JPH069806B2 - セラミツクス構造体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はセラミックス構造体の製造方法に関する。

（従来技術） 近年アルミナ、シリカーアルミナ、コーディエライト、
ジルコニア、サイアロン、炭化珪素、窒素珪素、フェラ
イト等の優れた機械的、化学的、熱的特性が注目され、
各種の分野で用途開発がなされている。

しかしながら、上記した各種セラミックス原料はその特
性から従来の陶磁器のようには容易に成形できず、押出
成形及び各種のプレス成形により板状、パイプ状等単純
な形状のセラミックス構造体を製造しているのが一般で
ある。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、近年セラミックス泥漿を成形型に鋳込む鋳込
成形法を用いて複雑な形状のセラミックス構造体を製造
する試みも種々行われているが、鋳込成形後の生素地の
強度が低く、形状が複雑になるほど離型時、乾燥時、焼
成時における成形体の損傷が大きい。従って、かかる鋳
込成形法によってもセラミックス構造体の製造には形状
の面からの制約があり、セラミックス構造体は要求通り
には利用されていないのが実状である。

また、所望のセラミックス構造体を予め複数の構成部分
に分割した状態で各構成部分を別々に成形し、各構成部
分を焼成後接合してセラミックス構造体を得る方法も考
えられるが、得られる構造体の接合強度が十分でないと
いう問題がある。

従って、本発明の目的は、形状が複雑であっても損傷の
発生がなくかつ十分な強度を有するセラミックス構造体
を容易に製造し得る方法を確立するにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、主体部分と、同主体部分に付随し同主体部分
に比較して強度的に弱くまたは成形型からの離型時同型
に付着し易い付随部分とを一体化してなるセラミックス
構造体の製造方法であり、当該製造方法は、非酸化物系
のセラミックス原料にて予め成形され乾燥された前記付
随部分を所定の成形型内の対応する部位に収容し、同成
形型内に非酸化物系のセラミックス泥漿を鋳込んで前記
付随部分と一体の主体部分を成形し、しかる後互いに一
体化された主体部分および付随部分を焼成することを特
徴とするものである。

本発明においては、セラミックス構造体の形状には何等
制約されるものではなく、例えばポンプインペラー、攪
拌羽根、端部にフランジ部を備えたパイプ、長尺パイ
プ、ボス部を備えた各種部品等が挙げられる。

これらの部品においては、羽根部、フランジ部等が本発
明の付随部分に該当し、また羽根部を支持する支持部、
ボス部、パイプ本体等が本発明の主体部分に該当する。

本発明においては、目的とするセラミックス構造体を、
主体部分とこれに付随する付随部分という単純な形状の
複数の構成部分からなる構成に設計し、付随部分を予め
成形して乾燥しておき、この付随部分を所定の成形型内
の対応する部位に収容して鋳込成形するものである。予
め成形し乾燥する付随部分は複数であってもよく、かか
る付随部分は主体部分に付随する強度的に弱い部分、成
形型からの離型時に付着し易い部分等である。付随部分
の成形手段としては、押出成形法、各種のプレス成形
法、ドクターブレード法、鋳込成形法、射出成形法等各
種の成形方法を採用することができ、成形後乾燥されま
たはその後焼成される。

本発明においては、次いで上記した成形型内にセラミッ
クス泥漿を鋳込んで前記付随部分と一体の主体部分を成
形し、しかる後これらの一体の成形物を乾燥、焼成する
ものである。主体部分および付随部分を成形するための
セラミックス原料は、成形時および焼成時に収縮の少な
い非酸化物系のセラミックス原料であることが必要であ
り、これら両部分の成形には同じ組成の原料を使用す
る。原料としては具体的には、反応焼結窒化珪素からな
る構造体を得るための珪素、炭化珪素からなる構造体を
得るための炭化珪素、炭化珪素と窒化珪素からなる構造
体を得るための炭化珪素と珪素または窒化珪素の混合物
等が挙げられる。

なお、鋳込成形法としては、固形鋳込法、排泥鋳込法等
のいずれの方法をも採用することができる。

（発明の作用・効果） 本発明の製造方法においては、目的とするセラミックス
構造体を、主体部分とこれに付随する付随部分という単
純な形状の複数の構成部分に分割した状態で、予め付随
部分を成形し乾燥しておき、次いで残りの主体部分を成
形し同時に付随部分と一体化させるものである。これに
より、各構成部分は目的とする構造体に比較して単純な
形状となり、予め成形される付随部分は常法により何等
損傷の発生もなく成形されて強度の高いものとなる。ま
た、残りの主体部分も目的とする構造体に比較して単純
な形状であるため、何等損傷の発生もなく成形され、そ
れ自体も強度の高いものとなる。

主体部分と付随部分とは、主体部分の成形時の泥漿によ
り結合され、その結合強度は高いものとなる。また、こ
の一体化された成形物はその後乾燥、焼成されるが、こ
れらの構成部分を成形するためのセラミックス原料とし
て非酸化物系のセラミックス原料を使用していることか
ら、乾燥、焼成時における収縮が少なくて両構成部分の
結合強度が高い構造体が得られる。

従って、本発明の製造方法によれば、たとえ形状が複雑
であっても損傷の発生がなくかつ十分な強度を有するセ
ラミックス構造体を容易に製造することができる。

（実施例） セラミックス原料として反応焼結窒化珪素からなる構造
体を得るためのSi粒子からなる泥漿、炭化珪素を得るた
めのSiC粒子からなる泥漿、炭化珪素と窒化珪素の複合
体を得るためのSiCとSi粒子からなる泥漿を用いて、第
１図に示す外向フランジ部を備えたパイプ１０を製造し
た。当該パイプ１０においてはフランジ部１１が本発明
の付随部分に該当し、かつ筒部１２が本発明の主体部分
に該当する。フランジ部１１は下記表に示す成形法によ
り予め成形するとともに乾燥して生素地とし、これを第
２図(a)，(b)に示すパイプ用の石膏型２０のフランジ部
１１に対応する環状溝部２１に同フランジ部１１を嵌合
して型２０内に収容する。型２０は長手方向に沿って分
割された２つ割り式のものであり、第３図(a)に示すよ
うにフランジ部１１を収容した後同フランジ部１１と同
一組成の泥漿を型２０内に鋳込み、排泥鋳込法により型
２０の内周面２２およびフランジ部１１の内周面１１ａ
に泥漿を第３図(b)に示すように付着して筒部１２を形
成する。これを乾燥した後下記表に示す条件で焼成し、
目的とするセラミックス構造体であるフランジ部付パイ
プ１０を得た。得られたパイプ１０における第１図の
Ａ，Ｂ，Ｃで示す部分から所定形状の試験片を切出し、
各試験片の曲げ強度をJISR1601（４点曲げ強度）により
測定した。得られた結果を下記表に示す。

以上の結果から明らかなように、本実施例の各製造方法
により得られたセラミックス構造体１０においては各構
成部分１１，１２は十分な強度を有するとともに（Ａ，
Ｂが該当する）、両構成部分１１，１２の接合部も十分
な強度を有する（Ｃが該当する）。

なお、本実施例においては、パイプ１０のフランジ部を
第４図(a)〜(e)に示す断面形状に変形し、フランジ部内
周に環状突起部１１ｂ〜１１ｆを筒部１２内に埋設させ
たパイプを製造し、また第５図(a)，(b)に示すインペラ
羽根３０をも製造した。かかるインペラ羽根３０におい
ては、各羽根部３１〜３４を予め成形し、支持部３５の
成形時同支持部３５に各羽根部３１〜３４の基端部を埋
設している。従って、これらのパイプ１０およびインペ
ラ羽根３０においては、各構成部間の接合強度が一層高
いものとなっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が目的とするセラミックス構造体の一例
であるフランジ付パイプの斜視図、第２図(a)，(b)は石
膏型の平面図および内側面図、第３図(a)，(b)は構造体
の成形順序を示す説明図、第４図(a)〜(e)は上記パイプ
を構成するフランジ部の各変形例を示す断面図、第５図
(a)，(b)はセラミックス構造体の他の例であるインペラ
羽根の横断平面図および側面図である。 符号の説明 １０……パイプ、１１……フランジ部、１２……筒部、
２０……石膏型、２１……環状溝部、２２……内周面、
３０……インペラ羽根。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主体部分と、同主体部分に付随し同主体部
   分に比較して強度的に弱くまたは成形型からの離型時同
   型に付着し易い付随部分とを一体化してなるセラミック
   ス構造体の製造方法であり、当該製造方法は、非酸化物
   系のセラミックス原料にて予め成形され乾燥された前記
   付随部分を所定の成形型内の対応する部位に収容し、同
   成形型内に非酸化物系のセラミックス泥漿を鋳込んで前
   記付随部分と一体の主体部分を成形し、しかる後互いに
   一体化された主体部分および付随部分を焼成することを
   特徴とするセラミックス構造体の製造方法。