JPS61163811A - 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法が知ら
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、固体弁のみを残すこ
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内題点 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、対象の形状等の制約から特にゴム型
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、ピ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回置であるとい
う問題があった。また、厚肉の物の場合は成形体内の密
度が不均一となりがちで、乾燥中または焼結中にクラッ
クを生じる場合が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、複雑形状物であっても一体形で製造することがで
き、被成形体の形状に制約がなく、かつ被成形体に割れ
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。

問題点を解決するための手段 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吸水性柔軟材で被覆し、次いで水
溶性ワックスを溶出させて吸水性柔軟材からなる型の外
表面に非浸透性弾性膜を形成し、次いでその吸水性柔軟
材からなる型内に泥しようを注入し、さらにその泥しよ
うが注入された上記型に対し静水圧を加え、その後奔浸
透性弾性膜および吸水性柔軟材を除去することを特徴と
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４図を参
照してさらに具体的に説明する。

第１図〜第３図に示すように、この発明によれば、先ず
水溶性ワックスからなる模型１の表面を吸水性柔軟材２
で被覆する。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、Ｏストワックスによる精密鋳造法
において用いられているもの等を用いることができる。

その模型１を第２図に示すように金属またはプラスチッ
ク製の枠３内に配置する。その際、吸水性柔軟材の充填
部を形成するために、模型１と枠３とには隙間４を設け
る。尚、枠３は模型１の形状に応じてプラスチック等を
接着剤等を使用して接合することによって容易に形成す
ることができる。その枠３と模型１との隙間に吸水性柔
軟材を形成する薬剤を流し込み、第３図に示すように模
型１の表面を吸水性柔軟材２で被覆する。吸水性柔軟材
２としては例えば発泡ウレタンのスポンジを用いること
ができる。

次に、第４図に示すように水溶性ワックスからなる模型
１を溶出させて吸水性柔軟材２からなる型５を形成する
。水溶性ワックスからなる模型１は例えば弱酸性水溶液
等によって容易に溶出することができる。

次いで第４図に示すようにその吸水性柔軟材２からなる
型５の外表面に非浸透性弾性膜６を形成する。非浸透性
弾性膜６としてはシリコンゴム、ネオプレンゴム、スチ
レンブタジェンゴムまたはポリアクリル酸エステル等を
適用することができる。また、皮膜の形成はシリコンゴ
ムのトルエン溶液、ネオブ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、
ポリアクリル酸エステルのキシレン溶液等を型５の外表
面に塗布し、乾燥させることによって容易に形成するこ
とができる。

次にこの発明では、以上のようにして形成された型５内
に泥しようを注入する。注入する泥しようは、成形の対
象となるセラミック粉末等に焼結助剤を混合したものに
、適当な媒液を混合して得ることができる。

さらにこの発明では、以上のようにして泥しょうが注入
された上記１５に対し静水圧を加える。

静水圧加圧は周知の手段・装置によって容易に行なうこ
とができる。加えるべき静水圧は通常１．５〜３．Ｏｔ
ｏｎ／ｄが良い。１．ｓ　ｔｏｎ／ｄ未満では、充分な
加圧効果が得られず、一方３．０　ｔｏｎ／ｄを越えて
も加圧効果の向上が見られないからである。　　、最後
にこの発明では、以上のようにして静水圧　′を加えた
後に、型５を構成する非浸透性弾性膜および吸水性柔軟
材を除去する。非浸透性弾性膜および吸水性柔軟材の除
去は、加熱し熱分解させる等、用いられた材料の特性に
応じた手段により容易に行なうことができる。

実施例 以下にこの発明の粉末の成形方法の実施例を記す。

実施例 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は最外径を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を金属製の枠３内に
第２図に示すようにＦＪＩＩＩ４を設は配置し、その１
１１問４にウレタンの原液と発泡剤の混合物を流し込み
発泡ウレタンのスポンジ２を形成した。次に、枠３を取
り外し、スポンジ２の外表面にシリコンゴムのトルエン
溶液を塗布・乾燥し、非浸透性弾性膜６を形成した。

以上のようにして得られた型５内に、型５を加振機で振
動させながら泥しようを注入した。泥しようは次のよう
にして調製した。

原料粉末としては炭化珪素粉末を用い、その炭化珪素粉
末９８Ｗ【％に焼結助剤としてカーボンブラックＩｗｔ
％、非晶質ホウ素１ｗｔ％を混合した。

一方、混合媒液としてはエタノールを用い、前述の混合
粉末にエタノールを加えてボールミルで３日間混合し、
最終的に混合粉末６５０Ｇに対してエタノールが７１０
ｅｌとなるように調整した。

泥しよう注入後、型５の注入口を塞ぎ、型５に対し静水
圧加圧機で３　　ｔｏｎ／ｄの静水圧を加え、ゆっくり
と除荷した。その除荷に際してスポンジが膨らむ過程で
成形体からにじみ出るエタノールは随時スポンジで吸収
して成形体面から取り除くようにして、成形体中の残留
エタノールが２５±２ｗｔ％となるようにした。次に、
型５を６℃の恒温槽内に収納し、１００〜３００　ｔｏ
ｒｒの減圧下で徐々に温度を上げ２日後には最終的に恒
温槽内を５０℃まで昇温した。それにより成形体を含有
水分が５％以下になるまで乾燥させた。

次に、減圧下で５５０℃まで加熱することによって、成
形体を被覆するスポンジと非浸透性弾性膜を熱分解させ
、除去した。

得られた成形体をＨｅ雰囲気中で２１００℃に　　　　
１１時間保持して焼結したところ、理論密度の９６％の
密度を有する焼結体が得られた。その焼結体を外観検査
および透過ＸＳ＋による非破壊検査を行なったところ、
クラックなどは生じておらず、良好な焼結体であった。

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、外表
面に非浸透性弾性膜が形成された吸水性柔軟材からなる
型の内部に泥しようを注入して静水圧を加えることによ
って所要の成形体を得るようにしたので、割れなどを生
じさせることなく複雑形状の成形体を一体形で成形する
ことができる。

しかも、静水圧加圧を行なうので極めて強度が高く、信
頼性の高い製品を得ることができる。

【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、第２図〜第４図はこの発明の方法の工程を示
す図であり、第２図は模型を枠内に配置した状態を示す
断面図、第３図は模型の外表面を吸水性柔軟材で被覆し
た状態を示す断面図第４図は吸水性柔軟材の外表面に非
浸透性弾性膜を形成した状態を示す断面図である。 １・・・模型、　２・・・吸水性柔軟材、　５・・・型
、　６・・・非浸透性弾性膜。 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１図 第２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吸水性柔軟材で被
   覆し、次いで水溶性ワックスからなる模型を溶出させて
   吸水性柔軟材からなる型を形成し、その吸水性柔軟材か
   らなる型の外表面に非浸透性弾性膜を形成し、次いでそ
   の吸水性柔軟材からなる型内に泥しょうを注入し、さら
   にその泥しょうが注入された上記型に対し静水圧を加え
   、その後非浸透性弾性膜および吸水性柔軟材を除去する
   ことを特徴とする粉末の成形方法。