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JPH0615422B2 - Degreasing method for ceramic molded body - Google Patents
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JPH0615422B2 - Degreasing method for ceramic molded body - Google Patents

Degreasing method for ceramic molded body

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JPH0615422B2
JPH0615422B2 JP61255385A JP25538586A JPH0615422B2 JP H0615422 B2 JPH0615422 B2 JP H0615422B2 JP 61255385 A JP61255385 A JP 61255385A JP 25538586 A JP25538586 A JP 25538586A JP H0615422 B2 JPH0615422 B2 JP H0615422B2
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JP
Japan
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organic binder
molded body
ceramic molded
ceramic
decomposition
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光雄 桑原
正博 井上
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 A.発明の目的 (1)産業上の利用分野 本発明は、セラミック粉末に有機系結合剤を添加して成
形されたセラミック成形体より前記有機系結合剤を除去
するセラミック成形体の脱脂方法に関する。
Detailed Description of the Invention A. Object of the Invention (1) Field of Industrial Application The present invention relates to a degreasing method for a ceramic molded body, which comprises removing an organic binder from a ceramic molded body formed by adding an organic binder to ceramic powder.

(2)従来の技術 前記有機系結合剤は、成形工程においてセラミック粉末
に成形性を付与し、またセラミック成形体の強度を向上
させるといった有益な役割を果たすが、焼結工程におい
ては分解に伴いガスを発生してセラミック成形体の変
形、破壊等の要因となるため、焼結工程に先立ってセラ
ミック成形体に脱脂処理を施し、有機系結合剤を除去し
なければならない。
(2) Conventional technology The organic binder plays a useful role such as imparting moldability to the ceramic powder in the molding process and improving the strength of the ceramic molded body, but it is accompanied by decomposition in the sintering process. Since the gas is generated and causes deformation and destruction of the ceramic molded body, it is necessary to degrease the ceramic molded body and remove the organic binder before the sintering process.

従来、この種脱脂方法としては、セラミック成形体を炉
内において非酸化性雰囲気下で加熱し、次いで酸化性雰
囲気下で加熱して有機系結合剤を熱分解する手法が知ら
れている(特開昭61−77672号公報参照)。
Conventionally, as this kind of degreasing method, there is known a method in which a ceramic molded body is heated in a furnace in a non-oxidizing atmosphere, and then in an oxidizing atmosphere to thermally decompose an organic binder (special feature: (See Kai 61-77672).

(3)発明が解決しようとする問題点 しかしながら前記方法においては加熱過程を、その雰囲
気を全く逆の状態にして2段階に分けているので、炉内
の雰囲気制御が面倒であり、作業が煩雑になるという問
題がある。
(3) Problems to be Solved by the Invention However, in the above method, since the heating process is divided into two stages with the atmosphere completely reversed, the atmosphere control in the furnace is troublesome and the work is complicated. There is a problem that becomes.

また、一般の有機系結合剤は所定の温度で急激に分解が
進行して一度に多量のガスを発生する傾向があり、その
上セラミック粉末より掛離れた熱膨脹率を有すると共に
昇温過程で膨脹および収縮を繰返すので、前記多量のガ
ス発生に伴う高いガス圧ならびに前記熱膨脹率の差およ
び膨脹・収縮の繰返しに起因してセラミック成形体にク
ラックが発生し、極端な場合にはセラミック成形体が破
壊するおそれがある。
Also, general organic binders tend to decompose rapidly at a predetermined temperature and generate a large amount of gas at a time, and also have a coefficient of thermal expansion far from that of ceramic powder and expand during the temperature rising process. And the contraction are repeated, cracks are generated in the ceramic molded body due to the high gas pressure accompanying the generation of the large amount of gas, the difference in the coefficient of thermal expansion, and repeated expansion and contraction, and in extreme cases, the ceramic molded body may May be destroyed.

したがって前記従来法においては、セラミック成形体の
各加熱過程における昇温速度を複数段に分け、しかも各
段毎の昇温速度を極めて緩徐に設定し、その上或段と次
段との間に恒温加熱領域を設けなければならず、脱脂処
理のために200〜240時間を要し、作業能率が極め
て悪いという問題もある。
Therefore, in the above-mentioned conventional method, the heating rate in each heating process of the ceramic molded body is divided into a plurality of stages, and the heating rate of each stage is set extremely slowly, and between the upper stage and the next stage. A constant temperature heating region must be provided, and it takes 200 to 240 hours for degreasing treatment, and there is a problem that work efficiency is extremely poor.

本発明は前記に鑑み、炉内の雰囲気制御が容易で、また
生産能率を向上させることのできる前記脱脂方法を提供
することを目的とする。
In view of the above, it is an object of the present invention to provide the above-mentioned degreasing method in which the atmosphere in the furnace can be easily controlled and the production efficiency can be improved.

B.発明の構成 (1)問題点を解決するための手段 第1発明は、前記有機系結合剤として、前記セラミック
粉末と略同等の熱膨脹率を有し、且つ分解が温度上昇に
関し略比例的に進行する物性を備えたものを用い、前記
セラミック成形体を不活性ガス流通中にて減圧中で加熱
することにより前記有機系結合剤を分解することを特徴
とする。
B. Configuration of the Invention (1) Means for Solving Problems The first aspect of the invention is that the organic binder has a coefficient of thermal expansion substantially equal to that of the ceramic powder, and the decomposition progresses substantially in proportion to the temperature rise. It is characterized in that the organic binder is decomposed by heating the ceramic molded body under reduced pressure while circulating an inert gas.

第2発明は、前記有機系結合剤として、前記セラミック
粉末と略同等の熱膨脹率を有し、且つ分解が温度上昇に
関し略比例的に進行する物性を備えたものを用い、また
前記有機系結合剤に、それの分解開始温度を下げ、且つ
分解の進行を和らげるハロゲン化物を添加し、前記セラ
ミック成形体を不活性ガス流通中にて減圧下で加熱する
ことにより前記有機系結合剤を分解することを特徴とす
る。
A second aspect of the present invention uses, as the organic binder, one having a coefficient of thermal expansion substantially equal to that of the ceramic powder and physical properties in which decomposition progresses in a substantially proportional manner with respect to temperature rise. To the agent, a halide that lowers the decomposition start temperature of the agent and moderates the progress of the decomposition is added, and the organic binder is decomposed by heating the ceramic molded body under reduced pressure in an inert gas flow. It is characterized by

(2)作 用 第1発明において、炉内雰囲気は不活性ガス流通中で減
圧という単純なものであるからその制御が容易である。
(2) Operation In the first aspect of the invention, the atmosphere in the furnace is a simple depressurization while the inert gas is flowing, so that control is easy.

また減圧下での加熱であるから有機系結合剤の沸点、分
解温度および蒸気圧が大気圧下の場合よりも降下し、比
較的低温領域において、有機系結合剤の分解が温度上昇
に関し略比例的に進行する。これにより有機系結合剤の
熱分解を徐々に、且つ一定の速度を以て行うことがで
き、また有機系結合剤の熱膨脹率がセラミック粉末と略
同等であることもあって、セラミック成形体の脱脂処理
を、それにクラックが発生することを回避して能率良く
行うことができる。
Also, since the heating is performed under reduced pressure, the boiling point, decomposition temperature and vapor pressure of the organic binder are lower than those under atmospheric pressure, and the decomposition of the organic binder is approximately proportional to the temperature increase in a relatively low temperature range. To progress. As a result, the thermal decomposition of the organic binder can be carried out gradually and at a constant rate, and the thermal expansion coefficient of the organic binder is almost the same as that of the ceramic powder. Can be efficiently performed by avoiding generation of cracks therein.

さらに不活性ガス流通中において有機系結合剤を熱分解
するので、炉内の発生ガスを不活性ガスによりスムーズ
に外部に排出し、またセラミック成形体内のガスの排出
および有機系結合剤の溶融分によるセラミック成形体の
目詰まりの防止を、セラミック成形体に進入した不活性
ガスにより行うことができ、これによりセラミック成形
体に有機系結合剤の残渣が滞留するのを防止することが
できる。
Furthermore, since the organic binder is thermally decomposed during the flow of the inert gas, the generated gas in the furnace is smoothly discharged to the outside by the inert gas, and the gas in the ceramic molded body is exhausted and the organic binder is melted. The clogging of the ceramic molded body due to the above can be prevented by the inert gas that has entered the ceramic molded body, whereby the residue of the organic binder can be prevented from staying in the ceramic molded body.

前記残渣は主として炭素であり、これは焼結工程を経た
セラミック製品の密度の向上を妨げるものであるから、
セラミック成形体に残渣の無いことは緻密なセラミック
製品を得る上に極めて有益である。
The residue is mainly carbon, which hinders the improvement of the density of the ceramic product that has undergone the sintering process.
The absence of residue in the ceramic molded body is extremely beneficial for obtaining a dense ceramic product.

第2発明においては、有機系結合剤に、それの分解開始
温度を下げ、且つ分解の進行を和らげるハロゲン化物を
添加するので、有機系結合剤の分解を第1発明の場合よ
りも低温度で開始し、しかも有機系結合剤による発生ガ
ス量の増加を緩和することができ、これによりセラミッ
ク成形体におけるクラックの発生を一層確実に回避する
ことができる。
In the second invention, the organic binder is added with a halide which lowers the decomposition initiation temperature and slows down the progress of decomposition, so that the organic binder is decomposed at a lower temperature than in the first invention. It is possible to alleviate the increase in the amount of gas generated by the start of the organic binder, and thereby more reliably avoid the occurrence of cracks in the ceramic molded body.

(3)実施例 セラミック成形体は、セラミック粉末に有機系結合剤、
焼結助剤等を混合した原料を用いて成形され、そのセラ
ミック成形体に、有機系結合剤を除去するために脱脂処
理が施される。
(3) Example Ceramic molded body, ceramic powder, an organic binder,
The ceramic molded body is molded by using a raw material mixed with a sintering aid and the like, and the ceramic molded body is subjected to a degreasing treatment to remove the organic binder.

セラミック粉末としては、直径0.1〜1μmのSi
、SiC、ZrO、TiC、TiN等の単純粉末
およびこれらの粉末から選択されたものの混合粉末が該
当する。
As the ceramic powder, Si 3 having a diameter of 0.1 to 1 μm is used.
This applies to simple powders of N 4 , SiC, ZrO 2 , TiC, TiN, etc., and mixed powders of those selected from these powders.

有機系結合剤としては、ポリビニルアルコール系結合
剤、ポリビニルアルコール系エマルジョン、ステアリン
酸系エマルジョン、アルギン酸アンモニウム系結合剤、
パラフィン系およびシリコーン系ワックス、セルロース
系結合剤、アルキルベンゼン系結合剤、アクリル樹脂系
エマルジョン、ポリビニルブチラール系結合剤、メタク
リル樹脂系結合剤等が該当する。
As the organic binder, polyvinyl alcohol binder, polyvinyl alcohol emulsion, stearic acid emulsion, ammonium alginate binder,
Paraffin-based and silicone-based waxes, cellulose-based binders, alkylbenzene-based binders, acrylic resin-based emulsions, polyvinyl butyral-based binders, methacrylic resin-based binders, etc. are applicable.

第1図は、Siよりなるセラミック成形体の脱脂
処理において、各種有機系結合剤の分解の進行を炉内温
度と有機系結合剤の重量減少率との関係で示したもので
ある。各有機系結合剤は単独で用いられ、また脱脂処理
は炉内に不活性ガスとしてNガスを70ml/minの
流量を以て流通させ、炉内における昇温速度5℃/min
で行われる。
FIG. 1 shows the progress of decomposition of various organic binders in the degreasing treatment of a ceramic compact made of Si 3 N 4 in relation to the furnace temperature and the weight reduction rate of the organic binder. . Each organic binder is used alone, and N 2 gas as an inert gas is passed through the furnace at a flow rate of 70 ml / min for degreasing treatment, and the temperature rising rate in the furnace is 5 ° C./min.
Done in.

線Iはアクリル樹脂系エマルジョンに、線IIはポリビニ
ルアルコール系結合剤に、線IIIはポリビニルアルコー
ル系エマルジョンに、線IVはアルギン酸アンモニウム系
結合剤に、線Vはパラフィン系ワックスにそれぞれ該当
する。
The line I corresponds to an acrylic resin emulsion, the line II to a polyvinyl alcohol-based binder, the line III to a polyvinyl alcohol-based emulsion, the line IV to an ammonium alginate-based binder, and the line V to a paraffin wax.

第1図から明らかなように、各有機系結合剤は所定の温
度で急激に分解が進行して一度に多量のガスを発生する
傾向にある。
As is clear from FIG. 1, each organic binder tends to rapidly decompose at a predetermined temperature and generate a large amount of gas at one time.

このような傾向を示す有機系結合剤を単独で用いると、
多量のガス発生に伴う高いガス圧に起因してセラミック
成形体にクラックが発生し、それが破壊することもあ
る。
When an organic binder showing such a tendency is used alone,
Due to the high gas pressure caused by the generation of a large amount of gas, a crack may be generated in the ceramic molded body, which may be broken.

第2図は前記セラミック成形体における有機系結合剤の
熱膨脹率と炉内温度の関係を示す。熱膨脹率の測定は、
炉内にNガスを70ml/minの流量を以て流通さ
せ、炉内における昇温速度5℃/minで行われる。線VI
はアルギン酸アンモニウム系結合剤に、線VIIはポリビ
ニルアルコール系結合剤にそれぞれ該当する。線VIIIは
Siの熱膨脹率を示す。
FIG. 2 shows the relationship between the coefficient of thermal expansion of the organic binder in the ceramic compact and the temperature in the furnace. The measurement of the coefficient of thermal expansion is
N 2 gas is circulated in the furnace at a flow rate of 70 ml / min, and the temperature is raised in the furnace at a rate of 5 ° C./min. Line VI
Corresponds to the ammonium alginate-based binder, and line VII corresponds to the polyvinyl alcohol-based binder. Line VIII shows the coefficient of thermal expansion of Si 3 N 4 .

第2図から明らかなように、線VIのアルギン酸アンモニ
ウム系結合剤および線VIIのポリビニルアルコール系結
合剤は、線VIIIのSiより掛離れた熱膨脹率を有
し、また昇温過程で膨脹および収縮を繰返す。
As is clear from FIG. 2, the ammonium alginate-based binder of line VI and the polyvinyl alcohol-based binder of line VII have a coefficient of thermal expansion far from that of Si 3 N 4 of line VIII, and are Repeat expansion and contraction.

このような熱的挙動を示す有機系結合剤を用いると、セ
ラミック成形体にクラックが発生する。
When an organic binder that exhibits such thermal behavior is used, cracks occur in the ceramic molded body.

本発明においては、前記有機系結合剤の数種を混合し
て、セラミック粉末と略同等の熱膨脹率を有し、且つ分
解が温度上昇に関し略比例的に進行する物性を備えた新
たな混合型有機系結合剤を調製し、この混合型有機系結
合剤をセラミック粉末に添加してセラミック成形体を成
形するものである。
In the present invention, a new mixed type is prepared by mixing several kinds of the organic binders, having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of the ceramic powder, and having a physical property that decomposition proceeds substantially proportionally with temperature rise. An organic binder is prepared, and the mixed organic binder is added to ceramic powder to form a ceramic compact.

脱脂処理は、セラミック成形体を真空炉内に設置し、そ
の成形体を、Nガス等の不活性ガス流通中にて0.1
〜10Torr程度の減圧下で約650℃に加熱し、混合型
有機系結合剤を分解することにより行われる。
In the degreasing treatment, the ceramic molded body was placed in a vacuum furnace, and the molded body was washed with an inert gas such as N 2 gas at a flow rate of 0.1.
It is performed by heating to about 650 ° C. under reduced pressure of about 10 Torr to decompose the mixed organic binder.

脱脂処理において、前記のように炉内雰囲気を、不活性
ガス流通中で減圧という単純なものにすると、その制御
が容易となる。
In the degreasing treatment, if the atmosphere in the furnace is reduced to a simple one in which the pressure is reduced while the inert gas is flowing, the control becomes easy.

また減圧下での加熱であるから混合型有機系結合剤の沸
点、分解温度および蒸気圧が大気圧下の場合よりも降下
し、約100〜約650℃といった比較的低温領域にお
いて、混合型有機系結合剤の分解が温度上昇に関し略比
例的に進行する。これにより混合型有機系結合剤の熱分
解を徐々に、且つ一定の速度を以て行うことができ、ま
た混合型有機系結合剤の熱膨脹率がセラミック粉末と略
同等であることもあって、セラミック成形体の脱脂処理
を、それにクラックが発生することを回避して能率良く
行うことができる。
Since the heating is performed under reduced pressure, the boiling point, decomposition temperature and vapor pressure of the mixed organic binder are lower than those under atmospheric pressure, and the mixed organic binder is used in a relatively low temperature range of about 100 to about 650 ° C. Decomposition of the system binder proceeds almost proportionally with increasing temperature. As a result, the thermal decomposition of the mixed organic binder can be carried out gradually and at a constant rate, and the thermal expansion coefficient of the mixed organic binder is almost the same as that of the ceramic powder. The degreasing treatment of the body can be efficiently performed while avoiding the occurrence of cracks.

さらに不活性ガス流通中において有機系結合剤を熱分解
するので、炉内の発生ガスを不活性ガスによりスムーズ
に外部に排出し、またセラミック成形体内のガスの排出
および混合型有機系結合剤の溶融分によるセラミック成
形体の目詰まりの防止を、セラミック成形体に進入した
不活性ガスにより行うことができ、これによりセラミッ
ク成形体に混合型有機系結合剤の残渣が滞留することを
防止することができる。
Furthermore, since the organic binder is thermally decomposed during the flow of the inert gas, the gas generated in the furnace is smoothly discharged to the outside by the inert gas, and the gas discharged in the ceramic molded body and the mixed organic binder It is possible to prevent clogging of the ceramic molded body due to the molten content by means of the inert gas that has entered the ceramic molded body, thereby preventing the residue of the mixed organic binder from remaining in the ceramic molded body. You can

前記残渣は主として炭素であり、これは焼結工程を経た
セラミック製品の密度の向上を妨げるものであるから、
セラミック成形体に残渣の無いことは緻密なセラミック
製品を得る上に極めて有益である。
The residue is mainly carbon, which hinders the improvement of the density of the ceramic product that has undergone the sintering process.
The absence of residue in the ceramic molded body is extremely beneficial for obtaining a dense ceramic product.

なお、前記炉内圧が0.1Torrを下回ると、Nガスを
流通させる前記意義が失われ、一方10Torrを上回る
と、前記減圧効果を得ることができない。
When the furnace pressure is lower than 0.1 Torr, the significance of circulating N 2 gas is lost, and when it exceeds 10 Torr, the depressurizing effect cannot be obtained.

また本発明においては、混合型有機系結合剤に、それの
分解開始温度を下げ、且つ分解の進行を和らげるハロゲ
ン化物を添加するもので、混合型有機系結合剤の分解を
ハロゲン化物無添加の場合よりも低温度で開始し、しか
も混合型有機系結合剤による発生ガス量の増加を緩和す
ることができ、これによりセラミック成形体におけるク
ラックの発生を一層確実に回避することができる。
Further, in the present invention, a mixed organic binder is added with a halide that lowers the decomposition start temperature and moderates the progress of decomposition, and the decomposition of the mixed organic binder is performed without adding a halide. Starting at a lower temperature than in the case, it is possible to alleviate an increase in the amount of gas generated by the mixed organic binder, thereby more reliably avoiding the occurrence of cracks in the ceramic molded body.

前記ハロゲン化物としては、ベンゾイルクロライド、ジ
クロルジフエニルシラン、アルキルクロロシラン、その
他アルキルクロライド等が該当する。
Examples of the halide include benzoyl chloride, dichlorodiphenylsilane, alkylchlorosilane, and other alkyl chlorides.

焼結助剤はセラミック粉末の焼結温度にて焼結作用を発
揮するもので、この種焼結助剤としては直径0.1〜1
μmのAl、Y、MgO、SiO等の単
独粉末およびこれらの粉末から選択されたものの混合粉
末が該当する。
The sintering aid exhibits a sintering action at the sintering temperature of the ceramic powder, and this kind of sintering aid has a diameter of 0.1 to 1
A single powder of μm of Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , MgO, SiO 2 or the like and a mixed powder of those selected from these powders are applicable.

〔実施例I〕[Example I]

<セラミック粉末> Si 90重量部 <焼結助剤粉末> Y 6重量部 Al 4重量部 よりなる混合粉末100重量部に対し、以下に述べる混
合型有機系結合剤およびハロゲン化物を添加して原料粉
末を得る。
<Ceramic powder> 90 parts by weight of Si 3 N 4 <Sintering aid powder> 6 parts by weight of Y 2 O 3 100 parts by weight of a mixed powder of 4 parts by weight of Al 2 O 3 and the following mixed organic bonding A raw material powder is obtained by adding an agent and a halide.

<混合型有機系結合剤> ポリビニルアルコール系結合剤 2重量部 ステアリン酸系エマルジョン 2重量部 アルギン酸アンモニウム系結合剤 5重量部 パラフィン系ワックス 12重量部 セルロース系結合剤 0.5重量部 アルキルベンゼン系結合剤 1重量部 アクリル樹脂系エマルジョン 3重量部 <ハロゲン化物> ベンゾイルクロライド 0.002重量部 前記原料粉末に加圧成形法を適用し、成形圧力100M
Paにて第3図(a)に示すようにa=45mm、b=45m
m、c=120mmの角柱状セラミック成形体1を成形す
る。この場合、混合型有機系結合剤の添加量は全量の略
22%であって、加圧成形法適用下では添加量が多い部
類に属するが、このように混合型有機系結合剤の添加量
を多くすると、成形中におけるラミネーションを防止
し、セラミック成形体1の密度を理論密度の約55%に
高めることができる。
<Mixed type organic binder> Polyvinyl alcohol binder 2 parts by weight Stearic acid emulsion 2 parts by weight Ammonium alginate binder 5 parts by weight Paraffin wax 12 parts by weight Cellulose binder 0.5 parts by weight Alkylbenzene binder 1 part by weight Acrylic resin emulsion 3 parts by weight <halide> Benzoyl chloride 0.002 parts by weight A pressure molding method is applied to the raw material powder to obtain a molding pressure of 100M.
As shown in Fig. 3 (a) at Pa, a = 45 mm, b = 45 m
A prismatic ceramic molded body 1 with m and c = 120 mm is molded. In this case, the added amount of the mixed organic binder is about 22% of the total amount, and belongs to the category where the added amount is large under the application of the pressure molding method. By increasing the ratio, it is possible to prevent lamination during molding and increase the density of the ceramic molded body 1 to about 55% of the theoretical density.

セラミック成形体1を乾燥炉に設置し110℃にて12
〜24時間乾燥する。
Place the ceramic molded body 1 in a drying furnace at 110 ° C for 12
Dry for ~ 24 hours.

乾燥後のセラミック成形体1を真空炉に設置し、炉内圧
0.8TorrにてNガスを30ml/minの流量を以て
流通させ、第4図の条件下で以下に述べる熱的処理を行
う。
The dried ceramic molded body 1 is placed in a vacuum furnace, N 2 gas is circulated at a furnace internal pressure of 0.8 Torr at a flow rate of 30 ml / min, and the thermal treatment described below is performed under the conditions of FIG.

即ち、昇温速度15℃/minの昇温に次いで、650℃
にて45分間の恒温保持を行う脱脂工程(第4図線IX
a、IXb)、昇温速度20℃/minの昇温に次いで、1
200℃にて2時間の恒温保持を行う仮焼結工程(第4
図線IXc、IXd)、および降温速度30℃/minの降温
に次いで、800℃にて10分間の恒温保持を行って仮
焼結体の急激な収縮を防止し、その後炉冷を行う冷却工
程(第4図線IXe、IXf,IXg)である。
That is, the temperature rising rate of 15 ° C / min is followed by 650 ° C.
Degreasing process for 45 minutes at constant temperature (Fig. 4, line IX)
a, IXb), the temperature rising rate is 20 ° C / min, and then 1
Pre-sintering process (4th step of maintaining constant temperature at 200 ° C for 2 hours)
(Figures IXc and IXd), and a cooling process of cooling the furnace at a constant temperature of 800 ° C for 10 minutes to prevent abrupt shrinkage of the temporary sintered body, and then to cool the furnace after cooling at a cooling rate of 30 ° C / min. (FIG. 4, lines IXe, IXf, IXg).

第5図の線Xは、前記脱脂工程における炉内圧変化を示
す。炉内圧の上昇に次ぐ降下は、混合型有機系結合剤の
分解に伴い発生するガスの量に起因するもので、混合型
有機系結合剤は約100℃で分解を開始し、次いで温度
上昇に関し略比例的に、しかも徐々に分解するため炉内
圧が漸次上昇する。そして炉内温度約650℃にて混合
型有機系結合剤が完全に分解するため炉内圧はピークを
迎え、その後炉内圧は急激に降下して混合型有機系結合
剤の分解開始前の0.8Torrに維持される。
The line X in FIG. 5 shows the change in the furnace pressure in the degreasing step. The decrease in the furnace pressure after the increase is due to the amount of gas generated by the decomposition of the mixed organic binder. The mixed organic binder starts to decompose at about 100 ° C. The pressure inside the furnace gradually rises because it decomposes almost proportionally and gradually. At the furnace temperature of about 650 ° C., the mixed organic binder is completely decomposed, so that the furnace pressure reaches a peak, and then the furnace pressure is rapidly decreased to 0. Maintained at 8 Torr.

第6図は脱脂工程をNガス流通中、昇温速度5℃/mi
nの条件にて行った場合における炉内温度と有機系結合
剤の重量減少率との関係を示し、線XIが前記混合型有
機系結合剤に該当する。
Fig. 6 shows the degreasing process during N 2 gas flow with a heating rate of 5 ° C / mi
The relationship between the temperature in the furnace and the weight reduction rate of the organic binder in the case of the condition of n is shown, and the line XI corresponds to the mixed organic binder.

線XIから明らかなように、混合型有機系結合剤は約1
15℃で分解を開始し、その後分解が温度上昇に関し略
比例的に進行し、約650℃で完全に分解するものであ
る。
As can be seen from the line XI, the mixed organic binder has about 1
Decomposition starts at 15 ° C., and thereafter, the decomposition proceeds almost proportionally to the temperature increase, and complete decomposition occurs at about 650 ° C.

線XIIは、本発明において用いられる他の混合型有機系
結合剤に該当し、その配合成分はベンゾイルクロライ
ド、したがってハロゲン化物を含まない点を除いて、前
記と同様である。
Line XII corresponds to the other mixed organic binder used in the present invention, and is the same as the above except that its compounding component does not contain benzoyl chloride and thus halide.

線XI、XIIを比較して明らかなように、ハロゲン化物
を添加すると、混合型有機系結合剤の分解開始温度が下
がり、またその分解の進行が和らげられるため発生ガス
量の増加が緩和される。
As is clear from the comparison between the lines XI and XII, when the halide is added, the decomposition start temperature of the mixed organic binder is lowered, and the progress of the decomposition is moderated, so that the increase in the amount of generated gas is moderated. .

第2図において線XIIIはハロゲン化物含有の前記混合
型有機系結合剤の熱膨脹率を示し、線XIIIから明らか
なように混合型有機系結合剤は線VIIIのSiと略
同等の熱膨脹率を有する。
In FIG. 2, the line XIII shows the coefficient of thermal expansion of the halide-containing mixed organic binder, and as is clear from the line XIII, the mixed organic binder has a thermal expansion coefficient substantially equal to that of Si 3 N 4 of the line VIII. Have a rate.

以上述べたように、特定の混合型有機系結合剤を用い、
前記条件下で脱脂工程を行うと、クラックの発生がな
く、またセラミック成形体と略同じ仮焼結体を得ること
ができる。
As described above, using a specific mixed organic binder,
When the degreasing step is performed under the above-mentioned conditions, cracks do not occur and it is possible to obtain a temporary sintered body that is substantially the same as the ceramic molded body.

第6図において、線XIVは比較例として、パラフィン系
ワックス、アルギン酸アンモニウム系結合剤およびアク
リル樹脂系エマルジョンを混合した混合型有機系結合剤
における炉内温度とその結合剤の重量減少率との関係を
示す。線XIVから明らかなように比較例の場合分解の進
行の程度が温度によって異なり、特に約350〜約40
0℃において急激に分解が進行し、その結果仮焼結体に
クラックの発生が認められている。
In FIG. 6, as a comparative example, line XIV shows the relationship between the furnace temperature and the weight reduction rate of the binder in the mixed organic binder in which paraffin wax, ammonium alginate binder and acrylic resin emulsion are mixed. Indicates. As is clear from the line XIV, in the case of the comparative example, the degree of progress of the decomposition varies depending on the temperature, and particularly about 350 to about 40.
The decomposition progresses rapidly at 0 ° C., and as a result, cracks are observed in the pre-sintered body.

第3図(b)は、前記処理により得られた仮焼結体にフラ
イス加工およびレース加工を施して得られた中間製品2
を示し、各部の寸法は、a=40mm、b=40mm、
=30mm、c=20mm、c=60mm、d=2
5mm、d=10mmである。
FIG. 3 (b) is an intermediate product 2 obtained by milling and lacing the pre-sintered body obtained by the above treatment.
And the dimensions of each part are a 1 = 40 mm, b 1 = 40 mm,
c 1 = 30 mm, c 2 = 20 mm, c 3 = 60 mm, d 1 = 2
5 mm and d 2 = 10 mm.

前記のようにセラミック成形体を仮焼結すると、その仮
焼結体は適度の硬さを有するので、フライス加工、レー
ス加工、ドリル加工等の機械加工を行うことが可能とな
る。
When the ceramic molded body is pre-sintered as described above, since the pre-sintered body has an appropriate hardness, it becomes possible to perform machining such as milling, lace processing, and drilling.

レース加工後中間製品の表面性状を調べたところ、炭素
等の残渣は全く存在しないことが確認されている。
When the surface properties of the intermediate product after the lace processing were examined, it was confirmed that there was no residue such as carbon.

前記中間製品は、カプセル法を適用したHIP処理(熱
間静水圧プレス処理)を、圧力1000気圧、温度17
00℃、処理時間2時間の条件の下に施し、Si
を焼結してセラミック製品を得る。
The intermediate product was subjected to HIP treatment (hot isostatic pressing treatment) to which the capsule method was applied, with a pressure of 1000 atm and a temperature of 17
Si 3 N 4 was applied under the conditions of 00 ° C. and a treatment time of 2 hours.
Is sintered to obtain a ceramic product.

〔実施例II〕Example II

<セラミック粉末> Si 90重量部 <焼結助剤粉末> Y 6重量部 Al 4重量部 よりなる混合粉末100重量部に対し、以下に述べる混
合型有機系結合剤およびハロゲン化物を添加して原料粉
末を得る。
<Ceramic powder> 90 parts by weight of Si 3 N 4 <Sintering aid powder> 6 parts by weight of Y 2 O 3 100 parts by weight of a mixed powder of 4 parts by weight of Al 2 O 3 and the following mixed organic bonding A raw material powder is obtained by adding an agent and a halide.

<混合型有機系結合剤> パラフィン系ワックス 25重量部 ステアリン酸系エマルジョン 5重量部 ポリビニルブチラール系結合剤 5重量部 セルロース系結合剤 1重量部 メタクリル樹脂系結合剤 3重量部 <ハロゲン化物> ベンゾイルクロライド 0.1重量部 この場合の混合型有機系結合剤の添加量は全量の略37
%である。
<Mixed type organic binder> Paraffin wax 25 parts by weight Stearic acid emulsion 5 parts by weight Polyvinyl butyral binder 5 parts by weight Cellulose binder 1 part by weight Methacrylic resin binder 3 parts by weight <Halide> Benzoyl chloride 0.1 parts by weight In this case, the amount of the mixed organic binder added is about 37% of the total amount.
%.

前記原料粉末に射出成形法を適用して実施例Iと同様の
セラミック成形体を得、その後実施例Iと同様に乾燥、
熱的処理、レース加工およびHIP処理を行って、実施
例Iと同様のセラミック製品を得る。
An injection molding method is applied to the raw material powder to obtain a ceramic compact similar to that in Example I, and then dried in the same manner as in Example I,
Thermal treatment, lacing and HIP treatment are carried out to obtain a ceramic product similar to that of Example I.

第5図において、線XVは前記熱的処理における脱脂工
程の炉内圧変化を示し、実施例Iの線Xに略等しい傾向
を示すことが明らかである。
In FIG. 5, the line XV shows the change in the furnace pressure in the degreasing step in the thermal treatment, and it is clear that it has a tendency almost equal to the line X in Example I.

前記セラミック製品よりサンプルを切出し、そのサンプ
ルの表面を研摩して光学顕微鏡検査を行い、また破面に
ついて走査型電子顕微鏡検査を行ったところ、正常であ
ることが確認されている。
When a sample was cut out from the ceramic product, the surface of the sample was polished and subjected to an optical microscope inspection, and a fractured surface was subjected to a scanning electron microscope inspection, it was confirmed to be normal.

C.発明の効果 本発明によれば、前記のように特定された有機系結合剤
および加熱雰囲気を用いることによって、雰囲気制御を
容易にして有機系結合剤の分解除去を、セラミック成形
体にクラックを発生させることなく能率良く、且つ確実
に行うことができる。
C. EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, by using the organic binder and the heating atmosphere specified as described above, the atmosphere control is facilitated, the organic binder is decomposed and removed, and the ceramic molded body is cracked. It can be performed efficiently and surely without performing.

また、前記有機系結合剤に、前記のように特定されたハ
ロゲン化物を添加することにより、セラミック成形体に
おけるクラックの発生を一層確実に回避することができ
る。
Further, by adding the halide specified as described above to the organic binder, it is possible to more reliably avoid the occurrence of cracks in the ceramic molded body.

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

第1図は脱脂時における各種有機系結合剤の重量減少率
と炉内温度との関係を示すグラフ、第2図は各種有機系
結合剤の熱膨脹率と炉内温度との関係を示すグラフ、第
3図(a)はセラミック成形体の斜視図、第3図(b)は中間
製品の斜視図、第4図はセラミック成形体の熱的処理に
おける炉内温度と時間との関係を示すグラフ、第5図は
脱脂時における炉内圧と炉内温度との関係を示すグラ
フ、第6図は脱脂時における各種混合型有機系結合剤の
重量減少率と炉内温度との関係を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the weight reduction rate of various organic binders and the temperature in the furnace during degreasing, and FIG. 2 is a graph showing the relationship between the coefficient of thermal expansion of various organic binders and the temperature in the furnace. FIG. 3 (a) is a perspective view of the ceramic molded body, FIG. 3 (b) is a perspective view of the intermediate product, and FIG. 4 is a graph showing the relationship between the temperature in the furnace and the time in the thermal treatment of the ceramic molded body. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the furnace pressure and the furnace temperature during degreasing, and FIG. 6 is a graph showing the relationship between the weight reduction rate of various mixed organic binders and the furnace temperature during degreasing. is there.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】セラミック粉末に有機系結合剤を添加して
成形されたセラミック成形体より前記有機系結合剤を除
去するセラミック成形体の脱脂方法において、前記有機
系結合剤として、前記セラミック粉末と略同等の熱膨脹
率を有し、且つ分解が温度上昇に関し略比例的に進行す
る物性を備えたものを用い、前記セラミック成形体を不
活性ガス流通中にて減圧下で加熱することにより前記有
機系結合剤を分解することを特徴とする、セラミック成
形体の脱脂方法。
1. A degreasing method for a ceramic molded body, wherein the organic binder is removed from a ceramic molded body formed by adding an organic binder to the ceramic powder, and the ceramic powder is used as the organic binder. An organic material having substantially the same coefficient of thermal expansion and physical properties in which decomposition progresses in a substantially proportional manner with respect to a temperature increase is used, and the ceramic molded body is heated under reduced pressure in an inert gas flow to produce the organic compound. A method for degreasing a ceramic molded body, which comprises decomposing a system binder.
【請求項2】セラミック粉末に有機系結合剤を添加して
成形されたセラミック成形体より前記有機系結合剤を除
去するセラミック成形体の脱脂方法において、前記有機
系結合剤として、前記セラミック粉末と略同等の熱膨脹
率を有し、且つ分解が温度上昇に関し略比例的に進行す
る物性を備えたものを用い、また前記有機系結合剤に、
それの分解開始温度を下げ、且つ分解の進行を和らげる
ハロゲン化物を添加し、前記セラミック成形体を不活性
ガス流通中にて減圧下で加熱することにより前記有機系
結合剤を分解することを特徴とする、セラミック成形体
の脱脂方法。
2. A degreasing method for a ceramic molded body, comprising removing the organic binder from a ceramic molded body formed by adding an organic binder to the ceramic powder, wherein the ceramic powder is used as the organic binder. An organic binder having substantially the same coefficient of thermal expansion and physical properties in which decomposition proceeds in a substantially proportional manner with respect to temperature rise is used.
It is characterized in that the organic binder is decomposed by lowering the decomposition start temperature thereof and adding a halide that moderates the progress of decomposition, and heating the ceramic molded body under reduced pressure in an inert gas flow. And a method for degreasing a ceramic molded body.
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