JPH08188479A - 締結部材 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐熱性に優れ、軽量であり、且つ機械的強度
に優れた締結部材を提供すること。 【構成】 セラミックスを複数の無機長繊維で強化した
セラミックス繊維強化複合材からなり、上記無機長繊維
は、所定方向に配向された第１の配向層と、該第１の配
向層とは異なる方向に配向された第２の配向層とが、交
互に積層されるようにセラミックス中に存する、ことを
特徴とする締結部材。
に優れた締結部材を提供すること。 【構成】 セラミックスを複数の無機長繊維で強化した
セラミックス繊維強化複合材からなり、上記無機長繊維
は、所定方向に配向された第１の配向層と、該第１の配
向層とは異なる方向に配向された第２の配向層とが、交
互に積層されるようにセラミックス中に存する、ことを
特徴とする締結部材。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、締結部材に関し、更に
詳しくは、耐熱性、耐蝕性及び機械的特性に優れ、航
空、宇宙、自動車、化学工業、海洋、建設等の種々分野
において有用な締結部材に関する。
詳しくは、耐熱性、耐蝕性及び機械的特性に優れ、航
空、宇宙、自動車、化学工業、海洋、建設等の種々分野
において有用な締結部材に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
ボルト、ナット等の締結部材としては、金属製のものが
用いられているが、該金属性の締結部材は、耐熱性が低
く、また重量が重いという欠点があり、特に航空、宇宙
等の種々分野において用いるには、限界があった。
ボルト、ナット等の締結部材としては、金属製のものが
用いられているが、該金属性の締結部材は、耐熱性が低
く、また重量が重いという欠点があり、特に航空、宇宙
等の種々分野において用いるには、限界があった。
【０００３】そこで、耐熱性に優れ且つ軽量のセラミッ
クス性の締結部材が提案され、注目されているが、該セ
ラミックス性の締結部材は靭性が低いため、ネジ部にク
ラックが生じ、これが進展しやすく、材料強度よりも遙
に低い応力で破壊してしまうという欠点があり、強度が
要求される部位への適用ができないという問題があっ
た。このため、耐熱性に優れ、軽量であり、且つ機械的
強度にも優れた締結部材の開発が要望されているのが現
状である。
クス性の締結部材が提案され、注目されているが、該セ
ラミックス性の締結部材は靭性が低いため、ネジ部にク
ラックが生じ、これが進展しやすく、材料強度よりも遙
に低い応力で破壊してしまうという欠点があり、強度が
要求される部位への適用ができないという問題があっ
た。このため、耐熱性に優れ、軽量であり、且つ機械的
強度にも優れた締結部材の開発が要望されているのが現
状である。
【０００４】従って、本発明の目的は、耐熱性に優れ、
軽量であり、且つ機械的強度に優れた締結部材を提供す
ることにある。
軽量であり、且つ機械的強度に優れた締結部材を提供す
ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の問
題を解決するために種々研究した結果、無機長繊維が特
定方向に配向されてセラミックス中に存するセラミック
ス繊維強化複合材を用いて形成した締結部材が、上記目
的を達成しうることを知見した。
題を解決するために種々研究した結果、無機長繊維が特
定方向に配向されてセラミックス中に存するセラミック
ス繊維強化複合材を用いて形成した締結部材が、上記目
的を達成しうることを知見した。
【０００６】本発明は、上記知見に基づいてなされたも
ので、セラミックスを複数の無機長繊維で強化したセラ
ミックス繊維強化複合材からなり、上記無機長繊維は、
所定方向に配向された第１の配向層と、該第１の配向層
とは異なる方向に配向された第２の配向層とが、交互に
積層されるようにセラミックス中に存する、ことを特徴
とする締結部材を提供するものである。
ので、セラミックスを複数の無機長繊維で強化したセラ
ミックス繊維強化複合材からなり、上記無機長繊維は、
所定方向に配向された第１の配向層と、該第１の配向層
とは異なる方向に配向された第２の配向層とが、交互に
積層されるようにセラミックス中に存する、ことを特徴
とする締結部材を提供するものである。
【０００７】また、本発明は、上記締結部材の好ましい
製造方法として、複数の無機長繊維を所定方向に配向す
るようにセラミックス中に埋設して複数のプリフォーム
体を成形し、得られたプリフォーム体を、各プリフォー
ム体における上記無機長繊維の配向方向が交互に所定角
度で交差するように積層した後、焼結して、セラミック
ス繊維強化複合材を得、得られたセラミックス繊維強化
複合材を所定の方向性をもって切りだし、成形して締結
部材を得ることを特徴とする締結部材の製造方法を提供
するものである。
製造方法として、複数の無機長繊維を所定方向に配向す
るようにセラミックス中に埋設して複数のプリフォーム
体を成形し、得られたプリフォーム体を、各プリフォー
ム体における上記無機長繊維の配向方向が交互に所定角
度で交差するように積層した後、焼結して、セラミック
ス繊維強化複合材を得、得られたセラミックス繊維強化
複合材を所定の方向性をもって切りだし、成形して締結
部材を得ることを特徴とする締結部材の製造方法を提供
するものである。
【０００８】以下、本発明の締結部材について更に詳細
に説明する。本発明において用いられる上記無機長繊維
としては、その組成が、ケイ素（Ｓｉ）とチタン（Ｔ
ｉ）及び／又はジルコニウム（Ｚｒ）と炭素（Ｃ）と酸
素（Ｏ）とからなる無機長繊維等が挙げられ、具体的に
は、（ａ）実質的にＳｉと、Ｔｉ及び／又はＺｒと、Ｃ
と、Ｏとからなる非晶質、（ｂ）上記非晶質並びに５０
０Å以下のβ−ＳｉＣと、ＴｉＣ及び／又はＺｒＣとの
結晶質の集合体、若しくは（ｃ）上記結晶質並びにその
近傍に存在するＳｉＯｘと、ＴｉＯｘ及び／又はＺｒＯ
ｘ（０＜ｘ≦２）とからなる非晶質の混合系である無機
長繊維等が好ましく挙げられる。ここで、上記（ｃ）に
おける「その近傍」とは、好ましくは結晶質粒子からの
距離が１０００Å以下の領域である。
に説明する。本発明において用いられる上記無機長繊維
としては、その組成が、ケイ素（Ｓｉ）とチタン（Ｔ
ｉ）及び／又はジルコニウム（Ｚｒ）と炭素（Ｃ）と酸
素（Ｏ）とからなる無機長繊維等が挙げられ、具体的に
は、（ａ）実質的にＳｉと、Ｔｉ及び／又はＺｒと、Ｃ
と、Ｏとからなる非晶質、（ｂ）上記非晶質並びに５０
０Å以下のβ−ＳｉＣと、ＴｉＣ及び／又はＺｒＣとの
結晶質の集合体、若しくは（ｃ）上記結晶質並びにその
近傍に存在するＳｉＯｘと、ＴｉＯｘ及び／又はＺｒＯ
ｘ（０＜ｘ≦２）とからなる非晶質の混合系である無機
長繊維等が好ましく挙げられる。ここで、上記（ｃ）に
おける「その近傍」とは、好ましくは結晶質粒子からの
距離が１０００Å以下の領域である。
【０００９】また、上記の具体的に例示した無機長繊維
における元素組成は、Ｓｉが４５〜６０wt％、Ｔｉ及び
／又はＺｒが０．２〜５wt％、Ｃが２０〜４５wt％、Ｏ
が０．１〜２０．０wt％であるのが好ましい。上記の組
成を有する無機長繊維としては、チラノ繊維〔商品名，
宇部興産（株）製〕等の市販品を用いることもできる。
また、上記無機長繊維としては、上記の組成の無機長繊
維の他に、窒化ケイ素繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ
繊維、ジルコニア繊維、炭素繊維等を用いることもでき
る。
における元素組成は、Ｓｉが４５〜６０wt％、Ｔｉ及び
／又はＺｒが０．２〜５wt％、Ｃが２０〜４５wt％、Ｏ
が０．１〜２０．０wt％であるのが好ましい。上記の組
成を有する無機長繊維としては、チラノ繊維〔商品名，
宇部興産（株）製〕等の市販品を用いることもできる。
また、上記無機長繊維としては、上記の組成の無機長繊
維の他に、窒化ケイ素繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ
繊維、ジルコニア繊維、炭素繊維等を用いることもでき
る。
【００１０】また、上記無機長繊維は、繊維最表面層の
Ｃ組成が２０〜１００wt％、Ｓｉ組成が０〜６０wt％、
Ｔｉ組成が０〜４wt％、Ｏ組成が０〜１９wt％であり、
該表面層から繊維内部へ２０〜２００００Åまでの範囲
内で、Ｃ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｏ組成が連続的に変化する傾斜
組成構造を持つのが好ましい。該傾斜組成構造における
傾斜の割合は、組成が連続的に変化していれば直線的な
傾斜の割合の変化、曲線的な傾斜の割合の変化又はそれ
らが複合した傾斜の割合の変化でも良い。
Ｃ組成が２０〜１００wt％、Ｓｉ組成が０〜６０wt％、
Ｔｉ組成が０〜４wt％、Ｏ組成が０〜１９wt％であり、
該表面層から繊維内部へ２０〜２００００Åまでの範囲
内で、Ｃ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｏ組成が連続的に変化する傾斜
組成構造を持つのが好ましい。該傾斜組成構造における
傾斜の割合は、組成が連続的に変化していれば直線的な
傾斜の割合の変化、曲線的な傾斜の割合の変化又はそれ
らが複合した傾斜の割合の変化でも良い。
【００１１】また、上記無機長繊維の形状は、円柱状、
円筒状、角柱状、角筒状等が挙げられ、公知の方法によ
り成形することができる。また、上記無機長繊維の平均
直径（幅方向の長さ）は５〜２００μであるのが好まし
く、平均長さ（長手方向の長さ）は、５００μ以上であ
るのが好ましい。また、上記無機長繊維の密度は、通
常、２．２〜３．２ｇ／ｃｍ3 である。
円筒状、角柱状、角筒状等が挙げられ、公知の方法によ
り成形することができる。また、上記無機長繊維の平均
直径（幅方向の長さ）は５〜２００μであるのが好まし
く、平均長さ（長手方向の長さ）は、５００μ以上であ
るのが好ましい。また、上記無機長繊維の密度は、通
常、２．２〜３．２ｇ／ｃｍ3 である。
【００１２】また、本発明において用いることができる
上記セラミックスとしては、ガラスセラミックス、炭化
物、窒化物、ホウ化物、酸化物等が好ましく挙げられる
が、特にガラスセラミックスを好ましく用いることがで
きる。
上記セラミックスとしては、ガラスセラミックス、炭化
物、窒化物、ホウ化物、酸化物等が好ましく挙げられる
が、特にガラスセラミックスを好ましく用いることがで
きる。
【００１３】上記ガラスセラミックスとしては、Ｌｉ2
Ｏ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯ・ＳｉＯ2・Ｎｂ2 Ｏ5 系、Ｍ
ｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 系、ＢａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・
ＳｉＯ2 系、ＢａＯ・ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ
2 系、ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 系のガラスセラミ
ックス等が好ましく挙げられる。また、上記ガラスセラ
ミックスは、上記の系に、さらに第II族金属酸化物、第
III 族金属酸化物、第IV族金属酸化物、及び／又は第Ｖ
族金属酸化物を含有させることもできる。また、上記ガ
ラスセラミックスの密度は、通常、２．０〜３．２ｇ／
ｃｍ3 である。
Ｏ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＭｇＯ・ＳｉＯ2・Ｎｂ2 Ｏ5 系、Ｍ
ｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 系、ＢａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・
ＳｉＯ2 系、ＢａＯ・ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ
2 系、ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・ＳｉＯ2 系のガラスセラミ
ックス等が好ましく挙げられる。また、上記ガラスセラ
ミックスは、上記の系に、さらに第II族金属酸化物、第
III 族金属酸化物、第IV族金属酸化物、及び／又は第Ｖ
族金属酸化物を含有させることもできる。また、上記ガ
ラスセラミックスの密度は、通常、２．０〜３．２ｇ／
ｃｍ3 である。
【００１４】また、上記ガラスセラミックスは、上記各
組成の非晶質部及び／又は主要な結晶層が Anorthite,
β−Spodumene, Cordierite, BariumOsumilite, Mullit
e あるいはCelsian 等の結晶質部からなるのが好まし
い。
組成の非晶質部及び／又は主要な結晶層が Anorthite,
β−Spodumene, Cordierite, BariumOsumilite, Mullit
e あるいはCelsian 等の結晶質部からなるのが好まし
い。
【００１５】而して、本発明の締結部材は、上記セラミ
ックスを複数の上記無機長繊維で強化したセラミックス
繊維強化複合材からなり、上記無機長繊維は、所定方向
に配向された第１の配向層と、該第１の配向層とは異な
る方向に配向された第２の配向層とが、交互に積層され
るようにセラミックス中に存する。
ックスを複数の上記無機長繊維で強化したセラミックス
繊維強化複合材からなり、上記無機長繊維は、所定方向
に配向された第１の配向層と、該第１の配向層とは異な
る方向に配向された第２の配向層とが、交互に積層され
るようにセラミックス中に存する。
【００１６】ここで、本発明の締結部材における上記無
機長繊維の体積含有率と上記セラミックスの体積含有率
とは、それぞれ２０〜８０vol%、８０〜２０vol%である
のが好ましい。上記無機長繊維の体積含有率が２０vol%
未満であると、繊維が不均一に分散するため複合材が十
分な強度を発現できず、８０vol%を超えると、隣接する
繊維が接触する場合があり、複合材が十分な強度を発現
できない。
機長繊維の体積含有率と上記セラミックスの体積含有率
とは、それぞれ２０〜８０vol%、８０〜２０vol%である
のが好ましい。上記無機長繊維の体積含有率が２０vol%
未満であると、繊維が不均一に分散するため複合材が十
分な強度を発現できず、８０vol%を超えると、隣接する
繊維が接触する場合があり、複合材が十分な強度を発現
できない。
【００１７】上記の第１の配向層は、各無機長繊維が、
それぞれの長手方向に沿って平行に且つそれぞれの幅方
向に向けて直線状に配されてなる層であり、上記「所定
方向」は、各無機長繊維がそれぞれ同じ方向に向けて配
されていれば任意である。また上記の第１の配向層にお
ける各無機長繊維の間隔（それぞれの幅方向における間
隔）は、０．１〜５００μであるのが好ましい。
それぞれの長手方向に沿って平行に且つそれぞれの幅方
向に向けて直線状に配されてなる層であり、上記「所定
方向」は、各無機長繊維がそれぞれ同じ方向に向けて配
されていれば任意である。また上記の第１の配向層にお
ける各無機長繊維の間隔（それぞれの幅方向における間
隔）は、０．１〜５００μであるのが好ましい。
【００１８】また、上記の第２の配向層は、各無機長繊
維が、それぞれの長手方向に沿って平行に且つそれぞれ
の幅方向に向けて直線状に配されてなる層であり、上記
「異なる方向」は、各無機長繊維がそれぞれ同じ方向に
向けて配されており且つ上記の第１の配向層の各無機長
繊維の配向方向と異なる方向であれば特に制限されな
い。また上記の第２の配向層における各無機長繊維の間
隔（それぞれの幅方向における間隔）は、０．１〜５０
０μであるのが好ましい。
維が、それぞれの長手方向に沿って平行に且つそれぞれ
の幅方向に向けて直線状に配されてなる層であり、上記
「異なる方向」は、各無機長繊維がそれぞれ同じ方向に
向けて配されており且つ上記の第１の配向層の各無機長
繊維の配向方向と異なる方向であれば特に制限されな
い。また上記の第２の配向層における各無機長繊維の間
隔（それぞれの幅方向における間隔）は、０．１〜５０
０μであるのが好ましい。
【００１９】また、上記「交互に」とは、第１の配向層
と第１の配向層又は第２の配向層と第２の配向層が相重
なって積層されることがないことを意味するものであ
る。従って、本発明の締結部材においては、このように
相重なって積層されなければ、上記の第１及び第２の配
向層以外にその他の配向層が設けられていても良い。
と第１の配向層又は第２の配向層と第２の配向層が相重
なって積層されることがないことを意味するものであ
る。従って、本発明の締結部材においては、このように
相重なって積層されなければ、上記の第１及び第２の配
向層以外にその他の配向層が設けられていても良い。
【００２０】次に、図１及び図２に本発明の締結部材の
具体例を示し、更に詳細に説明する。図１（ａ）は、本
発明の締結部材の具体例としての雄ネジ部材を示す斜視
図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す雄ネジ部材
の一部拡大斜視図である。また、図２（ａ）は、本発明
の締結部材の具体例としての雌ネジ部材を示す斜視図で
あり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す雌ネジ部材の一
部拡大斜視図である。
具体例を示し、更に詳細に説明する。図１（ａ）は、本
発明の締結部材の具体例としての雄ネジ部材を示す斜視
図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す雄ネジ部材
の一部拡大斜視図である。また、図２（ａ）は、本発明
の締結部材の具体例としての雌ネジ部材を示す斜視図で
あり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す雌ネジ部材の一
部拡大斜視図である。
【００２１】図１（ａ）及び（ｂ）に示す本発明の締結
部材としての雄ネジ部材１Ａは、セラミックス３を複数
の無機長繊維２で強化したセラミックス繊維強化複合材
２０からなり、上記無機長繊維２は、所定方向に配向さ
れた第１の配向層２Ａと、該第１の配向層２Ａとは異な
る方向に配向された第２の配向層２Ｂとが、交互に積層
されるようにセラミックス３中に存する。尚、上記雄ネ
ジ部材１Ａの外形構造は、通常公知の雄ネジ部材と同様
である。
部材としての雄ネジ部材１Ａは、セラミックス３を複数
の無機長繊維２で強化したセラミックス繊維強化複合材
２０からなり、上記無機長繊維２は、所定方向に配向さ
れた第１の配向層２Ａと、該第１の配向層２Ａとは異な
る方向に配向された第２の配向層２Ｂとが、交互に積層
されるようにセラミックス３中に存する。尚、上記雄ネ
ジ部材１Ａの外形構造は、通常公知の雄ネジ部材と同様
である。
【００２２】図１に示す如き雄ネジ部材においては、上
記の第１の配向層２Ａの配向方向（上記所定方向）は、
該雄ネジ部材１Ａの長手方向に対して０〜９０°の範囲
であるのが好ましく、本例においては該長手方向に対し
て０°方向に向けて各無機長繊維の長手方向が配向する
ように配されている。また、上記の第２の配向層２Ｂの
配向方向（上記異なる方向）は、該雄ネジ部材１Ａの幅
方向に対して０〜９０°の範囲であるのが好ましく、本
例においては幅方向に対して０°に向けて各無機長繊維
の長手方向が配向するように配されている。
記の第１の配向層２Ａの配向方向（上記所定方向）は、
該雄ネジ部材１Ａの長手方向に対して０〜９０°の範囲
であるのが好ましく、本例においては該長手方向に対し
て０°方向に向けて各無機長繊維の長手方向が配向する
ように配されている。また、上記の第２の配向層２Ｂの
配向方向（上記異なる方向）は、該雄ネジ部材１Ａの幅
方向に対して０〜９０°の範囲であるのが好ましく、本
例においては幅方向に対して０°に向けて各無機長繊維
の長手方向が配向するように配されている。
【００２３】また、本例においては、上記の第１及び第
２の配向層２Ａ，２Ｂは、いずれも雄ネジ部材１Ａの長
手方向に沿って且つそれぞれ平行に配された層である
が、上記の第１及び第２の配向層２Ａ，２Ｂは、それぞ
れ該長手方向に対して０．１〜９０°傾斜させて配して
もよい。但し、この際においても上記の第１及び第２の
配向層２Ａ，２Ｂはそれぞれ平行に積層されているのが
好ましい。また、上記の第１の配向層２Ａと上記の第２
の配向層２Ｂとは、両層の配向方向の交差する角度が９
０°となるように配された例を示しているが、図１に示
す如き雄ネジ部材においてはこれに限定されず、上記角
度は０〜８９．９°となるように積層するのが好まし
い。また、上記の第１の配向層２Ａと上記の第２の配向
層２Ｂとの間隔は、０．１〜５００μであるのが好まし
い。
２の配向層２Ａ，２Ｂは、いずれも雄ネジ部材１Ａの長
手方向に沿って且つそれぞれ平行に配された層である
が、上記の第１及び第２の配向層２Ａ，２Ｂは、それぞ
れ該長手方向に対して０．１〜９０°傾斜させて配して
もよい。但し、この際においても上記の第１及び第２の
配向層２Ａ，２Ｂはそれぞれ平行に積層されているのが
好ましい。また、上記の第１の配向層２Ａと上記の第２
の配向層２Ｂとは、両層の配向方向の交差する角度が９
０°となるように配された例を示しているが、図１に示
す如き雄ネジ部材においてはこれに限定されず、上記角
度は０〜８９．９°となるように積層するのが好まし
い。また、上記の第１の配向層２Ａと上記の第２の配向
層２Ｂとの間隔は、０．１〜５００μであるのが好まし
い。
【００２４】本発明の締結部材である上記雄ネジ部材
は、その長手方向及び幅方向（軸方向及びネジ山方向）
に向けて各無機長繊維の長手方向が配向した層がそれぞ
れ存するように形成されているので、使用時に受ける引
張応力に対する強度に優れた、剪断力の強い締結部材で
ある。
は、その長手方向及び幅方向（軸方向及びネジ山方向）
に向けて各無機長繊維の長手方向が配向した層がそれぞ
れ存するように形成されているので、使用時に受ける引
張応力に対する強度に優れた、剪断力の強い締結部材で
ある。
【００２５】図２（ａ）及び（ｂ）に示す本発明の締結
部材としての雌ネジ部材１Ｂは、セラミックス３を複数
の無機長繊維２で強化したセラミックス繊維強化複合材
２０からなり、上記無機長繊維２は、所定方向に配向さ
れた第１の配向層２Ａと、該第１の配向層２Ａとは異な
る方向に配向された第２の配向層２Ｂとが、交互に積層
されるようにセラミックス３中に存する。尚、上記雌ネ
ジ部材１Ｂの外形構造は、通常公知の雌ネジ部材と同様
である。また、図２に示す如き雌ネジ部材においては、
上記の第１の配向層２Ａの配向方向が、該雌ネジ部材１
Ｂの一の径方向〔図２（ａ）に示す矢印Ｄ方向〕に対し
て０〜９０°の範囲であるのが好ましく、本例において
は該径方向に対して０°方向に向けて各無機長繊維の長
手方向が配向するように配されている。また、上記の第
２の配向層２Ｂの配向方向は、上記の第１の配向層２Ａ
の配向方向とは異なる方向であって、該雌ネジ部材１Ｂ
の一の径方向に対して０〜９０°の範囲であるのが好ま
しく、本例においては該径方向に対して９０°方向に向
けて各無機長繊維の長手方向が配向するように配されて
いる。
部材としての雌ネジ部材１Ｂは、セラミックス３を複数
の無機長繊維２で強化したセラミックス繊維強化複合材
２０からなり、上記無機長繊維２は、所定方向に配向さ
れた第１の配向層２Ａと、該第１の配向層２Ａとは異な
る方向に配向された第２の配向層２Ｂとが、交互に積層
されるようにセラミックス３中に存する。尚、上記雌ネ
ジ部材１Ｂの外形構造は、通常公知の雌ネジ部材と同様
である。また、図２に示す如き雌ネジ部材においては、
上記の第１の配向層２Ａの配向方向が、該雌ネジ部材１
Ｂの一の径方向〔図２（ａ）に示す矢印Ｄ方向〕に対し
て０〜９０°の範囲であるのが好ましく、本例において
は該径方向に対して０°方向に向けて各無機長繊維の長
手方向が配向するように配されている。また、上記の第
２の配向層２Ｂの配向方向は、上記の第１の配向層２Ａ
の配向方向とは異なる方向であって、該雌ネジ部材１Ｂ
の一の径方向に対して０〜９０°の範囲であるのが好ま
しく、本例においては該径方向に対して９０°方向に向
けて各無機長繊維の長手方向が配向するように配されて
いる。
【００２６】また、本例においては、上記の第１及び第
２の配向層２Ａ，２Ｂが、いずれも雌ネジ部材１Ｂの一
の径方向に沿って且つそれぞれ平行に配された層である
が、上記の第１及び第２の配向層２Ａ，２Ｂを、それぞ
れ該径方向に対して０〜９０°傾斜させて配してもよ
い。但し、この際においても上記の第１及び第２の配向
層２Ａ，２Ｂは交互に平行に積層されているのが好まし
い。また、上記の第１の配向層２Ａと上記の第２の配向
層２Ｂとは、両層の配向方向の交差する角度が９０°と
なるように配された例を示しているが、図１に示す如き
雌ネジ部材においてはこれに限定されず、上記角度は０
〜９０°となるように積層するのが好ましい。また、上
記の第１の配向層２Ａと上記の第２の配向層２Ｂとの間
隔は、０．１〜５００μであるのが好ましい。
２の配向層２Ａ，２Ｂが、いずれも雌ネジ部材１Ｂの一
の径方向に沿って且つそれぞれ平行に配された層である
が、上記の第１及び第２の配向層２Ａ，２Ｂを、それぞ
れ該径方向に対して０〜９０°傾斜させて配してもよ
い。但し、この際においても上記の第１及び第２の配向
層２Ａ，２Ｂは交互に平行に積層されているのが好まし
い。また、上記の第１の配向層２Ａと上記の第２の配向
層２Ｂとは、両層の配向方向の交差する角度が９０°と
なるように配された例を示しているが、図１に示す如き
雌ネジ部材においてはこれに限定されず、上記角度は０
〜９０°となるように積層するのが好ましい。また、上
記の第１の配向層２Ａと上記の第２の配向層２Ｂとの間
隔は、０．１〜５００μであるのが好ましい。
【００２７】本発明の締結部材である上記雌ネジ部材
は、その上記径方向０°及び９０°（ネジ山方向）に向
けて各無機長繊維の長手方向が配向した層がそれぞれ存
するように形成されているので、使用時に受ける圧縮応
力に対する強度に優れた、剪断力の強い締結部材であ
る。
は、その上記径方向０°及び９０°（ネジ山方向）に向
けて各無機長繊維の長手方向が配向した層がそれぞれ存
するように形成されているので、使用時に受ける圧縮応
力に対する強度に優れた、剪断力の強い締結部材であ
る。
【００２８】尚、上述の例においては、雄ネジ部材と雌
ネジ部材とを例示して説明したが、本発明の締結部材
は、これらに限定されるものではなく、例えば、シャー
ピン（剪断ピン）、クレビスピン、ワッシャー等のねじ
部品にも適用できる。
ネジ部材とを例示して説明したが、本発明の締結部材
は、これらに限定されるものではなく、例えば、シャー
ピン（剪断ピン）、クレビスピン、ワッシャー等のねじ
部品にも適用できる。
【００２９】次いで、本発明の締結部材の製造方法につ
いて説明する。本発明の締結部材の製造方法を実施する
には、下記〜の各工程を順次行うことにより実施す
ることができる。 複数の無機長繊維を所定方向に配向するようにセラミ
ックス中に埋設して複数のプリフォーム体を成形する工
程。 上記の工程で得られたプリフォーム体を、各プリフ
ォーム体における上記無機長繊維の配向方向が交互に所
定角度で交差するように積層した後、焼結して、セラミ
ックス繊維強化複合材を得る工程。 得られたセラミックス繊維強化複合材を所定の方向性
をもって切りだし、成形して締結部材を得る工程。
いて説明する。本発明の締結部材の製造方法を実施する
には、下記〜の各工程を順次行うことにより実施す
ることができる。 複数の無機長繊維を所定方向に配向するようにセラミ
ックス中に埋設して複数のプリフォーム体を成形する工
程。 上記の工程で得られたプリフォーム体を、各プリフ
ォーム体における上記無機長繊維の配向方向が交互に所
定角度で交差するように積層した後、焼結して、セラミ
ックス繊維強化複合材を得る工程。 得られたセラミックス繊維強化複合材を所定の方向性
をもって切りだし、成形して締結部材を得る工程。
【００３０】上記〜の各工程について、図３〜６を
参照して更に詳述する。ここで、図３は、本発明の締結
部材に用いられるプリフォーム体の積層状態を示す斜視
図であり、図４は、本発明の締結部材に用いられるセラ
ミックス複合材を示す斜視図である。また、図５は、本
発明の締結部材としての雄ネジの切りだし方向を示す概
略斜視図であり、図６は、本発明の締結部材としての雌
ネジの切りだし方向を示す概略斜視図である。
参照して更に詳述する。ここで、図３は、本発明の締結
部材に用いられるプリフォーム体の積層状態を示す斜視
図であり、図４は、本発明の締結部材に用いられるセラ
ミックス複合材を示す斜視図である。また、図５は、本
発明の締結部材としての雄ネジの切りだし方向を示す概
略斜視図であり、図６は、本発明の締結部材としての雌
ネジの切りだし方向を示す概略斜視図である。
【００３１】上記の工程は、特に図示していないが、
上述の第１及び第２の層を形成できるように、各無機長
繊維をそれぞれその長手方向に向けて平行に且つ幅方向
に向けて直線状に埋設する以外は、通常公知の方法に準
じて行うことができる。即ち、上記所定方向は、各無機
長繊維の長手方向に向けて平行な方向であれば、任意で
ある。
上述の第１及び第２の層を形成できるように、各無機長
繊維をそれぞれその長手方向に向けて平行に且つ幅方向
に向けて直線状に埋設する以外は、通常公知の方法に準
じて行うことができる。即ち、上記所定方向は、各無機
長繊維の長手方向に向けて平行な方向であれば、任意で
ある。
【００３２】上記の工程は、図３及び４に示すように
して行うことができる。即ち、先ず、図３に示すよう
に、上記の工程で得られたプリフォーム体１０，１
０’を、上記の第１及び第２の層が形成されるように、
交互に積層されるプリフォーム体１０，１０’における
上記無機長繊維２の配向方向が上述した好ましい交差角
度の範囲内（図３においては９０°）で交差するように
積層を行いプリフォーム体１０，１０’の積層物を製造
する。次に、該積層物を焼結して、図４に示す、無機長
繊維２の長手方向が、所定方向（矢印Ｄ1 方向）に配向
された第１の配向層２Ａと、該第１の配向層２Ａとは異
なる方向（矢印Ｄ2 方向）に配向された第２の配向層２
Ｂとが、交互に積層されてなるセラミックス繊維強化複
合材２０を製造する。該焼結するには、ＨＩＰ法、ホッ
トプレス法等の方法を用いて行うことができるが、特に
ＨＩＰ法が好ましく用いられる。該ＨＩＰ法による焼結
条件は、温度９００〜２１００℃、圧力５０〜３０００
kg／cm2 、時間１分〜１０日の範囲として焼結を行うこ
とができる。尚、上記「所定方向」及び「異なる方向」
は上述の通りである。
して行うことができる。即ち、先ず、図３に示すよう
に、上記の工程で得られたプリフォーム体１０，１
０’を、上記の第１及び第２の層が形成されるように、
交互に積層されるプリフォーム体１０，１０’における
上記無機長繊維２の配向方向が上述した好ましい交差角
度の範囲内（図３においては９０°）で交差するように
積層を行いプリフォーム体１０，１０’の積層物を製造
する。次に、該積層物を焼結して、図４に示す、無機長
繊維２の長手方向が、所定方向（矢印Ｄ1 方向）に配向
された第１の配向層２Ａと、該第１の配向層２Ａとは異
なる方向（矢印Ｄ2 方向）に配向された第２の配向層２
Ｂとが、交互に積層されてなるセラミックス繊維強化複
合材２０を製造する。該焼結するには、ＨＩＰ法、ホッ
トプレス法等の方法を用いて行うことができるが、特に
ＨＩＰ法が好ましく用いられる。該ＨＩＰ法による焼結
条件は、温度９００〜２１００℃、圧力５０〜３０００
kg／cm2 、時間１分〜１０日の範囲として焼結を行うこ
とができる。尚、上記「所定方向」及び「異なる方向」
は上述の通りである。
【００３３】上記の工程は、例えば、図５又は図６に
示すようにして行うことができる。即ち、上記雄ネジ部
材１Ａを製造する場合には、図５に示すように、セラミ
ックス繊維強化複合材２０のＤ1 方向（上記の積層の方
向に対する水平方向）に沿って円柱状に切りだし、得ら
れた円柱状の切りだし部（図示せず）を成形することに
より製造することができる。上記切りだしは、切削もし
くは研削加工方法により行うことができる。また、上記
雄ネジ部材の上記成形は、ねじ研削盤等を用いた湿式の
研削加工方法により行うことができ、この際の加工条件
は、砥石回転数１，０００〜１，８００ｒｐｍ、切り込
み量０．０１〜０．１ｍｍ、ワーク回転数６〜１６ｒｐ
ｍとすることができる。
示すようにして行うことができる。即ち、上記雄ネジ部
材１Ａを製造する場合には、図５に示すように、セラミ
ックス繊維強化複合材２０のＤ1 方向（上記の積層の方
向に対する水平方向）に沿って円柱状に切りだし、得ら
れた円柱状の切りだし部（図示せず）を成形することに
より製造することができる。上記切りだしは、切削もし
くは研削加工方法により行うことができる。また、上記
雄ネジ部材の上記成形は、ねじ研削盤等を用いた湿式の
研削加工方法により行うことができ、この際の加工条件
は、砥石回転数１，０００〜１，８００ｒｐｍ、切り込
み量０．０１〜０．１ｍｍ、ワーク回転数６〜１６ｒｐ
ｍとすることができる。
【００３４】また、上記雌ネジ部材１Ｂを製造する場合
には、図６に示すように、セラミックス繊維強化複合材
２０の矢印Ｄ3 方向（高さ方向，上記Ｄ1 又はＤ2 方向
に対して垂直方向）に沿って円柱状に切りだし、得られ
た円柱状の切りだし部（図示せず）を成形することによ
り製造することができる。上記切りだしは、切削もしく
は研削加工方法により行うことができる。また、上記雌
ネジ部材の上記成形は、リード角を持たない環状の山形
状の研削工具を装着した三軸同時制御フライス盤等を用
いた湿式の研削加工方法により行うことができ、この際
の加工条件は、主軸回転数６，０００〜１２，０００ｒ
ｐｍ、切り込み量０．０１〜０．０５ｍｍ、送り速度１
００〜１５０ｍｍ／ｍｉｎとすることができる。
には、図６に示すように、セラミックス繊維強化複合材
２０の矢印Ｄ3 方向（高さ方向，上記Ｄ1 又はＤ2 方向
に対して垂直方向）に沿って円柱状に切りだし、得られ
た円柱状の切りだし部（図示せず）を成形することによ
り製造することができる。上記切りだしは、切削もしく
は研削加工方法により行うことができる。また、上記雌
ネジ部材の上記成形は、リード角を持たない環状の山形
状の研削工具を装着した三軸同時制御フライス盤等を用
いた湿式の研削加工方法により行うことができ、この際
の加工条件は、主軸回転数６，０００〜１２，０００ｒ
ｐｍ、切り込み量０．０１〜０．０５ｍｍ、送り速度１
００〜１５０ｍｍ／ｍｉｎとすることができる。
【００３５】また、上記の切りだしは、上記Ｄ3 方向以
外の方向に沿って切りだすこともできる。この際の切り
だし方向は、上記Ｄ3 方向方向に対する角度θが±３０
°以下である方向とする必要がある。上記角度θが±３
０°を超えると、積層間での剥離が発生しやすくなり、
部材としての強度を十分に発現できない。
外の方向に沿って切りだすこともできる。この際の切り
だし方向は、上記Ｄ3 方向方向に対する角度θが±３０
°以下である方向とする必要がある。上記角度θが±３
０°を超えると、積層間での剥離が発生しやすくなり、
部材としての強度を十分に発現できない。
【００３６】
【実施例】以下、本発明の締結部材について、実施例に
より更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定さ
れるものではない。
より更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定さ
れるものではない。
【００３７】〔実施例〕図３に示す矢印方向を０°とし
て、プリフォーム体を０°及び９０°で交互に積層し、
次いで、ＨＩＰ方式により、１３００℃、圧力１００kg
／cm2 、１時間焼結を行い図４にしめすセラミックス繊
維強化複合材を得た。尚、上記セラミックス繊維強化複
合材において、無機長繊維としてはチラノ繊維〔商品
名、宇部興産（株）製〕を用い、セラミックスとしては
ＢａＯ−ＭｇＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 からなるガラス
セラミックスを用いた。得られたセラミックス繊維強化
複合材を、上記の積層の方向に対して水平方向に切りだ
して、丸棒素材を得、得られた丸棒素材を成形して図１
（ａ）及び（ｂ）に示す雄ネジ部材（大きさＭ１０×４
０〔４０は首下長さ〕）を得た。
て、プリフォーム体を０°及び９０°で交互に積層し、
次いで、ＨＩＰ方式により、１３００℃、圧力１００kg
／cm2 、１時間焼結を行い図４にしめすセラミックス繊
維強化複合材を得た。尚、上記セラミックス繊維強化複
合材において、無機長繊維としてはチラノ繊維〔商品
名、宇部興産（株）製〕を用い、セラミックスとしては
ＢａＯ−ＭｇＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 からなるガラス
セラミックスを用いた。得られたセラミックス繊維強化
複合材を、上記の積層の方向に対して水平方向に切りだ
して、丸棒素材を得、得られた丸棒素材を成形して図１
（ａ）及び（ｂ）に示す雄ネジ部材（大きさＭ１０×４
０〔４０は首下長さ〕）を得た。
【００３８】また、別に得られたセラミックス繊維強化
複合材を、上記の積層の方向に対して垂直方向に切りだ
して、丸棒素材を得、得られた丸棒素材を成形して図２
（ａ）及び（ｂ）に示す雌ネジ部材（大きさＭ１０×１
４〔１４はナット高さ〕）を得た。
複合材を、上記の積層の方向に対して垂直方向に切りだ
して、丸棒素材を得、得られた丸棒素材を成形して図２
（ａ）及び（ｂ）に示す雌ネジ部材（大きさＭ１０×１
４〔１４はナット高さ〕）を得た。
【００３９】尚、上記の雄ネジ部材の成形は、研削加工
により行った。該研削加工は、砥石回転数１０００ｒｐ
ｍ、切り込み量０．０５ｍｍ、ワーク回転数９．５ｒｐ
ｍの湿式法により行った。また、上記の雌ネジ部材の成
形は、三軸同時制御フライス盤を用いて行い、主軸回転
数６０００ｒｐｍ、切り込み量０．０３ｍｍ、送り速度
９０ｍｍ／ｍｉｎでリード角を持たない環状の山形状の
研削工具を使用し、湿式法により行った。
により行った。該研削加工は、砥石回転数１０００ｒｐ
ｍ、切り込み量０．０５ｍｍ、ワーク回転数９．５ｒｐ
ｍの湿式法により行った。また、上記の雌ネジ部材の成
形は、三軸同時制御フライス盤を用いて行い、主軸回転
数６０００ｒｐｍ、切り込み量０．０３ｍｍ、送り速度
９０ｍｍ／ｍｉｎでリード角を持たない環状の山形状の
研削工具を使用し、湿式法により行った。
【００４０】得られたＭ１０×１．５の雄ネジ部材及び
雌ネジ部材について、ＭＩＬ−ＳＴＤ１３１２に準拠し
て引張試験を行いその破断荷重を測定したところ、雄ネ
ジ部材は、１３．７ＫＮ（１４００ｋｇｆ）であり、雌
ネジ部材は、９８ＫＮ（１００００ｋｇｆ）であった。
尚、上記測定は、雄ネジ部材については、雄ネジ部材の
ネジ部に高さ１０ｍｍの合金鋼（ＡＩＳＩ４１３０）か
らなる雌ネジ部材をセットして行った。また、雌ネジ部
材については、高さ１４ｍｍ雌ネジ部材にネジ長さ２５
ｍｍの軸受鋼（ＳＵＪ２）からなる雄ネジ部材をセット
して行った。
雌ネジ部材について、ＭＩＬ−ＳＴＤ１３１２に準拠し
て引張試験を行いその破断荷重を測定したところ、雄ネ
ジ部材は、１３．７ＫＮ（１４００ｋｇｆ）であり、雌
ネジ部材は、９８ＫＮ（１００００ｋｇｆ）であった。
尚、上記測定は、雄ネジ部材については、雄ネジ部材の
ネジ部に高さ１０ｍｍの合金鋼（ＡＩＳＩ４１３０）か
らなる雌ネジ部材をセットして行った。また、雌ネジ部
材については、高さ１４ｍｍ雌ネジ部材にネジ長さ２５
ｍｍの軸受鋼（ＳＵＪ２）からなる雄ネジ部材をセット
して行った。
【００４１】〔比較例〕比較の対象として、Ｓｉ3 Ｎ4
のみからなるボルト（ねじサイズＭ１０×１．５）を作
成し、上述の実施例と同様にして引張破断荷重を測定し
たところ３．８ｋＮ（３９０kgf)であった。
のみからなるボルト（ねじサイズＭ１０×１．５）を作
成し、上述の実施例と同様にして引張破断荷重を測定し
たところ３．８ｋＮ（３９０kgf)であった。
【００４２】
【発明の効果】本発明の締結部材は、耐熱性に優れ、軽
量であり、且つ機械的強度に優れたものである。従っ
て、本発明の締結部材は、従来の金属製の締結部材では
耐熱性の面で限界があった箇所への適用が可能であり、
各種分野で有用である。
量であり、且つ機械的強度に優れたものである。従っ
て、本発明の締結部材は、従来の金属製の締結部材では
耐熱性の面で限界があった箇所への適用が可能であり、
各種分野で有用である。
【図１】図１（ａ）は、本発明の締結部材としての雄ネ
ジ部材を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）
に示す雄ネジ部材の一部拡大斜視図である。
ジ部材を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）
に示す雄ネジ部材の一部拡大斜視図である。
【図２】また、図２（ａ）は、本発明の締結部材として
の雌ネジ部材を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、図１
（ａ）に示す雌ネジ部材の一部拡大斜視図である。
の雌ネジ部材を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、図１
（ａ）に示す雌ネジ部材の一部拡大斜視図である。
【図３】図３は、本発明の締結部材に用いられるプリフ
ォーム体を示す斜視図である。
ォーム体を示す斜視図である。
【図４】図４は、本発明の締結部材に用いられるセラミ
ックス複合材を示す斜視図である。
ックス複合材を示す斜視図である。
【図５】図５は、本発明の締結部材としての雄ネジ部材
の切りだし方向を示す概略斜視図である。
の切りだし方向を示す概略斜視図である。
【図６】図６は、本発明の締結部材としての雌ネジ部材
の切りだし方向を示す概略斜視図である。
の切りだし方向を示す概略斜視図である。
１Ａ 雄ネジ部材 １Ｂ 雌ネジ部材 ２ 無機長繊維 ２Ａ 第１の配向層 ２Ｂ 第２の配向層 ３ セラミックス １０ プリフォーム体 ２０ セラミックス繊維強化複合材
フロントページの続き (72)発明者 長谷川 拓夫 東京都文京区小日向四丁目２番６号 株式 会社先進材料利用ガスジェネレータ研究所 内 (72)発明者 佐藤 光彦 東京都文京区小日向四丁目２番６号 株式 会社先進材料利用ガスジェネレータ研究所 内 (72)発明者 鈴村 宣行 東京都文京区小日向四丁目２番６号 株式 会社先進材料利用ガスジェネレータ研究所 内
Claims (4)
- 【請求項１】 セラミックスを複数の無機長繊維で強化
したセラミックス繊維強化複合材からなり、 上記無機長繊維は、所定方向に配向された第１の配向層
と、該第１の配向層とは異なる方向に配向された第２の
配向層とが、交互に積層されるようにセラミックス中に
存する、 ことを特徴とする締結部材。 - 【請求項２】 上記締結部材が、雄ネジ部材であり、 上記の第１の配向層の配向方向が、該雄ネジ部材の長手
方向に対して０〜９０°の範囲であり、上記の第２の配
向層の配向方向が該雄ネジ部材の幅方向に対して０〜９
０°の範囲である、 ことを特徴とする請求項１記載の締結部材。 - 【請求項３】 上記締結部材が、雌ネジ部材であり、 上記の第１の配向層の配向方向が、該雌ネジ部材の一の
径方向に対して０〜９０°の範囲であり、上記の第２の
配向層の配向方向が該雌ネジ部材の上記の一の径方向に
対して０〜９０°の範囲である、 ことを特徴とする請求項１記載の締結部材。 - 【請求項４】 請求項１記載の締結部材の製造方法であ
って、複数の無機長繊維を所定方向に配向するようにセ
ラミックス中に埋設して複数のプリフォーム体を成形
し、得られたプリフォーム体を、各プリフォーム体にお
ける上記無機長繊維の配向方向が交互に所定角度で交差
するように積層した後、焼結して、セラミックス繊維強
化複合材を得、得られたセラミックス繊維強化複合材を
所定の方向性をもって切りだし、成形して締結部材を得
ることを特徴とする締結部材の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00021995A JP3152277B2 (ja) | 1995-01-05 | 1995-01-05 | 締結部材 |
| CA002166167A CA2166167C (en) | 1995-01-05 | 1995-12-27 | Fastening member |
| US08/580,484 US5728445A (en) | 1995-01-05 | 1995-12-29 | Fastening member |
| EP95120737A EP0722048A2 (en) | 1995-01-05 | 1995-12-29 | Fastening member |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00021995A JP3152277B2 (ja) | 1995-01-05 | 1995-01-05 | 締結部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08188479A true JPH08188479A (ja) | 1996-07-23 |
| JP3152277B2 JP3152277B2 (ja) | 2001-04-03 |
Family
ID=11467859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00021995A Expired - Lifetime JP3152277B2 (ja) | 1995-01-05 | 1995-01-05 | 締結部材 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5728445A (ja) |
| EP (1) | EP0722048A2 (ja) |
| JP (1) | JP3152277B2 (ja) |
| CA (1) | CA2166167C (ja) |
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| JP2010527900A (ja) * | 2007-05-29 | 2010-08-19 | エスゲーエル カーボン ソシエタス ヨーロピア | セラミックス部材のための複合固定具 |
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| US20050233162A1 (en) * | 2003-12-01 | 2005-10-20 | Touchstone Research Laboratory, Ltd. | Metal matrix composite bar assemblies |
| TWI333367B (en) * | 2005-04-14 | 2010-11-11 | High Tech Comp Corp | Hand-held wireless communication apparatus with ceramic screws |
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|---|---|---|---|---|
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