JPH05319905A - SiC圧粉成形体の製造方法 - Google Patents

SiC圧粉成形体の製造方法

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JPH05319905A
JPH05319905A JP4152981A JP15298192A JPH05319905A JP H05319905 A JPH05319905 A JP H05319905A JP 4152981 A JP4152981 A JP 4152981A JP 15298192 A JP15298192 A JP 15298192A JP H05319905 A JPH05319905 A JP H05319905A
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JP
Japan
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weight
sic
parts
powder compact
sic powder
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Application number
JP4152981A
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English (en)
Inventor
Kazuo Ito
和男 伊藤
Yoshio Nakamura
好男 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Coorstek KK
Original Assignee
Toshiba Ceramics Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プレス成形が良好で、型離れがよく、更にS
iC圧粉成形体の加工性も良好で、なおかつ焼結して
も、緻密で曲げ強さの高いSiC焼結体を容易に得るこ
とのできるSiC圧粉成形体の製造方法を提供する。 【構成】 SiC粉末と焼結助剤とフェノール樹脂の合
計100重量部に対し、成形用バインダーとしてポリビ
ニルブチラール0.3〜5.0重量部を添加し、離型剤
としてステアリン酸0.2〜3.0重量部を添加し、そ
れらを溶媒でスラリー化し、顆粒化し、その顆粒を成形
してSiC圧粉成形体を得る。その成形体を脱脂、焼結
して焼結体を作る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、SiC圧粉成形体の
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】SiC焼結体を利用した軸受けやメカニ
カルシールなどの機械部品の実用化が盛んに行われてい
る。これらの機械部品については組織が緻密で曲げ強さ
の高いことが要求されている。
【0003】従来のSiC焼結体の製造方法では、容易
に緻密で曲げ強さの高いSiC焼結体の機械部品を得る
ことが困難であった。プレス成形時の圧力を高くするな
どして曲げ強さの高いSiC圧粉焼結体を製造してい
た。
【0004】ところが、そのようにプレス成形時の圧力
を高くすると、特別な金型が必要となり、金型の製作費
が高くなる。しかも、金型の摩耗が激しいため、金型の
ライフが短かく、金型にかかる費用の低減をはかること
が難しかった。
【0005】一般的に、ダイスおよびポンチを使用する
圧縮成形用金型で円柱状ペレットなどの圧粉成形体を製
造する場合、金型と圧粉成形用粉末との摩擦だけでな
く、粉末間の摩耗も大きいため、圧粉成形体に成形密度
の不均一な分布が生じた。そのため、ひび割れやクラッ
クやラミネーションが発生しやすかった。また、圧粉成
形体を加熱して得られた焼結体に亀裂の発生だけではな
く変形を伴うことがあった。
【0006】例えば、円柱状のペレットを圧粉成形する
場合、図1に示したように、ダイス1内に圧粉成形用粉
末2を充填し、下ポンチ3と上ポンチ4とで圧縮して圧
粉成形体を得ていた。この場合、前述した摩耗を小さく
するために、一般的には、金型に粉末を充填する前に、
ダイス1の内面に有機化合物の潤滑剤を塗布したり、圧
粉成形体の焼結時に容易に熱分解する有機化合物である
分散剤や潤滑剤などを添加していた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ダイス
1の内面へ潤滑剤を塗布すると、ダイス1と粉末2との
滑りはよくなるが、粉末間の摩擦を小さくすることは難
しい。
【0008】粉末間の摩擦を小さくするために有機化合
物である分散剤や潤滑剤を添加すると、溶媒との相溶性
が問題となり、均一分散が実現できないなどの欠点があ
る。
【0009】また、フェノール樹脂の代わりにカーボン
源としてカーボンブラック粉末を用いる方法も知られて
いるが、カーボンブラック粉末を使用した場合、均一分
散にならないため、成形体並びに焼結体の物性(曲げ強
さ)が低下し、かつバラツキが大きくなる欠点がある。
【0010】本発明の目的は、プレス成形が良好で、例
えば金型との型離れがよく、更に、SiC圧粉成形体の
加工性も良好で、なおかつ、焼結しても緻密で曲げ強さ
の高いSiC焼結体を容易に得ることのできるSiC圧
粉成形体の製造方法を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決して、SiC粉末と焼結助剤とフェノール樹脂との
合計100重量部に対し、成形用バインダーとしてポリ
ビニルブチラール(PVB)0.3〜5.0重量部を添
加し、離型剤としてステアリン酸0.2〜3.0重量部
を添加し、溶媒でスラリー化し、顆粒化し、成形し焼結
することを特徴とするSiC圧粉成形体の製造方法を要
旨としている。
【0012】
【作用】このように顆粒を使用して成形体を形成する
と、圧粉の均一性がよく、さらに流動性がよく、金型に
均一充填ができ、低圧加圧でもよくつぶれ、成形後の保
形性もよく、プレス成形用として適しており、脱脂、焼
結後の組織が緻密で、曲げ強さの高いSiC焼結体を得
ることができる。
【0013】成形用バインダーとして使用するPVBの
添加量を、SiC粉末と焼結助剤とフェノール樹脂の合
計100重量部に対し、0.3〜5.0重量部とする。
PVBが0.3重量部未満であると、プレス成形された
生成形体の保形性が悪く、欠け易くなる。一方、5.0
重量部を越えると、プレス成形の顆粒のつぶれが悪くな
り、金型に付着し易くなったり、脱脂時に揮発成分が多
くなったり、爆裂を生じたりするので好ましくない。
【0014】また、プレス成形時の離型剤としてステア
ンリ酸を使用し、SiC粉末と焼結助剤とフェノール樹
脂の合計100重量部に対し、ステアンリ酸の添加量を
0.2〜3重量部とする。ステアリン酸の添加量が、
0.2重量部未満であると、離型時にきしみ音が発生し
たり、更には金型の摩耗が早く、寿命が短くなる。一
方、ステアリン酸の添加量が3.0重量部を越えると、
プレス成形された成形体の保形性が悪くなったり、脱脂
時に揮発成分が多くなったり、爆裂を生じたりするので
好ましくない。
【0015】
【実施例】SiC粉末を用いて、金型プレスで成形する
際に低圧力で成形した生成形体は、それを焼結しても緻
密で曲げ強さの高いSiC焼結体が得られない。その理
由を検討した結果、圧粉成形体の密度が低いことに原因
があることを究明し、炭素源としてフェノール樹脂を用
いて、その場合の溶媒、結合剤、潤滑剤などの種類と配
合量に関し、種々詳細な検討を行った。
【0016】本発明では、特定の溶媒、結合剤、離型剤
を用い、かつ所定の配合比にして、成形性、成形体の加
工性、並びに焼結体の特性をすべて著しく向上すること
を見いだした。
【0017】混合や添加の順序は任意であるが、好まし
くは、まず、SiCの微粉末に対して、カーボン源とし
てフェノール樹脂を使用し、成形用バインダーとしてP
VBを添加し、離型材としてステアリン酸を添加し、焼
結助剤をさらに加え、溶媒(好ましくはアルコール溶
媒)を用いてボールミルで充分に混合してスラリーを作
る。次に、スラリーをスプレードライヤーなどにより処
理して顆粒化した後、その顆粒を金型プレス成形機を用
いて加圧して、軸受けやメカニカルシール用の生成形体
を製造する。
【0018】本発明で使用できるSiC微粉末は、α型
SiC,β型SiCなどであり、その微粉末を前述のよ
うにスラリー化し、そのスラリーをスプレードライヤー
で顆粒化し、その顆粒を金型プレスで成形した後脱脂
し、1800〜2000℃で3時間程度アルゴン雰囲気
中で焼結し、SiC焼結体を得るのが好ましい。
【0019】使用される焼結助剤は、公知のB,Al、
Beなどであり、その添加量も従来知られている範囲が
そのまま適用できる。
【0020】本発明を実施例により更に詳しく説明する
が、以下に示す例はあくまで例示的なものであって、こ
れにより本発明の範囲を限定するものではない。
【0021】実施例 平均粒径0.2μmのSiC微粉末96.5重量部に対
し、焼結助剤B4 Cを0.5重量部添加し、カーボン源
としてフェノール樹脂を3.0重量部(固定炭素分で計
算)添加し、PVB1.0重量部と、ステアリン酸1.
0重量部を配合し、アルコール溶媒(エタノール)を加
えた。このように配合したものを、ボールミル中で24
時間混合してスラリーを造り、それをスプレードライヤ
ーにて顆粒化した。この顆粒を図1の金型内に充填し、
500kg/cm2 の圧力で加圧成形し、約100mm
(縦)×100mm(横)×10mm(長さ)の寸法を
もつ圧粉成形体すなわち生成形体を得た。次いで、この
生成形体を窒素雰囲気中800℃で脱脂し、更にアルゴ
ン雰囲気中2000℃で3時間焼結した。
【0022】実施例 平均粒径0.2μmのSiC微粉末96.5重量部に対
し、焼結助剤B4 Cを0.5重量部添加し、カーボン源
としてフェノール樹脂を3.0重量部(固定炭素分で計
算)添加し、PVBを1.0重量部添加し、ステアリン
酸を3.0重量部添加し、それらを配合したものにアル
コール溶媒(エタノール)を加えた。
【0023】以後、実施例1と同様にして、混合、顆粒
化、成形、脱脂、焼結を行った。
【0024】実施例 平均粒径0.2μmのSiC微粉末96.5重量部に対
し、焼結助剤B4 Cを0.5重量部添加し、カーボン源
としてフェノール樹脂を3.0重量部(固定炭素分で計
算)添加し、PVBを3.0重量部添加し、ステアリン
酸を1.0重量部添加し、それらを配合したものにアル
コール溶媒(エタノール)を加えた。
【0025】以後、実施例1と同様にして、混合、顆粒
化、成形、脱脂、焼結を行った。
【0026】比較例1 平均粒径0.2μmのSiC微粉末96.5重量部に対
し、焼結助剤B4 Cを0.5重量部添加し、カーボン源
としてカーボンブラック粉末を3.0重量部添加し、そ
れらを配合したものにアルコール溶媒(エタノール)を
加えた。
【0027】以後、実施例1と同様にして、混合、顆粒
化、成形、脱脂、焼結を行った。
【0028】比較例2 平均粒径0.2μmのSiC微粉末96.5重量部に対
し、焼結助剤B4 Cを0.5重量部添加し、カーボン源
としてフェノール樹脂を3.0重量部(固定炭素分で計
算)添加し、さらに分子量50000のポリエチレング
リコール(以下PEGと略す)とステアリン酸をそれぞ
れ、1.0重量部の範囲で配合したものに、アセトン溶
媒を加えた。
【0029】以後、実施例1と同様にして、混合、顆粒
化、成形、脱脂、焼結を行った。
【0030】比較例3 平均粒径0.2μmのSiC微粉末96.5重量部に対
し、焼結助剤B4 Cを0.5重量部添加し、カーボン源
としてカーボンブラック粉末を3.0重量部添加し、さ
らに分子量50000のポリエチレングリコール(PE
G)を1.0重量部とステアリン酸を3.0重量部の範
囲で配合したものにアセトン溶媒を加えた。
【0031】以後、実施例1と同様にして、混合、顆粒
化、成形、脱脂、焼結を行った。
【0032】比較と検討 生成形体と金型との型離れを検討するため、以下の手法
を用いて実施例1〜3と比較例1〜3を比較した。
【0033】乾燥器内で恒量化させたそれぞれの顆粒
を、図1の金型に充填し、成形した後、下パンチ3を外
し、強度試験機にセットした。そして、上パンチ4に荷
重をかけ、生成形体を脱型させた。その時かかった荷重
を、成形体が接触しているダイス1との表面積で割り算
を行い、脱型時の型離れ易さ(離型抵抗値)として評価
した。この離型抵抗値は値が大きくなるほど、金型から
生成形体を取り出すのが難しくなることを表している。
【0034】さらに、実施例1〜3と比較例1〜3で得
られた生成形体の強度、並びに焼結体密度、強さをそれ
ぞれ表1に示す。
【0035】
【表1】
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
成形用バインダーとしてポリビニルブチラールを用いて
顆粒を形成しているので、成形時に流動性がよく、低圧
加圧でもよくつぶれ、成形後の保形性もよい。顆粒は、
とくにプレス成形用として優れており、顆粒を使用した
焼結体の組織は、緻密で、曲げ強度も高く、軸受けやメ
カニカルシールなどの機械部品として適したものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】圧粉成形体を金型で成形している状態を示す縦
断面図。
【符号の説明】
1 ダイス 2 粉末 3 下ポンチ 4 上ポンチ ◆

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 SiC粉末と焼結助剤とフェノール樹脂
    との合計100重量部に対し、成形用バインダーとして
    ポリビニルブチラール0.3〜5.0重量部を添加し、
    離型剤としてステアリン酸0.2〜3.0重量部を添加
    し、溶媒でスラリー化し、顆粒化し、成形し焼結するこ
    とを特徴とするSiC圧粉成形体の製造方法。
JP4152981A 1992-05-21 1992-05-21 SiC圧粉成形体の製造方法 Pending JPH05319905A (ja)

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JP4152981A JPH05319905A (ja) 1992-05-21 1992-05-21 SiC圧粉成形体の製造方法

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JP (1) JPH05319905A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102448377B1 (ko) * 2021-12-13 2022-09-28 주식회사 플러스매니저 탄화규소 블랭크 제조방법 및 이에 의해 제조된 탄화규소 블랭크를 이용한 탄화규소 및 탄화규소 복합체 제조방법

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