JPH0523927B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、乗用車用ガスタービンエンジン部
品、例えばタービンホイール、ステーター、スク
ロールなどをセラミツク粉末を成形・焼成して製
造する場合等をはじめとして、セラミツク粉末そ
の他の粉末の成形方法に関するものである。

従来の技術 例えば複雑形状のセラミツク製品を製造する場
合等のセラミツク粉末の成形方法として泥しよう
鋳込み法が知られている。この泥しよう鋳込み法
はセラミツク原料粉末を溶媒中に分散させた泥し
ようを石こうなどの吸水性のある型に注入して溶
媒を吸収させ、固体分のみを残すことにより所定
の形状を得る成形法である。

発明が解決しようとする問題点 しかし以上の従来の泥しよう鋳込みによる粉末
の成形方法には次のような問題があつた。

すなわち上述するように泥しよう鋳込みでは、
一般に石こう型が用いられ、対象の形状等の制約
から特にゴム型等を適用する場合であつても、脱
水を目的として少なくとも部分的には石こうが用
いられていた。しかし、そのように石こう質の型
を用いる場合、鋳込まれた泥しようの乾燥時に収
縮によつて被成形体の肉厚の薄い部分に割れが生
じるという不都合があつた。そのため、例えばガ
スタービンエンジンに用いられる軸流タービンの
ように肉厚の薄い部分がある複雑形状物は従来の
泥しよう鋳込み法によつては一体形で製造するの
が困難であるという問題があつた。また、厚肉の
物の場合は成形体内の密度が不均一となりがち
で、乾燥中または焼結中にクラツクを生じる場合
があるという問題があつた。

この発明は以上の従来の事情に鑑みてなされた
ものであつて、複雑形状物であつても一体形で製
造することができ、被成形体の形状に制約がな
く、かつ被成形体に割れなどを生じさせることが
ない粉末の成形方法を提供することを目的とする
ものである。

問題点を解決するための手段 すなわちこの発明の粉末の成形方法は、水溶性
ワツクスからなる模型の表面を吸水性柔軟材で被
覆し、次いで水溶性ワツクスを溶出させて吸水性
柔軟材からなる型の外表面に非浸透性弾性膜を形
成し、次いでその吸水性柔軟材からなる型内に泥
しようを注入し、さらにその泥しようが注入され
た上記型に対し静水圧を加え、その後非浸透性弾
性膜および吸水性柔軟材を除去することを特徴と
するものである。

発明の具体的説明 以下この発明の粉末の成形方法を第１図〜第４
図を参照してさらに具体的に説明する。

第１図〜第３図に示すように、この発明によれ
ば、先ず水溶性ワツクスからなる模型１の表面を
吸水性柔軟材２で被覆する。第１図に示す模型１
は乗用車用ガスタービンエンジンの軸流タービン
を形取つたものである。水溶性ワツクスとして
は、ロストワツクスによる精密鋳造法において用
いられているもの等を用いることができる。

その模型１を第２図に示すように金属またはプ
ラスチツク製の枠３内に配置する。その際、吸水
性柔軟材の充填部を形成するために、模型１と枠
３とには隙間４を設ける。尚、枠３は模型１の形
状に応じてプラスチツク等を接着剤等を使用して
接合することによつて容易に形成することができ
る。その枠３と模型１との隙間に吸水性柔軟材を
形成する薬剤を流し込み、第３図に示すように模
型１の表面を吸水性柔軟材２で被覆する。吸水性
柔軟材２としては例えば発泡ウレタンのスポンジ
を用いることができる。

次に、第４図に示すように水溶性ワツクスから
なる模型１を溶出させて吸水性柔軟材２からなる
型５を形成する。水溶性ワツクスからなる模型１
は例えば弱酸性水溶液等によつて容易に溶出する
ことができる。

次いで第４図に示すようにその吸水性柔軟材２
からなる型５の外表面に非浸透性弾性膜６を形成
する。非浸透性弾性膜６としてはシリコンゴム、
ネオプレンゴム、スチレンブタジエンゴムまたは
ポリアクリル酸エステル等を適用することができ
る。また、皮膜の形成はシリコンゴムのトルエン
溶液、ネオプレンゴムのベンゼン溶液、スチレン
−ブタジエンゴムの水溶液またはトルエン溶液、
ポリアクリル酸エステルのキシレン溶液等を型５
の外表面に塗布し、乾燥させることによつて容易
に形成することができる。

次にこの発明では、以上のようにして形成され
た型５内に泥しようを注入する。注入する泥しよ
うは、成形の対象となるセラミツク粉末等に焼結
助剤を混合したものに、適当な媒液を混合して得
ることができる。

さらにこの発明では、以上のようにして泥しよ
うが注入された上記型５に対し静水圧を加える。
静水圧加圧は周知の手段・装置によつて容易に行
なうことができる。加えるべき静水圧は通常1.5
〜3.0ton／cm²が良い。1.5ton／cm²未満では、充分
な加圧効果が得られず、一方3.0ton／cm²を越えて
も加圧効果の向上が見られないからである。

最後にこの発明では、以上のようにして静水圧
を加えた後に、型５を構成する非浸透性弾性膜お
よび吸水性柔軟材を除去する。非浸透性弾性膜お
よび吸水性柔軟材の除去は、加熱し熱分解させる
等、用いられた材料の特性に応じた手段により容
易に行なうことができる。

実施例 以下にこの発明の粉末の成形方法の実施例を記
す。

実施例 第１図に示す乗用車用ガスタービンエンジンの
軸流タービンをこの発明の粉末成形方法を適用し
てセラミツク焼成体をもつて製造した。

模型１は最外径を155mmとしてロストワツクス
による精密鋳造法で周知の通り、ワツクスセグメ
ントを溶着することにより成形した。その模型１
を金属製の枠３内に第２図に示すように隙間４を
設け配置し、その隙間４にウレタンの原液と発泡
剤の混合物を流し込み発泡ウレタンのスポンジ２
を形成した。次に、枠３を取り外し、スポンジ２
の外表面にシリコンゴムのトルエン溶液を塗布・
乾燥し、非浸透性弾性膜６を形成した。

以上のようにして得られた型５内に、型５を加
振機で振動させながら泥しようを注入した。泥し
ようは次のようにして調製した。

原料粉末としては炭化珪素粉末を用い、その炭
化珪素粉末98wt％に焼結助剤としてカーボンブ
ラツク1wt％、非晶質ホウ素1wt％を混合した。
一方、混合媒液としてはエタノールを用い、前述
の混合粉末にエタノールを加えてボールミルで３
日間混合し、最終的に混合粉末650ｇに対してエ
タノールが710mlとなるように調整した。

泥しよう注入後、型５の注入口を塞ぎ、型５に
対し静水圧加圧機で3ton／cm²の静水圧を加え、ゆ
つくりと除荷した。その除荷に際してスポンジが
膨らむ過程で成形体からにじみ出るエタノールは
随時スポンジで吸収して成形体面から取り除くよ
うにして、成形体の残留エタノールが25±2wt％
となるようにした。次に、型５を６℃の恒温槽内
に収納し、100〜300torrの減圧下で徐々に温度を
上げ２日後には最終的に恒温槽内を50℃まで昇温
した。それにより成形体を含有水分が５％以下に
なるまで乾燥させた。

次に、減圧下で550℃まで加熱することによつ
て、成形体を被覆するスポンジと非浸透性弾性膜
を熱分解させ、除去した。

得られた成形体をHe雰囲気中で2100℃に１時
間保持して焼結したところ、理論密度の96％の密
度を有する焼結体が得られた。その焼結体を外観
検査および透過Ｘ線による非破壊検査を行なつた
ところ、クラツクなどは生じておらず、良好な焼
結体であつた。

発明の効果 以上のようにこの発明の粉末の成形方法によれ
ば、外表面に非浸透性弾性膜が形成された吸水性
柔軟材からなる型の内部に泥しようを注入して静
水圧を加えることによつて所要の成形体を得るよ
うにしたので、割れなどを生じさせることなく複
雑形状の成形体を一体形で成形することができ
る。しかも、静水圧加圧を行なうので極めて強度
が高く、信頼性の高い製品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は乗用車用ガスタービンエンジンの軸流
タービンの斜視図、第２図〜第４図はこの発明の
方法の工程を示す図であり、第２図は模型を枠内
に配置した状態を示す断面図、第３図は模型の外
表面を吸水性柔軟材で被覆した状態を示す断面図
第４図は吸水性柔軟材の外表面に非浸透性弾性膜
を形成した状態を示す断面図である。 １……模型、２……吸水性柔軟材、５……型、
６……非浸透性弾性膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水溶性ワツクスからなる模型の表面を吸水性
   柔軟材で被覆し、次いで水溶性ワツクスからなる
   模型を溶出させて吸水性柔軟材からなる型を形成
   し、その吸水性柔軟材からなる型の外表面に非浸
   透性弾性膜を形成し、次いでその吸水性柔軟材か
   らなる型内に泥しようを注入し、さらにその泥し
   ようが注入された上記型に対し静水圧を加え、そ
   の後非浸透性弾性膜および吸水性柔軟材を除去す
   ることを特徴とする粉末の成形方法。