JPH068221B2

JPH068221B2 - 構造物用焼結体の製造方法

Info

Publication number: JPH068221B2
Application number: JP61315074A
Authority: JP
Inventors: 善平橘; 正三福永
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1986-12-26
Filing date: 1986-12-26
Publication date: 1994-02-02
Anticipated expiration: 2009-02-02
Also published as: JPS63166767A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はセラミック製の定盤、角柱など、比較的大型の
構造物用焼結体を製造する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来から、各種産業機械やその部品の寸法を測定した
り、加工したりする場合に、定盤やエアスライド装置が
用いられている。この定盤やエスライド装置に用いられ
る角柱体は大型の構造物であるが、重量を軽くし、かつ
剛性を増大させるために、裏側や内部空間に立体形状の
リブを形成したものが多い。

このような構造物を、金属材に代えてセラミック材で構
成したものにあっても立体形状のリブが形成されてい
る。このため、リブを備えた構造物をセラミックで製作
する方法としては所定の石膏型を用い、該石膏型中にセ
ラミック原料粉末を泥漿状としたスラリーを注入し固化
したものを取出す、いわゆる鋳造法によってセラミック
生成形体を得た後、乾燥し高温雰囲気中にて焼成してい
る。

あるいはまた、中空構造をした角柱体を製作するには複
雑な分割構造をもった石膏型でもって全体の鋳型を構成
しスラリーを注入し、鋳造して得た成形品を乾燥後高雰
囲気中にて焼成する方法をとっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上記従来の鋳込み成形法では使用する鋳型が
複雑で、かつ分割個数が増えるため、鋳型自体が高価な
ものとなり、取扱い、型組立てなど面倒であった。ま
た、注入した泥漿が流れ易いように隅部に丸みを設けた
り、肉厚を大きめにとる必要があるため、全体積、重量
が設きくなり、そのため成形体の乾燥に長時間を要する
という問題点もあった。

しかも、複雑にリブが交叉している入り組んだ隅部分に
泥漿が行き渡り難いこととあいまって、泥漿を注入後、
印加する成形圧力が均一に伝わり難い結果、成形体に鋳
込み巣やピンホールができ易いなどの問題点があった。
そのため、良品を歩留りより高率的に形成できず、かか
る在来の方法は量産への適用が困難であった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは上記問題点を解決するために研究を重ねた
結果、比較的大型の構造物用焼結体を製作すべく、予め
分割体として鋳込み成形した生の成形体同士を、該成形
体を同一組成から成る泥漿を接着剤として用いることに
よって接合一体化し、乾燥後、高温雰囲気中にて焼成し
て構造物用焼結体を得る方法を見出し、本発明を完成し
た。

即ち、本発明は、アルミナを主成分とし粘土を含む原料
に水を加えてなる泥漿を泥漿鋳込みにより個別に成形し
含水率15〜18％とした鋳込み成形体同士の、互いの接触
面に、これら成形体と同一組成から成り、２〜10ポイズ
の粘度をもった泥漿を塗布するとともに、この成形体同
士の互いの、前記泥漿を塗布した接合面を当接させて接
合一体化し、乾燥後、高温雰囲気中にて焼成することを
特徴とする構造物用焼結体の製造方法である。

ここで、成形体の含水率を15〜18％としたのは、含水率
がこの範囲外であると接合面に塗布する泥漿との接着性
が悪くなり、その結果焼成後の接合強度が低くなってし
まうためである。また、接合面に塗布する泥漿の粘度を
２〜10ポイズとしたのは、粘度が10ポイズよりも高いと
成形体との接着性が悪くなって焼成後の接合強度が低く
なり、一方粘度が２ポイズよりも低いと接合面から流動
しやすくなって作業性が悪くなるためである。

以下、本発明による製造方法を記述する。

大型構造物体の構成要素（分割体）としての単純な板
状、角状等をした最も成形が容易な形状をした基本素体
をそれぞれ鋳込み成形するため石膏製の鋳型を準備す
る。次に、アルミナを主成分とし粘土を含む原料に水を
混和してなる泥漿であって、真空脱泡装置により予め気
泡を除去した泥漿を加圧鋳込み装置により、それぞれ上
記鋳型に注入し加圧する。この加圧する場合の加圧値お
よび加圧時間は成形材料の板厚、体積により異なるもの
の、２〜３kg/cm²、２〜10時間の値を選択する。

このように鋳難により成形し、取り出した基本素体は乾
燥工程を経て含水率を15〜18％に管理した状態のもと
に、他の基本素体との接合面は互いに平滑な面となるよ
うに仕上げ加工する。次に接合する各基本素体の接合面
には、基本素体と同一組成を有し２〜10ポイズの粘度を
もった泥漿を塗布する。

この際、基本素体生地と泥漿層の接着性を高めるため、
及び接合強度（即ち母材自体の曲げ強度に対する接合部
分の曲げ強度の比）を高めるために、上記含水率の管理
は特に重要である。また、接合強度（即ち母材自体の曲
げ強度に対する接合部分の曲げ強度の比）を高めるため
に、各基本素体同士の接合面に塗布する泥漿の上記粘度
の管理も重要である。

構造物体を構成するように、双方の泥漿を塗布した接合
面同士を互いに接合せしめ、両基本素体が動揺しないよ
うにゴムベルトを使用し、あるいは重しを乗せて圧接状
態のもとに数時間放置する。

このような工程により、複数の基本素体を組合わせて構
成した大型で未焼成（生）の構造部材はその後、１〜２
週間程度自然乾燥させた後、焼成炉にて、80℃／時間の
割合で昇温させ、最高温度１４１０℃で保持した後、昇
温開始から降温終了までの焼成時間を約１週間（168 時
間）として大型構造物用焼結体として製作完了する。

以下に、本発明を実施例および実験例で具体的に説明す
る。

〔実施例１〕第１図（イ）に示す如く中空の角柱Ｋを製造する方法と
して、この角柱Ｋは同図（ロ）に分解端面図に示すよう
に各２個の基本素体Ａ、Ｂを組合せたものから成ってい
る。この基本素体Ａ、Ｂは最も単純な平板状をしたもの
であり、前もって石膏型鋳型（不図示）を用いて個別に
製作するが、鋳込む泥漿原料として次の組成のものを用
いた。

（以下重量％）このような材料組成からなる泥漿を石膏型鋳型により成
形した基本素体Ａ、Ｂの各接合表面をヘラまたはブラシ
状のもので仕上げ加工して良好な平滑状態にしたうえ
に、前記基本素体Ａ、Ｂの各接合表面に基本素体Ａ、Ｂ
と同じ材料組成を有し、水の比率を変えて粘度４ポイズ
とした泥漿Ｓを塗布した後、中空状角柱を形成するよう
に基本素体Ａ、Ｂの接合表面を相互に接合するととも
に、圧接状態を保持し、乾燥せしめる。

なお、基本素体Ａ、Ｂを組合せて構成した中空状角柱の
外形寸法は、80×100 ×10T ×1200L(mm)で、４ポイズ
の泥漿を塗布する際の基本素体Ａ、Ｂの含水率は17.5％
であった。

上記の条件で成形した角柱素部材を１週間乾燥させた
後、1410℃の大気中にて48時間焼成した。その結果、12
00mm長の歪み量１．０mm、ピンホールの最大径０．８m
m、接合部の曲げ強度（母材比）85％の良質の構造物用
焼結体〔アルミナ純度85％（焼結体中のAl₂O₃の含有
量）〕が得られた。

〔実施例２〕第２図（イ）にて斜視図、第２図（ロ）にて下面図を示
すような定盤Ｊの製法例をのべる。

まず、石膏型鋳型を用いて個別に製作した基本素体Ａ、
Ｂを各々２枚と、天板を成す幅広の基本素体Ｃとを接合
して箱型の構造体を製作し、次いで裏面側の空間内に基
本素体Ｄ、Ｅ各２枚を嵌め込み、接合して定盤Ｊを形成
する。

なお、上記基本素体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを形成するため
の鋳込む泥漿原料としては次の組成のものを用いた。
（以下重量％）また、定盤としての寸法は600 ×1000×200T(mm)で各基
本素体を接合するための接着剤であって、各基本素体の
各接合表面に塗布される接着剤として作用する泥漿（不
図示）は、基本素体と同一の材料組成を有し、水の比率
を変えて粘度10ポイズとしたものを使用し、含水率17.5
％のものに接合後は各基本素体が動かないように互いに
圧接するように保持された状態下にて２週間の乾燥工程
の後、1410℃の酸化性雰囲気中にて４８時間焼成し、定
盤として使用する焼結体〔アルミナ純度90％（焼結体中
のAl₂O₃含有量）〕を得た。

その結果、600 ×1000面の歪み量１．５mm、ピンホール
の最大径０．６mm、接合部の曲げ強度（母材比）85％を
もった良質の大型構造物としての定盤Ｊが製作された。

〔実施例〕

次に、上記実施例１、２の原料を用いてテストピースを
作製し、成形体の含水率と接合に用いる泥漿の粘度を種
々に変化させ、それぞれ1410℃の酸化性雰囲気中にて48
時間焼成し、得られた焼結体の接合強度を測定する実験
を行った。

結果は第１、２表に示す通りである。なお、接合強度は
母材自体の曲げ強度に対る接合部分の曲げ強度の比
（％）で表し、それぞれ複数の平均値を示した。

第１表は、泥漿の粘度を５ポイズとし、成形体の含水率
を変化させた場合であり、一方第２表は成形体の含水率
を17％として、泥漿の粘度を変化させた場合である、こ
れらの結果より、成形体の含水率15〜18％で、泥漿の粘
度２〜10ポイズの範囲内のものは接合強度を母材の強度
の80〜85％程度と特に高くできることがわかる。

なお、以上の実施例において、基本素体の接合部の形状
としては第３図（イ）（ロ）（ハ）に示すような斜面、
段付面、凹面等の形状をした接合面を泥漿を塗布し、接
合させることにより、一段と接合固定性、接合固化する
までの間の安定性を増大させることができる。

また、以上の実施例では、出発原料に添加する水の量を
20％（原料比）とし、鋳込み時粘度を25ポイズとしたも
のを示したが、この水の量は16〜25％、鋳込み時粘度は
20〜30ポイズの範囲内とすれば良い。つまり、本発明に
おいては、成形後に基本素体を必要に応じて乾燥させる
ことにより、その含水率一定の値（17.5％）とすれば良
いのであって、出発原料中の水の量はさほど厳密なもの
ではない。

〔発明の効果〕

叙上のように本発明によれば、予め鋳込み成形した別個
の基本素体（鋳込み成形体）同士を組合せ、該基本素体
（鋳込み成形体）を同一組成の泥漿でもって接合し、乾
燥固化後、焼成一体化して焼成体を製造することから、
比較的大型で入り組んだ形状をした構造物用の焼結体を
能率よく量産することができ、しかも歪などが少ない特
性のよい製品をもたらすことができる。

また、本発明にあっては、予め鋳込み成形した別個の基
本素体（鋳込み成形体）の含水率を15〜18％に管理する
とともに、基本素体（鋳込み成形体）の接合面に塗布す
る泥漿の粘度を２〜10ポイズに管理することにより、構
造物用焼結体の接合強度（母材自体の曲げ強度に対する
接合部分の曲げ強度の比）を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】第１図（イ）は本発明に係る製造方法により製造した構
造物用焼結体としての角柱体の斜視図、第１図（ロ）は
同図（イ）に示した角柱体の製法を説明するための端面
図である。第２図（イ）は、本発明に係る製造方法によ
り製造した構造物用焼結体としての定盤の斜視図、第２
図（ロ）は同図（イ）に示した定盤の下面図である。第
３図（イ）（ロ）（ハ）はそれぞれ本発明の製造方法に
より製造する焼結体の接合部における構造例を示す部分
端面図である。Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ：基本素体（鋳込み成形体）Ｓ：接着用泥漿

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミナを主成分とし粘土を含む原料に水
を加えてなる泥漿を泥漿鋳込みにより個別に成形し含水
率15〜18％とした鋳込み成形体同士の、互いの接合面
に、これら成形体と同一組成から成り、２〜10ポイズの
粘度をもった泥漿を塗布するとともに、この成形体同士
の互いの、前期泥漿を塗布した接合面を当接させて接合
一体化し、乾燥後、高温雰囲気中にて焼成することを特
徴とする構造物用焼結体の製造方法。