JPH0459123B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は射出成形法により成形したセラミツク
成形体をセラミツク焼結体の製造方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近時、射出成形法を利用したセラミツク焼結体
の製造が試みられている。この方法はAl₂O₃、
Si₃N₄、SiCなどのセラミツク粉末にバインダを
加えて造粒した混合物を射出成形装置により射出
成形し、得られた成形体を脱脂及び焼結してセラ
ミツク焼結体を製造するものであつた。しかし、
射出成形により成形したセラミツク成形体を焼結
した場合、内部にクラツクが生じてしまうことが
多かつた。特にセラミツク成形体がタービンエン
ジンのロータのように不均一な肉厚を有する複雑
な形状のものや、板状のものでも厚さが10mm以上
のものでは、クラツクが生じやすかつた。このク
ラツクの生じたセラミツク焼結体は、このクラツ
クが原因となつてセラミツク焼結体の曲げ強度、
圧縮強度、耐熱衝撃性などの強度特性が大幅に低
下してしまつていた。発明者は、セラミツク焼結
体に生じるクラツクの生成過程を研究した結果、
射出成形時にセラミツク成形体に生ずる歪の影響
が大きいことを見出した。この歪は、不均一な肉
厚部に生ずる熱分布の乱れおよびまたは射出圧力
の不均一等によるものと考えられる。この歪が焼
結過程にて顕在化してくるものと思われる。本発
明は、このような知見にもとづきなされたもので
ある。

〔発明の目的〕

本発明は、射出成形により成形したセラミツク
成形体から、クラツクのない均質のセラミツク焼
結体を製造する方法を提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明は射出成形したセラミツク成形体に歪取
り処理を施した後、焼結するものである。歪取り
処理は、射出成形により得られるセラミツク成形
体の内部に蓄積された歪を緩和する処理である。
歪取り処理としては、加熱処理あるいは加圧処理
またはこれらの組合せ処理がある。本発明の典型
的な方法としては次のようなものが挙げられる。

射出成形により成形したセラミツク成形体に、
このセラミツク成形体と反応しない圧力伝達媒体
を介して加圧すると同時に加熱する歪取り処理を
行ない、この処理の後にセラミツク成形体を脱
脂・焼結する。このようにして成形工程と脱脂・
焼結工程との間に圧力伝達媒体を用いて加圧と同
時に加熱する歪取り処理を行なうと、セラミツク
成形体中のすべての部分に均一な圧力と温度が加
えられ、セラミツク成形体中のクラツクが速やか
に解消される。また、この歪取り処理後に冷却し
てもクラツクは生じない。この理由は、歪取り処
理の加熱及び加圧によりセラミツク成形体内部は
均質化してこの状態での加圧によりクラツクが解
消するが、一定時間のこの加熱・加圧後もセラミ
ツク成形体の各部分が均一に温度と圧力が下げら
れることによつてセラミツク成形体のどの部分に
も新たな温度差、圧力差によるひずみが生じない
ためと考えられる。こうして、クラツクを解消さ
せたセラミツク成形体を脱脂・焼結すれば、例え
ばタービンエンジンのロータ等の回転翼車のよう
な複雑な形状のものでも、射出成形法により成形
して歪取り処理を加えて脱脂・焼結することによ
り、容易にクラツクのないセラミツク焼結体を製
造することができる。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
セラミツク成形体１はそれぞれ平均粒径0.5〜
2.0μのSi₃N₄粉末93％、Y₂O₃粉末５％、Al₂O₃粉
末２％、TiO₂粉末２％、AlN粉末２％を配合し
た混合粉末にバインダとして融点が30〜40℃のパ
ラフインを上記混合粉末に対して10〜30％加えた
混合物を造粒して、射出成形装置でタービンエン
ジンのロータの形状に成形したものである。

第１図および第２図は本発明の実施例の歪取り
処理に用いた装置であり、この装置は上部に注入
口２を有し下部に流出口３を有して内側に圧力伝
達媒体４として液体例えば水およびセラミツク成
形体１を入れる断熱容器５と、のこの断熱容器５
の上部から圧力伝達媒体４を加圧するプランジヤ
ー６と断熱容器(5)内で圧力伝達媒体４を加熱する
ヒーター７から成り立つている。

射出成形により整形したセラミツク成形体１を
第１図の装置で処理工程を説明する。まず、流出
口３を開いた状態でプランジヤー６を上げて断熱
容器５からはなしてセラミツク成形体１を断熱容
器５中に入れた後にプランジヤー６を注入口２の
高さにまで下げる。次に、圧力伝達媒体４を注入
口２より断熱容器５内に注入して、流出口３から
少しあふれ出るほど十分満たす。この状態を第１
図に示した。

次に、注入口２および流出口３を閉じて、プラ
ンジヤー６を下げることにより断熱容器５内の圧
力伝達媒体４を所望の圧力に加圧して、ヒーター
７により所望の温度に加熱する。この状態を第２
図に示した。本実施例の製造方法においては、圧
力伝達媒体５として水を用いて250Kg／cm²の圧力、
50℃の温度で５分間の処理を行なつた。

その後、徐々に圧力と温度を下げてセラミツク
成形体１を取り出してセラミツク成形体を得る。
このセラミツク成形体１を脱脂・焼結してセラミ
ツク焼結体を製造する。得られたセラミツク成形
体を切断して内部検査した結果、いずれのものに
もクラツクが生じていないことが確認された。こ
の実施例の場合、成形体が加熱され軟化した状態
で圧力が加わるため成形体内部の歪が除去された
均質なものとなる。この実施例の場合、加熱温度
は成形体が軟化する温度20〜50℃程度が好まし
く、圧力としては50〜1000Kg／cm²程度がよい。な
お、圧力伝達媒体としては、成形体への浸透がな
い水、油類等の液体が好ましい。この実施例の場
合は、成形体に用いたバインダーが撥水性を有し
ており水で充分であつた。

〔発明の効果〕

本発明の製造方法によれば射出成形により成形
したクラツクを有するセラミツク成形体を歪取り
処理を加えることによりクラツクのないセラミツ
ク焼結体を容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本実施例の製造方法に用いた歪取り処理
装置を示すもので、第１図は歪取り処理装置の断
熱容器にセラミツク成形体を入れ、圧力伝達媒体
を満たした状態の断面図、第２図は歪取り処理装
置でセラミツク成形体を加圧および加熱している
状態の断面図である。 １：セラミツク成形体、４：圧力伝達媒体、
６：プランジヤー、７：ヒーター。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 射出成形によりセラミツク成形体を得る工程
   と、セラミツク成形体の歪取り処理を施す工程
   と、セラミツク成形体を焼結する工程とを具備す
   るセラミツク焼結体の製造方法。 ２ 歪取り処理は、加熱処理である特許請求の範
   囲第１項に記載のセラミツク焼結体の製造方法。 ３ 歪取り処理は、加圧処理である特許請求の範
   囲第１項に記載のセラミツク焼結体の製造方法。 ４ 歪取り処理は、加熱と同時に加圧を施す処理
   である特許請求の範囲第１項に記載のセラミツク
   焼結体の製造方法。 ５ 加圧は、等方加圧である特許請求の範囲第３
   項または第４項に記載のセラミツク焼結体の製造
   方法。 ６ 加圧は、圧力伝達媒体を介して行なう特許請
   求の範囲第５項に記載のセラミツク焼結体の製造
   方法。 ７ セラミツク焼結体は不均一な肉厚を有するも
   のである特許請求の範囲第１項に記載のセラミツ
   ク焼結体の製造方法。 ８ セラミツク焼結体は翼部を備えた回転体であ
   る特許請求の範囲第７項に記載のセラミツク焼結
   体の製造方法。