JP2021066177A - Ceramic article manufacturing method and ceramic article - Google Patents

Ceramic article manufacturing method and ceramic article Download PDF

Info

Publication number
JP2021066177A
JP2021066177A JP2020174681A JP2020174681A JP2021066177A JP 2021066177 A JP2021066177 A JP 2021066177A JP 2020174681 A JP2020174681 A JP 2020174681A JP 2020174681 A JP2020174681 A JP 2020174681A JP 2021066177 A JP2021066177 A JP 2021066177A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ceramic article
powder
article according
producing
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020174681A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
村上 俊介
Shunsuke Murakami
俊介 村上
康志 清水
Koji Shimizu
康志 清水
安居 伸浩
Nobuhiro Yasui
伸浩 安居
香菜子 大志万
Kanako Oshima
香菜子 大志万
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to PCT/JP2020/039565 priority Critical patent/WO2021079909A1/en
Priority to CN202311577665.4A priority patent/CN117623782A/en
Priority to CN202080073491.6A priority patent/CN114585597A/en
Priority to EP20879179.8A priority patent/EP4049989A4/en
Publication of JP2021066177A publication Critical patent/JP2021066177A/en
Priority to US17/715,813 priority patent/US20220227021A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

To provide a silica-based ceramic structure that is high in model accuracy and is excellent in mechanical strength.SOLUTION: The ceramic article manufacturing method is characterized by having: (i) a step in which a powder containing an absorber that absorbs light of the wavelength contained in the irradiating laser beam and containing silicon dioxide as the main component; (ii) a step in which, by irradiating the powder with a laser beam, the powder is sintered or melted and solidified; and (iii) a step in which the modeled product formed by repeating the steps (i) and (ii) is heat-treated at 1470°C or higher and lower than 1730°C.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、付加製造技術を用いたシリカ系セラミックス物品の製造方法、およびかかる製造方法によって作製されたセラミックス物品に関する。 The present invention relates to a method for producing a silica-based ceramic article using an additional manufacturing technique, and a ceramic article produced by such a manufacturing method.

短時間で試作品を作製したり少数物品を製造したりする用途において、製造対象であるモデルの三次元データに基づいて材料を付加して所望の造形物を得る、付加製造技術が普及しつつある。金属製物品の製造においては、モデルの三次元データに基づいてレーザー光を金属粉末に照射することにより粉末を固化させて造形する、直接造形方式が広く採用されている。この方法によれば、金属粉末を効果的に溶融および固化させることによって、緻密で多様な物品を得ることが可能である。 Addition manufacturing technology is becoming widespread, in which materials are added based on the three-dimensional data of the model to be manufactured to obtain a desired model in applications such as manufacturing prototypes or manufacturing a small number of articles in a short time. is there. In the manufacture of metal articles, a direct molding method is widely adopted in which a metal powder is solidified and shaped by irradiating the metal powder with a laser beam based on three-dimensional data of a model. According to this method, it is possible to obtain a dense and diverse article by effectively melting and solidifying the metal powder.

近年では、セラミックス粉末を原料とする付加製造技術を確立しようとする取り組みがなされている。ところが、酸化アルミニウムや酸化ジルコニウムなどの汎用セラミックスは、金属とは異なり、レーザー光に対する吸収能が低い。そのため、セラミックス粉末を溶融させるためには、多くのエネルギーを投入する必要があるが、レーザー光が拡散して溶融が不均一となり必要な造形精度を得ることが難しい。 In recent years, efforts have been made to establish additional manufacturing technology using ceramic powder as a raw material. However, unlike metals, general-purpose ceramics such as aluminum oxide and zirconium oxide have a low ability to absorb laser light. Therefore, in order to melt the ceramic powder, it is necessary to input a large amount of energy, but it is difficult to obtain the required molding accuracy because the laser light is diffused and the melting becomes non-uniform.

そこで、特許文献1には、レーザー光を吸収する吸収体を原料粉末に添加することで、光の拡散を抑制して高い精度で造形物を作製する技術が開示されている。 Therefore, Patent Document 1 discloses a technique for producing a modeled object with high accuracy by suppressing the diffusion of light by adding an absorber that absorbs laser light to the raw material powder.

特開2019−19051号公報JP-A-2019-19051

セラミックスの中でも、シリカ系材料は鋳造用中子を構成する材質として広く用いられている。鋳造用中子は、内部に空洞を有する鋳物を造る際、鋳型の空洞にあたる部分にはめ込む型であり、最終的には鋳造した物品から除去されるものである。中子には、鋳込まれる溶湯と化学変化を起こさず、優れた耐熱性を有していること、鋳造工程の最後には容易に除去できることが求められるため、アルカリ溶液に可溶なシリカ系の構造体は、鋳造用中子として好適である。ここで、「シリカ系」とは、二酸化ケイ素が主成分であることを意味している。本発明において主成分とは、質量比で最も多く含まれる成分(元素或いは化合物)をいう。 Among ceramics, silica-based materials are widely used as materials for forming cores for casting. The casting core is a mold that fits into the cavity of the mold when making a casting with a cavity inside, and is finally removed from the cast article. Since the core is required to have excellent heat resistance without causing a chemical change with the molten metal to be cast and to be easily removed at the end of the casting process, it is a silica-based material that is soluble in an alkaline solution. The structure of is suitable as a core for casting. Here, "silica-based" means that silicon dioxide is the main component. In the present invention, the main component means a component (element or compound) contained most in terms of mass ratio.

付加製造技術にて鋳造用中子を作製することができれば、低コストで複雑な形状の鋳造を実現することができる。鋳造される物品の寸法ないし表面の精度は、中子の寸法や表面状態の影響を受けるため、中子として用いシリカ系の造形物には、高い造形精度と鋳造工程に耐えうる高い機械的強度が求められる。 If a core for casting can be produced by an additional manufacturing technique, it is possible to realize casting of a complicated shape at low cost. Since the dimensions or surface accuracy of the article to be cast are affected by the dimensions and surface condition of the core, the silica-based model used as the core has high modeling accuracy and high mechanical strength that can withstand the casting process. Is required.

特許文献1には、直接造形方式に用いられる造形用粉末として、シリカ系材料が記載されている。ところが、シリカ系材料は液相時の粘性が高いため、レーザー光の照射によって溶融した状態において球状となり、固化部分が多孔質になる傾向がある。また、レーザー光が通過した後の溶融部は温度が降下するレートが速く急冷されるため、固化部分の大部分はアモルファスとなる。レーザー照射により液相焼結が起きる場合も、液相になった箇所はレーザー光が通過後に急冷され、アモルファスとなる。これらの理由から、特許文献1に開示された方法によって造形されたシリカ系造形物は、造形精度に優れるものの、アモルファス部分が多いため、鋳造用中子など用途によっては機械的強度が不足する場合がある。 Patent Document 1 describes a silica-based material as a modeling powder used in a direct modeling method. However, since the silica-based material has a high viscosity during the liquid phase, it tends to be spherical in a molten state by irradiation with laser light, and the solidified portion tends to be porous. Further, since the temperature of the molten portion after the passage of the laser beam is rapidly lowered and rapidly cooled, most of the solidified portion becomes amorphous. Even when liquid phase sintering occurs due to laser irradiation, the portion that has become a liquid phase is rapidly cooled after the laser beam has passed, and becomes amorphous. For these reasons, the silica-based model formed by the method disclosed in Patent Document 1 has excellent modeling accuracy, but has many amorphous parts, so that the mechanical strength may be insufficient depending on the application such as a casting core. There is.

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、直接造形方式を用いて、造形精度が高く機械的強度に優れるシリカ系のセラミックス物品を製造する技術を提供するものである。 The present invention has been made to solve such a problem, and provides a technique for manufacturing a silica-based ceramic article having high molding accuracy and excellent mechanical strength by using a direct molding method.

本発明に係るセラミックス物品の製造方法は、
(i)所定の波長の光を吸収する吸収体を含み、二酸化ケイ素を主成分とする粉末を配置する工程と、
(ii)前記粉末に前記所定の波長の光を含むレーザーを照射することにより、前記粉末を焼結または溶融および固化させる工程と、
(iii)前記(i)の工程と(ii)の工程とを繰り返して形成した造形物を1470℃以上1730℃未満で加熱する工程と、
を有することを特徴とする。
The method for producing a ceramic article according to the present invention is as follows.
(I) A step of arranging a powder containing an absorber that absorbs light of a predetermined wavelength and containing silicon dioxide as a main component, and
(Ii) A step of sintering, melting, and solidifying the powder by irradiating the powder with a laser containing light having a predetermined wavelength.
(Iii) A step of heating a modeled product formed by repeating the steps (i) and (ii) at 1470 ° C. or higher and lower than 1730 ° C.
It is characterized by having.

また、本発明に係るセラミックス物品は、TbまたはPrを含み、二酸化ケイ素を主成分とするセラミックス物品であって、ケイ素の含有量が80質量%より多く、前記二酸化ケイ素の70質量%以上がクリストバライトであることを特徴とする。 Further, the ceramic article according to the present invention is a ceramic article containing Tb or Pr and containing silicon dioxide as a main component, and the silicon content is more than 80% by mass, and 70% by mass or more of the silicon dioxide is cristobalite. It is characterized by being.

本発明によれば、直接造形方式を用いて、高い造形精度で機械的強度に優れたシリカ系のセラミックス構造体を製造することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to manufacture a silica-based ceramic structure having high molding accuracy and excellent mechanical strength by using a direct molding method.

粉末床溶融結合方式による造形物の製造方法の一実施形態を模式的に示す概略断面図である。It is schematic cross-sectional view which shows typically one Embodiment of the manufacturing method of the shaped object by the powder bed melt-bonding method. クラッディング方式による造形物の製造方法の一実施形態を模式的に示す概略断面図である。It is the schematic sectional drawing which shows one Embodiment of the manufacturing method of the modeled object by the cladding method schematically. 共晶となりうるA成分とB成分の組成比と状態との関係を表す相図である。It is a phase diagram which shows the relationship between the composition ratio and the state of A component and B component which can become eutectic. 本発明にかかるセラミックス物品の製造フローの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the manufacturing flow of the ceramic article which concerns on this invention. 本発明にかかるセラミックス物品の製造フローの別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the manufacturing flow of the ceramic article which concerns on this invention. 本発明の実施例におけるレーザー照射過程を示す模式的斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the laser irradiation process in the Example of this invention.

本発明に係るセラミックス物品の製造方法は、次の工程を含む。
(i)所定の波長の光を吸収する吸収体を含み、二酸化ケイ素を主成分とする粉末を配置する工程
(ii)前記粉末に前記所定の波長の光を含むレーザーを照射することにより、前記粉末を焼結または溶融および固化させる工程
(iii)前記(i)の工程と(ii)の工程とを繰り返して形成した造形物を1470℃以上1730℃未満で加熱する工程
The method for producing a ceramic article according to the present invention includes the following steps.
(I) A step of arranging a powder containing an absorber that absorbs light of a predetermined wavelength and containing silicon dioxide as a main component (ii) By irradiating the powder with a laser containing light of the predetermined wavelength, the said Step of sintering, melting and solidifying powder (iii) Step of heating a model formed by repeating the steps of (i) and (ii) at 1470 ° C. or higher and lower than 1730 ° C.

以下、本発明の実施形態として、具体例を挙げて図面を参照しつつ説明するが、本発明は以下の具体例や図面に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で変形が可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings with reference to specific examples, but the present invention is not limited to the following specific examples and drawings, and is modified within the scope of the technical idea of the present invention. Is possible.

本発明は、直接造形方式の中でも、粉末床溶融結合方式と、造形材料を溶融しながら肉盛りするように堆積させる指向性エネルギー積層方式(いわゆるクラッディング方式)において好適に用いられる。本発明を適用することで、良好な造形精度を達成しながら、得られるシリカ系の造形物の機械的強度を大きく向上させることができる。 Among the direct molding methods, the present invention is preferably used in a powder bed fusion bonding method and a directed energy lamination method (so-called cladding method) in which a molding material is deposited while being melted so as to build up. By applying the present invention, it is possible to greatly improve the mechanical strength of the obtained silica-based model while achieving good modeling accuracy.

なお、シリカとは二酸化ケイ素を意味する。シリカには多形が存在するが、非晶質、結晶質、結晶構造などの状態は問わない。「多形」とは、同一の化学組成であるにもかかわらず、複数の異なる結晶形を取ることをいう。 In addition, silica means silicon dioxide. Silica has polymorphism, but it does not matter if it is amorphous, crystalline, or has a crystal structure. "Polymorph" means taking a plurality of different crystalline forms even though they have the same chemical composition.

粉末床溶融結合方式の基本的な造形の流れについて、図1(a)〜(h)を用いて説明する。 The basic flow of modeling of the powder bed melt-bonding method will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (h).

先ず、ステージ151に設置した基台130上に粉末101を載置し、ローラー152を用いて所定の厚さの粉末(粉末層)102を配置する(図1(a)および(b))。粉末層102の表面に、レーザービーム源180から射出したレーザービームを、所望形状を有するモデルの三次元形状データから生成される造形データ(スライスデータ)に基づいて、スキャナ部181で走査しながら照射する。レーザービームの照射範囲182では、粉末が焼結ないし溶融および固化して、固化部100が形成される(図1(c))。続いて、ステージ151を降下させ、固化部100の上に新たな粉末層102を形成し(図1(d))、造形データに基づいてレーザービームを照射する。これら一連の工程を繰り返して行い、所望形状の造形物110を形成する(図1(e)および(f))。最後に、未固化の粉末103を除去し、必要に応じて造形物の不要部分の除去や造形物と基台の分離を行って造形物を得る(図1(g)および(h))。 First, the powder 101 is placed on the base 130 installed on the stage 151, and the powder (powder layer) 102 having a predetermined thickness is placed using the roller 152 (FIGS. 1 (a) and 1 (b)). The surface of the powder layer 102 is irradiated with a laser beam emitted from a laser beam source 180 while being scanned by the scanner unit 181 based on modeling data (slice data) generated from three-dimensional shape data of a model having a desired shape. To do. In the laser beam irradiation range 182, the powder is sintered, melted, and solidified to form the solidified portion 100 (FIG. 1 (c)). Subsequently, the stage 151 is lowered to form a new powder layer 102 on the solidified portion 100 (FIG. 1 (d)), and a laser beam is irradiated based on the modeling data. These series of steps are repeated to form a model 110 having a desired shape (FIGS. 1 (e) and 1 (f)). Finally, the uncured powder 103 is removed, and if necessary, unnecessary portions of the modeled object are removed and the modeled object and the base are separated to obtain a modeled object (FIGS. 1 (g) and 1 (h)).

次に、クラッディング方式について図2(a)〜(c)を用いて説明する。クラッディングノズル201にある複数の粉末供給孔202から粉末を噴出させ、それらの粉末が焦点を結ぶ領域にレーザービーム203を照射しながら、造形データに基づいて所望の場所に付加的に固化部100を形成する(図2(a))。かかる工程を連続して行うことにより、所望形状の造形物110を得る(図2(b)および(c))。最後に、必要に応じて造形物の不要部分の除去や造形物と基台の分離を行う。 Next, the cladding method will be described with reference to FIGS. 2A to 2C. Powder is ejected from a plurality of powder supply holes 202 in the cladding nozzle 201, and while irradiating the region where the powder is focused with the laser beam 203, the solidified portion 100 is additionally solidified at a desired location based on the modeling data. (Fig. 2 (a)). By continuously performing such steps, a model 110 having a desired shape is obtained (FIGS. 2 (b) and 2 (c)). Finally, if necessary, unnecessary parts of the modeled object are removed and the modeled object and the base are separated.

粉末ベッド直接造形方式やクラッディング方式などの直接造形方式の場合、レーザービーム照射によって溶融した二酸化ケイ素を主成分とする粉末は、周囲から急冷されて固化し、主にアモルファスシリカからなる固化物が形成される。このような溶融および固化のプロセスによって形成される、アモルファスシリカを主とする造形物は、密度が低いため高い機械的強度が得られない。 In the case of a direct molding method such as a powder bed direct molding method or a cladding method, the powder containing silicon dioxide as a main component melted by laser beam irradiation is rapidly cooled from the surroundings and solidified, and a solidified product mainly composed of amorphous silica is formed. It is formed. The shaped object mainly composed of amorphous silica formed by such a melting and solidifying process cannot obtain high mechanical strength due to its low density.

シリカがとり得る結晶形の1つに、クリストバライトがある。クリストバライトは、高温で安定な結晶形であるため、鋳造で曝される高温において安定した状態を維持することができる。さらに、アモルファス構造のシリカにくらべて密度が高いため、高温での機械的強度にも優れる。加えて、クリストバライトは、石英など他の結晶形に比べてアルカリ性溶液に対する溶解度が高いため、鋳造用中子を構成する結晶形としては好適である。 One of the crystalline forms that silica can take is cristobalite. Since cristobalite has a stable crystalline form at high temperatures, it can maintain a stable state at high temperatures exposed by casting. Furthermore, since it has a higher density than silica having an amorphous structure, it is also excellent in mechanical strength at high temperatures. In addition, cristobalite has a higher solubility in an alkaline solution than other crystal forms such as quartz, and is therefore suitable as a crystal form constituting a core for casting.

そこで、本発明では、工程(i)と(ii)とを繰り返して作製された造形物を、1470℃以上1730℃未満の温度で加熱処理する。このような加熱処理により、高温で安定かつ機械的強度に優れた造形物を実現する。これは、造形直後はアモルファスシリカが主であった造形物が、加熱処理によって造形物に含まれるケイ素の70質量%以上が酸素と結合したクリストバライトに変化するためと考えられる。 Therefore, in the present invention, the modeled product produced by repeating steps (i) and (ii) is heat-treated at a temperature of 1470 ° C. or higher and lower than 1730 ° C. By such heat treatment, a modeled object that is stable at high temperature and has excellent mechanical strength is realized. It is considered that this is because the modeled object, which was mainly amorphous silica immediately after modeling, is changed to cristobalite in which 70% by mass or more of silicon contained in the modeled object is bonded to oxygen by heat treatment.

また、工程(i)と(ii)を行う条件によっては、レーザービームが照射される部分は、短い時間のうちに溶融温度と固化温度に曝されるため、熱応力によって得られる造形物に多数のクラックが形成される場合がある。クラックは、造形物の全体、即ち、表面および内部に分布する。造形物の断面を走査電子顕微鏡等で確認すると、クラックの多くは幅が数nmから数μmであり、クラックの長さは、数μmから数mmまで様々である。造形物中にこのようなクラックが数多く形成されると、機械的強度が低下してしまう。 Further, depending on the conditions under which the steps (i) and (ii) are performed, the portion irradiated with the laser beam is exposed to the melting temperature and the solidification temperature in a short time, so that many of the shaped objects obtained by thermal stress are exposed. Cracks may be formed. The cracks are distributed throughout the model, i.e., on the surface and inside. When the cross section of the modeled object is confirmed with a scanning electron microscope or the like, most of the cracks have a width of several nm to several μm, and the length of the crack varies from several μm to several mm. If many such cracks are formed in the modeled object, the mechanical strength is lowered.

クラックによる機械的強度の低下が懸念される造形物の場合は、工程(iii)における加熱処理の前に、造形物のクラックに金属成分含有液を吸収させておくのが好ましい。加熱によって、造形物に含まれるアモルファスシリカをより機械的強度の高いクリストバライトへと変化させると同時に、金属成分含有液の作用によってクラック近傍を選択的に溶融してクラックを補修し、造形物中のクラックを低減することができる。その結果、造形物の機械的強度を格段に向上させることができる。 In the case of a modeled object in which there is a concern that the mechanical strength is lowered due to cracks, it is preferable to allow the cracks of the modeled object to absorb the metal component-containing liquid before the heat treatment in the step (iii). By heating, the amorphous silica contained in the modeled object is changed to cristobalite with higher mechanical strength, and at the same time, the vicinity of the crack is selectively melted by the action of the metal component-containing liquid to repair the crack and repair the crack in the modeled object. Cracks can be reduced. As a result, the mechanical strength of the modeled object can be remarkably improved.

クラックに吸収させる金属成分含有液は、クラックに金属酸化物を供給できるものが好ましい。例えば、金属成分含有液が、金属酸化物を含んでいるものや、金属成分含有液を吸収させた後に行われる加熱処理によって、金属酸化物を生成する成分を含んでいるものが好ましい。金属成分含有液は、単独で金属酸化物を供給することが可能な組成物であることが好ましいが、造形物に含まれる成分との化合、固溶、あるいは、拡散を伴うことによって金属酸化物を生成する組成物であってもよい。 The metal component-containing liquid to be absorbed by the cracks is preferably one capable of supplying a metal oxide to the cracks. For example, it is preferable that the metal component-containing liquid contains a metal oxide, or contains a component that produces a metal oxide by heat treatment performed after absorbing the metal component-containing liquid. The metal component-containing liquid is preferably a composition capable of supplying the metal oxide by itself, but the metal oxide is accompanied by compounding, solid solution, or diffusion with the component contained in the modeled product. It may be a composition that produces.

金属成分含有液には、金属元素を含有する、溶液、ゾル液、粒子分散液などを用いることができる。金属成分含有液は、工程(iii)において造形物に金属成分含有液を吸収させる際に、金属元素が造形物全体に行きわたるように液の粘度や濃度などの特性を調整すれば、どのようなものであっても構わない。金属元素は、例えば金属塩、金属アルコキシド、金属元素を含有する粒子、などの形で金属成分含有液に含まれる。金属元素を含有する粒子としては、金属、酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物、水酸化物などの粒子が挙げられる。粒子分散液には、粒子の他に溶媒、分散剤、安定化剤などが含まれる。溶媒としては水、有機溶媒、油類など、分散剤としてはpH調整剤、シランカップリング剤、界面活性剤などが挙げられる。安定化剤としては、pH調整剤、界面活性剤、キレート剤、自己分解抑制剤などが挙げられる。ただし、これらに限定されるものではない。 As the metal component-containing liquid, a solution, a sol liquid, a particle dispersion liquid, or the like containing a metal element can be used. When the metal component-containing liquid is absorbed by the modeled object in the step (iii), the metal component-containing liquid can be prepared by adjusting the characteristics such as the viscosity and concentration of the liquid so that the metal element spreads throughout the modeled object. It doesn't matter what it is. The metal element is contained in the metal component-containing liquid in the form of, for example, a metal salt, a metal alkoxide, particles containing the metal element, and the like. Examples of particles containing a metal element include particles such as metals, oxides, nitrides, carbides, borides, and hydroxides. The particle dispersion liquid contains a solvent, a dispersant, a stabilizer and the like in addition to the particles. Examples of the solvent include water, organic solvents and oils, and examples of the dispersant include a pH adjuster, a silane coupling agent, and a surfactant. Examples of the stabilizer include a pH adjuster, a surfactant, a chelating agent, an autolysis inhibitor and the like. However, it is not limited to these.

金属成分含有液として、金属元素を含有する粒子を溶媒に分散させた粒子分散液を用いる場合、造形物中のクラック全体に行きわたらせるため、粒子は、クラックの幅よりも十分小さい径を有しているものが好ましい。造形物の強度には、1μm以上の幅を有するクラックの影響が大きいと考えられる。1μm以上の幅を有するクラックに粒子を侵入させるためには、粒子の平均粒子径が、300nm以下であることが好ましく、50nm以下がより好ましく30nm以下がさらに好ましい。粒子を分散させた金属成分含有液は、粒子の組成や粒子の含有量を調製するなどの方法により金属元素の濃度調整が容易であり、金属元素を高濃度に含有する液を作製することができる。金属元素が高濃度に含まれた液を金属成分含有液として用いると、金属成分含有液を造形物に吸収させて加熱処理する工程に要する時間を短縮することが可能となる。すなわち、少ない回数の吸収と加熱処理工程によってクラックを補修することができる。 When a particle dispersion in which particles containing a metal element are dispersed in a solvent is used as the metal component-containing liquid, the particles have a diameter sufficiently smaller than the width of the crack in order to spread over the entire crack in the modeled object. It is preferable that the particles are used. It is considered that the strength of the modeled object is greatly affected by cracks having a width of 1 μm or more. In order to allow the particles to penetrate into a crack having a width of 1 μm or more, the average particle size of the particles is preferably 300 nm or less, more preferably 50 nm or less, still more preferably 30 nm or less. The metal component-containing liquid in which the particles are dispersed can easily adjust the concentration of the metal element by a method such as adjusting the composition of the particles and the content of the particles, and a liquid containing a high concentration of the metal element can be prepared. it can. When a liquid containing a high concentration of metal elements is used as the metal component-containing liquid, it is possible to shorten the time required for the step of absorbing the metal component-containing liquid into the modeled object and heat-treating it. That is, the crack can be repaired by a small number of absorption and heat treatment steps.

一方、金属元素を含有した溶液やゾル液を用いると、微細なクラックにまで金属元素が行き渡るため、粒子分散液を用いるよりも精細なクラックの補修が可能となる。ただし、金属元素が高濃度に含まれた液を作製することが難しいため、クラックを補修するのに要する時間は、粒子分散液を用いる場合に比べて長くなる傾向がある。 On the other hand, when a solution or sol solution containing a metal element is used, the metal element spreads to fine cracks, so that it is possible to repair finer cracks than when using a particle dispersion liquid. However, since it is difficult to prepare a liquid containing a high concentration of metal elements, the time required for repairing cracks tends to be longer than when a particle dispersion liquid is used.

金属成分含有液は、加熱によって造形物を構成する相と共晶を形成しうる相を生じるものが好ましい。造形物が複数の相を含んでいる場合は、造形物に含まれるいずれかの相と共晶を形成しうる相が形成されればよい。加熱処理によって金属成分含有液から形成される相が金属酸化物であり、この金属酸化物の相と造形物に含まれる相とが共晶を形成しうる関係にあると、金属成分が侵入したクラックの近傍が造形物の他の部分の融点よりも低い温度で溶融する。そして、時間と共に金属元素または金属酸化物が造形物の内部に拡散し、加熱を終えて温度が低下するのに伴い、造形物内では金属元素を含む組成で結晶が再結晶化する。その結果、造形物の形状が維持されたまま、クラックの近傍領域だけが軟化し、クラックを低減ないし消失せしめる効果を得ることができる。 The metal component-containing liquid is preferably one that produces a phase capable of forming an eutectic with the phase constituting the modeled object by heating. When the modeled object contains a plurality of phases, a phase capable of forming an eutectic with any of the phases contained in the modeled object may be formed. When the phase formed from the metal component-containing liquid by the heat treatment is a metal oxide and the phase of the metal oxide and the phase contained in the modeled product are in a relationship capable of forming a eutectic, the metal component invades. The vicinity of the crack melts at a temperature lower than the melting point of other parts of the shaped object. Then, as time goes by, the metal element or metal oxide diffuses into the modeled object, and as the heating is completed and the temperature drops, the crystal is recrystallized in the modeled object with a composition containing the metal element. As a result, while maintaining the shape of the modeled object, only the region near the crack is softened, and the effect of reducing or eliminating the crack can be obtained.

成分Aと別の成分Bが共晶になりうることを、「成分Aと成分Bが共晶関係にある」と表現することがある。共晶とは、2成分以上を含む液相から、同時に晶出する2種以上の結晶の混合物である。「成分Aと成分Bが共晶になりうる」とは、「成分Aと成分Bが共晶の状態を有する」と同義である。共晶の状態を有する場合、共晶点(共融点ともいう)が存在する。共晶点は共晶が生じる温度であり、温度を縦軸、成分組成比を横軸にして表される状態図において、液相曲線の極小値に相当する。共晶点に相当する組成を共晶組成(または共融組成)と呼ぶ。したがって、成分Aと成分Bの共晶点は、成分Aと成分Bそれぞれの融点よりも低い。 The fact that the component A and another component B can be eutectic may be expressed as "the component A and the component B are in a eutectic relationship". Eutectic is a mixture of two or more types of crystals that crystallize at the same time from a liquid phase containing two or more components. "Component A and component B can be eutectic" is synonymous with "component A and component B have a eutectic state". If it has a eutectic state, there is a eutectic point (also called a eutectic melting point). The eutectic point is the temperature at which eutectic occurs, and corresponds to the minimum value of the liquid phase curve in the state diagram represented by the temperature on the vertical axis and the component composition ratio on the horizontal axis. The composition corresponding to the eutectic point is called the eutectic composition (or eutectic composition). Therefore, the eutectic point of component A and component B is lower than the melting point of each of component A and component B.

金属成分含有液を吸収させる造形物に含まれる化合物成分を成分A、金属成分含有液に含まれる金属元素の酸化物を成分Bとし、成分Aと成分Bとは共晶の状態を有する関係にあるとする。この時、クラックで生じる局所的な溶融は、以下の現象によるものと推測される。 The compound component contained in the modeled object that absorbs the metal component-containing liquid is the component A, the oxide of the metal element contained in the metal component-containing liquid is the component B, and the component A and the component B have a eutectic state. Suppose there is. At this time, the local melting caused by the crack is presumed to be due to the following phenomenon.

造形物に金属成分含有液を吸収させると、クラックを構成する造形物の表面には、液に含まれていた金属酸化物あるいは金属元素が存在することになる。この状態で加熱を行うと、金属元素は金属酸化物へと変化する。すると、金属成分含有液に含まれているのが金属酸化物、金属元素どちらであっても、クラックを構成する造形物の表面には、成分Bが存在することになる。この状態でさらに熱が加わると、造形物の表面の成分Bが存在する領域近傍において、成分Bの量と共晶組成もしくは共晶組成に近い組成をなす量の成分Aが、造形物の融点よりも低い温度で溶融し、再結晶化してクラックの補修に寄与すると考えられる。つまり、クラックに存在する成分Bの量に応じた量の成分Aが溶融するため、クラックの近傍領域だけが軟化し、造形物の形状を維持しつつクラックを低減ないし消失せしめる効果が得られるものと考える。 When the modeled object absorbs the metal component-containing liquid, the metal oxide or metal element contained in the liquid is present on the surface of the modeled object forming the crack. When heating is performed in this state, the metal element changes to a metal oxide. Then, regardless of whether the metal component-containing liquid contains the metal oxide or the metal element, the component B is present on the surface of the modeled object forming the crack. When further heat is applied in this state, in the vicinity of the region where the component B exists on the surface of the modeled object, the amount of the component B and the amount of the component A having a eutectic composition or a composition close to the eutectic composition become the melting point of the modeled object. It is thought that it melts at a lower temperature and recrystallizes, contributing to the repair of cracks. That is, since the amount of component A corresponding to the amount of component B present in the crack is melted, only the region near the crack is softened, and the effect of reducing or eliminating the crack while maintaining the shape of the modeled object can be obtained. I think.

造形物のクラックを構成する造形物の表面における成分Bの量は、金属成分含有液をクラックに吸収させる回数や、金属成分含有液に含まれる金属元素の濃度を調整することによって、制御することができる。成分Bが存在する領域近傍において、成分Bの量と共晶組成もしくは共晶組成に近い組成比となる量の成分Aが、造形物の融点よりも低い温度で溶融する。成分Bの量が多いほど、広い範囲でクラックを補修することが可能となる。 The amount of component B on the surface of the modeled object that constitutes the crack of the modeled object is controlled by adjusting the number of times the metal component-containing liquid is absorbed by the crack and the concentration of the metal element contained in the metal component-containing liquid. Can be done. In the vicinity of the region where the component B exists, the amount of the component A having a eutectic composition or a composition ratio close to the eutectic composition is melted at a temperature lower than the melting point of the modeled object. The larger the amount of component B, the wider the crack can be repaired.

クラックの近傍を溶融させるためには、金属成分含有液を造形物のクラックに吸収させた後に行う加熱処理の温度も重要である。図3に、造形物に含まれる化合物である成分Aと金属成分含有液から形成される成分B(金属酸化物)とが共晶を形成しうる組合せである場合の相図を示す。横軸が、成分Aと成分Bとの組成比率を示し、縦軸が各組成における状態を表している。 In order to melt the vicinity of the crack, the temperature of the heat treatment performed after the metal component-containing liquid is absorbed by the crack of the modeled object is also important. FIG. 3 shows a phase diagram in the case where the component A, which is a compound contained in the modeled object, and the component B (metal oxide) formed from the metal component-containing liquid are a combination capable of forming a eutectic. The horizontal axis represents the composition ratio of the component A and the component B, and the vertical axis represents the state in each composition.

成分Aの融点をT、成分Bの融点をT、成分Aと成分Bとの共晶温度をTとすると、それぞれの温度は、T<T、T<Tの関係を満たす。この場合、金属成分含有液を吸収させた後に行う加熱処理によって造形物が到達する最高温度Tを、T≦T<Tとなるように設定することが好ましい。より好ましくは、T≦T<T−(T−T)/2である。これにより、造形物の融点Tよりも低い温度にてクラックの近傍を選択的に溶融させてクラックを低減ないし消失させることができ、造形物の形状を維持しやすくなる。 The melting point of component A T m, the melting point of component B T i, the eutectic temperature of the components A and B and T E, each temperature, T E <T m, the relationship of T E <T i Meet. In this case, the maximum temperature T S reaching the molded product by heat treatment performed after imbibed with the metal component-containing liquid, it is preferable to set such that T E ≦ T S <T m . More preferably, T E ≦ T S <T m - (T m -T E) is / 2. As a result, the vicinity of the crack can be selectively melted at a temperature lower than the melting point T m of the modeled object to reduce or eliminate the crack, and the shape of the modeled object can be easily maintained.

本発明の技術思想は、造形物中にクリストバライトを生成させて機械的強度を向上させるものである。従って、クラックを補修するための加熱する際の最高温度Tは、造形物にクリストバライトを生成させる温度範囲である1470℃以上1730℃以下であることが必要である。このためには、造形物に含まれる成分Aと、金属成分含有液との組み合わせを、適切に選択することが重要となる。 The technical idea of the present invention is to generate cristobalite in a modeled object to improve mechanical strength. Accordingly, the maximum temperature T S at the time of heating for repairing cracks is required to be less 1470 ° C. or higher 1730 ° C. which is the temperature range to produce cristobalite shaped object. For this purpose, it is important to appropriately select the combination of the component A contained in the modeled object and the metal component-containing liquid.

用いる金属成分含有液の組成に応じて、金属成分含有液を吸収させた後に加熱する処理を複数回繰り返し施すと、クラックをより低減ないし消失させることができる。成分A、Bそれぞれの融点がT<Tの関係を満たす組合せを選択すると、比較的少ない回数で高い効果を得ることができる。これは、図3に示すように、T<Tの場合は成分Aの比率が高い組成で成分Aと成分Bとが共晶を形成するため、金属成分含有液に含まれる成分Bの割合が少ない状態で、クラック近傍を共晶温度で溶融させることができるからである。なお、T<Tは必須の条件ではない。 Depending on the composition of the metal component-containing liquid used, cracks can be further reduced or eliminated by repeatedly performing the treatment of absorbing the metal component-containing liquid and then heating the metal component-containing liquid a plurality of times. Component A, the respective melting points B selects a combination which satisfies the relationship T m <T i, it is possible to obtain a high effect with a relatively small number of times. This is because, as shown in FIG. 3, T m <because the components A and B with high composition ratio of the components A in the case of T i to form a eutectic, of component B contained in the metal component-containing liquid This is because the vicinity of the crack can be melted at the eutectic temperature in a state where the ratio is small. In addition, T m <T i is not an essential condition.

以上のことを鑑みると、二酸化ケイ素(SiO; 融点T=1730℃)を主成分とする造形物の場合、金属成分含有液にはアルミニウムを含む液(アルミニウム成分含有液)が好適である。アルミニウム成分含有液に含まれるアルミニウム元素の多くは、加熱によってアルミナ(Al; 融点T=2070℃)となる。そして、SiOとAlとの共晶温度Tは1595℃である。SiOが成分A、Alが成分Bに相当するため、T<Tの関係が満たされる。そして、二酸化ケイ素を主成分とする造形物にアルミニウム成分含有液を吸収させた後に施す加熱処理の温度Tを、造形物中にクリストバライトを生成させることのできる1595℃以上1730℃未満の範囲内で設定することができる。Tは、1595℃以上高く1663℃以下の範囲で設定するのがより好ましい。 In view of the above, in the case of a modeled product containing silicon dioxide (SiO 2 ; melting point T m = 1730 ° C.) as a main component, a liquid containing aluminum (aluminum component-containing liquid) is preferable as the metal component-containing liquid. .. Many aluminum element contained in the aluminum component-containing liquid is alumina by heating; a (Al 2 O 3 mp T i = 2070 ℃). The eutectic temperature T E of SiO 2 and Al 2 O 3 is 1595 ° C.. Since SiO 2 is component A, the Al 2 O 3 corresponding to the component B, the relationship T m <T i is satisfied. Then, within the temperature T S of the heat treatment performed after imbibed with aluminum component-containing liquid into shaped mainly composed of silicon dioxide, of 1730 less than ° C. 1595 ° C. or higher which is capable of generating a cristobalite in the shaped object It can be set with. T S is more preferably set in a range of higher 1663 ° C. or higher 1595 ° C..

このように主成分が二酸化ケイ素の造形物の場合は、クラックにアルミニウム成分含有液を吸収させることで、SiOの融点よりも100℃以上低い温度で加熱処理をしても、クラックを低減ないし消失させることができる。このように、造形物の主成分であるSiOの融点よりも十分低い温度での加熱処理により、造形物の形状変化を抑制しながら、機械的強度の改善された造形物を得ることができる。 In the case of a modeled product whose main component is silicon dioxide, the cracks are not reduced even if the cracks are heat-treated at a temperature 100 ° C. or higher lower than the melting point of SiO 2 by absorbing the aluminum component-containing liquid. It can be extinguished. As described above, by heat treatment at a temperature sufficiently lower than the melting point of SiO 2 , which is the main component of the modeled object, it is possible to obtain a modeled object having improved mechanical strength while suppressing the shape change of the modeled object. ..

金属成分含有液として、ジルコニウム元素を含む液(ジルコニウム成分含有液)を用いる場合も、成分AがSiO(融点Tmi=1730℃)、成分BがZrO(融点T=2715℃)となり、T<Tの関係を満たす。 The metal component-containing liquid, even when using a liquid (zirconium component-containing liquid) containing zirconium element, component A SiO 2 (melting point T mi = 1730 ° C.), component B is ZrO 2 (melting point T i = 2715 ° C.) becomes , T m <T i .

以上説明した様に、直接造形方式にて作製されたアモルファスシリカを主とする造形物のクラックに、シリカと共晶をなす金属成分を吸収させ、適切な温度で加熱処理を施すことで、優れた機械的強度を有するシリカ系セラミックス物品を得ることができる。 As described above, it is excellent to absorb the metal component that forms a co-crystal with silica into the cracks of the modeled object mainly composed of amorphous silica produced by the direct modeling method and to heat-treat it at an appropriate temperature. A silica-based ceramic article having mechanical strength can be obtained.

なお、粉末自体に、クラックの補修に用いられる金属元素が含まれていても、造形物のクラックを低減させる効果は得られない。造形に用いる粉末にクラックの補修に用いられる金属元素がある量以上含まれていると、造形物全体にクラックの補修に利用する金属元素が含まれることになり、局所的にクラック近傍の融点を低下させることができなくなる。そして、加熱によって造形物全体が溶融してしまい、造形物が変形する恐れがある。つまり、形物の造形精度を低下させることなくクラックを補修するためには、作製された造形物に生じたクラック近傍の金属元素の濃度を局所的に高めた状態で加熱処理を施すことが重要である。 Even if the powder itself contains a metal element used for repairing cracks, the effect of reducing cracks in the modeled object cannot be obtained. If the powder used for modeling contains a certain amount or more of the metal element used for repairing cracks, the entire modeled object will contain the metal element used for repairing cracks, and the melting point near the crack will be locally determined. It cannot be lowered. Then, the entire modeled object is melted by heating, and the modeled object may be deformed. In other words, in order to repair cracks without lowering the molding accuracy of the model, it is important to perform heat treatment with the concentration of metal elements in the vicinity of the cracks generated in the produced model locally increased. Is.

造形後にクラックに金属成分含有液を吸収させ、クラック近傍だけを局所的に溶融させるためには、粉末が金属成分含有液に含まれる金属元素の酸化物を3.0質量%以上含んでいないことが好ましい。すなわち、造形用粉末が金属成分含有液に含まれる金属元素を含んでいる場合の含有量は、粉末全体の3.0質量%未満であることが好ましく、さらに好ましくは2.0質量%未満である。このような粉末と金属成分含有液とを組み合わせて用いることにより、造形精度が高く、機械的強度が向上された物品を実現することができる。 In order for the crack to absorb the metal component-containing liquid after molding and locally melt only the vicinity of the crack, the powder must not contain 3.0% by mass or more of the metal element oxide contained in the metal component-containing liquid. Is preferable. That is, when the modeling powder contains a metal element contained in the metal component-containing liquid, the content is preferably less than 3.0% by mass, more preferably less than 2.0% by mass of the entire powder. is there. By using such a powder in combination with a liquid containing a metal component, it is possible to realize an article having high molding accuracy and improved mechanical strength.

次に、本発明に係るセラミックス物品の製造方法が含む3つの工程について詳しく説明する。 Next, three steps included in the method for producing a ceramic article according to the present invention will be described in detail.

<工程(i)>
照射するレーザーに含まれる波長の光を吸収する吸収体を含み、二酸化ケイ素を主成分とする粉末を基台の上に配置する。吸収体は、用いるレーザーの種類に応じて選択することができるが、酸化テルビウムまたは酸化プラセオジムが特に好ましい。
<Step (i)>
A powder containing silicon dioxide as a main component, which contains an absorber that absorbs light having a wavelength contained in the irradiating laser, is placed on a base. The absorber can be selected depending on the type of laser used, but terbium oxide or praseodymium oxide is particularly preferable.

二酸化ケイ素(シリカ)は、化学式でSiOと表記される。粉末に含まれるSiOの原子同士の結合状態は特に限定されるものではなく、アモルファスでもよいし、クリストバライトや石英などの結晶状態でもよいし、これらの混合状態でもよい。中でも、熱伝導率の高いクリストバライトを主成分とする粉末は、レーザー照射により粉末が溶融しやすいため、特に好ましい。主成分となるSiO粉末を構成するSiO粒子は、工程(i)において粉末を密に配置するため、高い流動性が得られる球に近い形状が好ましく、5μm以上200μm以下の平均粒子径を有していることが好ましい。より好ましい平均粒子径は10μm以上150μm以下である。本発明において平均粒子径とは、個々の粒子のものではなく、同一組成をなしている粒子群の直径の中央値、即ち、頻度の累積が50%になる粒子径(D50)である。とする。平均粒子径の計測方法は特に限定されないが、粉体粉末の顕微鏡写真から投影像の円相当径として算出したり、動的光散乱法を用いて求めたりすることができる。 Silicon dioxide (silica) is represented by the chemical formula as SiO 2. The bonding state between the atoms of SiO 2 contained in the powder is not particularly limited, and may be amorphous, crystalline such as cristobalite or quartz, or a mixed state thereof. Among them, a powder containing cristobalite as a main component having high thermal conductivity is particularly preferable because the powder is easily melted by laser irradiation. Since the SiO 2 particles constituting the SiO 2 powder as the main component are densely arranged in the step (i), the shape is preferably close to a sphere where high fluidity can be obtained, and the average particle size is 5 μm or more and 200 μm or less. It is preferable to have it. A more preferable average particle size is 10 μm or more and 150 μm or less. In the present invention, the average particle size is not that of individual particles, but is the median diameter of a group of particles having the same composition, that is, the particle size (D 50 ) at which the cumulative frequency is 50%. And. The method for measuring the average particle size is not particularly limited, but it can be calculated as the equivalent circle diameter of the projected image from the micrograph of the powder powder, or can be obtained by using the dynamic light scattering method.

二酸化ケイ素が主成分である粉末は、副成分として、吸収体を含む。ここでいう吸収体とは、造形に使用するレーザーに含まれる波長の光に対し、二酸化ケイ素よりも高い吸収能を示す成分(元素或いは化合物)をいう。吸収体の吸収能は、使用されるレーザービームに含まれる波長の光に対して、10%以上の吸収率であることが好ましく、40%以上であればより好ましく、60%以上であればさらに好ましい。吸収体単体の吸収率は、一般的な分光計を用いて測定することができる。具体的には、積分球を用いて、試料皿に充填した吸収体単体に想定波長(製造で使用されるレーザー波長近傍)を照射して計測する。そして、試料の無い場合を参照データとして、その比率から吸収率を算出するとよい。 The powder containing silicon dioxide as a main component contains an absorber as a sub-component. The term "absorber" as used herein refers to a component (element or compound) that exhibits a higher absorption capacity than silicon dioxide with respect to light having a wavelength contained in a laser used for modeling. The absorptive capacity of the absorber is preferably 10% or more, more preferably 40% or more, and further more preferably 60% or more with respect to the light of the wavelength contained in the laser beam used. preferable. The absorption rate of the absorber alone can be measured using a general spectroscope. Specifically, using an integrating sphere, a single absorber filled in a sample dish is irradiated with an assumed wavelength (near the laser wavelength used in manufacturing) for measurement. Then, it is advisable to calculate the absorption rate from the ratio using the case where there is no sample as reference data.

このような吸収体は、製造時に使用するレーザー光を効率よく吸収し、自身が高温化することによって、レーザー光の焦点サイズ相当の領域内に存在する他の組成物にも波及して温度上昇をもたらす。これにより効果的な局所加熱が実現し、プロセス領域(レーザー光を照射した領域)と非プロセス領域(レーザー光を照射していない領域)の界面部の明瞭化を図れ、造形精度が向上する。 Such an absorber efficiently absorbs the laser light used in manufacturing, and by raising the temperature by itself, it spreads to other compositions existing in the region corresponding to the focal size of the laser light and the temperature rises. Bring. As a result, effective local heating is realized, the interface between the process region (the region irradiated with the laser beam) and the non-process region (the region not irradiated with the laser beam) can be clarified, and the molding accuracy is improved.

吸収体は、レーザーの照射により、少なくとも一部が相対的に吸収の低い他の組成物に変化するものが好ましい。例えば、昇温に伴う酸素の離脱により金属元素の価数が変化して、レーザー光に対する吸収が相対的に低い他の金属酸化物への変化する組成物が挙げられる。また、一部が雰囲気中の気体や粉末に含まれる他の組成物との結合、或いは酸素の離脱などといった分解により、粉末状態の時とは異なる組成物へ変化し、造形物の中に取り込まれる組成物であってもよい。吸収体の具体例としては、酸化物、遷移金属炭化物、遷移金属窒化物、Si、AlN、ホウ化物、ケイ化物が挙げられる。吸収体として好適な組成物は、Tb、Pr11、Ti、TiO、SiO、ZnO、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)、インジウムドープ酸化スズ(ITO)、MnO、MnO、Mn、Mn、FeO、Fe、Fe、CuO、CuO、Cr、CrO、NiO、V、VO、V、V、Co、CoO、遷移金属炭化物、遷移金属窒化物、Si、AlN、ホウ化物、ケイ化物である。遷移金属炭化物として好ましくは、TiCやZrCである。遷移金属窒化物として好ましくは、TiNやZrNである。ホウ化物として好ましくは、TiB、ZrB、LaBである。ケイ化物として好ましくは、TiSi、ZrSi、MoSiである。これらの中から、粉末を構成する他の組成物との親和性が高い組成物を吸収体として選択するとよい。粉末が二酸化ケイ素であるため、吸収体としては金属酸化物が好ましい。二酸化ケイ素との親和性が最も高いという観点においては、SiOが吸収体として好ましい。なお、吸収体は1種の組成物であってもよいし、複数種の組成物を組み合わせたものでもよい。 The absorber preferably changes to another composition having relatively low absorption, at least in part, by irradiation with a laser. For example, there is a composition in which the valence of a metal element changes due to the withdrawal of oxygen due to a temperature rise, and the composition changes to another metal oxide having a relatively low absorption to laser light. In addition, due to decomposition such as binding with other compositions contained in gas or powder in the atmosphere or release of oxygen, the composition changes to a composition different from that in the powder state and is incorporated into the modeled product. The composition may be the same. Specific examples of the absorber, oxides, transition metal carbide, transition metal nitride, Si 3 N 4, AlN, borides, and silicides. Suitable compositions as absorbers are Tb 4 O 7 , Pr 6 O 11 , Ti 2 O 3 , TiO, SiO, ZnO, antimony-doped tin oxide (ATO), indium-doped tin oxide (ITO), MnO, MnO 2 , Mn 2 O 3 , Mn 3 O 4 , FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , Cu 2 O, CuO, Cr 2 O 3 , CrO 3 , NiO, V 2 O 3 , VO 2 , V 2 O 5 , V 2 O 4 , Co 3 O 4 , CoO, transition metal carbides, transition metal nitrides, Si 3 N 4 , AlN, borides, silicates. The transition metal carbide is preferably TiC or ZrC. The transition metal nitride is preferably TiN or ZrN. The boride is preferably TiB 2 , ZrB 2 , and LaB 6 . The silicide is preferably TiSi 2 , ZrSi 2 , and MoSi 2 . From these, a composition having a high affinity with other compositions constituting the powder may be selected as an absorber. Since the powder is silicon dioxide, a metal oxide is preferable as the absorber. From the viewpoint of having the highest affinity with silicon dioxide, SiO is preferable as an absorber. The absorber may be one kind of composition or a combination of a plurality of kinds of compositions.

レーザービームに対して良好なエネルギー吸収を示す吸収体は、粉末中に細かく均一に分散していることが好ましい。これにより、レーザービームを照射した際に粉末に生じる反応が均一となり、より造形精度が向上する。このような観点から、粉末に含まれる吸収体の平均粒子径は、1μm以上10μm未満が好ましく、1μm以上5μm未満がより好ましい。 It is preferable that the absorber showing good energy absorption with respect to the laser beam is finely and uniformly dispersed in the powder. As a result, the reaction that occurs in the powder when irradiated with the laser beam becomes uniform, and the molding accuracy is further improved. From such a viewpoint, the average particle size of the absorber contained in the powder is preferably 1 μm or more and less than 10 μm, and more preferably 1 μm or more and less than 5 μm.

粉末に含まれる吸収体の量は、0.5vol%以上10vol%以下が好ましい。0.5vol%以上含まれることで、一般的なレーザービームの使用状況において、確率的にレーザービーム照射部分に一つ以上の吸収体粒子が存在し、吸収体としての機能を十分に得ることができる。また、10vol%以下とすることで、レーザービーム照射による粉末の急激な温度上昇を抑制することができ、溶融した材料の周囲への飛散、すなわち造形精度の低下を抑制できる。 The amount of the absorber contained in the powder is preferably 0.5 vol% or more and 10 vol% or less. By containing 0.5 vol% or more, in a general laser beam usage situation, one or more absorber particles are stochastically present in the laser beam irradiation portion, and the function as an absorber can be sufficiently obtained. it can. Further, by setting it to 10 vol% or less, it is possible to suppress a rapid temperature rise of the powder due to laser beam irradiation, and it is possible to suppress scattering of the molten material around, that is, a decrease in molding accuracy.

造形に用いるレーザーとしてNd:YAGレーザーやファイバーレーザーを使用する場合は、下記の2つの理由から、吸収体としては、二酸化ケイ素と共晶を形成しうる酸化テルビウム(Tb)または酸化プラセオジム(Pr11)が特に好ましい。第1の理由は、酸化テルビウムや酸化プラセオジムは、Nd:YAGレーザー(波長:1064nm)やファイバーレーザー(波長:1030〜1100nm)に対して良好なエネルギー吸収を示すことである。造形に用いる粉末が、レーザービームを照射する粉末に十分なエネルギー吸収を有する吸収体を含むことで、粉末内における熱の広がりがさらに抑制されて局所的になり、非造形部への熱の影響が低減するため、造形精度がさらに向上する。 When using an Nd: YAG laser or a fiber laser as the laser used for modeling, the absorber may be terbium oxide (Tb 4 O 7 ) or placeodymium oxide, which can form a co-crystal with silicon dioxide, for the following two reasons. (Pr 6 O 11 ) is particularly preferable. The first reason is that terbium oxide and placeodymium oxide show good energy absorption for Nd: YAG laser (wavelength: 1064 nm) and fiber laser (wavelength: 1030 to 1100 nm). Since the powder used for modeling contains an absorber that has sufficient energy absorption in the powder that irradiates the laser beam, the spread of heat in the powder is further suppressed and becomes local, and the effect of heat on the non-modeled portion. Is reduced, so that the molding accuracy is further improved.

第2の理由は、粉末が酸化テルビウムまたは酸化プラセオジムを含むと、シリカで形成されるネットワークに、2種類以上の相が互いに複雑に入り組んだ相分離構造が形成されることである。前述したように、シリカ系材料は、液相での粘性が高いため、レーザービームによって溶融された液体状のシリカは球状になり、凝固部は球がネットワーク状につながったような構造、すなわち多孔質となりやすい。しかし、粉末が酸化テルビウムまたは酸化プラセオジムを含むと、シリカ相のネットワークと酸化テルビウムまたは酸化プラセオジムを含む相とが複雑に入り組んだ相分離構造となり、クラックの伸展が抑えられ、造形物の機械的強度が向上する。微細な相分離構造を得るためにも、酸化テルビウムおよび酸化プラセオジムの粒子径は1μm以上10μm未満であることが好ましい。より好ましくは1μm以上5μm未満である。これにより、より高い機械的強度を有する造形物が得られる。 The second reason is that when the powder contains terbium oxide or praseodymium oxide, a phase-separated structure in which two or more kinds of phases are intricately intertwined with each other is formed in a network formed of silica. As described above, since the silica-based material has high viscosity in the liquid phase, the liquid silica melted by the laser beam becomes spherical, and the solidified portion has a structure in which spheres are connected in a network shape, that is, porous. Easy to get quality. However, when the powder contains terbium oxide or praseodymium oxide, the silica phase network and the phase containing terbium oxide or praseodymium oxide form a complicated phase separation structure, crack extension is suppressed, and the mechanical strength of the modeled product is suppressed. Is improved. In order to obtain a fine phase-separated structure, the particle size of terbium oxide and praseodymium oxide is preferably 1 μm or more and less than 10 μm. More preferably, it is 1 μm or more and less than 5 μm. As a result, a modeled object having higher mechanical strength can be obtained.

作製するセラミックス物品の物性を調整するため、粉体には、二酸化ケイ素、吸収体以外の組成物が10質量%未満の割合で含まれていてもよい。 In order to adjust the physical characteristics of the ceramic article to be produced, the powder may contain a composition other than silicon dioxide and an absorber in a proportion of less than 10% by mass.

なお、本明細書では、上述のSiOやTbなどのように、化学式を用いて材料を表現する場合があるが、本発明の趣旨を満たせば、実際の材料の元素の構成比が化学式の比と厳密に一致している必要はない。即ち、ある材料を構成する金属元素の価数は、化学式から想定される価数と多少異なっていてもよく、例えば、吸収体がSiOの場合、吸収体の構成元素比がSi:O=1:1.30であっても本発明に含まれる。十分な光吸収能を得るという観点において、より好ましい元素構成比は、化学量論比からのずれが±15%以内である。 In the present specification, the material may be expressed by using a chemical formula such as SiO 2 and Tb 4 O 7 described above, but if the gist of the present invention is satisfied, the composition ratio of the elements of the actual material is satisfied. Does not have to be exactly the same as the ratio in the chemical formula. That is, the valences of the metal elements constituting a certain material may be slightly different from the valences assumed from the chemical formula. For example, when the absorber is SiO, the constituent element ratio of the absorber is Si: O = 1. : Even if it is 1.30, it is included in the present invention. From the viewpoint of obtaining sufficient light absorption capacity, a more preferable element composition ratio is within ± 15% of the deviation from the stoichiometric ratio.

造形は基台上で実施される。基台の材料としては、造形物の製造において一般に用いられているセラミックス、金属、ガラス等の材料から造形物の用途や製造条件等を考慮して適宜選択、使用することができる。工程(iii)において、造形物を基台とともに加熱する場合は、耐熱性のあるセラミックスを基台に用いることが好ましい。 The modeling is carried out on the base. As the base material, it can be appropriately selected and used from materials such as ceramics, metal, and glass that are generally used in the production of the modeled object in consideration of the intended use and manufacturing conditions of the modeled object. When the modeled object is heated together with the base in the step (iii), it is preferable to use heat-resistant ceramics as the base.

粉末床溶融結合方式は、図1に示すように、ローラーやブレード等で基台の上全体に所定厚さで粉末を配置する。クラッディング方式は、図2のようにレーザービームの照射位置にノズルから粉末を噴射供給して、基台もしくは基台に配置された造形物の上に粉末を肉盛りするような形で粉末を配置する。 In the powder bed melt-bonding method, as shown in FIG. 1, powder is arranged with a predetermined thickness on the entire base with a roller, a blade, or the like. In the cladding method, as shown in FIG. 2, the powder is jetted and supplied from the nozzle to the irradiation position of the laser beam, and the powder is overlaid on the base or the modeled object arranged on the base. Deploy.

<工程(ii)>
続く工程(ii)では、工程(i)で配置した粉末に、作製するモデルの三次元形状データから生成された造形データに基づいてレーザーを照射することにより、粉末を焼結、または、溶融および固化させる。
<Step (ii)>
In the subsequent step (ii), the powder arranged in the step (i) is sintered or melted by irradiating the powder with a laser based on the modeling data generated from the three-dimensional shape data of the model to be produced. Solidify.

粉末床溶融結合方式の場合は、図1に示すように、工程(i)で基台に所定厚さで配置した粉末層の所定の領域に、レーザービームを走査させながら照射して、粉末を焼結、または溶融および固化させる。クラッディング方式の場合は、図2に示すように、工程(i)で粉末を噴射供給して基台の上に肉盛りするような形で、造形する領域に選択的に粉末を配置すると同時に、レーザービームを照射して粉末を溶融および固化させる。 In the case of the powder bed melt-bonding method, as shown in FIG. 1, a predetermined region of the powder layer arranged on the base with a predetermined thickness in the step (i) is irradiated while scanning a laser beam to irradiate the powder. Sinter, or melt and solidify. In the case of the cladding method, as shown in FIG. 2, the powder is selectively placed in the area to be formed at the same time by injecting and supplying the powder in the step (i) and overlaying it on the base. , Irradiate a laser beam to melt and solidify the powder.

粉末にレーザービームを照射すると、粉末に含まれる吸収体がエネルギーを吸収し、該エネルギーが熱に変換されて粉末が溶融する。粉末が焼結する場合は、粒子の一部が溶融する。レーザービームが通過して照射が終了すると、溶融部の熱が雰囲気および周辺に逃げることにより冷却され、固化部が形成される。溶融および固化の過程において温度変化が急速に起こるため、形成される造形物の大部分はアモルファスシリカとなる。また、急速な温度変化によって造形物の表層および内部に応力が発生し、クラックが形成される場合が多い。クラックが形成された場合は、その後に施す加熱工程によってクラックを低減することができる場合がある。また、後に詳述する金属成分含有液を吸収させる工程を導入することにより、クラックをより低減ないし消滅せしめることができる。 When the powder is irradiated with a laser beam, the absorber contained in the powder absorbs energy, and the energy is converted into heat to melt the powder. When the powder is sintered, some of the particles melt. When the laser beam passes and the irradiation is completed, the heat of the molten portion escapes to the atmosphere and the surroundings to be cooled, and the solidified portion is formed. Due to the rapid temperature change in the process of melting and solidification, most of the shaped objects formed are amorphous silica. In addition, due to rapid temperature changes, stress is generated in the surface layer and inside of the modeled object, and cracks are often formed. When cracks are formed, the cracks may be reduced by a subsequent heating step. Further, by introducing a step of absorbing the metal component-containing liquid described in detail later, cracks can be further reduced or eliminated.

前述したように、二酸化ケイ素を主成分とする粉末が酸化テルビウムまたは酸化プラセオジムを含むと、粉末が溶融して形成される球状のシリカがつながったネットワークに、2種類以上の相が互いに複雑に入り組んだ相分離構造となる。このような構造に対して、工程(iii)にて加熱処理が行われると、シリカが結晶化してクリストバライトとなり、造形物の機械的強度が向上する。 As mentioned above, when the silicon dioxide-based powder contains terbium oxide or praseodymium oxide, two or more types of phases are intricately intertwined with each other in a network in which spherical silica formed by melting the powder is connected. It has a phase-separated structure. When heat treatment is performed on such a structure in the step (iii), silica crystallizes to become cristobalite, and the mechanical strength of the modeled object is improved.

レーザービームの種類は特に限定されないが、1μm波長帯のYAGレーザーやファイバーレーザー、10μm波長帯のCO2レーザーなどが好適である。特に、1μm波長帯のYAGレーザーやファイバーレーザーは、酸化テルビウムおよび酸化プラセオジムが高い吸収を示すため好ましい。 The type of laser beam is not particularly limited, but a YAG laser having a wavelength band of 1 μm, a fiber laser, a CO2 laser having a wavelength band of 10 μm, and the like are suitable. In particular, a YAG laser or a fiber laser in the 1 μm wavelength band is preferable because terbium oxide and praseodymium oxide show high absorption.

<工程(iii)>
図4のフロー図に示すように、工程(iii)では、工程(i)と、工程(ii)とを複数回繰り返すことにより形成した造形物を、1470℃以上1730℃未満で加熱する。繰り返し回数は、製造する立体物の三次元形状データから生成したスライスデータの、スライス数nと対応している。
<Process (iii)>
As shown in the flow chart of FIG. 4, in the step (iii), the shaped object formed by repeating the step (i) and the step (ii) a plurality of times is heated at 1470 ° C. or higher and lower than 1730 ° C. The number of repetitions corresponds to the number of slices n of the slice data generated from the three-dimensional shape data of the three-dimensional object to be manufactured.

造形物は、工程(i)および工程(ii)で形成された固化部の上に、工程(i)によって新たに粉末層を配置する。配置された粉末に、造形モデルの三次元形状データから生成した造形データに基づいてレーザービームを走査しながら照射すると、レーザービームが照射された領域の粉末が溶融および固化する。この時、先に形成された固化部の表層も溶融するため、後から形成された固化部と一体となる。工程(i)と工程(ii)を交互に繰り返すことで、造形モデルの三次元形状データに応じた、所望の形状を有する造形物を得ることができる。 In the modeled object, a powder layer is newly arranged by the step (i) on the solidified portion formed in the step (i) and the step (ii). When the arranged powder is irradiated while scanning the laser beam based on the modeling data generated from the three-dimensional shape data of the modeling model, the powder in the region irradiated with the laser beam melts and solidifies. At this time, since the surface layer of the solidified portion formed earlier is also melted, it becomes one with the solidified portion formed later. By alternately repeating the step (i) and the step (ii), it is possible to obtain a modeled object having a desired shape according to the three-dimensional shape data of the modeling model.

工程(i)と、工程(ii)とを繰り返して形成した造形物に、多数のクラックが含まれている場合、図5のフロー図に示すように、加熱処理を施す前に、造形物に金属成分含有液を吸収させる処理を行うのが好ましい。 When a large number of cracks are contained in the modeled object formed by repeating the steps (i) and the step (ii), as shown in the flow chart of FIG. 5, the modeled object is subjected to the heat treatment before the heat treatment. It is preferable to perform a treatment for absorbing the metal component-containing liquid.

造形物に含まれるクラックの全体にわたって、クラックに必要な量の金属成分含有液を供給することができれば、造形物に金属成分含有液を吸収させる手法は特に限定されない。金属成分含有液中に造形物を浸して含浸させてもよいし、金属成分含有液を霧状にして造形物に吹き付けたり、刷毛などで表面に塗布したりして、吸収させてもよい。また、これらの手法を複数組み合わせてもよいし、同じ手法を複数回繰り返してもよい。 As long as the metal component-containing liquid in an amount required for the crack can be supplied over the entire crack contained in the modeled object, the method for causing the modeled object to absorb the metal component-containing liquid is not particularly limited. The modeled object may be impregnated by immersing the modeled object in the metal component-containing liquid, or the metal component-containing solution may be atomized and sprayed onto the modeled object, or may be applied to the surface with a brush or the like to be absorbed. Further, a plurality of these methods may be combined, or the same method may be repeated a plurality of times.

前述したように、シリカを主成分とする造形物には、金属成分含有液としてアルミニウム成分含有液やジルコニウム成分含有液(ジルコニウムを含む液)などを用いることができるが、アルミニウム成分含有液が特に好ましい。以下、金属成分含有液としてアルミニウム成分含有液を用いる場合について、詳しく説明する。 As described above, an aluminum component-containing liquid, a zirconium component-containing liquid (a liquid containing zirconium), or the like can be used as the metal component-containing liquid in the modeled product containing silica as a main component, but the aluminum component-containing liquid is particularly preferable. preferable. Hereinafter, a case where an aluminum component-containing liquid is used as the metal component-containing liquid will be described in detail.

アルミニウム成分含有液は、例えば、アルミニウム元素を含む原料と溶媒と安定化剤で構成されることが好ましい。アルミニウム元素を含む原料には、種々のアルミニウム化合物を用いることができ、アルミニウムの金属アルコキシドや塩化物を用いることができる。 The aluminum component-containing liquid is preferably composed of, for example, a raw material containing an aluminum element, a solvent, and a stabilizer. Various aluminum compounds can be used as the raw material containing the aluminum element, and aluminum metal alkoxides and chlorides can be used.

アルミニウムを金属アルコキシドとして含むアルミニウム成分含有液の場合は、アルミニウムアルコキシドと有機溶媒と安定化剤とを含むのが好ましい。例えば、まずアルミニウムアルコキシドを有機溶媒に溶解させて、アルミニウムアルコキシドの溶液を調製する。アルミニウムアルコキシドの具体例としては、アルミニウムsec−ブトキシド、アルミニウムエトキシド、アルミニウムn−ブトキシド、アルミニウムtert−ブトキシド、アルミニウムイソプロポキシド等が挙げられる。アルミニウムアルコキシドに加える有機溶媒の添加量は、化合物に対してモル比で5以上30以下であることが好ましい。より好ましくは、10以上25以下である。なお、本発明において、Mの添加量がNに対してモル比で5であるとは、添加するMのモル量がNのモル量に対して5倍であることを表している。溶液中のアルミニウムアルコキシドの濃度が低すぎると十分な量のアルミニウム成分を造形物に吸収させることができない。一方で、溶液中のアルミニウムアルコキシドの濃度が高すぎると溶液中のアルミニウム成分が凝集してしまい、造形物のクラック部分にアルミニウム成分を均一に配置することができない。 In the case of an aluminum component-containing liquid containing aluminum as a metal alkoxide, it is preferable to contain the aluminum alkoxide, an organic solvent, and a stabilizer. For example, first, aluminum alkoxide is dissolved in an organic solvent to prepare a solution of aluminum alkoxide. Specific examples of the aluminum alkoxide include aluminum sec-butoxide, aluminum ethoxydo, aluminum n-butoxide, aluminum tert-butoxide, aluminum isopropoxide and the like. The amount of the organic solvent added to the aluminum alkoxide is preferably 5 or more and 30 or less in terms of molar ratio with respect to the compound. More preferably, it is 10 or more and 25 or less. In the present invention, the addition amount of M being 5 in molar ratio with respect to N means that the molar amount of M to be added is 5 times the molar amount of N. If the concentration of aluminum alkoxide in the solution is too low, a sufficient amount of aluminum component cannot be absorbed by the model. On the other hand, if the concentration of the aluminum alkoxide in the solution is too high, the aluminum component in the solution agglomerates, and the aluminum component cannot be uniformly arranged in the crack portion of the modeled object.

アルミニウムアルコキシドを溶解させる有機溶媒としては、アルコール、カルボン酸、脂肪族系または脂環族系の炭化水素類、芳香族系炭化水素類、エステル、ケトン類、エーテル類、あるいはこれら2種以上の混合溶媒を用いられる。アルコール類としては、例えばメタノール、エタノール、2−プロパノール、ブタノール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール、1−プロポキシ−2−プロパノール、4−メチル−2−ペンタノール、2−エチルブタノール、3−メトキシ−3−メチルブタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリンなどが好ましい。脂肪族系ないしは脂環族系の炭化水素類としては、n−ヘキサン、n−オクタン、シクロヘキサン、シクロペンタン、シクロオクタンなどが好ましい。芳香族炭化水素類としては、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどが好ましい。エステル類としては、ギ酸エチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテートなどが好ましい。ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどが好ましい。エーテル類としては、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジイソプロピルエーテルなどが挙げられる。アルミニウム成分含有液を調製するに当たり、溶液の安定性の点から上述した各種の溶剤類のうちアルコール類を使用することが好ましい。 Examples of the organic solvent for dissolving the aluminum alkoxide include alcohols, carboxylic acids, aliphatic or alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, esters, ketones, ethers, or a mixture of two or more thereof. A solvent is used. Examples of alcohols include methanol, ethanol, 2-propanol, butanol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol, 1-propanol-2 propanol. 4-Methyl-2-pentanol, 2-ethylbutanol, 3-methoxy-3-methylbutanol, ethylene glycol, diethylene glycol, glycerin and the like are preferable. As the aliphatic or alicyclic hydrocarbons, n-hexane, n-octane, cyclohexane, cyclopentane, cyclooctane and the like are preferable. As the aromatic hydrocarbons, toluene, xylene, ethylbenzene and the like are preferable. As the esters, ethyl formate, ethyl acetate, n-butyl acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate and the like are preferable. As the ketones, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone and the like are preferable. Examples of ethers include dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxane, diisopropyl ether and the like. In preparing the aluminum component-containing liquid, it is preferable to use alcohols among the various solvents described above from the viewpoint of solution stability.

アルミニウムアルコキシドは水に対する反応性が高いため、空気中の水分や水の添加により急激に加水分解され溶液の白濁、沈殿を生じる。これらを防止するために安定化剤を添加し、溶液の安定化を図ることが好ましい。安定化剤としては、例えば、アセチルアセトン、3−メチル−2,4−ペンタンジオン、3−エチル−2,4−ペンタンジオン、トリフルオロアセチルアセトンなどのβ−ジケトン化合物類;アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸ブチル、アセト酢酸アリル、アセト酢酸ベンジル、アセト酢酸イソプロピル、アセト酢酸tert−ブチル、アセト酢酸イソブチル、3−オキソヘキサン酸エチル、2−メチルアセト酢酸エチル、2−フルオロアセト酢酸エチル、アセト酢酸2−メトキシエチルなどの、β−ケトエステル化合物類;さらには、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどの、アルカノールアミン類等を挙げることができる。安定化剤の添加量は、アルミニウムアルコキシドに対してモル比で0.1以上3以下が好ましい。より好ましくは、0.5以上2以下である。 Since aluminum alkoxide is highly reactive with water, it is rapidly hydrolyzed by the addition of moisture or water in the air, causing the solution to become cloudy or precipitate. In order to prevent these, it is preferable to add a stabilizer to stabilize the solution. Stabilizers include β-diketone compounds such as, for example, acetylacetone, 3-methyl-2,4-pentandione, 3-ethyl-2,4-pentandione, trifluoroacetylacetone; methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate. , Butyl acetoacetate, allyl acetoacetate, benzyl acetoacetate, isopropyl acetoacetone, tert-butyl acetoacetate, isobutyl acetoacetate, ethyl 3-oxohexanate, ethyl 2-methylacetoacetate, ethyl 2-fluoroacetoacetone, acetoacetate 2 Β-ketoester compounds such as −methoxyethyl; further, alkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine and the like can be mentioned. The amount of the stabilizer added is preferably 0.1 or more and 3 or less in terms of molar ratio with respect to the aluminum alkoxide. More preferably, it is 0.5 or more and 2 or less.

溶液の調製は、室温で反応させても、還流させて調製してもよい。 The solution may be prepared by reacting at room temperature or refluxing.

アルミニウムを塩化物として含むアルミニウム成分含有液の場合は、アルミニウム塩と水とを含むのが好ましい。アルミニウム塩としては、水溶性のものであれば特に限定されない。硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、塩化物などが特に好ましい。アルミニウム塩の種類によっては、水溶液が不安定になる場合があり、その場合は安定化剤を加えて液を安定化させるとよい。安定化剤としては、有機酸、界面活性剤、キレート剤のうち少なくとも一種を含むことが好ましい。有機酸としては、例えばアクリル酸、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、2−アクリロキシエチルコハク酸、2−アクリロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2−アクリロキシエチルフタル酸、2−メチルヘキサン酸、2−エチルヘキサン酸、3−メチルヘキサン酸、3−エチルヘキサン酸などが好ましい。界面活性剤としては、例えばオレイン酸ナトリウム、脂肪酸カリウム、アルキルリン酸エステルナトリウム、塩化アルキルメチルアンモニウム、アルキルアミノカルボン酸塩などのイオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンラウリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルなどの非イオン系界面活性剤が好ましい。キレート剤としては、例えば、グリコール酸、アスコルビン酸、クエン酸、マロン酸、グルコン酸、シュウ酸、コハク酸、リンゴ酸、酒石酸、乳酸などのヒドロキシ酸、グリシン、アラニン、グリシン、グルタミン酸、アスパラギン酸、ヒスチジン、フェニルアラニン、アスパラギン、アルギニン、グルタミン、システィン、ロイシン、リジン、プロリン、セリン、トリプトファン、バリン、チロシンなどのアミノ酸、ジエチレントリアミン5酢酸(DTPA)、ヒドロキシエチルエチレンジアミン3酢酸(HEDTA)、トリエチレンテトラアミン6酢酸(TTHA)、1,3−プロパンジアミン4酢酸(PDTA)、1,3−ジアミノ−6−ヒドロキシプロパン4酢酸(DPTA−OH)、ヒドロキシエチルイミノ2酢酸(HIDA)、ジヒドロキシエチルグリシン(DHEG)、グリコールエーテルジアミン4酢酸(GEDTA)、ジカルボキシメチルグルタミン酸(CMGA)、及び(S,S)−エチレンジアミンジコハク酸(EDDS)などのアミノカルボン酸、1−ヒドロキシエチリデン−1,1−ジホスホン酸(HEDP)、2−ホスホブタノン−1,2,4−トリカルボン酸(PBTC)、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)、及びニトリロトリス(メチレンホスホン酸)などのホスホン酸、サリチル酸などの芳香族酸が好ましい。 In the case of an aluminum component-containing liquid containing aluminum as a chloride, it is preferable to contain an aluminum salt and water. The aluminum salt is not particularly limited as long as it is water-soluble. Nitrate, sulfate, acetate, chloride and the like are particularly preferred. Depending on the type of aluminum salt, the aqueous solution may become unstable. In that case, it is advisable to add a stabilizer to stabilize the liquid. The stabilizer preferably contains at least one of an organic acid, a surfactant and a chelating agent. Examples of the organic acid include acrylic acid, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-acryloxyethyl succinic acid, 2-acryloxyethyl hexahydrophthalic acid, 2-acryloxyethyl phthalic acid, 2-methylhexane acid, 2-. Ethylhexanic acid, 3-methylhexanelic acid, 3-ethylhexanenic acid and the like are preferable. Examples of the surfactant include ionic surfactants such as sodium oleate, potassium fatty acid, sodium alkylphosphate, alkylmethylammonium chloride, and alkylaminocarboxylate, polyoxyethylene laurin fatty acid ester, and polyoxyethylene alkylphenyl. Nonionic surfactants such as ethers are preferred. Examples of the chelating agent include glycolic acid, ascorbic acid, citric acid, malonic acid, gluconic acid, oxalic acid, succinic acid, malic acid, tartaric acid, hydroxy acids such as lactic acid, glycine, alanine, glycine, glutamic acid, and aspartic acid. Amino acids such as histidine, phenylalanine, asparagine, arginine, glutamine, cystine, leucine, lysine, proline, serine, tryptophan, valine, tyrosine, diethylenetriamine-5 acid acid (DTPA), hydroxyethylethylenediamine 3acetic acid (HEDTA), triethylenetetraamine 6 Acetic acid (TTHA), 1,3-propanediamine 4 acetic acid (PDTA), 1,3-diamino-6-hydroxypropane 4 acetic acid (DPTA-OH), hydroxyethylimino diacetic acid (HIDA), dihydroxyethylglycine (DHEG) , Aminocarboxylic acids such as glycol etherdiamine tetraacetic acid (GEDTA), dicarboxymethyl glutamate (CMGA), and (S, S) -ethylenediamine disuccinic acid (EDDS), 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid ( HEDP), 2-phosphobutanone-1,2,4-tricarboxylic acid (PBTC), ethylenediaminetetra (methylenephosphonic acid), diethylenetriaminepenta (methylenephosphonic acid), phosphonic acid such as nitrilotris (methylenephosphonic acid), salicylic acid, etc. Aromatic acids are preferred.

アルミニウム成分含有液の製造方法は問わない。アルミニウム塩、水、安定化剤を混合して作製することが好ましいが、すべてを一度に混合して作製してもよい。あるいは、金属塩と安定化剤とを混合してから水を加えて混合してもよいし、金属塩と水とを混合してから安定化剤を加えて混合してもよいし、安定化剤と水を混合してから金属塩を混合して作製してもよい。 The method for producing the aluminum component-containing liquid does not matter. It is preferably prepared by mixing an aluminum salt, water and a stabilizer, but it may be prepared by mixing all at once. Alternatively, the metal salt and the stabilizer may be mixed and then water may be added and mixed, or the metal salt and water may be mixed and then the stabilizer may be added and mixed, or the mixture may be stabilized. It may be prepared by mixing the agent and water and then mixing the metal salt.

また、アルミニウム成分含有液として、アルミニウム元素を含む粒子と分散剤と溶媒とで構成される粒子分散液を用いるのも好ましい。 Further, as the aluminum component-containing liquid, it is also preferable to use a particle dispersion liquid composed of particles containing an aluminum element, a dispersant and a solvent.

アルミニウム元素を含む粒子としては、アルミニウム粒子やアルミナ粒子を用いることができる。アルミニウム粒子またはアルミナ粒子は、トップダウン法でそれぞれの材料を破砕して作製してもよいし、ボトムアップ法で金属塩、水和物、水酸化物、炭酸塩などから水熱反応などの手法を用いて合成してもよいし、または市販品を用いてもよい。 As the particles containing an aluminum element, aluminum particles and alumina particles can be used. Aluminum particles or alumina particles may be produced by crushing each material by a top-down method, or by a bottom-up method such as a hydrothermal reaction from metal salts, hydrates, hydroxides, carbonates, etc. May be synthesized using, or a commercially available product may be used.

粒子のサイズは、クラックに侵入させるため300nm以下、より好ましくは50nm以下、さらに好ましくは30nm以下である。 The size of the particles is 300 nm or less, more preferably 50 nm or less, still more preferably 30 nm or less in order to penetrate the cracks.

微粒子の形状はとくに限定されず、球状、粒状、柱状、楕円球状、立方体状、直方体状、針状、柱状、板状、鱗片状、ピラミッド状あってもよい。 The shape of the fine particles is not particularly limited, and may be spherical, granular, columnar, elliptical spherical, cubic, rectangular parallelepiped, needle-shaped, columnar, plate-shaped, scaly, or pyramid-shaped.

分散剤としては、有機酸、シランカップリング剤、界面活性剤、のうち少なくとも一種を含むことが好ましい。有機酸としては、例えばアクリル酸、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、2−アクリロキシエチルコハク酸、2−アクリロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2−アクリロキシエチルフタル酸、2−メチルヘキサン酸、2−エチルヘキサン酸、3−メチルヘキサン酸、3−エチルヘキサン酸などが好ましい。シランカップリング剤としては、例えば3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシランなどが好ましい。界面活性剤としては、例えばオレイン酸ナトリウム、脂肪酸カリウム、アルキルリン酸エステルナトリウム、塩化アルキルメチルアンモニウム、アルキルアミノカルボン酸塩などのイオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンラウリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルなどの非イオン系界面活性剤が好ましい。 The dispersant preferably contains at least one of an organic acid, a silane coupling agent, and a surfactant. Examples of the organic acid include acrylic acid, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-acryloxyethyl succinic acid, 2-acryloxyethyl hexahydrophthalic acid, 2-acryloxyethyl phthalic acid, 2-methylhexane acid, 2-. Ethylhexanic acid, 3-methylhexanelic acid, 3-ethylhexanenic acid and the like are preferable. As the silane coupling agent, for example, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, octyltriethoxysilane, decyltrimethoxysilane and the like are preferable. Examples of the surfactant include ionic surfactants such as sodium oleate, potassium fatty acid, sodium alkylphosphate, alkylmethylammonium chloride, and alkylaminocarboxylate, polyoxyethylene laurin fatty acid ester, and polyoxyethylene alkylphenyl. Nonionic surfactants such as ethers are preferred.

溶媒としては、アルコール類、ケトン類、エステル類、エーテル類、エステル変性エーテル類、炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、アミド類、水、油類、あるいはこれら2種以上の混合溶媒を用いる。アルコール類としては、例えばメタノール、エタノール、2−プロパノール、イソプロパノール、1−ブタノール、エチレングリコールなどが好ましい。ケトン類としては、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどが好ましい。エステル類としては、例えば酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、4−ブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−メトキシプロピオン酸メチルなどが好ましい。エーテル類としては、例えばエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ブチルカルビトール、2−エトキシエタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、2−ブトキシエタノールなどが好ましい。変性エーテル類としては、例えばプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートが好ましい。炭化水素類としては、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどが好ましい。ハロゲン化炭化水素類としては、例えばジクロロメタン、ジクロルエタン、クロロホルムが好ましい。アミド類としては、例えばジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンが好ましい。油類としては、例えば鉱物油、植物油、ワックス油、シリコーン油が好ましい。 As the solvent, alcohols, ketones, esters, ethers, ester-modified ethers, hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, amides, water, oils, or a mixed solvent of two or more of these is used. As the alcohols, for example, methanol, ethanol, 2-propanol, isopropanol, 1-butanol, ethylene glycol and the like are preferable. As the ketones, for example, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone and the like are preferable. As the esters, for example, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, 4-butyrolactone, propylene glycol monomethyl ether acetate, methyl 3-methoxypropionate and the like are preferable. As the ethers, for example, ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, butyl carbitol, 2-ethoxyethanol, 1-methoxy-2-propanol, 2-butoxyethanol and the like are preferable. As the modified ethers, for example, propylene glycol monomethyl ether acetate is preferable. As the hydrocarbons, for example, benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, trimethylbenzene, hexane, cyclohexane, methylcyclohexane and the like are preferable. As the halogenated hydrocarbons, for example, dichloromethane, dichloroethane, and chloroform are preferable. As the amides, for example, dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone are preferable. As the oils, for example, mineral oil, vegetable oil, wax oil, and silicone oil are preferable.

粒子分散液は、アルミニウム粒子またはアルミナ粒子と分散剤と溶媒とを同時に混合して作製してもよいし、アルミニウム粒子またはアルミナ粒子と分散剤とを混合してから溶媒を混合してもよい。あるいは、前記アルミニウムまたはアルミナの微粒子と前記溶媒を混合してから前記分散剤を混合してもよいし、前記分散剤と前記溶媒とを混合してから前記アルミニウムまたはアルミナの微粒子を混合して作製してもよい。 The particle dispersion may be prepared by simultaneously mixing aluminum particles or alumina particles with a dispersant and a solvent, or may be prepared by mixing aluminum particles or alumina particles with a dispersant and then mixing the solvent. Alternatively, the dispersant may be mixed after mixing the fine particles of aluminum or alumina with the solvent, or the fine particles of aluminum or alumina may be mixed after mixing the dispersant and the solvent. You may.

上記工程(iii)において、造形物に形成されるクラックにアルミニウム成分含有液を吸収させ、アルミニウム元素が存在する部分の近傍を局所的に溶融させるには、加熱温度やクラックにおけるアルミニウム元素の量を調整するとよい。クラックにおけるアルミニウム元素の量は、アルミニウム成分含有液のアルミニウム元素の濃度や、クラックにアルミニウム成分含有液を吸収させる方法やその回数などによって調整することができる。また、アルミニウム成分含有液を吸収させて加熱する工程を順に繰り返して調整することも可能である。特に、クラックに存在するアルミニウム元素の量を増やすことにより、クラック近傍がより溶融しやすくなる。このように、クラックに存在するアルミニウム元素の量を調整することにより、造形物の形状が崩れることなく、直接造形方式によって形成した複雑な形状や精密な形状が維持され、略設計通りの造形物形状が得られ、造形精度の高い造形を実現することができる。 In the above step (iii), in order to absorb the aluminum component-containing liquid in the cracks formed in the modeled object and locally melt the vicinity of the portion where the aluminum element is present, the heating temperature and the amount of the aluminum element in the crack are adjusted. You should adjust it. The amount of the aluminum element in the crack can be adjusted by the concentration of the aluminum element in the aluminum component-containing liquid, the method of allowing the crack to absorb the aluminum component-containing liquid, the number of times, and the like. It is also possible to adjust by repeating the steps of absorbing and heating the aluminum component-containing liquid in order. In particular, by increasing the amount of the aluminum element present in the crack, the vicinity of the crack becomes more likely to melt. By adjusting the amount of aluminum elements present in the cracks in this way, the complex shape and precise shape formed by the direct modeling method are maintained without the shape of the modeled object being deformed, and the modeled object is approximately as designed. A shape can be obtained, and modeling with high modeling accuracy can be realized.

アルミニウム分含有液を吸収させたシリカ造形物を、シリカと酸化アルミニウムで形成される共晶相の共晶点以上、シリカの融点(1710℃)以下の温度で加熱する。すると、シリカ系造形物の表層および内部のクラックに存在する、アルミニウム成分含有液から生成される酸化アルミニウム、あるいは最初からアルミニウム成分含有液に含まれる酸化アルミニウムの量に応じた共晶組成となる量のシリカが溶融する。すなわち、造形物のアルミニウム分含有液と接する表面には、クラックから離れた部分よりも酸化アルミニウムが多く存在するため、クラック近傍が共晶組成に近づき、選択的に溶融させることが可能となる。アルミニウム成分含有液を吸収させる工程を経たシリカのクラック近傍の最高温度が1595℃以上1730℃未満となるように加熱処理することによって、シリカをクリストバライトへと変化させると同時に、クラックを減少または消滅させることができる。 The silica model having absorbed the aluminum content liquid is heated at a temperature equal to or higher than the eutectic point of the eutectic phase formed of silica and aluminum oxide and lower than the melting point of silica (1710 ° C.). Then, the amount of aluminum oxide generated from the aluminum component-containing liquid existing in the surface layer and internal cracks of the silica-based modeled material, or the amount having a eutectic composition according to the amount of aluminum oxide contained in the aluminum component-containing liquid from the beginning. Silica melts. That is, since more aluminum oxide is present on the surface of the modeled object in contact with the aluminum-containing liquid than in the portion away from the cracks, the vicinity of the cracks approaches the eutectic composition, and it is possible to selectively melt the mixture. By heat-treating the silica in the vicinity of the cracks, which has undergone the step of absorbing the aluminum component-containing liquid, so that the maximum temperature near the cracks is 1595 ° C. or higher and lower than 1730 ° C., the silica is changed to cristobalite, and at the same time, the cracks are reduced or eliminated. be able to.

クラック近傍が上記最高温度に達しさえすれば、加熱時間は問わない。具体的には、造形物を、クラック近傍を到達させたい温度である1595℃以上1730℃未満で加熱するとよい。 The heating time does not matter as long as the vicinity of the crack reaches the above maximum temperature. Specifically, it is preferable to heat the modeled object at a temperature of 1595 ° C. or higher and lower than 1730 ° C., which is the temperature at which the vicinity of the crack is desired to reach.

加熱の方法は特に限定されない。アルミニウム成分含有液を吸収させた造形物にエネルギービームを照射して加熱してもよいし、電気炉に入れて加熱してもよい。エネルギービームで加熱する場合は、造形物が上述の好ましい温度に加熱されるように、エネルギービームの投入熱量と造形物の温度の関係を事前に熱電対等で把握しておくとよい。 The heating method is not particularly limited. The modeled object that has absorbed the aluminum component-containing liquid may be heated by irradiating it with an energy beam, or it may be placed in an electric furnace and heated. When heating with an energy beam, it is advisable to grasp in advance the relationship between the amount of heat input of the energy beam and the temperature of the modeled object by a thermoelectric pair or the like so that the modeled object is heated to the above-mentioned preferable temperature.

加熱処理工程では、造形物の表層やクラック近傍の溶融により、セッターに固着することがある。したがって、加熱処理工程で造形物をセッターに配置する場合は、セッターは不活性であることが好ましい。不活性なセッターとしては、たとえば、大気雰囲気下では白金などが適用可能であり、低酸素雰囲気下でイリジウムなどが適用可能である。 In the heat treatment step, the surface layer of the modeled object or the vicinity of cracks may melt and stick to the setter. Therefore, when the modeled object is placed on the setter in the heat treatment step, the setter is preferably inert. As the inert setter, for example, platinum or the like can be applied in an atmospheric atmosphere, and iridium or the like can be applied in a low oxygen atmosphere.

工程(iii)によって、造形物内には二酸化ケイ素やテルビウムまたはプラセオジムを含む相(結晶粒)と、アルミニウム元素を含む相(結晶粒)とが形成されるが、それらの粒度(例えば平均粒径)は大きく異なる。これは、クラック部およびその近傍が溶融して、表面エネルギーが減少する方向に移動するため、クラックが減少または消滅するものと考えられる。そして、さらに加熱が進むと、クラック部分に分布していたアルミニウム成分は、造形物の結晶質・非結晶質内部へと拡散し、造形物は、アルミニウム成分を含んだ状態で結晶が再結晶化すると考えられる。このように造形物内のクラックが減少または消滅することに加えて、結晶粒の平均粒径が互いに異なる複数の相からなる相分離構造が形成されることにより、造形物の機械加工性が向上し、欠けの少ない精密な仕上げ加工が可能となる。 By the step (iii), a phase containing silicon dioxide, terbium or praseodymium (crystal grains) and a phase containing an aluminum element (crystal grains) are formed in the modeled product, and their particle sizes (for example, average particle size) are formed. ) Are very different. It is considered that this is because the crack portion and its vicinity melt and move in the direction in which the surface energy decreases, so that the crack decreases or disappears. Then, as the heating progresses further, the aluminum component distributed in the crack portion diffuses into the crystalline and non-crystalline inside of the modeled product, and the crystal of the modeled product recrystallizes in a state containing the aluminum component. It is thought that. In addition to reducing or eliminating cracks in the modeled object in this way, the machinability of the modeled object is improved by forming a phase-separated structure composed of a plurality of phases having different average particle sizes of crystal grains. However, precise finishing with few chips is possible.

<セラミックス物品>
本発明のセラミックス物品は、2種類以上、特に3種類以上の相を含む相分離構造を有することが好ましい。3種類の相の好ましい組み合わせは、SiOを主成分とする相と、テルビウムまたはプラセオジムを含んだ希土類シリケートを主成分とする相と、金属成分含有液に含まれる金属元素の酸化物であるAlを主成分とする相である。SiOと希土類シリケートとAlは互いに共晶を形成する関係にあり、3種類の相からなる複雑な相分離構造を安定的に形成することができる。
<Ceramics article>
The ceramic article of the present invention preferably has a phase-separated structure containing two or more types of phases, particularly three or more types. A preferable combination of the three types of phases is a phase containing SiO 2 as a main component, a phase containing a rare earth silicate containing terbium or praseodymium as a main component, and Al, which is an oxide of a metal element contained in the metal component-containing liquid. It is a phase containing 2 O 3 as a main component. SiO 2 , rare earth silicate, and Al 2 O 3 are in a relationship of forming eutectics with each other, and a complicated phase separation structure composed of three types of phases can be stably formed.

SiOを主成分とする相は、工程(iii)の加熱工程によりアモルファスシリカがクリストバライトへと変化したものである。テルビウムまたはプラセオジムを含んだ希土類シリケートを主成分とする相は、具体的にはSiTb相やSiPr相が好ましい形態である。各相は、例えば、X線回折や電子線回折もしくはEBSD(Electron Backscattering Diffraction)による構造解析から同定することができる。各相の結晶構造は、製造プロセスによって多少変動するが、共晶を成す3種類の相が、上述のような結晶構造で構成されていることが好ましい。 The phase containing SiO 2 as a main component is a phase in which amorphous silica is changed to cristobalite by the heating step of the step (iii). Specifically, the phase containing a rare earth silicate containing terbium or praseodymium as a main component is preferably a Si 2 Tb 2 O 7 phase or a Si 2 Pr 2 O 7 phase. Each phase can be identified by, for example, X-ray diffraction, electron diffraction, or structural analysis by EBSD (Electron Backscattering Diffraction). The crystal structure of each phase varies slightly depending on the production process, but it is preferable that the three types of eutectic phases have the above-mentioned crystal structure.

クリストバライトにはαクリストバライトとβクリストバライトがあり、その相転移温度は約240℃にある。この相転移温度においてクリストバライトの体積変化が急激に起こるため、クリストバライトは温度変化に対して脆弱な材料とみなされてきた。しかし、本発明では、シリカをクリストバライトに変化させても、温度変化に対して優れた機械強度が得られている。これは、シリカ系構造体が、クリストバライトの他に、TbSi相やPrSi相など、複数の相からなる相分離構造を有していることによると考えられる。シリカ系構造体が複数の相からなる相分離構造を有していると、相転移温度における熱膨張による体積変化が緩やかになり、温度変化に伴う急な体積変化が抑制されるためと考えられる。 Cristobalite includes α-cristobalite and β-cristobalite, and their phase transition temperature is about 240 ° C. Cristobalite has been regarded as a vulnerable material to temperature changes because the volume change of cristobalite occurs rapidly at this phase transition temperature. However, in the present invention, even if silica is changed to cristobalite, excellent mechanical strength against temperature change is obtained. It is considered that this is because the silica-based structure has a phase-separated structure composed of a plurality of phases such as Tb 2 Si 2 O 7 phase and Pr 2 Si 2 O 7 phase in addition to cristobalite. It is considered that when the silica-based structure has a phase-separated structure composed of a plurality of phases, the volume change due to thermal expansion at the phase transition temperature becomes gentle and the sudden volume change due to the temperature change is suppressed. ..

鋳造用中子として用いる場合、本発明のセラミックス物品に含まれるSiは、酸化物換算(SiO換算)で80質量%より多いことが好ましい。Siが80質量%以下であると、鋳造用中子として必要なアルカリ性溶液への溶解性が得られない。アルカリ性溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液または水酸化カリウム水溶液などが挙げられる。 When used as a core for casting, the amount of Si contained in the ceramic article of the present invention is preferably more than 80% by mass in terms of oxide (converted to SiO 2). If Si is 80% by mass or less, the solubility in an alkaline solution required as a casting core cannot be obtained. Examples of the alkaline solution include an aqueous solution of sodium hydroxide and an aqueous solution of potassium hydroxide.

本発明のセラミックス物品に含まれるTbまたはPrは、酸化物換算(TbおよびPr換算)で1.0質量%以上20質量%以下であることが好ましく、3.0質量%以上15質量%以下がより好ましい。TbまたはPrが1.0質量%より小さいとレーザーエネルギーの吸収量が小さいため、高精度の造形物を得ることができない恐れがある。TbまたはPrが20質量%より大きいと鋳造用中子として必要なアルカリ性水溶液への溶解性が得られない。 The Tb or Pr contained in the ceramic article of the present invention is preferably 1.0% by mass or more and 20% by mass or less in terms of oxides (Tb 2 O 3 and Pr 2 O 3 conversion), preferably 3.0% by mass. More preferably 15% by mass or less. If Tb or Pr is less than 1.0% by mass, the amount of laser energy absorbed is small, so that a highly accurate model may not be obtained. If Tb or Pr is larger than 20% by mass, the solubility in an alkaline aqueous solution required as a casting core cannot be obtained.

本発明のセラミックス物品における二酸化ケイ素の70質量%以上は酸素と結合したクリストバライトである。クリストバライトが70質量%よりも小さいと、鋳造用中子としてとして必要な強度が得られなくなる恐れがある。好ましくは、二酸化ケイ素の90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上がクリストバライトである。 More than 70% by mass of silicon dioxide in the ceramic article of the present invention is cristobalite bonded to oxygen. If cristobalite is less than 70% by mass, the strength required for a casting core may not be obtained. Preferably, 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more of silicon dioxide is cristobalite.

本発明のセラミックス物品の気孔率は10%以上40%以下であることが好ましい。気孔率が10%より小さいと曲げ強度が強くなりすぎ、鋳造用中子として用いた時に鋳造物が割れてしまうことがある。気孔率が40%より大きいと構造体として必要な強度がえられない。なお、後に詳述するが、本発明において気孔率とは開気孔率のことを示す。 The porosity of the ceramic article of the present invention is preferably 10% or more and 40% or less. If the porosity is less than 10%, the bending strength becomes too strong, and the casting may crack when used as a casting core. If the porosity is greater than 40%, the strength required for the structure cannot be obtained. As will be described in detail later, the porosity in the present invention indicates the open porosity.

本発明におけるセラミックス物品に含有されるホウ素(B)は1000ppm未満であることが好ましい。Bが1000ppmより多いと軟化点が低下し、鋳造用中子として必要な耐熱性がえられない場合がある。 Boron (B) contained in the ceramic article in the present invention is preferably less than 1000 ppm. If B is more than 1000 ppm, the softening point is lowered, and the heat resistance required for a casting core may not be obtained.

<物性値の評価方法>
(機械的強度)
造形物の機械的強度は、ファインセラミックスの室温曲げ強度試験のJIS規格であるR1601に基づいた3点曲げ試験によって評価した。3点曲げ強度は、10個の試験片それぞれについて、破壊されたときの最大荷重をP[N]、外部支点間距離をL[mm]、試験片の幅をw[mm]、試験片の厚さをt[mm]としたとき、
3×P×L/(2×w×t2) (式1)
を用いて算出し、それらを平均した値とした。
<Evaluation method of physical property value>
(Mechanical strength)
The mechanical strength of the modeled object was evaluated by a three-point bending test based on R1601, which is a JIS standard for a room temperature bending strength test of fine ceramics. For each of the 10 test pieces, the 3-point bending strength is P [N] for the maximum load when broken, L [mm] for the distance between external fulcrums, w [mm] for the width of the test piece, and the test piece. When the thickness is t [mm]
3 × P × L / (2 × w × t2) (Equation 1)
Was calculated using, and the values were averaged.

(気孔率)
造形物の気孔率は、ファインセラミックスの焼結体密度・開気孔率の測定方法のJIS規格であるR1634に基づいた方法によって評価した。具体的には、機械的強度の計測に用いた試料と同様のセラミックス物品3個について、造形物の乾燥質量をW1、水中質量をW2、飽水質量をW3としたとき、{(W3−W1)/(W3−W2)}×100を用いて算出し、それらを平均した。
(Porosity)
The porosity of the modeled object was evaluated by a method based on R1634, which is a JIS standard for measuring the sintered body density and open porosity of fine ceramics. Specifically, for three ceramic articles similar to the sample used for measuring the mechanical strength, when the dry mass of the modeled object is W1, the mass in water is W2, and the mass of saturated water is W3, {(W3-W1). ) / (W3-W2)} × 100, and averaged them.

(相対密度)
相対密度[%]は、造形物のかさ密度(質量を体積で割ったもの)を理論密度で割って算出した。理論密度は、結晶構造から算出した。結晶構造は、X線回折測定を実施してリートベルト解析を行うことにより特定した。
(Relative density)
The relative density [%] was calculated by dividing the bulk density (mass divided by volume) of the modeled object by the theoretical density. The theoretical density was calculated from the crystal structure. The crystal structure was identified by performing X-ray diffraction measurements and performing Rietveld analysis.

(結晶構造)
セラミックス物品に含まれる相は、測定対象物の中央部の断面を研磨して計測面とし、X線回折測定により特定した。
(Crystal structure)
The phase contained in the ceramic article was identified by X-ray diffraction measurement by polishing the cross section of the central portion of the object to be measured to form a measurement surface.

測定対象物に含まれる各相の含有率は、以下の方法で算出した。前記計測面の100μm×100μmの視野サイズで異なる場所10か所について、SEM−EDXおよびEBSDの同時分析を行い、組成と結晶相についてマッピングを行った。作成した10枚のマップについて、各相が占める面積比を求め、それらを平均した値から試料に含まれる各相の割合を算出した。小さい相が含まれる場合は、透過電子顕微鏡(TEM)を用いることで、同様に組成ならびに結晶構造を解析することができる。 The content of each phase contained in the object to be measured was calculated by the following method. Simultaneous analysis of SEM-EDX and EBSD was performed at 10 different locations with a visual field size of 100 μm × 100 μm on the measurement surface, and mapping was performed for the composition and crystal phase. For the created 10 maps, the area ratio occupied by each phase was obtained, and the ratio of each phase contained in the sample was calculated from the average value of them. When a small phase is included, the composition and crystal structure can be analyzed in the same manner by using a transmission electron microscope (TEM).

相を構成する結晶粒の粒径は、EBSDを用いて、計測面にて観察される同一相内の300個以上の結晶粒を観察し、各結晶粒の円相当径の平均値を算出すること算出した。 For the particle size of the crystal grains constituting the phase, use EBSD to observe 300 or more crystal grains in the same phase observed on the measurement surface, and calculate the average value of the equivalent circle diameters of each crystal grain. I calculated that.

(組成分析)
粉末、造形物あるいはセラミックス物品に含まれるSi、Tb、Pr、AlおよびZrの含有量は、誘導結合プラズマ発光分析(ICP−AES)で計測し、Bを含むその他の元素の含有量は、GDMSもしくはICP−MSにより測定した。
(Composition analysis)
The content of Si, Tb, Pr, Al and Zr contained in powders, shaped objects or ceramic articles is measured by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES), and the content of other elements including B is GDMS. Alternatively, it was measured by ICP-MS.

(実施例1)
平均粒子径が約38μmのSiO粉末、平均粒子径が4μmのTb粉末を用意し、Siが酸化物換算(SiO換算)で90.0質量%、Tbが酸化物換算(Tb換算)で10.0質量%となるように各粉末を秤量した(表1)。なお、SiO粉末はクリストバライトが主成分である。各秤量粉末を乾式ボールミルで30分間混合して混合粉末を得た。なお、本発明における平均粒子径は、メジアン径(中央値ともいう)であり、頻度の累積が50%になる粒子径(D50)である。ICP発光分光分析により前記混合粉末の組成分析を行ったところ、酸化アルミニウムの含有量は1質量%未満であった。
(Example 1)
Prepare SiO 2 powder with an average particle size of about 38 μm and Tb 4 O 7 powder with an average particle size of 4 μm, Si is 90.0% by mass in oxide conversion (SiO 2 conversion), and Tb is oxide conversion (Tb). was weighed powders in 4 O 7 terms) such that the 10.0 wt% (Table 1). The main component of SiO 2 powder is cristobalite. Each weighing powder was mixed in a dry ball mill for 30 minutes to obtain a mixed powder. The average particle size in the present invention is the median diameter (also referred to as the median value), and is the particle size (D50) at which the cumulative frequency is 50%. When the composition of the mixed powder was analyzed by ICP emission spectroscopic analysis, the content of aluminum oxide was less than 1% by mass.

Figure 2021066177
Figure 2021066177

次に、図1に示す工程と同様にして実施例1の造形物を作製した。作製した造形物の形状は、5mm×42mm×6mmの直方体である。造形物の形成には、50Wのファイバーレーザー(ビーム径65μm)が搭載されている3D SYSTEMS社のProXDMP 100(商品名)を用いた。 Next, the modeled product of Example 1 was produced in the same manner as in the process shown in FIG. The shape of the produced modeled object is a rectangular parallelepiped of 5 mm × 42 mm × 6 mm. A ProXDMP 100 (trade name) manufactured by 3D SYSTEMS, which is equipped with a 50 W fiber laser (beam diameter 65 μm), was used to form the modeled object.

最初に、ローラーを用いてアルミナ製の基台130の上に、前記粉末からなる20μm厚の一層目の粉末層を形成した(図1(a)、(b))。 First, a 20 μm-thick first-layer powder layer made of the powder was formed on an alumina base 130 using a roller (FIGS. 1 (a) and 1 (b)).

次いで、47.5Wのレーザービームを走査しながら前記粉末層に照射し、5mm×42mmの長方形の領域にある材料粉末を溶融および固化させ、固化部100を形成した(図1(c))。この時の描画速度は60mm/s、描画ピッチは80μmとした。描画ラインは、図6(a)に示すように、長方形の各辺に対して斜め45度となるようにした。 Next, the powder layer was irradiated while scanning a 47.5 W laser beam to melt and solidify the material powder in a rectangular region of 5 mm × 42 mm to form a solidified portion 100 (FIG. 1 (c)). At this time, the drawing speed was 60 mm / s and the drawing pitch was 80 μm. As shown in FIG. 6A, the drawing line is set to be at an angle of 45 degrees with respect to each side of the rectangle.

次に、固化部100を覆うように20μm厚の粉末層をローラーで新たに形成し、レーザービームを走査しながら前記粉末層に照射し、5mm×42mmの長方形の領域にある材料粉末を溶融および固化させ、固化部100を形成した(図1(d)、(e))。この時、図6(b)に示すように、一層目の描画ラインと直交する方向にレーザーを走査させ、粉末を溶融および凝固させた。このような工程を、固化部の高さが6mmになるまで繰り返し、42mm×5mm×6mmの造形物を14個作製した。 Next, a 20 μm-thick powder layer is newly formed by a roller so as to cover the solidified portion 100, the powder layer is irradiated while scanning the laser beam, and the material powder in the rectangular region of 5 mm × 42 mm is melted and formed. It was solidified to form a solidified portion 100 (FIGS. 1 (d) and 1 (e)). At this time, as shown in FIG. 6B, the laser was scanned in a direction orthogonal to the drawing line of the first layer to melt and solidify the powder. Such a process was repeated until the height of the solidified portion became 6 mm, and 14 42 mm × 5 mm × 6 mm shaped objects were produced.

光学顕微鏡で造形物の表面を観察したところ、気孔を避けて測定した造形物表面のRaは30μm以下であった。 When the surface of the modeled object was observed with an optical microscope, the Ra of the surface of the modeled object measured while avoiding the pores was 30 μm or less.

作製した造形物は、それぞれアルミナ製の基台から切り離し、うち13個を研磨し、3点曲げ強度試験用および気孔率測定用の試験片として、40mm×4mm×3mmの造形物を得た。 Each of the produced shaped objects was separated from an alumina base, and 13 of them were polished to obtain a 40 mm × 4 mm × 3 mm shaped object as a test piece for a three-point bending strength test and a porosity measurement.

気孔率測定用に作製した試験片について気孔率評価を行ったところ、気孔率は18.4%であった。また、研磨した表面のX線回折を測定したところ、セラミックス物品中の結晶相は、ほぼアモルファスであることが分かった。 When the porosity was evaluated for the test piece prepared for the porosity measurement, the porosity was 18.4%. Moreover, when the X-ray diffraction of the polished surface was measured, it was found that the crystal phase in the ceramic article was substantially amorphous.

気孔率測定用の試験片を除く造形物を電気炉に入れて加熱処置した。具体的には、大気雰囲気において1610℃まで2.5時間で昇温させ、1610℃で50分間保持した後、通電を終了して5.0時間で200℃以下に冷却した。 The modeled object excluding the test piece for porosity measurement was placed in an electric furnace and heat-treated. Specifically, the temperature was raised to 1610 ° C. in an air atmosphere for 2.5 hours, held at 1610 ° C. for 50 minutes, and then energization was terminated to cool the temperature to 200 ° C. or lower in 5.0 hours.

得られたセラミックス物品の組成をICP−AESにより測定したところ、SiがSiO換算で90.3質量%、TbがTb換算で9.7質量%であった。また、GDMS分析を行ったところ、Bは0.4ppmであった。 When the composition of the obtained ceramic article was measured by ICP-AES, Si was 90.3% by mass in terms of SiO 2 and Tb was 9.7% by mass in terms of Tb 2 O 3. Moreover, when GDMS analysis was performed, B was 0.4 ppm.

次に、セラミックス物品の結晶構造を分析するため、セラミックス物品の切断加工および研磨を行った。まず、研磨を施さなかったセラミックス物品の中心部が残るように両サイドをワイヤーソーで切断し、10mm×4mm×3mmの試験片を得た。そして、H方向に1.5mm程度研磨し、さらに鏡面状に研磨することで、10mm×4mmの観察面を得た。 Next, in order to analyze the crystal structure of the ceramic article, the ceramic article was cut and polished. First, both sides were cut with a wire saw so that the central portion of the unpolished ceramic article remained, and a test piece of 10 mm × 4 mm × 3 mm was obtained. Then, by polishing about 1.5 mm in the H direction and further polishing in a mirror shape, an observation surface of 10 mm × 4 mm was obtained.

前記観察面のX線回折から、セラミックス物品中の結晶相は、クリストバライト(SiO)とTbSi相とで構成されていることが分かった。 From the X-ray diffraction of the observation surface, it was found that the crystal phase in the ceramic article was composed of cristobalite (SiO 2 ) and Tb 2 Si 2 O 7 phase.

さらに、前記観察面のSEM−EDXおよびEBSDの同時分析を行った。100μm×100μmの視野サイズで異なる場所を10か所分析し、組成と結晶相のマッピングを得た。その結果、SiO部分はそのほとんどがクリストバライトであり、その割合は97[質量%]であった。残りはEBSDで菊池パターンが検出されないアモルファスシリカであった。なお、クリストバライトとアモルファスシリカの割合は、SEM−EDXおよびEBSDマッピングによって得られた各々の面積と、一般的なクリストバライトの密度2.3g/ccおよび一般的なアモルファスシリカの密度2.2g/ccから算出した。TbSi相は視野全体に点在しており、マッピングにより得られた面積から算出した平均円相当径は2.3μmであった。 Furthermore, simultaneous analysis of SEM-EDX and EBSD on the observation surface was performed. 10 different locations were analyzed with a field size of 100 μm × 100 μm to obtain a mapping between composition and crystal phase. As a result, most of the SiO 2 portion was cristobalite, and the ratio was 97 [mass%]. The rest was amorphous silica in which the Kikuchi pattern was not detected by EBSD. The ratio of cristobalite to amorphous silica is based on the respective areas obtained by SEM-EDX and EBSD mapping, the general cristobalite density of 2.3 g / cc, and the general amorphous silica density of 2.2 g / cc. Calculated. The Tb 2 Si 2 O 7 phases were scattered throughout the visual field, and the average circle equivalent diameter calculated from the area obtained by mapping was 2.3 μm.

強度試験用の試験片について、3点曲げ試験を行ったところ、7.2[MPa]であった。 When a three-point bending test was performed on the test piece for the strength test, it was 7.2 [MPa].

セラミックス物品のSi、Tb、Al、Zr、Bの含有量、気孔率、3点曲げ強度を評価した。結果を表2に示す。以下の実施例、比較例についても、同様に評価を行い、結果を表2に示す。 The Si, Tb, Al, Zr, and B contents, porosity, and three-point bending strength of the ceramic article were evaluated. The results are shown in Table 2. The following examples and comparative examples were also evaluated in the same manner, and the results are shown in Table 2.

なお、粉末の秤量値を示す表1は、Si、Al、吸収体のTb、PrおよびSiの含有率を、それぞれSiO、Al、Tb、Pr11、SiOとして換算した数値で表している。一方で、セラミックス物品の評価結果を示す表2は、Si、Tb、Pr、Al、Zrの含有率を、それぞれSiO、Tb、Pr、Al、ZrOとして換算した数値で表している。 In Table 1, which shows the weighed values of the powder, the contents of Si, Al, and Tb, Pr, and Si of the absorber are set to SiO 2 , Al 2 O 3 , Tb 4 O 7 , Pr 6 O 11 , and SiO, respectively. It is expressed as a converted value. On the other hand, Table 2 showing the evaluation results of the ceramic articles shows that the contents of Si, Tb, Pr, Al, and Zr are set to SiO 2 , Tb 2 O 3 , Pr 2 O 3 , Al 2 O 3 , and ZrO 2 , respectively. It is expressed as a converted value.

Figure 2021066177
Figure 2021066177

(実施例2)
作製した造形物に加熱処理を行う前に、アルミニウム成分含有液の含浸を行った点を除き、実施例1と同様にセラミックス物品を作製した。
(Example 2)
A ceramic article was produced in the same manner as in Example 1 except that the produced model was impregnated with an aluminum component-containing liquid before being heat-treated.

アルミニウム成分含有液は、次のように調製した。アルミニウムsec−ブトキシドを2−プロパノール(IPA)中に溶解させ、安定化剤としてアセト酢酸エチル(EAcAc)を添加した。各成分モル比率は、アルミニウムsec−ブトキシド:IPA:EAcAc=1.04:5:2とした。その後、室温で約3時間攪拌することにより、アルミニウム成分含有液を調製した。 The aluminum component-containing liquid was prepared as follows. Aluminum sec-butoxide was dissolved in 2-propanol (IPA) and ethyl acetoacetate (EAcAc) was added as a stabilizer. The molar ratio of each component was aluminum sec-butoxide: IPA: EAcAc = 1.04: 5: 2. Then, the aluminum component-containing liquid was prepared by stirring at room temperature for about 3 hours.

実施例2では、試験用に加工したW40mm×D4mm×H3mmの造形物を、調整したアルミニウム成分含有液に浸漬し、1分間減圧脱気して、造形物内部まで液を吸収させたのち、1時間自然乾燥させた。 In Example 2, the W40 mm × D4 mm × H3 mm model processed for the test was immersed in the adjusted aluminum component-containing liquid, degassed under reduced pressure for 1 minute, and then the liquid was absorbed into the model, and then 1 Allowed to air dry for hours.

続いて、アルミニウム成分含有液を吸収させた造形物を電気炉に入れて加熱した。大気雰囲気において1610℃まで2.5時間で昇温させ、1610℃で50分間保持した後、通電を終了して5.0時間で200℃以下に冷却した。 Subsequently, the modeled object that had absorbed the aluminum component-containing liquid was placed in an electric furnace and heated. The temperature was raised to 1610 ° C. in the air atmosphere for 2.5 hours, held at 1610 ° C. for 50 minutes, and then energization was terminated and the temperature was cooled to 200 ° C. or lower in 5.0 hours.

得られたセラミックス物品の表面を研磨し、X線回折およびEBSDにより結晶構造を解析した結果、SiOはクリストバライトであり、その割合は97質量%であった。さらにSiTb相も観察された。 As a result of polishing the surface of the obtained ceramic article and analyzing the crystal structure by X-ray diffraction and EBSD, SiO 2 was cristobalite, and the proportion thereof was 97% by mass. Furthermore, Si 2 Tb 2 O 7 phase was also observed.

(実施例3)
実施例3は、作製した造形物に対して、アルミニウム成分含有液を吸収させる工程と加熱処理する工程を交互に2回ずつ繰り返した点で、実施例2とは異なっている。
(Example 3)
Example 3 is different from Example 2 in that the step of absorbing the aluminum component-containing liquid and the step of heat-treating the produced modeled object are alternately repeated twice.

W40mm×D4mm×H3mmの3点曲げ強度試験用のセラミックス物品を3個、強度試験用と同じセラミックス物品を組成および構造評価用に1個を作製した。 Three ceramic articles for a three-point bending strength test of W40 mm × D4 mm × H3 mm and one ceramic article for composition and structure evaluation same as those for the strength test were prepared.

得られたセラミックス物品の表面を研磨し、X線回折およびEBSDにより結晶構造を解析した。その結果、SiOはクリストバライトであり、その割合は98質量%であった。さらにSiTb相も観察された。 The surface of the obtained ceramic article was polished, and the crystal structure was analyzed by X-ray diffraction and EBSD. As a result, SiO 2 was cristobalite, and its proportion was 98% by mass. Furthermore, Si 2 Tb 2 O 7 phase was also observed.

(実施例4)
加熱処理前にジルコニウム成分含有液を含浸させ、加熱処理温度を1670℃とした点を除き、実施例1と同様にしてセラミックス物品を作製した。
(Example 4)
A ceramic article was produced in the same manner as in Example 1 except that the zirconium component-containing liquid was impregnated before the heat treatment and the heat treatment temperature was set to 1670 ° C.

ジルコニウム成分含有液は、次のように調製した。85質量%のジルコニウムブトキシド(ジルコニウム(IV)ブトキシド(以下、Zr(O−n−Bu)4と表記する))を1−ブタノール中に溶解させた溶液を用意した。前記Zr(O−n−Bu)4の溶液を2−プロパノール(IPA)中に溶解させ、安定化剤としてアセト酢酸エチル(EAcAc)を添加した。各成分モル比率は、Zr(O−n−Bu)4:IPA:EAcAc=1:15:2とした。その後、室温で約3時間攪拌することにより、ジルコニウム成分含有液を調製した。 The zirconium component-containing liquid was prepared as follows. A solution prepared by dissolving 85% by mass of zirconium butoxide (zirconium (IV) butoxide (hereinafter referred to as Zr (On-Bu) 4)) in 1-butanol was prepared. The solution of Zr (On-Bu) 4 was dissolved in 2-propanol (IPA), and ethyl acetoacetate (EAcAc) was added as a stabilizer. The molar ratio of each component was Zr (On-Bu) 4: IPA: EAcAc = 1: 15: 2. Then, the zirconium component-containing liquid was prepared by stirring at room temperature for about 3 hours.

実施例4では、試験用に加工した上記造形物を該ジルコニウム成分含有液に浸漬して1分間減圧脱気し、造形物内部まで液を含浸させたのち1時間自然乾燥させた。その後、ジルコニウム成分含有液を含浸させた造形物を電気炉に入れて加熱した。大気雰囲気において1670℃まで2.5時間で昇温させ、1670℃で50分間保持した後、通電を終了して1.5時間で200℃以下に冷却した。 In Example 4, the modeled product processed for the test was immersed in the zirconium component-containing liquid, degassed under reduced pressure for 1 minute, impregnated with the liquid to the inside of the modeled product, and then naturally dried for 1 hour. Then, the modeled product impregnated with the zirconium component-containing liquid was placed in an electric furnace and heated. The temperature was raised to 1670 ° C. in the air atmosphere for 2.5 hours, held at 1670 ° C. for 50 minutes, and then the energization was terminated and the temperature was cooled to 200 ° C. or lower in 1.5 hours.

次に、得られたセラミックス物品の表面を研磨し、X線回折およびEBSDにより結晶構造を解析した。その結果、SiOはクリストバライトであり、その割合は98質量%であった。さらにSiTb相も観察された。 Next, the surface of the obtained ceramic article was polished, and the crystal structure was analyzed by X-ray diffraction and EBSD. As a result, SiO 2 was cristobalite, and its proportion was 98% by mass. Furthermore, Si 2 Tb 2 O 7 phase was also observed.

(実施例5)
実施例5は、造形物にジルコニウム成分含有液を含浸させる工程と加熱処理する工程を交互に2回ずつ繰り返した点で、実施例4とは異なっている。
(Example 5)
Example 5 is different from Example 4 in that the step of impregnating the modeled object with the zirconium component-containing liquid and the step of heat-treating the modeled object are alternately repeated twice.

作製したセラミックス物品は、3点曲げ強度試験用のW40mm×D4mm×H3mmの立方体を3個、強度試験用と同じ立方体を組成および構造評価用に1個、W5mm×D5mm×H5mmの耐摩耗性試験用の立方体を1個である。 The produced ceramic articles consist of three W40 mm x D4 mm x H3 mm cubes for a three-point bending strength test, one cube for composition and structure evaluation, which is the same as for the strength test, and a wear resistance test of W5 mm x D5 mm x H5 mm. There is one cube for use.

作製したシリカ系構造体を評価した結果、SiOはクリストバライトであり、その割合は99質量%であった。さらにSiTb相も観察された。 As a result of evaluating the produced silica-based structure, SiO 2 was cristobalite, and the proportion thereof was 99% by mass. Furthermore, Si 2 Tb 2 O 7 phase was also observed.

(実施例6〜9)
SiO粉末、Tb粉末の質量比を変更した点を除いて、実施例3と同様に、アルミニウム成分含有液を含浸させる工程と加熱処理する工程を交互に2回ずつ繰り返し、実施例6から9のセラミックス物品を作成した。それぞれの実施例の混合粉末の質量比を表1に示す。
(Examples 6 to 9)
Similar to Example 3, the steps of impregnating the aluminum component-containing liquid and the step of heat treatment were alternately repeated twice each, except that the mass ratios of the SiO 2 powder and the Tb 4 O 7 powder were changed. 6 to 9 ceramic articles were prepared. The mass ratio of the mixed powder of each example is shown in Table 1.

(実施例10および実施例11)
SiO粉末、Tb粉末の質量比を変更した点を除いて、実施例1と同様に、実施例10および実施例11のセラミックス物品を作成した。それぞれの実施例の混合粉末の質量比を表1に示す。
(Example 10 and Example 11)
Ceramic articles of Example 10 and Example 11 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the mass ratios of the SiO 2 powder and the Tb 4 O 7 powder were changed. The mass ratio of the mixed powder of each example is shown in Table 1.

(実施例12〜14)
表1に示す質量比で、SiO粉末、Tb粉末を混合した粉末を用い、加熱処理温度を変更した点を除いて、実施例1と同様の工程にて実施例12から14のセラミックス物品を作製した。それぞれの加熱処理温度を表2に示す。
(Examples 12 to 14)
Examples 12 to 14 were carried out in the same steps as in Example 1 except that the heat treatment temperature was changed by using a powder obtained by mixing SiO 2 powder and Tb 4 O 7 powder in the mass ratio shown in Table 1. A ceramic article was produced. Table 2 shows the respective heat treatment temperatures.

(実施例15および実施例16)
表1に示す質量比で、SiO粉末、Tb粉末を秤量し、B粉末を極微量添加して混合した粉末を用いた。熱処理温度を1470℃とした点を除いて、実施例1と同様の工程にて実施例15および実施例16のセラミックス物品を作製した。
(Example 15 and Example 16)
SiO 2 powder and Tb 4 O 7 powder were weighed at the mass ratios shown in Table 1, and a powder obtained by adding a very small amount of B 2 O 3 powder and mixing them was used. The ceramic articles of Example 15 and Example 16 were produced in the same steps as in Example 1 except that the heat treatment temperature was set to 1470 ° C.

(実施例17)
吸収材として、Tb粉末をPr11粉末に変え、表1に示す質量比で混合した粉末を用いた点を除いて、実施例1と同様の工程を行って、実施例17のセラミックス物品を得た。
(Example 17)
As an absorbent, the same steps as in Example 1 were carried out except that the Tb 4 O 7 powder was changed to Pr 6 O 11 powder and the powder mixed at the mass ratio shown in Table 1 was used. Obtained a ceramic article.

(実施例18)
用いたアルミニウム成分含有液が異なる以外は実施例2と同様の工程で実施例18のセラミックス構造体を得た。秤量したSiO粉末、Tb粉末の質量比を表1に示す。
(Example 18)
The ceramic structure of Example 18 was obtained in the same process as in Example 2 except that the aluminum component-containing liquid used was different. Table 1 shows the mass ratios of the weighed SiO 2 powder and Tb 4 O 7 powder.

アルミニウム成分含有液は、アルミナ粒子を用いて次のように調製した。平均粒子径24nmのアルミナ粒子(関東化学社製)と分散剤としてアクリル酸2−ヒドロキシエチル、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランと、溶媒としてメチルエチルケトンを分散液中のアルミナの濃度が70質量%となるように混合し、均一撹拌をしてアルミナ粒子分散液を得た。 The aluminum component-containing liquid was prepared as follows using alumina particles. Alumina particles with an average particle size of 24 nm (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.), 2-hydroxyethyl acrylate and 3-acryloxypropyltrimethoxysilane as dispersants, and methyl ethyl ketone as a solvent are used as a dispersion, and the concentration of alumina in the dispersion is 70% by mass. The mixture was uniformly stirred to obtain an alumina particle dispersion.

(実施例19)
表1に示す質量比で吸収体としてSiO粉末を用いた点を除き、実施例3と同様にしてセラミックス物品を作製した。SiO粉末は平均粒子径が5μmのものを使用した。
(Example 19)
A ceramic article was produced in the same manner as in Example 3 except that SiO powder was used as an absorber at the mass ratio shown in Table 1. The SiO powder used had an average particle size of 5 μm.

W40mm×D4mm×H3mmの3点曲げ強度試験用のシリカ系構造体を3個、強度試験用と同じシリカ系構造体を組成および構造評価用に1個を作製した。 Three silica-based structures for a three-point bending strength test of W40 mm × D4 mm × H3 mm and one silica-based structure for strength test were prepared for composition and structural evaluation.

得られたシリカ系構造体の表面を研磨し、X線回折およびEBSDにより結晶構造を解析した。その結果、SiOはクリストバライトであり、その割合は98質量%であった。 The surface of the obtained silica-based structure was polished, and the crystal structure was analyzed by X-ray diffraction and EBSD. As a result, SiO 2 was cristobalite, and its proportion was 98% by mass.

(実施例20および実施例21)
実施例4と同様の工程を行って、実施例20および実施例21のセラミックス物品を作製した。ただし、表1に示す質量比で、SiO粉末、Al粉末、吸収体としてSiO粉末を秤量し、金属成分含有液としてジルコニウム成分含有液を用いて、熱処理温度を1680℃とした点で実施例4と異なる。Al粉末は平均粒径が20μmのものを使用した。ジルコニウム成分含有液は、ジルコニア含有量が30質量%になるように調製された酢酸ジルコニウム水溶液を使用した。
(Example 20 and Example 21)
The same steps as in Example 4 were carried out to prepare ceramic articles of Example 20 and Example 21. However, at the mass ratio shown in Table 1, SiO 2 powder, Al 2 O 3 powder, and SiO powder as an absorber were weighed, a zirconium component-containing liquid was used as the metal component-containing liquid, and the heat treatment temperature was set to 1680 ° C. Is different from Example 4. The Al 2 O 3 powder used had an average particle size of 20 μm. As the zirconium component-containing liquid, an aqueous zirconium acetate solution prepared so that the zirconia content was 30% by mass was used.

実施例15を除く実施例のセラミックス物品は他の実施例15の構造体と比較してBの量が少なく、機械的強度が5.0MPa以上と高かった。また、実施例15および16のセラミックス物品を1600℃で加熱したところ、実施例15の構造体の角がやや変形した。Bが多くふくまれる実施例15は他の実施例と比較して耐熱性が低かった。 The ceramic articles of Examples other than Example 15 had a smaller amount of B and a higher mechanical strength of 5.0 MPa or more as compared with the structures of other Examples 15. Further, when the ceramic articles of Examples 15 and 16 were heated at 1600 ° C., the corners of the structure of Example 15 were slightly deformed. Example 15 containing a large amount of B had lower heat resistance than other examples.

実施例1から16および実施例18のセラミックス物品ではSiTb相が、実施例17のセラミックス物品ではSiPr相が観察された。これにより、構造体内部に相分離構造が形成され、機械的強度が向上したものと考えられる。そして、これらの構造は、熱膨張率の温度変化を抑え、熱応力を緩和する効果も有すると推測される。 Si 2 Tb 2 O 7 phase in the ceramic article from Example 1 16 and Example 18, Si 2 Pr 2 O 7 phase in the ceramic article of Example 17 was observed. As a result, a phase-separated structure is formed inside the structure, and it is considered that the mechanical strength is improved. It is presumed that these structures also have the effect of suppressing the temperature change of the coefficient of thermal expansion and relaxing the thermal stress.

金属成分含有液を吸収させたのちに加熱処理をした実施例2から9および実施例18から実施例21は、クラックの低減ないし消滅、および、Al相の形成によってさらに高い強度が得られた。 Metal component-containing liquid Example 21 from Example 2 to 9 and Example 18 in which the heat treatment after imbibed with the reduction or elimination of cracks, and even higher strength by the formation of the Al 2 O 3 phase obtained Was done.

また、セラミックス物品の表面を顕微鏡で観察したところ、すべての実施例のセラミックス物品において、気孔を避けて測定した構造体表面のRaは30μm以下であった。 Further, when the surface of the ceramic article was observed with a microscope, the Ra of the structure surface measured while avoiding the pores was 30 μm or less in the ceramic article of all the examples.

(比較例1)
表1に示すように、SiO粉末に混合するTb粉末を約27.0質量%に増やした粉末を用い、照射するレーザービームの描画ピッチを170μmとした点を除いて、実施例1と同様にして、比較例1のセラミックス物品を作製した。得られたセラミックス物品の気孔率は45.0%と大きく3点曲げ強度は1.2MPaと小さかった。
(Comparative Example 1)
As shown in Table 1, a powder obtained by increasing the Tb 4 O 7 powder mixed with the SiO 2 powder to about 27.0% by mass was used, except that the drawing pitch of the irradiated laser beam was 170 μm. The ceramic article of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in 1. The porosity of the obtained ceramic article was as large as 45.0%, and the three-point bending strength was as small as 1.2 MPa.

(比較例2)
表1に示すように、造形に用いる粉末のTb粉末の質量比を約27.0質量%に増やした点を除き、実施例1と同様に造形したところ、造形物に占めるTbSiの量が多くなった。セラミックス物品に含まれるSiは、酸化物換算で80質量%以下となった。得られたセラミックス物品を、濃度20質量%の水酸化ナトリウム水溶液20ml中に比較例2の造形物0.1gを入れ、容器を密閉し100℃に加熱した状態を450分保持したが、造形物の0.02gが溶け残った。
(Comparative Example 2)
As shown in Table 1, when modeling was performed in the same manner as in Example 1 except that the mass ratio of the powder Tb 4 O 7 powder used for modeling was increased to about 27.0% by mass, Tb 2 occupying the modeled object. The amount of Si 2 O 7 has increased. The amount of Si contained in the ceramic article was 80% by mass or less in terms of oxide. 0.1 g of the modeled product of Comparative Example 2 was placed in 20 ml of an aqueous sodium hydroxide solution having a concentration of 20% by mass, and the container was sealed and kept heated to 100 ° C. for 450 minutes. 0.02 g of was left undissolved.

従って、比較例2のセラミックス物品は、鋳造中子として使用するには、水酸化ナトリウムへの溶解性が不十分であると考えられる。 Therefore, it is considered that the ceramic article of Comparative Example 2 has insufficient solubility in sodium hydroxide for use as a casting core.

(比較例3)
造形後の加熱する温度を1440℃とした点を除いて、実施例1と同様にセラミックス物品を作製した。実施例1と同様にしてセラミックス物品の結晶構造を評価したところ、ほとんどがアモルファスシリカであり、実施例1と同様に評価した3点曲げ強度は、2.0MPaと小さかった。
(Comparative Example 3)
A ceramic article was produced in the same manner as in Example 1 except that the heating temperature after modeling was 1440 ° C. When the crystal structure of the ceramic article was evaluated in the same manner as in Example 1, most of the ceramic articles were amorphous silica, and the three-point bending strength evaluated in the same manner as in Example 1 was as small as 2.0 MPa.

(比較例4)
造形後の加熱温度を1740℃とした点を除き、実施例1と同様にしてセラミックス物品を作製したところ、角や菱がなまって変形してしまった。
(Comparative Example 4)
When a ceramic article was produced in the same manner as in Example 1 except that the heating temperature after modeling was set to 1740 ° C., the corners and rhombuses were blunted and deformed.

比較例4では、造形物を二酸化ケイ素の融点(1730℃)を超える1740℃で加熱処理したため、二酸化ケイ素が液相となり、形状が維持できなかったものと考えられる。 In Comparative Example 4, since the modeled product was heat-treated at 1740 ° C., which exceeds the melting point of silicon dioxide (1730 ° C.), it is probable that the silicon dioxide became a liquid phase and the shape could not be maintained.

本発明によれば、シリカ系材料において、複雑な形状の造形物が得られる直接造形方式の特徴をそのまま生かしつつ、さらに造形物の機械的強度を向上させることができるセラミックス物品の製造方法を提供することができる。また、形状精度を維持した上で、機械的強度の向上させたセラミックス物品を提供することができる。さらに、熱膨張による急激な形状変化を抑えた本発明のセラミックス物品は、金属鋳造用の中子として利用することができる。 According to the present invention, there is provided a method for manufacturing a ceramic article capable of further improving the mechanical strength of a modeled object while making the best use of the characteristics of the direct modeling method for obtaining a modeled object having a complicated shape in a silica-based material. can do. Further, it is possible to provide a ceramic article having improved mechanical strength while maintaining shape accuracy. Further, the ceramic article of the present invention, which suppresses a rapid change in shape due to thermal expansion, can be used as a core for metal casting.

100 固化部
101 粉末
102 粉末層
103 未固化の粉末
110 造形物
130 基台
151 ステージ
152 ローラー
180 レーザービーム源
181 スキャナ部
190 液体噴射ノズル
201 クラッディングノズル
202 粉末供給孔
203 レーザービーム
100 Solidified part 101 Powder 102 Powder layer 103 Unsolidified powder 110 Modeled object 130 Base 151 Stage 152 Roller 180 Laser beam source 181 Scanner part 190 Liquid injection nozzle 201 Cladding nozzle 202 Powder supply hole 203 Laser beam

Claims (27)

(i)照射されるレーザービームに含まれる波長の光を吸収する吸収体を含み、二酸化ケイ素を主成分とする粉末を配置する工程と、
(ii)前記粉末にレーザービームを照射することにより、前記粉末を焼結または溶融および凝固させる工程と、
(iii)前記工程(i)と(ii)とを繰り返して形成した造形物を1470℃以上1730℃未満で加熱処理する工程と、
を有することを特徴とするセラミックス物品の製造方法。
(I) A step of arranging a powder containing silicon dioxide as a main component and containing an absorber that absorbs light having a wavelength contained in the irradiated laser beam.
(Ii) A step of sintering, melting and solidifying the powder by irradiating the powder with a laser beam.
(Iii) A step of heat-treating a modeled product formed by repeating the above steps (i) and (ii) at 1470 ° C. or higher and lower than 1730 ° C.
A method for producing a ceramic article, which comprises.
前記吸収体は、前記レーザービームに含まれる波長の光に対して、前記二酸化ケイ素よりも高い吸収能を有することを特徴とするセラミックス構造体の製造方法。 A method for producing a ceramic structure, wherein the absorber has a higher absorption capacity than silicon dioxide with respect to light having a wavelength contained in the laser beam. 前記吸収体の吸収能は、前記レーザービームに含まれる波長の光に対して10%以上の吸収率を有することを特徴とする請求項1または2に記載のセラミックス物品の製造方法。 The method for producing a ceramic article according to claim 1 or 2, wherein the absorber has an absorptive capacity of 10% or more with respect to light having a wavelength contained in the laser beam. 前記吸収体が、TbまたはPr11であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のセラミックス物品の製造方法。 The method for producing a ceramic article according to any one of claims 1 to 3, wherein the absorber is Tb 4 O 7 or Pr 6 O 11. 前記吸収体が、Ti、TiO、SiO、ZnO、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)、インジウムドープ酸化スズ(ITO)、MnO、MnO、Mn、Mn、FeO、Fe、Fe、CuO、CuO、Cr、CrO、NiO、V、VO、V、V、Co、CoOからなる群から選ばれる少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のセラミックス物品の製造方法。 The absorbers are Ti 2 O 3 , TiO, SiO, ZnO, antimony-doped tin oxide (ATO), indium-doped tin oxide (ITO), MnO, MnO 2 , Mn 2 O 3 , Mn 3 O 4 , FeO, Fe. From 2 O 3 , Fe 3 O 4 , Cu 2 O, CuO, Cr 2 O 3 , CrO 3 , NiO, V 2 O 3 , VO 2 , V 2 O 5 , V 2 O 4 , Co 3 O 4 , CoO The method for producing a ceramic article according to any one of claims 1 to 3, wherein the method comprises at least one selected from the group. 前記吸収体が、遷移金属炭化物、遷移金属窒化物、Si、AlN、ホウ化物、ケイ化物からなる群からから選択される少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のセラミックス物品の製造方法。 The absorber is a transition metal carbide, transition metal nitride, Si 3 N 4, AlN, borides, claim 1, characterized in that it comprises at least one selected from the group consisting of silicide of 3 The method for producing a ceramic article according to any one of the items. 前記二酸化ケイ素の平均粒子径が5μm以上200μm以下であり、前記吸収体の平均粒子径が1μm以上10μm未満であることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のセラミックス物品の製造方法。 The ceramic article according to any one of claims 1 to 6, wherein the silicon dioxide has an average particle size of 5 μm or more and 200 μm or less, and the absorber has an average particle size of 1 μm or more and less than 10 μm. Production method. 前記吸収体は、0.5vol%以上10vol%以下の量で前記粉末に含有されていることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載のセラミックス物品の製造方法。 The method for producing a ceramic article according to any one of claims 1 to 7, wherein the absorber is contained in the powder in an amount of 0.5 vol% or more and 10 vol% or less. 前記二酸化ケイ素がクリストバライトであることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のセラミックス物品の製造方法。 The method for producing a ceramic article according to any one of claims 1 to 8, wherein the silicon dioxide is cristobalite. 前記工程(iii)は、加熱処理の前に、前記造形物に金属元素を含む金属成分含有液を吸収させる工程を含むことを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載のセラミックス物品の製造方法。 The ceramics according to any one of claims 1 to 9, wherein the step (iii) includes a step of allowing the modeled object to absorb a metal component-containing liquid containing a metal element before the heat treatment. Manufacturing method of goods. 前記金属成分含有液が、前記金属元素としてアルミニウムまたはジルコニウムを含むことを特徴とする請求項10に記載のセラミックス物品の製造方法。 The method for producing a ceramic article according to claim 10, wherein the metal component-containing liquid contains aluminum or zirconium as the metal element. 前記金属成分含有液が、前記金属元素の酸化物の粒子を含むことを特徴とする請求項10に記載のセラミックス物品の製造方法。 The method for producing a ceramic article according to claim 10, wherein the metal component-containing liquid contains particles of an oxide of the metal element. 前記金属成分含有液は、前記加熱処理によって、前記金属元素の酸化物を生じることを特徴とする請求項10または11に記載のセラミックス物品の製造方法。 The method for producing a ceramic article according to claim 10 or 11, wherein the metal component-containing liquid produces an oxide of the metal element by the heat treatment. 前記金属成分含有液に含まれる金属元素が、金属アルコキシドまたは塩化物として含まれていることを特徴とする請求項13に記載のセラミックス物品の製造方法。 The method for producing a ceramic article according to claim 13, wherein the metal element contained in the metal component-containing liquid is contained as a metal alkoxide or chloride. 前記金属成分含有液がさらに溶媒と安定化剤とを含むことを特徴とする請求項14に記載のセラミックス物品の製造方法。 The method for producing a ceramic article according to claim 14, wherein the metal component-containing liquid further contains a solvent and a stabilizer. 前記金属成分含有液が、アルミニウムアルコキシドと有機溶媒と安定化剤とを含むことを特徴とする請求項15に記載のセラミックス構造体の製造方法。 The method for producing a ceramic structure according to claim 15, wherein the metal component-containing liquid contains an aluminum alkoxide, an organic solvent, and a stabilizer. 前記金属成分含有液が、アルミニウム塩と水と安定化剤とを含むことを特徴とする請求項15に記載のセラミックス構造体の製造方法。 The method for producing a ceramic structure according to claim 15, wherein the metal component-containing liquid contains an aluminum salt, water, and a stabilizer. 前記金属元素の酸化物は、二酸化ケイ素と共晶を形成しうることを特徴とする請求項12から17のいずれか一項に記載のセラミックス物品の製造方法。 The method for producing a ceramic article according to any one of claims 12 to 17, wherein the oxide of the metal element can form a eutectic with silicon dioxide. 二酸化ケイ素の融点をT、前記金属酸化物と二酸化ケイ素との共晶温度をTとすると、前記工程(iii)の加熱処理において前記造形物が到達する最高温度Tが、T≦T<Tの関係を満たすことを特徴とする請求項18に記載のセラミックス物品の製造方法。 The melting point of silicon dioxide T m, when the eutectic temperature of the metal oxide and silicon dioxide and T E, the maximum temperature T S of the molded object is reached in the heat treatment of the step (iii) is, T E ≦ method of manufacturing a ceramic article according to claim 18, characterized in that to satisfy the relation T S <T m. 二酸化ケイ素の融点をT、前記金属酸化物の融点をTとすると、T<Tの関係を満たすことを特徴とする請求項18または19に記載のセラミックス物品の製造方法。 The melting point of silicon dioxide T m, when the melting point T i of the metal oxide, method for producing a ceramic article according to claim 18 or 19, characterized in that to satisfy the relation T m <T i. 前記粉末の前記金属酸化物の含有率が、3.0質量%未満であることを特徴とする請求項12から20のいずれか一項に記載のセラミックス物品の製造方法。 The method for producing a ceramic article according to any one of claims 12 to 20, wherein the content of the metal oxide in the powder is less than 3.0% by mass. TbまたはPrを含み、二酸化ケイ素を主成分とするセラミックス物品であって、
Siの含有量が酸化物換算で80質量%より多く、前記二酸化ケイ素の70質量%以上がクリストバライトであることを特徴とするセラミックス物品。
A ceramic article containing Tb or Pr and containing silicon dioxide as a main component.
A ceramic article characterized in that the content of Si is more than 80% by mass in terms of oxide, and 70% by mass or more of the silicon dioxide is cristobalite.
TbまたはPrを、酸化物換算で1.0質量%以上20質量%以下の範囲で含むことを特徴とする請求項22に記載のセラミックス物品。 The ceramic article according to claim 22, wherein Tb or Pr is contained in a range of 1.0% by mass or more and 20% by mass or less in terms of oxide. TbSi相またはPrSi相を含むことを特徴とする請求項22または23に記載のセラミックス物品。 The ceramic article according to claim 22 or 23, which comprises a Tb 2 Si 2 O 7 phase or a Pr 2 Si 2 O 7 phase. 前記セラミックス物品の気孔率が10%以上40%以下であることを特徴とする請求項22から24のいずれか一項に記載のセラミックス物品。 The ceramic article according to any one of claims 22 to 24, wherein the ceramic article has a porosity of 10% or more and 40% or less. 前記セラミックス物品が、酸化アルミニウムまたは酸化ジルコニウムを含むことを特徴とする請求項22から25のいずれか一項に記載のセラミックス物品。 The ceramic article according to any one of claims 22 to 25, wherein the ceramic article contains aluminum oxide or zirconium oxide. 鋳造用中子であることを特徴とする請求項22から26のいずれか一項に記載のセラミックス物品。 The ceramic article according to any one of claims 22 to 26, which is a core for casting.
JP2020174681A 2019-10-23 2020-10-16 Ceramic article manufacturing method and ceramic article Pending JP2021066177A (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2020/039565 WO2021079909A1 (en) 2019-10-23 2020-10-21 Ceramic article production method and ceramic article
CN202311577665.4A CN117623782A (en) 2019-10-23 2020-10-21 Method for manufacturing ceramic article and ceramic article
CN202080073491.6A CN114585597A (en) 2019-10-23 2020-10-21 Method for manufacturing ceramic product and ceramic product
EP20879179.8A EP4049989A4 (en) 2019-10-23 2020-10-21 Ceramic article production method and ceramic article
US17/715,813 US20220227021A1 (en) 2019-10-23 2022-04-07 Method for manufacturing ceramic article and ceramic article

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019193067 2019-10-23
JP2019193067 2019-10-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021066177A true JP2021066177A (en) 2021-04-30

Family

ID=75636777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020174681A Pending JP2021066177A (en) 2019-10-23 2020-10-16 Ceramic article manufacturing method and ceramic article

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2021066177A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022220193A1 (en) * 2021-04-12 2022-10-20 キヤノン株式会社 Powder for use in additive manufacturing and production method for ceramic article using same
WO2023085384A1 (en) * 2021-11-12 2023-05-19 キヤノン株式会社 Powder for producing ceramic structure
WO2023085385A1 (en) * 2021-11-12 2023-05-19 キヤノン株式会社 Ceramics structure and method for manufacturing same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022220193A1 (en) * 2021-04-12 2022-10-20 キヤノン株式会社 Powder for use in additive manufacturing and production method for ceramic article using same
WO2023085384A1 (en) * 2021-11-12 2023-05-19 キヤノン株式会社 Powder for producing ceramic structure
WO2023085385A1 (en) * 2021-11-12 2023-05-19 キヤノン株式会社 Ceramics structure and method for manufacturing same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2021066177A (en) Ceramic article manufacturing method and ceramic article
JP7011548B2 (en) Powder for ceramic molding, ceramic molding, and its manufacturing method
CN106801252B (en) A kind of quartz ceramic crucible for polycrystalline silicon ingot casting and preparation method thereof
JP7383738B2 (en) Powder for ceramic modeling, ceramic modeling, and manufacturing method thereof
JP2023086845A (en) Method for producing ceramic article, and ceramic article
US10759712B2 (en) Powder for additive modeling, structure, semiconductor production device component, and semiconductor production device
US20210309575A1 (en) Ceramic article production method and ceramic article
WO2021079909A1 (en) Ceramic article production method and ceramic article
JPWO2016147681A1 (en) Three-dimensional modeling powder material, three-dimensional modeling material set, three-dimensional modeling manufacturing method, three-dimensional modeling manufacturing apparatus, and three-dimensional modeling
JP2016172333A (en) Three-dimensional molding material set, method for manufacturing three-dimensional molded object, and three-dimensional molded object
JP2023168446A (en) Ceramic powder, ceramic powder production method and production method of ceramic structure using ceramic powder
WO2020116568A1 (en) Ceramic article production method and ceramic article
JP2021066653A (en) Ceramic article manufacturing method, metal component-containing liquid, ceramic article manufacturing kit, and ceramic article
JP2022066155A (en) Method for manufacturing ceramic article, metal ion-containing liquid used therein, and kit for manufacturing ceramic article
JP7269084B2 (en) Ceramic article manufacturing method and ceramic article
JP2019181930A (en) Ceramic powder, ceramic powder production method and production method of ceramic structure using ceramic powder
WO2021079907A1 (en) Method for manufacturing ceramic article, metal-component-containing liquid, ceramic-article manufacturing kit, and ceramic article
WO2022080318A1 (en) Method for producing ceramic article, metal ion-containing liquid used therein, and kit for producing ceramic article
KR101871104B1 (en) Joining material for ceramics and method of ceramics joined body
US20200282526A1 (en) Article including inorganic compound and method of manufacturing article including inorganic compound
WO2023085385A1 (en) Ceramics structure and method for manufacturing same
US20220379369A1 (en) Casting core containing ceramic and method for manufacturing cast article using the same
JP2020105067A (en) Silicon carbide-containing article and method for producing the same
JP2024036118A (en) Vitrified whetstone manufacturing method, abrasive material used therein, and vitrified whetstone
JP2023107495A (en) Ceramic article production method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231011

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20231213