JPH0450176A

JPH0450176A - セラミック成形体の脱脂方法

Info

Publication number: JPH0450176A
Application number: JP2159064A
Authority: JP
Inventors: Tetsuji Yogo; 哲爾余語; Kiyoshige Ochiai; 落合　清成
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1990-06-18
Filing date: 1990-06-18
Publication date: 1992-02-19
Anticipated expiration: 2013-08-06
Also published as: JP2784837B2

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〕本発明は、セラミック成形体の脱脂方法に関し、特に射
出セラミック成形体の脱脂方法に関する。本発明は、タ
ービンロータ等のセラミック製品の製造に利用される。

〔従来の技術〕

セラミック材料は、近年、自動車部品、耐熱材料、電子
材料、機械工具等、その用途が急激に広がりつつあり、
それに伴い、製品形状も複雑化している。そのため、セ
ラミック材料を複雑な形状の成形体に精度良く、効率的
に成形する方法として、射出成形法が採用されている。

しかし、この射出成形法では、容量比で約５０％（重量
比で約３０％）近くに当たる有機質系結合剤、可塑剤、
滑剤等を添加し、成形するため、脱脂工程が必要となる
。

この脱脂は、通常、急激な有機質系結合剤等の熱分解を
抑制するため長時間（例えば、肉厚１０ｍｍ程度で約１
週間程度）の加熱が行われ、また非酸化物のセラミック
材料を用いる場合は、酸化を抑制するため窒素又はアル
ゴン等の非酸化雰囲気中で行われる。

更に、均一に加熱するため、又は脱脂途中において自重
による垂れを防止するために、セラミック成形体をアル
ミナ粉末からなる埋込材中に埋め込んで、脱脂する方法
も知られている（特開昭５７−１００９７３号公報等）
。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記前者の方法では表層部と内部との間に大きな温度差
が生じ、表層部が急速に脱脂されて、表層部にキレを生
じる。

前記後者の成形体を埋込材中に埋め込んで脱脂する場合
、成形体の薄肉部の変形（垂れ）は、埋込材の粉末によ
り下方から支承されるので、その変形は防止されるが、
十分とはいえない。即ち、例えば、第１図〜第３図に示
すように、薄肉部の翼部２１を有するロータ形状（Ｔ／
Ｃ，Ｇ／Ｔ等）の成形体２では、結合剤が軟化する温度
域で埋込材３の重さにより薄肉部２１が変形することが
多い。これは、（１）埋込材自体の重さが相当あること
、（２）脱脂中、炉の振動、及び埋込材３に成形体２よ
り滲み出した結合剤の表面張力により埋込材３が移動し
て嵩が減り、充填嵩密度が大きくなること、のためであ
る。

本発明は、前記観点に鑑ろてなされたものであり、脱脂
性能を維持しつつ、脱脂後のセラミック成形体の変形、
亀裂、カケを防止でき、成形体の埋込み作業、取り出し
作業に優れる脱脂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〕

本第１発明の脱脂方法において使用する埋込用セラミッ
ク粒子は、前記成形体用セラミック粒子と脱脂中におい
て反応せず、且つ中空体であることを特徴とする。

この成形体の成形方法は後で脱脂を必要とするものであ
れば良く、特に限定されないが、射出成形体が好ましい
。この射出成形体では、通常、多くの有機質系結合剤を
必要とし、且つ複雑形状で薄肉部をもつ成形体だからで
ある。

前記埋込用セラミック粒子は、中空体であればよい。即
ち、非中空のものと比べて密度が小さく、外形が球状等
の流動性に優れたものである。この粒子の粒度分布は特
に問わないが、分級してその分布をシャープにするより
は、むしろある程度幅のある分布が好ましい。これは、
成形体中の結合剤が滲み出す時、充填剤粒子間隔が狭い
程、脱脂途中での粒子の移動が少なく充填嵩密度が増大
しないため好ましいからである。この分布は、第２発明
に示すように１０〜４００μｍ、特に５０〜２００μｍ
が好ましい。これは、取り扱いが容易で、滲み出し効率
が良好のためである。これが１０μｍ未満では作業中に
粉塵として飛散し易く４００μｍを越えると成形体表面
に粒子の痕跡が残る。

また、充填嵩密度は小さい程自重による垂れ防止の点か
ら好ましいが、あまり小さくなるとこの中空体の強度が
低下するので好ましくない。従って、両者のバランスか
らいって、第２発明に示すように０．３〜０．６、特に
０．４〜０．５程度が好ましい。

〔作用〕

一般に使用されているアルミナ目砂（充填嵩密度的１）
、窒化珪素粉末（充填嵩密度的１）を使用した場合に比
較し、中空体の嵩密度が小さいので、これを成形体の周
りに充填する場合の充填嵩密度は０．３〜０．６程度と
小さくなる。従って、この中空体を埋込材として用いる
と、脱脂中、その重さにより成形体の垂れ、特に薄肉部
の垂れが無くなるか、又は少なくなる。

また、中空体は、球状等であり流動性も良いので、成形
体を埋め込む作業、取り出す作業においても作業効率が
向上する。

また、ラジアル型ロータ等の複雑で且つ薄肉部のあるよ
うな成形体を脱脂する場合、脱脂後の生強度が弱い。従
って、従来のアルミナ目砂を用いた場合、その充填嵩密
度が大きく流動性も少ないので、取り出し時無理に引き
出すと翼のカケが発生していた。しかし、本発明のよう
に、中空体を使用した場合、嵩密度が小さく流動性も良
いので、同様の作業を行っても翼部等の強度の弱い部分
のカケは発生しないか、又は大変少ない。

更に、本発明においては、所定のセラミック材料からな
る埋込材を用いるので、均一にセラミック成形体を加熱
でき、脱脂性能も優れる。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

まず、平均粒径１μｍの窒化珪素粉末１００重量部（以
下、単に部という。）に対し、焼結助剤としてアルミナ
（平均粒径的１μｍ）５部、イツトリア（平均粒径的１
μｍ）５部を添加し、焼結用窒化珪素混合物を調製した
。この混合物に有機質系結合剤として、エチレン−酢酸
ビニル共重合樹脂５部、マイクロクリスタリンワックス
１５部、可塑剤としてジエチルフタレート４部を加えて
加熱混練し、射出成形用セラミック原料を調製した。

そして、所定の金型を用いて、前記セラミック原料を射
出成形して第１図中に示す形状のラジアル型タービンロ
ータ成形体２を１００個成形した。尚、この成形体にお
いて、焼成後の翼部の最大直径は５０ｍｍ、焼成後の最
薄内部の肉厚は約１ｍｍである。

実施例１として、第１図に示すように、この成形体２０
個は、脱脂用匣鉢１中に充填された埋込材３中に埋め込
み、その後、匣鉢１に振動を与え充填嵩密度を高めてお
く。この場合の充填嵩密度を表に示す。尚、この埋込材
としては、アルミナ−’ｙ　リカバルーン（昭和電工（
株）製「ショーバルーンＳＧ」、充填嵩密度０．４５、
粒径１０〜３５０μｍ）を用いた。実施例２の埋込材と
しては、分級して粒度を８゛０〜１００μｍとしたアル
ミナ−シリカバルーンを用いた。実施例３の埋込材とし
ては、粒度分布８０〜１５０μｍのシラスバルーン（新
三興商事■製、「サンキライト」）を用いた。

次いで、前記各成形体を熱風循環式の電気炉中１００℃
から５００℃まで５℃／時間で窒素雰囲気下で加熱し脱
脂した。この各脱脂体について、キレの発生、変形（翼
の垂れ）、取り出し時のカケを観察し、その結果を表に
示した。

尚、「キレの発生無し」とは、脱脂体表面の拡大鏡検査
及び脱脂体内部の超音波検査において、いずれの検査に
もキレが発見されなかった場合をいう。「キレの発生有
り」とは、前記いずれかでキレが発見された場合をいう
。「変形の有無」については翼形状の外観検査によった
。

尚、比較例１として、他の２０個は、埋込材としてのア
ルミナ粉末（粒径１００〜２００μｍ１充填嵩密度１．
０３）中に埋めて同様に脱脂した。更に、比較例２とし
て、他の２０個は埋込材を用いずに同条件下で脱脂した
。

この結果によれば、埋込材として、所定の粒度分布のあ
るアルミナ−シリカバルーン（実ｍ例１）又ハシラスバ
ルーン（実施例３）を用いた場合は、キレの発生も変形
もカケもなく、高品質な脱脂体が得られた。また、アル
ミナ−シリカバルーンは脱脂後においても破損すること
なく、強度に優れていることを示しているが、シラスバ
ルーンはその一部が破損し、やや強度が低い。また、分
級した粒度分布をもつ実施例２でも、はぼ良好な結果を
示したが、実施例１と比べて、脱脂前後で埋込用粒子の
嵩密度に変化があった。

以上より、埋込材の粒度はある程度の分布を示すのが良
く、例えば１０〜４００μｍは優れた結果を示す。また
、充填嵩密度は０．４〜０．５程度であれば、大変優れ
た結果を示す。

一方、埋込材としてアルミナ粒子を用いた場合では、変
形、カケが生じた。更に、埋込材を用いない場合では、
キレの発生が多く脱脂性能に優れず、しかも変形の発生
も大きかった。

尚、本発明においては、前記具体的実施例に示すものに
限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変
更した実施例とすることができる。即ち、中空体として
は、前記以外の材質からなるものでもよいし、有機質系
結合剤も前記以外の種類、添加量等とすることもできる
。また、他に有機質系可塑剤、滑剤、その他の各種添加
剤等を用いることもできる。更に、脱脂条件（脱脂温度
、脱脂速度、雰囲気の種類等）は使用材料等により種々
選択される。

〔発明の効果〕

本発明の脱脂方法においては、前記作用に示すように、
埋込材として充填嵩密度の小さな流動性の良い中空体を
用いるので、脱脂中に埋込材の重さにより成形体が変形
することも少なく　（若しくは無＜）、シかも取り出し
時のカケもなく、成形体の埋込作業、取出作業において
も作業効率が向上し、更に均一に成形体を加熱できるの
で、脱脂性能も優れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例において成形体を埋込材中に埋め込んだ
状態を示す説明図、第２図は成形体に埋込材の重さが掛
かる状態を示す説明図、第３図は脱脂後の成形体におい
て翼部が垂れた状態を示す説明図である。１；脱脂用匣鉢、２；タービンロータ成形体、２１；薄
肉部、３；埋込材。特許出願人　　日本特殊陶業株式会社代　理　人　　弁理士　小島清路

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも成形体用セラミック粒子及び有機質系
結合剤が配合されて成形されたセラミック成形体を、埋
込用セラミック粒子からなる埋込材中に埋め込んで、加
熱して脱脂するセラミック成形体の脱脂方法において、前記埋込用セラミック粒子は、前記成形体用セラミック
粒子と脱脂中において反応せず、且つ中空体であること
を特徴とするセラミック成形体の脱脂方法。
（２）前記埋込用セラミック粒子の粒度分布は、１０〜
４００μｍであり、且つその充填嵩密度が０．３〜０．
６である請求項１記載のセラミック成形体の脱脂方法。
（３）前記セラミック成形体は射出成形体である請求項
１又は２記載のセラミック成形体の脱脂方法。