JPS6111203A - セラミツクダイスの製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明゛は、特に微小径のダイス孔を有するセラミッ
クダイスを製造するに好適なセラミックダイスの製法に
関する。

従来技術とその問題点 伸線用ダイス、溶融メッキ絞り用ダイス、塗料絞り用ダ
イス、プラスチック押出被覆用ダイスなどの各種ダイス
に、最近、耐熱性、耐摩耗性、非反応性、高強度などの
特性を生かしてセラミック製のダイスが使用されつつあ
る。

このセラミックダイスは、圧粉成形、用金製にダイス孔
に見合う直径を有する８棒を設け、この金型によってダ
イス孔となる仮死を有する圧粉成形体を作り、これを焼
成して製造されている。しかし、この方法はダイス孔の
径が７１ｗ１以上の大きいものには適用でき暮が、ダイ
ス孔が１ｗｍ以下の小さいものでは８棒が細くなって破
損しやすくなり。

適用することができない、このため、ダイス孔径が／■
以下のセラミックダイスを製造するには、仮死を有しな
い圧粉成形体を焼成したのち、これにダイス孔をレーザ
加工や放電加工によって穿設する方法に裏っていた。

しかしながら、レーザ加工あるいは放電加工によるダイ
ス孔の穿孔は、ダイス孔径が′θ／■以下となると、極
めて困難となり、レーザ加工ではダイス孔の形状も不均
一となり、所望の断面形状のダイス孔を得ることができ
ない欠点がある。また。

低圧放電加工が最も好ましいが穿孔に長時間を要し、製
造コストが嵩む不都合もある。

発明の目的 この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、特に微小
径のダイス孔を有するセラミックダイスを製造するに好
適であり、かつ任意の断面形状のダイス孔を持つセラミ
ックダイスが容易に得られ。

かつ生産性も高いセラシックダイスの製法を提供するこ
とを目的とするものである。

発明の構成 この発明のセラミックダイスの製法は１弾性体の円筒状
側枠を持り圧粉成形用型内に可燃性の心線を張設し、つ
いでこの型内にセラミック粉末を充填し、これを乾式静
水圧成形して圧粉成形体とし、これを焼成して上記心線
を熱分解飛散せしめて貫通孔を有する棒状焼結体とし、
これを任意の厚さに切断して仮死付きのダイスとしこの
仮死の開口部を加工してダイスとするものである。

発明の具体的構成 第１図および第一図はこの発明のセラミックダイスの製
法に用いられる圧粉成形用型の例を示すものであって、
第１図中符号１は圧粉成形用型である。この圧粉成形用
ｒＩｉ１は１弾性材料からなる筒状の側枠２と、該側枠
２の両開口端部２ａ、２ｂを閉塞するとともに側枠２内
にその長さ方向に沿って微小径の可燃性材料からなる心
線３を張架する一組のポンチ４（４ａ、４ｂ）とを備え
、前記一方のポンチ４＆には、前記心線３の一端が接続
される係止具５が設けられ、他方のポンチ４ｂには、前
記側枠２内に連通ずる連通孔６が形成されているととも
に、該連通孔６内に摺動可能に挿入され、前記心線３の
他端を弾性的にかつ摺動可能に支持するホルダー７が設
けられた概略構成となっている。

次いで、これらの詳細について説明すれば、前記筒状に
形成された側枠２の両開口端部は、−枠゛２の内方に向
かって漸次小径となるようにテーパー状に形成されてい
て、該テーパーに沿って前記ポンチ４’（４ａ、４ｂ）
が嵌合されるようになり′ている。

前記一つのポンチ４　ａ　＋　４　ｂは、第１図に示す
ように側枠２の端部に当接する７ランジＦを備えている
とともに、前記側枠２のテーパーに面接触するテーパ一
部が形成されている。、また、一方のポンチ４ａには、
前記側枠２の内部へ向かって突出する係止具５が一体に
設けられている。さらに、他方のポンチ４ｂは、前記フ
ランジＦが設けられた蓋体８と、該蓋体８に螺合される
連結部材９と。

該連結部材９に螺合される先部材１０とによって構成さ
れていて、該連結部材９および先部材１０の中央に、前
記連通孔６が貫通して形成されている。

前記心線３は、セラミックの粉粒体の焼成後に得られる
微小径孔の寸法安定性を考慮すると、例えばポリエステ
ル系、ポリアミド系の直径が３ａミクロン〜７０ミクロ
ンのモノフィラメントが用いられる。

前記ホルダー７は、弾性材料によって円柱状に形成され
ているとともに、その外径が前記貫通孔６の内径よりも
若干大きく形成されている。また。

前記ホルダー７には、外側面から中心までホルダー７の
全長に亘って切り込み７ａが形成さｎてぃて、前記心線
３が挿し込まれて弾性的にかり摺動可能に支持されるよ
うになっている。

一方、第２図は、心線３の位置決め用のスペーサを示し
、該スペーサ１１は、十字状に形成された腕部１１ａと
、該腕部１１ａに連接された接触部１１ｂとによって構
成されている。そして、前記腕部１１ａの連結部には、
前記心線３が挿通される位置決め用の貫通孔ｌｉｅが形
成されている。

また、前記接触部１１ｂは、前記側枠２の内側面に接触
して、スペーサ１１を仮り固定する工うになっている。

次に、この工うな圧粉成形型１ｔ−用いて、セラミック
ダイスを製造する方法について、第３図、Ａ〜ｌを参照
して説明する。

まず、一方のポンチ４ａの係止具５に、心線３の一端を
連結したのちに、腋心線３ｔ−前記側枠２の一方の開口
端部から挿入し前記側枠２の他方の開口端部に挿入固定
されたスペーサ１１の貫通孔１１ｃを経て外部へ引き出
すとともに、前記一方のポンチ４ａｔ側枠２の一方の開
口端部に挿入して第３図Ａに示すように該一方の開口端
部を閉塞する。

次いで、前記［１枠２の他方の開口端部からセラミック
粉末を第３図Ａに矢印で示すように充填した後に、ＡＵ
記ススペーサ１１取り除く。

ここで用いられるセラミックとしては、特に限定される
ものでなく、通常のアルミナ、ジルコニア、窒化ケイ素
、炭化ケイ素などが用いられるが。

なかでもイツトリヤを３モル％添加した部分安定化シル
コアが成形性、焼結性、高強度等の点で好ましい。また
、粉末Ｐは流動性の良い事が必要で。

その粒径は、平均粒径／μｍ１２１．程度で、予め充実
球状に造粒した粉末が好ましく、上記心線３の直径エリ
も十分小さいことが望ましい。この操作によって、前記
心線３が側枠２の中心に位置させられるとともに、充填
されたセラミックス粉末Ｐの端部から突出させられた状
態となされる。

このようにして位置決めされた心線３の突出端部をホル
ダー７の切り込み７ａに挿入して支持させるとともに、
第３図Ｂに示すように、前記心線３を緊張させた状態で
前記ホルダー７ｔｌ−セラミックの粉末Ｐへ向けて滑ら
せて、その先端ｉｔ−粉末Ｐに食い込ませる。

第３図Ｂに示す状態から、第３図Ｃに示すように、前記
側枠２の他方の開口端部に先部材１０、連結部材９お工
び蓋体８を順次挿入あるいは螺合することに工り１ｍ記
側枠２の他方の開口端部を閉塞するとともに、前記ホル
ダー７を先部材１０゜連結部材９によって形成される連
通孔６内に挿入して支持させて、第３図りに示すように
、圧密成形可能な状態にセットすることができる。

このようにしてセットされた型１は、第３図Ｅに示すよ
うに乾式静水圧プレス成形機のラム８間に設置されてざ
θθ〜３θθθＫｔ／ｃｄ程度の静水圧が／〜ｊ分間程
度加えられることに工９．側枠２が図中の鎖線で示すよ
うに縮径させられて内部の粉末Ｐが圧粉成形される。

そして、成形用型１を成形機から取り出したのち、前記
一方のポンチ４ａを側枠２から抜き出すことに１９、圧
粉成形された成形体Ｂが第３図Ｆに示すように、該ポン
チ４ａとともに側枠２から収り出される。

このような成形操作の過程で、前記側枠２が押し縮めら
れ粉末Ｐが圧縮される際に、該粉末Ｐによって前記ホル
ダー７が押されて前記心線３を滑らせながら連通孔６内
に押し込まれることにより。

前記心線３が常時軽い緊張状態に保持される。この結果
、前記心線３にゆがみなどが生じる恐れはない。

かくして得られた成形体Ｂは、その中心軸にそって心線
３がセラミック粉末Ｐに押し付けられて挿着された状態
で固着、されている。

一ついで、この成形体Ｂは、焼成される。焼成は、通常
のセラミックスの種類に対応した条件で行われ、酸化性
雰囲気でも非酸化性雰囲気でもよい。

セラミックス粉末Ｐに上１ｋｌ！部分安定化ジルコニア
を用いた場合には、温度／ダｊθ〜／ｊθθ℃で３時間
程度焼結すればよい。この焼成時、心線３は熱分解して
飛散し、第３図Ｇに示すように心線３に対応した直線状
の貫通孔１２が形成され、かり焼結りにより寸法が小さ
くなる。

°次に、この貫通孔１２が形成された棒状の焼結体Ｓを
任意の厚さの円板状体（以下、ダイスチップと称す）に
スライスし、第３図Ｈに示すようにダイス孔となる貫通
孔１２が直交し、かつ上下両面が平行平面になる様にス
ライスしｆｃｗｆｒ面を研磨した後、通常のダイス加工
法に従って竪型穿孔機で、ダイステップ１３のアプロー
チ５１３ａ、ベル部１ａｂｔ−削り、チップ１３を反転
してバックレリーフ部１３ｃも同様に削り落して成型し
、次のベアリング部１３ｄ（ダイスの孔径を決める部分
）を加工し、最後にアプローチ部１３ａからベアリング
部１３ｄにかけてラッピングで仕上げる。

かくして得られたダイスチップは第３図Ｉに示すように
、ステンレス鋼、アルミニウム合金など工りなるケース
１４に焼きばめまたはかしめ等の方法で固定して、セラ
ミックダイス１５とする。

まｆｃ、直接本焼成を行わずに、着干低い温度で仮焼成
し、この仮焼成した棒状の焼結体Ｓを次の本焼成で生じ
る寸法変化全見越して、ダイスとして必要な厚さに切断
し、同様にベル、アンローチ部分も寸法変化を見込んで
前加工を行ったのち、本焼成を行ってもよい。この場合
、セラミックスに上記部分安定化ジルコニアを用いれば
、仮焼成は７７０６℃で２〜３時間、本焼成は１４１５
０〜７５９０℃で３時間でそれぞれ行われる。

作用 このようなセラミックダイスの製法によれば。

得られるダイスのダイス孔径は、心線３の直径に工って
一義的に決められるので、心線３に十分な引張強さをも
った材料のモノフィラメントのような細線を用いれば極
めて細径のダイス孔径となる。

例えば、７２デニール（径３５μｍ）のポリエステルモ
ノフィラメントを心線３とすれば、−９〜−７μｍのダ
イス孔径が得られ、また径ＩＯμｍのケプラー（ＤｕＰ
ｏｎｔボリア２ミド系繊維の商品名）のモノフィラメン
トを用いれば７０μｍ以下のダイス孔径も可能となる。

勿論、太径のダイス孔径も同様に得られる。また、圧粉
成形特心線３が常時緊張状態どなるので、上記貫通孔１
２は直線状となり、曲ったり、歪んだりすることがなく
、ダイス孔としたときに好適となる。さらに。

種々の断面形状の心線３を用いれば１円形以外に長方形
、楕円形等の異形断面のダイス孔が簡拳に得られる。ま
た、棒状体を焼成し、これをスライスするようにしてい
るので、大量生産が可能である。また、仮焼成後、切断
、加工等を施し、ついで本焼成するものであれば、セラ
ミックが十分硬くならない状態で諸加工を施せるので加
工が容易となり、生産性も向上する。

実施例 以下、実施例を示して具体的に説明する。

〔実施例〕

第１図に示した圧粉成形用型（内径／θｍ　）　１に心
線３として断面径約３３μｍ（／２デニール）のポリエ
ステルモノフィラメントヲ約−〇〜３θ？の張力で張設
した。この状態において、セラミック粉末Ｐとじて、イ
ツトリア（Ｙ２Ｏ２）３モル％添加ジルコニア（Ｚｒ０
２）の粉末（平均粒度／〜−μｍの造粒品、東洋ソーダ
社製　ＴＺ−３ｙ）を、型１の上部から少量づつ充填し
てゆき一心線３のモノフィラメントの張設状態をさまた
げないようにした。所定量のセラミック粉末を充填した
ならば、上方のポンチ４ｂｔ−嵌め合せ、乾式静水圧プ
レス機によってプレス成型を行った。加圧力はコθθθ
Ｋｆ／ｃｉ、加圧時間は２分とした。成形後、成形体Ｂ
ｆ：型１から取９出し、これを仮焼成した。焼成条件は
約／／θθ℃で３時間とし、昇温お工び降温にそれぞれ
５時間かけた。この仮焼成に工って、心線３のモノフィ
ラメントは加熱分解して飛散し、その跡に直線状の貫通
孔１２が形成された。

次に、七の仮焼結体を１次の本焼成で生じる焼結りによ
る寸法変化を見越してダイスとして必要な厚さにスライ
スして円板状とし、さらにべ々。

アプローチ等の部分を上記寸法変化を見込んだうえ、放
電加工および超音波加工によって加工した。

加工後、これを超音波洗浄し、研摩屑等を除去し、／ｊ
θθ℃で３時間本焼成を行った０本焼成後、仕上げ加工
を施して、目的とするセラミックダイスを得た。

得られた。セラミックダイスのダイス孔の径は２５μｍ
で、硬度９θＨＲＡと硬く耐摩耗性に富み。

曲げ強度りθＫｆｆ／−と高強度であった。

なお、ここでは部分安定化ジルコニアを例として実施例
を示したが、異種材料及び同一材料名でも製造法の異な
る場合は、それぞれの材料ごとに最適の成型圧、焼結条
件、材料配合の下に成形焼結を行えば良い。

発明の詳細 な説明した工うに、この発明のセラミックダイスの製法
は、圧粉成形用型内に可燃性の心線を張設し、りいでこ
の型内にセラミック粉末を充填し１、これを乾式静水圧
成形して圧粉成形体とし。

これを焼成して上記心線を分解飛散せしめて、買通孔を
有する棒状焼結体を得、これを円板状に切゛断じて孔開
口端部を加工してダイスとするものである。よって、こ
の製法に工れば心線を種々選択するだけで、任意の径、
任意の断面形状のダイス孔を有するセラミックダイスが
得られ、特に従来のセラミックダイスでは困難であつ７
Ｉｃ／θθμｍ以下の微小径のダイス孔を有するセラミ
ックダイスが容易に得られる。また、棒状焼結体を切断
して個々のダイスを得るようにしているので、同時に複
数個のセラミックダイスが得られることになり、生産性
が高く、製造コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第７図および第一図は、この発明の製法に用いられる圧
粉成形用型の一例を示すもので、第７図は縦断面図、第
２図は斜視図、第３図Ａ−＋１は。 この製法の一例を工程順に示した工程説明図である。 １・・・・・・圧粉成形用型、２・・・・・・側枠、３
・・・・・・心線、Ｐ・・・・・・セラミック粉末、Ｂ
・・・・・・成診体、１２・・・・・・貫通孔、Ｓ・・
・・・・焼結体、１３・・・・・・ダイスチップ。 １４・・・・・・ケース％１５・・・・・・セラミック
ダイス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 弾性体よりなる円筒状側枠と、この側枠の両開口端部を
   閉塞するポンチとを有する圧粉成形用型内に、側枠の中
   心軸にそつて可燃性の心線を張設し、ついで側枠内にセ
   ラミック粉末を上記心線の張設状態を維持しつつ充填し
   、これを乾式静水圧成形して棒状の圧粉成形体とし、つ
   いでこれを焼成して上記心線を分解飛散せしめ、貫通孔
   を有する棒状焼結体を得、これを任意の厚さに切断し、
   その孔開口端部を加工してダイスとすることを特徴とす
   るセラミックダイスの製法。