JP3320496B2 - セラミックスもしくは金属粉末焼結体の製造方法 - Google Patents

セラミックスもしくは金属粉末焼結体の製造方法

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JP3320496B2 JP12054093A JP12054093A JP3320496B2 JP 3320496 B2 JP3320496 B2 JP 3320496B2 JP 12054093 A JP12054093 A JP 12054093A JP 12054093 A JP12054093 A JP 12054093A JP 3320496 B2 JP3320496 B2 JP 3320496B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックスもしくは
金属粉末焼結体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、セラミックスもしくは金属粉末焼
結体の製造は、セラミックス又は金属粉末と有機バイン
ダーとの混練体を成形して成形体を得た後に、アルミナ
等の耐火台板の上に成形体を載置して、これを電気炉等
の高温炉内で焼結して製造することが一般的に知られて
いる。また、特開昭57−200271号公報に開示さ
れている様に、焼結時に成形体の外周全面から焼結エネ
ルギーを均等に伝達せしめるために、アルミナ粉末等の
耐火粉末物中に成形体を埋設して焼結する技術が知られ
ており、この技術により、成形体が吸収する焼結エネル
ギーの吸収効率の差による成形体の変形や焼結ヒビを緩
和するものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記こ
れらの方法のうち前者の場合には、成形体が耐火台板上
に安定して載置でき、脱脂・焼結時に起こる変形が殆ど
ないと思われる置担面が存在しない場合には実現不可能
となったり、また、耐火材の専用治具を作成する必要が
できたり、凸部などが自重により変形するためサイジン
グ等の後処理の必要ができ、コストが高くなってしまう
問題がある。また、後者ではアルミナ等の耐火粉末体
は、焼結により成形体にこれが付着する場合があり、研
磨などの後処理が必要になり、工程が長くなったり、ま
た耐火粉末体が抵抗となり均等収縮しないため、収縮差
による変形が生じる問題がある。
【0004】そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされ
たものであり、収縮差による変形や自重による変形を抑
制し、サイジングや研磨などの後加工を必要とせず、ま
た置担面を有さない形状の成形体でも容易に焼結可能な
セラミックスもしくは金属粉末焼結体の製造方法を提供
することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記の問題点
を解決するためのセラミックスもしくは金属粉末焼結体
の製造方法であり、請求項1の発明は、セラミックスも
しくは金属粉末焼結体の製造方法において、セラミック
スまたは金属粉末と有機バインダーとの混練体を射出成
形材料として射出成形し製品部である成形体を得る工程
と、上記成形体と同材料の混練体または同材料であって
有機バインダー量の多い混練体を射出成形材料として射
出成形し、上記成形体と嵌合して組み合わされる治具を
得る工程と、成形体と治具との嵌合接触部に、両者の接
触を防止する膜を施す工程と、上記膜を介し嵌合して組
み合わされた成形体と治具とを脱脂し、焼結する工程
と、を有することを特徴とする。また、請求項2の発明
は、請求項1記載のセラミックスもしくは金属粉末焼結
体の製造方法において、前記膜を施す工程は、成形体と
治具との嵌合接触部に物理化学的に安定なセラミックス
を塗布または蒸着することにより行うことを特徴とす
る。本発明の概念図を例示して示す図1〜図5に基づい
て説明する。本発明の例示する製造方法は、セラミック
スまたは金属粉末と有機バインダーとの混練体を射出成
形材料として射出成形して複数の射出成形体を得る工程
と、射出成形体表面にそれらが接触するのを防止する膜
を成形する工程と、成形体を組み合わせる工程と、射出
成形体を脱脂する工程と、脱脂体を焼結する工程とから
なる。
【0006】射出成形工程にて製品部である成形体1a
と、これと同材料(配合比は問わない)にて形成されて
前記成形体1aと嵌合し脱脂、焼結時に使用する耐火台
板上で安定に保たれる形状の治具2aを得る。脱脂工程
以降は、製品部である成形体1aおよび治具2aは嵌合
し、組み合わせて行われるが、この嵌合の際、成形体1
aおよび治具2aの嵌合接触部には、両者が接触するの
を防止する膜を成形する。具体的には、接触部にAl
(アルミナ)、SiO、c−BN、SiO、Si
、h−BN、TiO−Al、Al
−ZrO等、物理化学的に安定なセラミックスを塗布
または蒸着してセラミックスコーティング3を施し、そ
の後嵌合させる。この後、脱脂、焼結工程を経て、得ら
れた焼結体を製品1および治具2に分離して所望の製品
を得るものである。
【0007】
【作用】上記構成において、製品部である成形体1a及
び治具2aの嵌合接触部には、セラミックスが塗布又は
蒸着されコーティング(膜)が形成されているため、成
形体1a及び治具2aは相互に接触することなく、ま
た、脱脂、焼結工程において高熱を加えられても分解さ
れることなく安定した状態を保ち、焼結体として得られ
る製品1及び治具2が相互に接触することはない。通
常、製品部である成形体は、凹凸が多い形状の場合には
焼結工程にて変形し易いと言われるが、本発明によれ
ば、凹凸の多い形状の製品部の成形体でも、治具と嵌合
して一体化することにより形状が単純化するため、成形
体1a及び治具2aの材料成分を統一すれば各部分の収
縮差あるいは置き方の影響による変形(自重による変形
など)をなくすことができる。
【0008】治具2aの材料成分を成形体1aよりも若
干バインダーリッチにすることで治具2aの方が焼結工
程まででの収縮率が大きくなり、サイジングと同様の効
果を得ることができる。焼結後は焼結体として得られる
製品1及び治具2を分離し、所望の変形していない製品
1としての焼結体が得られる。
【0009】
【実施例1】図6及び図7は、本実施例の製造方法を示
すものであり、先ず金型4aに射出成形機5をタッチ
し、治具2aの射出成形を行う。この時、治具2aの表
面においては、この後にセラミックスを塗布若しくは蒸
着するため、製品部との嵌合部となる箇所はセラミック
スのコーティング膜厚分を見込み、若干大きい寸法とな
っている。この後金型4aから取り出した治具2aの表
面の上記嵌合部となる箇所にセラミックスコーティング
3の膜を施し、製品部との嵌合部を所望の製品部寸法に
仕上げる。この治具2aはこの後製品部を成形する金型
4bに挿入され、治具2aと同材料にて製品部がインサ
ート成形され、製品となる製品部である成形体1aと治
具2aは一体化される。この後取り出された一体化した
成形体1a及び治具2aは脱脂工程、焼結工程を経た
後、焼結した成形体1b及び治具2に分離し、所望の製
品(製品部である成形体を焼結して得た焼結体)1を得
る。
【0010】上記説明した本実施例においては、先に射
出成形した治具2aにセラミックスコーティング3を施
し、製品部である成形体1aとの嵌合部を製品部と同寸
法に仕上げておくことでこれをインサート成形し、所望
寸法の製品部(成形体)1aを得ることが可能となる。
また、インサート成形することにより、製品部(成形
体)1aと治具2aを組み付ける作業を省略することが
可能となる。製品部(成形体)1aと治具2aの嵌合部
に施されたAl(アルミナ)等のセラミックス膜
は、脱脂、焼結工程の熱(1350℃程度)により変性
することがないため、製品1と治具2は相互に接触する
ことがなく、また製品部1aと治具2aは同様に収縮す
るため、これらを分離後には、所望の寸法で変形のない
製品(焼結体)1を得ることができる。
【0011】
【実施例2】図8は、本実施例の製造方法を示すもので
あり、製品部である成形体1aと治具2aを同時に射出
成形する(ファミリー取り)金型4に射出成形機5をタ
ッチし、射出成形を行い、成形体1a及び治具2aを得
る。この時の治具2aの成形体1aとの嵌合部は、セラ
ミックスコーティング3の膜が施された時に嵌合クリア
ランスを含め0.01mm程度ほど成形体1aよりも大
きく形成されている。この後、治具2aの表面には、セ
ラミックスコーティング3が施され膜を介して成形体1
aと嵌合される。この後前述の実施例1と同様に脱脂、
焼結工程を経て分離し、所望の製品(焼結体)1を得
る。
【0012】上記説明した本実施例においては、成形体
1aと治具2aをセラミックスコーティング3の膜を介
して一体化し、脱脂、焼結を行うことで、サイジングし
つつ変形のない成形体1bを前述の実施例1と同様に得
ることができる。また、成形体1aと治具2aをファミ
リー取りで射出成形することで金型を1つにし、金型作
成費を抑えることも可能となり、低コストで無変形の製
品を得ることができる。
【0013】
【実施例3】図9は、本実施例の製造方法を示すもので
あり、前述の実施例1及び2と同様に、成形体及び治具
を射出成形する工程、治具にAl等のセラミッス
をコーティングする工程、脱脂及び焼結工程、分離工程
からなる。図9に示される様な断面形状の製品部である
成形体1aの場合、これと嵌合する治具をいくつかに分
割して成形し(例えば2a、2c)、これらの治具2a
及び2cの相互の接触部と、治具2a及び2cと成形体
1aの接触部にAl等のセラミックスコーティン
グ3の膜を施し、成形体1a及び治具2a、2cを組み
付け一体化する。この時、治具2a及び2cの寸法は、
セラミックスコーティング3の膜を施した後でも成形体
1aと嵌合し得るように、クリアランスを含んだ寸法を
見込む。一体化した後、脱脂、焼結工程を経て、製品
(焼結体)1、治具2b及び2dを分離して所望の製品
を得る。
【0014】上記説明した本実施例においては、製品部
形状が図9に示したような形状で、アンダーカットを有
する場合には、本実施例のように、治具をいくつかに分
割(2a、2c)した構成とし、成形体1a、治具2
a、2cの各接触部にセラミックスコーティング3の膜
を施すことで脱脂、焼結後も各々を分割することが可能
であり、前述の実施例1及び2と同様に無変形の所望の
製品を得ることが可能となる。
【0015】
【実施例4】図10は、本実施例の製造方法の工程フロ
ーを示すものであり、製品部である成形体と治具の射出
成形を行い、この後、治具は第1次の脱脂工程へ、そし
て成形体と上記脱脂工程を経た治具との接触部にはAl
(アルミナ)等のセラミックスコーティングを行
う。治具の脱脂が完了した後、上記成形体を組み付けて
一体化し、再び脱脂し、そして焼結を行う。この後各々
を分離して所望の製品を得る。
【0016】上記説明した本実施例においては、治具を
先に脱脂することで、治具と成形体を一体化した際のト
ータルバインダー含有量が少なく、上記第1次の脱脂後
の有機バインダーの残留即ち残査が減少するため、前述
の実施例1、2、3と同様の効果の他、焼結性が向上
し、より高品質の製品を得ることが可能となる。
【0017】
【発明の効果】以上のように、木発明によれば、置担面
を有さない複雑形状であっても、収縮や自重による変形
のないセラミックスもしくは金属粉末焼結体の製造が可
能となる。また、成形体と治具との接触部に接触防止用
の膜を設けることにより、焼結後に各々を分割すること
が可能となる。また、この膜を、物理化学的に安定なセ
ラミックスを塗布または蒸着することで形成することに
より、脱脂、焼結の熱による変性がなく、このため変形
のないセラミックスもしくは金属粉末焼結体の製造が可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法を例示して示す斜視概念図で
ある。
【図2】本発明の製造方法の例示におけるセラミックス
コーティング工程を示す断面図である。
【図3】本発明の製造方法の例示における焼結工程を示
す断面図である。
【図4】本発明の製造方法の例示における製品の分離工
程を示す断面図である。
【図5】本発明の製造方法の例示の工程図である。
【図6】本発明の実施例1の製造方法の工程図である。
【図7】同実施例における製造方法の説明図である。
【図8】本発明の実施例2における製造方法の説明図で
ある。
【図9】本発明の実施例3における製造方法の説明図で
ある。
【図10】本発明の実施例4の製造方法の工程図であ
る。
【符号の説明】
1 製品 1a 成形体 2 治具 2a 治具 3 セラミックスコーティング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−70244(JP,A) 特開 平3−236592(JP,A) 特開 平4−259306(JP,A) 特開 平3−232774(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/64 B22F 3/10 F27D 3/12

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミックスもしくは金属粉末焼結体の
    製造方法において、セラミックスまたは金属粉末と有機
    バインダーとの混練体を射出成形材料として射出成形し
    製品部である成形体を得る工程と、 上記成形体と同材料の混練体または同材料であって有機
    バインダー量の多い混練体を射出成形材料として射出成
    形し、上記成形体と嵌合して組み合わされる治具を得る
    工程と、 成形体と治具との嵌合接触部に、両者の接触を防止する
    膜を施す工程と、 上記膜を介し嵌合して組み合わされた成形体と治具とを
    脱脂し、焼結する工程と、 を有することを特徴とするセラミックスもしくは金属粉
    末焼結体の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記膜を施す工程は、成形体と治具との
    嵌合接触部に物理化学的に安定なセラミックスを塗布ま
    たは蒸着することにより行うことを特徴とする請求項1
    記載のセラミックスもしくは金属粉末焼結体の製造方
    法。
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