JPH08187714A - 長尺の円筒または円柱セラミックスの製造方法 - Google Patents

長尺の円筒または円柱セラミックスの製造方法

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JPH08187714A
JPH08187714A JP7019922A JP1992295A JPH08187714A JP H08187714 A JPH08187714 A JP H08187714A JP 7019922 A JP7019922 A JP 7019922A JP 1992295 A JP1992295 A JP 1992295A JP H08187714 A JPH08187714 A JP H08187714A
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JP
Japan
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cylindrical
ceramics
molded body
molded
ring
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JP7019922A
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English (en)
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Noboru Miyata
昇 宮田
Yoichi Ishida
陽一 石田
Yoshihiro Asai
義博 浅井
Yoshiji Nishi
芳次 西
Tatsuya Shiogai
達也 塩貝
Shigeru Takahashi
繁 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiheiyo Cement Corp
Original Assignee
Nihon Cement Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 2個以上の短尺のセラミックスをセラミック
ス本来の強度並の接合強度でつなぎ合わせて長尺とする
円筒または円柱セラミックスの製造方法を提供するこ
と。 【構成】 2個以上の円筒または円柱成形体の端部を突
き合わせた外側に、円筒または円柱成形体よりも密度が
低いリング状の成形体をはめ込んだ後、焼成して円筒又
は円柱体をつなぎ合わせる長尺の円筒または円柱セラミ
ックスの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックスの製造方
法に関し、特に長尺の円筒または円柱セラミックスの製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】セラミックスは、耐摩耗性、耐侵食性、
高温強度などで優れた特性を有しているため、あらゆる
ところで種々の用途に使われている。しかし、これらセ
ラミックスの最も大きな欠点は、成形性が悪いことであ
り、特に大型製品、中でも円筒や円柱等の長尺物は、そ
の製造時に割れや変形が生じ易いことである。そのた
め、セラミックス製品の用途を拡大するためには、これ
ら円筒や円柱の長尺物の製造技術の向上が大きな課題と
して取り上げられ、現在その向上に取り組まれている。
【0003】その一つとして、短尺の円筒または円柱体
の端部を化学的に結合する方法により接合して長尺化す
るという工夫が試みられている。この方法は、円筒また
は円柱体の端部と端部との間にロウ材を挟んで高温処理
することで、ロウ材とセラミックスとが反応して、その
結果、セラミックス同士が接合される方法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法で作製された長尺の円筒または円柱セラミックスは、
そのつなぎ部の接合強度が数kg/mm2程度と小さい
上に、その接合強度が数百度程度の温度で大きく低下す
るので、高い強度を必要とする場合、あるいは高温を必
要とする場合にはその使用に支障を来すという問題があ
った。
【0005】本発明は、上述した従来の長尺の円筒また
は円柱セラミックスが有する課題に鑑みなされたもので
あって、その目的は、2個以上の短尺のセラミックスを
セラミックス本来の強度並の接合強度でつなぎ合わせて
長尺とする円筒または円柱セラミックスの製造方法を提
供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成するため、通常の成形方法で作製された2個以上
の円筒または円柱成形体の外側に、円筒または円柱成形
体より密度が低いリング状の成形体をはめ込んだ後、通
常の焼成条件で焼成すれば、つなぎ部の接合強度がつな
ぎ部のないセラミックス並の強度を有するとの知見を得
て本発明を完成した。
【0007】本発明の特徴は、外側にはめ込んだリング
状の成形体の密度を内側の円筒または円柱成形体より低
くしているので、焼成により収縮の大きい外側のリング
状の焼成体が、内側の円筒または円柱体に大きな圧縮応
力をかけ、その結果、リング状の焼成体と内側の円筒ま
たは円柱体とが強く接合することにある。従って、この
方法は、従来のような強度が低下する原因となるロウ材
などの接合界面を作ることがなく、また高い圧縮応力を
円周面に作用させた接合のため、従来の円筒または円柱
体の端面のみの接合に比べて、つなぎ部の接合強度が飛
躍的に高強度化される。この圧縮応力は、内側の円筒ま
たは円柱成形体と外側のリング状成形体の密度差により
調整することが可能である。
【0008】以下本発明の長尺の円筒または円柱セラミ
ックスの製造方法を詳細に述べると、先ず、原料粉末と
して、平均粒径が0.2〜1.5μmで、純度が95%
以上のアルミナ、ジルコニア、窒化けい素、炭化けい
素、サイアロン等のセラミックス粉末を用いる。これら
の粉末に、PVA等のバインダーを添加してスプレード
ライヤー等で噴霧乾燥して顆粒とする。
【0009】こうして得られた顆粒をプレス成形法、C
IP成形法、鋳込み成形法などの慣用の方法で円筒また
は円柱成形体を作製する。リング状の成形体は、作製し
た円筒または円柱成形体の密度を測定し、その密度より
低い成形体をCIP成形法によって作製する。CIP圧
力を変えることにより、所望の密度の成形体を作製する
ことができる。
【0010】上記で作製された円筒または円柱成形体の
つなぎ部の外側に、図1に示すようにリング状の成形体
をはめ込んだ後、所定の雰囲気中で所定の温度で焼成す
ることにより、所望の長尺の円筒または円柱セラミック
スを得ることができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と共に挙げ、
本発明をより詳細に説明する。
【0012】(実施例1〜4) (1)成形体の作製 原料としてAl23(大明化学工業(株)製:純度9
9.99%、平均粒径0.5μm)、Si34(日本セ
メント(株)製:純度99%、平均粒径0.5μm)、
SiC(昭和電工(株)製:純度99.9%、平均粒径
1μm)、サイアロン(日本セメント(株)製:純度9
9%、平均粒径0.5μm)の各粉末1kgに、PVA
のバインダーを3重量%添加し、スプレードライヤーに
て噴霧乾燥して各粉末を顆粒とした。得られた顆粒を用
いて、表2に示すCIP圧で表1に示す大きさの円筒体
を2個成形した。円筒体の密度は、別に成形した円筒体
から所定の形状の大きさに切り出し加工した後、その寸
法と重量を測定して算出した。その結果を表2に示す。
また、同じ顆粒を用いて、同様に表2に示すCIP圧
で表1に示す大きさのリング状成形体を成形した。その
密度も表2に示す。
【0013】(2)円筒セラミックスの製造 成形した2個の円筒体のつなぎ部の外側にリング状の成
形体をはめ込み、それをAl23の場合、大気雰囲気中
にて100℃/hrの昇温速度で1350℃に昇温し、
3時間保持して長尺の円筒セラミックスを製造した。S
iCの場合は、Ar雰囲気中にて最高温度を2075℃
にして他はAl23と同様にして円筒セラミックスを製
造した。Si34の場合は、N2雰囲気中にて100℃
/hrの昇温速度で1800℃に昇温し、6時間保持し
て円筒セラミックスを製造した。サイアロンは、最高温
度での保持時間を3時間にして他はSi34と同様にし
て円筒セラミックスを製造した。
【0014】(3)評価 得られた円筒セラミックの両端をつかんで引張試験機で
引張強度を求めた。その結果を表2に示す。なお同時に
同じ方法で同じ大きさの円筒成形体1個を作製し、それ
を同じ焼成条件で円筒セラミックスを製造した。作製し
た円筒セラミックスの両端をつかんでセラミックス単独
の引張強度を求めた。その結果も併せて表2に示す。
【0015】(実施例5〜8) (1)成形体の作製 実施例1〜4と同じ顆粒を作製し、その顆粒を用いて表
2に示すCIP圧で表1に示す大きさの円柱体を2個成
形した。得られた成形体の密度は、実施例1〜4と同様
に測定した。その結果を表2に示す。同じく同じ顆粒を
用いて、同様に表2に示すCIP圧で表1に示す大きさ
のリング状成形体を成形した。その密度も表2に示す。
【0016】(2)円柱セラミックスの製造 成形した2個の円柱成形体のつなぎ部の外側にリング状
の成形体をはめ込み、それを実施例1〜4と同様にして
円柱セラミックスを製造した。
【0017】(3)評価 得られた円柱セラミックの両端をつかんで引張試験機で
引張強度を求めた。その結果を表2に示す。
【0018】(実施例9〜11) (1)成形体の作製 実施例3と同じSiC顆粒を作製し、その顆粒を用いて
表2に示すCIP圧で表1に示す大きさの円筒体を2個
成形した。得られた成形体の密度は、実施例3と同様に
測定した。その結果を表2に示す。同じく同じ顆粒を用
いて、同様に表2に示すCIP圧で表1に示す大きさの
リング状成形体を成形した。その密度も表2に示す。
【0019】(2)円筒セラミックスの製造 成形した2個の円筒成形体のつなぎ部の外側にリング状
の成形体をはめ込み、実施例3と同様にして円筒セラミ
ックスを製造した。
【0020】(3)評価 得られた円筒セラミックスの両端をつかんで引張試験機
で引張強度を求めた。その結果を表2に示す。
【0021】(実施例12〜14) (1)成形体の作製 実施例3と同じSiC顆粒を作製し、その顆粒を用いて
表2に示すCIP圧で表1に示す大きさの円筒体を2個
成形した。得られた成形体の密度は、実施例3と同様に
測定した。その結果を表1に示す。同じく同じ顆粒を用
いて、同様に表2に示すCIP圧で表1に示す大きさの
リング状成形体を成形した。その密度も表2に示す。
【0022】(2)円筒セラミックスの製造 成形した2個の円筒成形体のつなぎ部の外側にリング状
の成形体をはめ込み、実施例3と同様にして円筒セラミ
ックスを製造した。
【0023】(3)評価 得られた円筒セラミックの両端をつかんで引張試験機で
引張強度を求めた。その結果を表2に示す。
【0024】(比較例1〜2)比較のために比較例1で
は、実施例1と同じ円筒体を2個成形し、その成形体を
実施例1と同じ条件で焼成した。得られた2個の焼結体
を図2に示すA及びB部にモリブデン・マンガン法によ
りメタライズ層を形成し、Niメッキを施した後、Ag
−Cuロウにてロウ付けして図3の通り接合した。その
接合体の両端をつかんで引張強度を求めた。また、比較
例2では、実施例3のうち、リング状の成形体の密度を
内側の成形体の密度と同じにする他は実施例3と同じ方
法で2個の円筒体をつなぎ合わせた円筒セラミックスを
作製し、その引張強度を求めた。それらの結果を表2に
示す。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】表2から明らかなように、実施例1〜4に
おいては、いずれもつなぎ合わせてない円筒セラミック
ス単独の引張強度に近い強度が得られている。また実施
例4〜14においても、円筒セラミックス単独の引張強
度よりかなり低いものもみられるが、いずれも10kg
/mm2を超える高い引張強度を示している。
【0028】これに対して本発明の範囲外、即ち、円筒
体端部を金属ロウでロウ付けしてつなぎ合わせた比較例
1の引張強度は、5kg/mm2と本発明に比べて大き
く低下しており、また、比較例2では、外側のリング状
成形体の密度が内側の円筒または円柱成形体の密度と同
じとしたため、圧縮応力がほとんどかからず引張強度は
ほぼ0に近かった。
【0029】
【発明の効果】以上の通り、本発明にかかる製造方法に
よれば、短尺の円筒または円柱体の外側にはめ込んだリ
ング状の焼成体の収縮によって生じる圧縮応力を利用し
て内側の円筒または円柱体をつなぎ合わせるものなの
で、つなぎ合わせた接合部の強度が、セラミックス単独
並の高い接合強度を持ち、かつ数百度を超える高温下で
もその強度を維持することができる長尺の円筒または円
柱セラミックスとすることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における円筒体のつなぎ部の外
側に、リング状の成形体をはめ込んだ斜視図である。
【図2】比較例1における2個の円筒焼結体の斜視図で
ある。
【図3】比較例1における2個の円筒焼結体端面をロウ
付けしてつなぎ合わせた円筒セラミックスの斜視図であ
る。
【符号の説明】
1 実施例における円筒成形体 2 実施例におけるリング状成形体 A 比較例1におけるメタライズ層を形成する端面 B 比較例1におけるメタライズ層を形成する端面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C04B 37/00 Z F16B 7/00 Z (72)発明者 高橋 繁 埼玉県志木市柏町6−25−27

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミックス粉末にバインダーを添加し
    て成形した2個以上の円筒または円柱成形体の端部を突
    き合わせた外側に、円筒または円柱成形体よりも密度が
    低いリング状の成形体をはめ込んだ後、焼成して円筒ま
    たは円柱体をつなぎ合わせることを特徴とする長尺の円
    筒または円柱セラミックスの製造方法。
JP7019922A 1995-01-13 1995-01-13 長尺の円筒または円柱セラミックスの製造方法 Pending JPH08187714A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015515438A (ja) * 2012-03-22 2015-05-28 サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス,インコーポレイティド 焼結結合されたセラミック物品
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JP2019059634A (ja) * 2017-09-25 2019-04-18 日本特殊陶業株式会社 セラミックス部材の製造方法

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