JPS6342807A - 繊維強化セラミツクス製部品の製造方法 - Google Patents
繊維強化セラミツクス製部品の製造方法Info
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- JPS6342807A JPS6342807A JP61188278A JP18827886A JPS6342807A JP S6342807 A JPS6342807 A JP S6342807A JP 61188278 A JP61188278 A JP 61188278A JP 18827886 A JP18827886 A JP 18827886A JP S6342807 A JPS6342807 A JP S6342807A
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Landscapes
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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】
［産業上の利用分野１
本発明は繊維強化セラミックス製部品の１１ＪＲ方法に
関する。
関する。
［従来の技術］
例えばセラミックスタービンホイール等のように繊維強
化セラミックス製部品が知られている。
化セラミックス製部品が知られている。
この１ａＩＩ！強化の方法としては、ホイスカーを母相
中に分散させる方法またはホイール翼部に繊維を埋込む
ことにより強化する方法（実１ｔ’ｉＪ昭５７−１０９
２０３号公報）が知られている。
中に分散させる方法またはホイール翼部に繊維を埋込む
ことにより強化する方法（実１ｔ’ｉＪ昭５７−１０９
２０３号公報）が知られている。
［発明が解決しようとする問題点］
上記の従来のホイスカーを母相中に分散させて繊維強化
°する方法においては、ホイスカーのかさ高のため高密
度な成形体を形成することができず、又ぞのため焼結体
の密度が低いものしか１！？られない。又この方法にお
いてはホイスカーの合有舟が３０〜４０体積％のときホ
イスカーと母相間の接着度が上がらず強度が低い部品し
か得られないのが一般的である。更にこの方法によれば
ホイスカーが母相中の全体に分＠するので非常に高価な
ホイスカーの使用量が多く、そのためその部品のコスト
が高くなる。
°する方法においては、ホイスカーのかさ高のため高密
度な成形体を形成することができず、又ぞのため焼結体
の密度が低いものしか１！？られない。又この方法にお
いてはホイスカーの合有舟が３０〜４０体積％のときホ
イスカーと母相間の接着度が上がらず強度が低い部品し
か得られないのが一般的である。更にこの方法によれば
ホイスカーが母相中の全体に分＠するので非常に高価な
ホイスカーの使用量が多く、そのためその部品のコスト
が高くなる。
上記従来のホイール翼部等にａｍを埋込んで繊維強化す
る方法においては、その８１４強化セラミックス製部品
の製造方法が困難であり実用化できない。
る方法においては、その８１４強化セラミックス製部品
の製造方法が困難であり実用化できない。
本発明は、上記欠点を克服するものであり、繊維強化セ
ラミックス製部品の中心部から外周部に向うに従ってホ
イスカーの濃度が大きい部品を容易に製造し、又高価な
ホイスカーの含有型を低減させる繊維強化セラミックス
製部品の製造方法を提供することを目的とする。
ラミックス製部品の中心部から外周部に向うに従ってホ
イスカーの濃度が大きい部品を容易に製造し、又高価な
ホイスカーの含有型を低減させる繊維強化セラミックス
製部品の製造方法を提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］
本発明の繊維強化セラミックス製部品の製造方法は、セ
ラミックス粉末とセラミックスホイスカーと分散液体を
含むスリップを調製する第１工程と、 上記第１工程により調製されたスリップを所定形状の型
に入れて該型を回転させて遠心スリップキトスティング
成形方法により、中心部から外周部に向うに従い上記セ
ラミックスホイスカーの濃度が大きい成形体を成形する
第２工程と、上記第２工程により成形された成形体を乾
燥させ、焼結さけて中心部から外周部に向かうに従い上
記セラミックスホイスカーの濃度が大きい繊維強化セラ
ミックス製部品をＭ３１４する第３工程と、からなるこ
とを特徴とする。
ラミックス粉末とセラミックスホイスカーと分散液体を
含むスリップを調製する第１工程と、 上記第１工程により調製されたスリップを所定形状の型
に入れて該型を回転させて遠心スリップキトスティング
成形方法により、中心部から外周部に向うに従い上記セ
ラミックスホイスカーの濃度が大きい成形体を成形する
第２工程と、上記第２工程により成形された成形体を乾
燥させ、焼結さけて中心部から外周部に向かうに従い上
記セラミックスホイスカーの濃度が大きい繊維強化セラ
ミックス製部品をＭ３１４する第３工程と、からなるこ
とを特徴とする。
上記第１工程において用いられるセラミックス粉末は窒
化珪素（ＳｉｓＮａ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、サイア［
１ン、アルミナ（Ａ又２０３）、ジルコニア（ＺｒＯｔ
）、ムライト等の構造用セラミックスとづることができ
る。この場合通常このセラミックス粉末の１類に適応し
た焼結助剤例えばアルミナ、イツトリア、マグネシア、
窒化アルミニウム（Ａ又Ｎ）等のうちの少な（とも一つ
を使用する。
化珪素（ＳｉｓＮａ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、サイア［
１ン、アルミナ（Ａ又２０３）、ジルコニア（ＺｒＯｔ
）、ムライト等の構造用セラミックスとづることができ
る。この場合通常このセラミックス粉末の１類に適応し
た焼結助剤例えばアルミナ、イツトリア、マグネシア、
窒化アルミニウム（Ａ又Ｎ）等のうちの少な（とも一つ
を使用する。
又このセラミックス粉末としてはアルミナ、ジルコニア
、ムライト等のうちの１又は２ＮＬＪ上の酸化物とする
こともできる。
、ムライト等のうちの１又は２ＮＬＪ上の酸化物とする
こともできる。
上記セラミックスホイスカーとしては、炭化珪素ホイス
カー、窒化珪素ホイスカー、アルミナ（ＡＲｚＯ３）ホ
イスカー、ベリリア（Ｂｅｄ）ホイスカー、炭化ホウ素
（Ｂ４ Ｃ）ホイスカー、グラファイトホイスカー等を
用いることができる。
カー、窒化珪素ホイスカー、アルミナ（ＡＲｚＯ３）ホ
イスカー、ベリリア（Ｂｅｄ）ホイスカー、炭化ホウ素
（Ｂ４ Ｃ）ホイスカー、グラファイトホイスカー等を
用いることができる。
上記分散液体としては水、エチルアルコール又はベンゼ
ン等を用いることができる。
ン等を用いることができる。
上記第２工程で用いられる型は、石こう型、木型または
水透過性ゴム（半透性ゴム）等を用いることができる。
水透過性ゴム（半透性ゴム）等を用いることができる。
第２工Ｒにおいてはセラミックスホイスカーを含むスリ
ップを所定の型に入れて咳型を回転させて遠心スリップ
キャスティング成形法により所定形状の成形体を成形す
ることに特徴がある。この遠心スリップキャスティング
成形方法においては所定の型にスリップを入れてから回
転させてもよいし型を回転中にその型の中にスリップを
入れて行って６よい。通常この遠心スリップキャスティ
ング成形方法は、例えば第１図に示すようにターンテー
ブル２を右Ｊる遠心スリップキ１７スト８２２１を用い
て該使用される型４の底部を遠心スリップキ１Ｐスト装
置の上部凹型３の中に嵌合させ固定させて該ｐ！：！４
を回転させる方法が用いられる。この望の形状は製造さ
れるｍＮ強化セラミックス製部品の形状に応じて神々選
択される。また、この回転数は製造される部品の形状、
大きさ等により異なるが、通常５０〜１１０００ｒｐ程
度である。
ップを所定の型に入れて咳型を回転させて遠心スリップ
キャスティング成形法により所定形状の成形体を成形す
ることに特徴がある。この遠心スリップキャスティング
成形方法においては所定の型にスリップを入れてから回
転させてもよいし型を回転中にその型の中にスリップを
入れて行って６よい。通常この遠心スリップキャスティ
ング成形方法は、例えば第１図に示すようにターンテー
ブル２を右Ｊる遠心スリップキ１７スト８２２１を用い
て該使用される型４の底部を遠心スリップキ１Ｐスト装
置の上部凹型３の中に嵌合させ固定させて該ｐ！：！４
を回転させる方法が用いられる。この望の形状は製造さ
れるｍＮ強化セラミックス製部品の形状に応じて神々選
択される。また、この回転数は製造される部品の形状、
大きさ等により異なるが、通常５０〜１１０００ｒｐ程
度である。
第３工桿は第２工程により形成された成形体を乾燥させ
、焼結させて繊維強化セラミックス製部品を！！１造す
る工程である。この乾燥または焼結条件は使用きれるセ
ラミックス粉末等の種類により種々選択される。この第
３工程により製造される繊維強化セラミックス製部品に
おいては、中心部から外周部に向かうに従い上記セラミ
ックスホイスカーの濃度が大きい。
、焼結させて繊維強化セラミックス製部品を！！１造す
る工程である。この乾燥または焼結条件は使用きれるセ
ラミックス粉末等の種類により種々選択される。この第
３工程により製造される繊維強化セラミックス製部品に
おいては、中心部から外周部に向かうに従い上記セラミ
ックスホイスカーの濃度が大きい。
［発明の効果］
本発明の繊維強化セラミックス製部品の製造方法は、セ
ラミックス粉末とセラミックスホイスカーと分散液体を
含むスリップを調製する第１工程と、 上記スリップを所定形状の型に入れて咳型を回転させて
遠心スリップキャスティング成形方法により、中心部か
ら外周部に向うに従い上記セラミックスホイスカーの濃
度が大きい成形体を成形する第２工程と、 上記成形体を乾燥させ、焼結させて中心部から外周部に
向かうに従い上記セラミックスホイスカーの濃度が大き
い繊維強化セラミックス製部品を製造する第３工程と、
かうなることを特徴とする。
ラミックス粉末とセラミックスホイスカーと分散液体を
含むスリップを調製する第１工程と、 上記スリップを所定形状の型に入れて咳型を回転させて
遠心スリップキャスティング成形方法により、中心部か
ら外周部に向うに従い上記セラミックスホイスカーの濃
度が大きい成形体を成形する第２工程と、 上記成形体を乾燥させ、焼結させて中心部から外周部に
向かうに従い上記セラミックスホイスカーの濃度が大き
い繊維強化セラミックス製部品を製造する第３工程と、
かうなることを特徴とする。
従って本製造方法によれば、中心部から外周部に向うに
従ってセラミックスホイスカーの濃度の大きい繊維強化
セラミックス製部品を容易にｙＪ造することができる。
従ってセラミックスホイスカーの濃度の大きい繊維強化
セラミックス製部品を容易にｙＪ造することができる。
従って本製造方法によればこの部品全体に繊維を強化す
る必要がなく外周部という必要な部位に強化繊維の濃度
を大きなものとすることができる。また本ｙＪ造方法に
よればセラミックスホイスカーを用いるので成形性がよ
く複雑形状な繊維強化セラミックス製部品をも容易に１
Ｊ造することができる。
る必要がなく外周部という必要な部位に強化繊維の濃度
を大きなものとすることができる。また本ｙＪ造方法に
よればセラミックスホイスカーを用いるので成形性がよ
く複雑形状な繊維強化セラミックス製部品をも容易に１
Ｊ造することができる。
［実施例〕
以下、実施例により本発明を説明する。
まず窒化珪素粉末（粒径的０．５〜１．５μｍ）に焼結
助剤としてアルミニウム（Ａ又）、イツトリウム（Ｙ）
、マグネシウム（Ｍ９）の酸化物を所定讃添加しエチル
アルコールを分散液体としてボールミルを用いて混合し
、その後これを乾燥し所定の粉末を得た。
助剤としてアルミニウム（Ａ又）、イツトリウム（Ｙ）
、マグネシウム（Ｍ９）の酸化物を所定讃添加しエチル
アルコールを分散液体としてボールミルを用いて混合し
、その後これを乾燥し所定の粉末を得た。
次いで得られた混合粉に対し所望量の炭化珪素ホイスカ
ーを加えエチルアルコールを加えてボールミルを用いて
これらを混合した。
ーを加えエチルアルコールを加えてボールミルを用いて
これらを混合した。
次いで図に示すように水透過性の半透性ゴムで作ったタ
ーボホイール型４にスリップを流し込み、ターンテーブ
ル２を有する遠心スリップキャスト装置１の中心の上部
凹型３に、型軸中心を合わせてセットする。この装置の
回転数を徐々に上げ３００ｒｐｍにて保ち、３０分間こ
れらを回転させそのｖ＆口転を停止した。このままでは
半乾燥状態のため型ごと乾燥機に入れ６０℃にて１昼夜
乾燥し脱型して所望の成形体を得た。この成形体中にお
けるホイスカーの分布を模式的に図に示す。この図に示
すようにこの成形体においては、中心部から外周部に向
かうに従いホイスカーフの濃度が大きくなっている。即
ち翼部５は軸部６と比べてホイスカーフの濃度が太き（
なっている。
ーボホイール型４にスリップを流し込み、ターンテーブ
ル２を有する遠心スリップキャスト装置１の中心の上部
凹型３に、型軸中心を合わせてセットする。この装置の
回転数を徐々に上げ３００ｒｐｍにて保ち、３０分間こ
れらを回転させそのｖ＆口転を停止した。このままでは
半乾燥状態のため型ごと乾燥機に入れ６０℃にて１昼夜
乾燥し脱型して所望の成形体を得た。この成形体中にお
けるホイスカーの分布を模式的に図に示す。この図に示
すようにこの成形体においては、中心部から外周部に向
かうに従いホイスカーフの濃度が大きくなっている。即
ち翼部５は軸部６と比べてホイスカーフの濃度が太き（
なっている。
この成形体を窒素気流中で１７００℃で焼結し、セラミ
ックス製タービンホイール焼結体を得た。
ックス製タービンホイール焼結体を得た。
このホイスカー強化タービンホイールをエロージョン試
験により評価した。この試験方法は試料の上部に位置し
たノズルから酸化鉄の１００〜１５０μｍの粒子を圧縮
空気とともに高速で噴出させエローシコン量（試料重り
減少（９）／粒子１ｇ当り）を測定するものである。
験により評価した。この試験方法は試料の上部に位置し
たノズルから酸化鉄の１００〜１５０μｍの粒子を圧縮
空気とともに高速で噴出させエローシコン量（試料重り
減少（９）／粒子１ｇ当り）を測定するものである。
本製造方法によりＦＪ造された繊維強化セラミックス製
部品においてはこのエローシコンωは１゜８Ｘ１０″″
３９／粒子１ってあり繊維強化しない窒化珪素単味の場
合の比較例は５．６Ｘ１０−３Ｑ／Ｑであり、本製造方
法により製造された繊維強化セラミックス製部品は比較
例の場合と比べて非常に高い耐エロージヨン性を示した
。
部品においてはこのエローシコンωは１゜８Ｘ１０″″
３９／粒子１ってあり繊維強化しない窒化珪素単味の場
合の比較例は５．６Ｘ１０−３Ｑ／Ｑであり、本製造方
法により製造された繊維強化セラミックス製部品は比較
例の場合と比べて非常に高い耐エロージヨン性を示した
。
又本製造方法によりｙｉ＃造された繊維強化セラミック
ス製部品の化学元素分析により炭化珪素ホイスカーの分
率を測定した。この場合このタービンホイールの軸部を
切断した中心部の炭化珪素ホイスカー分率は非常に少な
く、炭化Ｉｉ素ホイスカー／窒化珪素の比は２％であっ
た。一方翼部はその比が４０〜５０％と非常に高く、中
心部と比べて外周部はそのウィスカー濃度が極めて高く
部分的に繊維強化されていることが判明した。
ス製部品の化学元素分析により炭化珪素ホイスカーの分
率を測定した。この場合このタービンホイールの軸部を
切断した中心部の炭化珪素ホイスカー分率は非常に少な
く、炭化Ｉｉ素ホイスカー／窒化珪素の比は２％であっ
た。一方翼部はその比が４０〜５０％と非常に高く、中
心部と比べて外周部はそのウィスカー濃度が極めて高く
部分的に繊維強化されていることが判明した。
本製造方法によればホイスカーで強化するので長繊維添
加の場合に比べて成形性がよく、そのため複雑形状のタ
ービンホイールを精度よく製造することができ、ホイス
カーの使用量も少なく部分的な強化を容易に達成するこ
とができた。
加の場合に比べて成形性がよく、そのため複雑形状のタ
ービンホイールを精度よく製造することができ、ホイス
カーの使用量も少なく部分的な強化を容易に達成するこ
とができた。
図は実施例において遠心スリップキャスティング成形装
叡を用いて遠心スリップキャスティング成形方法により
成形された成形体の＠１断面図である。 １ ・・・ 遠心スリップキャスト装置２ ・・・ タ
ーンテーブル ３ ・・・ 上部凹型 ４ ・・・ ターボホイール型 ５ ・・・ ｖＩＪ部 ６ ・・・ 軸部 ７ ・・・ ホイスカー 特許出願人 トヨタ自動車株式会社代理人
弁理士 大川 宏 同 弁理士 丸山明夫 図
叡を用いて遠心スリップキャスティング成形方法により
成形された成形体の＠１断面図である。 １ ・・・ 遠心スリップキャスト装置２ ・・・ タ
ーンテーブル ３ ・・・ 上部凹型 ４ ・・・ ターボホイール型 ５ ・・・ ｖＩＪ部 ６ ・・・ 軸部 ７ ・・・ ホイスカー 特許出願人 トヨタ自動車株式会社代理人
弁理士 大川 宏 同 弁理士 丸山明夫 図
Claims (2)
- （１）セラミックス粉末とセラミックスホイスカーと分
散液体を含むスリップを調製する第１工程と、 上記第１工程により調製されたスリップを所定形状の型
に入れて、該型を回転させて遠心スリップキャスティン
グ成形方法により、中心部から外周部に向かうに従い上
記セラミックスホイスカーの濃度が大きい成形体を成形
する第２工程と、上記第２工程により成形された成形体
を乾燥させ、焼結させて中心部から外周部に向かうに従
い上記セラミックスホイスカーの濃度が大きい繊維強化
セラミックス製部品を製造する第３工程と、から成るこ
とを特徴とする繊維強化セラミックス製部品の製造方法
。 - （２）第１工程において、セラミックス粉末は窒化珪素
（Ｓｉ＿３Ｎ＿４）であり、セラミックスホイスカーは
炭化珪素（ＳｉＣ）ホイスカーであり、分散液体はエチ
ルアルコールである特許請求の範囲第１項記載の繊維強
化セラミックス製部品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61188278A JPS6342807A (ja) | 1986-08-11 | 1986-08-11 | 繊維強化セラミツクス製部品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61188278A JPS6342807A (ja) | 1986-08-11 | 1986-08-11 | 繊維強化セラミツクス製部品の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6342807A true JPS6342807A (ja) | 1988-02-24 |
Family
ID=16220854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61188278A Pending JPS6342807A (ja) | 1986-08-11 | 1986-08-11 | 繊維強化セラミツクス製部品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6342807A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6359527A (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-15 | 株式会社東芝 | ファインセラミックス成形体の製造方法 |
| WO2014060374A1 (de) * | 2012-10-16 | 2014-04-24 | Ceramtec Gmbh | Keramik und verfahren zur herstellung |
-
1986
- 1986-08-11 JP JP61188278A patent/JPS6342807A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6359527A (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-15 | 株式会社東芝 | ファインセラミックス成形体の製造方法 |
| JPH0545555B2 (ja) * | 1986-08-29 | 1993-07-09 | Tokyo Shibaura Electric Co | |
| WO2014060374A1 (de) * | 2012-10-16 | 2014-04-24 | Ceramtec Gmbh | Keramik und verfahren zur herstellung |
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