JPH04139068A

JPH04139068A - 筒状焼結品の製造方法

Info

Publication number: JPH04139068A
Application number: JP2260236A
Authority: JP
Inventors: Toshio Ohashi; 敏夫大橋
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1992-05-13
Anticipated expiration: 2009-06-22
Also published as: JPH0647500B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、薄肉長尺チューブ等の筒状焼結品の製造方法
に関するものである。

（従来の技術及びその問題点）例えば、スプレードライヤーで造粒した酸化物系粉末（
Ａ　ｉ　ｚ（ｈ＋　ＺｒＯ２等）、窒化物系粉末（Ｓｉ
Ｊ４等）を用いて、外径φ１００ｍ〜２０ＩＩｎ、肉厚
０．７〜３、Ｏａｎ、長さ１０００ｍｍ程度の長尺円筒
状焼結品を製造するには、以下のような方法を用いる。

即ち、成形型の内部の成形空間に造粒粉末を充填し、湿
式ラバープレスで成形し、長尺円筒状成形体を作成する
。次いで、この成形体につき、予め焼成収縮量を見込ん
でその外径を曲加工する。

そして、第８図に示すように、長尺円筒状成形体２１の
上端から３０〜５０ｍｍの位置に貫通孔２２をドリル加
工によって設け、この貫通孔２２に支持棒７を挿通し、
支持棒７の両端をそれぞれ煉瓦等よりなる支持台８上に
載置し、支持棒７を水平方向に配向させ、この支持棒７
に長尺円筒状成形体２１を吊り下げ、これを焼結して長
尺円筒状焼結体を作成し、焼結体のうち製品化部分を切
り出す。第８図においては、成形体２１のうち細線Ａよ
りも下の部分３が製品化部分である。

しかし、実際に焼結を行ってみると、例えば焼結体の長
さが１０００ｍｍの場合、支持棒７から下方に２００口
離れた位置でも焼結体の外径、内径の歪みが大きく、こ
の影響で焼結体の最下端部の外径、内径の歪みも大きく
なり、真円度が低下した。

また、成形体２１に貫通孔２２を設ける際には、−対の
貫通孔２２をちょうど長尺円筒状成形体２１を均等に部
分する位置に設ける必要があるが、現実には若干の誤差
が生じ、成形体２１が第８図において紙面に垂直な方向
へと傾斜する傾向がある。また、焼結時に煉瓦からなる
支持台８が不均等に収縮するので、支持棒７を厳密に水
平方向に保つことは困難であり、支持棒７が若干傾斜す
る。このため、成形体２１が第８図において左右方向へ
と傾斜する傾向がある。これらのことから、成形体２１
の各部分に対する重力の掛り方が径方向にみて不均一と
なり、焼結体が湾曲する。

これらの問題に対応するため、従来は、予め円筒状焼結
体全体の湾曲を見込んで成形体の全長を大きくしておき
、焼結体のうち湾曲の小さい良好な部分だけを選んで切
り出す。また、真円度の悪化に対応するには、円筒状成
形体の外周、内周に予め歪み量を見込んで研摩代を設け
、焼結体の外周、内周を研摩して所定の寸法精度を与え
ている。

しかし、この方法は製品の歩留りが悪（、製造コストが
非常に高くなる。また、円筒状焼結体の径によっては内
周側の研摩加工ができない場合がある。

第９図に示すように、長尺円筒状成形体の上端部に肉厚
部２９を設ける方法がある。また、第１０図に示すよう
に、長尺円筒状成形体２１の上端部に肉厚部２９を設け
、肉厚部２９を円環状共析３１上に載置し、共析３１を
支持台８で支持する方法もある。しかし、これらの方法
も、長尺円筒状焼結体の湾曲を有効に防止することはで
きない。

（発明が解決しようとする課題）本発明の課題は、長尺筒状成形体を吊り下げて焼結する
際に、成形体の湾曲を防止できるような、筒状焼結品の
製造方法を提供することである。

また本発明の課題は、長尺筒状成形体を吊り下げて焼結
する際に、焼結晶の径方向の歪みを防止できるような、
筒状焼結品の製造方法を提供することである。

（課題を解決するための手段）本発明は、成形型内部の成形空間に原料粉末を充填して
加圧成形し、長尺筒状成形体を製造する工程と；この長尺筒状成形体のうち製品となるべき製品化部分の
外径よりも小さな外径を有する支持手段に貫通孔を設け
、この貫通孔に支持用長尺体を挿通し、この支持用長尺
体の両端をそれぞれ支持台上に載置して前記支持用長尺
体をほぼ水平方向に配向させ、前記支持手段に対して相
対的に位置固定された前記製品化部分を前記支持手段の
鉛直下方へと向かって吊り下げ、前記長尺筒状成形体を
加熱して長尺筒状焼結体を作成する工程と；この長尺筒
状焼結体のうち製品化部分を切り出して筒状焼結品を作
成する工程とを有する、筒状焼結品の製造方法に係るも
のである。

また本発明は、成形型内部の成形空間に原料粉末を充填
して加圧成形し、長尺筒状成形体を作成する工程と；前記原料粉末と実質的に同一の原料粉末を加圧成形して
なる環状栃を前記長尺筒状成形体端部の筒内空間に設置
し、この長尺筒状成形体端部と前記環状栃とに設けられ
た貫通孔に支持用長尺体を挿通し、この支持用長尺体の
両端をそれぞれ支持台上に載置して前δ己支持用長尺体
をほぼ水平方向に配向させ、前記支持用長尺体によって
前記長尺筒状成形体と前記環状栃とを吊り下げ、この長
尺筒状成形体を加熱して長尺筒状焼結体を作成する工程
とを有する、筒状焼結品の製造方法に係るものである。

「加圧成形」は、コールドアイソスタティックプレス（
ラバープレス）、ホットアイソスタティックプレスを含
む。

「原料粉末」は、酸化物系、窒化物系等のセラミックス
生成原料粉末の他、粉末冶金で用いる金属原料粉末も含
む。

加熱により長尺筒状焼結体を製造する際には、−段階で
焼結を行ってもよく、仮焼と本焼とに分けて成形体を加
熱してもよい。

「支持用長尺体」は、長尺の支持棒、支持管等を含む。

「筒状焼結品」は長尺筒状焼結品を含み、「筒」は円筒
を含む。

（実施例）第１図は長尺円筒状成形体１を吊り下げて焼結している
状態を示す概略断面図、第２図は成形体１の概略平面図
である。

成形体１の上端部に、成形体１の製品化部分３の外径よ
りも小さい外径を有する円筒状支持部４を設け、円筒状
支持部４と製品化部分３（細線Ａ。

Ｂの間）との間を曲折した連結部５で連結した形状とす
る。支持部４、製品化部分３及び連結部５はすべて長尺
円筒状成形体１の一部として一体をなすように形成する
。成形体１の下端部には、製品化部分の肉厚よりも大き
な肉厚を有する肉厚部２を設ける。円筒状支持部４には
一対の貫通孔６を設け、この貫通孔６に支持棒７を挿通
し、この支持棒７の両端をそれぞれ支持台８上に載置し
て支持棒７をほぼ水平方向に配向させる。この際、支持
棒７の水平度を水準器で計測しておく。この状態で成形
体１を吊り下げて加熱し、焼結させ、長尺円筒状焼結体
を作成する。そして、得られた焼結体のうち、肉厚部２
、連結部５、円筒状支持部４に対応する部分を切除し、
長尺円筒状焼結品を得る。

次いで、第１図に示す、上端部が絞られた形状の長尺円
筒状成形体１の好適な製法について述べる。

即ち、第３図に示すように、上端部が絞られた形状のゴ
ム型１１と、上端側に突端部１２ａを有する中型１２と
を組み合わせて成形型を構成し、この成形型内部の成形
空間１３内に原料粉末１４を充填し、ゴム製押さえ板１
５で原料粉末を押さえ、ラバープレスを行う。こうした
形状のゴム型１１を使用すると、径の変化する連結部５
の付近に、粉末圧縮時の密度差による亀裂が発生しにく
く、有利である。

また、第４図に示すように、略円筒状のゴム型１６を使
用し、原料粉末１４をゴム型押さえ板１８で押さえてラ
バープレスを行っても、第１図に示すような形状の長尺
円筒状成形体を作成できる。なお、Ｉ７は成形空間であ
る。

本実施例によれば、以下の効果を奏しうる。

（１）円筒状支持部４の外径を絞ったので、支持棒７の
うち一対の貫通孔６の間に架は渡される部分の長さが小
さく、−点で成形体１を支持する状態に近くなる。その
ため、一対の貫通孔６の位置が所望位置から若干ズした
り、支持棒７が若干傾斜した場合にも、そうしたズレや
傾斜を貫通孔６と支持棒７との間のクリアランスによっ
て吸収し易い。この点を更に詳述すると、第８図に示す
場合には、貫通孔２２間の距離が長いので、支持棒７と
貫通孔２２とのクリアランスを一定とすると支持棒７の
許容傾斜角度は非常に小さく、成形体に偏荷重を不可避
的に加えることになる。これに対し、本実施例では、貫
通孔６間の距離が短いので、支持棒７の許容傾斜角度は
大きくなり、成形体１に偏荷重を加えることなく支持棒
７の傾斜を吸収できる。従って、製品化部分３に湾曲が
生ずるのを防止できる。

上述の効果を高めるうえで、円筒状支持部４の外径と製
品化部分３の外径との比は１：２〜１：３とするのが好
ましい。

（２）成形体重の下端部に、製品化部分３の肉厚よりも
大きい肉厚を有する肉厚部２を設けているので、この上
端部付近におけるクラックやキレの発生を防止でき、か
つ内径、外径の歪みによる真円度の悪化を防止できる。

上述の効果を良好に奏するうえで、この肉厚部２の長さ
ｌは５〜１５ｍとすることが好ましく、肉厚部２の肉厚
と製品化部分３の肉厚との比は３：１〜５；１とするこ
とが好ましい。

（３）円筒状支持部４の肉厚を、製品化部分３の肉厚の
３〜５倍とすると、製品化部分３の上側部においでも真
円度の悪化を防止でき、また、円筒状支持部４に加わる
応力によるクラック等の発生を効果的に防止できる。

そして、このようにして製品化部分３全体に亘って径方
向の歪みを防止することで、長尺円筒状焼結体の内周面
と外周面との研摩加工の必要性がなくなる。

第５図に示す実施例においては、長尺円筒状成形体２１
と別体の塊状治具であるユニバーサルジヨイント２４を
用いた例を示す。

即ち、ジヨイント２４の本体２４ｂに貫通孔２４ａを設
け、この貫通孔２４ａを貫通孔２２に対して位置合わせ
させ、支持棒２３を一対の貫通孔２２と貫通孔２４ａと
に対して挿通し、ジヨイント２４に対して長尺円筒状成
形体２１を支持棒２３の回りに回転可能なように固定す
る。

一方ジョイント２４の本体２４ｂの上側には突端部３３
が形成され、この突端部３３に貫通孔２４ｃが設けられ
ている。突端部３３の外径は、製品化部分３の外径より
も小さい。本実施例では、この突端部３３を支持手段と
して使用しており、上述したようにジヨイント３３を長
尺筒状成形体２１に固定することで突端部３３に対して
製品化部分３を相対的に位置固定し、突端部３３の鉛直
下方へと向かって長尺筒状成形体２１を吊り下げ、焼結
を行う。支持棒７と２３とは実質的に平行に配置する。

本実施例によっても、支持棒７と貫通孔２４ｃとの接触
領域の長さが小さいので、第１図の例と同様に、支持棒
７と貫通孔２４ｃとの間のクリアランスによって支持棒
７の傾斜を吸収する効果が大きく、従って製品化部分３
に湾曲が生ずるのを防止できる。

この効果を一層良好に奏するために、突出部３３の外径
と製品化部分３の外径との比は、１：２〜１：３とする
のが好ましい。円筒状長尺成形体２１の乍端部に、第１
図の例と同様の肉厚部を設けることができる。なお、ジ
ヨイント２４は再利用可能な焼結体とすることが好まし
い。

第６図は、円環状のいわゆる共析２５を使用して成崩体
を吊り乍げる例を示すものである。

即ち、長尺円筒状成形体３の原料粉末と実質的に同一の
原料粉末を加圧成形して円環状板２５を作製する。この
円環状板２５には、収縮を制御するための中心孔２５ｂ
と横方向の貫通孔２５ａとを設ける。

そして円環状板を長尺筒状成形体２１の端部の筒内空間
に配置し、成形体２１の端部に設けられた貫通孔２２と
円環状板に設けられた貫通孔２５ａとに支持棒７を挿通
し、この支持棒７の両端をそれぞれ支持台８上に載置し
て支持棒をほぼ水平方向に配向させ、この支持棒によっ
て長尺円筒状成形体と円環状板とを吊り下げ、長尺円筒
状成形体２１を加熱して長尺円筒状焼結体を作製する。

この後、製品化部分３を切り出す。

本実施例によれば、薄肉の成形体２１が焼成収縮する際
に円環状板２５によって規制されるので、焼成収縮後の
真円度の悪化を防止できる。この際、円環状板２５の原
料粉末が成形体２１の原料粉末と実質的に同一なので、
両者の焼成時の収縮量は近似し、成形体２１にクランク
が発生するのを防止できる。

以下、更に具体的な実験例を説明する。

スプレードライヤーで造粒した高純度アルミナ粉末を用
い、焼成後に外径１００　ｗｎ、肉厚０．７閣、全長１
０００ａｎの長尺円筒状焼結体が得られるように長尺円
筒状成形体を作製した。この成形は、成形体の形状に応
じ、第３図に示したようなゴム型を用いるか、又は従来
のゴム型を用いて行った。これらの成形体につき、第１
図、第５図、第６図、第８図、第９図、第１θ図に示す
各方法で成形体１２１を吊り下げ、仮焼と本焼とを順次
行った。仮焼工程では、成形体１．２１を大気中で保持
し、１００”Ｃ／時間で昇温し、１０００°Ｃで３時間
保持した。続く本焼工程では、水素−窒素混合ガス中、
室温から１０００°Ｃまでは１０００°Ｃ／時間で昇温
し、１０００℃〜１８６０°Ｃまでは１００°Ｃ／時間
で昇温し、１８６０°Ｃで３時間保持した。

なお、成形体２１においては、上端から３０〜５０閣の
位置に貫通孔２２を設けた。また、第１図において、寸
法ｉは５〜７１１ＩＩ１１１この肉厚部分２の肉厚は製
品化部分３の肉厚よりも１．５　ｗｎ大きくした。寸法
ｍは１０００ｍｍとし、寸法ｎは３０〜５０ｆｌＯ１１
とし、成形体１の上端から１５　ｍｍ　Ｍれた位置に貫
通孔６を設け、円筒状支持部４の肉厚を製品化部分３の
肉厚の３〜５倍とした。また、成形体１．２１において
、貫通孔６　、２２．２４ｃの径は１０ｍｍとし、支持
棒７，２３の外径は５〜１ｔｘｍとした。

こうして得た各長尺円筒状焼結品につき、上端部側及び
下端部側におけるクラックの有無、外径と内径との歪み
、並びに湾曲の有無を測定した。

表から解るように、本発明の実施例によって作製した第
１図、第５図の試料は、湾曲、歪み、クランクに関して
好結果を与え、第６図の試料では、特に外径、内径の歪
み改善に大きな効果があった。

盟主方法外径、内径の歪みについては、まず各試料の上端から５
０ｍｍの位置で試料を切断し、試料の上端部及び下端部
の外径、内径のそれぞれの最大値と最小値をデジタル式
ノギスにて測定し、この最大値と最小値との偏差を歪み
として算出した。

また、湾曲については、第７図に示すように各試料２７
を定盤２８上に載置し、試料２７と定盤表面との間隙の
最大値ｑをダイヤルゲージ２６にて測定した。

（発明の効果）本発明によれば、長尺筒状成形体のうち製品となるべき
製品化部分の外径よりも小さな外径を有する支持手段に
貫通孔を設け、この貫通孔に支持用長尺体を挿通してい
るので、支持用長尺体のうち支持手段内に架は渡されて
いる部分の長さが従来よりも短い。従って、支持用長尺
体と貫通孔とのクリアランスを一定とすると、支持用長
尺体が若干傾斜しても、この傾斜を上記クリアランスに
よって吸収し易く、長尺筒状成形・体を鉛直方向に吊り
下げ易く、局部的に偏荷重がかかるのを防止できる。こ
れにより、支持用長尺体の加える偏荷重に起因する製品
化部分の湾曲を防止できる。

また、本発明によれば、環状栃を長尺筒状成形体端部の
筒内空間に設置し、これらに設けられた貫通孔に支持用
長尺体を挿通し、支持用長尺体によって長尺筒状成形体
と環状栃とをつり下げているので、成形体組織が焼成収
縮する際に成形体端部の内周面が円環状栃によって規制
されるので、焼成収縮後の真円度の悪化を防止できる。

また、円環状栃の原料粉末が成形体の原料粉末と実質的
に同一なので、両者の焼成時の収縮量は近似し、従って
成形体にクラックが発生するのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例によって長尺円筒状成形体を吊
り下げている状態を示す概略断面図、第２図は第１図の
一部平面図、第３図、第４図は、それぞれ第１図の長尺筒状成形体を
製造するための型を示す概略断面図、第５図、第６図は
、それぞれ長尺円筒状成形体を吊り下げる他の方法を示
す概略要部断面図、第７図は焼結晶の湾曲の大きさを測
定する方法を示す概略図、第８図、第９図、第１θ図は、それぞれ長尺円筒状成形
体を吊り下げる従来の方法を示す概略要部断面図である
。１・・・先端側が絞られた形状の長尺円筒状成形体２・
・・肉厚部　　　　　　３・・・製品化部分４・・・円
筒状支持部　　　５・・・連結部６　、２２．２４ｃ・
・・貫通孔７・・・支持棒（支持用長尺体の一例）８・・・支持台
　　　　　　１１．１６・・・ゴム型１２・・・中型　
　　　　　　１３．１７・・・成形空間１４・・・粉末
原料

Claims

【特許請求の範囲】

１．成形型内部の成形空間に原料粉末を充填して加圧成
形し、長尺筒状成形体を製造する工程と；この長尺筒状成形体のうち製品となるべき製品化部分の
外径よりも小さな外径を有する支持手段に貫通孔を設け
、この貫通孔に支持用長尺体を挿通し、この支持用長尺
体の両端をそれぞれ支持台上に載置して前記支持用長尺
体をほぼ水平方向に配向させ、前記支持手段に対して相
対的に位置固定された前記製品化部分を前記支持手段の
鉛直下方へと向かって吊り下げ、前記長尺筒状成形体を
加熱して長尺筒状焼結体を作成する工程と：この長尺筒状焼結体のうち製品化部分を切り出して筒状
焼結品を作成する工程とを有する、筒状焼結品の製造方
法。
２．前記長尺筒状成形体の一方の端部に、前記製品化部
分の外径よりも小さな外径を有する筒状支持部を前記長
尺筒状成形体の一部として形成し、この筒状支持部を前
記支持手段として使用し、これにより前記長尺筒状成形
体を前記筒状支持部の鉛直下方へと向けて吊り下げる、
請求項１記載の筒状焼結品の製造方法。
３．前記筒状支持部の肉厚が、前記製品化部分の肉厚の
３〜５倍の大きさである、請求項２記載の筒状焼結品の
製造方法。
４．前記長尺筒状成形体と別体の塊状治具を準備し、こ
の塊状治具のうち前記製品化部分の外径よりも小さな外
径を有する突端部を前記支持手段として使用し、前記塊
状治具を前記長尺筒状成形体に固定することで前記突端
部に対して前記製品化部分を相対的に位置固定し、前記
突端部の鉛直下方へと向かって前記長尺筒状成形体を吊
り下げる、請求項１記載の筒状焼結品の製造方法。
５．前記長尺筒状成形体を前記支持手段から吊り下げた
際の下端部の肉厚を、前記製品化部分の肉厚よりも大き
くする、請求項１〜４のうちいずれか一つの項に記載の
筒状焼結品の製造方法。
６．成形型内部の成形空間に原料粉末を充填して加圧成
形し、長尺筒状成形体を作成する工程と；前記原料粉末と実質的に同一の原料粉末を加圧成形して
なる環状栃を前記長尺筒状成形体端部の筒内空間に設置
し、この長尺筒状成形体端部と前記環状栃とに設けられ
た貫通孔に支持用長尺体を挿通し、この支持用長尺体の
両端をそれぞれ支持台上に載置して前記支持用長尺体を
ほぼ水平方向に配向させ、前記支持用長尺体によって前
記長尺筒状成形体と前記環状栃とを吊り下げ、この長尺
筒状成形体を加熱して長尺筒状焼結体を作成する工程と
を有する、筒状焼結品の製造方法。