JPS6063157A - セラミツク積層回転体構造物 - Google Patents

セラミツク積層回転体構造物

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JPS6063157A
JPS6063157A JP15826083A JP15826083A JPS6063157A JP S6063157 A JPS6063157 A JP S6063157A JP 15826083 A JP15826083 A JP 15826083A JP 15826083 A JP15826083 A JP 15826083A JP S6063157 A JPS6063157 A JP S6063157A
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JP
Japan
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ceramic
rotating body
layer
ceramic layer
body structure
Prior art date
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Pending
Application number
JP15826083A
Other languages
English (en)
Inventor
神保 龍太郎
松下 安男
研 高橋
誠一 山田
小杉 哲夫
信行 山下
田原 和雄
渡部 正敏
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Laminated Bodies (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はセラミック積層回転体構造物に関する。
〔発明の背景〕
従来、回転切削砥石1回転研摩板等のセラミック回転体
は全体が1種類のセラミックスから構成さ九る75−ま
たは金属製支持体とその上へはりつけられた層状セラミ
ックスとから構成されており、Hm[以上のセラミック
を一体的に積層焼結した回転体は見られない。
また、切削具の他VCも木兄りJ4の検討によれは集電
体等へのセラミック回転体構造物の応用が考えられるが
未だこれr実現し得るような構成は提案されていない。
〔発明の目的〕
本発明の目的は2種以上のセラミックを積層して、一体
的に回転構造物に焼成することにより、一体物としての
機械的強度と、局部的に性質の異なる2種以上の層から
なる複合体としての性質を合せ持つ、換言すれば機能分
散型のセラミック回転本構造物を提供するにある。
〔発明の概要〕
本発明の回転体構造物は、2種以上のセラミック材料を
2層以上債層して成ることが特徴で、しかも一体焼結さ
れることが重挟である。外層、内層、乃至内外層の中間
層は夫々セラミックスで形成されるが、各七ラミック層
間及び各セラミックツー内に割れの入らない範囲で各セ
ラミック材料の線膨張係数を考慮した組合せが必要であ
る。
特に外層が空気接触をする場合には、空気との摩擦熱は
生ずるが、セラミック焼結時のね度(約1ooo〜15
00tl’)の比ではなく、実用上問題はない。上記割
れの入らない範囲で外側セラミック層を内側セラミック
層の線膨張係数以上とすれば、内側方向には圧力がかか
るが割れが生じることはない。望ましくは外側セラミッ
ク層から内側セラミック層にかかる圧力が回転に伴う遠
心力と実質的に相殺するように(従って両刃が等しくな
くとも良い)各セラミック材料を選択することが望まし
い。
一方、外側セラミック層を内側セラミック層の線膨張係
数以下とするならば特に切削具、集電体等、相当な発熱
が予想される製品への適用に有効である。この場合には
、外側セラミック層の断面積や肉厚を内側のそれよりも
小さくすることが望ましい。発熱が支配的となる製品に
ついてこのように構成することによって、内側セラミッ
ク層にかかる圧力を内側セラミック層の引つ張り破壊強
度以下にすることが可能となる。特に回転砥石等の切削
具の砥石部に使用すると、回転切削能力のあるセラミッ
クを少なく用いて、内側のセラミックにて強度を持たせ
るという、いわゆる機能分散型の回転体構造物が可能と
なる。
本発明の回転体構造物は特に、高温焼結後の冷却過程で
熱歪による割れ発生を防止するため、熱膨張係数を概略
等しくなるように微量成分子:調整した2種類以上のセ
ラミックス成形体を、回転バランスを失しないように回
転体の回転軸の周囲に概略軸対称的に配置し、それをホ
ットプレス装置等により一体焼結したものが望ましい。
そこで、回転体の外形は、円柱状1円筒状9円板状から
選ばれることが望ましくなる。
本発明の一態様では外側セラミック層(場合により更に
内聞セラミック層まで)に溝を形成することによって熱
放散性を良くすることも可能である。但し、勿論回転バ
ランスを考慮すべく、概略軸対称的に構成することが望
′ましい。この溝部には異種材料(含、金属材料)を挿
入して、更にこの回転体構造物を多機能化することも可
能である。
特にこの溝部に他の七うξツク材料を埋めれば、外ii
+uヒラミック層(場合によシ内聞セラミック層にまで
)が2揮以上のセラミック部分から構成されることにな
る。
尚、IN接する各セラミック層同士の線′le浪係数差
は±15%以内が望ましい。
〔発明の実砲例〕
第1図は本発明の一列で円柱状2層セラミック積層回転
体を示す。外側セラミック層1の内側に回転軸兼用の内
側セラミック層3が配置され、いずれも回転軸中心に関
して軸対称の構成となっている。この場合は外側セラミ
ック+1i11の線膨張係数が内側セラミック層2のそ
れよりも大きくとも町である。
第2図は円筒状2層セラミック積ノー形回転体の例示で
ある。第2図のタイプでは円筒状なので線膨張係数の影
響は内側セラミック層3、外側セラミック層1共略等し
くなる(互換性がある)。内側セラミック層3と外側セ
ラミック層lとの断面積層は第1図の例よりも近づくか
ら、外側層の線ノ彩張係数は第1図のもの、目大きくな
い方が望ましい。
第3図は外側セラミック層1、中間セラミック1痔2、
内側セラミック層3からなる円柱状3ノーセラミツクt
jt層形回転体の一例であり、第4図は同じく3層形で
はあるが第2図の例に準じて円筒形とした一例である。
以上述べた回転体を一本的に焼結する際に問題となるの
は、各セラミック層同士のM(線)、膨張係数の差異で
ある。すなわち隣接する各セラミック層(例えば、第1
図及び第2図における外側セラミックー1と内聞セラミ
ック層3、第3図及び第4図における外聞セラミック層
lと中間セラミック腎2、成いは中間セラミック層2と
内聞セラミック層3)の夫々1=おける線形辰係数の差
異が少なくとも±15%1メ下であることが!ましい。
尚、各実線列は2層乃至3.゛A溝構造あるが、本発明
は2層以上ならば積層数には限定されない。
また、第2図、第4図の例示のように同温状回転体の場
合には、円筒内部には通常肩体が挿入されるが、この軸
体はセラミックでなくとも良い。
第5図及び第6図は夫々回転体の外側セラミック層1の
一部にtlIt5を形成した2層或いは3層のセラミッ
ク積層形回転体の何である。第5図に例示するように回
転冨動l1114に取シ付けられて回転する。
第5図及び第6図に示すように、外側セラミック層1の
一部に溝を付けると、外表面からの熱放散比が向上する
ため、回転体の回転時における空気又は接触物との摩擦
熱による回転体の温度上昇及び温度上昇に伴う強度低下
及び強度低下に伴う破損等を防止する効果がある。
第7図及び第8図は回転体の外側セラミック層1が交互
に配列した2種類のセラミックス6及び7から成る2層
及び3層セラミック積層形回転体のそれぞれの一例を示
す断面図であり、第5図及び第6図の外側セラミック層
1における溝5をセラミックス6又は7で充填した構成
となっている。
溝を充填した構造とすることは、高速回転による遠心力
、空気から受けるIiI撃力等に対し強度を高めるのみ
ならず、外側セラミック層lが1種類のセラミックスか
らなる場合に比し、耐熱性、耐食性、耐摩擦摺動特性な
どを腹合化によって高めることかできる方法を提供する
ものである。この場合にも、第7図における外側セラミ
ックスNlと内側セラミック層3.48図における外聞
セラミック層lと中間セラミック層2、中間セラミック
層2と内側セラミック層3、第7図及び第8図の両者に
おいて外側セラミック層1を構成する2種類の七うiツ
クス6と7のいずれの組合せにおいても各材料の熱膨張
係数の差異が±15チ以下であることが望ましい。尚、
両実施例において内側セラミック層3のセラミック材料
はセラミック部分7と同じものである。
第9図及び第10図は本発明による円板状の2層及び3
,1−セラミック債層形回転体のそれぞれにおける一例
を示す断面図であり、円板体の表及び裏面を構成する2
種項のセラミックス夫々8及びlO又はその中間にサン
ドイッチされた中間セラミック層9から構成されている
。第11図、第12図及び1@13図は第9図及び第1
O図の回転体を基本体とする円板状の変形2層及び3層
セラミック積層形回転体の各側を示す断面図である。
これらのいずれの円板状回転体においても、内部の債層
溝造は回転軸に関して前対称になっているとと及び隣接
する各セラミックス層間の熱膨張係数の差異が±15多
以下であることが好ましい。
以下より具体的な実施例及び比較例により本発明を説明
する。
実権列1 体積率で60.2チのA 120 g と39.5 %
のZrB、と0.3%のMgOからなる外層とAlto
s100%の内層からなる2層積層形回転体を成形し、
それを温度: 1650G、加圧: 300Kgf/c
rll、保持時間=111の条件でホットプレス焼結し
たが、内層にも外層にも割れは発生しなかった。
これらの材料の熱′a張係数は別に測定したが第14図
に示すようであり、At20s : 8. OX 10
−’/C,60,2At20g 39.5ZrBz 0
.3Mg0 : 7.OX 10”@/7:であった。
熱膨張係数の差異はAt20s t=tilKt ると
−115% 、 60.2A2sOs−39,5Z r
B2−0.3Mg0を基準にすると+14.3俤で、±
15チ以下である。尚、g14図中、曲a1はAt11
0 g Z r B2系(Mg00.03 % ヲ含む
)を、曲線11はsic−ZrB2系(Ating 1
%を倉む)を夫々示し、e印は5ic−2%BeOを示
す。
比較例 体積率−1’69 %(DB i Cと30%0ZrB
、と1%のA tz Os からなる表及び裏面層と9
8チのSiCと2%のBeOからなる中間層とからなる
3層積層形円板状回転本を成形し、それを温度=205
00、加圧:300Kyf/cfI、 (51,持時間
二lhの条件でホットプレス焼結した。この時魂結晶の
中間層のほぼ中間に円周部から、目戊で判別できる割れ
の形成されていることがわかった。X線透過法で確認し
たところ割れは直径の1/3の深さ盗人つCいた。これ
らの何科の熱膨張係数を別途測定したところ、!14図
に示すように、698 iC30ZrBz IAtzO
s :4.9 X 10−’ / C。
9881C−2BeO: 3.7 X 10−’ / 
Cであった。熱膨張係数の差異は前述の如き表現による
と−24,5%&び+32.4%で、±15−以上であ
る。
実施例2 体積率で69%のstcと30%のZrB、と1%のA
t203 からなる外層と93%のsicと7%のAl
 2 Q 3 からなる中間層と98俤のsicと2%
のBNからなる内層とから構成された3層積層形円筒状
回転体を成形し、それを温度: 2050C1加圧: 
300Kff/crI、保持時間=1hの条件でホット
プレス焼結した。外観目視及びX線透過法のいずれによ
っても、焼結体の内外に割れは見出せなかった。これら
の材料の熱膨張係数はそれぞれ、69SIC30ZrB
2−IAtzOs : 4.9 Xl 0−6/ C,
9381C7AttOs : 5. I X 10−’
/c、 9sstc−2BN : 5.OXl o−s
/ccある。
隣接層間の線膨張係数の差異は、外側セラミック層1と
中間セラミック層2間については外側基準で+4.1、
内側基準で−3,9俤であり、一方向側セラミック層3
と中間セラミック層2間については内側基準で−2,0
、外側基準で+zoとなり、隣接層間の線膨張係数の差
異はいずれも±15%以下である。
〔発明の効果〕
以上述べた通り、本発明によれば熱鯵張係数の差異の小
さい材料を選ぶことにより、割れの発生しない2層及び
3層のセラミック積層一体形の円板状及び円筒状回転体
を一回の焼結により作ることができる。またの効果は2
層及び3層の積層形回転体に限らず4層以上の多層体の
場合にも同様に得られる。
【図面の簡単な説明】 第1図乃至第6図、並びに第9図乃至第13図はいずれ
も本発明のセラミック回転体構造物の例示であり、各(
a)図は横断面図、各(b)図は対応する(a)図のI
n’断面図、第7図及び第8図は同じく本発明のセラミ
ック回転体構造物の縦断面図、第14図は本発明の一例
に係るセラミック回転体構造物の特性図である。 1・・・外側セラミック層、2用中間セラミック層、3
・・・内側セラミック層、4・・・回転駆動輪、5・・
・溝オ射1図 T 第3図 工 男12図 T 第1頁の続き @発明者 小 杉 哲 夫 日立市幸町3丁目所内 @発明者 山 下 信 行 日立市幸町3丁目所内 0発 明 者 1)原 和 雄 日立市幸町3丁目所内 0発 明 者 渡 部 正 敏 日立市幸町3丁目所内 1番1号 株式会社日立製作所日立研究1番1号 株式
会社日立製作所日立研究1番1号 株式会社日立製作所
日立研究1番1号 株式会社日立製作所日立研究手続補
正書(自発) R8+、庁長官志賀 学 殿 ・11件の表示 昭和58年1、?許願第 158260 号発明 の 
名 称 セラミック積層回転体構造物油止をする者 ・Ii)’lとの関1系 特許出願人 Rl+1.t5++++1+A’会+J日立’M イ乍
FM代 理 人 居 1Tif〒囮)東京都千代田区丸の内−丁目5番1
号明細嘗の「発明の詳細な説明」の欄。 hli正の内容 明細書第5頁2行目[100,0〜1500Jを[so
o〜2200Jに訂正する。 以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.2種以上のセラミック材料を2層板上積層して成る
    回転体構造物において、外側のセラミック層の線ノ彫張
    係数を両セラミック層間及び各セラミックノー内に割れ
    の入らない範囲で内側セラミック層のa膨張係数以上と
    することを特徴とするセラミック積層回転体構造物。 2、特許請求の範囲第4項において、前記外側セラミッ
    ク層から内側セラミックノーにかかる圧力が回転に伴う
    遠心力と実質的に相殺するように前記各セラミック材料
    を選択することを特徴とするセラミック積層回転体構造
    物。 3、特許請求の範囲第1項または第2項において、回転
    体の外形は円柱状1円筒状2円板状から選ばれることを
    特徴とするセラミック積層回転体構造物。 4.4¥ff請求の範囲第1項乃至第3項のいずれかに
    おいて、外側セラミック層の一部に溝を形成したことを
    特徴とするセラミック積層回転体構造物。 5、特許請求の範囲第1項乃至第4項のいずれかにおい
    て、外側セラミック層が2種以上のセラミック部分から
    構成されることを特徴とするセラミック積層回転体構造
    物。 6.2種以上のセラミック材料を2層板上積層して成る
    回転体構造物において、外側のセラミック層の線膨張係
    数を両セラミック層間及び各セラミック層内に割れの入
    らない範囲で内側セラミック層の線膨張係数以下とする
    ことを特徴とするセラミック積層回転体構造物。 7、特許請求の範囲第6項において、前記外側セラミッ
    ク層の断面積を前記内側セラミック層のそれよりも小さ
    くすることを特徴とするセラミック積ノ鰻回転体構造物
    。 8.4?許請求の範囲第6項において、前記外側セラミ
    ック層の肉厚を前記内聞セラミック層のそれよりも小さ
    くすることを特徴とするセラミック積層回転体構造物。 9、%許請求の範囲第6項乃至第8項のいずれかにおい
    て、回転体の外形は円柱状1円筒状2円板状から選ばれ
    ることを特徴とするセラミック積層回転体構造物。 10、特許請求の範囲第6項乃至第9項のいずれかにお
    いて、外側セラミック層の一部に溝を形成したことを特
    徴とするセラミック積層回転体構造物。 11、特許請求の範囲第6項乃至第10項のいずれかに
    おいて、外側セラミック層が21f1以上のセラミック
    部分から構成されることを特徴とするセラミツク4A層
    回転体構造物。
JP15826083A 1983-08-29 1983-08-29 セラミツク積層回転体構造物 Pending JPS6063157A (ja)

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JP15826083A JPS6063157A (ja) 1983-08-29 1983-08-29 セラミツク積層回転体構造物

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JP15826083A JPS6063157A (ja) 1983-08-29 1983-08-29 セラミツク積層回転体構造物

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JPS6063157A true JPS6063157A (ja) 1985-04-11

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ID=15667728

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15826083A Pending JPS6063157A (ja) 1983-08-29 1983-08-29 セラミツク積層回転体構造物

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JP (1) JPS6063157A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7383602B2 (en) 2001-06-14 2008-06-10 Uni-Charm Corporation Device for holding cleaning wiper and cleaning article employing holding device
US7739770B2 (en) 2000-10-27 2010-06-22 Uni-Charm Corporation Handy mop

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7739770B2 (en) 2000-10-27 2010-06-22 Uni-Charm Corporation Handy mop
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