特許 7181718 セラミックス複合体及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-22

(45)【発行日】2022-12-01

(54)【発明の名称】セラミックス複合体及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C04B 37/00 20060101AFI20221124BHJP

   B28B 1/00 20060101ALI20221124BHJP

   C04B 35/111 20060101ALI20221124BHJP

   F16K 15/04 20060101ALI20221124BHJP

   F16C 11/06 20060101ALN20221124BHJP

【ＦＩ】

C04B37/00 Z

B28B1/00 D

C04B35/111

F16K15/04 A

F16C11/06 A

F16C11/06 N

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018140375

(22)【出願日】2018-07-26

(65)【公開番号】P2020015253

(43)【公開日】2020-01-30

【審査請求日】2021-04-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】特許業務法人創成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石野 智浩

(72)【発明者】

【氏名】岩渕 淳寿

【審査官】小川 武

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１０－５１４６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－２４８０１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－２６６２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－０７９８７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－１４６７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－１３８１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－０７９６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０１９１６５４９（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２８Ｂ １／００

Ｆ１６Ｃ １１／０６

Ｃ０４Ｂ ３５／００－３５／８４，３７／００－３７／０４

Ｆ１６Ｋ １５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

セラミックス成形体を第２の温度で加熱処理することにより、セラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体からなる第１のセラミックス部材を得る工程と、
セラミックス原料を成形した後に加熱処理されていないセラミックス成形体からなり、第１の開口及び前記第１の開口より小さい第２の開口を介して外部と通じる内部空間を有する第２のセラミックス部材であって、第１の温度において前記第１のセラミックス部材よりも大きい収縮率を有する第２のセラミックス部材を用意する工程と、
前記第１のセラミックス部材の少なくとも一部を前記第１の開口を介して前記内部空間内に挿入する挿入工程と、
前記挿入した状態で、前記第１及び第２のセラミックス部材を前記第１の温度で加熱処理することにより、前記加熱処理された前記第１のセラミックス部材である第１のセラミックス焼結体と、前記加熱処理された前記第２のセラミックス部材である第２のセラミックス焼結体とが互いに対して変位可能かつ分離不可能となり、逆止弁として機能するセラミックス複合体を得る加熱処理工程とを備え、
前記第１の温度は前記第２の温度以下であり、
前記第１及び第２のセラミックス焼結体の主成分が同じであり、且つ前記第１のセラミックス焼結体の主成分の純度は前記第２のセラミックス焼結体の主成分の純度よりも高いことを特徴とするセラミックス複合体の製造方法。

【請求項2】

セラミックス成形体を第２の温度で加熱処理することにより、セラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体からなる第１のセラミックス部材を得る工程と、
セラミックス原料を成形した後に加熱処理されていないセラミックス成形体からなり、開口を介して外部と通じる内部空間を有する第２のセラミックス部材であって、第１の温度において前記第１のセラミックス部材よりも大きい収縮率を有する第２のセラミックス部材を用意する工程と、
前記第１のセラミックス部材の一部のみを前記開口を介して前記内部空間内に挿入する挿入工程と、
前記挿入した状態で、前記第１及び第２のセラミックス部材を前記第１の温度で加熱処理することにより、前記加熱処理された前記第１のセラミックス部材である第１のセラミックス焼結体と、前記加熱処理された前記第２のセラミックス部材である第２のセラミックス焼結体とが互いに対して変位可能かつ分離不可能となり、ユニバーサルジョイントとして機能するセラミックス複合体を得る加熱処理工程とを備え、
前記第１の温度は前記第２の温度以下であり、
前記第１及び第２のセラミックス焼結体の主成分が同じであり、且つ前記第１のセラミックス焼結体の主成分の純度は前記第２のセラミックス焼結体の主成分の純度よりも高いことを特徴とするセラミックス複合体の製造方法。

【請求項3】

冷間静水圧加圧成形法、射出成形法、及び鋳込み成形法のいずれか１つの方法により前記セラミックス原料を成形することにより前記第２のセラミックス部材を構成する前記セラミックス成形体を作製する工程を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のセラミックス複合体の製造方法。

【請求項4】

第１のセラミックス焼結体と、第１の開口及び第２の開口を介して外部と通じる内部空間を有する第２のセラミックス焼結体とを備え、逆止弁として機能するセラミックス複合体であって、
前記第１のセラミックス焼結体の少なくとも一部が、前記第２のセラミックス焼結体の前記内部空間内に位置しており、前記第１のセラミックス焼結体と前記第２のセラミックス焼結体が互いに対して変位可能かつ分離不可能であり、
前記第１及び第２のセラミックス焼結体の主成分が同じであり、且つ前記第１のセラミックス焼結体の主成分の平均粒径は前記第２のセラミックス焼結体の主成分の平均粒径以上であることを特徴とするセラミックス複合体。

【請求項5】

第１のセラミックス焼結体と、開口を介して外部と通じる内部空間を有する第２のセラミックス焼結体とを備え、ユニバーサルジョイントとして機能するセラミックス複合体であって、
前記第１のセラミックス焼結体の一部のみが、前記第２のセラミックス焼結体の前記内部空間内に位置しており、前記第１のセラミックス焼結体と前記第２のセラミックス焼結体が互いに対して変位可能かつ分離不可能であり、
前記第１及び第２のセラミックス焼結体の主成分が同じであり、且つ前記第１のセラミックス焼結体の主成分の純度は前記第２のセラミックス焼結体の主成分の純度よりも高いことを特徴とするセラミックス複合体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セラミックス複合体及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

セラミックスからなるセラミックス体は、機械要素など、各種の構成体として多用されている。セラミックス体は単体で用いられることはもちろんであるが、これを組み合わせて用いられることもあった。特に、複数のセラミックス体を互いに独立して変位可能であるが分離は不可能としたセラミックス複合体が用いられることもあった。

【0003】

例えば、特許文献１には、セラミックス焼結体からなるコアが、セラミックス焼結体からなるシェルの空孔（カプセル）内に位置し、これらが独立して運動可能な鈴型カプセル構造体及びその製造方法が開示されている。この構造体は、焼結収縮率の異なる２種のセラミック材料を用意し、焼結収縮率が大きいセラミック材料でコアを成形し、コアの周囲に焼結収縮率が小さいセラミック材料でシェルを成形した成形体を焼成することによって製造される。

【0004】

また、特許文献２には、セラミック基材の内部に多数のセラミック球体が回転自在に埋設されたセラミック軸受及びその製造方法が開示されている。このセラミック軸受は、表面に樹脂をコーティングしたセラミック球体を、基材となるセラミック材料と混合、成形した後に焼成し、樹脂を焼失させて間隙を形成することにより製造される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第４８２６１４１号

【文献】特公平７－５８０９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記特許文献１に開示された技術においては、コアの外周面とシェルの空孔の内周面との形状が相似であるものに構成が限定される。また、上記特許文献２に開示された技術においては、セラミック基材とセラミック球体の間隙は、セラミック球体の表面にコーティングしていた樹脂の形状が相似形の構成に限定される。このように、従来技術においては、セラミックス複合体は限定された構成のものしか得られなかった。

【0007】

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、多様な構成を得ることが可能なセラミックス複合体及びその製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のセラミックス複合体の製造方法は、セラミックス成形体を第２の温度で加熱処理することにより、セラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体からなる第１のセラミックス部材を得る工程と、セラミックス原料を成形した後に加熱処理されていないセラミックス成形体からなり、第１の開口及び前記第１の開口より小さい第２の開口を介して外部と通じる内部空間を有する第２のセラミックス部材であって、第１の温度において前記第１のセラミックス部材よりも大きい収縮率を有する第２のセラミックス部材を用意する工程と、前記第１のセラミックス部材の少なくとも一部を前記第１の開口を介して前記内部空間内に挿入する挿入工程と、前記挿入した状態で、前記第１及び第２のセラミックス部材を前記第１の温度で加熱処理することにより、前記加熱処理された前記第１のセラミックス部材である第１のセラミックス焼結体と、前記加熱処理された前記第２のセラミックス部材である第２のセラミックス焼結体とが互いに対して変位可能かつ分離不可能となり、逆止弁として機能するセラミックス複合体を得る加熱処理工程とを備え、前記第１の温度は前記第２の温度以下であり、前記第１及び第２のセラミックス焼結体の主成分が同じであり、且つ前記第１のセラミックス焼結体の主成分の純度は前記第２のセラミックス焼結体の主成分の純度よりも高いことを特徴とする。
また、本発明のセラミックス複合体の製造方法は、セラミックス成形体を第２の温度で加熱処理することにより、セラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体からなる第１のセラミックス部材を得る工程と、セラミックス原料を成形した後に加熱処理されていないセラミックス成形体からなり、開口を介して外部と通じる内部空間を有する第２のセラミックス部材であって、第１の温度において前記第１のセラミックス部材よりも大きい収縮率を有する第２のセラミックス部材を用意する工程と、前記第１のセラミックス部材の一部のみを前記開口を介して前記内部空間内に挿入する挿入工程と、前記挿入した状態で、前記第１及び第２のセラミックス部材を前記第１の温度で加熱処理することにより、前記加熱処理された前記第１のセラミックス部材である第１のセラミックス焼結体と、前記加熱処理された前記第２のセラミックス部材である第２のセラミックス焼結体とが互いに対して変位可能かつ分離不可能となり、ユニバーサルジョインとして機能するセラミックス複合体を得る加熱処理工程とを備え、前記第１の温度は前記第２の温度以下であり、前記第１及び第２のセラミックス焼結体の主成分が同じであり、且つ前記第１のセラミックス焼結体の主成分の純度は前記第２のセラミックス焼結体の主成分の純度よりも高いことを特徴とする。

【0009】

本発明のセラミックス複合体の製造方法によれば、上記特許文献１，２に開示の技術によっては得られない構成のセラミックス複合体を得ることが可能となる。

【0010】

本発明のセラミックス複合体の製造方法において、セラミックス成形体を第２の温度で加熱処理することにより、セラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体からなる前記第１のセラミックス部材を得る工程を備え、前記第２のセラミックス部材はセラミックス原料を成形した後に加熱処理されていないセラミックス成形体からなる。

【0011】

これにより、セラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体からなる第１のセラミックス部材は、加熱処理工程における加熱処置によっては、セラミックス成形体からなる第２のセラミックス部材ほど大きく収縮しないので、加熱処理工程における収縮率の差を大きくすることが可能となり、セラミックス複合体の構成の多様化を図ることが可能となる。

【0012】

また、本発明のセラミックス複合体の製造方法において、冷間静水圧加圧成形法、射出成形法、及び鋳込み成形法のいずれか１つの方法により前記セラミックス原料を成形することにより前記第２のセラミックス部材を構成する前記セラミックス成形体を作製する工程を備えることが好ましい。

【0013】

この場合、冷間静水圧加圧成形法、射出成形法又は鋳込み成形法により作製されたセラミックス成形体は、一軸プレス法などにより成形されたセラミックス成形体と比べてセラミックス成形体の密度ばらつきが抑制され得る。これにより、第２のセラミックス部材の密度ばらつきに起因する寸法精度の低下を抑制することが可能となり、ひいては、第１のセラミックス部材と比較して加熱処理工程における収縮率が大きな第２のセラミックス焼結体の寸法精度の低下の抑制を図ることが可能となる。

【0014】

また、本発明のセラミックス複合体の製造方法において、前記第１の温度は前記第２の温度以下である。

【0015】

これにより、セラミックス焼結体からなる第１のセラミックス部材は加熱処理工程において収縮しないので、加熱処理工程における収縮率の差をさらに大きくすることが可能となり、セラミックス複合体の構成の多様化を図ることが可能となる。

【0016】

本発明の第１のセラミックス複合体は、第１のセラミックス焼結体と、第１の開口及び第２の開口を介して外部と通じる内部空間を有する第２のセラミックス焼結体とを備え、逆止弁として機能するセラミックス複合体であって、前記第１のセラミックス焼結体の少なくとも一部が、前記第２のセラミックス焼結体の前記内部空間内に位置しており、前記第１のセラミックス焼結体と前記第２のセラミックス焼結体が互いに対して変位可能かつ分離不可能であり、前記第１及び第２のセラミックス焼結体の主成分が同じであり、且つ前記第１のセラミックス焼結体の主成分の平均粒径は前記第２のセラミックス焼結体の主成分の平均粒径以上であることを特徴とする。

【0017】

本発明の第１のセラミックス複合体によれば、上記特許文献１，２では得られない構成のセラミックス複合体を得ることが可能となる。そして、第１及び第２のセラミックス焼結体の主成分が同じであり、且つ第１のセラミックス焼結体の主成分の平均粒径は第２のセラミックス焼結体の主成分の平均粒径以上である。これにより、セラミックス複合体を作製するための焼成時において、第１及び第２のセラミックス焼結体となるセラミックス部材の収縮率に差異をもたらすことが可能となっている。

【0018】

本発明の第２のセラミックス複合体は、第１のセラミックス焼結体と、開口を介して外部と通じる内部空間を有する第２のセラミックス焼結体とを備え、ユニバーサルジョインとして機能するセラミックス複合体であって、前記第１のセラミックス焼結体の一部のみが、前記第２のセラミックス焼結体の前記内部空間内に位置しており、前記第１のセラミックス焼結体と前記第２のセラミックス焼結体が互いに対して変位可能かつ分離不可能であり、前記第１及び第２のセラミックス焼結体の主成分が同じであり、且つ前記第１のセラミックス焼結体の主成分の純度は前記第２のセラミックス焼結体の主成分の純度よりも高いことを特徴とする。

【0019】

本発明の第２のセラミックス複合体によれば、上記特許文献１，２では得られない構成のセラミックス複合体を得ることが可能となる。そして、第１及び第２のセラミックス焼結体の主成分が同じであり、且つ第１のセラミックス焼結体の主成分の純度は第２のセラミックス焼結体の主成分の純度よりも高い。そして、一般的にセラミックス焼結体となるセラミックス成形体は、焼結助剤を含むことによって緻密化するための焼成温度が低下する。即ち、純度が高いほど焼成温度が高くなる。これにより、セラミックス複合体を作製するための焼成時において、第１及び第２のセラミックス焼結体となるセラミックス部材の収縮率に差異をもたらすことが可能となっている。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るセラミックス複合体の模式斜視図。

【図2】第１の実施形態に係るセラミックス複合体のＩＩ－ＩＩ線における模式断面図。

【図3】本発明の第２の実施形態に係るセラミックス複合体の模式斜視図。

【図4】第２の実施形態に係るセラミックス複合体のＩＶ－ＩＶ線における模式断面図。

【図5】本発明の実施形態に係るセラミックス複合体の製造方法を示すフローチャート。

【図6】本発明の第１の実施形態に係る第１及び第２のセラミックス部材の模式縦断面図。

【図7】本発明の第２の実施形態に係る第１及び第２のセラミックス部材の模式縦断面図。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明の実施形態に係るセラミックス複合体１００及びその製造方法について図面を参照して説明する。なお、各図面は、セラミックス複合体１００の構成を明確化するため、各構成要素はデフォルメされており、実際の比率を表すものではない。

【0024】

本発明の実施形態に係るセラミックス複合体１００は、図１から図４を参照して、第１のセラミックス焼結体１０と、開口２１，２４を介して外部と通じる内部空間２２を有する第２のセラミックス焼結体２０とを備えている。

【0025】

第１のセラミックス焼結体１０は、その少なくとも一部が、第２のセラミックス焼結体２０の開口２１，２４を介して外部と挿通する内部空間２２内に位置している。そして、第１のセラミックス焼結体１０と第２のセラミックス焼結体２０が互いに対して変位可能かつ分離不可能となっている。

【0026】

第１の実施形態では、図１及び図２を参照して、第１のセラミックス焼結体１０は、その全体が内部空間２２内に位置している。さらに、具体的には、第１のセラミックス焼結体１０は直径Ｍ１の球体である。第２のセラミックス焼結体２０は外形が直方体であり、直径Ｎ１の球状の内部空間２２を有している。第２のセラミックス焼結体２０には、その一の外面に開口し外部と内部空間２２とを連通する直径Ｐ１の円形の断面を有する円柱状の開口２１が形成されている。第２のセラミックス焼結体２０には、さらにその他の外面に開口し外部と内部空間２２とを連通する直径Ｑ１の円形の断面を有する４本の円柱状の開口２３も形成されている。

【0027】

ここで、直径Ｍ１は、直径Ｎ１よりも小さく、且つ直径Ｐ１及び直径Ｑ１よりも大きい。これにより、第１のセラミックス焼結体１０は、その全体が、第２のセラミックス焼結体２０の内部空間２２内に位置し、第１のセラミックス焼結体１０と第２のセラミックス焼結体２０とは互いに対して変位可能ではあるが、分離不可能な構成となっている。即ち、第１のセラミックス焼結体１０の内部空間２２から外側への移動は、第２のセラミックス焼結体２０によって規制されている。

【0028】

第２の実施形態では、図３及び図４を参照して、第１のセラミックス焼結体１０は、その一部のみが内部空間２２内に位置している。さらに、具体的には、第１のセラミックス焼結体１０は直径Ｍ１の球体の部分１１と円柱状の部分１２とが一体化された形状である。第２のセラミックス焼結体２０は外形が直方体であり、直径Ｎ１の球状の内部空間２２を有している。第２のセラミックス焼結体２０には、その一の外面と内部空間２２と連通する最狭部が直径Ｓ１の円形の断面を有するテーパ状の開口２４が形成されている。

【0029】

ここで、直径Ｍ１は、直径Ｎ１よりも小さく、且つ直径Ｓ１よりも大きい。これにより、第１のセラミックス焼結体１０は、その球体の部分１１が、第２のセラミックス焼結体２０の内部空間２２内に位置し、第１のセラミックス焼結体１０と第２のセラミックス焼結体２０とは互いに対して変位可能ではあるが、分離不可能な構成となっている。即ち、球体の部分１１の内部空間２２から外側への移動は、第２のセラミックス焼結体２０によって規制されている。

【0030】

そして、例えば、第１及び第２のセラミックス焼結体１０，２０は、そのセラミックス素材の主成分が同じであり、且つ第１のセラミックス焼結体１０のセラミックス素材の主成分の平均粒径は第２のセラミックス焼結体２０のセラミックス素材の主成分の平均粒径以上である。ここで、第１及び第２のセラミックス焼結体１０，２０のセラミックス素材の主成分の平均粒径は、第１及び第２のセラミックス焼結体１０，２０を研磨し、走査型電子顕微鏡を用いて２０００倍～５０００倍に拡大した視野の写真のうち任意の３０μｍ四方の領域についてＩｍａｇｅ－Ｊなどの画像処理ソフトにより２値化して、全ての粒径の円相当径を算出して求める方法や、研磨後の任意の３０μｍ四方の領域についてインターセプト法を用いて算出する方法を用いて測定することができる。

【0031】

あるいは、第１及び第２のセラミックス焼結体１０，２０のセラミックス素材の主成分が同じであり、且つ第１のセラミックス焼結体１０のセラミックス素材の主成分の純度は第２のセラミックス焼結体２０の主成分の純度よりも高い。ここで、第１及び第２のセラミックス焼結体１０，２０の純度は、エネルギー分散型ＳＥＭを用いた定量、ＩＣＰ発光分光分析法、又はＩＣＰ質量分析法などの公知の技術を用いて測定することができる。

【0032】

ただし、第１及び第２のセラミックス焼結体１０，２０のセラミックス素材の関係は上述したものに限定されない。例えば、第１及び第２のセラミックス焼結体１０，２０は、そのセラミックス素材の主成分及び純度、さらに平均粒径が同じものであってもよいし、異なっていてもよい。

【0033】

セラミックス素材としては、例えば、アルミナ（酸化アルミニウム）、窒化アルミニウム、窒化珪素などを用いることができる。そして、例えば、第１のセラミックス焼結体１０の素材として純度９９．５重量％のアルミナを用いる場合、第２のセラミックス焼結体２０の素材として純度９９．９９重量％のアルミナ、純度９９．５重量％のアルミナや焼結助剤としてＳｉＯ_２－ＣａＯ－ＭｇＯを添加した純度９５重量％のアルミナを用いることが好ましい。

【0034】

以下、本発明の実施形態に係るセラミックス複合体１００の製造方法について図面を参照して説明する。

【0035】

本製造方法は、図５～図７を参照して、第１のセラミックスからなる第１のセラミックス部材３０を用意する第１のセラミックス部材用意工程Ｓ１０と、第２のセラミックスからなる第２のセラミックス部材４０を用意する第２のセラミックス部材用意工程Ｓ２０と、第１のセラミックス部材３０の少なくとも一部を第２のセラミックス部材４０の内部空間Ｓ内に挿入する挿入工程Ｓ３０と、第１及び第２のセラミックス部材３０，４０を加熱処理する加熱処理工程Ｓ４０とを備えている。

【0036】

第１のセラミックス部材用意工程Ｓ１０においては、セラミックス原料を成形してセラミックス成形体を得る成形工程Ｓ１１と、セラミックス成形体を第２の温度Ｔ２で加熱処理することにより、セラミックス焼結体又はセラミックス仮焼体からなる第１のセラミックス部材３０を得る加熱処理工程Ｓ１２を備えることが好ましい。

【0037】

このとき、加熱処理工程Ｓ４０における加熱温度である第１の温度Ｔ１は、セラミックス成形体を加熱処理して第１のセラミックス部材３０を得る際の加熱温度である第２の温度Ｔ２以下であることが好ましい。また、セラミックス成形体は、冷間静水圧加圧成形法、射出成形法又は鋳込み成形法によりセラミックス原料を成形することにより作製することが好ましい。ただし、これ以外の成形法によってセラミックス成形体を作製してもよい。

【0038】

さらに、第２のセラミックス部材４０は、セラミックス原料を成形した後に加熱処理されていないセラミックス成形体であってもよい。

【0039】

第２のセラミックス部材用意工程Ｓ２０においては、第２のセラミックスからなり、開口４１，４３を介して外部と通じる内部空間４２を有する第２のセラミックス部材４０であって、第１の温度において第１のセラミックス部材３０よりも大きい収縮率を有する第２のセラミックス部材４０を用意する。

【0040】

第１の実施形態では、図６を参照して、具体的には、第１のセラミックス部材３０は直径Ｍ２の球体であり、第２のセラミックス部材４０は外形が直方体である。第２のセラミックス部材４０には、その一の外面に開口し外部と内部空間４２とを挿通する直径Ｐ２の円形の断面を有する円柱状の開口４１が形成されている。第２のセラミックス部材４０には、さらにその他の外面に開口し外部と内部空間４２とを連通する直径Ｑ２の円形の断面を有する４本の円柱状の開口４３も形成されている。

【0041】

ここで、直径Ｍ２は、直径Ｎ２及び直径Ｐ２よりも小さく、直径Ｑ２よりも大きい。これにより、第１のセラミックス部材３０は、その全体が、第２のセラミックス部材４０の内部空間４２内に、開口４１を介して挿入することが可能な構成となっている。

【0042】

第２の実施形態では、図７を参照して、具体的には、第１のセラミックス部材３０は直径Ｍ２の球体の部分３１と円柱状の部分３２とが一体化されたものであり、第２のセラミックス部材４０は外形が直方体である。第２のセラミックス部材４０には、その一の外面に開口し外部と内部空間４２とを連通する最狭部が直径Ｓ２の円形であるテーパ状の開口４４が形成されている。

【0043】

ここで、直径Ｍ２は、直径Ｎ２及び直径Ｓ２よりも小さい。これにより、第１のセラミックス部材３０は、その球体の部分３１が、第２のセラミックス部材４０の内部空間４２内に、開口４４を介して挿入することが可能な構成となっている。

【0044】

第１のセラミックスと第２のセラミックスとは相違する。例えば、第１のセラミックスと第２のセラミックスとは、その主原料であるセラミックスの種類が異なる、又はその平均粒径が異なる、あるいは副原料である焼結助剤やバインダなどの添加割合などが異なる。

【0045】

また、第１のセラミックス部材３０が焼結体である場合、第２のセラミックス部材４０はセラミックス成形体又は仮焼体であることが好ましく、第１のセラミックス部材３０が仮焼体である場合、第２のセラミックス部材４０はセラミックス成形体であることが好ましい。

【0046】

さらに、第１及び第２のセラミックス部材３０，４０が共にセラミックス成形体であってもよい。この場合、加熱処理工程Ｓ４０において第１の温度Ｔ１で加熱処理した際に、第２のセラミックス部材４０の収縮率は第１のセラミックス部材３０の収縮率よりも大きければよい。

【0047】

第１及び第２のセラミックス部材３０，４０となるセラミックス成形体は、冷間静水圧加圧成形法、射出成形法又は鋳込み成形法によりセラミックス原料を成形することにより作製することが好ましい。これにより、一軸プレス法などにより成形されたものと比べてセラミックス成形体の密度ばらつきが抑制され得る。ただし、一軸プレス法などの成形法によって第１及び第２のセラミックス部材３０，４０となるセラミックス成形体を作製してもよい。

【0048】

挿入工程Ｓ３０においては、第１のセラミックス部材３０の少なくとも一部を開口４１，４３を介して内部空間４２内に挿入する。第１のセラミックス部材３０は、その全体が内部空間４２内に挿入されていてもよく、その一部のみが内部空間４２内に挿入されていてもよい。第１のセラミックス部材３０の少なくも一部を内部空間４２に挿入するために、内部空間４２内に挿入される第１のセラミックス部材３０の部分が開口４１を自由に通ることができるような形状となっている。

【0049】

加熱処理工程Ｓ４０においては、第１のセラミックス部材３０の少なくとも一部を内部空間４２内に挿入した状態で、第１及び第２のセラミックス部材３０，４０を第１の温度で加熱処理することにより、図１から図４を参照して、第１のセラミックス部材３０が加熱処理されてなる第１のセラミックス焼結体１０と、第２のセラミックス部材４０が加熱処理されてなる第２のセラミックス焼結体２０とが互いに対して変位可能かつ分離不可能であるセラミックス複合体１００を得る。

【0050】

なお、例えば、第１のセラミックス部材３０がアルミナを主成分とするセラミックス焼結体からなり、そのセラミックス原料のアルミナの純度が９９．５重量％であって、その平均粒子径が０．６μｍ程度であり、焼成後のアルミナの平均粒子径が４μｍ程度である場合、そのセラミックス原料が緻密化する焼成温度は１６００℃程度である。一方、第２のセラミックス部材４０が第１のセラミックス部材３０と同じセラミックス原料からなり、これを１５８０℃で焼成したときに得られるアルミナの平均粒子径は３μｍ程度である。また、第２のセラミックス部材４０が第１の純度９５重量％程度で、平均粒子径が１．８μｍ程度のアルミナを主成分とするセラミックス原料からなる場合、そのセラミックス原料が緻密化する焼成温度は１５００℃程度となる。

【0051】

このように、セラミックス材料が同一の場合は焼成温度が高いほどセラミックス焼結体の平均粒子径が大きくなり、セラミックス材料が異なる場合は、純度が高いほど焼成温度は高く、結果として生じるセラミックス焼結体の平均粒径は大きくなる。また、セラミックス原料の主成分が同一の場合は、その主成分の純度が高いほど焼結体が緻密化するのに高い焼成温度が必要となる。

【0052】

加熱処理工程Ｓ４０においては、第１の温度Ｔ１で第１及び第２のセラミックス部材３０，４０を加熱処理することにより、第２のセラミックス部材４０は第１のセラミックス部材３０よりも大きな収縮率で収縮して、内部空間４２内に挿入された部分が開口４１，４３を介して抜け出なくなる。これにより、第１のセラミックス部材３０が加熱処理されてなる第１のセラミックス焼結体１０と、第２のセラミックス部材４０が加熱処理されてなる第２のセラミックス焼結体２０とが互いに対して変位可能かつ分離不可能となるセラミックス複合体１００が得られる。

【0053】

なお、本発明のセラミックス複合体の製造方法により製造されるセラミックス複合体は、本発明のセラミックス複合体に限定されない。そして、本発明のセラミックス複合体１００及びその製造方法は、上述されたものに限定されない。例えば、本発明のセラミックス複合体は、第１又は第２の実施形態に係るセラミックス複合体１００には限定されず、逆止弁又はユニバーサルジョイントとして機能すれば、その構成、形状、素材なども限定されない。

【実施例】

【0054】

（実施例１）
図６を参照して、純度９９．５重量％のアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）をセラミックス原料として、５重量％以下のＰＶＡバインダを添加したものを造粒し、この造粒粉を球形の金型に充填して、球形のセラミックス成形体を形成した。そして、この球形のセラッミクス成形体を、炉内を大気雰囲気として１６００℃で３時間保持して焼成した。そして、得られた焼成体の表面を加工して、直径Ｍが２０ｍｍの球形のセラミックス焼結体を第１のセラミックス部材３０として得た。なお、このセラミックス焼結体のアルミナの平均粒子径は４μｍであった。

【0055】

前記造粒粉を用いて、冷間静水圧加圧成形法により、一辺６０ｍｍの立方体を得た。この立方体の一の面に対して、直径Ｐが２１ｍｍの開口４１を形成し、この穴を介して、立方体の中心に直径Ｎが４０ｍｍの球状の内部空間４２を形成した。さらに、立方体の他の一の面に、直径Ｑ２が５ｍｍの開口４３を４か所、内部空間４３に至るように形成した。これにより、第２のセラミックス部材４０を得た。

【0056】

第１のセラミックス部材３０全体を内部空間４２内に位置させた状態で、第１及び第２のセラミックス部材３０，４０を炉内に入れて、炉内を大気雰囲気として１５８０℃で３時間保持して焼成した。このとき、第１のセラミックス部材３０と第２のセラミックス部材４０とが互いに接触しないように、第１のセラミックス部材３０を図示しない支持部材で支持した。

【0057】

焼成の結果、図１及び図２を参照して、第１のセラミックス部材３０はその形状寸法、組成などは変化せず、そのまま第１のセラミックス焼成体１０となった。一方、第２のセラミックス部材４０は、一辺４９．６ｍｍの立方体の外形を有し、内部空間４２は直径Ｎ１が３３ｍｍの球形状であり、開口２１は直径Ｐ１が１７．４ｍｍに、４個の開口２２は直径Ｑ１が４．１ｍｍとなるように収縮した。これにより、第１のセラミックス焼結体１０はその全体が内部空間２２内に位置し、第１のセラミックス焼結体１０は開口２１から抜け出させず、第１のセラミックス焼結体１０と第２のセラミックス焼結体２０とが分離不可能となったセラミックス複合体１００が得られた。なお、第２のセラミックス焼結体２０のアルミナの平均粒子径は３μｍであった。

【0058】

さらに、開口２１から内部空間２２に水を流入させると、第１のセラミックス焼結体１０は奥に移動するが、４か所の開口２３を閉塞するには至らず、開口２３を介して水が流出することが確認された。一方、開口２３から内部空間２２に水を流入させると、第１のセラミックス焼結体１０は奥に移動して、開口２１を閉塞し、開口２１を介しては水が流出しないことが確認された。これにより、セラミックス複合体１００は、逆止弁として機能させることが可能であることが分かった。

【0059】

（実施例２）
図７を参照して、純度９９．５重量％のアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）をセラミックス原料として、５重量％以下のＰＶＡバインダを添加したものを造粒し、この造粒粉を用いた冷間静水圧加圧成形法により成形したセラミックス成形体のインゴットを加工して、球形のセラミックス成形体と円柱形のセラミックス成形体が連結されたセラミックス成形体を得た。そして、このセラミックス成形体を、炉内を大気雰囲気として１６００℃で３時間保持して焼成した。

【0060】

そして、得られた焼成体の表面を加工して、直径Ｎ２が２０ｍｍの球状のセラミックス焼結体３１と、直径１０ｍｍ、長さ６０ｍｍの円柱状のセラミックス焼結体３２とが一体化した第１のセラミックス部材３０を得た。

【0061】

前記造粒粉を用いた冷間静水圧加圧成形法により、一辺６０ｍｍの立方体を得た。この立方体の一の面に対して、テーパ状の開口４４を形成し、この開口４４を介して、立方体の中心に直径Ｎ２が２４．５ｍｍの球状の内部空間４２を形成した。これにより、テーパ状の開口４４の最狭部の直径Ｓ２は２１ｍｍとなった。これにより、第２のセラミックス部材４０を得た。

【0062】

第１のセラミックス部材３０の球体の部分３１のみを内部空間４２内に位置した状態で、第１及び第２のセラミックス部材３０，４０を炉内に入れて、炉内を大気雰囲気として１６００℃で３時間保持して焼成した。このとき、第１のセラミックス部材３０と第２のセラミックス部材４０とが互いに接触しないように、第１のセラミックス部材３０を図示しない支持部材で支持した。

【0063】

焼成の結果、第１のセラミックス部材３０はその形状寸法、組成などは変化せず、そのまま第１のセラミックス焼成体１０となった。一方、第２のセラミックス部材４０は、一辺４９．６ｍｍの立方体の外形を有し、内部空間２２は直径Ｎ１が２０．２ｍｍの球形状であり、開口２４の最狭部の直径Ｓ１は１７．４ｍｍとなるように収縮した。これにより、第１のセラミックス焼結体１０の球体の部分１１が内部空間２２内に位置し、第１のセラミックス焼結体１０は開口２４から抜け出せず、第１のセラミックス焼結体１０と第２のセラミックス焼結体２０とが分離不可能となったセラミックス複合体１００が得られた。

【0064】

さらに、第１のセラミックス焼結体１０の球体の部分１１と内部空間２２の内面との隙間は全体に亘って０．２ｍｍであり、第１のセラミックス焼結体１０はがたつきなどもなく、第２のセラミックス焼結体２０に対して良好に摺動回転可能となることが確認された。これにより、セラミックス複合体１００は、ユニバーサルジョイントして機能させることが可能であることが分かった。

【符号の説明】

【0065】

１０…第１のセラミックス焼結体、 １１…球体の部分、 １２…円柱状の部分、 ２０…第２のセラミックス焼結体、 ２１…開口、 ２２…内部空間、 ２３…開口、 ３０…第１のセラミックス部材、 ３１…球体の部分、 ３２…円柱状の部分、 ４０…第２のセラミックス部材、 ４１…開口、 ４２…内部空間、 ４３…開口。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】