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JPH0552241B2 - - Google Patents
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JPH0552241B2 - - Google Patents

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JPH0552241B2
JPH0552241B2 JP11398686A JP11398686A JPH0552241B2 JP H0552241 B2 JPH0552241 B2 JP H0552241B2 JP 11398686 A JP11398686 A JP 11398686A JP 11398686 A JP11398686 A JP 11398686A JP H0552241 B2 JPH0552241 B2 JP H0552241B2
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ceramic
cavity
slip
reinforcing material
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は分散強化複合セラミツク成形体の成形
方法に関し、詳しくは、セラミツク材料の靭性を
改善させる手段として採用されている分散強化複
合セラミツク材料において、基地材料となるセラ
ミツク粉末に対して短繊維状もしくは粒子状の強
化材料を所望の部位に配合させることのできる分
散強化複合セラミツク成形体の成形方法に関す
る。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for forming a dispersion-strengthened composite ceramic molded article, and more specifically, to a dispersion-strengthened composite ceramic material that is employed as a means for improving the toughness of a ceramic material. The present invention relates to a method for forming a dispersion-strengthened composite ceramic molded body, in which reinforcing material in the form of short fibers or particles can be blended into desired areas of ceramic powder serving as a base material.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

分散強化複合材料は短繊維状もしくは粒子状の
強化材料により基地材料の諸特性を補強した複合
材料であり、基地材料と配合させる強化材料との
組合せ、配合比率等により、高強度、高弾性、低
熱膨脹率、耐摩耗性等といつた独特の特性を付与
させることができることから、今後の各種工業部
材用素材として注目されている。
Dispersion-reinforced composite materials are composite materials in which various properties of a base material are reinforced with short fiber or particulate reinforcing materials.High strength, high elasticity, and Because it can be imparted with unique properties such as low coefficient of thermal expansion and wear resistance, it is attracting attention as a material for various industrial parts in the future.

そして、強化材料としてはボロン、アルミナ、
シリコンカーバイド等の強化材料が一般的に採用
され、また、基地材料としてはプラスチツク材
料、金属材料、セラミツク材料等が通常採用され
ている。
The reinforcing materials include boron, alumina,
Reinforcing materials such as silicon carbide are generally employed, and base materials such as plastic materials, metal materials, ceramic materials, etc. are commonly employed.

ところで、上述のような各種の分散強化複合材
料の中で分散強化複合セラミツク材料において
は、基地材料であるセラミツク材料の靭性を改善
させるものとして適用すべく研究開発が進められ
ており、その製造方法としては、 セラミツク粉末と強化材料とを適宜金型内に
配置させた後、プレス成形により製造するメカ
ニカルプレス成形法。
By the way, among the various dispersion-strengthened composite materials mentioned above, research and development is underway on dispersion-strengthened composite ceramic materials in order to improve the toughness of the ceramic material that is the base material, and methods for manufacturing the dispersion-strengthened ceramic materials have been progressing. A mechanical press molding method is one in which ceramic powder and reinforcing material are appropriately placed in a mold and then press molded.

少なくとも一部に石膏型を有する成形型のキ
ヤビテイ内に強化材料を配置してから、スラリ
ー状をなしたセラミツク材料を主体としたスリ
ツプ(泥漿)を注入あるいは吸引させて成形す
るスリツプキヤステイング法。
A slip casting method in which reinforcing material is placed in the cavity of a mold that has at least a portion of a plaster mold, and then a slurry-like slip (sludge) mainly made of ceramic material is injected or sucked into the mold.

等が採用されている。etc. have been adopted.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上述のような従来技術の現状に鑑み、本発明が
解決しようとする問題点は、従来の分散強化複合
セラミツク材料の製造方法において、 のメカニカルプレス成形法にあつては、この
方法により製造可能な分散強化複合セラミツク成
形体が、形状的にテストピース等の簡単な形状の
ものに限定されるばかりでなく、成形に長時間を
要することから経済的でない。
In view of the current state of the prior art as described above, the problem to be solved by the present invention is that in the conventional method for manufacturing dispersion-strengthened composite ceramic materials, the mechanical press molding method that can be manufactured by this method is Dispersion-strengthened composite ceramic molded bodies are not only limited in shape to simple shapes such as test pieces, but also require a long time for molding, which makes them uneconomical.

のスリツプキヤステイング法にあつては、セ
ラミツク材料のスリツプが通常溶湯のように低粘
性でなく、敢えて低粘性としようとするにはセラ
ミツク粉末の含有量を少なくしなければならない
ため、成形後のセラミツク成形体を乾燥する時に
ひび割れを発生し易く、また、セラミツク粉末の
含有量を多くして高粘性とすると、強化材料がス
リツプによく混合されずに凝集したり、強化材料
が所定の位置から移動して、所望の部位に配合す
ることが難しく、しかも、成形型のキヤビテイ内
における強化材料の配置に対する確実な位置決め
方法が無い。
In the slip casting method, the slip of ceramic material is usually not as low viscous as molten metal, and in order to achieve low viscosity, the content of ceramic powder must be reduced, so Cracks tend to occur when drying ceramic molded bodies, and if the content of ceramic powder is increased to make it highly viscous, the reinforcing material may not be mixed well into the slip and may clump together, or the reinforcing material may fall out of place. It is difficult to move and dispense into the desired location, and there is no reliable positioning method for placement of the reinforcing material within the mold cavity.

等ということである。etc.

これに対し、本出願人は、長繊維を複合したセ
ラミツク材料に関して、すでに特許を出願済みで
ある。(特願昭60−148591号;未公知) したがつて、本発明の目的は、成形体の形状に
かかわらず、短繊維状もしくは粒子状の強化材料
を所望の部位に配合可能とすることにある。
In contrast, the present applicant has already applied for a patent regarding a ceramic material composited with long fibers. (Japanese Patent Application No. 60-148591; unknown) Therefore, an object of the present invention is to enable reinforcing materials in the form of short fibers or particles to be blended into desired areas, regardless of the shape of the molded product. be.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

そこで、本発明は、予め強化材料を分散させた
発泡樹脂成形体を、成形型に装着した状態で、発
泡樹脂を収縮もしくは消失させる溶媒を用いたス
リツプキヤステイングにより、分散強化複合セラ
ミツク成形体を得ることを特徴とする。
Therefore, in the present invention, a dispersion-reinforced composite ceramic molded body is produced by slip casting using a solvent that shrinks or eliminates the foamed resin, with the foamed resin molded body in which the reinforcing material is dispersed in advance mounted in a mold. It is characterized by obtaining.

具体的には、本発明の分散強化複合セラミツク
成形体の成形方法は、所定の形状を有する金型の
キヤビテイ内に、短繊維状もしくは粒子状の強化
材料と共に発泡性を有する樹脂材料を充填させた
後、発泡させキヤビテイ内に充満させて強化材を
所定の位置に分散・固定させる第1工程と、内部
に前記強化材料を所定の位置に分散・固定させた
発泡樹脂成形体を、成形しようとするセラミツク
成形体の形状を有する成形型のキヤビテイ内に中
子状に装着させる第2工程と、発泡樹脂を収縮も
しくは消失させ得る溶媒、界面活性剤及びセラミ
ツク粉末を均一に混合させたスラリー状スリツプ
を、前記成形型のキヤビテイ内に注入させてスリ
ツプキヤステイングを行う第3工程と、前記第3
工程によりスリツプキヤステイングされたセラミ
ツク成形体を、脱脂して乾燥させる第4工程とか
らなる分散強化複合セラミツク成形体の成形方法
であつて、前記第3工程において、成形型のキヤ
ビテイ内に注入させる溶媒により発泡樹脂を収縮
もしくは消失させるとともに、発泡樹脂に代えて
セラミツク粉末を充填させて、成形型内のキヤビ
テイ内に前記強化材料を配合させたセラミツク成
形体を形成するものである。
Specifically, the method for molding a dispersion-strengthened composite ceramic molded article of the present invention involves filling a cavity of a mold having a predetermined shape with a resin material having foamability together with a reinforcing material in the form of short fibers or particles. After that, the first step is to foam and fill the cavity to disperse and fix the reinforcing material in predetermined positions, and then mold the foamed resin molded body with the reinforcing material dispersed and fixed in predetermined positions inside. a second step in which the core is installed in the cavity of a mold having the shape of a ceramic molded body, and a slurry in which a solvent capable of shrinking or disappearing the foamed resin, a surfactant, and ceramic powder are uniformly mixed; a third step of injecting a slip into the cavity of the mold to perform slip casting;
A method for molding a dispersion-strengthened composite ceramic molded body, comprising a fourth step of degreasing and drying the ceramic molded body that has been slip casted in the step, the method comprising: injecting the ceramic molded body into a cavity of a mold in the third step; The foamed resin is shrunk or disappeared with a solvent, and ceramic powder is filled in place of the foamed resin to form a ceramic molded body in which the reinforcing material is blended into the cavity in the mold.

ここにおいて、スリツプ(泥漿)には例えば次
のA〜Eに示すように、種々のものを採用するこ
とができる。
Here, various types of slip (slurry) can be employed as shown in the following A to E, for example.

なお、以下に示す含有量は全て重量%により表
示している。
In addition, all the contents shown below are displayed by weight%.

A:ウルトラフアイングレードSiC;76%ポリカ
ルボン酸系解こう剤;1.5%、ポリアクリル系
結合剤;1.0%、ベンゼン;21.5%、 B:Si3N4粉末;80.5%、ポリカルボン酸系解こ
う剤;0.6%、トルエン;18.9%、 C:Si3N4粉末;79.0%、水ガラス系解こう剤;
0.4%、蒸留水;20.6%、 D:硼珪酸ガラス粉末;73.5%、(平均粒径1.5μ)
ポリオキシアルキルリン酸系解こう剤;0.8、
ポリアクリル系結合剤;1.2%、トリクロロエ
チレン;24.5%、 E:カルボニルNi粉末;78.6%、(平均粒径3.8μ)
ポリカルボン酸系解こう剤;0.5%、ベンゼ
ン;20.9%、 等である。
A: Ultra fine grade SiC; 76% polycarboxylic acid peptizer; 1.5%, polyacrylic binder; 1.0%, benzene; 21.5%, B: Si 3 N 4 powder; 80.5%, polycarboxylic acid type Peptizer; 0.6%, toluene; 18.9%, C: Si 3 N 4 powder; 79.0%, water glass peptizer;
0.4%, distilled water; 20.6%, D: borosilicate glass powder; 73.5%, (average particle size 1.5μ)
Polyoxyalkyl phosphate peptizer; 0.8,
Polyacrylic binder; 1.2%, trichlorethylene; 24.5%, E: Carbonyl Ni powder; 78.6%, (average particle size 3.8μ)
Polycarboxylic acid peptizer: 0.5%, benzene: 20.9%, etc.

上述の5種類のスリツプ組成のうちA、B、D
及びEに用いられている溶媒液は、ベンゼン、ト
ルエン、トリクロロエチレン等の有機溶剤であ
る。これらの有機溶剤は発泡ポリスチレンを極端
に収縮もしくは消失させることができる。したが
つて、これらの有機溶剤は、内部に強化材料が配
合された発泡ポリスチレンを極端に収縮させる
か、もしくは、消失させ、内部に強化材料の配合
されたセラミツク成形体にとつて換わる。
Among the five types of slip compositions mentioned above, A, B, and D
The solvent liquid used in E and E is an organic solvent such as benzene, toluene, and trichloroethylene. These organic solvents can cause expanded polystyrene to shrink or disappear significantly. Therefore, these organic solvents cause the foamed polystyrene containing the reinforcing material inside to extremely shrink or disappear, and are replaced by the ceramic molded body containing the reinforcing material inside.

なお、Cのスリツプは溶媒液を蒸留水としてい
ることから、このままでは発泡ポリスチレンを消
失させることができない。
In addition, since slip C uses distilled water as the solvent, the expanded polystyrene cannot be removed as it is.

そのため、このCのスリツプを用いる場合に
は、蒸留水を溶媒液としたスリツプ中にベンゼン
等の有機溶剤を混合させておく必要がある。そし
て、このスリツプを成形型のキヤビテイ内に注入
させると、スリツプ中に混合されたベンゼン等の
有機溶剤が予め発泡ポリスチレンを収縮もしくは
消失させ、その後を追うようにしてスリツプが成
形型のキヤビテイ内に充満する。
Therefore, when using slip C, it is necessary to mix an organic solvent such as benzene into the slip containing distilled water as a solvent. Then, when this slip is injected into the mold cavity, the organic solvent such as benzene mixed in the slip shrinks or disappears the expanded polystyrene, and the slip follows the mold cavity. Fill up.

〔作用〕[Effect]

以上述べた本発明の構成によれば、予め発泡樹
脂中に強化材料を分散・固定しておくので、所望
の部位へ強化材料を配合することができる。そし
て、強化材料の複合化は、強化材料を分散・固定
した発泡樹脂に対し、発泡樹脂を極端に収縮もし
くは消失させるスリツプを用い、スリツプキヤス
テイングと同時に発泡樹脂とスリツプが置きかわ
ることにより行われる。
According to the configuration of the present invention described above, since the reinforcing material is dispersed and fixed in the foamed resin in advance, the reinforcing material can be blended into a desired region. Then, the reinforcing material is combined into a foamed resin with the reinforcing material dispersed and fixed, using a slip that causes the foamed resin to shrink or disappear extremely, and the foamed resin and the slip are replaced at the same time as slip casting. .

〔実施例〕〔Example〕

(第1実施例) この実施例は、弁座部分を部分的に強化したセ
ラミツクバルブへの適用例である。
(First Embodiment) This embodiment is an example of application to a ceramic valve in which the valve seat portion is partially reinforced.

第1図〜第6図は、本発明法による第1実施例
のセラミツクバルブの成形方法を示した図であ
る。
1 to 6 are diagrams showing a method of molding a ceramic valve according to a first embodiment of the present invention.

以下、添付図面に基づいて、本発明の第1実施
例を説明する。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described based on the accompanying drawings.

第1工程においては、まず、SiCウイスカ(東
海カーボン株式会社製の直径1μm以下級β−SiC
ウイスカ)25gをn−ヘキサン媒液1000g中に分
散させ、媒液中で150メツシユの篩を通して十分
にほぐしてペースト状にした。次に、そのペース
トを平面上に約1mm程度に薄く延ばして、約60℃
で2時間乾燥した。乾燥後、その上に発泡ポリス
チレン樹脂の原料粒子(直径約1mm)を100g載
置して、加振器にかけ、約250KHzで振動を与え、
原料粒子にSiCウイスカの粉末を十分に付着させ
た。このようにして得られたSiCウイスカ粉末が
付着した発泡ポリスチレン原料樹脂を、第2図に
示す中子成形用金型10の樹脂注入孔12から空
気輸送によりキヤビテイ14内へ充填した。その
後、金型10内に設けた蒸気噴出口(図示しな
い)より常法で水蒸気を供給して、発泡率30倍で
発泡させ、第3図にその外観を示す、キヤビテイ
形状をしたSiCウイスカ粉末を含んだ発泡ポリス
チレン中子16を形成した。この中子16は、弁
座の表面部分に当たる形状をしており、表面厚さ
は約3mmである。
In the first step, SiC whisker (β-SiC with a diameter of less than 1 μm manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.)
Whiskers) 25g were dispersed in 1000g of n-hexane medium and thoroughly loosened through a 150 mesh sieve in the medium to form a paste. Next, spread the paste on a flat surface to a thickness of about 1 mm and heat it to about 60°C.
It was dried for 2 hours. After drying, 100 g of foamed polystyrene resin raw material particles (about 1 mm in diameter) were placed on top of it, and it was applied to a vibrator to give vibrations at about 250 KHz.
SiC whisker powder was sufficiently attached to the raw material particles. The thus obtained foamed polystyrene raw resin to which the SiC whisker powder was attached was filled into the cavity 14 by pneumatic transport through the resin injection hole 12 of the core molding die 10 shown in FIG. Thereafter, water vapor is supplied in a conventional manner from a steam outlet (not shown) provided in the mold 10 to foam the foam at a foaming rate of 30 times, resulting in a cavity-shaped SiC whisker powder, the appearance of which is shown in Figure 3. A foamed polystyrene core 16 containing the following was formed. This core 16 has a shape corresponding to the surface portion of the valve seat, and has a surface thickness of approximately 3 mm.

次いで、第2工程においては、第1工程で作ら
れたSiCウイスカ粉末を含んだ発泡ポリスチレン
中子16を、第1図に示す石膏型18のキヤビテ
イ20内に装着し、下型22、中型24、上型2
6を順に収めて装着を完了する。
Next, in the second step, the expanded polystyrene core 16 containing the SiC whisker powder produced in the first step is installed in the cavity 20 of the plaster mold 18 shown in FIG. , upper mold 2
6 in order to complete the installation.

第3工程では、まず、スリツプを準備する。ス
リツプは、母相成分である窒化珪素粉末が
80.5Wt%、スリツプ媒液のトルエンが18.9Wt%
およびポリカルボン酸系解膠剤0.6Wt%をポール
ミルで混合して調製した。このスリツプ28を、
第4図に示すように、中子16が装着された石膏
型18の上部開口30より注入して、スリツプキ
ヤステイングを行つた。注入されたスリツプ28
は、下方の弁座部分32へ流動して行き、中子1
6に接触する。スリツプ28の媒液のトルエン
は、発泡ポリスチレン樹脂の中子16と接触して
発泡ポリスチレン樹脂を消失させる。そして、発
泡ポリスチレン樹脂に代えて窒化珪素粉末をキヤ
ビテイ内に充填することによつて、第5図に外観
を示すような、SiCウイスカ粉末を配合したセラ
ミツクバルブの成形体34を形成する。
In the third step, first, a slip is prepared. Slip is made of silicon nitride powder, which is the matrix component.
80.5Wt%, slip medium toluene 18.9Wt%
and 0.6 Wt% of a polycarboxylic acid peptizer were mixed in a Pall mill. This slip 28,
As shown in FIG. 4, slip casting was performed by injecting through the upper opening 30 of the plaster mold 18 to which the core 16 was attached. Injected slip 28
flows to the lower valve seat portion 32, and the core 1
Contact 6. The toluene medium in the slip 28 comes into contact with the foamed polystyrene resin core 16 and causes the foamed polystyrene resin to disappear. Then, by filling the cavity with silicon nitride powder in place of the foamed polystyrene resin, a ceramic valve molded body 34 containing SiC whisker powder is formed, the appearance of which is shown in FIG. 5.

得られた成形体34は、第4工程において、脱
脂、乾燥、焼成を経て、セラミツクバルグが得ら
れる。脱脂は、約450℃で1時間かけて行われ、
残存する有機成分が除去される。その後、約1750
℃で2時間かけて焼成が行われる。得られたセラ
ミツクバルブ36は、第5図の−矢視断面図
に相当する第6図に示すように、弁座38が約3
mmの厚さtのSiCウイスカと窒化珪素の分散強化
複合材料となつている。
The obtained molded body 34 is degreased, dried, and fired in a fourth step to obtain a ceramic bulk. Degreasing is carried out at approximately 450℃ for 1 hour.
Remaining organic components are removed. After that, about 1750
Firing takes place at 0C for 2 hours. As shown in FIG. 6, which corresponds to the cross-sectional view taken along the - arrow in FIG.
It is a dispersion-strengthened composite material of SiC whiskers and silicon nitride with a thickness of t mm.

このように製造されたセラミツクバルブ36
は、全てのものにおいてひび割れの無い良好なも
のが得られた。
Ceramic valve 36 manufactured in this way
In all cases, good products with no cracks were obtained.

(第2実施例) この実施例は、排気ガス入口部分の翼先を部分
的に強化した排気側のセラミツクターボロータへ
の適用例である。
(Second Embodiment) This embodiment is an example of application to a ceramic turbo rotor on the exhaust side in which the blade tip of the exhaust gas inlet portion is partially reinforced.

第7図〜第10図は、本発明法による第2実施
例のセラミツクターボロータの成形方法を示した
図である。以下、添付図面に基づいて、本発明の
第2実施例を説明する。
7 to 10 are diagrams showing a method of molding a ceramic rotor according to a second embodiment of the present invention. A second embodiment of the present invention will be described below based on the accompanying drawings.

第1工程においては、まず第1実施例と同じよ
うにして調製したSiCウイスカ粉末が付着した発
泡ポリスチレン原料樹脂を、第7図に示す中子成
形用金型110の樹脂注入孔112から空気輸送
によりキヤビテイ114内へ充填した。その後、
金型10内に設けた蒸気噴出口(図示しない)よ
り常法で水蒸気を供給して、発泡率30倍で発泡さ
せ、第8図にその外観を示す、キヤビテイ形状を
したSiCウイスカ粉末を含んだ発泡ポリスチレン
中子116を形成した。この中子116は、セラ
ミツクターボロータのブレードの排気ガス入口付
近の部分に当たる形状をしている。
In the first step, first, the foamed polystyrene raw material resin with SiC whisker powder attached thereto, prepared in the same manner as in the first example, is air-transported from the resin injection hole 112 of the core molding die 110 shown in FIG. The cavity 114 was filled with the following steps. after that,
Steam was supplied in a conventional manner from a steam outlet (not shown) provided in the mold 10, and the foam was foamed at a foaming rate of 30 times. A foamed polystyrene core 116 was formed. This core 116 has a shape that corresponds to a portion of the blade of the ceramic rotor near the exhaust gas inlet.

次いで、第2工程においては、第1工程で作成
されたSiCウイスカ粉末を含んだ発泡ポリスチレ
ン中子116を、第9図に示す成形型118のキ
ヤビテイ120内に装着し、下型122、中型1
24、上型126、押さえ型128を順に収めて
装着を完了る。上型126は、ターボロータのブ
レードに沿つて移動可能な分割型となつている。
Next, in the second step, the expanded polystyrene core 116 containing the SiC whisker powder created in the first step is installed in the cavity 120 of the mold 118 shown in FIG.
24, the upper die 126 and the presser die 128 are placed in this order to complete the installation. The upper mold 126 is a split mold that is movable along the blades of the turbo rotor.

第3工程では、第1実施例と同じように調製し
たスリツプを準備する。このスリツプ130を、
図に示すように、中子116が装着された成形型
118の上部開口132より注入して、スリツプ
キヤステイングを行つた。注入されたスリツプ1
30は、下方へ流動して行き、中子116に接触
する。スリツプ130の媒液のトルエンは、発泡
ポリスチレン樹脂の中子116と接触して発泡ポ
リスチレン樹脂に代えて窒化珪素粉末がキヤビテ
イ内へ充填される。
In the third step, a slip prepared in the same manner as in the first example is prepared. This slip 130,
As shown in the figure, slip casting was performed by injecting through the upper opening 132 of the mold 118 to which the core 116 was attached. Injected slip 1
30 flows downward and contacts the core 116. The toluene medium in the slip 130 comes into contact with the foamed polystyrene resin core 116, and silicon nitride powder is filled into the cavity instead of the foamed polystyrene resin.

なお、スリツプ130の注入時には、下型12
2の下方に設けた加振器134を作動させて成形
型118を振動させ、ブレード部分に相当する狭
いキヤビテイ部分に、スリツプ130が充分行き
渡るようにした。
Note that when pouring the slip 130, the lower mold 12
A vibrator 134 provided below the mold 118 was activated to vibrate the mold 118, so that the slip 130 was sufficiently spread over the narrow cavity portion corresponding to the blade portion.

そして、得られたセラミツクターボロータ成形
体は、第4工程において、脱脂、乾燥、焼成を経
て、セラミツクターボロータが得られる。脱脂
は、約450℃で1時間かけて行われ、残存する有
機成分が除去される。その後、約1750℃で4時間
かけて焼成がおこなわれる。ターボロータは、バ
ルブに比べて複雑な形状の薄肉部を有するため、
加熱時間をより多くかける必要がある。得られた
セラミツクターボロータ136は、第10図の成
形体のXI−XI線矢視断面図に相当する第11図に
示すように、排気入口付近のブレード138が
SiCウイスカと窒化珪素の分散強化複合材料とな
つている。このように製造されたセラミツクター
ボロータ136は、全てのものにおいてひび割れ
の無い良好なものが得られた。
The obtained ceramic rotor molded body is then degreased, dried, and fired in a fourth step to obtain a ceramic rotor. Degreasing is carried out at approximately 450° C. for 1 hour to remove remaining organic components. Afterwards, it is fired at approximately 1750°C for 4 hours. Turbo rotors have thinner parts with more complex shapes than valves, so
More heating time is required. The obtained ceramic turbo rotor 136 has blades 138 near the exhaust inlet, as shown in FIG.
It is a dispersion-strengthened composite material of SiC whiskers and silicon nitride. All of the ceramic rotor rotors 136 manufactured in this manner were in good condition with no cracks.

(第3実施例) この実施例は、強化材料の配合比率を異なら
せ、弁座部分を部分的に強化したセラミツクバル
ブへの適用例である。
(Third Example) This example is an example of application to a ceramic valve in which the blending ratio of reinforcing materials is varied and the valve seat portion is partially reinforced.

第1実施例におけるセラミツクバルブの分散強
化複合部分の強化材料の含有率を段階的に異なら
せたものである。
The content of the reinforcing material in the dispersion-strengthened composite portion of the ceramic valve in the first embodiment is varied stepwise.

第1実施例と製造方法が異なるのは、第1工程
だけである。
The manufacturing method differs from the first embodiment only in the first step.

本実施例では、バルブの弁座部分の表面にかけ
て強化材料の含有率が高くなるように、三層に分
けて、強化材料を分散・固定させるものである。
In this embodiment, the reinforcing material is dispersed and fixed in three layers so that the content of the reinforcing material increases toward the surface of the valve seat portion of the valve.

第1工程においては、まず、SiCウイスカ(東
海カーボン株式会社製の1μm以下級β−SiCウイ
スカ粉末)25gをn−ヘキサン媒液1000g中に分
散させ、媒液中で150メツシユの篩を通して十分
にほぐしてペースト状にした。次に、そのペース
トの平面上に約1mm程度に薄く延ばして、約60℃
で2時間乾燥した。乾燥後、その上に発泡ポリス
チレン樹脂の原料粒子(直径約1mm)を載置し
て、加振器にかけ、約250KHzで振動を与え、原
料粒子にSiCウイスカの粉末を十分に付着させ
た。この時、載置する発泡ポリスチレン樹脂の量
を3種類に分け、それぞれ45g、100g、200g載
置してSiCウイスカ粉末を付着させたものを準備
した。このようにして得られたSiCウイスカ粉末
が付着した発泡ポリスチレン原料樹脂を、第2図
に示す中子成形用金型10の樹脂注入孔12から
空気輸送により、SiCウイスカ粉末の付着量の多
い順に、キヤビテイ14内へ充填した。その後、
発泡率30倍で第1実施例と同様にして発泡させ、
キヤビテイ形状をしたSiCウイスカ粉末を含んだ
発泡ポリスチレン中子を形成した。第11図に一
部を破断した外観図を示すように、この中子21
0は、弁座に当たる表面部分212より、中間部
214、内層部216へと発泡ポリスチレン中の
SiCウイスカの含有率が低くなつている。次い
で、第2工程においては、第1工程で作成された
SiCウイスカ粉末を含んだ発泡ポリスチレン中子
210を、第1図に示す石膏型18のキヤビテイ
20内に装着し、下型22、中型24、上型26
を順に収めて装着を完了する。
In the first step, first, 25 g of SiC whiskers (beta-SiC whisker powder of 1 μm or less, manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.) are dispersed in 1000 g of n-hexane medium, and thoroughly passed through a 150 mesh sieve in the medium. It was loosened and made into a paste. Next, spread the paste on a flat surface to a thickness of about 1 mm and heat it to about 60°C.
It was dried for 2 hours. After drying, raw material particles (about 1 mm in diameter) of expanded polystyrene resin were placed on top of it, and it was applied to a vibrator to give vibrations at about 250 KHz, so that SiC whisker powder was sufficiently attached to the raw material particles. At this time, the amount of expanded polystyrene resin to be placed was divided into three types, and 45 g, 100 g, and 200 g were placed respectively, and SiC whisker powder was attached. The foamed polystyrene raw material resin with the SiC whisker powder attached thus obtained is pneumatically transported through the resin injection hole 12 of the core molding die 10 shown in FIG. , was filled into the cavity 14. after that,
Foaming was performed in the same manner as in the first example at a foaming rate of 30 times,
An expanded polystyrene core containing cavity-shaped SiC whisker powder was formed. As shown in a partially cutaway external view of FIG. 11, this core 21
0 is made of foamed polystyrene from the surface portion 212 that corresponds to the valve seat to the intermediate portion 214 and inner layer portion 216.
The content of SiC whiskers is decreasing. Then, in the second step, the
A polystyrene foam core 210 containing SiC whisker powder is installed in the cavity 20 of the plaster mold 18 shown in FIG.
Place them in order to complete the installation.

以降の工程は、第1実施例と同様であり、最終
工程である第4工程が終了すると、第12図に断
面図を示すような、セラミツクバルブ218が得
られる。このセラミツクバルブ218は、本体部
分220は、窒化珪素からなり、弁座部分222
は、SiCウイスカを強化材料として分散してい
る。そして、SiCウイスカの含有率は、表面部分
224、中間層226、内層部228で異なり、
それぞれ、厚さが2mmの層を形成し、25Wt%、
10Wt%、4Wt%を含有している。
The subsequent steps are similar to those in the first embodiment, and upon completion of the fourth and final step, a ceramic valve 218 as shown in cross section in FIG. 12 is obtained. This ceramic valve 218 has a main body portion 220 made of silicon nitride, and a valve seat portion 222.
disperses SiC whiskers as a reinforcing material. The content rate of SiC whiskers is different in the surface portion 224, the intermediate layer 226, and the inner layer portion 228,
Each formed a layer with a thickness of 2 mm, 25 Wt%,
Contains 10Wt% and 4Wt%.

本実施例では、弁座部分222において表面部
分224の強化材料の含有率を最も高くしたの
で、表面部分224へ圧縮応力を残留させること
がでた。そのため、弁座部分222の靭性が高ま
つた。
In this example, since the content of the reinforcing material in the surface portion 224 of the valve seat portion 222 was made highest, it was possible to cause compressive stress to remain in the surface portion 224. Therefore, the toughness of the valve seat portion 222 has increased.

また、弁座部分222において、表面部分22
4から内層部226へかけて段階的に強化材料の
含有率を変化させたので、製品全体としての強度
が高まつた。
In addition, in the valve seat portion 222, the surface portion 22
Since the content of the reinforcing material was changed stepwise from No. 4 to the inner layer portion 226, the strength of the product as a whole was increased.

ここにおいて、発泡ポリスチレンの発泡率は、
15〜60倍が望ましく、60倍を越えると発泡ポリス
チレンが変形し易く、15倍未満では発泡ポリスチ
レンの残渣が後の第4工程においてセラミツク成
形体内に残留し易くなり、セラミツク粉末成形体
に空洞部を生じ易くなることから好ましくない。
Here, the foaming rate of expanded polystyrene is
A ratio of 15 to 60 times is desirable; if the ratio exceeds 60 times, the expanded polystyrene will be easily deformed, and if the ratio is less than 15 times, the residue of the expanded polystyrene will tend to remain in the ceramic molded body in the subsequent fourth step, resulting in cavities in the ceramic powder molded product. This is not preferable because it tends to cause

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上から明らかなように、本発明にかかる分散
強化複合セラミツク成形体の成形方法によれば、
短繊維状もしくは粒子状の強化材料を所望の部位
に配合した分散強化複合セラミツク成形体の成形
を可能とすることができる。
As is clear from the above, according to the method for forming a dispersion-strengthened composite ceramic molded article according to the present invention,
It is possible to mold a dispersion-reinforced composite ceramic molded article in which short fiber or particulate reinforcing material is blended into desired areas.

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

第1図は、本発明法による第1実施例のセラミ
ツクバルブの成形方法を示しており、強化材料を
含んだ発泡ポリスチレン中子を装着した成形型の
断面図、第2図は、同中子を成形するための金型
の断面図、第3図は、同中子の外観図、第4図
は、スリツプを注いだ状態を示す同成形型の断面
図、第5図は、成形されたセラミツクバルブの外
観図、第6図は、第5図の−線矢視図に相当
するセラミツクバルブの断面図、第7図は、本発
明法による第2実施例のセラミツクターボロータ
の成形法を示しており、強化材料を含んだ発泡ポ
リチスレン中子を成形するための金型の断面図、
第8図は、成形された同中子の外観図、第9図
は、同中子を装着してスリツプを注いだ状態を示
す成形型の断面図、第10図は、成形後脱脂等が
行われたセラミツクターボロータの断面図、第1
1図は、本発明法による第3実施例のセラミツク
バルブの成形法を示しており、強化材料の含有率
を異ならせて含むように成形された発泡ポリスチ
レン中子の断面図、そして、第12図は、完成し
たセラミツクバルブの断面図である。 10……(発泡樹脂成形用)金型、16……発
泡樹脂成形体、18……成形型、20……キヤビ
テイ、28……スリツプ。
FIG. 1 shows the method of molding a ceramic valve according to the first embodiment of the present invention, and FIG. Figure 3 is an external view of the core, Figure 4 is a cross-sectional view of the mold showing the state in which the slip is poured, and Figure 5 is a cross-sectional view of the mold for molding the core. FIG. 6 is a cross-sectional view of the ceramic valve corresponding to the view taken along the - arrow in FIG. 1 is a cross-sectional view of a mold for molding expanded polystyrene cores containing reinforcing material;
Figure 8 is an external view of the molded core, Figure 9 is a cross-sectional view of the mold with the core attached and slip poured in, and Figure 10 is a post-molding process such as degreasing. Cross-sectional view of the ceramic rotor, 1st
Figure 1 shows a method for molding a ceramic valve according to a third embodiment of the present invention, and shows cross-sectional views of expanded polystyrene cores molded to contain different reinforcing material contents; The figure is a cross-sectional view of the completed ceramic valve. 10... Mold (for foamed resin molding), 16... Foamed resin molded body, 18... Molding die, 20... Cavity, 28... Slip.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 所定の形状を有する金型のキヤビテイ内に、
短繊維状もしくは粒子状の強化材料と共に発泡性
を有する樹脂材料を充填させた後、発泡させキヤ
ビテイ内に充満させて強化材を所定の位置に分
散・固定させる第1工程と、内部に前記強化材料
を所定の位置に分散・固定させた発泡樹脂成形体
を、成形しようとするセラミツク成形体の形状を
有する成形型のキヤビテイ内に中子状に装着させ
る第2工程と、発泡樹脂を収縮もしくは消失させ
得る溶媒、界面活性剤及びセラミツク粉末を均一
に混合させたスラリー状スリツプを、前記成形型
のキヤビテイ内に注入させてスリツプキヤステイ
ングを行う第3工程と、前記第3工程によりスリ
ツプキヤステイングされたセラミツク成形体を、
脱脂して乾燥させる第4工程とからなる分散強化
複合セラミツク成形体の成形方法であつて、前記
第3工程において、成形型のキヤビテイ内に注入
させる溶媒により発泡樹脂を収縮もしくは消失さ
せるとともに、発泡樹脂に代えてセラミツク粉末
を充填させて、成形型内のキヤビテイ内に前記強
化材料を配合させたセラミツク成形体を形成する
ことを特徴とする分散強化複合セラミツク成形体
の成形方法。
1 In the cavity of a mold having a predetermined shape,
A first step of filling a foamable resin material together with a reinforcing material in the form of short fibers or particles, and then foaming it to fill the cavity to disperse and fix the reinforcing material in a predetermined position; A second step in which the foamed resin molded product with the material dispersed and fixed in a predetermined position is installed in the cavity of a mold having the shape of the ceramic molded product to be molded in the form of a core, and the foamed resin is shrunk or A third step of performing slip casting by injecting a slip in the form of a slurry in which a solvent, a surfactant, and ceramic powder that can be eliminated is uniformly mixed into the cavity of the mold; The ceramic molded body
A method for molding a dispersion-strengthened composite ceramic molded article, which comprises a fourth step of degreasing and drying, and in the third step, the foamed resin is shrunk or disappeared by a solvent injected into the cavity of the mold, and the foamed resin is 1. A method for molding a dispersion-strengthened composite ceramic molded body, which comprises filling ceramic powder instead of resin to form a ceramic molded body in which the reinforcing material is blended into a cavity in a mold.
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