JPH01268816A

JPH01268816A - 熱処理用治具及びその製造方法

Info

Publication number: JPH01268816A
Application number: JP63097652A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yorita; 寄田　浩; Takao Yamada; 隆夫山田
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 1988-04-20
Filing date: 1988-04-20
Publication date: 1989-10-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［ａ業上の利用分野］本発明は熱処理用治具及びその製造方法に係り、特にＬ
１２０・ＡＩＬ２０３　・ｎ５ｉｏ２（ｎ＝２〜９）貿
セラミックスよりなる、低熱膨張性（耐熱衝撃性）に優
れた治具であって、製造時の収縮（乾燥収縮、焼成収縮
）が少ないことから、寸法精度が良く、大型な治具とす
ることができる熱処理用治具及びその製造方法に関する
。

［従来の技術］Ｌｉ２Ｏ・Ａ１２０３・ｎＳｉＯ２（ｎ＝２〜９）質セ
ラミックスは、その特異な低熱膨張性ゆえに、極めて大
ぎな熱衝撃抵抗性を有するという優れた特徴を備える。

このため、Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ１２０３　　・ｎｓ　ｉ０２
　　（ｎ＝２〜９）買セラミックスは、従来より、各種
熱処理用治具の材料として広く利用されてきた。

一方、板状の成形物を得る方法としては、従来、ドクタ
ーブレード法、押し出し法、乾式プレス法、湿式抄紙法
などが一般に用いられている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、従来においては、十分に満足し得る耐熱
衝撃強度、寸法精度を有する熱処理用治具は提供されて
いない。

また、前述の従来の成形法のうち、ドクターブレード法
、押し出し法では、表面に凹凸形状をシート成形時に付
与することはできず、シート成形後に機械加工が必要で
あるため、工程が複雑になり、製造コストも高くなると
いう問題点がある。また、乾式プレス法では、凹凸形状
を成形時に付与することは可能であるが、高価な金型が
必要となり、製造コストが高くなるという問題点がある
。また、凹凸形状が複雑な場合には、型の離型性も問題
となってくる。更に、乾燥、焼成時には収縮が大きいた
め、高い寸法精度を得ることや、大きな製品を得ること
が難しいという欠点があった。

本発明は上記従来の問題点を解決し、耐熱衝皇性に優れ
、寸法精度が良く、大型化が可能な熱処理用治具及びそ
の製造方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段及び作用］請求項（１）の
熱処理用治具は、主として１．１２０−Ａｌ２０３　・
ｎ５ｉｃ１２　（ｎ＝２〜９）よりなり、気孔率が１０
〜６０％、２５〜１０００℃の熱膨張率が２．０　Ｘ　
１０−’１　／’Ｃ以下である低熱膨張性耐火物よりな
ることを特徴とする請求項（２）の熱処理用治具は、厚さが１〜３０ｍｍの
板状で、表面に凹凸形状を有していることを特徴とする請求項（３）の熱処理用治具の製造方法は、請求項（１
）の熱処理用治具の製造方法であって、Ｌｉ２０−Ａｌ
１２０３　・ｎＳｉＯ２（ｎ＝２〜９）買セラミックス
原料の水性懸濁液に凝集剤を添加した後、湿式抄紙法に
より板状の含水成形物とし、該含水成形物を型面に凹凸
を有する型を用いて圧密化した後、乾燥、焼結すること
を特徴とする請求項（４）の方法は、請求項（２）の熱処理用治具の
製造方法であって、請求項（３）の方法において、該含
水成形物を、型面に凹凸を有する型を用いて圧密化する
と共に凹凸形状を付与した後、乾燥、焼結することを特
徴とする請求項（５）の方法は、請求項（３）又は（４）におい
て乾燥時の収縮が０〜１％、焼成時の収縮が０〜２％と
なるように処理することを特徴とする請求項（６）の方法は、請求項（４）において、型面に
凹凸を有する型が、硬度３０〜９０／ショア（Ａ、Ｄ）
の、感光性樹脂製型又は、母型への流し込みにより作成
した軟質樹脂製型であることを特徴とする。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の熱処理用治具は、気孔率が１０〜６０％で、２
５〜１０００℃の熱膨張率が２．０Ｘｔｏ−１ｉｔ／’
ｅ以下の、Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ１２０３　・ｎ５ｉｏ２　（
ｎ＝２〜９）質セラミックスよりなる低熱膨張性耐火物
で構成されるものである。

本発明において、Ｌｉ２Ｏ・Ａ　ＪＺ　２０３・ｎ５ｉ
ｏ２　（ｎ＝２〜９）［セラミックスとしては、Ｌｉ２
Ｏ・Ａｕ２０３　・ｎＳｉＯ２（ｎ＝２〜９）よりなる
もの、あるいはこれを主体とし、必要に応じて、カオリ
ン、蛙目粘上等の通常の耐火物原料を少量配合したもの
などが挙げられる。

熱処理用治具を構成する低熱膨張性耐火物の気孔率が１
０％未満では熱衝撃抵抗が小さくなりかつ成形性が低下
する。６０％を超えると強度が著しく低下する。このた
め、本発明においては、気孔率は１０〜６０％、好まし
くは３０〜４５％とする。

また、この低熱膨張性耐火物の２５〜１０００℃の熱膨
張率が２．　　ＯＸ　１０−”１７℃を超える場合には
、熱膨張が大きくなり、熱処理用治具として十分な特性
を有し得ない。このため、本発明においては２５〜１０
００℃の熱膨張率は２．０×１０″−８１／℃以下、好
ましくはｉ、５ｘｔｏ−”１／℃以下とする。

本発明の熱処理用治具は、特に厚さが１〜３０ｍｍの板
状で、表面に凹凸形状を有する治具に好適である。板状
の厚さが１ｍｍ未満では本製法に通さず、かつ強度が弱
い。３０ｍｍを超えると本製法で行なう利点が低下する
。また、表面に凹凸を付与することができることにより
、高付加価値化が図れる、即ち商品価値の向上という効
果が得られる。本発明において、凹凸は、凹部と凸部と
の差が０．５〜１０ｍｍ程度となるようなものであるこ
とが好ましい。

このような本発明の熱処理用治具は時計あるいは電子機
器等の、特に小型金属部品の熱処理、セラミックスの焼
成治具等の熱処理用治具として有効に用いることができ
る。

次に、本発明の熱処理用治具の製造方法について説明す
る。

本発明の方法において用いるＬｉ２Ｏ・Ａｌ１２０３　
　・ｎＳ　ｉ　０２　　（ｎ−２〜９）貿セラミックス
原料としては、Ｌｉ２ｏ−Ａｌ１２０３　・ｎ５ｉｏ２
　（ｎ＝２〜９）よりなるもの、あるいはこれを主体と
し、必要に応じて、カオリン、蛙目粘土等の通常の耐火
物原料を少量配合したものなどが挙げられる。このよう
なセラミックス原料は、水中で十分に分散できる程度に
微粉砕されたものであれば良い。

本発明においては、まず、このようなセラミックス原料
を一定量の水に分散させ、水性懸濁液とする。この際、
必要に応じて、ポリアクリル酸アンモニウムのような高
分子解膠剤を少量添加しても良い。また、抄造時の脱水
性向上のために、−成製紙用パルプ等の天然パルプ、レ
ーヨンパルプ、ポリエステル、ビニル繊維等の合成パル
プの水分散液を一定量添加しても良い。

このようにして調製される水性懸濁液を均一になるよう
によく攪拌混合した後、ポリアクリルアミド部分加水分
解物等の高分子凝集剤を添加して、フロック形成を行な
う。高分子凝集剤は、セラミックス粉末１００重量部（
乾燥重量）に対して、０．１〜１．０重量部の少量の添
加量で十分である。凝集剤の添加により、後工程で得ら
れる生シートの均一性を向上させることができる。

なお、抄造により得られる生シートの取り扱いを容易に
するためには、生シートにある程度の強度や柔軟性が必
要である。このようなことから、生シートの強度や柔軟
性の改善のために、各種の結合剤や湿捌剤、可塑剤等を
前記水性懸濁液に添加しても良い。

このようにして調製したセラミックス原料の水性懸濁液
は、水に一様に分散させた状態で、通常の湿式抄紙法に
より抄造して板状の含水成形物（含水生シート）を得る
。

次いで、得られた含水生シートを、型を用いて圧密化す
る。この場合、型として、型面に凹凸を有する型を用い
ることにより、含水生シートの圧密化と共に、生シート
に凹凸を付与することができる。

具体的な方法としては、第１図に示すように、含水生シ
ート１の下側に水透過性の板（透水性板）２を敷き、含
水生シート１の上方より型面に凹凸を有する型材３にて
脱水プレスすることにより、含水生シート１の圧密化を
行なうと同時に、その表面に凹凸形状を付与する、ある
いは、第２図に示すように、透水性板２上に泥層した含
水生シート１を、型面に凹凸を有する型ロール４にてロ
ールプレスすることにより、含水生シート１を圧密化す
ると共に、その表面に凹凸形状を付与する方法が挙げら
れる。

このような含水生シートの圧密化により得られる生シー
トの含水率により、焼成後の気孔率が決定されることに
なる。本発明においては、気孔率２５〜５０％の好適範
囲の製品を得るために、生シートの含水率は２５〜５０
％とするのが望ましい。

圧密化に用いる水透過性の板としては、金網、焼結全屈
、多孔性樹脂等を用いることが可能である。この透水性
板の表面粗度は、得られる生シートの面粗度となるので
、希望の面粗度の透水性板を遭ぶ必要がある。なお、こ
の透水性板の表面に凹凸形状を設けることにより、生シ
ートに凹凸を（＝ｊ与することも可能である。

圧密化の型材としては、一般には、金属、硬質樹脂等が
用いられるが、本発明においては、特に、硬度３０〜９
０／ショア（Ａ、Ｄ）軟質樹脂製、好ましくは硬度４０
〜６０／ショアＡのゴム質製型を用いて、凹凸形状を付
与することが好ましい。このようなゴム質製型は、その
柔軟性ゆえに、脱型が容易で良好な作業性が得られる。

型材のショアＡ硬度が４０未満であると柔らかすぎて凹
凸の部分がきれいにできない。６０を超えると柔軟性が
少なく、離型が難しくなる。従って、本発明においては
、硬度４０〜６０ショアＡのものを用いるのが好ましい
。このようなゴム質製型は、母型への流し込みにより容
易に安価に作成することができる。また、感光性樹脂に
よっても作成することができる。これらの型材は、吸水
性のある素材であっても良い。

なお、本発明の方法においては、含水生シートを脱水プ
レスにより１次脱水した後、前記方法により、圧密化、
凹凸形状の付与を行なうことも可能である。

このようにして得られた生シートは、次いで乾燥した後
、焼結することにより、本発明の熱処理用治具を得るこ
とができる。

焼成条件は、１２００〜１３００℃で３０分〜２時間、
好ましくは１時間程度とするのが好ましい。

なお、本発明の方法において、生シートの乾燥時の収縮
は０〜１％、焼成時の収縮は０〜２％であることが好ま
しい。このように、収縮を小さく抑えることにより、良
好な寸法精度にて製造を行なうことが可能となる。乾燥
時、焼成時の収縮をこのような範囲とするためには、乾燥：　　２０ｋｇ／ｃｒｎ’以下、好ましくは１０ｋ
　ｇ　／　ｃ　ｒｄ以下の圧力でフロックの形骸を完全
に壊さないよう脱水、圧密化する。

焼成：　主に、焼成後の気孔率を１０〜６０％になるよ
うに、焼成温度、時間を制御する。

ようにすれば良い。

本発明による凹凸形状を持ったセラミックス板状成形物
を得る方法は、Ｌｉ２Ｏ・ＡＪ１２０３　・ｎＳｉＯ２
　　（ｎ＝２〜９）に限らず、他のセラミックス原料に
も利用可能である。

［実施例］以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する
が、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に
限定されるものではない。

実施例１ベタライトとカオリンよりなるＬｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ５・
ｎ５ｉｏ２　（ｎ＝２〜９）質セラミックス原料１００
重量部に、水４０重量部、高分子解膠剤（ポリアクリル
系分散剤）０．３重量部を添加し、攪拌混合して、水性
懸濁液を調製した。この水性懸濁液に、高分子凝集剤（
ポリアクリルアミド部分加水分解物）０．５重量部を添
加し、更に攪拌した。

このセラミックス原料水性懸濁液を、通常の湿式抄紙法
にて抄造し、厚さ５ｍｍの生シートを得た。第１図に示
す方法により、この含水生シートの下に２００メツシユ
の金網を敷き、上に硬度５０／ショアＡの、母型への流
し込みによって作成した、高さ１ｍｍの凸部を有するゴ
ム製の型材を載せ、１０　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｒｎ’で脱
水プレスし、厚さ３ｍｍの生シートとした。

この生シートを乾燥後、１２００〜１３００℃で１時間
で焼成して、第３図に示すような、表面深さ１ｍｍの凹
部Ａが０．５ｍｍ間隔で多数形成された熱処理用治具１
０を得た。

このシートの乾燥時収縮は０％、焼成時収縮は０．５％
であった。また、治具の気孔率は３６．９％、２５〜１
０００℃での熱膨張係数は１　、　２Ｘ　１０−’１／
℃であった。

実施例２実施例１と同様に調製したセラミックス原料の水性懸濁
液を、通常の湿式抄紙法にて抄造して、厚さ５ｍｍの生
シートを得た。この含水生シートを５　ｋ　ｇ／　ｃ　
ｒｎ’で１次脱水プレスし、厚さ４ｍｍの生シートとし
た後、第２図に示す方法により、硬度５０／ショアＡの
感光性樹脂で成型した、高さ１ｍｍの凸部をもつ型材を
表面に有する型ロールにより、線圧１００ｋｇでロール
プレスを行ない、厚さ３ｍｍの生シートとした。

この生シートを乾燥した後、１２００〜１３００℃で１
時間焼成して、第３図に示すような凹部Ａを有する熱処
理用治具１０を得た。

このシートの乾燥時収縮は０％、焼成時収縮は０．６％
であった。また、治具の気孔率は３５．４％、２５〜１
０００℃での熱膨張係数は１　、　　Ｉ　Ｘ　１０−’
１／ｌであった。

［発明の効果］以上詳述した通り、本発明の熱処理用治具は極めて耐熱
衝撃性に優れ、製造時の収縮が極めて小さく、また高強
度で寸法精度も良いことから、大型化も可能で、様々な
用途の熱処理用治具に適用することができる。

特に、厚さが１〜３０ｍｍの板状で、表面に凹凸形状を
有するものであれば、高付加価値化が図れる。

しかして、このような本発明の熱処理用治具は、本発明
の製造方法により、極めて容易に、高い作業効率、寸法
精度にて製造される。

特に、型面に凹凸を有する型を用いて圧密化と共に凹凸
形状の付与を行なうことにより、表面に凹凸を有する熱
処理用治具を得ることができる。

この型面に凹凸を有する型として、硬度３０〜９０／シ
ョア（Ａ、Ｄ）の、感光性樹脂製型又は母型への流し込
みにより作成した軟質樹脂製型を用いることにより、そ
の柔軟性ゆえに脱型が容易で良好な作業性で実施するこ
とができ、また型の作成が容易であるという効果が得ら
れる。

また、乾燥時の収縮が０〜１％、焼成時の収縮が０〜２
％となるように処理することにより、寸法精度を良くで
き、大型化が可能となるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は各々本発明の熱処理用治具の製造方
法の一実施例を示す概略的な側面図である。第３図は実
施例１及び２で製造した熱処理用治具の斜視図である。１・・・含水生シート、　　　２・・・透水性板、３・
・・型材、　　　　　　４・・・型ロール、１０・・・
熱処理用治具、　Ａ・・・凹部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）主としてＬｉ＿２Ｏ・Ａｌ＿２Ｏ＿３・ｎＳｉＯ
＿２（ｎ＝２〜９）よりなり、気孔率が１０〜６０％、
２５〜１０００℃の熱膨張率が２．０×１０＾−＾６１
／℃以下の低熱膨張性耐火物よりなることを特徴とする
熱処理用治具。
（２）厚さが１〜３０ｍｍの板状で、表面に凹凸形状を
有していることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の熱処理用治具。
（３）Ｌｉ＿２Ｏ・Ａｌ＿２Ｏ＿３・ｎＳｉＯ＿２（ｎ
＝２〜９）質セラミックス原料の水性懸濁液に凝集剤を
添加した後、湿式抄紙法により板状の含水成形物とし、
該含水成形物を型を用いて圧密化した後、乾燥、焼結す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の熱処
理用治具の製造方法。
（４）特許請求の範囲第３項に記載の方法において、該
含水成形物を、型面に凹凸を有する型を用いて圧密化す
ると共に凹凸形状を付与した後、乾燥、焼結することを
特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の熱処理用治具
の製造方法。
（５）乾燥時の収縮が０〜１％、焼成時の収縮が０〜２
％となるように処理することを特徴とする特許請求の範
囲第３項又は第４項に記載の熱処理用治具の製造方法。
（６）型面に凹凸を有する型が、硬度３０〜９０／ショ
ア（Ａ、Ｄ）の、感光性樹脂製型又は、母型への流し込
みにより作成した軟質樹脂製型であることを特徴とする
特許請求の範囲第４項に記載の熱処理用治具の製造方法
。