JP2019018434A - Method for producing compact of ceramic powder - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、セラミック粉末を用い、所定方向に圧力を加えて(即ちプレスによって)成形体を製造するセラミック粉末の成形体の製造方法に関するものである。 The present disclosure relates to a method for producing a molded body of ceramic powder, in which a ceramic powder is used and pressure is applied in a predetermined direction (that is, by pressing) to produce the molded body.
従来、セラミック粉末を用いて成形体を製造する方法として、機械プレス成形、静水圧成形、鋳込み成形、押出成形、射出成形等の各種の製造方法が知られている。
このうち、機械プレス成形は、セラミック粉末を金型(詳しくは外型)の内部空間に充填し、その充填されたセラミック粉末(即ち充填粉末)を、上下のパンチによって一軸加圧することによって、内部空間の形状の成形体を製造する方法である(例えば特許文献1〜4参照)。
Conventionally, as a method for producing a molded body using ceramic powder, various production methods such as mechanical press molding, isostatic pressing, cast molding, extrusion molding, and injection molding are known.
Among these, in mechanical press molding, ceramic powder is filled into the inner space of a mold (specifically, an outer mold), and the filled ceramic powder (that is, the filled powder) is uniaxially pressed by upper and lower punches, thereby forming an inner portion. This is a method for producing a space-shaped molded body (see, for example,
ところで、上述した従来技術では、下記のような問題があり、その改善が求められていた。
具体的には、図8に示すように、外型P1で囲まれた上下のパンチP2、P3によって、金型P4の内部空間P5内の充填粉末P6に加えられる力(即ちプレスした力)は、充填粉末P6の表面(図8の上面)において単位面積に対して均等に掛かる。そのため、プレス方向において厚みが異なる成形体を製造する場合には、厚みが薄い部分(D1)に対して厚みが厚い部分(D2)では、セラミック粉末が十分に締まりにくい(即ち圧縮されにくい)という問題があった。
By the way, the above-described conventional technology has the following problems, and improvements have been demanded.
Specifically, as shown in FIG. 8, the force (that is, the pressed force) applied to the filling powder P6 in the internal space P5 of the mold P4 by the upper and lower punches P2, P3 surrounded by the outer mold P1 is as follows. In the surface of the filling powder P6 (upper surface in FIG. 8), it is evenly applied to the unit area. Therefore, in the case of producing molded bodies having different thicknesses in the pressing direction, it is said that the ceramic powder is not easily tightened (that is, difficult to be compressed) in the thick part (D2) with respect to the thin part (D1). There was a problem.
また、粉末をプレスする場合には、ヤンセンの法則によって、プレス方向の深さが深くなるほど金型の内部空間の側壁に力が掛かり、粉末が十分に圧縮されないことがあった。
このように、プレス方向において厚みが異なる成形体を製造する場合には、厚みが異なる部分で充填粉末の圧縮状態が異なるので、成形体の厚みが異なる部分で密度差が発生することがあった。
Further, when pressing powder, according to Janssen's law, as the depth in the pressing direction increases, a force is applied to the side wall of the internal space of the mold, and the powder may not be sufficiently compressed.
As described above, when producing molded bodies having different thicknesses in the press direction, the compressed state of the filling powder is different in the portions having different thicknesses, so that a density difference may occur in the portions having different thicknesses of the molded body. .
そして、このような密度差が発生すると、成形体を金型から取り出す際や焼成の際に成形体に割れが発生することがあった。また、焼成時に成形体に過度の収縮が発生して、目的の寸法が得られないことがあった。つまり、焼成の際に寸法の制御が容易ではないという問題があった。 And when such a density difference generate | occur | produced, when taking out a molded object from a metal mold | die or baking, a crack might generate | occur | produced in the molded object. Moreover, excessive shrinkage | contraction generate | occur | produced in the molded object at the time of baking, and the target dimension might not be obtained. That is, there is a problem that it is not easy to control dimensions during firing.
本開示は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、セラミック粉末を用いて厚みが異なる成形体を製造する際に、成形体内に密度差が生じにくいセラミック粉末の成形体の製造方法を提供することにある。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and the purpose thereof is to produce a molded body of ceramic powder that is less likely to cause a density difference in the molded body when the molded body having different thicknesses is manufactured using ceramic powder. It is to provide a method.
(1)本開示の第1局面は、作製する成形体の形状に合わせた形状の内部空間を有する
金型を用い、金型の内部空間にセラミック粉末を充填し、セラミック粉末を所定のプレス方向にプレスして成形体を製造するセラミック粉末の成形体の製造方法に関するものである。
(1) A first aspect of the present disclosure uses a mold having an internal space shaped to match the shape of a molded body to be produced, fills the internal space of the mold with ceramic powder, and presses the ceramic powder in a predetermined pressing direction. The present invention relates to a method for producing a molded body of a ceramic powder, which is pressed to produce a molded body.
このセラミック粉末の成形体の製造方法では、成形体は、プレス方向にて異なる厚みを有する成形体であり、金型は、プレス方向に積層される複数の部分金型から構成されるとともに、各部分金型は、内部空間の一部を構成する部分空間をそれぞれ有している。 In this method for producing a ceramic powder molded body, the molded body is a molded body having different thicknesses in the pressing direction, and the mold is composed of a plurality of partial molds stacked in the pressing direction. The partial molds each have a partial space that constitutes a part of the internal space.
そして、金型を用いて成形体を製造する工程として、一の部分金型内の部分空間に、セラミック粉末を充填して、プレス方向にプレスする第1工程と、セラミック粉末をプレスした部分金型の上に、部分金型とプレス方向において隣り合う部分金型である他の部分金型を配置する第2工程と、他の部分金型内の部分空間に、セラミック粉末を充填して、プレス方向にプレスする第3工程と、を有している。 Then, as a process of manufacturing a molded body using a mold, a first process of filling ceramic powder in a partial space in one partial mold and pressing in a pressing direction, and a partial mold in which the ceramic powder is pressed A second step of placing another partial mold, which is a partial mold adjacent to the partial mold in the pressing direction, on the mold, and filling a partial space in the other partial mold with ceramic powder, A third step of pressing in the pressing direction.
このように、本第1局面では、金型として、プレス方向に積層される複数の部分金型を用いる。しかも、各部分金型は、金型の内部空間(即ち成形体の形状の空間)の一部を構成する部分空間をそれぞれ有している。 Thus, in the first aspect, a plurality of partial molds stacked in the press direction are used as the mold. In addition, each partial mold has a partial space that constitutes a part of the internal space of the mold (that is, the space in the shape of the molded body).
そして、第1工程では、一の部分金型内の部分空間に、セラミック粉末を充填して、プレス方向にプレスし、第2工程では、セラミック粉末をプレスした部分金型の上に、部分金型とプレス方向において隣り合う部分金型である他の部分金型を配置し、第3工程では、他の部分金型内の部分空間に、セラミック粉末を充填して、プレス方向にプレスする。 In the first step, the ceramic powder is filled in a partial space in one partial mold and pressed in the pressing direction. In the second step, the partial mold is placed on the partial mold in which the ceramic powder is pressed. Another partial die that is a partial die adjacent to the die in the pressing direction is arranged, and in the third step, the ceramic powder is filled in the partial space in the other partial die and pressed in the pressing direction.
これによって、プレス方向に厚みが異なる成形体を製造する場合でも、金型の内部空間(即ち成形体と同じ形状の空間)に充填されたセラミック粉末をプレス方向に一度にプレスするのではなく、各部分金型の各部分空間内のセラミック粉末毎に、順次プレスすることができる。つまり、プレス方向における各部分空間の厚み分ずつ、各セラミック粉末が同様な圧縮状態となるように例えば同じ圧力でプレスすることができる。そのため、目的とする成形体において、厚みが異なる部分の圧縮の程度を揃えることができるので、厚みが異なる部分の密度差を低減できる。 Thereby, even when manufacturing a molded body having a different thickness in the pressing direction, the ceramic powder filled in the inner space of the mold (that is, a space having the same shape as the molded body) is not pressed at once in the pressing direction. It can press sequentially for every ceramic powder in each partial space of each partial metal mold | die. That is, it can be pressed, for example, at the same pressure so that each ceramic powder is in a similar compressed state by the thickness of each partial space in the pressing direction. Therefore, since the compression degree of the part from which thickness differs in the target molded object can be arrange | equalized, the density difference of the part from which thickness differs can be reduced.
その結果、成形体を金型から取り出す際や焼成の際に成形体に割れが発生することを抑制できる。また、焼成時に成形体に過度の収縮が発生して、目的の寸法が得られないという問題(即ち、焼成の際に寸法の制御が容易ではないという問題)の発生を抑制できる。 As a result, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the molded body when the molded body is removed from the mold or fired. In addition, it is possible to suppress the occurrence of a problem that a target dimension cannot be obtained due to excessive shrinkage in the molded body during firing (that is, the problem that the dimensions cannot be easily controlled during firing).
また、従来は、プレス方向に厚みが異なる成形体を製造する場合には、計量分のセラミック粉末を外型で囲まれた下パンチ上に充填し、上パンチでプレスする際に、下パンチ上のセラミック粉末を上昇させて上パンチ内の内部空間に充填するようにしていた。 Conventionally, when manufacturing a molded product having a different thickness in the pressing direction, a ceramic powder for weighing is filled on the lower punch surrounded by the outer mold, and when the upper punch is pressed, The ceramic powder was raised to fill the internal space in the upper punch.
しかし、この場合には、上パンチが下がってきても、上パンチの内部空間の高いところまでセラミック粉末が供給されず、目的とする形状の成形体が得られないことがあった。
これに対して、本第1局面では、各部分金型の各部分空間に充填されたセラミック粉末毎にプレスするという動作を繰り返すので、各部分金型の各部分空間内では、それぞれ十分にセラミック粉末を充填することができる。よって、プレス方向で厚みが異なる成形体を製造する場合でも、目的とする形状の成形体を容易に得ることができるという利点がある。
However, in this case, even when the upper punch is lowered, the ceramic powder is not supplied up to a place where the internal space of the upper punch is high, and a molded article having a target shape may not be obtained.
On the other hand, in the first aspect, since the operation of pressing each ceramic powder filled in each partial space of each partial mold is repeated, the ceramics are sufficiently contained in each partial space of each partial mold. Powder can be filled. Therefore, there is an advantage that a molded body having a target shape can be easily obtained even when a molded body having a different thickness in the pressing direction is manufactured.
(2)本開示の第2局面では、一の部分金型内の部分空間のプレス方向における厚みと、他の部分金型内の部分空間のプレス方向における厚みとを、略同一としてもよい。
本第2局面のように、一の部分金型内の部分空間のプレス方向における厚みと、他の部
分金型内の部分空間のプレス方向における厚みとを、略同一とすることにより、各部分金型の各部分空間において、セラミック粉末を圧縮する状態をほぼ均一にすることができる。それによって、成形体における密度差を低減できるという効果がある。
(2) In the second aspect of the present disclosure, the thickness in the pressing direction of the partial space in one partial mold may be substantially the same as the thickness in the pressing direction of the partial space in the other partial mold.
As in the second aspect, the thickness in the pressing direction of the partial space in one partial mold and the thickness in the pressing direction of the partial space in the other partial mold are made substantially equal to each other. In each partial space of the mold, the state in which the ceramic powder is compressed can be made substantially uniform. Thereby, there is an effect that the density difference in the molded body can be reduced.
なお、前記略均一とは、部分金型の部分空間の厚みの差が、厚みの大きな部分空間に対して10%以下を示している。
(3)本開示の第3局面では、各部分金型内の各部分空間のプレス方向における厚みを、成形体のプレス方向における最も薄い部分の厚みと同じ厚みとしてもよい。
In addition, the said substantially uniform has shown the difference of the thickness of the partial space of a partial metal mold | die 10% or less with respect to the partial space with large thickness.
(3) In the third aspect of the present disclosure, the thickness of each partial space in each partial mold in the press direction may be the same as the thickness of the thinnest portion in the press direction of the molded body.
本第3局面のように、各部分金型内の各部分空間のプレス方向における厚みを、成形体のプレス方向における最も薄い部分の厚みと同じ厚みとすることにより、各部分金型内の各部分空間において、セラミック粉末を圧縮する状態を一層均一にすることができる。それによって、成形体における密度差を一層低減することができる。 As in the third aspect, by setting the thickness in the pressing direction of each partial space in each partial mold to the same thickness as the thickness of the thinnest part in the pressing direction of the molded body, In the partial space, the state of compressing the ceramic powder can be made more uniform. Thereby, the density difference in the molded body can be further reduced.
(4)本開示の第4局面では、成形体の外形は、プレス方向に対して斜めに傾斜した表面を有していてもよい。
本開示は、第4局面のように、成形体の外形がプレス方向に対して斜めに傾斜した表面を有している成形体に対しても、前記各局面と同様に、成形体の密度差を低減する効果がある。また、金型からの取出時や焼成時の割れの抑制ができ、焼成時の寸法制御を容易に行うことができる。
(4) In the fourth aspect of the present disclosure, the outer shape of the molded body may have a surface inclined obliquely with respect to the pressing direction.
In the present disclosure, as in the fourth aspect, the density difference between the molded bodies is similar to each of the above-described aspects even with respect to a molded body having a surface whose outer shape is inclined obliquely with respect to the press direction. There is an effect of reducing. In addition, it is possible to suppress cracking at the time of taking out from the mold or firing, and to easily perform dimensional control during firing.
<以下に、本開示の各構成等について説明する>
・例えば、金型は、3以上の部分金型から構成されていてもよい。この場合には、各部分金型を順次積層する際に、各部分空間に順次セラミック粉末を充填して、プレス方向に順次プレスする動作を繰り返すことにより、成形体を製造してもよい。
<Each configuration of the present disclosure will be described below>
-For example, the metal mold | die may be comprised from the 3 or more partial metal mold | die. In this case, when the partial dies are sequentially laminated, the molded body may be manufactured by repeatedly filling the partial spaces with ceramic powder and sequentially pressing in the pressing direction.
・また、各部分金型の各部分空間に充填されたセラミック粉末をプレスするパンチとして、各部分金型の各部分空間が開口する開口部の形状に合わせた形状のパンチを用いることができる。 -Moreover, as a punch which presses the ceramic powder with which each partial space of each partial metal mold | die was pressed, the punch of the shape matched with the shape of the opening part which each partial space of each partial metal mold | die can be used.
・さらに、部分金型のうち1又は複数は、プレス方向と垂直な方向に分割された複数の分割金型によって構成されていてもよい。
・成形体を形成するために用いられるセラミック粉末を含む原材料としては、セラミック粉末以外に、焼結助剤やバインダ等が挙げられる。この原材料における主成分は、セラミック(従ってセラミック粉末)である。なお、主成分とは、含有量が50体積%を上回ることを示している。このセラミック粉末の原材料に対する含有量としては、例えば95体積%以上の範囲を採用できる。
Further, one or more of the partial dies may be constituted by a plurality of divided dies that are divided in a direction perpendicular to the pressing direction.
-As a raw material containing the ceramic powder used in order to form a molded object, a sintering aid, a binder, etc. other than a ceramic powder are mentioned. The main component in this raw material is ceramic (and hence ceramic powder). The main component means that the content exceeds 50% by volume. As content with respect to the raw material of this ceramic powder, the range of 95 volume% or more is employable, for example.
・また、成形体を焼成することによって、焼結体(セラミック焼結体)である焼成品を得ることができる。ここで、セラミック焼結体はセラミックを主成分(50体積%を上回る)とする焼結体であり、この焼結体におけるセラミックの含有量としては、95体積%以上が好ましい。また、焼結助剤としては、5体積%未満を採用できる。 -Moreover, the baked product which is a sintered compact (ceramic sintered body) can be obtained by baking a molded object. Here, the ceramic sintered body is a sintered body containing ceramic as a main component (greater than 50% by volume), and the content of the ceramic in the sintered body is preferably 95% by volume or more. Moreover, less than 5 volume% can be employ | adopted as a sintering auxiliary agent.
・セラミックとしては、アルミナやジルコニアを採用できる。また、セラミック以外には、例えばシリカ等の焼結助剤や、ガラス成分などを含んでいてもよい。
・金型(即ち部分金型)の材料としては、例えばSKD11等のような周知の各種の鋼材などを用いることができる。
・ Alumina or zirconia can be used as the ceramic. In addition to ceramics, for example, a sintering aid such as silica or a glass component may be included.
As the material of the mold (that is, the partial mold), for example, various known steel materials such as SKD11 can be used.
次に、本開示のセラミック粉末の成形体の製造方法の実施形態について説明する。
[1.第1実施形態]
[1−1.セラミック粉末の成形体の構成]
まず、第1実施形態におけるセラミック粉末の成形体について説明する。
Next, an embodiment of a method for producing a ceramic powder compact of the present disclosure will be described.
[1. First Embodiment]
[1-1. Structure of ceramic powder compact]
First, the ceramic powder compact in the first embodiment will be described.
図1に示す様に、セラミック粉末の成形体(以下単に成形体と記すこともある)1は、平面視(図3の上方から見た場合)が矩形状である板状の平板部3と、平板部3の左右方向(図3の左右方向)の両端から突出する一対の板状の第1脚部5及び第2脚部7とを備えている。
As shown in FIG. 1, a ceramic powder compact 1 (hereinafter sometimes simply referred to as a compact) 1 includes a plate-like
この両脚部5、7は平行であり、平板部3に対して同じ方向(図3の下方)に垂直に突出している。従って、成形体1は図3の紙面方向から見た形状は、いわゆるコ字状である。
つまり、成形体1は、後述するプレス方向(図3の上下方向)において異なる厚みを有する成形体である。詳しくは、成形体1は、平面視の場合に、平面方向における場所によってプレス方向における厚みが異なる部分(即ち両脚部5、7の部分)を有している形状である。
Both the
That is, the molded
前記成形体1は、後述するように、焼成後に焼結体(即ちセラミック焼結体:図示せず)となるものであり、粒径1μm以下のアルミナ粉末を含む原材料から構成されている。
詳しくは、原材料は、焼成後に焼結体を構成する固体成分において、セラミック成分としてアルミナを99体積%以上(例えば99体積%)含むものであり、残部として例えばシリカ等の焼結助剤を含んでいる。
As will be described later, the molded
Specifically, the raw material contains 99 volume% or more (for example, 99 volume%) of alumina as a ceramic component in the solid component constituting the sintered body after firing, and includes a sintering aid such as silica as the balance. It is out.
また、原材料中には、前記固体成分以外に、例えばPVA等の有機バインダを外重量%で3重量%以下の範囲(例えば3重量%)で含有している。なお、この有機バインダは、セラミック粉末の成形を容易にするために添加されるものであり、焼成によって焼失する。 In addition to the solid component, the raw material contains, for example, an organic binder such as PVA in the range of 3% by weight or less (for example, 3% by weight) in terms of outer weight%. This organic binder is added to facilitate the formation of the ceramic powder and is burned off by firing.
[1−2.成形体の製造方法]
次に、成形体1の製造方法について、図2〜図4に基づいて説明する。
本第1実施形態の成形体1の製造方法は、後述する図3(e)に示すように、作製する成形体1の形状と同じ形状の内部空間11を有する金型13を用いる。
[1-2. Method for producing molded body]
Next, the manufacturing method of the molded
The manufacturing method of the molded
この金型13は、プレス方向に積層される複数の部分金型(第1〜第4部分金型)15、17、19、21から構成されている。また、各部分金型15〜21は、内部空間11の一部を構成する各部分空間(第1〜第4部分空間)23、25、27、29をそれぞれ有している。
The
以下、詳細に説明する。
<原材料作製工程:準備工程>
原料粉末として、粒径が1μm以下のアルミナ粉末と、粒径が1μm以下の例えばシリカの焼結助剤の粉末とを用意した。また、有機バインダとして、PVAなどを用意した。
Details will be described below.
<Raw material production process: preparation process>
As a raw material powder, an alumina powder having a particle size of 1 μm or less and a powder of, for example, silica sintering aid having a particle size of 1 μm or less were prepared. Moreover, PVA etc. were prepared as an organic binder.
そして、アルミナ製のポットに、前記アルミナ粉末と前記焼結助剤粉末とを、体積比で99:1、総量で20gとなるように秤量して投入した。
これに、前記アルミナ粉末と前記焼結助剤粉末との固体成分の粉末に対して、有機バインダを外重量%で3重量%となるように秤量して、前記ポットに投入した。
Then, the alumina powder and the sintering aid powder were weighed and introduced into an alumina pot so that the volume ratio was 99: 1 and the total amount was 20 g.
The organic binder was weighed to 3% by weight with respect to the solid component powder of the alumina powder and the sintering aid powder, and charged into the pot.
そして、このポットにて、アルミナ粉末と焼結助剤粉末と有機バインダとを混合して、成形体を製造するための原材料を得た。
<プレス工程:第1工程>
次に、図2(a)に示すように、平面視が矩形状である板状の第1部分金型15を準備した。
In this pot, alumina powder, sintering aid powder, and organic binder were mixed to obtain a raw material for producing a molded body.
<Pressing process: 1st process>
Next, as shown in FIG. 2A, a plate-like first
この第1部分金型15とは、図4(a)に示すように、厚み方向(図2の上下方向)の一方の表面(上面)15aに、平行な一対の溝である一対の第1部分空間23が形成されたものである。なお、第1部分空間23とは、成形体1の両脚部5、7の先端の形状と同様な形状の空間である。
As shown in FIG. 4A, the first
ここで、第1部分空間23の深さ(プレス方向における厚み)は、図3(e)に示すように、成形体1と同様な形状の内部空間11のプレス方向における厚みを4等分したものである。詳しくは、第1部分空間23の厚みは、成形体1(従って内部空間11)のプレス方向における最も薄い部分(即ち第4部分空間29)の厚みと同じである。
Here, the depth (thickness in the pressing direction) of the first
なお、後述するが、第2、第3部分空間25、27のプレス方向における厚みも、第1、第4部分空間23、29のプレス方向における厚みと同一である。
次に、図2(b)に示すように、第1部分金型15の第1部分空間23に、前記原材料を充填する。
As will be described later, the thickness of the second and third
Next, as shown in FIG. 2B, the raw material is filled into the first
次に、図2(c)に示すように、第1部分金型15の第1部分空間23の開口部23aの形状に合致した形状を有するプレス部材31を用いて、第1部分空間23内の原材料を所定圧力で押圧(プレス)して圧縮する。
Next, as shown in FIG. 2 (c), using the
前記プレス部材31は、平板33の一方の主面(図2(c)の下方の主面)に、開口部23aの平面形状と一致する下面を有する一対の脚部35を備えたものであり、この一対の脚部35によって、一対の第1部分空間23内の原材料を圧縮する。
The pressing
なお、後述するように、各部分空間23〜29内の原材料をプレスする圧力は同じである。
<金型積層工程:第2工程>
次に、図2(d)及び図2(e)に示すように、第1部分金型15上からプレス部材31を取り除いた後に、スクレーパ37等によって、第1部分金型15の上面から余分な原材料を取り除く。
In addition, as will be described later, the pressure for pressing the raw materials in the
<Die stacking process: Second process>
Next, as shown in FIGS. 2D and 2E, after the pressing
次に、図3(a)に示すように、第1部分金型15の上面に第2部分金型17を積層する。このとき、平面視で、第1部分空間23と第2部分空間25との平面形状が一致するようにして、第1部分金型15と第2部分金型17とを積層する。
Next, as shown in FIG. 3A, the second
この第2部分金型17は、図4(b)に示すように、平面視が矩形状の板材であり、厚み方向に貫通するように、平行な一対の第2部分空間25が形成されたものである。従って、第2部分金型17の厚みと貫通孔である第2部分空間25の厚みとは同一である。なお、第2部分空間25は、成形体1の両脚部5、7の一部の形状と同様な形状の空間である。
As shown in FIG. 4B, the second
<再充填再プレス工程:第3工程>
次に、図3(b)に示すように、第2部分金型17の第2部分空間25に、前記第1部分空間23への充填と同様にして、原材料を充填する。
<Refilling and repressing step: Third step>
Next, as shown in FIG. 3B, the raw material is filled into the second
次に、図3(c)に示すように、前記第1部分金型15に対する処理と同様にして、プレス部材31を用いて、第2部分空間25内の原材料をプレスし、その後、第2部分金型17の上面から余分な原材料を取り除く。
Next, as shown in FIG. 3C, the raw material in the second
次に、図3(d)に示すように、第2部分金型17の上面に第3部分金型19を積層する。このとき、平面視で、第2部分空間25と第3部分空間27との平面形状が一致するようにして、第2部分金型17と第3部分金型19とを積層する。
Next, as shown in FIG. 3D, a third
なお、この第3部分金型19は、図4(b)に示すように、第2部分金型17と同様な形状である。
次に、第3部分金型19の第3部分空間27に、前記第2部分空間25への充填と同様にして、原材料を充填する。
The third
Next, the raw material is filled in the third
次に、前記第2部分金型17に対する処理と同様にして、プレス部材31を用いて、第3部分空間27内の原材料をプレスし、その後、第3部分金型19の上面から余分な原材料を取り除く。
Next, in the same manner as the processing for the second
次に、図3(e)に示すように、第3部分金型19の上面に第4部分金型21を積層する。このとき、平面視で、第4部分空間29に第3部分空間27が含まれるようにして、第3部分金型19と第4部分金型21とを積層する。
Next, as shown in FIG. 3E, the fourth
この第4部分金型21は、図4(c)に示すように、平面視が矩形状の板材であり、厚み方向に貫通するように、平面視が矩形状の第4部分空間29が形成されたものである。従って、第4部分金型21の厚みと貫通孔である第4部分空間29の厚みとは同一である。なお、第4部分空間29は、成形体1の平板部3の形状と同様な形状の空間である。
As shown in FIG. 4C, the fourth
その後、図示しないが、第4部分空間29の平面形状と同様な下面を有するプレス部材を用いて、第4部分空間29内の原材料をプレスして圧縮する。
これによって、金型13内(即ち内部空間11)において成形体1が形成されるので、その後、金型13から成形体1を取り出すことにより、本第1実施形態の成形体1が得られる。
Thereafter, although not shown, the raw material in the fourth
As a result, the molded
その後、この成形体1を焼成することにより、セラミック焼結体が得られる。例えば、成形体1を、大気中で、常温(例えば25℃)から1350℃まで昇温した後に、1時間以上(例えば2時間)保持し、その後、自然放熱することにより、セラミック焼結体を得ることができる。
Thereafter, the molded
[1−3.効果]
(1)本第1実施形態の成形体1の製造方法では、金型13として、プレス方向に積層される第1〜第4部分金型15〜21を用いる。この第1〜第4部分金型15〜21は、
内部空間11(即ち成形体1の形状の空間)の一部を構成する第1〜第4部分空間23〜29をそれぞれ有している。
[1-3. effect]
(1) In the manufacturing method of the molded
It has first to fourth
そして、例えば第1部分金型15内の部分空間23に、セラミック粉末を含む原材料を充填して、プレス方向にプレスする。また、原材料をプレスした第1部分金型15の上に、第1部分金型15とプレス方向において隣り合う第2部分金型17を配置する。さらに、第2部分金型17内の第2部分空間23に、同様に原材料を充填して、プレス方向にプレスする。その後、同様にして、順次、第3部分金型19の第3部分空間27や第4部分金型21の第4部分空間29に、原材料を充填してプレスする。
Then, for example, the
これによって、プレス方向に厚みが異なる成形体1を製造する場合でも、厚み方向の全寸法分を一度にプレスするのではなく、各部分空間15〜21に充填された原材料毎に、各原材料が同様な圧縮状態となるようにプレスすることができる。そのため、目的とする成形体1において、厚みが異なる部分の圧縮の程度を揃えることができるので、厚みが異なる部分の密度差を小さくすることができる。
Thus, even when the molded
その結果、成形体1を金型13から取り出す際や焼成の際に成形体1に割れが発生することを抑制できる。また、焼成時に成形体1に過度の収縮が発生して、目的の寸法が得られないという問題(即ち、焼成の際に寸法の制御が容易ではないという問題)の発生を抑制できる。
As a result, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the molded
(2)本第1実施形態では、各部分金型15〜21に充填された原材料毎にプレスするという動作を繰り返すので、従来のように内部空間11内に未充填の領域が発生することを抑制できる。つまり、各部分金型15〜21内の各部分空間23〜29内では、それぞれ十分に原材料を充填できる。よって、プレス方向で厚みが異なる成形体1を製造する場合でも、目的とする形状の成形体1を容易に得ることができる。
(2) In the first embodiment, since the operation of pressing each raw material filled in each of the
(3)本第1実施形態では、各部分金型15〜21内の各部分空間23〜29のプレス方向における厚みは同一である。
そのため、各部分金型15〜21内の各部分空間23〜29において、原材料を圧縮する状態を均一にすることができる。それによって、成形体1における密度差を大きく低減できるという効果がある。
(3) In this 1st Embodiment, the thickness in the press direction of each partial space 23-29 in each partial mold 15-21 is the same.
Therefore, in the
(4)本第1実施形態では、各部分金型15〜21内の各部分空間23〜29のプレス方向における厚みは、成形体1のプレス方向における最も薄い部分の厚み(即ち第4部分空間29の厚み)と同じ厚みである。
(4) In the first embodiment, the thickness in the pressing direction of the
そのため、各部分金型15〜21内の各部分空間23〜29において、原材料を圧縮する状態を一層均一にすることができる。それによって、成形体1における密度差を一層低減することができる。
Therefore, in the
[1−4.文言の対応関係]
ここで、特許請求の範囲と実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
本第1実施形態の、成形体1、内部空間11、金型13、部分金型15、16、17、19、部分空間23、25、27、29が、ぞれぞれ、本開示の、成形体、内部空間、金型、部分金型、部分空間の一例に相当する。
[1-4. Correspondence of wording]
Here, the correspondence of the words in the claims and the embodiment will be described.
The molded
[2.第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明するが、第1実施形態と同様な内容の説明は省略又は簡略化する。
[2. Second Embodiment]
Next, the second embodiment will be described, but the description of the same contents as the first embodiment will be omitted or simplified.
本第2実施形態では、第1実施形態とは、成形体の形状が異なる。
[2ー1.成形体の形状]
図5(a)に示すように、本第2実施形態における成形体41は、第1実施形態と同様な平板部43と、該平板部3の左右方向(図5(a)の左右方向)の両端から同図下方に突出する一対の第1脚部45及び第2脚部47とを備えている。
In this 2nd Embodiment, the shape of a molded object differs from 1st Embodiment.
[2-1. Shape of molded body]
As shown in FIG. 5A, the molded
この両脚部45、47は平行ではなく、図5(a)の下方の先端側ほど間隔が広がるように、平板部43及びプレス方向(図5(a)の上下方向)に対して傾斜している。つまり、両脚部45、47は、プレス方向に対して傾斜した表面を有する。
These
[2ー2.成形体の製造方法]
次に、本第2実施形態の成形体の製造方法について説明する。
なお、本第2実施形態では、金型51(従って第1〜第4部分金型53〜59:図7(e)参照)は、図5(b)の上下方向に対して分割可能となっている。即ち、金型51は、図5(a)の上下方向(プレス方向)及び図5(a)の左右方向に対して、垂直方向に分割できる分割金型となっている。
[2-2. Method for producing molded body]
Next, the manufacturing method of the molded body of the second embodiment will be described.
In the second embodiment, the mold 51 (thus, the first to fourth
<プレス工程:第1工程>
まず、図6(a)に示すように、第1部分金型53を準備する。
この第1部分金型53とは、図5(b)に示すように、厚み方向の一方の表面(上面)15aに、平行な一対の溝である一対の第1部分空間61が形成されたものである。なお、第1部分空間61とは、成形体41の両脚部45、47の先端の形状と同様な形状の空間であるので、プレス方向(図6(a)の上下方向)に対して傾斜している。
<Pressing process: 1st process>
First, as shown in FIG. 6A, a first
As shown in FIG. 5B, the first
次に、図6(b)に示すように、第1部分金型53の第1部分空間61に、前記原材料(G)を充填する。
次に、図6(c)に示すように、プレス部材71を用いて、第1部分空間61内の原材料をプレスする。
Next, as shown in FIG. 6B, the raw material (G) is filled into the first
Next, as shown in FIG. 6C, the raw material in the first
<金型積層工程:第2工程>
次に、図6(d)及び図6(e)に示すように、第1部分金型53上からプレス部材71を取り除いた後に、第1部分金型53の上面から余分な原材料を取り除く。
<Die stacking process: Second process>
Next, as shown in FIG. 6D and FIG. 6E, after removing the pressing
次に、図7(a)に示すように、第1部分金型53の上面に第2部分金型55を積層する。この第2部分金型55には、傾斜した両脚部45、47の形状と一致するような傾斜した一対の貫通孔である一対の第2部分空間63が形成されている。
Next, as shown in FIG. 7A, the second
<再充填再プレス工程:第3工程>
次に、図7(b)に示すように、第2部分金型55の第2部分空間63に、原材料を充填する。
<Refilling and repressing step: Third step>
Next, as shown in FIG. 7B, the raw material is filled into the second
次に、図7(c)に示すように、図示しないプレス部材を用いて、第2部分空間63内の原材料をプレスし、その後、第2部分金型55の上面から余分な原材料を取り除く。
次に、図7(d)に示すように、第2部分金型55の上面に第3部分金型57を積層する。この第3部分金型57には、傾斜した両脚部45、47の形状と一致するような傾斜した一対の貫通孔である一対の第3部分空間65が形成されている。
Next, as shown in FIG. 7C, the raw material in the second
Next, as shown in FIG. 7D, the third
次に、第3部分金型57の第3部分空間27に、原材料を充填する。
次に、図示しないプレス部材を用いて、第3部分空間65内の原材料をプレスし、その
後、第3部分金型57の上面から余分な原材料を取り除く。
Next, the raw material is filled in the third
Next, the raw material in the third
次に、図7(e)に示すように、第3部分金型57の上面に第4部分金型59を積層する。
その後、図示しないプレス部材を用いて、第4部分空間67内の原材料をプレスする。
Next, as shown in FIG. 7E, a fourth
Then, the raw material in the 4th
これによって、金型51内(即ち内部空間69)において成形体41が形成されるので、その後、金型51を分割して成形体41を取り出すことにより、本第2実施形態の成形体41が得られる。
Thus, the molded
本第2実施形態では、成形体41の両脚部45、47がプレス方向に対して傾斜しているが、第1実施形態と同様な効果を奏する。
特に、金型51内の原材料に対し厚み方向の全寸法分を一度にプレスする場合と比較して、各部分空間61、63、65、67に充填された原材料毎に、各原材料が略同一な圧縮状態となるようにプレスすることができる。そのため、目的とする成形体41において、厚みが異なる部分の圧縮の程度を揃えることができるので、厚みが異なる部分の密度差を小さくすることができる。
In this 2nd Embodiment, although both the
In particular, each raw material is substantially the same for each raw material filled in each of the
[3.その他の実施形態]
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
[3. Other Embodiments]
As mentioned above, although embodiment of this indication was described, this indication is not limited to the above-mentioned embodiment, and can be carried out in various modes in the range which does not deviate from the gist of this indication.
(1)例えば、成形体の形状は前記実施形態に限定されることなく、プレス方向にて異なる厚みを有する各種の成形体を採用できる。
(2)各部分空間の厚みは、同一でなくともよい。また、各部分空間の厚みは、成形体(従って内部空間)のプレス方向における最も薄い部分の厚みと同じでなくてもよい。
(1) For example, the shape of the molded body is not limited to the above embodiment, and various molded bodies having different thicknesses in the press direction can be employed.
(2) The thickness of each partial space does not need to be the same. Moreover, the thickness of each partial space does not need to be the same as the thickness of the thinnest part in the press direction of a molded object (hence internal space).
(3)金型を構成する部分金型の数や形状については、前記実施形態に限定されることなく、例えば3以下又は4以上の部分金型を採用できる。
(4)原材料やセラミック粉末については、前記実施形態の組成に限定されることなく、各種の組成を採用できる。
(3) The number and shape of the partial molds constituting the mold are not limited to the above embodiment, and for example, 3 or less or 4 or more partial molds can be adopted.
(4) About a raw material and a ceramic powder, various compositions are employable, without being limited to the composition of the said embodiment.
(5)なお、上記各実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を、省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。 (5) In addition, the function which one component in each said embodiment has may be shared by a some component, or the function which a some component has may be exhibited by one component. Moreover, you may abbreviate | omit a part of structure of each said embodiment. In addition, at least a part of the configuration of each of the above embodiments may be added to or replaced with the configuration of another embodiment. In addition, all the aspects included in the technical idea specified from the wording described in the claims are embodiments of the present disclosure.
1、41…成形体
11、69…内部空間
13、51…金型
15、16、17、19、53、55、57、59…部分金型
23、25、27、29、61、63、65、67…部分空間
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記成形体は、前記プレス方向にて異なる厚みを有する成形体であり、
前記金型は、前記プレス方向に積層される複数の部分金型から構成されるとともに、前記各部分金型は、前記内部空間の一部を構成する部分空間をそれぞれ有しており、
前記金型を用いて前記成形体を製造する工程として、
一の前記部分金型内の前記部分空間に、前記セラミック粉末を充填して、前記プレス方向にプレスする第1工程と、
前記セラミック粉末をプレスした前記部分金型の上に、該部分金型と前記プレス方向において隣り合う前記部分金型である他の部分金型を配置する第2工程と、
前記他の部分金型内の前記部分空間に、前記セラミック粉末を充填して、前記プレス方向にプレスする第3工程と、
を有する、
セラミック粉末の成形体の製造方法。 Using a mold having an internal space shaped to match the shape of the molded body to be produced, the ceramic powder is filled into the internal space of the mold, and the ceramic powder is pressed in a predetermined pressing direction to produce a molded body. In the method for producing a ceramic powder molded body,
The molded body is a molded body having different thicknesses in the pressing direction,
The mold is composed of a plurality of partial molds stacked in the pressing direction, and each partial mold has a partial space that constitutes a part of the internal space,
As a step of producing the molded body using the mold,
A first step of filling the partial space in one partial mold with the ceramic powder and pressing in the pressing direction;
A second step of disposing another partial mold, which is the partial mold adjacent to the partial mold in the pressing direction, on the partial mold on which the ceramic powder is pressed;
A third step of filling the partial space in the other partial mold with the ceramic powder and pressing in the pressing direction;
Having
A method for producing a molded body of ceramic powder.
請求項1に記載のセラミック粉末の成形体の製造方法。 The thickness in the pressing direction of the partial space in one partial mold and the thickness in the pressing direction of the partial space in the other partial mold were substantially the same,
The manufacturing method of the molded object of the ceramic powder of Claim 1.
請求項2に記載のセラミック粉末の成形体の製造方法。 The thickness in the press direction of each partial space in each partial mold is the same thickness as the thickness of the thinnest part in the press direction of the molded body,
The manufacturing method of the molded object of the ceramic powder of Claim 2.
請求項1〜3のいずれか1項に記載のセラミック粉末の成形体の製造方法。 The outer shape of the molded body has a surface inclined obliquely with respect to the pressing direction.
The manufacturing method of the molded object of the ceramic powder of any one of Claims 1-3.
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JP2021042097A (en) * | 2019-09-10 | 2021-03-18 | 日本特殊陶業株式会社 | Ceramic sintered body |
-
2017
- 2017-07-14 JP JP2017137846A patent/JP2019018434A/en active Pending
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