JPH0625022B2

JPH0625022B2 - セラミックス刃物の製造方法

Info

Publication number: JPH0625022B2
Application number: JP63295143A
Authority: JP
Inventors: 利幸松前; 洋一山本; 勲不破; 正山本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1988-11-22
Filing date: 1988-11-22
Publication date: 1994-04-06
Anticipated expiration: 2009-04-06
Also published as: JPH02141456A; JPH0774106B2; JPH0648843A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、成形手段によりセラミックス粉末を成形し
て得られるセラミックス刃物の製造方法に関する。

（従来の技術）種々の材料の粉末を成形し、それを構成する材質の融点
以下の温度で加熱して強固な結合を作り出し、部品とし
て利用しようという試みは以前から取り組まれ、特に金
属粉末を利用したものは既に粉末冶金として完全に実用
化領域にある。また、この方法は金属のみならず、セラ
ミックスのように高融点で、溶解や鋳造では製造困難な
材料においては欠かせない工法の一つである。

このようなセラミックスは、従来からその防錆性、耐摩
耗性、化学的安定性に着目されセラミックスの特性を活
かした刃物の研究や開発がなされた結果、一部実用化が
なされている。しかし、セラミックスは優れた特性を持
つ反面、難切削性を有しており、特に刃物の切刃付け等
は従来の金属刃に比して難しく、その加工コストは多大
なものとなっている。

このようなセラミックス刃物として、従来、例えば特開
昭６０−２１５３８９号公報において、ジルコニア系材
料による安全カミソリ刃が提案されている。その従来技
術によれば、セラミックス製の平板をまず形成し、焼結
後に研磨等によりエッジを形成するという手段が取られ
ていた。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、前記特開昭６０−２１５３８９号公報に
記載の従来技術によると、平板から削り出してエッジを
形成するため、削り代が多くなり、そのため刃立てのた
めの加工コストが多大なものになるという問題があっ
た。

また、エッジ形成のために斜めに削ることが必要とな
り、使用する治具等は複雑な形状となって加工効率も低
いものとなる。この場合、セラミックスは脆性材料であ
るため、エッジを形成する際、切刃付け中に刃先がチッ
ピングを起こして良好な刃先を形成できないという問題
があった。

特に、刃立て面に沿った研磨を行おうとすると、研磨加
工中に受ける加工応力が刃先にいくほど大きくなり、チ
ッピングが発生しやすくなるとともに、チッピングが発
生しない場合でも、加工面がわずかながらたわむため、
先端まで砥石が届かず、切れ味を決定する先端エッジを
形成することができないという問題があった。

この発明は、かかる課題を解決するためになされたもの
で、その目的とするところは、シャープな先端エッジを
有する廉価なセラミックス刃物を提供することにある。

（課題を解決するための手段）前記目的を達成するために、本発明のセラミックス刃物
の製造方法においては、成形手段によりセラミックス粉
末を成形してセラミックス刃物を製造する方法におい
て、セラミックス粉末と有機結合剤とを混練して成形材
料を生成し、この成形材料を用いて成形を行い、前記成
形時に刃立て面を有するエッジを形成し、その後脱脂、
焼結を行い、次に焼結品の前記エッジを形成する刃立て
面以外の面を研磨仕上げすることを特徴とする。

（作用）本発明方法は、前述のように構成したことにより、まず
成形工程において刃立て面を有するエッジが形成され、
次にこの成形品は炉内において所定温度で焼結され、そ
の後研磨されて完成するわけであるが、このとき、前記
エッジを形成する刃立て面以外の面を砥粒により研磨す
ることにより、シャープな刃先エッジが形成される。

すなわち、成形品の先端にはバリが発生していたり、先
端エッジ部が当初から鋭角に形成されているため、いわ
ゆるチッピングが生じ易くなっている。このため、加工
抵抗の小さい砥粒による研磨やラッピングを行うことに
より、またエッジを形成する刃立て面以外の面を研磨す
ることにより、刃先のチッピングを有効に防止すること
ができる。

（実施例）以下、図面に基づき本発明方法の好適な実施例を説明す
る。

第１図には本発明方法を実施するための工程図が示され
ている。

ここで本発明の特徴的なことは、セラミックス粉末と有
機結合剤を混練して成形材料を生成し、この成形材料を
用いて成形を行い、前記成形時に刃立て面を有するエッ
ジを形成し、その後脱脂、焼結を行い、次に焼結品の前
記エッジを形成する刃立て面以外の面を研磨仕上げする
ようにしたことである。

すなわち、本発明の第１実施例において、セラミックス
粉末としてＹ_２Ｏ_３一部分安定化ジルコニアを使用す
る。成形に先立ち、混練工程において原料粉末とポリエ
チレングリコール、ポリ酢酸ビニル等の有機結合剤を加
工ニーダにて混練する。この混練された材料を射出成形
工程にて成形し、第２図のような成形品１ａが得られ
る。この成形品１ａの形状は刃幅３８mm、厚さ０．２mm
で、先端部は２０゜の傾斜をもった刃立て面が片側のみ
に形成されている。

前記成形品１ａは、脱脂工程において、例えば３５０゜
まで２４時間で昇温して脱脂が行われて有機結合剤が除
去され、その後、焼結工程に移行し、例えば１５５０℃
×２時間で焼結される。

この焼結工程で得られた焼結品１ｂが刃立て研磨工程に
おいて仕上げ加工されるのであるが、この工程では第３
図（ａ）に示されるように、ラップ盤２の上面に遊離砥
粒３が介在されて焼結品１ｂのラッピングが行われる。

すなわち、前述した成形品１ａの状態では、成形時に先
端部にバリが発生していることがあり、また先端エッジ
部は当初から鋭角に形成されているため、チッピングが
生じ易くなっている。このようなバリを効果的に取り除
くとともに、チッピングの生じないように研磨しなけれ
ばならない。

このため、本実施例では、第３図（ｂ）に示されるよう
に、まずエッジを形成している刃立て面Ｂ以外の面Ａ
を、＃１０００のＧＣ砥粒を含んだ研磨液にてラッピン
グを行うことにより荒仕上げを行い、その後＃２０００
のＧＣ砥粒を含んだ研磨液にて中仕上げを行い、さらに
＃４０００のＧＣ砥粒を含んだ研磨液にてラッピングを
行うことにより上仕上げが行われる。そして、最後に＃
１００００のダイヤモンドシートによるポリシッングに
より鏡面仕上げが行われ、第３図（ｃ）のような完成し
た刃物１が得られる。

ここで、刃立て面Ｂと反対の面Ａを、固定砥粒による研
磨ではなく、遊離砥粒によるラッピングを行う理由につ
いては、射出成形の場合、一般にキャビティ内に材料を
完全に充填させるため、内部のエアーを逃がすエアーベ
ントが設けられているが、そこからバリが発生し易く、
このバリが発生した状態で加工抵抗の大きい研磨加工に
より刃立てを行うと、バリと共に刃先も同時に欠け落ち
てしまうおそれがあるからである。

また、刃立て面Ｂを研磨すると、このバリに対して斜め
の加工力が働くため、前記の同様の現象が発生するが、
エッジを形成している刃立て面Ｂ以外の面Ａを研磨する
ことで、これが有効に防止されることになる。

前記方法にて製作されたセラミックス刃１は、刃先先端
のエッジが０．２μｍと小さく、またチッピングも認め
られない良好なものであり、安全カミソリ刃としても十
分使用に耐え得るものである。

次に、本発明方法の第２実施例を、第４図および第５図
のようなバリカン刃を例に採って説明する。

セラミックス粉末としては、前記の実施例と同様に、Ｙ
_２Ｏ_３一部分安定化ジルコニアを使用する。成形に先立
ち、原料粉末と有機結合剤とを加工ニーダにて混練し、
この混練された材料を射出成形して成形品を得ることは
前記第１実施例と同様である。

この第２実施例における成形品４ａは、第４図に示され
るようなバリカンの可動刃である。この成形品４ａを例
えば３５０℃まで２４時間で昇温して脱脂を行って有機
結合剤を除去し、これを例えば１５５０℃×２時間で焼
結を行う。

次に、この焼結工程にて得られた焼結品４ｂを仕上げ加
工するのであるが、第５図に示されるように、まず刃立
て面Ｂと反対の面Ａを＃１０００のＧＣ砥粒を含んだ研
磨液にてラッピングを行って荒仕上げを行い、その後＃
２０００のＧＣ砥粒を含んだ研磨液にてラッピングを行
って中仕上げを行い、さらに＃４０００のダイヤモンド
シートによるポリシッングを行って鏡面仕上げを行う。

このようにすることで、成形品４ａに発生していたバリ
に対して高切曲げ応力が加わらず、シャープなエッジが
得られる。

このようなバリカン可動刃の場合、刃部の形状が複雑な
ため、研削で刃立て面Ｂを加工するには、特別な形状の
砥石や治具が必要であり、また加工効率も悪いものであ
ったが、本実施例によれば、特殊な治具等を必要とせず
通常のラップ盤で行うことが可能であり、さらに形成さ
れた刃先エッジも１μｍとバリカンの性能を満たすには
十分なものである。

以上の各実施例は本発明の一例であり、材質もＹ_２Ｏ_３
一部分安定化ジルコニアに限定されるものではなく、Ｓ
ｉ_３Ｎ_４、ＳｉＣ等でも可能である。また、研磨に使用
する砥粒も、ＧＣ砥粒に限定されるものではなく、ダイ
ヤモンド砥粒等でも可能である。

ところで、前述した第１図の焼結工程において、必要な
部分のみを着色することもでき、かつ着色成分による焼
結品の強度低下を抑えつつ新たな機能を付加することも
できる。

すなわち、セラミックスの優れた特性を活かしつつ装飾
性を高めるため、従来からその着色に関しても研究が進
められており、例えばルビー、サファイヤ等の宝石の成
分がＡｌ_２Ｏ_３と微量のＣｒ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、Ｆｅ_２
Ｏ_３にて構成されていることから、それらを添加してセ
ラミックス焼結品に発色させることなどが行われてき
た。

しかし、このような従来の焼結品は内部まで均一に着色
されていたため、例えば摩耗して行くにしたがって色が
消え、使用限度の表示をさせる等の機能を持たせること
ができないのが現状であった。

そこで、本実施例において粉末焼結品の強度を低下させ
ることなく、必要な箇所に必要な深さだけ着色すること
が可能な着色法について説明する。

第６図（ａ）において、粉末成形品５ａ（または焼結品
５ｂでも良い）はＡｌ_２Ｏ_３で構成されており、セッタ
６は純度９９％Ａｌ_２Ｏ_３製のものを用いる。また、敷
粉７には純度９９．９％Ａｌ_２Ｏ_３粉で、かつ平均粒径
５０μｍ以上の球形の難焼結粉を用いる。この敷粉７に
重量比で０．１％Ｃｒ_２Ｏ_３を加え、均一に分散するよ
うに混合し、セッタ６上に薄く敷詰める。さらに、その
敷粉７のうえに前述の成形品５ａを載せ、第６図（ｂ）
のように１００℃／ｈｒで昇温し、１５５０℃に達して
からその温度で２時間焼結後に降温する。

以上により、第６図（ｃ）のように、焼結品５ｂにはセ
ッタ６に面した部分のみが着色される。また、着色部分
をさらに鮮明に限定することや、着色深さを焼結条件に
より制御することも可能であり、焼結時間を長くするこ
とにより着色層を深くすることもできる。

（発明の効果）以上説明した通り、本発明方法によれば、成形手段によ
りセラミックス粉末を成形してセラミックス刃物を製造
する方法において、セラミックス粉末と有機結合剤を混
練して成形材料を生成し、この成形材料を用いて成形を
行い、前記成形時に刃立て面を有するエッジを形成し、
その後脱脂、焼結を行い、次に焼結品の前記エッジを形
成する刃立て面以外の面を研磨仕上げすることにより、
チッピング等のないシャープな先端エッジを有するセラ
ミックス刃物を廉価に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための工程図、第２図は
カミソリ刃の成形工程における成形品の側面図、第３図
（ａ），（ｂ），（ｃ）はその刃立て研磨工程における
工程説明図、第４図はバリカン刃の成形工程における成
形品の平面図、第５図はその刃立て研磨工程における工
程説明図、第６図（ａ），（ｂ），（ｃ）は粉末成形品
の着色工程を示す図である。１……刃物、１ａ，４ａ，５ａ……成形品、１ｂ，４
ｂ，５ｂ……焼結品、２……ラップ盤、３……遊離砥
粒。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成形手段によりセラミックス粉末を成形し
てセラミックス刃物を製造する方法において、セラミックス粉末と有機結合剤とを混練して成形材料を
生成し、この成形材料を用いて成形を行い、前記成形時
に刃立て面を有するエッジを形成し、その後脱脂、焼結
を行い、次に焼結品の前記エッジを形成する刃立て面以
外の面を研磨仕上げすること、を特徴とするセラミックス刃物の製造方法。