JPH06170821A - High speed slip cast molding method using porous ceramics mold - Google Patents
High speed slip cast molding method using porous ceramics moldInfo
- Publication number
- JPH06170821A JPH06170821A JP29549192A JP29549192A JPH06170821A JP H06170821 A JPH06170821 A JP H06170821A JP 29549192 A JP29549192 A JP 29549192A JP 29549192 A JP29549192 A JP 29549192A JP H06170821 A JPH06170821 A JP H06170821A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mold
- molding
- ceramics
- porous
- porosity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Producing Shaped Articles From Materials (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は特定の成形型を用いる
ことを特徴とする泥漿鋳込み成形法に関する。詳細に
は、制御された気孔径及び気孔率を有する多孔質セラミ
ックス成形型を使用することにより高速に泥漿鋳込み成
形する方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a slurry casting molding method characterized by using a specific molding die. More specifically, the present invention relates to a method for high-speed slurry casting by using a porous ceramics molding die having a controlled pore size and porosity.
【0002】[0002]
【従来の技術】セラミックスの成形法の中で、鋳込み成
形法はろくろ成形法と並び陶磁器の成形法として古くか
らある。すなわち、陶磁器原料である粘土等を水に分散
させたスラリーを多孔質材料である石膏型に流し込み、
石膏型−スラリー界面で、石膏型内部に吸水させ、固液
分離することにより石膏型表面に粘土を着肉させること
により成形される。近年、ファインセラミックスの成形
法として、等方加圧成形(CIP)、射出成形法が開発
されているが、本鋳込み成形法は複雑・大型品の成形が
可能で、かつ高密度成形品が得られていることからアル
ミナ、ジルコニア、窒化珪素等の成形法に関する研究が
盛んに実施されている。2. Description of the Related Art Among ceramics molding methods, the casting molding method has a long history as a molding method for ceramics along with the lathe molding method. That is, a slurry in which clay, which is a raw material for ceramics, is dispersed in water is poured into a plaster mold, which is a porous material,
At the gypsum mold-slurry interface, water is absorbed inside the gypsum mold, and solid-liquid separation is performed to cause clay to adhere to the surface of the gypsum mold, whereby the molding is performed. In recent years, isotropic pressure molding (CIP) and injection molding methods have been developed as molding methods for fine ceramics, but this casting molding method can mold complex and large-sized products, and obtain high-density molded products. Therefore, researches on forming methods of alumina, zirconia, silicon nitride, etc. have been actively conducted.
【0003】[0003]
【従来技術の問題点】従来の鋳込み成形法の問題点は、
成形速度が遅い、石膏型の摩耗・溶解による成形体
のCa汚染および寸法精度の低下等である。石膏型の摩
擦・溶解に対しては樹脂型等、脱石膏型化が検討されて
いるが、型材質が疎水性のため加圧の必要性がある。ま
た、焼結したセラミックス化合物焼結体からなる細孔直
径が1μ以下である成形型も開発されているが、半永久
的に使用できるという脱石膏型化の検討がなされている
だけである(特開昭62−244603 号公報)。鋳
込み成形における成形速度は均一な組織を有する成形体
を得るためには重要な因子である。すなわち、スラリー
中に分散されたセラミックス原料は時間の経過とともに
凝集するため、成形時間が経過するとともに成形体密度
は低下する。この凝集の現象はセラミックス原料が微粒
子になるほど強くなる。鋳込み成形速度は石膏型の吸水
圧力および吸水速度に支配されることから、スラリーに
外圧をかけることにより成形速度を早くすることが試み
られている。[Problems of the prior art] The problems of the conventional casting method are:
The molding speed is low, Ca contamination of the molded body due to wear and dissolution of the gypsum mold and deterioration of dimensional accuracy. For the friction and dissolution of the gypsum mold, it has been considered to use a deplaster mold such as a resin mold, but it is necessary to apply pressure because the mold material is hydrophobic. Further, although a molding die made of a sintered ceramic compound sintered body and having a pore diameter of 1 μm or less has been developed, only a study for making a gypsum mold that can be used semipermanently has been made. (Kaisho 62-244603). The molding speed in cast molding is an important factor for obtaining a molded product having a uniform structure. That is, since the ceramic raw material dispersed in the slurry aggregates with the passage of time, the compact density decreases with the passage of the shaping time. This agglomeration phenomenon becomes stronger as the ceramic raw material becomes finer particles. Since the casting speed is governed by the water absorption pressure and water absorption speed of the gypsum mold, it has been attempted to increase the molding speed by applying external pressure to the slurry.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】この発明は、セラミッ
クスの鋳込み成形において、成形速度が遅いという従来
技術の問題点をスラリーに外圧をかけるという手段では
なく、セラミックス成形型の気孔率及び気孔径を制御す
ることにより解決しようとするものである。すなわち、
セラミックスの鋳込み成形において、石膏型の替わりに
気孔率、気孔径を制御した多孔質セラミックスを使用す
ることにより成形速度を飛躍的に向上させることを目的
としている。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, in pouring and molding of ceramics, the problem of the conventional technique that the molding speed is slow is not the means of applying external pressure to the slurry, but the porosity and the pore diameter of the ceramics molding die. It is something that is tried to solve by controlling. That is,
In cast molding of ceramics, the purpose is to dramatically improve the molding speed by using porous ceramics whose porosity and pore diameter are controlled instead of the gypsum mold.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】この発明は上記従来技術
の問題点を解決し、成形速度の速い鋳込み成形法を提供
するものである。この発明の高速泥漿鋳込み成形法は、
ガラス質結合剤10重量%以下を含有する粒径が2.0
μ以下でかつよく整粒されたセラミックス化合物粉末原
料の成形体の焼結物である気孔径が0.6μ以下でかつ
気孔率が30体積%以上である、好ましくは気孔径が
0.6μより小さくかつ気孔率が30体積%以上である
成形型を使用することを特徴とする。この発明において
使用するセラミックス化合物粉末原料としては、アルミ
ナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア等の粉末があ
げられる。ガラス質結合剤としては公知のアルカリ金属
化合物及びアルカリ土類金属化合物が用いられる。そし
て、粉末原料の成形体はプレス成形、塑性成形、泥漿鋳
込み成形等の公知の成形方法で得られたものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art and provides a casting method with a high molding speed. The high-speed slurry casting method of this invention is
Particle size containing less than 10% by weight of vitreous binder is 2.0
A sintered compact of a ceramic compound powder raw material having a particle size of less than or equal to μ and a pore size of 0.6 μ or less and a porosity of 30 vol% or more, preferably a pore size of 0.6 μ or more. It is characterized by using a molding die which is small and has a porosity of 30% by volume or more. Examples of the ceramic compound powder raw material used in the present invention include powders of alumina, silicon carbide, silicon nitride, zirconia, and the like. As the glassy binder, known alkali metal compounds and alkaline earth metal compounds are used. Then, the powdery raw material molded body is obtained by a known molding method such as press molding, plastic molding, and slurry casting.
【0006】多孔質セラミックス成形型の気孔率及び気
孔径の制御 多孔質セラミックスは色々な方法で製造されるが、最も
簡単な方法はセラミックス原料を成形し、焼結温度より
100〜400℃低い温度で焼結することにより得られ
る。多孔質セラミックスの最も重要な因子である気孔率
は、成形密度および焼結温度により決定され、成形密度
および焼結温度が低いほど気孔率は高くなる。また、気
孔径の制御については、よく整粒されたセラミックス原
料を使用すれば、その平均粒子径の約1/3の気孔径に
制御することが可能である。本発明において使用される
型材としての多孔質セラミックスは例えば整粒されたア
ルミナにガラス質結合剤を0〜10w t%添加し、上
記方法により気孔径および気孔率を制御されたものであ
る。よく整粒されたセラミックス化合物粉末とは粒度分
布の狭い粉末のことで、対数正規分布式の標準偏差σが
1.0〜2.0の範囲にあるものである。Control of Porosity and Pore Diameter of Porous Ceramic Molds Porous ceramics are manufactured by various methods. The simplest method is to mold a ceramic raw material and lower the temperature by 100 to 400 ° C. lower than the sintering temperature. It is obtained by sintering at. The porosity, which is the most important factor of the porous ceramics, is determined by the molding density and the sintering temperature. The lower the molding density and the sintering temperature, the higher the porosity. Regarding the control of the pore diameter, if a well-sized ceramic raw material is used, the pore diameter can be controlled to about 1/3 of the average particle diameter. The porous ceramics used as a mold material in the present invention is, for example, one in which a vitreous binder is added to sized alumina in an amount of 0 to 10 wt% and the pore diameter and porosity are controlled by the above method. The well-sized ceramic compound powder is a powder having a narrow particle size distribution, and the standard deviation σ of the lognormal distribution formula is in the range of 1.0 to 2.0.
【0007】鋳込み成形型としての気孔径制御の意味 セラミックスの鋳込み成形において、スラリーを加圧し
た場合、圧力が高くなればなるほど成形速度は早くな
る。親水性の多孔体における液体の浸透圧力ΔPは、常
圧での鋳込み成形では液体のぬれ効果によるものである
ことから、式Iで表すことができる。 ここで、γLcosθはぬれの自由エネルギー、rは気
孔半径である。式Iより水とのぬれの自由エネルギーが
大きい材質ほど、また気孔径が小さい多孔質セラミック
スほど浸透圧力は大きくなり、鋳込み成形における成形
速度は速くなることがわかる。また、セラミックス原料
は微粒子化がすすみ、スラリー中に分散されたセラミッ
クス粉末は、鋳込み型の気孔径が大きいと気孔中に入
り、目詰まりの原因ともなることから、気孔径が制御で
きることは意味あることである。Meaning of Pore Diameter Control as Cast Mold When casting slurry of ceramics, when the slurry is pressurized, the higher the pressure, the faster the molding speed. The osmotic pressure ΔP of the liquid in the hydrophilic porous body can be represented by the formula I because it is due to the wetting effect of the liquid in the casting at normal pressure. Here, γ L cos θ is the free energy of wetting, and r is the pore radius. It can be seen from the formula I that the material having a larger free energy of wetting with water and the porous ceramics having a smaller pore diameter have a higher osmotic pressure and a higher molding speed in casting. Further, since the ceramic raw material is further finely divided, and the ceramic powder dispersed in the slurry enters the pores when the porosity of the casting mold is large and causes clogging, it is significant that the pore diameter can be controlled. That is.
【0008】[0008]
【参考例】 多孔質アルミナと石膏の型材としての性能比較 石膏型としてはファインセラミックスの鋳込み成形に一
般的に使用されているα石膏100部に対して水45部
を加え、5分間撹拌し、5分間静置した後、石膏型とし
た(型1という。)。一方、多孔質アルミナについては
平均粒子径が20、3、1.3μmの各アルミナを30
Mp aの圧力でプレス成形し、20μmのアルミナに
ついては1650℃、3、1.3μmについては140
0℃で焼結し多孔体とした(型2〜型4という。)。さ
らに、平均粒子径1.3μmについては3つの試験体に
ついて 60Mp aの圧力でプレス成形し、焼結温度
を変えて(1400℃、1500℃、、1550℃)多
孔体とした(型5〜型7という。)。石膏および多孔質
アルミナの平均気孔径(水銀ポロシーメータ法)、気孔
率(水中重量法)、水に対するぬれの自由エネルギー
(浸透速度法)を表1に示す。 表1において、型1の石膏の平均気孔径が4.4μmで
あるのに対して、多孔質アルミナの平均気孔径は型2〜
型4と使用した原料の平均粒子径が小さくなるとともに
減少しており、使用した原料の平均粒子径のほぼ1/3
となっている。型4と型5とは成形密度だけが異なって
おり、型5と型6とは焼結温度だけが異なっており、気
孔率は成形密度および焼結温度によって決定されること
が裏付けられている。多孔質アルミナのぬれの自由エネ
ルギーは、平均気孔径が小さくなるほど大きくなり、一
定の値を示していない。これは気孔の形状および気孔表
面の状態に左右されたものと考えられるが、いずれにし
ても多孔質アルミナのぬれの自由エネルギーは石膏に対
して8〜14倍の大きい値を示している。したがって、
式Iから、石膏に比較して多孔質アルミナは平均気孔径
が小さくなるほどぬれ効果による浸透圧力は大きくなる
といえる。[Reference Example] Performance Comparison of Porous Alumina and Gypsum as Mold Material As a gypsum mold, 45 parts of water is added to 100 parts of α-gypsum generally used for cast molding of fine ceramics and stirred for 5 minutes, After standing for 5 minutes, it was made into a plaster mold (referred to as mold 1). On the other hand, with respect to porous alumina, the average particle diameters of 20, 3, and 1.3 μm are 30
Press molded at a pressure of Mpa, 1650 ° C. for 20 μm alumina, 140 for 3 and 1.3 μm.
It was sintered at 0 ° C. to obtain a porous body (referred to as mold 2 to mold 4). Further, for the average particle diameter of 1.3 μm, three test bodies were press-molded at a pressure of 60 MPa and the sintering temperature was changed (1400 ° C., 1500 ° C., 1550 ° C.) to obtain a porous body (mold 5 to mold 5). 7). Table 1 shows the average pore diameter (mercury porosimeter method), porosity (weight method in water), and free energy of wetting with water (penetration rate method) of gypsum and porous alumina. In Table 1, the average pore diameter of the plaster of type 1 is 4.4 μm, while the average pore diameter of the porous alumina is 2 to 2.
The average particle size of the mold 4 and the raw material used decreased as it decreased, and was approximately 1/3 of the average particle size of the raw material used.
Has become. It is proved that the mold 4 and the mold 5 are different from each other only in the molding density, and the molds 5 and 6 are different from each other only in the sintering temperature, and the porosity is determined by the molding density and the sintering temperature. . The free energy of wetting of porous alumina increases as the average pore diameter decreases, and does not show a constant value. It is considered that this depends on the shape of the pores and the state of the surface of the pores, but in any case, the free energy of wetting of the porous alumina is 8 to 14 times as large as that of gypsum. Therefore,
From the formula I, it can be said that, as compared with gypsum, the smaller the average pore diameter, the larger the osmotic pressure due to the wetting effect of the porous alumina.
【0009】[0009]
【実施例】表1に示した7種類の多孔体、型1〜型7に
ついてアルミナの鋳込み成形試験を実施した。型4〜6
を使用した方法が本発明の実施例であり、その他は比較
例である。平均粒子径0.6μmのアルミナ100部に
対して、水30部、分散剤としてポリカルボン酸アンモ
ニウム塩0.4部、アクリル系バインダー1.5部を加
えて作製したアルミナスラリーについて、鋳込み時間t
に対する着肉厚さLを測定し、着肉速度定数 (L2/
t)を算出した。図1に水の浸透圧力ΔPと着肉速度定
数との関係を示す。図1において、石膏の着肉速度定数
はアルミナ20μmより少し大きい値を示しているが、
多孔質アルミナの平均気孔径が小さくなるとともに着肉
速度定数は増大し、石膏に比較してアルミナ1.3μm
の着肉速度定数は最大約12倍の値を示している。この
事実は、水に対するぬれの自由エネルギーが大きい材質
で、かつ平均気孔径が極力小さい多孔質セラミックスを
セラミックスの鋳込み成形用型として使用すれば、石膏
型に比較して飛躍的に成形速度が速くなることを教示す
るものである。EXAMPLES Alumina cast molding tests were carried out on the seven types of porous bodies, types 1 to 7, shown in Table 1. Mold 4-6
Is the example of the present invention, and the others are comparative examples. For an alumina slurry prepared by adding 30 parts of water, 0.4 parts of a polycarboxylic acid ammonium salt as a dispersant, and 1.5 parts of an acrylic binder to 100 parts of alumina having an average particle diameter of 0.6 μm, a casting time t
The thickness L of the inking was measured, and the rate constant (L 2 /
t) was calculated. FIG. 1 shows the relationship between the water penetration pressure ΔP and the inking rate constant. In FIG. 1, the inking rate constant of gypsum shows a value slightly larger than 20 μm of alumina,
As the average pore diameter of porous alumina decreased, the rate of inking rate increased, and 1.3 μm of alumina compared to gypsum.
Has a maximum value of about 12 times. This fact is that if porous ceramics, which is a material with high free energy of wetting against water and has an average pore size as small as possible, is used as a casting mold for ceramics, the molding speed is dramatically faster than that of a plaster mold. It teaches that
【0010】[0010]
【発明の効果】この発明は、多孔質セラミックス成形型
を使用した泥漿鋳込み成形法において、成形型の気孔率
及び気孔径を制御することにより成形速度を飛躍的に速
くすることができるという効果を奏するものである。INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has the effect that the molding speed can be dramatically increased by controlling the porosity and the pore diameter of the molding die in the slurry casting molding method using the porous ceramics molding die. It plays.
【図1】型1〜型7の浸透圧力と着肉速度定数との関係
を示す。FIG. 1 shows the relationship between the osmotic pressure of molds 1 to 7 and the infiltration rate constant.
Claims (2)
粒径が2.0μ以下でかつよく整粒されたセラミックス
化合物粉末原料の成形体の焼結物である気孔径が0.6
μ以下でかつ気孔率が30体積%以上である成形型を使
用することを特徴とする高速泥漿鋳込み成形法。1. A sintered body of a ceramic compound powder raw material compact having a particle size of 2.0 μm or less and containing 10% by weight or less of a glassy binder and having a pore size of 0.6.
A high-speed slurry casting molding method, which comprises using a mold having a porosity of not more than μ and a porosity of not less than 30% by volume.
項1記載の高速泥漿鋳込み成形法。2. The high-speed slurry casting method according to claim 1, wherein the ceramic compound is alumina.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4295491A JP2953682B2 (en) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | High-speed slurry casting using a porous ceramics mold |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4295491A JP2953682B2 (en) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | High-speed slurry casting using a porous ceramics mold |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06170821A true JPH06170821A (en) | 1994-06-21 |
JP2953682B2 JP2953682B2 (en) | 1999-09-27 |
Family
ID=17821298
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4295491A Expired - Fee Related JP2953682B2 (en) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | High-speed slurry casting using a porous ceramics mold |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2953682B2 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH044104A (en) * | 1990-04-20 | 1992-01-08 | Kawasaki Steel Corp | Wet-type mold for molding ferrite powder |
-
1992
- 1992-09-24 JP JP4295491A patent/JP2953682B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH044104A (en) * | 1990-04-20 | 1992-01-08 | Kawasaki Steel Corp | Wet-type mold for molding ferrite powder |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2953682B2 (en) | 1999-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111233485B (en) | Method for 3D printing direct-writing forming of complex-structure ceramic based on high-solid-content silicon slurry | |
JP3893148B2 (en) | Molded member | |
JP4726403B2 (en) | Method for producing three-dimensional structure and method for producing ceramic sintered body | |
JPH06170821A (en) | High speed slip cast molding method using porous ceramics mold | |
US4970181A (en) | Process for producing ceramic shapes | |
CN115196976A (en) | Gradient porous ceramic and preparation method thereof | |
EP0813508B1 (en) | A process for forming ceramic products from an aqueous suspension with a high solids content | |
EP0704414A1 (en) | Alumina fiber granules, process for producing the granules and a process for producing a porous article using the granules | |
JPH11291213A (en) | Method for forming castable refractory block | |
WO1989008089A1 (en) | Gas-permeable porous body, its production and pressure casting mold | |
WO2016117688A1 (en) | Cast molded body and method for producing same | |
JP2022144734A (en) | Slurry casting molding evaluation method and evaluation device | |
JP3175455B2 (en) | Ceramics molding method | |
JPH11226922A (en) | Method for cast molding of ceramic pipe | |
JPS6158874A (en) | Manufacture of ceramic with penetrated pore | |
US5514321A (en) | Reaction injection molding inorganics | |
JPH04280854A (en) | Method for centrifugal casting | |
Lidman et al. | An Investigation of the Slip-casting Mechanism as Applied to Stainless Steel Powder | |
JPS61217208A (en) | Manufacture of ceramics | |
JPH111371A (en) | Preparation of alumina slurry | |
JPH06263515A (en) | Production of ceramic slurry | |
JPH04182102A (en) | Manufacture of powder molded item | |
JPH06285825A (en) | Mold material and manufacture of mold | |
JPH09155831A (en) | Uniform powder molded object and production of sintered object thereof | |
JP2885691B2 (en) | Ceramic forming clay and method for producing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19970708 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |