JPS6377705A

JPS6377705A - セラミツク成形体の成形方法

Info

Publication number: JPS6377705A
Application number: JP22333886A
Authority: JP
Inventors: 長谷　貞三
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1986-09-19
Filing date: 1986-09-19
Publication date: 1988-04-07
Also published as: JPH0588162B2

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、セラミック成形体の成形方法に関し、詳細に
は、溶媒および解膠剤にセラミック粉末を溶かしたスラ
リー状スリップを用いてスリップキャスティングを行う
セラミック成形体の成形方法に関する。

〔従来の技術〕

セラミック成形体を成形する方法には種々有るが、ター
ビンホイール等のように薄肉部とＩ’Ｅ肉部とからなる
複雑形状物は、スリップキャスティング成形法が用いら
れる（たとえば、特開昭５１−１０９００５号）。

この方法は、溶媒および解膠剤にセラミック粉末を溶か
したスラリー状スリップ（泥漿）を成形体形状のキャビ
ティを備えた型に注入し、所望の形状に成形を行うもの
である。キャビティへのセラミック層の形成に当たって
は、吸液性型を用いて液分を嗅収し、セラミック層を着
肉させる方法と電気泳動法により着肉される方法がある
。

そして、成形体は焼成を行い、必要に応じて機械加工が
施され、製品として完成する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、この従来のスリップキャスティング成形法に
は、次のような問題があった。

■　上述のタービンホイールのような複雑形状物の場合
は、薄肉部へスリップが十分回るように、比較的セラミ
ック粉末の濃度を低くしたスリップが使用される。そう
すると、厚肉部における着肉時間が多くかかる。

■　また、成形体の乾燥時に厚肉部にヒケが生じ、成形
体の強度が低下する。

したがって、本発明の目的は、成形時間を短縮するとと
もに、成形体の強度を向上することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

そごで、本発明は、高濃度のスリップと低濃度のスリッ
プとを用意し、薄肉部と厚肉部でそれらを使い分けるこ
とを特徴とする。

具体的には、本発明にかかるセラミック成形体の成形方
法の構成は、次の通りである。

溶媒および解膠剤にセラミック粉末を溶かしてなるスラ
リー状の低濃度スリップを、所定の形状を有する成形型
のキャビティ内へ注入してスリップキャスティングを行
い、型キャビティ内に所定の厚さの低濃度スリップ層を
形成する工程と、前記低濃度スリップに対するスラリー
状の高濃度スリップを、前記型の内へ前記低濃度スリッ
プ層の上から注入してスリップキャスティングを行い、
低濃度スリップ層のキャビティ内へ高濃度スリップ層を
形成する工程とからなる。

上記の本発明の構成において、溶媒は、蒸留後イオン交
換を行った純水、エタノール等を用いることができる。

また、解膠剤は、ポリアクリル系のポリアクリル酸アン
モニウム塩およびポリアミン系の液状物質等を用いるこ
とができる。

また、セラミック粉末は、種々のものが用いられるが、
その平均粒径は、０．２〜１μｍであることが望ましく
、特に成形体の嵩密度が高い粉末が望ましい。

また、低濃度スリップは、粘性で１００〜５０００Ｐ程
度のものを言い、高濃度スリップは、粘性で５００〜１
００ＯＣＰ程度のものを言う。

また、成形体は乾燥、焼成を行い、必要に応じて機械加
工等が行われる。

〔作用〕

上記した本発明にかかるセラミック成形体の成形方法に
よれば、高濃度のスリップと低濃度のスリップとを用意
し、薄肉部と厚肉部でそれらを使い分けるようにしたの
で、薄肉部におけるスリップの回りを十分に保ったまま
、厚肉部におけるヒケが生じに＜＜、着肉時間が少なく
なる。すなわち、はじめに、低濃度のスリップを用いる
ので、薄肉部へのスリップの回りが良くなる。そして、
厚肉部においては、高濃度スリップが用いられるので、
低濃度スリップに比べてヒゲが生じにくく、また、着肉
時間が少なくなる。

〔実施例〕

次に、図面に基づき、本発明にかかるセラミック成形体
の成形方法の実施例を、順を追って説明する。

（第１の実施例）本実施例は、セラミックターボホイールの製造番こ適用
したものである。

第２図に、本実施例のセラミックターボホイールの製造
に用いられるスリップキャスティング成形型１０を示す
。

石膏製の固定型１２．１４の上に、石膏製の可動型１６
が載置されている。可動型１６の上には、金属製の口型
１８が載置されている。固定型１２と可動型１６には、
製品キャビティ２０が形成されている。製品キャビティ
２０は、タービンホイールの形状をしており、翼部２４
と軸部２６が形成されている。可動型１６は、垂直方向
に分割された１２個のコアからなり、１２枚の翼を形成
するようにされている。なお、軸部２６の最外径ｄは、
１０２ｆｌである。口型１８には、鋳込み口２２が形成
されている。

セラミックターボホイール成形体の成形に当たっては、
まず、スラリー状の低濃度スリップと高濃度スリップを
用意する。

本実施例においては、次に述べる水系のスリップを用意
した。

スリップは、セラミック粉末と解膠剤を水に溶かしてス
ラリーを作製した。セラミック粉末は、窒化珪素（Ｓｉ
３Ｎ４）、イツトリア（Ｙ２Ｏ２）、アルミナ（Ａ＃ｚ
Ｃｈ）の各粉末の混合粉末を用いた。解膠剤は、ポリア
クリル酸系の解膠剤を用いた。溶媒としての水は、蒸留
後イオン交換をした純水を用いた。６．６ナイロン製の
ボールミルにセラミック粉末、解膠剤、水を入れ、所定
の粘度になるまで十分に混合して均一なスリップとし、
常法に従って減圧下で脱泡を行い、安定したスリップと
した。

その内、セラミック粉末の添加量を変えて低濃度および
高濃度のスリップを作製した。その添加割合を次表に示
す。

（表１　）　　　　　（ｗｔ％）上述のようにして作製した低濃度スリップを、毎分約３
０００回転の振動を固定型１２を介して与えつつ、スリ
ップキャスティング成形型１０の鋳込メＩ］２２へ注入
した。低濃度スリップは、第３図に示すように、軸部２
６の下部および翼部２４に優先的に充填され、低濃度ス
リップ２８で満たされた。

スリップの着肉後約３０分を経て、余剰のスリップを成
形型１０外へ排泥した。排泥は、型ＩＯを傾けて行った
が、ポンプを用いて吸い出してもよい。

その結果、第４図に示すように、翼部２４は、スリップ
層２８ａですべて充填されており、他の部分は、２〜３
ｍｌの厚さで着肉され低濃度スリップ層のキャビティ３
０が形成された。

次に、キャビティ３０内へ上ｉホした高濃度スリップを
鋳込み口２２へ注入した。そのままの状態で、高濃度ス
リップ層３２の頂部が同化するまで保持し、スリップを
乾燥させた。鋳込みの終了は、目視および触針による固
化の確認で判定した。これを第１図に示す。

低濃度スリップ層のキャビティ３０中に固化した高濃度
スリップ層３２が形成された。

乾燥後、口型１８を取り外し、可動型１６を開いて成形
体３４　（第５図にその斜視図を示す）を取り出した。

この成形体３４を焼成炉に入れて、約１７８０℃の温度
で約２時間をかけ、１０気圧の窒素雰囲気下で焼成をし
てセラミックターボホイール得た。

このターボホイールを常法（透過Ｘ線および超音波）に
よる非破壊検査を行った結果、全くクラック等は、見ら
れなかった。

これに対し、比較例として低濃度スリップのみを用いて
スリップキャスティングを行い、他は、本実施例と同様
にして実験をした。

その結果、着肉に１４時間を要し、本実施例の６時間に
比べて約２倍の時間がかかった。また、非破壊検査を行
ったが、軸部にクラックが生じたことによることが分か
った。これは、着肉時に軸中心部にヒケが生じたため、
強度が低下し、可動型を開いて成形体を離型させる際に
、生じたものと考えられる。

（第２の実施例）次に、水系スリップに代えて、エタノール系スリップを
用いて実験を行った。その組成を次表に示す。

（表２　）　　　　　（ｗｔ％）上表記載の組成で作製した低濃度スリップおよび高濃度
スリップを用い、第１の実施例と同様の手順および条件
で、スリ・ノブキャステインク゛を４ｊった。そして、
同条件で焼成してセラミ・ツクターボホイールを得た。

このターボホイールを同じく非破壊検査した斧吉果、全
くクラック等と見られなかった。

これに対し、比較例として低濃度スリ・ノブのみを用い
てスリップキャスティング゛を行し１．４ｔ！＋ｉよ、
本実施例と同様にして実験をした。

その結果、着肉に１８時間を要し、本実施例の８．５時
間に比べて約２倍の時間がかかった。また、非破壊検査
を行ったが、軸部にクランクが生じたことによることが
分かった。これは、着肉時に軸中心部にヒケが生じたた
め、強度が低下し、可動型を開いて成形体を離型させる
際に、生じたものと考えられる。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、
この実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲
に記載の範囲内で種々の実施態様が包含されるものであ
る。

上述の実施例においては、低濃度スリップおよび高濃度
スリップの２種類の濃度の異なるスリップを用いたが、
たとえば、低濃度、中濃度、高濃度の各スリップを用意
し、それぞれ順番にスリップキャスティングを行っても
よい。

〔発明の効果〕

以上より、本発明にかかるセラミック成形体の成形方法
によれば、薄肉部におけるスリップの回りを十分に保っ
たまま、厚肉部におけるヒケが生じに＜＜、着肉時間が
少なくなるので、成形時間の短縮と成形体の強度向上が
図れる。また、スリツブの濃度を変えるだけでよいため
、成形型は従来と同一のものが使用できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は、本発明にかかるセラミック成形
体の成形方法の実施例を説明するための図面である。第１図は、セラミックターボホイールの製造に用いられ
るスリップキャスティング成形型の断面図であり、高濃
度スリップを充填した状態を示す図である。第２図は、セラミックターボホイールの製造に用いられ
るスリップキャスティング成形型の断面図である。第３図は、低濃度スリップを充填した状態を示す同断面
図である。第４図は、余剰の低濃度スリップを排出した状態を示す
同断面図である。第５図は、セラミックターボホイール成形体の斜視図で
ある。１０−一−−−−−スリップキャスティング成形型２８
ａ、ｂ−・・−低濃度スリップ層３２−−−−−・−高濃度スリップ層出願人　　トヨタ自動車株式会社１　　．０　　　嘩１　　　ｆａＯの　Ｎ −Ｎ　「０

Claims

【特許請求の範囲】

溶媒および解膠剤にセラミック粉末を溶かしてなるスラ
リー状の低濃度スリップを、所定の形状を有する成形型
のキャビティ内へ注入してスリップキャスティングを行
い、型キャビティ内に所定の厚さの低濃度スリップ層を
形成する工程と、前記低濃度スリップに対するスラリー
状の高濃度スリップを、前記型の内へ前記低濃度スリッ
プ層の上から注入してスリップキャスティングを行い、
低濃度スリップ層のキャビティ内へ高濃度スリップ層を
形成する工程とからなるセラミック成形体の成形方法。