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JP5757797B2 - Carbon jig - Google Patents
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Description

本発明は、セラミックスのホットプレス焼成に用いられるカーボン製治具に関する。   The present invention relates to a carbon jig used for hot press firing of ceramics.

酸化物、非酸化物を問わず、セラミックスをホットプレス焼成することは一般的な技術として知られている。特に、非酸化雰囲気でのホットプレス焼成には、強度、熱伝導の観点からカーボン製のホットプレス用治具が用いられることが多い。ホットプレス焼成は、ホットプレス用治具にセラミックス粉末を充填し、蓋をしてプレスを掛けながら焼成するのが一般的な方法である。   It is known as a general technique to perform hot press firing of ceramics regardless of oxides or non-oxides. In particular, for hot press firing in a non-oxidizing atmosphere, a carbon hot pressing jig is often used from the viewpoint of strength and heat conduction. Hot press firing is generally performed by filling ceramic powder in a hot press jig, firing the lid while applying a lid.

たとえば、特許文献1記載のイットリアセラミックス焼成体の製造方法では、成形体を、窒化ホウ素コーティングしたカーボン製の治具にセットし、アルゴン雰囲気下、ホットプレス焼成している。また、特許文献2記載のセラミックヒータの製造方法では、グラファイトで構成され、表層部をSiC化した焼成治具を用いて窒化珪素組成物を仮ホットプレス焼成している。特許文献3記載のセラミックス部品の製造方法では、セラミックスの成形体または粉末を含有金属の総量の小さいカーボン型の治具内に収納してホットプレス焼成している。   For example, in the method for producing a yttria ceramic fired body described in Patent Document 1, the formed body is set on a carbon jig coated with boron nitride and hot-press fired in an argon atmosphere. Moreover, in the manufacturing method of the ceramic heater described in Patent Document 2, the silicon nitride composition is temporarily hot-press fired using a firing jig made of graphite and having a surface layer portion made of SiC. In the method of manufacturing a ceramic part described in Patent Document 3, a ceramic molded body or powder is housed in a carbon-type jig having a small total amount of contained metal, and is subjected to hot press firing.

特開2008−174398号公報JP 2008-174398 A 特開2003−40678号公報JP 2003-40678 A 特開平11−310461号公報JP-A-11-310461

上記のように、カーボン製の治具にセラミックス粉末等を充填し押圧すると、押圧力を伝えるパンチとパンチを嵌入する筒状のダイスが擦れる。また、パンチの嵌入後も、セラミックスの焼成収縮によりパンチとダイスが擦れる。このように治具の各部が擦れることで、カーボンが脱粒し、プレス焼成しようとするセラミックス粉粒体に混入し、カーボンコンタミの原因になりうる。   As described above, when a carbon jig is filled with ceramic powder or the like and pressed, the punch for transmitting the pressing force and the cylindrical die into which the punch is inserted are rubbed. Even after the punch is inserted, the punch and the die are rubbed due to the firing shrinkage of the ceramics. By rubbing each part of the jig in this way, the carbon is crushed and mixed into the ceramic powder particles to be press fired, which may cause carbon contamination.

また、治具のセッティングによる各部同士の擦れ、あるいは治具と設置台(図示せず)との擦れによりカーボン粒子の脱落は避けられないが、このようなカーボン粒子が作業者の衣服に付着し、粉末充填時に脱落しカーボンコンタミの原因となりうる。   In addition, the carbon particles cannot be prevented from falling off due to rubbing of each part due to jig setting or rubbing between the jig and the installation base (not shown), but such carbon particles adhere to the clothes of the operator. , It can fall off during powder filling and cause carbon contamination.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ホットプレス焼成でカーボンコンタミの少ないセラミックスを製作できるカーボン製治具を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a carbon jig capable of producing ceramics with less carbon contamination by hot press firing.

(1)上記の目的を達成するため、本発明のカーボン製治具は、セラミックスのホットプレス焼成に用いられるカーボン製治具であって、平面を有するベースと、前記ベースの平面上に設置される板状のスペーサと、型孔を有し、前記スペーサを型孔に嵌装させて前記ベースの平面上に設置される筒状のダイスと、前記ダイスの型孔に嵌入し、前記スペーサとの間のセラミックス粉粒体を押圧するパンチと、を備え、前記ダイスおよび前記パンチは、最大粒子径が0.1mm以下のカーボン粒子により形成されていることを特徴としている。   (1) In order to achieve the above object, a carbon jig of the present invention is a carbon jig used for hot press firing of ceramics, and is installed on a base having a flat surface and the flat surface of the base. A plate-shaped spacer having a mold hole, a cylindrical die installed on the plane of the base by fitting the spacer into the mold hole, and fitted into the mold hole of the die, and the spacer The die and the punch are formed of carbon particles having a maximum particle diameter of 0.1 mm or less.

これにより、カーボン粒子の脱粒を防止し、カーボンコンタミの少ないセラミックスを焼成することができる。特に、明度Lが40以上のセラミックスで目立つカーボンコンタミを防止でき、有効である。   Thereby, the detachment of the carbon particles can be prevented, and ceramics with less carbon contamination can be fired. In particular, carbon contamination that is noticeable in ceramics having a lightness L of 40 or more can be prevented and is effective.

(2)また、本発明のカーボン製治具は、前記パンチの端面の周縁が面取りされていることを特徴としている。これにより、パンチをダイスの型孔に嵌入させる際に周縁が接触し難くなり、カーボン粒子の脱粒を防止できる。   (2) Moreover, the carbon jig of the present invention is characterized in that the peripheral edge of the end face of the punch is chamfered. This makes it difficult for the periphery to come into contact when the punch is inserted into the die hole of the die, thereby preventing the carbon particles from coming off.

(3)また、本発明のカーボン製治具は、前記ダイスの内側面の周縁が面取りされていることを特徴としている。これにより、スペーサをダイスの型孔に嵌装させる際に周縁が接触し難くなり、カーボン粒子の脱粒を防止できる。   (3) Moreover, the carbon jig of the present invention is characterized in that the inner peripheral edge of the die is chamfered. This makes it difficult for the periphery to come into contact when the spacer is fitted into the die hole of the die, thereby preventing the carbon particles from falling off.

(4)また、本発明のカーボン製治具は、前記ダイスの内側面および前記パンチの側面は、いずれも表面粗さRaが10μm以下であることを特徴としている。このように、ダイスとパンチの互いの接触面の表面粗さが小さいため、擦れることによる脱粒が生じ難くなる。   (4) Further, the carbon jig of the present invention is characterized in that the inner surface of the die and the side surface of the punch both have a surface roughness Ra of 10 μm or less. As described above, since the surface roughness of the contact surface between the die and the punch is small, degranulation due to rubbing hardly occurs.

(5)また、本発明のカーボン製治具は、前記ダイスおよびパンチは、いずれもショア硬さが55以上であることを特徴としている。このように、ダイスおよびパンチは、十分に硬いため、押圧、焼成時において各部が擦れてもカーボン粒子の脱粒が生じ難い。   (5) Moreover, the carbon jig of the present invention is characterized in that both the die and the punch have a Shore hardness of 55 or more. Thus, since the dice and the punch are sufficiently hard, even if each part is rubbed during pressing and firing, it is difficult for the carbon particles to fall.

(6)また、本発明のカーボン製治具は、前記ダイスおよびパンチは、いずれも不純物量が1000ppm以下であることを特徴としている。これにより、ダイスおよびパンチはカーボン粒子の脱粒を生じ難くすることができ、万一脱粒が生じた場合でも不純物によるコンタミへの影響を抑制できる。   (6) Further, the carbon jig of the present invention is characterized in that both the die and the punch have an impurity amount of 1000 ppm or less. Thereby, the die and the punch can make it difficult for the carbon particles to be crushed, and even if degranulation occurs, the influence of impurities on the contamination can be suppressed.

本発明によれば、ホットプレス焼成でカーボンコンタミの少ないセラミックスを製作できる。   According to the present invention, ceramics with less carbon contamination can be produced by hot press firing.

第1の実施形態に係るカーボン製治具を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the carbon jig which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るカーボン製治具を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the carbon jig which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るカーボン製治具の使用方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the usage method of the carbon jig which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係るカーボン製治具を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the carbon jig which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係るカーボン製治具を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the carbon jig which concerns on 3rd Embodiment.

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same reference numerals are given to the same components in the respective drawings, and duplicate descriptions are omitted.

[第1の実施形態]
(カーボン製治具の構成)
図1は、カーボン製治具10を示す斜視図である。また、図2は、カーボン製治具10を示す断面図である。カーボン製治具10は、ホットプレス炉の炉体の内部に収容されてセラミックスのホットプレス焼成に用いられる。ホットプレス炉により、セラミックス粉粒体を高温・プレス下に焼結して高密度・高純度の焼結体を製造できる。カーボン製治具10は、ベース11、スペーサ12、ダイス13およびパンチ14を備えており、各部はカーボンで形成されている。
[First Embodiment]
(Configuration of carbon jig)
FIG. 1 is a perspective view showing a carbon jig 10. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the carbon jig 10. The carbon jig 10 is housed inside a furnace body of a hot press furnace and used for hot press firing of ceramics. In a hot press furnace, ceramic powder particles can be sintered under high temperature and press to produce a sintered body of high density and high purity. The carbon jig 10 includes a base 11, a spacer 12, a die 13, and a punch 14, and each part is made of carbon.

ベース11は、円板状に形成され、平面を有する。スペーサ12は、円板状に形成され、ベース11の平面上に設置される。スペーサ12の直径は、後述のダイス13の型孔13cの内径に略一致しており、スペーサ12がダイス13の型孔13cに嵌装するように形成されている。   The base 11 is formed in a disc shape and has a flat surface. The spacer 12 is formed in a disc shape and is installed on the plane of the base 11. The diameter of the spacer 12 substantially coincides with the inner diameter of a mold hole 13 c of a die 13 described later, and the spacer 12 is formed so as to fit into the mold hole 13 c of the die 13.

ダイス13は、円筒状に形成され、スペーサ12を型孔13cに嵌装させてベース11の平面上に設置される。型孔13cは、円筒の軸方向に貫通して形成されている。ダイス13の軸方向長さは、スペーサ12の厚さより十分大きく、ダイス13にスペーサ12を嵌装させたとき、スペーサ12およびダイス13により有底穴が形成される。この有底穴に被押圧体としてセラミックス粉粒体が充填される。型孔13cにはパンチが上側から嵌入され、パンチ14の下面がセラミックス粉粒体に接触する。   The die 13 is formed in a cylindrical shape, and is installed on the plane of the base 11 with the spacer 12 fitted in the mold hole 13c. The mold hole 13c is formed so as to penetrate in the axial direction of the cylinder. The axial length of the die 13 is sufficiently larger than the thickness of the spacer 12, and when the spacer 12 is fitted to the die 13, a bottomed hole is formed by the spacer 12 and the die 13. The bottomed hole is filled with ceramic powder particles as a pressed body. A punch is inserted into the mold hole 13c from above, and the lower surface of the punch 14 is in contact with the ceramic powder particles.

パンチ14は、円柱状に形成されており、パンチ14の直径は、ダイス13の型孔13cの内径に略一致している。パンチ14は、使用時には、ダイス13の型孔13cに嵌入され、上側から押圧力を加えられ、スペーサ12との間のセラミックス粉粒体を押圧する。   The punch 14 is formed in a cylindrical shape, and the diameter of the punch 14 substantially matches the inner diameter of the die hole 13 c of the die 13. In use, the punch 14 is inserted into the mold hole 13 c of the die 13, and a pressing force is applied from above to press the ceramic particles between the spacer 12.

ダイス13およびパンチ14は、最大粒子径が0.1mm以下のカーボン粒子により形成されている。これにより、カーボン粒子の脱粒を防止し、カーボンコンタミの少ないセラミックスを焼成することができる。特に、明度Lが40以上のセラミックスで、目立つカーボンコンタミを防止することができる。このようにカーボン粒子径は小さい方が望ましい。大きな粒子は脱落しやすいためである。また、等方性黒鉛で形成されていることが好ましい。なお、カーボン粒子の最大粒子径は、原料粒径をレーザー回折式粒度分布計で測定することで特定できる。カーボン粒子は、カーボン製治具製作時の焼成、黒鉛化等では粒成長しないため、原料粒径の測定で十分特定できる。   The die 13 and the punch 14 are formed of carbon particles having a maximum particle diameter of 0.1 mm or less. Thereby, the detachment of the carbon particles can be prevented, and ceramics with less carbon contamination can be fired. In particular, a noticeable carbon contamination can be prevented with ceramics having a lightness L of 40 or more. Thus, it is desirable that the carbon particle diameter is small. This is because large particles easily fall off. Further, it is preferably formed of isotropic graphite. The maximum particle size of the carbon particles can be specified by measuring the raw material particle size with a laser diffraction particle size distribution meter. Since the carbon particles do not grow during firing, graphitization, or the like at the time of manufacturing a carbon jig, they can be sufficiently specified by measuring the raw material particle size.

また、ダイス13の型孔13cの内側面およびパンチ14の側面は、いずれも表面粗さRaが10μm以下であることが好ましい。このように、ダイス13とパンチ14の互いの接触面の表面粗さが小さいため、擦れることによる脱粒が生じ難くなる。カーボン製治具10の各部が擦れて粒子が脱落するという観点から、カーボン製治具10の表面粗さは小さい方が望ましい。   Further, the inner surface of the die hole 13c of the die 13 and the side surface of the punch 14 both preferably have a surface roughness Ra of 10 μm or less. Thus, since the surface roughness of the mutual contact surface of the die 13 and the punch 14 is small, degranulation due to rubbing hardly occurs. From the viewpoint that each part of the carbon jig 10 is rubbed and particles fall off, it is desirable that the surface roughness of the carbon jig 10 is small.

また、ダイス13およびパンチ14は、いずれもショア硬さが55以上であることが好ましい。このように、ダイス13およびパンチ14は、十分に硬いため、押圧、焼成時においてカーボン粒子の脱粒が生じ難い。また、ダイス13およびパンチ14は、いずれも不純物量が1000ppm以下であることが好ましい。これにより、ダイス13およびパンチ14はカーボン粒子の脱粒が生じ難く、万一脱粒が生じた場合でもコンタミの影響が小さくなる。   Moreover, it is preferable that both the die 13 and the punch 14 have a Shore hardness of 55 or more. Thus, since the dice 13 and the punch 14 are sufficiently hard, the carbon particles are unlikely to fall out during pressing and firing. Moreover, it is preferable that both the die 13 and the punch 14 have an impurity amount of 1000 ppm or less. Thereby, the dies 13 and the punch 14 are less likely to cause the degranulation of the carbon particles, and the influence of contamination is reduced even if the degranulation occurs.

さらに、スペーサ12についても、その側面の表面粗さRaが10μm以下、ショア硬さが55以上、不純物量が1000ppm以下であることがそれぞれ好ましい。カーボン製治具をセッティングする際にスペーサ12にダイス13を嵌装させる工程があり、その際にも互いの接触面が擦れるためである。   Further, the spacer 12 preferably has a side surface roughness Ra of 10 μm or less, a Shore hardness of 55 or more, and an impurity amount of 1000 ppm or less. This is because there is a step of fitting the die 13 to the spacer 12 when setting the carbon jig, and the contact surfaces are also rubbed at that time.

(カーボン製治具を用いたホットプレス焼成)
カーボン製治具10を用いたセラミックスの焼成方法を以下に説明する。図3は、カーボン製治具10の使用方法を示す断面図である。
(Hot press firing using carbon jig)
A ceramic firing method using the carbon jig 10 will be described below. FIG. 3 is a cross-sectional view showing how to use the carbon jig 10.

所望のセラミックスをホットプレス焼成する場合には、まず、カーボン製治具10をセッティングする。セッティングでは、ベース11を所定位置に配置し、ベース11上にスペーサ12を配置する。   When hot press firing is performed on a desired ceramic, first, the carbon jig 10 is set. In the setting, the base 11 is disposed at a predetermined position, and the spacer 12 is disposed on the base 11.

ベース11上に設置されたスペーサ12には、ダイス13を嵌装させて設置する。このようにして、スペーサ12およびダイス13により有底穴を形成する。この有底穴にセラミックス粉粒体Sを充填する。その際には、セラミックス粉粒体Sに代えて成形体を充填してもよい。成形体には、金型やCIPで成形したものだけでなく、グリーンシートの積層体も含まれる。   A spacer 12 installed on the base 11 is installed by fitting a die 13. In this way, a bottomed hole is formed by the spacer 12 and the die 13. This bottomed hole is filled with ceramic powder particles S. In that case, it may replace with the ceramic granular material S and may fill with a molded object. The molded body includes not only a mold or CIP molded body but also a green sheet laminate.

特に、明度Lが40以上のセラミックスにカーボンが混入すると目立つことから、L40以上のセラミックスをホットプレス焼成する際に上記のカーボン製治具を用いるのは有効である。このようなセラミックスには、アルミナ、イットリア、酸化亜鉛、窒化ケイ素、窒化アルミ、窒化ホウ素を主成分とする酸化物、非酸化物セラミックスが挙げられる。なお、明度Lは、色差−Lab色空間におけるLをいう。このように、セラミックスを有底穴に充填させ、パンチを有底穴に嵌入させてセッティングを完了する。   In particular, when carbon is mixed in ceramics having a lightness L of 40 or more, it is effective to use the above-mentioned carbon jig when hot pressing firing ceramics of L40 or more. Such ceramics include alumina, yttria, zinc oxide, silicon nitride, aluminum nitride, oxides mainly composed of boron nitride, and non-oxide ceramics. The lightness L refers to L in the color difference-Lab color space. In this way, the ceramic is filled into the bottomed hole, and the punch is inserted into the bottomed hole to complete the setting.

このようにセッティングされたカーボン製治具10は、ホットプレス炉の炉体内の断熱材によって包囲される位置に設置される。炉体には、ガス置換装置があり、炉体のカーボン製治具が収容される内部空間におけるエアを吸い出した後、所定の不活性ガスを充填することよりその内部のガスを置換できる。また、炉体には、ヒータが設けられ、その内部の温度を所定の温度に上昇させて維持できる。   The carbon jig 10 thus set is placed at a position surrounded by a heat insulating material in the furnace body of the hot press furnace. The furnace body has a gas replacement device, and after the air in the internal space in which the carbon jig of the furnace body is accommodated is sucked out, the inside gas can be replaced by filling with a predetermined inert gas. Further, the furnace body is provided with a heater, and the temperature inside the furnace body can be raised to a predetermined temperature and maintained.

カーボン製治具10の設置後、炉を閉め、内部を排気系により排気するとともに、ヒータに通電して炉内を加熱する。そして、炉体を貫通して挿入されたプッシャによりパンチを下方に向けてプレスし、このプッシャによりパンチを降下させて、粉体を圧縮する。このようにパンチの上端に下方に荷重を加えることで、セラミックスの粉粒体を加圧できる。加熱状態でプッシャを降下させ、所定の押圧力で押圧した状態でセラミックスを焼成する。   After installing the carbon jig 10, the furnace is closed, the inside is exhausted by an exhaust system, and the heater is energized to heat the inside of the furnace. Then, the punch is pressed downward by a pusher inserted through the furnace body, and the punch is lowered by this pusher to compress the powder. Thus, by applying a load downward to the upper end of the punch, the ceramic granular material can be pressurized. The pusher is lowered in a heated state, and the ceramic is fired in a state of being pressed with a predetermined pressing force.

[第2の実施形態]
上記の実施形態では、カーボン製治具10の各部の周縁は、特に加工されていないが、これらが面取りした形状に加工されていてもよい。図4は、面取り加工されたカーボン製治具20を示す断面図である。
[Second Embodiment]
In the above embodiment, the periphery of each part of the carbon jig 10 is not particularly processed, but may be processed into a chamfered shape. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the carbon jig 20 that has been chamfered.

図4に示すカーボン製治具20では、ダイス23の内側面の周縁23aおよびパンチ24の端面の周縁24aが面取りされている。面取りの形状は、具体的にはC面またはR面である。C面、R面を形成することで、カーボン製治具20のセッティング時に部材が引っ掛かりにくくなる。   In the carbon jig 20 shown in FIG. 4, the peripheral edge 23 a of the inner surface of the die 23 and the peripheral edge 24 a of the end face of the punch 24 are chamfered. Specifically, the chamfered shape is a C plane or an R plane. By forming the C surface and the R surface, the member is less likely to be caught when the carbon jig 20 is set.

なお、C面よりもR面の方が好ましい。C面またはR面の寸法は、それぞれCまたはRが少なくとも0.1mm以上であることが好ましく、0.5mm程度であることがさらに好ましい。これ以上大きくても問題ないが、必然的にセラミック焼結体のバリが大きくなるので加工に時間を要することになる。   The R plane is more preferable than the C plane. As for the dimension of the C surface or R surface, C or R is preferably at least 0.1 mm or more, and more preferably about 0.5 mm. Larger than this is not a problem, but inevitably the burrs of the ceramic sintered body become large, so that processing takes time.

[第3の実施形態]
上記の実施形態では、ダイス23の内側面の一方の周縁23aおよびパンチ24の端面の周縁24aが面取りされているが、さらにスペーサの端面の周縁やダイスの内側面の他方の周縁も面取りされていてもよい。図5は、さらに面取り加工されたカーボン製治具30を示す断面図である。
[Third Embodiment]
In the above embodiment, the one peripheral edge 23a of the inner surface of the die 23 and the peripheral edge 24a of the end surface of the punch 24 are chamfered, but the peripheral edge of the end surface of the spacer and the other peripheral edge of the inner surface of the die are also chamfered. May be. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the carbon jig 30 further chamfered.

図5に示すように、カーボン製治具30では、スペーサ32の端面の周縁32a、ダイス33の内側面の両方の周縁33a、33bおよびパンチ24の端面の周縁24aが面取りされている。このように嵌めこむ際に互いに接触しやすい部材の周縁が面取りされていることで、カーボン製治具30のセッティング時に部材が引っ掛かりにくくなり、その結果、コンタミも生じにくくなる。なお、いずれも面取りの形状は、C面よりもR面の方が好ましい。   As shown in FIG. 5, in the carbon jig 30, the peripheral edge 32 a of the end face of the spacer 32, both peripheral edges 33 a and 33 b of the inner surface of the die 33, and the peripheral edge 24 a of the end face of the punch 24 are chamfered. By chamfering the peripheral edges of the members that easily come into contact with each other when they are fitted in this way, the members are less likely to be caught when the carbon jig 30 is set, and as a result, contamination is less likely to occur. In any case, the chamfered shape is preferably the R surface rather than the C surface.

[その他の実施形態]
なお、カーボン製治具10のセラミックス粉粒体の接触部に、離型材であるBNを塗布する場合やカーボン製治具10とセラミックス粉粒体の間にカーボンシートを配置する場合であっても本発明は有効である。
[Other Embodiments]
Even when BN, which is a release material, is applied to the contact portion of the ceramic particle 10 of the carbon jig 10, or when a carbon sheet is disposed between the carbon jig 10 and the ceramic particle. The present invention is effective.

[実施例、比較例]
条件を変えて構成されたカーボン製治具を用いて実験を行った。各カーボン製治具のダイスの内径はφ100mmに統一した。各カーボン製治具の具体的仕様は、以下の表の通りである。なお、各カーボン製治具を構成するカーボン粒子の最大粒子径は、原料粒径をレーザー回折式粒度分布計で測定することで特定した。ホットプレス焼成の対象として窒化アルミニウム粉末に5重量%の酸化イットリウムを添加したものを用いた。

Figure 0005757797
[Examples and Comparative Examples]
Experiments were conducted using carbon jigs constructed under different conditions. The inner diameter of each carbon jig was unified to φ100 mm. Specific specifications of each carbon jig are shown in the following table. The maximum particle size of the carbon particles constituting each carbon jig was specified by measuring the raw material particle size with a laser diffraction particle size distribution meter. As an object of hot press firing, an aluminum nitride powder to which 5% by weight of yttrium oxide was added was used.
Figure 0005757797

各カーボン製治具を用いて、窒素雰囲気中、ホットプレスは10MPaで加圧しながら1800℃で6時間焼成した。その結果、φ100×10mmの寸法のセラミック焼結体が得られた。得られたセラミック焼結体の上下面を1mm研削し、研削したφ100の両面に発生した黒点の数でカーボンコンタミの有無を評価した。なお、黒点は、肉眼で観察できる大きさのものを数えた。黒点とは明度L40未満のエリアのことを指す。黒点の有無は、焼結体の横に色見本を置いて比較することで行い、例えば、直径φ0.5mmの黒点は、色差計では測定できないが、肉眼で把握できるためカウントされる。カーボンコンタミは、必ずしも黒点のカーボン粒子として現れるわけではなく、多少拡散するため黒色の斑点となる場合もあるが、このような場合も上記の基準で判断した。   Using each carbon jig, in a nitrogen atmosphere, the hot press was fired at 1800 ° C. for 6 hours while being pressurized at 10 MPa. As a result, a ceramic sintered body having a size of φ100 × 10 mm was obtained. The upper and lower surfaces of the obtained ceramic sintered body were ground by 1 mm, and the presence or absence of carbon contamination was evaluated by the number of black spots generated on both surfaces of the ground φ100. The black spots were counted so that they could be observed with the naked eye. A black point refers to an area having a lightness of less than L40. The presence or absence of a black spot is performed by placing a color sample next to the sintered body and comparing it. For example, a black spot having a diameter of 0.5 mm cannot be measured with a color difference meter, but is counted because it can be grasped with the naked eye. Carbon contamination does not necessarily appear as black-spot carbon particles but may diffuse to some extent as black spots. In such a case as well, the above criteria were used.

表1の最右列に、評価の結果を黒点の個数により区分して◎、○、△、×で示している。表1に示すように、カーボン粒子の最大粒子径が0.1mm以下であり、治具表面のRaが10μm以下で、ショア硬さが55以上であるカーボン製治具を用いた場合(実施例1〜6、8)、○または◎の良好な結果が得られた。また、さらに実施例2のカーボン製治具のパンチの端面の周縁およびダイスの内側面の周縁に面取りを施し、ホットプレスを行うと◎の良好な結果が得られた(実施例7)。これらに対し、面取りが無く、治具表面のRaが10μmより大きいカーボン製治具を用いた場合(実施例9、10)、実施例1〜8には劣るものの黒点の個数は少なかった。また、面取りが無く、治具のショア硬さが55より小さいカーボン製治具を用いた場合(実施例11)も、実施例1〜8には劣るものの黒点の個数は少なかった。一方、カーボン粒子の最大粒子径が0.1mmより大きい場合(比較例1、2)、黒点の個数は多くなった。以上より、実施例のカーボン製治具を用いたホットプレス焼成により、カーボンコンタミの少ないセラミックスを製作できることが実証された。   In the rightmost column of Table 1, the evaluation results are shown by ◎, ○, Δ, and ×, classified by the number of black spots. As shown in Table 1, when a carbon jig having a maximum particle diameter of 0.1 mm or less, a Ra on the jig surface of 10 μm or less, and a Shore hardness of 55 or more is used (Example) 1-6, 8), good results of ◯ or ◎ were obtained. Further, when chamfering was performed on the peripheral edge of the end face of the punch of the carbon jig of Example 2 and the peripheral edge of the inner surface of the die and hot pressing was performed, good results of ◎ were obtained (Example 7). On the other hand, when a carbon jig having no chamfering and a Ra on the jig surface of greater than 10 μm was used (Examples 9 and 10), the number of black spots was small, although inferior to Examples 1 to 8. In addition, when a carbon jig having no chamfering and a jig having a Shore hardness of less than 55 was used (Example 11), the number of black spots was small although it was inferior to Examples 1-8. On the other hand, when the maximum particle diameter of the carbon particles was larger than 0.1 mm (Comparative Examples 1 and 2), the number of black spots increased. From the above, it was demonstrated that ceramics with less carbon contamination can be produced by hot press firing using the carbon jig of the example.

10 カーボン製治具
11 ベース
12 スペーサ
13 ダイス
13c 型孔
14 パンチ
20 カーボン製治具
23 ダイス
23a ダイスの内側面の周縁
24a パンチの端面の周縁
30 カーボン製治具
32 スペーサ
32a スペーサの端面の周縁
33 ダイス
33a、33b ダイスの内側面の周縁
S セラミックス粉粒体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Carbon jig 11 Base 12 Spacer 13 Dies 13c Die hole 14 Punch 20 Carbon jig 23 Die 23a Edge of the inner surface of the die 24a Edge of the end face of the punch 30 Carbon jig 32 Spacer 32a Edge of the end face of the spacer 33 Dies 33a, 33b Periphery S of the inner surface of the die S Ceramic powder

Claims (6)

カーボン製治具を用いたホットプレス焼成による明度Lが40以上のセラミックスの製造方法であって、
平面を有するベースと、前記ベースの平面上に設置される板状のスペーサと、型孔を有し、前記スペーサを前記型孔に嵌装させて前記ベースの平面上に設置される筒状のダイスと、前記ダイスの型孔に嵌入し、前記スペーサとの間のセラミックス粉粒体を押圧するパンチと、を備え、前記ダイスおよび前記パンチは、最大粒子径が0.1mm以下のカーボン粒子により形成されているカーボン製治具を所定位置に配置する工程と、
前記カーボン製治具に原料としてセラミックス粉粒体または成形体を充填する工程と、
前記カーボン製治具を用いて前記原料を高温に維持しつつ圧縮することでホットプレス焼成を行う工程と、を含むことを特徴とするセラミックスの製造方法
A method for producing a ceramic having a lightness L of 40 or more by hot press firing using a carbon jig,
A base having a plane, a plate-like spacer installed on the plane of the base, a mold hole, and a cylindrical shape installed on the plane of the base by fitting the spacer into the mold hole A die and a punch that fits into the die hole of the die and presses the ceramic powder particles between the spacer, and the die and the punch are made of carbon particles having a maximum particle diameter of 0.1 mm or less. Arranging the formed carbon jig at a predetermined position;
Filling the carbon jig with a ceramic powder or molded body as a raw material;
And a step of performing hot press firing by compressing the raw material while maintaining the temperature at a high temperature using the carbon jig .
前記カーボン製治具は、前記パンチの端面の周縁が面取りされていることを特徴とする請求項1記載のセラミックスの製造方法The ceramic manufacturing method according to claim 1 , wherein the carbon jig has a chamfered peripheral edge of the end face of the punch. 前記カーボン製治具は、前記ダイスの内側面の周縁が面取りされていることを特徴とする請求項1または請求項2記載のセラミックスの製造方法The ceramic manufacturing method according to claim 1 , wherein the carbon jig has a chamfered peripheral edge on the inner side surface of the die. 前記カーボン製治具は、前記ダイスの内側面および前記パンチの側面は、いずれも表面粗さRaが10μm以下であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のセラミックスの製造方法 The ceramic jig according to any one of claims 1 to 3, wherein in the carbon jig, the inner surface of the die and the side surface of the punch both have a surface roughness Ra of 10 µm or less . Manufacturing method . 前記カーボン製治具は、前記ダイスおよびパンチが、いずれもショア硬さが55以上であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のセラミックスの製造方法 The method for producing ceramics according to any one of claims 1 to 4, wherein the carbon jig has a die hardness and a punch hardness of 55 or more. 前記カーボン製治具は、前記ダイスおよびパンチが、いずれも不純物量が1000ppm以下であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載のセラミックスの製造方法 6. The method for producing ceramics according to claim 1 , wherein the carbon jig has an impurity amount of 1000 ppm or less in both the die and the punch.
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