JPS63107871A - Manufacture of ceramic product - Google Patents

Manufacture of ceramic product

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JPS63107871A
JPS63107871A JP61255386A JP25538686A JPS63107871A JP S63107871 A JPS63107871 A JP S63107871A JP 61255386 A JP61255386 A JP 61255386A JP 25538686 A JP25538686 A JP 25538686A JP S63107871 A JPS63107871 A JP S63107871A
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layer
glass
sintered
ceramic
powder
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光雄 桑原
石川 正信
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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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。
(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 A1発明の目的 (1)  産業上の利用分野 本発明はセラミック製品の製造方法に関する。[Detailed description of the invention] A1 Purpose of the invention (1) Industrial application field The present invention relates to a method for manufacturing ceramic products.

(2)従来の技術 従来、この種製造方法として、セラミ7り成形体または
そのセラミック成形体より得られる仮焼結体といったセ
ラミック製被焼結体を石英ガラス管またはバイロセラム
内に真空下で封入し、次いでHIP処理(熱間静水圧プ
レス処理)を行うことが知られている。
(2) Conventional technology Conventionally, in this type of manufacturing method, a ceramic sintered body such as a ceramic molded body or a temporarily sintered body obtained from the ceramic molded body is sealed in a quartz glass tube or Vyroceram under vacuum. It is known to then perform HIP treatment (hot isostatic pressing treatment).

(3)発明が解決しようとする問題点 しかしながら前記手法によると、被焼結体が比較的大型
である、複雑な形状を有する、薄肉である等の場合にそ
れを石英ガラス管またはパイロセラム内に真空下で封入
することが難しく、また真空封入処理が確実に行われて
いない場合にはHIP処理により高強度なセラミック製
品を得ることができないという問題がある。
(3) Problems to be solved by the invention However, according to the above method, when the object to be sintered is relatively large, has a complicated shape, is thin, etc. There is a problem in that it is difficult to encapsulate under vacuum, and if the vacuum encapsulation treatment is not performed reliably, a high-strength ceramic product cannot be obtained by HIP treatment.

本発明は上記に鑑み、真空封入処理における被焼結体の
大きさ、形状等の形態に伴う制約を大幅に緩和すると共
にその処理作業性を良好にし、高強度なセラミック製品
を得ることのできる前記製造方法を提供することを目的
とする。
In view of the above, the present invention significantly alleviates the restrictions associated with the size, shape, etc. of the sintered body in vacuum encapsulation treatment, improves the process workability, and makes it possible to obtain high-strength ceramic products. It is an object of the present invention to provide the above manufacturing method.

B9発明の構成 (11問題点を解決するための手段 本発明は、セラミック製被焼結体の全体を覆う、外側の
ガラス形成粉末層、該ガラス形成粉末層よりも高融点で
あって、該層の融液および該層より得られるガラス酸の
融液が前記被焼結体に浸透するのを阻止する中間の無機
質保護層および前記被焼結体の構成材料であり、且つ前
記無機質保護層よりも高融点であって、前記両層の融液
および前記ガラス酸の融液が前記被焼結体に浸透するの
を阻止する内側のセラミック粉末層をそれぞれコーティ
ングにより形成し、次いで真空下における加熱処理によ
り前記ガラス形成粉末層を溶融して得られる前記ガラス
殻内に前記被焼結体を封入し、その後前記被焼結体をH
IP処理における焼結段階に保持することを特徴とする
B9 Structure of the Invention (Means for Solving Problems 11) The present invention provides an outer glass-forming powder layer covering the entire ceramic body to be sintered, which has a higher melting point than the glass-forming powder layer, and which has a higher melting point than the glass-forming powder layer. An intermediate inorganic protective layer that prevents the melt of the layer and the glass acid melt obtained from the layer from penetrating into the object to be sintered, and a constituent material of the object to be sintered, and the inorganic protective layer An inner ceramic powder layer, which has a higher melting point than the above-mentioned ceramic powder and prevents the melts of both layers and the glass acid from penetrating into the object to be sintered, is formed by coating, and then sintered under vacuum. The object to be sintered is encapsulated in the glass shell obtained by melting the glass forming powder layer by heat treatment, and then the object to be sintered is heated to H.
It is characterized by being held at the sintering stage in IP processing.

(2)作 用 前記手法によれば、コーティングにより形成されたガラ
ス形成粉末層を真空下で加熱溶融してガラス酸を得、同
時にそのガラス殻内に被焼結体を封入するので、真空封
入処理における被焼結体の形態に伴う制約を大幅に緩和
することができ、また真空封入処理は容易であるからそ
の処理(%業性を良好にすることができる。
(2) Effect According to the above method, the glass forming powder layer formed by coating is heated and melted under vacuum to obtain glass acid, and at the same time, the object to be sintered is enclosed within the glass shell. Restrictions associated with the form of the sintered body in processing can be greatly relaxed, and since vacuum encapsulation processing is easy, the processing efficiency can be improved.

無機質保護層は、ガラス形成粉末層の加熱溶融時におい
てその融液が、またHIP処理の焼結段階においてガラ
ス酸の融液がそれぞれ被焼結体に浸透するのを阻止する
The inorganic protective layer prevents the melt of the glass-forming powder layer from penetrating into the object to be sintered during heating and melting, and the melt of the glass acid during the sintering stage of the HIP process.

セラミック粉末層は前記両融液および前記焼結段階にお
ける無機質保護層の融液が被焼結体に浸透するのを阻止
し、また前記加熱溶融時および前記焼結段階において被
焼結体の酸化を防止する。
The ceramic powder layer prevents both the melts and the melt of the inorganic protective layer in the sintering step from penetrating into the object to be sintered, and also prevents the oxidation of the object during the heat melting and the sintering step. prevent.

前記両層の融液阻止作用により前記焼結段階を高温およ
び高圧状態にすることができる。
The melt-blocking action of both layers allows the sintering step to be carried out at high temperatures and pressures.

ガラス酸は、前記焼結段階において、その高圧力による
被焼結体の気孔閉鎖を回避して被焼結体の内圧上昇を抑
制し、緻密化を促進する。
In the sintering step, the glass acid prevents the sintered body from closing its pores due to its high pressure, suppresses the increase in internal pressure of the sintered body, and promotes densification.

前記真空封入処理の確実性ならびに前記セラミック粉末
層、無機質保護層およびガラス酸の前記作用により高密
度、したがって高強度、特に高温強度の優れたセラミッ
ク製品を得ることができる。
The reliability of the vacuum encapsulation process and the action of the ceramic powder layer, the inorganic protective layer and the glass acid make it possible to obtain a ceramic product with high density and therefore high strength, especially excellent high-temperature strength.

(3)実施例 セラミック製被焼結体の構成材料であるセラミック粉末
としては、5LsN4、SiC,ZrOt 、AIl!
 Os等の粉末が単独で、またはこれらの粉末から選択
される複数の粉末が混合して用いられる。
(3) Examples The ceramic powders that are the constituent materials of the ceramic sintered body include 5LsN4, SiC, ZrOt, and Al!
A powder such as Os may be used alone, or a plurality of powders selected from these powders may be used in combination.

セラミック粉末に加圧成形法、スリップキャスティング
法等の成形法を適用して所定の形状を有するセラミック
成形体を得るのであるが、そのセラミック粉末の成形性
を良好にするため、その粉末にはパラフィン系ワックス
、ポリビニルアルコール系結合剤等の有機系結合剤を添
加することもある。またHIP処理の焼結段階でセラミ
ック粉末に対し焼結作用を発揮する焼結助剤として、A
I!20ユ、Y、O,、MgO等がセラミック粉末に添
加される。必要に応じて、仮鳩結時セラミック粉末に対
し焼結作用を発揮するハロゲン化物、例えばMgFz 
、CaF! 、CaC1z等がセラミック粉末に添加さ
れ、これにより仮焼結体の強度を向上させることができ
る。
A ceramic molded body having a predetermined shape is obtained by applying molding methods such as pressure molding and slip casting to ceramic powder.In order to improve the moldability of the ceramic powder, paraffin is added to the powder. Organic binders such as waxes and polyvinyl alcohol binders may also be added. In addition, A is used as a sintering aid that exerts a sintering effect on ceramic powder during the sintering stage of HIP processing.
I! 20 U, Y, O, MgO, etc. are added to the ceramic powder. If necessary, a halide, such as MgFz, which exerts a sintering effect on the ceramic powder during temporary pigeon-holing may be added.
, CaF! , CaC1z, etc. are added to the ceramic powder, thereby improving the strength of the pre-sintered body.

前記セラミック成形体またはそのセラミック成形体より
得られる仮焼結体を被焼結体として、その全体を覆うよ
うに内側のセラミック粉末層、中間の無機質保護層およ
び外側のガラス形成粉末層がコーティングにより形成さ
れる。
The ceramic molded body or the pre-sintered body obtained from the ceramic molded body is used as a sintered body, and an inner ceramic powder layer, an intermediate inorganic protective layer, and an outer glass-forming powder layer are coated so as to cover the entire body. It is formed.

セラミック粉末層は、被焼結体の構成材料である前記セ
ラミック粉末の単層構成、その単層を二層にしてそれら
の間にセラミック粉末、有機系結合剤、焼結助剤等を配
合した層を介在させた積層構成等である。前記単層構成
において、その厚さハロ。5〜1鶴に、また積層構成に
おいて、その厚さは1〜21にそれぞれ設定される。
The ceramic powder layer has a single layer structure of the ceramic powder that is the constituent material of the sintered body, and the single layer is made into two layers, and ceramic powder, an organic binder, a sintering aid, etc. are mixed between them. It has a laminated structure with intervening layers, etc. In the single layer structure, the thickness is halo. The thickness is set to 5 to 1, and in the laminated configuration, the thickness is set to 1 to 21, respectively.

無機質保護層は、結合剤としてケイ酸ナトリウム類、リ
ン酸ナトリウム類を、また膏剤としてセラミック粉末を
用いて形成される。
The inorganic protective layer is formed using sodium silicates and sodium phosphates as a binder and ceramic powder as a plaster.

ケイ酸ナトリウム類としては、Na、ClSiOx 、
Nag 0 ・2 S i Ox等のケイ酸ソーダが用
いられ、またリン酸ナトリウム類としてはへキサメタリ
ン酸ナトリウム、酸性メタリン酸ナトリウム、テトラリ
ン酸ナトリウム等が用いられる。
Examples of sodium silicates include Na, ClSiOx,
Sodium silicate such as Nag 0 .2 Si Ox is used, and sodium phosphates such as sodium hexametaphosphate, acidic sodium metaphosphate, and sodium tetraphosphate are used.

また骨材として用いられるセラミック粉末としては、S
 iot 、MgO,Adz O,、Nag O・Si
O□ ・HtOlAsh S it Ols (ムライ
ト) 、CaO(Ca (OH)tまたはCaCO5の
形態でもよい、) 、BaO(Ba  (OH)tまた
はBaCO3の形態でもよい、〕等が用いられる。無機
質保m層の融点は1750℃以上で、その厚さは1〜2
fiに設定される。
Ceramic powder used as aggregate is S
iot, MgO, Adz O,, Nag O・Si
O□ ・HtOlAsh S it Ols (mullite), CaO (may be in the form of Ca(OH)t or CaCO5), BaO (may be in the form of Ba(OH)t or BaCO3), etc. are used.Inorganic retention m The melting point of the layer is 1750℃ or higher, and its thickness is 1-2
set to fi.

ガラス形成粉末層は、Na、0−3iO,−xH2O、
Hs BO3、S t Ox 、Mg Os Na A
10 tの混合粉末、S io、−Na、O−B、Ox
  CaOAltos系ガラスの微粉砕粉末等を用いて
形成される。その層の融点は1ioo〜1200℃であ
り、また融液の粘度がl0cP以下にならないようにす
る。前記層の厚さは0.2〜0、5 mに設定される。
The glass forming powder layer contains Na, 0-3iO, -xH2O,
Hs BO3, S t Ox , Mg Os Na A
10 t of mixed powder, Sio, -Na, O-B, Ox
It is formed using finely pulverized powder of CaOAltos glass. The melting point of the layer is 1io0 to 1200°C, and the viscosity of the melt should not be less than 10cP. The thickness of the layer is set between 0.2 and 0.5 m.

必要に応じて、無機質保護層とガラス形成粉末層との間
には、ガラス形成粉末層の下地層として融点が1700
℃のクリストバライト型石英微粉末層が設けられ、その
厚さは0.5 鰭以下に設定される。
If necessary, between the inorganic protective layer and the glass-forming powder layer, a layer having a melting point of 1,700 m
A layer of cristobalite-type quartz fine powder of 0.5 °C is provided, and its thickness is set to 0.5 fin or less.

前記各層のコーティング法としては、はけ塗り、ディッ
ピング、スプレー等が採用される。
Brushing, dipping, spraying, etc. are employed as the coating method for each layer.

前記ガラス形成粉末層は、真空下で加熱溶融されてガラ
ス殻を形成すると同時にそのガラス殻内に被焼結体を封
入するものであり、また前記層はコーティングにより形
成されることもあって、真空封入処理における被焼結体
の形態に伴う制約を大幅に緩和することができる。また
真空封入処理は容易であるからその作業性は良好である
The glass forming powder layer is heated and melted under vacuum to form a glass shell and at the same time encapsulates the object to be sintered within the glass shell, and the layer may also be formed by coating. Restrictions associated with the form of the sintered body in the vacuum encapsulation process can be significantly alleviated. Further, since the vacuum sealing process is easy, its workability is good.

前記真空封入処理は、↓ラミック成形体の仮焼結と同時
、仮焼結体を用いて独立した加熱工程、または仮焼結体
にHIP処理を施す際にその昇温過程の何れかで行われ
る。
The vacuum encapsulation treatment is performed either simultaneously with the temporary sintering of the ramic molded body, in an independent heating process using the temporary sintered body, or during the heating process when the temporary sintered body is subjected to HIP treatment. be exposed.

無機質保護層!層は、ガラス形成粉末層の加熱溶融時に
おいてその融液が、またH I P処理の焼結段階にお
いてガラス酸および下地層の融液が被焼結体に浸透する
のを阻止する。
Inorganic protective layer! The layer prevents the melt of the glass-forming powder layer during heating and melting, and the melt of the glass acid and underlying layer from penetrating into the sintered body during the sintering stage of the HIP process.

セラミック粉末層は前記各融液および前記焼結段階にお
ける無機質保護層の融液が被焼結体に浸透するのを阻止
し、また前記加熱溶融時および前記焼結段階において被
焼結体の酸化を防止し、さらに、セラミック製品に溶着
しないので、その製品からのガラス酸等の破砕除去を容
易にする。
The ceramic powder layer prevents each of the melts and the melt of the inorganic protective layer in the sintering step from penetrating into the object to be sintered, and also prevents the oxidation of the object during the heat melting and the sintering step. Furthermore, since it does not adhere to ceramic products, it facilitates the crushing and removal of glass acid, etc. from the products.

無機質保護層およびセラミック粉末層の融液阻止作用に
より前記焼結段階を高温および高圧状態にすることがで
きる。
The melt-blocking action of the inorganic protective layer and the ceramic powder layer allows the sintering step to be carried out at high temperatures and pressures.

ガラス酸は、前記焼結段階において、その高圧力による
被焼結体の気孔閉鎖を回避して被焼結体の内圧上昇を抑
制し、緻密化を促進する。
In the sintering step, the glass acid prevents the sintered body from closing its pores due to its high pressure, suppresses the increase in internal pressure of the sintered body, and promotes densification.

前記真空封入処理の確実性ならびにセラミック粉末層、
無機質保護層およびガラス酸の前記作用により高密度、
したがって高強度、特に高温強度の優れたセラミック製
品を得ることができる。
The reliability of the vacuum encapsulation process and the ceramic powder layer,
High density due to the action of the inorganic protective layer and glass acid,
Therefore, a ceramic product with high strength, particularly excellent high-temperature strength, can be obtained.

〔実施例!〕〔Example! ]

くタービン羽根車の製造〉 セラミック粉末 5iiN、       85.5〜98重量%焼結助
剤粉末 Y、03        1〜6重量%AN、0.  
      1〜8重量%MgF、粉末       
 0〜0.5重量%上記各種粉末を、上記範囲において
配合量が異なるようにボールミルにて24時間混合し、
多種類の原料粉末を調製する。
Production of turbine impeller> Ceramic powder 5iiN, 85.5-98% by weight sintering aid powder Y, 03 1-6% by weight AN, 0.
1-8% by weight MgF, powder
0 to 0.5% by weight of the above various powders were mixed in a ball mill for 24 hours so that the blending amounts varied within the above range,
Prepare many types of raw material powders.

各原料粉末を用いて、第1.第2図に示すタービン羽根
車lと同一形状のセラミック成形体をスリップキャステ
ィング法を適用して成形する。
Using each raw material powder, 1. A ceramic molded body having the same shape as the turbine impeller 1 shown in FIG. 2 is molded by applying a slip casting method.

各セラミック成形体を110〜220℃にて十分に乾燥
する。
Each ceramic molded body is sufficiently dried at 110 to 220°C.

各セラミック成形体を真空炉内に設置し、炉内圧を0.
8 Torrに保ち、また炉内にN2ガスを30m1/
+*inの流量を以て流通させ、第3図線aに・示す各
工程を用いて仮焼結処理を行い仮焼結体を得る。
Each ceramic molded body was placed in a vacuum furnace, and the furnace pressure was set to 0.
Maintain the temperature at 8 Torr, and add 30m1/N2 gas into the furnace.
The material is circulated at a flow rate of +*in, and a pre-sintered body is obtained by performing a pre-sintering process using each step shown in the line a of the third figure.

即ち、昇温速度15℃/sinの第1昇温工程(線al
)、650℃にて60分間の第1恒温工程(線a2)、
昇温速度20℃ZIlinの第2昇温工程(線as)、
1200℃にて120分間の第2恒温工程(線a4)、
冷却速度15℃10+Inの第1冷却工程(線as)、
600℃にて15分間の第3恒温工程(線a、)、およ
び冷却速度10℃/ m i nの第2冷却工程(線a
1)を用いる。
That is, the first temperature increase step (line al
), a first constant temperature step at 650°C for 60 minutes (line a2),
Second temperature increase step (line as) at a temperature increase rate of 20°C ZIlin,
A second constant temperature step (line a4) at 1200°C for 120 minutes,
a first cooling step (line as) with a cooling rate of 15° C. 10+In;
A third constant temperature step at 600 °C for 15 min (line a,) and a second cooling step with a cooling rate of 10 °C/min (line a,
1) is used.

各仮焼結体に、以下に述べるコーティング処理を施して
セラミック粉末層2、無機質保11Jif3、下地N4
およびガラス形成粉末715を形成する。
Each pre-sintered body is subjected to the coating treatment described below to form a ceramic powder layer 2, an inorganic preservation layer 11Jif3, and a base layer N4.
and glass forming powder 715 is formed.

(a)  セラミック粉末層2の形成 St、N4粉末を水に十分に分散させてスラリ状物とし
、このスラリ状物を仮焼結体に、その全体を覆うように
厚さ0.5〜1mにはけ塗りする。
(a) Formation of ceramic powder layer 2 St, N4 powder is sufficiently dispersed in water to form a slurry, and this slurry is made into a pre-sintered body to a thickness of 0.5 to 1 m so as to cover the entire body. Brush it on.

次いでその粉末層に、その全体を覆うように、各仮焼結
体における前記原料粉末と同一配合量のものを前記同様
にスラリ状にして厚さ0.5 wにはけ塗りする。さら
にその原料粉末層に、その全体を覆うように前記Si、
N4のスラリ状物を厚さ0゜5〜1fiにはけ塗りする
Next, the powder layer is made into a slurry and brushed to a thickness of 0.5 W in the same amount as the raw material powder in each pre-sintered body so as to cover the entire powder layer. Furthermore, the above-mentioned Si is applied to the raw material powder layer so as to cover the entire layer.
Brush a slurry of N4 to a thickness of 0°5 to 1fi.

(b)  無機質保護N3の形成 前記セラミック粉末層2の表面が乾燥した後、ヘキサメ
タリン酸ナトリウム 2重量部、酸性メタリン酸ナトリ
ウム 0.5重量部、Ca  (OH)2粉末 1重量
部、水 32重量部および残部が粒度48メツシユ以下
のMgO粉末である懸濁液中に仮焼結体をディッピング
して厚さ1鶴以上の暦を得る。この層は約30秒で硬化
する。
(b) Formation of inorganic protection N3 After the surface of the ceramic powder layer 2 is dried, 2 parts by weight of sodium hexametaphosphate, 0.5 parts by weight of acidic sodium metaphosphate, 1 part by weight of Ca(OH)2 powder, and 32 parts by weight of water. The temporary sintered body is dipped in a suspension in which the remaining part is MgO powder with a particle size of 48 mesh or less to obtain a calendar with a thickness of 1 crane or more. This layer hardens in about 30 seconds.

(C)  ガラス形成粉末層5の形成 前記無8!質保護H!3の硬化後、そのN3にそれの全
体を覆うように、直径10μm以下の石英微粉末のスラ
リ状物を厚さ約0.2鶴にはけ塗りして下地J!14を
形成する。その下地層4の表面が乾燥した後、その層4
にそれの全体を覆うように、510t −Nag OB
t Os  CaOA’j!10、系ガラスより得られ
た微粉砕粉末のスラリ状物を厚さ約0.5 wにスプレ
ーしてガラス形成粉末層5を形成する。
(C) Formation of glass-forming powder layer 5 No. 8 above! Quality protection H! After step 3 has hardened, brush a slurry of fine quartz powder with a diameter of 10 μm or less to a thickness of about 0.2 mm to cover the entire surface of the N3 base J! form 14. After the surface of the base layer 4 has dried, the layer 4
510t-Nag OB to cover the whole of it.
t Os CaOA'j! 10. Spray a slurry of finely pulverized powder obtained from a glass-based glass to a thickness of about 0.5 W to form a glass-forming powder layer 5.

各112〜5を210℃にて十分に乾燥した後、前記仮
焼結処理と同一条件にて加熱溶融処理を行い、ガラス形
成粉末層5よりガラス酸を得、同時にそのガラス殻内に
仮焼結体を真空封入する。この加熱溶融処理中において
N2ガスを1iil!iさせることは、前記各N2〜5
の形成中に仮焼結体の気孔に封じ込められた水および空
気の噴出(ボンピングオフ)を防止する上に有効である
After sufficiently drying each of Nos. 112 to 5 at 210°C, heat-melting treatment is performed under the same conditions as the above-mentioned pre-sintering treatment to obtain glass acid from the glass-forming powder layer 5, and at the same time, calcining inside the glass shell. Vacuum seal the solid. During this heating and melting process, 1iil! of N2 gas was introduced! i is for each of the above N2 to 5
This is effective in preventing water and air trapped in the pores of the pre-sintered body from blowing out (bumping-off) during the formation of the pre-sintered body.

各仮焼結体に、第3図線すに示す各工程を用いてHIP
処理を施し、タービン羽根車1を得る。
HIP each pre-sintered body using each process shown in the diagram in Figure 3.
A turbine impeller 1 is obtained by the treatment.

即ち、昇温速度20℃/la s nの第1昇温工程(
線b+)、1250℃にて30分間の第1恒温工程(k
iAbt)、昇温速度15℃/minの第2昇温工程(
mb、) 、1450’Cにて60分間の第2恒温工程
(線す、)、昇温速度10’l?/+winの第3昇温
工程(線bS)、焼結段階である、圧力1000 kg
/cdおよび1750℃にて90分間の第3恒温工程(
線bh)、および室温までの炉冷工程(線b’r)を用
いる。このHIP処理により下地N4はガラス状になっ
て、ガラス酸の厚さを増加する。
That is, the first temperature increase step (with a temperature increase rate of 20°C/lasn
line b+), the first constant temperature step (k
iAbt), a second temperature increase step at a temperature increase rate of 15°C/min (
mb, ), second constant temperature step (line, ) for 60 minutes at 1450'C, heating rate 10'l? /+win third temperature raising step (line bS), sintering stage, pressure 1000 kg
/cd and a third constant temperature step for 90 minutes at 1750°C (
line bh), and a furnace cooling step to room temperature (line b'r). This HIP treatment makes the substrate N4 glassy and increases the thickness of the glass acid.

HIP処理後、各タービン羽根車1に空気圧6に、/c
+dにてサンドブラスト処理を施し、ガラス酸を破砕除
去する。ガラス酸の厚さは、下地層4によるガラス層を
含めて0.1〜0.3龍で、その大部分は無機質保護層
3に付着しており、一部はセラミック粉末N2まで浸透
していたが、タービン羽根車1への浸透はなく、したが
ってタービン羽根車1の表面性は良好で、また各羽根の
曲りもない。
After HIP treatment, each turbine impeller 1 has an air pressure of 6, /c
Sandblasting is performed at +d to crush and remove the glass acid. The thickness of the glass acid is 0.1 to 0.3 mm including the glass layer formed by the base layer 4, and most of it is attached to the inorganic protective layer 3, and some of it has penetrated into the ceramic powder N2. However, there was no penetration into the turbine impeller 1, so the surface quality of the turbine impeller 1 was good, and each blade was not bent.

第4〜第6図は各タービン羽根車1の相対密度を示し、
第4図は2重量%Yt C1+ 、3重量%AI!zo
zにてM g F zの配合量を変化させた場合に、ま
た第5図は4重量%YzOユにてAltOlの配合量を
変化させた場合に、さらに第6図は4重量%/1.0.
にてY2O,の配合量を変化させた場合にそれぞれ該当
する。
4 to 6 show the relative density of each turbine impeller 1,
Figure 4 shows 2% by weight Yt C1+, 3% by weight AI! zo
When the blending amount of M g F z is changed in z, FIG. 5 shows the case when the blending amount of AltOl is changed in 4 wt. .0.
This applies to cases where the blended amount of Y2O is changed.

各図において、線(,1%(、は本発明により得られた
タービン羽根車1に、また線d、〜d、は仮焼結後書圧
下で1600〜1800℃にて焼結して得られた比較例
に、さらに線e、〜e、は仮焼結後前記のような層を設
けずにHIP処理を行って得られた他の比較例にそれぞ
れ該当する。
In each figure, the line (, 1%) indicates the turbine impeller 1 obtained by the present invention, and the lines d and -d indicate the turbine impeller 1 obtained by sintering at 1600 to 1800°C under writing pressure after preliminary sintering. In addition, lines e and -e correspond to other comparative examples obtained by performing HIP treatment without providing the above-mentioned layer after preliminary sintering.

第4図において、M g F zは仮焼結体の強度を増
すために用いられており、本発明における線C1の場合
はHIP処理中にMgF、を略完全に揮発除去し得るの
で、MgF、の配合量が増してもタービン羽根車lの相
対密度は殆ど変化なく、略99%と極めて高い。
In FIG. 4, MgFz is used to increase the strength of the pre-sintered body, and in the case of line C1 in the present invention, MgF can be almost completely volatilized and removed during the HIP process. Even if the blending amount of , increases, the relative density of the turbine impeller l hardly changes, and is extremely high at approximately 99%.

比較例における線d1の場合はM g F tの増加に
伴いその揮発除去が十分に行われず、したがって相対密
度が低下する。
In the case of line d1 in the comparative example, as M g F t increases, its volatilization is not sufficiently removed, resulting in a decrease in relative density.

他の比較例における線eIの場合は、ガラス酸を設けな
いのでHIP処理時の高圧力で仮焼結体の気孔が閉鎖さ
れ、その状態で仮焼結体の体積が減少するため仮焼結体
の内圧上昇に伴い緻密化が停止し、またM g F z
の揮発除去が妨げられ、その結果相対密度が線d、の場
合よりも低下する。
In the case of line eI in other comparative examples, since no glass acid is provided, the pores of the pre-sintered body are closed by the high pressure during HIP treatment, and in this state the volume of the pre-sintered body is reduced, so the pre-sintering Densification stops as the internal pressure of the body increases, and M g F z
The volatilization removal of is prevented, resulting in a lower relative density than in the case of line d.

第5.第6図において、本発明における線C2゜C1の
場合はA 1 z Os 、Yz Oxといった焼結助
剤の配合量が少なくても相対密度が非常に高く、その値
は焼結助剤の配合量が増加しても殆ど変わらない。
Fifth. In FIG. 6, in the case of line C2°C1 in the present invention, the relative density is very high even if the amount of sintering aids such as A 1 z Os and Yz Ox is small, and the value depends on the amount of sintering aids. There is almost no difference even if the amount increases.

焼結助剤はセラミック製品の強度低下因子となるので、
極力少ない方が良く、したがって本発明は比較例の線d
、 、d、またはex、C3に比べて高強度なセラミッ
ク製品を得る方法として優秀である。
Sintering aids are a factor in reducing the strength of ceramic products, so
It is better to have as little as possible, so the present invention
, , d, or ex, is an excellent method for obtaining a ceramic product with higher strength than C3.

さらに比較例のため、仮焼結体にガラス形成粉末層のみ
を設け、前記と同一条件にてHIP処理を行ったところ
、ガラス殻の一部がタービン羽根車に浸透して、そのガ
ラス殻を完全に除去することができず、また前記ガラス
殻の浸透に伴いタービン羽根車の相対密度も約85%と
低いものであることが判明している。
Furthermore, as a comparative example, only a glass-forming powder layer was provided on the pre-sintered body and HIP treatment was performed under the same conditions as above. It has been found that the relative density of the turbine impeller is as low as about 85% due to the infiltration of the glass shell.

〔実施例■〕[Example ■]

くタービン羽根車の製造〉 セラミック粉末 Si3N4         95.0重量%焼結助剤
粉末 YzOs            1.0重量%A11
02          2.0重量%有機系結合剤 ポリビニルアルコール系 エマルシヨン         2.0重量%をボール
ミルにて24時間混合し、原料粉末を調製する。
Manufacturing of turbine impeller> Ceramic powder Si3N4 95.0% by weight Sintering aid powder YzOs 1.0% by weight A11
02 2.0% by weight organic binder polyvinyl alcohol emulsion 2.0% by weight is mixed in a ball mill for 24 hours to prepare a raw material powder.

上記原料粉末を水に分散し、スリップキャスティング法
を適用して実施例■と同様のセラミック成形体を成形す
る。
The above raw material powder is dispersed in water, and a slip casting method is applied to form a ceramic molded body similar to that in Example (2).

セラミック成形体を乾燥して有機系結合剤を硬化する。The ceramic molded body is dried to harden the organic binder.

セラミック成形体に、以下に述べるコーティング処理を
施してセラミック粉末層、無機質保護層、下地層および
ガラス形成粉末層を形成する。
The ceramic molded body is subjected to the coating treatment described below to form a ceramic powder layer, an inorganic protective layer, an underlayer, and a glass-forming powder layer.

(al  セラミック粉末層の形成 St、N、粉末を水に十分に分散させてスラリ状物とし
、このスラリ状物をセラミック成形体に、その全体を覆
うように厚さ0.5 鶴にはけ塗りする。
(Al Formation of ceramic powder layer St, N, powder is sufficiently dispersed in water to make a slurry, and this slurry is applied to a ceramic molded body to a thickness of 0.5 mm to cover the entire body. Paint.

(b)  無機質保護層の形成 前記セラミック粉末層の表面が乾燥した後、直径100
μm以下のMgO粉末 100重量部に対してヘキサメ
タリン酸ナトリウム 3重量部、テトラリン酸ナトリウ
ム 1重量部、Ca(Off)を粉末 1重量部、pJ
az O・5iOz ・Hgo 1重量部および水 2
5〜32重量部を配合した懸濁液中にセラミック成形体
をディッピングして厚さ1〜2Nの層を得る。この層は
約30秒で硬化する。
(b) Formation of an inorganic protective layer After the surface of the ceramic powder layer is dried,
For 100 parts by weight of MgO powder of µm or less, 3 parts by weight of sodium hexametaphosphate, 1 part by weight of sodium tetraphosphate, 1 part by weight of Ca(Off) powder, pJ
az O・5iOz・Hgo 1 part by weight and water 2
The ceramic molded body is dipped in a suspension containing 5 to 32 parts by weight to obtain a layer having a thickness of 1 to 2N. This layer hardens in about 30 seconds.

(C1ガラス形成粉末層の形成 前記無機質保護層の硬化後、その層にそれの全体を覆う
ように、直径108m以下の石英微粉末のスラリ状物を
それのセラミック成形体への浸透を考慮して厚さ0.5
fi以下にはけ塗りして下地層を形成する。その下地層
の表面が乾燥した後、Nat O−3ioz  ・xH
* 0 3重量部、H,BOコ 6重量部、5ift 
 89重量部、MgO2重量部、少量のN a A 1
0 tよりなるスラリ状物を、下地層にそれの全体を覆
うように厚さ約0.2〜0.5 mmにスプレーしてガ
ラス形成粉末層を形成する。
(Formation of C1 Glass Forming Powder Layer After the inorganic protective layer has hardened, a slurry of fine quartz powder with a diameter of 108 m or less is applied to the layer so as to cover it entirely, taking into consideration its penetration into the ceramic molded body. thickness 0.5
Brush it on below fi to form a base layer. After the surface of the base layer is dry, Nat O-3ioz ・xH
*0 3 parts by weight, H, BO 6 parts by weight, 5ift
89 parts by weight, 2 parts by weight of MgO, a small amount of N a A 1
A glass-forming powder layer is formed by spraying a slurry of 0 t on the base layer to a thickness of about 0.2 to 0.5 mm so as to cover the entire base layer.

各層を110℃と210℃の、二段階の加熱により十分
に乾燥する。
Each layer is thoroughly dried by heating in two stages, at 110°C and 210°C.

セラミック成形体を真空炉内に設置して以下に述べる条
件にてセラミック成形体の仮焼結処理およびガラス形成
粉末の加熱溶融処理を行う。
The ceramic molded body is placed in a vacuum furnace, and the ceramic molded body is pre-sintered and the glass forming powder is heated and melted under the conditions described below.

即ち、炉内圧を0.8 Torrに保ち、また炉内にN
2ガスを30 m l /ll1inの流量を以て流通
させ、昇温後650℃にて45分間の第1恒温工程、1
200℃にて90分間の第2恒温工程を経てセラミック
成形体より仮焼結体を得、またガラス形成粉末層よりガ
ラス殻を得、同時にそのガラス殻内に仮焼結体を真空封
入する。
That is, the furnace pressure was maintained at 0.8 Torr, and N was
A first constant temperature step at 650° C. for 45 minutes after raising the temperature by circulating two gases at a flow rate of 30 ml/ll1in;
After a second constant temperature step at 200° C. for 90 minutes, a temporary sintered body is obtained from the ceramic molded body, a glass shell is obtained from the glass forming powder layer, and at the same time, the temporary sintered body is vacuum sealed in the glass shell.

仮焼結体にHIP処理を施してタービン羽根車を得る。The temporary sintered body is subjected to HIP treatment to obtain a turbine impeller.

HIP処理において、その焼結段階の条件は、圧力10
00kg/d、温度1700℃および保持時間120分
間である。
In the HIP process, the conditions for the sintering stage are a pressure of 10
00 kg/d, temperature 1700° C. and holding time 120 minutes.

HIP処理後室温まで冷和したタービン羽根車に実施例
Iと同様にガラス殻の破砕除去処理を施す、ガラス殻の
厚さは約0.5 u+で、その大部分は無機質保護層に
付着しており、一部はセラミック粉末層まで浸透してい
たがタービン羽根車への浸透はない。
After the HIP treatment, the turbine impeller was cooled to room temperature, and the glass shell was crushed and removed in the same manner as in Example I. The thickness of the glass shell was about 0.5 u+, and most of it was attached to the inorganic protective layer. Some of it penetrated into the ceramic powder layer, but it did not penetrate into the turbine impeller.

なお、本発明はタービン羽根車に限らず、各種セラミッ
ク製品、特に高温強度を要求されるものの製造に適用さ
れる。
Note that the present invention is applicable not only to turbine impellers but also to the manufacture of various ceramic products, especially those requiring high-temperature strength.

C9発明の効果 本発明によれば、コーティングによるガラス形成粉末層
の形成および真空下でのガラス形成粉末層の加熱溶融に
よるガラス殻の形成といった手段を採用することにより
、真空封入処理における被焼結体の形態に伴う制約を大
幅に緩和することができる。また真空封入処理は容易で
あるからその処理作業性を良好にし、延いてはセラミッ
ク製品の生産性を向上させることができる。
C9 Effects of the Invention According to the present invention, by employing means such as forming a glass-forming powder layer by coating and forming a glass shell by heating and melting the glass-forming powder layer under vacuum, the sintering target in the vacuum encapsulation process is reduced. Restrictions associated with body shape can be significantly alleviated. Further, since the vacuum encapsulation process is easy, the workability of the process can be improved, and the productivity of ceramic products can be improved.

さらにセラミック粉末層による被焼結体の酸化防止作用
、セラミック粉末層と無機質保護層によるガラス形成粉
末層等の融液の、被焼結体への侵入阻止作用およびガラ
ス殻による被焼結体の緻密化促進作用により、HIP処
理の焼結段階を経て高強度なセラミック製品を得ること
ができる。
Furthermore, the ceramic powder layer acts to prevent oxidation of the sintered object, the ceramic powder layer and the inorganic protective layer prevent the melt of the glass forming powder layer from entering the sintered object, and the glass shell prevents the sintered object from oxidizing. Due to the densification promoting effect, a high-strength ceramic product can be obtained through the sintering stage of HIP treatment.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1.第2図はタービン羽根車を示し、第1図は平面図
、第2図は第1図■−■線断面図、第3図は仮焼結処理
およびHIP処理における時間と温度との関係を示すグ
ラフ、第4図はAj!zOaおよびY2O,の配合量を
一定にした場合におけるM g F tの配合量とター
ビン羽根車の相対密度との関係を示すグラフ、第5図は
Y2O,の配合量を一定にした場合におけるA1.03
の配合量とタービン羽根車の相対密度との関係を示すグ
ラフ、第6図はAlzOxの配合量を一定にしだ場合に
おけるYtOsの配合量とタービン羽根車の相対密度と
の関係を示すグラフである。 1・・・セラミック製品としてのタービン羽根車、2・
・・セラミック粉末層、3・・・無機質保護層、4・・
・下地層、5・・・ガラス形成粉末層 特 許 出 願 人  本田技研工業株式会社代理人 
  弁理士  落  合     健第1図 第2図 第3図 時間(h、)
1st. Fig. 2 shows the turbine impeller, Fig. 1 is a plan view, Fig. 2 is a sectional view taken along the line ■-■ in Fig. 1, and Fig. 3 shows the relationship between time and temperature in preliminary sintering treatment and HIP treatment. The graph shown in Figure 4 is Aj! A graph showing the relationship between the blending amount of M g F t and the relative density of the turbine impeller when the blending amounts of zOa and Y2O are held constant. Figure 5 shows A1 when the blending amount of Y2O is constant. .03
Figure 6 is a graph showing the relationship between the blending amount of YtOs and the relative density of the turbine impeller when the blending amount of AlzOx is kept constant. . 1...Turbine impeller as a ceramic product, 2.
...Ceramic powder layer, 3...Inorganic protective layer, 4...
・Underlayer, 5...Glass forming powder layer patent applicant: Agent for Honda Motor Co., Ltd.
Patent Attorney Ken Ochiai Figure 1 Figure 2 Figure 3 Time (h,)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  セラミック製被焼結体の全体を覆う、外側のガラス形
成粉末層、該ガラス形成粉末層よりも高融点であって、
該層の融液および該層より得られるガラス殻の融液が前
記被焼結体に浸透するのを阻止する中間の無機質保護層
および前記被焼結体の構成材料であり、且つ前記無機質
保護層よりも高融点であって、前記両層の融液および前
記ガラス殼の融液が前記被焼結体に浸透するのを阻止す
る内側のセラミック粉末層をそれぞれコーティングによ
り形成し、次いで真空下における加熱処理により前記ガ
ラス形成粉末層を溶融して得られる前記ガラス殻内に前
記被焼結体を封入し、その後前記被焼結体をHIP処理
における焼結段階に保持することを特徴とするセラミッ
ク製品の製造方法。
an outer glass-forming powder layer covering the entire ceramic body to be sintered, the melting point of which is higher than that of the glass-forming powder layer;
an intermediate inorganic protective layer that prevents the melt of the layer and the melt of the glass shell obtained from the layer from penetrating into the object to be sintered; and a constituent material of the object to be sintered; An inner ceramic powder layer having a higher melting point than that of the layer and preventing the melts of both layers and the glass shell from penetrating into the object to be sintered is formed by coating, and then sintered under vacuum. The object to be sintered is encapsulated in the glass shell obtained by melting the glass forming powder layer through a heat treatment, and then the object to be sintered is held at the sintering stage in the HIP process. Method of manufacturing ceramic products.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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