JPH06114813A - セラミックスの成形方法 - Google Patents

セラミックスの成形方法

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JPH06114813A
JPH06114813A JP4283475A JP28347592A JPH06114813A JP H06114813 A JPH06114813 A JP H06114813A JP 4283475 A JP4283475 A JP 4283475A JP 28347592 A JP28347592 A JP 28347592A JP H06114813 A JPH06114813 A JP H06114813A
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英樹 金子
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 成形体に割れが発生しないセラミックスの成
形方法を提供する。 【構成】 金型1,4とゴム型2とで液密的に形成する
空間内に粉末材料3を充填し、金型4と粉末材料3とが
接する面に紙製のシート5を配設し、この型の表面より
静水圧を加えて成形体を成形する。圧縮成形時に、粉末
材料と金型との境界面に配設した紙シートが均質かつ等
方的に収縮し、成形体に割れが発生しない。また、金型
表面に潤滑剤を塗布した場合に、潤滑剤が成形体内に混
入することがないので、強度の低下を来すことがない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、粉末材料をラバープレ
スで成形するセラミックスの成形方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】金属やセラミックスなどの粉末材料を原
料として所望形状の成形体を製造する方法に、ラバープ
レスと呼ばれる方法がある。この方法は、金型やゴム型
で変形可能かつ水密的に構成した成形型内に粉末材料を
充填し、この成形型を冷間等方静水圧装置(CIP)の
加圧室に入れ、成形型の四周から水圧をかけて粉末材料
を圧縮して成形するものである。特願昭59−7003
号公報には、次のようなセラミックス粉末圧密体の製造
方法が記載されている。図6Aに示すように、脱気管2
1を設けた芯金20の表面に窒化硼素(BN)などの粉
末を用いて潤滑剤層23を形成し、その上に粘結剤を加
えたセラミックス粉末の集積体24を載置し、この集積
体にゴム型22を被せてバンド25で密封し、脱気管2
1よりゴム型内の空気を脱気する。次に、これを静水圧
タンクに入れて加圧すると、ゴム型22を通して集積体
24を圧密化し、図6Bに示すように成形体26とな
る。集積体24の体積が収縮する際、芯金20と集積体
との間に潤滑剤層23が介在するので、セラミックス粉
末が均一に圧縮され、全体が均一な密度に成形される。
なお、潤滑剤として、グラファイト、パイロフィライ
ト、フツ素樹脂、ポリアセタール、ポリエチレンなどの
粉末が使用できることも記載されている。
【0003】エンジンの吸排気用の傘型バルブをセラミ
ックス製とする場合にも、セラミックス粉末をラバープ
レスで成形するようにしている。エンジンの吸排気用の
傘型バルブをラバープレスで成形する場合は、図1Aに
示すように、ゴム型2の一端を金型1で密封して逆さに
し、セラミックス粉末3を入れて振動を加えて均密に充
填し、図1Bに示す大径の金型4で他端を密封し、これ
を図1Cに示す圧力タンク6内に入れ、静水圧で圧縮成
形する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記のラバープレスで
成形した傘型バルブを図5に示す。図5Aは正面図、図
5Bは底面図である。図に示すように、傘型バルブ11
の底面(弁の頭部の頂面)12に割れ13が入って薄く
剥離する。この不良率は50%以上に達する。これは、
金型4の内面4aと接するセラミックス粉末が収縮する
際、この部分で滑り難いため成形体に割れが生ずるもの
と思われる。金型4の内面4aにクロームメッキを施し
て鏡面処理を行っても、不良率は改善されない。そこ
で、前記公開公報に記載されたように、金型4の内面4
aに窒化硼素(BN)の粉末をスプレーで塗布して潤滑
剤層を形成し、このゴム型を用いてラバープレスを行う
と、成形した傘型バルブの底面に割れが発生しなくな
る。ところが、この傘型バルブの成形の際、窒化硼素の
粉末が金型4の内面4aに付着して滑りを生じて割れを
防止するが、この粉末が部分的に成形体の内部まで混入
してしまう。この成形体を焼成すると、窒化硼素は、セ
ラミックスの原料である窒化珪素の焼成温度では焼結し
ないので、粉末状のまま残されることになる。したがっ
て、焼成後、この傘型バルブを仕上げ研削すると、仕上
げ後の製品の表面に小孔が欠陥として現われる。また、
表面の近くに直径50μm程度の窒化硼素の粉末が焼結
しないで存在すると、製品の強度が大幅に低下し、欠陥
製品となる。
【0005】本発明者は、粉末状潤滑剤に代るシート状
の滑り材について色々実験を行った。図4のA,B,C
は、金型4の内面4aにビニールシートを配設してラバ
ープレスを実施した場合の傘型バルブ成形体の正面図、
底面図及び金型の内面を示す。傘型バルブ9の頭部の周
縁はほぼ真直に成形されるが、圧縮成形時にビニールシ
ートにしわがより、傘型バルブ9の底部9aには、この
しわの跡9bが全面に残り、また金型4の内面4aに
は、しわのよったビニールシート9cが貼り付いて残
る。また、接着テープやゴムシートを用いた実験でも、
同様に成形した傘型バルブに、介在物の跡が残り、金型
表面に接着テープが粘着したりして、好結果は得られな
かった。本発明は、粉末材料と金型内面との間に紙シー
トを介在させることにより、金型内面に粉末状潤滑剤を
塗布した場合に、成形体に粉末状潤滑剤が混入するのを
防止し、また、粉末状潤滑剤を使用しない場合でも、成
形体に割れが発生しないセラミックスの成形方法を提供
することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、金型とゴム型
とで液密的に形成する空間内に粉末材料を充填し、該金
型とゴム型の表面より静水圧を加えて成形体を成形する
方法において、前記金型と粉末材料とが接する面に紙製
のシートを配設したセラミックスの成形方法である。
【0007】
【作用】圧縮成形時に、粉末材料と金型との境界面に配
設した紙シートが均質かつ等方的に収縮し、成形体に割
れが発生しない。また、金型表面に潤滑剤を塗布した場
合に、潤滑剤が成形体内に混入することがないので、強
度の低下を来すことがない。
【0008】
【実施例】図1は、本発明の成形工程の説明図である。
先ず、図1Aに示すように、ゴム型2の一端を金型1で
密封して逆さにし、窒化珪素の粉末3を入れて振動を加
えて均密に充填し、その上にコピー用紙を円形に打抜い
た紙シート5を被せ、図1Bに示す内面4aに窒化硼素
(BN)の粉末をスプレーで塗布して潤滑剤層を形成し
大径の金型4で他端を密封し、これを図1Cに示すCI
P装置の圧力タンク6に入れ、2ton/cm2の静水
圧で1分間圧縮成形する。脱型した成形品を窒素ガス雰
囲気(10kgf/cm2)中で、1700〜1900
℃で焼成する。この焼結品をダイヤモンド砥石で製品形
状に仕上げ研削加工する。
【0009】図2に上記成形方法で成形した傘型バルブ
成形体及び金型の内面を示す。図2のA,B,Cは、傘
型バルブ成形体の正面図、底面図及び金型の内面を示す
図である。傘型バルブ成形体7の頭部の周縁部7aは、
少し内側に傾斜するが、その直径D1は、図4Aに示す
真っ直な傘型バルブ成形体9の直径にほぼ等しい。傘型
バルブ成形体7の底部7bには、紙シート5が貼り付い
ているが、その径は傘型バルブ成形体7の底部7bの径
と同じになり、金型4の底面4aは綺麗である。紙シー
トを剥すと、傘型バルブ成形体7の底部7bはざらざら
の面であるが、しわや変形がなく、割れも発生しない。
【0010】次に、別の実施例について説明する。図1
Aに示すように、ゴム型2の一端を金型1で密封して逆
さにし、窒化珪素の粉末3を入れて振動を加えて均密に
充填し、その上にコピー用紙を円形に打抜いた紙シート
5を被せる迄の工程は、先の実施例と同じである。次ぎ
に、金型4の内面4aには、潤滑剤を塗布せずにこの大
径の金型4で他端を密封し、以下同様に、これを図1C
に示すCIP装置の圧力タンク6に入れ、2ton/c
2の静水圧で1分間圧縮成形する。
【0011】図3に上記成形方法で成形した傘型バルブ
成形体及び金型の内面を示す。図3のA,B,Cは、傘
型バルブ成形体の正面図、底面図及び金型の内面を示す
図である。傘型バルブ成形体8の頭部の周縁8aは、少
し外側に傾斜し、その直径D2は、図2Aに示す傘型バ
ルブ成形体7の直径D1よりやや大きくなる。傘型バル
ブ成形体8の底部8bはざらざらの面となり、周縁部に
僅かの欠け8cが発生する。しかし、底面にしわや変形
がなく、周縁の欠け8cは、仕上げ研削代の範囲内に収
まる程度である。金型4の内面4aには、収縮した紙シ
ート5が付着するが容易に剥離できる。
【0012】上記の実施例では、金型内面と粉末材料と
の間にコピー用紙を円形に打抜いた紙シートを用いた
が、コピー用紙のような上質紙でなくても、ボール紙や
厚紙でなければ、中質紙なども使用できる。金型内面に
潤滑剤を塗布しなくても、成形不良は発生しない。金型
内面に紙が残るが、粘着しないので清掃は容易である。
潤滑剤を使用するのが好ましいが、潤滑剤は、高価な窒
化珪素に限らず、グラファイトなどの滑りが良く、金型
への粘着性がなく、紙への浸透がないものが使用でき
る。
【0013】紙のシートは、安価で形状の加工がし易
く、金型に粘着しないので作業性が良く、加圧成形時に
均質かつ等方的に収縮し、成形体に割れが発生しない。
前記の第1実施例では、金型4の底面4aに潤滑剤を塗
布するようにしたが、紙シートの片面に予め潤滑剤を塗
布したものを使用しても良い。また、上記の実紙例で
は、いずれも大径の金型4側だけに紙シートを使用した
が、小径の金型1にも使用できるのは勿論であり、ま
た、成形体は傘型バルブ成形体に限らず、例えば、図6
に示すような他の形状であっても良い。
【0014】
【発明の効果】本発明は、ゴム型の圧縮成形時に、粉末
材料と金型との境界面に配設した紙シートが均質かつ等
方的に収縮し、成形体に割れが発生しない。また、金型
に潤滑剤を塗布した場合に、成形体に潤滑剤が混入する
ことがないので、強度の低下を来すことがない。更に、
紙シートは、安価で形状の加工がし易く、金型に粘着し
ないので生産性が良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の成形工程の説明図。
【図2】第1実施例による成形体と金型表面を示す図。
【図3】第2実施例による成形体と金型表面を示す図。
【図4】比較成形方法による成形体と金型表面を示す
図。
【図5】従来の成形方法による成形体を示す図。
【図6】従来の成形方法の説明図。
【符号の説明】
1 金型 2 ゴム型 3 粉末材料 4 金
型 5 紙シート
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年12月28日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】 次に、別の実施例について説明する。図
1Aに示すように、ゴム型2の一端を金型1で密封して
逆さにし、窒化硼素の粉末3を入れて振動を加えて均密
に充填し、その上にコピー用紙を円形に打抜いた紙シー
ト5を被せる迄の工程は、先の実施例と同じである。次
ぎに、金型4の内面4aには、潤滑剤を塗布せずにこの
大径の金型4で他端を密封し、以下同様に、これを図1
Cに示すCIP装置の圧力タンク6に入れ、2ton/
cm2の静水圧で1分間圧縮成形する。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】 図3に上記成形方法で成形した傘型バル
ブ成形体を示し、図3のA,Bは、傘型バルブ成形体の
正面図及び底面図を示す図である。傘型バルブ成形体8
の頭部の周縁8aは、少し外側に傾斜し、その直径D2
は、図2Aに示す傘型バルブ成形体7の直径D1よりや
や大きくなる。傘型バルブ成形体8の底部8bに貼り付
いた紙シートを剥すと、底部8bはざらざらの面で周縁
部に僅かの欠け8cが発生する。しかし、底面にしわや
変形がなく、周縁の欠け8cは、仕上げ研削代の範囲内
に収まる程度である。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】 上記の実施例では、金型内面と粉末材料
との間にコピー用紙を円形に打抜いた紙シートを用いた
が、コピー用紙のような上質紙でなくても、ボール紙や
厚紙でなければ、中質紙なども使用できる。金型内面に
潤滑剤を塗布しなくても、成形不良は発生せず、また金
型内面に紙が貼着しない。潤滑剤を使用するのが好まし
いが、潤滑剤は、高価な窒化硼素に限らず、グラファイ
トなどの、滑りが良く、金型への粘着性がなく、紙への
浸透がないものが使用できる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】 第2実施例による成形体を示す図。
【手続補正5】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金型とゴム型とで液密的に形成する空間
    内に粉末材料を充填し、該金型とゴム型の表面より静水
    圧を加えて成形体を成形する方法において、前記金型と
    粉末材料とが接する面に紙製のシートを配設したことを
    特徴とするセラミックスの成形方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2844449A4 (en) * 2012-05-02 2016-12-14 Intellectual Property Holdings Llc CERAMIC PREFORM AND PROCESS
US10830296B2 (en) 2017-04-21 2020-11-10 Intellectual Property Holdings, Llc Ceramic preform and method

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2844449A4 (en) * 2012-05-02 2016-12-14 Intellectual Property Holdings Llc CERAMIC PREFORM AND PROCESS
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