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JPH0829533B2 - Ceramic columnar article manufacturing method - Google Patents
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JPH0829533B2 - Ceramic columnar article manufacturing method - Google Patents

Ceramic columnar article manufacturing method

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JPH0829533B2
JPH0829533B2 JP4018987A JP4018987A JPH0829533B2 JP H0829533 B2 JPH0829533 B2 JP H0829533B2 JP 4018987 A JP4018987 A JP 4018987A JP 4018987 A JP4018987 A JP 4018987A JP H0829533 B2 JPH0829533 B2 JP H0829533B2
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water
ceramic
columnar
prototype
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修 中川
俶博 松本
幸一 小野
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Tosoh Corp
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Tosoh Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔定義〕 本明細書で使用する用語を以下のとおり定義する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Definitions The terms used in this specification are defined as follows.

セラミックス粉末:セラミックス製造用原料粉末。Ceramic powder: Raw material powder for manufacturing ceramics.

セラミックス泥漿:セラミックス粉末に水および必要に
応じて分散剤,バインダー等の樹脂分を加えてえられた
スラリーであって、泥漿鋳込成形法の原料スリップ。
Ceramic slurry: A slurry obtained by adding water and, if necessary, a resin component such as a dispersant and a binder to ceramic powder, which is a raw material slip in the slurry casting method.

セラミックス成形体:セラミックス粉末に水および必要
に応じて分散剤,バインダー等の樹脂分を加えてえられ
た成形用組成物を成形処理してえられたもの。
Ceramic molded product: A product obtained by molding a molding composition obtained by adding water and, if necessary, a resin component such as a dispersant to a ceramic powder.

これを焼結することにより、焼結体(セラミックス)が
えられる。
A sintered body (ceramics) is obtained by sintering this.

一方向性凝固法:一部の面のみが吸水性材料からなり、
残りは水不透過性材料からなる成形型を使用する泥漿鋳
込成形法。吸水、すなわち凝固が一方向のみになされ
る。
Unidirectional solidification method: Only some surfaces are made of water-absorbing material,
The rest is a slurry casting method that uses a mold made of water-impermeable material. Water absorption, i.e. solidification, occurs in only one direction.

〔産業上の利用分野〕[Industrial applications]

本発明は、セラミックス柱状物を製造する方法に関す
るものである。
The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic columnar body.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

柱状のセラミックス成形体は、プレス成形法,押出し
成形法,射出成形法,鋳込成形法等の、いずれの成形法
によっても製造することができる。プレス成形法は小物
から大物まで製造範囲は広いが、一般に旋盤加工やフラ
イス盤加工等の仕上げ加工を必要とし、特に複雑な形状
になればなる程、多様な仕上げ加工を必要とする。押出
し成形法は、円柱状物,角柱状物等、単純柱状物の成形
に有利であり;射出成形法は、複雑な形状のものの製造
に適用される例が多いが、両者とも、バインダー,可塑
剤等の多量の樹脂分を添加して成形を行うため、成形条
件(温度,圧力等)と脱脂条件を中心に多くの技術的ノ
ウハウが要求される。そして、厚物(大物)になればな
る程、所定の寸法,形状のセラミックスをうるのがむつ
かしくなる。鋳込成形法においては、簡便かつ安価な設
備で複雑な形状のものや大型品が仕上げ加工を行うこと
なく成形できること、かつ添加樹脂分が少ないため脱脂
工程が短縮できることなど多くのメリットを有する。し
かし同時に問題点もある。
The columnar ceramic molded body can be manufactured by any molding method such as a press molding method, an extrusion molding method, an injection molding method, and a casting molding method. The press molding method has a wide range of production from small items to large items, but generally requires finishing such as lathe processing and milling, and the more complicated the shape, the more various finishing processes are required. The extrusion molding method is advantageous for molding simple columnar materials such as columnar and prismatic materials; the injection molding method is often applied to the production of complicated shapes, but in both cases, binder and plastic materials are used. Since a large amount of resin such as an agent is added for molding, a lot of technical know-how is required centering on molding conditions (temperature, pressure, etc.) and degreasing conditions. The thicker (larger) the more difficult it is to obtain a ceramic having a predetermined size and shape. The cast molding method has many merits such as that it is possible to mold a complicated shape or a large-sized product without finishing processing with simple and inexpensive equipment, and to shorten the degreasing step because the added resin content is small. However, there are also problems.

すなわちセラミックス粉末の泥漿を用いた固形鋳込み
成形体をえる場合、セラミックス粉末に分散剤,バイン
ダー,水等を加えてpH及び粘度調整を行いながら充分混
合を行い、得られた泥漿を吸水性のある多孔質成形型の
所望の形状をしたキャビティ内に、加圧下もしくは常圧
下に鋳込むことにより、成形を行っている。しかし、成
形型がすべて石膏等の非弾性の多孔質体の場合、特に形
状が複雑になったり、肉厚になったりすると、泥漿の着
肉が均一になるように鋳込ゲートを含めた成形型の設計
に工夫が要求されるし、脱型時にキレや欠けが生じやす
い形状物においては脱型を容易にするため多分割成形型
にしなければならない。多分割型にすると当然ながら成
形体にバリが生じ、これがキレを生じさせたりして製品
の歩留りに多大の悪影響を与える。このため、できるだ
け分割型にしないで複雑形状成形体をえる方法が望まれ
ている。
That is, in the case of obtaining a solid cast molding using a slurry of ceramic powder, a dispersant, a binder, water, etc. are added to the ceramic powder to adjust the pH and the viscosity, and the mixture is sufficiently mixed to absorb water. Molding is performed by casting under pressure or normal pressure into a cavity having a desired shape of a porous molding die. However, if the molding die is a non-elastic porous body such as gypsum, especially if the shape becomes complicated or the wall becomes thicker, the molding including the pouring gate will make the sludge evenly adhere Ingenuity is required in the design of the mold, and in the case of a shape that is likely to be broken or chipped during demolding, a multi-divided molding mold must be used to facilitate demolding. When the multi-divided type is used, naturally, burrs are generated on the molded body, which causes sharpness, which has a great adverse effect on the yield of products. For this reason, there is a demand for a method of obtaining a molded article having a complicated shape without using a split mold as much as possible.

この従来の泥漿鋳込成形法の改良法として、一方向性
凝固法が提案されている。(特開昭60−92806号公報,
同60−230804公報,同61−252102公報,同61−274903号
公報等)。しかし、この方法による場合、柱状の成形体
はえられても、それを焼結するとえられるセラミックス
が柱状とならないことを本発明者らは見出した。すなわ
ち、製品の複雑な形状の部分の成形型を水不透過性の軟
質ゴム型で製作し、製品の平坦部、もしくはそれに類す
る単純な形状の部分の成形型を石膏や多孔性を有する金
属,樹脂等で製作し、この部分において泥漿の脱水を行
わせることにより、複雑な形状の部分の成形型を多分割
型にすることなく、バリの発生を防ぐ一方で、ゴムの弾
性を利用して成形品の取出しをスムーズに行うことがで
きる。成形型の作製方法としては乾燥,焼結による収縮
率を考慮した実物のモデル(原型もしくはマスターと称
する)を作製してから、複雑形状部に液状ゴム等を、単
純形状部に石膏等を流し込んだ後、これを硬化させて成
形型をえる方法が簡便である。
A unidirectional solidification method has been proposed as an improved method of the conventional slurry casting method. (JP-A-60-92806,
60-230804, 61-252102, 61-274903, etc.). However, the present inventors have found that when this method is used, even if a columnar molded body is obtained, the ceramic obtained by sintering it does not have a columnar shape. That is, a molding die of a complex shape part of the product is manufactured by a water-impermeable soft rubber mold, and a molding die of a flat part of the product or a simple shape part similar to that is formed of gypsum or a metal having porosity, It is made of resin and the sludge is dehydrated at this part, preventing the formation of burrs and making use of the elasticity of rubber while avoiding the multi-division mold of the complicated shape part. The molded product can be taken out smoothly. As a method of making a molding die, after making an actual model (referred to as a prototype or master) that takes into account the shrinkage rate due to drying and sintering, pour liquid rubber etc. into the complicated shape part and plaster etc. into the simple shape part. After that, it is convenient to cure it to obtain a mold.

ところが本発明者らが、この一方向性凝固法によって
セラミックス柱状物の製作を試みたところ、以下のよう
な致命的な問題があることがわかった。すなわち、一方
向性凝固法の場合、吸水性材料の面から遠くなる程着肉
充填密度が小さくなり、このため焼結における収縮が著
しくなる傾向があり、微細な粉末を使用した場合程、こ
の傾向が強い。このため焼結品の寸法精度が悪く、例え
ば均一径を有する円柱状物を原型にして成形品をえてこ
れを焼結した場合、柱状物の上底部の径が下底部の径よ
り小さくなる現象が生じる。これは焼結体の密度は均一
であるが、上記のように成形体密度が上底部にゆくほど
小さくなり、このため収縮率が上底部では大きく下底部
では小さくなるためである。この結果図5に示すように
製品にテーパーが生じる。
However, when the present inventors attempted to manufacture a ceramic columnar body by this unidirectional solidification method, it was found that there were the following fatal problems. That is, in the case of the unidirectional solidification method, the farther from the surface of the water-absorbent material, the smaller the filling density becomes, and therefore the shrinkage in sintering tends to be remarkable. There is a strong tendency. For this reason, the dimensional accuracy of the sintered product is poor and, for example, when a cylindrical product having a uniform diameter is used as a prototype and a molded product is sintered and the resulting product is sintered, the diameter of the upper bottom of the columnar product becomes smaller than the diameter of the lower bottom. Occurs. This is because the density of the sintered body is uniform, but as described above, the density of the molded body becomes smaller as it goes to the upper bottom portion, so that the shrinkage ratio becomes larger at the upper bottom portion and smaller at the lower bottom portion. As a result, the product is tapered as shown in FIG.

このテーパーの角度は、製品が大きくなる程大きくな
る傾向にある。このため必要に応じて仕上げ研削を行わ
ねばならないが、大変面倒である。
The angle of this taper tends to increase as the product becomes larger. For this reason, finish grinding must be performed if necessary, but it is very troublesome.

そこで本発明者らは、焼結後に生じるテーパー角度を
あらかじめ考慮して、その逆方向のテーパーを有する原
型を作製した後、この原型をもとにして成形型を作製
し、鋳込成形を行ったところ均一な径を有する柱状物が
えられることがわかった。しかし、単純な柱状物におい
ては若干のテーパーを有する原型を作製することは必ず
しも不可能ではないが、複雑形状物においてこの原型を
作製することはきわめて困難であった。
Therefore, the inventors of the present invention considered the taper angle generated after sintering in advance, produced a prototype having a taper in the opposite direction, produced a molding die based on this prototype, and performed cast molding. As a result, it was found that a columnar product having a uniform diameter was obtained. However, it is not always impossible to produce a prototype having a slight taper for a simple columnar article, but it was extremely difficult to produce this prototype for a complex article.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

本発明の目的は、上記従来法がもつ欠点を解消するこ
と、すなわち形状が単純であっても、また複雑であって
も寸法精度のよいセラミックス柱状物を簡単に製造する
ことができる方法を提供することにある。
An object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the above-mentioned conventional methods, that is, to provide a method capable of easily producing a ceramic columnar article with good dimensional accuracy even if the shape is simple or complicated. To do.

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

本発明の要旨は、 (a)柱状の原型によって下底面以外の面が水不透過性
材料からなる成形型を製作し、 (b)下底面が吸水性材料からなり、残りが(a)でえ
られた水不透過性材料の成形型からなる成形型を使用し
て、泥漿鋳込成形法によって、セラミックス成形体を製
作し、 (c)(b)でえられた成形体を焼結して、焼結体を製
作し、 (d)(c)でえられた焼結体を、その大きいほうの底
面を上にし、小さいほうの底面を下にして、これを原型
として下底面以外の面が水不透過性材料からなる成形型
を製作し、 (e)下底面が吸水性材料からなり、残りが(d)でえ
られた水不透過性材料の成形型からなる成形型および
(b)で使用したのと実質的に同じ組成のセラミックス
泥漿を使用して、泥漿鋳込成形法によってセラミックス
成形体を製作し、 (f)(e)でえられた成形体を、(c)と実質的に同
じ焼結条件で焼結して焼結体を製作することからなるセ
ラミックス柱状物の製造方法にある。
The gist of the present invention is to: (a) manufacture a molding die in which a surface other than the lower bottom surface is made of a water impermeable material by a columnar mold; (b) the lower bottom surface is made of a water-absorbing material; Using the mold made of the mold of the water-impermeable material obtained, a ceramic molded body is manufactured by a slurry casting molding method, and the molded body obtained in (c) and (b) is sintered. Then, a sintered body is manufactured, and the sintered body obtained in (d) and (c) is placed with the larger bottom face up and the smaller bottom face down, and this is used as a prototype for other than the bottom face. A mold whose surface is made of a water-impermeable material is manufactured, and (e) a mold whose bottom bottom surface is made of a water-absorbent material and the rest is made of a water-impermeable material mold obtained in (d) and ( Using a ceramic slurry of substantially the same composition as used in b), a ceramic by a slurry casting method. Manufacture of a molded body, and manufacturing of the ceramic columnar article, which is performed by sintering the molded body obtained in (f) and (e) under substantially the same sintering conditions as in (c) to manufacture a sintered body. On the way.

この方法は焼結体を2段階でえる方法であり、収縮を
2度考慮せねばならない為、原型のサイズが大きくなる
が、複雑形状柱状物に対し広範囲に適用可能である。
This method is a method of obtaining a sintered body in two steps, and since the shrinkage must be considered twice, the size of the prototype becomes large, but it can be widely applied to a columnar article having a complicated shape.

本発明によれば、円柱,三角柱,四角柱等の単純な形
状のものは勿論、たとえば歯車,ダイス等として使用し
うるような複雑な形状のものをも製造することができ
る。上記(a)で使用する柱状の原型は、目的とするセ
ラミックス柱状物と同じ形状のものにすればよいが(焼
結体を研削,研磨して仕上げることを考慮して、似た形
状でよい場合もある。)、(c)および(f)の2回の
焼結によって収縮するので、原型の大きさはこの縮み代
を考慮して設定しなければならない。この原型の材料
は、たとえば金属,木材,合成樹脂等いずれでもよい
が、寸法精度および表面精度のよいセラミックス柱状物
をうるためには、表面に傷がつきにくく、かつ寸法精度
等をあげることができるという理由で金属がよい。
According to the present invention, it is possible to manufacture not only simple shapes such as a cylinder, a triangular prism, and a square pillar, but also a complicated shape that can be used, for example, as a gear or a die. The columnar mold used in the above (a) may have the same shape as the target ceramic columnar body (a similar shape may be used in consideration of finishing the sintered body by grinding and polishing). In some cases.), (C) and (f) are shrunk by two times of sintering, so the size of the prototype must be set in consideration of this shrinkage allowance. The material of this prototype may be, for example, any of metal, wood, synthetic resin, etc., but in order to obtain a ceramic columnar article with good dimensional accuracy and surface accuracy, the surface is less likely to be scratched, and dimensional accuracy, etc. may be increased. Metal is good because it can be done.

(b)と(e)とにおけるセラミックススラリーの組成
および(c)と(f)とにおける焼結条件は、互に実質
的に同じでなければならない。そうでなければ、(f)
で寸法精度のよい柱状物がえられないからである。セラ
ミックススラリー中のセラミックス粉末としては、アル
ミナ質,ジルコニア質,ムライト質,窒化珪素質,炭化
珪素質等泥漿鋳込成形法を適用しうるいずれのものでも
よい。(b)および(e)におけるセラミックススラリ
ー中のセラミック粉末以外の成分・組成ならびに(b)
および(f)における焼結は、それぞれセラミックス粉
末の種類およびセラミックス成形体の組成に応じて、い
ずれも慣用の泥漿鋳込成形法および焼結条件を選べばよ
い。
The composition of the ceramic slurry in (b) and (e) and the sintering conditions in (c) and (f) must be substantially the same as each other. Otherwise (f)
This is because a columnar object with good dimensional accuracy cannot be obtained. The ceramic powder in the ceramic slurry may be any of alumina, zirconia, mullite, silicon nitride, silicon carbide, etc. to which the slurry casting method can be applied. Components and composition other than ceramic powder in the ceramic slurry in (b) and (e), and (b)
For the sintering in and (f), a conventional slurry casting method and sintering conditions may be selected depending on the type of ceramic powder and the composition of the ceramic molded body.

(b)および(e)で使用される吸水性材料は、泥漿鋳
込成形法で慣用されている石膏や連続空隙をもつ金属,
合成樹脂等でよい。(b)と(e)とにおけるこの材料
は、かならずしも同種のものでなくともよいが、別種の
ものとすべき理由はない。むしろ、同種のものとしたほ
うが収縮率等が同一になりしかも簡便である。
The water-absorbent materials used in (b) and (e) are gypsum and metal having continuous voids, which are commonly used in the slurry casting method,
A synthetic resin or the like may be used. This material in (b) and (e) does not necessarily have to be of the same kind, but there is no reason to be of another kind. Rather, it is easier to use the same kind of material because the shrinkage rate and the like become the same.

(a)および(d)において、水不透過性の成形型を製
作する際に原型を載せる材料は、平らな面をもつもので
あれば何でもよいが、ただ吸水性材料を使用して、それ
をそのまま次の(b)および(e)で使用してもさしつ
かえない。
In (a) and (d), the material on which the prototype is placed when making the water-impermeable mold may be any material having a flat surface, but only using a water-absorbing material, Can be used as it is in the following (b) and (e).

(a)および(d)における水不透過性材料は、次の
(b)および(e)でキャビティが柱状を保つものであ
ればよい。(もっとも、(a)と(d)とにおけるもの
が同種である必要はない。)しかし、これを軟質ゴムと
すれば、前述のとおり、原型が複雑な形状であって、成
形型が多分割型でなくとも、その成形型を壊すことな
く、原型や(b)および(e)においてセラミックス成
形体を容易に取出すことができ、したがって、(b)お
よび(e)でバリ,キレ,欠け等を生じさせることなく
セラミックス成形体をうることができる。また、(b)
および(e)における吸水完了後成形体がわずかながら
収縮する。成形型が硬質であると、この収縮により、成
形体が型から離型し始める。このとき成形体形状が複雑
であると成形体の一部が型に接触し、収縮が進むにつ
れ、この部分に大きな応力が加わるためキレが生じやす
くなる。しかし成形型が上記のような軟質のもの、とく
にゴムであれば、上記のような成形体の収縮があって
も、成形体表面と成形型表面とが密着した状態で、ゴム
型自身も縮むため、上記のようなキレは生じない。(凝
固完了後は、成形体表面を傷つけることなく、成形型か
ら容易にはずすことができる。)さらに、(d)および
(e)において、成形型から原型または成形体をはずす
際の成形型のキャビティ,原型および成形体はいずれも
下底面が上底面よりも小さく、かつ成形型が原型または
成形体の側面および上底面を覆っているので(図6およ
び図7参照)、単純な形状の場合でも成形型が硬質であ
ると、多分割型でなければ成形型を壊すことなく原型ま
たは成形体からはずすことはできない。成形型が上記の
ような軟質のものとくにゴムであれば、複雑な形状の場
合でも、多分割型でなくても容易にはずすことができる
のである。
The water-impermeable material in (a) and (d) may be any one as long as the cavity maintains a columnar shape in the following (b) and (e). (However, it is not necessary that the ones in (a) and (d) are the same kind.) However, if this is made of soft rubber, as described above, the prototype has a complicated shape and the molding die is multi-divided. Even if it is not a mold, it is possible to easily take out the ceramic molded body in the prototype or (b) and (e) without breaking the molding die. Therefore, in (b) and (e), burrs, cracks, chips, etc. It is possible to obtain a ceramic molded body without causing (B)
After completion of water absorption in (e) and (e), the molded product shrinks slightly. When the mold is hard, this shrinkage causes the molded body to start releasing from the mold. At this time, if the shape of the molded product is complicated, a part of the molded product comes into contact with the mold, and as the shrinkage progresses, a large stress is applied to this part, so that the molded product is apt to be broken. However, if the mold is a soft one as described above, especially rubber, even if there is shrinkage of the molded product as described above, the rubber mold itself also shrinks with the surface of the molded product and the surface of the mold closely contacting each other. Therefore, the sharpness as described above does not occur. (After completion of solidification, it can be easily removed from the forming die without damaging the surface of the forming body.) Further, in (d) and (e), the forming die for removing the original form or the forming body from the forming die is In the case of a simple shape, the lower bottom surface of the cavity, the prototype, and the molded body are smaller than the upper bottom surface, and the molding die covers the side surface and the upper bottom surface of the prototype or the molded body (see FIGS. 6 and 7). However, if the mold is hard, it cannot be removed from the original mold or molded product without breaking the mold unless it is a multi-divided mold. If the molding die is a soft one, especially rubber, as described above, it can be easily removed even if it has a complicated shape, even if it is not a multi-divided die.

上記の水透過性材料の成形型をうるには、たとえば、
粉末または液状の合成高分子物質、このましくは液状シ
リコーンゴム,液状ウレタン,液状クロロプレン等の液
状ゴムを硬化剤とともに、原型のまわり(側面および上
底面)に注いで硬化させればよい。
To obtain a mold of the above water-permeable material, for example,
Powdered or liquid synthetic polymer substance, preferably liquid rubber such as liquid silicone rubber, liquid urethane, liquid chloroprene and the like may be poured together with a curing agent around the prototype (side surface and upper bottom surface) to be cured.

前述から明らかなように(c)の焼結によって、上底
面が下底面より小さい、極端に表現すれば、錐台体がえ
られる。(d)では、これを逆にして成形型をつくるの
で、この成形型を用いて(e)でえられる成形体は、大
きいほうの底面に近いほど、焼結によってより縮みやす
いものとなる。かくして(f)において、寸法精度のよ
い柱状体がえられるのである。
As is apparent from the above, the upper bottom surface is smaller than the lower bottom surface by the sintering of (c). In the extreme expression, a frustum is obtained. In (d), this is reversed to form a mold, so that the molded body obtained in (e) using this mold is more likely to shrink due to sintering as it is closer to the larger bottom surface. Thus, in (f), a columnar body with good dimensional accuracy can be obtained.

実施例1 歯数20,モジュール1.5,歯底円直径26mm,ピッチ円直径
30mm,歯先円直径33mm,高さ15mmの市販のSUS304製平歯車
(図1)および外径56mm,内径50mm,高さ30mmのアクリル
樹脂製円筒を直径100mm,高さ80mmの充分乾燥した円柱状
石膏型の上に、上記平歯車および円筒の各中心線が石膏
型の中心線にくるように置いた(図2)。
Example 1 Number of teeth 20, module 1.5, root diameter 26 mm, pitch diameter
A commercially available SUS304 spur gear with a diameter of 30 mm, a tip circle diameter of 33 mm, and a height of 15 mm (Fig. 1) and an acrylic resin cylinder with an outer diameter of 56 mm, an inner diameter of 50 mm, and a height of 30 mm are fully dried circles with a diameter of 100 mm and a height of 80 mm. The spur gear and the cylinder were placed on the gypsum mold so that the respective centerlines of the spur gear and the cylinder came to the centerline of the gypsum mold (FIG. 2).

つぎに、硬化剤を1wt%添加した液状シリコーンゴム
(ダウ・コーニング社製 シラスコンRTV8000)を、充
分脱泡させてから、上記のアクリル円筒内に流し込んだ
(図3)。
Next, liquid silicone rubber (Silascon RTV8000 manufactured by Dow Corning Co., Ltd.) containing 1 wt% of a curing agent was thoroughly degassed and then poured into the acrylic cylinder (FIG. 3).

ゴムが硬化したのち、原型歯車を取出し、えられたゴ
ム型の上底面の中央部にセラミックススラリーの流し込
み口、すなわちゲートをカッターで切り取り、再び石膏
型の中央部に置いた。
After the rubber was cured, the prototype gear was taken out, the ceramic slurry pouring port, that is, the gate was cut with a cutter at the center of the upper bottom surface of the obtained rubber mold, and it was placed again in the center of the plaster mold.

次にY2O3モル%を含むジルコニア粉末(東洋曹達工業
(株)製 TZ−3YS)470g,ポリカルボン酸系分散剤(東
亜合成(株)製 A6114。固形分40wt%)5.7g,アクリル
エマルジョン系バインダー(三井東圧(株)製 WA32
0。固形分40wt%)5.7g、および純水110gを1ナイロ
ン製ポット中で、直径15mmのアルミナボールで16時間混
合して泥漿をえた。これを充分脱泡させて、上記ゲート
から注ぎ込んだ(図4)。着肉が完了したのち、ゴム型
から成形体を取出し、乾燥したのち、脱バインダーを行
って、1500℃で2時間空気中で焼結した。えられた焼結
体の線収縮率は、下底部で18.0%,上底部で18.7%であ
った。高さは、12mmに縮んでいた。
Next, 470 g of zirconia powder containing Y 2 O 3 mol% (TZ-3YS manufactured by Toyo Soda Co., Ltd.), polycarboxylic acid type dispersant (A6114 manufactured by Toagosei Co., Ltd., solid content 40 wt%) 5.7 g, acrylic Emulsion binder (WA32 manufactured by Mitsui Toatsu Co., Ltd.)
0. 5.7 g of solid content 40 wt%) and 110 g of pure water were mixed for 16 hours with an alumina ball having a diameter of 15 mm in a pot made of 1 nylon to obtain a slurry. This was thoroughly degassed and poured from the gate (Fig. 4). After the inking was completed, the molded body was taken out from the rubber mold, dried, debindered, and sintered in air at 1500 ° C. for 2 hours. The linear shrinkage of the obtained sintered body was 18.0% at the lower bottom and 18.7% at the upper bottom. The height had shrunk to 12mm.

この上底部を平面研削によって平らにしたのち、この
面を上記石膏型に接するように設置して(図6)、上記
の成形型の作製から焼結までの操作を繰返して、歯数2
0,モジュール1.0,歯底円直径17.3mm,ピッチ円直径20mm,
歯先円直径22.0mm,高さ9mmの柱状のジルコニアセラミッ
クス製の平歯車をえた。
After flattening the upper bottom by surface grinding, install this surface so as to contact the gypsum mold (Fig. 6), and repeat the operations from the production of the molding mold to the sintering to obtain 2 teeth.
0, module 1.0, root circle diameter 17.3mm, pitch circle diameter 20mm,
A columnar zirconia ceramic spur gear with a tip circle diameter of 22.0 mm and a height of 9 mm was obtained.

実施例2 柱状原型として、SUS304を素材として放電加工によっ
て製作した歯数14,外径99.3mm,歯底円直径79.5mm,ピッ
チ円直径66.2mm,歯先円直径56.7mm,厚み20mmのインタナ
ルギア;セラミックススラリーとして、アルミナ粉末
(住友化学(株)製 AKP−30)3kg,アクリル系分散剤2
2.5g(日本化薬(株)製 C−34N。固形分40wt%),
アクリルエマルジョン系バインダー(三井東圧(株)製
WA320。固形分40wt%)37.5gおよび純水720gからなる
ものを7.5lアルミナポット中で、直径25mmのアルミナボ
ールで16時間混合したもの;石膏型として、直径200mm,
高さ100mmのもの;アクリル樹脂製円筒として、外径138
mm,内径130mm,高さ40mmのものを用いる以外は、実施例
1と同じ条件で歯数14,モジュール3.5,外径73.5mm,歯底
円直径58.8mm,ピッチ円直径49.0mm,歯先円直径42.0mm,
高さ14.8mmの柱状のアルミナセラミックス製インタナル
ギアを製作した。
Example 2 An internal gear having a number of teeth 14, an outer diameter 99.3 mm, a root circle diameter 79.5 mm, a pitch circle diameter 66.2 mm, a tip circle diameter 56.7 mm, and a thickness 20 mm, which are manufactured by electric discharge machining using SUS304 as a columnar prototype. Alumina powder (AKP-30 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) 3 kg, acrylic dispersant 2 as ceramics slurry
2.5 g (C-34N manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., solid content 40 wt%),
Acrylic emulsion binder (Mitsui Toatsu Co., Ltd.)
WA320. Solid content 40wt%) 37.5g and pure water 720g were mixed in a 7.5l alumina pot with alumina balls of 25mm diameter for 16 hours; gypsum mold, diameter of 200mm,
Height 100 mm; acrylic resin cylinder, outer diameter 138
mm, inner diameter 130 mm, height 40 mm except that the number of teeth is 14, module 3.5, outer diameter 73.5 mm, root circle diameter 58.8 mm, pitch circle diameter 49.0 mm, tip circle under the same conditions as in Example 1. Diameter 42.0mm,
A columnar alumina ceramic internal gear with a height of 14.8 mm was manufactured.

最終製品をえるための原型となったアルミナ焼結体
は、線収縮率が下底部で13.2%,上底部で14.7%であ
り、高さは17mmであった。その外側部,歯底部および歯
先部の側線のテーパー角度は、それぞれ2.5°,2.0°お
よび1.5°であった(図9)(このように、各部のテー
パー角度が異なる原型を、従来の加工法で製作すること
は、きわめて困難である。)
The alumina sintered body, which was the prototype for obtaining the final product, had a linear shrinkage rate of 13.2% at the lower bottom and 14.7% at the upper bottom, and a height of 17 mm. The taper angles of the lateral lines of the outer side portion, the tooth bottom portion, and the tooth tip portion were 2.5 °, 2.0 °, and 1.5 °, respectively (Fig. 9). It is extremely difficult to produce by the method.)

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

図1は、実施例1で使用した原型のSUS304製平歯車の歯
底,ピッチおよび歯先の位置を示し、歯の詳細を省略し
た平面図および立面図である。図2は石膏型の上にアク
リル樹脂製円筒を、その中に上記原型を置いた状態を示
す概念図である。図3は、上記状態の円筒の中に液状シ
リコーンゴムを注ぐ状態を示す概念図である。図4は、
実施例1における、硬化させてえられたゴム型内にジル
コニア泥漿を注ぐ状態を示す概念図である。図5は、実
施例1において、柱状型からえられた成形体を焼結して
えられた焼結体の概念図である。図6は、上記焼結体を
上下逆にして、石膏型の上に置いた状態を示す概念図で
ある。図7は、該焼結体を原型としてえられた成形型の
概念図である。 図8は、実施例2で使用した原型のSUS304製インタナル
ギアの外側,歯底,ピッチおよび歯先の位置を示し、歯
の詳細を省略した平面図および立面図である。図9は、
実施例2における、柱状型からえられた成形体を焼結し
てえられた焼結体の外側部,歯底部および歯先部の側線
のテーパー角度を示す図である。
FIG. 1 is a plan view and an elevation view in which the details of the teeth are omitted, showing the positions of the tooth bottom, pitch and tooth tip of the prototype SUS304 spur gear used in Example 1. FIG. 2 is a conceptual diagram showing a state in which an acrylic resin cylinder is placed on a gypsum mold and the prototype is placed therein. FIG. 3 is a conceptual diagram showing a state where liquid silicone rubber is poured into the cylinder in the above state. FIG.
3 is a conceptual diagram showing a state in which zirconia slurry is poured into a rubber mold obtained by curing in Example 1. FIG. FIG. 5 is a conceptual diagram of a sintered body obtained by sintering a molded body obtained from a columnar mold in Example 1. FIG. 6 is a conceptual diagram showing a state in which the sintered body is turned upside down and placed on a plaster mold. FIG. 7 is a conceptual diagram of a molding die obtained by using the sintered body as a prototype. FIG. 8 is a plan view and an elevation view in which the details of the tooth are omitted, showing the positions of the outer side, the tooth bottom, the pitch, and the tooth tip of the prototype SUS304 internal gear used in Example 2. FIG.
FIG. 7 is a diagram showing taper angles of lateral lines of an outer side portion, a tooth bottom portion and a tooth tip portion of a sintered body obtained by sintering a molded body obtained from a columnar mold in Example 2.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(a)柱状の原型によって下底面以外の面
が水不透過性材料からなる成形型を製作し、 (b)下底面が吸水性材料からなり、残りが(a)でえ
られた水不透過性材料の成形型からなる成形型を使用し
て、泥漿鋳込成形法によってセラミックス成形体を製作
し、 (c)(b)でえられた成形体を焼結して、焼結体を製
作し、 (d)(c)でえられた焼結体を、その大きいほうの底
面を上にし、小さいほうの底面を下にして、これを原型
として、下底面以外の面が水不透過性材料からなる成形
型を製作し、 (e)下底面が吸水性材料からなり、残りが(d)でえ
られた水不透過性材料の成形型からなる成形型および
(b)で使用したのと実質的に同じ組成のセラミックス
泥漿を使用して、泥漿鋳込成形法によってセラミックス
成形体を製作し、 (f)(e)でえられた成形体を、(c)と実質的に同
じ焼結条件で焼結して、焼結体を製作することからな
る。セラミックス柱状物の製造方法。
1. A molding die comprising: (a) a columnar mold having a surface other than the lower bottom surface made of a water-impermeable material; (b) a lower bottom surface made of a water-absorbing material; Using a mold made of the mold of the water-impermeable material, a ceramic molded body is manufactured by a slurry casting molding method, and the molded body obtained in (c) and (b) is sintered, A sintered body is manufactured, and the sintered body obtained in (d) and (c) is placed with the larger bottom face up and the smaller bottom face down, and this is used as a prototype, and a surface other than the lower bottom face is prepared. Is manufactured of a water-impermeable material, and (e) a bottom surface is made of a water-absorbent material and the rest is made of the water-impermeable material molding die obtained in (d), and (b) ), Using a ceramic slurry of substantially the same composition as that used in), by the slurry casting molding method A body is produced, and the formed body obtained in (f) and (e) is sintered under substantially the same sintering conditions as in (c) to produce a sintered body. A method for manufacturing a ceramic pillar.
【請求項2】(a)および(d)において、液状ゴムを
硬化させることによって水不透過性材料からなる成形型
を製作する、特許請求の範囲1)項記載のセラミックス
柱状物の製造方法。
2. The method for producing a ceramic columnar article according to claim 1), wherein in (a) and (d), a molding die made of a water-impermeable material is produced by curing the liquid rubber.
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