JPH0470122B2 - - Google Patents
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- JPH0470122B2 JPH0470122B2 JP32693088A JP32693088A JPH0470122B2 JP H0470122 B2 JPH0470122 B2 JP H0470122B2 JP 32693088 A JP32693088 A JP 32693088A JP 32693088 A JP32693088 A JP 32693088A JP H0470122 B2 JPH0470122 B2 JP H0470122B2
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Landscapes
- Producing Shaped Articles From Materials (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
本発明は、セラミツクスを射出成形する場合に
おいて、性能の優れた射出成形品を製造するセラ
ミツクスの射出成形方法に関する。 ［従来の技術］ 窒化珪素、炭化珪素、サイアロン等のシリコン
セラミツクスは、金属よりも高温で安定であり、
酸化腐食やクリープ変形を受け難いところから、
近年、それをエンジン部品として利用する研究が
活発に行なわれている。例えば、これらセラミツ
クス材料からなるラジアル型タービンロータは、
金属製ロータに比べて、軽量でエンジンの作動温
度を高めることができ、熱効率に優れているため
に、自動車ターボチヤージヤーロータ或いはガス
タービンロータ等として注目を集めている。 このような、タービンロータは、複雑な三次元
形状を成す翼部を有しているため、焼結された単
純な形状の、例えば緻密な窒化珪素、炭化珪素焼
結体等の棒状或いは角状など単純な形状の素材を
研削加工によつて所望の形状に仕上げることは、
不可能に近いものであることは勿論、単に１回の
成形操作にて、そのような複雑な形状の成形体を
得ることは極めて困難である。このような複雑な
セラミツクス成形体を製造する方法として、従
来、射出成形法が広く利用されている。 セラミツクスの射出成形法は、プラスチツクの
成形を応用した成形法で、セラミツクス粉末にポ
リエチレン、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂、可
塑剤、分散剤、ワツクス等からなる有機バインダ
ーを混合し、この混合原料を加熱して可塑性をも
たせ、成形用金型内に射出して成形する方法であ
り、得られた焼結体を脱脂し、焼成することによ
つてセラミツクス成形体を得ることができる。ま
た近年、セラミツクス粉体に可塑化媒体として主
に水を可塑剤として有機バインダーを混合し、こ
の混合原料を冷却して可塑性をもたせ、成形用金
型内に射出して成形する方法であり、得られた成
形体をバインダー除去し焼成することによつてセ
ラミツクス焼結体を得る方法も一部で検討されて
いる。この成形方法によれば、他の方法ではかな
りの工数を必要とするような複雑な部品を１回の
操作で、迅速に且つ精密で、仕上げ代の少ない成
形品を得ることができる。 このような従来から行なわれている射出成形方
法においては、成形用金型の温度について通常金
型温度を入口部から先端部まで一定にすることに
より成形が行なわれていた。 ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、成形用金型の温度を一定にした
場合には射出成形に際して金型入口部と先端部と
の間で成形材料の温度差が生じ、得られる成形体
の密度分布が不均一となり、その結果、該成形体
を焼成してできる焼結体にはクラツクが生じた
り、変形等が生じ、寸法精度、強度などが不均一
となり均一な焼結体を得ることができなかつた。 ［課題を解決するための手段］ そこで、本発明者は上記した従来の問題を解決
するため鋭意研究した結果、成形用金型に温度勾
配を設けるようにして成形材料を均一な温度に制
御し得ることを見出し、本発明に到達した。 即ち、本発明によれば、セラミツクスを射出成
形する方法において、加圧終了時の成形用金型近
傍の成形体温度を測定し金型に温度勾配を設ける
ことにより、成形用金型近傍の成形体温度分布が
±0.5℃以内となるようにしたことを特徴とする
セラミツクスの射出成形方法、が提供される。 ［作 用］ 本発明では、加圧終了時の成形用金型近傍の成
形体温度分布が±0.5℃以内となるように制御し
たものである。そのため、成形用金型温度を入口
部から先端部へ勾配を有するように設定する方
法、さらには金型内に成形材料を充填する速度
（射出速度）をコントロールする方法等がある。
本発明における具体的な例としては、第１図に示
す如く、金型入口部から測温部までの成形材料到
達時間ｘ（sec）、金型入口部から測温部までの金
型の温度差ｙ（℃）としたとき、ｘ≦ｙ≦5xの範
囲になるように金型の温度勾配を設定する。ｙ＝
ｘからｙ＝5xの範囲となる理由は、成形材料
中の有機バインダーの種類及び添加量、又はセラ
ミツクス粉末の種類及び添加量によつて成形材料
の比熱又は熱伝導率が異なるため、成形体の形
状及び肉厚が異なるため、成形条件等が異なる
ため、等である。比熱が大きく熱伝導率が小さい
成形材料では金型温度の影響を受けにくいため、
成形材料到達時間ｘが長くても金型温度差ｙを小
さくでき、例えばｙ＝ｘとなる。又、比熱が小さ
く熱伝導率がが大きい成形材料では金型温度の影
響を受けやすいため、成形材料到達時間ｘが長く
なると金型温度差ｙを大きくしなければならず、
例えばｙ＝5xとなる。具体的に、例えばセラミ
ツクス材料の組成が、セラミツクス粉末48〜
60vol％、有機バインダー52〜40vol％で、かつ該
有機バインダーの組成として分子量１〜５万が３
〜15wt％、分子量200〜1000が85〜97wt％であ
り、又成形する条件が成形材料温度60〜80℃、金
型温度40〜52℃である場合には、ｘ≦ｙ≦5xの
範囲が好ましい。 上記のように金型温度勾配を設定すると、射出
成形された成形体の金型近傍の温度が部位に拘ら
ず±0.5℃以内とほぼ均一となつて、均質な成形
体の作製、およびそれに引続く均質な焼結体の製
造のために好ましい。成形体の温度分布が±0.5
℃以上になると、得られる成形体の密度分布が不
均一となり、その結果、該成形体を焼成してでき
る焼結体にはクラツクが生じたり、変形等が生
じ、寸法精度、強度などが不均一となり均一な焼
結体を得ることができなかつた。 また、成形用金型近傍の成形体の温度分布が±
0.5℃以上であることが必要な時点は、加圧終了
時である。一般に、射出成形は成形材料を充填し
た後所定時間高圧加圧し、次いで成形体形状付与
又は成形体内部に発生するヒケ等の欠陥を防止す
るため所定時間低圧にて保持される。加圧終了時
とは上記所定時間実施される高圧加圧処理の終了
時をいう。 金型温度の設定および射出速度の設定が終了し
た後、成形体温度測定用熱電対を取りはずし、射
出成形することになる。 上記のような金型の好ましい温度条件は、原料
の調合粉末に結合剤、ワツクス、滑剤等多量の有
機バインダーを添加して混練する有機バインダー
を用いる射出成形法にあつては、射出成形用材料
温度が金型温度よりも高いため、成形用材料が入
口部から先端部に行くに従つて冷され、成形体の
温度も入口部から先端部に行くに従つて低くな
る。これを補い成形体の温度を一定にするため、
金型の温度を入口部から先端部に行くに従つて上
昇させる。金型の加温方法は、例えば一般的なヒ
ーター（棒、バンド等）を用いてもよいし、液体
（水、油）を用いてもよい。 また、原料の調合粉末に少量の有機バインダー
と主に水を添加してなる坏土を用いる射出成形法
にあつては、坏土（成形用材料）の温度が金型温
度よりも低いため、成形用材料が入口部から先端
部に行くに従つて高くなる。これを補い成形体の
温度を一定にするため、金型の温度を入口部から
先端部に行くに従つて下降させるのである。な
お、本発明で使用されるセラミツク粉末として
は、従来より知られた酸化物であるアルミナ、ジ
ルコニア等のほか、いわゆるニユーセラミツクス
として知られる窒化珪素等の窒化物、炭化珪素等
の炭化物、およびこれらの複合材料等を使用する
ことができる。 ［実施例］ 以下、実施例に基き本発明をさらに詳細に説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。 実施例 １ 有機バインダーを用いる射出成形方法を実施し
た。以下、第２図の有機バインダーを用いる射出
成形方法を示すフローシートに従つて説明する。 セラミツクス原料の窒化珪素粉末100重量部に
対して、焼結助剤としてSrO：２重量部、
MgO：３重量部、CeO2：３重量部を添加し、こ
れらを粉砕混合して平均粒径0.5μmの調合粉末と
し、次いでスプレードライによつて平均粒径
30μmの顆粒を得た後、2.5ton／cm2の圧力で静水
圧等方加圧を行つて造粒し、これを解砕して平均
粒径30μmの粒子を得た。次に、この調合粉末100
重量部に対して、結合剤：３重量部、ワツクス：
15重量部、滑剤：２重量部を加えて混練し、これ
をペレツト状とし、次いでこれを材料温度68℃、
射出圧力400Kg／cm2、射出速度100〜300c.c.／sec、
加圧時間15secで、表１に示す金型温度によつて
Ａ，Ｂ，Ｃ各部の温度を制御しつつ第３図に示す
成形用金型内に射出成形を行ない、長さ150mm、
幅65mm、厚さ15mmの成形体を得た。その際の成形
体の温度を表１に示す。 ここで、第３図の金型には、金型温度制御用熱
電対１０，１０′，１０″、成形体温度測定用熱電
対１１，１１′，１１″および金型加温用ヒーター
１２，１２′，１２″が設けられ、金型温度の制御
と成形体温度の測定が行なわれる。なお、１３は
金型のゲート（入口部）、１４，１４′，１４″は
金型内圧力検出センサーを示す。これらセンサー
の温度及び圧力のサンプリング間隔は10μsecで行
なつた。 次に、成形体を１〜３℃／ｈの昇温速度で400
℃まで昇温し、その温度で５時間保持して脱脂処
理を行ない、次いで7ton／cm2の圧力で静水圧等方
加圧を行なつた後常圧の窒素雰囲気下1700℃にて
１時間焼成を行ない角型の焼結体を得た。得られ
た焼結体の寸法精度および強度を表１に示す。 比較例 １、２ 成形用金型の制御温度を表１に示す条件とした
以外はすべて実施例１と同じ条件によつて成形体
を作製し、角型の焼結体を得た。得られた焼結体
の寸法精度および強度を表１に示す。 実施例 ２ 実施例１と同じ原料を使用し、第４図に示す金
型を用いて、その制御温度を表１に示すように変
えた以外は実施例１と同じ方法で射出成形を行な
い、直径30mmφ、長さ200mmの成形体を得、更に
実施例１と同じ方法で脱脂および焼成を行ない丸
棒型の焼結体を得た。得られた焼結体の寸法精度
および強度を表１に示す。 比較例 ３ 成形用金型の制御温度を表１に示す条件とした
以外はすべて実施例２と同じ条件によつて作製
し、丸棒型の焼結体を得た。得られた焼結体の寸
法精度および強度を表１に示す。 実施例 ３ 実施例１と同じ原料を使用し、第５図ａ，ｂに
示す金型を用いてその制御温度を表１に示すよう
に変えた以外は実施例１と同じ方法で射出成形を
行ない、チツプ径150mmφ、翼高100mmのタービン
ロータ成形体を得、更に実施例１と同じ方法で脱
脂および焼成を行ないタービンロータ焼結体を得
た。得られた焼結体の寸法精度を表１に示す。 比較例 ４ 成形用金型の制御温度を表１に示す条件とした
以外はすべて実施例３と同じ条件によつて作製
し、タービンロータの焼結体を得た。得られた焼
結体の寸法精度を表１に示す。 上記の実施例および比較例から明らかなよう
に、金型の制御温度を入口部より先端部に行くに
従つて上げ、しかもその温度上昇が、第１図に示
す如き温度勾配の範囲内になつた場合には加圧終
了時の成形体温度は何れの部位においても±0.5
℃以内となり、寸法精度がよく、強度の高い焼結
体が得られることが分かる。
おいて、性能の優れた射出成形品を製造するセラ
ミツクスの射出成形方法に関する。 ［従来の技術］ 窒化珪素、炭化珪素、サイアロン等のシリコン
セラミツクスは、金属よりも高温で安定であり、
酸化腐食やクリープ変形を受け難いところから、
近年、それをエンジン部品として利用する研究が
活発に行なわれている。例えば、これらセラミツ
クス材料からなるラジアル型タービンロータは、
金属製ロータに比べて、軽量でエンジンの作動温
度を高めることができ、熱効率に優れているため
に、自動車ターボチヤージヤーロータ或いはガス
タービンロータ等として注目を集めている。 このような、タービンロータは、複雑な三次元
形状を成す翼部を有しているため、焼結された単
純な形状の、例えば緻密な窒化珪素、炭化珪素焼
結体等の棒状或いは角状など単純な形状の素材を
研削加工によつて所望の形状に仕上げることは、
不可能に近いものであることは勿論、単に１回の
成形操作にて、そのような複雑な形状の成形体を
得ることは極めて困難である。このような複雑な
セラミツクス成形体を製造する方法として、従
来、射出成形法が広く利用されている。 セラミツクスの射出成形法は、プラスチツクの
成形を応用した成形法で、セラミツクス粉末にポ
リエチレン、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂、可
塑剤、分散剤、ワツクス等からなる有機バインダ
ーを混合し、この混合原料を加熱して可塑性をも
たせ、成形用金型内に射出して成形する方法であ
り、得られた焼結体を脱脂し、焼成することによ
つてセラミツクス成形体を得ることができる。ま
た近年、セラミツクス粉体に可塑化媒体として主
に水を可塑剤として有機バインダーを混合し、こ
の混合原料を冷却して可塑性をもたせ、成形用金
型内に射出して成形する方法であり、得られた成
形体をバインダー除去し焼成することによつてセ
ラミツクス焼結体を得る方法も一部で検討されて
いる。この成形方法によれば、他の方法ではかな
りの工数を必要とするような複雑な部品を１回の
操作で、迅速に且つ精密で、仕上げ代の少ない成
形品を得ることができる。 このような従来から行なわれている射出成形方
法においては、成形用金型の温度について通常金
型温度を入口部から先端部まで一定にすることに
より成形が行なわれていた。 ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、成形用金型の温度を一定にした
場合には射出成形に際して金型入口部と先端部と
の間で成形材料の温度差が生じ、得られる成形体
の密度分布が不均一となり、その結果、該成形体
を焼成してできる焼結体にはクラツクが生じた
り、変形等が生じ、寸法精度、強度などが不均一
となり均一な焼結体を得ることができなかつた。 ［課題を解決するための手段］ そこで、本発明者は上記した従来の問題を解決
するため鋭意研究した結果、成形用金型に温度勾
配を設けるようにして成形材料を均一な温度に制
御し得ることを見出し、本発明に到達した。 即ち、本発明によれば、セラミツクスを射出成
形する方法において、加圧終了時の成形用金型近
傍の成形体温度を測定し金型に温度勾配を設ける
ことにより、成形用金型近傍の成形体温度分布が
±0.5℃以内となるようにしたことを特徴とする
セラミツクスの射出成形方法、が提供される。 ［作 用］ 本発明では、加圧終了時の成形用金型近傍の成
形体温度分布が±0.5℃以内となるように制御し
たものである。そのため、成形用金型温度を入口
部から先端部へ勾配を有するように設定する方
法、さらには金型内に成形材料を充填する速度
（射出速度）をコントロールする方法等がある。
本発明における具体的な例としては、第１図に示
す如く、金型入口部から測温部までの成形材料到
達時間ｘ（sec）、金型入口部から測温部までの金
型の温度差ｙ（℃）としたとき、ｘ≦ｙ≦5xの範
囲になるように金型の温度勾配を設定する。ｙ＝
ｘからｙ＝5xの範囲となる理由は、成形材料
中の有機バインダーの種類及び添加量、又はセラ
ミツクス粉末の種類及び添加量によつて成形材料
の比熱又は熱伝導率が異なるため、成形体の形
状及び肉厚が異なるため、成形条件等が異なる
ため、等である。比熱が大きく熱伝導率が小さい
成形材料では金型温度の影響を受けにくいため、
成形材料到達時間ｘが長くても金型温度差ｙを小
さくでき、例えばｙ＝ｘとなる。又、比熱が小さ
く熱伝導率がが大きい成形材料では金型温度の影
響を受けやすいため、成形材料到達時間ｘが長く
なると金型温度差ｙを大きくしなければならず、
例えばｙ＝5xとなる。具体的に、例えばセラミ
ツクス材料の組成が、セラミツクス粉末48〜
60vol％、有機バインダー52〜40vol％で、かつ該
有機バインダーの組成として分子量１〜５万が３
〜15wt％、分子量200〜1000が85〜97wt％であ
り、又成形する条件が成形材料温度60〜80℃、金
型温度40〜52℃である場合には、ｘ≦ｙ≦5xの
範囲が好ましい。 上記のように金型温度勾配を設定すると、射出
成形された成形体の金型近傍の温度が部位に拘ら
ず±0.5℃以内とほぼ均一となつて、均質な成形
体の作製、およびそれに引続く均質な焼結体の製
造のために好ましい。成形体の温度分布が±0.5
℃以上になると、得られる成形体の密度分布が不
均一となり、その結果、該成形体を焼成してでき
る焼結体にはクラツクが生じたり、変形等が生
じ、寸法精度、強度などが不均一となり均一な焼
結体を得ることができなかつた。 また、成形用金型近傍の成形体の温度分布が±
0.5℃以上であることが必要な時点は、加圧終了
時である。一般に、射出成形は成形材料を充填し
た後所定時間高圧加圧し、次いで成形体形状付与
又は成形体内部に発生するヒケ等の欠陥を防止す
るため所定時間低圧にて保持される。加圧終了時
とは上記所定時間実施される高圧加圧処理の終了
時をいう。 金型温度の設定および射出速度の設定が終了し
た後、成形体温度測定用熱電対を取りはずし、射
出成形することになる。 上記のような金型の好ましい温度条件は、原料
の調合粉末に結合剤、ワツクス、滑剤等多量の有
機バインダーを添加して混練する有機バインダー
を用いる射出成形法にあつては、射出成形用材料
温度が金型温度よりも高いため、成形用材料が入
口部から先端部に行くに従つて冷され、成形体の
温度も入口部から先端部に行くに従つて低くな
る。これを補い成形体の温度を一定にするため、
金型の温度を入口部から先端部に行くに従つて上
昇させる。金型の加温方法は、例えば一般的なヒ
ーター（棒、バンド等）を用いてもよいし、液体
（水、油）を用いてもよい。 また、原料の調合粉末に少量の有機バインダー
と主に水を添加してなる坏土を用いる射出成形法
にあつては、坏土（成形用材料）の温度が金型温
度よりも低いため、成形用材料が入口部から先端
部に行くに従つて高くなる。これを補い成形体の
温度を一定にするため、金型の温度を入口部から
先端部に行くに従つて下降させるのである。な
お、本発明で使用されるセラミツク粉末として
は、従来より知られた酸化物であるアルミナ、ジ
ルコニア等のほか、いわゆるニユーセラミツクス
として知られる窒化珪素等の窒化物、炭化珪素等
の炭化物、およびこれらの複合材料等を使用する
ことができる。 ［実施例］ 以下、実施例に基き本発明をさらに詳細に説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。 実施例 １ 有機バインダーを用いる射出成形方法を実施し
た。以下、第２図の有機バインダーを用いる射出
成形方法を示すフローシートに従つて説明する。 セラミツクス原料の窒化珪素粉末100重量部に
対して、焼結助剤としてSrO：２重量部、
MgO：３重量部、CeO2：３重量部を添加し、こ
れらを粉砕混合して平均粒径0.5μmの調合粉末と
し、次いでスプレードライによつて平均粒径
30μmの顆粒を得た後、2.5ton／cm2の圧力で静水
圧等方加圧を行つて造粒し、これを解砕して平均
粒径30μmの粒子を得た。次に、この調合粉末100
重量部に対して、結合剤：３重量部、ワツクス：
15重量部、滑剤：２重量部を加えて混練し、これ
をペレツト状とし、次いでこれを材料温度68℃、
射出圧力400Kg／cm2、射出速度100〜300c.c.／sec、
加圧時間15secで、表１に示す金型温度によつて
Ａ，Ｂ，Ｃ各部の温度を制御しつつ第３図に示す
成形用金型内に射出成形を行ない、長さ150mm、
幅65mm、厚さ15mmの成形体を得た。その際の成形
体の温度を表１に示す。 ここで、第３図の金型には、金型温度制御用熱
電対１０，１０′，１０″、成形体温度測定用熱電
対１１，１１′，１１″および金型加温用ヒーター
１２，１２′，１２″が設けられ、金型温度の制御
と成形体温度の測定が行なわれる。なお、１３は
金型のゲート（入口部）、１４，１４′，１４″は
金型内圧力検出センサーを示す。これらセンサー
の温度及び圧力のサンプリング間隔は10μsecで行
なつた。 次に、成形体を１〜３℃／ｈの昇温速度で400
℃まで昇温し、その温度で５時間保持して脱脂処
理を行ない、次いで7ton／cm2の圧力で静水圧等方
加圧を行なつた後常圧の窒素雰囲気下1700℃にて
１時間焼成を行ない角型の焼結体を得た。得られ
た焼結体の寸法精度および強度を表１に示す。 比較例 １、２ 成形用金型の制御温度を表１に示す条件とした
以外はすべて実施例１と同じ条件によつて成形体
を作製し、角型の焼結体を得た。得られた焼結体
の寸法精度および強度を表１に示す。 実施例 ２ 実施例１と同じ原料を使用し、第４図に示す金
型を用いて、その制御温度を表１に示すように変
えた以外は実施例１と同じ方法で射出成形を行な
い、直径30mmφ、長さ200mmの成形体を得、更に
実施例１と同じ方法で脱脂および焼成を行ない丸
棒型の焼結体を得た。得られた焼結体の寸法精度
および強度を表１に示す。 比較例 ３ 成形用金型の制御温度を表１に示す条件とした
以外はすべて実施例２と同じ条件によつて作製
し、丸棒型の焼結体を得た。得られた焼結体の寸
法精度および強度を表１に示す。 実施例 ３ 実施例１と同じ原料を使用し、第５図ａ，ｂに
示す金型を用いてその制御温度を表１に示すよう
に変えた以外は実施例１と同じ方法で射出成形を
行ない、チツプ径150mmφ、翼高100mmのタービン
ロータ成形体を得、更に実施例１と同じ方法で脱
脂および焼成を行ないタービンロータ焼結体を得
た。得られた焼結体の寸法精度を表１に示す。 比較例 ４ 成形用金型の制御温度を表１に示す条件とした
以外はすべて実施例３と同じ条件によつて作製
し、タービンロータの焼結体を得た。得られた焼
結体の寸法精度を表１に示す。 上記の実施例および比較例から明らかなよう
に、金型の制御温度を入口部より先端部に行くに
従つて上げ、しかもその温度上昇が、第１図に示
す如き温度勾配の範囲内になつた場合には加圧終
了時の成形体温度は何れの部位においても±0.5
℃以内となり、寸法精度がよく、強度の高い焼結
体が得られることが分かる。
【表】
【表】
実施例 ４
坏土を用いる射出成形方法を実施した。以下、
第６図の水系射出成形方法のフローシートに従つ
て説明する。 セラミツクス原料の窒化珪素粉末100重量部に
対して、焼結助剤としてSrO：２重量部、
MgO：３重量部、CeO2：３重量部を添加し、こ
れらを粉砕混合して平均粒径0.6μmの調合粉末と
し、次いでスプレードライによつて平均粒径
30μm程度の顆粒を得た。この顆粒100重量部に対
して、有機バインダー（メチルセルロース：７重
量部、セドランFF−200：１重量部）８重量部、
更に水を約30重量部加えて混練し、次に真空度70
cmHgで真空土練を行ない、直径52mm、長さ500mm
の坏土を得た。これを2.5ton／cm2の圧力で静水圧
等方加圧を行ない、次いで温度12℃の冷暗所で一
晩ねかし、次に坏土温度12℃、射出圧力150〜300
Kg／cm2、射出速度100〜300c.c.／sec、ゲル硬化時
間１〜３分で、表２に示す金型温度によつてＡ，
Ｂ，Ｃ各部の温度を制御しつつ実施例１と同形状
の第３図に示す成形用金型内に射出成形を行な
い、長さ150mm、幅65mm、厚さ15mmの成形体を得
た。その際の成形体の温度を表２に示す。 次いで、成形体を恒温恒湿器で温度を60℃から
100℃まで昇温し、湿度を98％から20％まで下げ
て乾燥し、次に50℃／ｈの昇温速度で500℃まで
昇温し、その温度で５時間保持してバインダー除
去を行ない、次いで7ton／cm2の圧力で静水圧等方
加圧を行なつた後、常圧の窒素雰囲気下で、700
℃／ｈで1650℃まで昇温し、その温度で１時間焼
成を行ない角型の焼結体を得た。得られた焼結体
の寸法精度および強度を表２に示す。 比較例 ５、６ 成形用金型の制御温度を表２に示す条件とした
以外はすべて実施例４と同じ条件によつて作製
し、角型の焼結体を得た。得られた焼結体の寸法
精度および強度を表２に示す。 実施例 ５ 実施例４と同じ原料を使用し、第４図に示す金
型を用いその制御温度を表２に示すように変えた
以外は実施例４と同じ方法で射出成形を行ない、
直径30mmφ、長さ200mmの成形体を得、更に実施
例４と同じ方法でバインダー除去および焼成を行
ない丸棒型の焼結体を得た。得られた焼結体の寸
法精度および強度を表２に示す。 比較例 ７ 成形用金型の制御温度を表２に示す条件とした
以外はすべて実施例５と同じ条件によつて作製
し、丸棒型の焼結体を得た。得られた焼結体の寸
法精度および強度を表２に示す。 実施例 ６ 実施例４と同じ原料を使用し、第５図ａ，ｂに
示す金型を用いてその制御温度を表２に示すよう
に変えた以外は実施例４と同じ方法で射出成形を
行ない、チツプ径150mmφ、翼高100mmのタービン
ロータ成形体を得、更に実施例４と同じ方法でバ
インダー除去および焼成を行ないタービンロータ
の焼結体を得た。得られ焼結体の寸法精度を表２
に示す。 比較例 ８ 成形用金型の制御温度を表２に示す条件とした
以外はすべて実施例６と同じ条件によつて作製
し、タービンロータの焼結体を得た。得られた焼
結体の寸法精度を表２に示す。 上記の実施例４、５、６および比較例５、６、
７、８により、金型の制御温度を入口部より先端
部に行くに従つて下げ、しかもその温度降下が、
第１図に示す温度勾配の範囲内である場合には加
圧終了時の成形体温度が±0.5℃以内となり、寸
法精度がよく、強度の高い焼結体が得られること
が分る。
第６図の水系射出成形方法のフローシートに従つ
て説明する。 セラミツクス原料の窒化珪素粉末100重量部に
対して、焼結助剤としてSrO：２重量部、
MgO：３重量部、CeO2：３重量部を添加し、こ
れらを粉砕混合して平均粒径0.6μmの調合粉末と
し、次いでスプレードライによつて平均粒径
30μm程度の顆粒を得た。この顆粒100重量部に対
して、有機バインダー（メチルセルロース：７重
量部、セドランFF−200：１重量部）８重量部、
更に水を約30重量部加えて混練し、次に真空度70
cmHgで真空土練を行ない、直径52mm、長さ500mm
の坏土を得た。これを2.5ton／cm2の圧力で静水圧
等方加圧を行ない、次いで温度12℃の冷暗所で一
晩ねかし、次に坏土温度12℃、射出圧力150〜300
Kg／cm2、射出速度100〜300c.c.／sec、ゲル硬化時
間１〜３分で、表２に示す金型温度によつてＡ，
Ｂ，Ｃ各部の温度を制御しつつ実施例１と同形状
の第３図に示す成形用金型内に射出成形を行な
い、長さ150mm、幅65mm、厚さ15mmの成形体を得
た。その際の成形体の温度を表２に示す。 次いで、成形体を恒温恒湿器で温度を60℃から
100℃まで昇温し、湿度を98％から20％まで下げ
て乾燥し、次に50℃／ｈの昇温速度で500℃まで
昇温し、その温度で５時間保持してバインダー除
去を行ない、次いで7ton／cm2の圧力で静水圧等方
加圧を行なつた後、常圧の窒素雰囲気下で、700
℃／ｈで1650℃まで昇温し、その温度で１時間焼
成を行ない角型の焼結体を得た。得られた焼結体
の寸法精度および強度を表２に示す。 比較例 ５、６ 成形用金型の制御温度を表２に示す条件とした
以外はすべて実施例４と同じ条件によつて作製
し、角型の焼結体を得た。得られた焼結体の寸法
精度および強度を表２に示す。 実施例 ５ 実施例４と同じ原料を使用し、第４図に示す金
型を用いその制御温度を表２に示すように変えた
以外は実施例４と同じ方法で射出成形を行ない、
直径30mmφ、長さ200mmの成形体を得、更に実施
例４と同じ方法でバインダー除去および焼成を行
ない丸棒型の焼結体を得た。得られた焼結体の寸
法精度および強度を表２に示す。 比較例 ７ 成形用金型の制御温度を表２に示す条件とした
以外はすべて実施例５と同じ条件によつて作製
し、丸棒型の焼結体を得た。得られた焼結体の寸
法精度および強度を表２に示す。 実施例 ６ 実施例４と同じ原料を使用し、第５図ａ，ｂに
示す金型を用いてその制御温度を表２に示すよう
に変えた以外は実施例４と同じ方法で射出成形を
行ない、チツプ径150mmφ、翼高100mmのタービン
ロータ成形体を得、更に実施例４と同じ方法でバ
インダー除去および焼成を行ないタービンロータ
の焼結体を得た。得られ焼結体の寸法精度を表２
に示す。 比較例 ８ 成形用金型の制御温度を表２に示す条件とした
以外はすべて実施例６と同じ条件によつて作製
し、タービンロータの焼結体を得た。得られた焼
結体の寸法精度を表２に示す。 上記の実施例４、５、６および比較例５、６、
７、８により、金型の制御温度を入口部より先端
部に行くに従つて下げ、しかもその温度降下が、
第１図に示す温度勾配の範囲内である場合には加
圧終了時の成形体温度が±0.5℃以内となり、寸
法精度がよく、強度の高い焼結体が得られること
が分る。
【表】
【表】
［発明の効果］
以上説明したように、本発明のセラミツクスの
射出成形方法によれば、全体に均質な成形体が得
られ、その結果、寸法精度が良く、高強度で均質
なセラミツクス焼結体を得ることができる。
射出成形方法によれば、全体に均質な成形体が得
られ、その結果、寸法精度が良く、高強度で均質
なセラミツクス焼結体を得ることができる。
第１図は本発明における成形用金型の温度勾配
を示すグラフ、第２図は有機系射出成形方法の一
例を示すフローシート、第３図、第４図及び第５
図ａはそれぞれ本発明で用いる成形用金型におけ
る温度制御例を示す概要図であり、第５図ｂは第
５図ａにおけるＤ方向から見た成形体の概要図、
第６図は水系射出成形方法の一例を示すフローシ
ートである。 １０，１０′，１０″…金型温度制御用熱電対、
１１，１１′，１１″…成形体温度測定用熱電対、
１２，１２′，１２″…金型加温用ヒーター、１３
…金型のゲート（入口部）、１４，１４′，１４″
…金型内圧力検出センサー。
を示すグラフ、第２図は有機系射出成形方法の一
例を示すフローシート、第３図、第４図及び第５
図ａはそれぞれ本発明で用いる成形用金型におけ
る温度制御例を示す概要図であり、第５図ｂは第
５図ａにおけるＤ方向から見た成形体の概要図、
第６図は水系射出成形方法の一例を示すフローシ
ートである。 １０，１０′，１０″…金型温度制御用熱電対、
１１，１１′，１１″…成形体温度測定用熱電対、
１２，１２′，１２″…金型加温用ヒーター、１３
…金型のゲート（入口部）、１４，１４′，１４″
…金型内圧力検出センサー。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ セラミツクスを射出成形する方法において、
加圧終了時の成形用金型近傍の成形体温度を測定
し金型に温度勾配を設けることにより、成形用金
型近傍の成形体温度分布が±0.5℃以内となるよ
うにしたことを特徴とするセラミツクスの射出成
形方法。 ２ さらに、成形用金型内への成形材料の射出速
度を制御する請求項１記載のセラミツクスの射出
成形方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32693088A JPH02171205A (ja) | 1988-12-24 | 1988-12-24 | セラミックスの射出成形方法 |
| US07/454,912 US5066449A (en) | 1988-12-23 | 1989-12-22 | Injection molding process for ceramics |
| DE3942686A DE3942686C2 (de) | 1988-12-23 | 1989-12-22 | Verfahren zum Spritzgießen von Keramik |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32693088A JPH02171205A (ja) | 1988-12-24 | 1988-12-24 | セラミックスの射出成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02171205A JPH02171205A (ja) | 1990-07-02 |
| JPH0470122B2 true JPH0470122B2 (ja) | 1992-11-10 |
Family
ID=18193355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32693088A Granted JPH02171205A (ja) | 1988-12-23 | 1988-12-24 | セラミックスの射出成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02171205A (ja) |
-
1988
- 1988-12-24 JP JP32693088A patent/JPH02171205A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02171205A (ja) | 1990-07-02 |
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