JPH044104A

JPH044104A - フェライト紛末用湿式成形用型

Info

Publication number: JPH044104A
Application number: JP10306790A
Authority: JP
Inventors: Keiichiro Isomura; 磯村　敬一郎; Kazuhiko Kamakura; 和彦鎌倉; Toshihiko Funabashi; 敏彦船橋; Yasuhiro Kakio; 垣生　泰弘
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1990-04-20
Filing date: 1990-04-20
Publication date: 1992-01-08

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】〔産業上の利用分野１本発明は、フェライト粉末用湿式成形用型、特に微細な
気孔による吸水性、長寿命、高強度、良能型性を有する
型に関するものである。

［従来の技術）湿式成形は、粉末の成形技術の１種で、スリ・ンブキャ
スティング、湿式プレス成形、ろくろ成形、押出成形、
射出成形などがあり、特にセラミックス分野で応用され
、古米は衛生陶器、陶磁器などに利用されたが、近年は
フェライト粉末にも応用されつつあり、工業用部品の成
形技術として期待されている。

湿式成形用型としては、最も古くから知られている石膏
型が一般的である。優れた吸水性、離型性、寸法精度と
、安価で大型の複雑な形状までできることなどがその要
因である。

しかしながら、反面、耐水性、耐圧強度、ＩＴＦｔ摩耗
性に弱く、かつ石膏中のＣａ’＋イオンが洛出し素地に
混入するなどの欠、４．も有している。また石膏型には
、型毎に気孔率、気孔径分布が異なり吸水性がばらつき
、一定の成形条件ではないという問題点もある。更に生
産性を向上するための加圧成形では強度不足であり、型
を大量に並行使用しなければならないという欠、ｔｇ、
もある。

このような背景から、石膏型の欠点を克服する目的で、
他材質の鋳型が種々開発されている。主な材質としては
、樹脂、樹脂−セラミックス、金属−セラミックス、金
属などである。

しかしながら、これらの型は次のような欠点を有しでい
る。

（１）　気孔径が３μｍより大きく、微粒子では型への
目詰まりが生しる。

（２）　型と素地の離型性が悪く、気体通過などによる
強制脱型するｌ・要があり、成形物が損傷し易い。また
離型性を向上せしめるために、型表面にＣａ２＋のよう
な一イオン交換し易い多価陽イオンを含有すると、これ
が素地内に混入してしまう。

（３）　型の加工が容易ではないため、面精度を出した
り、極薄肉や極細部を有するような複雑形状を寸法精度
良く仕上げるには加工コストが高くなる。

［発明が解決しようとする課題］本発明は前述の石膏型およびそれ以外の鋳型の問題５点
を解決することを目的としており、下記に示す特性を有
する湿式成形用型を提供することにある。

■　フェライトの超微粉を用いても目詰まりを起こさな
い微細な気孔径を有すること。

■　多数回使用しても型表面が変質、摩耗しない耐水性
、耐有機溶媒性、〔圧強度に優れる長寿命型であること
。

■　常圧成形のみならず、加圧成形も可能である高強度
型であること。

（４）更に素地と濡れにくい良能型性型であること。

本発明における湿式成形とは、フェライトのスラリー（
泥漿）を成形型に流込むスリップキャスティング゛（鋳
込成形）、湿式プレス成形、粘土状の坏土などを成形す
る塑性成形の一種であるろくろ成形、押出成形、射出成
形といった成形法であり１本発明における湿式成形用型
はこれらの成形を去に好適に用いられる。

［課題を解決するための手段１本発明者らは粉末の主要な成形方法の１つである湿式成
形用型として種々の材料を比較、検討したところ、窒化
硼素と他のセラミックス成分とからなる複合焼結体を用
いて、従来にない、非常に優れた特性を有するフェライ
トの湿式成形用型が得られることを見出し、本発明を完
成した。

本発明は、窒化硼素（ＢＮ）と、１種または２種以上の
他のセラミックス成分とがら構成され、かつ通気性を有
するフェライトの湿式成形用型で、ＢＮと他のセラミッ
クス成分の合計重量に対するＢＮの重量比率が１０〜５
０％、平均気孔径Ｍ０．１〜３μｍ、かつ気孔率が１０
〜５０％であるものが好ましい。

［作用１以下、本発明の詳細な説明する。

本発明者らはまず型の材質を検討した。耐摩性、耐圧強
度という点てセラミックスの中で選定することにした。

素地と濡れにく（易加工性という点よりＢＮをベースに
考えた。ＢＮはしかしながら、難焼結性で、通常、ＬＪ
Ｐ法により焼結することと、耐摩耗性が低いことが問題
である。

そこで、本発明者らは、ＢＮと、常圧または雰囲気加圧
焼成で緻密に焼結し、１摩耗性、耐圧強度に優れる他の
セラミックス成分とを組み合わせることを考えた。その
意図するところは、（１）　他セラミックスの焼結をＢ
Ｎが阻害し、その際、気孔が生成する。

（２ｊ　　ＢＮのメリットを生かしつつ、耐摩耗性を補
う。

という複合効果である。

なお、型の十分な吸水・けを確保するためには、上記気
孔は型の内外面を結ぶ連続気孔でなければならず、型は
通気性を有する必要がある。

次に、本発明をＢＮと他のセラミックスとしてＳｉ３Ｎ
４を用いた具体的実験に基づき説明する。

Ｓｉ３Ｎ４は平均粒径０．８μｍ、ａ相半９３％の粉末
を出発原料とし、ＢＮは平均粒径０．２μｍ、純度９７
％の粉末を出発原料とした。

この２種の粉末（Ｓｉ３Ｎ４の焼結助剤を含む）をエタ
ノールを用いてボールミルにより混合し、乾燥後、スリ
ップキャスティングにより、縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、
厚さ１０ｍｍのテストピースを成形し、該成形物をＮ２
中９ａｔｍで１８００’Ｃにて焼結せしめた。Ｓｉ３Ｎ
４とＢＮの重量比率はＳ　ｉ３Ｎ４　／ＢＮ＝　１００
１０．９０／１０．８０／２０．７０／３０．６０／４
０．５０１５０．４０／６０とした。

これらの焼結体の諸物性を評価した。第１図、第２図、
第３図はそれぞれ常温での、３点曲げ強度（σｂ３）、
ショア硬度、気孔率のＢＮ含有量依存性を示す。第４図
は、（ａ）はＢＮ含有量２０重量％、（ｂＪは５０重量
％の焼結体についての気孔径分布を示す。

第１図〜第４図の結果より、ＢＮ含有量が増すと、強度
、硬度は低下するが、気孔率は増す。また気孔径はＢＮ
含有量にかかわらず、平均気孔径的０．２μｍで分布域
は非常にシャープであることが分かる。このことより、
ＢＮはＳ　ｉ　３　Ｎ　４の焼結を阻害し、ＢＮ含有量
が増すと、その阻害程度が増すものと思われる。また耐
圧強度も石膏型の強度ｌＯ〜５０　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ
″に比べれば十分に高強度であり、常圧下のみならず加
圧下でも成形可能である。

さらに気孔径が非常に微細で分布もシャープであること
から、型の吸水性も十分てまた均一であることが判断さ
れる。気孔径が小さくてきるのは出発原料が微粒のため
と思われる。

以上のように本発明の型を用いることにより、微粒子で
も目詰まりがなく、脱型性が良好で、かなりの高圧成形
が可能で量産性を向上することができる。また耐摩耗性
に優れるので、成形物の面精度も一定にできる。これに
より、例えば自動車部品のような品質要求の厳しい製品
にも対処が可能となる。

ＢＮと複合させる他のセラミックス成分は、Ｓｉ３Ｎ４
のほかにも、例えばＳｉＣ，５ＩＡＬＯＮ、ＺｒＯ２、
Ａｊ２２０３、ＡｆｆＮ、ムライトなどのように耐摩耗
特性の優れた材料が使用可能で、ＢＮとの複合効果はＳ
　ｉ　３　Ｎ　４と同様であった。またＡ　Ｉ２２０３
−　Ｚ　ｒ　０２などのように目的に応して２種以上を
複合した場合も同様である６更に、気孔径、気孔率につ
いては、出発原料の粒度、含有量により任意にコントロ
ールできるので、成型する材料の粒度、含有量を調製す
ればよい。ＢＮ含有量はＢＮが多いほど、離型性、加工
性は良好となるが、耐圧強度、硬度は低下するので、成
形する材料に応じて任意にコントロールすればよい。

ここで１本発明をスリップキャスティングの具体的実験
例に基づき説明する。

本発明者らは、実際にフェライト粉末を用いてスラリー
を作った。出発原料としてＳｒＣＯ３とＦｅ２Ｏ３とを
準備し、モル比て５ｒＣＯａ／Ｆｅ２０ａ＝１１５．９
の組成で混合し、大気中で１２４０℃で焼成し、Ｓｒ０
・５．９Ｆｅ２０３なる組成の仮焼体を得た。

この仮焼体を乾式粉砕を経て湿式粉砕し、平均粒径１．
２μｍのフェライト粉末とした。このフェライト粉末１
００重量部に対し、バインダとしてポリカルボン酸アン
モニウムを０．５％水溶ｉ４５重量部、分散剤としてポ
リアクリル酸アンモニウム０．６重量部とでスラリーを
作り、ボールミル混合を５時間行い、約２０００ｃｐｓ
のスラリーを得た。

このスリップを、前述と同様にして焼結したＳ　ｉ３　
Ｎ４−ＢＮ鋳型（内径４０ｍｍ、Ｅさ１００ｍｍ、肉厚
４０ｍｍの有底円筒形）を用いて常圧（Ｐ　＝　Ｏｋ　
ｇ　／　ｃ　ｒｒｉ″）下および加圧（Ｐ＝１０．２０
　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｒｎ”　）下でのスリップキャステ
ィングにより成形し、着肉速度等の成形性について評価
した。種々の試験結果を第１表に示す。

型摩耗は５０回のテストの後の摩耗量である。

また、Ｓ　ｊ　３Ｎ４／ＢＮ重量比率を７０／３０とし
、ＢＮの粒径を変化させた本発明の鋳型についても同様
に試験し、その結果を第２表に示す。

これらの結果より、型が目詰まりすることなく、加圧に
よる量産性向上も顕著で、離型性、耐摩耗性は最適なり
Ｎ含有量を選定すればよいことが分かった。更に加圧す
れば量産性も向上する。

ＢＮＮ含有量高いほど気孔率が増すので量産性は向上す
る。

なお、ＢＮの重量比率は１０％未満となると離型しにく
くなり、５０％を越えると耐摩耗性が劣ってくる。

また、平均気孔径が０．１ＬＬｍ未満だと成形速度が過
小となり、３μｍを越えると目詰まりするイψ向が出て
くる。さらに、気孔率が１０％未満だと成形速度が過小
になり、５０％を越えると鋳型の強度が不十分となる。

なお、ここではスリップキャスティングを例にとり説明
したが、この効果は他の湿式成形、例えばｌＲ式プレス
成形、押出成形、射出成形、などにおいても同様であっ
た。したがってこれらの成形法においても、上記と同様
の考え方で、型の特性を適当にコントロールすればよい
。

［実施例］以下に本発明の実施例をスリップキャスティングについ
て説明する。

本発明による鋳型として、それぞれＢＮを重量比率で３
０％含有する５ｉＣ−ＢＮ、Ｚｒ０ｚＢＮ、Ａｆｆ２０
３−ＢＮ、ムーｙイト−ＢＮ、５ＩＡＬＯＮ−ＢＮ、Ａ
−ｊ２２０３−Ｚｒ０２−ＢＮ（Ａ　４２２０３　／　
Ｚ　ｒ　０２重量比率＝８０／２０）の組成のものを準
備し、比較例として石膏型、エポキシ樹脂型を準備した
。鋳型の形状は前述と同様である。

スリップキャスティングは前述のフェライト粉末のスリ
ップを用いて、常圧下および１０．２０ｋ　ｇ　／　ｃ
　ｒｎ’の加圧下にて行なった。試験は５０回繰返し、
その結果を第３表に示す。

第３表の結果より明らかなように、本発明の鋳型はすべ
ての項目について良好であった。それに対してエポキシ
樹脂型では目詰まりが速く、寿命が短い。また石膏型は
成形圧力１０ｋｇ／ｃｒｎ’が限度で量産性は低く、摩
耗が速い。

なお、ここでは、スリップキャスティングを例にとって
説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、ろ
くろ成形、湿式プレス成形、押出成形、射出成形等の湿
式成形全搬への通用が可能である。

［発明の効果］本発明によれば、窒化硼素と他のセラミックス成分とか
ら構成される型を用いることにより、従来の石責型、樹
脂型に比べて格段に優れたフェライト粉末の湿式成形用
型を得ることができ、また、それを用いて湿式成形をす
ることにより、高い生産性で、目詰まりなく、離型性良
くフェライト粉末の成形が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＳ　ｉ　３　Ｎ　４−　Ｂ　Ｎ系複合
焼結体の常温での３点曲げ強度のＢＮ含有量依存性を示
す線図、第２図は上記焼結体のショア硬度のＢＮ含有量
依存性を示す線図、第３図は同じく上記焼結体の気孔率
のＢＮ含有量依存性を示す線図、第４図の（ａ）、（ｂ
）は、それぞれＢＮ含有量２０および５０重量％の５ｉ
３Ｎ４−ＢＮ系複合焼結体の気孔径分布を示す線図であ
る。川崎

Claims

【特許請求の範囲】

１　窒化硼素と、１種または２種以上の他のセラミック
又成分とからなり、窒化硼素と前記他のセラミックス成
分の合計重量に対する窒化硼素の重量比率が１０〜５０
％、平均気孔径が０．１〜３μｍ、気孔率が１０〜５０
％であり、かつ通気性を有することを特徴とするフェラ
イト粉末用湿式成刑用型。