JPH05254914A - 焼結素地の製造方法 - Google Patents
焼結素地の製造方法Info
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- JPH05254914A JPH05254914A JP5015913A JP1591393A JPH05254914A JP H05254914 A JPH05254914 A JP H05254914A JP 5015913 A JP5015913 A JP 5015913A JP 1591393 A JP1591393 A JP 1591393A JP H05254914 A JPH05254914 A JP H05254914A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 焼結中の素地収縮がほとんどか全く生じない
焼結方法によって、焼結可能材料のモノリス素地を製造
する。この方法では、大きい粒子を、その隙間で、より
細かい大きさを有する粉末粒子との粒子−粒子接触状態
に置くことにより、成形された形状物を生じさせた後、
これを焼成する。焼成中、これらの大きい粒子は本質的
に安定であるが、該粉末粒子が焼結して該大きい粒子を
互いに接着させる。 【効果】 この方法は、大きいおよび／または複雑な形
状を有する素地の製造に特に有効である。この方法はま
た、大きい中空球体粒子を用いたモノリス素地の製造に
対しても特に有効である。
焼結方法によって、焼結可能材料のモノリス素地を製造
する。この方法では、大きい粒子を、その隙間で、より
細かい大きさを有する粉末粒子との粒子−粒子接触状態
に置くことにより、成形された形状物を生じさせた後、
これを焼成する。焼成中、これらの大きい粒子は本質的
に安定であるが、該粉末粒子が焼結して該大きい粒子を
互いに接着させる。 【効果】 この方法は、大きいおよび／または複雑な形
状を有する素地の製造に特に有効である。この方法はま
た、大きい中空球体粒子を用いたモノリス素地の製造に
対しても特に有効である。
Description
【０００１】
【発明の背景】焼結材料、例えば焼結セラミックは、機
械、エンジンおよび他の工業用装置の中の部品として、
拡大しつつある構造用途で用いられている。
械、エンジンおよび他の工業用装置の中の部品として、
拡大しつつある構造用途で用いられている。
【０００２】大部分の焼結素地は、粉末を圧縮した形状
物に成形した後、焼成して、この粉末の焼結を行うこと
によって製造されている。この焼結によってモノリス素
地が生じる。これは、多くの構造セラミック素地の製造
で用いられている基本的方法である。
物に成形した後、焼成して、この粉末の焼結を行うこと
によって製造されている。この焼結によってモノリス素
地が生じる。これは、多くの構造セラミック素地の製造
で用いられている基本的方法である。
【０００３】焼結中、この粉末成形体の高密度化（即
ち、多孔度を減少させる）を行うことにより、この得ら
れる素地が有する機械的一体性および他の物性が改良さ
れる。高密度化は、本来、この圧縮した形状物の収縮に
よって達成される。この収縮の度合は密度上昇の度合に
依存しており、これは、焼成条件、元の粉末が有する特
質、および粉末充填の作用である。焼結させて低い多孔
度を達成するために用いられる典型的な製造方法は、元
の圧縮した形状物から少なくとも約１５％位の線収縮を
伴うものである。
ち、多孔度を減少させる）を行うことにより、この得ら
れる素地が有する機械的一体性および他の物性が改良さ
れる。高密度化は、本来、この圧縮した形状物の収縮に
よって達成される。この収縮の度合は密度上昇の度合に
依存しており、これは、焼成条件、元の粉末が有する特
質、および粉末充填の作用である。焼結させて低い多孔
度を達成するために用いられる典型的な製造方法は、元
の圧縮した形状物から少なくとも約１５％位の線収縮を
伴うものである。
【０００４】有益な焼結品および部品を工業的に製造す
るためには、収縮の調節および予測が必須である。この
焼結した部品が有する最終的な寸法は、その開始粉末成
形体の寸法と、その後の焼結中の該成形体が示す収縮に
よって決定される。この必要とされる最終焼結部品の寸
法を達成することに関する正確さ、均一さおよび再現性
の度合は、直接、その製造コストに影響を与える。
るためには、収縮の調節および予測が必須である。この
焼結した部品が有する最終的な寸法は、その開始粉末成
形体の寸法と、その後の焼結中の該成形体が示す収縮に
よって決定される。この必要とされる最終焼結部品の寸
法を達成することに関する正確さ、均一さおよび再現性
の度合は、直接、その製造コストに影響を与える。
【０００５】所望の寸法よりも大きい最終焼結寸法を有
する焼結部品に関しては、寸法の変動（収縮率に関する
不適当な調節および／または予測の結果として生じる）
を補正するための機械加工は、有意に、この生産コスト
を上昇させる。
する焼結部品に関しては、寸法の変動（収縮率に関する
不適当な調節および／または予測の結果として生じる）
を補正するための機械加工は、有意に、この生産コスト
を上昇させる。
【０００６】焼結収縮に関連したより重要なコスト効果
は、標的寸法維持の失敗により、焼結品をしばしばスク
ラップとして不合格にする必要がある場合生じる（例え
ば、断面が狭すぎる場合、または突起物が短すぎる場
合）。寸法の不充分さによる不合格は、全体的収縮率の
正確さの不足で生じるのみでなく、適当な平均収縮率が
達成された場合でも、不均一な収縮による重大な変形に
よっても生じる。不均一な収縮は、寸法の不充分さをも
たらす形状変形の原因となることに加えて、部品中に重
大な残存応力または亀裂を生じさせ得る。上記応力また
は亀裂は、余分な機械加工によってこれらの部品を救助
することも不可能にし得る。
は、標的寸法維持の失敗により、焼結品をしばしばスク
ラップとして不合格にする必要がある場合生じる（例え
ば、断面が狭すぎる場合、または突起物が短すぎる場
合）。寸法の不充分さによる不合格は、全体的収縮率の
正確さの不足で生じるのみでなく、適当な平均収縮率が
達成された場合でも、不均一な収縮による重大な変形に
よっても生じる。不均一な収縮は、寸法の不充分さをも
たらす形状変形の原因となることに加えて、部品中に重
大な残存応力または亀裂を生じさせ得る。上記応力また
は亀裂は、余分な機械加工によってこれらの部品を救助
することも不可能にし得る。
【０００７】この形状物の大きさおよび／または複雑さ
が増大するにつれて、収縮問題が一層悪化する。収縮率
が１％変化することは、長さ１メートルに対して１ｃｍ
の寸法変化が生じることを意味している。形状物の複雑
さは、粉末充填の均一さそしてその後の焼結中の温度暴
露の均一さの維持に関する問題を与える。充填および焼
結条件の調節は、しばしば、正確さ、均一さおよび再現
性のある収縮にとって重要である。
が増大するにつれて、収縮問題が一層悪化する。収縮率
が１％変化することは、長さ１メートルに対して１ｃｍ
の寸法変化が生じることを意味している。形状物の複雑
さは、粉末充填の均一さそしてその後の焼結中の温度暴
露の均一さの維持に関する問題を与える。充填および焼
結条件の調節は、しばしば、正確さ、均一さおよび再現
性のある収縮にとって重要である。
【０００８】より高い残存多孔度が望まれている素地
（例えば断熱目的）ではしばしば、焼結中の収縮度合は
より小さいが、これらの素地は、更に挑戦すべき焼結問
題を与える。求められているこの残存多孔度の均一性お
よび特性は、この得られる製品が有する特性バランスの
鍵となる役割を果している。従って例えば、球状の孔を
均一に分布させると、熱伝導の如き特性は有意に減少す
るが、最も低い減少の中には、一定多孔度レベルに関す
る剛性および強度の減少がある。他の所望特性と共に所
望の多孔構造を達成するためには、しばしば、元の粉末
成形体の特質および焼結条件を正確に調節することが必
須である。残存多孔度はまた、収縮度合を低下させる可
能性を有してはいるが、この素地中の多孔度の変動によ
る収縮変動に対して、この素地をより敏感にし得る。
（例えば断熱目的）ではしばしば、焼結中の収縮度合は
より小さいが、これらの素地は、更に挑戦すべき焼結問
題を与える。求められているこの残存多孔度の均一性お
よび特性は、この得られる製品が有する特性バランスの
鍵となる役割を果している。従って例えば、球状の孔を
均一に分布させると、熱伝導の如き特性は有意に減少す
るが、最も低い減少の中には、一定多孔度レベルに関す
る剛性および強度の減少がある。他の所望特性と共に所
望の多孔構造を達成するためには、しばしば、元の粉末
成形体の特質および焼結条件を正確に調節することが必
須である。残存多孔度はまた、収縮度合を低下させる可
能性を有してはいるが、この素地中の多孔度の変動によ
る収縮変動に対して、この素地をより敏感にし得る。
【０００９】
【発明の要約】本発明は、焼結収縮および／または所望
の多孔構造の達成に関連した種々の問題に打ち勝つモノ
リス素地の製造方法を提供するものである。この方法を
用いることで、粒子から製造した形状物は、焼結中の収
縮をほとんどか全く受けることなく、モノリス素地をも
たらす。本発明は、特に、中空粒子（例えば、気球、中
空球体）からのモノリス素地製造に適切である。本発明
の方法は更に、良好な断熱特性および機械特性を有する
モノリス素地の製造で特に適切である。
の多孔構造の達成に関連した種々の問題に打ち勝つモノ
リス素地の製造方法を提供するものである。この方法を
用いることで、粒子から製造した形状物は、焼結中の収
縮をほとんどか全く受けることなく、モノリス素地をも
たらす。本発明は、特に、中空粒子（例えば、気球、中
空球体）からのモノリス素地製造に適切である。本発明
の方法は更に、良好な断熱特性および機械特性を有する
モノリス素地の製造で特に適切である。
【００１０】本発明は、 ａ）大きな粒子と、該大きな粒子よりも細かい粒子サイ
ズを有する粉末とを、鋳型の中に充填し、その結果とし
て、該大きな粒子は互いに実質的粒子−粒子接触状態に
あり、そして該粉末粒子は、該充填した大きな粒子の隙
間の中に位置しており、それによって形状物を生じさ
せ、そして ｂ）該形状物を焼成して、モノリスセラミック素地を生
じさせるが、ここで、 １）該大きい粒子は、本質的に、該焼成中に収縮を受け
ず、そして ２）該粉末は、該大きい粒子を互いに接着させるに充分
な焼結を受ける、ことから成る、モノリス素地の製造方
法を包含している。
ズを有する粉末とを、鋳型の中に充填し、その結果とし
て、該大きな粒子は互いに実質的粒子−粒子接触状態に
あり、そして該粉末粒子は、該充填した大きな粒子の隙
間の中に位置しており、それによって形状物を生じさ
せ、そして ｂ）該形状物を焼成して、モノリスセラミック素地を生
じさせるが、ここで、 １）該大きい粒子は、本質的に、該焼成中に収縮を受け
ず、そして ２）該粉末は、該大きい粒子を互いに接着させるに充分
な焼結を受ける、ことから成る、モノリス素地の製造方
法を包含している。
【００１１】この充填段階は、これらの大きな粒子と粉
末粒子とから成る混合物を同時に成形する、などの適切
な方法のいずれかで行われ得る。二者択一的に、この充
填は、最初に該大きい粒子を成形した後、該粉末粒子を
該大きい粒子の隙間に堆積させる、ことによって行われ
てもよい。この充填段階では、通常の成形技術、例えば
スリップ鋳込み、圧力鋳込み、射出成形およびゲル鋳込
みも用いられ得る。
末粒子とから成る混合物を同時に成形する、などの適切
な方法のいずれかで行われ得る。二者択一的に、この充
填は、最初に該大きい粒子を成形した後、該粉末粒子を
該大きい粒子の隙間に堆積させる、ことによって行われ
てもよい。この充填段階では、通常の成形技術、例えば
スリップ鋳込み、圧力鋳込み、射出成形およびゲル鋳込
みも用いられ得る。
【００１２】これらの大きい粒子は、該細かい粉末粒子
の焼結を行うに必要な焼成条件下で実質的収縮を受けな
いような、大きさを有するものであるべきである。大き
い中空粒子を用いた具体例では、この大きい中空粒子
は、用いる焼成条件下で安定な空隙を有するべきであ
る。好適には、これらの大きい粒子は実質的に等軸もし
くは球状である。１つの好適な具体例において、大きい
粒子の分布を用いる。この粒子サイズの分布はまた、該
細かい粉末粒子でも用いられ得る。
の焼結を行うに必要な焼成条件下で実質的収縮を受けな
いような、大きさを有するものであるべきである。大き
い中空粒子を用いた具体例では、この大きい中空粒子
は、用いる焼成条件下で安定な空隙を有するべきであ
る。好適には、これらの大きい粒子は実質的に等軸もし
くは球状である。１つの好適な具体例において、大きい
粒子の分布を用いる。この粒子サイズの分布はまた、該
細かい粉末粒子でも用いられ得る。
【００１３】本発明で用いる材料は、既知の焼結可能材
料のいずれか、例えば金属、特定の有機ポリマー材料、
およびセラミック材料などであってもよい。この用いる
セラミック材料（類）は、通常の如何なる焼結可能セラ
ミックシステムであってもよい。好適な具体例では、該
大きい粒子として中空セラミック粒子を用いる。
料のいずれか、例えば金属、特定の有機ポリマー材料、
およびセラミック材料などであってもよい。この用いる
セラミック材料（類）は、通常の如何なる焼結可能セラ
ミックシステムであってもよい。好適な具体例では、該
大きい粒子として中空セラミック粒子を用いる。
【００１４】
【発明の詳細な記述】本発明の方法は、 ａ）大きな粒子と、より細かい粒子サイズを有するセラ
ミック粉末とを、鋳型の中に充填し、それによって形状
物を生じさせ、そして ｂ）上記形状物を焼成して、モノリス素地を生じさせ
る、ことを伴うものである。
ミック粉末とを、鋳型の中に充填し、それによって形状
物を生じさせ、そして ｂ）上記形状物を焼成して、モノリス素地を生じさせ
る、ことを伴うものである。
【００１５】これらの大きい粒子を、好適には、該成形
物の容積全体に渡って実質的粒子−粒子接触状態で充填
する。該細かい粉末粒子を、好適には、その充填した大
きい粒子の隙間に位置させる。
物の容積全体に渡って実質的粒子−粒子接触状態で充填
する。該細かい粉末粒子を、好適には、その充填した大
きい粒子の隙間に位置させる。
【００１６】この充填段階は、如何なる適切な方法で行
われてもよい。例えば、射出成形、圧力鋳込みまたはゲ
ル鋳込みの如き適切な技術を用いて、これらの大きい粒
子と粉末粒子とから成る混合物を同時に成形してもよ
い。二者択一的に、これらの大きい粒子を最初に粒子−
粒子接触状態で充填し、次に、該粉末粒子を、その充填
した大きい粒子の隙間に堆積させてもよい。後者の方法
では、好適には、充填した大きい粒子にスリップを通す
ことによって、該粉末を堆積させる。
われてもよい。例えば、射出成形、圧力鋳込みまたはゲ
ル鋳込みの如き適切な技術を用いて、これらの大きい粒
子と粉末粒子とから成る混合物を同時に成形してもよ
い。二者択一的に、これらの大きい粒子を最初に粒子−
粒子接触状態で充填し、次に、該粉末粒子を、その充填
した大きい粒子の隙間に堆積させてもよい。後者の方法
では、好適には、充填した大きい粒子にスリップを通す
ことによって、該粉末を堆積させる。
【００１７】同時充填技術を用いる場合、大きい粒子と
細かい粉末粒子との相対的体積比は、該大きい粒子に関
する粒子−粒子接触を保証するように選択される必要が
ある。従って、細かい粉末粒子の体積比が大きすぎる場
合、この粉末は、該大きい粒子の実質的部分が他の大き
い粒子と接触するのを妨害し得る。
細かい粉末粒子との相対的体積比は、該大きい粒子に関
する粒子−粒子接触を保証するように選択される必要が
ある。従って、細かい粉末粒子の体積比が大きすぎる場
合、この粉末は、該大きい粒子の実質的部分が他の大き
い粒子と接触するのを妨害し得る。
【００１８】この充填工程を助けるための既知応急処置
のいずれかを用いてもよい。例えば、この充填段階中の
鋳型に振動を受けさせることにより、充填密度および／
または該大きい粒子間の接触度合を上昇させてもよい。
好適には、焼成前の鋳込み形状物に強度を与えるための
接着剤を用いる。同時成形すべき混合物の中に該接着剤
を含有させてもよい。２段階から成る充填具体例におい
て、好適には、該粉末粒子と一緒に該接着剤を加える。
のいずれかを用いてもよい。例えば、この充填段階中の
鋳型に振動を受けさせることにより、充填密度および／
または該大きい粒子間の接触度合を上昇させてもよい。
好適には、焼成前の鋳込み形状物に強度を与えるための
接着剤を用いる。同時成形すべき混合物の中に該接着剤
を含有させてもよい。２段階から成る充填具体例におい
て、好適には、該粉末粒子と一緒に該接着剤を加える。
【００１９】この得られる充填した形状物を次に焼成し
て、この粉末粒子に焼結を受けさせる。この選択した焼
成条件（例えば、時間、温度、雰囲気など）は、材料の
組成、使用粒子サイズ、所望強度などに応じて変化し得
る。好適には、この焼成条件は、該大きい粒子の収縮が
ほとんどか全く生じないように選択される。これらの用
いる大きい粒子は、通常の焼結方法で用いられているそ
れらよりもずっと大きいため、これらの使用焼成条件
は、関係した特定材料（類）から成る小さい粉末粒子を
焼結するための典型的な条件であってもよい。
て、この粉末粒子に焼結を受けさせる。この選択した焼
成条件（例えば、時間、温度、雰囲気など）は、材料の
組成、使用粒子サイズ、所望強度などに応じて変化し得
る。好適には、この焼成条件は、該大きい粒子の収縮が
ほとんどか全く生じないように選択される。これらの用
いる大きい粒子は、通常の焼結方法で用いられているそ
れらよりもずっと大きいため、これらの使用焼成条件
は、関係した特定材料（類）から成る小さい粉末粒子を
焼結するための典型的な条件であってもよい。
【００２０】線寸法が約１メートルの部品に関する、焼
成したとき生じる全体収縮率は、好適には約１％もしく
はそれ以下である。この得られる部品に追加的強度が必
要とされている場合、収縮をほとんど生じさせない（例
えば１％）条件が望ましい。一般に、この部品は測定可
能な収縮を実際上全く受けないが、該小さい粉末粒子は
焼結して、これらの大きい粒子を互いに接着させてモノ
リス素地を生じさせる、焼成条件を選択することができ
る。大きくて複雑な部品または高い多孔度を有する部品
にとって、上記条件は望ましいものであり得る。
成したとき生じる全体収縮率は、好適には約１％もしく
はそれ以下である。この得られる部品に追加的強度が必
要とされている場合、収縮をほとんど生じさせない（例
えば１％）条件が望ましい。一般に、この部品は測定可
能な収縮を実際上全く受けないが、該小さい粉末粒子は
焼結して、これらの大きい粒子を互いに接着させてモノ
リス素地を生じさせる、焼成条件を選択することができ
る。大きくて複雑な部品または高い多孔度を有する部品
にとって、上記条件は望ましいものであり得る。
【００２１】これらの大きい粒子は、段階ｂ）で用いる
焼成条件下で焼結しない程充分に大きくあるべきであ
る。セラミック材料では、これらの大きい粒子の直径
は、好適には少なくとも約１００ミクロンであり、より
好適には約１００−２０００ミクロンである。好適に
は、大きい粒子のサイズを分布させることで、これらの
大きい粒子の間のより高い粒子−粒子接触および上昇し
た充填密度を達成する。これらの大きい粒子は、充分に
密な粒子または中空粒子であるか、或はそれらの組み合
わせであってもよい。
焼成条件下で焼結しない程充分に大きくあるべきであ
る。セラミック材料では、これらの大きい粒子の直径
は、好適には少なくとも約１００ミクロンであり、より
好適には約１００−２０００ミクロンである。好適に
は、大きい粒子のサイズを分布させることで、これらの
大きい粒子の間のより高い粒子−粒子接触および上昇し
た充填密度を達成する。これらの大きい粒子は、充分に
密な粒子または中空粒子であるか、或はそれらの組み合
わせであってもよい。
【００２２】大きい中空粒子を用いることにより、注文
に合った多孔特質を有すると共に一定レベルの多孔度に
対して改良された機械特性を有するモノリス素地を作る
ことが可能になる。これらの大きな中空粒子の中の空隙
は、この用いる焼成条件下で本質的に安定であるべきで
ある。
に合った多孔特質を有すると共に一定レベルの多孔度に
対して改良された機械特性を有するモノリス素地を作る
ことが可能になる。これらの大きな中空粒子の中の空隙
は、この用いる焼成条件下で本質的に安定であるべきで
ある。
【００２３】これらの大きい粒子は、焼結中に実質的収
縮を示さないことを条件として、如何なる適切な形状を
有するものであってもよい。好適には、これらの大きい
粒子は実質的に等軸である、即ちこれらの大きい粒子の
各々の粒子に関する最小直径に対する最大直径の比率は
平均で約１．０−２．０である。実質的に球状の粒子
（即ち各々の粒子に関する最大直径：最小直径が約１．
０−１．２）が一般に最も好適である、と言うのは、そ
れらの充填がより容易であると共により均一であるから
である。好適には、これらの中空粒子は実質的に球状、
例えば気球またはミクロ球である。
縮を示さないことを条件として、如何なる適切な形状を
有するものであってもよい。好適には、これらの大きい
粒子は実質的に等軸である、即ちこれらの大きい粒子の
各々の粒子に関する最小直径に対する最大直径の比率は
平均で約１．０−２．０である。実質的に球状の粒子
（即ち各々の粒子に関する最大直径：最小直径が約１．
０−１．２）が一般に最も好適である、と言うのは、そ
れらの充填がより容易であると共により均一であるから
である。好適には、これらの中空粒子は実質的に球状、
例えば気球またはミクロ球である。
【００２４】該細かい粉末の粒子は、その充填した大き
い粒子の隙間の中に適合するに充分な程小さくあるべき
である。この粉末粒子の大きさはまた、焼成段階ｂ）中
にこの粉末が焼結してその大きい粒子を互いに接着させ
るに充分な程小さくあるべきである。セラミック材料に
関する、これらの粉末粒子の直径は、好適には約１０ミ
クロンもしくはそれ以下である。好適には、粉末の粒子
サイズを分布させることで、その焼成していない形状物
中の密度を上昇させてもよい。大きい粒子と小さい粉末
粒子との間の中間粒子サイズを追加的に用いることで、
充填密度を更に上昇させてもよいが、但し、この中間的
な大きさを有する粒子が、該大きい粒子の実質的粒子−
粒子接触を妨害しないことを条件とする。
い粒子の隙間の中に適合するに充分な程小さくあるべき
である。この粉末粒子の大きさはまた、焼成段階ｂ）中
にこの粉末が焼結してその大きい粒子を互いに接着させ
るに充分な程小さくあるべきである。セラミック材料に
関する、これらの粉末粒子の直径は、好適には約１０ミ
クロンもしくはそれ以下である。好適には、粉末の粒子
サイズを分布させることで、その焼成していない形状物
中の密度を上昇させてもよい。大きい粒子と小さい粉末
粒子との間の中間粒子サイズを追加的に用いることで、
充填密度を更に上昇させてもよいが、但し、この中間的
な大きさを有する粒子が、該大きい粒子の実質的粒子−
粒子接触を妨害しないことを条件とする。
【００２５】本発明で用いる材料は、焼結可能な既知材
料のいずれか、例えば金属、特定の有機ポリマー材料お
よびセラミック材料などであってもよい。用いるセラミ
ック材料（類）は、通常の如何なる焼結可能セラミック
システムであってもよい。
料のいずれか、例えば金属、特定の有機ポリマー材料お
よびセラミック材料などであってもよい。用いるセラミ
ック材料（類）は、通常の如何なる焼結可能セラミック
システムであってもよい。
【００２６】低い熱膨張および／または断熱用途に好適
なセラミック材料は、ジルコニウムアルミニウムチタネ
ート（ＺＡＴ）、アルミニウムチタネート、ムライト、
コージライト、ナトリウムジルコニウムホスフェート
（ＮＺＰ）、マグネシウムアルミニウムシリケートおよ
びリチウムアルミニウムシリケート（ＬＡＳ）から成る
群から選択される。低熱膨張および／または断熱用途の
ための大きい粒子は、好適には中空球体の形状である。
なセラミック材料は、ジルコニウムアルミニウムチタネ
ート（ＺＡＴ）、アルミニウムチタネート、ムライト、
コージライト、ナトリウムジルコニウムホスフェート
（ＮＺＰ）、マグネシウムアルミニウムシリケートおよ
びリチウムアルミニウムシリケート（ＬＡＳ）から成る
群から選択される。低熱膨張および／または断熱用途の
ための大きい粒子は、好適には中空球体の形状である。
【００２７】望まれるならば、異なるセラミック材料か
ら成る相溶性を示す組み合わせを用いてもよい。例え
ば、相溶性を示す異なる組成物から成る大きい粒子の混
合物を用いることも可能である。該小さい粉末粒子もま
た、それらが相溶性を示す限り、該大きい粒子とは異な
る組成を有していてもよい。更に、製造するセラミック
部品の全体的特性を改良する目的で、高い耐火性を示す
粒子、繊維、またはウィスカを混合することも任意であ
る。
ら成る相溶性を示す組み合わせを用いてもよい。例え
ば、相溶性を示す異なる組成物から成る大きい粒子の混
合物を用いることも可能である。該小さい粉末粒子もま
た、それらが相溶性を示す限り、該大きい粒子とは異な
る組成を有していてもよい。更に、製造するセラミック
部品の全体的特性を改良する目的で、高い耐火性を示す
粒子、繊維、またはウィスカを混合することも任意であ
る。
【００２８】本発明の方法は、内燃機関およびエンジン
排気システム用構成要素の製造、並びに通常のセラミッ
ク部品の製造で用いられ得る。
排気システム用構成要素の製造、並びに通常のセラミッ
ク部品の製造で用いられ得る。
【００２９】以下に示す実施例を用いて本発明を更に説
明する。本発明はこれらの実施例中の特定詳細に制限さ
れるものではない。
明する。本発明はこれらの実施例中の特定詳細に制限さ
れるものではない。
【００３０】
実施例１ 予め焼結したムライト製中空球体（２ｍｍ）を振動させ
ながらチューブ鋳型（１／４”の壁を有する約６”ｘ
２．５”）の中に入れて、それらの充填を最適にした。
この鋳型の内壁はスクリーンで作られていた。これらの
球体に、水中６０重量％のムライト粉末（２−４μｍ）
のスラリーを通した後、そのスクリーンを通して排出さ
せた。このスラリーはまた、分散助剤として１重量％の
Darvan 821Aと、接着剤として２．５重量％のポリビニ
ルアルコールを含有していた。スラリーは、これらの球
体の接触範囲内の毛細管張力によって保持されたが、開
放孔チャンネルは、これらの球体の間に存在していた。
このチューブを乾燥した後、１５００℃で２時間焼結し
た。これらの球体は一緒に焼結したが、検出できる程の
収縮は焼成中生じなかった。
ながらチューブ鋳型（１／４”の壁を有する約６”ｘ
２．５”）の中に入れて、それらの充填を最適にした。
この鋳型の内壁はスクリーンで作られていた。これらの
球体に、水中６０重量％のムライト粉末（２−４μｍ）
のスラリーを通した後、そのスクリーンを通して排出さ
せた。このスラリーはまた、分散助剤として１重量％の
Darvan 821Aと、接着剤として２．５重量％のポリビニ
ルアルコールを含有していた。スラリーは、これらの球
体の接触範囲内の毛細管張力によって保持されたが、開
放孔チャンネルは、これらの球体の間に存在していた。
このチューブを乾燥した後、１５００℃で２時間焼結し
た。これらの球体は一緒に焼結したが、検出できる程の
収縮は焼成中生じなかった。
【００３１】実施例２ ムライト製中空球体を、実施例１の鋳型に振動させなが
ら入れて、充填を最大にした。これらの球体の大きさは
おおよそ１ｍｍであった。前述した６０重量％ムライト
スラリーの１００ｇを、細かいムライト製中空球体（−
１５０μｍ）の２０ｇと混合した。このスラリーを用い
て、該大きいムライト球体の間に在る孔に完全浸透させ
た。この素地を乾燥した後、１５００℃で２時間焼結し
たが、収縮は生じなかった。この素地の外側表面は滑ら
かであったが、この部品は約６０％全多孔度を有してい
た。
ら入れて、充填を最大にした。これらの球体の大きさは
おおよそ１ｍｍであった。前述した６０重量％ムライト
スラリーの１００ｇを、細かいムライト製中空球体（−
１５０μｍ）の２０ｇと混合した。このスラリーを用い
て、該大きいムライト球体の間に在る孔に完全浸透させ
た。この素地を乾燥した後、１５００℃で２時間焼結し
たが、収縮は生じなかった。この素地の外側表面は滑ら
かであったが、この部品は約６０％全多孔度を有してい
た。
【００３２】本発明の特徴および態様は以下のとうりで
ある。
ある。
【００３３】１． ａ）大きな粒子と、上記大きな粒子
よりも細かい粒子サイズを有する粉末とを、鋳型の中に
充填し、ここで、上記充填した大きな粒子の隙間の中に
上記粉末が堆積し、そして上記大きな粒子は互いに実質
的粒子−粒子接触状態にあり、それによって充満した形
状物を生じさせ、そして ｂ）上記形状物を焼成して、モノリス素地を生じさせる
が、ここで、１）上記大きい粒子は、本質的に、上記焼
成中に収縮を受けず、そして ２）上記粉末は、上記大きい粒子を互いに接着させるに
充分な焼結を受ける、ことを含む、モノリス素地の製造
方法。
よりも細かい粒子サイズを有する粉末とを、鋳型の中に
充填し、ここで、上記充填した大きな粒子の隙間の中に
上記粉末が堆積し、そして上記大きな粒子は互いに実質
的粒子−粒子接触状態にあり、それによって充満した形
状物を生じさせ、そして ｂ）上記形状物を焼成して、モノリス素地を生じさせる
が、ここで、１）上記大きい粒子は、本質的に、上記焼
成中に収縮を受けず、そして ２）上記粉末は、上記大きい粒子を互いに接着させるに
充分な焼結を受ける、ことを含む、モノリス素地の製造
方法。
【００３４】２． 上記大きい粒子の少なくとも一部が
中空である第１項の方法。
中空である第１項の方法。
【００３５】３． 上記大きい粒子と上記粉末が、金
属、焼結可能ポリマー類およびセラミック材料から成る
群から選択される材料を含む第１項の方法。
属、焼結可能ポリマー類およびセラミック材料から成る
群から選択される材料を含む第１項の方法。
【００３６】４． 上記大きい粒子と上記粉末粒子が、
金属、焼結可能ポリマー類およびセラミック材料から成
る群から選択される材料を含む第２項の方法。
金属、焼結可能ポリマー類およびセラミック材料から成
る群から選択される材料を含む第２項の方法。
【００３７】５． 上記大きい粒子と上記粉末がセラミ
ック材料を含む第３項の方法。
ック材料を含む第３項の方法。
【００３８】６． 上記大きい粒子の直径が少なくとも
約１００ミクロンでありそして上記粉末粒子の直径が約
１０ミクロンもしくはそれ以下である第５項の方法。
約１００ミクロンでありそして上記粉末粒子の直径が約
１０ミクロンもしくはそれ以下である第５項の方法。
【００３９】７． 上記大きい粒子の各々の粒子に関す
る最小直径に対する最大直径の比率が平均で約１．０−
２．０である第１項の方法。
る最小直径に対する最大直径の比率が平均で約１．０−
２．０である第１項の方法。
【００４０】８． 上記比率が平均で約１．０−１．２
である第７項の方法。
である第７項の方法。
【００４１】９． 上記大きい粒子と上記粉末がセラミ
ック材料を含む第４項の方法。
ック材料を含む第４項の方法。
【００４２】１０． 上記大きい粒子の直径が少なくと
も約１００ミクロンでありそして上記粉末粒子の直径が
約１０ミクロンもしくはそれ以下である第８項の方法。
も約１００ミクロンでありそして上記粉末粒子の直径が
約１０ミクロンもしくはそれ以下である第８項の方法。
【００４３】１１． 上記大きい粒子の各々の粒子に関
する最小直径に対する最大直径の比率が平均で約１．０
−２．０である第１０項の方法。
する最小直径に対する最大直径の比率が平均で約１．０
−２．０である第１０項の方法。
【００４４】１２． 上記比率が平均で約１．０−１．
２である第１１項の方法。
２である第１１項の方法。
【００４５】１３． 上記形状物が焼成段階ｂ）中に受
ける収縮が、約１％もしくはそれ以下である第１項の方
法。
ける収縮が、約１％もしくはそれ以下である第１項の方
法。
【００４６】１４． 上記大きい粒子が本質的に中空球
体から成る第４項の方法。
体から成る第４項の方法。
【００４７】１５． 上記大きい粒子の直径が１００−
２０００ミクロンの範囲である第９項の方法。
２０００ミクロンの範囲である第９項の方法。
【００４８】１６． 上記大きいセラミック粒子が、ム
ライト、コージライト、ジルコニウムアルミニウムチタ
ネート、アルミニウムチタネート、ナトリウムジルコニ
ウムホスフェート、マグネシウムアルミニウムシリケー
トおよびリチウムアルミニウムシリケートから成る群か
ら選択されるセラミック材料を含む第９項の方法。
ライト、コージライト、ジルコニウムアルミニウムチタ
ネート、アルミニウムチタネート、ナトリウムジルコニ
ウムホスフェート、マグネシウムアルミニウムシリケー
トおよびリチウムアルミニウムシリケートから成る群か
ら選択されるセラミック材料を含む第９項の方法。
【００４９】１７． 上記充填段階が、 ｉ）上記大きい粒子と上記細かい粉末と接着剤を含む混
合物を生じさせ、そして ｉｉ）上記混合物を鋳型に充満させて、上記形状物を生
じさせる、ことを含む、第１項の方法。
合物を生じさせ、そして ｉｉ）上記混合物を鋳型に充満させて、上記形状物を生
じさせる、ことを含む、第１項の方法。
【００５０】１８． 上記充満段階を、射出成形、圧力
鋳込みまたはゲル鋳込みで行う第７項の方法。
鋳込みまたはゲル鋳込みで行う第７項の方法。
【００５１】１９． 上記充填段階が、 ｉ）上記大きい粒子を鋳型の中に充填し、 ｉｉ）上記粉末と接着剤とを含むスリップを生じさせ、
そして ｉｉｉ）上記充填した大きい粒子に上記スリップを通す
ことで、上記粉末を上記隙間の中に堆積させ、それによ
って上記形状を生じさせる、ことを含む第１項の方法。
そして ｉｉｉ）上記充填した大きい粒子に上記スリップを通す
ことで、上記粉末を上記隙間の中に堆積させ、それによ
って上記形状を生じさせる、ことを含む第１項の方法。
【００５２】２０． 段階ｉ）中、上記鋳型を振動させ
る第１９項の方法。
る第１９項の方法。
【００５３】２１． 上記大きい粒子が本質的に中空球
体から成る第１６項の方法。
体から成る第１６項の方法。
Claims (10)
- 【請求項１】ａ）大きな粒子と、上記大きな粒子よりも
細かい粒子サイズを有する粉末とを、鋳型の中に充填
し、ここで、上記充填した大きな粒子の隙間の中に上記
粉末が堆積し、そして上記大きな粒子は互いに実質的粒
子−粒子接触状態にあり、それによって充満した形状物
を生じさせ、そして ｂ）上記形状物を焼成して、モノリス素地を生じさせる
が、ここで、 １）上記大きい粒子は、本質的に、上記焼成中に収縮を
受けず、そして ２）上記粉末は、上記大きい粒子を互いに接着させるに
充分な焼結を受ける、ことを含む、モノリス素地の製造
方法。 - 【請求項２】 上記大きい粒子の少なくとも一部が中空
である請求項１の方法。 - 【請求項３】 上記大きい粒子と上記粉末が、金属、焼
結可能ポリマー類およびセラミック材料から成る群から
選択される材料を含む請求項１の方法。 - 【請求項４】 上記大きい粒子と上記粉末がセラミック
材料を含む請求項３の方法。 - 【請求項５】 上記大きい粒子の直径が少なくとも約１
００ミクロンでありそして上記粉末粒子の直径が約１０
ミクロンもしくはそれ以下である請求項４の方法。 - 【請求項６】 上記大きい粒子の各々の粒子に関する最
小直径に対する最大直径の比率が平均で約１．０−２．
０である請求項１の方法。 - 【請求項７】 上記比率が平均で約１．０−１．２であ
る請求項６の方法。 - 【請求項８】 上記形状物が焼成段階ｂ）中に受ける収
縮が、約１％もしくはそれ以下である請求項１の方法。 - 【請求項９】 上記充填段階が、 ｉ）上記大きい粒子と上記細かい粉末と接着剤を含む混
合物を生じさせ、そして ｉｉ）上記混合物を鋳型に充満させて、上記形状物を生
じさせる、ことを含む、請求項１の方法。 - 【請求項１０】 上記充填段階が、 ｉ）上記大きい粒子を鋳型の中に充填し、 ｉｉ）上記粉末と接着剤を含むスリップを生じさせ、そ
して ｉｉｉ）上記充填した大きい粒子に上記スリップを通す
ことで、上記粉末を上記隙間の中に堆積させ、それによ
って上記形状物を生じさせる、ことを含む請求項１の方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/817,704 US5167885A (en) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | Method for making sintered bodies |
| US817704 | 1992-01-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05254914A true JPH05254914A (ja) | 1993-10-05 |
Family
ID=25223692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5015913A Pending JPH05254914A (ja) | 1992-01-07 | 1993-01-05 | 焼結素地の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5167885A (ja) |
| EP (1) | EP0551682A1 (ja) |
| JP (1) | JPH05254914A (ja) |
| KR (1) | KR930016371A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003313603A (ja) * | 2002-04-22 | 2003-11-06 | Kooki Engineering:Kk | 粉末焼結用成形組成物及び焼結用粉末の焼結方法並びにその粉末焼結部材 |
| JPWO2005084854A1 (ja) * | 2004-03-09 | 2008-01-17 | 国立大学法人 香川大学 | 中空金属球構造体、中空金属球成形体および中空金属球構造体の製造方法 |
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| GB2283740B (en) * | 1993-11-15 | 1997-07-30 | Furukawa Electric Co Ltd | Method of manufacturing a porous preform for an optical fiber |
| US5945050A (en) * | 1997-06-24 | 1999-08-31 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Method of fabricating a sintered oilless bearing |
| US6676783B1 (en) * | 1998-03-27 | 2004-01-13 | Siemens Westinghouse Power Corporation | High temperature insulation for ceramic matrix composites |
| US6013592A (en) * | 1998-03-27 | 2000-01-11 | Siemens Westinghouse Power Corporation | High temperature insulation for ceramic matrix composites |
| US6977060B1 (en) * | 2000-03-28 | 2005-12-20 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Method for making a high temperature erosion resistant coating and material containing compacted hollow geometric shapes |
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| CN100396646C (zh) * | 2002-07-26 | 2008-06-25 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种金属磷酸锆无机材料及其制备方法和应用 |
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| CN114535596A (zh) * | 2022-03-09 | 2022-05-27 | 广东金瓷三维技术有限公司 | 一种用于3d打印的混合粉体及3d打印方法 |
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|---|---|---|---|---|
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