JPH0454633B2 - - Google Patents

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JPH0454633B2
JPH0454633B2 JP59155601A JP15560184A JPH0454633B2 JP H0454633 B2 JPH0454633 B2 JP H0454633B2 JP 59155601 A JP59155601 A JP 59155601A JP 15560184 A JP15560184 A JP 15560184A JP H0454633 B2 JPH0454633 B2 JP H0454633B2
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JP
Japan
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ceramic
ceramic molded
molded body
heating
ceramics
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JP59155601A
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JPS6136180A (ja
Inventor
Yutaka Oowada
Yasuo Watanabe
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Dai Ichi High Frequency Co Ltd
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Dai Ichi High Frequency Co Ltd
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Application filed by Dai Ichi High Frequency Co Ltd filed Critical Dai Ichi High Frequency Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は近来各種産業機器材料として注目を集
めているフアインセラミツクスの製造技術に関
し、特にセラミツクス成形体を他のセラミツクス
成形体や金属に接合したり、セラミツクス成形体
の表面処理を行う等の加工方法に関する。
〔従来の技術〕
炭化珪素やジルコニア等のセラミツクスは、耐
熱性、耐食性、耐摩耗性に優れた材料であり、高
温構造材料をはじめ各種産業機器用材料としての
利用が期待されている。これらのセラミツクスは
通常粉体原料を成形し焼成して強度の高いセラミ
ツクス成形体を作り、必要に応じ外形を所望形状
に加工して製品としている。ところが、セラミツ
クスは成形、加工ともに困難であり、成形、焼
結、切削、研削加工等により大型部材、複雑形状
品、精密部品等を制作することは極めて困難であ
つた。そこでセラミツクスの大型部材、複雑形状
品、精密部品等等への応用に際して、単純形状部
品を組み合わせたり、特性の異なる材料を併用す
るなどにより製品を得ることが考えられる。この
場合、同種、異種も含めたセラミツクス成形体相
互或いはセラミツクス成形体と金属等の接合技術
やセラミツクス成形体表面のメタライズ技術が重
要となる。また、セラミツクスの耐熱性、耐食
性、強度等をより有効に活用するため、セラミツ
クス成形体表面や必要部分だけを窒化、炭化等の
処理をしたり、より緻密化して製品特性をより向
上させるというような処理技術が重要となる。
セラミツクス成形体の他の部品への接合、セラ
ミツクス成形体表面のメタライズ、窒化、炭化等
の表面処理に際しては、通常セラミツクス成形体
の加熱が必要であり、しかも加熱温度は極めて高
温(例えば1000〜3000℃)が要求される。このよ
うな高温の加熱に従来は特殊な高温炉が用いられ
ている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、従来の高温炉では、炉の寸法制
限があり、小型部品しか加熱できないこと、炉の
処理温度制限からセラミツクスの種類に制限があ
ること、セラミツクス成形体全体を昇温させるた
めエネルギー消費が大きく熱効率が悪いこと、間
接加熱であるため昇温に時間がかかること、更に
セラミツクスは高温で長時間加熱すると異常粒成
長を起こすことがあり母材特性低下の恐れがある
こと、熱膨脹により製品寸法精度が悪いこと、非
酸化物系セラミツクスの場合、空気中では酸化さ
れ特性を消失すること、生産性が悪いこと等の問
題点があつた。
本発明はかかる従来技術の問題点を解決せんと
するもので、セラミツクス成形体をその大きさに
かかわらず局部的に極めて高温度に、かつエネル
ギー効率良く急速に加熱することを可能にし、そ
れによつてセラミツクス成形体の接合、表面処理
等の加工を容易にするセラミツクスの加工方法を
提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上記目的を達成すべく種々検討の結
果、セラミツクスには高温度で導電性を発揮する
ものがあり、そのセラミツクスに金属等の導電性
材料をコーテイングし、そのコーテイングに電流
を流すと、ジユール熱によつてその近傍のセラミ
ツクスが加熱され、その後はセラミツクスに電流
が流れ、ジユール熱によりそのセラミツクスが高
温度に加熱されることを見出した。
本発明はかかる知見に基づいてなされたもので
あり、高温で導電性を持つセラミツクス成形体の
表面に金属等導電性材料をコーテイングし、該導
電性コーテイングを直接誘導加熱若しくは直接通
電加熱或いはその併用により加熱して、その近傍
のセラミツクスを加熱し、次いで加熱されたセラ
ミツクスを直接誘導加熱若しくは直接通電加熱或
いはその併用により加熱し、他の物体への接合若
しくは表面処理を行うことを特徴とするセラミツ
クスの加工方法である。
本発明に用いるセラミツクスとしては、例え
ば、ジルコニア(ZrO2)を挙げることができる。
ジルコニアの成形体は常温ではほとんど導電性が
ないが、1000℃程度に加熱すると約102〜10-5
Ωcm程度の導電性が商事、電流による加熱が可能
となる。
本発明により実施しうる加工は、セラミツクス
成形体と同種若しくは異種のセラミツクス成形体
又は金属との接合、セラミツクス成形体表面のメ
タライズ、及びセラミツクス成形体の表面処理等
である。
以下、各加工について、具体的に説明する。
(1) 高温で導電性を発揮するセラミツクス成形体
相互の接合 接合すべきセラミツクス成形体の各々の接合面
に、例えばメツキ、蒸着、溶射等の公知の方法で
金属等導電性材料によるコーテイングを施す。次
に、第1図に示すように、このようにして作成し
たセラミツクス成形体1,2の、導電性コーテイ
ングを施した接合面を互いに圧接させる。この
際、必要に応じ接合すべき両成形体1,2の接合
面3間に適当な接合剤、例えば活性金属、高融点
金属、固溶体形成成分、ガラス形成成分等を介在
させてもよい。次に、少なくとも接合面3を包囲
するように高周波誘導加熱コイル4を配置し、接
合すべき両成形体1,2を加圧プレス5,5によ
り所定の圧力で圧接した状態で、誘導加熱コイル
4への通電を開始する。この通電により、導電性
コーテイングに誘導電流が流れ、導電性コーテイ
ングが加熱される。導電性コーテイングの熱はそ
れに接触するセラミツクスを昇温させ、それに伴
いセラミツクスの導電性が増大し、セラミツクス
自体を誘導電流が流れセラミツクスが誘導加熱さ
れる。かくして、セラミツクスの接合面が接合に
必要な温度に昇温し、良好に接合される。
ここで用いる導電性コーテイングとしては、
Zn,Cu,Ni,Ti,カーボン等が使用可能であ
る。このうち、Znなどの場合には導電性コーテ
イングはセラミツクスの昇温に伴い蒸発して接合
面から除去される。一方、Ni,Tiなどを用いる
と、セラミツクスの接合後においても、接合面間
に残存し、セラミツクスを相互に接合させる接合
剤として作用する。
なお、上記説明では導電性コーテイングを接合
面に施したが、導電性コーテイング形成位置は必
ずしも接合面に限らず、接合面近傍であつてもよ
い。
また、上記説明では、高温で導電性を持つセラ
ミツクス成形体同志の接合の場合を説明したが、
接合する部材の一方を金属或いは導電性セラミツ
クス成形体等の導電性部材に代えても同様の方法
で接合できる。
(2) 高温で導電性を発揮するセラミツクス成形体
表面の炭化、窒化等の化学変化による表面処理 セラミツクス成形体の表面に、例えばメツキ、
蒸着、溶射等の公知の方法で金属等導電性材料に
よるコーテイングを施す。次に、そのセラミツク
ス成形体を所望の表面処理を行うための雰囲気中
に入れ、且つ導電性コーテイングを施した表面の
周囲に高周波誘導加熱コイルを配置し、加熱コイ
ルへの通電を開始する。この通電により、導電性
コーテイングに誘導電流が流れ、導電性コーテイ
ングが加熱される。導電性コーテイングの熱はそ
れに接触するセラミツクスを昇温させ、それに伴
いセラミツクスの導電性が増大し、セラミツクス
自体を誘導電流が流れセラミツクスが誘導加熱さ
れる。かくして、セラミツクスの表面が表面処理
に必要な温度に昇温し、表面処理される。なお、
導電性コーテイングはセラミツクス表面温度の上
昇により蒸発するものを選択すれば、表面処理に
支障はない。また、例えばTiN,TiC等セラミツ
クスと反応するコーテイング材を選択すれば、そ
れで表面処理ができることになる。
(3) 高温で導電性を発揮するセラミツクス成形体
のメタライズ セラミツクス成形体の表面に、例えばメツキ、
蒸着、溶射等の公知の方法で金属等導電性材料に
よるコーテイングを施す。次に、そのセラミツク
ス成形体の表面にチタン、銅等の金属粉末若しく
は金属薄板を張りつける。次に適当な雰囲気中
で、前記セラミツクス成形体に、特に金属粉末若
しくは金属薄板を張りつけた表面に高周波誘導加
熱コイルにより誘導電流を生じさせ、該表面を金
属の溶融温度以上に加熱する。かくして、金属粉
末若しくは金属薄板が溶融し、セラミツクス成形
体表面に強固に固着し、セラミツクス成形体のメ
タライズが行われる。メタライズされたセラミツ
クスはロー付等による金属との接合などへ応用で
きる。
(4) 高温で導電性を発揮するセラミツクス成形体
表面の緻密化 セラミツクス成形体のより緻密化したい部分表
面若しくはその近傍に、例えばメツキ、蒸着、溶
射等の公知の方法で金属等導電性材料によるコー
テイングを施す。次に、その部分に誘導加熱コイ
ルを配置し、誘導加熱によりコーテイングを加熱
し次いでセラミツクス成形体をその焼成温度によ
り高温に昇温させる。かくして、セラミツクス成
形体は部分的により緻密化し、強度、耐摩耗性、
耐食性の向上したものが得られる。なお、この場
合にも導電性コーテイングはセラミツクス表面温
度の上昇により蒸発するものを選択すれば、表面
緻密化に支障はない。
なお、以上の説明はいずれもセラミツクス表面
の導電性コーテイング及びセラミツクスに高周波
誘導電流を生じさせ、ジユール熱によりセラミツ
クスを加熱させるものであるが、この代わりに導
電性コーテイング及びセラミツクス成形体に直接
電源を接続し、電流を流すようにしてもよく、ま
た、誘導加熱と直接通電加熱とを併用してもよ
い。以下に、直接通電と誘導加熱を併用して接合
を行う場合を説明する。
(5) 高温で導電性を発揮するセラミツクス成形体
相互の直接通電及び誘導加熱併用による接合 第2図に示すように、導電性コーテイングを形
成したセラミツクス成形体1,2を互いに圧接
し、接合面3の周囲に誘導加熱コイル(図示せ
ず)を配置し、且つ各成形体1,2に通電加熱用
電極6,6を接続しておく。まず、誘導加熱コイ
ルにより接合面3の導電性コーテイングを加熱
し、それに隣接したセラミツクスの導電性を増大
させる。次に、通電加熱用電極6,6により急激
に大電流を印加し加熱する。これにより、成形体
1,2が加熱接合される。このように、セラミツ
クス成形体の導電性を増加させた状態で大電流を
印加し通電加熱を行うと、接合面を急速に効率良
く加熱することが可能であり、効率が良く、母材
への影響も少なくできる利点がある。
〔発明の効果〕
以上の如く、本発明は、常温では誘導加熱若し
くは通電加熱できないセラミツクス成形体に対
し、金属等導電性材料によるコーテイングを施
し、次いで誘導加熱若しくは通電加熱するもので
あるので、常温から誘導加熱若しくは通電加熱す
ることができ、次に諸効果を有している。
(1) 特殊な高温炉を必要とせず、加工が必要な部
分のみの加熱が可能であるので、エネルギー効
率、生産性が良くコスト低減ができる。また、
処理温度、製品寸法などの制限を受けず、大型
品の加工も可能である。
(2) 部分加熱を行うことにより、製品に熱変形が
あまり生じることがなく、製品の寸法精度が良
い。また、製品の一部分の加熱を行つてその部
分のみの加工を行うことが可能であり、一つの
製品の中で例えば窒化、炭化、緻密化等による
部分的に異なつた特性を持たすことができる。
更に、急速加熱を行い得るのでセラミツクス
成形体中に含まれる焼結助剤等で気化などによ
り放出し易い物質を保留することも可能であ
り、その特性を生かすことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は導電性コーテイングを形成したセラミ
ツクス成形体同志の高周波誘導加熱による接合方
法を示す概略正面図、第2図はセラミツクス成形
体同志を通電加熱を利用して接合する方法を示す
概略正面図である。 1,2……セラミツクス成形体、3……接合
面、4……誘導加熱コイル、5……加圧プレス、
6……通電加熱用電極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 高温で導電性を発揮するセラミツクス成形体
    の表面に金属等導電性材料をコーテイングし、該
    導電性コーテイングを直接誘導加熱若しくは直接
    通電加熱或いはその併用により加熱して、その近
    傍のセラミツクスを加熱し、次いで加熱されたセ
    ラミツクスを直接誘導加熱若しくは直接通電加熱
    或いはその併用により加熱し、他の物体への接合
    若しくは表面処理を行うことを特徴とするセラミ
    ツクスの加工方法。
JP15560184A 1984-07-27 1984-07-27 セラミックスの加工方法 Granted JPS6136180A (ja)

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JPS6136180A JPS6136180A (ja) 1986-02-20
JPH0454633B2 true JPH0454633B2 (ja) 1992-08-31

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