JPH0437655A - Production of ceramic sintered body - Google Patents
Production of ceramic sintered bodyInfo
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- JPH0437655A JPH0437655A JP2139678A JP13967890A JPH0437655A JP H0437655 A JPH0437655 A JP H0437655A JP 2139678 A JP2139678 A JP 2139678A JP 13967890 A JP13967890 A JP 13967890A JP H0437655 A JPH0437655 A JP H0437655A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野1 本発明はセラミックス焼結体の製造方法に関する。[Detailed description of the invention] “Industrial Application Field 1 The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic sintered body.
:従来の技術]
一般に、セラミックス焼結体は以下に記す方法で製造さ
れる。:Prior Art] Ceramic sintered bodies are generally manufactured by the method described below.
先ず、アルミナや炭化珪素などのセラミックス粉末に粘
結剤を混合して、粘土のような可塑性の素地を形成する
。次に、この素地を、金型プレス、ラバープレス、ホラ
1〜プレス、射出成形、ドクタプレー1〜法などによっ
て、所望の形状に成形する(成形工程)。そして、得ら
れた成形体を、常圧焼結、カス圧焼結、ホットプレス、
HI Pなどによって焼結して(焼結工程)、セラミ・
ソクス焼結体を製造していた。First, a binder is mixed with ceramic powder such as alumina or silicon carbide to form a clay-like plastic matrix. Next, this base material is molded into a desired shape by a mold press, a rubber press, a hollow press, an injection molding, a doctor play method, etc. (molding step). The obtained molded body is then subjected to pressureless sintering, dregs pressure sintering, hot pressing,
Sintered by HIP etc. (sintering process), ceramic
It was manufacturing Socsu sintered bodies.
「発明か解決しようとする課題]
ところで、このようにして製造されるセラミックス焼結
体の強度を低下させる要因の一つとして、上記成形工程
、焼結工程における、セラミックス粉末の酸化の問題が
ある。即ち、セラミンクス粉末が」−記成形工程、焼結
工程中に酸化すると、製造されるセラミックス焼結体の
強度が低下してしまう。[Problem to be solved by the invention] By the way, one of the factors that reduces the strength of the ceramic sintered body produced in this way is the problem of oxidation of the ceramic powder during the above-mentioned forming and sintering processes. That is, if the ceramic powder is oxidized during the forming process and sintering process, the strength of the produced ceramic sintered body will decrease.
特に、耐熱性の高い高強度なセラミックス焼結体を得る
なめには、上記セラミンクス粉末を以下の■〜■の条件
にする必要があるが、この内、条件■を除いてはセラミ
ックス粉末が酸化されやすい条件となっている。In particular, in order to obtain a high-strength ceramic sintered body with high heat resistance, it is necessary to subject the above ceramic powder to the following conditions ■ to ■. The conditions are such that it is easy to do so.
0粒径が小さいこと
0粒形、粒径が鯖っていること
■共有結合性の強い化合物である二と
■高純度であること
■結晶相の制御かなされていること
■酸素含有量が少ないこと
その為、耐熱性の高い高強度なセラミックス焼結体を製
造する際には、上記セラミックス粉末を減圧下または還
元性カス(82など)雰囲気中にて焼結し、焼結工程中
のセラミックス粉末の酸化を防止する必要がある。この
焼結処理時間は、2時間〜4時間程度となる。0. Small particle size. 0. Grain shape and grain size. - It is a compound with strong covalent bonding. - High purity. - Crystal phase is controlled. - Oxygen content is low. Therefore, when manufacturing a high-strength ceramic sintered body with high heat resistance, the above ceramic powder is sintered under reduced pressure or in an atmosphere of reducing scum (82, etc.), and during the sintering process, It is necessary to prevent oxidation of ceramic powder. The time for this sintering treatment is approximately 2 to 4 hours.
しかしながら、この場合、減圧装置や還元性カス雰囲気
炉などの特殊な装置が必要となり、コストアップとなる
。また、焼結処理時間が2時間〜4時間程度と長いため
、その短縮化が望まれていた。However, in this case, special equipment such as a pressure reducing device and a reducing gas atmosphere furnace is required, which increases the cost. Furthermore, since the sintering process time is long, approximately 2 to 4 hours, it has been desired to shorten the time.
なお、関連する技術として特開昭60−21883号「
多孔質セラミックスの製造方法」が公知となっているが
、この技術は多孔質のセラミックスを製造するためのも
のであり、本発明とはその構成及び目的か異なる。In addition, as a related technology, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-21883 “
"Method for Manufacturing Porous Ceramics" is known, but this technique is for manufacturing porous ceramics and is different from the present invention in its structure and purpose.
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、減圧
装置や還元性カス雰囲気炉を必要とせす、且つ短時間で
セラミックス焼結体が得られるセラミックス焼結体の製
造方法を提供するものである。The object of the present invention, which was created in consideration of the above circumstances, is to provide a method for producing a ceramic sintered body that does not require a pressure reduction device or a reducing gas atmosphere furnace, and can produce a ceramic sintered body in a short time. It is something.
[課題を解決するための手段]
上記目的を達成するため本発明に係るセラミックス焼結
体の製造方法は、非導電性の焼結型内に、導電性を有す
るセラミックス粉末を充填し、加圧しながら通電焼結す
るようにしたものである6また、非導電性セラミックス
を核体としてその周りに導電性セラミックスを被覆して
なる複合粉体を形成し、該複合粉体を非導電性の焼結型
内に充填し、加圧しながら通電焼結するようにしてもよ
い。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a method for manufacturing a ceramic sintered body according to the present invention includes filling a non-conductive sintering mold with conductive ceramic powder and pressurizing the ceramic powder. 6 In addition, a composite powder is formed by using a non-conductive ceramic as a core and a conductive ceramic is coated around it, and the composite powder is sintered with a non-conductive ceramic. It may be filled into a mold and sintered with electricity while being pressurized.
[作 用コ
非導電性の焼結型内に充填された導電性を有するセラミ
ックス粉末を加圧しながら通電焼結すると、導電性を有
するセラミックス粉末粒子相互にミクロ放電現象が生じ
て粒子表面か活性化され、短時間でセラミックス焼結体
か焼結される。[Function] When conductive ceramic powder filled in a non-conductive sintering mold is sintered under pressure, a microdischarge phenomenon occurs between the conductive ceramic powder particles and the particle surface becomes active. The ceramic sintered body is sintered in a short time.
また、上記焼結型内に充填される焼結材に、非導電性セ
ラミックスを核体としてその周りに導電性セラミックス
を被覆してなる複合粉体を用いた場合、隣接する複合粉
体の表面部の導電性セラミックス相互にミクロ放電現象
が生じ、同様に短時間でセラミックス焼結体か焼結され
る。この場合、使用するセラミックス粉末は、4電性の
もの(SiCやMoSi2等)だけに限定されず、非導
電性のもの(A A 20 s等)ら用いることができ
、選択範囲か広がる。In addition, when a composite powder consisting of a non-conductive ceramic core and a conductive ceramic coated around it is used as the sintered material filled in the sintering mold, the surface of the adjacent composite powder A microdischarge phenomenon occurs between the conductive ceramics of the parts, and a ceramic sintered body is sintered in a similar short time. In this case, the ceramic powder to be used is not limited to only four-electroconductive ones (SiC, MoSi2, etc.), but also non-conductive ones (A A 20 s, etc.), which widens the selection range.
[実施例] 本発明の一実施例を添付図面に従って説明する。[Example] An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
先ず、SiC,MoSi2.TiN等の導電性を有する
セラミックス粉末を、その粒径が10μm〜100μm
程度となるように成形する。そして、第1図に示す々口
く、このセラミックス粉末1を焼結材として、通電焼結
装置2の焼結型3内に充填する。上記焼結型3は、A
I 203等によって形成されており非導電性の焼結型
3となっている。First, SiC, MoSi2. Ceramic powder having conductivity such as TiN, the particle size of which is 10 μm to 100 μm
Shape to the desired degree. Then, as shown in FIG. 1, this ceramic powder 1 is filled as a sintering material into a sintering mold 3 of an electric sintering device 2. The above sintering mold 3 is A
It is a non-conductive sintered mold 3 made of I203 or the like.
焼結型3内に充填された導電性を有するセラミックス粉
末1は、パンチ電極4により所定の圧力Pか加圧される
と共に、所定の電流・電圧か加わるようになっている。The conductive ceramic powder 1 filled in the sintering mold 3 is pressurized with a predetermined pressure P by a punch electrode 4, and is also applied with a predetermined current and voltage.
即ち、このパンチ電極4には、焼結型3内のセラミック
ス粉末1を加圧するための油圧tFl+1!!(図示せ
ず)か係わっていると共に、直流に高周波を重畳した特
殊電源5がスイッチ6を介して接続されている6
上記パンチ電極4の電流・電圧及び圧力Pを適宜変化さ
せて運転制御することにより、焼結型3内に充填された
導電性を有するセラミックス粉末1は、その粉末粒子相
互に、ミクロ放電現象が生じて粒子表面が活性化され、
2分〜3分という短時間でセラミックス焼結体が焼結さ
れる。この際、焼結時間が極めて短いため、焼結中のセ
ラミックス粉末1表面の酸化が低減でき、酸化防止のた
めの減圧装置や還元性ガス雰囲気炉などは必要なくなる
。That is, this punch electrode 4 is supplied with a hydraulic pressure tFl+1! for pressurizing the ceramic powder 1 in the sintering mold 3. ! (not shown), and a special power source 5 in which a high frequency is superimposed on direct current is connected via a switch 6 6 The current, voltage and pressure P of the punch electrode 4 are appropriately changed to control operation. As a result, the conductive ceramic powder 1 filled in the sintering mold 3 undergoes a micro-discharge phenomenon between the powder particles, activating the particle surface.
A ceramic sintered body is sintered in a short time of 2 to 3 minutes. At this time, since the sintering time is extremely short, oxidation of the surface of the ceramic powder 1 during sintering can be reduced, and a pressure reducing device or reducing gas atmosphere furnace for preventing oxidation is not necessary.
さらに、焼結中のセラミックス粉末1表面の酸化か低減
できるので、得られるセラミックス焼結体は、均一で高
強度なものとなる。Furthermore, since oxidation of the surface of the ceramic powder 1 during sintering can be reduced, the resulting ceramic sintered body has uniformity and high strength.
また、このような通電焼結の際に焼結型3内に充填され
る焼結材として、第2図に示すような、非導電性セラミ
ックス粉末7 (A、R203等)の周りを導電性セラ
ミックス粉末8(SiCMoSi2.TiN等)で被覆
してなる複合粉体9を用いてもよい。In addition, as a sintering material filled into the sintering mold 3 during such current sintering, a conductive material is used around the non-conductive ceramic powder 7 (A, R203, etc.) as shown in FIG. A composite powder 9 coated with ceramic powder 8 (SiCMoSi2.TiN, etc.) may also be used.
この複合粉体9は、核体としての非導電性セラミックス
粉末7とこれに被覆される導電性セラミックス粉末8と
の粒径比を10:1程度にすることが望ましい。In this composite powder 9, it is desirable that the particle size ratio of the non-conductive ceramic powder 7 as a core to the conductive ceramic powder 8 coated thereon is about 10:1.
具体的な被覆方法としては、上記非導電性セラミックス
粉末7と導電性セラミックス粉末8とを静電容器内(図
示せず)で混練して、非導電性セラミックス粉末7の表
面部に導電性セラミックス粉末8を静電付着させた後、
これを2000rpm〜8000rpHの回転翼を備え
た容器内(図示せず)に投入して、数分間高速気流によ
る衝撃力(遠心転勤)を与え、導電性セラミックス粉末
8と非導電性セラミックス粉末7とをファンデル・ワー
ルス力によって結合させるという方法をとっている。As a specific coating method, the non-conductive ceramic powder 7 and the conductive ceramic powder 8 are kneaded in an electrostatic container (not shown), and the conductive ceramic powder is coated on the surface of the non-conductive ceramic powder 7. After electrostatically depositing 8,
This was placed in a container (not shown) equipped with a rotary blade of 2000 rpm to 8000 rpm, and an impact force (centrifugal transfer) was applied by high-speed airflow for several minutes to separate the conductive ceramic powder 8 and the non-conductive ceramic powder 7. The method is to combine them using van der Waals forces.
この複合粉体9を用いて通電焼結を行った場合、焼結型
3内の隣接する複合粉体9は、その表面部の導電性セラ
ミックス粉末8が、相互にミクロ放電することによって
、前記同様に短時間でセラミックス焼結体が焼結される
ことになる。When electrical sintering is performed using this composite powder 9, the conductive ceramic powders 8 on the surfaces of the adjacent composite powders 9 in the sintering mold 3 mutually generate micro-discharges. Similarly, the ceramic sintered body is sintered in a short time.
この場合、使用するセラミックス粉末7.8は、導電性
のもの(SiC,MoSi2.TiN等)だけに限定さ
れることはなく、非導電性のもの(A 、C’ 203
等)も用いることができ、素材の選択範囲が広がる。こ
のように、櫟々な性質のセラミックス粉末を用いること
ができるので、用途に応じた様々なセラミックス焼結体
を製造することができる。In this case, the ceramic powder 7.8 used is not limited to conductive ones (SiC, MoSi2, TiN, etc.), but also non-conductive ones (A, C' 203
etc.) can also be used, expanding the range of material selection. In this way, since ceramic powder with well-defined properties can be used, various ceramic sintered bodies can be manufactured depending on the purpose.
また、得られるセラミックス焼結体は、非導電性セラミ
ックス7と導電性セラミックス8とが均一に分散した高
品質なものとなる。Further, the obtained ceramic sintered body has high quality in which the non-conductive ceramics 7 and the conductive ceramics 8 are uniformly dispersed.
ところで、第2図に示すような上記複合粉体9を取り扱
うに際して、非導電性セラミックス粉末7の表面部から
導電性セラミックス粉末8が脱落することが考えられる
。Incidentally, when handling the composite powder 9 as shown in FIG. 2, it is conceivable that the conductive ceramic powder 8 may fall off from the surface of the non-conductive ceramic powder 7.
そこで、この脱落を防止するため、非導電性セラミック
ス粉末7と導電性セラミックス粉末8との間に、これら
の結合性を高める補助剤を介設してもよい。すなわち、
第3図に示すように、核体としての非導電性セラミック
ス粉末7の周りに、補助剤10としてステアリン酸亜釦
もしくはNi。Therefore, in order to prevent this falling off, an auxiliary agent may be interposed between the non-conductive ceramic powder 7 and the conductive ceramic powder 8 to improve their bonding properties. That is,
As shown in FIG. 3, around the non-conductive ceramic powder 7 as a core body, stearic acid substituent or Ni is placed as an auxiliary agent 10.
Mo、Cr等の耐熱金属を被覆し、さらにその周りに上
記導電性セラミックス粉末8を被覆することになる。A heat-resistant metal such as Mo or Cr is coated, and the conductive ceramic powder 8 is further coated around the heat-resistant metal.
以上説明したような製造方法によって得られるセラミッ
クス焼結体は、自動車エンジン用ホットプラグやセラミ
ックス製グロープラグ等に応用することができる。The ceramic sintered body obtained by the manufacturing method as described above can be applied to hot plugs for automobile engines, ceramic glow plugs, and the like.
[発明の効果]
以上説明したように本発明によれは次のごとき優れた効
果が発揮できる6
(1)短時間で焼結することができるので、セラミック
ス粉末表面の酸化が低減でき、酸化防止のための減圧装
置や還元性カス雰囲気炉が必要なくなる。[Effects of the Invention] As explained above, the present invention can exhibit the following excellent effects6 (1) Since sintering can be performed in a short time, oxidation of the ceramic powder surface can be reduced and oxidation prevention can be achieved. This eliminates the need for a pressure reducing device or reducing gas atmosphere furnace.
(2)セラミックス粉末表面の酸化か低減できるので、
均一で高強度なセラミックス焼結体を得ることができる
。(2) Oxidation on the surface of ceramic powder can be reduced.
A uniform, high-strength ceramic sintered body can be obtained.
(3)焼結型内に充填される焼結材として、非導電性セ
ラミックスの周りに導電性セラミックスを被覆してなる
複合粉体を用いることによって、非導電性セラミックス
と導電性セラミックスとが均一に分散したセラミックス
焼結体を得ることができる。(3) By using a composite powder consisting of a non-conductive ceramic coated with a conductive ceramic as the sintering material filled in the sintering mold, the non-conductive ceramic and the conductive ceramic are uniformly distributed. It is possible to obtain a ceramic sintered body in which the particles are dispersed.
第1図は本発明の一実施例のセラミックス焼結体の製造
方法に用いられる通電焼結装置を示す概略図、第2図は
複合粉体を表す概略図、第3図は別の複合粉体を表す概
略図である。
図中、1は導電性を有するセラミックス粉末、2は通電
焼結装置、3は非導電性の焼結型、7は非導電性セラミ
ックス、8は導電性セラミックス、9は複合粉体である
。Fig. 1 is a schematic diagram showing an electric sintering device used in a method for manufacturing a ceramic sintered body according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a schematic diagram showing a composite powder, and Fig. 3 is a schematic diagram showing another composite powder. It is a schematic diagram representing the body. In the figure, 1 is a conductive ceramic powder, 2 is an electric sintering device, 3 is a non-conductive sintering mold, 7 is a non-conductive ceramic, 8 is a conductive ceramic, and 9 is a composite powder.
Claims (2)
ス粉末を充填し、加圧しながら通電焼結するようにした
ことを特徴とするセラミックス焼結体の製造方法1. A method for producing a ceramic sintered body, characterized in that a non-conductive sintering mold is filled with conductive ceramic powder and sintered under pressure while being energized.
性セラミックスを被覆してなる複合粉体を形成し、該複
合粉体を非導電性の焼結型内に充填し、加圧しながら通
電焼結するようにしたことを特徴とするセラミックス焼
結体の製造方法2. A composite powder is formed by using a non-conductive ceramic as a core and covering the core with a conductive ceramic, and the composite powder is filled into a non-conductive sintering mold and sintered with electricity while being pressurized. A method for producing a ceramic sintered body characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2139678A JPH0437655A (en) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | Production of ceramic sintered body |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2139678A JPH0437655A (en) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | Production of ceramic sintered body |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0437655A true JPH0437655A (en) | 1992-02-07 |
Family
ID=15250877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2139678A Pending JPH0437655A (en) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | Production of ceramic sintered body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0437655A (en) |
-
1990
- 1990-05-31 JP JP2139678A patent/JPH0437655A/en active Pending
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