JPS6227376A - セラミツク部材製造方法 - Google Patents
セラミツク部材製造方法Info
- Publication number
- JPS6227376A JPS6227376A JP60162518A JP16251885A JPS6227376A JP S6227376 A JPS6227376 A JP S6227376A JP 60162518 A JP60162518 A JP 60162518A JP 16251885 A JP16251885 A JP 16251885A JP S6227376 A JPS6227376 A JP S6227376A
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- JP
- Japan
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- cooling
- reaction
- metal
- ceramic
- hollow body
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- Granted
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- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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】
産業上の利用分野
本発明は、テルミット反応を利用して板状あるいは管状
の様々な形状を有するセラミック部材を製造する方法に
関するものである。
の様々な形状を有するセラミック部材を製造する方法に
関するものである。
従来の技術
従来、セラミック部材の製造方法としては、セラミック
原料粉体を加圧成形、押し出し成形、あるいは鋳型内に
流しこんだ流動性粉体を鋳型壁につける凝着成形等によ
り予備成形体をつくり高温炉内で焼結させることによっ
てセラミック部材を製造する方法、あるいはホー２ドブ
レス、ＨＩＰ等によってセラミック原料粉体から直接セ
ラミック部材を製造する方法が知られている。
原料粉体を加圧成形、押し出し成形、あるいは鋳型内に
流しこんだ流動性粉体を鋳型壁につける凝着成形等によ
り予備成形体をつくり高温炉内で焼結させることによっ
てセラミック部材を製造する方法、あるいはホー２ドブ
レス、ＨＩＰ等によってセラミック原料粉体から直接セ
ラミック部材を製造する方法が知られている。
しかしながら、層状で種々の形態を有するセラミック部
材を製造する場合、上記のような従来の技術によるセラ
ミック部材の製造方法では非常に困難を伴うことが多い
。
材を製造する場合、上記のような従来の技術によるセラ
ミック部材の製造方法では非常に困難を伴うことが多い
。
発明が解決しようとする問題点
本発明の目的は、従来の技術による製造方法では非常に
困難なセラミック部材の製造方法に係わり、テルミット
反応に代表される発熱酸化還元反応を利用して、反応に
より発生した融成物液面と冷却用の金属面との接触を均
一に保ち、かつ反応を円滑に進行させ、セラミックスを
該冷却用金属面に融着凝固せしめ冷却後剥離させて層状
のセラミック部材を得ることにある。
困難なセラミック部材の製造方法に係わり、テルミット
反応に代表される発熱酸化還元反応を利用して、反応に
より発生した融成物液面と冷却用の金属面との接触を均
一に保ち、かつ反応を円滑に進行させ、セラミックスを
該冷却用金属面に融着凝固せしめ冷却後剥離させて層状
のセラミック部材を得ることにある。
本発明に従えば、融成物を保持する為の中空体内に金属
板あるいは金属管状体を配し、該中空体内に、あるいは
冷却用の金属中空体内に強還元性元素と金属酸化物の粉
末混合物を１．０ｇ／ｃｍ’以上の充填密度に加圧充填
したのち、充填物の上部を加熱して反応を開始させると
ともに１反応によって生じる融成物液面が常に該冷却用
金属表面に接触するように姿勢を制御しながら、充填物
の上部から下部へ向かって反応を進行させて、該液面と
冷却用金属表面との間に層状のセラミックスを形成させ
、冷却後、該セラミック層を剥離せしめてセラミック部
材とすることによって、その目的を達成することができ
る。
板あるいは金属管状体を配し、該中空体内に、あるいは
冷却用の金属中空体内に強還元性元素と金属酸化物の粉
末混合物を１．０ｇ／ｃｍ’以上の充填密度に加圧充填
したのち、充填物の上部を加熱して反応を開始させると
ともに１反応によって生じる融成物液面が常に該冷却用
金属表面に接触するように姿勢を制御しながら、充填物
の上部から下部へ向かって反応を進行させて、該液面と
冷却用金属表面との間に層状のセラミックスを形成させ
、冷却後、該セラミック層を剥離せしめてセラミック部
材とすることによって、その目的を達成することができ
る。
本発明方法の特徴は、発熱酸化還元反応を利用してセラ
ミックスを生成させ、その際、反応にともなう発生熱に
より溶融し反応系上部に浮かんだセラミックスの融成物
を冷却用金属表面全体にわたって常時均一に接触せしめ
、金属自体の冷却効果あるいは冷却用金属を水冷等で冷
却せしめることによって融成したセラミックスを凝固さ
せ、反応の進行とともに融成物液面が冷却用金属表面に
そって降下する際に連続的にその表面にセラミックス層
を形成させ、反応が終了し冷却した後に冷却用金属表面
からセラミックス層を剥離せしめる点にある。したがっ
て、直管やレジューサ−形状のセラミックス部材をつく
る場合は、冷却用に割り型の金属中空体を用いるか、あ
るいは融成物を保持する為の中空体内部に冷却用金属管
状体を配し該中空体内に発熱酸化還元反応により融成物
を生じるような金属あるいは金属酸化物の二種類以上の
粉末混合物を所定の充填密度で加圧充填した後、該金属
管状体の主要な管壁を融成物液面に対してほぼ垂直に保
持し、該粉末混合物の上端部を加熱して発熱酸化還元反
応を起こさせ、続いて該反応を上部から下部に向かって
進行させることが必要である。このようにして冷却用金
属中空体の形状を変えることにより、単純な円筒形状や
花形の円筒形状などの任意の管状セラミック部材を得る
ことができる。
ミックスを生成させ、その際、反応にともなう発生熱に
より溶融し反応系上部に浮かんだセラミックスの融成物
を冷却用金属表面全体にわたって常時均一に接触せしめ
、金属自体の冷却効果あるいは冷却用金属を水冷等で冷
却せしめることによって融成したセラミックスを凝固さ
せ、反応の進行とともに融成物液面が冷却用金属表面に
そって降下する際に連続的にその表面にセラミックス層
を形成させ、反応が終了し冷却した後に冷却用金属表面
からセラミックス層を剥離せしめる点にある。したがっ
て、直管やレジューサ−形状のセラミックス部材をつく
る場合は、冷却用に割り型の金属中空体を用いるか、あ
るいは融成物を保持する為の中空体内部に冷却用金属管
状体を配し該中空体内に発熱酸化還元反応により融成物
を生じるような金属あるいは金属酸化物の二種類以上の
粉末混合物を所定の充填密度で加圧充填した後、該金属
管状体の主要な管壁を融成物液面に対してほぼ垂直に保
持し、該粉末混合物の上端部を加熱して発熱酸化還元反
応を起こさせ、続いて該反応を上部から下部に向かって
進行させることが必要である。このようにして冷却用金
属中空体の形状を変えることにより、単純な円筒形状や
花形の円筒形状などの任意の管状セラミック部材を得る
ことができる。
一方、板状セラミック部材を製造する場合は融成物を保
持する為の中空体内部に冷却用金属板を配するか、ある
いは中空体の一部を共有する形で冷却用金属板を配し、
該中空体内に前記粉末混合物を所定の充填密度で加圧充
填した後、冷却用金属板表面がほぼ垂直になるように保
持し、次いで該粉末混合物の上端部を加熱して発熱酸化
還元反応を起こさせ、続いて該反応を上部から下部へ向
かって進行させることが必要である。
持する為の中空体内部に冷却用金属板を配するか、ある
いは中空体の一部を共有する形で冷却用金属板を配し、
該中空体内に前記粉末混合物を所定の充填密度で加圧充
填した後、冷却用金属板表面がほぼ垂直になるように保
持し、次いで該粉末混合物の上端部を加熱して発熱酸化
還元反応を起こさせ、続いて該反応を上部から下部へ向
かって進行させることが必要である。
板状セラミック部材が垂直に保持した面から３０度以上
の傾斜した曲面を有する場合は、曲がり管状のセラミッ
ク部材の場合と同様に反応によって生じた融成物液面が
常に冷却用金属板表面に対して垂直になるように、中空
体をゆっくりと回転させることが好ましい、このように
して冷却用金属板の形状を変えることにより、波形状や
連続多角形状などの任意の層状セラミック部材を得るこ
とができる。
の傾斜した曲面を有する場合は、曲がり管状のセラミッ
ク部材の場合と同様に反応によって生じた融成物液面が
常に冷却用金属板表面に対して垂直になるように、中空
体をゆっくりと回転させることが好ましい、このように
して冷却用金属板の形状を変えることにより、波形状や
連続多角形状などの任意の層状セラミック部材を得るこ
とができる。
本発明方法において用いる発熱反応成分の金属あるいは
金属酸化物については、いわゆるテルミット反応に使用
される組み合わせ物質を代表として、反応熱によって融
成物を生じるに十分な発熱量を持つ組み合わせ物質であ
れば特に制限はなく、それらはセラミック部材の用途や
使用方法に応じた化合物が生成するように適宜選択する
ことができる。
金属酸化物については、いわゆるテルミット反応に使用
される組み合わせ物質を代表として、反応熱によって融
成物を生じるに十分な発熱量を持つ組み合わせ物質であ
れば特に制限はなく、それらはセラミック部材の用途や
使用方法に応じた化合物が生成するように適宜選択する
ことができる。
反応熱が少ない場合には、反応によって融成物が生成す
る原料粉末混合物を適当な温度まで加熱することにより
対応することができる。
る原料粉末混合物を適当な温度まで加熱することにより
対応することができる。
セラミック部材を製造する原料粉末混合物のうち強還元
性物質としては１周期律表第１１．第１ＩＩ又は第１Ｖ
族に属する元素、例えばアルミニウム、マグネシウム、
ジルコニウム、チタン又はケイ素などを好ましく挙げる
ことができる。これらの強還元性物質はそれぞれ単独で
用いてもよいし、２種類以上混合して用いてもよい、ま
た、金属酸化物としては、周期律表第４、第５、又は第
６周期に属する金属の中から選ばれた金属の酸化物が好
適であり、例えば鉄、クロム、ニッケル、モリブデン、
タングステン、スズ、鉛などの金属の酸化物を挙げるこ
とができる。これらの金属酸化物はそれぞれ単独で用い
てもよいし、２種類以上混合して用いてもよい。
性物質としては１周期律表第１１．第１ＩＩ又は第１Ｖ
族に属する元素、例えばアルミニウム、マグネシウム、
ジルコニウム、チタン又はケイ素などを好ましく挙げる
ことができる。これらの強還元性物質はそれぞれ単独で
用いてもよいし、２種類以上混合して用いてもよい、ま
た、金属酸化物としては、周期律表第４、第５、又は第
６周期に属する金属の中から選ばれた金属の酸化物が好
適であり、例えば鉄、クロム、ニッケル、モリブデン、
タングステン、スズ、鉛などの金属の酸化物を挙げるこ
とができる。これらの金属酸化物はそれぞれ単独で用い
てもよいし、２種類以上混合して用いてもよい。
これらの組み合わせ物質は生成するセラミック部材の材
質から逆に好適な配合量を決定することができる。
質から逆に好適な配合量を決定することができる。
本発明方法においては、前記した条件のもとでセラミッ
ク部材を円滑に冷却用金属表面に形成させるために、粉
末混合物を該金属中空体内に１．０ｇ／ｃ＋ａ’以上好
ましくは１．０ｇ／ｃ■１〜１０ ｇ ／ ｃ ｔａ’
の範囲で加圧充填することが必要である。
ク部材を円滑に冷却用金属表面に形成させるために、粉
末混合物を該金属中空体内に１．０ｇ／ｃ＋ａ’以上好
ましくは１．０ｇ／ｃ■１〜１０ ｇ ／ ｃ ｔａ’
の範囲で加圧充填することが必要である。
本発明方法における粉末混合物の反応については、例え
ば着火などの手段によって、該粉末混合物の一部を高温
に加熱することにより速やかに全体的な反応を誘発する
ことができる。この反応は通常１０００℃の温度を局部
的にもたらすことにより開始し、継続的に進行する。
ば着火などの手段によって、該粉末混合物の一部を高温
に加熱することにより速やかに全体的な反応を誘発する
ことができる。この反応は通常１０００℃の温度を局部
的にもたらすことにより開始し、継続的に進行する。
発明の効果
本発明方法に従えば直管、レジューサ−又は曲り管など
の管状のセラミック部材や、波形や連続多角形形状の板
状のセラミック部材を極めて簡単な操作で得ることがで
き、本発明方法は極めて実用性に優れたものである。ま
た、その製造方法においても製造工程の短縮化をはかる
ことが可能であり、省エネルギー効果も大きい。
の管状のセラミック部材や、波形や連続多角形形状の板
状のセラミック部材を極めて簡単な操作で得ることがで
き、本発明方法は極めて実用性に優れたものである。ま
た、その製造方法においても製造工程の短縮化をはかる
ことが可能であり、省エネルギー効果も大きい。
次に実施例によって本発明を更に詳細に説明する。
実施例１
内径８０ｍｍ、管長１２０＋＊ｍ 、肉厚４■腸の配管
用炭素鋼鋼管の下部にアルミニウム箔で蓋をした。アル
ミニウム粉末１３０ｇと四三酸化鉄粉末４４０ｇと酸化
ケイ素粉末３０ｇを混合し前記鋼管内に均一に加圧充填
し、上部をアルミニウム箔で蓋をした。充填密度は１．
２ｇ／ａｍ’である。アルミニウム箔を用いる理由は持
ち運びの際、前記混合物粉末が外部飛散しないため、ま
た下部から余分な反応物が排出されるのを容易にするた
めである。
用炭素鋼鋼管の下部にアルミニウム箔で蓋をした。アル
ミニウム粉末１３０ｇと四三酸化鉄粉末４４０ｇと酸化
ケイ素粉末３０ｇを混合し前記鋼管内に均一に加圧充填
し、上部をアルミニウム箔で蓋をした。充填密度は１．
２ｇ／ａｍ’である。アルミニウム箔を用いる理由は持
ち運びの際、前記混合物粉末が外部飛散しないため、ま
た下部から余分な反応物が排出されるのを容易にするた
めである。
混合物粉末を充填した前記鋼管を銅製の冷却用治具内に
設定し、下部から余分な反応物が容易に排出されるよう
に空中に保持したのち、上部にニクロム線を配置し先端
を粉末混合物中に挿入させた。次にニクロム線に電流を
通じて粉末混合物を加熱発火させ反応を起こした０反応
は０．７ｃｍ／ｓの速度で降下し、下部に達すると余分
な酸化物と金属が流出した。約１０分はど冷却を待ち円
筒状のセラミックスを鋼管より抜き出して、セラミック
部材の製造を完了した。層状セラミックスの厚みは２ｍ
ｍであった。ここで生成したセラミックスは、Ｃ＜−Ａ
１２０３ とＦｅ０−ＡＩ２０３スピネルであった。
設定し、下部から余分な反応物が容易に排出されるよう
に空中に保持したのち、上部にニクロム線を配置し先端
を粉末混合物中に挿入させた。次にニクロム線に電流を
通じて粉末混合物を加熱発火させ反応を起こした０反応
は０．７ｃｍ／ｓの速度で降下し、下部に達すると余分
な酸化物と金属が流出した。約１０分はど冷却を待ち円
筒状のセラミックスを鋼管より抜き出して、セラミック
部材の製造を完了した。層状セラミックスの厚みは２ｍ
ｍであった。ここで生成したセラミックスは、Ｃ＜−Ａ
１２０３ とＦｅ０−ＡＩ２０３スピネルであった。
実施例２
一端の内径８０１勝、他端の内径４０腸−２管長８０■
腸。
腸。
肉厚４１腸のレジューサ−管（同心）の小口径端にアル
ミニウム箔で蓋をした。アルミニウム粉末７６ｇと四三
酸化鉄粉末２４７ｇと酸化マグネシウム粉末１７ｇを混
合し、前記レジューサ−管内に均一に加圧充填し、上部
をアルミニウム箔で１をした。レジューサ−外部を水冷
ジャケットで冷却した。実施例１と同様に空中に保持し
たのち、反応を起させた０反応後セラミック部分を抜き
出した。レジューサ−の傾斜部分のセラミック層が若干
厚かったのを除けば均一な肉厚のセラミック製レジュー
サ−ができた、ここで生成したセラミックスは、ＭｇＯ
−ＡＩｚＯｘ スピネルであった。
ミニウム箔で蓋をした。アルミニウム粉末７６ｇと四三
酸化鉄粉末２４７ｇと酸化マグネシウム粉末１７ｇを混
合し、前記レジューサ−管内に均一に加圧充填し、上部
をアルミニウム箔で１をした。レジューサ−外部を水冷
ジャケットで冷却した。実施例１と同様に空中に保持し
たのち、反応を起させた０反応後セラミック部分を抜き
出した。レジューサ−の傾斜部分のセラミック層が若干
厚かったのを除けば均一な肉厚のセラミック製レジュー
サ−ができた、ここで生成したセラミックスは、ＭｇＯ
−ＡＩｚＯｘ スピネルであった。
実施例３
水冷部分をもった内径８０層層、４５°の曲り管の割型
をボルトで固定し一端にアルミニウム箔で蓋をした。ア
ルミニウム粉末２２０ｇと四三酸化鉄粉末７００ｇと二
酸化チタン５０ｇを混合し前記面り管内に均一に加圧充
填し、他端をアルミニウム箔で蓋をした。該曲り管を第
１図に示すような回転装置に装着し、該曲り管の一端を
水平位置に保った。上部にニクロム線を配置し、先端を
粉末混合物中に挿入させた。水冷を開始し、次にニクロ
ム線に電流を通じて粉末混合物を加熱発火させ反応を起
した０反応開始と同時にスイッチを入れ、０．２８ｒｐ
厘の回転速度で矢印方向に曲り管を回転させた０反応は
、 ０．７ｃｍ／ｓの速度で降下したが、曲り管自体が
回転するため管内の反応界面は元の水平位置に保たれる
。反応終了後、曲り管の割型をはずしてセラミック型面
り管を得た。このようにして得たセラミック型面り管は
、肉厚２．５層−のセラミック層でできていた。
をボルトで固定し一端にアルミニウム箔で蓋をした。ア
ルミニウム粉末２２０ｇと四三酸化鉄粉末７００ｇと二
酸化チタン５０ｇを混合し前記面り管内に均一に加圧充
填し、他端をアルミニウム箔で蓋をした。該曲り管を第
１図に示すような回転装置に装着し、該曲り管の一端を
水平位置に保った。上部にニクロム線を配置し、先端を
粉末混合物中に挿入させた。水冷を開始し、次にニクロ
ム線に電流を通じて粉末混合物を加熱発火させ反応を起
した０反応開始と同時にスイッチを入れ、０．２８ｒｐ
厘の回転速度で矢印方向に曲り管を回転させた０反応は
、 ０．７ｃｍ／ｓの速度で降下したが、曲り管自体が
回転するため管内の反応界面は元の水平位置に保たれる
。反応終了後、曲り管の割型をはずしてセラミック型面
り管を得た。このようにして得たセラミック型面り管は
、肉厚２．５層−のセラミック層でできていた。
ここで生成したセラミックは、ｃｌ、 −Ａ Ｉ ｚＯ
ａ とＦｅ０−ＡＩ、ｏ、と２ＦｅＯ１＋ｚ −ＴｌＯ
２の混合組織であった。
ａ とＦｅ０−ＡＩ、ｏ、と２ＦｅＯ１＋ｚ −ＴｌＯ
２の混合組織であった。
実施例４
第３図に示すような間口の幅５０層層、奥行ｌＯＯ層層
。
。
高さ１２０ｍｍの組立て式の分解可能な鋼製の四角筒の
一端にアルミニウム箔で蓋をした。
一端にアルミニウム箔で蓋をした。
アルミニウム粉末１４８ｇと四三酸化鉄粉末４８０ｇと
酸化アルミニウム粉末７２ｇと酸化ジルコニウム粉末２
２ｇを混合し前記四角筒内に均一に加圧充填し、上部を
アルミニウム箔で蓋をした。水冷治具を各々の鋼板面に
接着させ冷却を開始し、上部に配置したニクロム線に電
流を通じて粉末混合物を加熱発火させ反応を起こした０
反応終了後、鋼製四角筒を分解し、不要の部分を切断し
て肉厚３１の板状セラミック部材を得た。ここで生成し
セラミックスは、 ｃｉ’−Ａｌ２Ｏ２とＺｒＯよで
あった。
酸化アルミニウム粉末７２ｇと酸化ジルコニウム粉末２
２ｇを混合し前記四角筒内に均一に加圧充填し、上部を
アルミニウム箔で蓋をした。水冷治具を各々の鋼板面に
接着させ冷却を開始し、上部に配置したニクロム線に電
流を通じて粉末混合物を加熱発火させ反応を起こした０
反応終了後、鋼製四角筒を分解し、不要の部分を切断し
て肉厚３１の板状セラミック部材を得た。ここで生成し
セラミックスは、 ｃｉ’−Ａｌ２Ｏ２とＺｒＯよで
あった。
第１図は本発明方法によってセラミック製の曲り管を製
造する装置及び曲り管の装着の１例を示す立面図、第２
図はその平面図であり、図中符号１は割型の冷却用曲り
管、２はニクロム線、３は冷却用曲り管保持具、４はモ
ーター及び減速機である。第３図は本発明方法によって
、板状セラミック部材を製造するための冷却用鋼製四角
筒である。矢印は、第１図、第２図、第３図とも冷却水
の流れる方向を示す。 ＄２図 ＄３図
造する装置及び曲り管の装着の１例を示す立面図、第２
図はその平面図であり、図中符号１は割型の冷却用曲り
管、２はニクロム線、３は冷却用曲り管保持具、４はモ
ーター及び減速機である。第３図は本発明方法によって
、板状セラミック部材を製造するための冷却用鋼製四角
筒である。矢印は、第１図、第２図、第３図とも冷却水
の流れる方向を示す。 ＄２図 ＄３図
Claims (1)
- １ 融成物を保持する為の中空体内に冷却用の金属板あ
るいは金属管状体を配し、該中空体内に、あるいは冷却
用の金属中空体内に、強還元性元素と金属酸化物の粉末
混合物を１．０ｇ／ｃｍ＾３以上の充填密度に加圧充填
したのち、充填物の上部を加熱して反応を開始させると
ともに、反応によつて生じる融成物液面が常に冷却用金
属表面に接触するように姿勢を制御しながら、充填物の
上部から下部へ向かって反応を進行させて該液面と冷却
用金属表面との間にセラミック層を形成させ、冷却後、
該セラミック層を剥離せしめてセラミック部材とするこ
とを特徴とするセラミック部材製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60162518A JPS6227376A (ja) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | セラミツク部材製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60162518A JPS6227376A (ja) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | セラミツク部材製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6227376A true JPS6227376A (ja) | 1987-02-05 |
| JPH0238544B2 JPH0238544B2 (ja) | 1990-08-30 |
Family
ID=15756143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60162518A Granted JPS6227376A (ja) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | セラミツク部材製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6227376A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02208030A (ja) * | 1989-02-08 | 1990-08-17 | Tokai Chem Ind Ltd | 衝撃吸収部材 |
-
1985
- 1985-07-23 JP JP60162518A patent/JPS6227376A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0238544B2 (ja) | 1990-08-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |