JPH0123433B2 - - Google Patents
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- JPH0123433B2 JPH0123433B2 JP57167499A JP16749982A JPH0123433B2 JP H0123433 B2 JPH0123433 B2 JP H0123433B2 JP 57167499 A JP57167499 A JP 57167499A JP 16749982 A JP16749982 A JP 16749982A JP H0123433 B2 JPH0123433 B2 JP H0123433B2
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Description
本発明は、高密度かつ高強度のセラミツク焼結
体を製造するためのセラミツク焼結体製造用生成
形体の製造方法に関する。
従来、一般的に行なわれているセラミツク焼結
体の製造方法は、粉末原料を所望の形状の生成形
体に成形し、次いで焼結する方法である。前記粉
末原料を所望の形状の生成形体に成形する手段と
しては、いろいろな手段が知られている。例えば
泥漿鋳込み成形、押出し成形、ろくろ成形、揺動
成形および乾式加圧成形等の手段が知られてい
る。前述の諸成形手段は成形時の含液量によつて
湿式あるいは乾式の成形手段に大別することがで
きる。このうち湿式の成形手段は成形後十分に生
成形体を乾燥させることが必要であり、乾燥によ
る収縮を考慮しなければならないばかりでなく、
乾燥中に反りや亀裂等の欠陥を生じ易い。これに
対し乾式の成形手段は寸法精度に優れており有利
な成形手段であるが、微細な粉末を使用する場合
には粉末の流動性が悪いため型の中へ均一に充填
し加圧することが困難で生成形体の嵩密度あるい
は成形時の圧力分布にバラツキが生じたり、生成
形体中にブリツジングに起因する欠陥が生じ易
い。この成形時の欠陥は焼結した後にもそのまま
焼結体中に残存し、焼結体の物性特に機械的強度
を著しく低下させる原因となるため、従来微細な
粉末原料を使用して生成形体を成形する場合には
あらかじめ顆粒化して流動性を向上させて使用さ
れる。
ところで、前記顆粒は流動性等の取扱いの点か
ら判断すると嵩密度が高く硬いものが好ましい
が、顆粒化した原料を加圧成形して高密度かつ高
強度の焼結体を得るには、加圧成形時に個々の顆
粒が完全に潰れ一体化した生成形体を得ることが
極めて重要であり、通常嵩密度が比較的低く軟ら
かい顆粒が要求されている。なぜならば、前記顆
粒の嵩密度が高く硬いと、顆粒が潰れ難く成形時
に極めて高い成形圧を必要とし、さらに生成形体
中に空孔が残り易く、高強度の焼結体を得ること
が困難になるからである。
しかしながら、余り嵩密度の低い顆粒は取扱い
時に壊れて再粉化し易く、また成形時の圧縮化が
著しく大きく、型中に封入された空気に起因する
ラミネーシヨンが発生したり、成形に長時間を要
し効率的に生成形体を製造することが困難である
欠点を有している。
前記諸欠点を改善する方法としては、通常成形
圧力の伝達性を良好にし成形性を改善するために
潤滑剤を添加することが行なわれている。
前記潤滑剤としては例えばカーボワツクス、ス
テアリン酸ジグリコール、ステアリン酸、ステア
リン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛、ステア
リン酸バリウム、ステアリン酸アルミニウム、鉱
油と脂肪の混合物、パラフインエマルジヨン、ワ
ツクスエマルジヨン、グリセリンあるいはポリエ
チレンワツクスが知られている。
その一例として、1973年10月24日に米国に出願
された特許出願第409073号に基づいて優先権主張
された特開昭50−78609号公報によればサブミク
ロン粒度の炭化珪素を加圧成形し生成形体を成形
するに際し、潤滑剤としてステアリン酸アルミニ
ウムを添加混合する方法が記載されている。しか
しながら、この方法によれば、ダイプレスにより
5000psi(約351.5Kg/cm2)の成形圧力で成形され
る生成形体の密度は理論密度の55%に相当する密
度であり、また静水圧プレスにより30000psi(約
2109Kg/cm2)の成形圧力で成形される生成形体の
密度は理論密度の59%に相当する密度であり、高
い密度を有する生成形体を得るには極めて高い成
形圧力を必要とする方法である。
前述の如く、乾式の成形手段によつて成形され
る焼結用セラミツクス粉末は成形性に優れたもの
であることが重要であり、通常潤滑剤を添加混合
し顆粒化して使用されるが、前記焼結用セラミツ
ス粉末として極めて微細な粉末を使用する場合に
は粉末相互の凝集性が強く、顆粒化すると極めて
潰れ難く、従来知られた潤滑剤ではそれ程成形性
を改善することができないという欠点があり、極
めて微細な焼結用セラミツク粉末を乾式の成形手
段によつて成形し、高密度かつ高強度の焼結体を
得ることは困難であつた。
ところで、本発明者らは、従来知られた潤滑剤
の作用効果について種々研究した結果、従来知ら
れた潤滑剤では極めて微細な焼結用セラミツク粉
末の成形性を改善することが困難であつた原因
は、次に述べるような機構によるものであるとの
結論に到達した。
すなわち、従来知られた潤滑剤は液状、グリー
ス状あるいは比較的軟かい半固体状であるため、
粒子相互の接触点が著しく多い微細な粉末に使用
する場合には、粒子間に存在する潤滑剤が潤滑効
果を発揮するよりも、むしろ粒子を相互に粘着さ
せて潤滑作用を弱める作用が顕著になり、また本
発明に使用される如き極めて微細な粉末に従来の
潤滑剤を混合する場合には、一般に均一に混合す
ることを目的として溶媒に溶解させた潤滑剤が添
加混合されるため、乾燥された時に潤滑剤が粒子
を相互に固着しているような状態になる。
前述の如く、従来の潤滑剤を極めて微細な粉末
に混合した場合、粒子相互の間に潤滑性を与える
よりも、むしろ粒子を相互に粘着させたり、ある
いは固着させたりするため、粒子相互の摩擦抵抗
を軽減させることが困難で理論密度の大きな生成
形体にするためには極めて大きな成形圧力を必要
としていた。
したがつて、従来高密度の生成形体を得るに
は、極めて大きな成形圧力が必要であるため、高
い成形圧力に耐えることのできる強固な成形型を
必要とするばかりでなく、成形型の損耗が著し
く、寿命が短かいという欠点を有していた。
ところで、本発明者らは焼結用原料混合物を得
るための混合手段として、従来フツ素樹脂ボール
が混合媒体として装入されたボールミルを使用し
ていた。しかしながら、フツ素樹脂は極めて高価
であり、しかしながら、フツ素樹脂ボールが摩耗
して混合物中に混入するため、前記フツ素樹脂ボ
ールを炭化珪素焼結体製のボールに変更して混合
処理を行なつたところ、製造された混合物の成形
性がフツ素樹脂ボールを使用して製造された混合
物に比較して著しく劣化することを知見した。
本発明者らは、前記現象について種々研究した
結果、混合物中に混入したフツ素樹脂が成形時に
なんらかの影響を及ぼしているのではないかと推
察し、セラミツク微粉にフツ素樹脂を混合し、こ
の混合物を加圧成形したところ、従来、微粉末の
成形性を向上させる潤滑効果を有するとは推測だ
にされなかつた硬いフツ素樹脂が極めて優れた潤
滑効果を有し、しかも従来知られた潤滑剤に比較
して成形性を著しく向上させ、高密度の生成形体
を容易に製造することができるという驚くべき効
果を有していることを知見するに至り、本発明者
らは、先に特願昭57−25997号により、「1種ある
いは2種以上の成分よりなるセラミツクス微粉を
主生成とする混合物を加圧成形し、少なくとも理
論密度の55%に相当する密度の生成形体とするセ
ラミツクス焼結体製造用生成形体の製造方法にお
いて、前記混合物はセラミツクス微粉100重量部
に対し、フツ素樹脂を0.5〜15重量部添加し均一
に混合したものであることを特徴とするセラミツ
クス焼結体製造用生成形体の製造方法。」に係る
発明を提案している。
前記発明によれば、セラミツク微粉とフツ素樹
脂とを混合することによつて得られる混合物は成
形性に極めて優れているため、従来得ることの困
難であつた極めて高密度の生成形体を比較的低い
成形圧力で容易に得ることができる。
前記発明においてフツ素樹脂を混合したセラミ
ツク微粉の成形性が極めて優れている理由は、フ
ツ素樹脂は極めて硬くしかも靭性の高い樹脂であ
り、従来の潤滑剤のように粒子を相互に粘着させ
たり、固着させたりする作用をもたず、しかも表
面摩擦係数が著しく小さく粉末状で良好な潤滑特
性を有するためであると考えられる。
ところで、前記発明で使用される混合物には、
その製造工程や取扱い時において比較的粗大な異
物が混入したり、前記フツ素樹脂が粗大な凝集物
を生成したりする場合があり、このような粗大な
異物やフツ素樹脂の粗大な凝集物を含有する混合
物を使用して焼結体を製造すると、前記粗大な異
物やフツ素樹脂の粗大な凝集物は焼結体中に気孔
や介在物等の比較的大きな欠陥を内在させ焼結体
の物性、特に曲げ強度を著しく劣化させる原因と
なつていることを知見した。したがつて、特に高
強度で信頼性の高い焼結体を得ようとする場合に
は混合物は粗大な異物やフツ素樹脂の粗大な凝集
物を含有しないものであることが重要である。
しかしながら、前記フツ素樹脂を含有する混合
物より粗大な異物を除去し、かつ前記混合物中に
含有されるフツ素樹脂の凝集を防止し均一な分散
状態となすための適切な方法は知られていなかつ
た。
そこで、本発明者らは、前記混合物より粗大な
異物を除去し、かつ混合物中に含有されるフツ素
樹脂を均一な分散状態となすための研究を種々行
なつた結果、セラミツク微粉とフツ素樹脂よりな
る混合物を分散媒液中に投入し、均一分散処理を
施した後、65μm以下の篩目を有する篩を通過せ
しめることによつて、混合物中に含有される粗大
な異物を除去することができ、なおかつ混合物中
に含有されるフツ素樹脂の凝集をほぐして均一な
分散状態となすことのできる驚くべき効果を有す
ることを新規に知見し、本発明を完成した。
本発明は、前記本発明者らが先に提案した方法
をさらに改良し、比較的低い成形圧力でも高い密
度となすことができ、しかも焼結体の物性特に曲
げ強度を著しく劣化させる原因となる粗大な異物
やフツ素樹脂の粗大な凝集物を含有しないセラミ
ツク焼結体製造用生成形体の製造方法を提供する
ことを目的とするものである。
本発明によれば、1種あるいは2種以上の成分
よりなるセラミツク微粉を主成分とする混合物を
分散媒液中に投入して懸濁液となし、次いで前記
懸濁液を篩処理した後任意の形状に加圧成形する
セラミツク焼結体製造用生形体の製造方法におい
て、
前記混合物は主としてセラミツク微粉100重量
部に対し、フツ素樹脂を0.5〜15重量部添加した
ものであり、前記懸濁液中に占めるセラミツク微
粉とフツ素樹脂よりなる固形分の容積比率を5〜
50%の範囲内となし、前記懸濁液の篩前側と篩後
側との間に生ずる圧力損失による篩作用の停滞を
克服するための圧力差を与えて、65μm以下の篩
目を有する篩を通過せしめることを特徴とする高
強度セラミツク焼結体製造用生成形体の製造方法
によつて前記目的を達成することができる。
次に本発明を詳細に説明する。
本発明においては、1種あるいは2種以上の成
分よりなるセラミツク微粉100重量部とフツ素樹
脂0.5〜15重量部とを混合することが必要である。
その理由は、前記フツ素樹脂の混合量が0.5重量
部より少ないと、混合物は成形性において著しく
劣り、生成形体を製造する際に極めて大きな圧力
を必要とするばかりでなく、生成形体の嵩密度や
成形時の圧力分布にバラツキが生じ易く、均一で
欠陥の少ない生成形体を得ることが困難である
し、一方15重量部より多いと、生成形体中に存在
するフツ素樹脂量が多く生成形体の密度が低くな
るため、高密度の焼結体を得ることが困難になる
からであり、なかでも2〜10重量部であることが
より好適である。
前記フツ素樹脂はポリ四フツ化エチレン、ポリ
三フツ化塩化エチレン、四フツ化エチレン−六フ
ツ化プロピレン共重合体、ポリフツ化ビニリデン
のなかから選ばれる少なくとも1種であることが
好ましく、なかでもポリ四フツ化エチレンが最適
である。
本発明において、前記フツ素樹脂は平均粒径が
3μm以下の微粉末であることが好ましい。その
理由は、前記フツ素樹脂の平均粒径が3μmより
大きいと、混合量の割に均一分散させることがで
きず、潤滑剤の効果が不均一となるし、焼結後の
焼結体中に空孔を生じさせるため、高強度の焼結
体を製造することが困難になるからである。
本発明における前記セラミツク微粉としては
種々のものを使用することができるが、なかでも
炭化物、窒化物、酸化物あるいはそれらの化合物
のなかから選ばれる少なくとも1種を主成分とす
るものであることが好ましく、炭化物としては例
えば炭化珪素、炭化ホウ素、炭化アルミニウム、
炭化タングステン、炭化チタン、炭化タンタル、
炭化ジルコニウム、窒化物としては例えば窒化珪
素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化チタ
ン、窒化タンタル、窒化ジルコニウム、酸化物と
しては例えばステアタイト、フオルステライト、
アルミナ、ジルコン、ベリリア、マグネシア、ム
ライト、コージエライト、チタン酸アルミニウ
ム、ジルコニア等を使用することができる。
本発明において、前記セラミツク微粉は平均粒
経が2μm以下の微粉末であることが好ましい。
平均粒径が2μmよりも大きいセラミツク粉末は
粒子相互の接触点が比較的少なく、従来公知の潤
滑剤で十分成形性を向上させることができるが、
粉末の焼結性が劣るため、高密度の焼結体を製造
することが困難であるからである。
本発明における前記セラミツク微粉としては5
〜100m2/gの比表面積を有する炭化珪素微粉と
必要により添加される焼結助剤とを主成分とする
ものを最も好適に使用できる。
前記炭化珪素微粉としてはα型結晶、β型結
晶、非晶質のなかから選ばれるいずれか1種ある
いは2種以上からなる炭化珪素微粉を使用するこ
とができる。特に高強度の炭化珪素常圧焼結体を
製造するためにはβ型結晶を主体とする炭化珪素
微粉を使用することが有利であり、なかでもβ型
結晶を80重量%以上含有する炭化珪素微粉より好
適である。
前記必要により添加される焼結助剤は通常高密
化助剤あるいは炭素質添加剤のうちいずれか少な
くとも1種である。
前記高密化助剤は主としてホウ素含有添加剤を
使用することが有利であり、その他ベリリウム、
アルミニウム等を含有する添加剤を使用すること
もできる。前記ホウ素含有添加剤としては、例え
ばホウ素あるいは炭化ホウ素から選ばれる少なく
とも1種をホウ素含有量に換算して炭化珪素微粉
100重量部に対して0.1〜3.0重量部添加すること
が有利である。
前記炭素質添加剤としては焼結開始時に炭素の
状態で存在するものであれば使用することがで
き、例えばフエノール樹脂、コールタールピツ
チ、ポリフエニレン、ポリメチルフエニレン、カ
ーボンブラツク、アセチレンブラツクのなかから
選ばれるいずれか少なくとも一種を固定炭素含有
量に換算して炭化珪素微粉100重量部に対して0.3
〜4.0重量部添加することが有利である。
本発明によれば、前記セラミツク微粉とフツ素
樹脂粉末との混合物は、セラミツク微粉とフツ素
樹脂粉末とを従来公知の混合器中に装入し、機械
的に混合する方法によつて得ることができるが、
その他にフツ素樹脂製の混合器あるいはフツ素樹
脂よりなる混合媒体を有する混合器中にセラミツ
ク微粉を装入し、混合時に混合器あるいは混合媒
体より摩耗によつて生成するフツ素樹脂微粉を混
合することもできる。なお、前記混合器としては
例えばテフロンボールを混合媒体とするボールミ
ル、振動ミルあるいはアトライターを使用するこ
とが有利である。
本発明によれば、前記懸濁液中に占めるセラミ
ツク微粉とフツ素樹脂よりなる固形分の容積比率
を5〜50%の範囲内となし、必要により分散剤を
添加して均一分散処理を施した後、前記懸濁液の
篩前側と篩後側との間に生ずる圧力損失による篩
作用の停滞を克服するための圧力差を与え、必要
により懸濁液に振動を与えながら65μm以下の篩
目を有する篩を通過せしめ、焼結体の強度を著し
く劣化させる気孔が介在物等の比較的大きな欠陥
を焼結体中に内在させる原因が除去される。
本発明によれば、セラミツク微粉とフツ素樹脂
よりなる混合物を分散媒液中に投入し、懸濁液中
に占めるセラミツク微粉とフツ素樹脂よりなる固
形分の容積比率を5〜50%の範囲内となすことが
必要である。その理由は、前記容積比率が50%よ
り高いとセラミツク微粉とフツ素樹脂とを均一に
分散させることが困難で、しかも懸濁液の粘性も
高くなるため効率的に篩を通過せしめることが困
難であり、一方5%より低いと懸濁液中における
セラミツク微粉とフツ素樹脂の均一分散性は向上
するが、大量の懸濁液を篩処理しなければならず
単位設備当り実質的な処理量が少なく潔済的でな
いからであり、なかでも10〜40%の範囲内で好適
な結果が得られる。
本発明によれば、分散媒液としてアセトン、メ
タノール、エタノール、ヘキサン、ヘプタン、ノ
ナン、トルエン、キシレン、エチルメチルケト
ン、メチルイソブチルケトン、エチルベンゼン、
エチレングリコール、トリクロロエチレン、シク
ロヘキサン、ニトロメタン、ニトロエタン、イソ
プロピルアルコール、ベンゼン、四塩化炭素、水
より選ばれるいずれか少なくとも1種を使用する
ことが好ましい。
本発明によれば、必要により懸濁液中に分散剤
が添加される。前記分散剤は分散媒液として主と
して水を使用する場合にはアミン、カルボキシル
基を有する有機化合物、スルホ基を有する有機化
合物、エステル、アンモニウム化合物、エーテル
結合を有する有機化合物、カルボン酸塩、アルミ
ン酸塩、リン酸塩、リン酸錯塩、スルホン酸塩、
珪酸塩より選ばれるいずれか少なくとも1種を使
用することが有利であり、例えば水酸化テトラメ
チルアンモニウム、モノエタノールアミン、モノ
エチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミ
ン、プロピルアミン、イソブチルアミン、モノブ
チルアミン、ジ−n−プロピルアミン、タンニン
酸、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸アンモニ
ウム、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸アミン、
ポリアクリル酸エステル、ポリアクリル酸アンモ
ニウム、リグニンスルホン酸ナトリウム、リグニ
ンスルホン酸アンモニウム、アルミン酸ナトリウ
ム、アルミン酸アンモニウム、水ガラス、脂肪酸
塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、直鎖アルキ
ルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフインスルホ
ン酸塩、ナフタレン−ホルマリン縮合物のスルホ
ン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフエニルエ
ーテルがあり、これらを単独あるいは混合して使
用することができる。なお、前記懸濁液のPH値を
アンモニア水等で調整することにより、分散状態
を改善することもできる。前記懸濁液のPH値は
5.5〜11の範囲内とすることが有利である。一方
分散媒液として主として有機質液体を使用する場
合にはアミン、カルボキシル基を有する有機化合
物、スルホ基を有する有機化合物、エステルより
選ばれるいずれか少なくとも一種を使用すること
が有利であり、例えば、ポリオキシ脂肪酸アミ
ン、ソルビタン脂肪酸エステル、ジアルキルスル
ホこはく酸エステル塩、脂肪酸、アルキルアミン
塩、ベンゼンスルホン酸、ポリオキシソルビタン
脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン
脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸
エステル、ペンタエリスリトール脂肪酸エステ
ル、プロピレングリコール酸エステル、しよ糖脂
肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、
脂肪酸アルカノールアミド、アミンオキシドがあ
り、これらを単独あるいは混合して使用すること
ができる。
前記分散剤は懸濁液中でセラミツク微粉やフツ
素樹脂の凝集をほぐし、比重や粒径のそれぞれ異
なつたセラミツク微粉やフツ素樹脂の均一分散性
を向上させる効果を有し、かつ懸濁液の粘性を下
げて篩を通過させ易くする効果を有する。
本発明によれば、前記分散剤の添加量はセラミ
ツク微粉とフツ素樹脂の合計重量100重量部に対
して0.05〜15重量部の範囲内とすることが好まし
い。その理由は、前記分散剤の添加量が前記範囲
より少ないと懸濁液中におけるセラミツク微粉や
フツ素樹脂の凝集を充分にほぐし、かつ均一な分
散状態に維持することができず、篩を効率的に通
過せしめることが困難であるからであり、前記範
囲より多い場合には分散剤を必要以上に添加する
ことになり不経済であるばかりでなく、焼結原料
中に残留して焼結時に悪影響をおよぼすからであ
る。
本発明によれば、前記懸濁液は篩を通過せしめ
る前にあらかじめ均一分散処理を施されることが
必要である。その理由は、本発明で使用されるセ
ラミツク微粉やフツ素樹脂は凝集性が強く、分散
媒液中に投入した場合でも比較的強固な凝集状態
にあるため、凝集を充分にほぐさないと篩を効率
的に通過せしめたり、フツ素樹脂を均一な分散状
態となすことができないからである。
前記均一分散処理は振動ミル、アトライター、
ボールミル、コロイドミル、ヘンシエルミキサー
あるいは高速ミキサーより選ばれるいずれか少な
くとも1種の分散装置により実施することが有利
である。なぜならば、従来一般的に行なわれてい
る撹拌等の分散方法、例えばインペラーあるいは
スクリユー等による方法では凝集を充分にほぐす
ことが困難で、効率的に篩を通過せしめることが
できないが、前述の如き分散装置は極めて強い剪
断力を与えることができるため、分散力が著しく
強く、本発明の目的とする均一な分散状態の懸濁
液を容易にかつ短時間で得ることができるからで
ある。
本発明によれば、前記懸濁液の篩前側と篩後側
との間に生ずる圧力損失による篩作用の停滞を克
服するための圧力差を与えることによつてより効
率的にかつ速やかに篩を通過せしめることができ
る。
本発明によれば、前記懸濁液の篩前側に加えら
れる圧力は1/400〜5秒間の範囲内の周期で変動
させることが好ましい。前記懸濁液の篩前側に加
える圧力を変動させることによる利点は篩部にお
ける懸濁液の流れを圧力の変動によつて著しく乱
すことができ、篩部におけるセラミツク微粉やフ
ツ素樹脂の分散性をさらに向上させて粒子相互の
凝集を防止し、効率的に篩を通過せしめることが
できるからである。また、前記圧力変動の周期を
1/400〜5秒間の範囲内にすることが好ましい理
由は、前記周期が1/400秒間より短いと懸濁液中
における圧力変動の伝達力が著しく劣化するため
効率的に篩を通過せしめることが困難であり、一
方5秒間より長いと篩部における懸濁液の流れを
それ程乱すことができないため圧力変動の効果が
小さくなるからであり、なかでも1/100〜2秒間
の範囲内で最適な結果が得られる。
本発明によれば、懸濁液の篩前側に加えられる
圧力の最大値と最小値の差は少なくとも0.3Kg/
cm2で、かつ懸濁液の篩前側に加えられる圧力が最
大の場合における篩前側と篩後側の圧力差は0.2
〜5Kg/cm2の範囲内であり、懸濁液の篩前側に加
えられる圧力が最小の場合における篩前側と篩後
側の圧力差は−0.5〜2Kg/cm2の範囲内である場
合に最も好適な結果が得られる。なお前記圧力差
は篩前側の圧力値より篩後側の圧力値を減じた値
である。
前記懸濁液に圧力を加える手段としては、種々
の手段が考えられるが、なかでも脈動ポンプを使
用する手段によれば、懸濁液に圧力変動を与えな
がら加圧すると同時に振動をも与えることがで
き、極めて有利である。前記脈動ポンプとしては
例えば隔膜ポンプを使用することができる。
また、本発明によれば、必要により懸濁液に振
動が与えられる。前記懸濁液に振動を与えること
によつて懸濁液中のセラミツク微粉やフツ素樹脂
の凝集を防止して均一な分散状態を維持すること
ができ、さらに前記懸濁液に適当な強さの振動を
与えることによつて懸濁液の粘性を著しく低下さ
せることができ、篩を容易に通過させることがで
きる。
前記懸濁液に与える振動は1〜400Hzの範囲内
の振動であることが好ましい。その理由は、前記
振動数が1Hzよりも低いと懸濁液の均一分散性を
維持したり、粘性を低下させることが困難になる
からであるし、一方400Hzよりも高いと懸濁液中
への振動の伝達性が著しく劣化するため、振動数
が低い場合と同様に懸濁液の均一分散性を維持し
たり、粘性を低下させることが困難になるからで
あり、なかでも2〜100Hzの振動を与える場合に
最適な結果が得られる。
前記懸濁液に与える振動としては例えば機械的
に与える振動、電磁力によつて与える振動、脈動
ポンプによつて与える振動のなかから選ばれるい
ずれか少なくとも1種を使用することが有利であ
る。
本発明によれば、前記篩の篩目は65μm以下で
あることが必要である。前記篩の篩目が65μmよ
り大きいと焼結体の物性に著しい影響をおよぼす
粗大な異物を除去したり、フツ素樹脂を均一な分
散状態とすることができる、本発明の目的とする
高強度かつ信頼性の高い焼結体を得ることが困難
になるからであり、さらに高強度で信頼性の高い
焼結体を得るためには前記篩目を44μm以下とす
ることが有利である。また前記篩目は、混合物中
の異物を除去するという目的からすると篩の篩目
はなるべく小さい方が有利であるが、5μmの篩
目を通過する程の小さな異物は焼結体の強度に殆
ど影警をおよぼさないし、また前記篩目が5μm
より小さな篩を使用すると篩を通過させるために
要する時間が著しく長くなるため実用的でなく、
前記篩目は5〜44μmの範囲内とすることが有利
である。
本発明によれば、前記篩を通過せしめた懸濁液
は分散媒液を除去乾燥せしめた後、乾燥混合物の
状態で例えば乾式加圧成形法等の乾式成形法によ
つて生成形体が製造される。
本発明によれば、前記乾燥混合物には成形助剤
を含有させることが有利である。前記成形助剤は
焼結原料粉末に配合させることによつて成形時に
おける潤滑剤あるいは結合剤として、生成形体中
に発生する成形欠陥を減少させる効果を発揮す
る。前記成形助剤のうち例えば潤滑剤としての効
果を有するものとしてはカーボワツクス、ステア
リン酸マグネシウム、ステアリン酸バリウム、ス
テアリン酸アルミニウム、ステアリン酸亜鉛、ス
テアリン酸等があり、結合剤としての効果を有す
るものとしては澱粉、デキストリン、アラビアゴ
ム、カゼイン、糖蜜、Na−カルボキシメチルセ
ルロース、メチルセルロース、ポリビニルアルコ
ール、ポリビニルメチルエーテル、ポリアクリル
酸アミド、タンニン酸、流動パラフイン、ワツク
スエマルジヨン、エチルセルロース、ポリビニル
アセテート、フエノールレジン等があり、両方の
効果を有するものとしては酢酸セルロース、グリ
セリン、ポリエチレングリコール等があり、これ
らを1種あるいは2種以上含有させることができ
る。
本発明によれば、前記混合物は顆粒化すること
により流動性を向上させて使用される。
前記混合物は粉体嵩密度が論理密度の5〜46%
に相当する密度を有する顆粒であることが好まし
い。この粉体嵩密度を上記の範囲内にする理由
は、前記粉体嵩密度が5%よりも小さいと、成形
時における圧縮比が著しく大きくなるため成形が
困難であるからであり、一方46%より大きい場合
は、比較的顆粒の粒度分布が広い場合あるいは見
掛け顆粒密度が高い場合とがあるが、前者の場合
には流動性が劣化するし、後者の場合には顆粒の
圧潰強度が著しく強くなるため成形時に潰ねずに
そのままの形状で残留し焼結体中に密度の著しく
低い箇所を生じさせる場合があるからであり、な
かでも10〜40%の範囲内が好適である。なお、前
記粉体嵩密度(powder bulk density)とは顆粒
の一定容積中に占めるセラミツク微粉の容積、す
なわち固体、内部空隙および外部空隙を含んだ単
位容積中に占めるセラミツク微粉の容積であり、
前記見掛け顆粒密度(apparent granule
density)とは単位嵩容積中に占めるセラミツク
微粉の容積のことであり、嵩容積というのは顆粒
中に占めるセラミツク微粉と内部空隙を含んだ容
積である。
前記混合物は平均粒径が0.02〜0.8mmの範囲内
の顆粒であることが好ましい。その理由は、顆粒
の平均粒径が0.02mmより小さいと流動性が著しく
低下し、生成形体の嵩密度や成形時の圧力分布に
バラツキが生じたり、生成形体中にブリツジング
に起因する欠陥が生じ易いし、一方0.8mmより大
きいと小型で複雑な形状の生成形体を成形するこ
とが困難であるからである。
前記混合物の顆粒化方法としては、例えばタブ
レツト法、直接顆粒化法、噴霧乾燥による顆粒化
法あるいは噴霧凍結し次いで凍結乾燥する顆粒化
法のなかから選ばれるいずれか1種を使用するこ
とができる。
本発明によれば、前記混合物は加圧成形するこ
とによつて少なくとも理論密度の45%に相当する
密度の生成形体とすることが有利である。その理
由は、前記密度が45%より低いとセラミツク微粉
粒子相互の接触点が比較的少なく、焼結時の焼成
収縮を均一に進行させることが困難で高密度の焼
結体を得難いばかりでなく、焼結体の密度等の物
性にバラツキを生ずるため高強度の焼結体を得る
ことが困難になるからであり、特に高強度の焼結
体が要求される場合には前記密度を50%以上とす
ることが有効である。
なお、前記混合物の加圧成形方法としては、例
えばダイプレス成形法あるいは静水圧成形法を使
用することが有利である。
本発明によれば、上述の如くして製造された生
成形体を焼結炉内に装入し、焼結することによつ
て高密度かつ高強度のセラミツク焼結体を製造す
ることができる。
次に本発明を実施例について説明する。
実施例 1
97.3重量%がβ型結晶よりなり、0.40重量%の
遊離炭素、0.17重量%の酸素を含有し、15.6m2/
gの比表面積を有する炭化珪素微粉500gと市販
の200メツシユ炭化ホウ素粒を粉砕し、粒度分級
して比表面積を22.7m2/gに調整した炭化ホウ素
粉末6.5gと平均粒径が約210Å、比表面積124
m2/gのカーボンブラツク10gとの混合物よりな
るセラミツク微粉に対し、ベンゼン260mlと平均
粒径が0.05μmのポリ四フツ化エチレン粉末28g
を添加し、振動ミルを使用して4時間混合処理し
た後、前記振動ミル中で混合しながら乾燥した。
次いで前記混合物200gに蒸留水210mlと酢酸セル
ロース8gと水酸化テトラメチルアンモニウム2
gとを添加しボールミルを使用して10時間分散処
理を行なつた後、前記ボールミルより懸濁液を排
出し、電動式バイブレーターによつて懸濁液に15
Hzの振動を与えながらダイヤフラムポンプを使用
して懸濁液の篩前側を加圧して篩を通過させた。
前記篩は篩目が25μmで篩枠径が200mmφのもの
を使用し、篩前側の篩部付近の懸濁液に26KHz、
600Wの超音波振動を与えた。前記懸濁液に加え
た圧力の最大値は2.0Kg/cm2、最大値は0Kg/cm2
であり、その変動周期は1秒間とし、篩後側の懸
濁液にかかる圧力は大気中に開放した。前記懸濁
液の通過速度は0.13g/cm2・secであつた。なお、
前記ボールミルより排出された懸濁液の粘度をB
型粘度計(回転数:60rpm、ローター:No.4)で
測定したところ130g/cm・secであつた。
前記篩を通過させた篩下懸濁液を−60〜−70℃
に維持された容器内に噴霧して平均粒径が0.10mm
の顆粒状凍結物を得た。ついで前記顆粒状凍結物
を0.01〜20mmHg、−5〜−10℃に維持された容器
中に装入して凍結乾燥を行ない、粉体嵩密度が
0.53g/cm2の顆粒状乾燥混合物を得た。
この顆粒から適量を採取し、金属製押し型を用
いて0.15t/cm2の圧力で成形し、次い静水圧プレ
ス機を用いて1.8t/cm2の圧力で成形した。前記成
形によつて得られた生成形体の密度は1.93g/cm3
であることが認められた。
生記生成形体をタンマン型焼成炉に装入し、ア
ルゴンガス気流中で焼結した。昇温速度は常温〜
1650℃までの間は5℃/minで昇温し、1650℃に
て45分間保持した後、さらに5℃/minで昇温し
最高温度2100℃で30分間保持した。
得られた焼結体の密度は3.10g/cm3(理論密度
の96.6%に相当する)であつた。この焼結体を3
×3×30mmの棒状に加工し、最終的に2μmのダ
イヤモンド砥粒で研磨仕上げし、スパン20mm、ク
ロスヘツドスピード0.5mm/minの条件で3点曲
げ強度を測定したところ常温で73Kg/mm2の平均強
度を有しており、さらにワイブル係数は12と極め
て高強度でしかも信頼性の高い焼結体であること
が確認された。なお前記3点曲げ強度の測定は30
個の供試体について実施し、ワイブル係数はワイ
ブル確率紙を用いて求めた。
なお、前記ワイブル係数とはセラミツク強度の
統計表示法として用いられるワイブル統計におい
て破壊応力と残存確率との関係より求められる数
値であり、強度の信頼性を表わす尺度として用い
られているものである。
実施例 2
実施例1と同様の配合および操作であるが、第
1表に示した如きフツ素樹脂を使用して生成形体
を作成し、焼結体を得た。結果は実施例1と同様
にして測定し、第1表に示した。
The present invention relates to a method for producing a green body for producing a ceramic sintered body for producing a high-density and high-strength ceramic sintered body. A conventional method for producing a ceramic sintered body is a method in which a powder raw material is molded into a product having a desired shape and then sintered. Various means are known for molding the powder raw material into a product having a desired shape. For example, methods such as slurry casting, extrusion, potter's wheel molding, rocking molding, and dry pressure molding are known. The above-mentioned molding means can be roughly classified into wet molding means and dry molding means depending on the liquid content during molding. Among these methods, wet molding methods require that the formed body be sufficiently dried after molding, and shrinkage due to drying must be taken into consideration.
Defects such as warping and cracking are likely to occur during drying. On the other hand, dry molding is an advantageous molding method as it has excellent dimensional accuracy, but when using fine powder, it is difficult to fill the mold uniformly and pressurize it because the powder has poor fluidity. This is difficult and may cause variations in the bulk density of the formed body or the pressure distribution during molding, and defects due to bridging are likely to occur in the formed body. These defects during molding remain in the sintered body even after sintering, causing a significant decrease in the physical properties, especially the mechanical strength, of the sintered body. When molding, it is used after being granulated in advance to improve fluidity. Incidentally, from the viewpoint of handling such as fluidity, it is preferable that the granules have a high bulk density and are hard. It is extremely important that the individual granules are completely crushed during compression molding to obtain a unified product, and soft granules with relatively low bulk density are usually required. This is because when the bulk density of the granules is high and hard, the granules are difficult to crush and require extremely high molding pressure during molding. Furthermore, pores tend to remain in the formed body, making it difficult to obtain a high-strength sintered body. Because it will be. However, granules with too low bulk density are easily broken and re-powdered during handling, and are significantly compressed during molding, causing lamination due to air trapped in the mold and requiring long molding times. However, it has the disadvantage that it is difficult to efficiently produce a green body. As a method for improving the above-mentioned drawbacks, a lubricant is usually added to improve the transmission of molding pressure and improve the moldability. The lubricants include, for example, carbo wax, diglycol stearate, stearic acid, magnesium stearate, zinc stearate, barium stearate, aluminum stearate, mixtures of mineral oil and fat, paraffin emulsion, wax emulsion, glycerin or polyethylene. Watkus is known. As an example, according to JP-A-50-78609, which claimed priority based on patent application No. 409073 filed in the United States on October 24, 1973, silicon carbide with submicron particle size is pressure-molded. A method is described in which aluminum stearate is added and mixed as a lubricant when molding the resulting body. However, according to this method, the die press
The density of the formed body molded at a molding pressure of 5000 psi (approximately 351.5 kg/cm 2 ) is equivalent to 55% of the theoretical density, and the density of the formed body molded at a molding pressure of 5000 psi (approx.
The density of the green body molded at a molding pressure of 2109 Kg/cm 2 ) is equivalent to 59% of the theoretical density, and this method requires an extremely high molding pressure to obtain a green body with high density. . As mentioned above, it is important that the sintering ceramic powder molded by dry molding means has excellent moldability, and is usually used by adding and mixing a lubricant and granulating it. When using extremely fine powder as ceramic powder for sintering, the powder has strong mutual cohesiveness and is extremely difficult to crush when granulated, and conventionally known lubricants have the disadvantage of not being able to improve formability to that extent. However, it has been difficult to obtain a high-density and high-strength sintered body by molding extremely fine ceramic powder for sintering using dry molding means. By the way, as a result of various studies on the effects of conventionally known lubricants, the present inventors found that it was difficult to improve the formability of extremely fine ceramic powder for sintering with conventionally known lubricants. The conclusion was reached that the cause was due to the following mechanism. In other words, conventionally known lubricants are liquid, grease-like, or relatively soft semi-solid.
When used with fine powders that have a large number of contact points between particles, the lubricant present between the particles does not exert a lubricating effect, but rather causes the particles to adhere to each other and weakens the lubricating effect. Furthermore, when mixing conventional lubricants with extremely fine powders such as those used in the present invention, the lubricant dissolved in a solvent is generally added and mixed for the purpose of uniform mixing, so drying is not necessary. When the lubricant is used, the particles appear to be stuck together. As mentioned above, when conventional lubricants are mixed into extremely fine powders, rather than providing lubricity between the particles, the particles stick or stick to each other, causing friction between the particles. It is difficult to reduce the resistance, and extremely high molding pressure is required to create a formed body with a high theoretical density. Therefore, conventionally, in order to obtain a high-density formed body, extremely high molding pressure is required, which not only requires a strong mold that can withstand high molding pressure, but also causes wear and tear of the mold. It had the disadvantage of a significantly short lifespan. By the way, the present inventors have conventionally used a ball mill in which fluororesin balls were charged as a mixing medium as a mixing means for obtaining a raw material mixture for sintering. However, fluororesin is extremely expensive, and since the fluororesin balls wear out and get mixed into the mixture, the fluororesin balls are replaced with balls made of sintered silicon carbide during the mixing process. As a result, it was discovered that the moldability of the produced mixture was significantly worse than that of a mixture produced using fluororesin balls. As a result of various studies on the above-mentioned phenomenon, the present inventors inferred that the fluororesin mixed in the mixture may have some influence on the molding process, and so they mixed the fluororesin with ceramic fine powder and made the mixture. When the material was pressure-molded, it was found that the hard fluororesin, which had not previously been thought to have a lubricating effect that improves the moldability of fine powder, had an extremely excellent lubricating effect, and it was found to be a lubricant that was not previously known. The present inventors discovered that it has the surprising effect of significantly improving the moldability compared to No. 57-25997 describes ``Ceramics sintering in which a mixture mainly composed of ceramic fine powder composed of one or more components is pressure-molded to form a formed body with a density equivalent to at least 55% of the theoretical density. A method for producing a green body for producing a ceramic sintered body, characterized in that the mixture is made by adding 0.5 to 15 parts by weight of a fluororesin to 100 parts by weight of ceramic fine powder and uniformly mixing the mixture. The present invention proposes an invention related to "a method for manufacturing a formed body." According to the invention, the mixture obtained by mixing ceramic fine powder and fluororesin has extremely excellent moldability, so it is relatively easy to produce extremely high-density formed bodies, which have been difficult to obtain in the past. It can be easily obtained with low molding pressure. The reason why the moldability of the ceramic fine powder mixed with fluororesin in the invention is extremely good is that fluororesin is an extremely hard and highly tough resin, and unlike conventional lubricants, it does not cause particles to stick to each other. This is thought to be because it does not have a sticking effect, has an extremely small surface friction coefficient, and has good lubricating properties because it is powder-like. By the way, the mixture used in the invention includes:
During the manufacturing process or handling, relatively coarse foreign matter may get mixed in, or the fluororesin may form coarse aggregates. When a sintered body is manufactured using a mixture containing It has been found that this is a cause of significant deterioration of the physical properties, especially the bending strength. Therefore, especially when attempting to obtain a sintered body with high strength and reliability, it is important that the mixture does not contain coarse foreign matter or coarse aggregates of fluororesin. However, no suitable method is known for removing coarse foreign matter from the mixture containing the fluororesin and preventing the fluororesin contained in the mixture from agglomerating and achieving a uniform dispersion state. Ta. Therefore, the present inventors conducted various studies to remove coarse foreign substances from the mixture and to make the fluororesin contained in the mixture into a uniformly dispersed state. A mixture of resins is put into a dispersion medium, subjected to uniform dispersion treatment, and then passed through a sieve having a mesh size of 65 μm or less to remove coarse foreign substances contained in the mixture. The present invention has been completed based on the new finding that the present invention has the surprising effect of being able to disperse the fluororesin contained in the mixture by loosening the agglomeration of the fluororesin and making it uniformly dispersed. The present invention further improves the method previously proposed by the present inventors, and enables a high density to be obtained even at a relatively low compacting pressure. It is an object of the present invention to provide a method for producing a green body for producing a ceramic sintered body that does not contain coarse foreign matter or coarse aggregates of fluororesin. According to the present invention, a mixture containing ceramic fine powder as a main component consisting of one or more components is added into a dispersion medium to form a suspension, and then the suspension is sieved and then optionally In the method for producing a green body for producing a ceramic sintered body, which is pressure-molded into the shape of The volume ratio of solid content consisting of ceramic fine powder and fluororesin in the liquid is 5 to 5.
A sieve having a sieve opening of 65 μm or less, with a pressure difference within the range of 50% and a pressure difference to overcome the stagnation of sieving action due to pressure loss occurring between the front side of the sieve and the rear side of the sieve of the suspension. The above object can be achieved by a method for producing a green body for producing a high-strength ceramic sintered body, which is characterized by passing through a sintered body. Next, the present invention will be explained in detail. In the present invention, it is necessary to mix 100 parts by weight of ceramic fine powder consisting of one or more components with 0.5 to 15 parts by weight of fluororesin.
The reason for this is that if the amount of the fluororesin mixed is less than 0.5 parts by weight, the mixture will be significantly inferior in moldability, and not only will extremely large pressure be required to produce the formed body, but also the bulk density of the formed body will be reduced. This tends to cause variations in the pressure distribution during molding and molding, making it difficult to obtain a uniform shaped body with few defects.On the other hand, if the amount exceeds 15 parts by weight, the amount of fluororesin present in the shaped body increases and the formed body This is because it becomes difficult to obtain a high-density sintered body because the density of the sintered body becomes low, and a range of 2 to 10 parts by weight is especially preferable. The fluororesin is preferably at least one selected from polytetrafluoroethylene, polytrifluorochloroethylene, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, and polyvinylidene fluoride, and among them, Polytetrafluoroethylene is most suitable. In the present invention, the fluororesin has an average particle size of
Preferably, it is a fine powder of 3 μm or less. The reason for this is that if the average particle size of the fluororesin is larger than 3 μm, it cannot be uniformly dispersed considering the amount of the fluororesin mixed, and the effect of the lubricant becomes uneven. This is because pores are generated in the sintered body, making it difficult to produce a high-strength sintered body. Various types of ceramic fine powder can be used in the present invention, but among them, it is preferable that the ceramic powder has at least one type selected from carbides, nitrides, oxides, or compounds thereof as a main component. Preferably, carbides include silicon carbide, boron carbide, aluminum carbide,
Tungsten carbide, titanium carbide, tantalum carbide,
Zirconium carbide, nitrides such as silicon nitride, boron nitride, aluminum nitride, titanium nitride, tantalum nitride, zirconium nitride, oxides such as steatite, forsterite,
Alumina, zircon, beryllia, magnesia, mullite, cordierite, aluminum titanate, zirconia, etc. can be used. In the present invention, the ceramic fine powder preferably has an average particle size of 2 μm or less.
Ceramic powder with an average particle size larger than 2 μm has relatively few contact points between particles, and conventionally known lubricants can sufficiently improve moldability.
This is because it is difficult to produce a high-density sintered body due to the poor sinterability of the powder. The ceramic fine powder in the present invention is 5
It is most preferable to use a material whose main components are silicon carbide fine powder having a specific surface area of ~100 m 2 /g and a sintering aid added if necessary. As the silicon carbide fine powder, silicon carbide fine powder consisting of one or more types selected from α-type crystal, β-type crystal, and amorphous can be used. In particular, in order to produce high-strength silicon carbide pressureless sintered bodies, it is advantageous to use silicon carbide fine powder containing mainly β-type crystals, especially silicon carbide containing 80% by weight or more of β-type crystals. It is more suitable than fine powder. The sintering aid added as necessary is usually at least one of a densification aid and a carbonaceous additive. It is advantageous to use mainly boron-containing additives as the densification aid, and other additives such as beryllium,
Additives containing aluminum and the like can also be used. As the boron-containing additive, for example, at least one selected from boron and boron carbide is converted into silicon carbide fine powder in terms of boron content.
It is advantageous to add from 0.1 to 3.0 parts by weight per 100 parts by weight. The carbonaceous additive can be used as long as it exists in a carbon state at the start of sintering, such as phenolic resin, coal tar pitch, polyphenylene, polymethylphenylene, carbon black, and acetylene black. The fixed carbon content of at least one selected one is 0.3 parts by weight per 100 parts by weight of silicon carbide fine powder.
It is advantageous to add up to 4.0 parts by weight. According to the present invention, the mixture of ceramic fine powder and fluororesin powder can be obtained by charging the ceramic fine powder and fluororesin powder into a conventionally known mixer and mechanically mixing them. can be done, but
In addition, ceramic fine powder is charged into a mixer made of fluororesin or a mixer having a mixing medium made of fluororesin, and during mixing, fine fluororesin powder generated by wear is mixed from the mixer or the mixing medium. You can also. As the mixer, it is advantageous to use, for example, a ball mill, a vibration mill, or an attritor using Teflon balls as a mixing medium. According to the present invention, the volume ratio of the solid content consisting of fine ceramic powder and fluororesin in the suspension is within the range of 5 to 50%, and if necessary, a dispersant is added to perform uniform dispersion treatment. After that, a pressure difference is applied to overcome the stagnation of the sieving action due to the pressure loss that occurs between the front side of the sieve and the rear side of the sieve, and if necessary, the suspension is passed through a sieve of 65 μm or less while being vibrated. The cause of relatively large defects such as pores and inclusions in the sintered body, which significantly deteriorate the strength of the sintered body by passing through a sieve having meshes, is eliminated. According to the present invention, a mixture of ceramic fine powder and fluororesin is added to a dispersion medium, and the volume ratio of the solid content of ceramic fine powder and fluororesin in the suspension is in the range of 5 to 50%. It is necessary to do this internally. The reason for this is that if the volume ratio is higher than 50%, it is difficult to uniformly disperse the ceramic fine powder and the fluororesin, and the viscosity of the suspension also increases, making it difficult to pass through the sieve efficiently. On the other hand, if it is lower than 5%, the uniform dispersibility of ceramic fine powder and fluororesin in the suspension improves, but a large amount of suspension must be sieved, resulting in a substantial throughput per unit equipment. This is because the ratio is small and not economical, and a preferable result can be obtained within the range of 10 to 40%. According to the present invention, acetone, methanol, ethanol, hexane, heptane, nonane, toluene, xylene, ethyl methyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethyl benzene,
It is preferable to use at least one selected from ethylene glycol, trichloroethylene, cyclohexane, nitromethane, nitroethane, isopropyl alcohol, benzene, carbon tetrachloride, and water. According to the present invention, a dispersant is added to the suspension if necessary. When water is mainly used as the dispersion medium, the dispersant may be an amine, an organic compound having a carboxyl group, an organic compound having a sulfo group, an ester, an ammonium compound, an organic compound having an ether bond, a carboxylic acid salt, or an aluminic acid. salts, phosphates, phosphate complexes, sulfonates,
It is advantageous to use at least one selected from silicates, such as tetramethylammonium hydroxide, monoethanolamine, monoethylamine, diethylamine, trimethylamine, propylamine, isobutylamine, monobutylamine, di-n- Propylamine, tannic acid, sodium alginate, ammonium alginate, polyacrylic acid, polyacrylic acid amine,
Polyacrylic ester, ammonium polyacrylate, sodium lignosulfonate, ammonium lignosulfonate, sodium aluminate, ammonium aluminate, water glass, fatty acid salt, alkylbenzene sulfonate, linear alkylbenzene sulfonate, α-olefin sulfone There are acid salts, sulfonate salts of naphthalene-formalin condensates, and polyoxyethylene alkyl phenyl ethers, and these can be used alone or in combination. Note that the dispersion state can also be improved by adjusting the pH value of the suspension with aqueous ammonia or the like. The PH value of the suspension is
Advantageously, it is in the range 5.5 to 11. On the other hand, when an organic liquid is mainly used as the dispersion medium, it is advantageous to use at least one selected from amines, organic compounds having a carboxyl group, organic compounds having a sulfo group, and esters. Fatty acid amine, sorbitan fatty acid ester, dialkyl sulfosuccinic acid ester salt, fatty acid, alkyl amine salt, benzene sulfonic acid, polyoxysorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene glycerin fatty acid ester, polyethylene glycol fatty acid ester, pentaerythritol fatty acid ester, propylene glycolic acid ester, sucrose fatty acid ester, polyglycerin fatty acid ester,
There are fatty acid alkanolamides and amine oxides, and these can be used alone or in combination. The dispersant has the effect of loosening the agglomeration of ceramic fine powder and fluororesin in the suspension, improving the uniform dispersibility of ceramic fine powder and fluororesin having different specific gravity and particle size, and It has the effect of lowering the viscosity of the material and making it easier to pass through the sieve. According to the present invention, the amount of the dispersant added is preferably within the range of 0.05 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the ceramic fine powder and the fluororesin. The reason for this is that if the amount of the dispersant added is less than the above range, it will not be possible to sufficiently loosen the agglomeration of ceramic fine powder and fluororesin in the suspension and maintain a uniformly dispersed state, making it difficult to sieve efficiently. If the amount exceeds the above range, it is not only uneconomical to add more dispersant than necessary, but it also remains in the sintering raw material and causes problems during sintering. This is because it will have an adverse effect. According to the present invention, the suspension needs to be uniformly dispersed before passing through a sieve. The reason for this is that the ceramic fine powder and fluororesin used in the present invention have strong aggregation properties and remain in a relatively strong agglomerated state even when added to the dispersion medium. This is because the fluororesin cannot be passed through efficiently or the fluororesin cannot be uniformly dispersed. The uniform dispersion treatment is carried out using a vibrating mill, an attritor,
It is advantageous to carry out the dispersion using at least one dispersion device selected from a ball mill, a colloid mill, a Henschel mixer, or a high-speed mixer. This is because conventionally commonly used dispersion methods such as stirring, such as methods using impellers or screws, have difficulty in sufficiently loosening agglomerates and are unable to efficiently pass through a sieve. This is because the dispersing device can apply an extremely strong shearing force, so the dispersing force is extremely strong, and a uniformly dispersed suspension, which is the object of the present invention, can be easily obtained in a short time. According to the present invention, the suspension can be sieved more efficiently and quickly by providing a pressure difference to overcome the stagnation of the sieving action due to the pressure loss occurring between the sieve front side and the sieve back side of the suspension. can be passed through. According to the present invention, it is preferable that the pressure applied to the front side of the suspension to be sieved is varied at a period of 1/400 to 5 seconds. The advantage of varying the pressure applied to the sieve front side of the suspension is that the flow of the suspension in the sieve can be significantly disturbed by pressure fluctuations, which improves the dispersibility of ceramic fine powder and fluororesin in the sieve. This is because particles can be further improved to prevent particles from coagulating with each other, allowing them to pass through the sieve efficiently. The reason why it is preferable to set the period of the pressure fluctuation within the range of 1/400 to 5 seconds is because if the period is shorter than 1/400 second, the transmission force of the pressure fluctuation in the suspension deteriorates significantly. This is because it is difficult to pass through the sieve efficiently, and on the other hand, if it is longer than 5 seconds, the flow of the suspension in the sieve cannot be disturbed so much, so the effect of pressure fluctuation becomes small. Optimal results are obtained within ~2 seconds. According to the present invention, the difference between the maximum and minimum pressures applied to the front side of the suspension is at least 0.3Kg/
cm2 , and when the pressure applied to the front side of the suspension is maximum, the pressure difference between the front side of the sieve and the back side of the sieve is 0.2
~5Kg/ cm2 , and when the pressure applied to the front side of the sieve is the minimum, the pressure difference between the front side of the sieve and the back side of the sieve is within the range of -0.5 to 2Kg/ cm2 . The most favorable results are obtained. Note that the pressure difference is a value obtained by subtracting the pressure value on the back side of the sieve from the pressure value on the front side of the sieve. Various means can be considered as a means for applying pressure to the suspension, but among them, a means using a pulsating pump is capable of applying pressure to the suspension while applying pressure fluctuations, and at the same time applying vibration. This is extremely advantageous. For example, a diaphragm pump can be used as the pulsating pump. Further, according to the present invention, vibrations are applied to the suspension if necessary. By applying vibration to the suspension, it is possible to prevent the ceramic fine powder and fluororesin in the suspension from agglomerating and maintain a uniform dispersion state, and furthermore, it is possible to maintain a uniform dispersion state by applying vibration to the suspension. By applying this vibration, the viscosity of the suspension can be significantly reduced, allowing it to pass through the sieve easily. The vibration applied to the suspension is preferably within the range of 1 to 400 Hz. The reason for this is that if the frequency is lower than 1Hz, it will be difficult to maintain uniform dispersion of the suspension or reduce the viscosity, while if it is higher than 400Hz, This is because the transmission of vibrations deteriorates significantly, making it difficult to maintain uniform dispersion of the suspension or reduce the viscosity, as in the case of low vibration frequencies. Optimal results are obtained when vibration is applied. As the vibration to be imparted to the suspension, it is advantageous to use at least one selected from, for example, mechanically imparted vibration, electromagnetic force-induced vibration, and pulsating pump-induced vibration. According to the present invention, it is necessary that the mesh size of the sieve is 65 μm or less. If the mesh size of the sieve is larger than 65 μm, it is possible to remove coarse foreign substances that significantly affect the physical properties of the sintered body, and to uniformly disperse the fluororesin, which is the high strength object of the present invention. This is because it becomes difficult to obtain a sintered body with high reliability.In order to obtain a sintered body with high strength and high reliability, it is advantageous to set the sieve size to 44 μm or less. In addition, from the purpose of removing foreign matter in the mixture, it is advantageous for the sieve mesh to be as small as possible, but foreign matter that is small enough to pass through a 5 μm sieve has little effect on the strength of the sintered body. It does not cast shadows, and the sieve mesh is 5 μm.
Using a smaller sieve would significantly increase the time required to pass through the sieve, making it impractical;
Advantageously, the mesh size is within the range of 5 to 44 μm. According to the present invention, the suspension that has passed through the sieve is dried to remove the dispersion medium, and then a product form is produced in the form of a dry mixture by a dry molding method such as a dry pressure molding method. Ru. According to the invention, it is advantageous for the dry mixture to contain shaping aids. By blending the molding aid into the sintering raw material powder, it acts as a lubricant or binder during molding, and exhibits the effect of reducing molding defects that occur in the formed body. Among the above-mentioned molding aids, those having the effect as a lubricant include carbowax, magnesium stearate, barium stearate, aluminum stearate, zinc stearate, stearic acid, etc., and those having the effect as a binder include Starch, dextrin, gum arabic, casein, molasses, Na-carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyvinyl methyl ether, polyacrylic acid amide, tannic acid, liquid paraffin, wax emulsion, ethyl cellulose, polyvinyl acetate, phenol resin, etc. Cellulose acetate, glycerin, polyethylene glycol, etc. have both effects, and one or more of these can be contained. According to the present invention, the mixture is used after being granulated to improve its fluidity. The mixture has a powder bulk density of 5 to 46% of the theoretical density.
Preferably, the granules have a density corresponding to . The reason why the bulk density of the powder is set within the above range is that if the bulk density of the powder is less than 5%, the compression ratio during molding becomes extremely large, making molding difficult. If the size is larger, the particle size distribution of the granules may be relatively wide or the apparent granule density may be high, but in the former case, the fluidity deteriorates, and in the latter case, the crushing strength of the granules is extremely strong. This is because it may remain in the same shape without being crushed during molding, resulting in areas with extremely low density in the sintered body. Among these, a range of 10 to 40% is preferable. Note that the powder bulk density is the volume of ceramic fine powder that occupies a certain volume of granules, that is, the volume of ceramic fine powder that occupies in a unit volume that includes solids, internal voids, and external voids,
The apparent granule density
Density refers to the volume of ceramic fine powder in a unit bulk volume, and bulk volume is the volume including the ceramic fine powder and internal voids in the granule. Preferably, the mixture is in the form of granules with an average particle size within the range of 0.02 to 0.8 mm. The reason for this is that if the average particle size of the granules is smaller than 0.02 mm, the fluidity will drop significantly, resulting in variations in the bulk density of the formed body and pressure distribution during molding, and defects caused by bridging in the formed body. On the other hand, if it is larger than 0.8 mm, it is difficult to mold a small and complex shaped product. As a method for granulating the mixture, any one selected from, for example, a tablet method, a direct granulation method, a granulation method by spray drying, or a granulation method comprising spray freezing and then freeze drying can be used. . According to the invention, it is advantageous for the mixture to be pressed into a shaped body having a density corresponding to at least 45% of the theoretical density. The reason for this is that when the density is lower than 45%, there are relatively few contact points between the ceramic fine powder particles, making it difficult to uniformly progress the firing shrinkage during sintering, and making it difficult to obtain a high-density sintered body. This is because it becomes difficult to obtain a high-strength sintered body due to variations in physical properties such as the density of the sintered body.In particular, when a high-strength sintered body is required, the density should be increased by 50%. It is effective to do the above. In addition, as a method for pressure molding the mixture, it is advantageous to use, for example, a die press molding method or an isostatic molding method. According to the present invention, a ceramic sintered body having high density and high strength can be manufactured by charging the green body manufactured as described above into a sintering furnace and sintering it. Next, the present invention will be explained with reference to examples. Example 1 97.3% by weight consists of β-type crystals, contains 0.40% by weight of free carbon, 0.17% by weight of oxygen, 15.6 m 2 /
500 g of silicon carbide fine powder having a specific surface area of 1.5 g, and 6.5 g of boron carbide powder obtained by crushing commercially available 200-mesh boron carbide particles and adjusting the specific surface area to 22.7 m 2 /g by particle size classification, and an average particle size of about 210 Å, Specific surface area 124
260 ml of benzene and 28 g of polytetrafluoroethylene powder with an average particle size of 0.05 μm for ceramic fine powder made of a mixture with 10 g of carbon black of m 2 /g.
was added and mixed for 4 hours using a vibration mill, and then dried while being mixed in the vibration mill.
Next, add 210 ml of distilled water, 8 g of cellulose acetate, and 2 ml of tetramethylammonium hydroxide to 200 g of the above mixture.
After dispersing for 10 hours using a ball mill, the suspension was discharged from the ball mill, and an electric vibrator was used to mix the suspension with
The suspension was passed through the sieve by applying pressure to the front side of the sieve using a diaphragm pump while applying Hz vibration.
The sieve used has a sieve mesh of 25 μm and a sieve frame diameter of 200 mmφ.
600W of ultrasonic vibration was applied. The maximum value of the pressure applied to the suspension is 2.0Kg/cm 2 , and the maximum value is 0Kg/cm 2
The period of fluctuation was 1 second, and the pressure applied to the suspension on the back side of the sieve was released to the atmosphere. The passage speed of the suspension was 0.13 g/cm 2 ·sec. In addition,
The viscosity of the suspension discharged from the ball mill is B
When measured with a type viscometer (rotation speed: 60 rpm, rotor: No. 4), it was 130 g/cm·sec. The suspension under the sieve passed through the sieve was heated to -60 to -70℃.
The average particle size is 0.10mm when sprayed into a container maintained at
Frozen granules were obtained. Next, the frozen granules are placed in a container maintained at 0.01 to 20 mmHg and -5 to -10°C, and freeze-dried to reduce the bulk density of the powder.
A granular dry mixture of 0.53 g/cm 2 was obtained. An appropriate amount of the granules was taken and molded using a metal die at a pressure of 0.15 t/cm 2 , and then using a hydrostatic press at a pressure of 1.8 t/cm 2 . The density of the formed body obtained by the above molding is 1.93 g/cm 3
It was recognized that The raw material was placed in a Tammann-type firing furnace and sintered in an argon gas flow. The heating rate is from room temperature to
The temperature was raised at a rate of 5°C/min up to 1650°C, and after being held at 1650°C for 45 minutes, the temperature was further raised at a rate of 5°C/min, and the maximum temperature was held at 2100°C for 30 minutes. The density of the obtained sintered body was 3.10 g/cm 3 (corresponding to 96.6% of the theoretical density). This sintered body is
It was processed into a bar shape of 3 x 30 mm, and finally polished with 2 μm diamond abrasive grains. The three-point bending strength was measured at a span of 20 mm and a crosshead speed of 0.5 mm/min. It was 73 Kg/mm 2 at room temperature. It was confirmed that the sintered body had an average strength of , and a Weibull coefficient of 12, making it an extremely strong and highly reliable sintered body. The three-point bending strength was measured at 30
The Weibull coefficient was determined using Weibull probability paper. The Weibull coefficient is a numerical value determined from the relationship between fracture stress and survival probability in Weibull statistics, which is used as a statistical representation of ceramic strength, and is used as a measure of reliability of strength. Example 2 A green body was prepared using the same formulation and operation as in Example 1, but using the fluororesin shown in Table 1, and a sintered body was obtained. The results were measured in the same manner as in Example 1 and are shown in Table 1.
【表】
実施例 3
実施例1と同様のセラミツク微粉とベンゼン
260mlとを直径が15〜20mmのポリ四フツ化エチレ
ン製ボールが装入されたボールミル内で30時間混
合処理した後、前記ミル中で混合しながら乾燥し
た。前記混合物中には平均粒径が約0.01μmのポ
リ四フツ化エチレン粉末が約6重量%含有されて
いた。次いで前記混合物200gに蒸留水210mlとポ
リアクリル酸エステル24gと縮合ナフタレン・ス
ルホン酸アンモニウム塩3gとを添加しアトライ
ターを使用して10時間分散処理を行なつた後、前
記アトライターより懸濁液を排出し、実施例1と
同様であるが、懸濁液に与える振動を10Hz、懸濁
液に加えた圧力の最大値は1.8Kg/cm2、最小値は
−0.2Kg/cm2であり、その変動周期は1/2秒間と
し、通過速度を0.25g/cm2・secの条件で篩処理
を行なつた。なお、実施例1と同様の方法で測定
した懸濁液の粘度は180g/cm・secであつた。
前記篩を通過させた篩下懸濁液を噴霧乾燥し
て、平均粒径が0.12mm、粉体嵩密度が0.79g/cm3
の顆粒を得た。
この顆粒から適量を採取し、実施例1と同様の
操作で生成形体を得た。前記生成形体の密度は
2.01g/cm3であることが認められた。
次いで、前記生成形体を実施例1と同様の操作
で焼結した。
得られた焼結体の密度は3.17g/cm3(理論密度
の98.7%に相当する)であつた。また実施例1と
同様にして測定した3点曲げ強度は常温で87Kg/
mm2の平均強度を有しており、そのワイブル係数は
13であつた。
実施例4、比較例1
実施例3と同様であるが、第2表に示した如く
フツ素樹脂の含有量、篩処理条件および成形圧を
変化させて焼結体の製造を試みた。
結果は実施例1と同様にして測定し、第2表に
示した。[Table] Example 3 Ceramic fine powder and benzene similar to Example 1
260 ml was mixed for 30 hours in a ball mill equipped with polytetrafluoroethylene balls having a diameter of 15 to 20 mm, and then dried while being mixed in the mill. The mixture contained about 6% by weight of polytetrafluoroethylene powder having an average particle size of about 0.01 μm. Next, 210 ml of distilled water, 24 g of polyacrylic acid ester, and 3 g of condensed naphthalene sulfonic acid ammonium salt were added to 200 g of the above mixture, and after performing a dispersion treatment for 10 hours using an attritor, a suspension was obtained from the attritor. The same procedure as in Example 1 was carried out, except that the vibration applied to the suspension was 10 Hz, the maximum value of the pressure applied to the suspension was 1.8 Kg/cm 2 , and the minimum value was -0.2 Kg/cm 2 . The sieving process was carried out under the conditions that the fluctuation period was 1/2 second and the passing speed was 0.25 g/cm 2 ·sec. The viscosity of the suspension measured in the same manner as in Example 1 was 180 g/cm·sec. The under-sieve suspension passed through the sieve was spray-dried to give an average particle size of 0.12 mm and a powder bulk density of 0.79 g/cm 3
granules were obtained. An appropriate amount of the granules was taken and the same procedure as in Example 1 was performed to obtain a product. The density of the generated body is
It was found to be 2.01 g/cm 3 . Next, the formed body was sintered in the same manner as in Example 1. The density of the obtained sintered body was 3.17 g/cm 3 (corresponding to 98.7% of the theoretical density). In addition, the three-point bending strength measured in the same manner as in Example 1 was 87Kg/3 at room temperature.
It has an average intensity of mm 2 and its Weibull coefficient is
It was 13. Example 4, Comparative Example 1 A sintered body was produced in the same manner as in Example 3, but by changing the fluororesin content, sieving conditions, and molding pressure as shown in Table 2. The results were measured in the same manner as in Example 1 and are shown in Table 2.
【表】【table】
【表】
第2表に示した結果よりわかるように、比較例
1−1のフツ素樹脂の含有量が少ない場合には、
高密度の生成形体を得るには極めて高い成形圧が
必要であるばかりでなく、焼結体の曲げ強度も比
較的低かつた。一方比較例1−2のフツ素樹脂の
含有量が多い場合には比較的生成形体の密度が低
く、焼結体の強度もそれ程高くならなかつた。ま
た、同表に示した比較例1−3は懸濁液の粘度が
著しく高く篩を通過させることが極めて困難であ
つた。
実施例 5
実施例1と同様の配合および操作であるが、炭
化珪素微粉として、96.1重量%がβ型結晶よりな
り、0.42重量%の遊離炭素、0.20重量%の酸素を
含有し、36.8m2/gの比表面積を有する炭化珪素
微粉を使用し、フツ素樹脂の含有量および成形圧
を第2表に示した如く変化させて生成形体を作成
し、焼結体を得た。結果は実施例1と同様にして
測定し、第2表に示した。
第2表に示した結果よりわかるように、いずれ
も極めて高強度でかつ信頼性の高い焼結体であつ
た。
実施例6、比較例2
実施例1と同様の配合であるが、第2表に示し
た如き粒径のフツ素樹脂を使用し、配合量を変え
て篩処理した後、実施例3と同様の方法で顆粒化
して焼結体を得た。結果は実施例1と同様にして
測定し、第2表に示した。
実施例 7
純度が98.2重量%で比表面積が7.3m2/gの窒
化珪素粉末300gと平均粒径が0.8μmの酸化イツ
トリウム36gよりなるセラミツク微粉に対し、蒸
溜水200mlと平均粒径が0.05μmのポリ四フツ化エ
チレン粉末18gを添加し、ボールミルを使用して
16時間混合処理した後、前記ミル中で混合しなが
ら乾燥した。次いで前記混合物300gにベンゼン
150mlとソルビタンモノオレエート3gとポリエ
チレングリコール1.5gを添加して振動ミルを使
用して6時間分散処理を行なつた後、前記振動ミ
ルより排出し、実施例3と同様にして篩処理を行
ない平均粒径が0.14mm、粉体嵩密度が0.85g/cm3
の顆粒を得た。
この顆粒から適量を採取して実施例1と同様の
操作で1.93g/cm3の生成形体を得た。
次いで、前記生成形体をタンマン型焼成炉に装
入し、窒素ガス気流中で焼結した。焼結は5℃/
minで昇温し、最高温度1650℃で1時間保持し
た。
得られた焼結体は3.16g/cm3(理論密度の98.7
%に相当する)を有していた。また実施例1と同
様にして測定した3点曲げ強度は常温で84.5Kg/
mm2の平均強度を有していた。
実施例 8
純度が99.9重量%、平均粒径が5μmのか焼α−
アルミナ粉末300gと平均粒径が3μmのフツ化マ
グネシウム6gよりなるセラミツク微粉に対し、
水200mlと平均粒径が0.05μmのポリ四フツ化エチ
レン15gを添加し、ボールミルを使用して16時間
混合処理した後、前記ミル中で混合しながら乾燥
した。次いで前記混合物250gにアセトン200mlと
ポリエチレングリコール1.5gとジオクチルスル
ホこはく酸ナトリウム1.5gを添加しアトライタ
ーを使用して5時間分散処理を行なつた後、前記
アトライターより排出し、実施例3と同様にして
篩処理を行ない平均粒径が0.09mm、粉体嵩密度が
1.05g/cm3の顆粒を得た。
この顆粒から適量を採取して実施例1と同様の
操作で2.38g/cm3の生成形体を得た。
次いで、前記生成形体をタンマン型焼成炉に装
入し、1900℃で1時間保持した。
得られた焼結体は3.92g/cm3(理論密度の98.7
%に相当する)を有していた。また実施例1と同
様にして測定した3点曲げ強度は常温で35.7Kg/
cm3の平均強度を有していた。
以上述べた如く、本発明方法によれば、比較的
低い成形圧力でも高い密度でかつ成形欠陥の少な
い生成形体を製造することができ、この生成形体
を焼結することによつて欠陥が少なく高密度かつ
高強度のセラミツク焼結体を製造することができ
る。[Table] As can be seen from the results shown in Table 2, when the content of fluororesin in Comparative Example 1-1 is small,
Not only did extremely high compacting pressures be required to obtain a high-density green body, but the bending strength of the sintered bodies was also relatively low. On the other hand, when the content of fluororesin in Comparative Example 1-2 was high, the density of the formed body was relatively low, and the strength of the sintered body was not so high. Furthermore, in Comparative Examples 1-3 shown in the same table, the viscosity of the suspension was extremely high and it was extremely difficult to pass through the sieve. Example 5 The formulation and operation were the same as in Example 1, but as silicon carbide fine powder, 96.1% by weight consisted of β-type crystals, contained 0.42% by weight of free carbon, 0.20% by weight of oxygen, and 36.8 m 2 Using silicon carbide fine powder having a specific surface area of /g, a green body was prepared by varying the fluororesin content and molding pressure as shown in Table 2, and a sintered body was obtained. The results were measured in the same manner as in Example 1 and are shown in Table 2. As can be seen from the results shown in Table 2, all the sintered bodies had extremely high strength and high reliability. Example 6, Comparative Example 2 The formulation was the same as in Example 1, but a fluororesin with a particle size as shown in Table 2 was used, the amount of the compound was changed, and after sieving, the same formulation as in Example 3 was used. A sintered body was obtained by granulation using the method described above. The results were measured in the same manner as in Example 1 and are shown in Table 2. Example 7 Ceramic fine powder consisting of 300 g of silicon nitride powder with a purity of 98.2% by weight and a specific surface area of 7.3 m 2 /g and 36 g of yttrium oxide with an average particle size of 0.8 μm was mixed with 200 ml of distilled water and an average particle size of 0.05 μm. Add 18g of polytetrafluoroethylene powder and use a ball mill to
After mixing for 16 hours, it was dried while being mixed in the mill. Then add benzene to 300g of the above mixture.
After adding 150 ml, 3 g of sorbitan monooleate, and 1.5 g of polyethylene glycol, and carrying out dispersion treatment for 6 hours using a vibration mill, the mixture was discharged from the vibration mill and sieved in the same manner as in Example 3. Average particle size is 0.14mm, powder bulk density is 0.85g/ cm3
granules were obtained. An appropriate amount of the granules was collected and subjected to the same procedure as in Example 1 to obtain a product weighing 1.93 g/cm 3 . Next, the green body was placed in a Tammann-type firing furnace and sintered in a nitrogen gas stream. Sintering at 5℃/
The temperature was raised at 1,650° C. for 1 hour. The obtained sintered body had a theoretical density of 3.16 g/cm 3 (98.7
%). In addition, the three-point bending strength measured in the same manner as in Example 1 was 84.5Kg/
It had an average strength of mm 2 . Example 8 Calcined α- with a purity of 99.9% by weight and an average particle size of 5 μm
For ceramic fine powder consisting of 300 g of alumina powder and 6 g of magnesium fluoride with an average particle size of 3 μm,
200 ml of water and 15 g of polytetrafluoroethylene having an average particle size of 0.05 μm were added, mixed for 16 hours using a ball mill, and then dried while being mixed in the mill. Next, 200 ml of acetone, 1.5 g of polyethylene glycol, and 1.5 g of sodium dioctyl sulfosuccinate were added to 250 g of the above mixture, and after performing a dispersion treatment for 5 hours using an attritor, the mixture was discharged from the attritor and prepared as in Example 3. In the same way, the average particle size was 0.09 mm, and the bulk density of the powder was
Granules of 1.05 g/cm 3 were obtained. An appropriate amount was taken from the granules and subjected to the same procedure as in Example 1 to obtain a product weighing 2.38 g/cm 3 . Next, the formed body was placed in a Tanmann-type firing furnace and maintained at 1900°C for 1 hour. The obtained sintered body had a theoretical density of 3.92 g/cm 3 (98.7
%). In addition, the three-point bending strength measured in the same manner as in Example 1 was 35.7Kg/35.7Kg at room temperature.
It had an average intensity of cm 3 . As described above, according to the method of the present invention, it is possible to produce a green body with high density and few molding defects even at a relatively low molding pressure, and by sintering this green body, it is possible to produce a green body with few defects and high quality. A ceramic sintered body with high density and high strength can be produced.
Claims (1)
ツク微粉を主成分とする混合物を分散媒液中に投
入して懸濁液となし、次いで前記懸濁液を篩処理
した後任意の形状に加圧成形するセラミツク焼結
体製造用生成形体の製造方法において、 前記混合物は主としてセラミツク微粉100重量
部に対し、フツ素樹脂を0.5〜15重量部添加した
ものであり、前記懸濁液中に占めるセラミツク微
粉とフツ素樹脂よりなる固形分の容積比率を5〜
50%の範囲内となし、前記懸濁液の篩前側と篩後
側との間に生ずる圧力損失による篩作用の停滞を
克服するための圧力差を与えて、65μm以下の篩
目を有する篩を通過せしめることを特徴とする気
孔、介在物等の少ない高強度セラミツク焼結体製
造用生成形体の製造方法。 2 前記フツ素樹脂は、ポリ四フツ化エチレン、
ポリ三フツ化塩化エチレン、四フツ化エチレン−
六フツ化プロピレン共重合体のなかから選ばれる
いずれか少なくとも1種である特許請求の範囲第
1項記載の製造方法。 3 前記フツ素樹脂は、平均粒径が3μm以下の
微粉末である特許請求の範囲第1あるいは第2項
記載の製造方法。 4 前記セラミツク微粉は、炭化物、窒化物、酸
化物あるいはそれらの化合物のなかから選ばれる
いずれか少なくとも1種を主成分とする特許請求
の範囲第1〜第3項のいずれかに記載の製造方
法。 5 前記セラミツク微粉は、平均粒径が2μm以
下の微粉末である特許請求の範囲第1〜第4項の
いずれかに記載の製造方法。 6 前記セラミツク微粉は、5〜10m2/gの比表
面積を有する炭化珪素微粉またはさらに焼結助剤
を加えたものを主成分とする特許請求の範囲第1
〜第5項のいずれかに記載の製造方法。 7 前記分散媒液は、アセトン、メタノール、エ
タノール、ヘキサン、ヘプタン、ノナン、トルエ
ン、キシレン、エチルメチルケトン、メチルイソ
ブチルケトン、エチルベンゼン、エチレングリコ
ール、トリクロロエチレン、シクロヘキサン、ニ
トロメタン、ニトロエタン、イソプロピルアルコ
ール、ベンゼン、四塩化炭素、水より選ばれるい
ずれか少なくとも1種である特許請求の範囲第1
〜第6項のいずれかに記載の製造方法。 8 前記懸濁液の篩前側と篩後側との間の圧力差
の付与に当たつては、その圧力差を1/400〜5秒
間の範囲内の周期で変動させることを特徴とする
特許請求の範囲第1〜第7項のいずれかに記載の
製造方法。[Scope of Claims] 1. A mixture of one or more components, the main component of which is ceramic fine powder, is added to a dispersion medium to form a suspension, and then the suspension is sieved. In the method for producing a green body for producing a ceramic sintered body which is pressure-molded into an arbitrary shape, the mixture is mainly made by adding 0.5 to 15 parts by weight of a fluororesin to 100 parts by weight of ceramic fine powder, and The volume ratio of the solid content consisting of ceramic fine powder and fluororesin in the suspension is 5 to 5.
A sieve having a sieve opening of 65 μm or less, with a pressure difference within the range of 50% and a pressure difference to overcome the stagnation of sieving action due to pressure loss occurring between the front side of the sieve and the rear side of the sieve of the suspension. 1. A method for producing a green compact for producing a high-strength ceramic sintered body with few pores, inclusions, etc. 2 The fluororesin is polytetrafluoroethylene,
Polytrifluorochloroethylene, tetrafluoroethylene
The manufacturing method according to claim 1, wherein at least one selected from hexafluorinated propylene copolymers is used. 3. The manufacturing method according to claim 1 or 2, wherein the fluororesin is a fine powder with an average particle size of 3 μm or less. 4. The manufacturing method according to any one of claims 1 to 3, wherein the ceramic fine powder contains at least one selected from carbides, nitrides, oxides, or compounds thereof as a main component. . 5. The manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein the ceramic fine powder is a fine powder having an average particle size of 2 μm or less. 6. Claim 1, wherein the ceramic fine powder is mainly composed of silicon carbide fine powder having a specific surface area of 5 to 10 m 2 /g or a material to which a sintering aid is added.
- The manufacturing method according to any one of Item 5. 7 The dispersion medium liquid includes acetone, methanol, ethanol, hexane, heptane, nonane, toluene, xylene, ethyl methyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethylbenzene, ethylene glycol, trichloroethylene, cyclohexane, nitromethane, nitroethane, isopropyl alcohol, benzene, Claim 1 which is at least one selected from carbon chloride and water
- The manufacturing method according to any one of Item 6. 8 A patent characterized in that when applying a pressure difference between the front side of the sieve and the back side of the suspension, the pressure difference is varied at a period within a range of 1/400 to 5 seconds. The manufacturing method according to any one of claims 1 to 7.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57167499A JPS5957950A (en) | 1982-09-28 | 1982-09-28 | Manufacture of formed body for manufacturing high strength ceramic sintered body |
| US06/516,760 US4485182A (en) | 1982-07-28 | 1983-07-25 | Powder composition for producing sintered ceramic |
| US06/656,161 US4540677A (en) | 1982-07-28 | 1984-09-27 | Process for producing a power composition for producing sintered ceramic articles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57167499A JPS5957950A (en) | 1982-09-28 | 1982-09-28 | Manufacture of formed body for manufacturing high strength ceramic sintered body |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5957950A JPS5957950A (en) | 1984-04-03 |
| JPH0123433B2 true JPH0123433B2 (en) | 1989-05-02 |
Family
ID=15850811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57167499A Granted JPS5957950A (en) | 1982-07-28 | 1982-09-28 | Manufacture of formed body for manufacturing high strength ceramic sintered body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5957950A (en) |
-
1982
- 1982-09-28 JP JP57167499A patent/JPS5957950A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5957950A (en) | 1984-04-03 |
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