JPS61290007A - セラミツク製品の製造方法 - 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］ 本発明は、厚肉部を有するセラミック製品の製造方法に
関し、例えば、セラミックターボホイールの製造に適用
される方法に関する。

本発明の製造方法は、脱脂工程における厚肉部での内部
欠陥の発生を効果的に防正し得るものであり、寸法精度
及び強度の良好なセラミック製品を得ることができる。

［従来の技術］ 従来、セラミック製品は、まずセラミック粉末と熱可塑
性樹脂とを混合し、これを所定形状（例えばセラミック
ターボホイール形状）に射出成形し、該成形体を加熱し
て脱脂し、その後焼成して製造している。

しかし、かかる従来の方法によると、製造すべきセラミ
ック製品が、セラミックターボホイール等のように複雑
な形状の製品である場合は、最終製品に内部欠陥が存在
しがちであり、このため、寸法精度あるいは強度に問題
があった。

その理由は、セラミックターボホイールのように形状が
？！雑な製品では、厚肉部と薄肉部とが混在することに
求められる。

即ち、前記脱脂時において、前記熱可塑性樹脂の除去は
、上記薄肉部においては比較的良好に行なわれる。

しかし、上記厚肉部では事情が異なる。即ち、らし該厚
肉部において脱脂を充分に行なおうとすると、内部でガ
ス化した前記熱可塑性樹脂の圧力によって、亀裂、密度
分布等の内部欠陥が発生しがちである。また、もし、上
記厚肉部における脱脂が不十分な場合は、内部に残留す
る前記樹脂が焼成時にガス化し、その圧力竪よって亀裂
等を生じさせがちである。

〔発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、かかる事情に鑑み案出されたものであり、内
部欠陥を発生させることなく、前記厚肉部における脱脂
を充分に行ない得るセラミック製品の製造方法を提供す
るものである。

［問題点を解決するための手段及び作用］本発明は、ガ
スを外部へ逃がすための通路を前記厚肉部に形成して脱
脂を行ない、脱脂後、該通路にセラミック粉末を充填し
て焼成を行なうものである。

即ち本発明は、 セラミック粉末と熱可塑性樹脂とを混合した後射出成形
して、所定形状の１次成形体を得る射出成形工程と、 該１次成形体の厚肉部に孔部を形成して、２次成形体を
得る孔部形成工程と、 該２次成形体を加熱して前記熱可塑性樹脂を除去し、３
次成形体を得る脱脂工程と、 該３次成形体の前記孔部にセラミック粉末を充填し、４
次成形体を得る充填工程と、 該４次成形体を焼成し、最終次成形体を得る焼成工程と
、 を実施することを特徴とするセラミック製品の製造方法
である。

上記において、射出成形工程、脱脂工程、及び焼成工程
の各工程は、従来よりセラミック・製品の製造において
実施されている各工程と同様にして実施することができ
る。

孔部の形成は、通常は、前記１次成形体に対して機械的
加工を施すことによって行なう。しかし、加工手段は機
械的手段に限定されない。また、孔部は、両端において
開口している貫通孔でも良く、一端のみ開口しているも
のであっても良い。要は、厚肉部内部で発生するガスを
速やかに外部へ逃がす通路として機能し得るものであれ
ばよい。

また、孔部の形成は、射出成形工程と同時に行なうこと
も可能である。即ち、射出成形によって、孔部を有する
前記１次成形体を臀てもよい。

なお、孔部の形成位置は、前記厚肉部であれば特に限定
されないが、脱脂時における熱応力の加わりにくい位置
が望ましい。

充填工程は、前記孔部内にセラミック粉末を充填する工
程である。該セラミック粉末としては、通常は、前記射
出成形工程で用いたセラミック粉末と同じセラミック粉
末を用いる。ただし特別な事情のある場合は、異種類の
セラミック粉末を用いても良い。

以上の工程より成る本発明の製造方法によると、脱脂工
程において前記厚肉部内部に発生するガスは、前記孔部
を通って、成形体の外部に速やかに排出される。このた
め、該ガスに起因する脱脂工程での内部欠陥の発生は効
果的に防止される。

また、前記４次成形体内部には前記熱可塑性樹脂は残留
していない。したがって、焼成工程における欠陥の発生
も防止される。

［実施例］ 以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。

第１図は、実施例で製造した２次成形体の断面図であり
、第２図は、下面図である。

（１）射出成形工程 窒化珪素（３ｉ　３Ｎ４）粉末９Ｑｗｔ％と、酸化物助
剤であるスピネル（ＭｇＡ文２０４）粉末１Ｑｗｔ％と
から成るセラミック粉末に、熱可塑性樹脂であるポリプ
ロピレンを２Ｑｗｔ％添加して得た均一な混練物を、射
出成形機によって、ターボチャージャー用のターボホイ
ール形状に成形したく１次成形体）。

〈２）孔部形成工程 上記１次成形体のハブ部２の背面部２０と、中央側面部
２１とにそれぞれ開口する、内径３Ｉの貫通孔（前記孔
部）３１を機械加工によって図示のように４個形成した
く２次成形体）。なお、かかる２次成形体を１０個用意
し、また、比較のために、貫通孔を形成しない成形体（
成形体Ａ）を１０藺用意した。

（３Ｎ！５２脂Ｔ稈 上記１０個の２次成形体、及び１０個の成形体Ａを、そ
れぞれ窒素（Ｎ２）ガス中において、室温から４５０℃
まで、５℃／ｈｏｕｒの昇温速度で加熱して脱脂した（
即ち、２次成形体を３次成形体に、成形体Ａを成形体Ｂ
に、それぞれした）。

上記１０個づつの３次成形体及び成形体Ｂについて、そ
れぞれＸ線検査によって内部欠陥の有無を調べた。その
結果、３次成形体については、いづれも内部欠陥は検出
されなかった。しかし、成形体Ｂについては、すべての
サンプルについて粗大な内部欠陥が観察された。

〈４）充填工程 前記射出成形工程で用いたものと同じセラミック粉末を
、上記１０個の３次成形体の各異通孔内に、０　、１　
ｋｇ／ｃｍ２の充填圧力で充填したく４次成形体）。

く５）焼成工程 上記１０個の４次成形体を、窒素（Ｎ２）ガス中におい
て、１７５０℃に４時間保ち、焼成して最終機成形体を
得た。

該最終機成形体について、それぞれＸ線検査によって内
部欠陥の有無を調べたが、いづれも内部欠陥は検出され
なかった。

また、上記最終機成形体のハブ部から試験片を切り出し
、その密度及び三点曲げ強度を測定し、これを、金型ブ
レスで成形後、焼成して得た試験片の測定値と比較した
が、差は認められなかった。

即ち、前記貫通孔による強度低下性の悪影響は認められ
なかった。

［効果］ 以上、要するに本発明は、ガスを外部へ逃がすための通
路を射出成形体の厚肉部に形成して脱脂を行ない、脱脂
後、該通路にセラミック粉末を充填して焼成を行なうも
のである。

実施例に詳述したように、本発明の製造方法によると、
脱脂工程にＪ５いて前記厚肉部内部に発生するガスは、
前記通路（孔部）を通って、成形体の外部に速やかに排
出される。このため、該ガスに起因する脱脂工程ぐの内
部欠陥の発生は効果的に防止される。

また、焼成時において、成形体内部には前記熱可塑性樹
脂は残留していない。したがって、焼成工程における欠
陥の発生も防止される。

故に、本発明の製造方法によると、セラミックターボホ
イールのような複雑な形状の製品を、寸法精度良く、か
つ、強度の低下もなく得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例で製造した２次成形体（貫通孔形成後
の成形体）の断面図であり、第２図は、該成形体の下面
図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミック粉末と熱可塑性樹脂とを混合した後射
   出成形して、所定形状の１次成形体を得る射出成形工程
   と、 該１次成形体の厚肉部に孔部を形成して、２次成形体を
   得る孔部形成工程と、 該２次成形体を加熱して前記熱可塑性樹脂を除去し、３
   次成形体を得る脱脂工程と、 該３次成形体の前記孔部にセラミック粉末を充填し、４
   次成形体を得る充填工程と、 該４次成形体を焼成し、最終次成形体を得る焼成工程と
   、 を実施することを特徴とするセラミック製品の製造方法
   。
2. （２）前記所定形状は、セラミックターボホイールの形
   状である特許請求の範囲第１項記載の製造方法。
3. （３）前記厚肉部は、前記セラミックターボホイールの
   ハブ部であり、 前記孔部は、該ハブ部の背面部と中央側面部に開口する
   貫通孔である特許請求の範囲第２項記載の製造方法。
4. （４）前記貫通孔は、前記セラミックターボホイールの
   中心軸の周囲に、複数形成する特許請求の範囲第３項記
   載の製造方法。
5. （５）前記貫通孔の内径は、前記セラミックターボホイ
   ールのシャフト径の３０〜４０％の大きさである特許請
   求の範囲第３項記載の製造方法。