JPH0829576B2 - セラミック構造体の製造方法 - Google Patents
セラミック構造体の製造方法Info
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- JPH0829576B2 JPH0829576B2 JP62198539A JP19853987A JPH0829576B2 JP H0829576 B2 JPH0829576 B2 JP H0829576B2 JP 62198539 A JP62198539 A JP 62198539A JP 19853987 A JP19853987 A JP 19853987A JP H0829576 B2 JPH0829576 B2 JP H0829576B2
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- ceramic structure
- average particle
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B30—PRESSES
- B30B—PRESSES IN GENERAL
- B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
- B30B11/001—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a flexible element, e.g. diaphragm, urged by fluid pressure; Isostatic presses
-
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- B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
- B30B15/02—Dies; Inserts therefor; Mounting thereof; Moulds
- B30B15/022—Moulds for compacting material in powder, granular of pasta form
- B30B15/024—Moulds for compacting material in powder, granular of pasta form using elastic mould parts
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、耐熱衝撃性のすぐれたセラミック構造体の
製造方法に関する。
製造方法に関する。
（従来技術と問題点） 従来、セラミックは耐熱性を有するため高温材料とし
て広く使用されている。しかしながら、セラミックは金
属と比較して熱伝導が小さく温度差を生じやすい上に、
破壊靱性が桁違いに小さいため、セラミックを激しい温
度変化の環境の下で用いたり、熱量の大きい使い方をす
ると、大きな熱応力が発生してセラミックにいわゆる熱
衝撃破壊が生じ、この分野に使用されるセラミックは寿
命が短く信頼性に欠ける問題があった。
て広く使用されている。しかしながら、セラミックは金
属と比較して熱伝導が小さく温度差を生じやすい上に、
破壊靱性が桁違いに小さいため、セラミックを激しい温
度変化の環境の下で用いたり、熱量の大きい使い方をす
ると、大きな熱応力が発生してセラミックにいわゆる熱
衝撃破壊が生じ、この分野に使用されるセラミックは寿
命が短く信頼性に欠ける問題があった。
そのため、近年、耐熱衝撃性の高いセラミック構造体
として、セラミックを、多孔質層と緻密室層との二層以
上の層状体に一体的に構成したものが開発されている
が、係るセラミック構造体を製造するのに好適な方法は
まだなかった。
として、セラミックを、多孔質層と緻密室層との二層以
上の層状体に一体的に構成したものが開発されている
が、係るセラミック構造体を製造するのに好適な方法は
まだなかった。
（発明の目的） 本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、安価な
セラミックス原料を用い耐熱衝撃性を有するセラミック
構造体を製造するのに好適な方法を提供することを目的
とする。
セラミックス原料を用い耐熱衝撃性を有するセラミック
構造体を製造するのに好適な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） 本発明におけるセラミック構造体の製造方法は、模型
とゴム型とで画成される製品キャビティ内にセラミック
粉末を顆粒化して成るセラミック顆粒を充填した後、C.
I.P.法（Cold Isostatic Press）により該セラミック
顆粒を圧縮成形し、該成形された成形体と前記ゴム型と
の隙間に、前記セラミック粉末の平均粒径より粗いか、
または細かい平均粒径のセラミック粉末を顆粒化して成
るセラミック顆粒を充填し、続いて、これらのセラミッ
ク顆粒を再び、C.I.P.法により、前記成形圧力と同等ま
たはそれ以上の成形圧力で圧縮成形し、該成形された成
形体を焼成することを特徴とする。
とゴム型とで画成される製品キャビティ内にセラミック
粉末を顆粒化して成るセラミック顆粒を充填した後、C.
I.P.法（Cold Isostatic Press）により該セラミック
顆粒を圧縮成形し、該成形された成形体と前記ゴム型と
の隙間に、前記セラミック粉末の平均粒径より粗いか、
または細かい平均粒径のセラミック粉末を顆粒化して成
るセラミック顆粒を充填し、続いて、これらのセラミッ
ク顆粒を再び、C.I.P.法により、前記成形圧力と同等ま
たはそれ以上の成形圧力で圧縮成形し、該成形された成
形体を焼成することを特徴とする。
実施例１ 第１図に示すものは、パイプ状のセラミック構造体を
製造するための成形型で、下蓋（１）と下蓋（１）の突
起部に嵌着されたゴム製の円筒部材（２）と、下蓋
（１）の中央部に立設された丸棒（３）と、円筒部材
（２）の上端部に嵌入されるとともに丸棒（３）の上端
部を着脱可能に嵌入させた上蓋（４）とで構成されて、
製品キャビティ（５）を画成している。
製造するための成形型で、下蓋（１）と下蓋（１）の突
起部に嵌着されたゴム製の円筒部材（２）と、下蓋
（１）の中央部に立設された丸棒（３）と、円筒部材
（２）の上端部に嵌入されるとともに丸棒（３）の上端
部を着脱可能に嵌入させた上蓋（４）とで構成されて、
製品キャビティ（５）を画成している。
次に第１図に図示する成形型を用いてパイプ状のセラ
ミック構造体を製造する方法について説明すると、ま
ず、平均粒径0.6μｍの酸化アルミニウム粉末（昭和電
工株式会社製のAL−160SG）に成形助剤（バインダー）
を２重量％添加し、スプレードライヤでそれを平均粒径
60〜120μｍの顆粒にして流動性を良くする。次いで、
上蓋（４）を取ってその顆粒を製品キャビティ（５）内
に、それらに振動を付与しながら充填し、上蓋（４）を
嵌入し、続いて、製品キャビティ（５）内の酸化アルミ
ニウムをＣ、Ｉ、Ｐ、法（Cold Isostatic Press）によ
り1000kgf/cm2の圧力で圧縮成形する。すると、当該酸
化アルミニウム顆粒は約35％収縮して成形体と円筒部材
（２）との間に隙間ができる。次いで、平均粒径60μｍ
の酸化アルミニウム粉末（昭和電工株式会社製のＡ−13
M）に成形助剤（バインダー）を２重量％添加し、スプ
レードライヤでそれを平均粒径70〜100μｍの顆粒にし
て流動性を良くし、続いて、上蓋（４）を取って成形体
と円筒部材（２）との隙間に、その酸化アルミニウム顆
粒をそれらに振動を付与しながら充填し、上蓋（４）を
嵌入する。次いで、これらの酸化アルミニウムを再び
Ｃ、Ｉ、Ｐ、法により1200kgf/cm2の圧力で圧縮成形す
る。なお、第２次のＣ、Ｉ、Ｐ法の圧力を第１次のＣ、
Ｉ、Ｐ、法の圧力より大きくするか、または同一にする
ことにより、第１次による成形体と第２次による成形体
との間に隙間が生ずるのを防止することができる。かく
して、高さ250mm、粒径0.6μｍの原料による内側層の厚
さが10.0mm・粒径60μｍの原料による外側層の厚さが3.
7mmのパイプ状の成形体を成形する。次いで、この成形
体を電気炉により温度1600℃の下で２時間、焼成する。
これにより、第２図に図示するように緻密質層（内側
層）の厚さが8.0mm、多孔質層（外側層）の厚さが3.0mm
の二層状を成したパイプ状のセラミック構造体が得られ
る。なお、このセラミック構造体は、第３図に示す電子
顕微鏡組織写真によると、上方部分で示される内側層
は、気孔の極めて少ない緻密質を成し、また同じく下方
部分で示される外側は比較的気孔の多い多孔質を成し、
しかも、内側層と外側層との接合部分はこれらがからみ
合って一体的にして緻密に結合している。換言すると、
平均粒径の細かい酸化アルミニウム粉末では強度の大き
い緻密質が焼成され、また、それより平均粒径の粗い酸
化アルミニウム粉末では多孔質が形成されている。そこ
で、このパイプ状セラミック構造体を適宜接続して長尺
にし、熱交換器として使用して高温状態の炉内でその内
部に空気を通した場合、このセラミック構造体において
は、炉の熱による熱衝撃が多孔質層によるその伝達を緩
和されて内側層の緻密質層には弱められた状態で加わ
り、これにより、緻密質層が熱衝撃で破損されることは
回避される。
ミック構造体を製造する方法について説明すると、ま
ず、平均粒径0.6μｍの酸化アルミニウム粉末（昭和電
工株式会社製のAL−160SG）に成形助剤（バインダー）
を２重量％添加し、スプレードライヤでそれを平均粒径
60〜120μｍの顆粒にして流動性を良くする。次いで、
上蓋（４）を取ってその顆粒を製品キャビティ（５）内
に、それらに振動を付与しながら充填し、上蓋（４）を
嵌入し、続いて、製品キャビティ（５）内の酸化アルミ
ニウムをＣ、Ｉ、Ｐ、法（Cold Isostatic Press）によ
り1000kgf/cm2の圧力で圧縮成形する。すると、当該酸
化アルミニウム顆粒は約35％収縮して成形体と円筒部材
（２）との間に隙間ができる。次いで、平均粒径60μｍ
の酸化アルミニウム粉末（昭和電工株式会社製のＡ−13
M）に成形助剤（バインダー）を２重量％添加し、スプ
レードライヤでそれを平均粒径70〜100μｍの顆粒にし
て流動性を良くし、続いて、上蓋（４）を取って成形体
と円筒部材（２）との隙間に、その酸化アルミニウム顆
粒をそれらに振動を付与しながら充填し、上蓋（４）を
嵌入する。次いで、これらの酸化アルミニウムを再び
Ｃ、Ｉ、Ｐ、法により1200kgf/cm2の圧力で圧縮成形す
る。なお、第２次のＣ、Ｉ、Ｐ法の圧力を第１次のＣ、
Ｉ、Ｐ、法の圧力より大きくするか、または同一にする
ことにより、第１次による成形体と第２次による成形体
との間に隙間が生ずるのを防止することができる。かく
して、高さ250mm、粒径0.6μｍの原料による内側層の厚
さが10.0mm・粒径60μｍの原料による外側層の厚さが3.
7mmのパイプ状の成形体を成形する。次いで、この成形
体を電気炉により温度1600℃の下で２時間、焼成する。
これにより、第２図に図示するように緻密質層（内側
層）の厚さが8.0mm、多孔質層（外側層）の厚さが3.0mm
の二層状を成したパイプ状のセラミック構造体が得られ
る。なお、このセラミック構造体は、第３図に示す電子
顕微鏡組織写真によると、上方部分で示される内側層
は、気孔の極めて少ない緻密質を成し、また同じく下方
部分で示される外側は比較的気孔の多い多孔質を成し、
しかも、内側層と外側層との接合部分はこれらがからみ
合って一体的にして緻密に結合している。換言すると、
平均粒径の細かい酸化アルミニウム粉末では強度の大き
い緻密質が焼成され、また、それより平均粒径の粗い酸
化アルミニウム粉末では多孔質が形成されている。そこ
で、このパイプ状セラミック構造体を適宜接続して長尺
にし、熱交換器として使用して高温状態の炉内でその内
部に空気を通した場合、このセラミック構造体において
は、炉の熱による熱衝撃が多孔質層によるその伝達を緩
和されて内側層の緻密質層には弱められた状態で加わ
り、これにより、緻密質層が熱衝撃で破損されることは
回避される。
実施例2. 第４図に示すものは、試験管のような形態を成した熱
電対保護管用のセラミック構造体を製造するための成形
型で、基板（21）と、該基板（21）の中央部に立設され
た上端部半球状の丸棒（22）と、基板（21）上に押え部
材（23）およびボルト（24）を介して固定された逆置試
験管状のゴム型（25）と、で構成されている。そして、
ゴム型（25）の上端には、ゴム栓（26）で閉鎖された材
料供給孔が形成され、また、基板（21）、丸棒（22）お
よびゴム型（25）により逆置試験管状の製品キャビティ
（27）を画成している。
電対保護管用のセラミック構造体を製造するための成形
型で、基板（21）と、該基板（21）の中央部に立設され
た上端部半球状の丸棒（22）と、基板（21）上に押え部
材（23）およびボルト（24）を介して固定された逆置試
験管状のゴム型（25）と、で構成されている。そして、
ゴム型（25）の上端には、ゴム栓（26）で閉鎖された材
料供給孔が形成され、また、基板（21）、丸棒（22）お
よびゴム型（25）により逆置試験管状の製品キャビティ
（27）を画成している。
次に第４図に図示する成形型を用いて熱電対保護管用
のセラミック構造体を製造する方法について説明する
と、実施例１と同様に、まず、製品キャビティ（27）内
に平均粒径60〜120μｍの酸化アルミニウム顆粒をそれ
らに振動を付与しながら充填し、その酸化アルミニウム
をＣ、Ｉ、Ｐ、法により1000kgf/cm2の圧力で圧縮成形
し、続いて、成形体とゴム型（25）との間にできた隙間
に平均粒径70〜100μｍの酸化アルミニウム顆粒を、そ
れらに振動を付与しながら充填し、その酸化アルミニウ
ムをＣ、Ｉ、Ｐ、法により1200kgf/cm2の圧力で圧縮成
形し、この成形体を電気炉により温度1600℃の下で２時
間、焼成すると、長さが400.0mm、緻密質層（内側層）
の厚さが3.0mm、多孔質層（外側層）の厚さが2.0mmの保
護管が得られる（第５図参照）。この保護管を温度1600
℃の電気炉中に挿入し10分後に大気中に取り出してその
外側に熱衝撃を加わえ、この操作を20回繰り返したが、
当該保護管には破損、クラックは認められなかった。一
方、前述した平均粒径0.6μｍの酸化アルミニウム粉末
だけを出発原料として製造した熱電対保護管（長さ、40
0.0mm、緻密質層の厚さ3.5mm）について同様の実証試験
をしたところ、１回の熱衝撃で、破損あるいはクラック
が認められた。
のセラミック構造体を製造する方法について説明する
と、実施例１と同様に、まず、製品キャビティ（27）内
に平均粒径60〜120μｍの酸化アルミニウム顆粒をそれ
らに振動を付与しながら充填し、その酸化アルミニウム
をＣ、Ｉ、Ｐ、法により1000kgf/cm2の圧力で圧縮成形
し、続いて、成形体とゴム型（25）との間にできた隙間
に平均粒径70〜100μｍの酸化アルミニウム顆粒を、そ
れらに振動を付与しながら充填し、その酸化アルミニウ
ムをＣ、Ｉ、Ｐ、法により1200kgf/cm2の圧力で圧縮成
形し、この成形体を電気炉により温度1600℃の下で２時
間、焼成すると、長さが400.0mm、緻密質層（内側層）
の厚さが3.0mm、多孔質層（外側層）の厚さが2.0mmの保
護管が得られる（第５図参照）。この保護管を温度1600
℃の電気炉中に挿入し10分後に大気中に取り出してその
外側に熱衝撃を加わえ、この操作を20回繰り返したが、
当該保護管には破損、クラックは認められなかった。一
方、前述した平均粒径0.6μｍの酸化アルミニウム粉末
だけを出発原料として製造した熱電対保護管（長さ、40
0.0mm、緻密質層の厚さ3.5mm）について同様の実証試験
をしたところ、１回の熱衝撃で、破損あるいはクラック
が認められた。
なお、上記の実施例はセラミック構造体の外側に高温
物が存在する場合であるが、高温物が内側にある場合に
は、内側層に外側層より平均粒径の粗い酸化アルミニウ
ム粉末を用いて内側層を多孔質層に、また外側層を緻密
質層にすればよい。また、内側と外側の両側に高温物が
存在する場合には、内側層と外側層を多孔質層にし、そ
れらの層の間を緻密層にした三層の構造体にすればよい
（第６図参照）。要は高温物と対向する面側を多孔質層
にして使用すればよい。また、セラミック構造体の形状
はパイプ状や試験管状に限定されるものではなく、丸棒
（３）（22）の代わりに、要求される形状に対応した模
型とゴム型を適宜組み合わせて製品キャビティを画成
し、各種の形状のセラミック構造体を製造しても同等の
作用効果が得られる。さらに、上記の実施例では、原料
として酸化アルミニウム、また、出発原料の平均粒径と
して0.6μｍおよび60μｍを使用したが原料の種類およ
び平均粒径はこれらに限定されるものではなく、セラミ
ック構造体の用途に応じて適宜選定されるものである。
物が存在する場合であるが、高温物が内側にある場合に
は、内側層に外側層より平均粒径の粗い酸化アルミニウ
ム粉末を用いて内側層を多孔質層に、また外側層を緻密
質層にすればよい。また、内側と外側の両側に高温物が
存在する場合には、内側層と外側層を多孔質層にし、そ
れらの層の間を緻密層にした三層の構造体にすればよい
（第６図参照）。要は高温物と対向する面側を多孔質層
にして使用すればよい。また、セラミック構造体の形状
はパイプ状や試験管状に限定されるものではなく、丸棒
（３）（22）の代わりに、要求される形状に対応した模
型とゴム型を適宜組み合わせて製品キャビティを画成
し、各種の形状のセラミック構造体を製造しても同等の
作用効果が得られる。さらに、上記の実施例では、原料
として酸化アルミニウム、また、出発原料の平均粒径と
して0.6μｍおよび60μｍを使用したが原料の種類およ
び平均粒径はこれらに限定されるものではなく、セラミ
ック構造体の用途に応じて適宜選定されるものである。
また、Ｃ、Ｉ、Ｐ、法に使用する成形型は、セラミッ
ク構造体の形態に応じて、一連の成型工程中に２種類以
上のものを使用するようにしてもよい。
ク構造体の形態に応じて、一連の成型工程中に２種類以
上のものを使用するようにしてもよい。
（発明の効果） 以上の説明からも明らかなように本発明によれば、耐
熱衝撃性を有するセラミック製品を容易かつ確実に製造
することができる上に、炭化珪素構造体の製造に使用さ
れるＨ、Ｉ、Ｐ、法（Hot Isostatic Press）や雰囲気
制御した焼成などと比較して装置が簡単で安価なＣ、
Ｉ、Ｐ、法を使用できるなどの優れた効果を奏する。
熱衝撃性を有するセラミック製品を容易かつ確実に製造
することができる上に、炭化珪素構造体の製造に使用さ
れるＨ、Ｉ、Ｐ、法（Hot Isostatic Press）や雰囲気
制御した焼成などと比較して装置が簡単で安価なＣ、
Ｉ、Ｐ、法を使用できるなどの優れた効果を奏する。
第１図は実施例１のセラミック構造体を成形するのに用
いるＣ、Ｉ、Ｐ、法用成形型の縦断面図、第２図は実施
例１のセラミック構造体の縦断面図、第３図は実施例１
のセラミック構造体の電子顕微鏡組織写真、第４図は実
施例２のセラミック構造体を成形するのに用いるＣ、
Ｉ、Ｐ、法用成形型の縦断面図、第５図は、実施例２の
セラミック構造体の縦断面図、第６図は他の実施例にお
けるセラミック構造体の縦断面図である。
いるＣ、Ｉ、Ｐ、法用成形型の縦断面図、第２図は実施
例１のセラミック構造体の縦断面図、第３図は実施例１
のセラミック構造体の電子顕微鏡組織写真、第４図は実
施例２のセラミック構造体を成形するのに用いるＣ、
Ｉ、Ｐ、法用成形型の縦断面図、第５図は、実施例２の
セラミック構造体の縦断面図、第６図は他の実施例にお
けるセラミック構造体の縦断面図である。
Claims (1)
- 【請求項１】模型とゴム型とで画成される製品キャビテ
ィ内にセラミック粉末を顆粒化して成るセラミック顆粒
を充填した後、C.I.P.法（Cold Isostatic Press）に
より該セラミック顆粒を圧縮成形し、該成形された成形
体と前記ゴム型との隙間に、前記セラミック粉末の平均
粒径より粗いか、または細かい平均粒径のセラミック粉
末を顆粒化して成るセラミック顆粒を充填し、続いて、
これらのセラミック顆粒を再びC.I.P.法により、前記成
形圧力と同等またはそれ以上の成形圧力で圧縮成形し、
該成形された成形体を焼成することを特徴とするセラミ
ック構造体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62198539A JPH0829576B2 (ja) | 1987-08-08 | 1987-08-08 | セラミック構造体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62198539A JPH0829576B2 (ja) | 1987-08-08 | 1987-08-08 | セラミック構造体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6442233A JPS6442233A (en) | 1989-02-14 |
| JPH0829576B2 true JPH0829576B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=16392838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62198539A Expired - Fee Related JPH0829576B2 (ja) | 1987-08-08 | 1987-08-08 | セラミック構造体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0829576B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020152284A1 (fr) * | 2019-01-23 | 2020-07-30 | Universite Toulouse Iii - Paul Sabatier | Procédé de fabrication d'une pièce composite à matrice céramique, pièce composite, et composant électrique correspondants |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6524421B1 (en) * | 2000-09-22 | 2003-02-25 | Praxair Technology, Inc. | Cold isopressing method |
| JP5039628B2 (ja) * | 2008-03-31 | 2012-10-03 | 日本碍子株式会社 | 静水圧加圧成形型 |
| CN104227832A (zh) * | 2013-06-17 | 2014-12-24 | 宜兴市震泽环保设备有限公司 | 一种新型炉胆用模具 |
| CN117400392B (zh) * | 2023-10-12 | 2024-08-27 | 杭州大和江东新材料科技有限公司 | 一种高纯氧化铝陶瓷方形导轨的成型工艺 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6149115A (ja) * | 1984-08-16 | 1986-03-11 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | ロツカ−ア−ム室の給油装置 |
| JPS6290716U (ja) * | 1985-11-29 | 1987-06-10 |
-
1987
- 1987-08-08 JP JP62198539A patent/JPH0829576B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020152284A1 (fr) * | 2019-01-23 | 2020-07-30 | Universite Toulouse Iii - Paul Sabatier | Procédé de fabrication d'une pièce composite à matrice céramique, pièce composite, et composant électrique correspondants |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6442233A (en) | 1989-02-14 |
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