JP6984144B2 - 成形体の製造方法 - Google Patents
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Description
[1] セラミックス粉末と結合剤とを含み、流動開始温度T1である組成物を成形して一次成形体を得る工程、及び、セラミックス粉末と結合剤とを含み、流動開始温度T2である組成物を該一次成形体上に成形して二次成形体を得る工程、を有し、該T1がT2より高いことを特徴とする、成形体の製造方法。
[2] 前記一次組成物又は前記二次組成物の少なくともいずれかのセラミックス粉末が、BET比表面積が5m2/g以上20m2/g以下であるセラミックス粉末である上記[1]に記載の製造方法。
[3] 前記一次組成物又は前記二次組成物の少なくともいずれかのセラミックス粉末が、アルミナ粉末、ジルコニア粉末及びシリカ粉末からなる群の少なくとも1種である上記[1]又は[2]に記載の製造方法。
[4] 一次組成物及び二次組成物の少なくともいずれかのセラミックス粉末がジルコニア粉末である上記[1]乃至[3]のいずれか1つに記載の製造方法。
[5] 前記結合剤が、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール及びポリポロピレンカーボネートからなる群の1種以上、又は、これらの共重合体である上記[1]乃至[4]のいずれか1つに記載の製造方法。
[6] 前記一次組成物が脂肪酸アマイドを含む上記[1]乃至[5]のいずれか1つに記載の製造方法。
[7] 前記脂肪酸アマイドが、飽和脂肪酸ビスアマイド、不飽和脂肪酸ビスアマイド及び芳香族ビスアマイドからなる群の少なくとも1種である上記[6]に記載の製造方法。
[8] 前記工程における成形方法が射出成形である請求項[1]乃至[7]のいずれか1つに記載の製造方法。
[9] 上記[1]乃至[8]のいずれか1つの成形体の製造方法で得られた二次成形体を加熱処理して脱脂体を得る工程、及び、該脱脂体を焼結して焼結体を得る工程を有する焼結体の製造方法。
試料形状 : ペレット又は粉末
試験温度 : 室温〜160℃、昇温速度5℃/min
試験圧力 : 定圧 25kg/cm2
キャピラリーダイ : 長さ20mm及び内径1.0mmの円筒状シリンジ、及び、シリンジの内孔と一致する外径を有するピストンを備えたキャピラリーダイ
流動開始温度 :
軟化温度におけるピストンの位置から5mmピストンが移動したときの温度
加熱温度 : セラミックス粉末の焼結温度以下、更には400℃以上600℃以下
加熱時間 : 30分以上4時間以下
加熱雰囲気 :酸化雰囲気、不活性雰囲気及び真空雰囲気からなる群の少なくとも1種
焼結時間 : 30分以上4時間以下
焼結雰囲気 : 酸化雰囲気、不活性雰囲気及び真空雰囲気からなる群の少なくとも1種
予備焼結温度 : 1300℃以上1500℃以下、更には1350℃以上1500℃以下
予備焼結時間 : 30分以上4時間以下
予備焼結雰囲気 : 酸化雰囲気、不活性雰囲気及び真空雰囲気からなる群の少なくとも1種
焼結時間 :30分以上2時間以下
焼結雰囲気 :アルゴン雰囲気
キャピラリーリオメーター(装置名:CFT−500D、島津製作所製)を使用し、以下の条件で流動開始温度を求めた。
内孔1cm2のシリンジと、シリンジ内孔と一致する外径を有するピストンを備えたキャピラリーダイにペレット状の組成物試料2mLを充填した後、昇温速度5℃/minで組成物を昇温しながら、ピストンに25kg/cm2の荷重をかけた。軟化温度におけるピストンの位置から5mmピストンが移動した温度をもって、流動開始温度とした。
(光学顕微鏡観察)
光学顕微鏡(装置名:MM−800、ニコン製)を使用し、得られた成形体及び焼結体の表面を観察した。
BET比表面積が15m2/gであり、3mol%イットリア安定化ジルコニア粉末と、BET比表面積が15m2/gであり、なおかつ、アルミナ粉末を20重量%含有する3mol%イットリア安定化ジルコニア粉末と、を重量比で50重量%:50重量%となるように混合した後、大気中、120℃で乾燥して混合粉末を得た。得られた混合粉末と、アクリル系樹脂及び飽和脂肪酸ビスアマイドからなる結合剤、DOP、並びに、ヒンダードフェノール系酸化防止剤を混合し、混合粉末の体積割合が50体積%である組成物を得、これを原料組成物1とした。本実施例の原料組成物の結果を表1に示す。
組成物中の混合粉末の体積割合が48体積%となるように混合したこと以外は実施例1と同様な方法で組成物を得、これを原料組成物2とした。本実施例の原料組成物の結果を表1に示す。
セラミックス粉末として、BET比表面積が7m2/gであり、3mol%イットリア安定化ジルコニア粉末と、BET比表面積が15m2/gであり、なおかつ、アルミナ粉末を20重量%含有する3mol%イットリア安定化ジルコニア粉末と、を使用したこと以外は合成例1と同様な方法で組成物を得、これを原料組成物3とした。本実施例の原料組成物の結果を表1に示す。
セラミックス粉末として、BET比表面積が9m2/gであり、Zn−Al−Co−Fe複合酸化物を含有するジルコニア粉末を使用したこと、及び、組成物中の混合粉末の体積割合が48体積%となるように混合したこと以外は合成例1と同様な方法で組成物を得、これを原料組成物4とした。本実施例の原料組成物の結果を表1に示す。
セラミックス粉末として、BET比表面積が9m2/gであり、Zn−Al−Co−Fe複合酸化物を含有するジルコニア粉末を使用したこと、及び、飽和脂肪酸ビスアマイドを使用しなかったこと以外は合成例1と同様な方法で組成物を得、これを原料組成物5とした。本実施例の原料組成物の結果を表1に示す。
セラミックス粉末として、BET比表面積が7m2/gであり、3mol%イットリア安定化ジルコニア粉末と、BET比表面積が7m2/gであり、なおかつ、アルミナ粉末を20重量%含有する3mol%イットリア安定化ジルコニア粉末と、を使用したこと以外は合成例1と同様な方法で組成物を得、これを原料組成物6とした。本実施例の原料組成物の結果を表1に示す。
セラミックス粉末として、BET比表面積が9m2/gであり、Zn−Al−Co−Fe複合酸化物を含有するジルコニア粉末を使用したこと、飽和脂肪酸ビスアマイドを使用しなかったこと、及び、組成物中の混合粉末の体積割合が48体積%となるように混合したこと以外は合成例1と同様な方法で組成物を得、これを原料組成物7とした。本実施例の原料組成物の結果を表1に示す。
原料組成物1を圧力200MPaで射出成形し、一次成形体を得た。一次成形体は外径53mm×内径44mm×高さ4.5mmのリング状であり、当該成形体は内径1.8mm×外径2.4mm×高さ2.7mmであり、幅0.6mmの線図からなるロの字状の凸部を有する。一次成形体の形状の模式図を図1に示した。図1(a)、(b)及び(c)は、それぞれ、一次成形体の上面図、※における断面図及び側面図である。
一次組成物として原料組成物2を使用したこと、及び、二次組成物として原料組成物7を使用したこと以外は実施例1と同様な方法で射出成形をし、本実施例の成形体を得た。
一次組成物として原料組成物3を使用したこと、及び、二次組成物として原料組成物5を使用したこと以外は実施例1と同様な方法で射出成形をし、本実施例の成形体を得た。
一次組成物として原料組成物6を使用したこと、及び、二次組成物として原料組成4を使用したこと以外は実施例1と同様な方法で射出成形をし、本比較例の二次成形体を得た。得られた成形体の表面の光学顕微鏡写真を図5に示す。図5より、本比較例の成形体は、一次成形体の凸部に由来する正方形の形がゆがみ、目的とする形状の模様が得られないことが確認できる。
実施例1で得られた二次成形体を大気中、昇温速度2.5℃/h、脱脂温度450℃、脱脂時間2時間で処理することで二次成形体中の有機物を除去し、脱脂体を得た。得られた脱脂体を、大気中、焼結温度1450℃、焼結時間2時間で焼結した後、アルゴン雰囲気中、1350℃、1時間、150MPaでHIP処理することで焼結体を得た。
Claims (8)
- セラミックス粉末と結合剤とを含み、流動開始温度T1である一次組成物を射出成形により成形して一次成形体を得る工程、及び、セラミックス粉末と結合剤とを含み、流動開始温度T2である二次組成物を該一次成形体上に射出成形により成形して二次成形体を得る工程、を有し、該T1がT2より高いことを特徴とする、焼結体製造用の成形体の製造方法。
但し、前記流動開始温度T1及びT2は押出形プラストメータ(キャピラリーレオメータ)を使用し、JISK 7210に準じた方法により以下の条件により測定された値である。
試料形状 :ペレット又は粉末
試験温度 :室温〜160℃、昇温速度5℃/min
試験圧力 :定圧25kg/cm2
キャピラリーダイ:長さ20mm及び内径1.0mmの円筒状シリンジ、及び、
シリンジの内孔と一致する外径を有するピストンを備えたキャピラリーダイ
流動開始温度 :軟化温度におけるピストンの位置から5mmピストンが移動したときの温度 - 前記一次組成物又は前記二次組成物の少なくともいずれかのセラミックス粉末が、BET比表面積が5m2/g以上20m2/g以下であるセラミックス粉末である請求項1に記載の製造方法。
- 前記一次組成物又は前記二次組成物の少なくともいずれかのセラミックス粉末が、アルミナ粉末、ジルコニア粉末及びシリカ粉末からなる群の少なくとも1種である請求項1又は2に記載の製造方法。
- 一次組成物及び二次組成物の少なくともいずれかのセラミックス粉末がジルコニア粉末である請求項1乃至3のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記結合剤が、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール及びポリポロピレンカーボネートからなる群の1種以上、又は、これらの共重合体である請求項1乃至4のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記一次組成物が脂肪酸アマイドを含む請求項1乃至5のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記脂肪酸アマイドが、飽和脂肪酸ビスアマイド、不飽和脂肪酸ビスアマイド及び芳香族ビスアマイドからなる群の少なくとも1種である請求項6に記載の製造方法。
- 請求項1乃至7のいずれか一項の成形体の製造方法で得られた二次成形体を加熱処理して脱脂体を得る工程、及び、該脱脂体を焼結して焼結体を得る工程を有する焼結体の製造方法。
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