JPH04140105A - 窒化アルミニウムセラミック成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は窒化アルミニウムセラミック成形体の製造方法
に関する。

従来技術 いわゆるファインセラミックスの分野に於て、高熱伝導
性を示す素材にベリリア磁器があるが、これは高価であ
ること及び材料加工の面でその取扱いに「注意」を要す
ること等の欠点を有するものであった。

そこで、アルミナ磁器の約８倍の熱伝導性を有する窒化
アルミニウムセラミックが、前述の如きベリリア又はア
ルミナの素材に代わるものとして近年−躍脚光を浴びる
ようになってきた。

窒化アルミニウムの原料粉末を助剤と共に成形する方法
としては、プレス成形、ドクダーブレードが一般によく
使われる。しかし、これ等の方法によって製造される窒
化アルミニウムは密度の高いものが得られず、これがひ
とつの欠点とされていた。また、この他に従来の製造方
法では次のようなものは製造し難いという限界があった
。

ａ）複雑な形状あるいは加工工程を必要とするもの。

ｂ）製品各部の最大肉厚が５−以下のものＣ）製品各部
の最小肉厚が１−一以下のものｄ）製品各部にφ０．６
１以下の貫通穴を有するもの。

ｅ）製品重量が１ｇ以下のもの。

ｆ）高密度な製品が要求されるもの。

ｇ）高度な寸法精度が製品に要求されるもの。

ｈ）数量、ロフトの大きいもの。

ｉ）粉末の平均粒径が０．５μ−以下のもの。

ｊ）粉末価格の高いもの。

発明の解決しようとする課題 本発明は、前述の如き従来技術の欠点を解消し、窒化ア
ルミニウムセラミックを、小型で複雑な成形体としても
、精度良く、容易に製造できる方法を提供することを課
題とする。

課題を解決するための手段 本発明は窒化アルミニウムセラミックを射出成形で成形
可能とすることによって上記課題を解決した。

即ち、本発明は、窒化アルミニウムの原料粉末１００重
量部にワックス類２〜２５重量部、熱可塑性樹脂２〜３
０重量部、粉末表面処理剤０〜６重量部、可塑剤０〜５
重量部、及び離型剤０〜３重量部を添加混合した混合物
を射出成形し、焼成することを特徴とする。

射出成形に於て、窒化アルミニウム原料粉末に添加する
バインダー（ワックス類や熱可塑性樹脂等）の選択が最
大の要点となる。バインダーの役割は、窒化アルミニラ
原料粉末に流動性を与えると同時に、成形そのものを可
能にすることであるが、かかるバインダーは、その後の
焼成工程では、邪魔なものとなる。

従って、バインダーに要求される特性としては、少量の
添加で良好な流動性が得られること、窒化アルミニウム
原料粉末との親和性が良いこと、焼成時の脱バインダー
性が良いことなどである。これを窒化アルミニウム原料
粉末側から見れば、このバインダー量を減らす理想的な
粉末は、例えば平均粒子径が１μ際前後で、粒度分布が
広く、比表面積が１　ｍ”／ｇであり、粒子形状が球状
であるものということになる。

バインダーの役割を例示すると次の通りとなる。

・窒化アルミニウム原料粉末に加熱流動性を、そして成
形体に保形性を与える結合剤。

・離型性と窒化アルミニウム原料粒子間の滑りを良好に
する滑１ｆＴＩ。

・レオロジー性の付与と、可塑性、柔軟性を与える可塑
剤。

・窒化アルミニウム原料粉末の表面を活性化させ、結合
剤との親和性を高める粉末表面処理剤。

・射出成形時の金型との離型を容易にする離型剤。

窒化アルミニウム原料粉末１００重量部に対するバイン
ダー類の添加量は、次のようなものが望ましい。

ワックス類（滑剤）　　　　２〜２５重量部熱可塑性樹
脂（結合剤）　　２〜３０重量部アクリル系樹脂　　　
（０〜１０重量部）ポリエチレン　　　　（０〜工０重
量部）ポリスチレン　　　　（０〜５重量部）エチレン
酢酸ビニール共重合体（０〜５重量部）可塑剤　（ジプ
チ路フタレー））　　　　　　　　０〜５重１部粉末表
面処理剤　　　　　　０〜４１部離型剤　　　　　　　
　　　０〜３重量部本発明に於て、ワックス類の添加量
が窒化アルミニウム原料粉末に対して２重量％より少な
くなると、ワックス類より熱分解性の悪い熱可塑性樹脂
を多く必要とし、成形体の脱脂が困難となる。

また、ワックス類が２５重量％を越えると、接着力の良
好な熱可塑性樹脂の使用量が少なくなるため、成形体の
強度が低下するので好ましくない。

ワックス類としては、合成ワックス系のもので、融点が
６０〜２００℃の範囲のものを用いるのが好ましい。こ
の融点６０℃未満のものでは成形加工中ワックスの一部
が蒸発し、組成変化を起こす可能性があり、また、２０
０℃を越えるものは成形加工が困難となる。一般に使用
されるワックス類としては、パラフィンワックス、マイ
クロクリスタルワックス、変形ワックス等が挙げられる
。

また、熱可塑性樹脂としては、アクリル系樹脂、ポリス
チレン、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニール共重合体
、ポリプロピレン、ポリブチルメタクリレート、ポリエ
チレンオキサイド等が使用される。これ等は一種のみ使
用されてもよいが、数種を併用するのが好ましい。

熱可塑性樹脂は、窒化アルミニウム原料粉末に対して２
〜３０重量％の範囲で添加するが、３０重量％を越える
と樹脂量が多（なり過ぎて、成形体の密度が低下するた
め好ましくなく、また、２重量％未満では、成形体の強
度が十分に保てない。

粉末表面処理剤としては、アミノ酸類などが使用される
が、この添加量については６重量％以内が好ましく、こ
れを越えると焼結体の密度が低下する。

なお、可塑側としては、−ａにプラスチックの加工に使
用されているものがいずれも使用できるが、通常ジエチ
ルフタレート、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレ
ート等の化合物の中から選択するのがよい。この添加量
は、窒化アルミニウム原料粉末１００重量％に対して０
〜５重置％であり、５重量％を越えると成形体の強度が
著しく低下する。

次に、離型剤としては、ポリアミド系のものが効果的で
あり、その添加量は、０，０５〜３重量％の範囲である
のがよい、離型剤の添加がないと、安定して品質のよい
成形体を得難く、逆に、３重量％を越えて添加すると、
成形時に成形体が変形する欠点を生じる。

次に、実施例を挙げて説明する。実施例に於て部または
％とあるのは特に断らない限り重量部又は重量％を示す
。

実施例１ 窒化アルミニウム原料粉末（窒化アルミニウム９７％以
上）　１００部に対しパラフィンワックス７．５部、ア
クリル系樹脂８．５部、粉末表面処理剤２．３部、ジブ
チルフタレート１．８部、離型剤０．２部を加え、これ
を加圧ニーダにて１００〜２００℃の温度で２〜５時間
混練し、その後、この混練物を粉砕し、射出成形用コン
パウンドを作成した。

次いで、これを射出成形機に投入し、成形温度１００〜
２００℃、成形圧力５００〜１００１００Ｏ／　ａｍ　
”の条件にてφ０．５１の貫通穴を有する外径φ３．２
■、長さ２０．０ｍｓの成形体に成形し、この成形体を
４５０℃×２時間の条件で脱脂した後、Ｎ、雰囲気炉で
１８００℃×２時間焼成した。

このようにして得た窒化アルミニウムセラミック成形体
は、変形やそりの無い、精度ある、品質に優れたもので
あった。

実施例２ 実施例１と同様の方法で射出成形し、焼成した窒化アル
ミニウムセラミック成形体の密度と通常のプレス成形を
行いて焼成した成形体の密度を測定し、両者を比較して
第１表に示す。

なお、成形体の形状は、円板状で、射出成形のものはφ
２０＋ｍ＋ｍ、厚さ２．０＋ｓｍ　、プレス成形のもの
はφ２９ｍｍ、厚さ２．５剛−とした。

第１表 この結果から、本発明の方法では、従来になく、密度の
高い、安定した窒化アルミニウムセラミック成形体が得
られることがわかる。

発明の効果 本発明では、窒化アルミニウムセラミック成形体を、小
型で複雑な形状でも、非常に高密度で、精度よく安定し
た製品として市場に供給することが可能となる。更に、
本発明の製品は、高密度に加え、高熱伝導性、高強度、
軽量、表面平滑性、耐熱衝撃性等の特長を有するため、
窒化アルミニウムセラミック成形体の用途を、非常に多
くの分野へ拡大し得るものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　窒化アルミニウムの原料粉末１００重量部にワックス
   類２〜２５重量部、熱可塑性樹脂２〜３０重量部、及び
   粉末表面処理剤０〜６重量部、可塑剤０〜５重量部、離
   型剤０〜３重量部を添加混合した混合物を射出成形し、
   焼成することを特徴とする窒化アルミニウムセラミック
   成形体の製造方法。