JPH0639483A - セラミック中子 - Google Patents
セラミック中子Info
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- JPH0639483A JPH0639483A JP19936392A JP19936392A JPH0639483A JP H0639483 A JPH0639483 A JP H0639483A JP 19936392 A JP19936392 A JP 19936392A JP 19936392 A JP19936392 A JP 19936392A JP H0639483 A JPH0639483 A JP H0639483A
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- Japan
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- ceramic
- fiber
- fused silica
- ceramic core
- raw material
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 精密鋳造に供するセラミック中子に関し、優
れた機械的強度、耐熱衝撃性、及び鋳造後の離型性を全
て併せもつセラミック中子を提供することを目的とす
る。 【構成】 溶融シリカを主原料とするセラミック中子に
おいて、溶融シリカ原料６０〜９９重量％と、石英ガラ
スファイバー、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系非晶質セラミッ
クファイバーの中の少なくともどちらか一方１〜４０重
量％とを配合する構成とし、上記石英ガラスファイバ
ー、もしくはＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系非晶質セラミック
ファイバーの平均繊維長さを５〜１００μｍとする。
れた機械的強度、耐熱衝撃性、及び鋳造後の離型性を全
て併せもつセラミック中子を提供することを目的とす
る。 【構成】 溶融シリカを主原料とするセラミック中子に
おいて、溶融シリカ原料６０〜９９重量％と、石英ガラ
スファイバー、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系非晶質セラミッ
クファイバーの中の少なくともどちらか一方１〜４０重
量％とを配合する構成とし、上記石英ガラスファイバ
ー、もしくはＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系非晶質セラミック
ファイバーの平均繊維長さを５〜１００μｍとする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミック中子に関す
るもので、特に精密鋳造に供するセラミック中子に関す
るものである。
るもので、特に精密鋳造に供するセラミック中子に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】複雑で高い寸法精度が要求され、しかも
例えば、ガスタービン用のブレードなどのような内部に
も複雑、かつ高精度な空洞部分をもつ製品を成形する場
合、通常セラミック製の中子を成形型の内部に配置する
ことが行われている。
例えば、ガスタービン用のブレードなどのような内部に
も複雑、かつ高精度な空洞部分をもつ製品を成形する場
合、通常セラミック製の中子を成形型の内部に配置する
ことが行われている。
【０００３】このようなセラミック中子は、高温での寸
法安定性、耐熱衝撃性などとともに、溶融金属と反応せ
ず、優れた離型性を備えることが必要であり、従来はこ
のようなセラミック中子の主原料として、金属からの離
型性に優れた溶融シリカが用いられ、焼成時に該溶融シ
リカの一部をクリストバライトに結晶化し、上記諸特性
を満たすようにしている。
法安定性、耐熱衝撃性などとともに、溶融金属と反応せ
ず、優れた離型性を備えることが必要であり、従来はこ
のようなセラミック中子の主原料として、金属からの離
型性に優れた溶融シリカが用いられ、焼成時に該溶融シ
リカの一部をクリストバライトに結晶化し、上記諸特性
を満たすようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ク
リストバライトは、溶融シリカに比べ、熱膨張率が高い
ので、該中子におけるクリストバライトの組成比を高く
しすぎると、該セラミック中子全体の熱膨張率が大きく
なる。その結果、中子自体の耐熱衝撃性が低下するとと
もに、中子焼成時に溶融シリカのクリストバライトへの
結晶化時の収縮、冷却時の変態によって生じるクラック
のため、機械的強度が著しく低下してしまう欠点があっ
た。
リストバライトは、溶融シリカに比べ、熱膨張率が高い
ので、該中子におけるクリストバライトの組成比を高く
しすぎると、該セラミック中子全体の熱膨張率が大きく
なる。その結果、中子自体の耐熱衝撃性が低下するとと
もに、中子焼成時に溶融シリカのクリストバライトへの
結晶化時の収縮、冷却時の変態によって生じるクラック
のため、機械的強度が著しく低下してしまう欠点があっ
た。
【０００５】そこでこれらの欠点を改善するために他の
セラミックを添加した中子の開発も行われてはいるが、
上記溶融シリカ以外のセラミックを混入した中子は、上
記離型性が低下してしまう難点があった。
セラミックを添加した中子の開発も行われてはいるが、
上記溶融シリカ以外のセラミックを混入した中子は、上
記離型性が低下してしまう難点があった。
【０００６】本発明は上記従来の事情に鑑みて提案され
たものであって、優れた機械的強度、耐熱衝撃性、及び
鋳造後の離型性を全て併せもつセラミック中子を提供す
ることを目的とする。
たものであって、優れた機械的強度、耐熱衝撃性、及び
鋳造後の離型性を全て併せもつセラミック中子を提供す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は以下の手段を採用する。すなわち、溶融シ
リカを主原料とするセラミック中子において、溶融シリ
カ原料６０〜９９重量％と、石英ガラスファイバー、Ａ
ｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系非晶質セラミックファイバーの中
の少なくともどちらか一方１〜４０重量％とを配合した
原料からなるセラミック中子であり、上記石英ガラスフ
ァイバー、もしくはＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ 2 系非晶質セラ
ミックファイバーの平均繊維長さを５〜１００μｍとす
ることが望ましい。
めに本発明は以下の手段を採用する。すなわち、溶融シ
リカを主原料とするセラミック中子において、溶融シリ
カ原料６０〜９９重量％と、石英ガラスファイバー、Ａ
ｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系非晶質セラミックファイバーの中
の少なくともどちらか一方１〜４０重量％とを配合した
原料からなるセラミック中子であり、上記石英ガラスフ
ァイバー、もしくはＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ 2 系非晶質セラ
ミックファイバーの平均繊維長さを５〜１００μｍとす
ることが望ましい。
【０００８】
【作用】上記構成における石英ガラスファイバー、Ａｌ
2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 非晶質セラミックファイバーは共に、
上記溶融シリカの熱膨張率と大きく違わないところか
ら、該セラミック中子のマトリックス部に繊維状体とし
て介在することになり、該中子の機械的強度及び耐熱衝
撃性を向上させる。
2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 非晶質セラミックファイバーは共に、
上記溶融シリカの熱膨張率と大きく違わないところか
ら、該セラミック中子のマトリックス部に繊維状体とし
て介在することになり、該中子の機械的強度及び耐熱衝
撃性を向上させる。
【０００９】このうち石英ガラスファイバーは組成的に
は溶融シリカと全く同じであり、熱膨張率もほとんど変
わらず、従って、加熱すると溶融シリカと同様にクリス
トバライトが晶出し、該石英ガラスファイバーを添加し
ない場合と結晶状態の差異は全くない。
は溶融シリカと全く同じであり、熱膨張率もほとんど変
わらず、従って、加熱すると溶融シリカと同様にクリス
トバライトが晶出し、該石英ガラスファイバーを添加し
ない場合と結晶状態の差異は全くない。
【００１０】また、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系非晶質セラ
ミックファイバーは、アルミナ成分が存在するところか
ら、溶融シリカよりも熱膨張率はやや高いが、焼成時
（１２００〜１３００℃の高温）にクリストバライトに
加え、ムライトを生成し、金属鋳造時の収縮率を小さく
することになるので、実質的な影響は極めて小さい。ま
たこの際に生成されるムライトは微小でマトリックス部
内部に取り込まれるため、離型性を低下させることはな
い。
ミックファイバーは、アルミナ成分が存在するところか
ら、溶融シリカよりも熱膨張率はやや高いが、焼成時
（１２００〜１３００℃の高温）にクリストバライトに
加え、ムライトを生成し、金属鋳造時の収縮率を小さく
することになるので、実質的な影響は極めて小さい。ま
たこの際に生成されるムライトは微小でマトリックス部
内部に取り込まれるため、離型性を低下させることはな
い。
【００１１】このＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系非晶質セラミ
ックファイバーは、一般に断熱材等にも使用されてお
り、市販の製品を使用することができ、Ａｌ2 Ｏ3 とＳ
ｉＯ2との組成比も任意に選定して支障は生じない。
ックファイバーは、一般に断熱材等にも使用されてお
り、市販の製品を使用することができ、Ａｌ2 Ｏ3 とＳ
ｉＯ2との組成比も任意に選定して支障は生じない。
【００１２】上記石英ガラスファイバー、Ａｌ2 Ｏ3 −
ＳｉＯ2 非晶質セラミックファイバーの中の少なくとも
いずれかの配合量は、１〜４０重量％の範囲とし、１重
量％未満の配合量であると本発明の所期の効果が発現さ
れず、４０重量％を超える配合量では溶融シリカとの分
散性が低下し、得られる焼結体表面の平滑性が失われ、
中子としての実用に供することはできなくなる。
ＳｉＯ2 非晶質セラミックファイバーの中の少なくとも
いずれかの配合量は、１〜４０重量％の範囲とし、１重
量％未満の配合量であると本発明の所期の効果が発現さ
れず、４０重量％を超える配合量では溶融シリカとの分
散性が低下し、得られる焼結体表面の平滑性が失われ、
中子としての実用に供することはできなくなる。
【００１３】一方、溶融シリカ粉末原料は一般に市販さ
れている製品を使用することができ、またその粒度も特
に限定しないが表面の平滑度を考慮すると粒径数μｍ〜
１００μｍ程度が適している。
れている製品を使用することができ、またその粒度も特
に限定しないが表面の平滑度を考慮すると粒径数μｍ〜
１００μｍ程度が適している。
【００１４】上記石英ガラスファイバー及びＡｌ2 Ｏ3
−ＳｉＯ2 系非晶質セラミックファイバーの繊維長さは
５〜１００μｍの範囲とし、該繊維長さが５μｍ未満で
あるとマトリックス部の補強効果が発現されず、１００
μｍ以上であると成形性が著しく悪くなり、焼結体表面
の平滑性も低下し、実用に供することができなくなる。
−ＳｉＯ2 系非晶質セラミックファイバーの繊維長さは
５〜１００μｍの範囲とし、該繊維長さが５μｍ未満で
あるとマトリックス部の補強効果が発現されず、１００
μｍ以上であると成形性が著しく悪くなり、焼結体表面
の平滑性も低下し、実用に供することができなくなる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明に係る実施例をもとに説明す
る。表１上欄に示すように、本発明に係る実施例１、２
及び比較例１、２と４種類の配合で試料を作成した。上
記いずれの試料もワックス系のバインダーを外掛け３重
量％添加し、混合、造粒して、実施例１では１３００kg
f/cm2 、その他の例では１０００kgf/cm2 の成形圧力で
金型成形した。得られた成形体を１３００℃で２時間焼
成を行い、セラミック中子を完成した。
る。表１上欄に示すように、本発明に係る実施例１、２
及び比較例１、２と４種類の配合で試料を作成した。上
記いずれの試料もワックス系のバインダーを外掛け３重
量％添加し、混合、造粒して、実施例１では１３００kg
f/cm2 、その他の例では１０００kgf/cm2 の成形圧力で
金型成形した。得られた成形体を１３００℃で２時間焼
成を行い、セラミック中子を完成した。
【００１６】上記実施例１、２及び比較例１の物性値を
表１下欄に示した。明らかに実施例１、２は曲げ強度の
点で比較例１よりも優れており、本発明の所期の効果が
発現されたことを示している。
表１下欄に示した。明らかに実施例１、２は曲げ強度の
点で比較例１よりも優れており、本発明の所期の効果が
発現されたことを示している。
【００１７】得られた各試料のうち、実施例１の構成物
質は非晶質シリカとクリストバライト、実施例２は非晶
質Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 とクリストバライトと少量のム
ライトであり、比較例１では非晶質シリカとクリストバ
ライトであった。
質は非晶質シリカとクリストバライト、実施例２は非晶
質Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 とクリストバライトと少量のム
ライトであり、比較例１では非晶質シリカとクリストバ
ライトであった。
【００１８】尚、上記試料のうち比較例２は焼成により
変形したので、上記各物性値の測定は行わなかった。こ
の変形の原因は、過量の石英ガラスファイバーが溶融シ
リカによる安定したマトリックス部の形成を妨げた結果
によるものと推定できる。
変形したので、上記各物性値の測定は行わなかった。こ
の変形の原因は、過量の石英ガラスファイバーが溶融シ
リカによる安定したマトリックス部の形成を妨げた結果
によるものと推定できる。
【００１９】さらに各試料を１６００℃の高温炉内で急
加熱した後、該高温炉より取り出し、室内に放置したと
ころ実施例１、２はともに外観上の変化は全くなかった
が、比較例１は中子としての使用に耐えない程度の亀裂
を表面に表面に多数生じた。
加熱した後、該高温炉より取り出し、室内に放置したと
ころ実施例１、２はともに外観上の変化は全くなかった
が、比較例１は中子としての使用に耐えない程度の亀裂
を表面に表面に多数生じた。
【００２０】このことから上記各実施例によれば、従来
（比較例１）と構成物質は変わらないので、金属からの
離型性を損なうことなく、耐熱衝撃性、機械的強度を向
上させることができた。尚、本発明は上記実施例に限定
されることなく、これら以外の配合でセラミック中子を
製造することが可能であることはいうまでもない。
（比較例１）と構成物質は変わらないので、金属からの
離型性を損なうことなく、耐熱衝撃性、機械的強度を向
上させることができた。尚、本発明は上記実施例に限定
されることなく、これら以外の配合でセラミック中子を
製造することが可能であることはいうまでもない。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、石英ガ
ラスファイバー、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ 2 系非晶質セラミ
ックファイバーの中の少なくともどちらか一方を溶融シ
リカ原料に配合するので、マトリックス部に介在する繊
維状体の作用により、鋳造後の金属からの離型性を損な
うことなく、機械的強度、耐熱衝撃性を向上させること
ができ、さらに耐用性の向上したセラミック中子を提供
することができる。
ラスファイバー、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ 2 系非晶質セラミ
ックファイバーの中の少なくともどちらか一方を溶融シ
リカ原料に配合するので、マトリックス部に介在する繊
維状体の作用により、鋳造後の金属からの離型性を損な
うことなく、機械的強度、耐熱衝撃性を向上させること
ができ、さらに耐用性の向上したセラミック中子を提供
することができる。
Claims (2)
- 【請求項１】 溶融シリカを主原料とするセラミック中
子において、 溶融シリカ原料６０〜９９重量％と、 石英ガラスファイバー、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系非晶質
セラミックファイバーの中の少なくともどちらか一方１
〜４０重量％とを配合した原料からなるセラミック中
子。 - 【請求項２】 上記石英ガラスファイバー、もしくはＡ
ｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2系非晶質セラミックファイバーの平
均繊維長さが５〜１００μｍである請求項１に記載のセ
ラミック中子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19936392A JPH0639483A (ja) | 1992-07-27 | 1992-07-27 | セラミック中子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19936392A JPH0639483A (ja) | 1992-07-27 | 1992-07-27 | セラミック中子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0639483A true JPH0639483A (ja) | 1994-02-15 |
Family
ID=16406517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19936392A Pending JPH0639483A (ja) | 1992-07-27 | 1992-07-27 | セラミック中子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0639483A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100334033C (zh) * | 2005-11-29 | 2007-08-29 | 辽宁省轻工科学研究院 | 采用无机纤维复合的陶瓷型芯材料 |
| CN103231021A (zh) * | 2011-12-13 | 2013-08-07 | 丹阳市精密合金厂有限公司 | 一种氧化铝基陶瓷型芯及其制备方法 |
| KR20150124899A (ko) * | 2014-04-29 | 2015-11-06 | 한국기계연구원 | 열팽창 계수 조절이 가능한 실리카계 세라믹 코어의 제조방법 |
| CN105174722A (zh) * | 2015-09-08 | 2015-12-23 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | 一种添加石英玻璃球形粉的陶瓷型芯材料 |
| CN109304424A (zh) * | 2018-10-22 | 2019-02-05 | 沈阳明禾石英制品有限责任公司 | 改性氧化硅粉及其制备方法、陶瓷型芯及其制备方法 |
| CN115108818A (zh) * | 2022-07-21 | 2022-09-27 | 中国联合重型燃气轮机技术有限公司 | 一种低收缩低挠度硅基陶瓷型芯的原料及其制备方法 |
-
1992
- 1992-07-27 JP JP19936392A patent/JPH0639483A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100334033C (zh) * | 2005-11-29 | 2007-08-29 | 辽宁省轻工科学研究院 | 采用无机纤维复合的陶瓷型芯材料 |
| CN103231021A (zh) * | 2011-12-13 | 2013-08-07 | 丹阳市精密合金厂有限公司 | 一种氧化铝基陶瓷型芯及其制备方法 |
| CN103231021B (zh) * | 2011-12-13 | 2015-06-17 | 江苏图南合金股份有限公司 | 一种氧化铝基陶瓷型芯及其制备方法 |
| KR20150124899A (ko) * | 2014-04-29 | 2015-11-06 | 한국기계연구원 | 열팽창 계수 조절이 가능한 실리카계 세라믹 코어의 제조방법 |
| CN105174722A (zh) * | 2015-09-08 | 2015-12-23 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | 一种添加石英玻璃球形粉的陶瓷型芯材料 |
| CN109304424A (zh) * | 2018-10-22 | 2019-02-05 | 沈阳明禾石英制品有限责任公司 | 改性氧化硅粉及其制备方法、陶瓷型芯及其制备方法 |
| CN115108818A (zh) * | 2022-07-21 | 2022-09-27 | 中国联合重型燃气轮机技术有限公司 | 一种低收缩低挠度硅基陶瓷型芯的原料及其制备方法 |
| CN115108818B (zh) * | 2022-07-21 | 2024-03-19 | 中国联合重型燃气轮机技术有限公司 | 一种低收缩低挠度硅基陶瓷型芯的原料及其制备方法 |
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