JPS61163810A - 粉末の成形方法 - 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】 産業上の利用分野 この発明は、乗用車用ガスタービンエンジン部品、例え
ばタービンホイール、ステーター、スクロールなどをセ
ラミック粉末を成形・焼成して製造する場合等をはじめ
として、セラミック粉末その他の粉末の成形方法に関す
るものである。

従来の技術 例えば複雑形状のセラミック製品を製造する場合等のセ
ラミック粉末の成形方法として泥しよう鋳込み橙が知ら
れている。この泥しよう鋳込み法はセラミック原料粉末
を溶媒中に分散させた泥しようを石こうなどの吸収性の
ある型に注入して′溶媒を吸収させ、固体分のみを残す
ことにより所定の形状を得る成形法である。

発明が解決しようとする問題点 しかし以上の従来の泥しよう鋳込みによる粉末の成形方
法には次のような問題があった。

すなわち上述するように泥しよう鋳込みでは、一般に石
こう型が用いられ、対象の形状等のｉｌｌ約から特にゴ
ム型等を適用する場合であっても、脱水を目的として少
なくとも部分的には石こうが用いられていた。しかし、
そのように石こう質の型を用いる場合、鋳込まれた泥し
ようの乾燥時に収縮によって被成形体の肉厚の薄い部分
に割れが生じるという不都合があった。そのため、例え
ばガスタービンエンジンに用いられる軸流タービンのよ
うに肉厚の薄い部分がある複雑形状物は従来の泥しよう
鋳込み法によっては一体形で製造するのが困難であると
いう問題があった。

この発明は以上の従来の事情に鑑みてなされたものであ
って、肉厚の薄い部分がある複雑形状物であっても一体
形で製造することができ、被成形体に割れなどを生じさ
せることがない粉末の成形方法を提供することを目的と
するものである。

発明が解決しようとする問題点 すなわちこの発明の粉末の成形方法は、水溶性ワックス
からなる模型の表面を非水溶性ワックスによってコーテ
ィングし、上記水溶性ワックスからなる模型を溶出させ
て非水溶性ワックス型を作成し、その非水溶性ワックス
型の内表面に弾性体の膜を形成し、その弾性体の膜が形
成された非水溶性ワックス型の内部に粉末原料から作成
した泥しようを注入して保形性を有する程度に半乾燥し
次いで非水溶性ワックス型を溶出させた後に残留する弾
性体の膜によって被覆された被成形体を静水圧加圧し、
その後その被成形体を被覆する弾性体の膜を除去すると
共に被成形体を加熱して乾燥することを特徴とするもの
である。

発明の詳細な説明 以下にこの発明の粉末の成形方法を第１図〜第７図を参
照してざらに具体的に説明する。

第１図に示すようにこの発明の粉末の成形方法によれば
、先ず水溶性ワックスからなる模型１の表面を非水溶性
ワックスによってコーティングする。第１図に示す模型
１は乗用車用ガスタービンエンジンの軸流タービンを形
取ったものである。

水溶性ワックスとしてはロストワックス法をはじめとす
る精密鋳造法において用いられるもの等を用いることが
できる。また非水溶性ワックスとしてもロストワックス
法をはじめとする精密鋳造法において用いられるもの等
を用いることができる。

次にこの発明では、以上のようにして得られた模型１の
表面を非水溶性ワックスによってコーティングしてなる
中間体２から模型１を溶出させて第３図に示す非水溶性
ワックス型３を作成する。

模型１の溶出には、模型１の作成に用いた水溶性ワック
スの種類にもよるが、一般に弱酸性水溶液等を用いる。

次いでこの発明では、第４図に示すように以上の過程で
得た非水溶性ワックス型３の内表面に弾性体の１１４を
形成する。

弾性体の１１４としてはゴム又はプラスチックス等を用
いることができ、それ等のゴム又はプラスチックスの被
膜形成液体を非水溶性ワックス型３内部に注入して非水
溶性ワックス型３内側面に付着させた後、乾燥させ、ま
たは適当な薬剤と反応させることによって、それ等のゴ
ム又はプラスチックスの被膜４を非水溶性ワックス型３
内側面に形成することができる。

次にこの発明では、第５図に示すように、以上のように
して内側面に１１４を形成した非水溶性ワックス型３内
部に粉末原料から作成した泥しよう５を注入して乾燥す
る。

粉末原料としてはセラミック粉末その他金属粉末等を用
いることができる。尚、泥しよう５の型３内部への注入
にあたっては、型３を加振台６上に載置し、その加振台
６によって型３に振動を加えるようにすれば、泥しよう
５を型３のすみずみまで充分に充填することができる。

また、型３内に注入された泥しよう５の乾燥は、密閉容
器中に型３を収納し、その密閉容器内を減圧して行なえ
ば、効率良く行なうことができる。その泥しよう５の乾
燥は充分な乾燥である必要はなく、型３を溶出させた後
に残留する被成形体が一定の保形性を有するに至る程度
に行なえば足りる。したがって泥しよう５の乾燥は乾燥
後の被成形体の含有水分が３５％以下となる程度に行な
われる。

次に、以上の過程で内部に半乾燥状態の被成形体を有す
るに至った非水溶性ワックス型３を、第６図および第７
図に示すように有機溶剤７によって溶出させ、それによ
り残留した弾性体膜４が被覆された被成形体５ａを静水
圧加圧する。

有機溶剤７としては非水溶性ワックス型３の材質に応じ
て例えばトリクレン等を用いることができる。また、静
水圧加圧は周知の手段・装置を適用して行なうことがで
きる。

最後にこの発明では、以上の過程で得られた被成形体５
ａの表面を被覆する弾性体１１４を除去する。

弾性体１１４の除去は、弾性体膜４の材質に応じて、例
えば空気中もしくは不活性ガス雰囲気中での加熱による
熱分解等によって行なうことができる。

実施例 以下にこの発明の実施例を記す。

実施例　１ 第１図に示す乗用車用ガスタービンエンジンの軸流ター
ビンをこの発明の粉末成形方法を適用してセラミック焼
成体をもって製造した。

模型１は最外径１５５■としてロストワックスによる精
密鋳造法で周知の通りワックスセグメントを溶着するこ
とによ、り成形した。その模型１の表面をディッピング
によってコーティングした後、模型１を弱酸性の水で溶
出させて非水溶性ワックス型３を作成した。その非水溶
性ワックス型３内部にシリコンゴムのトルエン溶液を注
入して非水溶性ワックス型３内壁面をシリコンゴムのト
ルエン溶液で濡らし、この溶液の残部を排出させ、付着
層のみを乾燥させて、非水溶性ワックス型３内壁面に、
厚さ０．３ｓｍのシリコンゴム膜を形成した。

以上の非水溶性ワックス型３内部に予め調整した泥しよ
うを型３に撮動を加えながら注入した。

泥しようは次のようにして調整した。

原料粉末どしては、焼結助剤として５．５ｗｔ％のＹ２
０３　ト４．５ｗｔ％のＡｌ２Ｏ３とが混合された９０
ｗｔ％の窒化珪素粉末を準備した。一方、９８．９ｗｔ
％の蒸溜水とｏ、ｓｗｔ％の添加剤と０，６ｗｔ％の解
こう剤（東亜合成製Ａ６１１４）とからなる混合液を準
備した。上記原料粉末１００重量部に対し、上記混合液
を８０重量部加え、ボールミルで充分混合５１″・得ら
ａｔ混諌２ラリ−８真空脱ａ５・　　　　　１さらに含
有水分を加熱蒸発させて、上記原料粉末１００重量部に
対する上記混合液の混合比率が５０重量部となるまで濃
縮し、この実施例に用いる泥しようを得た。

さて、その泥しようを非水溶性ワックス型３内に充填し
た後、五酸化リンガス雰囲気の密閉容器内に！濃で１日
放置し、次に５　Ｑ　Ｑ　ｔｏｒｒの減圧下で１０Ｗ＃
間放置し、さらに４００　ｔｏｒｒまで減圧して１４時
間放置し、最後に１００　ｔｏｒｒまで減圧して含有水
分を１８ｗｔ％まで減少させた。

次に、以上の処理を行なった後、非水溶性ワックス型３
を５０℃程度に加熱されたトリクレン液中に浸して非水
溶性ワックス型３を溶解除去させた。それにより残留し
たシリコンゴムで覆われた成形体の露出部分（非水溶性
ワックス型３に対する泥しようの注入時における注入口
にあたる部分）に前述したシリコンゴムのトルエン溶液
を塗布し、乾燥させて成形体の全表面をシリコンゴムに
よって完全に被覆した。

以上のようにシリコンゴムに被覆された成形体を水中に
没し、１．５　ｔｏｎｌｄの静水圧を加えた。

その後、大気圧下で０．２℃／ＩＩＩＩＩの昇温速度で
１００℃まで加熱し、その温度に２時間保持した後、減
圧下で５〜ｂ で加熱して表面を被覆するシリコンゴムを除去し、目的
とする成形体を得た。

実施例　２ 他の条件、工程は実施例１と全く同様にして、次の点に
ついて興なる態様でこの発明の方法を実施した。

泥しようを次のようにして調整した。

原料粉末としては焼結助剤として１ｗｔ％のカーボンブ
ラックと１ｗｔ％の非晶質ホウ素とが混合された９８ｗ
ｔ％の炭化珪素を準備した。一方、ベンゼンに１．ｓｗ
ｔ％のエチルセルロースを混合した混合液を準備した。

上記原料粉末１００重量部に対し、上記混合液を１６０
重量部加え、実施例１と同様に混合、真空脱泡し、最終
的に混合液の混合比率が１１５重量部となるまで加熱濃
縮して、この実施例の泥しようを得た。その泥しようを
用いて実施例１と同じ条件・工程により得られた成形体
を３　ｔｏｎ／ｃａｒの静水圧によって加圧した。その
後、実施例１と同様にして成形体を得た。

尚、上記各実施例では、非水溶性ワックス型３内にシリ
コンゴムのトルエン溶液を注入して弾性体膜を形成した
が、その他にネオプレンゴムのベンゼン溶液、スチレン
−ブタジェンゴムの水溶液またはトルエン溶液等を用い
ることもできる。また、ポリアクリルｍのキシレン溶液
を注入してプラスチックス膜を形成するようにしても良
い。以上の各場合において、形成された皮膜を最終的に
除去するには、ポリアクリル酸皮膜は空気中加熱でセラ
ミック成形体の表層を剥離させることなく燃焼除去する
ことができ、他のゴム皮膜はＮ２等の不活性雰囲気中で
加熱し、熱分解させることによって除去することができ
る。

さて以上の実施例１によって得られた３’ｔ３Ｎ４成形
体を１０．５気圧、１８２０”Ｃで焼結し、実施例２に
よって得られたＳＩＣ成形体を２１００℃、１気圧のＡ
ｒ雰囲気中で焼結した。

以上の各焼結体について回転試験を行なったところ、実
施例１の成形体によって得られた窒化珪素質タービンは
８５０００ｒｐ−でも破損せず、実施例２の成形体を焼
結して得られた炭化珪素質タービンは６２０００　ｒｌ
）ｌでも破損しなかった。

発明の効果 以上のようにこの発明の粉末の成形方法によれば、水溶
性ワックスからなる模型の表面に非水溶性ワックスをコ
ーティングして模型を溶出することによって得られた非
水溶性ワックス型内表面に弾性体膜を形成し、その弾性
体膜内に泥しようを注入・乾燥し、非水溶性ワックス型
を溶出した後に静水圧加圧を行ない、その侵弾性体膜を
除去して所要の成形体を得るようにしたので、例えば乗
用車用ガスタービンエンジンの軸流タービンのように形
状が複雑で薄肉部分を有する物品であっても、割れなど
を生じさせずに一体形で製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は乗用車用ガスタービンエンジンの軸流タービン
の斜視図である。第２図から第７図はこの発明の方法の
各工程を示す断面図であり、第２図は軸流タービンの模
型に非水溶性ワックスをコーティングした状態を示す図
、第３図は模型を溶出させて得られる非水溶性ワックス
型を示す図、第４図は非水溶性ワックス型内側面に弾性
体膜を形成した状態を示す図、第５図は非水溶性ワック
ス型内側面に形成された弾性体膜内部に泥しょうが充填
された状態を示す図、第６図は有機溶剤によって鼻水溶
性ワックス型を溶出する状態を示す図、第７図は弾性体
膜中の被成形体に静水圧加圧を行なう状態を示す図であ
る。 １・・・漢型、　３・・・非水溶性ワックス型、　４・
・・弾性体膜、　５・・・泥しよう。 出願人　　トヨタ自動車株式会社 代理人　　弁理士　豊　１）武　久 （ほか１名） 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水溶性ワックスからなる模型の表面を非水溶性ワックス
   によってコーティングし、上記水溶性ワックスからなる
   模型を溶出させて非水溶性ワックス型を作成し、その非
   水溶性ワックス型の内表面に弾性体の膜を形成し、その
   弾性体の膜が形成された非水溶性ワックス型の内部に粉
   末原料から作成した泥しょうを注入して保形性を有する
   程度に半乾燥し、次いで非水溶性ワックス型を溶出させ
   た後に残留する弾性体の膜によって被覆された被成形体
   を静水圧加圧し、その後その被成形体を被覆する弾性体
   の膜を除去すると共に被成形体を加熱して乾燥すること
   を特徴とする粉末の成形方法。