JPH04228468A

JPH04228468A - セラミックス成形用組成物

Info

Publication number: JPH04228468A
Application number: JP2408359A
Authority: JP
Inventors: Seiji Hashimoto; 誠司橋本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1990-12-27
Filing date: 1990-12-27
Publication date: 1992-08-18

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、成形体を成形する原料
となるセラミックス成形用組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、セラミックス成形用組成物を用い
てセラミックス成形体を製造する場合、例えば特開昭６
３−１４１７０２号公報に開示されているように、加圧
鋳込み成形法等に用いるセラミックス成形用組成物とし
ては、主原料である炭化珪素（ＳｉＣ）粉末と、溶媒で
ある水に、トリエチルアミンを分散媒として加えたスラ
リ−が知られている。また特開昭５３−１２９１０号公
報に開示されているように、鋳込み成形法に用いるセラ
ミックス成形用組成物としては、主原料である窒化珪素
（Ｓｉ３　Ｎ４　）粉末と、溶媒である水に、アルギン
酸アンモニウムを分散媒として加えたスラリ−が知られ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記セラミックス成形
用組成物を用いて、目的とする形状の成形体とした後、
この成形体を焼成することにより得られた焼結体は、焼
結収縮率のバラツキが小さく、強度を増すことが望まれ
ている。そしてこれを達成するには、例えばスラリ−中
のセラミックス粉末の配合割合を増すことが考えられる
。しかし、例えばセラミックス粉末である窒化珪素粉末
に、溶媒である水を加えたものに、ポリカルボン酸アン
モニウム塩を分散媒として用いた場合には、図１の曲線
ｂに示されるように、窒化珪素の配合割合いが７５ｗｔ
％以上となると、セラミックス成形用組成物よりなるス
ラリ−の粘度が高くなり、その流動性が著しく低下し成
形時に支障を来す。このため窒化珪素の配合割合いが７
５ｗｔ％以上の高濃度で、かつ成形に必要な流動性を有
する粘度（５０〜１０００センチポイズ）のスラリ−が
得られなかった。

【０００４】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、セラミックス粉末の配合割合いが７５ｗｔ％以上
の高濃度で流動性を有するスラリ−が得られるセラミッ
クス成形用組成物を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のセラミックス成
形用組成物は、セラミックス粉末６０〜８５ｗｔ％と、
溶媒４０〜１５ｗｔ％と、該セラミックス粉末１００重
量部に対して０．１〜１０重量部の割合で配合されたア
ルミニウムカップリング剤とからなることを特徴とする
ものである。

【０００６】セラミックス成形用組成物は、例えば鋳込
み成形法、加圧鋳込み成形法、プレス成形法、射出成形
法、等の成形用原料として用いることができる。セラミ
ックス粉末は、前記組成物を構成する主原料となるもの
で６０〜８５ｗｔ％の配合割合いで用いられる。セラミ
ックス粉末としては、例えば窒化珪素、炭化珪素、アル
ミナ、シリカ、チタン酸アルミニウム、ジルコニア等の
粉体を用いることができる。また、セラミックス粉末に
は、酸化イットリウム、酸化アルミニウム等の焼結助剤
を用いることができる。

【０００７】溶媒は、前記組織中、１５〜４０ｗｔ％の
配合割合いで用いられる。溶媒は水系のものや、非水系
のものを使用することができる。また非水系のものとし
ては、エタノ−ルや、イソパラフィン等を用いることが
できる。アルミニウムカップリング剤は、溶媒中に分散
されたセラミックス粉体を懸濁状態に保ち、沈積するこ
とを防止するものでセラミックス粉末１００重量部に対
して０．１〜１０重量部の割合で配合される。

【０００８】アルミニウムカップリング剤の配合量を前
記値に特定した理由としては、アルミニウムカップリン
グ剤が０．１重量部に満たない場合には前記セラミック
ス粉末と前記溶媒との混合物がスラリ−とならず、また
１０重量部を超過した場合にはスラリ−の粘度が必要以
上に高くなり、成形に必要な流動性が得られないこと、
および、スラリ−の安定性が悪くなる（セラミックス粉
末が凝集する）からである。

【０００９】

【作用及び効果】本発明のセラミックス成形用組成物は
、セラミックス粉末１００重量部に対してアルミニウム
カップリング剤が０．１〜１０重量部の割合いで配合さ
れているため、セラミックス粉末の溶媒中での分散性が
良好となり、水系の溶媒はむろんのこと非水系の溶媒を
用いた場合であっても、セラミックス粉末の配合割合い
の上限を高い値まで設定でき、かつ成形に必要な流動性
を有する粘度のスラリ−が得られる。

【００１０】従って前記スラリ−を用いて成形された成
形体を焼成し得られた焼結体は、焼結収縮率のバラツキ
が小さく、強度を増すことができ、品質を安定すること
ができる。

【００１１】

【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。（実施例）本実施例のセラミックス成形用組成物は、窒
化珪素粉末６０〜８５ｗｔ％と、溶媒４０〜１５ｗｔ％
と、前記窒化珪素粉末１００重量部に対して５重量部の
割合で配合されたアルミニウムカップリング剤とからな
る。

【００１２】そしてより具体的には、溶媒の種類および
窒化珪素粉末の量とを変化させた３種類のテストサンプ
ルＮＯ．１、ＮＯ．２、ＮＯ．３のスラリ−が形成され
る。すなわち、アルミニウムカップリング剤は、各テス
トサンプルとも同じ前記配合割合いであるが、サンプル
ＮＯ．１の場合には、窒化珪素粉末６０〜８０ｗｔ％と
、溶媒として４０〜２０ｗｔ％の水が用いられ、テスト
サンプルＮＯ．２の場合には窒化珪素粉末６０〜８０ｗ
ｔ％と、溶媒として４０〜２０ｗｔ％のエタノ−ルが用
いられ、テストサンプルＮＯ．３の場合には、窒化珪素
粉末６０〜８５ｗｔ％と、溶媒として４０〜１５ｗｔ％
のミネラルタ−ペン（イソパラフィン）が用いられる。

【００１３】本実施例１のセラミックス成形用組成物を
用いてスラリ−を形成するとともに、さらに、このスラ
リ−を用いて一定の製品形状を鋳込み成形するため、図
３に示す成形装置１が予め準備される。この成形装置１
は、タ−ビンホイ−ル形状のキャビティ２０および冷却
水導入部２１を備えた金型２と、金型２にスラリ−４を
加圧供給する攪拌機３よりなる。前記冷却水導入部２１
は、冷却水導入路２１ａと冷却水排出路２１ｂを備えて
いる。

【００１４】攪拌機３は、内部に攪拌部材３０を備えた
攪拌槽３１と、攪拌槽３１内部を加熱する加熱部３２と
、攪拌槽３１内を加圧および減圧する加圧管３３および
減圧管３４と、一端を前記金型２のキャビティ２０に接
続し他端を攪拌槽３１の底部に接続するとともに開閉バ
ルブ３６を備えた供給通路３５とよりなる。本実施例の
セラミックス成形用組成物は、攪拌機３によって形成さ
れる。すなわち、セラミックス成形用組成物は、先に述
べたように各テストサンプル毎に配合割合いが設定され
たセラミックス粉末として用いた窒化珪素粉末と各テス
トサンプルに対応した種類の溶媒と、前記窒化珪素粉末
１００重量部に対してアルミニウムカップリング剤を５
重量部添加したものを攪拌機３の攪拌槽３１内に入れ、
加熱部３４により５０〜８０℃の温度に保ち、攪拌部材
３０により２４時間混合し３種類のスラリ−４を別々に
得た。

【００１５】そして得られたスラリ−４は、加圧前に減
圧管３４により１００Ｔｏｒｒに減圧し、内部気孔を除
去する。その後前述供給通路３５の開閉バルブ３６を開
いた状態で加圧管３３よりの圧縮エアを攪拌槽３１上部
空間に導入させることにより、攪拌槽３１内で先に形成
されたスラリ−４が加圧され、かつ供給通路３５を介し
てタ−ビンホイ−ル形状のキャビティ２０に注入される
。このとき金型２のキャビティ２０の冷却水導入部２１
の周囲には、冷却水導入路２１ａより導入された冷却水
を循環させる。これによりキャビティ２０内に注入され
たスラリ−４を金型２とともに３０℃以下に冷却して、
キャビティ２０の形状に固化させた成形体を得た。この後、金型２を開いてこの成形体を脱型し５０℃で８
時間乾燥し硬化した。乾燥後１０℃／Ｈｒの昇温速度で
５００℃まで昇温させ脱脂を行った。

【００１６】次いで窒素雰囲気中で１７５０℃まで加熱
して焼結した。得られた焼結体はクラックや変形のない
良好なものであった。（評価）実施例のテストサンプルＮＯ．１〜ＮＯ．３に
おける窒化珪素粉末の溶媒中での分散性を評価した。な
お分散は、先に述べた各テストサンプルを構成する窒化
珪素粉末と、溶媒と、アルミニウムカップリング剤とよ
りなるスラリ−４毎に、ボ−ルミルによる分散を２４Ｈ
ｒ行い、その後、Ｂ型粘度計でスラリ−４の粘度を測定
した。その結果を窒化珪素粉末濃度と、スラリ−粘度の
関係を図１および図２に示す。テストサンプルＮＯ．１
〜ＮＯ．３のように、前記配合割合いのアルミニウムカ
ップリング剤を用いたものは、セラミックス成形用組成
物の粘度として、溶媒が水系の場合で５０〜２００セン
チポイズ、溶媒が非水系の場合で５００〜２０００セン
チポイズないし３０００センチポイズを保持でき、各種
溶媒で分散効果が認められ、かつ窒化珪素粉末の配合割
合いが７５〜８５ｗｔ％の高濃度なスラリ−が得られる
ことが判明した。すなわち、テストサンプルＮＯ．１〜
ＮＯ．３のスラリ−は、図１および図２に窒化珪素粉末
濃度とスラリ−粘度との関係を示す緩やかな右上がりの
曲線ａ１、ａ２、ａ３のようになり、図１の曲線ｂに示
される従来のものとは異なりスラリ−にならない領域ま
で徐々に前記濃度が高くなる。

【００１７】従って、本実施例におけるセラミックス成
形用組成物によれば、上記のように流動性を低下させな
い粘度を保持したスラリ−の高濃度化が可能となり、こ
のスラリ−を用いて成形した成形体を焼成した後の焼結
収縮率のバラツキを小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶媒として水系を使用した場合のスラリ−中の
窒化珪素粉末濃度とスラリ−粘度との関係を示す説明図
である。

【図２】溶媒として非水系を使用した場合のスラリ−中
の窒化珪素粉末濃度とスラリ−粘度との関係を示す説明
図である。

【図３】実施例の成形に用いた成形機（攪拌機と金型）
の概略説明図である。

【符号の説明】

１…成形装置　　　　　　２…金型　　　　　　　　３
…攪拌機２０…タ−ビンホイ−ル形状のキャビティ３１
…攪拌槽

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックス粉末６０〜８５ｗｔ％と、溶
媒４０〜１５ｗｔ％と、該セラミックス粉末１００重量
部に対して０．１〜１０重量部の割合で配合されたアル
ミニウムカップリング剤とからなるセラミックス成形用
組成物。