JP2777674B2 - Manufacturing method of ceramic sintered body - Google Patents

Manufacturing method of ceramic sintered body

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JP2777674B2 JP2262257A JP26225790A JP2777674B2 JP 2777674 B2 JP2777674 B2 JP 2777674B2 JP 2262257 A JP2262257 A JP 2262257A JP 26225790 A JP26225790 A JP 26225790A JP 2777674 B2 JP2777674 B2 JP 2777674B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、セラミック焼結体の製造方法に関し、更に
詳しくいえば、厚肉中心部に欠陥を生じさせない脱脂工
程を有するセラミック焼結体の製造方法に関する。本発
明は、タービンロータ等のセラミックス製品、特に厚肉
部を有するセラミックス製品の製造に利用される。
The present invention relates to a method for producing a ceramic sintered body, and more specifically, to a method for producing a ceramic sintered body having a degreasing step that does not cause a defect in a thick-walled central portion. It relates to a manufacturing method. INDUSTRIAL APPLICATION This invention is utilized for manufacture of ceramic products, such as a turbine rotor, especially the ceramic product which has a thick part.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、セラミック材料は、自動車部品、耐熱材料、電
子材料、機械工具等、その用途が急激に広がりつつあ
り、それに伴い、セラミック製品の製品形状も複雑化し
ている。そのため、セラミック材料を複雑な形状の成形
体に精度良くかつ効率的に成形する方法として射出成形
法が多用されているが、この方法では容量比で約50%
(重量比で約30%)近くに当たる有機質系結合剤、可塑
剤、滑剤等からなる有機バインダーを添加し成形するた
めに、成形後に脱脂工程が必要となる。
In recent years, applications of ceramic materials, such as automobile parts, heat-resistant materials, electronic materials, and machine tools, have been rapidly expanding, and accordingly, the shape of ceramic products has become more complicated. For this reason, the injection molding method is frequently used as a method for accurately and efficiently molding a ceramic material into a molded article having a complicated shape.
A degreasing step is required after molding in order to add and mold an organic binder such as an organic binder, a plasticizer, a lubricant, etc., which is close to (about 30% by weight).

そして、この脱脂方法としては、成形体の表層部と内
部間の大きな温度差により表層部が急速に脱脂されて脱
脂体にキレを生ずるのを防止する為、セラミック成形体
をアルミナ粉末からなる埋込材中に埋め込んで脱脂する
方法が知られている(特開昭57−100973号公報等)。
In order to prevent the surface layer portion from being rapidly degreased due to a large temperature difference between the surface layer portion and the inside of the molded body, and to prevent the degreased body from being sharpened, the ceramic molded body is made of an alumina powder. A method of embedding in a filling material and degreased is known (JP-A-57-100973, etc.).

また、加熱脱脂中にバインダーが分解されてガスが発
生し、このガス圧力で成形体の体積が膨張して成形体に
クラックが発生するのを防止する為、成形体を加圧下で
脱脂する方法が知られている(特開昭60−118675号公
報)。更に、成形体をセラミック粉末中に埋没させ、減
圧速度を調節することにより、減圧時の成形体内のガス
膨張によるクラックの発生を抑制する方法が知られてい
る(特開平2−172853号公報)。
Further, in order to prevent the binder from being decomposed during the heat degreasing to generate gas, and to prevent the volume of the formed body from expanding due to the gas pressure and causing cracks in the formed body, a method of degreasing the formed body under pressure is used. Is known (JP-A-60-118675). Furthermore, a method is known in which a compact is buried in ceramic powder and the rate of decompression is adjusted to suppress the occurrence of cracks due to gas expansion in the compact during depressurization (Japanese Patent Laid-Open No. 2-172853). .

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、前記の従来方法において、成形体を埋込材中
に埋め込んで脱脂した場合には、有機バインダーが成形
体表面より埋込材中へ均一に分解拡散していくが、バイ
ンダーの軟化時の膨張や分解移動時の収縮等により、こ
の脱脂時において成形体の最大肉厚部にキレが発生し易
い。また、加圧雰囲気下で脱脂する場合も同様に、成形
体の肉厚が厚くなると、成形体の最大肉厚部に脱脂キレ
が発生することもある。
However, in the above-mentioned conventional method, when the molded body is embedded in the embedding material and degreased, the organic binder is uniformly decomposed and diffused from the surface of the molded body into the embedding material. Due to expansion, shrinkage at the time of disassembly, etc., sharpening is likely to occur in the maximum thickness portion of the molded body during this degreasing. Similarly, in the case of degreasing under a pressurized atmosphere, if the thickness of the molded body is increased, degreased cracks may occur in the thickest part of the molded body.

更に、脱脂工程においては通常、有機質系結合剤等の
急激な熱分解を抑制するため長時間(例えば、肉厚10mm
程度で約1週間)をかけ加熱が行われており、非能率的
といえる。
Further, in the degreasing step, usually, a long time (for example, a wall thickness of 10 mm
(Approximately one week) and heating is performed, which can be said to be inefficient.

本発明は、上記問題点を解決するものであり、セラミ
ック成形体の表面の一部を樹脂等の皮膜で被覆して、分
解したバインダー成分の拡散方向を規制することによ
り、肉厚中心部に欠陥等を生じさせず、しかも迅速に脱
脂できるセラミック焼結体の製造方法を提供することを
目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems, and covers a part of the surface of the ceramic molded body with a film such as a resin to regulate the diffusion direction of the decomposed binder component. It is an object of the present invention to provide a method for producing a ceramic sintered body that can be quickly degreased without generating defects or the like.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本第1発明に係わるセラミック焼結体の製造方法は、
セラミック粉末と有機バインダーからなる成形体を脱脂
後、焼成することにより焼結体を得るセラミック焼結体
の製造方法において、 前記成形体の表面の一部を、前記有機バインダーの融
点若しくは熱分解温度よりも高い融点若しくは熱分解温
度を有する樹脂又はゴムからなる皮膜で被覆し、 その後、1気圧以上10kg/cm2未満のガス雰囲気中に
て、該皮膜を構成する樹脂若しくはゴムの融点若しくは
熱分解温度よりも低い温度に加熱して前記成形体の中心
部における空隙率が25%以上となるまで前記有機バイン
ダーを除去する予備脱脂工程を行い、 次いで、該皮膜の融点若しくは熱分解温度以上に加熱
して、該皮膜を除去した後にあるいは該被膜を除去する
とともに残存した前記有機バインダーを除去する本脱脂
工程を行うことを特徴とする。
The method for producing a ceramic sintered body according to the first invention is as follows.
A method for producing a ceramic sintered body, in which a sintered body is obtained by sintering after firing a molded body made of a ceramic powder and an organic binder, wherein a part of the surface of the molded body is melted or pyrolyzed at the organic binder. coated with a film made of resin or rubber has a melting point or thermal decomposition temperature than, then, at 1 atm or more 10 kg / cm 2 less than in the gas atmosphere, the melting point or thermal decomposition of the resin or rubber constituting said coating Performing a preliminary degreasing step of removing the organic binder until the porosity at the center of the molded body becomes 25% or more by heating to a temperature lower than the temperature, and then heating to a temperature equal to or higher than the melting point or the thermal decomposition temperature of the film. Then, after the film is removed, or after the film is removed, the main degreasing step of removing the remaining organic binder is performed.

前記皮膜を構成する「樹脂又はゴム」(以下、皮膜材
という。)の融点は、バインダーの融点又は熱分解温度
以上である。この樹脂としては例えば酢酸ビニル、アク
リル、ポリウレタン、シリコン、エポキシ、ポリエステ
ル及びフェノール樹脂等を、また、ゴムとしては例えば
SBR(スチレンブタジエンゴム)、天然ゴム、シリコン
ゴム及びクロロプレンゴム等を用いることができる。こ
こで、前記皮膜材の融点を「バインダーの融点又は熱分
解温度以上」とするのは、前記予備脱脂工程の終了以前
にこの皮膜が除去されないようにするためである。
The melting point of “resin or rubber” (hereinafter, referred to as a coating material) constituting the coating is equal to or higher than the melting point or the thermal decomposition temperature of the binder. Examples of the resin include vinyl acetate, acrylic, polyurethane, silicone, epoxy, polyester, and phenol resin, and examples of the rubber include
SBR (styrene butadiene rubber), natural rubber, silicone rubber, chloroprene rubber and the like can be used. Here, the reason why the melting point of the coating material is set to “not less than the melting point or the thermal decomposition temperature of the binder” is to prevent the coating from being removed before the completion of the preliminary degreasing step.

前記成形体の全表面積のうち前記皮膜によって被覆さ
れる面の面積は、この全表面積の50〜90%であるのが望
ましい。その理由を以下に説明する。即ち、この皮膜材
を付けない面(以下、露出面という。)の割合が小さす
ぎる場合には、予備脱脂工程において有機バインダーの
飛散に長時間を要する。一方、露出面の割合が大きすぎ
る場合には、バインダーの移動方向の規制が困難とな
り、肉厚中心部に欠陥が生じ易くなる。また、加圧雰囲
気にて処理する場合は、成形体に均等に圧縮され難い部
分が増大してくる。従って、露出面の面積は、製品形状
により個々具体的に検討することが必要であるが、射出
成形体の場合は一般に全表面積の50〜90%であれば欠陥
を無くすることができ、且つ脱脂時間の短縮を図ること
もできる。
It is desirable that the area of the surface covered with the coating in the total surface area of the molded body is 50 to 90% of the total surface area. The reason will be described below. That is, when the ratio of the surface to which the coating material is not applied (hereinafter, referred to as an exposed surface) is too small, it takes a long time to scatter the organic binder in the preliminary degreasing step. On the other hand, if the ratio of the exposed surface is too large, it is difficult to control the moving direction of the binder, and a defect is likely to occur at the center of the thickness. Further, when the treatment is performed in a pressurized atmosphere, a portion that is difficult to be uniformly compressed by the molded body increases. Therefore, the area of the exposed surface needs to be individually and specifically examined according to the product shape. In the case of an injection-molded product, a defect can be generally eliminated if it is 50 to 90% of the total surface area, and It is also possible to shorten the degreasing time.

尚、焼成後再加工(研磨等)される面をこの露出面と
するのが好ましい。また、薄肉部と厚肉部を有する成形
体の場合、この皮膜は通常、薄肉部の全面と厚肉部の一
部とを被覆するように設けられる。即ちこの皮膜は、厚
肉部の一部を露出させるように前記成形体を被覆するこ
とが好ましい。本第2発明に係わるセラミック焼結体の
製造方法においては、前記樹脂又はゴムからなる皮膜で
被覆した成形体を、埋め込み用セラミック粒子からなる
埋込材中に埋め込んだ後に、前記予備脱脂工程を行い、
次いで前記本脱脂工程を行う。
It is preferable that the surface to be reprocessed (polished or the like) after firing is set as the exposed surface. In the case of a molded body having a thin part and a thick part, this coating is usually provided so as to cover the entire thin part and a part of the thick part. That is, it is preferable that the coating covers the molded body so as to expose a part of the thick portion. In the method for manufacturing a ceramic sintered body according to the second invention, after embedding the molded body coated with the resin or rubber film in an embedding material made of embedding ceramic particles, the preliminary degreasing step is performed. Do
Next, the main degreasing step is performed.

この「埋込材」の種類、形状、造粒の有無、大きさ等
は特に問わないが、例えばアルミナ、コージエライト、
ジルコニア、無定形シリカ、中空シリカ等のセラミック
粉末のうちから目的、用途に応じて種々選択して使用す
ることができる。
The type, shape, presence or absence of granulation, size, etc. of this "embedding material" are not particularly limited, but, for example, alumina, cordierite,
Various kinds of ceramic powders such as zirconia, amorphous silica and hollow silica can be selected and used depending on the purpose and application.

この様に埋込材を用いるのは、以下の理由による。即
ち、成形体が20mmを越えるように厚肉部を有する場合、
埋込材を用いないと、成形体の表面の近傍にてバインダ
ーの分解物がガス化して成形体内の分解物に大きな体積
変化を生じさせ、これにより多くの欠陥が発生し易い。
一方、埋込材を用いれば、バインダーの分解物が、分子
量の大きい状態(液状等)にて成形体表面より埋込材中
に移動し、この埋込材中にてガス化する為、成形体内の
分解物の体積変化を小さく抑えることができる。従っ
て、本第2発明のように埋込材を用いることにより、比
較的肉厚の厚い成形体においても欠陥のない若しくは少
ない脱脂体を得ることができる。尚、成形体の肉厚が約
20mm程度までであれば、該成形体を埋込材中に埋め込ま
なくても、上述のように成形体の一部を被覆してバイン
ダーの分解ガスの移動方向を規制するだけで、欠陥の無
い脱脂体が得ることが可能である。
The reason for using the embedding material in this way is as follows. That is, when the molded body has a thick part so as to exceed 20 mm,
If the embedding material is not used, the decomposition product of the binder is gasified in the vicinity of the surface of the molded product, causing a large volume change in the decomposition product in the molded product, and thereby many defects are easily generated.
On the other hand, if the embedding material is used, the decomposition product of the binder moves from the surface of the molded body into the embedding material in a state of a high molecular weight (liquid, etc.) and is gasified in the embedding material. The change in volume of the decomposition product in the body can be suppressed to a small value. Therefore, by using the embedding material as in the second aspect of the present invention, it is possible to obtain a degreased body having no or few defects even in a relatively thick molded body. In addition, the thickness of the molded body is about
If it is up to about 20 mm, even if the molded body is not embedded in the embedding material, it only covers a part of the molded body as described above and regulates the moving direction of the decomposition gas of the binder, and there is no defect. A defatted body can be obtained.

前記「予備脱脂工程」において成形体は、皮膜材の融
点若しくは分解温度より低い温度まで加熱される。例え
ば、天然ゴム、シリコンゴム等で被覆した場合には、加
熱温度は200℃程度までとなる。
In the “preliminary degreasing step”, the molded body is heated to a temperature lower than the melting point or decomposition temperature of the coating material. For example, when coated with natural rubber, silicon rubber, or the like, the heating temperature is up to about 200 ° C.

この予備脱脂工程は、射出成形用有機バインダーの分
解時の体積膨張による成形体内部の圧力増加によるキレ
の発生を抑制する為、10kg/cm2未満の加圧ガス雰囲気中
にて処理することが望ましい。ここで、圧力の上限を10
kg/cm2未満とするのは、装置の取り扱い上有利なためで
ある。
This preliminary degreasing step, in order to suppress the occurrence of sharp due to pressure increase in the molded body portion due to volume expansion during decomposition of injection molding an organic binder, may be treated with a pressurized gas atmosphere of less than 10 kg / cm 2 desirable. Where the upper pressure limit is 10
The reason for setting it to be less than kg / cm 2 is that it is advantageous in handling the device.

本発明の方法によると、この予備脱脂工程において成
形体の中心部のバインダーが抜けるスピードは、従来法
とは異なり、成形体の他の部分と同程度になる。また、
この予備脱脂工程は、成形体の中心部においてバインダ
ーが抜けた後に形成された空隙率が25%以上となるまで
実施される。この「空隙率25%」とは空隙が繋がる最低
値であり、成形体の一部が被覆された状態で中心部がこ
の空隙率となるまで脱脂したのちに以下の本脱脂工程に
よって脱脂を継続することにより、この本脱脂工程にお
いて残存バインダーの分解ガスをスムーズに飛散させる
ことができる。尚、非酸化物系のセラミック材料を用い
ている場合には、酸化を抑制するため、通常は窒素又は
アルゴン等の非酸化性ガス雰囲気中で脱脂が行われる。
According to the method of the present invention, in the pre-degreasing step, the speed at which the binder at the center of the molded body comes off differs from the conventional method, and is almost the same as other parts of the molded body. Also,
This preliminary degreasing step is performed until the porosity formed after the binder is removed at the center of the molded body becomes 25% or more. This “porosity 25%” is the minimum value that connects the voids. After the center of the molded body is degreased until it reaches this porosity in a state where a part of the molded body is covered, degreasing is continued in the following main degreasing process By doing so, the decomposed gas of the remaining binder can be smoothly scattered in the main degreasing step. When a non-oxide ceramic material is used, degreasing is usually performed in a non-oxidizing gas atmosphere such as nitrogen or argon in order to suppress oxidation.

次いで、皮膜材が融解又は熱分解する温度以上に加熱
して、皮膜を除去した後にあるいは皮膜を除去するとと
もに、前記予備脱脂工程の終了時において残存している
有機バインダーを除去する本脱脂工程を行う。このと
き、皮膜の除去を主目的とした加熱と本脱脂を主目的と
した加熱の2段加熱を実施してもよいし(皮膜を除去し
た後に残存バインダーを除去する場合に相当する。)、
これらをほぼ同時に併行して実施してもよい(皮膜を除
去するとともに残存バインダーを除去する場合に相当す
る。)。この加熱により、成形体から皮膜材を除去する
とともに、前記予備脱脂工程においては被覆されていた
部分を含む成形体の全表面を通して残存した有機バイン
ダー等をほぼ完全に飛散、除去させることができる。
尚、本発明の製造方法によると、この加熱を比較的急激
に行っても成形体の肉厚中心部にキレを生じさせること
はない。これは、成形体の他の部分のバインダーに比べ
成形体の肉厚中心部のバインダーが、既に予備脱脂工程
においてその量を大きく減じているからである。
Next, the coating material is heated to a temperature at which the coating material is melted or thermally decomposed or higher, and after the coating is removed or the coating is removed, the main degreasing step of removing the remaining organic binder at the end of the preliminary degreasing step is performed. Do. At this time, two-stage heating of heating mainly for the purpose of removing the film and heating mainly for the purpose of main degreasing may be performed (corresponding to the case where the remaining binder is removed after removing the film).
These may be performed almost simultaneously in parallel (corresponding to the case where the film is removed and the remaining binder is removed). By this heating, the coating material can be removed from the molded body, and the organic binder and the like remaining in the preliminary degreasing step can be almost completely scattered and removed through the entire surface of the molded body including the coated portion.
According to the production method of the present invention, even if this heating is performed relatively rapidly, no sharpness is generated at the center of the thickness of the molded body. This is because the amount of the binder in the center of the thickness of the molded body has already been greatly reduced in the preliminary degreasing step as compared with the binder in other parts of the molded body.

尚、本発明の方法は、成形用バインダーを多く使用す
る射出成形体の製造において特に好適に用いられるが、
肉厚部を有する押出成形体、金型成形体等に対して用い
ることもできる。
Incidentally, the method of the present invention is particularly preferably used in the production of injection molded articles using a large amount of molding binder,
It can be used for an extruded product, a molded product or the like having a thick portion.

〔作用〕[Action]

以下、球状の成形体を例に挙げて、本発明に係わる焼
結体の製造方法を説明する。
Hereinafter, a method for producing a sintered body according to the present invention will be described by taking a spherical molded body as an example.

従来の脱脂方法においては、成形体が加熱され、成形
体表面よりバインダーの分解が開始すると、成形体内部
で溶融しているバインダーは成形体表面近傍へと移動す
る。その際、肉厚中心部では、バインダーの移動ととも
にセラミック粉末も若干移動するため、この肉厚中心部
に欠陥が生じ易くなる。
In the conventional degreasing method, when the molded body is heated and the decomposition of the binder starts from the molded body surface, the binder melted inside the molded body moves to the vicinity of the molded body surface. At that time, the ceramic powder slightly moves along with the movement of the binder in the center of the thickness, so that a defect easily occurs in the center of the thickness.

一方、本発明においては、第1図に示すように、先ず
成形体1の露出面を除いた表面を樹脂等の皮膜2によっ
て被覆し、必要に応じてこの皮膜付成形体1を埋込材3
中に埋め込み、その後、皮膜材の融点若しくは分解温度
より低い温度にてこの皮膜付成形体1を加熱して予備脱
脂工程を行う。このとき、成形体表面は露出面を残して
皮膜2によって覆われているため、有機バインダーの熱
分解物はこの露出面に向かって移動し、ここから成形体
外へと除去される。これにより、脱脂低温域での有機バ
インダーの熱分解物の移動方向が第2図に示すように規
制されるので、肉厚中心部の有機バインダーの残量は他
の部分(特に、被覆された成形体の表面部分)より少な
くなる。
On the other hand, in the present invention, as shown in FIG. 1, first, the surface of the molded body 1 excluding the exposed surface is covered with a film 2 such as a resin, and if necessary, the molded body 1 with the film is embedded with an embedding material. 3
The molded body 1 with the coating is then heated at a temperature lower than the melting point or the decomposition temperature of the coating material to perform a preliminary degreasing step. At this time, since the surface of the molded body is covered with the film 2 except for the exposed surface, the thermal decomposition product of the organic binder moves toward the exposed surface and is removed from the outside of the molded body. As a result, the moving direction of the thermal decomposition product of the organic binder in the degreasing low temperature range is regulated as shown in FIG. 2, so that the remaining amount of the organic binder in the center part of the thickness is reduced in other parts (particularly, in the coated area). (Surface portion of the molded body).

前記肉厚中心部の空隙率が25%以上となるまでこの予
備脱脂工程を行った後、以下の本脱脂工程に移る。即
ち、皮膜材が熱分解等する温度以上に成形体を加熱し、
成形体の表面を被覆していた皮膜を分解除去し、同時又
はその後本脱脂を行って、第3図に示すように、成形体
の表面全体からバインダーを分解除去する。これにより
欠陥の無い脱脂体を得ることができる。尚、第2図及び
第3図中の矢印は、バインダーの移動状態を示してい
る。
After performing this preliminary degreasing step until the porosity of the center of the thickness becomes 25% or more, the process proceeds to the following main degreasing step. That is, the molded body is heated to a temperature higher than the temperature at which the coating material is thermally decomposed,
The coating covering the surface of the molded body is decomposed and removed, and the degreasing is performed simultaneously or thereafter to decompose and remove the binder from the entire surface of the molded body as shown in FIG. Thereby, a defatted body having no defect can be obtained. The arrows in FIGS. 2 and 3 show the moving state of the binder.

また本発明によると、最大肉厚中心部のバインダー量
を成形体の他の部分のバインダー量より少ない状態にし
た後に残存バインダーを分解除去する為、本脱脂のため
の加熱を比較的急激に行うことができ、これにより脱脂
時間の短縮を図ることもできる。
Further, according to the present invention, the heating for the main degreasing is performed relatively rapidly in order to decompose and remove the remaining binder after setting the amount of the binder in the central portion of the maximum thickness to be smaller than the amount of the binder in the other portions of the molded body. This can shorten the degreasing time.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples.

実施例1 先ず、平均粒径1μmの窒化珪素粉末100重量部(以
下、単に「部」という。)に対し、焼結助剤としてアル
ミナ(平均粒径約1μm)5部、イットリア(平均粒径
約1μm)5部を添加し、焼結用窒化珪素混合物を調製
した。この混合物に、有機質系結合剤としてエチレン−
酢酸ビニル共重合樹脂5部及びマイクロクリスタリンワ
ックス15部、可塑剤としてジエチルフタレート4部を加
えて加熱混練し、射出成形用セラミック原料を調製し
た。
Example 1 First, for 100 parts by weight of silicon nitride powder having an average particle diameter of 1 μm (hereinafter simply referred to as “parts”), 5 parts of alumina (average particle diameter of about 1 μm) and 5 parts of yttria (average particle diameter) were used as sintering aids. 5 parts (about 1 μm) were added to prepare a silicon nitride mixture for sintering. This mixture was added with ethylene-
5 parts of a vinyl acetate copolymer resin, 15 parts of microcrystalline wax, and 4 parts of diethyl phthalate as a plasticizer were added and heated and kneaded to prepare a ceramic material for injection molding.

次いで、所定の金型を用い、前記セラミック原料を射
出成形法により成形して球状成形体(30mmφ)1を20個
作製した。この成形体1の表面積の80%を天然ゴム皮膜
(厚さ1mm以下)2によって被覆し、その後、この皮膜
付成形体を脱脂用匣鉢4中に充填された埋込材(アルミ
ナ、平均粒径;100μm)3中に埋め込んだ(第1図)。
次いで、脱脂用匣鉢4に振動を与えて埋込材3の嵩密度
を高めた。
Then, using a predetermined mold, the ceramic material was molded by an injection molding method to produce 20 spherical molded bodies (30 mmφ) 1. 80% of the surface area of the molded body 1 is covered with a natural rubber film (thickness of 1 mm or less) 2, and then the molded body with the film is embedded in a sagger 4 for degreasing (alumina, average particle size). (Diameter: 100 μm) 3 (FIG. 1).
Next, vibration was applied to the sagger 4 for degreasing to increase the bulk density of the embedding material 3.

更にこれらを、熱風循環式電気炉を用い、1気圧の窒
素雰囲気下において、100〜180℃の間は5℃/時間の昇
温速度で加熱し、続いてこの180℃を10時間保持した
後、180〜500℃の間は10℃/時間の昇温速度で加熱する
ことにより、予備脱脂、皮膜分解及び本脱脂を行って脱
脂体を得た。
Further, these are heated at a rate of 5 ° C./hour between 100 ° C. and 180 ° C. in a nitrogen atmosphere at 1 atm using a hot air circulation type electric furnace, and then maintained at 180 ° C. for 10 hours. By heating at a rate of 10 ° C./hour between 180 and 500 ° C., preliminary degreasing, film decomposition and main degreasing were performed to obtain a degreased body.

このようにして作製した20個の脱脂体について、キレ
の発生の有無をマイクロフォーカスX線を用いて観察し
た。
With respect to the 20 degreased bodies thus produced, the presence or absence of sharpness was observed using microfocus X-rays.

実施例2 各成形体の表面積のうち、天然ゴム皮膜によって被覆
される面積を60%とした点以外は、実施例1と同様の方
法にて脱脂体を作製し、同様の方法にてキレの発生の有
無を観察した。
Example 2 A degreased body was prepared in the same manner as in Example 1 except that the area covered with the natural rubber film was set to 60% of the surface area of each molded body, and the sharpness was reduced in the same manner. The occurrence was observed.

実施例3 各成形体の表面積のうち天然ゴム皮膜によって被覆さ
れる面積を90%とした点、及び100〜180℃の間の昇温速
度を2℃/時間とした点以外は、実施例1と同様の方法
にて脱脂体を作製し、同様の方法にてキレの発生の有無
を観察した。
Example 3 Example 1 was the same as Example 1 except that the area covered by the natural rubber film in the surface area of each molded product was 90%, and the temperature rising rate between 100 and 180 ° C. was 2 ° C./hour. A defatted body was prepared in the same manner as in Example 1, and the presence or absence of sharpness was observed in the same manner.

実施例4 各成形体の表面積のうち天然ゴム皮膜によって被覆さ
れる割合を50%とした点以外は、実施例1と同様の方法
にて脱脂体を作製し、同様の方法にてキレの発生の有無
を観察した。
Example 4 A degreased body was prepared in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the surface area of each molded body covered with the natural rubber film was set to 50%, and generation of sharpness was performed in the same manner. Was observed.

実施例5 本実施例は、脱脂工程を加圧下で行うとともに、上記
実施例よりも昇温速度を上げて加熱した例である。即
ち、加圧脱脂炉中、窒素雰囲気5気圧の下において、10
0〜180℃の間は8℃/時間の昇温速度で加熱し、続いて
180℃を5時間保持した後、180〜500℃の間は15℃/時
間の昇温速度で加熱して脱脂した。これらの点以外は、
実施例1と同様の方法にて脱脂体を作製し、同様の方法
にてキレの発生の有無を観察した。
Example 5 This example is an example in which the degreasing step is performed under pressure, and the temperature is increased at a higher temperature than in the above example. That is, in a pressurized degreasing furnace, under a nitrogen atmosphere of 5 atm.
Heat at a rate of 8 ° C / hour between 0 and 180 ° C, then
After maintaining at 180 ° C. for 5 hours, degreasing was performed by heating at a rate of 15 ° C./hour between 180 and 500 ° C. Other than these points,
A degreased body was prepared in the same manner as in Example 1, and the presence or absence of sharpness was observed in the same manner.

実施例6 成形体の直径を15mmφとした点、及び皮膜付成形体を
埋込材に埋め込まない点以外は、実施例1と同様の方法
にて脱脂体を作製し、同様の方法にてキレの発生の有無
を観察した。
Example 6 A degreased body was produced in the same manner as in Example 1 except that the molded body had a diameter of 15 mmφ and the molded body with a coating was not embedded in an embedding material, and was cleaned in the same manner. Was observed.

比較例1 各成形体に対して天然ゴム皮膜による被覆を行わなか
った点以外は、実施例1と同様の方法にて脱脂体を作製
し、同様の方法にてキレの発生の有無を観察した。
Comparative Example 1 A degreased body was prepared in the same manner as in Example 1 except that the molded article was not covered with the natural rubber film, and the presence or absence of sharpness was observed in the same manner. .

比較例2 各成形体に対して天然ゴム皮膜による被覆を行わなか
った点以外は、実施例4と同様の方法にて脱脂体を作製
し、同様の方法にてキレの発生の有無を観察した。
Comparative Example 2 A degreased body was prepared in the same manner as in Example 4 except that the molded article was not covered with the natural rubber film, and the presence or absence of sharpness was observed in the same manner. .

比較例3 本比較例は、皮膜により被覆されていない成形体を用
いて、実施例1よりも遅い昇温速度で加熱したものであ
る。即ち、100〜200℃の間は2℃/時間の昇温速度で加
熱し、次いで200〜500℃の間は3℃/時間の昇温速度で
加熱した。これらの点以外は、実施例1と同様の方法に
て脱脂体を作製し、同様の方法にてキレの発生の有無を
観察した。
Comparative Example 3 In this comparative example, a molded body not covered with a film was heated at a slower rate than in Example 1. That is, heating was performed at a rate of 2 ° C./hour between 100 and 200 ° C., and then at a rate of 3 ° C./hour between 200 and 500 ° C. Except for these points, a degreased body was prepared in the same manner as in Example 1, and the presence or absence of sharpness was observed in the same manner.

比較例4 各成形体に対して天然ゴム皮膜による被覆を行わなか
った点以外は、実施例6と同様の方法にて脱脂体を作製
し、同様の方法にてキレの発生の有無を観察した。
Comparative Example 4 A degreased body was prepared in the same manner as in Example 6 except that the molded article was not covered with the natural rubber film, and the presence or absence of sharpness was observed in the same manner. .

以上の観察の結果を、脱脂時間等とともに表に示す。
尚、同表中「被覆率」とは、各成形体の全表面積を100
とした場合に、皮膜により被覆されている各成形体の表
面積割合(%)を示す。また、埋込材使用の有無につい
ても同表中に併せて示した。更に、同表中「キレの発生
無し」とは、マイクロフォーカスX線にて脱脂体内部に
キレが確認されなかった場合及び拡大鏡検査にて脱脂体
表面にキレが確認されなかった場合の両方を満足する場
合をいう。これに対して「キレ有り」とは、前記いずれ
かの検査においてキレが発見された場合をいう。
The results of the above observations are shown in the table together with the degreasing time and the like.
In the table, “coverage” refers to the total surface area of each molded product as 100%.
In this case, the surface area ratio (%) of each molded body covered with the film is shown. In addition, the presence or absence of the use of the embedding material is also shown in the table. Further, in the same table, "no generation of sharpness" means both the case where no sharpness was found inside the degreased body by microfocus X-ray and the case where no sharpness was found on the surface of the degreased body by magnifying examination. Is satisfied. On the other hand, "sharp" means that a sharp is found in any of the above-described tests.

以上の結果によれば、被覆をしない場合(比較例1〜
4)にはキレの発生率が高い。これは、予備脱脂工程に
おいてバインダーの移動方向が十分に規制されていなか
ったためと考えられる。また、皮膜による被覆を行わな
い成形体を用いた従来の脱脂方法(比較例3)において
キレの発生を防止しようとすれば、加熱速度を遅くして
脱脂時間を150時間と長くする必要がある。しかも、こ
の場合においても15%の脱脂体にキレが発生している。
According to the above results, when no coating was applied (Comparative Examples 1 to 5)
In 4), the incidence of sharpness is high. This is considered to be because the moving direction of the binder was not sufficiently regulated in the preliminary degreasing step. In addition, in order to prevent the occurrence of sharpness in a conventional degreasing method using a molded body that is not coated with a film (Comparative Example 3), it is necessary to reduce the heating rate and increase the degreasing time to 150 hours. . Moreover, even in this case, 15% of the defatted bodies are sharp.

一方、本発明に係わる脱脂方法を用いて得られた脱脂
体のうち、被覆率が60〜90%の場合(実施例1〜3及び
実施例5〜6)には、キレの発生は全くみられ無かっ
た。また、被覆率が50%の場合(実施例4)には、若干
のキレ発生はあるものの、そのキレ発生率は従来の方法
による脱脂体(比較例1)の発生率に対して50%と半減
しており、脱脂時間をも考慮すれば満足できる結果とい
える。即ち、被覆率50%の場合において、脱脂時間を実
施例3の82時間程度にすれば、更にキレの発生が少なく
なることは明らかである。更に、埋込材を用いない場合
(実施例6)においても、比較例4と比べて良好な結果
が得られた。
On the other hand, among the degreased bodies obtained using the degreasing method according to the present invention, when the coverage is 60 to 90% (Examples 1 to 3 and Examples 5 to 6), generation of sharpness is not observed at all. I could not do it. Further, when the coverage was 50% (Example 4), although slight cracking occurred, the cracking rate was 50% of that of the degreased body (Comparative Example 1) according to the conventional method. It is halved, and it can be said that the result is satisfactory if the degreasing time is also considered. That is, in the case of a covering rate of 50%, if the degreasing time is set to about 82 hours in Example 3, it is apparent that generation of sharpness is further reduced. Furthermore, even when no embedding material was used (Example 6), better results were obtained as compared with Comparative Example 4.

以上より、本実施例の脱脂方法を用いれば、比較方法
(比較例1〜4)と比べてキレの発生が著しく減少し、
且つ脱脂時間も著しく改善されることが判明した。
As described above, the use of the degreasing method of this example significantly reduces the occurrence of sharpness as compared with the comparative method (Comparative Examples 1 to 4).
It was also found that the degreasing time was significantly improved.

尚、本発明においては、前記具体的実施例に示すもの
に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々
変更した実施例とすることができる。即ち、本製造方法
は、本実施例の如く球状成形体に限らず、種々の形状体
に利用できる。特に、タービンローター等の厚肉部と薄
肉部を有する複雑な形状のセラミックス製品の製造に好
適である。この場合、皮膜は、成形体の薄肉部の全面を
被覆し、更に厚肉部の一部をも被覆するように設けるこ
とが好ましい。また、前記成形体としては、前記以外の
材質からなるものでもよいし、有機質系結合剤も前記以
外の種類、添加量等とすることもできる。また、他に有
機質系可塑剤、滑剤、その他の各種添加剤等を用いるこ
ともできる。更に、脱脂条件(脱脂温度、脱脂速度、雰
囲気の種類等)は使用材料等により種々選択される。
It should be noted that the present invention is not limited to the specific embodiments described above, but can be variously modified within the scope of the present invention according to the purpose and application. That is, the present manufacturing method is not limited to the spherical molded body as in the present embodiment, but can be used for various shapes. In particular, it is suitable for manufacturing a ceramic product having a complicated shape having a thick portion and a thin portion such as a turbine rotor. In this case, it is preferable that the coating be provided so as to cover the entire thin portion of the molded body and further cover a part of the thick portion. The molded body may be made of a material other than those described above, and the organic binder may be of a type other than those described above, an added amount thereof, or the like. In addition, organic plasticizers, lubricants, and other various additives can also be used. Furthermore, degreasing conditions (degreasing temperature, degreasing speed, type of atmosphere, etc.) are variously selected depending on the materials used.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明に係わる製造方法によれば、前記作用に示すよ
うに、肉厚中心部等の脱脂欠陥の発生を防止することが
できる。また、本製造方法を用いることにより、脱脂時
間の短縮化を図ることもでき、ひいては焼結体の製造時
間を短縮することができる。
According to the manufacturing method of the present invention, as shown in the above operation, it is possible to prevent the occurrence of a degreasing defect at the center portion of the thickness. Further, by using the present manufacturing method, the degreasing time can be shortened, and the manufacturing time of the sintered body can be shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は実施例において成形体を埋込材中に埋め込んだ
状態を示す説明断面図、第2図は予備脱脂時のバインダ
ーの移動状態を示す説明図、第3図は本脱脂時のバイン
ダーの移動状態を示す説明図である。1;球状成形体、2;
天然ゴム皮膜、3;埋込材、4;脱脂用匣鉢。
FIG. 1 is an explanatory sectional view showing a state in which a molded body is embedded in an embedding material in an embodiment, FIG. 2 is an explanatory view showing a moving state of a binder at the time of preliminary degreasing, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a moving state of the camera. 1; spherical molded body, 2;
Natural rubber film, 3; embedding material, 4; sagger for degreasing.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 35/00 - 35/22 C04B 35/622 - 35/657──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) C04B 35/00-35/22 C04B 35/622-35/657

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】セラミック粉末と有機バインダーからなる
成形体を脱脂後、焼成することにより焼結体を得るセラ
ミック焼結体の製造方法において、 前記成形体の表面の一部を、前記有機バインダーの融点
若しくは熱分解温度よりも高い融点若しくは熱分解温度
を有する樹脂又はゴムからなる皮膜で被覆し、 その後、1気圧以上10kg/cm2未満のガス雰囲気中にて、
該皮膜を構成する樹脂若しくはゴムの融点若しくは熱分
解温度よりも低い温度に加熱して前記成形体の中心部に
おける空隙率が25%以上となるまで前記有機バインダー
を除去する予備脱脂工程を行い、 次いで、該皮膜の融点若しくは熱分解温度以上に加熱し
て、該皮膜を除去した後にあるいは該被膜を除去すると
ともに残存した前記有機バインダーを除去する本脱脂工
程を行うことを特徴とするセラミック焼結体の製造方
法。
1. A method for producing a ceramic sintered body in which a molded body comprising a ceramic powder and an organic binder is degreased and then fired to obtain a sintered body, wherein a part of the surface of the molded body is made of the organic binder. coated with a film made of resin or rubber has a melting point or thermal decomposition temperature than the melting point or thermal decomposition temperature, at then 1 atm or 10 kg / cm 2 less than in the gas atmosphere,
Performing a preliminary degreasing step of heating to a temperature lower than the melting point or thermal decomposition temperature of the resin or rubber constituting the film and removing the organic binder until the porosity in the center of the molded body becomes 25% or more; Next, a ceramic sintering step is performed, in which the coating is heated to a temperature equal to or higher than the melting point or the thermal decomposition temperature of the coating to remove the coating or remove the coating and remove the remaining organic binder to remove the remaining organic binder. How to make the body.
【請求項2】前記樹脂又はゴムからなる皮膜で被覆した
成形体を埋め込み用セラミック粒子からなる埋込材中に
埋め込み、 その後、1気圧以上10kg/cm2未満のガス雰囲気中にて、
該皮膜を構成する樹脂若しくはゴムの融点若しくは熱分
解温度よりも低い温度に加熱して前記成形体の中心部に
おける空隙率が25%以上となるまで前記有機バインダー
を除去する予備脱脂工程を行い、 次いで、該皮膜の融点若しくは熱分解温度以上に加熱し
て、該皮膜を除去した後にあるいは該被膜を除去すると
ともに残存した前記有機バインダーを除去する本脱脂工
程を行う請求項1記載のセラミック焼結体の製造方法。
2. A molded body covered with a film made of the resin or rubber is embedded in an embedding material made of ceramic particles for embedding, and then, in a gas atmosphere of 1 atm or more and less than 10 kg / cm 2 ,
Performing a preliminary degreasing step of heating to a temperature lower than the melting point or thermal decomposition temperature of the resin or rubber constituting the film and removing the organic binder until the porosity in the center of the molded body becomes 25% or more; 2. The ceramic sintering process according to claim 1, wherein the degreasing step is performed after heating the coating to a temperature equal to or higher than the melting point or the thermal decomposition temperature to remove the coating or remove the coating and remove the remaining organic binder. How to make the body.
【請求項3】前記樹脂又はゴムからなる皮膜により被覆
される面の面積は、前記成形体の全表面積の50〜90%で
ある請求項1または2記載のセラミック焼結体の製造方
法。
3. The method for producing a ceramic sintered body according to claim 1, wherein an area of a surface covered with the resin or rubber coating is 50 to 90% of a total surface area of the molded body.
【請求項4】前記本脱脂工程において、前記有機バイン
ダーの少なくとも一部は、前記成形体表面のうち前記予
備脱脂工程中には前記皮膜で被覆されていた部分から前
記成形体外へと除去される請求項1から3のいずれか一
項に記載のセラミック焼結体の製造方法。
4. In the main degreasing step, at least a part of the organic binder is removed from a part of the surface of the molded body covered with the film during the preliminary degreasing step, to the outside of the molded body. A method for producing the ceramic sintered body according to claim 1.
【請求項5】前記皮膜は、前記成形体のうち厚肉部の一
部を露出させるように被覆される請求項1から4のいず
れか一項に記載のセラミック焼結体の製造方法。
5. The method for producing a ceramic sintered body according to claim 1, wherein the coating is coated so as to expose a part of a thick portion of the molded body.
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