JPS62202707A - セラミツクス成形体の製造方法 - 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） この発明は泥漿鋳込法による成形体の製造方法に関し、
この成形法の欠点であるクラックおよびボアを除去して
複雑形状品を寸法精度よく高歩留まりで得るに適したセ
ラミックス成形体の製造方法に関する。

（従来の技術および発明が解決しようとする問題点） 従来セラミックス粉末のスラリーを用いた泥漿鋳込成形
体を得る場合、セラミックス粉末に分散剤、バインダー
、水等を加えて、ｐＨ及び粘度のコントロールを行いな
がら充分混合を行い、得られた泥漿を吸液性のある多孔
質成形型の所望の形状をしたキャピテイ内に鋳込むこと
により、成形を行っていた。かかる方法を用いればかな
り複雑な形状の物でも成形可能であり、しかも得られた
成形体の寸法安定性は良好で、濃厚泥漿を用いた場合は
、焼結時の収縮率が小さい等、優れた面が多い。しかし
その反面、成形体にクラックおよびポアが生じやすいと
いう欠点を有する。

一般的にジルコニア質、窒化珪素質、アルミナ質、炭化
珪素質等のファインセラミックスの泥漿は粘土質を含ん
でおらず可塑性に乏しいため乾燥時等に表面もしくは内
部にクラックが生じやすい。

泥漿に可塑性を付与するためには、通常バインダーを添
加するが、これを多量に添加すると、成形型への着肉速
度が著しく低下し、また成形型の劣化も激しくなる。か
う得られた成形体を脱脂・焼結した場合、密度、硬度２
曲げ強度等の物性値が低下する傾向があるため、添加量
もセラミックス粉末１００重量部に対して５重量部以下
にするのが普通である。このようにバインダーは、少量
添加が好ましいが、上記の様に泥漿に可塑性を付与する
ために１特に複雑形状品においては５〜５重量部添加し
ているのが現状である。

また鋳込成形法は濃厚泥漿を用いる、いわば湿式成形法
であるため、気泡を取込みやすく、これが成形体中のボ
アの原因となるため、泥漿の取扱いや操作に注意を要す
る。

これらの欠陥は成形体の外見からは発見されず、焼結体
を得た時点、もしくはこれを加工する時点で発見される
ことが多いため、製品歩留りに多大の影響を与える。

一般に鋳込成形法には、粗い粉末が有利と言われている
が、この理由の一つが微細粉末程、上記の欠陥が生じや
すいということにある。

このためセラミックスの成形法としては、クラックおよ
びボアが生じる恐れの少ない金型プレスや冷間静水圧成
形法を用いる場合が多いが、これらの方法は複雑な形状
の成形体の製造には不向きであり、かつ得られた成形体
の寸法安定性も不良であり、求める製品によっては、は
とんど適用できない。

（問題点を解決するための手段および作用）本発明は、
鋳込成形法と冷間静水圧成形法を組合せた点に特徴があ
り、それによりバインダーの使用量をたとえばセラミッ
クス粉末１００重量部あたり３重量部以下にしても成形
体にクラックが生ぜず、平均結晶子径の小さいたとえば
ａ０１〜ＣＬ１μｍのセラミックス粉末を使用しても成
形体にボアを生ぜず、かつ、複雑な形状の成形体を寸法
安定性よく製造することができる。

本発明においては、まず、所定の濃度に調合し、充分混
合を行って得たジルコニア質、窒化珪素質。

アルミナ質、炭化珪素質等のファインセラミックスの泥
漿を石こう等の吸液性を有する多孔質の成形型に鋳込み
（本発明における鋳込成形法としては、従来知られてい
る方法でよく、ただバインダーの使用量およびセラミッ
クス粉末の結晶子径の点で適用範囲が広がっている）、
得られた成形体を取扱中に変形が起こらない程度まで常
温乾燥させた後、これをゴム袋に脱気密閉し、直ちに冷
間静水圧成形処理を行う（本発明における冷間静水圧成
形法も、従来知られている方法でよい）。こうして得ら
れた成形体を乾燥させ、脱脂、焼結を行う。この結果製
品の表面にはクラックは全く存在せず、またこれを研削
しても肉眼で発見しうるボアは存在しない。これは鋳込
成形法で得た成形体がまだ充分に乾燥固化していない段
階で冷間静水圧成形を行ったため、その均等な圧力によ
り、成形体がよりひきしまり、その過程で表面もしくは
内部に存在していたクラック、ボア等がつぶれたためと
考えられる。

（発明の効果） この方法を用いることにより １）複雑な成形体が高歩留りで得られる。

Ｉ）寸法安定性の良好な成形体が得られるため、場合に
よっては成形体の生加工が不要である。

■）鋳込成形法のみで得た成形体に較べて生殖力あがる
ため、生加工を行う場合においても有利である。

リ　鋳込用泥漿に添加するバインダー量を低減できる。

（セラミックス粉末１００ｉ量部あたり３重量部以下） 丸棒や板など単純形状成形品の場合は無添加でもよい。

リ　平均結晶子径が微細な粉末（（１０１〜０．１μｍ
）であっても成形可能である。ただし大きな粉末（ＣＬ
１〜１μｍ）であってもより効果のある方法であること
は言うまでもない。

以上のように多大の効果を生む。

なお本発明は構造部材、電子部材等に用いる全てのセラ
ミックスの製造に適用可能である。

（実施例） 以下実施例により本発明を説明する。

実施例１ まず歯数１０．モジエール４．厚み１０鴎の歯車を原型
として石膏成形型を作製した。

次に平均結晶子径α０２５μｍのジル；ニア質粉末を７
８重量部、アクリル系分散剤１重量部、アクリル系バイ
ンダー１重量部、水２０重量部を加えて２０時間ボール
ミルで混合し、均一な泥漿を得た。これを２１ａｉ／ｄ
の加圧下に上記の成形型に注入し、加圧したまま３０分
間放置して成形体を得た。これを変形しない様所定のセ
ッター上に載せ、約１時間常温乾燥を行った後、（Ｌ１
ｍ厚のゴム袋に入れ、真空脱気を２０秒間行い、この袋
を輪ゴム等で封じた。これを冷間静水圧加圧装置にセッ
トし、３　ｔｏｎ／ｃｉの圧力を加えた。得られた成形
体を８０℃で１夜乾燥させた後、５０℃／　Ｈｒの昇温
速度で８００°Ｃまで脱脂を行った後、これを１００℃
／Ｈｒの昇温速度で１４５０℃まで加熱し、その温度で
２時間焼結させて焼結体を得た。

この焼結体を赤色色素を用いて表面欠陥の有無を調べた
ところ、その表面にキレは存在しなかった。

またこれを１Ｍｓ厚でスライス状にカッティングして内
部のボア、クラック等の有無を調べたが肉眼で発見出来
る欠陥は全く存在しなかった。同様の操作により都合１
０本の歯車形状焼結晶を得たが、いずれの製品にもクラ
ック、ボア等欠陥は存在しなかった。

比較例１ 実施例１において冷間静水圧加圧処理のみを含まず、他
の操作は全く同様にして１０枚の歯車を得た。これを同
様に製品チェックしたところ、表面にクラックが生じて
いるものが４本また内部に肉眼で判別できるボアが存在
しているものが３本あった。

実施例２ 焼結助剤としてＡＴＯｓを２重量部ｓ　Ｙ２Ｏ２を３重
量部含む平均結晶子径１２μｍの窒化珪素質粉末を７４
重量部、アクリル系分散剤（Ｌ５重量部、水２５５重量
部を加えて３時間ボールミルで混合し、泥漿を得た。こ
れを１　ｋｇ／ｆｆｌの加圧下に直径１００誌厚み６鵡
の円板状物を原型とする石膏成形型に注入し、加圧した
まま６分間放置し【成形体を得た。これを変形しない様
子板状セッター上に載せ、約１時間常温乾燥を行った後
、［１Ｌ１ａｌｌ厚のゴム袋に入れ、真空脱気を２０秒
間行い輪ゴム等で封じた後２　ｔｏｎＡ−ｒｌで冷間静
水圧処理を施した。

得られた成形体を８０℃で１夜乾燥させた後、１２０℃
の昇温速度で窒素雰囲気下に１８００℃まで加熱し、そ
の温度で２時間焼結をさせて焼結体を得た。この焼結体
を赤色色素を用いて表面欠陥の有無を調べたところ、表
面クラックはなかった。またこれを平研削により削り込
んで内部ボアの有無を調べたが肉眼で発見できる欠陥は
全く存在しなかった。同様の操作により都合８枚の円板
状焼結体を得たが、いずれの製品にもクラック。

ボア等欠陥は存在しなかった。

比較例２ 実施例２において冷間静水圧加圧処理のみを含まず、他
の操作は全く同様にして８枚の円板状焼結体を得た。こ
れを同様に製品チェックしたところ表面にクラックが生
じているものが１枚、内部にボアが存在しているものが
２枚あった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、吸液性を有する多孔質成形型に、セラミックス泥漿
   を流し込んで得た成形体に、更に冷間静水圧成形を施す
   ことを特徴とするセラミックス成形体の製造方法。 ２、泥漿に含まれるバインダーが、セラミックス粉末１
   ００重量部に対して３重量部以下である特許請求の範囲
   第１項に記載のセラミックス成形体の製造方法。 ３、セラミックス粉末の平均結晶子径が、 ０．０１〜０．５μｍである特許請求の範囲第１項また
   は第２項に記載のセラミックス成形体の製造方法。