JPH04193775A

JPH04193775A - セラミックス板およびその製造方法

Info

Publication number: JPH04193775A
Application number: JP2324764A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Nomoto; 和彦野本
Original assignee: Showa Aircraft Industry Co Ltd
Current assignee: Showa Aircraft Industry Co Ltd
Priority date: 1990-11-27
Filing date: 1990-11-27
Publication date: 1992-07-13

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、セラミックス板およびその製造方法に関する
。すなわち、各種の構造物その他の用途に広く用いられ
る板材たるセラミックス板、およびその製造方法に関す
るものである。

「従来の技術」セラミックスのみを加圧、焼結して得られたセラミック
ス板は、特に曲げ応力が加わった際、破壊が起こりやす
く機械的強度に問題があった。そこで従来、主材たるセ
ラミックスに補強繊維材を全体に略均−に混入し、加圧
、焼結して得られたセラミックス板が、開発使用されて
いた。

［発明が解決しようとする課題」ところでこのような従来例にあっては、次の問題が指摘
されていた。

すなわち、このセラミックス板は補強繊維材が混入され
ているので、高い曲げ強度を備え破壊が起こりにくく機
械的強度に優れている反面、極めてコスト高であるとい
う問題があった。つまり炭素繊維等の補強繊維材は、高
価でありしかも全体に略均−に混入されるので多量に使
用することを要し、もって材料費が極めて高くコスト面
に問題があった。

従来例ではこのような点が指摘されていた。

本発明は、このような実情に鑑み上記従来例の問題点を
解決すべくなされたものであって、所定のごとく、上下
両面の近傍位置に補強繊維材を混入することにより、第
１に機械的強度に優れるとともに第２にコスト面にも優
れてなる、セラミンｊ３ラス板およびその製造方法を提案することを目的とする
。

［課題を解決するための手段］この目的を達成する本発明の技術的手段は、次のとおり
である。

請求項１については次のとおり。すなわちこのセラミッ
クス板は、焼結により形成され、少なくともその上下両
面の近傍位置には、補強繊維材がほぼ全面的に層状に混
入されている。

請求項２については次のとおり。すなわちこのセラミッ
クス板は、焼結により形成され、その上下両面の近傍位
置には、補強繊維材が他の部分よりも密にほぼ全面的に
層状に混入されている。

請求項３については次のとおり。すなわちこのセラミッ
クス板の製造方法は、セラミックスに対し、事後セラミ
ックス板となった場合において少なくともその」１下両
面の近傍位置となる部分に、補強繊維材がほぼ全面的に
層状に混入される配設工程と、しかる後、加圧しつつ焼
結して所定のセラミックス板を形成する焼結工程と、を
有してな請求項４については次のとおり。すなわちこの
セラミックス板の製造方法は、セラミックスに対し、事
後セラミックス板となった場合においてその上下両面の
近傍位置となる部分に、補強繊維材が他の部分よりも密
にほぼ全面的に層状に混入される配設工程と、しかる後
、加圧しつつ焼結して所定のセラミックス板を形成する
焼結工程と、を有してなる。

「作　　用」本発明は、このような手段よりなるので次のごとく作用
する。

すなわち、請求項１および請求項３のセラミックス板お
よびその製造方法では、少なくともその上下両面の近傍
位置に補強繊維材を混入し、又請求項２および請求項４
のセラミ：ノクス板およびその製造方法では、−１１下
両面の近傍位置に他の部分よりも密に補強繊維材を混入
することにより、次のようになる。

第１に、セラミックス板は、特に曲げ応力が加わった際
、破壊されやすいが、係る破壊は、その上下両面の近傍
位置から始まり中央部等の内部に伝達される。そこでこ
のセラミックス板では、係る上下両面の近傍位置に補強
繊維材がほぼ全面的に層状に混入されているので、全体
的にも破壊が起こりにくくなり、高い曲げ強度を備えて
いる。

第２に、これに対し板材の中央部等は、上１ぐ両面の近
傍位置に比し比較的強度を要しない。

そこで係る上下両面の近傍位置以外の中央部等では、補
強繊維材を使用しないか又はその使用量を少なくするこ
とにより、このセラミックス板は、高価な補強繊維材の
使用量が少なく抑えられている。

「実　施　例」以下本発明を、図面に示すその実施例に基づいて詳細に
説明する。

図面は、本発明の詳細な説明に供する要部を拡大した正
面説明図である。

まず第１図は、短繊維状の補強繊維材１が、上面２の近
傍位置３および下面４の近傍位置５のみに混入された例
を示す。第２図は、長繊維状の補強繊維材６が、上面２
の近傍位置３および下面４の近傍位置５のみに混入され
た例を示す。すなわちこれら両図のセラミックス板７は
、焼結により形成され、少なくともその上下両面２，４
の近傍位置３，５には、補強繊維ｔＦＡ’ｌ、６がそれ
ぞれほぼ全面的に層状に混入されている。なお図示例で
は、このような近傍位置３．５以外の中央部９等には補
強繊維材１．６は全く混入されていない。

さてセラミックス板７の主材たるセラミックス８として
は、酸化物系、窒化系、炭化物系、ホウ化物系、その他
のものが用いられ、これらの微粒状、粉末状等の各種粒
状態様のものが、補強繊維材１．６とともに焼結されて
なる。補強繊維材１゜６としては、炭素繊維や金属繊維
等が用いられる。

そして第１図のように、これらがフィスカー状つまり短
繊維状をなす補強繊維材１、又第２図のように、これら
が長繊維状をなす補強繊維材６が用いられ、後者たる長
繊維状のものは図示のように織布として又は不織布とし
て用いられる。

次に第３図は、短繊維状の補強繊維材１が、上下両面２
．４の近傍位置３．５に、中央部９等他の部分よりも密
に混入された例を示す。第４図は、長繊維状の補強繊維
材６が、上下両面２，４の近傍位置３．５に、中央部９
等他の部分よりも密に混入された例を示ず。ずなわちご
れら両図のセラミックス板７は、焼結により形成され、
その上下両面２，４の近傍位置３，５には、補強繊維材
１゜６が中央部９等他の部分よりも密にほぼ全面的に層
状に混入されている。つまりこれらのセラミックス板７
では、上下両面２，４の近傍位置３．５に短繊維状又は
長繊維状の補強繊維材１．６がそれぞれ混入されるとと
もに、中央部９等その他の部分にも短繊維状の補強繊維
材１等が混入されているが、前者つまり近傍位置３，５
のものがより多く密に混入され、これに比べ後者つまり
それ以外の中央部９等のものはより少なく疎に混入され
てなる。なおこの第３．４図のセラミックス板７につい
て、その他の構成等は前述の第１，２図のものに準じる
ので、同符号を付しその説明は省略する。

次に、このようなセラミックス板７の製造方法について
説明する。

まず第１図、第２図に示したセラミックス板７は、次の
配設工程と焼結工程を辿り製造される。

最初に配設工程では、粉末状等のセラミックス８に対し
、事後セラミックス板７となった場合において少なくと
もその上下両面２，４の近傍位置３゜５となる部分に、
補強繊維材１．６がそれぞれほぼ全面的に層状に混入さ
れる。第５図はこのような配設工程の説明に供するもの
であり、第１図に示したセラミックス板７の製造工程中
の１例を示すものである。この図示例の配設工程では、
事後近傍位置３．５（第１図参照）となる近傍位置ブロ
ック３’、５’には、短繊維状の補強繊維材１が所定の
ごとく混入されるが、他方、事後上面２および下面４（
第１図参照）となる上面ブロック２′および下面ブロッ
ク４゛、更に中央部９（第１図参照）となる中央部ブロ
ック９゛には、短繊維状の補強繊維材１更に長繊維状の
補強繊維材６等は、−切混入されていない。

なおこのような配設工程において、セラミックス８に対
する補強繊維ｔＡ’１．６の混入は、乾式つまり単に混
合するか、又は湿式つまり液でねり合わせて混合するこ
とにより行われる。さてこのような配設工程の後、焼結
工程では、これらを加圧しつつ焼結することにより、第
１，２図の示した所定のセラミックス板７が形成される
。すなわち第５図の例では、上面ブロック２′、近傍位
置ブロック３゛、中央部ブロック９“、近傍位置ブロッ
ク５゛、下面ブロック４“等が真空中又は雰囲気中で、
上下から荷重を加えられ加圧しつつ加熱されることによ
り焼結され、第１図に示したセラミックス板７が形成さ
れる。

次に第３図、第４図に示したセラミックス板７は、次の
配設工程と焼結工程を辿り製造される。

配設工程では、セラミックス８に対し、事後セラミック
ス板７となった場合においてその上下両面２．４の近傍
位置３．５となる部分に、補強繊維材１，６が他の部分
よりも密にほぼ全面的に層状に混入される。つまり事後
中央部９．上面２゜下面４となる部分にも補強繊維材１
，６は混入されが、近傍位置３．５には係る部分よりも
はるかに密に補強繊維材１．６が混入される。そしてこ
のような配設工程の後、焼結工程では、これらを真空中
又は雰囲気中で加圧しつつ焼結することにより、第３．
４図に示した所定のセラミックス板７が形成される。な
おこの第３，４図のセラミックス板７の製造方法につい
て、その他の内容は前述した第１，２図のものの製造方
法に準じるので、その説明は省略する。

本発明に係るセラミックス板７およびその製造方法は、
以上説明したようになっている。そこで以下のようにな
る。

まず第１，２図に示したセラミックス板７およびその製
造方法では、少なくともその上下両面２゜４の近傍位置
３，５に補強繊維材１．６を混入してなる。又第３，４
０に示したセラミックス板７およびその製造方法では、
上下両面２，４の近傍位置３．５に他の部分よりも密に
補強繊維材１゜Ｉ６を混入してなる。そこでこのセラミックス板７では、
次の第１．第２の点が共に実現される。

第１に、特に板材の破壊は曲げ力によることが多いが、
係る破壊は、その」−下側面２，４の近傍位置３，５か
ら始まり中央部９等の内部に伝達される。そこでこの第
１．２，３．４図に示したセラミックス板７では、破壊
が始まる係る上下両面２．４の近傍位置３．５に対し、
補強繊維材１゜６がほぼ全面的に層状に混入されている
ので、全体的にも破壊が起こりにく（なり高い曲げ強度
を備えている。つまりこのセラミックス板７番Ｊ、補強
繊維材１．６を全体に略均−に混入してなる前述した従
来例のセラミックス板と、はぼ同程度の機械的強度を備
えている。

第２に、これに対し板材の中央部９等は」−下側面２．
４の近傍位置３．５に比し比較的強度を要しない。そこ
で係る上下両面２，４の近傍位置３゜５以外の比較的強
度を要しない中央部９等では、補強繊維十２１，６を第
１，２図に示したように全く使用しないか、又は第３，
４回に示したようにその使用量を少なくすることにより
、このセラミックス板７では、高価な炭素繊維等の補強
繊維材１．６の使用量が少なく抑えられる。つまりこの
セラミックス板７は、補強繊維材１，６を全体に略均−
に混入してなる前ｉｎｅ　ｌ、た従来例のセラミックス
板に比し、補強繊維材１．６の使用量が著しく少ない。

また例えば、上述の補強繊維材１，６に加えてセラミッ
クス繊維を混入することによって、セラミックス板７の
引張り強度をも高めることができる。

「そ　の　他」なお第６図には、第１図のセラミックス板７に、更に酸
化防止剤１０を混入した例が示されている。

ずなわち、セラミ・ノクス板７の製造に際し前述した焼
結工程において、炭素繊維を用いた補強繊維材１，６を
酸素を含む雰囲気中で焼結した場合にあっては、そのま
までは、補強繊維材］、６が酸化され劣化しやすい。そ
こで例えば第６図に示すように、チタン、アルミ等の酸
素よ反応しやす＋　　３　− い活性金属やセオライ１〜等の酸化防止剤１０を、セラ
ミックス８中に混入するか、又は補強繊維材１．６を覆
い込むように入れておく。

すると酸素を含む雰囲気中での焼結に際し、酸化防止剤
１０が侵入した酸素と速やかに反応するので、炭素繊維
を用いた補強繊維材〕、６の酸化が防止される。このよ
うに酸化防止剤１０を用いることにより、セラミックス
板７の製造に際しその焼結工程において、炭素繊維を用
いた補強繊維材１．６でも、酸素を含む雰囲気中で何ら
劣化することなく焼結できるようになる。

「発明の効果」本発明に係る請求項１，２，３．４のセラミックス板お
よびその製造方法は、以北説明したように、所定のごと
く上下両面の近傍位置に補強繊維材を混入することによ
り、次の効果を発揮する。

すなわち第１に、全体的に高い曲げ強度を（ｉｉｉｆえ
もろさがカバーされ破壊が起こりに（く、もって機械的
強度に優れるとともに、第２に、高価な炭素繊維等の補
強繊維材の使用量が少なく、もって材料費が低く抑えら
れコスト面にも極めて優れた、セラミックス板が得られ
る。このように、この種従来例に有した問題点が一挙に
一掃される等、本発明の発揮する効果は顕著にして大な
るものがある。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係るセラミックス板およびその製造方
法の実施例の説明に供する、要部を拡大した正面説明図
である。第１図は、短繊維状の補強繊維材が、上下両面の近傍位
置のみに混入された例を示す。第２図は、長繊維状の補
強繊維材が、上下両面の近傍位置のみに混入された例を
示す。第３図は、短繊維状の補強繊維材が、上下両面の近傍位
置に他の部分よりも密に混入された例を示す。第４図は
、長繊維状の補強繊維材が、上下両面の近傍位置に他の
部分よりも密に混入された例を示す。第５図は、その製造方法中配設工程の１例の説明に供す
るものである。第６図は、更に酸化防止剤を混入した例
を示す。１・・・短繊維状の補強繊維材２・・・上面３・・・近傍位置４・・・下面５・・・近傍位置６・・・長繊維状の補強繊維材７・・・セラミックス板８・・・セラミックス９・・・中央部１０・・・酸化防止剤２′・・・上面ブロック３゛・・・近傍位置ブロック４“・・・下面ブロック５′・・・近傍位置プロ、ツク９゛・・・中央部ブロック

Claims

【特許請求の範囲】

（１）焼結により形成されるセラミックス板であって、
少なくともその上下両面の近傍位置には、補強繊維材が
ほぼ全面的に層状に混入されていること、を特徴とするセラミックス板。
（２）焼結により形成されるセラミックス板であって、
その上下両面の近傍位置には、補強繊維材が他の部分よ
りも密にほぼ全面的に層状に混入されていること、を特徴とするセラミックス板。
（３）セラミックスに対し、事後セラミックス板となっ
た場合において少なくともその上下両面の近傍位置とな
る部分に、補強繊維材がほぼ全面的に層状に混入される
配設工程と、しかる後、加圧しつつ焼結して所定のセラミックス板を
形成する焼結工程と、を有してなることを特徴とするセラミックス板の製造方
法。
（４）セラミックスに対し、事後セラミックス板となっ
た場合においてその上下両面の近傍位置となる部分に、
補強繊維材が他の部分よりも密にほぼ全面的に層状に混
入される配設工程と、しかる後、加圧しつつ焼結して所定のセラミックス板を
形成する焼結工程と、を有してなることを特徴とするセラミックス板の製造方
法。