JPH0218348A - セラミック粉末、その分散体、及びセラミック物体調整方法 - Google Patents
セラミック粉末、その分散体、及びセラミック物体調整方法Info
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- JPH0218348A JPH0218348A JP63167775A JP16777588A JPH0218348A JP H0218348 A JPH0218348 A JP H0218348A JP 63167775 A JP63167775 A JP 63167775A JP 16777588 A JP16777588 A JP 16777588A JP H0218348 A JPH0218348 A JP H0218348A
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、直接有用であるセラミック物体のための出
発物質であるセラミック粉末の分散体に関する。より詳
しく述べるならば、この発明は、分散体の成形を一層容
易にすることのできる添加剤、か(して作られた分散体
、この分散体を作る方法及び使用する方法、並びに、そ
のような分散体を使って作られた製品に関する。
発物質であるセラミック粉末の分散体に関する。より詳
しく述べるならば、この発明は、分散体の成形を一層容
易にすることのできる添加剤、か(して作られた分散体
、この分散体を作る方法及び使用する方法、並びに、そ
のような分散体を使って作られた製品に関する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕セラミ
ック物体を製作する最も普通で経済的な方法のうちの一
つには、−時的な結合剤を含有しているセラミック粉末
分散体に形をつける工程が含まれる。この結合剤は、形
をつけられた粉末を一緒にして、成形温度で、そしてま
たそれが室温と異なる場合には一般に室温においても、
凝集性であるが通常は脆いタイプの、生の物体又は生の
物品として知られる物体に保つ働きをする。(セラミッ
ク物体は、処理のもっと後の段階においてさえも、それ
が最後の緻密化後におけるよりもなお実質的に脆い場合
には、しばしば「生のもの(green) J又は「生
の物品」と呼ばれる。)生の物体は、揮発、燃焼、又は
他の化学反応によって結合剤を追い払うこと及びセラミ
ック粉末の以前は分離していた粒子を互いに結合させる
ことの両方を行なう管理された加熱によって、直接有用
であるセラミック物体に変えられる。
ック物体を製作する最も普通で経済的な方法のうちの一
つには、−時的な結合剤を含有しているセラミック粉末
分散体に形をつける工程が含まれる。この結合剤は、形
をつけられた粉末を一緒にして、成形温度で、そしてま
たそれが室温と異なる場合には一般に室温においても、
凝集性であるが通常は脆いタイプの、生の物体又は生の
物品として知られる物体に保つ働きをする。(セラミッ
ク物体は、処理のもっと後の段階においてさえも、それ
が最後の緻密化後におけるよりもなお実質的に脆い場合
には、しばしば「生のもの(green) J又は「生
の物品」と呼ばれる。)生の物体は、揮発、燃焼、又は
他の化学反応によって結合剤を追い払うこと及びセラミ
ック粉末の以前は分離していた粒子を互いに結合させる
ことの両方を行なう管理された加熱によって、直接有用
であるセラミック物体に変えられる。
結合剤を追い払う方法を、ここでは「脱ろう」として表
示する(これは、結合剤はしばしばろう(ワックス)で
あるという事実から引き出された当業界における通例の
用語であるが、この用語は、結合剤がたとえ他の化学的
性質を有するとしても適用可能である。)セラミック成
分を分離され又は単に弱く自己結合した粉末を強固に凝
集した物体に変えるどのような方法も、−船釣にここで
は「緻密化」と表示する。従ってこの用語は、焼結(こ
こでは、粉末から成形された物体の多孔度を低下させる
何らかの方法によりセラミック粒子を一緒に結合させる
のに十分なだけ高い温度において、外部圧力を適用する
ことなく加熱することを意味するのに使用する)、−軸
圧縮成形、均衡圧縮成形等として知られる別個のタイプ
の方法を包含する。
示する(これは、結合剤はしばしばろう(ワックス)で
あるという事実から引き出された当業界における通例の
用語であるが、この用語は、結合剤がたとえ他の化学的
性質を有するとしても適用可能である。)セラミック成
分を分離され又は単に弱く自己結合した粉末を強固に凝
集した物体に変えるどのような方法も、−船釣にここで
は「緻密化」と表示する。従ってこの用語は、焼結(こ
こでは、粉末から成形された物体の多孔度を低下させる
何らかの方法によりセラミック粒子を一緒に結合させる
のに十分なだけ高い温度において、外部圧力を適用する
ことなく加熱することを意味するのに使用する)、−軸
圧縮成形、均衡圧縮成形等として知られる別個のタイプ
の方法を包含する。
脱ろう及び緻密化は、時には同時に進行するが、より頻
繁には脱ろうが完了するまで緻密化はほとんど又は少し
も行なわれず、そして緻密化はほとんど常に、脱ろうの
完了抜脱ろうされた物体をもっと高い温度で加熱して開
始又は継続される。
繁には脱ろうが完了するまで緻密化はほとんど又は少し
も行なわれず、そして緻密化はほとんど常に、脱ろうの
完了抜脱ろうされた物体をもっと高い温度で加熱して開
始又は継続される。
分散体のセラミックの画分並びに緻密化のために使用す
る時間及び温度次第で、不浸透性であるか又は調節され
た多孔度を有する最材、製品を製造することができる。
る時間及び温度次第で、不浸透性であるか又は調節され
た多孔度を有する最材、製品を製造することができる。
特に、不浸透性の最終製品が所望の場合には、実際的で
ある限り分散体中のセラミック粉末含有量を多くするこ
とが有利である。
ある限り分散体中のセラミック粉末含有量を多くするこ
とが有利である。
これは、それによって緻密化のために必要とされる時間
が、緻密化する間における該物体の収縮がそうであるよ
うに減少するからである。−級化して言うならば、細か
い粉末は一層容易に緻密化する傾向があるので、粒度の
小さいセラミック粉末が好ましい。
が、緻密化する間における該物体の収縮がそうであるよ
うに減少するからである。−級化して言うならば、細か
い粉末は一層容易に緻密化する傾向があるので、粒度の
小さいセラミック粉末が好ましい。
粒度が小さいこと及び分散体の粉末含有量が多いことの
両方が有利であるという認識にもかかわらず、小さい粒
度及び高含有量は粘度の高い分散体を生じさせるので、
分散体のこれらの特性の両方を増進させることには実際
上の限界がある。毛管レオメータ−で測定して2000
ポアズより高い粘度は、複雑な形状を商業的に射出成形
するためには非実用的であると考えられ、400〜10
00ポアズの粘度範囲がこの成形手法について一般に採
用される。なお−層低い粘度が、スリップ鋳込みについ
て採用される。
両方が有利であるという認識にもかかわらず、小さい粒
度及び高含有量は粘度の高い分散体を生じさせるので、
分散体のこれらの特性の両方を増進させることには実際
上の限界がある。毛管レオメータ−で測定して2000
ポアズより高い粘度は、複雑な形状を商業的に射出成形
するためには非実用的であると考えられ、400〜10
00ポアズの粘度範囲がこの成形手法について一般に採
用される。なお−層低い粘度が、スリップ鋳込みについ
て採用される。
当業界においては、粉末粒度の粗い表示としてセラミッ
ク粉末の比表面積を測定することが通例である。球のよ
うな何らかの特定の固体形状の表面積の体積に対する比
率は、この固体の大きさが小さくなるにつれて増加する
という数学的事実の結果として、非常に細かい粉末の表
面積は当然大きいはずである。ところが、当業界におい
ては、実際の粉末の比表面積の一部は粉末の大きさと直
接関係がなく、それよりも内部多孔度又は表面のくぼみ
に関係する、ということはよく知られている。くぼみ、
細孔、又はその種の他のものの存在に帰せられる粉末表
面積のその部分を、ここでは「内部表面」と表示し、そ
の一方、全てのそのような中空部を充填して各粉末粒子
の表面をそれの実際の表面の一番外側の部分と一致する
滑らかで平らな又は凸面状の表面にした場合に残ってい
る部分を、ここでは「外部表面」と表示する。
ク粉末の比表面積を測定することが通例である。球のよ
うな何らかの特定の固体形状の表面積の体積に対する比
率は、この固体の大きさが小さくなるにつれて増加する
という数学的事実の結果として、非常に細かい粉末の表
面積は当然大きいはずである。ところが、当業界におい
ては、実際の粉末の比表面積の一部は粉末の大きさと直
接関係がなく、それよりも内部多孔度又は表面のくぼみ
に関係する、ということはよく知られている。くぼみ、
細孔、又はその種の他のものの存在に帰せられる粉末表
面積のその部分を、ここでは「内部表面」と表示し、そ
の一方、全てのそのような中空部を充填して各粉末粒子
の表面をそれの実際の表面の一番外側の部分と一致する
滑らかで平らな又は凸面状の表面にした場合に残ってい
る部分を、ここでは「外部表面」と表示する。
セラミックの成形用粉末の内部表面とそれに関連する容
積は、何らかの埋め合わせする利益がなければ、通常は
全く望ましくない。粉末における気孔は、結果として最
終製品にとって通常は望ましくない細孔を生じさせ、あ
るいは常に望ましくない予期されずまたランダムの機械
的破損を生じさせるであろう。内部表面は、粘度を低下
させるために粉末又は分散体に添加されることのある界
面活性剤を吸着する。これらの界面活性剤は、通常高価
であり、そのため内部表面での吸着の結果としてそれら
を一層多く使用することが必要なことは、内部表面の多
い粉末を使用することに対する一連の経済的障害となり
かねない。
積は、何らかの埋め合わせする利益がなければ、通常は
全く望ましくない。粉末における気孔は、結果として最
終製品にとって通常は望ましくない細孔を生じさせ、あ
るいは常に望ましくない予期されずまたランダムの機械
的破損を生じさせるであろう。内部表面は、粘度を低下
させるために粉末又は分散体に添加されることのある界
面活性剤を吸着する。これらの界面活性剤は、通常高価
であり、そのため内部表面での吸着の結果としてそれら
を一層多く使用することが必要なことは、内部表面の多
い粉末を使用することに対する一連の経済的障害となり
かねない。
もう一つの問題は、ねじって形作られた内部の穴(ca
vities)は、穴からのそれしかない出口が全ての
結合剤を追い払う前に局部的な緻密化によりふさがれる
場合には結合剤を閉じ込めることがある、というもので
ある。そのような閉じ込められた結合剤は、結果として
セラミック中に残留炭素を与え及び/又は物体に機械的
破損を与えかねない。時には、結合剤を閉じ込めるとい
う危険性を処理時間を増加させることにより避けること
ができるが、これもまた経費を上昇させる。1週間又は
それ以上の脱ろう時間が時折報告されているが、そのよ
うな長い時間を実際に使用するのは、商業的な用途につ
いてはきわめてまれである。
vities)は、穴からのそれしかない出口が全ての
結合剤を追い払う前に局部的な緻密化によりふさがれる
場合には結合剤を閉じ込めることがある、というもので
ある。そのような閉じ込められた結合剤は、結果として
セラミック中に残留炭素を与え及び/又は物体に機械的
破損を与えかねない。時には、結合剤を閉じ込めるとい
う危険性を処理時間を増加させることにより避けること
ができるが、これもまた経費を上昇させる。1週間又は
それ以上の脱ろう時間が時折報告されているが、そのよ
うな長い時間を実際に使用するのは、商業的な用途につ
いてはきわめてまれである。
当業界においてよく知られているもう一つの実際上の難
題は、粉末の一つのロフトともう一つのものとで成形結
果の不一致がしばしば生じることである。内部表面の量
は実用的な粉末の製造中に必ずしも適切に管理されると
は限らない要因から変化を被るので、あるタイプの粉末
の10ツトについて最適化された成形用分散体のための
配合表は、推定上は同一の条件下で製造されたその後の
ロットについては不適当であることがしばしば示されよ
う。この変動性は、一つの粉末ロフトと別のものとで内
部表面の量が様々であることに帰因するものと信じられ
る。
題は、粉末の一つのロフトともう一つのものとで成形結
果の不一致がしばしば生じることである。内部表面の量
は実用的な粉末の製造中に必ずしも適切に管理されると
は限らない要因から変化を被るので、あるタイプの粉末
の10ツトについて最適化された成形用分散体のための
配合表は、推定上は同一の条件下で製造されたその後の
ロットについては不適当であることがしばしば示されよ
う。この変動性は、一つの粉末ロフトと別のものとで内
部表面の量が様々であることに帰因するものと信じられ
る。
セラミックの成形用粉末における内部表面及び容積に関
するこれらの全ての不都合は、当業界ではずっと以前か
ら知られてはいたが、大抵のセラミック組成物の成形用
粉末を生産する実用的方法は常にかなりの量の内部表面
及び容積を有する粉末をもたらし、そして従来そのよう
な粉末の不利な効果を克服するための手段は、たとえあ
ったとしても当業界においてはほとんど知られていなか
った。
するこれらの全ての不都合は、当業界ではずっと以前か
ら知られてはいたが、大抵のセラミック組成物の成形用
粉末を生産する実用的方法は常にかなりの量の内部表面
及び容積を有する粉末をもたらし、そして従来そのよう
な粉末の不利な効果を克服するための手段は、たとえあ
ったとしても当業界においてはほとんど知られていなか
った。
射出成形に適した分散体の実用上重要な一例は、窒化ケ
イ素粉末をパラフィン、ポリスチレン、及び/又はポリ
エチレン結合剤で分散させたものである。従来技術では
、射出成形のため実用的粘度限界を超えずにそのような
分散体について可能である最大の粉末含有量は、窒化ケ
イ素の平均の粒度及び比表面積がそれぞれ約1−及び1
2〜15m”/gである場合、約80重量%であると言
及されていた。85〜87重量%の範囲の粉末含有量は
、粒度がもっと大きく比表面積的8m″/gの粉末を用
いて達成されているが、そのような粉末は比表面積が少
なくとも12m″/gであるものほど十分には焼結され
ない。以前から80重量%を超える含有量を達成するの
に使用されていた粒度のより太きい窒化ケイ素粉末を使
用する場合には、窒化ケイ素についての理論的最高密度
の98%より高い最終製品密度を達成することは非実際
的であることが分っている。不浸透性の最終的セラミッ
ク製品については、最高の可能な密度が一般的に好まれ
る。
イ素粉末をパラフィン、ポリスチレン、及び/又はポリ
エチレン結合剤で分散させたものである。従来技術では
、射出成形のため実用的粘度限界を超えずにそのような
分散体について可能である最大の粉末含有量は、窒化ケ
イ素の平均の粒度及び比表面積がそれぞれ約1−及び1
2〜15m”/gである場合、約80重量%であると言
及されていた。85〜87重量%の範囲の粉末含有量は
、粒度がもっと大きく比表面積的8m″/gの粉末を用
いて達成されているが、そのような粉末は比表面積が少
なくとも12m″/gであるものほど十分には焼結され
ない。以前から80重量%を超える含有量を達成するの
に使用されていた粒度のより太きい窒化ケイ素粉末を使
用する場合には、窒化ケイ素についての理論的最高密度
の98%より高い最終製品密度を達成することは非実際
的であることが分っている。不浸透性の最終的セラミッ
ク製品については、最高の可能な密度が一般的に好まれ
る。
1980年6月10日発行のストーム(Storm)の
米国特許第4207226号明細書は、粘度を低下させ
、且つ、有機結合剤中の細かい炭化ケイ素粉末の実用上
の配合量を上昇させるために、チタネートのカップリン
グ剤を使用することを記載する。このストームの米国特
許明細書の教示は、焼結可能な金属炭化物の処理にのみ
向けられている。(ストームの米国特許明細書第1欄第
11〜13行及び第3欄第41行を参照。)同様に、1
977年11月1日発行のバニエル(Ban1el)の
米国特許第4056588号明細書は、酸化物セラミッ
クス及び炭化物セラミックスのためのカップリング剤の
使用を教示する。
米国特許第4207226号明細書は、粘度を低下させ
、且つ、有機結合剤中の細かい炭化ケイ素粉末の実用上
の配合量を上昇させるために、チタネートのカップリン
グ剤を使用することを記載する。このストームの米国特
許明細書の教示は、焼結可能な金属炭化物の処理にのみ
向けられている。(ストームの米国特許明細書第1欄第
11〜13行及び第3欄第41行を参照。)同様に、1
977年11月1日発行のバニエル(Ban1el)の
米国特許第4056588号明細書は、酸化物セラミッ
クス及び炭化物セラミックスのためのカップリング剤の
使用を教示する。
−船釣に化学における表面効果の特殊性のために、炭化
物及び/又は酸化物の処理についての教示が、これらの
物質が窒化ケイ素の処理を改善する能力を明らかなもの
にするとは考えられない。
物及び/又は酸化物の処理についての教示が、これらの
物質が窒化ケイ素の処理を改善する能力を明らかなもの
にするとは考えられない。
粉末分散体は主として、粉末間の酸に基づく相互作用、
分散媒、及び使用する何らかの分散助剤に支配されると
信じられるため、また、炭化ケイ素の表面は一般に酸性
であるけれども窒化ケイ素の表面は一般的に塩基性であ
るため、上記のことはとりわけ確かである。
分散媒、及び使用する何らかの分散助剤に支配されると
信じられるため、また、炭化ケイ素の表面は一般に酸性
であるけれども窒化ケイ素の表面は一般的に塩基性であ
るため、上記のことはとりわけ確かである。
〔課題を解決するための手段及び作用効果〕セラミック
粉末に内部表面及び容積が存在していることから生ずる
難題は、分散体に、本明細書において「被覆物質(co
ver material) 」と表示する適当な物質
を加えることによって有意に改善することができる、と
いうことが分った。この被覆物質は、それが−緒に使用
されるセラミック粉末の比表面積をその最初の値の少な
くとも10%だけ低下させることが可能であり且つ、緻
密化により直接有用であるセラミック物体が作製された
後においてこの物質からの有意量の残留物が分散体から
作られた該セラミック物体中に存在しないように、それ
が−緒に使用されるセラミック粉体からの脱ろうを行な
う間に完全に追い払うことができる物質であるべきであ
る。被覆物質は、好ましくは、セラミック粉末を通常の
結合剤に分散させる前にセラミック粉末をそれでコーテ
ィングすることにより分散体へ加えられる。
粉末に内部表面及び容積が存在していることから生ずる
難題は、分散体に、本明細書において「被覆物質(co
ver material) 」と表示する適当な物質
を加えることによって有意に改善することができる、と
いうことが分った。この被覆物質は、それが−緒に使用
されるセラミック粉末の比表面積をその最初の値の少な
くとも10%だけ低下させることが可能であり且つ、緻
密化により直接有用であるセラミック物体が作製された
後においてこの物質からの有意量の残留物が分散体から
作られた該セラミック物体中に存在しないように、それ
が−緒に使用されるセラミック粉体からの脱ろうを行な
う間に完全に追い払うことができる物質であるべきであ
る。被覆物質は、好ましくは、セラミック粉末を通常の
結合剤に分散させる前にセラミック粉末をそれでコーテ
ィングすることにより分散体へ加えられる。
本発明に従って粉末をコーティングすることの重要な利
点は、適当量の被覆物質を適用した後には、内部表面の
量を異にする粉末が分散体に右いて、ここで教示された
コーティングを有しない粉末が挙動するよりも一層類似
の挙動を示す、ということである。このように、この発
明に従ってコーティングした粉末は、有意によりよく一
致した結果を伴って処理することができる。
点は、適当量の被覆物質を適用した後には、内部表面の
量を異にする粉末が分散体に右いて、ここで教示された
コーティングを有しない粉末が挙動するよりも一層類似
の挙動を示す、ということである。このように、この発
明に従ってコーティングした粉末は、有意によりよく一
致した結果を伴って処理することができる。
ここで説明する被覆物質は、有意量の内部表面を有する
どのようなセラミック粉末にも適用可能であり、且つ、
そのようないずれのセラミック粉末と共に使用するのに
も適当である。この被覆物質は、コーティングすべきセ
ラミック粉末に対して十分な付着性を有するべきである
が、一般には、必要とされる付着力の最小量は比較的小
さく、且つたやすく得られる。
どのようなセラミック粉末にも適用可能であり、且つ、
そのようないずれのセラミック粉末と共に使用するのに
も適当である。この被覆物質は、コーティングすべきセ
ラミック粉末に対して十分な付着性を有するべきである
が、一般には、必要とされる付着力の最小量は比較的小
さく、且つたやすく得られる。
熱可塑性結合剤への窒化ケイ素粉末及びジルコニア粉末
の配合量は、分散体において適当な有機金属カップリン
グ剤を使用することによって、それにより該分散体の粘
度を非実用的レベルまで上昇させることなく、有意に増
加させることができるということも分っている。カップ
リング剤は、ここでは、セラミック粉末を分散させた場
合にその比表面積を有意に減少させることのない物質で
あって、それがセラミック粉末の分散体に最大でセラミ
ックの約5重量%までの量で存在する場合には、分散体
の粘度を、カップリング剤が同等重量の分散媒の他の成
分と置き換わることを除けば同一配合成分の分散体がそ
うでない場合に有するであろうレベル以下に低下させる
物質、と定義される。
の配合量は、分散体において適当な有機金属カップリン
グ剤を使用することによって、それにより該分散体の粘
度を非実用的レベルまで上昇させることなく、有意に増
加させることができるということも分っている。カップ
リング剤は、ここでは、セラミック粉末を分散させた場
合にその比表面積を有意に減少させることのない物質で
あって、それがセラミック粉末の分散体に最大でセラミ
ックの約5重量%までの量で存在する場合には、分散体
の粘度を、カップリング剤が同等重量の分散媒の他の成
分と置き換わることを除けば同一配合成分の分散体がそ
うでない場合に有するであろうレベル以下に低下させる
物質、と定義される。
この発明によるカップリング剤は、粉末及び使用すべき
結合剤についての知識を用いて選定しなければならない
。なぜならば、カップリング剤の有益な効果は、粉末と
の特定の化学的相互作用に依存する粉末への吸着のタイ
プに依存すると思われ、そして結合剤の性質によって、
例えば結合剤が吸着質として競い合う場合には、抑制さ
れかねないからである。
結合剤についての知識を用いて選定しなければならない
。なぜならば、カップリング剤の有益な効果は、粉末と
の特定の化学的相互作用に依存する粉末への吸着のタイ
プに依存すると思われ、そして結合剤の性質によって、
例えば結合剤が吸着質として競い合う場合には、抑制さ
れかねないからである。
本発明に従って処理しうる窒化ケイ素粉末の平均粒度は
、一般に2趨以下である。好ましくは、この窒化ケイ素
粉末の平均粒度は0.7〜2JIF@の範囲、より好ま
しくは約1.2−である。
、一般に2趨以下である。好ましくは、この窒化ケイ素
粉末の平均粒度は0.7〜2JIF@の範囲、より好ま
しくは約1.2−である。
射出成形を行なうためには、パラフィン及びポリオレフ
ィンを含有している通常の結合剤への1−の大きさの窒
化ケイ素粉末の配合量は、この分を体へオルガノシラン
類、オルガノチタネート類、又はオルガノジルコネート
類を0.3〜3.0重量%添加することによって80重
量%から87重量%まで増加させることができる。より
多く配合する結果として、生の物体を脱ろうするための
時間、並びに、生の物体を最終の窒化ケイ素セラミック
物体に変える間の収縮及び生の物体が割れる可能性が全
て減少する。同様の利益を、種々の有機金属カップリン
グ剤を用いてジルコニア粉末について得ることができる
。
ィンを含有している通常の結合剤への1−の大きさの窒
化ケイ素粉末の配合量は、この分を体へオルガノシラン
類、オルガノチタネート類、又はオルガノジルコネート
類を0.3〜3.0重量%添加することによって80重
量%から87重量%まで増加させることができる。より
多く配合する結果として、生の物体を脱ろうするための
時間、並びに、生の物体を最終の窒化ケイ素セラミック
物体に変える間の収縮及び生の物体が割れる可能性が全
て減少する。同様の利益を、種々の有機金属カップリン
グ剤を用いてジルコニア粉末について得ることができる
。
適当なカップリング剤が知られている場合には、どのよ
うな特定の粉末から分散体を作るのにも被覆物質とカッ
プリング剤の両方を使用することが、通常は有利である
。
うな特定の粉末から分散体を作るのにも被覆物質とカッ
プリング剤の両方を使用することが、通常は有利である
。
生の物体を成形するのに射出成形の代りにスリップ鋳込
みを利用する場合には、従来技術で公知のように合計の
配合量のレベルは射出成形についてよりもスリップ鋳込
みについての方が低いけれども、被覆物質及び/又はカ
ップリング剤を使用して同様の利益を得ることができる
。
みを利用する場合には、従来技術で公知のように合計の
配合量のレベルは射出成形についてよりもスリップ鋳込
みについての方が低いけれども、被覆物質及び/又はカ
ップリング剤を使用して同様の利益を得ることができる
。
被覆物質を本質的に純粋な形態で適用すべき場合には、
粉末粒子の表面の穴及び/又は細孔のうちの少なくとも
外側の部分を被覆物質がたやすく満たすことができるよ
うに、被覆物質は液体であるべきであり、またコーティ
ングするための適当な温度において粘度及び粉末に対す
る広がり濡れ(spreading wetting)
角度が比較的小さいものであるべきである。あるいはま
た、被覆物質は揮発性溶剤に溶解させて、溶液から粉末
へ適用してもよい。被覆物質を適用するのに使用しうる
どの溶剤も、有意量の残留物を少しも残さずに乾燥、脱
ろう、及び/又は緻密化を行なう間に穴の中からたやす
く追い払われるべきであり、またそれにはコーティング
すべきセラミックと化学的に反応するどのような有意の
傾向もあるべきではない。
粉末粒子の表面の穴及び/又は細孔のうちの少なくとも
外側の部分を被覆物質がたやすく満たすことができるよ
うに、被覆物質は液体であるべきであり、またコーティ
ングするための適当な温度において粘度及び粉末に対す
る広がり濡れ(spreading wetting)
角度が比較的小さいものであるべきである。あるいはま
た、被覆物質は揮発性溶剤に溶解させて、溶液から粉末
へ適用してもよい。被覆物質を適用するのに使用しうる
どの溶剤も、有意量の残留物を少しも残さずに乾燥、脱
ろう、及び/又は緻密化を行なう間に穴の中からたやす
く追い払われるべきであり、またそれにはコーティング
すべきセラミックと化学的に反応するどのような有意の
傾向もあるべきではない。
使用する被覆物質の量は、粉末の各タイプについての実
験により容易に決定することができる。
験により容易に決定することができる。
すなわち、粉末の比表面積を少なくとも10%だけ減少
させるのに十分なだけの量の被覆物質を使用すべきであ
り、そして一般には、この比表面積を可能な限り減少さ
せるのに十分な被覆物質を用いるのが最も好ましい。
させるのに十分なだけの量の被覆物質を使用すべきであ
り、そして一般には、この比表面積を可能な限り減少さ
せるのに十分な被覆物質を用いるのが最も好ましい。
最も適当な被覆物質は、分子量が100と10.000
との間であって、100分子量単簡単つき少なくとも1
個の酸素原子を有する有機物質である。これの例には、
酸化エチレン、ビニルピロリドン、及びジエチレングリ
コールのオリゴマーやポリマーマタ、ビニルピロリドン
及びジエチレングリコールが含まれる。
との間であって、100分子量単簡単つき少なくとも1
個の酸素原子を有する有機物質である。これの例には、
酸化エチレン、ビニルピロリドン、及びジエチレングリ
コールのオリゴマーやポリマーマタ、ビニルピロリドン
及びジエチレングリコールが含まれる。
パラフィン−ポリオレフィン結合剤中の窒化ケイ素粉末
又はジルコニア粉末のための好ましい有機金属カップリ
ング剤は、一般式R−Z (O−Xb−QC) aで表
わすことができよう。この式においては、R及びQは有
機基、代表的には炭素原子数1〜25個のアルキル基、
アルコキシル基又はアミノアルキル基を表わし、そして
R及びQは同一のものでも又は異なるものでもよく、Z
はケイ素原子、チタン原子、又はジルコニウム原子を表
わし、Xは無機の原子又は原子団を表わし、aは1と4
との間の整数、dは1と4との間の整数であって、a+
d=4であり、bは0か1、そしてCは1と4との間の
整数である。好ましくは、0−xは、ホスフェート、ホ
スフィツト、ピロホスフェート、又はスルフェートから
なる群より選択される。
又はジルコニア粉末のための好ましい有機金属カップリ
ング剤は、一般式R−Z (O−Xb−QC) aで表
わすことができよう。この式においては、R及びQは有
機基、代表的には炭素原子数1〜25個のアルキル基、
アルコキシル基又はアミノアルキル基を表わし、そして
R及びQは同一のものでも又は異なるものでもよく、Z
はケイ素原子、チタン原子、又はジルコニウム原子を表
わし、Xは無機の原子又は原子団を表わし、aは1と4
との間の整数、dは1と4との間の整数であって、a+
d=4であり、bは0か1、そしてCは1と4との間の
整数である。好ましくは、0−xは、ホスフェート、ホ
スフィツト、ピロホスフェート、又はスルフェートから
なる群より選択される。
窒化ケイ素粉末用には、上記の一般式中のRは、陽子と
の反応により簡単に置換される基とすべきである。これ
は、この添加剤はこの結合の陽子移行開裂(proto
lytic cleavage)及びそれに代る粒子へ
の結合の形成によって窒化ケイ素粉末へ強固に付着する
と信じられるからである。この反応のための陽子源は、
湿り空気の存在下に窒化ケイ素粉末上で自然に生成され
る表面化合物であると信じられる。Qは、ファンデルワ
ールス力によるからみ合いによって内部潤滑性のために
実質上自由な容積を、そして分散体のために良好な処理
特性を与えるように、好ましくは少なくとも6個の炭素
原子を有する。
の反応により簡単に置換される基とすべきである。これ
は、この添加剤はこの結合の陽子移行開裂(proto
lytic cleavage)及びそれに代る粒子へ
の結合の形成によって窒化ケイ素粉末へ強固に付着する
と信じられるからである。この反応のための陽子源は、
湿り空気の存在下に窒化ケイ素粉末上で自然に生成され
る表面化合物であると信じられる。Qは、ファンデルワ
ールス力によるからみ合いによって内部潤滑性のために
実質上自由な容積を、そして分散体のために良好な処理
特性を与えるように、好ましくは少なくとも6個の炭素
原子を有する。
これらの有機金属カップリング剤は、比表面積が約1〜
15m’/gである窒化ケイ素粉末にとって有用である
が、比表面積8〜15m’/gの粉末のために最も有用
である。
15m’/gである窒化ケイ素粉末にとって有用である
が、比表面積8〜15m’/gの粉末のために最も有用
である。
有機金属カップリング剤は、溶融した結合剤に溶解させ
てもよいが、好ましくは、窒化ケイ素粉末を結合剤に加
える前に窒化ケイ素粉末の表面上に分散させる。この分
散は、カップリング剤を揮発性溶剤に溶解させ、この溶
液を粉末へ吹付けるか又はこの溶液でもって粉末をスラ
リー化させ、次いでこの溶剤を追い払うことにより果す
ことができる。
てもよいが、好ましくは、窒化ケイ素粉末を結合剤に加
える前に窒化ケイ素粉末の表面上に分散させる。この分
散は、カップリング剤を揮発性溶剤に溶解させ、この溶
液を粉末へ吹付けるか又はこの溶液でもって粉末をスラ
リー化させ、次いでこの溶剤を追い払うことにより果す
ことができる。
射出成形を行なうためには、パラフィン−オレフィン結
合剤中の窒化ケイ素粉未配合量は約82〜85重量%で
あるのが好ましい。スリップ鋳込みを行なうためには、
それよりも少ない約60重量%までの粉末配合量が好ま
しい。所定の配合量レベルにおいて、鋳込み用スリップ
の粘度はカップリング剤を何も使わずに得られた値から
およそ三分の−だけ低下した。
合剤中の窒化ケイ素粉未配合量は約82〜85重量%で
あるのが好ましい。スリップ鋳込みを行なうためには、
それよりも少ない約60重量%までの粉末配合量が好ま
しい。所定の配合量レベルにおいて、鋳込み用スリップ
の粘度はカップリング剤を何も使わずに得られた値から
およそ三分の−だけ低下した。
この発明に従ってカップリング剤及び被覆物質の両方を
使用することは、一般にきわめて好ましい。カップリン
グ剤は、それだけで使用した場合被覆物質が粘度を低下
させるよりも一層大きく粘度を低下させることがしばし
ば可能である。ところが、カップリング剤は、様々なロ
フトの粉末の挙動をより均一にするという有益な効果を
、被覆物質が有するほどには有しない。更に、被覆物質
の使用は、同じだけの粘度低下を得るのにより少量のカ
ップリング剤を用いることを可能にし、これは、大抵の
カップリング剤の費用が高いことを考えれば重要な経済
的因子である。
使用することは、一般にきわめて好ましい。カップリン
グ剤は、それだけで使用した場合被覆物質が粘度を低下
させるよりも一層大きく粘度を低下させることがしばし
ば可能である。ところが、カップリング剤は、様々なロ
フトの粉末の挙動をより均一にするという有益な効果を
、被覆物質が有するほどには有しない。更に、被覆物質
の使用は、同じだけの粘度低下を得るのにより少量のカ
ップリング剤を用いることを可能にし、これは、大抵の
カップリング剤の費用が高いことを考えれば重要な経済
的因子である。
この発明の方法は、ジイミド法により作られた窒化ケイ
素粉末に有利に適用できよう。そのような粉末の化学的
純度は、粉末ケイ素を窒化して作られたもっと普通の窒
化ケイ素粉末より高い。しかしながら、ジイミド法から
得られた粉末は、射出成形に用いるのが困難であった。
素粉末に有利に適用できよう。そのような粉末の化学的
純度は、粉末ケイ素を窒化して作られたもっと普通の窒
化ケイ素粉末より高い。しかしながら、ジイミド法から
得られた粉末は、射出成形に用いるのが困難であった。
この困難さは、それの表面積が小さいことと粒度が比較
的均一であることの両方のせいにされており、前者は焼
結を困難にしそして後者は充填密度を高くするのを抑制
する。この発明の物質及び方法を適用することは、ジイ
ミド法から得られたこれらの粉末にとってはるかに良好
な結果を与える。
的均一であることの両方のせいにされており、前者は焼
結を困難にしそして後者は充填密度を高くするのを抑制
する。この発明の物質及び方法を適用することは、ジイ
ミド法から得られたこれらの粉末にとってはるかに良好
な結果を与える。
この発明は、ジルコニア粉末に有利に適用することもで
きる。例えば、パラフィンタイプの結合剤に対して典型
的な容易に焼結可能なジルコニア粉末を92重量%配合
したものの粘度は4000ポアズよりも高かったが、こ
の発明に従って被覆物質とカップリング剤とをそれぞれ
1重量%適用した同じ粉末の分散体の粘度は、140℃
においてわずか345ポアズに過ぎなかった。この分散
体は、首尾よく射出成形を行なって、幅が0.2 mm
はどの狭いものであり深さが3mmであるスロットを二
つの直角の方向に有する部品や、成形するのが一般にむ
ずかしい他の複雑な形をしたものを製作することができ
た。上記の92重量%のジルコニア分散体のジルコニア
容量は、62体積%であった。ジルコニアの以前から知
られている射出成形した秦’M物体のジルコニア容量が
88重量%を超えるもの1’2Fない、と信じられる。
きる。例えば、パラフィンタイプの結合剤に対して典型
的な容易に焼結可能なジルコニア粉末を92重量%配合
したものの粘度は4000ポアズよりも高かったが、こ
の発明に従って被覆物質とカップリング剤とをそれぞれ
1重量%適用した同じ粉末の分散体の粘度は、140℃
においてわずか345ポアズに過ぎなかった。この分散
体は、首尾よく射出成形を行なって、幅が0.2 mm
はどの狭いものであり深さが3mmであるスロットを二
つの直角の方向に有する部品や、成形するのが一般にむ
ずかしい他の複雑な形をしたものを製作することができ
た。上記の92重量%のジルコニア分散体のジルコニア
容量は、62体積%であった。ジルコニアの以前から知
られている射出成形した秦’M物体のジルコニア容量が
88重量%を超えるもの1’2Fない、と信じられる。
本発明の範囲及び実際は、以下に掲げる例から更によく
認識することができる。
認識することができる。
例1
呼称平均粒度1.2J−及び比表面積約12m″/gの
窒化ケイ素粉末を、分子量的10.000のポリ (ビ
ニルピロリドン)の2重量%メタノール溶液を用い、こ
の溶液を上記の粉末へ吹き付けることにより処理し、次
いで約80℃のオーブン内で24時間乾燥させた。比表
面積は処理後には約10.5m”/gに低下し、またこ
の粉末をパラフィン及びポリエチレンワックスの通常の
結合剤に非常に速やかに分散させて、約82重量%の窒
化ケイ素を有する容易に射出成形される混合物が得られ
た。
窒化ケイ素粉末を、分子量的10.000のポリ (ビ
ニルピロリドン)の2重量%メタノール溶液を用い、こ
の溶液を上記の粉末へ吹き付けることにより処理し、次
いで約80℃のオーブン内で24時間乾燥させた。比表
面積は処理後には約10.5m”/gに低下し、またこ
の粉末をパラフィン及びポリエチレンワックスの通常の
結合剤に非常に速やかに分散させて、約82重量%の窒
化ケイ素を有する容易に射出成形される混合物が得られ
た。
ム
例1で説明したように上記の被覆物質を粉末表面上に分
散させた後にこの粉末にカップリング剤ネオアルコキシ
トリス(ドデシルベンゼンスルホニル)ジルコネートを
適用したことを除き、この例は例1と同じであった。形
成された分散体の粘度は、例1で達成されたレベルより
も低くなり、また、結合剤に85重量%の窒化ケイ素が
分散した140℃における粘度が1000ポアズ未満で
ある分散体が得られ、そして成功裏に射出成形された。
散させた後にこの粉末にカップリング剤ネオアルコキシ
トリス(ドデシルベンゼンスルホニル)ジルコネートを
適用したことを除き、この例は例1と同じであった。形
成された分散体の粘度は、例1で達成されたレベルより
も低くなり、また、結合剤に85重量%の窒化ケイ素が
分散した140℃における粘度が1000ポアズ未満で
ある分散体が得られ、そして成功裏に射出成形された。
例3
この例では、約4.5重量%のイツトリアをも含有して
いる比表面積約7m”/gのジルコニア粉末を使用した
。被覆物質としてジエチレングリコールを使用し、例1
と同じように適用した。表面積は約4m’/gに減少し
た。カップリング剤としてビニルトリス(2−メトキシ
エトキシ)シランを使用して、通常のパラフィン−ポリ
オレフィン−ステアリン酸結合剤に92重量%のジルコ
ニアが分散した十分な射出成形特性を有する分散体が得
られた。
いる比表面積約7m”/gのジルコニア粉末を使用した
。被覆物質としてジエチレングリコールを使用し、例1
と同じように適用した。表面積は約4m’/gに減少し
た。カップリング剤としてビニルトリス(2−メトキシ
エトキシ)シランを使用して、通常のパラフィン−ポリ
オレフィン−ステアリン酸結合剤に92重量%のジルコ
ニアが分散した十分な射出成形特性を有する分散体が得
られた。
Claims (7)
- 1.内部表面とそれに対応する内部容積とを有し、結合
剤に分散させて生のセラミック物体を成形するのに適し
た混合物を作製するのに一般的に適しているセラミック
粉末において、この粉末を結合剤に分散させた場合に結
合剤が粉末の上記内部容積中に浸透するのを実質的に減
少させる被覆物質を表面上に有することを特徴とするセ
ラミック粉末。 - 2.主としてパラフィンワックス、ポリエチレンワック
ス、又はそれらの混合物を含んでなる結合剤中に、平均
粒度が2μm以下でありそして比表面積が少なくとも1
1m^2/gである窒化ケイ素粉末を少なくとも85重
量%含んでなり、140℃における粘度が1000ポア
ズ以下である分散体。 - 3.主としてパラフィンワックス、ポリエチレンワック
ス、又はそれらの混合物を含んでなる結合剤中に、比表
面積が少なくとも6m^2/gのジルコニア粉末を少な
くとも89重量%含んでなり、140℃における粘度が
1000ポアズ以下である分散体。 - 4.60〜90体積%のセラミック粉末を含んでなり、
残部の体積が本質的に有機結合剤からなる凝集物体。 - 5.次の諸工程、すなわち、 (a)内部容積を有するセラミック粉末を、分散体の結
合剤が該粉末の内部容積へ浸透するのを実質的に減少さ
せる被覆物質でコーティングする工程、 (b)工程(a)からのコーティングされた粉末を熱可
塑性の結合剤に分散させ、成形するのに適した分散体を
作る工程、 (c)この分散体を成形及び任意に圧縮して、最終的な
セラミック物体に所望される形状及びおおよその大きさ
を有する一体となり凝集した生の物体を作る工程、 (d)この生の物体から上記の熱可塑性結合剤の実質上
全てを追い払い且つこの生の物体を一体の強く凝集した
耐火性セラミック物体に変えるように、該生の物体を熱
及び適当な流体雰囲気にさらす工程、 を含んでなる、予め決められた大きさ及び形状のセラミ
ック物体の調製方法。 - 6.次の諸工程、すなわち、 (a)内部表面及び内部容積を有する窒化ケイ素粉末を
、主としてパラフィンワックス、ポリオレフィンワック
ス、又はそれらの混合物を含んでなり、且つまた、式R
_a−Z−(O−X_b−Q_c)_d(この式におい
て、R及びQは炭素原子数1〜25個のアルキル基、ア
ルコキシ基、又はアミノアルキル基を表わし、且つR及
びQは同一のものでも又は異なるものでもよく、Oは酸
素原子を表わし、Zはケイ素原子、チタン原子、又はジ
ルコニウム原子を表わし、bは0か又は1であって、b
が1である場合には、O−Xはホスフェート、ホスフィ
ット、ピロホスフェート、及びスルフェートからなる群
より選択され、また、aは1と4との間の整数、dは1
と4との間の整数であって、a+d=4であり、そして
cは1と4との間の整数である)の1又は2以上の化合
物から本質的になるカップリング剤を窒化ケイ素の0.
3重量%から5重量%まで含んでなる熱可塑性の結合剤
に分散させて、射出成形に適した分散体を作る工程、 (b)この分散体を射出成形して、最終的なセラミック
物体に所望される形状及びおおよその大きさを有する一
体となり凝集した生の物体を作る工程、 (c)この生の物体から上記の熱可塑性結合剤の実質上
全てを追い払い且つこの生の物体を一体の強く凝集した
耐火性セラミック物体に変えるように、該生の物体を熱
及び適当な流体雰囲気にさらす工程、 を含んでなる、予め決められた大きさ及び形状のセラミ
ック物体の調製方法。 - 7.次の諸工程、すなわち、 (a)内部表面及び内部容積を有するジルコニア粉末を
、主としてパラフィンワックス、ポリオレフィンワック
ス、又はそれらの混合物を含んでなる熱可塑性の結合剤
に分散させて、射出成形に適した分散体を作る工程、 (b)この分散体を射出成形して、最終的なセラミック
物体に所望される形状及びおおよその大きさを有する一
体となり凝集した生の物体を作る工程、 (c)この生の物体から上記の熱可塑性結合剤の実質上
全てを追い払い且つこの生の物体を一体の強く凝集した
耐火性セラミック物体に変えるように、該生の物体を熱
及び適当な流体雰囲気にさらす工程、 を含んでなる、予め決められた大きさ及び形状のセラミ
ック物体を調製する方法において、上記の分散体が、合
計して該分散体中のジルコニアの0.3重量%から3重
量%までに相当する量の、式R_a−Z−(O−X_b
−Q_c)_d(この式において、R及びQは炭素原子
数1〜25個のアルキル基を表わし、且つR及びQは同
一のものでも又は異なるものでもよく、Oは酸素原子を
表わし、Zはケイ素原子、チタン原子、又はジルコニウ
ム原子を表わし、bは0か又は1であって、bが1であ
る場合には、O−Xはホスフェート、ホスフィット、ピ
ロホスフェート、及びスルフェートからなる群より選択
され、また、aは1と4との間の整数、dは1と4との
間の整数であって、a+d=4であり、そしてcは1と
4との間の整数である)の1又は2以上の化合物から本
質的になるカップリング剤を含有していることを特徴と
する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63167775A JPH0218348A (ja) | 1988-07-07 | 1988-07-07 | セラミック粉末、その分散体、及びセラミック物体調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63167775A JPH0218348A (ja) | 1988-07-07 | 1988-07-07 | セラミック粉末、その分散体、及びセラミック物体調整方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0218348A true JPH0218348A (ja) | 1990-01-22 |
Family
ID=15855879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63167775A Pending JPH0218348A (ja) | 1988-07-07 | 1988-07-07 | セラミック粉末、その分散体、及びセラミック物体調整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0218348A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100802601B1 (ko) * | 2007-08-22 | 2008-02-18 | (주)디엔테크 | 횡단보도용 신호를 표시하는 볼라드 |
-
1988
- 1988-07-07 JP JP63167775A patent/JPH0218348A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100802601B1 (ko) * | 2007-08-22 | 2008-02-18 | (주)디엔테크 | 횡단보도용 신호를 표시하는 볼라드 |
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