JPS6143163B2 - - Google Patents
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- JPS6143163B2 JPS6143163B2 JP57050699A JP5069982A JPS6143163B2 JP S6143163 B2 JPS6143163 B2 JP S6143163B2 JP 57050699 A JP57050699 A JP 57050699A JP 5069982 A JP5069982 A JP 5069982A JP S6143163 B2 JPS6143163 B2 JP S6143163B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は接合剤を用いることなく異なるセラミ
ツク質成形体を容易に完全に一体化するセラミツ
ク構造体の製造法に関するものである。
ツク質成形体を容易に完全に一体化するセラミツ
ク構造体の製造法に関するものである。
窒化珪素、炭化珪素などのシリコンセラミツク
スあるいはコージエライトのような低膨張性セラ
ミツクスは、耐熱性、耐熱衝撃性に優れているた
め、ガスタービンあるいは内燃機関等のエンジン
部品等の高温構造材料として注目を集めている。
これらエンジン部品は一般に、複雑な構造をして
いるため、焼結された単純な形状のたとえば緻密
な窒化珪素あるいは炭化珪素焼結体等の素材を研
削加工によつて所望の形状に仕上げることは極め
て困難である。そのため最終形状に近いものを成
形の段階で作製するか、または２つ以上のセラミ
ツク部片を接合剤あるいはホツトプレスにより接
合する方法が従来より行なわれている。たとえ
ば、前者の例として射出成形法、スリツプキヤス
ト法、押出し法が知られている。しかし乍ら射出
成形法はセラミツク粉末を多くの樹脂と混合して
用いるため、肉厚寸法のものは樹脂の完全除去が
困難であり、またスリツプキヤスト法は成形に適
したスリツプを調製するのが困難であり、さらに
押し出し法は素地を一定の方向に押して行うため
形状が限定される、等の問題点がある。
スあるいはコージエライトのような低膨張性セラ
ミツクスは、耐熱性、耐熱衝撃性に優れているた
め、ガスタービンあるいは内燃機関等のエンジン
部品等の高温構造材料として注目を集めている。
これらエンジン部品は一般に、複雑な構造をして
いるため、焼結された単純な形状のたとえば緻密
な窒化珪素あるいは炭化珪素焼結体等の素材を研
削加工によつて所望の形状に仕上げることは極め
て困難である。そのため最終形状に近いものを成
形の段階で作製するか、または２つ以上のセラミ
ツク部片を接合剤あるいはホツトプレスにより接
合する方法が従来より行なわれている。たとえ
ば、前者の例として射出成形法、スリツプキヤス
ト法、押出し法が知られている。しかし乍ら射出
成形法はセラミツク粉末を多くの樹脂と混合して
用いるため、肉厚寸法のものは樹脂の完全除去が
困難であり、またスリツプキヤスト法は成形に適
したスリツプを調製するのが困難であり、さらに
押し出し法は素地を一定の方向に押して行うため
形状が限定される、等の問題点がある。
また後者の接合剤を用いて接合する方法は、接
合剤と接合されるセラミツク部片との熱膨脹係数
および化学的特性等の差により接合強度が低下
し、ホツトプレスにより接合する方法は量産が困
難なため高価となる、等の欠点があつた。
合剤と接合されるセラミツク部片との熱膨脹係数
および化学的特性等の差により接合強度が低下
し、ホツトプレスにより接合する方法は量産が困
難なため高価となる、等の欠点があつた。
本発明は従来のこのような欠点および問題点を
解決するためになされた異なるセラミツク質成形
体間を完全一体化するセラミツクの構造体の製造
法であり、未焼成の成形体であるセラミツク質よ
りなる筒状構造体の内周面に該成形体と同材質よ
りなるセラミツク粉体をその成形体を圧縮成形の
成形型の一部として用いて加圧することにより別
の成形体として前記筒状構造体の内周面に密着さ
せて後、焼成して両成形体を完全一体化するセラ
ミツク構造体の製造法である。
解決するためになされた異なるセラミツク質成形
体間を完全一体化するセラミツクの構造体の製造
法であり、未焼成の成形体であるセラミツク質よ
りなる筒状構造体の内周面に該成形体と同材質よ
りなるセラミツク粉体をその成形体を圧縮成形の
成形型の一部として用いて加圧することにより別
の成形体として前記筒状構造体の内周面に密着さ
せて後、焼成して両成形体を完全一体化するセラ
ミツク構造体の製造法である。
本発明の更に詳しい構成を述べれば窒化珪素、
炭化珪素、サイアロン、ジルコニア、アルミナ、
コージエライト、マグネシウム・アルミニウム・
チタネートあるいは焼成することによりこれらを
生成する物質、特に好ましくは窒化珪素、炭化珪
素などのシリコンセラミツクスあるいは焼成する
ことによりこれらのシリコンセラミツクスを生成
する物質により、筒状成形体、柱状成形体、ある
いは軸方向に平行な多数の貫通孔を有し、かつ軸
心部分が中空状である筒状多孔構造体いわゆる筒
状ハニカム構造体等を押出し法、プレス法、スリ
ツプキヤスト法、射出成形法などセラミツクス成
形に一般に用いられる成形法により成形する。そ
の後必要に応じて成形体を仮焼あるいは所望の寸
法形状に機械加工をする。その後第１図に示すよ
うな軸方向に平行な多数の貫通孔を有し、かつ軸
心部分が中空状である筒状多孔構造体いわゆる筒
状ハニカム構造体よりなる成形体を用いた場合に
基づいて説明すると、筒状多孔構造体１の肉厚の
内筒２内に圧縮成形用の下型３を所定位置まで挿
入し筒状多孔構造体１と同材質よりなるセラミツ
クの粉末４の所定量を筒状多孔構造体１の内筒２
内に挿入した下型３上に上部より供給し、筒状多
孔構造体１の内筒２を圧縮成形の成形型（外型）
の一部として用いて圧縮成形用の上型５によりセ
ラミツク粉末４を圧縮する。そして、筒状多孔構
造体１の内筒２面内にセラミツク粉末４を圧縮し
た板状の成形体を密着する。
炭化珪素、サイアロン、ジルコニア、アルミナ、
コージエライト、マグネシウム・アルミニウム・
チタネートあるいは焼成することによりこれらを
生成する物質、特に好ましくは窒化珪素、炭化珪
素などのシリコンセラミツクスあるいは焼成する
ことによりこれらのシリコンセラミツクスを生成
する物質により、筒状成形体、柱状成形体、ある
いは軸方向に平行な多数の貫通孔を有し、かつ軸
心部分が中空状である筒状多孔構造体いわゆる筒
状ハニカム構造体等を押出し法、プレス法、スリ
ツプキヤスト法、射出成形法などセラミツクス成
形に一般に用いられる成形法により成形する。そ
の後必要に応じて成形体を仮焼あるいは所望の寸
法形状に機械加工をする。その後第１図に示すよ
うな軸方向に平行な多数の貫通孔を有し、かつ軸
心部分が中空状である筒状多孔構造体いわゆる筒
状ハニカム構造体よりなる成形体を用いた場合に
基づいて説明すると、筒状多孔構造体１の肉厚の
内筒２内に圧縮成形用の下型３を所定位置まで挿
入し筒状多孔構造体１と同材質よりなるセラミツ
クの粉末４の所定量を筒状多孔構造体１の内筒２
内に挿入した下型３上に上部より供給し、筒状多
孔構造体１の内筒２を圧縮成形の成形型（外型）
の一部として用いて圧縮成形用の上型５によりセ
ラミツク粉末４を圧縮する。そして、筒状多孔構
造体１の内筒２面内にセラミツク粉末４を圧縮し
た板状の成形体を密着する。
さらに好ましくは焼成に先立ち、成形体全体を
ラテツクスゴム等の弾性体で覆い、700〜7000Kg/
cm2程度の圧力を加えて静水加圧を行い、成形体全
体を緻密化した後、セラミツク材質にあつた焼成
条件で焼成してセラミツク質よりなる筒状多孔構
造体１の内筒２表面すなわちセラミツク質よりな
る成形体の表面に、セラミツク粉末を圧縮して成
形した別の板状成形体を完全一体化するセラミツ
ク構造体の製造法である。
ラテツクスゴム等の弾性体で覆い、700〜7000Kg/
cm2程度の圧力を加えて静水加圧を行い、成形体全
体を緻密化した後、セラミツク材質にあつた焼成
条件で焼成してセラミツク質よりなる筒状多孔構
造体１の内筒２表面すなわちセラミツク質よりな
る成形体の表面に、セラミツク粉末を圧縮して成
形した別の板状成形体を完全一体化するセラミツ
ク構造体の製造法である。
なお、本発明の製造法に用いられるセラミツク
スよりなる成形体は、第１図に示すような軸方向
に平行な多数の貫通孔を有し、かつ軸心部分が中
空状である筒状多孔構造体に限られるものでは勿
論なく、筒状成形体、柱状成形体、惰円状成形
体、角状成形体あるいは板状成形体等でもよいも
のである。そして筒状成形体と柱状成形体とを完
全一体化するには、例えば第２図に示すように、
筒状成形体６の内周に嵌合すると同時に柱状成形
体７の外周に嵌合する圧縮成形用の下型３と圧縮
成形用の上型５との間に成形体６，７と同材質よ
りなるセラミツク粉体４を介在させ、成形体６お
よび７を圧縮成形の成形型として用い、上型およ
び下型を圧縮することにより、板状の成形体に形
成して筒状成形体６および柱状成形体７と密着さ
せてもよいものである。又、第２図に示す柱状成
形体の代りに筒状成形体を用い、２つの径の異な
る筒状成形体８および９を第３図に示すようにセ
ラミツク粉末を加圧した別の成形体で連結しても
よい。
スよりなる成形体は、第１図に示すような軸方向
に平行な多数の貫通孔を有し、かつ軸心部分が中
空状である筒状多孔構造体に限られるものでは勿
論なく、筒状成形体、柱状成形体、惰円状成形
体、角状成形体あるいは板状成形体等でもよいも
のである。そして筒状成形体と柱状成形体とを完
全一体化するには、例えば第２図に示すように、
筒状成形体６の内周に嵌合すると同時に柱状成形
体７の外周に嵌合する圧縮成形用の下型３と圧縮
成形用の上型５との間に成形体６，７と同材質よ
りなるセラミツク粉体４を介在させ、成形体６お
よび７を圧縮成形の成形型として用い、上型およ
び下型を圧縮することにより、板状の成形体に形
成して筒状成形体６および柱状成形体７と密着さ
せてもよいものである。又、第２図に示す柱状成
形体の代りに筒状成形体を用い、２つの径の異な
る筒状成形体８および９を第３図に示すようにセ
ラミツク粉末を加圧した別の成形体で連結しても
よい。
またセラミツク粉末を圧縮するプレス圧は、成
形体が破壊する70〜80％程度の圧力が最もよい。
静水加圧は必ずしも必要とはしないが、より緻密
な焼結体を得るには静水加圧を行つた方がよい。
またセラミツク質原料として、焼結することによ
り例えば窒化珪素、コージエライト等を生成する
原料を用いるときは、焼成温度は勿論のこと雰囲
気等も極めて重要である。
形体が破壊する70〜80％程度の圧力が最もよい。
静水加圧は必ずしも必要とはしないが、より緻密
な焼結体を得るには静水加圧を行つた方がよい。
またセラミツク質原料として、焼結することによ
り例えば窒化珪素、コージエライト等を生成する
原料を用いるときは、焼成温度は勿論のこと雰囲
気等も極めて重要である。
なお、第１図に示すような筒状多孔構造体の内
筒面に板状体を一体的に固着した構造のセラミツ
ク構造体は、例えば圧力波過給器として極めて有
用なものである。
筒面に板状体を一体的に固着した構造のセラミツ
ク構造体は、例えば圧力波過給器として極めて有
用なものである。
次に本発明を実施例により説明する。
実施例 １
第４図に示すような断面形状が三角形の多数の
貫通孔１０を軸方向に平行に有し、かつ中央部分
に肉厚の内筒２および外周に肉厚の外筒１１を有
し乾燥後外径120mm、内径50mmの筒状多孔構造体
１５を金属シリコンを用いて押出し成形した。そ
して成形後充分に乾燥した後、長さ150mmに切断
し、第１図に示すと同様にして筒状多孔構造体１
の内筒２表面に、該構造体と同材質の金属シリコ
ン粉末を充填して圧縮成形用の下型３および上型
５を用いて上下方向に100Kg/cm2の圧力でプレス
し、直径50mm、厚さ30mmの円板状ハブ部を形成
し、このハブ部と内筒とを完全に密着させた。次
いで、ハブ部の中心にドリルで軸方向に平行に直
径10mmの穴をあけた後、全体をラテツクスゴムで
被覆し、2500Kg/cm2の圧力で静水加圧を行つた。
静水加圧により全体に約２％の線収縮がおこつ
た。静水加圧後のハブ部およびハニカム内縁部の
密度はいずれも1.65ｇ/cm3で理論密度の71％であ
つた。次に成形体を窒素ガス雰囲気中で窒化処理
し、窒化珪素から成る焼成体を得た。この焼成体
のハニカム内縁部とハブ部の密度はいずれも2.50
であつた。
貫通孔１０を軸方向に平行に有し、かつ中央部分
に肉厚の内筒２および外周に肉厚の外筒１１を有
し乾燥後外径120mm、内径50mmの筒状多孔構造体
１５を金属シリコンを用いて押出し成形した。そ
して成形後充分に乾燥した後、長さ150mmに切断
し、第１図に示すと同様にして筒状多孔構造体１
の内筒２表面に、該構造体と同材質の金属シリコ
ン粉末を充填して圧縮成形用の下型３および上型
５を用いて上下方向に100Kg/cm2の圧力でプレス
し、直径50mm、厚さ30mmの円板状ハブ部を形成
し、このハブ部と内筒とを完全に密着させた。次
いで、ハブ部の中心にドリルで軸方向に平行に直
径10mmの穴をあけた後、全体をラテツクスゴムで
被覆し、2500Kg/cm2の圧力で静水加圧を行つた。
静水加圧により全体に約２％の線収縮がおこつ
た。静水加圧後のハブ部およびハニカム内縁部の
密度はいずれも1.65ｇ/cm3で理論密度の71％であ
つた。次に成形体を窒素ガス雰囲気中で窒化処理
し、窒化珪素から成る焼成体を得た。この焼成体
のハニカム内縁部とハブ部の密度はいずれも2.50
であつた。
第５図はこの接合界面付近の走査型電子顕微鏡
写真を示すもので、多孔構造体内筒部ａはハブ部
ｂと完全に一体化しているのが確認された。又、
多孔構造体内筒部、ハブ部およびその接合部から
1.0×2.0×10.0mmの棒状試料を切り出し、３点曲
げ強度を測定した。但し、接合部からは接合面を
はさんでハブ部５mm、多孔構造体内筒部５mmの長
さとなるように棒状試料を作製した。その結果３
点曲げ強度は多孔構造体内筒部では25Kg/mm2、ハ
ブ部では23Kg/mm2、内筒部とハブとの接合部では
24Kg/mm2であり、全体にほぼ同一の接合強度が得
られた。
写真を示すもので、多孔構造体内筒部ａはハブ部
ｂと完全に一体化しているのが確認された。又、
多孔構造体内筒部、ハブ部およびその接合部から
1.0×2.0×10.0mmの棒状試料を切り出し、３点曲
げ強度を測定した。但し、接合部からは接合面を
はさんでハブ部５mm、多孔構造体内筒部５mmの長
さとなるように棒状試料を作製した。その結果３
点曲げ強度は多孔構造体内筒部では25Kg/mm2、ハ
ブ部では23Kg/mm2、内筒部とハブとの接合部では
24Kg/mm2であり、全体にほぼ同一の接合強度が得
られた。
実施例 ２
SiC粉末38％、ホウ素0.8％、カーボン0.8％、
アルギン酸ナトリウム0.4％、水分60％から成る
炭化ケイ素のスリツプを調製し、スリツプキヤス
ト法により外径100mm、内径90mm、長さ100mmの筒
状成形体８および外径60mm、内径50mm、長さ100
mmの筒状成形体９を２ケづつ作製した。そしてこ
れらの成形体をそれぞれ十分に乾燥した後、筒状
成形体８の内部に筒状成形体９を設置し、第３図
に示すように筒状成形体８と筒状成形体９のすき
まに筒状成形体８と同じ組成の粉末を充填し、圧
縮成形用の下型３および上型５を用い金型プレス
により厚み20mm程度のリング状の成形体を筒状成
形体８の内周および筒状成形体９の外周表面に密
着させた。又、比較のため外径89.5mm、内径60.5
mm、厚み20mmのリング状成形体をあらかじめ作製
し、このリングの内面および外面に成形体と同じ
組成の炭化ケイ素のスリツプを塗布し、筒状成形
体８と筒状成形体９のすきまに挿入し接着した。
これらを十分に乾燥した後、2100℃で１時間アル
ゴン中で焼成した。焼成後、本発明のものは筒状
成形体８、リングおよび筒状成形体９が完全に一
体化していたのに対し、比較試料はリングと筒状
成形体８との接合部にクラツクが生じていた。
アルギン酸ナトリウム0.4％、水分60％から成る
炭化ケイ素のスリツプを調製し、スリツプキヤス
ト法により外径100mm、内径90mm、長さ100mmの筒
状成形体８および外径60mm、内径50mm、長さ100
mmの筒状成形体９を２ケづつ作製した。そしてこ
れらの成形体をそれぞれ十分に乾燥した後、筒状
成形体８の内部に筒状成形体９を設置し、第３図
に示すように筒状成形体８と筒状成形体９のすき
まに筒状成形体８と同じ組成の粉末を充填し、圧
縮成形用の下型３および上型５を用い金型プレス
により厚み20mm程度のリング状の成形体を筒状成
形体８の内周および筒状成形体９の外周表面に密
着させた。又、比較のため外径89.5mm、内径60.5
mm、厚み20mmのリング状成形体をあらかじめ作製
し、このリングの内面および外面に成形体と同じ
組成の炭化ケイ素のスリツプを塗布し、筒状成形
体８と筒状成形体９のすきまに挿入し接着した。
これらを十分に乾燥した後、2100℃で１時間アル
ゴン中で焼成した。焼成後、本発明のものは筒状
成形体８、リングおよび筒状成形体９が完全に一
体化していたのに対し、比較試料はリングと筒状
成形体８との接合部にクラツクが生じていた。
以上述べたように本発明は、セラミツク質より
なる成形体の表面に、該成形体と同材質よりなる
セラミツク粉末をその成形体を圧縮成形の成形型
の一部として用いて加圧することにより別の成形
体として密着させた後、焼成することにより両成
形体を完全に一体化する方法であり、機械的強度
が極めて強い構造体が製造でき、例えば、圧力波
過給機、ガスタービンエンジン部品、デイーゼル
エンジン部品等の製造に利用できる方法であつて
産業上極めて有用である。
なる成形体の表面に、該成形体と同材質よりなる
セラミツク粉末をその成形体を圧縮成形の成形型
の一部として用いて加圧することにより別の成形
体として密着させた後、焼成することにより両成
形体を完全に一体化する方法であり、機械的強度
が極めて強い構造体が製造でき、例えば、圧力波
過給機、ガスタービンエンジン部品、デイーゼル
エンジン部品等の製造に利用できる方法であつて
産業上極めて有用である。
第１図は本発明の製造法を具体的に説明する説
明図、第２図および第３図は本発明の異なる具体
例を説明する説明図、第４図は実施例に用いた筒
状多孔構造体の１具体例の平面を示す説明図、第
５図は実施例１における接合界面付近の走査型電
子顕微鏡写真である。 １……筒状多孔構造体、２……筒状多孔構造体
の内筒、３……圧縮成形用の下型、４……セラミ
ツク粉末、５……圧縮成形用の上型、６……筒状
成形体、７……柱状成形体、８……筒状成形体、
９……筒状成形体、１０……貫通孔。
明図、第２図および第３図は本発明の異なる具体
例を説明する説明図、第４図は実施例に用いた筒
状多孔構造体の１具体例の平面を示す説明図、第
５図は実施例１における接合界面付近の走査型電
子顕微鏡写真である。 １……筒状多孔構造体、２……筒状多孔構造体
の内筒、３……圧縮成形用の下型、４……セラミ
ツク粉末、５……圧縮成形用の上型、６……筒状
成形体、７……柱状成形体、８……筒状成形体、
９……筒状成形体、１０……貫通孔。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 未焼成の成形体であるセラミツク質よりなる
筒状構造体の内周面に、該成形体と同材質よりな
るセラミツク粉末を、その成形体を圧縮成形の成
形型の一部として用いて加圧成形することにより
別の成形体として前記筒状構造体の内周面に密着
させた後、焼成して両成形体を完全一体化するこ
とを特徴とするセラミツク構造体の製造法。 ２ セラミツク質よりなる成形体が、軸方向に平
行な多数の貫通孔を有し、かつ軸心部分が中空状
である筒状多孔構造体よりなり、その筒状多孔構
造体の内周面に別の成形体を密着させる特許請求
の範囲第１項に記載のセラミツク構造体の製造
法。 ３ セラミツク質が窒化珪素、炭化珪素、サイア
ロン、ジルコニア、アルミナ、コージエライト、
マグネシウム・アルミニウム・チタネートあるい
は焼成することによりこれらを生成する物質のい
ずれかより成る特許請求の範囲第１項又は第２項
に記載のセラミツク構造体の製造法。 ４ 焼成に先立ち、密着成形体全体を静水加圧す
る特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載
のセラミツキ構造体の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5069982A JPS58167479A (ja) | 1982-03-29 | 1982-03-29 | セラミツク構造体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5069982A JPS58167479A (ja) | 1982-03-29 | 1982-03-29 | セラミツク構造体の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58167479A JPS58167479A (ja) | 1983-10-03 |
| JPS6143163B2 true JPS6143163B2 (ja) | 1986-09-26 |
Family
ID=12866148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5069982A Granted JPS58167479A (ja) | 1982-03-29 | 1982-03-29 | セラミツク構造体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58167479A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61108507A (ja) * | 1984-11-01 | 1986-05-27 | 松下電器産業株式会社 | ハニカム状構造体の押出し成形用ダイス装置 |
| JP6382579B2 (ja) * | 2014-05-29 | 2018-08-29 | 京セラ株式会社 | コージェライト接合体 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4939882A (ja) * | 1972-08-26 | 1974-04-13 |
-
1982
- 1982-03-29 JP JP5069982A patent/JPS58167479A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4939882A (ja) * | 1972-08-26 | 1974-04-13 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58167479A (ja) | 1983-10-03 |
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