JPH07106942B2 - セラミック製品の製造方法 - Google Patents
セラミック製品の製造方法Info
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- JPH07106942B2 JPH07106942B2 JP3068800A JP6880091A JPH07106942B2 JP H07106942 B2 JPH07106942 B2 JP H07106942B2 JP 3068800 A JP3068800 A JP 3068800A JP 6880091 A JP6880091 A JP 6880091A JP H07106942 B2 JPH07106942 B2 JP H07106942B2
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
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- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は低コストで加工効率の高
い信頼性に優れたセラミック部品や製品、特に複雑形状
で少量多品種のセラミック部品や製品の製造に好適に利
用できるセラミック製品の製造方法に関する。
い信頼性に優れたセラミック部品や製品、特に複雑形状
で少量多品種のセラミック部品や製品の製造に好適に利
用できるセラミック製品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化珪素、炭化珪素、部分安定化ジルコ
ニアなどのセラミック材料は高耐熱性、高耐摩耗性、高
硬度、高耐食性等の優れた特性を有しているので、エン
ジン部品、機械部品の一部として使用されており、さら
に相次ぐ改良、および設計の適性化などによりその利用
分野は広がりつつある。一般的にセラミック材料は焼結
時十数％も収縮することから、精密な寸法精度が要求さ
れる自動車やガスタービンのエンジン部品に用いる時は
焼結後の加工（研削）は必須である。
ニアなどのセラミック材料は高耐熱性、高耐摩耗性、高
硬度、高耐食性等の優れた特性を有しているので、エン
ジン部品、機械部品の一部として使用されており、さら
に相次ぐ改良、および設計の適性化などによりその利用
分野は広がりつつある。一般的にセラミック材料は焼結
時十数％も収縮することから、精密な寸法精度が要求さ
れる自動車やガスタービンのエンジン部品に用いる時は
焼結後の加工（研削）は必須である。
【０００３】セラミック焼結体は、非常に硬いため通常
ダイヤモンド砥石を用い研削加工される。しかしセラミ
ックは脆性材料であるためチッピングやクラックが発生
し易く、又研削熱による熱衝撃により加工物表面にクラ
ックが発生し易く、そのため種々の加工方法が提案され
ているものの、その具体的内容はノウハウとして社外秘
扱いとされていることが多い。
ダイヤモンド砥石を用い研削加工される。しかしセラミ
ックは脆性材料であるためチッピングやクラックが発生
し易く、又研削熱による熱衝撃により加工物表面にクラ
ックが発生し易く、そのため種々の加工方法が提案され
ているものの、その具体的内容はノウハウとして社外秘
扱いとされていることが多い。
【０００４】一方、ターボチャージャーローターやター
ビンローターなどの複雑形状のセラミック部品や製品は
加工が困難であることから、射出成形により事実上最終
形状に成形することにより焼成前および焼成後の加工を
少なくする製造方法が好適に用いられている。
ビンローターなどの複雑形状のセラミック部品や製品は
加工が困難であることから、射出成形により事実上最終
形状に成形することにより焼成前および焼成後の加工を
少なくする製造方法が好適に用いられている。
【０００５】更に、特開昭５９−９６９１２号公報には
プレス成形体を仮焼し、砥粒を固着した切削工具で所望
の形状に機械加工した後焼成し、さらに仕上げ加工する
方法が開示されている。又、押出成形によりＡｌ2 Ｏ3
やＳｉ3 Ｎ4 の丸棒を成形し種々の温度で仮焼した後、
超硬合金製セラミックバイトを用い乾式で、またはダイ
ヤモンドバイトを用い湿式で切削した時の切削性とバイ
トの摩耗性についての報告もされている。
プレス成形体を仮焼し、砥粒を固着した切削工具で所望
の形状に機械加工した後焼成し、さらに仕上げ加工する
方法が開示されている。又、押出成形によりＡｌ2 Ｏ3
やＳｉ3 Ｎ4 の丸棒を成形し種々の温度で仮焼した後、
超硬合金製セラミックバイトを用い乾式で、またはダイ
ヤモンドバイトを用い湿式で切削した時の切削性とバイ
トの摩耗性についての報告もされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ターボチャージャーロ
ーターやタービンロータなどの複雑形状のセラミック部
品や製品は、射出成形法によれば加工工数が少なく好適
であるものの、成形金型のコストが非常に高く少量多品
種のセラミック製品の製造には不向きである。プレス成
形や押出成形により成形した成形体又はバインダーを加
熱除去した成形体を乾式で切削加工する方法において
は、成形体の粒子間の結合力が弱いため破損し易く、か
つ切削加工面は粒子がはぎ取られるので表面も粗くなり
クラックも発生し易いなどの問題がある。又、砥石を用
いた研削加工は研削粉により砥石の目詰りを起し、頻繁
にドレッシングする必要があり、加工効率が非常に悪い
欠点がある。さらには、湿式加工すると成形体が崩壊す
るので乾式でなければ加工できず、冷却効果が乏しいの
で加工速度を速くできないなどの問題がある。
ーターやタービンロータなどの複雑形状のセラミック部
品や製品は、射出成形法によれば加工工数が少なく好適
であるものの、成形金型のコストが非常に高く少量多品
種のセラミック製品の製造には不向きである。プレス成
形や押出成形により成形した成形体又はバインダーを加
熱除去した成形体を乾式で切削加工する方法において
は、成形体の粒子間の結合力が弱いため破損し易く、か
つ切削加工面は粒子がはぎ取られるので表面も粗くなり
クラックも発生し易いなどの問題がある。又、砥石を用
いた研削加工は研削粉により砥石の目詰りを起し、頻繁
にドレッシングする必要があり、加工効率が非常に悪い
欠点がある。さらには、湿式加工すると成形体が崩壊す
るので乾式でなければ加工できず、冷却効果が乏しいの
で加工速度を速くできないなどの問題がある。
【０００７】更に特開昭５９−９６９１２号公報記載の
方法においては、成形体の仮焼温度が１０００〜１５０
０℃で３０〜３００分間仮焼して乾式の機械加工に適し
た硬度とし、そして例えば窒化珪素の場合には１４７０
〜１４９０℃が適当であると記載されているが、追試し
たところ仮焼体の硬度が高く、満足できる機械加工性が
得られなかった。
方法においては、成形体の仮焼温度が１０００〜１５０
０℃で３０〜３００分間仮焼して乾式の機械加工に適し
た硬度とし、そして例えば窒化珪素の場合には１４７０
〜１４９０℃が適当であると記載されているが、追試し
たところ仮焼体の硬度が高く、満足できる機械加工性が
得られなかった。
【０００８】又、窒化珪素成形体を１０００℃以上の温
度で仮焼し乾式又は湿式で切削加工する方法において
は、切削性は１４００℃が、表面粗さは１３００℃以下
の仮焼温度が良好であると報告されているものの、ター
ボチャージャーローターのような複雑形状のセラミック
部品を機械加工により形成し焼結するセラミック製品の
製造に適した仮焼条件は全く判っていないのが現状であ
る。このような現状に鑑み、本発明者は特定物性のセラ
ミック仮焼体を湿式加工する方法を先に提案した（特開
平１−２１２２６３号参照）。この方法によれば、加工
能率が向上するほか、研削比が大きく、低コストの加工
を行なうことができる利点を有する。
度で仮焼し乾式又は湿式で切削加工する方法において
は、切削性は１４００℃が、表面粗さは１３００℃以下
の仮焼温度が良好であると報告されているものの、ター
ボチャージャーローターのような複雑形状のセラミック
部品を機械加工により形成し焼結するセラミック製品の
製造に適した仮焼条件は全く判っていないのが現状であ
る。このような現状に鑑み、本発明者は特定物性のセラ
ミック仮焼体を湿式加工する方法を先に提案した（特開
平１−２１２２６３号参照）。この方法によれば、加工
能率が向上するほか、研削比が大きく、低コストの加工
を行なうことができる利点を有する。
【０００９】しかし、この方法においても、まだ仮焼条
件など製造条件によって加工能率や寸法精度にバラツキ
を生じ易く、工程の安定化が困難であった。本発明者は
特開平１−２１２２６３号の加工方法の更なる改良を進
めたところ、特に少量多品種で複雑形状のセラミック製
品の製造に好適に利用できるセラミック製品の製造方法
を見出し、本発明に到達したものである。
件など製造条件によって加工能率や寸法精度にバラツキ
を生じ易く、工程の安定化が困難であった。本発明者は
特開平１−２１２２６３号の加工方法の更なる改良を進
めたところ、特に少量多品種で複雑形状のセラミック製
品の製造に好適に利用できるセラミック製品の製造方法
を見出し、本発明に到達したものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】即ち本発明によれば、仮
焼前のセラミック成形体に静水圧加圧を施した後、該静
水圧加圧セラミック成形体の仮焼後の収縮率が１％以内
である温度で仮焼し、該仮焼体の平均細孔径を０．０４
〜０．２μm 、全細孔容積を０．２〜０．３cc/g、及び
四点曲げ強度を２〜１０kg/mm2とした後湿式機械加工
し、次いで焼成することから成るセラミック製品の製造
方法、が提供される。
焼前のセラミック成形体に静水圧加圧を施した後、該静
水圧加圧セラミック成形体の仮焼後の収縮率が１％以内
である温度で仮焼し、該仮焼体の平均細孔径を０．０４
〜０．２μm 、全細孔容積を０．２〜０．３cc/g、及び
四点曲げ強度を２〜１０kg/mm2とした後湿式機械加工
し、次いで焼成することから成るセラミック製品の製造
方法、が提供される。
【００１１】
【作用】本発明においては、セラミック成形体を特定の
物性を有するごとく仮焼した後湿式加工を施すことに特
徴がある。即ち、セラミック成形体を平均細孔径が０．
０４〜０．２μm 、全細孔容積が０．２〜０．３cc/g、
セラミック仮焼体から切り出した試験片をＪＩＳＲ１６
０１に従って測定した四点曲げ強度が２〜１０kg/mm2、
好ましくは２〜６kg/mm2となるように仮焼し、このセラ
ミック仮焼体を湿式機械加工するのである。
物性を有するごとく仮焼した後湿式加工を施すことに特
徴がある。即ち、セラミック成形体を平均細孔径が０．
０４〜０．２μm 、全細孔容積が０．２〜０．３cc/g、
セラミック仮焼体から切り出した試験片をＪＩＳＲ１６
０１に従って測定した四点曲げ強度が２〜１０kg/mm2、
好ましくは２〜６kg/mm2となるように仮焼し、このセラ
ミック仮焼体を湿式機械加工するのである。
【００１２】ここで湿式機械加工とは研削油、水等から
選択された冷却媒体を研削点に供給しつつ砥石によりセ
ラミックスを研削加工することをいう。砥石としては、
ＧＣ、ＷＡ、ダイヤモンド等いずれも好適に使用でき
る。特に大量に研削する場合は、ポーラスな＃１４０Ｇ
Ｃ砥石は通常の＃１４０ＧＣ砥石に比べて約２倍以上研
削性が良く好ましい。これは研削粉がＧＣ砥石中に吸収
されるためである。研削はフライス盤、平面研削盤、内
面研削盤、円筒研削盤、マシニングセンター等の装置を
用いて行うことができる。
選択された冷却媒体を研削点に供給しつつ砥石によりセ
ラミックスを研削加工することをいう。砥石としては、
ＧＣ、ＷＡ、ダイヤモンド等いずれも好適に使用でき
る。特に大量に研削する場合は、ポーラスな＃１４０Ｇ
Ｃ砥石は通常の＃１４０ＧＣ砥石に比べて約２倍以上研
削性が良く好ましい。これは研削粉がＧＣ砥石中に吸収
されるためである。研削はフライス盤、平面研削盤、内
面研削盤、円筒研削盤、マシニングセンター等の装置を
用いて行うことができる。
【００１３】また、上記平均細孔径や全細孔容積の測定
は、水銀圧入式ポロシメーターを用いて行った。セラミ
ック仮焼体の平均細孔径が０．０４μｍより小さい場合
は、セラミック仮焼体を構成するセラミック粒子同志の
結合力が弱く、加工中に脱粒による空洞が湿式加工面に
生じたり、又仮焼体の強度が小さいので仮焼体の保持方
法が難しいという問題があって好ましくない。
は、水銀圧入式ポロシメーターを用いて行った。セラミ
ック仮焼体の平均細孔径が０．０４μｍより小さい場合
は、セラミック仮焼体を構成するセラミック粒子同志の
結合力が弱く、加工中に脱粒による空洞が湿式加工面に
生じたり、又仮焼体の強度が小さいので仮焼体の保持方
法が難しいという問題があって好ましくない。
【００１４】一方、セラミック仮焼体の平均細孔径が
０．２μm より大きい場合は、冷却水中に浮遊する削り
屑や鉄錆等の不純物が細孔中に入り焼成後、不良の原因
となる為好ましくない。またセラミック仮焼体の全細孔
容積が０．２cc/gより小さい場合、仮焼体はより緻密に
焼結した状態になって仮焼体に強度が賦与される為研削
比が小さくなるという問題があり好ましくない。
０．２μm より大きい場合は、冷却水中に浮遊する削り
屑や鉄錆等の不純物が細孔中に入り焼成後、不良の原因
となる為好ましくない。またセラミック仮焼体の全細孔
容積が０．２cc/gより小さい場合、仮焼体はより緻密に
焼結した状態になって仮焼体に強度が賦与される為研削
比が小さくなるという問題があり好ましくない。
【００１５】一方、セラミック仮焼体の全細孔容積が
０．３cc/gより大きい場合は、仮焼体の強度が著しく小
さくなり仮焼体をチャック保持する時に仮焼体にクラッ
クが入るので好ましくない。また、セラミック仮焼体の
四点曲げ強度が２kg/mm2以下である場合は、セラミック
仮焼体は加工中に破損したり、取扱い中にクラックが入
る等の問題があるため好ましくない。
０．３cc/gより大きい場合は、仮焼体の強度が著しく小
さくなり仮焼体をチャック保持する時に仮焼体にクラッ
クが入るので好ましくない。また、セラミック仮焼体の
四点曲げ強度が２kg/mm2以下である場合は、セラミック
仮焼体は加工中に破損したり、取扱い中にクラックが入
る等の問題があるため好ましくない。
【００１６】更にセラミック仮焼体の四点曲げ強度が１
０kg/mm2以上である場合は、研削比が著しく低下するた
め高能率な加工が得られず好ましくない。本発明による
セラミック仮焼体は適度な強度を持ち、かつポーラスで
あるので湿式加工の際、研削点まで冷却水が侵入するこ
とにより、切刃を充分に冷却できるのであり、その結果
例えばダイヤモンド砥粒の焼付きが生せず、ダイヤモン
ドの切刃は健全な状態を維持できる為、研削比としては
焼結体の湿式加工に比べて５〜３０倍も増大するのであ
る。さらに、研削速度（即ち、除去速度）を大きくし、
負荷をかけて加工した場合であっても、セラミック仮焼
体がポーラスで冷却が充分行われる為、焼結体の湿式加
工に比べてはるかに研削能率は向上するのである。更
に、セラミック仮焼体はポーラスであるので、例えクラ
ックが生じてもすぐに気孔にトラップされて大きなクラ
ックが生じ難くなる。
０kg/mm2以上である場合は、研削比が著しく低下するた
め高能率な加工が得られず好ましくない。本発明による
セラミック仮焼体は適度な強度を持ち、かつポーラスで
あるので湿式加工の際、研削点まで冷却水が侵入するこ
とにより、切刃を充分に冷却できるのであり、その結果
例えばダイヤモンド砥粒の焼付きが生せず、ダイヤモン
ドの切刃は健全な状態を維持できる為、研削比としては
焼結体の湿式加工に比べて５〜３０倍も増大するのであ
る。さらに、研削速度（即ち、除去速度）を大きくし、
負荷をかけて加工した場合であっても、セラミック仮焼
体がポーラスで冷却が充分行われる為、焼結体の湿式加
工に比べてはるかに研削能率は向上するのである。更
に、セラミック仮焼体はポーラスであるので、例えクラ
ックが生じてもすぐに気孔にトラップされて大きなクラ
ックが生じ難くなる。
【００１７】また、一度用いた冷却水を循環して用いた
場合に見られるように、汚れた冷却水を用いて加工して
も焼結体に異物が発生する事はない。これは細孔径が異
物の径より小さい為、異物は仮焼体表面で濾過され内部
に浸透しない為と考えられる。従ってセラミック成形体
の仮焼は、セラミック仮焼体の平均細孔径が０．０４〜
０．２μm 、全細孔容積が０．２〜０．３cc/gで且つ四
点曲げ強度が２〜１０kg/mm2になるように仮焼する条件
を決めて仮焼する事が重要である。
場合に見られるように、汚れた冷却水を用いて加工して
も焼結体に異物が発生する事はない。これは細孔径が異
物の径より小さい為、異物は仮焼体表面で濾過され内部
に浸透しない為と考えられる。従ってセラミック成形体
の仮焼は、セラミック仮焼体の平均細孔径が０．０４〜
０．２μm 、全細孔容積が０．２〜０．３cc/gで且つ四
点曲げ強度が２〜１０kg/mm2になるように仮焼する条件
を決めて仮焼する事が重要である。
【００１８】このような加工性に優れたセラミック仮焼
体を得るには、焼結助剤のガラス化を促進させることな
く前記のような細孔特性及び強度特性を付与する必要が
ある。そして、本発明では仮焼前に静水圧加圧を施すこ
ととした。静水圧加圧を施すことは均質な成形体とな
り、焼成収縮率のバラツキが小さくなるので、焼結後の
加工代をより小さくできること、及び粒子間の結合力が
高くなり焼結助剤のガラス化を促進させない低い温度で
仮焼できるという効果がある。ここで、静水圧力は２．
０ton/cm2 以上が好ましく、さらに２．０〜６．０ton/
cm2 の範囲が好ましい。その理由は実質的に焼結助剤の
ガラス化が進行しない仮焼後の収縮率を１％以下、好ま
しくは０．５％以下で機械加工に必要な曲げ強度２kg/m
m2以上を得るためである。
体を得るには、焼結助剤のガラス化を促進させることな
く前記のような細孔特性及び強度特性を付与する必要が
ある。そして、本発明では仮焼前に静水圧加圧を施すこ
ととした。静水圧加圧を施すことは均質な成形体とな
り、焼成収縮率のバラツキが小さくなるので、焼結後の
加工代をより小さくできること、及び粒子間の結合力が
高くなり焼結助剤のガラス化を促進させない低い温度で
仮焼できるという効果がある。ここで、静水圧力は２．
０ton/cm2 以上が好ましく、さらに２．０〜６．０ton/
cm2 の範囲が好ましい。その理由は実質的に焼結助剤の
ガラス化が進行しない仮焼後の収縮率を１％以下、好ま
しくは０．５％以下で機械加工に必要な曲げ強度２kg/m
m2以上を得るためである。
【００１９】仮焼温度としては、例えば常圧焼結の窒化
珪素体の場合、窒素ガス又は不活性ガス雰囲気中で１１
００〜１３００℃、好ましくは１１５０〜１２５０℃の
範囲が採用される。また炭化珪素を用いる場合は不活性
ガス雰囲気中で１５００〜１７００℃の範囲、さらに部
分安定化ジルコニアを用いる場合は大気雰囲気中で８５
０〜１２００℃、好ましくは９５０〜１０５０℃の範囲
が採用される。
珪素体の場合、窒素ガス又は不活性ガス雰囲気中で１１
００〜１３００℃、好ましくは１１５０〜１２５０℃の
範囲が採用される。また炭化珪素を用いる場合は不活性
ガス雰囲気中で１５００〜１７００℃の範囲、さらに部
分安定化ジルコニアを用いる場合は大気雰囲気中で８５
０〜１２００℃、好ましくは９５０〜１０５０℃の範囲
が採用される。
【００２０】なお、仮焼温度が低すぎる場合は、湿式加
工中に研削液圧の影響で仮焼体にピンホールや欠けが発
生するため好ましくない。また、このような細孔特性及
び強度特性をセラミック仮焼体に発現させる為には、成
形工程でポリビニールアルコール、メチルセルロース等
の有機バインダーを過多に配合する等の手法により行う
事も可能である。
工中に研削液圧の影響で仮焼体にピンホールや欠けが発
生するため好ましくない。また、このような細孔特性及
び強度特性をセラミック仮焼体に発現させる為には、成
形工程でポリビニールアルコール、メチルセルロース等
の有機バインダーを過多に配合する等の手法により行う
事も可能である。
【００２１】また、本発明に用いるセラミックスとして
は窒化珪素、炭化珪素、部分安定化ジルコニアより選ば
れる、いわゆる難削材と呼ばれるセラミックスが好まし
い。これらのセラミックスは焼成後の強度が非常に高い
為に、特に本発明において有効である。また本発明の仮
焼の温度範囲ではセラミックス仮焼体の収縮率は１％以
下、好ましくは０．５％以下であるので、予め焼成後の
収縮率を確認して、その収縮率を見込んだ寸法にセラミ
ックス仮焼体を加工すれば、寸法精度の高い焼成体を得
る事が可能となる。また、焼成体の焼成面には加工によ
る有害な欠陥が発生しにくいため、高品質の表面を得る
事が可能になるので、焼成後に必要部位のみ湿式研削加
工をすればすむ為、セラミックの加工コストの低減に大
いに寄与するものである。
は窒化珪素、炭化珪素、部分安定化ジルコニアより選ば
れる、いわゆる難削材と呼ばれるセラミックスが好まし
い。これらのセラミックスは焼成後の強度が非常に高い
為に、特に本発明において有効である。また本発明の仮
焼の温度範囲ではセラミックス仮焼体の収縮率は１％以
下、好ましくは０．５％以下であるので、予め焼成後の
収縮率を確認して、その収縮率を見込んだ寸法にセラミ
ックス仮焼体を加工すれば、寸法精度の高い焼成体を得
る事が可能となる。また、焼成体の焼成面には加工によ
る有害な欠陥が発生しにくいため、高品質の表面を得る
事が可能になるので、焼成後に必要部位のみ湿式研削加
工をすればすむ為、セラミックの加工コストの低減に大
いに寄与するものである。
【００２２】以上の通り、本発明ではセラミック成形体
を仮焼後、湿式機械加工することにより所望の形状に加
工するのであるが、次いで焼成を行う。そしてその焼成
条件はセラミックの種類、使用目的などに応じて適宜決
定される。例えば、窒化珪素焼結体を使用する場合は焼
成温度が１６００〜１８００℃で、窒素ガス雰囲気中で
の焼成が好ましい。また炭化珪素焼結体を使用する場合
は、焼成温度が１９００〜２２００℃でアルゴン雰囲気
中での焼成が好ましい。またセラミック成形体の製法と
しては、押出成形、プレス成形、鋳込成形のいずれの方
法にも適用可能である。
を仮焼後、湿式機械加工することにより所望の形状に加
工するのであるが、次いで焼成を行う。そしてその焼成
条件はセラミックの種類、使用目的などに応じて適宜決
定される。例えば、窒化珪素焼結体を使用する場合は焼
成温度が１６００〜１８００℃で、窒素ガス雰囲気中で
の焼成が好ましい。また炭化珪素焼結体を使用する場合
は、焼成温度が１９００〜２２００℃でアルゴン雰囲気
中での焼成が好ましい。またセラミック成形体の製法と
しては、押出成形、プレス成形、鋳込成形のいずれの方
法にも適用可能である。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 （実施例１）平均粒子径１．２μm の窒化珪素粉末９０
重量部に焼結助剤として酸化マグネシウム粉末５重量
部、酸化イットリウム７重量部、酸化ジルコニウム０．
５重量部を配合したセラミック原料粉末１００重量部
に、成形助剤としてポリビニールアルコール固形分１重
量部、水４０重量部を添加したスラリーを調製し、スプ
レードライヤー法により顆粒を調製した。
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 （実施例１）平均粒子径１．２μm の窒化珪素粉末９０
重量部に焼結助剤として酸化マグネシウム粉末５重量
部、酸化イットリウム７重量部、酸化ジルコニウム０．
５重量部を配合したセラミック原料粉末１００重量部
に、成形助剤としてポリビニールアルコール固形分１重
量部、水４０重量部を添加したスラリーを調製し、スプ
レードライヤー法により顆粒を調製した。
【００２４】顆粒を金型に入れ圧力０．５ton/cm2 で一
軸加圧し、６０×６０×７tmm 試料に成形し、これをラ
バープレス法により２．５ton/cm2 、５．６ton/cm2 、
７．０ton/cm2 の圧力をかけた後、空気中５００℃でバ
インダーを飛散除去し、さらに窒素雰囲気下で１１００
℃、１２００℃、１３００℃、１４００℃で仮焼したセ
ラミック仮焼体を得た。セラミック仮焼体の細孔特性、
強度特性を表１および図１に示す。
軸加圧し、６０×６０×７tmm 試料に成形し、これをラ
バープレス法により２．５ton/cm2 、５．６ton/cm2 、
７．０ton/cm2 の圧力をかけた後、空気中５００℃でバ
インダーを飛散除去し、さらに窒素雰囲気下で１１００
℃、１２００℃、１３００℃、１４００℃で仮焼したセ
ラミック仮焼体を得た。セラミック仮焼体の細孔特性、
強度特性を表１および図１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】次に、セラミック仮焼体をボール盤により
ダイヤモンドコアドリル＃１７０を用い、工具回転数２
０００rpm 、送り速度１．２mm/minの加工条件下、湿式
加工方法により加工深さ４mmまで加工した。
ダイヤモンドコアドリル＃１７０を用い、工具回転数２
０００rpm 、送り速度１．２mm/minの加工条件下、湿式
加工方法により加工深さ４mmまで加工した。
【００２７】図２に加工深さと軸方向研削抵抗の測定値
を示す。尚、図２において、ラインＡ−１はラバープレ
ス無しで仮焼温度が１１００℃の場合、Ａ−２はラバー
プレス無しで仮焼温度が１２００℃の場合、Ａ−３はラ
バープレス無しで仮焼温度が１３００℃の場合、Ａ−４
はラバープレス無しで仮焼温度が１４００℃の場合を示
す。ラインＢ−１はラバープレス圧５．６ton/cm2で仮
焼温度が１１００℃の場合、Ｂ−２はラバープレス圧
５．６ton/cm2 で仮焼温度が１２００℃の場合、Ｂ−３
はラバープレス圧５．６ton/cm2 で仮焼温度が１３００
℃の場合、Ｂ−４はラバープレス圧５．６ton/cm2 で仮
焼温度が１４００℃の場合を示す。ラインＣ−１はラバ
ープレス圧７．０ton/cm2 で仮焼温度が１１００℃の場
合、Ｃ−２はラバープレス圧７．０ton/cm2 で仮焼温度
が１２００℃の場合、Ｃ−３はラバープレス圧７．０to
n/cm2 で仮焼温度が１３００℃の場合、Ｃ−４はラバー
プレス圧７．０ton/cm2 で仮焼温度が１４００℃の場合
を示す。
を示す。尚、図２において、ラインＡ−１はラバープレ
ス無しで仮焼温度が１１００℃の場合、Ａ−２はラバー
プレス無しで仮焼温度が１２００℃の場合、Ａ−３はラ
バープレス無しで仮焼温度が１３００℃の場合、Ａ−４
はラバープレス無しで仮焼温度が１４００℃の場合を示
す。ラインＢ−１はラバープレス圧５．６ton/cm2で仮
焼温度が１１００℃の場合、Ｂ−２はラバープレス圧
５．６ton/cm2 で仮焼温度が１２００℃の場合、Ｂ−３
はラバープレス圧５．６ton/cm2 で仮焼温度が１３００
℃の場合、Ｂ−４はラバープレス圧５．６ton/cm2 で仮
焼温度が１４００℃の場合を示す。ラインＣ−１はラバ
ープレス圧７．０ton/cm2 で仮焼温度が１１００℃の場
合、Ｃ−２はラバープレス圧７．０ton/cm2 で仮焼温度
が１２００℃の場合、Ｃ−３はラバープレス圧７．０to
n/cm2 で仮焼温度が１３００℃の場合、Ｃ−４はラバー
プレス圧７．０ton/cm2 で仮焼温度が１４００℃の場合
を示す。
【００２８】図１、表１および図２から無ラバープレス
品は１１００〜１４００℃までいずれの仮焼温度で仮焼
しても研削抵抗が小さいが、仮焼体の強度が低く研削時
にカケが発生する等の支障があることがわかる。また、
２．５ton/cm2 から７．０ton/cm2 までのラバープレス
をかけた場合は強度的には問題無く、研削時にカケが発
生することもない。しかしながら、５．６ton/cm2 以上
のラバープレスをかけ、１４００℃以上で仮焼した場合
は研削抵抗が大きく砥石の摩耗も大きく経済的でないこ
とがわかる。
品は１１００〜１４００℃までいずれの仮焼温度で仮焼
しても研削抵抗が小さいが、仮焼体の強度が低く研削時
にカケが発生する等の支障があることがわかる。また、
２．５ton/cm2 から７．０ton/cm2 までのラバープレス
をかけた場合は強度的には問題無く、研削時にカケが発
生することもない。しかしながら、５．６ton/cm2 以上
のラバープレスをかけ、１４００℃以上で仮焼した場合
は研削抵抗が大きく砥石の摩耗も大きく経済的でないこ
とがわかる。
【００２９】また、表２にラバープレス圧力と仮焼後及
び仮焼体を１６５０℃×１hr（Ｎ2雰囲気中）で焼成後
の収縮率の関係を示す。なお、収縮率は成形体寸法を基
準（１．０００）とした。
び仮焼体を１６５０℃×１hr（Ｎ2雰囲気中）で焼成後
の収縮率の関係を示す。なお、収縮率は成形体寸法を基
準（１．０００）とした。
【００３０】
【表２】
【００３１】表２から明らかなように、ラバープレスを
施さない成形体の仮焼後の収縮率は、ラバープレスを施
した成形体よりかなり小さい。これは成形体粒子間の結
合力が弱いからで、その結果、仮焼体の機械的強度が低
くなることが分かる。又、焼成後の収縮率も小さく焼結
体の機械的強度も低いことがわかる。さらには一軸加圧
であるから成形体の密度差があり、収縮が不均一となる
ので仮焼体の加工代はその不均一分だけ余分に残す必要
があり、焼成後の加工時間が長くなることとなる。
施さない成形体の仮焼後の収縮率は、ラバープレスを施
した成形体よりかなり小さい。これは成形体粒子間の結
合力が弱いからで、その結果、仮焼体の機械的強度が低
くなることが分かる。又、焼成後の収縮率も小さく焼結
体の機械的強度も低いことがわかる。さらには一軸加圧
であるから成形体の密度差があり、収縮が不均一となる
ので仮焼体の加工代はその不均一分だけ余分に残す必要
があり、焼成後の加工時間が長くなることとなる。
【００３２】更に表２から、ラバープレスを施した成形
体の仮焼後の収縮率は、仮焼温度が１３００℃以下であ
るとラバープレス後の成形体に対し０．５％以内で殆ど
収縮しないが、１４００℃になると１％を超えることが
わかる。これは焼結助剤のガラス化が１４００℃を超え
ると進行し始めるためであり、仮焼体の機械的強度が急
激に上昇し加工性が悪化することが容易にわかる。
体の仮焼後の収縮率は、仮焼温度が１３００℃以下であ
るとラバープレス後の成形体に対し０．５％以内で殆ど
収縮しないが、１４００℃になると１％を超えることが
わかる。これは焼結助剤のガラス化が１４００℃を超え
ると進行し始めるためであり、仮焼体の機械的強度が急
激に上昇し加工性が悪化することが容易にわかる。
【００３３】（実施例２）平均粒子径１．０μm の窒化
珪素粉末９０重量部に、焼結助剤として酸化マグネシウ
ム粉末６重量部、酸化セリウム粉末４重量部、炭酸スト
ロンチウム粉末２重量部を配合したセラミック原料粉末
１００重量部に、成形助剤としてポリビニールアルコー
ル固形分１重量部、水４０重量部を添加したスラリーを
調製した後、噴霧乾燥法により調製した顆粒を、内径１
５０mm、長さ２００mm、肉厚２．０mmの円筒状のゴム型
に充填し、ラバープレス法により５．０ton/cm2 の圧力
をかけ、次に空気中５００℃でバインダーを飛散・除去
し、更に窒素雰囲気下１２５０℃で仮焼し、表１の実験
番号３と同一特性を有するセラミック仮焼体（外径１０
０mm×高さ１３０mm）を得た。
珪素粉末９０重量部に、焼結助剤として酸化マグネシウ
ム粉末６重量部、酸化セリウム粉末４重量部、炭酸スト
ロンチウム粉末２重量部を配合したセラミック原料粉末
１００重量部に、成形助剤としてポリビニールアルコー
ル固形分１重量部、水４０重量部を添加したスラリーを
調製した後、噴霧乾燥法により調製した顆粒を、内径１
５０mm、長さ２００mm、肉厚２．０mmの円筒状のゴム型
に充填し、ラバープレス法により５．０ton/cm2 の圧力
をかけ、次に空気中５００℃でバインダーを飛散・除去
し、更に窒素雰囲気下１２５０℃で仮焼し、表１の実験
番号３と同一特性を有するセラミック仮焼体（外径１０
０mm×高さ１３０mm）を得た。
【００３４】このセラミック仮焼体を同時４軸ＮＣマシ
ニングセンターにセットし、＃６０ＧＣ製ボールエンド
ミルを用いて、湿式で研削加工する事により図３に示す
複雑な形状の翼を有するセラミックターボチャージャロ
ーターを６時間かけて削り出した。次いで、窒素雰囲気
下１６５０℃で１時間焼成し、密度３．２g/cm3 の緻密
なセラミックターボチャージャーを得た。
ニングセンターにセットし、＃６０ＧＣ製ボールエンド
ミルを用いて、湿式で研削加工する事により図３に示す
複雑な形状の翼を有するセラミックターボチャージャロ
ーターを６時間かけて削り出した。次いで、窒素雰囲気
下１６５０℃で１時間焼成し、密度３．２g/cm3 の緻密
なセラミックターボチャージャーを得た。
【００３５】セラミックターボチャージャーの外観を観
察したところ、異物の混入やクラック等の有害欠陥は検
出されなかった。また、焼結体の焼成収縮率は１６％で
どの部位でもほぼ均一に収縮し、寸法精度の点において
も優れたセラミックターボチャージャーが得られた。
察したところ、異物の混入やクラック等の有害欠陥は検
出されなかった。また、焼結体の焼成収縮率は１６％で
どの部位でもほぼ均一に収縮し、寸法精度の点において
も優れたセラミックターボチャージャーが得られた。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低コストで加工効率が高く、寸法精度の優れた信頼性の
高いセラミック製品を製造することができる。
低コストで加工効率が高く、寸法精度の優れた信頼性の
高いセラミック製品を製造することができる。
【図１】各種ラバープレス圧成形体の１１００〜１４０
０℃仮焼体の強度測定結果の関係を示すグラフである。
０℃仮焼体の強度測定結果の関係を示すグラフである。
【図２】加工深さと軸方向研削抵抗の関係を示すグラフ
である。
である。
【図３】複雑な形状の翼を有するセラミックターボチャ
ージャーローターの一例を示す斜視図である。
ージャーローターの一例を示す斜視図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 セラミック成形体に静水圧加圧を施した
後、該静水圧加圧セラミック成形体をその仮焼後の収縮
率が１％以内となる温度で仮焼し、該仮焼体の平均細孔
径を０．０４〜０．２μm 、全細孔容積を０．２〜０．
３cc/g、及び四点曲げ強度を２〜１０kg/mm2とした後湿
式機械加工し、次いで焼成することからなるセラミック
製品の製造方法。 - 【請求項２】 セラミックスとして窒化珪素を用い、仮
焼を窒素ガス又は不活性ガス雰囲気中１１００〜１３０
０℃の温度で行なう請求項１記載のセラミック製品の製
造方法。 - 【請求項３】 仮焼前にセラミック成形体に施す静水圧
加圧が２．０ton/cm2 以上である請求項１記載のセラミ
ック製品の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3068800A JPH07106942B2 (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | セラミック製品の製造方法 |
| EP92301883A EP0503837A1 (en) | 1991-03-08 | 1992-03-05 | Method for manufacturing ceramic products |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3068800A JPH07106942B2 (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | セラミック製品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04280855A JPH04280855A (ja) | 1992-10-06 |
| JPH07106942B2 true JPH07106942B2 (ja) | 1995-11-15 |
Family
ID=13384162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3068800A Expired - Fee Related JPH07106942B2 (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | セラミック製品の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0503837A1 (ja) |
| JP (1) | JPH07106942B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3406415B2 (ja) | 1994-10-19 | 2003-05-12 | 日本碍子株式会社 | セラミック素材及びこれを利用したセラミック製品の製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01212263A (ja) * | 1988-02-19 | 1989-08-25 | Ngk Insulators Ltd | セラミックスの加工方法 |
| JPH064502B2 (ja) * | 1988-12-23 | 1994-01-19 | 日本碍子株式会社 | セラミックスの製造方法 |
| JPH02171207A (ja) * | 1988-12-24 | 1990-07-02 | Ngk Insulators Ltd | セラミックスの射出成形体及びその成形方法 |
-
1991
- 1991-03-08 JP JP3068800A patent/JPH07106942B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-03-05 EP EP92301883A patent/EP0503837A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0503837A1 (en) | 1992-09-16 |
| JPH04280855A (ja) | 1992-10-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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