JPS63216965A - セラミツク部材の製造方法 - 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】 【発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は繰返し高温負荷に耐えるセラミック部材の製造
方法に関する。

（従来の技術） 一般にセラミック部材はセラミック粉末を水、樹脂等の
バインダーと混合して成型し、これを焼結して製造され
る。

焼結法によって製造されたセラミック部材は、周知のよ
うに完成時の寸法精度が悪く、したがってたとえば板状
の部材では所望の板厚を有する薄板を製作することを困
難であり、また完成時の部材の密度、すなわち気孔率も
希望どおりのものは得られないのが普通である。

（発明が解決しようとする問題点） このようにして製作されたセラミック部材を高温下で使
用する場合、たとえばるつぼ材料として繰返し用いるよ
うなときには、使用状態である高温下における膨張と常
温における収縮とを繰返すこととなる。このとき焼結法
によって製作されたセラミック部材は一般に気孔率が小
さく、膨張・収縮を繰返した場合に生ずる歪み応力によ
って早期に破壊する傾向が強かった。

本発明の目的は、繰返し熱応力に対する耐性に優れたセ
ラミック部材を容易に製作することができるセラミック
部材の製造方法を提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明においては、セラミック部材の製造方法として、
所要のセラミック部材の外形に合致した表面形状を有す
る型材を準備し、この型材の表面にセラミック粉末を溶
射して薄膜を形成し、次いで前記型材を除去して所要形
状のセラミック部材を得るようにした。

厚さ、気孔率等を容易に制御することが可能であり、そ
の後型材を除去することによって、加工が容易な型材ど
うりの寸法精度を持つセラミック部材を得ることができ
る。

（実施例） 以下本発明の一実施例を第１図乃至第４図を参照して説
明する。

第１図は１本発明をたとえば金属溶解用るつぼの製造方
法に適用した場合の工程を表す流れ図。

第２図は、第１図の各工程における半製品等の概略を示
す模式図である。

第１図および第２図において、第１工程［型材の作製］
１では、たとえば金属亜鉛（亜鉛合金であってもよい）
材にプレス加工、溶接等周知の加工法を適用して型材１
０を製作する（第２図（ａ））。

型材１０は、特にその内面１１が、所要のるつぼの外形
に合致するような寸法精度とされた縁付きの椀状に加工
される。

第２工程［セラミック材の溶射］２では、型材ｌＯの内
面１１に酸化ジルコニウム（たとえば安定化ジルコニア
であってキよい）の粉末を溶射法たとえばプラズマ溶射
によって吹付け、酸化ジルコニウムのコーティング層１
２を形成させる（第２図（ｂ））。

第３工程［型材の除去］３では、第２工程２を終了した
半製品を熱処理炉１３（第２図（Ｃ））に収容し、約１
２００Ｋに加熱するＪ型材１０は溶解・蒸発してコーテ
ィング層１２から取除かれ、熱処理炉１３の底部に設け
られた流出口１４を経て排出されるので、コーティング
層１２のみが残存する。

第４工程［洗浄］４では、第３工程３を終了したコーテ
ィング層１２を取出し、たとえば王水１５などによる酸
洗いを行なって、溶解後の残滓を取除き清浄にする（第
２図（ｄ））。

第５工程［仕上げ加工］５では、第４工程４を終了した
コーティング層１２に、ペーパーによる研磨等の仕上げ
加工を実施して、るつぼ１２（第２＠（嗜））として完
成させる。

このような製造方法では、型材ｌＯはその材質上加工が
容易であるので、るつぼ１２が複雑な形状であっても対
応することが可能であり、さらに型材１０を溶解除去す
るための加熱温度は、焼結法でるつぼ１２を製作すると
きに用いられる温度よりも低く、勿論焼結時に混入され
るバインダーも必要としないので完成したるつぼ１２の
熱収縮量は小さく、寸法精度が良好なものを製作するこ
とができる。

また型材１０（亜鉛）の融点は６９３Ｋ、蒸発点は１１
７９にであって、コーティング層１２をなす酸化ジルコ
ニウムの融点２６９０　Ｋよりもはるかに低いので、容
易に差別して溶解除去することができる。

さらに第２工程における溶射条件を変えることにより、
完成したるつぼ１２の気孔率を制御することが可能であ
り、また形成されるコーティング層１２の厚さも容易に
選定することができる。したがって気孔率が大きく（密
度小）且つ薄肉のもの、すなわち繰返し熱負荷に対する
耐性が優れたるつぼ１２を製作することができる。

溶射条件による気孔率制御の一例として、第３図に溶射
ガンと型材１０間の距離りに対するるつぼ率の関係を示
す、なお両図中、■はプラズマ電極と溶射ノズル間の電
圧、■は溶射ガンの移動速度。

Ａｒ、　Ｈｅはそれぞれ吹付はガスとその流量を表す。

ここで上記実施例における第２工程２の溶射条件を変え
て、５〜３０％の気孔率を与えた実施例（ａ）〜（ｄ）
について、１０００℃と２４℃間の繰返し熱負荷試験を
行なった結果を従来例と比較して第１表に示す、なお従
来例は酸化ジルコニウムの焼結体として、本実施例と同
一肉厚・形状に成型されたものを用いた。

第１表 第１表から明らかなように、気孔率を増加させたとき、
特に気孔率２０％以上における繰返し熱負荷耐力の向上
は著しい、これに対し気孔率２％の焼結体である従来例
は、１回の熱負荷で既に割れが発生した。

なお型材１０としては適宜の有機物樹脂を選択して用い
ることもできる。

また型材１０として金属アルミニウム、アルミニウム合
金、金属亜鉛または亜鉛合金等を用いるとともに、上記
第３工程３を、熱溶解の代わりにたとえば王水等の強酸
を用いた溶解法としてもよい。

さらに型材１０として木材９紙等を用いるとともに、上
記第３工程３を、熱溶解の代わりに燃焼による焼却して
もよい。

さらにまた型材１０の如何にかかわらず、上記第３工程
３を、適宜の機械的加工法を用いて第２工程２の半製品
から型材１０を除去するようにしてもよい。

なお溶射するセラミック材は酸化ジルコニウムに限定さ
れることなく、その他のセラミック材、たとえば酸化イ
ツトリウム等も用いることができる。またコーティング
層１２は単層に限られず、異材質のセラミック材を順次
溶射することによって。

焼結体では困難な二層、三層等の構造のセラミック部材
を製造することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、薄厚で且つ気孔率が大きく、また均質
で局部応力が発生し難いため、繰返し熱応力に対する耐
性が優れたセラミック部材の製造方法を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の工程を示す流れ図、第２図
は第１図の各工程における半製品等の概略を示す模式図
、第３図および第４図はそれぞれ第１図における工程の
作用を説明するための線図である。 １０・・・型材 １２・・・コーティング層／るつぼ 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　三俣弘文 第３図 電　〉汽　１　　（Ａ） 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定形状のセラミック部材の外形に合致した表面形
   状を有する型材を準備し、この型材の表面にセラミック
   粉末を溶射して薄膜を形成し、次いで前記型材を除去し
   て所要形状のセラミック部材を得ることを特徴とするセ
   ラミック部材の製造方法。 ２、前記セラミック粉末は酸化ジルコニウムであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセラミック部
   材の製造方法。 ３、前記セラミック粉末を溶射する工程は異材質のセラ
   ミック粉末を順次溶射して多層の薄膜を形成させる特許
   請求の範囲第１項記載のセラミック部材の製造方法。 ４、前記型材を除去する工程に機械的加工法を用いた特
   許請求の範囲第１項記載のセラミック部材の製造方法。 ５、前記型材を金属亜鉛、亜鉛合金、有機物樹脂のいず
   れかとし、前記型材を除去する工程を加熱による溶解法
   とした特許請求の範囲第１項記載のセラミック部材の製
   造方法。 ６、前記型材は金属アルミニウム、アルミニウム合金、
   金属亜鉛、亜鉛合金のいずれかとし、前記型材を除去す
   る工程を強酸による溶解法とした特許請求の範囲第１項
   記載のセラミック部材の製造方法。 ７、前記型材は木材、紙のいずれかとし、前記型材を除
   去する工程を燃焼による焼却法とした特許請求の範囲第
   １項記載のセラミック部材の製造方法。