JPH0657843B2 - Manufacturing method of sintered machine parts - Google Patents

Manufacturing method of sintered machine parts

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JPH0657843B2
JPH0657843B2 JP59139163A JP13916384A JPH0657843B2 JP H0657843 B2 JPH0657843 B2 JP H0657843B2 JP 59139163 A JP59139163 A JP 59139163A JP 13916384 A JP13916384 A JP 13916384A JP H0657843 B2 JPH0657843 B2 JP H0657843B2
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powder
shell
layer
female
sintered
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JP59139163A
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正 佐々
新 古賀
一弘 松野
謙治 松田
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石川島播磨重工業株式会社
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は金属粉、セラミックス粉またはこれらの複合
粉末の焼結機械部品の製造方法に係り、さらに詳しく言
えばこれらの粉末を用いて熱間等方圧プレスによって加
圧しながら焼結して密度が大きく寸法精度の高い焼結機
械部品を製造する方法の改良に係る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a mechanical component for sintering a metal powder, a ceramic powder, or a composite powder of these, and more specifically, using these powders for hot working. The present invention relates to an improvement in a method for producing a sintered machine part having a high density and a high dimensional accuracy by sintering while pressurizing with an isotropic press.

(従来の技術) 従来金属粉、セラミックス粉またはこれらの複合粉末
(以下これらの粉末を原料粉という)の成形体(本明細
書では未焼結の成形体をいう)を焼結して機械部品を製
造する場合、焼結中に加圧しないのが通例であるため得
られた焼結体の強度や信頼性が不充分であった。
(Prior Art) A metal part, a ceramic powder, or a composite powder of these (hereinafter, these powders are referred to as raw material powder) is sintered to sinter a mechanical part. Since it is customary not to pressurize during sintering, the strength and reliability of the obtained sintered body were insufficient.

これを改善するため熱間等方圧プレスによって三次元形
状の成形体に等方的な加圧を行いながら焼結することが
一部に実施されている。しかしながらこの方法は未だ技
術的には十分に確立されておらず、特に次のような問題
点が残されている。即ち予め原料粉を所望の形状に成形
したのち脆弱な成形体を損傷することなく密着性の良い
容器内に密封することが困難である。また成形体の所要
の焼結温度において適当な変形特性と安定性を有する密
封容器の材料を得ることが難しい等の問題点がある。
In order to improve this, a hot isostatic press is partially used to sinter the three-dimensional shaped body while applying isotropic pressure. However, this method is not yet technically well established, and in particular, the following problems remain. That is, it is difficult to preliminarily mold the raw material powder into a desired shape and then seal the fragile molded body in a container having good adhesion without damaging it. Further, there is a problem that it is difficult to obtain a material for the sealed container having appropriate deformation characteristics and stability at a required sintering temperature of the molded body.

これに対してこれら原料粉を薄肉の金属管またはガラス
管内に封入する方法、或いは予め原料粉を成形してその
上にガラス粉を塗布する方法等が提案されているが、い
ずれも一長一短があって上記の問題点を十分に解決する
に至っていない。
On the other hand, a method of encapsulating these raw material powders in a thin metal tube or a glass tube, or a method of forming the raw material powders in advance and applying the glass powders thereon has been proposed, but each method has advantages and disadvantages. Therefore, the above problems have not been sufficiently solved.

本出願人は公知のシエルモールド法と同様な手法で、除
去可能な材料で製作した模型に耐火物粉と珪酸塩化合物
粉とのスラリーを塗布してシエルを形成したのち、模型
を除去して雌型を製作し、これに所望の原料粉のスラリ
ーを流しこんで固化乾燥したのち、雌型シエルを焼結温
度以下の温度に加熱してシエル層内の珪酸塩化合物を溶
融させることにより気孔を封じてシエルを密封体とし、
これを熱間等方圧プレス内で加圧して溶融状態の珪酸塩
化合物層を介して等方圧を作用させながら内部の成形体
を焼結させる方法を提案した(特願昭57−16835
号、特開昭58−136702号公報)。
The applicant has applied a slurry of refractory powder and silicate compound powder to a model made of a removable material to form a shell by a method similar to the known shell mold method, and then removes the model. After making a female mold, pouring a slurry of the desired raw material powder into it and solidifying and drying it, heating the female mold shell to a temperature below the sintering temperature to melt the silicate compound in the shell layer and thereby create pores. To make Ciel a sealed body,
We proposed a method of pressurizing this in a hot isostatic press to sinter the internal compact while applying isotropic pressure through the silicate compound layer in the molten state (Japanese Patent Application No. 57-16835).
No. 58-136702).

(発明が解決しようとする課題) この方法によれば上記の密着性の良い容器に密封するこ
と、および適当な変形特性を有する容器材料で容器を製
作することが容易になって上記問題点を解決できるが、
シエルを耐火物と焼結温度以下で溶融する珪酸塩化合物
で製作する結果シエルが焼結温度以下で十分気密になら
ない場合があり、或いは焼結温度で成形体とシエルが反
応する場合がある等の問題点があることがわかった。
(Problems to be Solved by the Invention) According to this method, it becomes easy to seal in the above-mentioned container having good adhesion and to manufacture the container from a container material having an appropriate deformation characteristic, and the above-mentioned problems are solved. Can be resolved,
As a result of making the shell with a refractory and a silicate compound that melts below the sintering temperature, the shell may not be sufficiently airtight below the sintering temperature, or the molded body and the shell may react at the sintering temperature, etc. It turned out that there was a problem.

本発明は上記の問題点を解決する方法を提供することを
目的とする。
The present invention aims to provide a method for solving the above problems.

(課題を解決するための手段) 本発明は上記の目的を達成するため原料粉を充填する雌
型のシェルを三層構造としたことを主要な構成とするも
のであって、 金属粉、セラミックス粉又は金属・セラミックス複合粉
或いはこれにセラミックス繊維を混合した粉末を原料粉
として熱間等方圧プレスによって焼結機械部品を製造す
る方法において、 (第1工程)所望の形状の焼結機械部品の模型を溶解、
溶融又は気化し易い材料を用いて製作する工程、 (第2工程)該模型上に下記の3種類の被覆層を順次形
成してシェルを形成する工程、 (イ)耐火物粉よりなる第1層、 (ロ)耐火物粉と焼結温度以下の温度で軟化すると共に
粘度が高いガラス質粉の混合物からなる第2層、 (ハ)焼結温度以下の温度で軟化、溶解すると共に粘度
が高いガラス質粉よりなる第3層、 (第3工程)該シェル内の模型を溶媒に溶解させ、或い
は融解させ、又は気化させて除去してシェル内に模型と
同じキャビティを持つ雌型を作る工程、 (第4工程)所望の原料粉を分散液に混合してスリップ
を調製する工程、 (第5工程)該原料粉スリップを前記雌型シェルのキャ
ビティ内に流し込み、分散液を除去して該キャビティを
原料粉で充填する工程、 (第6工程)雌型シェルのスリップ注入口を閉塞して該
シェルを乾燥させたのち、焼結温度以下の温度に加熱
し、シェルの第2層の珪素塩化合物粉をガラス軟化させ
ると共に第3層をガラス軟化溶解させて気孔を封じ、雌
型を気密化させる工程、 (第7工程)熱間等方プレス装置内で該雌型を焼結温度
に加圧、加熱して雌型シェル成形体を焼結する工程、 (第8工程)雌型を除去して焼結体を取出す工程 よりなることを特徴とする焼結機械部品の製造方法であ
る。
(Means for Solving the Problem) In order to achieve the above-mentioned object, the present invention mainly has a three-layer structure of a female shell for filling raw material powder, which comprises metal powder, ceramics. In the method for producing a sintered machine part by hot isostatic pressing using powder or metal / ceramic composite powder or powder mixed with ceramic fiber as raw material powder, the first step is a sintered machine part having a desired shape. Melt the model of
A step of manufacturing using a material that is easily melted or vaporized, (second step) a step of sequentially forming the following three types of coating layers on the model to form a shell, (a) a first refractory powder A layer, (b) a second layer made of a mixture of refractory powder and a glassy powder having a high viscosity which softens at a temperature lower than the sintering temperature, and (c) a softening and melting at a temperature lower than the sintering temperature and a viscosity Third layer made of high glassy powder, (third step) the model in the shell is dissolved or melted in a solvent, or vaporized and removed to make a female mold having the same cavity as the model in the shell Step (4th step) Mixing desired raw material powder with the dispersion to prepare a slip, (5th step) Pouring the raw material powder slip into the cavity of the female shell to remove the dispersion. A step of filling the cavity with raw material powder, ) After closing the slip injection port of the female shell and drying the shell, the shell is heated to a temperature equal to or lower than the sintering temperature to soften the silicon salt compound powder of the second layer of the shell and glass the third layer. A step of softening and melting to seal the pores and hermetically seal the female die. (Seventh step) The female die is pressed and heated to the sintering temperature in a hot isostatic press to heat the female shell molded body. And (8) a method of manufacturing a sintered machine part, which comprises a step of removing a female die and taking out a sintered body.

(作用) 上記構成によれば、シェルを、第1層が耐火物粉よりな
り、第2層が耐火物粉と焼結温度以下の温度で軟化する
と共に粘度が高いガラス質粉との混合物からなり、第3
層が焼結温度以下の温度で軟化、溶解すると共に粘度が
高いガラス質粉よりなる三層構造であり、しかも、3層
のシェルは耐火物粉とガラス質粉の成分比を変えたもの
で、層間がなじみやすく一体的なシェルにできる。そし
て第3層は、熱間等方圧プレス焼結前のシェルの気密化
を完全に行うことができ、中間層の第2層は、熱間等方
圧プレス条件に応じて適切な軟化特性、圧力伝達特性及
び安定性をシェル材料に与えることができ、第1層は、
耐火物粉のみからなるため、焼結体表面からシェルが分
離しやすくなる。従って、熱間等方圧プレスによって加
熱焼結して得られる焼結体は、信頼性が高い品質の優れ
たものが得られる。
(Operation) According to the above configuration, the shell is made of a mixture of the first layer made of refractory powder, the second layer made of refractory powder and glassy powder having a high viscosity and being softened at a temperature equal to or lower than the sintering temperature. Become third
The layer has a three-layer structure consisting of vitreous powder that softens and melts at a temperature below the sintering temperature and has a high viscosity, and the three-layer shell has a different composition ratio of refractory powder and vitreous powder. , The layers are easy to fit in and can be made into an integral shell. The third layer can completely seal the shell before hot isostatic pressing sintering, and the second layer of the intermediate layer has an appropriate softening property depending on hot isostatic pressing conditions. , Can impart pressure transfer characteristics and stability to the shell material, and the first layer is
Since the refractory powder alone is used, the shell is easily separated from the surface of the sintered body. Therefore, the sintered body obtained by heating and sintering by hot isostatic pressing is highly reliable and excellent in quality.

次に添付図面に示すフローシートを参照して本発明の方
法を説明する。
Next, the method of the present invention will be described with reference to the flow sheet shown in the accompanying drawings.

(第1工程、模型の製作)目的とする機械部品の模型を
製作する。この模型は後述するように雌型シエルを形成
したのち除去する必要があるため、シエル材料を侵さな
い溶媒に容易に溶解するか、またはシエル材料が軟化変
形する温度よりも低い温度で容易に溶解して流出する
か、或いは燃焼して気化するような材料で製作すること
が必要である。このような条件を満足する材料としては
低融点のワックスや、水または有機溶媒に溶解するワッ
クス或いは低融点の合金が用いられる。
(First step, production of model) A model of a desired mechanical component is produced. Since this model needs to be removed after forming a female shell as described later, it is easily dissolved in a solvent that does not attack the shell material, or easily dissolved at a temperature lower than the temperature at which the shell material softens and deforms. It is necessary to make it from a material that can be discharged and then burned, or burned and vaporized. As a material satisfying such conditions, a low melting point wax, a wax soluble in water or an organic solvent, or a low melting point alloy is used.

模型の製作は所望の材料を融解して金型に鋳造すると
か、射出成形または機械加工等公知の方法で製作したも
のでよい。模型寸法は後の熱間等方圧プレスによる成形
体の収縮をみこんで最終製品寸法よりもそれだけ大きく
製作しておく必要がある。
The model may be manufactured by melting a desired material and casting it in a mold, or by a known method such as injection molding or machining. It is necessary to make the model size larger than the final product size by taking into account the shrinkage of the compact by the hot isostatic pressing which will be performed later.

(第2工程、雌型シエルの形成)前記模型の上に3種類
の被覆層を順次形成させて三重構造のシエルを形成する
ことが本発明の重要な構成の一つである。
(Second Step, Formation of Female Shell) One of the important constitutions of the present invention is to form a triple-structure shell by sequentially forming three types of coating layers on the model.

(イ)第1層の形成:シエル第1層は成形体に直接接触
する層であって、焼結後に雌型と焼結体とを分離する際
に離型剤の役をするものであるから、第1層を形成する
粉末は焼結温度で成型体を構成する原料粉と反応せず、
また第2層、第3層中にふくまれる軟化性材料とも低融
点化合物を生成したり、共融を起こしたりせず、それ自
信も安定で、かつ殆ど焼結しない耐火物であることが必
要である。
(A) Formation of first layer: shell The first layer is a layer that is in direct contact with the molded body, and serves as a release agent when separating the female mold and the sintered body after sintering. Therefore, the powder forming the first layer does not react with the raw material powder forming the molded body at the sintering temperature,
In addition, it is necessary that the refractory material does not form a low melting point compound with the softening material contained in the second layer and the third layer, does not cause eutectic, and is stable and hardly sintered. Is.

このような耐火物粉で第1層を形成すれば後の加圧焼結
の段階で第2層と成形体または焼結体とが直接接触する
ことが避けられ、焼結体表面が損傷したり変質すること
が防止されると共に、焼結体と雌型との分離も容易にな
る。
If the first layer is formed of such refractory powder, it is possible to avoid direct contact between the second layer and the compact or the sintered body at a later stage of pressure sintering, and the surface of the sintered body is damaged. In addition to being prevented from being deteriorated or deteriorated, it becomes easy to separate the sintered body from the female mold.

このような条件を満たす耐火物粉としては原料粉の種類
に応じて炭素、雲母、パイロフェライト、或いはシリ
カ、ジルコニア、アルミナ、マグネシア、イットリア、
チタニア、ムライト、ジルコン又はスピネル等の耐熱性
酸化物、窒化アルミニウム、窒化硼素、窒化珪素等の耐
熱性窒化物、炭化珪素等の耐熱性炭化物等、多くの耐火
物粉を使用することができる。
As a refractory powder satisfying such conditions, carbon, mica, pyroferrite, or silica, zirconia, alumina, magnesia, yttria, depending on the type of raw material powder,
Many refractory powders such as heat-resistant oxides such as titania, mullite, zircon or spinel, heat-resistant nitrides such as aluminum nitride, boron nitride and silicon nitride, and heat-resistant carbides such as silicon carbide can be used.

特に製品焼結体に高度の寸法精度が要求される場合には
本発明の焼結段階で外部からの加圧力を十分に成形体に
伝達し、かつその焼結収縮に十分に追随して変形し、か
つ焼結後には表面から容易に除去されることが必要であ
り、そのような場合には上記の耐火物のうちでも特に結
晶構造が層状構造であり、容易に剪断変形を起こす性質
を有するものが望ましい。
Particularly when the product sintered body is required to have a high degree of dimensional accuracy, the pressing force from the outside is sufficiently transmitted to the compact in the sintering stage of the present invention, and the sintering shrinkage is sufficiently followed to cause deformation. In addition, it is necessary that it be easily removed from the surface after sintering.In such a case, the crystal structure of the above refractory materials is a layered structure, and a property that easily causes shear deformation is required. It is desirable to have one.

このような耐火物粉としては炭素、雲母、パイロフイラ
イトがあり、これらの中から所望の原料粉との反応性、
焼結温度に於ける安定性、被覆第2層材料との反応性を
考慮して選択することにより最適な耐火物粉を用いる。
Such refractory powders include carbon, mica, and pyrophyllite, among them reactivity with the desired raw material powder,
The optimum refractory powder is used by selecting it in consideration of the stability at the sintering temperature and the reactivity with the coating second layer material.

上記の条件を満足する耐火物粉を水、エタノール等の分
散液と混合してスラリー状としたのち、模型上に塗布し
てシエル第1層を形成する。このスラリー中に塗布後の
被膜層の強度を増すためポリビニールアルコール、フエ
ノール、シリコン等の高分子系結合剤或いはセメント
系、燐酸アルミニウム、コロイダルシリカなどの無機系
の結合剤を混合しておく必要がある。なおこの結合剤は
後の熱間等方圧プレス内での成形体の加圧焼結の段階ま
でに完全に除去されるか、またはシエル第1層中に残存
しても成形体と反応を起こさない耐火性物質に転化する
ものであることが望ましい。
Refractory powder satisfying the above conditions is mixed with a dispersion liquid of water, ethanol or the like to form a slurry and then coated on a model to form a shell first layer. In order to increase the strength of the coating layer after coating in this slurry, it is necessary to mix a polymeric binder such as polyvinyl alcohol, phenol, or silicon, or an inorganic binder such as cement, aluminum phosphate, or colloidal silica. There is. The binder is completely removed by the stage of pressure sintering of the compact in the hot isostatic press, or even if it remains in the shell first layer, it does not react with the compact. It is desirable that it be converted to a refractory material that does not cause it.

また塗布乾燥後のシエル第1層は10〜70%の気孔率
になるようにすることが必要である。これが70%を超
えるとシエルの強度が低下して破損しやすくなり、10
%以下では原料粉スリップの流し込みの際に分散用液体
の浸出が起こり難くなるので好ましくない。
Further, it is necessary that the shell first layer after coating and drying has a porosity of 10 to 70%. If this exceeds 70%, the strength of the shell will decrease and it will be easily damaged.
% Or less, it is difficult to leach the dispersing liquid during pouring of the raw material powder slip, which is not preferable.

(ロ)第2層の形成:シエル第1層の外側にシエル第2
層を形成する。これに使用する粉末は後に成形体を熱間
等方圧プレス内で焼結させる際に焼結温度で溶融、軟化
しない耐火物粉を第1成分とし、これに該温度で溶融ま
たは軟化する材料の粉末を第2成分として混合し、後者
が15〜90体積%になるような配合とする。このシエ
ル第2層は熱間等方圧プレス内で加圧加熱する際に成形
体上に等方圧を伝達するのに重要な役割を果たすもので
あるから、所望の焼結温度で十分に等方的な粘弾塑性変
形を起こすことが必要で、かつ内側の第1層を透過して
成形体中に浸透するような低い粘度を持たないことが必
要である。
(B) Formation of the second layer: the second shell is formed outside the first shell layer.
Form the layers. The powder to be used for this is a material whose first component is refractory powder that does not melt or soften at the sintering temperature when the compact is subsequently sintered in a hot isostatic press, and which melts or softens at this temperature. Is mixed as a second component, and the latter is mixed in an amount of 15 to 90% by volume. This shell second layer plays an important role in transmitting the isotropic pressure onto the compact when it is pressurized and heated in the hot isostatic press, so that it is sufficient at the desired sintering temperature. It is necessary to cause isotropic viscoelastic-plastic deformation, and it is necessary not to have such a low viscosity that it penetrates the inner first layer and penetrates into the molded body.

このような条件を満足するように熱間等方圧プレスの加
圧加熱条件に応じて第1成分の耐火物粉と第2成分の軟
化性材料粉の種類を決定することが大切であり、特にこ
れら2成分の混合比については上記の理由から軟化性材
料を15〜90%とすることが大切である。
It is important to determine the types of the refractory powder of the first component and the softening material powder of the second component according to the pressure and heating conditions of the hot isostatic press so as to satisfy such conditions. Especially for the mixing ratio of these two components, it is important to set the softening material to 15 to 90% for the above reason.

上記の耐火物粉としては炭素、或いは、シリカ、ジルコ
ニア、アルミナ、マグネシア、イットリア、チタニア、
ムライト、ジルコン又はスピネル等の耐熱性酸化物、窒
化アルミニウム、窒化硼素、窒化珪素等の耐熱性窒化
物、炭化珪素等の耐熱性炭化物等の中から条件に応じて
選択する。また軟化性材料としては溶融しても粘度の高
いガラス質材料が望ましく、シリカ、アミノ珪酸塩化合
物、硼珪酸塩化合物をベースとする材料の中から条件に
応じて選択する。
The above refractory powder is carbon, or silica, zirconia, alumina, magnesia, yttria, titania,
A heat-resistant oxide such as mullite, zircon, or spinel, a heat-resistant nitride such as aluminum nitride, boron nitride, or silicon nitride, a heat-resistant carbide such as silicon carbide, or the like is selected depending on conditions. As the softening material, a vitreous material having a high viscosity even when melted is desirable, and is selected from materials based on silica, aminosilicate compounds and borosilicate compounds according to the conditions.

シエル第2層の形成方法は第1層の場合と同様にスラリ
ー状分散液を塗布して行う。特に第2層を或る程度の厚
さにする場合には一度に所望の厚さにせずに数回繰り返
して塗布して所望の厚さにすることが望ましい。
The method of forming the shell second layer is performed by applying the slurry dispersion liquid as in the case of the first layer. In particular, when the second layer is made to have a certain thickness, it is desirable that the second layer is not applied to the desired thickness at one time but repeatedly applied several times to obtain the desired thickness.

シエル第2層の成形用粉末の分散液が既に形成されてい
るシエル第1層の結合剤を再び溶解させて第1層を破損
させるものでないことが必要である。またシエル第2層
は第1層の場合と同様な理由で乾燥後の気孔率を10〜
70%とする。
It is necessary that the dispersion of the molding powder of the shell second layer does not redissolve the binder of the shell first layer that has already been formed and damage the first layer. Further, the shell second layer has a porosity of 10 to 10 after drying for the same reason as in the case of the first layer.
70%.

(ハ)シエル第3層の形成:第3層の役割は熱間等方圧
プレスで加圧加熱する前にシエルを完全に気密化するこ
とがであるから成形体の焼結温度より低い温度で溶融軟
化する材料の粉を用いて第2層の上に第3層を形成す
る。このようにすれば原料粉スラリーを流し込んだ3層
構造のシエルを所望の焼結温度よりも低い温度の真空中
ないし十分に低い不活性ガス雰囲気圧力下で予め加熱し
て第3層を溶融ないし軟化させ気密化することにより以
後の熱間等方圧プレスの段階でシエル内部にガスが侵入
することなく、加圧焼結することができるようになる。
(C) Formation of third layer of shell: The role of the third layer is to completely seal the shell before pressurizing and heating with a hot isostatic press, so that the temperature is lower than the sintering temperature of the compact. A third layer is formed on the second layer using powder of a material that is melted and softened by. In this way, the shell having a three-layer structure in which the raw material powder slurry is poured is preheated in a vacuum at a temperature lower than the desired sintering temperature or under a sufficiently low inert gas atmosphere pressure to melt or melt the third layer. By softening and air-tightening, it becomes possible to perform pressure sintering without gas invading the shell in the subsequent hot isostatic pressing.

このような溶融軟化性の材料としては第2層の第2成分
として用いた軟化性材料と類似のものを用いることがで
き、特に溶融状態で粘度の高いものが望ましいから珪酸
塩化合物をベースとするガラス質材料の中から選択する
とよい。
As such a melt-softening material, a softening material similar to the softening material used as the second component of the second layer can be used. In particular, a material having a high viscosity in a molten state is desirable, and therefore a silicate compound is used as a base. It is recommended to select from among the glassy materials to be used.

第3層の形成は第1層、第2層の場合と同様にスラリー
状分散液とし塗布して行う。第3層も第1層、第2層と
同様理由により乾燥後の気孔率を10〜70%とする。
The formation of the third layer is carried out by applying a slurry-like dispersion liquid as in the case of the first and second layers. The third layer also has a porosity of 10 to 70% after drying for the same reason as the first and second layers.

(第3工程、模型の除去)雌型シエル内の模型を融解さ
せるか、溶媒に溶解させるか、或いは燃焼気化させるか
して除去し、雌型シエル内に模型と同じ形状のキャビテ
イを作る。溶媒で溶かして除去した場合には十分に乾燥
する。
(Third step, removal of model) The model in the female shell is melted, dissolved in a solvent, or burned and vaporized to be removed, and a cavity having the same shape as the model is made in the female shell. When it is dissolved in a solvent and removed, it is dried sufficiently.

(第4工程、原料粉スリップの調製)所望の原料粉を準
備し、分散液に混合してスリップとする。原料粉が金属
の場合は平均粒径が数十μm〜100μmで、アトマイ
ズ法や回転電極法等による球形粒子であることが成形性
の点から望ましい。セラミックス粉の場合は平均粒径は
大きくても10μmで、できれば1μm以下であること
が高密度かつ高強度の焼結体を得るためには望ましく、
また成形性の点から出来るだけ球形粒子であることが望
ましい。
(Fourth step, preparation of raw material powder slip) A desired raw material powder is prepared and mixed with the dispersion liquid to form a slip. When the raw material powder is a metal, the average particle diameter is several tens of μm to 100 μm, and spherical particles obtained by the atomizing method, the rotating electrode method or the like are preferable from the viewpoint of moldability. In the case of ceramic powder, the average particle size is at most 10 μm, and preferably 1 μm or less in order to obtain a high-density and high-strength sintered body,
From the viewpoint of moldability, it is desirable that the particles are spherical particles as much as possible.

また窒化珪素や炭化珪素等それ自体では焼結性が不充分
であるセラミックスの場合には焼結促進剤を添加すると
良く、焼結促進剤としては例えば窒化珪素の場合はAl
23、AlN、Y23、MgO、CeO2等が、炭化珪
素の場合はB、Al、Cの組合せ等が適当である。
Further, in the case of ceramics such as silicon nitride or silicon carbide whose sinterability is insufficient by itself, a sintering accelerator may be added. As the sintering accelerator, for example, in the case of silicon nitride, Al may be added.
2 O 3 , AlN, Y 2 O 3 , MgO, CeO 2 and the like are suitable, and in the case of silicon carbide, a combination of B, Al and C is suitable.

また上記のほかにもWC−Co、TiN−Ni等のサー
メットやY23等のセラミックス粉をNi合金等の金属
中に分散させた分散強化合金又はC、B、SiC等の繊
維をAl、Ti等の金属中に分散させた繊維強化合金の
原料粉を使用することもできる。同様にSi34等のセ
ラミックスの中にZrO2等の他のセラミックス粒子や
SiC等の繊維を分散させた複合材料粉も原料粉として
使用することができる。
In addition to the above, a cermet such as WC-Co or TiN-Ni or a dispersion-strengthening alloy in which a ceramic powder such as Y 2 O 3 is dispersed in a metal such as an Ni alloy or fibers such as C, B or SiC are Al. It is also possible to use a raw material powder of a fiber reinforced alloy dispersed in a metal such as Ti, Ti or the like. Similarly, a composite material powder in which other ceramic particles such as ZrO 2 or fibers such as SiC are dispersed in a ceramic such as Si 3 N 4 can also be used as the raw material powder.

これらの原料粉をスリップとするための分散液としては
一般には水を用いることが望ましいが、原料粉との間に
化学反応を起こしたり、或いは凝集させたりする場合に
はエタノール、プロパノールその他の有機溶媒を使用す
ると良い。必要によってはスリップを安定させるため解
膠剤の添加或いはpHの調整などを行う。
It is generally desirable to use water as a dispersion liquid for slipping these raw material powders, but when a chemical reaction occurs with the raw material powder or when they are aggregated, ethanol, propanol or other organic materials is used. It is better to use a solvent. If necessary, a peptizer is added or pH is adjusted to stabilize the slip.

(第5工程、原料粉スリップの流し込み)上記のように
調製した原料粉スリップを前記所要形状のキャビテイを
持つ雌型シエル内に流し込む。この際薄肉の雌型シエル
の保持および雌型から浸出してくる分散液体の吸収のた
め雌型を粉末充填床の中に保持することが望ましい。こ
のようにすると雌型に流し込まれたスリップの分散液体
はシエルの気孔を通して浸出し、周囲の粉末充填床に吸
収され、浸出が促進される。
(Fifth Step, Pouring of Raw Material Powder Slip) The raw material powder slip prepared as described above is poured into the female shell having the cavity of the required shape. At this time, it is desirable to keep the female mold in the powder-packed bed in order to retain the thin-walled female mold shell and absorb the dispersion liquid leaching from the female mold. In this way, the slip dispersion liquid poured into the female mold is leached through the pores of the shell and absorbed by the surrounding powder-packed bed, facilitating the leaching.

(第6工程、雌型シエルの気密化)スリップを流しこん
で暫く放置しておき、分散液体の浸出が止まったならば
シエルの注入口を第2層及び第3層の形成に使用したス
ラリーを用いて密閉し、雌型を粉末充填床から取り出し
て自然乾燥または徐々に加熱して乾燥する。必要ならば
混合した有機系結合剤を除去するため低温で加熱する。
(Sixth step, airtight sealing of female shell) The slip was poured and left for a while, and when the dispersion liquid stopped leaching, the shell inlet was used to form the second and third layers. Close with, and remove the female mold from the powder packed bed and air dry or slowly heat to dry. If necessary, heat at low temperature to remove mixed organic binder.

原料粉がキャビテイ内に充填された雌型シエルはその第
3層(外層)を構成する軟化性材料の融点または軟化点
以上で成形体の焼結温度以下の温度に加熱し第3層の気
孔を封じて雌型を気密化する。この加熱は真空中で行う
ことが望ましいが、シエル内に残留する気体が後の熱間
等方圧プレスによる加圧焼結の際に悪影響を及ぼさない
かぎり該焼結圧力よりも十分に低圧の不活性ガス雰囲気
中で行っても良い。成形体や雌型シエルの材料に有機系
結合剤や水分が含まれている場合にはシエル第3層が気
密化する温度より低い温度で予め十分に加熱し、除去し
ておいてから気密化温度に加熱することが大切である。
The female shell filled with the raw material powder in the cavity is heated to a temperature not lower than the melting point or softening point of the softening material forming the third layer (outer layer) and not higher than the sintering temperature of the compact, and the pores of the third layer To seal the female mold. It is desirable to perform this heating in a vacuum, but unless the gas remaining in the shell exerts an adverse effect on the subsequent pressure sintering by a hot isostatic press, the pressure is sufficiently lower than the sintering pressure. You may perform in an inert gas atmosphere. If the material of the molded body or female shell contains an organic binder or water, it should be heated to a temperature lower than the temperature at which the third layer of the shell becomes airtight, and then removed to make it airtight. It is important to heat to temperature.

(第7工程、熱間等方圧プレス加工)以上の工程に続い
て成形体を内蔵した気密な雌型を熱間等方圧プレス装置
内で所望の焼結温度及び圧力のもとに置く。シエル第2
層の第2成分の軟化性材料は溶融または軟化し、これと
耐火物粉との混合層が適切な粘弾塑性変形をして、シエ
ル内の成形体は等方圧下で加圧焼結され、密度の高い焼
結体となる。
(Seventh Step, Hot Isostatic Pressing) Following the above steps, an airtight female die containing a compact is placed in the hot isostatic pressing machine under the desired sintering temperature and pressure. . Ciel second
The softening material of the second component of the layer melts or softens, the mixed layer of this and refractory powder undergoes appropriate viscoelastic-plastic deformation, and the compact in the shell is pressure-sintered under isotropic pressure. A sintered body with high density is obtained.

(第8工程、雌型シエルの除去)次いで雌型シエルを冷
却する。シエルの除去には振動、サンドブラスト等機械
的方法のほか、オートクレーブ中でアルカリ溶液で処理
をするなど化学的方法によることもできる。
(Eighth step, removal of female shell) Next, the female shell is cooled. In addition to mechanical methods such as vibration and sandblasting, the shells can be removed by chemical methods such as treatment with an alkaline solution in an autoclave.

溶融固化したシエル第2層及び第3層と焼結体との間に
ある第1層が離型剤の役をするのでシエルの除去は容易
に行うことができ、焼結体の表面の損傷や変質の無い良
好な、高品質の製品焼結体が得られる。
Since the melted and solidified second layer and the first layer between the third layer and the sintered body serve as a release agent, the shell can be easily removed and the surface of the sintered body is damaged. It is possible to obtain a good and high quality product sintered body that is free from deterioration.

次に実施例について説明する。Next, examples will be described.

(実施例1) 融点約70℃のワックスを用い、射出成形によってター
ボ過給機翼車の雄型模型を製作した。窒化硼素粉を水に
分散させ、結合剤としてコロイダルシリカを添加したス
リップを模型上に塗布し、乾燥固化させてシエル第1層
を形成し、次に耐火物粉として炭化珪素粉55体積%、
軟化性材料として硼珪酸ガラス粉45体積%を混合した
粉末を同様の手法でシエル第1層の上に塗布し、乾燥さ
せてシエル第2層を形成し、更にその上に軟化性材料の
硼珪酸ガラス粉のみを同様手法で塗布して乾燥し、シエ
ル第3層を形成した。
(Example 1) Using a wax having a melting point of about 70 ° C, a male model of a turbocharger impeller was manufactured by injection molding. Boron nitride powder is dispersed in water, slips with colloidal silica added as a binder are applied on a model, dried and solidified to form a shell first layer, and then 55% by volume of silicon carbide powder as refractory powder,
As a softening material, a powder mixed with 45% by volume of borosilicate glass powder is applied on the shell first layer by the same method and dried to form a shell second layer, and the softening material boron is further formed thereon. Only silicate glass powder was applied in the same manner and dried to form a shell third layer.

3層構造のシエルを形成した雄型模型をオートクレーブ
中で120℃に加熱し、シエル内の模型を融解流出させ
て除去し、更に500℃まで加熱して残留しているワッ
クスを焼却して、3層とも気孔率が約50%の雌型シエ
ルとした。
A male model with a three-layer shell is heated in an autoclave to 120 ° C, the model in the shell is melted and flown away, and heated to 500 ° C to incinerate the remaining wax, A female shell having a porosity of about 50% was used for all three layers.

原料粉として平均粒径0.7μmの窒化珪素粉に6重量%
の窒化アルミニウム粉を加え、エタノールを主成分とす
る分散液体と混合、ボールミルで処理してスリップと
し、珪砂充填床中に保持した雌型シエルに流し込み、分
散液体を浸出させ、雌型シエルのキャビテイ内に原料粉
を充填させた。次に雌型シエルの注入口にシエル各層用
のスラリーを順次塗布、乾燥させて注入口を密閉した。
6% by weight of silicon nitride powder with an average particle size of 0.7 μm as raw material powder
Aluminum nitride powder was added, mixed with a dispersion liquid containing ethanol as the main component, treated with a ball mill to make a slip, and poured into a female shell held in a bed filled with silica sand to leach the dispersion liquid, and the cavity of the female shell was cavitated. The raw material powder was filled inside. Next, the slurry for each layer of the shell was sequentially applied to the inlet of the female shell and dried to seal the inlet.

これを十分乾燥し、更に乾燥気流中で500℃まで加熱
したのち、熱間等方圧プレス内に入れ、真空雰囲気中で
1500℃に加熱した。この温度でシエル第3層の硼珪
酸ガラスは溶融し、雌型は完全に気密化された。その後
プレス内をアルゴンガスで2000気圧まで加圧しなが
ら1750℃まで昇温した。シエル第2層中の硼珪酸ガ
ラスは溶融し、これと固体の炭化珪素粉との混合層の粘
弾塑性的変形によって雌型シエル内部の成形体は等方圧
で加圧されながら焼結された。
This was thoroughly dried, further heated to 500 ° C. in a dry air stream, then placed in a hot isostatic press, and heated to 1500 ° C. in a vacuum atmosphere. At this temperature, the shell borosilicate glass of the third layer was melted and the female mold was completely hermetically sealed. After that, the pressure in the press was raised to 1750 ° C. while being pressurized to 2000 atm with argon gas. The borosilicate glass in the shell second layer is melted, and the molded body inside the female shell is sintered while being pressed under isotropic pressure by viscoelastic-plastic deformation of the mixed layer of this and the solid silicon carbide powder. It was

焼結終了後冷却し、シエルを除去して焼結体を取り出し
た。シエル第1層の窒化硼素粉層は窒化珪素焼結体と全
く反応せず、また第1層中へ第2層の溶融硼珪酸ガラス
の侵入は僅かであり、第1層自体も焼結していなかった
ので、シエルの除去は容易であり、かつ焼結体表面の変
質や損傷も全くなかった。焼結体はほぼ理論密度に焼結
しており、寸法形状の精度も高いことが確認された。
After the completion of sintering, the mixture was cooled, the shell was removed, and the sintered body was taken out. The shell boron nitride powder layer of the first layer did not react with the silicon nitride sintered body at all, and the penetration of the molten borosilicate glass of the second layer into the first layer was slight, and the first layer itself was also sintered. Since it was not present, the shell was easily removed, and the surface of the sintered body was neither denatured nor damaged. It was confirmed that the sintered body was sintered to a theoretical density and the dimensional accuracy was high.

比較のため上記実施例と同一の模型上に下記の各シエル
を形成し、その後上記と同様に模型を除去したキャビテ
イに同一バッチの窒化珪素粉スリップを流し込み、注入
口を密閉し、等方圧プレス内で1500℃に加熱したの
ち、1750℃で2000気圧に加圧して熱間等方圧プ
レス処理を施した。(%は体積%である) 比較例1:第2層(炭化珪素粉55%、硼珪酸ガラス粉
45%)のみ形成、 比較例2:第2層(比較例1に同じ)、第3層(硼珪酸
ガラス粉)形成、第1層は形成しない、 比較例3:第1層(窒化硼素粉)、第2層(比較例1に
同じ)形成、第3層は形成しない、 比較例4:第1層(比較例3に同じ)、第3層(比較例
2に同じ)形成、第2層は形成しない、 比較例5:第1層(比較例3に同じ)、第2層(炭化珪
素粉90%、硼珪酸ガラス粉10%)、第3層(比較例
2に同じ)形成、 比較例6:第1層(比較例3に同じ)、第2層(炭化珪
素粉5%、硼珪酸ガラス粉95%)、第3層(比較例2
に同じ)形成。
For comparison, each of the following shells was formed on the same model as in the above example, and then the same batch of silicon nitride powder slip was poured into the cavity from which the model was removed in the same manner as described above, the injection port was sealed, and isotropic pressure was applied. After heating to 1500 ° C. in the press, it was pressurized to 2000 atm at 1750 ° C. to perform hot isostatic pressing. (% Is volume%) Comparative example 1: Only the second layer (silicon carbide powder 55%, borosilicate glass powder 45%) is formed, comparative example 2: second layer (same as comparative example 1), third layer (Borosilicate glass powder) formed, first layer not formed, Comparative Example 3: First layer (boron nitride powder), second layer (same as Comparative Example 1) formed, third layer not formed, Comparative Example 4 : First layer (same as Comparative Example 3), third layer (same as Comparative Example 2) formed, second layer not formed, Comparative Example 5: first layer (same as Comparative Example 3), second layer ( Silicon carbide powder 90%, borosilicate glass powder 10%), third layer (same as Comparative Example 2) formed, Comparative Example 6: first layer (same as Comparative Example 3), second layer (silicon carbide powder 5%) , Borosilicate glass powder 95%), third layer (Comparative Example 2)
Same).

各比較例について焼結体とシエルとの検査結果は次の通
りであった、 比較例1及び2:窒化珪素焼結体とシエルとの間に反応
が起こり、シエルが容易に除去されず、かつ焼結体表面
が変質していた。
The inspection results of the sintered body and the shell for each of the comparative examples were as follows. Comparative Examples 1 and 2: Reaction occurred between the silicon nitride sintered body and the shell, and the shell was not easily removed, Moreover, the surface of the sintered body was altered.

比較例1及び3:シエルが完全に気密化されていないた
め高圧ガスがシエル内部に侵入し、加圧がうまく行われ
ず、焼結体の密度が不充分であった。
Comparative Examples 1 and 3: Since the shell was not completely hermetically sealed, high-pressure gas penetrated into the shell, pressurization was not performed well, and the density of the sintered body was insufficient.

比較例4及び6:溶融硼珪酸ガラスの粘度が低いため窒
化硼素粉層を通して焼結体表面まで達し、焼結体との反
応が多少認められ、シエルの除去も容易に行われなかっ
た。
Comparative Examples 4 and 6: Due to the low viscosity of the molten borosilicate glass, the molten borosilicate glass reached the surface of the sintered body through the boron nitride powder layer, some reaction with the sintered body was observed, and the shell was not easily removed.

比較例5:等方圧伝達層として第2層の軟化変形が不充
分であり、焼結体に変形が認められた。
Comparative Example 5: The softening deformation of the second layer as the isotropic pressure transmission layer was insufficient, and deformation was observed in the sintered body.

以上の実施例及び比較例の結果から本発明の3層構造の
雌型シエルを用いる方法によれば高密度かつ高品質で寸
法形状の精度が高く、優れた表面状態の焼結体を得るこ
とが出来ることが明らかになった。
From the results of the above Examples and Comparative Examples, according to the method of using the female shell of the three-layer structure of the present invention, it is possible to obtain a sintered body with high density and high quality, high dimensional accuracy, and excellent surface condition. It became clear that you can do it.

(実施例2) 水溶性のソルブルワックスを射出成形して小型ガスター
ビンの静翼形状の雄型模型を製作し、コロイダル黒鉛と
有機系結合剤を含むスラリーを塗布して乾燥後、窒化硼
素粉と結合剤のコロイダルシリカを分散させたスラリー
を塗布、乾燥してシエル第1層とした。此の上に耐火物
粉として窒化硼素粉55重量%、軟化性材料としてムラ
イト粉45重量%の混合粉と結合剤としてアルミナセメ
ントを分散させたスラリーを塗布してシエル第2層と
し、その上に軟化性材料のシリカ粉と結合剤のコロイダ
ルシリカの分散液スラリーを塗布し、シエル第3層とし
た。シエルを乾燥、固化後水中に浸漬してシエル内部の
ソルブルワックス製模型を溶解除去し、乾燥して第1〜
第3層とも気孔率がほぼ45%の雌型シエルを得た。
(Example 2) A water-soluble soluble wax was injection-molded to fabricate a static blade male model of a small gas turbine, and a slurry containing colloidal graphite and an organic binder was applied and dried, and then boron nitride was used. A slurry in which powder and colloidal silica as a binder were dispersed was applied and dried to form a shell first layer. A slurry in which 55% by weight of boron nitride powder as a refractory powder and 45% by weight of mullite powder as a softening material and alumina cement as a binder are dispersed is applied onto this to form a second shell layer. A dispersion liquid slurry of silica powder as a softening material and colloidal silica as a binder was applied to the above to form a shell third layer. After the shell is dried and solidified, it is immersed in water to dissolve and remove the soluble wax model inside the shell, and then dried to
A female shell having a porosity of approximately 45% was obtained in the third layer.

次に、原料粉として炭化珪素にそれぞれ1重量%の炭化
硼素と炭素を配合した粉を用い、水を主成分とする分散
液中に分散させてスリップとし、上記雌型シエルをジル
コンサンド中に保持しておいて流し込み、分散液体をシ
エル壁を通して浸出させて、雌型キャビテイ内に原料粉
を充填した。
Next, powders each containing 1% by weight of boron carbide and carbon in silicon carbide were used as raw material powders, and the powders were dispersed in a dispersion liquid containing water as a main component to form a slip, and the female shell was placed in zircon sand. It was held and poured, and the dispersed liquid was leached through the shell wall to fill the raw material powder into the female cavity.

次いでスリップ注入口をシエル第1層ないし第3層用の
スラリーを用いて密閉し、十分乾燥し、さらに窒素気流
中で600℃に加熱したのち熱間等方圧プレス内に入
れ、1気圧のアルゴンガス中で1800℃に加熱した。
この温度ではシエル第3層のシリカ粉は溶融してシエル
の気孔は封じられ、完全に気密化された。
Then, the slip inlet was sealed with the slurry for the shell 1st to 3rd layers, dried sufficiently, further heated to 600 ° C. in a nitrogen stream and then placed in a hot isostatic press at 1 atm. Heated to 1800 ° C. in argon gas.
At this temperature, the silica powder of the shell 3rd layer was melted and the pores of the shell were sealed and completely sealed.

続いてプレス内のアルゴンガスの圧力を1500気圧
に、温度を2150℃まで上げ、シエル第2層中のムラ
イトを溶融させた。窒化硼素粉と溶融状態のムライトの
混合状態のシエル第2層は適度に粘弾塑性変形をするよ
うになり、内部の炭化珪素成形体は等方圧を受けながら
焼結した。
Subsequently, the pressure of argon gas in the press was raised to 1500 atm and the temperature was raised to 2150 ° C. to melt the mullite in the shell second layer. The shell second layer in the mixed state of the boron nitride powder and the mullite in the molten state was appropriately viscoelastically deformed, and the internal silicon carbide compact was sintered while being subjected to isotropic pressure.

焼結終了後冷却してシエルと焼結体とを分離したところ
シエル第1層の黒鉛・窒化硼素層は焼結体表面から容易
に除去でき、かつ表面の変質等も全くみられなかった
し、焼結体自体もほぼ理論密度を有し、寸法精度も高い
ことが確認された。
When the shell and the sintered body were separated by cooling after the completion of sintering, the graphite / boron nitride layer of the shell first layer could be easily removed from the surface of the sintered body, and the surface was not altered at all. It was confirmed that the sintered body itself had a theoretical density and high dimensional accuracy.

(実施例3) ワックスを射出成形してジェットエンジンブレード形状
の雄型模型を製作し、この上にスピネル粉と結合剤のコ
ロイダルシリカを分散させたスラリーを塗布してシエル
第1層を形成し、その上にジルコン粉とパイレックスガ
ラスを当量に混合した粉末のスラリーを同様に塗布して
シエル第2層を形成し、更にその上に軟質ガラス粉のス
ラリーを塗布してシエル第3層とした。
(Example 3) A male model having a jet engine blade shape is manufactured by injection-molding wax, and a slurry in which spinel powder and colloidal silica as a binder are dispersed is applied to form a shell first layer. Similarly, a slurry of powder obtained by mixing zircon powder and Pyrex glass in an equivalent amount was applied thereon to form a shell second layer, and further a slurry of soft glass powder was applied thereon to form a shell third layer. .

これを乾燥、固化させたのちシエルキャビテイ内の模型
ワックスをオートクレーブ中で溶融させて除去し、第1
〜第3層共ほぼ気孔率45%の雌型シエルを得た。原料
粉として平均粒径100μmのニッケル合金IN100
(Ni−14Co−9Cr−5.5Al−4.7Ti−3M
o)の球形粉をプロパノール溶液中に分散させたスリッ
プを上記の雌型シエルキャビテイ内に流し込み、分散液
体を浸出させてキャビテイ内に原料粉を充填させた。そ
ののち雌型のスリップ注入口を第1〜第3層用のスラリ
ーを用いて前記同様に順次塗布して密閉し、十分乾燥し
たのち、熱間等方圧プレス内に入れ、真空中で800℃
に加熱した。この温度ではシエル第3層の軟質ガラスが
溶融し、気孔は封じられて完全に気密化された。
After this is dried and solidified, the model wax in the shell cavity is melted and removed in an autoclave.
A female shell having a porosity of 45% was obtained in the third layer. Nickel alloy IN100 with an average particle size of 100 μm as raw material powder
(Ni-14Co-9Cr-5.5Al-4.7Ti-3M
The slips obtained by dispersing the spherical powder of o) in a propanol solution were poured into the female shell cavity described above, and the dispersed liquid was leached to fill the raw material powder into the cavity. Thereafter, female slip inlets were sequentially coated with the slurries for the first to third layers in the same manner as described above, hermetically sealed, sufficiently dried, and then placed in a hot isostatic press, and vacuumed at 800 ℃
Heated to. At this temperature, the soft glass of the shell third layer was melted and the pores were sealed and completely sealed.

その後アルゴンガスで1500気圧の圧力をかけながら
1200℃まで加熱し、シエル第2層のパイレックスガ
ラスを溶融させた。ジルコン粉と溶融状態のパイレック
スガラスとの混合層の適度の粘弾塑性変形により雌型シ
エル内の成形体は等方圧を受けながら焼結した。
Then, the pressure was raised to 1200 ° C. while applying a pressure of 1500 atm with argon gas, and the Pyrex glass of the shell second layer was melted. The compact in the female shell was sintered while being subjected to isotropic pressure due to appropriate viscoelastic deformation of the mixed layer of zircon powder and molten Pyrex glass.

焼結終了後、冷却し、シエルと焼結体とを分離して検査
したところ、シエル第1層のスピネル粉層は焼結体表面
と反応しておらず、それ自体も殆ど焼結していなかった
ので、容易に除去すことができ、かつ焼結体表面にも変
質や損傷は見られなかった。また焼結体自体も密度、表
面品質、寸法精度ともに良好であることが確認された。
After the completion of sintering, it was cooled, and the shell and the sintered body were separated and inspected. As a result, the spinel powder layer of the shell first layer did not react with the surface of the sintered body, and itself was almost sintered. Since it was not present, it could be easily removed, and no alteration or damage was observed on the surface of the sintered body. It was also confirmed that the sintered body itself had good density, surface quality, and dimensional accuracy.

(実施例4) ソルブルワックスを用いガスタービン翼形状の雄型模型
を製作し、その上に第1層はスピネル粉層、第2層は耐
火物としてアルミナ55体積%、軟化性物質として硼珪
酸ガラス45%との混合粉層、第3層はソーダ石灰ガラ
ス粉層を前記同様それぞれ分散液として模型に順次塗布
してシエルを形成したのち、模型ワックスを水に溶解さ
せて除去し、乾燥して各層ともほぼ気孔率40%の雌型
シエルを得た。
(Embodiment 4) A male model of a gas turbine blade shape was manufactured by using a soluble wax, on which a first layer was a spinel powder layer, a second layer was a refractory material containing 55% by volume of alumina, and a softening material containing boron. A mixed powder layer with 45% silicate glass, and a third layer are soda lime glass powder layers, each of which is applied as a dispersion liquid to the model in the same manner as above to form shells, and then the model wax is dissolved in water to be removed and dried. Then, a female shell having a porosity of about 40% was obtained for each layer.

原料粉として酸化物分散強化合金MA753(Ni−2
0Cr−2.3Ti−1.5Al−1.3Y23他)の粉末を用
い、エタノール溶液中に分散させたスリップを上記雌型
に流し込み、キャビテイに原料粉を充填し、次にスリッ
プ注入口を第1〜第3層用のスラリーを用いて前記同様
にして密閉した。これを十分乾燥させたのち熱間等方圧
プレス内に入れ、真空中で850℃に加熱し、シエル第
3層を溶融させ気孔を封じて気密化させたのち、アルゴ
ンガスで2000気圧、1250℃に加圧加熱して、シ
エル第2層の硼珪酸ガラスを溶融させ、アルミナ粉と溶
融状態の硼珪酸ガラスの混合層の粘弾塑性変形によって
雌型シエル内の成形体に等方圧をかけながら焼結させ
た。
Oxide dispersion strengthening alloy MA753 (Ni-2
Using powder of 0Cr-2.3Ti-1.5Al-1.3Y 2 O 3 , etc.), a slip dispersed in ethanol solution is poured into the female mold, the raw powder was filled in a cavity, then the slip inlet first The slurry for the 1st to 3rd layers was used and sealed in the same manner as above. After sufficiently drying this, it was placed in a hot isostatic press and heated to 850 ° C. in vacuum to melt the third layer of the shell and seal the pores to make it airtight. The borosilicate glass in the shell second layer is melted by heating to ℃, and isotropic pressure is applied to the compact in the female shell by viscoelastic-plastic deformation of the mixed layer of alumina powder and molten borosilicate glass. Sintered while applied.

冷却後シエルと焼結体を分離したが、シエルは容易に除
去することができ、高品質で高密度かつ寸法精度の高い
酸化物分散強化合金焼結体のガスタービン翼を得ること
ができた。
Although the shell and the sintered body were separated after cooling, the shell could be easily removed, and a gas turbine blade of oxide dispersion strengthened alloy sintered body of high quality, high density and high dimensional accuracy could be obtained. .

(実施例5) ソルブルワックスでタービンデイスク模型を製作し、そ
の上に第1層イットリア、第2層ジルコニアとパイレッ
クスガラス、第3層低融点ガラスの3層構造のシエルを
前記同様にして形成したのち、水にワックスを溶解させ
て模型形状のキャビテイを持った雌型を製作した。この
型にTi−6Al−4V合金の平均粒径150μmの球
形粉末に20体積%の窒化珪素ウイスカーを混合した混
合物をエタノールに分散させたスラリーを流し込んで充
填し、注入口を第1〜第3層用の材料を順次塗布して密
閉して十分乾燥したのち熱間等方圧プレス内に入れ、真
空中で800℃に加熱しシエル第3層の低融点ガラスを
溶融させて気孔を封じて雌型を気密化し、ついでアルゴ
ンガスで2000気圧に加圧しながら1200℃まで昇
温して雌型内の成形体に等方圧をかけながら焼結させ
た。
(Embodiment 5) A turbine disk model is made of soluble wax, and a shell having a three-layer structure of a first layer yttria, a second layer zirconia and Pyrex glass, and a third layer low melting point glass is formed in the same manner as above. After that, the wax was dissolved in water to produce a female mold having a model-shaped cavity. The mold was filled by pouring a slurry prepared by mixing a mixture of spherical powder of Ti-6Al-4V alloy having an average particle size of 150 μm with 20 vol% of silicon nitride whiskers in ethanol, and filling the inlets with the first to third holes. The materials for the layers are sequentially applied, sealed, sufficiently dried, and then placed in a hot isostatic press, heated to 800 ° C. in a vacuum to melt the low melting glass of the shell third layer and seal the pores. The female mold was made airtight, then heated to 1200 ° C. while being pressurized to 2000 atm with argon gas, and sintered while applying isostatic pressure to the molded body in the female mold.

焼結終了後冷却し、シエルと焼結体とを分離して検査し
たが、シエル第1層のイットリア粉は焼結体と全く反応
せず、化学研磨の必要のない良好な表面を有する複合材
料からなる焼結体を得ることができた。
After the completion of sintering, it was cooled, and the shell and the sintered body were separated and inspected, but the yttria powder of the shell first layer did not react with the sintered body at all and had a good surface without chemical polishing. A sintered body made of the material could be obtained.

以上の実施例は窒化珪素系セラミックス、炭化珪素系セ
ラミックス、ニッケル合金、ニッケル基酸化物分散強化
合金、チタン・窒化珪素ウイスカー系繊維強化金属につ
いて示したが、本発明はこれらの材料に限定されるもの
ではなく、他のセラミックス、金属及び・セラミックス
複合材料にも適用出来ることは容易に理解されよう。
Although the above examples show the silicon nitride ceramics, the silicon carbide ceramics, the nickel alloy, the nickel base oxide dispersion strengthened alloy, and the titanium / silicon nitride whisker fiber reinforced metal, the present invention is limited to these materials. It will be easily understood that the present invention can be applied to other ceramics, metals and / ceramics composite materials as well.

(発明の効果) 本発明は除去可能な模型の上に3層構造のシエルを形成
し、模型を除去して模型形状のキャビテイを有する雌型
を製作し、所望の原料粉のスリップを流し込んでキャビ
テイを充填し、シエル第3層の気孔を封じて気密化して
おいて熱間等方圧プレス内で加圧しながら焼結温度に加
熱、焼結させる方法であるから、複雑かつ精密な形状の
焼結体を生産性よく製作することができ、而も脆弱な原
料粉成形体を直接取り扱う必要がない。
(Effects of the Invention) According to the present invention, a shell having a three-layer structure is formed on a removable model, the model is removed to produce a female mold having a model-shaped cavity, and a slip of desired raw material powder is poured into the mold. It is a method of filling a cavity, sealing the pores of the shell third layer to make it airtight, and then heating and sintering to the sintering temperature while applying pressure in a hot isostatic press. The sintered body can be manufactured with high productivity, and it is not necessary to directly handle the fragile raw material powder compact.

また雌型シエル外層に軟化性材料のみよりなる層を形成
するので、熱間等方圧プレス焼結前のシエルの気密化を
完全に行うことができる。雌型シエルを3層構造とし、
中間層を焼結温度において耐火物粉固体と軟化性材料融
体との混合層とするので所望の熱間等方圧プレス条件に
応じて適切な軟化特性、圧力伝達特性及び安定性をシエ
ル材料に与えることができる。雌型シエル第1層即ち内
側層には離型性耐火物粉の層を形成するので焼結後の焼
結体表面からシエルが分離しやすく、製品の表面の損
傷、変質がない。
Further, since the layer made of only the softening material is formed on the outer layer of the female shell, the shell can be completely hermetically sealed before hot isostatic pressing and sintering. The female shell has a three-layer structure,
Since the intermediate layer is a mixed layer of the refractory powder solid and the softening material melt at the sintering temperature, the shell material should have appropriate softening characteristics, pressure transfer characteristics and stability according to the desired hot isostatic pressing conditions. Can be given to. Since a layer of releasable refractory powder is formed on the first layer of the female shell, that is, the inner layer, the shell is easily separated from the surface of the sintered body after sintering, and the surface of the product is not damaged or altered.

或いは熱間等方圧プレスによって加圧焼結するので信頼
性の高く品質の優れた焼結体が得られる等本発明の実用
上の効果はきわめて大きい。
Alternatively, since pressure sintering is performed by hot isostatic pressing, a highly reliable and excellent quality sintered body can be obtained, and the practical effects of the present invention are extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

添付図面は本発明の方法を示すフローシートである。 The accompanying drawings are flow sheets illustrating the method of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 謙治 東京都江東区豊洲3丁目1番15号 石川島 播磨重工業株式会社技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−136702(JP,A) 特開 昭57−126903(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Kenji Matsuda, Kenji Matsuda, 3-1-1-15 Toyosu, Koto-ku, Tokyo Ishikawajima Harima Heavy Industries Ltd. Technical Research Institute (56) Reference Japanese Patent Laid-Open No. 58-136702 (JP, A) Kaisho 57-126903 (JP, A)

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】金属粉、セラミックス粉又は金属・セラミ
ックス複合粉或いはこれにセラミックス繊維を混合した
粉末を原料粉として熱間等方圧プレスによって焼結機械
部品を製造する方法において、 (第1工程)所望の形状の焼結機械部品の模型を溶解、
溶融又は気化し易い材料を用いて製作する工程、 (第2工程)該模型上に下記の3種類の被覆層を順次形
成してシェルを形成する工程、 (イ)耐火物粉よりなる第1層、 (ロ)耐火物粉と焼結温度以下の温度で軟化すると共に
粘度が高いガラス質粉の混合物からなる第2層、 (ハ)焼結温度以下の温度で軟化、溶解すると共に粘度
が高いガラス質粉よりなる第3層、 (第3工程)該シェル内の模型を溶媒に溶解させ、或い
は融解させ、又は気化させて除去してシェル内に模型と
同じキャビティを持つ雌型を作る工程、 (第4工程)所望の原料粉を分散液に混合してスリップ
を調製する工程、 (第5工程)該原料粉スリップを前記雌型シェルのキャ
ビティ内に流し込み、分散液を除去して該キャビティを
原料粉で充填する工程、 (第6工程)雌型シェルのスリップ注入口を閉塞して該
シェルを乾燥させたのち、焼結温度以下の温度に加熱
し、シェルの第2層の珪素塩化合物粉をガラス軟化させ
ると共に第3層をガラス軟化溶解させて気孔を封じ、雌
型を気密化させる工程、 (第7工程)熱間等方プレス装置内で該雌型を焼結温度
に加圧、加熱して雌型シェル成形体を焼結する工程、 (第8工程)雌型を除去して焼結体を取出す工程 よりなることを特徴とする焼結機械部品の製造方法。
1. A method for producing a sintered machine part by hot isostatic pressing using metal powder, ceramic powder, metal-ceramic composite powder, or powder obtained by mixing ceramic powder as a raw material powder, the method comprising: ) Melting a model of a sintered machine part with the desired shape,
A step of manufacturing using a material that is easily melted or vaporized, (second step) a step of sequentially forming the following three types of coating layers on the model to form a shell, (a) a first refractory powder A layer, (b) a second layer made of a mixture of refractory powder and a glassy powder having a high viscosity which softens at a temperature lower than the sintering temperature, and (c) a softening and melting at a temperature lower than the sintering temperature and a viscosity Third layer made of high glassy powder, (third step) the model in the shell is dissolved or melted in a solvent, or vaporized and removed to make a female mold having the same cavity as the model in the shell Step (4th step) Mixing desired raw material powder with the dispersion to prepare a slip, (5th step) Pouring the raw material powder slip into the cavity of the female shell to remove the dispersion. A step of filling the cavity with raw material powder, ) After closing the slip injection port of the female shell and drying the shell, the shell is heated to a temperature equal to or lower than the sintering temperature to soften the silicon salt compound powder of the second layer of the shell and glass the third layer. A step of softening and melting to seal the pores and hermetically seal the female die. (Seventh step) The female die is pressed and heated to the sintering temperature in a hot isostatic press to heat the female shell molded body. And (8) a method of manufacturing a sintered machine part, which comprises a step of removing a female die and taking out a sintered body.
【請求項2】原料粉がアルミニウム、チタン、コバルト
または鉄のうちいずれか一つを主成分とする金属である
特許請求の範囲の第1項記載の焼結機械部品の製造方
法。
2. The method for producing a sintered machine component according to claim 1, wherein the raw material powder is a metal whose main component is any one of aluminum, titanium, cobalt and iron.
【請求項3】原料粉が、窒化珪素、炭化珪素、アルミ
ナ、またはジルコニアのうちいずれか一つを主成分とす
るセラミックスである特許請求の範囲第1項記載の焼結
機械部品の製造方法。
3. The method for producing a sintered machine part according to claim 1, wherein the raw material powder is a ceramic containing at least one of silicon nitride, silicon carbide, alumina and zirconia as a main component.
【請求項4】原料粉が、アルミニウム、チタン、ニッケ
ル、コバルトまたは鉄のうちいずれか一つを主成分と
し、セラミックス粉またはセラミック繊維を分散強化さ
せた複合材料である特許請求の範囲第1項記載の焼結機
械部品の製造方法。
4. The raw material powder is a composite material containing any one of aluminum, titanium, nickel, cobalt or iron as a main component, and a ceramic powder or ceramic fiber dispersed and strengthened. A method for manufacturing a sintered machine part as described.
【請求項5】雌型シェル第1層が、炭素、窒化硼素、窒
化アルミニウム、窒化珪素、雲母、パイロフェライト、
シリカ、ジルコニア、アルミナ、マグネシア、イットリ
ア、チタニア、ムライト、ジルコン、またはスピネルの
いずれかである特許請求の範囲第1項記載の焼結機械部
品の製造方法。
5. The first female shell layer comprises carbon, boron nitride, aluminum nitride, silicon nitride, mica, pyroferrite,
The method for producing a sintered machine component according to claim 1, which is one of silica, zirconia, alumina, magnesia, yttria, titania, mullite, zircon, or spinel.
【請求項6】雌型シェル第2層の耐火物粉が、炭素、炭
化珪素、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化硼素、シリ
カ、ジルコニア、アルミナ、マグネシア、イットリア、
チタニア、ムライト、ジルコン、またはスピネルのいず
れか一つである特許請求の範囲第1項記載の焼結機械部
品の製造方法。
6. The refractory powder of the second layer of the female shell is carbon, silicon carbide, aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, silica, zirconia, alumina, magnesia, yttria,
The method for producing a sintered mechanical component according to claim 1, wherein the sintered mechanical component is any one of titania, mullite, zircon, and spinel.
【請求項7】雌型シェル第2層のガラス質粉が、珪酸塩
ガラス、硼珪酸塩ガラスまたはアルミノ珪酸塩ガラスの
いずれかである特許請求の範囲第1項記載の焼結機械部
品の製造方法。
7. The production of a sintered machine part according to claim 1, wherein the vitreous powder of the second layer of the female shell is any of silicate glass, borosilicate glass and aluminosilicate glass. Method.
【請求項8】雌型シェル第3層のガラス質粉が、珪酸塩
ガラスまたは硼珪酸塩ガラス、アルミノ珪酸塩ガラスの
いずれかである特許請求の範囲第1項記載の焼結機械部
品の製造方法。
8. A sintered machine part according to claim 1, wherein the vitreous powder of the third layer of the female shell is any of silicate glass, borosilicate glass and aluminosilicate glass. Method.
【請求項9】雌型シェルの被覆層の成形方法が、所望の
粉末を液体に分散させてスラリーとし、模型上に順次重
ねて塗布し、またはスプレー塗装する方法である特許請
求の範囲第1項記載の焼結機械部品の製造方法。
9. The method for forming a coating layer for a female shell is a method in which desired powder is dispersed in a liquid to form a slurry, and the slurry is successively applied on a model or spray-coated. A method for manufacturing a sintered machine part according to the item.
【請求項10】雌型シェルの注入口閉塞方法が、シェル
と同じ材料を用いて同じ3層構造とする方法である特許
請求の範囲第1項記載の焼結機械部品の製造方法。
10. The method for producing a sintered machine part according to claim 1, wherein the method for closing the injection port of the female shell is a method for forming the same three-layer structure by using the same material as the shell.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0324204A (en) * 1989-06-22 1991-02-01 Nkk Corp Method for cast-forming powder body
ATA53792A (en) * 1992-03-17 1995-02-15 Chemiefaser Lenzing Ag METHOD FOR PRODUCING CELLULOSIC MOLDED BODIES, DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD AND USE OF A SPINNING DEVICE
CN110666108A (en) * 2019-10-21 2020-01-10 贵州安吉航空精密铸造有限责任公司 Casting formwork boxing roasting process

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57126903A (en) * 1981-01-30 1982-08-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Hot hydrostatic pressure press molding method
JPS58136702A (en) * 1982-02-04 1983-08-13 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Production of molded and sintered parts of powder

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