JP2001122669A

JP2001122669A - リング状セラミックス焼成用カーボン型

Info

Publication number: JP2001122669A
Application number: JP30168599A
Authority: JP
Inventors: Masahito Nakanishi; 政仁中西; Shoji Kosaka; 祥二高坂; Hitoshi Matsunosako; 等松之迫; Hidemi Matsumoto; 秀美松本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2001-05-08

Abstract

(57)【要約】【課題】粉体をカーボン型に充填する際、粉体が外部に
漏れることなく充填でき、焼成工程で発生していた焼き
ばめを防ぐことができるリング状セラミックス焼成用カ
ーボン型を得る。【解決手段】内スリーブ及び内モールドの熱膨張係数が
粉体を焼結して形成されるリング状セラミックスの熱膨
張係数より大きく、且つ、外スリーブ及び外モールドの
熱膨張係数がリング状セラミックスの熱膨張係数より小
さくし、さらに粉体の周囲にカーボンシートを配置す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リング状セラミッ
クスをホットプレス装置にて焼成する際に使用するカー
ボン型に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、セラミックスの中でも比較的に易
焼結材料であるＡｌ₂Ｏ₃やＺｒＯ₂等の酸化物系セラミ
ックスの粉体を用いてリング状セラミックス焼結体を製
造する方法は以下の通りである。

【０００３】まず焼成前の成形法としては、セラミック
ス粉末原料に適量のバインダーを混合して造粒し、これ
を所定の形状の金型に入れて油圧プレスにて一軸加圧成
形する金型プレス成形法や、同じく所定の形状のラバー
型に入れて冷間静水圧装置（ＣＩＰ）にて等方加圧成形
するラバープレス成形法が用いられ、得られた成形体を
所定の形状に切削加工して仕上げる方法がある。

【０００４】また、水系セラミックススラリーと石膏型
を用いた鋳込み成形法があり、この成形法は、石膏型に
水系のセラミックススラリーを流し込み、石膏型にスラ
リーの水分を吸収させ、型内部にセラミックスを着肉さ
せた後に硬化した成形体を石膏型から取り出す方法であ
る。

【０００５】これ以外の特殊な鋳込み成形法としては、
セラミックス粉体に熱可塑性樹脂を混練したスラリーを
用い、加熱した金型に流し込み、金型を冷却させた後に
硬化した成形体を金型から取り出す方法がある。或い
は、セラミックス粉体に熱硬化性樹脂を混練させたスラ
リーを用い、金型に流し込んだ後に金型毎加熱し、熱硬
化した成形体を金型から取り出す方法がある。鋳込み成
形法の特徴は、型を脱型して得られた成形体が製品の最
終形状に近い形状をしており、所定の形状に切削加工す
る量が加圧成形と比較して少ないことにある。

【０００６】易焼結材料である酸化物系セラミックスを
焼成する際には、これらの成形体を脱脂工程でバインダ
ー分を分解除去した後に、常圧で焼成して焼結体を得る
方法が一般的である。

【０００７】一方、難焼結材料であるＳｉ₃Ｎ₄やＳｉＣ
等の非酸化物系セラミックスの焼成は常圧焼成では緻密
体が得られないため、これを解決する手段として、ガス
圧焼成（ＧＰＳ焼成）やセラミックス粉体をカーボン型
内に充填し、高温下で加圧しながら焼成するホットプレ
ス焼成、或いは熱間静水圧焼成装置による焼成（ＨＩＰ
焼成）が提案されている。

【０００８】しかし、ＧＰＳ焼成及びＨＩＰ焼成を用い
ると、ＧＰＳ焼成では理論密度まで緻密化させることが
難しく、またＨＩＰ焼成では理論密度までの緻密化が可
能ではあるもののランニングコストが高くなるという欠
点がある。

【０００９】これに対し、ホットプレス焼成は単純平板
形状等の成形体を理論密度近くまで安価に製造すること
が可能である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リング
状セラミックス等、比較的複雑な形状をホットプレス焼
成で得ることは、技術的に大変困難であった。

【００１１】例えば、リング状セラミックスをホットプ
レス焼成する際、焼結体とカーボン型の熱膨張係数の差
による相互干渉により、両者が焼きばめと同様の状態と
なり、固着や破損によりカーボン型の寿命が短くなった
り、焼結体の歩留まりが低くなるなどの問題があった。

【００１２】そこで、実公平７−５４２６０号公報で
は、焼きばめを起こさずに、円柱形で中実なセラミック
ス焼結体を得る方法が提案されている。これは、図６に
示す通り、ホットプレス焼成するセラミックス粉体１４
と外モールド１との間に円筒形のスリーブ１５を配置
し、該スリーブ１５の稜線の一部にスリット１２を形成
し、さらに外モールド１とスリーブ１５の間にクリアラ
ンス１３ｄを設けたものである。

【００１３】上記方法は、セラミックス粉体１４を加熱
し、焼結体を得る過程において、該クリアランス１３ｄ
が焼結体と外モールド１の熱膨張係数の差を吸収して、
焼きばめを防止するという方法である。

【００１４】次に、実開平４−５０２０５号公報では、
図７に示す通り、スリット１２を形成したスリーブ１５
の内側にセラミックス粉体１４を充填し、円筒形カーボ
ンシート５ｃをクッション材として外モールド１とスリ
ーブ１５の間に挿入する方法が提案されている。

【００１５】上記セラミックス粉体１４を焼結温度まで
加熱すると、円柱形で中実な焼結体が得られる。この方
法で用いられたスリット１２及び円筒形カーボンシート
５ｃは、焼結体と円筒形状の外モールド１の熱膨張係数
の差を吸収するためのものである。

【００１６】上記図６、７のいずれの方法も、熱膨張係
数の差により生じる応力の発生を吸収できるものの、セ
ラミックス粉体１４とスリット１２を設けたスリーブ１
５が直接接するため、セラミックス粉体１４がスリット
１２の隙間に入り込み、スリットの効果を無くすばかり
でなく、焼結体に悪影響を及ぼすという問題があった。

【００１７】また、特開平１１−７９５号公報では、ホ
ットプレス焼成後に環状被焼成体を破壊を招かずに取り
出すことを目的として、以下の様な焼成装置が提案され
ている。

【００１８】これは、図８に示す通り、環状被焼成体１
０６を所定方向に向って加圧するための加圧機構１０
１、１１１と、環状被焼成体１０６の外周側を保持する
ための型１０２と、環状被焼成体１０６の内側空間に設
置されている中子１０７とを備えており、中子１０７が
環状被焼成体１０６に対して接触しない位置に設置され
ている芯材１０８と、この芯材１０８の外側面と環状被
焼成体１０６との間の環状の隙間を充填している外殻部
材１０９Ａ、１０９Ｂを備えたことを特徴とするもので
ある。

【００１９】しかしながら、上記の様な構成では、環状
被焼成体１０６は、スリーブ１０３Ａ、１０３Ｂ、及び
外殻部材１０９Ａ、１０９Ｂと直接接しているため、ホ
ットプレス焼成後に型（スリーブ１０３Ａ、１０３Ｂ、
及び外殻部材１０９Ａ、１０９Ｂ）と環状被焼成体１０
６が付着するという問題があった。

【００２０】また、スリーブ１０３Ａ、１０３Ｂ、及び
外殻部材１０９Ａ、１０９Ｂは何れも平面的に見ると半
円形状をしており、半割の両者を対向させて円筒形状に
する構造であるため、型の組立に時間がかかったり、半
割の型の組み合わせの隙間にセラミックスの粉体が侵入
し、型と付着する問題があった。

【００２１】更に、上記焼成装置は、焼成収縮中に加圧
機構１０１と中子１０７が接触する構造であるために、
焼成収縮途中で接触した場合には緻密化不足を生じ、接
触しない場合でも、環状被焼成体の形状、寸法、材質が
変更される毎に、スペーサー等の型を替える必要があ
り、大変不経済であった。

【００２２】それに加え,環状被焼成体１０６の材質
と、焼成装置を構成する部材の材質の組み合わせによっ
ては、熱膨張差によって環状被焼成体１０６を取り出す
際、両者が破壊する可能性も高かった。

【００２３】そこで本発明の目的は、リング状セラミッ
クスのホットプレス焼結体、特に難焼結材料であるＢ₄
Ｃのリング状ホットプレス焼結体の作製において、粉体
の漏れを防止するとともに、焼成途中のカーボン型の変
形を防止し、焼成終了後の熱膨脹係数の差による焼きば
め状態を防止することにより、カーボン型の円滑且つ容
易な分離作業を行えるようにし、製品の歩留まり向上と
型寿命を向上させることとした。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明は、リング状セラ
ミックス焼成用カーボン型において、各部品の形状、熱
膨張係数、及びその組み合わせ方法を吟味し、適宜その
組み合わせを選択することにより、上記課題を達成出来
ることを見いだした。

【００２５】即ち、本発明のリング状セラミックス焼成
用カーボン型は、ホットプレス焼成する粉体の外側に配
置される外スリーブとこの外側に備えた外モールド、粉
体の内側に配置される内スリーブとこれを内側より支持
する内モールド、粉体を上側より押圧する上リング、及
び粉体を下側より押圧する下リングを有するリング状セ
ラミックス焼成用カーボン型において、上記内スリーブ
及び内モールドの熱膨張係数を、上記粉体を焼結して形
成されるリング状セラミックスの熱膨張係数より大きく
し、且つ、上記外スリーブ及び外モールドの熱膨張係数
を上記リング状セラミックスの熱膨張係数より小さくす
るとともに、上記粉体の周囲にカーボンシートを配置し
たことを特徴とする。

【００２６】また、本発明の上記外モールドの材質をＣ
／Ｃコンポジットとし、上記内スリーブ及び外スリーブ
の形状は、軸方向にスリットを設けた馬蹄形状としたこ
とを特徴とする。

【００２７】さらに、上記内モールドが、円錐台形状の
殻部内モールドと中空形状の外周部内モールドからな
り、殻部内モールドの外径及び外周部内モールドの内径
が、下リング側に向かってテーパ状に広がっていること
を特徴とし、上記殻部内モールドと外周部内モールドの
間に、クリアランスが設けてあり、上記外周部内モール
ドが４個以上に分割される構造であることを特徴とす
る。

【００２８】

【作用】本発明のリング状セラミックス焼成用カーボン
型によれば、上記内スリーブ及び内モールドの熱膨張係
数を上記粉体を焼結して形成されるリング状セラミック
スの熱膨張係数より大きくし、且つ、上記外スリーブ及
び外モールドの熱膨張係数を上記リング状セラミックス
の熱膨張係数より小さくすることにより、焼成後のリン
グ状セラミックス焼結体とカーボン型とが焼きばめ状態
になることを防ぐ。

【００２９】また、焼成中にリング状セラミックスは上
下方向からの加圧に加え、殻部内モールドが外周部内モ
ールド及び内スリーブを介してリング状セラミックスを
押し広げるので、外スリーブを介して外モールドを押し
広げる。外モールドからの強制力がリング状セラミック
スの外方向への張り出す力よりも大きく働いても、外ス
リーブにスリットを形成する場合、発生する応力は外ス
リーブのスリットが狭くなる分として吸収される。同様
に、内スリーブにスリットを形成する場合、リング状セ
ラミックスからの強制力が殻部内モールドの膨張より大
きく働いても、発生する応力は内スリーブのスリットが
狭くなる分として吸収される。

【００３０】また、円筒形状のカーボンシートは、薄紙
状のもので、熱膨張係数の差より発生する応力の吸収と
粉体の漏れ防止に作用する。なお、このカーボンシート
は焼成後にリング状セラミックスと固着することはあっ
てもその厚みが薄いため、サンドブラスト等で容易に除
去することが可能である。

【００３１】また、殻部内モールド、外周部内モールド
間のクリアランスは、加圧が始まる温度以上の加熱中に
は消滅するが、焼成が終了して室温まで冷却された時に
は再度クリアランスが出現する為、脱型時の抵抗が低減
される。

【００３２】また、外周部内モールドを４個以上に分割
される構造とし、外周部内モールドの内径を下リング側
に向かってテーパ状にすることにより、脱型時、殻部内
モールドが下方向に抜けた後、外周部内モールドが無理
なく内側に倒れ込んで分割、脱型できるようになる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明のリング状セラミッ
クス焼成用カーボン型の実施形態について説明する。

【００３４】図１に本発明のリング状セラミックスをホ
ットプレス焼成するためのカーボン型の概略組立構成図
を示す。このカーボン型は、ホットプレス焼成する粉体
１１の外側に配置される外スリーブ３とこの外側に備え
た外モールド１、粉体１１の内側に配置される内スリー
ブ４とこれを内側より支持する内モールド２、粉体１１
を上側より押圧する上リング６及び粉体１１を下側より
押圧する下リング７、上記粉体１１の周囲に配置され
る、円筒形の外側カーボンシート５ａ、円筒形の内側カ
ーボンシート５ｂ、リング状の上側カーボンシート８
ａ、リング状の下側カーボンシート８ｂより構成され、
外モールド１の外側には加熱手段（図示せず）を配置し
ている。

【００３５】本発明のカーボン型は、内スリーブ４及び
内モールド２の熱膨張係数を粉体１１を焼結して形成さ
れるリング状セラミクスの熱膨張係数より大きくし、且
つ、外スリーブ３及び外モールド１の熱膨張係数を前記
リング状セラミックスの熱膨張係数より小さくし、且つ
粉体の周囲にカーボンシート５ａ、５ｂ、８ａ、８ｂを
配置してある。その結果、カーボンシートを粉体の周囲
に配置することで粉体の漏れを防止することができるば
かりでなく、焼結体とカーボン型の付着を抑制できる。

【００３６】また、カーボン型の熱膨張係数を上記関係
にすることにより、焼成終了後の熱膨張係数の差による
焼きばめ状態を防止することができるため、カーボン型
の円滑且つ容易な分離作業が可能となり、製品の歩留ま
り向上と型寿命の向上を達成することができる。

【００３７】上記カーボン型の組立は、以下の手順で行
う。先ず、円形の下パンチ台１０上の中心部に内モール
ド２を配置し、その外側に内スリーブ４、円筒形の内側
カーボンシート５ｂの順に配置する。円筒形の内側カー
ボンシート５ｂの外側には下リング７を配置し、下リン
グ７の上にはリング状の下側カーボンシート８ｂを配置
する。下リング７の外側には円筒形の外側カーボンシー
ト５ａ、外スリーブ４、外モールド１の順で配置し、外
モールド１は下パンチ台１０の上で位置決めする。

【００３８】また、図２に示すように軸方向のスリット
１２を設けた馬蹄形状の外スリーブ３及び内スリーブ４
を使用することもできる。この場合、焼成中にリング状
セラミックスは上下方向からの加圧に加え、殻部内モー
ルド２ｂが外周部内モールド２ａ及び内スリーブ４を介
してリング状セラミックス１１を押し広げるので、外ス
リーブ３を介して外モールド１を押し広げる。外モール
ド１からの強制力がリング状セラミックス１１の外方向
への張り出す力よりも大きく働いても、図２に示すよう
に外スリーブ３のスリット１２を形成する場合、発生す
る応力は外スリーブ３のスリット１２が狭くなる分とし
て吸収される。同様に、内スリーブ４にスリット１２を
形成する場合、リング状セラミックス１１からの強制力
が殻部内モールド２ｂの膨張より大きく働いても、発生
する応力は内スリーブ４のスリット１２が狭くなる分と
して吸収される。

【００３９】そして、Ｂ₄Ｃ等の粉体１１の充填は、以
下の手順で行う。リング状の下側カーボンシート８ｂの
上に粉体１１を必要量充填し、その上部を均一にし、押
し固めた後、リング状の上側カーボンシート８ａ、上リ
ング６の順に置く。

【００４０】ホットプレス焼成は、外モールド１の外側
から、抵抗加熱方式あるいは誘導加熱方式で真空雰囲気
下で加熱し、１０００℃到達時、上蓋９の方向から、所
定の成形圧に達するまで加圧する。所定の成形圧になっ
た後にも昇温を続け、２０００℃に達した後は真空雰囲
気からＡｒ雰囲気に切り替える。焼結温度２２００℃ま
でＡｒ雰囲気のまま昇温し、焼結温度で所定時間保持し
続ける。２２００℃での保持が終了後、冷却途中の１５
００℃までその成形圧を保持する。

【００４１】ホットプレス焼成後の脱型の手順について
は、カーボン型を組み立てたときと逆の手順で脱型す
る。

【００４２】また、上記各部材はカーボンからなるが、
特に外モールド１の材質は、Ｃ／Ｃコンポジットを用い
ることが好ましい。これはＣ／Ｃコンポジットの熱膨張
係数が、他の型材に比べ小さいために、焼成終了後の熱
膨張差により、型の分離作業を容易にすることができる
からである。

【００４３】図３に本発明の別の実施形態を示すカーボ
ン型の概略組立構成図を示す。このカーボン型は、ホッ
トプレス焼成する粉体１１の外側に配置される外スリー
ブ３とこの外側に備えた外モールド１、粉体の内側に配
置される内スリーブ４とこれを内側より支持する外周部
内モールド２ａ及び殻部内モールド２ｂ、粉体を上側よ
り押圧する上リング６及び粉体を下側より押圧する下リ
ング７、上記粉体の周囲に配置される、円筒形の外側カ
ーボンシート５ａ、円筒形の内側カーボンシート５ｂ、
リング状の上側カーボンシート８ａ、リング状の下側カ
ーボンシート８ｂより構成され、外モールド１の外側に
は加熱手段（図示せず）を配置している。

【００４４】また、上記内モールド２の構造が、円錐台
形状の殻部内モールド２ｂ及び中空形状の外周部内モー
ルド２ａに分割され、さらに殻部内モールド２ｂの外径
及び外周部内モールド２ａの内径が、下リング７側に向
かって広がっていく構造にすることにより、焼成終了後
の型の分離作業を容易に行うことができる。

【００４５】また、上記殻部内モールド２ｂと外周部内
モールド２ａの間に、クリアランスを設けることによ
り、焼成中の応力を吸収することができるため、焼成途
中のカーボン型の変形を防止し、焼成終了後の型の分離
作業を容易に行うことができる。

【００４６】また、図５に示すように、上記外周部内モ
ールド２ａを４個以上の分割体２１ａ〜２４ａに分割さ
れる構造にすることにより、焼成前の型の組立作業及び
焼成後の型の分離作業が更に容易になる。

【００４７】上記カーボン型の組立は、以下の手順で行
われる。先ず、円形の下パンチ台１０上の中心部に殻部
内モールド２ｂを設置し、外周部内モールド２ａ、内ス
リーブ４、円筒形の内側カーボンシート５ｂの順に配置
する。円筒形の内側カーボンシート５ｂの外側には下リ
ング７を、下リング７の上にはリング状の下側カーボン
シート８ｂを配置する。下リング７の外側には円筒形の
外側カーボンシート５ａ、外スリーブ３、外モールド１
の順で配置し、外モールド１は下パンチ台１０の上で位
置決めする。

【００４８】図１で示した実施形態と同様に、スリット
を設けた外スリーブ３及び内スリーブ４を使用する場合
は、図２に示すように軸方向のスリット１２を設けた馬
蹄形状の外スリーブ３及び内スリーブ４を使用すること
もできる。

【００４９】粉体１１の充填の手順は、先の実施形態に
示した手順と同一である。

【００５０】ホットプレス焼成は、外モールド１の外側
から、抵抗加熱方式あるいは誘導加熱方式で真空雰囲気
下で加熱し、外周部内モールド２ａと殻部内モールド２
ｂ間のクリアランス１３ａが無くなる昇温途中の１００
０℃到達時点で、上蓋９の方向から、所定の成形圧に達
するまで加圧する。所定の成形圧になった後にも昇温を
続け、２０００℃に達した後は真空雰囲気からＡｒ雰囲
気に切り替える。焼結温度２２００℃までＡｒ雰囲気の
まま昇温し、焼結温度で所定時間保持し続ける。２２０
０℃での保持が終了後、冷却途中の１５００℃までその
成形圧を保持する。

【００５１】焼成終了後、上蓋９と下パンチ台１０を脱
型する。続いて、殻部内モールド２ｂを下方向に脱型
し、外周部内モールド２ａを内側に倒れ込む様にした
後、最後に内スリーブ４を外す。これによりリング状セ
ラミックスの内側の脱型は終了する。

【００５２】リング状セラミックスの外側の脱型につい
ては、先ず外モールド１を外し、引き続き外スリーブ
３、上リング６、下リング９の順に外す。

【００５３】尚、リング状セラミックスに付着している
円筒形の外側カーボンシート５ａ、円筒形の内側カーボ
ンシート５ｂ、リング形状の上側及び下側カーボンシー
ト８ａ、８ｂは、焼成体の脱型後にサンドブラスト等で
容易に除去できる。

【００５４】本発明の構造を持つカーボン型は、各部材
の熱膨張係数を選択することにより、Ｂ₄Ｃ以外の炭化
物セラミックス（ＳｉＣ、ＷＣ、ＴｉＣ等）、窒化物セ
ラミックス（Ｓｉ₃Ｎ₄、ＢＮ等）、酸化物セラミックス
（Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂等）硫化物セラミックス（ＺｎＳ
等）にも応用が可能であり、製品としては、スペーサー
リング、サセプター、クランプリング等のリング形状の
セラミックス焼結体の作製に大変有効である。

【００５５】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。なお、本
発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定さ
れるものではない。

【００５６】先ず表１〜３に示すＮｏ．１〜１８の１８
種類のカーボン型を準備し組み立てた。なお、カーボン
型は発明の実施の形態で示した手順に従い組み立てた。

【００５７】次に、リング状の下側カーボンシート８ｂ
の上に、２５〜２２００℃における熱膨張係数が５．２
×１０^-6／℃であるＢ₄Ｃ粉体を必要量充填し、Ｂ₄Ｃ粉
体の上部を均一にした後、押し固めた。その後、リング
状の上側カーボンシート８ａ、上リング６、上蓋９の順
に置き、Ｂ₄Ｃ粉体を封止した。

【００５８】なお、上リング６及び下リング９は、２５
〜２２００℃における熱膨張係数が、外スリーブ３より
大きく内スリーブ４より小さい５．６×１０^-6／℃のカ
ーボン材を使用した。

【００５９】ホットプレス焼成は、外モールド１の外側
から、抵抗加熱方式で真空雰囲気下で１５℃／分の昇温
速度で加熱し、１０００℃に到達した時点で、上蓋９の
方向より、所定の成形圧３５０ｋｇｆ／ｃｍ²に達する
まで加圧した。所定の成形圧になった後再び昇温を続
け、２０００℃に達した時点で真空雰囲気からＡｒ雰囲
気に切り替えた。以降Ａｒ雰囲気のまま昇温し、焼結温
度の２２００℃到達後、所定時間保持した。２２００℃
での保持終了後、降温し、降温途中の１５００℃までそ
の成形圧を保持した。

【００６０】焼成終了後の型の分離作業は、発明の実施
の形態に示した手順に従った。

【００６１】カーボン型の評価については、カーボン型
から焼結体を脱型する際の抵抗、きしみ音の把握、そし
て、得られた焼結体及びカーボン型の欠陥の有無を観察
した。

【００６２】結果を表１〜３に示す。なお表１〜３中の
材質は、すべてカーボンであり、材質名は識別しやすい
ようにＡ〜Ｃとし、Ｃ／Ｃコンポジットのみそのまま示
した。熱膨張係数は、２５〜２２００℃における測定値
を示した。また、記載した項目のなかで、外周部内モー
ルド２ａ及び殻部内モールド２ｂのテーパ形状の有無と
は、外周部内モールド２ａの内径及び殻部内モールド２
ｂの外径が下リング９側に向かって広がっているかいな
いかを示す。

【００６３】表１〜３によれば、Ｎｏ．１では、Ｂ₄
Ｃ粉体充填時において、粉体が漏れることもなく、粉体
の周囲にカーボンシート５ａ、５ｂ、８ａ、８ｂを配置
した効果が確認できた。また、焼成後のリング状セラミ
ックス及びカーボン型には破損は見られず、内スリーブ
４及び内モールド２の熱膨張係数をリング状セラミック
スの熱膨張係数より大きくし、且つ外スリーブ３及び外
モールド１の熱膨張係数をリング状セラミックスの熱膨
張係数より小さくしたことによる効果が確認できた。な
お、脱型する際、焼結体とカーボン型との間にきしみ音
が発生する等、摩擦による抵抗が見られたが、Ｎｏ．１
〜Ｎｏ．４に移るに従い、脱型の際に発生するきしみ音
は低減していき、Ｎｏ．４ではきしみ音がなくなった。

【００６４】また、Ｎｏ．５〜７では、内モールド２が
分割され、Ｎｏ．１〜４に比べ、脱型は容易になった。

【００６５】また、Ｎｏ．８〜１０では、クリアランス
１３ａの存在により、殻部内モールド２ｂを抵抗無く抜
き取れるため、更に脱型は容易となった。

【００６６】加えて、Ｎｏ．１１〜１６では、殻部内モ
ールド２ｂ脱型後、外周部内モールド２ａが内側に倒れ
込む構造となっているため、一層容易に、殻部内モール
ド２ｂ、外周部内モールド２ａ、内スリーブ４、外スリ
ーブ３の順で脱型できるようになった。

【００６７】一方、比較例であるＮｏ．１７は、リング
状セラミックスの熱膨張係数が外スリーブ３及び外モー
ルド１の熱膨張係数より小さく、また、内モールド２及
び内スリーブ４の熱膨張係数より大きいため、外スリー
ブ３とリング状セラミックスが焼きばめ状態になるとと
もに外モールド１が樽状に変形していた。無理に脱型を
強行すると外モールド１とリング状セラミックスの両方
が破損した。比較例Ｎｏ．１８は、カーボンシート５
ａ、５ｂ、８ａ、８ｂが無いために焼結体とカーボン型
が焼成中に焼き付き、脱型は全く不可能であった。

【００６８】なお、本実施例では、外周部内モールド２
ａは、４分割構造のものを用いたが、さらに分割構造を
５分割、６分割、・・・と増やしたほうが好適である。

【００６９】

【表１】

【００７０】

【表２】

【００７１】

【表３】

【００７２】

【発明の効果】本発明によれば、リング状セラミックス
焼成用カーボン型において、内スリーブ及び内モールド
の熱膨張係数を、粉体を焼結して形成されるリング状セ
ラミクスの熱膨張係数より大きくし、且つ、外スリーブ
及び外モールドの熱膨張係数を前記リング状セラミック
スの熱膨張係数より小さくし、且つ粉体の周囲にカーボ
ンシートを配置することで、粉体の漏れを防止すること
ができるばかりでなく、焼結体とカーボン型の付着を抑
制でき、焼成終了後の熱膨張係数の差による焼きばめ状
態を防止することができるため、カーボン型の円滑且つ
容易な分離作業が可能となり、製品の歩留まり向上と型
寿命の向上を達成することができる。

【００７３】また、軸方向のスリットを設けた馬蹄形状
の外スリーブ及び内スリーブを使用することにより、焼
成中に発生する応力を吸収することが出来る。

【００７４】また、外モールドの材質をＣ／Ｃコンポジ
ットにすることにより、Ｃ／Ｃコンポジットの熱膨張係
数が、他の型材に比べ小さいために、焼成終了後の熱膨
張差により、型の分離作業を容易にすることができる。

【００７５】また、内モールドを、円錐台形状の殻部内
モールド及び中空形状の外周部内モールドに分割し、さ
らに殻部内モールドの外径及び外周部内モールドの内径
が、下リング側に向かって広がっていく構造にすること
により、焼成終了後の型の分離作業を容易に行うことが
できる。

【００７６】また、上記殻部内モールドと外周部内モー
ルドの間に、クリアランスを設けることにより、焼成中
の応力を吸収することができるため、焼成途中のカーボ
ン型の変形を防止し、焼成終了後の型の分離作業を容易
に行うことができる。

【００７７】また、上記外周部内モールドを４個以上に
分割される構造にすることにより、焼成前の型の組立作
業及び焼成後の型の分離作業が更に容易になる。

【００７８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるリング状セラミックス焼成用カ
ーボン型の概略組立構成図である。

【図２】本発明に係わるリング状セラミックス焼成用カ
ーボン型の外スリーブ及び内スリーブの馬蹄形状の斜視
図である。

【図３】本発明の他の実施例を示すリング状セラッミク
ス焼成用カーボン型の概略組立構成図である。

【図４】本発明に係わる図１中のＡ部詳細図である。

【図５】本発明に係わるリング状セラミックス焼成用カ
ーボン型の外周部内モールドの平面図である。

【図６】従来のカーボン型を示す斜視図である。

【図７】従来のカーボン型を示す斜視図である。

【図８】従来のカーボン型を示す断面図である。

【符号の説明】

１：外モールド２：内モールド２ａ：外周部内モールド２１ａ〜２４ａ：分割体２ｂ：殻部内モールド３：外スリーブ４：内スリーブ５ａ：カーボンシート５ｂ：カーボンシート６：上リング７：下リング８ａ：カーボンシート８ｂ：カーボンシート９：上蓋１０：下パンチ台１１：粉体１２：スリット１３ａ：クリアランス１３ｂ：クリアランス１３ｃ：クリアランス１３ｄ：クリアランス１４：セラミックス粉体１５：円筒形スリーブＦ：加圧方向１０１：加圧機構（上パンチ）１０２：外周側の型１０２ａ、１０３ｂ：テーパー面１０３Ａ、１０３Ｂ：スリーブ１０４：焼成前の空間１０５Ａ、１０５Ｂ：円環形状のスペーサー１０５ａ：中央孔１０６：環状被加圧焼成体１０７：中子１０８：芯材１０８ｃ：外側面１０９Ａ、１０９Ｂ：外殻部材１０９ａ：内側面１１０：スペーサー１１１：加圧機構（下パンチ）Ｄ：加圧方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松本秀美鹿児島県国分市山下町１番４号京セラ株式会社総合研究所内Ｆターム(参考） 4G030 AA60 BA25 GA29 GA31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ホットプレス焼成する粉体の外側に配置さ
れる外スリーブとこの外側に備えた外モールド、上記粉
体の内側に配置される内スリーブとこれを内側より支持
する内モールド、粉体を上側より押圧する上リング、及
び粉体を下側より押圧する下リングを有するリング状セ
ラミックス焼成用カーボン型において、上記内スリーブ
及び内モールドの熱膨張係数を上記粉体を焼結して形成
されるリング状セラミックスの熱膨張係数より大きく
し、且つ、上記外スリーブ及び外モールドの熱膨張係数
を上記リング状セラミックスの熱膨張係数より小さくす
るとともに、上記粉体の周囲にカーボンシートを配置し
たことを特徴とするリング状セラミックス焼成用カーボ
ン型。
【請求項２】上記外モールドの材質がＣ／Ｃコンポジッ
トであることを特徴とする請求項１記載のリング状セラ
ミックス焼成用カーボン型。
【請求項３】上記内スリーブ及び外スリーブは、軸方向
にスリットを設けた馬蹄形状であることを特徴とする請
求項１又は２に記載のリング状セラミックス焼成用カー
ボン型。
【請求項４】上記内モールドが、円錐台形状の殻部内モ
ールドと中空形状の外周部内モールドからなり、殻部内
モールドの外径及び外周部内モールドの内径が、下リン
グ側に向かってテーパ状に広がっていることを特徴とす
る請求項１、２又は３に記載のリング状セラミックス焼
成用カーボン型。
【請求項５】上記殻部内モールドと外周部内モールドの
間に、クリアランスが設けてあることを特徴とする請求
項４に記載のリング状セラミックス焼成用カーボン型。
【請求項６】上記外周部内モールドが４個以上に分割さ
れる構造であることを特徴とする請求項４又は５に記載
のリング状セラミックス焼成用カーボン型。