JPH0588162B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、セラミツク成形体の成形方法に関
し、詳細には、溶媒および解膠剤にセラミツク粉
末を溶かしたスラリー状スリツプを用いてスリツ
プキヤステイングを行うセラミツク成形体の成形
方法に関する。 〔従来の技術〕 セラミツク成形体を成形する方法には種々有る
が、タービンホイール等のように薄肉部と厚肉部
とからなる複雑形状物は、スリツプキヤステイン
グ成形法が用いられる（たとえば、特開昭51−
109005号）。 この方法は、溶媒および解膠剤にセラミツク粉
末を溶かしたスラリー状スリツプ（泥漿）を成形
体形状のキヤビテイを備えた型に注入し、所望の
形状に成形を行うものである。キヤビテイへのセ
ラミツク層の形成に当たつては、吸液性型を用い
て液分を吸収し、セラミツク層を着肉させる方法
と電気泳動法により着肉される方法がある。 そして、成形体は焼成を行い、必要に応じて機
械加工が施され、製品として完成する。 〔発明が解決しようとする課題〕 ところが、この従来のスリツプキヤステイング
成形法には、次のような問題があつた。 上述のタービンホイールのような複雑形状物
の場合は、薄肉部へスリツプが十分回るよう
に、比較的セラミツク粉末の濃度を低くしたス
リツプが使用される。そうすると、厚肉部にお
ける着肉時間が多くかかる。 また、成形体の乾燥時に厚肉部にヒケが生
じ、成形体の強度が低下する。 したがつて、本発明の目的は、成形時間を短縮
するとともに、成形体の強度を向上することにあ
る。 〔課題を解決するための手段〕 そこで、本発明は、高濃度のスリツプと低濃度
のスリツプとを用意し、薄肉部と厚肉部でそれら
を使い分けることを特徴とする。 具体的には、本発明にかかるセラミツク成形体
の成形方法の構成は、次の通りである。 即ち、溶媒および解膠剤にセラミツク粉末を溶
かしてなり粘性が100〜500CPの範囲にあるスラ
リー状の低濃度スリツプを、所定の形状を有する
成形型のキヤビテイ内へ注入してスリツプキヤス
テイングを行い、型キヤビテイ内に所定の厚さの
低濃度スリツプ層を形成する工程と、前記低濃度
スリツプよりもセラミツク粉末の含有率が高く粘
性が500〜1000CPの範囲にあるスラリー状の高濃
度スリツプを、前記低濃度スリツプ層の上から前
記型の中へ注入してスリツプキヤステイングを行
い、低濃度スリツプ層のキヤビテイ内に高濃度ス
リツプ層を形成する工程とを含む成形方法であ
る。 上記の本発明の構成において、溶媒は、蒸留後
イオン交換を行つた純水、エタノール等を用いる
ことができる。 また、解膠剤は、ポリアクリル系のポリアクリ
ル酸アンモニウム塩およびポリアミン系の液状物
質等を用いることができる。 また、セラミツク粉末は、種々のものが用いら
れるが、その平均粒径は、0.2〜1μｍであること
が望ましく、特に成形体の嵩密度が高い粉末が望
ましい。 また、成形体は乾燥、焼成を行い、必要に応じ
て機械加工等が行われる。 〔作用〕 上記した本発明にかかるセラミツク成形体の成
形方法によれば、始めに低粘性の低濃度スリツプ
を用いるので、複雑な形状の薄肉部があつたとし
ても充分にスリツプがまわる。そして、厚肉部の
内部においては、セラミツク粉末含有率が高い高
濃度スリツプが用いられるので、低濃度スリツプ
に比べてヒケが生じにくく、着肉時間も短縮され
る。 〔実施例〕 次に、図面に基づき、本発明にかかるセラミツ
ク成形体の成形方法の実施例を、順を追つて説明
する。 （第１の実施例） 本実施例は、セラミツクターボホイールの製造
に適用したものである。 第２図に、本実施例のセラミツクターボホイー
ルの製造に用いられるスリツプキヤステイング成
形型１０を示す。 石膏製の固定型１２，１４の上に、石膏製の可
動型１６が載置されている。可動型１６の上に
は、金属製の口型１８が載置されている。固定型
１２と可動型１６には、製品キヤビテイ２０が形
成されている。製品キヤビテイ２０は、タービン
ホイールの形状をしており、翼部２４と軸部２６
が形成されている。可動型１６は、垂直方向に分
割された12個のコアからなり、12枚の翼を形成す
るようにされている。なお、軸部２６の最外径ｄ
は、102mmである。口型１８には、鋳込み口２２
が形成されている。 セラミツクターボホイール成形体の成形に当た
つては、まず、スラリー状の低濃度スリツプと高
濃度スリツプを用意する。 本実施例においては、次に述べる水系のスリツ
プを用意した。 スリツプは、セラミツク粉末と解膠剤を水に溶
かしてスラリーを作製した。セラミツク粉末は、
窒化珪素（Si₃N₄）、イツトリア（Y₂O₃）、アルミ
ナ（Al₂O₃）の各粉末の混合粉末を用いた。解膠
剤は、ポリアクリル酸系の解膠剤を用いた。溶媒
としての水は、蒸留後イオン交換をした純水を用
いた。６，６ナイロン製のボールミルにセラミツ
ク粉末、解膠剤、水を入れ、所定の粘度になるま
で十分に混合して均一なスリツプとし、常法に従
つて減圧下で脱泡を行い、安定したスリツプとし
た。 その内、セラミツク粉末の添加量を変えて低濃
度および高濃度のスリツプを作製した。その添加
割合を次表に示す。

【表】 上述のようにして作製した低濃度スリツプを、
毎分約3000回転の振動を固定型１２を介して与え
つつ、スリツプキヤステイング成形型１０の鋳込
み口２２へ注入した。低濃度スリツプは、第３図
に示すように、軸部２６の下部および翼部２４に
優先的に充填され、低濃度スリツプ２８で満たさ
れた。 スリツプの着肉後約30分を経て、余剰のスリツ
プを成形型１０外へ排泥した。排泥は、型１０を
傾けて行つたが、ポンプを用いて吸い出してもよ
い。 その結果、第４図に示すように、翼部２４は、
スリツプ層２８ａですべて充填されており、他の
部分は、２〜３mmの厚さで着肉され低濃度スリツ
プ層のキヤビテイ３０が形成された。 次に、キヤビテイ３０内へ上述した高濃度スリ
ツプを鋳込み口２２へ注入した。そのままの状態
で、高濃度スリツプ層３２の頂部が固化するまで
保持し、スリツプを乾燥させた。鋳込みの終了
は、目視および触針による固化の確認で判定し
た。これを第１図に示す。低濃度スリツプ層のキ
ヤビテイ３０中に固化した高濃度スリツプ層３２
が形成された。 乾燥後、口型１８を取り外し、可動型１６を開
いて成形体３４（第５図にその斜視図を示す）を
取り出した。この成形体３４を焼成炉に入れて、
約1780℃の温度で約２時間をかけ、10気圧の窒素
雰囲気下で焼成をしてセラミツクターボホイール
を得た。 このターボホイールを常法（透過Ｘ線および超
音波）による非破壊検査を行つた結果、全くクラ
ツク等は、見られなかつた。 これに対し、比較例として低濃度スリツプのみ
を用いてスリツプキヤステイングを行い、他は、
本実施例と同様にして実験をした。 その結果、着肉に14時間を要し、本実施例の６
時間に比べて約２倍の時間がかかつた。また、非
破壊検査を行つたが、軸部にクラツクが生じたこ
とによることが分かつた。これは、着肉時に軸中
心部にヒケが生じたため、強度が低下し、可動型
を開いて成形体を離型させる際に、生じたものと
考えられる。 （第２の実施例） 次に、水系スリツプに代えて、エタノール系ス
リツプを用いて実験を行つた。その組成を次表に
示す。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明にかかるセラミツク成形
体の成形方法によれば、薄肉部におけるスリツプ
の回りを十分に保つたまま、厚肉部におけるヒケ
の発生が抑制され、着肉時間が短縮されるので、
成形精度を保ちつつ成形時間の短縮と成形体の強
度向上が図れる。 また、スリツプの濃度を変えるだけでよいた
め、成形型は従来と同一のものが使用できる利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は、本発明にかかるセラミ
ツク成形体の成形方法の実施例を説明するための
図面である。第１図は、セラミツクターボホイー
ルの製造に用いられるスリツプキヤステイング成
形型の断面図であり、高濃度スリツプを充填した
状態を示す図である。第２図は、セラミツクター
ボホイールの製造に用いられるスリツプキヤステ
イング成形型の断面図である。第３図は、低濃度
スリツプを充填した状態を示す同断面図である。
第４図は、余剰の低濃度スリツプを排出した状態
を示す同断面図である。第５図は、セラミツクタ
ーボホイール成形体の斜視図である。 １０……スリツプキヤステイング成形型、２８
ａ，ｂ……低濃度スリツプ層、３２……高濃度ス
リツプ層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶媒および解膠剤にセラミツク粉末を溶かし
   てなり粘性が100〜500CPの範囲にあるスラリー
   状の低濃度スリツプを、所定の形状を有する成形
   型のキヤビテイ内へ注入してスリツプキヤステイ
   ングを行い、型キヤビテイ内に所定の厚さの低濃
   度スリツプ層を形成する工程と、 前記低濃度スリツプよりもセラミツク粉末の含
   有率が高く粘性が500〜1000CPの範囲にあるスラ
   リー状の高濃度スリツプを、前記低濃度スリツプ
   層の上から前記型の中へ注入してスリツプキヤス
   テイングを行い、低濃度スリツプ層のキヤビテイ
   内に高濃度スリツプ層を形成する工程とを含むセ
   ラミツク成形体の成形方法。