JP2569775B2 - 鋳込成形方法 - Google Patents
鋳込成形方法Info
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- JP2569775B2 JP2569775B2 JP63295856A JP29585688A JP2569775B2 JP 2569775 B2 JP2569775 B2 JP 2569775B2 JP 63295856 A JP63295856 A JP 63295856A JP 29585688 A JP29585688 A JP 29585688A JP 2569775 B2 JP2569775 B2 JP 2569775B2
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Producing Shaped Articles From Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高濃度、高粘性のスリップを用いて高密度
の焼結体を形成する鋳込成形方法に関る。
の焼結体を形成する鋳込成形方法に関る。
［従来の技術］ 従来セラミックスの鋳込成形法には、泥漿鋳込法とド
クターブレード法とに分けられ、泥漿鋳込法はさらに排
出鋳込、固形鋳込、加圧鋳込、減圧鋳込、振動鋳込、電
流泳動鋳込法等が知られている。特に振動鋳込は、チク
ソトロピーの性質を利用し泥漿および型を振動させなが
ら鋳込み、静止固化後脱型して成形体を得る方法であ
る。これらの方法で成形して得られた成形体は焼結する
と比較的密度が低いため機械的強度が不十分なことが多
い。特に構造用のセラミックスとして知られている炭化
珪素や窒化珪素においては、この傾向が著しく焼結して
形成された焼結体の密度が小さく、その機械的強度が充
分発揮されてない。そこでスリップに結合剤や焼結助剤
などの添加物を加えたり、またセラミックス自体を微粒
子にして使用したりしているが、まだ充分満足する状態
に達していない。
クターブレード法とに分けられ、泥漿鋳込法はさらに排
出鋳込、固形鋳込、加圧鋳込、減圧鋳込、振動鋳込、電
流泳動鋳込法等が知られている。特に振動鋳込は、チク
ソトロピーの性質を利用し泥漿および型を振動させなが
ら鋳込み、静止固化後脱型して成形体を得る方法であ
る。これらの方法で成形して得られた成形体は焼結する
と比較的密度が低いため機械的強度が不十分なことが多
い。特に構造用のセラミックスとして知られている炭化
珪素や窒化珪素においては、この傾向が著しく焼結して
形成された焼結体の密度が小さく、その機械的強度が充
分発揮されてない。そこでスリップに結合剤や焼結助剤
などの添加物を加えたり、またセラミックス自体を微粒
子にして使用したりしているが、まだ充分満足する状態
に達していない。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、前記の事情に鑑みてなされたもので、焼結
体の密度を高め成形時間を短縮した鋳込成形法を確立す
ることを目的とする。
体の密度を高め成形時間を短縮した鋳込成形法を確立す
ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明の振動鋳込成形方法は、セラミックス粉末と、
ポリアクリル酸系解膠剤と水およびプロトンの解離可能
な酸を添加して濃度が79.5〜81.5重量％で粘度が1000〜
3000cpsのスリップに調整するスリップ調整工程と、該
スリップを型に鋳込み成形体を形成する鋳込工程とから
なる。
ポリアクリル酸系解膠剤と水およびプロトンの解離可能
な酸を添加して濃度が79.5〜81.5重量％で粘度が1000〜
3000cpsのスリップに調整するスリップ調整工程と、該
スリップを型に鋳込み成形体を形成する鋳込工程とから
なる。
セラミックス粉末としては、従来の酸化物系セラミッ
クス粉末、その他窒化物、炭化物、ホウ化物等のセラミ
ックス粉末が使用できる。このセラミックス粉末は、粒
径がミクロン単位のものからサブミクロン単位と広い範
囲の粒径を有するものが使用できる。この際セラミック
ス粉末に焼結防止剤を添加してもよい。
クス粉末、その他窒化物、炭化物、ホウ化物等のセラミ
ックス粉末が使用できる。このセラミックス粉末は、粒
径がミクロン単位のものからサブミクロン単位と広い範
囲の粒径を有するものが使用できる。この際セラミック
ス粉末に焼結防止剤を添加してもよい。
解膠剤としては、有機質のポリアニオンを形成するも
ので、ポリアクリル酸塩が好ましい。このポリアクリル
酸塩としては、ポリアクリル酸ナトリウム塩、ポリアク
リル酸カリウム塩、ポリアクリル酸アンモニウム塩が好
ましい。
ので、ポリアクリル酸塩が好ましい。このポリアクリル
酸塩としては、ポリアクリル酸ナトリウム塩、ポリアク
リル酸カリウム塩、ポリアクリル酸アンモニウム塩が好
ましい。
スリップの調整工程は、前記のセラミックス粉末と解
膠剤と所定量の水とを例えばボールミルなどで混合をお
こなう。ここで使用される前記解膠剤の添加量は通常の
使用量でよく、特に限定されない。混合により形成され
るスリップは、濃度が79.5〜81.5重量％で、粘度が1000
cps以下である。そこで酸を添加して粘度を1000〜3000c
psまで高める。スリツプ調整工程での酸の混合は、所定
の濃度にスリップを調製した後、常法によりスリップを
攪拌混合しながら所定量の酸を添加して粘性を調整する
か、または、スリップの調整時に前記の酸を添加しなが
ら調製しても良い。
膠剤と所定量の水とを例えばボールミルなどで混合をお
こなう。ここで使用される前記解膠剤の添加量は通常の
使用量でよく、特に限定されない。混合により形成され
るスリップは、濃度が79.5〜81.5重量％で、粘度が1000
cps以下である。そこで酸を添加して粘度を1000〜3000c
psまで高める。スリツプ調整工程での酸の混合は、所定
の濃度にスリップを調製した後、常法によりスリップを
攪拌混合しながら所定量の酸を添加して粘性を調整する
か、または、スリップの調整時に前記の酸を添加しなが
ら調製しても良い。
このスリップの濃度が79.5〜81.5重量％の範囲にある
ことが安定で高密度の成形体を形成するの要件である。
特に振動鋳込用のスリップとして好ましい。濃度が81.5
重量％を超えるとスリップとしての流動性を示さなくな
り好ましくない。
ことが安定で高密度の成形体を形成するの要件である。
特に振動鋳込用のスリップとして好ましい。濃度が81.5
重量％を超えるとスリップとしての流動性を示さなくな
り好ましくない。
このスリップの粘度が1000〜3000cpsの範囲にあるこ
とが鋳込成形として取扱い易い粘性であり、特に振動鋳
込成形に適した粘性のスリップとなる。
とが鋳込成形として取扱い易い粘性であり、特に振動鋳
込成形に適した粘性のスリップとなる。
前記スリップに添加するプロトン（H+）の解離可能な
酸としては、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸などの無機酸、
有機のスルホン酸、ホスホン酸、カルボン酸等が使用で
きる。なかでも強酸の塩酸、硫酸、リン酸などが好まし
い。この酸は、通常水溶液として用いられスリップの粘
度が1000〜3000cpsの範囲になる量添加する。酸の濃度
は、スリップの濃度が低下しないように比較的高濃度の
ものが好ましい。例えば塩酸の場合は５モル/l程度が取
扱上好ましい。また酸の有するプロトンの数によって好
ましい濃度が異なることもある。
酸としては、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸などの無機酸、
有機のスルホン酸、ホスホン酸、カルボン酸等が使用で
きる。なかでも強酸の塩酸、硫酸、リン酸などが好まし
い。この酸は、通常水溶液として用いられスリップの粘
度が1000〜3000cpsの範囲になる量添加する。酸の濃度
は、スリップの濃度が低下しないように比較的高濃度の
ものが好ましい。例えば塩酸の場合は５モル/l程度が取
扱上好ましい。また酸の有するプロトンの数によって好
ましい濃度が異なることもある。
ここで用いる酸は、スリップ中の解膠剤に作用してそ
の解離状態を変えてスリップの粘性を高めるのではない
かと考えられる。すなわち、前記の酸より解離したプロ
トンが解膠剤のポリアニオンの塩に作用して、解膠剤と
セラミックスとの会合状態を変化させるため、スリップ
の粘性が高くなるものと考えられる。しかも少量の酸で
前記の効果を奏するので、酸に附随する水でスリップの
濃度を大きく低下させることはない。
の解離状態を変えてスリップの粘性を高めるのではない
かと考えられる。すなわち、前記の酸より解離したプロ
トンが解膠剤のポリアニオンの塩に作用して、解膠剤と
セラミックスとの会合状態を変化させるため、スリップ
の粘性が高くなるものと考えられる。しかも少量の酸で
前記の効果を奏するので、酸に附随する水でスリップの
濃度を大きく低下させることはない。
スリップの濃度を79.5〜81.5重量％範囲とし、粘度は
1000〜3000cpsの範囲にすることにより、鋳込成形によ
り緻密な成形体が得られるさらに焼結して得られる焼結
体も高密度となり機械強度を高めることができる。
1000〜3000cpsの範囲にすることにより、鋳込成形によ
り緻密な成形体が得られるさらに焼結して得られる焼結
体も高密度となり機械強度を高めることができる。
鋳込成形工程は、通常の鋳込法が適用できるが、なか
でも振動鋳込法でおこなうことが好ましい。このスリッ
プは粘性および濃度が高いため振動により均一に鋳込し
やすく、比較的短時間で脱型して高密度の成形体を得る
ことができる。得られた成形体は通常の焼結により高密
度の焼結体となる。
でも振動鋳込法でおこなうことが好ましい。このスリッ
プは粘性および濃度が高いため振動により均一に鋳込し
やすく、比較的短時間で脱型して高密度の成形体を得る
ことができる。得られた成形体は通常の焼結により高密
度の焼結体となる。
［作用］ 本発明の鋳込成形方法は、プロトンの解離可能な酸を
添加して特定濃度で特定の粘性を有するスリップを用い
て鋳込成形をするため、得られる成形体および焼結体の
密度を高めることができる。また、この方法は高濃度の
ために乾燥時間が短くなり成形時間を短縮することがで
きる。
添加して特定濃度で特定の粘性を有するスリップを用い
て鋳込成形をするため、得られる成形体および焼結体の
密度を高めることができる。また、この方法は高濃度の
ために乾燥時間が短くなり成形時間を短縮することがで
きる。
［実施例］ 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
粒径１μｍの窒化珪素粉末96重量％に、焼結助剤とし
て粒径0.1μｍのアルミナ２重量％と粒径0.1μｍのイッ
トリア２重量％とを混合した。この混合物80重量部に水
20重量部と解膠剤のポリアクリル酸アンモニウム塩0.65
重量部／混合物とを配合してボールミルで48時間混合し
てスリップＡを作製した。このスリップＡは、濃度80重
量％、粘度400cpsであった。
て粒径0.1μｍのアルミナ２重量％と粒径0.1μｍのイッ
トリア２重量％とを混合した。この混合物80重量部に水
20重量部と解膠剤のポリアクリル酸アンモニウム塩0.65
重量部／混合物とを配合してボールミルで48時間混合し
てスリップＡを作製した。このスリップＡは、濃度80重
量％、粘度400cpsであった。
このスリップＡに5Nの塩酸水溶液を15ml/スリップ１
量添加混合して粘度1200cps、濃度79.5％のスリップ
Ｂを作製した。また前記スリップＡに、5Nの塩酸水溶液
を20ml/スリップ１量添加混合して粘度2000cps、濃度
79.2重量％のスリップＣを作製した。
量添加混合して粘度1200cps、濃度79.5％のスリップ
Ｂを作製した。また前記スリップＡに、5Nの塩酸水溶液
を20ml/スリップ１量添加混合して粘度2000cps、濃度
79.2重量％のスリップＣを作製した。
前記のセラミックス粉末の混合物81.5重量部に水19.5
重量部と解膠剤のポリアクリル酸アンモニウム塩0.65重
量部／混合物とを配合してボールミルで48時間混合して
スリップＤを作製した。このスリップＤは濃度81.5重量
％、粘度650cpsであった。
重量部と解膠剤のポリアクリル酸アンモニウム塩0.65重
量部／混合物とを配合してボールミルで48時間混合して
スリップＤを作製した。このスリップＤは濃度81.5重量
％、粘度650cpsであった。
このスリップＤに5Nの塩酸水溶液を10ml/スリップ１
量添加混合して粘度1500cps、濃度81.0重量％のスリ
ップＥを作製した。また前記スリップＤに、5Nの塩酸水
溶液を15ml/スリップ１量添加混合して粘度3000cps、
濃度80.8重量％のスリップＦを作製した。
量添加混合して粘度1500cps、濃度81.0重量％のスリ
ップＥを作製した。また前記スリップＤに、5Nの塩酸水
溶液を15ml/スリップ１量添加混合して粘度3000cps、
濃度80.8重量％のスリップＦを作製した。
なお、スリップ濃度を82〜82.3重量％に、調整するの
は困難である。特に82.5重量％以上になると流動性が乏
しくなりスリップとはならないためである。
は困難である。特に82.5重量％以上になると流動性が乏
しくなりスリップとはならないためである。
第１図には、横軸にスリップの濃度、縦軸に粘度とし
て両者の関係を線図で示した。第１図において符号Ｉで
示す実線のグラフは、酸を添加しない場合の濃度と粘性
と関係を示し、濃度が上昇しても粘性はあまり上昇して
いない。符号IIで示す破線は、符号Ｉで使用したスリッ
プに5Nの塩酸を10ml/スリップ１量添加した場合であ
り濃度の上昇により粘性が高まる。符号IIIで示す一点
破線は符号Ｉで使用したスリップに5Nの塩酸を15ml/ス
リップ１量添加したもので、同じ濃度でも粘性が著し
く上昇している。そしてスリップの濃度が79.5〜81.5重
量％の範囲の時粘性の調整が容易であることを示してい
る。また、第１図のハッチングの部分が本発明の範囲の
スリップである。
て両者の関係を線図で示した。第１図において符号Ｉで
示す実線のグラフは、酸を添加しない場合の濃度と粘性
と関係を示し、濃度が上昇しても粘性はあまり上昇して
いない。符号IIで示す破線は、符号Ｉで使用したスリッ
プに5Nの塩酸を10ml/スリップ１量添加した場合であ
り濃度の上昇により粘性が高まる。符号IIIで示す一点
破線は符号Ｉで使用したスリップに5Nの塩酸を15ml/ス
リップ１量添加したもので、同じ濃度でも粘性が著し
く上昇している。そしてスリップの濃度が79.5〜81.5重
量％の範囲の時粘性の調整が容易であることを示してい
る。また、第１図のハッチングの部分が本発明の範囲の
スリップである。
前記の各スリップＡ〜Ｆを用いて振動鋳込成形で円柱
形状に成形し焼結（1760℃×４時間）おこなって焼結体
を得た。その成形体と焼結体の密度を第１表に示す。
形状に成形し焼結（1760℃×４時間）おこなって焼結体
を得た。その成形体と焼結体の密度を第１表に示す。
比較例として窒化珪素の実施例のセラミックスと同一
組成でスリップを作製して、従来法のゼータ電位を用い
て酸、アルカリで濃度を調整して濃度が73重量％粘度が
1800cpsのスリップを用いて実施例と同様に成形、焼結
をおこなって焼結体を得た。この成形体と焼結体の密度
を測定した。結果を第１表に示した。
組成でスリップを作製して、従来法のゼータ電位を用い
て酸、アルカリで濃度を調整して濃度が73重量％粘度が
1800cpsのスリップを用いて実施例と同様に成形、焼結
をおこなって焼結体を得た。この成形体と焼結体の密度
を測定した。結果を第１表に示した。
実施例の焼結体Ｂ、Ｃ、Ｅ、Ｆの密度は3.16g/cm3、1
3.5g/cm3、3.16g ／cm3、3.16g/cm3であり、比較例の焼結体の密度3.08g/
cm3より高くスリップの高濃度の効果を示している。ま
た、成形体密度においても同様に実施例のものが大きい
密度を示した。また粘性が1000cpsより低いスリップを
用いた場合のＡ、Ｄの焼結体の密度は3.17g/cm3、3.18g
/cm3あった。
3.5g/cm3、3.16g ／cm3、3.16g/cm3であり、比較例の焼結体の密度3.08g/
cm3より高くスリップの高濃度の効果を示している。ま
た、成形体密度においても同様に実施例のものが大きい
密度を示した。また粘性が1000cpsより低いスリップを
用いた場合のＡ、Ｄの焼結体の密度は3.17g/cm3、3.18g
/cm3あった。
［発明の効果］ 本発明の振動鋳込成形方法によれば、高濃度で粘性の
高い安定なスリップを用いることができるため、従来の
低濃度のスリップで成形する場合に比べて、鋳込工程時
間を短縮することができる。また高濃度のスリップを使
用することにより成形体および焼結体の密度が向上し緻
密な焼結体となる。さらに鋳込工程での製品の歩留が向
上する。
高い安定なスリップを用いることができるため、従来の
低濃度のスリップで成形する場合に比べて、鋳込工程時
間を短縮することができる。また高濃度のスリップを使
用することにより成形体および焼結体の密度が向上し緻
密な焼結体となる。さらに鋳込工程での製品の歩留が向
上する。
第１図は実施例におけるスリップの濃度と粘度との関係
を示す線図である。
を示す線図である。
Claims (1)
- 【請求項１】セラミックス粉末と、ポリアクリル酸系解
膠剤と水およびプロトンの解離可能な酸を添加して濃度
が79.5〜81.5重量％で粘度が1000〜3000cpsのスリップ
に調整するスリップ調整工程と、該スリップを型に鋳込
み成形体を形成する鋳込工程とからなる鋳込成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63295856A JP2569775B2 (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | 鋳込成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63295856A JP2569775B2 (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | 鋳込成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02141455A JPH02141455A (ja) | 1990-05-30 |
| JP2569775B2 true JP2569775B2 (ja) | 1997-01-08 |
Family
ID=17826076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63295856A Expired - Lifetime JP2569775B2 (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | 鋳込成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2569775B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9415562D0 (en) * | 1994-08-02 | 1994-09-21 | Dytech Corp Ltd | Ceramic articles |
| JP2001163670A (ja) * | 1999-12-06 | 2001-06-19 | Tokai Konetsu Kogyo Co Ltd | 炭化珪素質焼結体およびその製造方法 |
-
1988
- 1988-11-22 JP JP63295856A patent/JP2569775B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02141455A (ja) | 1990-05-30 |
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