JPH0782037A - セラミックス粉末の鋳込み成形方法 - Google Patents
セラミックス粉末の鋳込み成形方法Info
- Publication number
- JPH0782037A JPH0782037A JP5170860A JP17086093A JPH0782037A JP H0782037 A JPH0782037 A JP H0782037A JP 5170860 A JP5170860 A JP 5170860A JP 17086093 A JP17086093 A JP 17086093A JP H0782037 A JPH0782037 A JP H0782037A
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- JP
- Japan
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- slurry
- cast
- binder
- organic solvent
- ceramic powder
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 有機溶媒を分散媒とするセラミックス粉末の
スラリーを用いる鋳込み成形において、バインダーが型
に吸収されるのを防止する。 【構成】 平均粒径が0.5 μm のサイアロン 100重量部
をイソプロピルアルコール50重量部及び解膠剤と共に混
合してスラリーとし、バインダーとしてアクリル／酢酸
ビニルエマルジョン 1〜10重量部を添加して石膏型に鋳
込み成形する。 【効果】 バインダーの型への吸収が抑制されるので、
型の目詰まりがなく、型は再使用でき、また、成形体の
バインダー不足を生じないので良好な成形体が得られ
る。
スラリーを用いる鋳込み成形において、バインダーが型
に吸収されるのを防止する。 【構成】 平均粒径が0.5 μm のサイアロン 100重量部
をイソプロピルアルコール50重量部及び解膠剤と共に混
合してスラリーとし、バインダーとしてアクリル／酢酸
ビニルエマルジョン 1〜10重量部を添加して石膏型に鋳
込み成形する。 【効果】 バインダーの型への吸収が抑制されるので、
型の目詰まりがなく、型は再使用でき、また、成形体の
バインダー不足を生じないので良好な成形体が得られ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はセラミックス粉末の鋳込
み成形方法に関し、特に有機溶剤を分散媒とするセラミ
ックス粉末のスラリーを用いるセラミックス粉末の鋳込
み成形方法に関するものである。
み成形方法に関し、特に有機溶剤を分散媒とするセラミ
ックス粉末のスラリーを用いるセラミックス粉末の鋳込
み成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】セラミックス粉末のスラリーを用いる鋳
込み成形法は、複雑な形状のセラミックス成形体を作製
することができ、このため、ガスタービン部品のよう
な、プレスを用いては成形することができないセラミッ
クス製品の作製にとって非常に有用な成形方法である。
込み成形法は、複雑な形状のセラミックス成形体を作製
することができ、このため、ガスタービン部品のよう
な、プレスを用いては成形することができないセラミッ
クス製品の作製にとって非常に有用な成形方法である。
【０００３】このような鋳込み成形に使用されるセラミ
ックス粉末の鋳込み成形用スラリーとしては、従来、水
を分散媒として用いる方法が広く行なわれている。
ックス粉末の鋳込み成形用スラリーとしては、従来、水
を分散媒として用いる方法が広く行なわれている。
【０００４】しかしながら、セラミックス原料粉末の中
には、耐水性の低いものや水と反応してその特性が劣化
するものがある。そこで、そのようなセラミックスに対
しては、分散媒として水に代えて有機溶剤を用いたスラ
リーによる鋳込み成形方法の採用が必要となる。
には、耐水性の低いものや水と反応してその特性が劣化
するものがある。そこで、そのようなセラミックスに対
しては、分散媒として水に代えて有機溶剤を用いたスラ
リーによる鋳込み成形方法の採用が必要となる。
【０００５】従来分散媒として有機溶剤を用いたスラリ
ーによる鋳込み成形方法のバインダーとしては、有機溶
剤に可溶なＰＶＢ（ポリビニルブチラール）やアクリル
樹脂が用いられてきた。
ーによる鋳込み成形方法のバインダーとしては、有機溶
剤に可溶なＰＶＢ（ポリビニルブチラール）やアクリル
樹脂が用いられてきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バイン
ダーとしてＰＶＢやアクリル樹脂といった有機溶剤に溶
解するバインダーを鋳込み成形に用いた場合、石膏型等
の多孔質の型に有機溶媒が吸収される際にバインダーも
同時に吸収され、型が目詰りを起こして有機溶剤の吸収
が著しく阻害される。果特に、肉厚品の成形において
は、充填不足のため成形体が作製出来なくなり、また、
成形体が得られた場合においても、目詰りのために型の
再使用が不可能となるといった問題があった。
ダーとしてＰＶＢやアクリル樹脂といった有機溶剤に溶
解するバインダーを鋳込み成形に用いた場合、石膏型等
の多孔質の型に有機溶媒が吸収される際にバインダーも
同時に吸収され、型が目詰りを起こして有機溶剤の吸収
が著しく阻害される。果特に、肉厚品の成形において
は、充填不足のため成形体が作製出来なくなり、また、
成形体が得られた場合においても、目詰りのために型の
再使用が不可能となるといった問題があった。
【０００７】また、添加したバインダー量に対し、型に
吸収されたバインダー量により成形体中のバインダー量
が少なくなるため、得られた成形体は強度が不足し、そ
の後の取扱いにおいて成形体に亀裂が生じ、目的とする
成形体が得られないことすらあった。
吸収されたバインダー量により成形体中のバインダー量
が少なくなるため、得られた成形体は強度が不足し、そ
の後の取扱いにおいて成形体に亀裂が生じ、目的とする
成形体が得られないことすらあった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、分散剤と
して有機溶剤を用いたスラリーによる鋳込み成形に好適
に使用できるバインダーを見出すことを目的として研究
した結果、本発明を完成した。
して有機溶剤を用いたスラリーによる鋳込み成形に好適
に使用できるバインダーを見出すことを目的として研究
した結果、本発明を完成した。
【０００９】すなわち本発明は、有機溶剤を分散媒とす
るセラミックス粉末のスラリーを鋳込み成形する方法に
おいて、スラリーのバインダーとして非水系エマルジョ
ンを添加し、得られるスラリーを鋳込み成形することを
特徴とするセラミックス粉末の鋳込み成形方法を提供す
るものである。
るセラミックス粉末のスラリーを鋳込み成形する方法に
おいて、スラリーのバインダーとして非水系エマルジョ
ンを添加し、得られるスラリーを鋳込み成形することを
特徴とするセラミックス粉末の鋳込み成形方法を提供す
るものである。
【００１０】（セラミックス粉末）本発明における上記
セラミックス粉末としては、炭化ケイ素、窒化ケイ素、
サイアロン、窒化アルミニウム、あるいはこれらのセラ
ミックス粉末を主成分とした複合材料が挙げられる、ま
た、これらのセラミックス粉末を主成分とし、特性改善
のためこれら以外の材料が含まれていても差し支えな
く、これも本発明に包含される。また、用いられるセラ
ミックス粉末は、市販の慣用のものでよく、その平均粒
径は 0.3〜1.0 μm 程度であるが、用途に応じてこの範
囲以外のものでも使用できる。
セラミックス粉末としては、炭化ケイ素、窒化ケイ素、
サイアロン、窒化アルミニウム、あるいはこれらのセラ
ミックス粉末を主成分とした複合材料が挙げられる、ま
た、これらのセラミックス粉末を主成分とし、特性改善
のためこれら以外の材料が含まれていても差し支えな
く、これも本発明に包含される。また、用いられるセラ
ミックス粉末は、市販の慣用のものでよく、その平均粒
径は 0.3〜1.0 μm 程度であるが、用途に応じてこの範
囲以外のものでも使用できる。
【００１１】（分散媒）本発明において分散媒として用
いる上記溶媒の種類は、メタノール、エタノール、イソ
プロピルアルコール、キシレン、ヘキサン等が挙げら
れ、これらの混合溶剤を使用することもできる。但し、
バインダーとして使用する非水系エマルジョンの種類に
よって、粘度の増加が見られないものを使用することが
好ましい。また、低級アルコールの場合、その含水量は
スラリー化するセラミックス系の種類にもよるが、耐水
性の低い窒化アルミニウムのスラリーを作製する場合に
は、分散媒として用いるアルコールの含水量は 5重量％
以下が好ましい。
いる上記溶媒の種類は、メタノール、エタノール、イソ
プロピルアルコール、キシレン、ヘキサン等が挙げら
れ、これらの混合溶剤を使用することもできる。但し、
バインダーとして使用する非水系エマルジョンの種類に
よって、粘度の増加が見られないものを使用することが
好ましい。また、低級アルコールの場合、その含水量は
スラリー化するセラミックス系の種類にもよるが、耐水
性の低い窒化アルミニウムのスラリーを作製する場合に
は、分散媒として用いるアルコールの含水量は 5重量％
以下が好ましい。
【００１２】（非水系エマルジョン）一般に、非水系エ
マルジョンは分散媒と分散分子の極性の差が大きくなる
ように選ばれ、極性分散媒にはポリスチレン、ポリブタ
ジェン、アクリル酸、メタクリル酸といった比較的非極
性側のポリマーが選ばれる。この例としてアクリル／酢
酸ビニルのエマルジョン等が挙げられる。逆に、非極性
分散媒にはポリ酢酸ビニル、C4以下のアルキルエステル
等比較的極性側のポリマーで非水系エマルジョンが作製
される。
マルジョンは分散媒と分散分子の極性の差が大きくなる
ように選ばれ、極性分散媒にはポリスチレン、ポリブタ
ジェン、アクリル酸、メタクリル酸といった比較的非極
性側のポリマーが選ばれる。この例としてアクリル／酢
酸ビニルのエマルジョン等が挙げられる。逆に、非極性
分散媒にはポリ酢酸ビニル、C4以下のアルキルエステル
等比較的極性側のポリマーで非水系エマルジョンが作製
される。
【００１３】従って、本発明において上記バインダーと
して用いる非水系エマルジョンのポリマーは、鋳込み成
形用スラリーの分散媒として用いる有機溶剤の極性に応
じて、各種非水系エマルジョンの中から適切なものが選
ばれる。本発明におい用いる非水系エマルジョンの添加
量は、セラミックス粉末 100重量部に対して 1〜10重量
部が好ましい。 1重量部未満では、鋳込み成形体として
十分な強度が得られず、一方10重量部を超える添加は脱
バインダーに要する時間が長くなり、場合によっては脱
バインダー時に亀裂を生じるおそれがある。
して用いる非水系エマルジョンのポリマーは、鋳込み成
形用スラリーの分散媒として用いる有機溶剤の極性に応
じて、各種非水系エマルジョンの中から適切なものが選
ばれる。本発明におい用いる非水系エマルジョンの添加
量は、セラミックス粉末 100重量部に対して 1〜10重量
部が好ましい。 1重量部未満では、鋳込み成形体として
十分な強度が得られず、一方10重量部を超える添加は脱
バインダーに要する時間が長くなり、場合によっては脱
バインダー時に亀裂を生じるおそれがある。
【００１４】セラミックス粉末含有スラリーの作製方法
としては慣用の手法に従うことができる。例えば、サイ
アロン粉末の場合、平均粒径 0.2〜1.0 μm 程度のサイ
アロン粉末 100重量部に有機溶媒40重量部と解膠剤 0.1
〜2.0 重量部を添加し、ミルにより混合してスラリーを
作製することができる。
としては慣用の手法に従うことができる。例えば、サイ
アロン粉末の場合、平均粒径 0.2〜1.0 μm 程度のサイ
アロン粉末 100重量部に有機溶媒40重量部と解膠剤 0.1
〜2.0 重量部を添加し、ミルにより混合してスラリーを
作製することができる。
【００１５】（鋳込み成形）本発明に用いられる鋳込み
成形用スラリーの粘度は、10 poise以下がその目安であ
り、5 poise 以下にすることが好ましい。
成形用スラリーの粘度は、10 poise以下がその目安であ
り、5 poise 以下にすることが好ましい。
【００１６】スラリーを用いる鋳込み成形方法及び成形
体の焼成方法は、慣用の方法により行うことができる。
例えば鋳込み成形方法としては、排泥鋳込み、固形鋳込
み、加圧鋳込み、真空鋳込み等の各手段が挙げられ、一
方、得られた成形体の焼結方法としては、常圧焼結法、
ガス圧焼結法、HP、 HIP等である。
体の焼成方法は、慣用の方法により行うことができる。
例えば鋳込み成形方法としては、排泥鋳込み、固形鋳込
み、加圧鋳込み、真空鋳込み等の各手段が挙げられ、一
方、得られた成形体の焼結方法としては、常圧焼結法、
ガス圧焼結法、HP、 HIP等である。
【００１７】
【作用】有機溶媒を分散媒とするセラミックス粉末スラ
リーにバインダーとして非水系エマルジョンを使用する
ことにより鋳込み成形に際して型の目詰りが防止され、
成形体の強度が向上する機構は、必ずしも明らかでない
が、エマルジョンとして分散しているバインダー粒子が
鋳込み用スラリー中でセラミックス粉末表面に付着し、
エマルジョン中の分散媒のみが、鋳込み用スラリー中の
有機溶剤とともに型へ移行するためと推定される。
リーにバインダーとして非水系エマルジョンを使用する
ことにより鋳込み成形に際して型の目詰りが防止され、
成形体の強度が向上する機構は、必ずしも明らかでない
が、エマルジョンとして分散しているバインダー粒子が
鋳込み用スラリー中でセラミックス粉末表面に付着し、
エマルジョン中の分散媒のみが、鋳込み用スラリー中の
有機溶剤とともに型へ移行するためと推定される。
【００１８】
実施例１及び２並びに比較例１及び２ 平均粒径 0.5μm のサイアロンSi5.5Al0.5O0.5N7.5 (Si
6-2AlzOzN8-zにおいてZ=0.5) 100重量部とイソプロピル
アルコール50重量部を樹脂製ボールミルに入れ、これに
解膠剤としてポリオキシエチレンフェニルエーテル、ポ
リカルボン酸(セルナ E-503、中京油脂製）及びポリエ
チレンイミンをそれぞれ 0.5重量部添加し、18時間混合
してスラリーを作成した。得られたスラリーにバインダ
ーとして、アクリル／酢酸ビニルエマルジョンを表１に
示す割合で添加し、撹拌混合を行ない、更に真空脱泡タ
ンク内で真空引きにより 2時間脱泡した。
6-2AlzOzN8-zにおいてZ=0.5) 100重量部とイソプロピル
アルコール50重量部を樹脂製ボールミルに入れ、これに
解膠剤としてポリオキシエチレンフェニルエーテル、ポ
リカルボン酸(セルナ E-503、中京油脂製）及びポリエ
チレンイミンをそれぞれ 0.5重量部添加し、18時間混合
してスラリーを作成した。得られたスラリーにバインダ
ーとして、アクリル／酢酸ビニルエマルジョンを表１に
示す割合で添加し、撹拌混合を行ない、更に真空脱泡タ
ンク内で真空引きにより 2時間脱泡した。
【００１９】得られたスラリーを用いて、 4×3 ×20mm
の石膏型で固形鋳込み成形を行ない、得られた成形体の
曲げ強度を測定した。 150×150 ×20mmの石膏型を用い
て作製した成形体を 450℃で 3時間空気中で脱バインダ
ーした。成形体強度、亀裂の有無を同じく表１に示す。
の石膏型で固形鋳込み成形を行ない、得られた成形体の
曲げ強度を測定した。 150×150 ×20mmの石膏型を用い
て作製した成形体を 450℃で 3時間空気中で脱バインダ
ーした。成形体強度、亀裂の有無を同じく表１に示す。
【００２０】
【表１】 ＊ ○：亀裂なし ×：亀裂あり
【００２１】また、成形体の取扱い性が良好で亀裂のな
い成形体が得られた実施例１の成形体を、窒素中、1780
℃で 3時間焼結したところ、密度が 3.20g/cm3の焼結体
が得られた。
い成形体が得られた実施例１の成形体を、窒素中、1780
℃で 3時間焼結したところ、密度が 3.20g/cm3の焼結体
が得られた。
【００２２】また、実施例１の条件で同じ型を反復して
使用して、 150×150 ×20mmの成型体を 5回作製したと
ころ、いずれも作製できた。
使用して、 150×150 ×20mmの成型体を 5回作製したと
ころ、いずれも作製できた。
【００２３】表１から明らかなように、アクリルエマル
ジョンの添加量が 1〜10重量部では成型体の強度が十分
あるので取扱性もよく、脱バインダーの後も成型体に亀
裂は生じなかった（実施例１、２）。一方 1重量部未満
では成型体の強度が 3kg/cm2と低く、10重量部より多い
場合は脱脂後の成型体に小さな亀裂が生じた（比較例
１、２）。
ジョンの添加量が 1〜10重量部では成型体の強度が十分
あるので取扱性もよく、脱バインダーの後も成型体に亀
裂は生じなかった（実施例１、２）。一方 1重量部未満
では成型体の強度が 3kg/cm2と低く、10重量部より多い
場合は脱脂後の成型体に小さな亀裂が生じた（比較例
１、２）。
【００２４】比較例３ バインダーとしてＰＶＢ3.0 重量部を用い、ミルにより
18時間混合し、上記実施例と同様の条件及び手段により
150×150 ×20mmの成型体を作製したところ、成型体中
央部に亀裂が生じた。
18時間混合し、上記実施例と同様の条件及び手段により
150×150 ×20mmの成型体を作製したところ、成型体中
央部に亀裂が生じた。
【００２５】また、同じ型を用いて再度成型体を作製し
たところ、目詰りがひどく、鋳込み成形はできなかっ
た。
たところ、目詰りがひどく、鋳込み成形はできなかっ
た。
【００２６】
【発明の効果】本発明により、分散媒として有機溶剤を
用いるセラミックススラリーの鋳込み成型において、バ
インダーとして非水系エマルジョンを添加することによ
り、型の目詰りが抑制され、且つ成型体に取扱に十分な
強度を付与することができる。本発明により、プレス成
型では成型することができない複雑な形状のサイアロン
成型品及びその焼結体を鋳込み成形により容易に製造す
ることができる。
用いるセラミックススラリーの鋳込み成型において、バ
インダーとして非水系エマルジョンを添加することによ
り、型の目詰りが抑制され、且つ成型体に取扱に十分な
強度を付与することができる。本発明により、プレス成
型では成型することができない複雑な形状のサイアロン
成型品及びその焼結体を鋳込み成形により容易に製造す
ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 35/622
Claims (2)
- 【請求項１】 有機溶剤を分散媒とするセラミックス粉
末のスラリーを鋳込み成形する方法において、スラリー
のバインダーとして非水系エマルジョンを添加し、得ら
れるスラリーを鋳込み成形することを特徴とするセラミ
ックス粉末の鋳込み成形方法。 - 【請求項２】 セラミックス粉末 100重量部に対し、非
水系エマルジョンを1〜10重量部添加することを特徴と
する請求項１に記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5170860A JPH0782037A (ja) | 1993-06-18 | 1993-06-18 | セラミックス粉末の鋳込み成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5170860A JPH0782037A (ja) | 1993-06-18 | 1993-06-18 | セラミックス粉末の鋳込み成形方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0782037A true JPH0782037A (ja) | 1995-03-28 |
Family
ID=15912660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5170860A Pending JPH0782037A (ja) | 1993-06-18 | 1993-06-18 | セラミックス粉末の鋳込み成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0782037A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004315340A (ja) * | 2003-02-26 | 2004-11-11 | Kyocera Corp | 三次元構造体の製造方法およびそれを用いたセラミック焼結体 |
-
1993
- 1993-06-18 JP JP5170860A patent/JPH0782037A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004315340A (ja) * | 2003-02-26 | 2004-11-11 | Kyocera Corp | 三次元構造体の製造方法およびそれを用いたセラミック焼結体 |
| JP4726403B2 (ja) * | 2003-02-26 | 2011-07-20 | 京セラ株式会社 | 三次元構造体の製造方法およびセラミック焼結体の製造方法 |
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