JPH02279554A - Ceramic structure and its production - Google Patents

Ceramic structure and its production

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JPH02279554A
JPH02279554A JP1096504A JP9650489A JPH02279554A JP H02279554 A JPH02279554 A JP H02279554A JP 1096504 A JP1096504 A JP 1096504A JP 9650489 A JP9650489 A JP 9650489A JP H02279554 A JPH02279554 A JP H02279554A
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JP
Japan
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ceramic
growth
substance
ceramic structure
grains
Prior art date
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JP1096504A
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Japanese (ja)
Inventor
Takao Takahashi
崇夫 高橋
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

PURPOSE:To shrink or elongate an arbitrary part of a ceramic structure to an arbitrary degree by coating or printing the surface of the structure with a substance for accelerating or inhibiting the growth of ceramic grains and by sintering the structure. CONSTITUTION:The surface of a structure of ceramics consisting of Al2O3, SrTiO3, ZrO2, MgO, SiC, Si3N4, sialon, etc., is coated or printed with a substance for accelerating the growth of ceramic grains and/or a substance for inhibiting the growth of ceramic grins and the structure is sintered to obtain a ceramic structure shrunk and/or elongated to a desired shape. MgO or ZnO2 may be used as the growth accelerating substance and CaO, SiO2 or TiO2 as the growth inhibiting substance. By this method, a composite ceramic structure such as a hemispherical body can simply be produced.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、複合化されたセラミックス構造物及びその製
造方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a composite ceramic structure and a method for manufacturing the same.

[従来の技術] 近年、酸化アルミニウムや酸化ジルコニウム等のような
酸化物系セラミックスや、炭化ケイ素、窒化ケイ素、サ
イアロン等のケイ化系セラミックスを用いたセラミック
ス構造物が実用化されている。
[Prior Art] In recent years, ceramic structures using oxide ceramics such as aluminum oxide and zirconium oxide, and silicide ceramics such as silicon carbide, silicon nitride, and sialon have been put into practical use.

特にケイ化系セラミックスには、高温強度が大きいこと
、高温での耐酸化性が優れていること等の利点があり、
高温ガスタービン部品や自動車エンジン部品等の高温雰
囲気でも使用され得る構造物として幅広い応用が期待さ
れている。
In particular, silicide-based ceramics have advantages such as high high-temperature strength and excellent oxidation resistance at high temperatures.
It is expected to find a wide range of applications as structures that can be used in high-temperature environments, such as high-temperature gas turbine parts and automobile engine parts.

しかしながら、これら従来のセラミックス構造物には、
加工上及び取扱上不可避な表面傷を生ずると、外部応力
が集中してこわれやすく、信頓性に欠ける点があった。
However, these conventional ceramic structures have
When unavoidable surface scratches occur during processing and handling, external stress concentrates and the product tends to break, resulting in a lack of reliability.

これらの欠点を解消するための方法としては、従来から
種々の方法が提案されている。
Various methods have been proposed to overcome these drawbacks.

例えば、セラミックスの表面に、石英ガラスのような熱
膨張係数の小さな層を設け、常温でこの層に圧縮応力が
加わることを利用して、表面傷の影響を軽減し、高強度
化、高信頼化を図ることが提案されている。
For example, by creating a layer with a small coefficient of thermal expansion such as quartz glass on the surface of ceramics, and taking advantage of the fact that compressive stress is applied to this layer at room temperature, the effect of surface scratches can be reduced, resulting in higher strength and reliability. It is proposed that the

また特開昭61−186257号公報には、第2図のセ
ラミックス構造物の組織構造説明図に示すように、使用
時に外部応力を受ける構造物の表面層11を構成するセ
ラミックス粒子の粒径が構造物内部12を構成するセラ
ミックス粒子の粒径よりも大きいという限定された条件
で、任意の部位を任意の程度粒成長を促進させたセラミ
ックス構造物が開示されている。
Furthermore, as shown in the explanatory diagram of the microstructure of a ceramic structure in FIG. A ceramic structure is disclosed in which grain growth is promoted in any part to any extent under the limited condition that the grain size is larger than the grain size of the ceramic particles constituting the interior 12 of the structure.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来の上記の特開昭61−186257
号公報に開示されたようなセラミックス構造体では、構
造物表面11が構造物内部12より粒径が大きいことの
みに限定しているので、構造物表面において、各部位ご
とに構造物内部に比較して任意の程度成長させることに
よる複合化については提案されていない。
[Problem to be solved by the invention] However, the above-mentioned conventional Japanese Patent Application Laid-open No. 186257/1983
In the ceramic structure disclosed in the above publication, since the structure surface 11 is limited to having a larger grain size than the structure interior 12, each part of the structure surface is compared with the structure interior. No proposal has been made regarding compounding by growing to an arbitrary degree.

またそれに伴う収縮、伸長を積極的に利用することによ
る成型についても示されていない。
Furthermore, there is no indication of molding that actively utilizes the shrinkage and elongation associated with this.

即ち本発明の目的は、鋳込み、射出成型、金型成型、押
出し、ドクターブレード等の従来法で作られたセラミッ
クス構造体の成形体に、簡単な工程により任意の部位を
任意の程度に収縮・伸長するセラミックス構造体及びそ
の製造法を提供することにある。
That is, the object of the present invention is to shrink or shrink any part to any degree by a simple process into a molded ceramic structure made by conventional methods such as casting, injection molding, die molding, extrusion, or doctor blade. An object of the present invention is to provide an elongated ceramic structure and a method for manufacturing the same.

[課題を解決するための手段] 本発明は、セラミックス部品において、該セラミックス
粒の成長促進物質及び/又は成長抑制物質を該セラミッ
クス表面に塗布又は印刷し、焼結してなるセラミックス
構造物であり、 セラミックス粉末とバインダーを混合成型し、得られた
成型物を任意の形状に成形し、該成形物の表面にセラミ
ックス粒の成長促進物質及び/又は成長抑制物質を印刷
塗布し、次いで焼結することからなるセラミックス構造
物の製造方法である。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a ceramic structure in which a growth promoting substance and/or a growth inhibiting substance for the ceramic grains are coated or printed on the surface of the ceramic part and then sintered. , Mix and mold ceramic powder and a binder, mold the resulting molded product into any shape, print and apply a growth promoting substance and/or growth inhibiting substance for ceramic grains on the surface of the molded product, and then sinter it. This is a method for manufacturing a ceramic structure comprising the following steps.

そして前記セラミックス構造物及びその製造法において
、セラミックス粒の成長促進物質として、M g O、
Z r O2を、また成長抑制物質として、CaO,S
iO2,TiO2から選ばれた1種を用いることを特徴
とし、 さらに、セラミックスとしては、A i) 20 a、
5rTiO、ZrOS MgO15iCS Si3N4
、サイアロンから選ばれた1種又は2種以上を用いるこ
とを特徴とするセラミックス構造物及びその製造方法で
ある。
In the ceramic structure and the manufacturing method thereof, M g O,
Z r O2, and as growth inhibitors, CaO, S
It is characterized by using one type selected from iO2, TiO2, and furthermore, as the ceramic, A i) 20 a,
5rTiO, ZrOS MgO15iCS Si3N4
The present invention provides a ceramic structure and a method for manufacturing the same, characterized by using one or more types selected from , and sialon.

[作用] 本発明における、セラミックス構造物の粒成長を促進或
いは抑制する物質は、表面に塗布印刷された後、焼結時
に内部に拡散することにより、拡散領域の化学組成を変
化させて、母相に対して粒径が相対的に大きく或いは小
さくなることにより、その効果を発揮する。
[Function] In the present invention, the substance that promotes or suppresses grain growth of the ceramic structure is coated and printed on the surface and then diffused into the interior during sintering, thereby changing the chemical composition of the diffusion region and improving the matrix. This effect is exerted by making the particle size relatively large or small with respect to the phase.

また有効に拡散が起こる温度と焼結が起こる温度が異な
る場合、拡散が起こる温度に適当な時間保持することに
より、焼結を起こさせること無く拡散をコントロールす
ることが可能である。
Further, when the temperature at which effective diffusion occurs and the temperature at which sintering occurs are different, by holding the temperature at which diffusion occurs for an appropriate time, it is possible to control the diffusion without causing sintering.

また塗布又は印刷という手段を用いることにより印刷物
質、その濃度、印刷回数等を適宜選択することにより、
任意の部位を任意の程度上記物質を付着させることが可
能である。
In addition, by using coating or printing means, by appropriately selecting the printing substance, its density, the number of times of printing, etc.
It is possible to attach the above-mentioned substance to any part and to any extent.

次に本発明の実施例について述べる。Next, embodiments of the present invention will be described.

〔実施例] [実施例1] m1図a、bは、Ag2O3のセラミックス構造物に本
発明を適用した場合の説明図である。
[Example] [Example 1] Figures m1 a and b are explanatory views when the present invention is applied to a ceramic structure of Ag2O3.

第1図において、1はセラミックス構造物、2は塗布印
刷面、3は中心部の斜線部分、4は裏面、5は半球面体
である。
In FIG. 1, 1 is a ceramic structure, 2 is a coated printing surface, 3 is a hatched area in the center, 4 is a back surface, and 5 is a hemisphere.

粒径lllff1のAg2O3よりなる粉末及びパイン
グーとしてポリビニルアルコール2wt%を加え・、l
O〜201111Iφ、厚さIIIIIItの円板状に
成形し、次に成形体を黒鉛製の型に入れ、加圧力250
〜300kg、−’ c+Jでホットプレスにて成型し
た。
Add 2 wt% of polyvinyl alcohol as a powder made of Ag2O3 with a particle size of lllff1 and pine goo.
Formed into a disk shape with O~201111Iφ and thickness IIIIIIt, then put the formed body into a graphite mold and pressurized with a pressure of 250
~300 kg, -'c+J was molded using a hot press.

このA D 203よりなるセラミックス構造物1の円
板の片面2に、M g Q 、  Z r 02といっ
た粒成長抑制物質10wt%とポリビニルアルコールL
Ovt9oの混合水溶液を1回印刷(厚さlO〜20p
) L、図示するように中心部の斜線部分3を、更に2
回印すリした。
On one side 2 of the disk of the ceramic structure 1 made of this AD 203, 10 wt % of a grain growth inhibiting substance such as M g Q , Z r 02 and polyvinyl alcohol L
Print a mixed aqueous solution of Ovt9o once (thickness lO~20p)
) L, as shown in the figure, the shaded area 3 in the center is further expanded by 2
I sent a stamp.

一方それと異なる裏面4に、Cab、5i02゜TlO
2といった粒成長促進物質10vt%とポリビニルアル
コール10vt%の混合水溶液を上記片面2と同様に度
印刷し、このセラミックス構造物1の円板を1600℃
×5時間焼結した。
On the other hand, on the back side 4, which is different from that, Cab, 5i02°TlO
A mixed aqueous solution of 10vt% of a grain growth promoting substance such as No. 2 and 10vt% of polyvinyl alcohol was printed on one side in the same manner as in the above single side 2, and the disk of this ceramic structure 1 was heated at 1600°C.
Sintering was performed for ×5 hours.

この結果、第2図すに示すような曲率がコントロールさ
れた半球面体5を得た。
As a result, a hemispherical body 5 with controlled curvature as shown in FIG. 2 was obtained.

得られたセラミックス構造物の半球面体5は、内部が収
縮され、外部が伸長されたセラミックス構造物である。
The hemispherical body 5 of the obtained ceramic structure is a ceramic structure in which the inside is contracted and the outside is expanded.

[実施例2〕 セラミックスとして、5rTi03よりなる粉末を使用
した以外実施例1と同条件にて、10〜201φX 1
 mm tの円板状に成形し、次いで成形体を型に入れ
、加圧成形し5rTIO3よりなるセラミックス構造物
の円板を得た。
[Example 2] Under the same conditions as Example 1 except that powder made of 5rTi03 was used as the ceramic, 10 to 201φ
The molded body was molded into a disc shape of mm t, and then the molded body was placed in a mold and pressure-molded to obtain a disc of a ceramic structure made of 5rTIO3.

次に実施例1と同様にその円板にS r 02を厚さl
O〜401J!+にて塗布し、実施例1と同様に焼結し
た。
Next, as in Example 1, S r 02 was applied to the disk to a thickness l.
O~401J! + and sintered in the same manner as in Example 1.

その結果、第2図すに示すような曲率が実施例1より大
きい半球面体5を得た。
As a result, a hemispherical body 5 having a larger curvature than that of Example 1 as shown in FIG. 2 was obtained.

以上の如く、本実施例においては円板形状の場合につい
て述べたが、本発明のセラミックス構造物の形状はこれ
に限定されるものでは無く、ロール形他各種の形状に適
用することが可能である。
As mentioned above, in this example, the case of a disk shape was described, but the shape of the ceramic structure of the present invention is not limited to this, and can be applied to various shapes such as a roll shape. be.

また印刷回数或いは粒成長促進又は抑制物質の濃度を変
えることにより、セラミックス構造物の任意の部位に圧
意の程度収縮又は伸長が可能となる。
Furthermore, by changing the number of times of printing or the concentration of the grain growth promoting or inhibiting substance, it is possible to contract or expand the desired region of the ceramic structure.

本発明の適用されるセラミックスとしては、前記実施例
1のA N 20’a 、実施例2の5rTi03に限
定されず、酸化ジルコニウムZrO、酸化マグネシウム
MgO等の酸化物系セラミックスや、炭化ケイ素SiC
,窒化ケイ素513N4やサイアロン等のようなケイ化
物系セラミックスがある。
Ceramics to which the present invention is applied are not limited to A N 20'a in Example 1 and 5rTi03 in Example 2, but include oxide ceramics such as zirconium oxide ZrO and magnesium oxide MgO, and silicon carbide SiC.
, silicide ceramics such as silicon nitride 513N4 and Sialon.

[発明の効果〕 本発明のセラミックス構造物及びその製造方法によれば
、粒成長を促進、或いは抑制する物質をセラミックス構
造体の表面に塗布又は印刷するという簡111な手段を
用いることにより、半球面体のようなh 9化されたセ
ラミックス構造体を容易に得ることが出来る効果がある
ものである。
[Effects of the Invention] According to the ceramic structure and the manufacturing method thereof of the present invention, by using a simple method of coating or printing a substance that promotes or suppresses grain growth on the surface of the ceramic structure, a hemispherical structure can be formed. This has the effect that it is possible to easily obtain a ceramic structure with h9, such as a face piece.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図a、bは本実施例の説明図、第2図は従来のセラ
ミックス構造物の組織構造説明図である。 図において、1:セラミックス構造物、2:塗布印刷面
、3:中心部の斜線部分、4:裏面、5、半球面体、1
1:表面層、12:内部。
1A and 1B are explanatory diagrams of this embodiment, and FIG. 2 is an explanatory diagram of the structure of a conventional ceramic structure. In the figure, 1: Ceramic structure, 2: Coated printing surface, 3: Shaded area in the center, 4: Back surface, 5, Hemisphere, 1
1: surface layer, 12: inside.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)セラミックス構造物において、該セラミックス粒
の成長促進物質及び/又は成長抑制物質を該セラミック
ス表面に塗布又は印刷し、焼結してなることを特徴とす
るセラミックス構造物。
(1) A ceramic structure characterized in that a growth promoting substance and/or a growth inhibiting substance for the ceramic grains are coated or printed on the surface of the ceramic and sintered.
(2)前記セラミックス粒の成長促進物質として、Mg
O又はZrO_2を、また成長抑制物質として、CaO
,SiO_2,TiO_2から選ばれた1種を用いるこ
とを特徴とする請求項第1項記載のセラミックス構造物
(2) Mg as a growth promoting substance for the ceramic grains
O or ZrO_2, and as a growth inhibitor, CaO
2. The ceramic structure according to claim 1, wherein one selected from the group consisting of , SiO_2, and TiO_2 is used.
(3)セラミックスとして、Al_2O_3、SrTi
O_3、ZrO_2、MgO、SiC、Si_3N_4
、サイアロンから選ばれた1種又は2種以上を用いるこ
とを特徴とする請求項第1項又は第2項記載のセラミッ
クス構造物。
(3) As ceramics, Al_2O_3, SrTi
O_3, ZrO_2, MgO, SiC, Si_3N_4
3. The ceramic structure according to claim 1 or 2, characterized in that one or more selected from the group consisting of , and sialon are used.
(4)セラミックス粉末とバインダーを混合成型し、得
られた成型物を加圧して、任意の形状に成形し、該成形
物の表面にセラミックス粒の成長促進物質及び/又は成
長抑制物質を印刷塗布し、次いで焼結することを特徴と
するセラミックス構造物の製造方法。
(4) Mix and mold ceramic powder and binder, pressurize the resulting molded product, mold it into any shape, and print and coat the surface of the molded product with a growth promoting substance and/or a growth inhibiting substance for ceramic grains. 1. A method for manufacturing a ceramic structure, the method comprising:
(5)前記セラミックス粒の成長促進物質として、Mg
O又はZrO_2を、また成長抑制物質として、CaO
,SiO_2,TiO_2から選ばれた1種を用いるこ
とを特徴とする請求項第4項記載のセラミックス構造物
の製造方法。
(5) Mg as a growth promoting substance for the ceramic grains.
O or ZrO_2 and as a growth inhibitor, CaO
5. The method of manufacturing a ceramic structure according to claim 4, wherein one selected from , SiO_2, and TiO_2 is used.
(6)セラミックスとして、Al_2O_3、SrTi
O_3、ZrO_2、MgO、SiC、Si_3N_4
、サイアロンから選ばれた1種又は2種以上を用いるこ
とを特徴とする請求項第4項又は第5項記載のセラミッ
クス構造物の製造方法。
(6) As ceramics, Al_2O_3, SrTi
O_3, ZrO_2, MgO, SiC, Si_3N_4
6. The method for manufacturing a ceramic structure according to claim 4 or 5, characterized in that one or more selected from the group consisting of , and sialon are used.
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