JPH01219070A - Production of sintered body - Google Patents

Production of sintered body

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JPH01219070A
JPH01219070A JP63043824A JP4382488A JPH01219070A JP H01219070 A JPH01219070 A JP H01219070A JP 63043824 A JP63043824 A JP 63043824A JP 4382488 A JP4382488 A JP 4382488A JP H01219070 A JPH01219070 A JP H01219070A
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molded body
degreasing
organic binder
sintered body
binder
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Abstract

PURPOSE:To shorten a degreasing time in a stage of producing a sintered body with an org. binder by causing a chemical reaction by allowing a molded body to contact with fluid in a stage of degreasing, and removing the binder in the molded body by the effect of gene rated gas. CONSTITUTION:A powdery material (e.g., aluminum nitride powder, powdery metallic Si) for a sintered body is mixed with a sintering additive and an org. binder (e.g., liquid paraffin, polyethylene wax). After prepg. a molded body by compressing the powder mixture, the molded body is allowed to contact with fluid (e.g., water, aq. HCl), and a chemical reaction is caused between the fluid and the powdery raw material, and a gas is generated. The org. binder is separated from the powdery raw material by the pressure of the generated gas and moved toward a surface side of the molded body, from where it is discharged to the outside of the system. A sintered body is obtd. by sintering then the molded body freed of the org. binder.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、成形体から有機バインダを除去して作る焼結
体の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for producing a sintered body by removing an organic binder from a molded body.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に、セラミックス焼結製品はセラミックス粉末原料
と焼結助剤と有機バインダを主成分とする混合物を、金
型のキャビティ内へ加圧成形した後、その成形体中に残
留する有機バインダを蒸発あるいは熱分解により除去し
てセラミックス脱脂体を作り、この脱脂した成形体を焼
結して得られる。
In general, ceramic sintered products are produced by pressure-forming a mixture mainly composed of ceramic powder raw materials, sintering aids, and organic binders into the cavity of a mold, and then evaporating or removing the organic binder remaining in the molded body. It is removed by thermal decomposition to produce a ceramic degreased body, and this degreased molded body is sintered.

成形体を作成する前の前記混合物の中に、有機バインダ
を添加する目的は、非流動性のセラミックス粉末に流動
性を付与し、混合物の流動性を向上させることにある。
The purpose of adding an organic binder to the mixture before forming a molded body is to impart fluidity to the non-flowable ceramic powder and improve the fluidity of the mixture.

従って、有機バインダの占める割合が高い混合物は流動
性に優れる。
Therefore, a mixture with a high proportion of organic binder has excellent fluidity.

混合物中の有機バインダの量は成形しようとする製品の
形状、大きさ、肉厚等で異なる。一般に。
The amount of organic binder in the mixture varies depending on the shape, size, wall thickness, etc. of the product to be molded. in general.

製品形状が複雑で且つ肉薄であると、金型のキャビティ
内へ混合物が充填されるとき、混合物の流動抵抗が大き
くなるので、このような形状の製品を作る場合、バイン
ダ量の多い混合物を使用する必要がある。一方、成形体
に含まれる有機バインダ量が多いと、加熱により有機バ
インダを蒸発あるいは熱分解して除去するとき、脱脂処
理時間が長くなる。
If the product shape is complex and thin, the flow resistance of the mixture will increase when it is filled into the cavity of the mold, so when making a product with such a shape, a mixture with a large amount of binder should be used. There is a need to. On the other hand, if the amount of organic binder contained in the molded article is large, the degreasing treatment time will be longer when the organic binder is removed by evaporation or thermal decomposition by heating.

次に、有機バインダ量の多い混合物を使用して成形体を
作る射出成形体の脱脂工程の1例を以下に説明する。勿
論、成形体の形状、大きさ、肉薄によっても異なるが、
一般的には成形体を加熱する速度は通常おおよそ1〜b た、脱脂時の最高加熱温度は400〜700℃であるの
で、脱脂処理に、55〜550時間を必要とする。一方
、肉厚が25w11以上の成形体では加熱による除去法
では550時間以上の脱脂処理時間が必要である。この
ため、脱脂工程を短縮するための工夫が種々提案されて
いる。それは次の3つに大別される。
Next, an example of a degreasing process for an injection molded body produced using a mixture containing a large amount of organic binder will be described below. Of course, it varies depending on the shape, size, and thickness of the molded object, but
In general, the heating rate of the molded body is usually about 1 to 1.degree. C., and the maximum heating temperature during degreasing is 400 to 700.degree. C., so the degreasing treatment requires 55 to 550 hours. On the other hand, in the case of a molded article having a wall thickness of 25W11 or more, the removal method by heating requires a degreasing treatment time of 550 hours or more. For this reason, various methods have been proposed to shorten the degreasing process. It can be broadly divided into the following three categories.

(1)加熱雰囲気を制御しながら成形体中の有機バイン
ダを除去する方法。
(1) A method of removing the organic binder from the molded body while controlling the heating atmosphere.

(2)有機溶媒により成形体中の有機バインダを除去す
る方法。
(2) A method of removing the organic binder in the molded body using an organic solvent.

(3)超臨界流体により成形体中の有機バインダを除去
する方法等である。
(3) A method of removing the organic binder in the molded body using a supercritical fluid.

これらの方法について、各項目ごとに代表例を引用して
説明する。先ず(1)の加熱による例としては特開昭5
7−17468号公報がある。これは脱脂工程を、非酸
化性のガスを用いて、少なくとも1気圧より高い高圧ガ
ス下で成形体を加熱することにより行なって、有機バイ
ンダを除去する方法である。具体的にはセラミックス粉
末として粒径44μm以下のアルミナ粉末、有機バイン
ダとしてポリスチレン、ジエチルフタレート、ステアリ
ン酸の混合物をアルミナ粉末を100として20重量部
配合し、これをニーダで樹脂の軟化温度160℃で混練
する。これを冷却してからペレットにした後、射出圧カ
ニ 800kgf/a#、射出温度=180℃、金型温
度:35℃の各条件で射出し、幅10++m、厚さ5f
fI11、長さ50mmの板状試験片を成形した。これ
を10気圧のN2雰囲気下で、室温から50℃までを1
時間かけてゆっくり加熱し、次に50℃から450℃ま
でを昇温速度6℃/hで加熱し、50時間で樹脂を分解
除去し、欠陥のない脱脂体を製造している。また、昇温
速度を大きくし、脱脂時間の短縮を図ろうとすると。
These methods will be explained by citing representative examples for each item. First, as an example of (1) heating, there is
There is a publication No. 7-17468. This is a method in which the organic binder is removed by performing a degreasing step by heating the molded body under high pressure gas higher than at least 1 atmosphere using a non-oxidizing gas. Specifically, alumina powder with a particle size of 44 μm or less is used as a ceramic powder, and 20 parts by weight of a mixture of polystyrene, diethyl phthalate, and stearic acid are mixed as an organic binder, with the alumina powder being 100%, and this is mixed in a kneader at the softening temperature of the resin at 160°C. Knead. After cooling it and making it into pellets, it was injected under the following conditions: injection pressure: 800 kgf/a#, injection temperature: 180°C, mold temperature: 35°C, width: 10++m, thickness: 5f
A plate-shaped test piece with an fI of 11 and a length of 50 mm was molded. This was heated from room temperature to 50℃ for 1 hour under a N2 atmosphere of 10 atm.
It is heated slowly over a period of time, and then heated from 50° C. to 450° C. at a temperature increase rate of 6° C./h, and the resin is decomposed and removed in 50 hours, producing a defect-free degreased body. Also, if you try to shorten the degreasing time by increasing the temperature increase rate.

成形体が割れたり、膨れたりあるいは変形したりして、
良品ができない旨記述されている。
If the molded object cracks, swells, or deforms,
It is stated that a quality product cannot be produced.

(2)の有機溶媒により成形体中の有機バインダを除去
する例としては、特開昭59−27743号公報がある
。これはセラミックス粉末として窒化珪素粉末76.4
wt%、有機バインダとして。
An example of (2) in which the organic binder in the molded body is removed using an organic solvent is disclosed in JP-A-59-27743. This is silicon nitride powder 76.4% as a ceramic powder.
wt%, as organic binder.

ポリスチレン15.3wt%、ポリエチレン3.8wt
%、ステアリン酸2.8wt%、ジエチルフタレート1
.7wt%をニーダを用い、180℃。
Polystyrene 15.3wt%, polyethylene 3.8wt%
%, stearic acid 2.8wt%, diethyl phthalate 1
.. 7 wt% using a kneader at 180°C.

2.5気圧で十分混練し1次いで、3〜5ffI11の
ペレットにした。これを加熱筒温度250℃、射出圧力
1000kg/a#、金型温度50℃にて、幅60m、
長さiooms、厚さ8mの板状、試験片を射出成形し
た。脱脂工程は、試験片を容積2党の蓋付き容器内に満
たした温度15℃の塩化メチレン中に40時間浸漬して
バインダを除去した。有機バインダのうち、ポリエチレ
ンを除いたポリスチレン、ステアリン酸、ジエチルフタ
レートの93%が溶出除去された。有機バインダのうち
ポリエチレンは残留しているので有機バインダ全体とし
ての溶出除去率は35%である。この成形体はクラック
や変形の発生は認められない、しかし、本法では成形体
にポリエチレンが残留しているので、これを窒素雰囲気
下で、室温から1750℃まで200”C/hの昇温速
度で加熱して除去している。
The mixture was sufficiently kneaded at 2.5 atm and then made into pellets of 3 to 5 ffI. This was heated at a heating cylinder temperature of 250℃, an injection pressure of 1000kg/a#, a mold temperature of 50℃, a width of 60m,
A plate-shaped test piece with a length of iooms and a thickness of 8 m was injection molded. In the degreasing step, the binder was removed by immersing the test piece in methylene chloride at a temperature of 15° C., which was filled in a two-volume container with a lid, for 40 hours. Of the organic binders, 93% of polystyrene, stearic acid, and diethyl phthalate excluding polyethylene were eluted and removed. Since polyethylene remains among the organic binders, the elution removal rate of the organic binders as a whole is 35%. No cracks or deformation were observed in this molded product.However, since polyethylene remains in the molded product in this method, the temperature was raised from room temperature to 1750°C at a rate of 200"C/h in a nitrogen atmosphere. It is removed by heating at high speed.

したがって、本法による脱脂時間は溶出除去に要する4
0時間と、加熱による除去時間を加えた合計時間で、長
時間を必要とする。
Therefore, the degreasing time by this method is 4
It takes a long time, which is the total time including 0 hour and removal time by heating.

(3)の超臨界流体により成形体中の有機バインダを除
去する例としては特開昭61−155265号公報があ
る。これは、セラミックス粉末としてアルミナ粉末10
0重量部に対し、有機バインダとしてオクタデカノール
を15重量部を添加混合し、これを液圧プレスに入れて
700kgf/alで加圧成形し、これを炭酸ガスの超
臨界流体と接触させて脱脂した。脱脂時の炭酸ガスの超
臨界状態の条件は温度45℃、圧力200 kgf/a
&、流体量200Qである。バインダの除去率は70%
で、脱脂時間は2.2時間である。
An example of (3) in which the organic binder in a molded body is removed using a supercritical fluid is disclosed in JP-A-61-155265. This is alumina powder 10 as a ceramic powder.
0 parts by weight, 15 parts by weight of octadecanol as an organic binder was added and mixed, this was put into a hydraulic press and pressure-molded at 700 kgf/al, and this was brought into contact with a supercritical fluid of carbon dioxide gas. Degreased. The conditions for the supercritical state of carbon dioxide during degreasing are a temperature of 45°C and a pressure of 200 kgf/a.
&, the fluid amount is 200Q. Binder removal rate is 70%
The degreasing time is 2.2 hours.

以上が成形体から有機バインダを除去する従来例である
が、上述した3つの方法の中で、最も一般的であるのは
(1)の加熱による除去方法である。
The above are conventional examples of removing an organic binder from a molded body. Among the three methods mentioned above, the most common method is (1) removal method by heating.

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

上記した3つの従来技術の課題について、順次述べる。 The problems of the three conventional techniques mentioned above will be described in turn.

従来技術(1)の加熱雰囲気を制御しながら、成形体中
の有機バインダを除去する方法では、脱脂時間を短かく
するために、加熱時の昇温速度を大きくすると、有機バ
インダの膨張、蒸気圧、熱分解ガス等により、成形体に
割れ、膨れ、変形等が生じ、良好な脱脂体を製造するこ
とができない。
In the method of prior art (1), which removes the organic binder from the molded body while controlling the heating atmosphere, increasing the temperature increase rate during heating in order to shorten the degreasing time causes expansion of the organic binder and vaporization. Due to pressure, pyrolysis gas, etc., cracks, blisters, deformations, etc. occur in the molded product, making it impossible to produce a good degreased product.

このため、本法では、脱脂処理に長時間、をかけて徐々
に脱脂しなければならない。例えば成形体の厚みが5m
mでの場合でも、脱脂処理に50時間以上必要とする。
Therefore, in this method, the degreasing process must be carried out gradually over a long period of time. For example, the thickness of the molded body is 5 m.
Even in the case of M, the degreasing treatment requires 50 hours or more.

肉厚が5+m以上では更に長時間の脱脂処理が必要であ
る。また、脱脂処理が長時間であると、電力消費量が大
きく、セラミックス製品のコストが高くなる。
If the wall thickness is 5+m or more, a longer degreasing process is required. Furthermore, if the degreasing process takes a long time, the power consumption will be large and the cost of the ceramic product will be high.

従来技術(2)の有機溶媒により成形体中の有機バイン
ダを除去する方法の場合は、有機溶媒に溶解しない有機
バインダを使用することもあるので、成形体を溶媒に浸
漬しバインダを溶解除去した後、残留したバインダを加
熱により除去する。このように1本法では2つの方法を
組合せて除去するので、脱脂処理に長時間を必要とする
。引用例では、浸漬による溶解除去処理が40時間で、
加熱による処理時間が25時間であるから、合計で脱脂
時間は65時間以上である。肉厚が511ffi+の場
合で、このように脱脂処理に長時開票するので、肉厚が
51m以上の場合では脱脂処理に65時間以上を要する
。また、2つの脱脂処理方法を組合せて行なうので、製
造工程の工数が増し、この費用が加算されるので、製品
コストが高くなる欠点がある。
In the case of the conventional technique (2), in which the organic binder in the molded body is removed using an organic solvent, an organic binder that does not dissolve in the organic solvent may be used, so the molded body is immersed in the solvent to dissolve and remove the binder. After that, the remaining binder is removed by heating. In this way, since the one-method method combines two methods for removal, the degreasing process requires a long time. In the cited example, the dissolution and removal treatment by immersion takes 40 hours,
Since the heating treatment time is 25 hours, the total degreasing time is 65 hours or more. When the wall thickness is 511ffi+, the degreasing process takes a long time, so when the wall thickness is 51 m or more, the degreasing process requires 65 hours or more. Furthermore, since the two degreasing treatment methods are combined, the number of man-hours in the manufacturing process increases, and this expense is added, resulting in a disadvantage that the product cost increases.

従来技術(3)の超臨界流体により成形体中の有機バイ
ンダを除去する方法では、超臨界物質として炭酸ガス、
有機バインダとしてオクタデカノールを用い、バインダ
除去率を70%したときの除去処理は2.2時間である
と述べている。しかし、本法の脱脂工程には常温・常圧
の状態から超臨界状態にするまでの前工程、及び超臨界
状態から常温・常圧に戻すまでの後工程が含まれるので
あるから、前後工程の時間も、脱脂処理時間に加算すべ
きであると考えられる。しかし、引用例には前後工程時
間が明記されていないので、どの程度の時間を要するか
は不明である。他の文献によれば例えば、後工程では2
00気圧の高圧から常圧の1気圧まで下げる降圧速度を
大きくすると、成形体が膨れたり、変形したりすること
から、除々に行なわれている。結局、前後処理には1昼
夜以上の時間が必要と考えられることから、脱脂処理に
長時間必要とする。また、引用例には成形体の厚みが記
載されていないが、肉厚は5IIfl程1度であると考
えられ、肉厚が51以上の成形体では脱脂処理に24時
間以上必要とする。
In conventional technology (3), a method of removing an organic binder from a molded body using a supercritical fluid, carbon dioxide gas,
It states that the removal process takes 2.2 hours when octadecanol is used as the organic binder and the binder removal rate is 70%. However, the degreasing process of this method includes a pre-process from normal temperature and pressure to a supercritical state, and a post-process from the supercritical state to return to normal temperature and pressure. It is considered that this time should also be added to the degreasing treatment time. However, since the cited example does not specify the time required for the preceding and following steps, it is unclear how much time is required. According to other documents, for example, in the post-process 2
If the rate of pressure reduction from the high pressure of 000 atm to the normal pressure of 1 atm is increased, the molded article will swell or deform, so this is done gradually. After all, since it is thought that more than one day and night is required for the pre- and post-processing, a long time is required for the degreasing process. Further, although the thickness of the molded body is not described in the cited example, it is thought that the wall thickness is about 5IIfl, and a molded body with a wall thickness of 51 or more requires 24 hours or more for degreasing.

また、引用例での炭酸ガスの超臨界状態を作る方法では
超高圧容器となることから、可成り高価な脱脂装置とな
る。このため、セラミックス製品のコストが高くなる欠
点がある。
Furthermore, since the method of creating a supercritical state of carbon dioxide gas in the cited example requires an ultra-high pressure vessel, the degreasing equipment is quite expensive. For this reason, there is a drawback that the cost of ceramic products increases.

以上のように、上記従来技術は成形体から有機バインダ
を除去する脱脂処理に長時間を要するという問題があっ
た。また、高価な脱脂処理装置を用いるので、セラミッ
クス製品のコストが高くなるという問題もあった。
As described above, the conventional technology has a problem in that the degreasing process for removing the organic binder from the molded body requires a long time. Furthermore, since an expensive degreasing device is used, there is also the problem that the cost of the ceramic product increases.

本発明の目的は成形体から有機バインダを除去する、い
わゆる脱脂処理時間を短縮することのできる焼結体の製
造方法を提供することにある。また、セラミックス製品
のコストを安価にすることにある。
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a sintered body that can shorten the so-called degreasing time for removing an organic binder from a molded body. Another objective is to reduce the cost of ceramic products.

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

上記目的は、脱脂工程時に成形体と流体を接触させ、成
形体中の粉末原料と流体の間で化学反応を起させ、これ
によりガスを発生させ、ガス圧力と流体の浮力で、成形
体中の有機バインダを除去することにより、達成される
The above purpose is to bring the molded body into contact with a fluid during the degreasing process, to cause a chemical reaction between the powder raw material in the molded body and the fluid, to generate gas, and to use the gas pressure and the buoyancy of the fluid to move the molded body into contact with the fluid. This is achieved by removing the organic binder.

すなわち、本発明は焼結体の粉末原料と焼結助剤と有機
バインダを混合して混合物を作る工程と、前記混合物を
加圧して成形体を作る工程と、前記成形体から有機バイ
ンダを除去する脱脂工程および焼結工程を含む焼結体の
製造方法において、前記脱脂工程時、前記成形体と流体
を接触させ、該成形体中の少なくとも1種以上の粉末原
料成分と流体との間で化学反応を起させ、そのとき発生
するガス圧力と流体の浮力で、成形体の中の有機バイン
ダを除去するものである。
That is, the present invention includes a step of mixing a powder raw material for a sintered body, a sintering aid, and an organic binder to form a mixture, a step of pressurizing the mixture to form a molded body, and a step of removing the organic binder from the molded body. In the method for producing a sintered body, which includes a degreasing step and a sintering step, during the degreasing step, the compact is brought into contact with a fluid, and at least one powder raw material component in the compact is brought into contact with the fluid. The organic binder inside the molded body is removed by causing a chemical reaction and using the gas pressure and fluid buoyancy generated at that time.

本発明において使用される焼結体の粉末原料は、金属粉
末とセラミックス粉末の少なくとも一方より成る。金属
粉末としては金属珪素粉末、高速度鋼等の鉄または鉄合
金粉末、チタン系、タングステン系、ボロン系等の超合
金粉末、磁性材料粉末等の各種金属粉末等があり、また
、セラミックス粉末としては窒化珪素粉末、炭化珪素粉
末、アルミナ粉末、ジルコニヤ粉末、サイアロン、粉末
等の各種粉末がある。また、金属粉末とセラミックス粉
末とを混合したサーメット粉末として使用することもで
き、必要に応じてこれら各種金属粉末およびセラミック
ス粉末の1種または2種以上を適宜混合して用いること
もできる。また、これらの粉末には素材である粉末のほ
か、焼結助剤、成形助剤、物性向上のための他の助剤等
を適宜あらかじめ添加しておくこともできる。
The powder raw material for the sintered body used in the present invention consists of at least one of metal powder and ceramic powder. Metal powders include various metal powders such as metallic silicon powder, iron or iron alloy powder such as high-speed steel, superalloy powder such as titanium, tungsten, and boron powder, and magnetic material powder. There are various powders such as silicon nitride powder, silicon carbide powder, alumina powder, zirconia powder, sialon powder, etc. Further, it can be used as a cermet powder that is a mixture of metal powder and ceramic powder, and if necessary, one or more of these various metal powders and ceramic powders can be mixed and used as appropriate. Further, in addition to the raw material powder, sintering aids, forming aids, other aids for improving physical properties, etc. can be added to these powders in advance as appropriate.

焼結体の粉末原料を複数種の成分の混合物から作り、流
体は前記成分の内の一つと反応するものにすることが可
能であり、これにより効率よく有機バインダを除去でき
る。
The powder raw material for the sintered body can be made from a mixture of a plurality of components, and the fluid can react with one of the components, thereby efficiently removing the organic binder.

本発明で使用する有機バインダは室温で液体かまたは加
熱により液化し、その粘度が10〜200cPである。
The organic binder used in the present invention is liquid at room temperature or liquefied by heating, and has a viscosity of 10 to 200 cP.

例えば、常温で液体の流動パラフィン、融点60〜70
℃のパラフィンワックス(固形ワックス)、同64〜6
8℃のステアリン酸、同118〜128℃のポリエチレ
ンワックス(合成ワックス)等が挙げられる。液体であ
ることによりセラミックス粉末に高い流動性を付与する
ことができる。また、液体の粘度が10cP以下ではセ
ラミックス粒子を結合する力が小さく、成形体を保形す
ることができない。また、液体の粘度が200cP以上
ではセラミックス粒子と有機バインダの付着力が大きく
、セラミックス粒子と流体との化学反応で生じるガス圧
力と流体の浮力で、成形体より有機バインダを除去する
ことができにくい。
For example, liquid paraffin, which is liquid at room temperature, has a melting point of 60-70.
Paraffin wax (solid wax) at ℃ 64-6
Examples include stearic acid at 8°C, polyethylene wax (synthetic wax) at 118 to 128°C, and the like. By being liquid, high fluidity can be imparted to the ceramic powder. Further, if the viscosity of the liquid is 10 cP or less, the force for binding the ceramic particles is small, and the molded body cannot be kept in shape. In addition, if the viscosity of the liquid is 200 cP or more, the adhesive force between the ceramic particles and the organic binder is large, and it is difficult to remove the organic binder from the molded body due to the gas pressure and buoyancy of the fluid generated by the chemical reaction between the ceramic particles and the fluid. .

本発明で使用する流体は、水、水蒸気などの気体、ある
いは塩酸、硫酸等の無機酸の水溶液、苛性ソーダ、苛性
カリ等の水溶液などである。これらの流体と焼結体の粉
末原料との組合せは1両者が接触により化学反応を起こ
し、ガスを発生して成形体中の有機バインダを除去し得
るものである。
The fluid used in the present invention includes gases such as water and steam, aqueous solutions of inorganic acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid, and aqueous solutions of caustic soda and caustic potash. The combination of these fluids and the powder raw material for the sintered body causes a chemical reaction when the two come into contact, generates gas, and can remove the organic binder in the molded body.

例えば、流体が水のとき粉末原料としてはSi3N<+
AflN等が挙げられる。流体が苛性ソーダ水溶液のと
きは粉末原料としてS L Ot #Si、N、、Si
C* Affi20.、AfiN等が挙げられる。流体
が無機酸のとき粉末原料としてSL、N4゜AQN等が
挙げられる。
For example, when the fluid is water, the powder raw material is Si3N<+
Examples include AflN and the like. When the fluid is a caustic soda aqueous solution, the powder raw material is S L Ot #Si, N,,Si
C* Affi20. , AfiN, etc. When the fluid is an inorganic acid, powder raw materials include SL, N4°AQN, etc.

〔作用〕[Effect]

成形体を流体と接触させると、成形体中のセラミックス
粉末等の原料粉末と流体とが化学反応を起してガスを発
生する。化学反応が進むに従って、ガス発生量が多くな
り、これに伴なってガス圧力が大きくなる。このガス圧
力が成形体中のセラミックス粒子を結び・つけている有
機バインダの付着力以上になると、有機バインダは粒子
から分離する。また、発生したガスはガス圧力の小さい
側すなわち成形体の表面側へ移動し、成形体表面で系外
へ放出される。このとき、分離した有機バインダはガス
とともに成形体の間隙を通って系外へ押出されて、除去
される。また、セラミックス粒子と流体のぬれ性が有機
バインダとのねれ性以上であると、セラミックス粒子に
付着している有機バインダが流体と次第に置換され、流
体の付着力で有機バインダが系外へ押出されて有機バイ
ンダが除去される。
When the compact is brought into contact with a fluid, a chemical reaction occurs between the raw material powder such as ceramic powder in the compact and the fluid, generating gas. As the chemical reaction progresses, the amount of gas generated increases, and the gas pressure increases accordingly. When this gas pressure exceeds the adhesive force of the organic binder that binds and binds the ceramic particles in the molded body, the organic binder separates from the particles. Further, the generated gas moves to the side where the gas pressure is lower, that is, to the surface side of the molded body, and is released to the outside of the system at the surface of the molded body. At this time, the separated organic binder is extruded out of the system through the gap between the molded bodies together with the gas, and is removed. In addition, if the wettability of the ceramic particles and the fluid is higher than the wettability of the organic binder, the organic binder attached to the ceramic particles will be gradually replaced by the fluid, and the adhesive force of the fluid will push the organic binder out of the system. The organic binder is removed.

セラミックス粒子と流体との化学反応は成形体表面より
、中心部に向って順次進行する。従って、有機バインダ
は成形体表面から中心部に向って除去される。この脱脂
工程では、液状の有機バインダはわずかなガス圧力で排
出され、成形体には高い応力が発生しない。従って脱脂
時、成形体に割れや変形が生じずらく、また、肉厚の成
形体でも応力を発生させないで、容易に短時間で有機バ
インダを除去することができるに れと比較して、従来技術(1)の加熱により成形体中の
有機バインダを除去する方法においては。
The chemical reaction between the ceramic particles and the fluid proceeds sequentially from the surface of the molded body toward the center. Therefore, the organic binder is removed from the surface of the molded body toward the center. In this degreasing step, the liquid organic binder is discharged with a slight gas pressure, and high stress is not generated in the molded body. Therefore, when degreasing, the molded product is less likely to crack or deform, and the organic binder can be easily removed in a short time even in thick molded products without causing stress. In the method of removing the organic binder in the molded body by heating according to technique (1).

有機バインダを熱分解してガス化させて、成形体間隙部
を移動させて除去する。この方法であると。
The organic binder is thermally decomposed and gasified, and the gap between the molded bodies is moved and removed. This is the method.

均一加熱された成形体の温度が有機バインダの熱分解温
度に到達すると、成形体の表面でも、内部でも同時に熱
分解が起り、殆んど同時期に熱分解ガスを発生するので
、ガスの移動がスムースに進まない。その結果、ガス圧
力が増大し、その力で、成形体が割れたり、膨らんだり
、変形したりする。
When the temperature of the uniformly heated molded body reaches the thermal decomposition temperature of the organic binder, thermal decomposition occurs simultaneously on the surface and inside of the molded body, and pyrolysis gas is generated almost at the same time, so gas movement is prevented. is not going smoothly. As a result, the gas pressure increases, and this force causes the molded body to crack, swell, or deform.

成形体の肉厚が大であると、増々ガスの移動が困難とな
るので、肉厚の成形体では特に加熱による有機バインダ
の除去は困難となる。
If the wall thickness of the molded body is large, it becomes increasingly difficult for gas to move, and therefore, in the case of a thick molded body, it is particularly difficult to remove the organic binder by heating.

〔実施例〕〔Example〕

実施例1 窒化アルミニウム粉末(平均粒子径0.6μm)82w
t%と流動パラフィン18wt%をらいかい機で混合し
、その混合物を金型のキャビティ内へ充填した後、機械
プレスにより100kgf/cdで加圧し、幅70mm
、長さLooIIIm、厚さ15ng++の板状試験片
を作成した。脱脂工程は、試験片表面にラッカを吹付け
て、このラッカ中の溶媒を揮発させた後(溶媒が揮発す
ると、試験片表面にアルキッド樹脂が残留し、これによ
り、成形体の保形性が向上する)、これを第1図に示し
た如<20℃の蒸溜水1に浸漬した。窒化アルミニウム
が水と反応してアンモニアガス2を発生し、この発生ガ
スを利用して脱脂した。同図中、3は成形体、4は除去
された有機バインダを示す。その結果を第2図に示す。
Example 1 Aluminum nitride powder (average particle size 0.6 μm) 82w
t% and liquid paraffin 18wt% are mixed in a sieve machine, the mixture is filled into the cavity of the mold, and then pressurized at 100 kgf/cd with a mechanical press to form a mold with a width of 70 mm.
A plate-shaped test piece having a length of LooIIIm and a thickness of 15 ng++ was prepared. In the degreasing process, lacquer is sprayed onto the surface of the test piece and the solvent in the lacquer is evaporated. This was immersed in distilled water 1 at <20° C. as shown in FIG. Aluminum nitride reacted with water to generate ammonia gas 2, and this generated gas was used for degreasing. In the figure, 3 indicates the molded body and 4 indicates the removed organic binder. The results are shown in FIG.

図中、5は本発明、6は後述する比較例の場合を示す。In the figure, 5 shows the case of the present invention, and 6 shows the case of a comparative example described later.

成形体から流動パラフィンを除去した脱脂体は外観的に
はクラックが全くなかった。また、脱脂体を数カ所分割
して内部を調べたところ、内部クラックもなかった。こ
こで、前記ラッカとしてはクリヤラッカ(仕上用クリヤ
ラッカ等)1着色ラッカ(透明着色ラッカ等)、ハイソ
リッドラッカ等が挙げられる。
The degreased body obtained by removing liquid paraffin from the molded body had no cracks in appearance. Furthermore, when the degreased body was divided into several parts and the inside was examined, no internal cracks were found. Here, examples of the lacquer include clear lacquer (finishing clear lacquer, etc.), colored lacquer (transparent colored lacquer, etc.), high solid lacquer, and the like.

比較例1 実施例1で作成した試験片を従来技術1の加熱により脱
脂した。脱脂工程はアルゴンガス雰囲気とした脱脂炉で
加熱した。加熱条件は室温から120℃までを昇温速度
50℃/hで行ない、120℃で10時間保持した。次
に、120℃から500℃までを昇温速度5℃/hで行
ない、500℃に10時間保持した。その後炉冷して脱
脂した。脱脂体は外観的にはクラックがなく、また、数
ケ所分割して内部を調べたところ、内部クラックもなっ
かた。但し、120℃から500℃までの昇温速度を1
0℃/hで行なったときの脱 −脂体は外観的にクラッ
クが生じた。
Comparative Example 1 The test piece prepared in Example 1 was degreased by heating according to Prior Art 1. In the degreasing process, heating was performed in a degreasing furnace with an argon gas atmosphere. The heating conditions were from room temperature to 120°C at a heating rate of 50°C/h, and held at 120°C for 10 hours. Next, the temperature was raised from 120°C to 500°C at a rate of 5°C/h, and held at 500°C for 10 hours. Thereafter, it was cooled in a furnace and degreased. The degreased body had no cracks in appearance, and when the body was divided into several parts and examined internally, no internal cracks were found. However, the temperature increase rate from 120℃ to 500℃ is 1
When the degreasing was carried out at 0°C/h, cracks appeared in the appearance of the degreased body.

第2図から判るように、脱脂率90%以上の点でみてみ
ると1本発明の実施例5の脱脂時間は比較例6の脱脂時
間の1/2で、本実施例によれば成形体から流動パラフ
ィンを除去する、脱脂時間を大幅に短縮する効果がある
As can be seen from FIG. 2, when looking at the degreasing rate of 90% or more, the degreasing time of Example 5 of the present invention was 1/2 of the degreasing time of Comparative Example 6, and according to this example, the molded product It has the effect of significantly shortening the degreasing time by removing liquid paraffin from the machine.

実施例2 金属珪素粉末(平均粒子径2μm)62wt%と窒素珪
素粉末(平均粒子径1μm)23wt%と流動パラフィ
ン15wt%の混合物を実施例1と同様の方法で加圧し
、幅70mm、厚さ15I、長さ100+amの試験片
を作成した。脱脂工程は試験片の表面に実施例1と同様
にラッカを吹付けて溶媒を揮発させた後、これを50℃
に温めた蒸溜水に50時間浸漬した。窒素珪素が水と反
応してアンモニアガスを発生し、この発生ガスを利用し
て脱脂した。脱脂率は90%以上で、脱脂体は外面的に
はクラックは全くない。また、数ケ所分割して内部を調
べたところ、内部クラックもなっがた。
Example 2 A mixture of 62 wt% metal silicon powder (average particle size 2 μm), 23 wt% nitrogen silicon powder (average particle size 1 μm), and 15 wt% liquid paraffin was pressurized in the same manner as in Example 1 to form a mixture with a width of 70 mm and a thickness of 70 mm. 15I and a length of 100+ am was prepared. In the degreasing process, lacquer was sprayed on the surface of the test piece in the same manner as in Example 1 to volatilize the solvent, and then the test piece was heated at 50°C.
It was immersed in distilled water warmed to 50 hours. Nitrogen silicon reacted with water to generate ammonia gas, and this generated gas was used for degreasing. The degreasing rate is 90% or more, and the degreased body has no cracks on the outside. Also, when we divided the car into several parts and inspected the inside, we found many internal cracks.

次に脱脂体を窒素雰囲気中1100’Cで10時間、1
200℃で10時間、1350℃で10時間窒化したと
ころ、良好な窒素珪素焼結体が得られた。
Next, the degreased body was heated at 1100'C in a nitrogen atmosphere for 10 hours.
When nitrided at 200° C. for 10 hours and at 1350° C. for 10 hours, a good nitrogen silicon sintered body was obtained.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば成形体中の有機バインダの除去速度を大
きくすることができるので、脱脂時間を短縮することが
できる。例えば有機バインダとして流動パラフィンを用
い、成形体の厚みが15mmのとき、従来技術の加熱に
よる除去法では脱脂処理に100時間要開票が、未発、
用法では50時間で除去できる。
According to the present invention, the removal rate of the organic binder in the molded body can be increased, so that the degreasing time can be shortened. For example, when liquid paraffin is used as the organic binder and the thickness of the compact is 15 mm, the conventional heat removal method requires 100 hours for degreasing;
According to the instructions, it can be removed in 50 hours.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る脱脂工程を示す側面図、第2図は
脱脂時間と脱脂率との関係を示す線図である。 1・・・水(流体)、2・・・ガス、3・・・成形体。 4・・・有機バインダ(除去されたもの)。
FIG. 1 is a side view showing the degreasing process according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the degreasing time and the degreasing rate. 1... Water (fluid), 2... Gas, 3... Molded object. 4...Organic binder (removed).

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.焼結体の粉末原料と焼結助剤と有機バインダを混合
して混合物を作る工程と、この混合物を加圧して成形体
を作る工程と、この成形体から有機バインダを除去する
脱脂工程及び焼結工程を含む焼結体の製造方法において
、 前記脱脂工程時、前記成形体を流体と接触させて化学反
応を起こさせ、その時発生するガスによって成形体中の
バインダを除去することを特徴とする焼結体の製造方法
1. A process of mixing the powder raw material for the sintered body, a sintering aid, and an organic binder to form a mixture, a process of pressurizing this mixture to form a molded body, a degreasing process of removing the organic binder from this molded body, and a sintering process. A method for manufacturing a sintered body including a binding step, characterized in that during the degreasing step, the molded body is brought into contact with a fluid to cause a chemical reaction, and the binder in the molded body is removed by the gas generated at that time. A method for producing a sintered body.
2.焼結体の粉末原料は金属粉末とセラミックス粉末の
少なくとも一方より成る請求項1記載の焼結体の製造方
法。
2. 2. The method for producing a sintered body according to claim 1, wherein the powder raw material for the sintered body comprises at least one of metal powder and ceramic powder.
3.焼結体の粉末原料は複数種の成分の混合物からなり
、流体は前記混合物中の一成分と反応する請求項1記載
の焼結体の製造方法。
3. 2. The method for manufacturing a sintered body according to claim 1, wherein the powder raw material for the sintered body is made of a mixture of a plurality of types of components, and the fluid reacts with one component in the mixture.
4.有機バインダは室温で液体か又は加熱により液化し
、液体状態の粘度が10〜200cPである焼結体の製
造方法。
4. A method for producing a sintered body in which the organic binder is liquid at room temperature or liquefied by heating, and has a viscosity of 10 to 200 cP in the liquid state.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5747774A (en) * 1980-09-05 1982-03-18 Toyota Motor Co Ltd Ceramic manufacture by injection molding
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