金属材料Ｗを叩打して塑性変形して耐熱性の複合
強化合金を成形する方法が採用されている（特開昭６３
−３３５３１号）。
又一方、複合強化合金を成形する他の方法には、セラミ
ックスの長所を生かすために、セラミックスと金属材料
の接合手段やセラミックスとセラミックスとの接合手段
又はセラミックス表面へのコーテング等による複合化が
既に提案されている。
ックスの長所を生かすために、セラミックスと金属材料
の接合手段やセラミックスとセラミックスとの接合手段
又はセラミックス表面へのコーテング等による複合化が
既に提案されている。
他方、ずば抜けた強さとじん性を備えたジルコニアにっ
ていも、その特性を生かすために、金属材料にセラミッ
クス等の微粒子又はその繊維（ウィスカ）の非金属材料
を分散したり、又は、金属材料にセラミックス等の微粒
子又はその繊維（ウィスカ）の非金属材料を拡散接合す
る方法が既に提案されている。
ていも、その特性を生かすために、金属材料にセラミッ
クス等の微粒子又はその繊維（ウィスカ）の非金属材料
を分散したり、又は、金属材料にセラミックス等の微粒
子又はその繊維（ウィスカ）の非金属材料を拡散接合す
る方法が既に提案されている。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、上述した複合強化合金を接合する方法は
、金属材料にセラミックス等の微粒子又はその繊維（ウ
ィスカ）の非金属材料を分散強化する場合、焼結性が著
しく低下するため、これを向上するための新たな装置を
設置しなければならず、これら設備投資やこれを稼働す
るのに多くの人手を要し、安価に提供することが困難で
ある。
、金属材料にセラミックス等の微粒子又はその繊維（ウ
ィスカ）の非金属材料を分散強化する場合、焼結性が著
しく低下するため、これを向上するための新たな装置を
設置しなければならず、これら設備投資やこれを稼働す
るのに多くの人手を要し、安価に提供することが困難で
ある。
又一方、金属材料にセラミックス等の微粒子又はその繊
維（ウィスカ）の非金属材料を拡散接合する方法は、熱
膨張差による熱応力で冷却中に破壊したり、亀裂を生じ
たりする等の欠点がある。
維（ウィスカ）の非金属材料を拡散接合する方法は、熱
膨張差による熱応力で冷却中に破壊したり、亀裂を生じ
たりする等の欠点がある。
さらに又、上述した複合強化合金を接合する各方法は、
塑性変形を利用していない関係上、セラミックス等の微
粒子又はその繊維（ウィスカ）の非金属材料がジルコニ
アの表面に埋まらず、このジルコニアの表面に亀裂等の
損傷を生じ、さらに、複合強化合金としての接合も生じ
ないため、理論上６効であっても、実際には、複合強化
合金を接合することは困難である。
塑性変形を利用していない関係上、セラミックス等の微
粒子又はその繊維（ウィスカ）の非金属材料がジルコニ
アの表面に埋まらず、このジルコニアの表面に亀裂等の
損傷を生じ、さらに、複合強化合金としての接合も生じ
ないため、理論上６効であっても、実際には、複合強化
合金を接合することは困難である。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって
、塑性変形を利用して、セラミックス等の微粒子又はそ
の繊維（ウィスカ）の非金属材料をジルコニアの表面に
埋込み、このジルコニア同志を接触させて拡散接合によ
り一体化させることにより、このジルコニアをセラミッ
クス等の微粒子又はその繊維（ウィスカ）の非金属材料
で複合化させるようにしたセラミックスの複合方法を提
供することを目的とする。
、塑性変形を利用して、セラミックス等の微粒子又はそ
の繊維（ウィスカ）の非金属材料をジルコニアの表面に
埋込み、このジルコニア同志を接触させて拡散接合によ
り一体化させることにより、このジルコニアをセラミッ
クス等の微粒子又はその繊維（ウィスカ）の非金属材料
で複合化させるようにしたセラミックスの複合方法を提
供することを目的とする。
（課題を解決するための手段とその作用）本発明は、受
け型内にセラミックス粒子若しくはその繊維とジルコニ
アセラミックス薄板若しくはジルコニアアルミナ複合セ
ラミックス薄板又はアルミナ薄板を交互に積層し、これ
らの最上位にジルコニアセラミックス部材等を載置し、
これらを約１０００℃乃至１７００℃程度の温度で加熱
しながら加圧して塑性変形して接合し、この塑性変形を
利用して、セラミックス等の微粒子又はその繊維（ウィ
スカ）の非金属材料をジルコニアの表面に埋込み、この
ジルコニア同志を接触させて拡散接合により一体化させ
ることにより、このジルコニアをセラミックス等の微粒
子又はその繊維による非金属材料で複合化させるように
したセラミックスの複合方法である。
け型内にセラミックス粒子若しくはその繊維とジルコニ
アセラミックス薄板若しくはジルコニアアルミナ複合セ
ラミックス薄板又はアルミナ薄板を交互に積層し、これ
らの最上位にジルコニアセラミックス部材等を載置し、
これらを約１０００℃乃至１７００℃程度の温度で加熱
しながら加圧して塑性変形して接合し、この塑性変形を
利用して、セラミックス等の微粒子又はその繊維（ウィ
スカ）の非金属材料をジルコニアの表面に埋込み、この
ジルコニア同志を接触させて拡散接合により一体化させ
ることにより、このジルコニアをセラミックス等の微粒
子又はその繊維による非金属材料で複合化させるように
したセラミックスの複合方法である。
（実施例）
以下、本発明を図示の一実施例について説明する。
第１図において、符号１は、耐熱性の受け型であって、
この受け型１内には、セラミックス粒子若しくはその繊
維（ウィスカともいう）２とジルコニアセラミックス薄
板３が交互に積層されいる。
この受け型１内には、セラミックス粒子若しくはその繊
維（ウィスカともいう）２とジルコニアセラミックス薄
板３が交互に積層されいる。
又、これらの最上位には、ジルコニアセラミックス部材
（たんにジルコニアともいう）４が載置されており、こ
のジルコニアセラミックス部材４の上位には、ピストン
状をなす押し型５が上下方向に昇降自在にして設けられ
ている。
（たんにジルコニアともいう）４が載置されており、こ
のジルコニアセラミックス部材４の上位には、ピストン
状をなす押し型５が上下方向に昇降自在にして設けられ
ている。
このようにして、上記受け型１内を約１０００℃乃至１
７００℃程度の温度で加熱しながら、上記ピストン状を
なす押し型５で加圧して圧縮すると、上記各ジルコニア
セラミックス部材４は容易に塑性変形するため、上記セ
ラミックス粒子若しくはその繊維２は上記各ジルコニア
セラミックス部材４の表面に埋め込まれる。さらに、上
記押し型５で加圧して圧縮すると、上記各ジルコニアセ
ラミックス部材４同志を接触させて拡散接合により、こ
れらを実質的に一体化させる。即ち、これらの塑性変形
を利用して、セラミックス等の微粒子又はその繊維（ウ
ィスカ）の非金属材料をジルフェアの表面に埋込み、こ
のジルコニア同志を接触させて拡散接合により一体化さ
せる。
７００℃程度の温度で加熱しながら、上記ピストン状を
なす押し型５で加圧して圧縮すると、上記各ジルコニア
セラミックス部材４は容易に塑性変形するため、上記セ
ラミックス粒子若しくはその繊維２は上記各ジルコニア
セラミックス部材４の表面に埋め込まれる。さらに、上
記押し型５で加圧して圧縮すると、上記各ジルコニアセ
ラミックス部材４同志を接触させて拡散接合により、こ
れらを実質的に一体化させる。即ち、これらの塑性変形
を利用して、セラミックス等の微粒子又はその繊維（ウ
ィスカ）の非金属材料をジルフェアの表面に埋込み、こ
のジルコニア同志を接触させて拡散接合により一体化さ
せる。
なお、上記ジルコニアの結晶粒子の径は３μｍ以下程度
が望ましい。又、このジルコニアの結晶粒子の径は３μ
ｍ以上になると、容易に塑性変形せず、加圧中に亀裂を
生じるおそれがある。さらに、上記加熱温度は約１００
０℃乃至１７００℃程度の温度が望ましく、約１０００
℃未満では容易に塑性変形せず、約１７００℃以上の温
度では結晶の粒成長が著しいため、望ましくない。ざら
に又、加圧時の変形速度はＩ Ｘ １０’ｌ ／ｓｅｅ
以下にすることが望ましく、これよりも速い速度にする
と、結晶の粒界にキャビティの生成及び成長が著しくな
り、強度が低下する。又、変形応力は１５ ｋｇ／ ｍ
ｍ以下にすることが望ましく、これよりも大きいと亀裂
が生じるおそれがある。さらに、上記セラミックスの微
粒子又はその繊維（ウィスカ）の熱膨脹率は上記ジルコ
ニアの熱膨脹率よりも小さいか若しくは同じ程度が望ま
しく、このジルコニアの熱膨脹率よりも大きいときは、
複合化した後の冷却中にジルコニアの界面に空隙が生じ
るおそれがある。
が望ましい。又、このジルコニアの結晶粒子の径は３μ
ｍ以上になると、容易に塑性変形せず、加圧中に亀裂を
生じるおそれがある。さらに、上記加熱温度は約１００
０℃乃至１７００℃程度の温度が望ましく、約１０００
℃未満では容易に塑性変形せず、約１７００℃以上の温
度では結晶の粒成長が著しいため、望ましくない。ざら
に又、加圧時の変形速度はＩ Ｘ １０’ｌ ／ｓｅｅ
以下にすることが望ましく、これよりも速い速度にする
と、結晶の粒界にキャビティの生成及び成長が著しくな
り、強度が低下する。又、変形応力は１５ ｋｇ／ ｍ
ｍ以下にすることが望ましく、これよりも大きいと亀裂
が生じるおそれがある。さらに、上記セラミックスの微
粒子又はその繊維（ウィスカ）の熱膨脹率は上記ジルコ
ニアの熱膨脹率よりも小さいか若しくは同じ程度が望ま
しく、このジルコニアの熱膨脹率よりも大きいときは、
複合化した後の冷却中にジルコニアの界面に空隙が生じ
るおそれがある。
実例１゜
イツトリアを３−０１％固溶した部分安定化ジルコニア
の平板（厚さ１０＋＋ｅ、長さ２０ｍｍ、幅２０關）１
枚、薄板（厚さ０． ５ａｎｍ、長さ２０ｍｍ、幅２０
關）３枚およびＳｉＣの粒子（平均粒径的５μｍ）を、
第１図に示されるようにして、５×１０−５Ｔｏｒｒの
真空中、温度４５０℃において１５Ｍｐａの圧力で３０
分間圧縮した。ジルコニアの平板および薄板は、約５％
組成変形して接合し、ＳｉＣの粒子はその間に埋め込ま
れた。
の平板（厚さ１０＋＋ｅ、長さ２０ｍｍ、幅２０關）１
枚、薄板（厚さ０． ５ａｎｍ、長さ２０ｍｍ、幅２０
關）３枚およびＳｉＣの粒子（平均粒径的５μｍ）を、
第１図に示されるようにして、５×１０−５Ｔｏｒｒの
真空中、温度４５０℃において１５Ｍｐａの圧力で３０
分間圧縮した。ジルコニアの平板および薄板は、約５％
組成変形して接合し、ＳｉＣの粒子はその間に埋め込ま
れた。
本試料を接合面と垂直に切り出し、光学顕微鏡および走
査型顕微鏡により観察したところ、ジルコニア同志は接
合面が判断できない程度に完全に接合し、ＳｉＣ粒子と
ジルコニアとの界面には、空げきやクラックは認められ
なかった。
査型顕微鏡により観察したところ、ジルコニア同志は接
合面が判断できない程度に完全に接合し、ＳｉＣ粒子と
ジルコニアとの界面には、空げきやクラックは認められ
なかった。
実例２゜
イツトリアを３１０１％固溶した部分安定化ジルコニア
の平板（厚さ１０ＩＩＩ１１１長さ２０龍、幅２０１１
１１） １枚、薄板（厚さ０．５龍、長さ２０■、幅２
０ｍ）３枚およびＳｉＣウィスカー（長さ１０〜１００
μｍ）を“実例１”と同様に圧縮した。
の平板（厚さ１０ＩＩＩ１１１長さ２０龍、幅２０１１
１１） １枚、薄板（厚さ０．５龍、長さ２０■、幅２
０ｍ）３枚およびＳｉＣウィスカー（長さ１０〜１００
μｍ）を“実例１”と同様に圧縮した。
ＳｉＣウィスカーも実施例１のＳｉＣ粒子と同様に完全
に埋め込まれた。
に埋め込まれた。
次に、第２図に示される本発明の他の実施例は、上記受
け型１内には、セラミックス粒子若しくはその繊維（ウ
ィスカともいう）２とジルコニアアルミナ複合セラミッ
クス薄板６が交互に積層されいる。又、これらの最上位
には、ジルコニアアルミナ複合セラミックス部材７が載
置され°ており、このジルコニアアルミナ複合セラミッ
クス部材６の上位には、ピストン状をなす押し型５が上
下方向に昇降自在にして設けらでおり、これによって、
前述したセラミックスの複合方法と同じように、塑性変
形を利用して、セラミックス等の微粒子又はその繊維（
ウィスカ）の非金属材料をジルコニアアルミナ複合セラ
ミックス薄板６の表面に埋込み、このジルコニアアルミ
ナ複合セラミックス薄板６同志を接触させて拡散接合に
より一体化させることにより、このジルコニアアルミナ
複合セラミックス薄板６をセラミックス等の微粒子又は
その繊維による非金属材料で複合化させるようにしたも
のである。
け型１内には、セラミックス粒子若しくはその繊維（ウ
ィスカともいう）２とジルコニアアルミナ複合セラミッ
クス薄板６が交互に積層されいる。又、これらの最上位
には、ジルコニアアルミナ複合セラミックス部材７が載
置され°ており、このジルコニアアルミナ複合セラミッ
クス部材６の上位には、ピストン状をなす押し型５が上
下方向に昇降自在にして設けらでおり、これによって、
前述したセラミックスの複合方法と同じように、塑性変
形を利用して、セラミックス等の微粒子又はその繊維（
ウィスカ）の非金属材料をジルコニアアルミナ複合セラ
ミックス薄板６の表面に埋込み、このジルコニアアルミ
ナ複合セラミックス薄板６同志を接触させて拡散接合に
より一体化させることにより、このジルコニアアルミナ
複合セラミックス薄板６をセラミックス等の微粒子又は
その繊維による非金属材料で複合化させるようにしたも
のである。
又一方、第３図に示される本発明の他の実施例は、上記
受け型１内には、セラミックス粒子若しくはその繊維（
ウィスカともいう）２とアルミナ薄板８が交互に積層さ
れいる。又、これらの最上位には、アルミナ部材９が載
置されており、このアルミナ部材９の上位には、ピスト
ン状をなす押し型５が上下方向に昇降自在にして設けら
ており、これによって、前述したセラミックスの複合方
法と同じように、塑性変形を利用して、セラミックス等
の微粒子又はその繊維（ウィスカ）の非金属材料をアル
ミナ薄板８の表面に埋込み、このアルミナ薄板８同志を
接触させて拡散接合により一体化させることにより、こ
のアルミナ薄板８をセラミックス等の微粒子又はその繊
維による非金属材料で複合化させるようにしたものであ
る。
受け型１内には、セラミックス粒子若しくはその繊維（
ウィスカともいう）２とアルミナ薄板８が交互に積層さ
れいる。又、これらの最上位には、アルミナ部材９が載
置されており、このアルミナ部材９の上位には、ピスト
ン状をなす押し型５が上下方向に昇降自在にして設けら
ており、これによって、前述したセラミックスの複合方
法と同じように、塑性変形を利用して、セラミックス等
の微粒子又はその繊維（ウィスカ）の非金属材料をアル
ミナ薄板８の表面に埋込み、このアルミナ薄板８同志を
接触させて拡散接合により一体化させることにより、こ
のアルミナ薄板８をセラミックス等の微粒子又はその繊
維による非金属材料で複合化させるようにしたものであ
る。
以上述べたように本発明によれば、受け型内にセラミッ
クス粒子若しくはその繊維とジルコニアセラミックス薄
板若しくはジルコニアアルミナ複合セラミックス又はア
ルミナ薄板を交互に積層し、これらの最上位にジルコニ
アセラミックス部材等を載置し、約１０００℃乃至１７
００℃程度の温度で加熱しながら加圧して塑性変形して
接合し、この塑性変形を利用して、セラミックス等の微
粒子又はその繊維（ウィスカ）の非金属材料をジルコニ
アの表面に埋込み、このジルコニア同志ヲ接触させて拡
散接合により一体化させることにより、このジルコニア
をセラミックス等の微粒子又はその繊維による非金属材
料で複合化させるようにしているので、ジルコニア等の
特性を付与しながら、ジルコニア等の用途を大幅に拡大
できるばかりでなく、全体を焼結により腹合化するのに
比較して、必要な部分のみを複合化できるから、安価に
提供できると共に、塑性変形により複合化するので、粒
子やその繊維によるジルコニア等の損傷を低減すること
により、品質の向上を図ることができる。
クス粒子若しくはその繊維とジルコニアセラミックス薄
板若しくはジルコニアアルミナ複合セラミックス又はア
ルミナ薄板を交互に積層し、これらの最上位にジルコニ
アセラミックス部材等を載置し、約１０００℃乃至１７
００℃程度の温度で加熱しながら加圧して塑性変形して
接合し、この塑性変形を利用して、セラミックス等の微
粒子又はその繊維（ウィスカ）の非金属材料をジルコニ
アの表面に埋込み、このジルコニア同志ヲ接触させて拡
散接合により一体化させることにより、このジルコニア
をセラミックス等の微粒子又はその繊維による非金属材
料で複合化させるようにしているので、ジルコニア等の
特性を付与しながら、ジルコニア等の用途を大幅に拡大
できるばかりでなく、全体を焼結により腹合化するのに
比較して、必要な部分のみを複合化できるから、安価に
提供できると共に、塑性変形により複合化するので、粒
子やその繊維によるジルコニア等の損傷を低減すること
により、品質の向上を図ることができる。
第１図は、本発明のセラミックスの複合方法を説明する
ための図、第２図及び第３図は、本発明の他のセラミッ
クスの複合方法を説明するための各図、第４図は、既に
提案されているセラミックスの複合方法を説明するため
の図である。 １・・・受け型、２・・・セラミックス粒子若しくはそ
の繊維、３・・・ジルコニアセラミックス薄板、４・・
・ジルコニアセラミックス部材、５・・・押し型、６・
・・ジルコニアアルミナ複合セラミックス薄板、７・・
・ジルコニアアルミナ複合セラミックス部材、８・・・
アルミナ薄板、９・・・アルミナ部材。
ための図、第２図及び第３図は、本発明の他のセラミッ
クスの複合方法を説明するための各図、第４図は、既に
提案されているセラミックスの複合方法を説明するため
の図である。 １・・・受け型、２・・・セラミックス粒子若しくはそ
の繊維、３・・・ジルコニアセラミックス薄板、４・・
・ジルコニアセラミックス部材、５・・・押し型、６・
・・ジルコニアアルミナ複合セラミックス薄板、７・・
・ジルコニアアルミナ複合セラミックス部材、８・・・
アルミナ薄板、９・・・アルミナ部材。
Claims (1)
- 受け型内にセラミックス粒子若しくはその繊維とジルコ
ニアセラミックス薄板若しくはジルコニアアルミナ複合
セラミックス薄板又はアルミナ薄板を交互に積層し、こ
れらの最上位にジルコニアセラミックス部材等を載置し
、これらを約１０００℃乃至１７００℃程度の温度で加
熱しながら加圧して塑性変形して接合することを特徴と
するセラミックスの複合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3328289A JP2748494B2 (ja) | 1989-02-13 | 1989-02-13 | セラミックスの複合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP3328289A JP2748494B2 (ja) | 1989-02-13 | 1989-02-13 | セラミックスの複合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02212373A true JPH02212373A (ja) | 1990-08-23 |
| JP2748494B2 JP2748494B2 (ja) | 1998-05-06 |
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ID=12382178
Family Applications (1)
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| JP3328289A Expired - Lifetime JP2748494B2 (ja) | 1989-02-13 | 1989-02-13 | セラミックスの複合方法 |
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| JP (1) | JP2748494B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021141056A1 (ja) * | 2020-01-10 | 2021-07-15 | 京セラ株式会社 | セラミック接合体、セラミック接合体の製造方法、流路切替弁用ステータおよび流路切替弁 |
-
1989
- 1989-02-13 JP JP3328289A patent/JP2748494B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021141056A1 (ja) * | 2020-01-10 | 2021-07-15 | 京セラ株式会社 | セラミック接合体、セラミック接合体の製造方法、流路切替弁用ステータおよび流路切替弁 |
| JPWO2021141056A1 (ja) * | 2020-01-10 | 2021-07-15 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JP2748494B2 (ja) | 1998-05-06 |
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