JPS62244603A - 泥漿鋳込み成形型 - 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み成形型に関する。泥漿鋳込み成形
方法は、古くから陶磁器食器や衛生陶器の成形に利用さ
れてきた。

この成形方法はプレス成形や塑性成形に比較して量産性
は劣るが、復雑形状品を成形できること、設備費が安価
であることなど、大きな特徴を有している。このため最
近ではアルミナ、ジルコニア。

炭化ケイ素、窒化ケイ素等の非粘土系のいわゆるファイ
ンセラミックスの分野でも利用されるようになってきた
。この発明は、とくにファインセラミックスの泥漿鋳込
み成形において、成形製品に不純物を混入させる恐れが
なく、かつ半永久的に使用できる泥漿鋳込み成形型に関
する。

（従来の技術〕 泥漿鋳込み成形は、まず、成形しようとする粉体を水も
しくは有機溶剤へ分散させ、安定な泥漿を調製し、次に
これを石膏型へ流し込み、型の吸水により着肉層を形成
させ、所定の形状になったところで余剰泥漿を排出させ
る等の処置により着肉を停止させる。その後そのまま放
置し、型の吸水力によりさらに着肉体の水分を減少させ
ると、着肉体は収縮するので、脱型し、さらに乾燥、焼
結する。

石膏型は乾燥後繰り返し使用される。また、石膏型の構
造はＣａＳＯ４・２Ｈ２０の針状結晶が相互にからみあ
った微細な多孔体組織よりなり、その細孔直径は２μ程
度であり、この細孔の毛管力により吸水力を持つ。

〔発明が解決しようとする問題点〕

泥漿鋳込み成形時に泥漿中へとくにアルカリ金属および
アルカリ土類金属化合物が溶解しやすい。

したがって、石膏型はＣａＳＯ４・２Ｈ２０で菖るため
、鋳込み時に泥漿中へ例えばＣａＳＯ４が溶解し、着肉
体へＣａが混入しやすく、成形製品の強度、硬度等の性
能を劣化させる。またファインセラミックスを成形する
場合、原料粒径が１μと微粒のため、ファインセラミッ
クスが石膏型へ付着し、使用回数は５０回以下となる。

さらに石膏型を再使用するために、型乾燥する場合に５
０℃以上に温度をあげると、一部が半水石膏（ＣａＳＯ
４・１１２Ｈ２０）へ化学変化をおこすので、低温でお
こなう必要がある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は上記従来技術の問題点を除去し、強度、硬度
等の特性の良好な成形製品を与え、かつ半永久的に使用
し得る泥漿鋳込み成形型を提供するものである。

この発明の泥漿鋳込み成形型は、泥漿鋳込み成形時に、
泥漿中にとくに溶解しやすいアルカリ金属化合物および
アルカリ土類金属化合物の含有率が夫々′５％以下であ
って、かつ粒径が３μ以下のセラミックス化合物粉末原
料を成形し、焼結したセラミックス、ｆヒ合物焼結体か
らなり、その細孔直径が１μ以下であるものである。

この発明において原料のセラミックス化合物としては、
窒化ケイ素、炭化ケイ素、アルミナ、ジルコニア等があ
げられる。

また、セラミックス化合物粉末原料を成形する方法とし
ては、プレス成形方法、塑性成形方法、泥漿鋳込み成形
方法等いかなる成形方法をも用いることができる。また
、成形体を焼結するには、焼成炉で焼結するのがよいが
、この際、気孔率が１０体積％以上気孔が残存するよう
に焼結するのが好ましい。すなわち、気孔率が１０体積
％未満であると、気孔同志が連通せず独立したも′のと
なり、内部の気孔が吸水に寄与せず、吸水力が小さくな
ってしまうので、気孔率が１０体積％以上になるように
焼結するのが好ましい。したがって、焼結する方法とし
ては、完全焼結させる場合より低い温度で焼結させるす
または、あらかじめ通常成形時に加える焼結助剤を０％
にするか、通常より減少ぎせておくのがよい手段である
。□さらに焼結した成形型は仕上げ加工を施して鋳込み
成形型とする。

〔作用〕

上記に示した泥漿鋳込み成形型は、石膏型が持つ細孔直
径２μの細孔より小さい１μ′以下の細孔を有する。こ
のため、石膏型と同じように泥漿から水分をうばいとる
毛管力を有し、成□形が可能となる。そして、アルカリ
金属化合物、アルカリ土類金属化合物が５％以下の原料
から型を得て−るので、型から泥漿中へのこれら化合物
の溶解がほとんどなく、成形製品の強度、硬度等の本来
の性能を劣化させない。さらに、型の原料の粒径が３μ
以下であるので、型の持っ細孔直径は１μ以下になり、
したがってファインセラミックスのように原料粉末の粒
径が１μでも付着することなく、半永久的に使用するこ
とができる。またこの型は焼結体であるので、使用後の
加熱乾燥が可能となる。

〔実施例〕

実施例１ 粒径１μ、純度９８′％の窒化ケイ素（アルカリ金属化
合物およびアルカリ土類金属化合物の含有率０．２５％
）を水中へ解膠剤のアクリル酸オリゴマーアンモニウム
塩とともに分散させた。この時、焼結助剤のマグネシア
、アルミナ、イツトリア等を加えず調製した。この分散
液を石膏型へ流し込み、厚さ１０ｍｍに着肉させた後、
排泥し乾燥した後、窒素雰囲気で１７００℃で焼結させ
、９８％Ｓｉ３Ｎ４製多孔質泥漿鋳込み型を得た。

この型の気孔率は３４体積％であった。また、細孔直径
を水銀圧入ポロシメーターで測定すると０．５μであっ
た。得られたＳｉ３Ｎ４製型の内側に仕上げ加工として
、研磨をほどこした。この型を使用して、通常のＳｉ３
Ｎ４泥漿鋳込み成形をおこなった。泥漿は、粒径１μの
Ｓｉ３Ｎ４と焼結助剤の８％マグネシウムスピネルを、
解膠剤のアクリル酸オリゴマーアンモニウム塩とともに
水に分散したものを使用した。泥漿をＳｉ３Ｎ４製型へ
流し込むと石膏型の２倍の速度で着肉した。

排泥後、脱型、乾燥し、さらに１７００℃の窒素雰囲気
中で焼結したが、得られた製品はヒビ、クラック等が見
られず満足できるものであった。成形製品のＣａ含有量
を分析したが検出されなかった。さらに、製品のヴイッ
カース硬度を測定したところ室温で１４００　Ｋｇ／　
ｒｍ２および８００℃で９００に’ｊ／ｍ２であった。

　　　　゛使用したＳｉ３Ｎ４製型は１５０℃で乾燥し
、再度使用することができた。また型は変色せず泥漿中
のＳｉ３Ｎ４等の付着がおきていないことが判明した。

実施例２ 粒径３μ、純度９７％のアルミナ（アルカリ金属化合物
およびアルカリ土類金属化合物の含存率中 ０．５％）を水壽嬶へ解膠剤のアクリル酸オリゴマーア
ンモニウム塩とともに分散させた。これを石膏型へ流し
込み、厚さ１０ｊｌＩＪｌに着肉させた後υ１泥し、乾
燥後１４００℃で焼結させ、９７％ＡＩ！２０３製多孔
質泥漿鋳込み型を得た。この型の気孔率は３２体積％、
細孔直径は１μであった。

得られた型の内側を研磨し、型を製造するのに使用した
同じ泥漿を使用し、これをＩ’ｌ！２　ｏ、、製型へ流
し込み成形した。着肉速度は石膏型の場合とほぼ同等で
あった。排泥後、脱型、乾燥し、さらに１８００℃の窒
素雰囲気中で焼結させ、成形製品を得た。得られた製品
はヒビ、クラック等がみられず満足すべきものであった
。製品のＣａ含有量を分析したところ、検出することが
できなかった。さらに製品のヴイッカース硬度を測定し
たところ、室温で１６０００／ｙ２であった。／この型
を１５０℃で乾燥後再度使用すると同上製品が得られた
。また、型の変色等も見られなかった。

比較例 実施例１で使用した焼結助剤入りの泥漿を、通常の石膏
型へ流し込み成形を実施した。厚さ５朋に着肉したとこ
ろで排泥し、脱型乾燥後、１７００℃の窒素雰囲気中で
焼結させ、成形製品を得た。この製品のヴイッカース硬
度を測定したところ、室温で９００Ｋｇ／ＩＩＪＩＩ２
および８００℃で６００に！ｇ／！１１１２であった。

また、成形特石膏型表面に接した部分を電子プローブ微
量分析（ＥＰＭＡ）により分析すると、製品中に０．４
％のＣａが含有していることが検出された。

使用した石膏型を見ると、窒化ケイ素が一部付着し黒ず
んでいた。

〔発明の効果〕

上記から明らかのように、この発明の泥漿鋳込み成形型
を用いると、成形製品へのアルカリ金属化合物およびア
ルカリ土類金属化合物の混入の恐れがない。したがって
この発明の成形型は、強度、硬度等の特性の良好な成形
製品を与えることができ、この成形製品は各種機械部品
として好適に使用することができる。

また、従来の石膏型は、これを用いて窒化ケイ素等の成
形をおこなう場合に、窒化ケイ素等の付着がおこり数１
０回で使用できなくなったのに対し、この発明の泥漿鋳
込み成形型では、窒化ケイ素等が付着せず、半永久的に
使用することができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルカリ金属化合物およびアルカリ土類金属化合
   物の含有率が夫々５％以下であって、かつ粒径が３μ以
   下のセラミックス化合物粉末原料を成形し、焼結したセ
   ラミックス化合物焼結体からなり、その細孔直径が１μ
   以下である泥漿鋳込み成形型。
2. （２）気孔率が１０体積％以上である特許請求の範囲第
   １項記載の泥漿鋳込み成形型。
3. （３）セラミックス化合物が窒化ケイ素である特許請求
   の範囲第１項記載の泥漿鋳込み成形型。
4. （４）セラミックス化合物がアルミナである特許請求の
   範囲第１項記載の泥漿鋳込み成形型。