JP2002201078A - 変位制御式加圧焼結装置及びそれを利用した加圧焼結方法 - Google Patents
変位制御式加圧焼結装置及びそれを利用した加圧焼結方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 変位制御式加圧焼結装置及びそれを利用した
加圧焼結方法を提供する。 【解決手段】 セラミックスを加圧焼結してセラミック
ス焼結体を作製するための加圧焼結装置であって加圧装
置が少なくともモールド及びパンチからなり、パンチの
全部がモールドの中に入った時に、パンチの動きが停止
するように、当該パンチの長さとモールドの長さの比を
所定の範囲に設定し、焼結体が一定の寸法に達した際
に、その焼結体の加圧が止まるようにしたことを特徴と
する加圧焼結装置、及び上記加圧焼結装置を用いてセラ
ミックス試料を加圧焼結する方法。
加圧焼結方法を提供する。 【解決手段】 セラミックスを加圧焼結してセラミック
ス焼結体を作製するための加圧焼結装置であって加圧装
置が少なくともモールド及びパンチからなり、パンチの
全部がモールドの中に入った時に、パンチの動きが停止
するように、当該パンチの長さとモールドの長さの比を
所定の範囲に設定し、焼結体が一定の寸法に達した際
に、その焼結体の加圧が止まるようにしたことを特徴と
する加圧焼結装置、及び上記加圧焼結装置を用いてセラ
ミックス試料を加圧焼結する方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックス試料
を加圧焼結する時の変位を制御して一定の厚さの焼結体
を作製することを可能とする加圧焼結装置と、それによ
りセラミックス試料を加圧焼結して、特に、難焼結性の
セラミックス多孔体を製造する方法に関するものであ
る。
を加圧焼結する時の変位を制御して一定の厚さの焼結体
を作製することを可能とする加圧焼結装置と、それによ
りセラミックス試料を加圧焼結して、特に、難焼結性の
セラミックス多孔体を製造する方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来から、セラミックス多孔体は、耐熱
性、耐食性、耐熱衝撃性、耐薬品性、軽量性、断熱性な
どに優れているため、ガス分離、固体分離、除菌、除塵
などの各種フィルター、触媒担体、吸音材、断熱材、セ
ンサーなどとして、不可欠の工業材料となっている。セ
ラミックス多孔体は、その用途により求められる気孔率
が異なるために、気孔率を精緻に制御できる技術が不可
欠である。
性、耐食性、耐熱衝撃性、耐薬品性、軽量性、断熱性な
どに優れているため、ガス分離、固体分離、除菌、除塵
などの各種フィルター、触媒担体、吸音材、断熱材、セ
ンサーなどとして、不可欠の工業材料となっている。セ
ラミックス多孔体は、その用途により求められる気孔率
が異なるために、気孔率を精緻に制御できる技術が不可
欠である。
【０００３】セラミックス多孔体は、通常、焼結法で製
造されることが多い。焼結法は、例えば、特開平９−１
００１７９に示されているように、成形体を高温で熱処
理して多孔体を作製するものである。この焼結法では、
セラミックス多孔体の気孔率は、（１）焼結助剤の増
減、（２）焼結温度と雰囲気気圧の高低、によって制御
されている。しかし、焼結法では、（１）気孔率の精緻
な制御が困難であるとともに、（２）気孔率の制御のた
めに焼結助剤を増減させると、機械的特性が損なわれる
ことが多い。
造されることが多い。焼結法は、例えば、特開平９−１
００１７９に示されているように、成形体を高温で熱処
理して多孔体を作製するものである。この焼結法では、
セラミックス多孔体の気孔率は、（１）焼結助剤の増
減、（２）焼結温度と雰囲気気圧の高低、によって制御
されている。しかし、焼結法では、（１）気孔率の精緻
な制御が困難であるとともに、（２）気孔率の制御のた
めに焼結助剤を増減させると、機械的特性が損なわれる
ことが多い。
【０００４】加圧焼結は、（１）成形・焼結が同時にで
きる、（２）加圧により拡散が促進され、低い焼結温
度、あるいは短い焼結時間でも緻密な焼結体が得られ
る、等の利点があり、従来から各種セラミックスの製造
に広く用いられている。特に、窒化珪素、炭化珪素、窒
化ホウ素、炭化ホウ素、二ケイ化モリブデン等の焼結性
の低い非酸化物系セラミックスの焼結によく用いられて
いる。
きる、（２）加圧により拡散が促進され、低い焼結温
度、あるいは短い焼結時間でも緻密な焼結体が得られ
る、等の利点があり、従来から各種セラミックスの製造
に広く用いられている。特に、窒化珪素、炭化珪素、窒
化ホウ素、炭化ホウ素、二ケイ化モリブデン等の焼結性
の低い非酸化物系セラミックスの焼結によく用いられて
いる。
【０００５】この加圧焼結で用いる加圧焼結装置は、通
常、加圧装置と加熱装置からなり、加圧装置は、少なく
ともモールド及びパンチとからなる（図１）。この加圧
装置を使うと、上記のような緻密な材料を作製できる。
しかし、この加圧焼結法では、従来、緻密な焼結体を得
ることが主たる目的とされていた。
常、加圧装置と加熱装置からなり、加圧装置は、少なく
ともモールド及びパンチとからなる（図１）。この加圧
装置を使うと、上記のような緻密な材料を作製できる。
しかし、この加圧焼結法では、従来、緻密な焼結体を得
ることが主たる目的とされていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような、緻密な焼
結体を作製するための通常の加圧焼結法は、セラミック
ス多孔体の作製には適さない。しかし、圧力や変位を制
御することによりセラミックス多孔体の作製も可能であ
る。例えば、圧力を制御することにより密度を変化させ
ることができ、また、記録計で目標とする変位に達した
際に圧力を解除することにより密度を変化させることが
できる。しかし、これらの方法では、試料粉末とモール
ドとの摩擦、熱膨脹、記録計の精度などに大きく影響さ
れ、目標とする密度と得られた試料のそれとの差が大き
いことが多い。そこで、本発明者は、異なる形式の加圧
装置により、粉末の添加量に関係なく、寸法が一定にな
り、セラミックス多孔体を作製できる加圧焼結装置を開
発し、提供することを目的として種々研究を重ねて、本
発明を完成するに至ったものである。本発明は、加圧焼
結法により、加圧焼結時の変位を制御してセラミックス
多孔体を作製することを可能とする加圧焼結装置を提供
することを目的とするものである。また、本発明は、上
記加圧焼結装置を用いて、セラミックス試料を加圧焼結
して、気孔率を精緻に制御したセラミックス多孔体を作
製する方法を提供することを目的とするものである。
結体を作製するための通常の加圧焼結法は、セラミック
ス多孔体の作製には適さない。しかし、圧力や変位を制
御することによりセラミックス多孔体の作製も可能であ
る。例えば、圧力を制御することにより密度を変化させ
ることができ、また、記録計で目標とする変位に達した
際に圧力を解除することにより密度を変化させることが
できる。しかし、これらの方法では、試料粉末とモール
ドとの摩擦、熱膨脹、記録計の精度などに大きく影響さ
れ、目標とする密度と得られた試料のそれとの差が大き
いことが多い。そこで、本発明者は、異なる形式の加圧
装置により、粉末の添加量に関係なく、寸法が一定にな
り、セラミックス多孔体を作製できる加圧焼結装置を開
発し、提供することを目的として種々研究を重ねて、本
発明を完成するに至ったものである。本発明は、加圧焼
結法により、加圧焼結時の変位を制御してセラミックス
多孔体を作製することを可能とする加圧焼結装置を提供
することを目的とするものである。また、本発明は、上
記加圧焼結装置を用いて、セラミックス試料を加圧焼結
して、気孔率を精緻に制御したセラミックス多孔体を作
製する方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、以下の技術的手段から構成される。 （１）セラミックスを加圧焼結してセラミックス焼結体
を作製するための加圧焼結装置であって、加圧装置が少
なくともモールド及びパンチからなり、パンチの全部が
モールドの中に入った時に、パンチの動きが停止するよ
うに、当該パンチの長さとモールドの長さの比を所定の
範囲に設定し、焼結体が一定の寸法に達した際に、その
焼結体の加圧が止まるようにしたことを特徴とする加圧
焼結装置。 （２）上部パンチと下部パンチの長さの合計をモールド
の長さより小さく設定し、その差が焼結体の厚さになる
ようにしたことを特徴とする前記（１）に記載の加圧焼
結装置。 （３）前記（１）又は（２）に記載の加圧焼結装置を用
いてセラミックス焼結体を作製する方法であって、真空
中又は非酸化雰囲気中でセラミックス試料を一軸加圧し
ながら焼結して一定の厚さの焼結体を作製することを特
徴とする加圧焼結方法。 （４）パンチの長さとモールドの長さを調節して、加圧
焼結時の試料の変位を制御するとともに原料粉末の充填
量を制御することにより、多孔質の焼結体を製造するこ
とを特徴とする前記（３）に記載の加圧焼結方法。 （５）スペーサーにより試料を軸方向と垂直に分割する
ことを特徴とする前記（３）に記載の加圧焼結方法。
の本発明は、以下の技術的手段から構成される。 （１）セラミックスを加圧焼結してセラミックス焼結体
を作製するための加圧焼結装置であって、加圧装置が少
なくともモールド及びパンチからなり、パンチの全部が
モールドの中に入った時に、パンチの動きが停止するよ
うに、当該パンチの長さとモールドの長さの比を所定の
範囲に設定し、焼結体が一定の寸法に達した際に、その
焼結体の加圧が止まるようにしたことを特徴とする加圧
焼結装置。 （２）上部パンチと下部パンチの長さの合計をモールド
の長さより小さく設定し、その差が焼結体の厚さになる
ようにしたことを特徴とする前記（１）に記載の加圧焼
結装置。 （３）前記（１）又は（２）に記載の加圧焼結装置を用
いてセラミックス焼結体を作製する方法であって、真空
中又は非酸化雰囲気中でセラミックス試料を一軸加圧し
ながら焼結して一定の厚さの焼結体を作製することを特
徴とする加圧焼結方法。 （４）パンチの長さとモールドの長さを調節して、加圧
焼結時の試料の変位を制御するとともに原料粉末の充填
量を制御することにより、多孔質の焼結体を製造するこ
とを特徴とする前記（３）に記載の加圧焼結方法。 （５）スペーサーにより試料を軸方向と垂直に分割する
ことを特徴とする前記（３）に記載の加圧焼結方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に、本発明についてさらに詳細
に説明する。本発明によれば、少なくともモールド及び
パンチからなる加圧焼結装置用加圧装置において、二つ
のパンチの合わせた長さがモールドの長さより短いこと
を特徴とする加圧焼結装置用加圧装置が用いられる。
に説明する。本発明によれば、少なくともモールド及び
パンチからなる加圧焼結装置用加圧装置において、二つ
のパンチの合わせた長さがモールドの長さより短いこと
を特徴とする加圧焼結装置用加圧装置が用いられる。
【０００９】また、本発明によれば、この加圧焼結装置
用加圧装置を備えた加圧焼結装置を用い、真空中又は非
酸化雰囲気中でセラミックス試料を一軸加圧しながら焼
結して一定の厚さの焼結体を作製することを特徴とする
加圧焼結方法が用いられる。本発明においては、スペー
サーにより試料を軸方向と垂直に分割することができ
る。ただし、分割される試料は同じ組成であることが好
ましい。
用加圧装置を備えた加圧焼結装置を用い、真空中又は非
酸化雰囲気中でセラミックス試料を一軸加圧しながら焼
結して一定の厚さの焼結体を作製することを特徴とする
加圧焼結方法が用いられる。本発明においては、スペー
サーにより試料を軸方向と垂直に分割することができ
る。ただし、分割される試料は同じ組成であることが好
ましい。
【００１０】本発明によれば、少なくともモールド及び
パンチからなる加圧焼結装置用加圧装置において、二つ
のパンチの合わせた長さとモールドの長さとの差が焼結
体の厚さであり、その差以上の緻密化が制限されるた
め、本発明は、加圧焼結による多孔体の製造に好適に用
いることができる。
パンチからなる加圧焼結装置用加圧装置において、二つ
のパンチの合わせた長さとモールドの長さとの差が焼結
体の厚さであり、その差以上の緻密化が制限されるた
め、本発明は、加圧焼結による多孔体の製造に好適に用
いることができる。
【００１１】本発明では、所定の密度に達した後、試料
の緻密化が進まないように、加圧焼結装置用加圧装置の
モールド及びパンチの長さを調整し、パンチが全部モー
ルドの中に入った時に、パンチの動きが停止するように
している。
の緻密化が進まないように、加圧焼結装置用加圧装置の
モールド及びパンチの長さを調整し、パンチが全部モー
ルドの中に入った時に、パンチの動きが停止するように
している。
【００１２】すなわち、加圧焼結装置用加圧装置のモー
ルドの長さとパンチの長さとの差が焼結体の厚さであ
る。従って、モールド及びパンチの長さを調節すること
で、焼結体の厚さを調整することができる。また、一定
の長さのモールドとパンチの組合せで試料を加圧焼結装
置で焼結する場合には、一定の厚さの試料が得られる
（図２）。また、図３のような形状のパンチも同様の効
果を発現する。なお、本発明は、バッチ式の加圧焼結装
置のみならず、トンネル炉型加圧焼結装置のような量産
用加圧焼結装置の加圧装置にも好適に用いることができ
る。
ルドの長さとパンチの長さとの差が焼結体の厚さであ
る。従って、モールド及びパンチの長さを調節すること
で、焼結体の厚さを調整することができる。また、一定
の長さのモールドとパンチの組合せで試料を加圧焼結装
置で焼結する場合には、一定の厚さの試料が得られる
（図２）。また、図３のような形状のパンチも同様の効
果を発現する。なお、本発明は、バッチ式の加圧焼結装
置のみならず、トンネル炉型加圧焼結装置のような量産
用加圧焼結装置の加圧装置にも好適に用いることができ
る。
【００１３】この加圧装置は、加圧焼結を行う温度、圧
力範囲で試料と化学反応を起こさず、また、耐熱衝撃性
が優れている耐熱材料からなることが要求される。セラ
ミックスを作製する場合には、炭素材料を加圧装置とし
て好適に用いることができる。また、従来の焼結方法と
同じ焼結プロセスを用いることができ、加圧焼結装置の
大きな改造を必要としない。
力範囲で試料と化学反応を起こさず、また、耐熱衝撃性
が優れている耐熱材料からなることが要求される。セラ
ミックスを作製する場合には、炭素材料を加圧装置とし
て好適に用いることができる。また、従来の焼結方法と
同じ焼結プロセスを用いることができ、加圧焼結装置の
大きな改造を必要としない。
【００１４】焼結体の寸法が決まることから、焼結前の
原料粉末の充填量は、その焼結体の密度を決める。従っ
て、その充填量を変化させると、原料粉末の組成及び焼
結条件に関係なく、異なった密度のセラミックス多孔体
を作製できる。焼結温度は、原料粉末の組成及び焼結体
に要求する特性から決定する。ただし、焼結温度が高い
ほど及び密度が低いほど、焼結体の自分自身の収縮が大
きいことに注意することが必要である。
原料粉末の充填量は、その焼結体の密度を決める。従っ
て、その充填量を変化させると、原料粉末の組成及び焼
結条件に関係なく、異なった密度のセラミックス多孔体
を作製できる。焼結温度は、原料粉末の組成及び焼結体
に要求する特性から決定する。ただし、焼結温度が高い
ほど及び密度が低いほど、焼結体の自分自身の収縮が大
きいことに注意することが必要である。
【００１５】また、本発明による加圧焼結方法では、同
じ組成及び同じ焼結条件でも、異なった密度を有するセ
ラミックス多孔体が得られることが特徴である。また、
本発明による加圧焼結方法では、スペーサーで試料を、
加圧軸に垂直な面で分割することができる。即ち、スペ
ーサーを用いるだけで、一度の焼結で複数の焼結体が得
られる。ただし、同じ組成の粉末を利用することが好ま
しい。本発明においては、片側の一方向から加圧すると
焼結体の密度不均一が大きくなる可能性があるため、両
側の二方向から加圧することが好ましい。
じ組成及び同じ焼結条件でも、異なった密度を有するセ
ラミックス多孔体が得られることが特徴である。また、
本発明による加圧焼結方法では、スペーサーで試料を、
加圧軸に垂直な面で分割することができる。即ち、スペ
ーサーを用いるだけで、一度の焼結で複数の焼結体が得
られる。ただし、同じ組成の粉末を利用することが好ま
しい。本発明においては、片側の一方向から加圧すると
焼結体の密度不均一が大きくなる可能性があるため、両
側の二方向から加圧することが好ましい。
【００１６】本発明においては、その加圧装置の寸法か
ら焼結体の寸法と気孔率が決められるために、モールド
及びパンチの長さの寸法精度が高いことが好ましい。ま
た、黒鉛は、最高使用温度が２５００℃で、最高耐圧が
７００ｋｇｆ／ｃｍ2 であり、精密加工が可能であるの
で、モールド及びパンチの材料として好適に用いること
ができる。この黒鉛材料は高耐圧強度の種類であること
が好ましい。
ら焼結体の寸法と気孔率が決められるために、モールド
及びパンチの長さの寸法精度が高いことが好ましい。ま
た、黒鉛は、最高使用温度が２５００℃で、最高耐圧が
７００ｋｇｆ／ｃｍ2 であり、精密加工が可能であるの
で、モールド及びパンチの材料として好適に用いること
ができる。この黒鉛材料は高耐圧強度の種類であること
が好ましい。
【００１７】本発明による製造方法で作製するセラミッ
クスは任意であり、特に、制限されるものではない。例
えば、窒化珪素、炭化珪素、炭化チタン、炭化ジルコニ
ウム、炭化タングステン、窒化ボロン、炭化ボロン、珪
化モリブデン等の非酸化物系セラミックスに好適に用い
られる。また、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、
酸化ベリリウム等の酸化物系セラミックスにも適してい
る。
クスは任意であり、特に、制限されるものではない。例
えば、窒化珪素、炭化珪素、炭化チタン、炭化ジルコニ
ウム、炭化タングステン、窒化ボロン、炭化ボロン、珪
化モリブデン等の非酸化物系セラミックスに好適に用い
られる。また、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、
酸化ベリリウム等の酸化物系セラミックスにも適してい
る。
【００１８】本発明の加圧焼結装置での好適な加熱焼結
条件の一例として、好適には、１４００〜２０００℃、
１００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ2 で行う。雰囲気は焼結す
る材料の特性により適正なものを選択する。黒鉛をモー
ルドに用いる場合は、真空中かもしくは窒素、アルゴン
等の不活性ガス中で操作するのが好ましい。
条件の一例として、好適には、１４００〜２０００℃、
１００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ2 で行う。雰囲気は焼結す
る材料の特性により適正なものを選択する。黒鉛をモー
ルドに用いる場合は、真空中かもしくは窒素、アルゴン
等の不活性ガス中で操作するのが好ましい。
【００１９】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明
するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。 実施例１ （１）装置 図４と図５は、四角形状（４２×１×４５×１ｍｍ）の
黒鉛製のモールド２、上部パンチ３及び下部パンチ４か
らなる加圧装置を備えた、本発明による加圧焼結装置を
示すものである。また、本実施例に用いた黒鉛製のモー
ルド２には、図４と図５に示すように、モールド本体２
の内側面には、外側面にテーパーがある円筒形状の脱着
可能なテーパースリーブ５が備えられている。図４で
は、加圧装置の上部パンチと下部パンチ先端に厚さ１０
ｍｍのスペーサー６があり、厚さ１０ｍｍの焼結体が一
つ得られる。図５では、加圧装置の上部パンチと下部パ
ンチの先端に厚さ５ｍｍのスペーサー６が有るととも
に、試料間に厚さ１０ｍｍのスペーサー７が有り、厚さ
５ｍｍの焼結体が二つ得られる。
するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。 実施例１ （１）装置 図４と図５は、四角形状（４２×１×４５×１ｍｍ）の
黒鉛製のモールド２、上部パンチ３及び下部パンチ４か
らなる加圧装置を備えた、本発明による加圧焼結装置を
示すものである。また、本実施例に用いた黒鉛製のモー
ルド２には、図４と図５に示すように、モールド本体２
の内側面には、外側面にテーパーがある円筒形状の脱着
可能なテーパースリーブ５が備えられている。図４で
は、加圧装置の上部パンチと下部パンチ先端に厚さ１０
ｍｍのスペーサー６があり、厚さ１０ｍｍの焼結体が一
つ得られる。図５では、加圧装置の上部パンチと下部パ
ンチの先端に厚さ５ｍｍのスペーサー６が有るととも
に、試料間に厚さ１０ｍｍのスペーサー７が有り、厚さ
５ｍｍの焼結体が二つ得られる。
【００２０】（２）混合粉末 本実施例では、窒化珪素からなる試料を作製した。平均
粒径約０．５μｍ（α率：９９％）のα型窒化珪素粉末
に平均粒径が０．５５μｍの酸化イットリウム粉末及び
酸化イッテルビウム粉末を焼結助剤として５．０重量％
添加し、メタノールを溶媒としてボールミルを用いて２
４時間混合した。得られたスラリーを乾燥した後、粉砕
して混合粉末を回収した。
粒径約０．５μｍ（α率：９９％）のα型窒化珪素粉末
に平均粒径が０．５５μｍの酸化イットリウム粉末及び
酸化イッテルビウム粉末を焼結助剤として５．０重量％
添加し、メタノールを溶媒としてボールミルを用いて２
４時間混合した。得られたスラリーを乾燥した後、粉砕
して混合粉末を回収した。
【００２１】（３）加圧焼結 次に、図４の黒鉛製の加圧装置で、８８．０％の相対密
度を所定とした焼結体を得るための重量の上記混合粉末
をモールド２に充填し、１８００℃、６大気圧の窒素雰
囲気中で３０ＭＰａの圧力で加圧焼結をし、焼結体を得
た。焼結体は相対密度が８６．０％であった。すなわ
ち、焼結中に２．０％の重量損失があり、相対密度が
２．０％低下した。
度を所定とした焼結体を得るための重量の上記混合粉末
をモールド２に充填し、１８００℃、６大気圧の窒素雰
囲気中で３０ＭＰａの圧力で加圧焼結をし、焼結体を得
た。焼結体は相対密度が８６．０％であった。すなわ
ち、焼結中に２．０％の重量損失があり、相対密度が
２．０％低下した。
【００２２】実施例２ 本実施例では、実施例１で調製した混合粉末を用いた。
図４の黒鉛製の加圧装置で、９０．０％の相対密度を所
定とした焼結体を得るための重量の混合粉末をモールド
２に充填し、１８００℃、６大気圧の窒素雰囲気中で３
０ＭＰａの圧力で加圧焼結をし、焼結体を得た。焼結体
は相対密度が８７．５％であった。すなわち、焼結中に
２．５％の重量損失があり、相対密度が２．５％低下し
た。
図４の黒鉛製の加圧装置で、９０．０％の相対密度を所
定とした焼結体を得るための重量の混合粉末をモールド
２に充填し、１８００℃、６大気圧の窒素雰囲気中で３
０ＭＰａの圧力で加圧焼結をし、焼結体を得た。焼結体
は相対密度が８７．５％であった。すなわち、焼結中に
２．５％の重量損失があり、相対密度が２．５％低下し
た。
【００２３】実施例３ 本実施例では、実施例１で調製した混合粉末を用いた。
図５の黒鉛製の加圧装置で、９０．０％の相対密度を所
定とした焼結体を得るための重量の混合粉末をモールド
２に充填し、１８００℃、６大気圧の窒素雰囲気中で３
０ＭＰａの圧力で加圧焼結をし、二つ焼結体を得た。焼
結体は相対密度がそれぞれ９０．５と９１．３％であっ
た。
図５の黒鉛製の加圧装置で、９０．０％の相対密度を所
定とした焼結体を得るための重量の混合粉末をモールド
２に充填し、１８００℃、６大気圧の窒素雰囲気中で３
０ＭＰａの圧力で加圧焼結をし、二つ焼結体を得た。焼
結体は相対密度がそれぞれ９０．５と９１．３％であっ
た。
【００２４】実施例４ 本実施例では、実施例１で調製した混合粉末を用いた。
図５の黒鉛製の加圧装置で、８０．０％の相対密度を所
定とした焼結体を得るための重量の混合粉末をモールド
２に充填し、１８００℃、６大気圧の窒素雰囲気中で３
０ＭＰａの圧力で加圧焼結をし、二つ焼結体を得た。焼
結体は相対密度がそれぞれ８２．６と７５．０％であっ
た。
図５の黒鉛製の加圧装置で、８０．０％の相対密度を所
定とした焼結体を得るための重量の混合粉末をモールド
２に充填し、１８００℃、６大気圧の窒素雰囲気中で３
０ＭＰａの圧力で加圧焼結をし、二つ焼結体を得た。焼
結体は相対密度がそれぞれ８２．６と７５．０％であっ
た。
【００２５】実施例５ （１）混合粉末 本実施例では、炭化珪素からなる試料を作製した。平均
粒径約０．２８μｍのβ型炭化珪素粉末に平均粒径が
０．５５μｍの酸化イットリウム粉末を焼結助剤として
５．０重量％添加し、メタノールを溶媒としてボールミ
ルを用いて２４時間混合した。得られたスラリーを乾燥
した後、粉砕して混合粉末を回収した。
粒径約０．２８μｍのβ型炭化珪素粉末に平均粒径が
０．５５μｍの酸化イットリウム粉末を焼結助剤として
５．０重量％添加し、メタノールを溶媒としてボールミ
ルを用いて２４時間混合した。得られたスラリーを乾燥
した後、粉砕して混合粉末を回収した。
【００２６】（２）加圧焼結 次に、図４の黒鉛製の加圧装置で、８０．０％の相対密
度を所定とした焼結体を得るための重量の上記混合粉末
をモールド２に充填し、１９００℃、６大気圧の窒素雰
囲気中で３０ＭＰａの圧力で加圧焼結をし、焼結体を得
た。焼結体は相対密度が８０．７％であった。
度を所定とした焼結体を得るための重量の上記混合粉末
をモールド２に充填し、１９００℃、６大気圧の窒素雰
囲気中で３０ＭＰａの圧力で加圧焼結をし、焼結体を得
た。焼結体は相対密度が８０．７％であった。
【００２７】実施例６ 本実施例では、実施例５で調製した混合粉末を用いた。
図４の黒鉛製の加圧装置で、６０．０％の相対密度を所
定とした焼結体を得るための重量の混合粉末をモールド
２に充填し、１９００℃、６大気圧の窒素雰囲気中で３
０ＭＰａの圧力で加圧焼結をし、焼結体を得た。焼結体
は相対密度が６４．３％であった。
図４の黒鉛製の加圧装置で、６０．０％の相対密度を所
定とした焼結体を得るための重量の混合粉末をモールド
２に充填し、１９００℃、６大気圧の窒素雰囲気中で３
０ＭＰａの圧力で加圧焼結をし、焼結体を得た。焼結体
は相対密度が６４．３％であった。
【００２８】実施例１−６の何れの場合でも、焼結後、
焼結体はストレートスリーブ６とは密着せず、容易に焼
結体を取り出すことができた。また、実施例１−６の何
れの場合でも、焼結後、焼結体の重量は充填した原料粉
末の重量より２−３％を損失した。しかし、実施例６の
場合では、所定の密度が低いため、収縮が可能となり、
試料の密度は約４％で高くなった。すなわち、粉末の充
填量は以下のような経験式で表示できる。 重量＝体積×密度×相対密度×係数 係数は、高密度（＞７５％）の場合には、１．０２であ
り、低密度（＜７５％）の場合には０．９８である。
焼結体はストレートスリーブ６とは密着せず、容易に焼
結体を取り出すことができた。また、実施例１−６の何
れの場合でも、焼結後、焼結体の重量は充填した原料粉
末の重量より２−３％を損失した。しかし、実施例６の
場合では、所定の密度が低いため、収縮が可能となり、
試料の密度は約４％で高くなった。すなわち、粉末の充
填量は以下のような経験式で表示できる。 重量＝体積×密度×相対密度×係数 係数は、高密度（＞７５％）の場合には、１．０２であ
り、低密度（＜７５％）の場合には０．９８である。
【００２９】
【発明の効果】本発明では、上記加圧焼結装置でセラミ
ックス多孔体の作製が可能である。従って、本発明によ
る製造方法で作製するセラミックスは任意であり、制限
されるものではない。また、本発明による加圧焼結方法
では、同じ組成及び同じ焼結条件でも、異なった密度を
有するセラミックス多孔体を得ることができる。なお、
本発明は、バッチ式の加圧焼結装置のみならず、トンネ
ル炉型加圧焼結装置のような量産用加圧焼結装置の加圧
装置にも好適に用いることができる。難焼結性材料の焼
結や、少量の焼結助剤での焼結に特に好適であり、特に
後者の場合、得られる焼結体は高温特性に優れているこ
とが期待できるために、このような加圧焼結装置及びそ
れを利用した加圧焼結方法は工業上の利用価値が高い。
ックス多孔体の作製が可能である。従って、本発明によ
る製造方法で作製するセラミックスは任意であり、制限
されるものではない。また、本発明による加圧焼結方法
では、同じ組成及び同じ焼結条件でも、異なった密度を
有するセラミックス多孔体を得ることができる。なお、
本発明は、バッチ式の加圧焼結装置のみならず、トンネ
ル炉型加圧焼結装置のような量産用加圧焼結装置の加圧
装置にも好適に用いることができる。難焼結性材料の焼
結や、少量の焼結助剤での焼結に特に好適であり、特に
後者の場合、得られる焼結体は高温特性に優れているこ
とが期待できるために、このような加圧焼結装置及びそ
れを利用した加圧焼結方法は工業上の利用価値が高い。
【図１】加圧焼結装置における加圧装置を示す。
【図２】本発明の一実施例の加圧装置の構成を示す。
【図３】本発明の他の実施例の加圧装置の構成を示す。
【図４】黒鉛製のモールド、上部パンチ及び下部パンチ
からなる加圧装置を備えた加圧焼結装置を示す。
からなる加圧装置を備えた加圧焼結装置を示す。
【図５】黒鉛製のモールド、上部パンチ及び下部パンチ
からなる加圧装置を備えた加圧焼結装置を示す。
からなる加圧装置を備えた加圧焼結装置を示す。
１ 焼結体 ２ モールド ３ 上部パンチ ４ 下部パンチ ５ テーパースリーブ ６ スペーサー ７ スペーサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 楊 建鋒 愛知県名古屋市守山区大字吉根字太鼓ケ根 3233−27 県営吉根住宅７−102 Ｆターム(参考） 4K018 EA02 EA06
Claims (5)
- 【請求項１】 セラミックスを加圧焼結してセラミック
ス焼結体を作製するための加圧焼結装置であって、 加圧装置が少なくともモールド及びパンチからなり、 パンチの全部がモールドの中に入った時に、パンチの動
きが停止するように、当該パンチの長さとモールドの長
さの比を所定の範囲に設定し、 焼結体が一定の寸法に達した際に、その焼結体の加圧が
止まるようにしたことを特徴とする加圧焼結装置。 - 【請求項２】 上部パンチと下部パンチの長さの合計を
モールドの長さより小さく設定し、その差が焼結体の厚
さになるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の
加圧焼結装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の加圧焼結装置を
用いてセラミックス焼結体を作製する方法であって、真
空中又は非酸化雰囲気中でセラミックス試料を一軸加圧
しながら焼結して一定の厚さの焼結体を作製することを
特徴とする加圧焼結方法。 - 【請求項４】 パンチの長さとモールドの長さを調節し
て、加圧焼結時の試料の変位を制御するとともに原料粉
末の充填量を制御することにより、多孔質の焼結体を製
造することを特徴とする請求項３に記載の加圧焼結方
法。 - 【請求項５】 スペーサーにより試料を軸方向と垂直に
分割することを特徴とする請求項３に記載の加圧焼結方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000400907A JP3604128B2 (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 変位制御式加圧焼結装置及びそれを利用した加圧焼結方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000400907A JP3604128B2 (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 変位制御式加圧焼結装置及びそれを利用した加圧焼結方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002201078A true JP2002201078A (ja) | 2002-07-16 |
| JP3604128B2 JP3604128B2 (ja) | 2004-12-22 |
Family
ID=18865413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000400907A Expired - Lifetime JP3604128B2 (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 変位制御式加圧焼結装置及びそれを利用した加圧焼結方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3604128B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009513922A (ja) * | 2005-10-27 | 2009-04-02 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 一軸加圧及び加熱装置 |
-
2000
- 2000-12-28 JP JP2000400907A patent/JP3604128B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009513922A (ja) * | 2005-10-27 | 2009-04-02 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 一軸加圧及び加熱装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3604128B2 (ja) | 2004-12-22 |
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