JPS5879877A - セラミツク部材の接合方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセラミック部材を効率よく接合させる方法に関
する。

従来、形状が複雑で肉厚の変化が著しいセラミック部品
を製造する場合には、クランクの発生なしに一体成形す
ることが困難であるため、分割して成形、焼成した後、
各部材を接合する方法が検討されている。例えばガスタ
ービンロータのようなロータを製造する場合には、射出
成形法で成形した後、反応焼結させたＳｉ、Ｎ、ブレー
ド部分と、別にホットプレス−法により成形焼結したＳ
ｉ、Ｎ４デイスクやシャフトを組合わせ、ホットプレス
法を用いて接合するデュオ−デンシティ−（ｄｕｏ−ｄ
ｅｎｓ）、ｔＹ）法や、上記のように焼成したブレード
部とディスク部またはシャフトとの中間に鋳込成形法に
より成形したＳｉ３Ｈ４リングを介在させて、その後ホ
ントプレス法を用いて接合するトリデンシティ（ｔｒｉ
−ｄｅｈ’５ｊｔｙＪ法が行なわれている。しかし、こ
れらの方法ではブレード部分を黒鉛型で保持するためブ
レード部と黒鉛型の合わせが瞭かしい点、さらに接合時
に高荷重を加えるのでブレード部に曲げ応力がかかり、
クランクが発生し易い点等の問題があり、黒鉛型のセッ
ト条件、加圧条件が厳密になり生産性は著しく悪化する
。

ガスタービンエンジン用の燃焼室のような円筒状の部品
の製造においてはラバープレス成形法が用いられている
が、この方法では芯金と周囲のゴム円筒の間に原料粉末
を均一に充填して、密閉された容器を静水圧下で均一に
加圧成形する方法であるが、この方法は製造能率が悪い
という欠点がある。

一方、鋳込み一体成形法では成形体の乾燥時に収縮によ
るクランクが入り易いという欠点がある。更に円筒状の
部品では分割成形したものをホットプレス法により接合
するのはロータ部品の接合よりも難かしい。

以上のようにセラミック部材どうしの接合方法にも種々
の問題点がある。現在ではホットプレス法を用いる方法
が主として検討されているが、この方法では薄肉のもの
の接合が難かしく、作業能率も悪い等の欠点がある。一
方、ホントプレス法以外の方法と【、ては、一度焼成し
た部材を再度、焼成して接合させる方法が考えられてい
るだけである。すなわち、この方法では一度焼成した部
材を再度ホントプレス法、常圧焼結法ないし雰囲気加圧
焼結法で接合させるもので、製造能率ははなはだしく悪
く、コストも高くつくものであった０ 本発明はセラミック部材の従来の接合方法の欠点を改善
するために、分割成形により成形したＩ！雑形状部材や
円筒状部材を一回の通常の焼成法により接合し、製造能
率を上げ高歩留りで製造する方法を提供するもので、対
をなすセラミック部材を焼成時の収縮率に差が出るよう
に互いに異なった成形法で成形した各セラミック部材を
、焼成工程で一体的Ｋｉ合させることを特徴とするもの
である。

一般的に収縮率は成形法によって以下の順序で変化する
。

射出成形法〉鋳込成形法〉押出し成形法〉加圧成形法〉
ラバープレス法 そこで収縮率の小さい部材の接合面には凸部をつくり、
収縮率の大きい部材の接合面には四部をつくり、両者を
はめ合せた後、接合成形体を焼成する。焼成工程での収
縮率が四部の方が凸部より大きいため凸部が四部により
均一に包み込まれて一体化する。この際、凸部の外径と
凹部の内径は両者の収縮率の差から、焼成後、凸部の外
径と四部の内径が同一になるように予め設定しておく必
要がある。

次に本発明方法を円筒状部品の場合を鉤に挙げて説明す
る。

第１図に示すような分１ｍｌ成形部材１と接合用部材２
を組み上げて円筒状部品とするもので、分割成形部材１
の接合部断面は第２図に示すように、接合部材２の接合
部り面にある凸部４（第５図）が入る孔６が設けである
。前記のように接合用部材２の収縮率を分割成形部材１
の収縮率よりも小さくする必要があるが、各成形法によ
る収縮率の大きさの順は先に示した通りで、収縮率の差
が、成形時に凸部４が孔３に、成形体をこわすことなく
挿入できる程度になるように成形法を選ぶものとする。

孔３と凸部４０大きさは分割成形部材１と接合用部材２
０取縮串の差を考えて、両者を焼成した際に丁度密着す
る深さと口径にする必要がある。収縮率の差は成形方法
の他、使用する原料粉末、添加剤飯、焼結温度、焼結法
によっても多少の影響を受ける。

これらの各部材を第４図に示すように、公害」成形部材
１の孔６に接合ｍ部材２の凸部４を挿入して円筒状に組
み上げる。これを通常の常圧焼結法、雰囲気加圧焼結法
あるいは高温静水圧加圧焼結法により焼成する。

以上のような方法によって焼成を行なうと孔３の収縮が
凸部４の収縮より大きいために、凸部４が孔３によって
均一に包み込まれ強固に一体化した円筒状焼結体が得ら
れる。

焼成の際に孔３と凸部４の空隙に分割成形部材１と同一
組成の原料粉末を入れておくことにより、焼成時に収縮
による圧力が加わり接合強度は大となる。

以上のように本発明では一回の焼成において、分割成形
部材１と接合用ｉ材２を一体化接合することができ、工
業的にも簡単に利用できる方法といえる。各分割部材の
成形方法も主として鋳込成形、射出成形、押し出し成形
、金型成形、ラバープレス等の工業的に確立された技術
の利用のみで十分で、また焼成方法も常圧焼結法、雰囲
気加圧焼結法あるいは高温静水加圧焼結法等の一般的な
方法で十分であり、特殊な設備を利用する必要はない。

ラバープレス法を用いるとしても、本発明では一度成形
した部品をラバープレスするのであり、更に部品形状が
単純で小さいものなので、ラバープレスを用いて直接円
筒状部品を成形するのに比較してコスト、製造能率の点
で有利である。

例１ Ｓ　１ｊＮ４粉末８７．５重ＩＳ、ｈ、ｔ、　ｏ、粉末
７５ｊｌｉ量チ、ｙ、ｏ、粉末５．０重量％からなる混
合粉末を用い鋳込成形法により分割成形部材１に成形し
た。接合用部材２は分割成形部材１と同じ原料粉末を用
いて押し出し成形法により成形した。

予備試験より分割成形部材１の収ＩＭ率は約２゜チ、接
合用部材２の収縮率は約１５チであったので、孔３の内
径は凸部４の外径の５チ増しとした。

次いで孔３に凸部４を挿入して円筒形に組み立てた後、
カーボンルツボの中に入れ、ボロンナイトライド（ＢＮ
）粉をつめ炉内にセントし、窒素ガス雰囲気中で５℃／
分の昇温速度で昇温Ｌ、１７５０℃、１時間焼成した。

この方法で孔５、凸部４はそれぞれ２０％、１５％ｉｌ
ｙ縮して一体化した円筒状部品が得られた（第１〜５図
参照）。

例２ 比較的内径の小さい円筒状部品の作製では、接合用部材
２を用いることなく同一の考え方で一体化接合すること
ができる。す人ゎち第４図に示すような孔５をもつ分割
成形部材１と凸部４をもつ分割成形部材２を、上記例１
と同じＳ　ｉ、　Ｎ４粉末を用いて、鋳込み成形法で成
形した。

凸部４をもつ分割成形部材２は６トン／ｃｒｒＰの圧力
でラバープレスにより再成形を行っな。

予備試験より分割成形部材１の収縮率は約２゜チ、分割
成形部材２の収縮率は約１ｏチであったので、孔３の内
径は凸部４の外径の１０チ増しとしである。これらの分
割成形部材を組み立てな後、上記ｆＰＪｔと同様の方法
で焼成した。この方法においても一体化した円筒状部品
が得られた。

例３ 本発明方法により円筒状部品ば力１りでなく、複線形状
の部品でも同一の考え方で一体化接合することができる
。すなわち第５図に示すようなガスタービン用軸流ロー
タの試作を行なった。

Ｓ　ｔ、　Ｎ、粉末９２重量％、Ａｔ、Ｏ，粉末３重量
％、Ｙ、０．粉末５重量％からなる原料粉末を用い射出
成形法により孔１３を持つロータ１５を成形した。同一
原料粉末を用いて鋳込成形法により凸部１４を持つブレ
ード１６を成形し、これを再び６トン／Ｃ−の圧力でラ
バープレスにより再成形を行った。予備試験よりロータ
１５の収縮率は約２５％、ブレード１６の収縮率は約１
０％であったので、孔１３の内径は凸部１４・の外径の
１５チ増しとしである。これらの分割部材を組み立て、
同時に空隙部に原料粉末を入れてカーボンルツボの中に
入れ、ボロンナイトライド（ＢＮ）粉のつめ粉をして炉
内にセントし、窒素ガス９．５　ａｔｍの雰囲気下で５
℃／分の昇温速度で昇温し、１ｓｏｏ℃、１時間焼成し
、一体化した軸流ロータが得られた。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明方法を適用して分割成形部材及び接
合部材を組、合せて円筒状製品を製造する際の概略を示
す図で、第２図は四部を有する分割成形部材、第３図は
凸部を有する接合部材を示し、第４図は分割成形部材同
志を組合せて小型円筒状製品を製造する際の概略を示し
、第５図は本発明方法を適用して軸流ロータを製造する
際の概略を示す図である。 復代理人　　内　圧　　　明 復代理人　　萩　原　亮　− ′Ｗ：）１図 馬３図 馬４図 馬５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 異なる成形手段を用いて成形された収縮率の異なる各セ
   ラミック部材を焼成工程で一体的に形成することを特徴
   とするセラミック部材の接合方法。