JPS59222308A - セラミツクス製薄肉製品の製造方法 - Google Patents
セラミツクス製薄肉製品の製造方法Info
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- JPS59222308A JPS59222308A JP58098647A JP9864783A JPS59222308A JP S59222308 A JPS59222308 A JP S59222308A JP 58098647 A JP58098647 A JP 58098647A JP 9864783 A JP9864783 A JP 9864783A JP S59222308 A JPS59222308 A JP S59222308A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はセラミックス製の薄肉製品を製造する方法に係
り、詳しくは水プラズマ浴射装置によりセラミックス粉
末を基材に溶射し、溶射完了後溶射体と基材との熱膨張
率の差を利用して溶射体から基材を取り除いてセラミッ
クス製の薄肉製品を製造する方法に関するものである。
り、詳しくは水プラズマ浴射装置によりセラミックス粉
末を基材に溶射し、溶射完了後溶射体と基材との熱膨張
率の差を利用して溶射体から基材を取り除いてセラミッ
クス製の薄肉製品を製造する方法に関するものである。
従来より種々の部門でセラミックス製の薄肉製品が使用
されており、その製造方法としてはスリップキャスティ
ング法、ドクターブレード法、ローラマシン法等桓々の
方法がある。薄板を製造するにはドクターブレード法が
適しているが、板状で同一厚みの製品に限られている。
されており、その製造方法としてはスリップキャスティ
ング法、ドクターブレード法、ローラマシン法等桓々の
方法がある。薄板を製造するにはドクターブレード法が
適しているが、板状で同一厚みの製品に限られている。
一方スリップキャスティング法及びローラマシン法では
任意の形状及び部位による厚みの異なる製品を得ること
ができるが薄肉のものを得ることは困難である。
任意の形状及び部位による厚みの異なる製品を得ること
ができるが薄肉のものを得ることは困難である。
このようにそれぞれの方法には一長一短がある上、いず
れの方法も最終製品を得るには焼成工程が必ず必要であ
る。この焼成工程においでは温度管理を十分に行なって
も焼成収縮や変形あるいはクラックの発生等により製品
の形状を均一に保つことは極めて困難である。しかも焼
成前の素地は薄肉製品はど強度が小さく、取扱いがむつ
がしくどうしても製品の歩留りが小さくなる。
れの方法も最終製品を得るには焼成工程が必ず必要であ
る。この焼成工程においでは温度管理を十分に行なって
も焼成収縮や変形あるいはクラックの発生等により製品
の形状を均一に保つことは極めて困難である。しかも焼
成前の素地は薄肉製品はど強度が小さく、取扱いがむつ
がしくどうしても製品の歩留りが小さくなる。
本発明は上述のセラミックス製薄肉製品の製造方法の欠
点を解消した新しい製造方法を提供するものである。
点を解消した新しい製造方法を提供するものである。
本発明のセラミック製簿閃製品の製造方法は、水プラズ
マ溶射装置を用いてセラミック粉末粒子を溶融、基材上
に固着させて溶射層を形成し、溶射終了後基材と溶射体
を冷却あるいは加熱により基材と溶射体との熱膨張率の
差を利用して基材と溶射体とを分離し、基材を取り除い
て製品を得る方法である。
マ溶射装置を用いてセラミック粉末粒子を溶融、基材上
に固着させて溶射層を形成し、溶射終了後基材と溶射体
を冷却あるいは加熱により基材と溶射体との熱膨張率の
差を利用して基材と溶射体とを分離し、基材を取り除い
て製品を得る方法である。
本発り〕の方法によれば製品の焼成玉梓を必要としない
ため得られる製品の形状が均一で品質も一定である。成
形助剤や規成助剤を添加する必要かないため高純度でし
かも物性の艮好なものが得られる。製品の厚み、物性は
溶射に用いるセラミック粉末の材質、粒度、溶射条件等
の選択によって自由に制御できる。更には製品の部位に
よって厚みを変られるだけでなく、イオ質をも変えた製
品が得られる特徴を有する。また製品の製造時間は従来
の各相方法に比して著しく短縮できるのである。
ため得られる製品の形状が均一で品質も一定である。成
形助剤や規成助剤を添加する必要かないため高純度でし
かも物性の艮好なものが得られる。製品の厚み、物性は
溶射に用いるセラミック粉末の材質、粒度、溶射条件等
の選択によって自由に制御できる。更には製品の部位に
よって厚みを変られるだけでなく、イオ質をも変えた製
品が得られる特徴を有する。また製品の製造時間は従来
の各相方法に比して著しく短縮できるのである。
本発明の方法の第一の特徴は水プラズマ溶射装置を用い
ることにある。これによりセラミック粉末から直ちに製
品が得られるのである。溶射装置は周知のように、フレ
ーム中に材料粒子を導入し溶融と同時に該フレームで基
材表面に吹付は固着する方法である。
ることにある。これによりセラミック粉末から直ちに製
品が得られるのである。溶射装置は周知のように、フレ
ーム中に材料粒子を導入し溶融と同時に該フレームで基
材表面に吹付は固着する方法である。
アルミナ等のセラミック材料は一般に金Ｍ 材Ｎ ニ比
して融点が高いので、各種溶射方法のうちではプラズマ
溶射、特に水プラズマ溶射による方法が適している。水
プラズマ溶射装置はフレームパターンが広く、単位時間
当りの溶射量が多いため、ガスプラズマの場合のように
剥離を起すこともなく短時間のうちにかなりの肉厚まで
溶射することができ、しかも均質な溶射体を得ることが
できるので、本発明の方法に用いるには最適である。
して融点が高いので、各種溶射方法のうちではプラズマ
溶射、特に水プラズマ溶射による方法が適している。水
プラズマ溶射装置はフレームパターンが広く、単位時間
当りの溶射量が多いため、ガスプラズマの場合のように
剥離を起すこともなく短時間のうちにかなりの肉厚まで
溶射することができ、しかも均質な溶射体を得ることが
できるので、本発明の方法に用いるには最適である。
溶射を続ける゛と基材の温度は次第に上昇する。
この基材の温度は後述する溶射体と基材の分離のために
必要な最低温度と、基材が軟化変形を起さない安全をみ
た最高温度の間で、溶射するセラミックス材料の熱伝導
率、溶射厚み、製品の大きさと形状、プラズマバーナー
と基材間の距離等の諸因子によって決定されるが、もし
基材の温度が上がりすぎる場合は水や空気を使用して冷
却するとよい。
必要な最低温度と、基材が軟化変形を起さない安全をみ
た最高温度の間で、溶射するセラミックス材料の熱伝導
率、溶射厚み、製品の大きさと形状、プラズマバーナー
と基材間の距離等の諸因子によって決定されるが、もし
基材の温度が上がりすぎる場合は水や空気を使用して冷
却するとよい。
本発明の方法の第二の特徴は水プラズマ溶射されたセラ
ミックス材料の溶射体と基材とを溶射完了後両者の熱膨
張差を利用して分離させ、溶射体の薄閃製品を得る点に
ある。通常の溶射においては特に溶射体と基材とが異質
な場合に、いかに両者の接着強咽を上げるかに苦心する
のであるが、本発明では溶射中は両者が剥離しない程度
の接着力を持たせ、溶射終了後は両者が簡単に分離する
ような祭件を探命した結果本発明を完成したものである
。
ミックス材料の溶射体と基材とを溶射完了後両者の熱膨
張差を利用して分離させ、溶射体の薄閃製品を得る点に
ある。通常の溶射においては特に溶射体と基材とが異質
な場合に、いかに両者の接着強咽を上げるかに苦心する
のであるが、本発明では溶射中は両者が剥離しない程度
の接着力を持たせ、溶射終了後は両者が簡単に分離する
ような祭件を探命した結果本発明を完成したものである
。
溶射体と基材との分離には、基材をｌ１ｉＴ慧物とし燃
焼除去する方法、基材を溶融除去する方法、薬品等で基
材を溶解除去する方法等が考えられるがいずれも分離後
の基材は消失してしまい、再使用ができない欠点を有す
る。
焼除去する方法、基材を溶融除去する方法、薬品等で基
材を溶解除去する方法等が考えられるがいずれも分離後
の基材は消失してしまい、再使用ができない欠点を有す
る。
本発明による方法では溶射終了後、溶射体と基材とを冷
却あるいは加熱するのみで両者を分離できるのである。
却あるいは加熱するのみで両者を分離できるのである。
これを第１１図を用いて説明する。
第１図はセラミック溶射体（１１と基材（２１の温度と
に熱膨張率の差はない。溶射が終了して冷却されると、
溶射体はＡ Ｂ’の曲線に沿って収縮し、基材はＡＢの
曲線に沿って収縮し、両者には熱膨張率（収権率）に差
が生じる。ある温度Ｔｂ まで冷却された時の熱膨張
率の差△ｃａ（＝ｎＢ′）がある一定値以上となると、
溶射体と基材との熱膨張率の差に起因する張力が接着力
を上同り、両者は剥離する形で分離する。逆にＴａ
より加熱してＴｃ の温度に達すると、△Ｔ′の温度
差アく与えられて熱膨張率の差△ｔＪ（＝ａａ’）を与
えることも可能である。この分離に必要な熱膨張率の差
△ｄは溶射体と基材との接着力、すなわち両者の材料の
組み合せによってまちまちであるが、種々の実験の結果
特に接着力の強い材料の組み合せでない限り、んが０．
３％以上であれば溶射体にクランク等を生じることなく
両者゛は分￥！ ’ｉ’ＪＴ能であることが判明した。
に熱膨張率の差はない。溶射が終了して冷却されると、
溶射体はＡ Ｂ’の曲線に沿って収縮し、基材はＡＢの
曲線に沿って収縮し、両者には熱膨張率（収権率）に差
が生じる。ある温度Ｔｂ まで冷却された時の熱膨張
率の差△ｃａ（＝ｎＢ′）がある一定値以上となると、
溶射体と基材との熱膨張率の差に起因する張力が接着力
を上同り、両者は剥離する形で分離する。逆にＴａ
より加熱してＴｃ の温度に達すると、△Ｔ′の温度
差アく与えられて熱膨張率の差△ｔＪ（＝ａａ’）を与
えることも可能である。この分離に必要な熱膨張率の差
△ｄは溶射体と基材との接着力、すなわち両者の材料の
組み合せによってまちまちであるが、種々の実験の結果
特に接着力の強い材料の組み合せでない限り、んが０．
３％以上であれば溶射体にクランク等を生じることなく
両者゛は分￥！ ’ｉ’ＪＴ能であることが判明した。
この△ｄが０．３％未満では冷却または加熱により−分
離が不可能かあるいはクラック等の歪を生じる。
離が不可能かあるいはクラック等の歪を生じる。
例えはステンレス製（ＳＵＳ３０４）のパイプを７００
℃に保ってジルコン粉末を溶射する場合は溶射後５７０
′Ｃよで冷却すればその熱膨張率（収縮率）の差は０．
３％に達するので、その温度以下にすれば両者は分離し
ジルコン製薄肉パイプが得られる。なお冷却の場合この
ｄ＝ｏ、３％を得るために必要な湿度差△Ｔは溶射温度
と室温との差以下であることが好ましいが、溶射体と基
材との組み合せの関係で、室温までの冷却では△Ｑ＞０
．３％の条件が得られηｔければ、冷媒を用いて室温以
下の温度まで冷却しても構わない。また溶射時の加熱の
みでは基材の温度が不十分な場合には、予め基材をプラ
ズマ溶射炎のみ、あるいは他の適当な方法で加熱昇温し
た後溶射を開始すればよい。
℃に保ってジルコン粉末を溶射する場合は溶射後５７０
′Ｃよで冷却すればその熱膨張率（収縮率）の差は０．
３％に達するので、その温度以下にすれば両者は分離し
ジルコン製薄肉パイプが得られる。なお冷却の場合この
ｄ＝ｏ、３％を得るために必要な湿度差△Ｔは溶射温度
と室温との差以下であることが好ましいが、溶射体と基
材との組み合せの関係で、室温までの冷却では△Ｑ＞０
．３％の条件が得られηｔければ、冷媒を用いて室温以
下の温度まで冷却しても構わない。また溶射時の加熱の
みでは基材の温度が不十分な場合には、予め基材をプラ
ズマ溶射炎のみ、あるいは他の適当な方法で加熱昇温し
た後溶射を開始すればよい。
本発明の方法では冷却により分離するのが好都合である
が、基材や溶射体の形状により冷却では不都合な場合に
は加熱して熱膨張率の差０．３％を得て分離することが
できる。この場合には加熱温度は基材が軟化変形しない
温度でなげればならない。
が、基材や溶射体の形状により冷却では不都合な場合に
は加熱して熱膨張率の差０．３％を得て分離することが
できる。この場合には加熱温度は基材が軟化変形しない
温度でなげればならない。
本発明の方法に用いられるセラミックス溶射材料粉末と
しては、プラズマ溶射用の通常の粉末が用いられる。例
えばアルミナ、ジルコニア、ジルコン、ムライト、チタ
ニア、アルミナ−チタニア、酸化クロム、コージライト
、スピネル等であり、その粒径は１２５汐以下が望まし
い。一方基材としては金属、セラミックス等の上述の熱
膨張率の差０．３％以上が得られるものであれば使用で
きるがあまり融点ｉセ低くなく、熱膨張率の大きい金属
、例えば銅、ステンレス、アルミニウム、真鍮等が好ま
しい。基材の形状は板状、管状、筒状、柱状円錐状、球
面等の他複雑な形状であっても分離脱着の可能なもので
あればよい。また溶射厚みを部分的に変えることも、更
に溶射材質を部分的に変えることも可能である。なお溶
射厚みはプラズマ炎への材料粉末の供給速度と基材上で
のプラズマ炎の移動速度によってコントロールされる。
しては、プラズマ溶射用の通常の粉末が用いられる。例
えばアルミナ、ジルコニア、ジルコン、ムライト、チタ
ニア、アルミナ−チタニア、酸化クロム、コージライト
、スピネル等であり、その粒径は１２５汐以下が望まし
い。一方基材としては金属、セラミックス等の上述の熱
膨張率の差０．３％以上が得られるものであれば使用で
きるがあまり融点ｉセ低くなく、熱膨張率の大きい金属
、例えば銅、ステンレス、アルミニウム、真鍮等が好ま
しい。基材の形状は板状、管状、筒状、柱状円錐状、球
面等の他複雑な形状であっても分離脱着の可能なもので
あればよい。また溶射厚みを部分的に変えることも、更
に溶射材質を部分的に変えることも可能である。なお溶
射厚みはプラズマ炎への材料粉末の供給速度と基材上で
のプラズマ炎の移動速度によってコントロールされる。
通常厚みは０．０５〜５１１ｒＭである。
希望する溶射厚みが得られた後は、溶射体と基材は冷却
されるが、冷却には溶射中の温度上昇を防ぐために水、
空気等で冷却すると同様の方法で急冷する方法や、溶射
体と基材をマツフルし徐冷する方法、あるいは温度コン
トロールされた炉中で一定の速度で冷却する方法等がＪ
ｌ用される。
されるが、冷却には溶射中の温度上昇を防ぐために水、
空気等で冷却すると同様の方法で急冷する方法や、溶射
体と基材をマツフルし徐冷する方法、あるいは温度コン
トロールされた炉中で一定の速度で冷却する方法等がＪ
ｌ用される。
冷却によって基材と分離された溶射体は十分な強度をも
ち、このま＼ｇ品として使用されるが、頷雑な形状の場
合は更に二次加工をしたり、歪を除くため熱処理をした
り、封孔あるいは常温強度の向上全目的として樹脂類を
含浸する等の後処理をすることもできる。
ち、このま＼ｇ品として使用されるが、頷雑な形状の場
合は更に二次加工をしたり、歪を除くため熱処理をした
り、封孔あるいは常温強度の向上全目的として樹脂類を
含浸する等の後処理をすることもできる。
以上述べた本発明によって製造されるセラミックス製薄
肉製品は電解等、の隔膜、濾過用フィルター、スピーカ
ーの振動板やボイスコイルボビン等の用途が考えられる
。
肉製品は電解等、の隔膜、濾過用フィルター、スピーカ
ーの振動板やボイスコイルボビン等の用途が考えられる
。
以下実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例１
サンドブラストにより外表面を粗面化した外径２５ｍｍ
、肉厚２糊、長さ５０絹の５ＴＪＳ ３０４ステンレス
パイプの内側を強制空冷しながら水プラズマ装置を用い
て平均粒径３０戸のジルコン粉末を１分間溶射した。粉
末の供給速度は２００ ｇ／ｍｔ 、溶射距離２５０＋
ｕ、溶射厚みは０，５ｎ、溶射直後のパイプの温度は３
３０℃であった。その後放冷すると冷却されるに従って
パイプと溶射体間に間隙が生じ室温まで冷却された後は
ジルコンパイプを簡単に抜き取ることができた。このパ
イプの気孔率は１５％、軸方向の圧縮強さは１２７す／
ｃｄであった。
、肉厚２糊、長さ５０絹の５ＴＪＳ ３０４ステンレス
パイプの内側を強制空冷しながら水プラズマ装置を用い
て平均粒径３０戸のジルコン粉末を１分間溶射した。粉
末の供給速度は２００ ｇ／ｍｔ 、溶射距離２５０＋
ｕ、溶射厚みは０，５ｎ、溶射直後のパイプの温度は３
３０℃であった。その後放冷すると冷却されるに従って
パイプと溶射体間に間隙が生じ室温まで冷却された後は
ジルコンパイプを簡単に抜き取ることができた。このパ
イプの気孔率は１５％、軸方向の圧縮強さは１２７す／
ｃｄであった。
このステンレスパイプとジルコンとの温度差３００℃に
おける熱膨張率の差は０．４３％である。
おける熱膨張率の差は０．４３％である。
実施例２
実施例１のステンレスパイプの代りに同形状の鋼材５Ｓ
４１ 製のパイプを用い同様に溶射した結果溶射直後の
パイプ温度３８０℃では室温まで冷却した後パイプを抜
き取ることができた。しかし溶射直後のパイプ温度３３
０シでは自然にはパイプを抜き取ることはできなかった
。両者の熱膨張率の差は３００℃では０．２７％、３５
０℃では０．３２％である。
４１ 製のパイプを用い同様に溶射した結果溶射直後の
パイプ温度３８０℃では室温まで冷却した後パイプを抜
き取ることができた。しかし溶射直後のパイプ温度３３
０シでは自然にはパイプを抜き取ることはできなかった
。両者の熱膨張率の差は３００℃では０．２７％、３５
０℃では０．３２％である。
実施例３
実施例１と同様の大きさの底付きパイプにアルミナ粉末
を同じ溶射条件で溶射した。ステンレスパイプは溶射に
先立ちプラズマ炎で約３００七まで加熱しておき５、そ
の後アルミナ粉末を３分間溶射し厚さ２闘の溶射体を形
成した。溶射直後のパイプ温度は約５００℃で、放冷後
基体を抜き取って、 俺外径２５ｔｙｘの円筒容器を
作製した。製品の見掛気 ｉ浪孔率１０％、円筒部の
圧縮強さ７００ＫＶ−であった。
を同じ溶射条件で溶射した。ステンレスパイプは溶射に
先立ちプラズマ炎で約３００七まで加熱しておき５、そ
の後アルミナ粉末を３分間溶射し厚さ２闘の溶射体を形
成した。溶射直後のパイプ温度は約５００℃で、放冷後
基体を抜き取って、 俺外径２５ｔｙｘの円筒容器を
作製した。製品の見掛気 ｉ浪孔率１０％、円筒部の
圧縮強さ７００ＫＶ−であった。
廟
なお温度差５００℃の熱膨張軍の差は０．５７％である
。 幹
。 幹
第１図は、温度による溶射体と基体の熱膨張率の変化を
示す曲線の模式図である。 １−ｍ−・セラミックス溶射体 ２−一一一・基材
Ｔａ−溶射温度 Ｔｂ、 Ｔａ−分離可能温度
△（ｌａ−熱膨張率差 △Ｔ、△ＴＩ一温度差
特許出願人 九州耐火煉瓦株式会社 第１図 Ｔｂ Ｔａ Ｔｃ 低低温−→高温 温度
示す曲線の模式図である。 １−ｍ−・セラミックス溶射体 ２−一一一・基材
Ｔａ−溶射温度 Ｔｂ、 Ｔａ−分離可能温度
△（ｌａ−熱膨張率差 △Ｔ、△ＴＩ一温度差
特許出願人 九州耐火煉瓦株式会社 第１図 Ｔｂ Ｔａ Ｔｃ 低低温−→高温 温度
Claims (1)
- （１） 水プラズマ溶射装置によりセラミック粉末を
基材に溶射し、溶射完了後溶射体と基材との熱膨張率の
差を利用して溶射体から暴利を取り除くことを特徴とす
るセラミックス製薄肉製品の製造方法。 （２・ 基材と溶射材料との熱＆張率の差が適当な温度
差を与えた場合０．３％ 以上となるような溶射材料と
基材との組合せであることを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載のセラミックス製薄肉製品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58098647A JPS59222308A (ja) | 1983-06-01 | 1983-06-01 | セラミツクス製薄肉製品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58098647A JPS59222308A (ja) | 1983-06-01 | 1983-06-01 | セラミツクス製薄肉製品の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59222308A true JPS59222308A (ja) | 1984-12-14 |
Family
ID=14225291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58098647A Pending JPS59222308A (ja) | 1983-06-01 | 1983-06-01 | セラミツクス製薄肉製品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59222308A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61163171A (ja) * | 1985-01-14 | 1986-07-23 | 大阪富士工業株式会社 | セラミツクプレ−トの製造法 |
| JPS61206604A (ja) * | 1985-03-12 | 1986-09-12 | 大阪富士工業株式会社 | セラミツクパイプの製造法 |
| US4732717A (en) * | 1985-10-11 | 1988-03-22 | Sumitomo Bakelite Company Limited | Process for producing piezo-electric or pyro-electric composite sheet |
| JPH02289306A (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-29 | Fujikura Ltd | セラミック製管状体の製造方法 |
-
1983
- 1983-06-01 JP JP58098647A patent/JPS59222308A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61163171A (ja) * | 1985-01-14 | 1986-07-23 | 大阪富士工業株式会社 | セラミツクプレ−トの製造法 |
| JPS61206604A (ja) * | 1985-03-12 | 1986-09-12 | 大阪富士工業株式会社 | セラミツクパイプの製造法 |
| US4732717A (en) * | 1985-10-11 | 1988-03-22 | Sumitomo Bakelite Company Limited | Process for producing piezo-electric or pyro-electric composite sheet |
| JPH02289306A (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-29 | Fujikura Ltd | セラミック製管状体の製造方法 |
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