JPH0571533B2 - - Google Patents
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
[産業上の利用分野]
本発明はセラミツクスの加工方法、特に低コス
トで加工能率のアツプしたセラミツクスの加工方
法に関する。 [従来の技術] 窒素珪素、炭化珪素、部分安定化ジルコニアな
どのセラミツク材料は高耐熱性、高耐摩耗性、高
硬度、高耐食性等の優れた特性を有している為、
機械部品の一部として使用されてる、これらのセ
ラミツクスは相次ぐ改良、および設計の適性化な
どによつてその利用分野は広がりつつある。しか
し、これらのセラミツク材料は本質的に硬脆性で
ある為加工が困難で、その結果加工の信頼性が不
足したり、加工コストが高くなる等の問題があ
り、実用化の完全な成功に至つていない。 このようなセラミツク材料を所望の形状に成
形、加工する方法として、従来よりセラミツクス
を焼成した後、湿式研削加工する方法、あるいは
セラミツク成形体を仮焼後、乾式切削加工を施
し、次いでこれを焼成する方法が行われている。 [発明が解決しようとする課題] しかしながら、セラミツクスを焼成後、湿式研
削加工する方法によれば、焼成後のセラミツクス
は緻密に焼結してあるので、研削点への冷却媒体
のかかりが悪く、その結果一般に用いられている
ダイヤモンド砥石に焼付きが生じて、継続して加
工する事が困難となる問題があり、度々ダイヤモ
ンド砥石のドレツシングあるいはトルーイングを
必要とした。 またセラミツクスを焼成後湿式研削加工する方
法によれば、焼成後のセラミツクスは緻密に焼結
してあり、かつJISR1601に従つて測定した四点
曲げ強度(以下、強度という)は通常40〜150
Kg/mm2、スープ硬度(以下、硬度という)は1500
〜2500Kg/mm2を有するので、切込を大きくしてセ
ラミツク焼結体に一度に多量の脆性破壊を引き起
こす事が難しく、その結果セラミツクの研削加工
は加工能率の低い加工法に甘んじなければならな
いという問題があつた。 またセラミツクスを焼成後湿式研削加工する方
法によれば、セラミツクスの研削加工は本質的に
脆性破壊をセラミツクスに起こしつつ進行する
為、粒径の大きい砥粒を用いた砥石を用いると加
工表面に脆性破壊で生じたクラツクが残留した
り、加工変質層が生成したりする問題があつた。 またセラミツクスを焼成後湿式研削加工する方
法によれば、焼成後のセラミツクスは緻密に焼結
してあり、かつ強度は40〜150Kg/mm2、硬度は
1500〜2500Kg/mm2を有する硬脆材料であるので、
ダイヤモンド砥石の砥粒切刃をセラミツクスに深
く食い込ませて研削加工を行う為には、用いる研
削機械は剛性の高い装置が要求され、その結果高
額な設備投資を必要とする問題があつた。 一方、セラミツク成形体を仮焼したセラミツク
仮焼体に乾式加工を施し、次いでこれを焼成する
方法によれば、一般に加工工具として超硬製のバ
イトガ好ましく用いられるが、セラミツク仮焼体
の切屑は粉状である為切屑によるバイトの摩耗が
激しく、度々バイトのトルーイングをする必要が
あるという問題があつた。 また、セラミツク成形体を仮焼したセラミツク
仮焼体に乾式加工を施し、次いでこれを焼成する
方法によれば、セラミツク仮焼体は脆いが軟らか
いので機械加工は容易となるが、工具刃先がすぐ
に摩耗する結果、切削点で素材にチツピングが発
生し易く、その結果セラミツク仮焼体にクラツク
やチツピングが残存する問題があり、従つて焼成
後のセラミツクスは加工代を沢山残しておく必要
があつた。 また、セラミツク成形体を仮焼したセラミツク
仮焼体に乾式加工を施し、次いでこれを焼成する
方法によれば、超硬製のドリル等を用いる穴あけ
加工では切屑の排出が悪く、刃先に堆積し刃を摩
耗させると同時に、切屑が互いにころがり素材を
砂摺りするので、寸法形状精度が悪くなる問題が
あつた。 以上述べた諸問題がエンジニアリングセラミツ
クスの機械部品にあるので、加工費の占める割合
は40〜70%に達すると云われており、ここにエン
ジニアリングセラミツクスの利用分野に限定があ
るという問題があつた。 [課題を解決するための手段] そこで本発明者は上記従来の問題点を解決する
為鋭意研究した結果、セラミツク仮焼体を湿式加
工する方法を確立することにより、前記欠点を解
消できることを見出し、本発明に到達した。 すなわち本発明によれば、セラミツク成形体を
仮焼して、仮焼後におけるセラミツク仮焼体の平
均細孔径が0.04〜0.3μm、全細孔容積が0.1〜0.3
c.c./gで、且つ四点曲げ強度を2〜20Kg/mm2とし
た後湿式加工し、次いで焼成することから成るセ
ラミツクスの加工方法、が提供される。 本発明においては、セラミツク成形体を特定の
物性を有するごとく仮焼した後湿式加工を施すこ
とに特徴がある。即ち、セラミツク成形体を平均
細孔径が0.04〜0.3μm、好ましくは0.04〜0.2μm
であり、しかも全細孔容積が0.1〜0.3c.c./gで、
セラミツク仮焼体から切り出した試験片を
JISR1601に従つて測定した四点曲げ強度が2〜
20Kg/mm2となるように仮焼し、このセラミツク仮
焼体を湿式加工するのである。 ここで湿式加工とは研削油、水等から選択され
た冷却媒体を研削点に供給しつつダイヤモンド砥
石によりセラミツクスを研削加工することをい
う。研削はフライス盤、平面研削盤、内面研削
盤、円筒研削盤、マシニングセンター等の装置を
用いて行うことができる。 また、上記平均細孔径や全細孔容積の測定は、
水銀圧入式ポロシメーターを用いて行つた。 セラミツク仮焼体の平均細孔径が0.04μmより
小さい場合は、セラミツク仮焼体を構成するセラ
ミツク粒子同志の結合力が弱く、加工中に脱粒に
よる空洞が湿式加工面に生じたり、又仮焼体の強
度が小さので仮焼体の保持方法が難しいという問
題があつて好ましくない。 一方、セラミツク仮焼体の平均細孔径が0.3μm
より大きい場合は、冷却水中に浮遊する削り屑や
鉄錆等の不純物が細孔中に入り焼成後、不良の原
因となる為好ましくない。 またセラミツク仮焼体の全細孔容積が0.1c.c./
gより小さい場合、仮焼体はより緻密に焼結した
状態になつて仮焼体に強度が賦与される為研削比
が小さくなるという問題があり好ましくない。 一方、セラミツク仮焼体の全細孔容積が0.3
c.c./gより大きい場合は、仮焼体の強度が著しく
小さくな仮焼体をチヤツク保持する時に仮焼体に
クラツクが入るので好ましくない。 また、セラミツク仮焼体の四点曲げ強度が2
Kg/mm2以下である場合は、セラミツク仮焼体は加
工中に破損したり、取扱い中にクラツクが入る等
の問題があるため好ましくない。 更にセラミク仮焼体の四点曲げ強度が20Kg/mm2
以上である場合は、研削比が著しく低下するため
高能率な加工が得られず好ましくない。 本発明によるセラミツク仮焼体な適度な強度を
持ち、かつポーラスであるので湿式加工の際、研
削点まで冷却水が侵入することにより、切刃を充
分に冷却できるのであり、その結果ダイヤモンド
砥粒の焼付きが生せず、ダイヤモンドの切刃は健
全な状態を維持できる為、研削比としては焼結体
の湿式加工に比べて5〜30倍も増大するのであ
る。さらに、研削速度(即ち、除去速度)を大き
くし、負荷をかけて加工した場合であつても、セ
ラミツク仮焼体がポーラスで冷却が充分行われる
為、焼結体の湿式加工に比べてはるかに研削能率
は向上するのである。更に、セラミツク仮焼体は
ポーラスであるので、例えクラツクが生じてもす
ぐに気孔にトラツプされて大きなクラツクが生じ
難くなる。 また、一度用いた冷却水を循環して用いた場合
に見られるように、汚れた冷却水を用いて加工し
ても焼結体に異物が発生する事はない。これは細
孔径が異物の径より小さい為、異物は仮焼体表面
で濾過され内部に浸透しない為と考えられる。 従つてセラミツク成形体の仮焼は、セラミツク
仮焼体の平均細孔径が0.04〜0.3μm、全細孔容積
が0.1〜0.3c.c./gで且つ四点曲げ強度が2〜20
Kg/mm2になるように仮焼する条件を決めて仮焼す
る事が重要である。 このような細孔持性及び強度特性をセラミツク
仮焼体に付与するための仮焼温度としては、セラ
ミツクスとして常圧窒化珪素を用いる場合は、
800〜1450℃、好ましくは1000〜1350℃の範囲が
採用される。また炭化珪素を用いる場合は1000〜
1700℃、好ましくは1400〜1600℃の範囲、さらに
部分安定化ジルコニアを用いる場合は700〜1200
℃、好ましくは800〜1100℃の範囲が採用される。 なお、仮焼温度が低くすぎる場合は、湿式加工
中に研削液圧の影響で仮焼体にピンホールや欠け
が発生するため好ましくない。 また、このような細孔特性及び強度特性をセラ
ミツク仮焼体に発現させる為には、成形工程でポ
リビニールアルコール、メチルセルロース等の有
機バインダーを過多に配合する等の手法により行
う事も可能である。 また、本発明に用いるセラミツクスとしては窒
化珪素、炭化珪素、部分安定化ジルコニアより選
ばれる、いわゆる難削材と呼ばれるセラミツクス
が好ましい。これらのセラミツクスは焼成後の強
度が非常に高い為に、特に本発明において有効で
ある。また本発明の仮焼の温度範囲ではセミツク
ス仮焼体の収縮率は、0.2%程度であるので、予
め焼成後の収縮率を確認して、その収縮率を見込
んだ寸法にセラミツクス仮焼体を加工すれば、寸
法精度の高い焼成体を得る事が可能となる。ま
た、焼成体の焼成面には加工による有害な欠陥が
発生しにくいため、高品質の表面を得る事が可能
になるので、焼成後に必要部位のみ湿式研削加工
をすればすむ為、セラミツクの加工コストの低減
に大いに寄与するものである。 以上の通り、本発明ではセラミツク成形体を仮
焼後、湿式加工することにより所望の形状に加工
するのであるが、次いで焼成を行う。 そしてその焼成条件はセラミツクの種類、使用
目的などに応じて適宜決定される。例えば、窒化
珪素焼結体を使用する場合は焼結温度が1600〜
1800℃で、窒素ガス雰囲気中での焼成が好まし
い。また炭化珪素焼結体を使用する場合は、焼成
温度が1900〜2200℃でアルゴン雰囲気中での焼成
が好ましい。 また部分安定化ジルコニア焼結体を使用する場
合は1300〜1500℃で空気中での焼成が好ましい。 またセラミツク成形体の製法としては、押出成
形、射出成形、プレス成形、鋳込成形のいずれの
方法にも適用可能である。 [実施例] 以下、実施例に基ずいて本発明を更に詳細に説
明するが、本発明がこれら実施例に限定されない
ことは明らかであろう。 (実施例、比較例) 粒子径1.0μmの窒化珪素粉末90重量部に、焼結
助剤として酸化マグネシウム粉末6重量部、酸化
セリウム粉末4重量部、炭酸ストロンチウム粉末
2重量部を配合したセラミツク原料粉末100重量
部に、成形助剤としてポリビニールアルコール3
部、水40重量部を添加したスラリーを調製し、噴
霧乾燥法により顆粒を調製した。顆粒を金型に入
れ、圧力200Kg/cm2で一軸加圧し、60×60×15tmm
の試料に成形して、次にラバープレス法により
2.5ton/cm2の圧力をかけた後、空気中500℃でバ
インダーを飛散除去し、更に窒素雰囲気下で950
℃、1150℃、1250℃、1400℃で仮焼しセラミツク
仮焼体を得た。セラミツク仮焼体の細孔特性及び
強度特性を表−1に示す。 次にセラミツク仮焼体を平面研削盤を用い、切
込量30μm/回、クロスフイード量1.5mm/回、被
削材速度20m/minの条件でレジノイドダイヤモ
ンド砥石(砥粒粒度#140)により湿式トラバー
ス研削加工を行い研削比を求めた。 一方、前記試料を仮焼せずに、窒素雰囲気下
1650℃で1時間焼成し、密度3.2g/cm3の緻密な
焼結体を得、前記した加工を行い研削比を測定
し、セラミツク仮焼体の研削比と比較した。さら
に950℃で仮焼したセラミツク仮焼体を乾式で加
工しその加工性を調べた。 その結果、本発明によるセラミツク仮焼体の湿
式研削加工の方が焼結体の研削加工より研削比と
して10〜25倍優れていた。また乾式加工では砥石
に目詰まりが生じ加工できなかつた。次に湿式加
工したセラミツク仮焼体の試験片を窒素雰囲気下
1650℃で1時間焼成し、密度3.2g/cm3の緻密な
焼結体を得た。試料の外観を観察したところ、異
物の混入やクラツク等の有害欠陥は検出されず、
全て健全な焼結体であつた。 次に、粒子径0.7μmの炭化珪素粉末96重量部
に、焼結助剤としてアモルフアスカーボン粉末3
重量部、炭化硼素粉末1重量部を配合したセラミ
ツク原料粉末100重量部に、成形助剤としてポリ
ビニールアルコール2部、水35重量部を添加した
スラリーを調製し、噴霧乾燥法により顆粒を調製
した。顆粒を金型に入れ、圧力200Kg/cm2で一軸
加圧し、60×60×15tmmの試料を成形した。次に
ラバープレス法により2.5ton/cm2の圧力を加えた
後、Arガス中300℃でバインダーを飛散除去し、
更にArガス中で1500℃、1600℃、1700℃で仮焼
しセラミツク仮焼体を得た。セラミツク仮焼体の
細孔特性、強度特性を表−1に示す。 次にセラミツク仮焼体を前記の湿式トラバース
研削にかけ研削比を求めた。 一方、前記試料を仮焼せずにAr雰囲気下、
2100℃で1時間生焼成し、密度3.1g/cm3の緻密
な焼結体を得、同様の方法で研削比を測定しセラ
ミツク仮焼体の研削比と比較した。 その結果、本発明によるセラミツク仮焼体の湿
式加工の方が、焼結体の研削加工より研削比とし
て15〜24倍優れていた。次に湿式加工したセラミ
ツク仮焼体の試験片をAr雰囲気下2100℃で1時
間焼成し、密度3.1g/cm3の緻密な焼結体を得た。
試料の外観を観察したところ、異物の混入やクラ
ツク等の有害欠陥は検出されず、全て健全な焼結
体であつた。 次に、粒子径0.5μmのジルコニア粉末96.5モル
%に酸化イツトリウム3.5モル%を配合したセラ
ミツク原料粉末100重量部に、成形助剤としてポ
リビニールアルコール1部、水40重量部を添加し
たスラリーを調製し、噴霧乾燥法により顆粒を調
製した。 顆粒を金型に入れ、圧力200Kg/cm2で一軸加圧
し、60×60×15tmmの試料を成形した。次にラバ
ープレス法により2.5ton/cm2の圧力を加えた後、
空気中850℃、950℃、1050℃で仮焼し、セラミツ
ク仮焼体を得た。 セラミツク仮焼体の細孔特性、強度特性を表−
1に示す。 次にセラミツク仮焼体を前記の湿式トラバース
研削にかけ研削比を求めた。 一方、前記試料を仮焼せずに空気中1430℃で2
時間焼成し、密度5.9g/cm3の緻密な焼結体を得、
同様の方法で研削比を測定し、セラミツク仮焼体
の研削比と比較した。 その結果、本発明によるセラミツク仮焼体の湿
式加工の方が焼結体の研削加工により研削比とし
て8〜11倍優れていた。次に湿式加工したセラミ
ツク仮焼体の試験片を空気中1430℃で2時間焼成
し、密度5.9g/cm3の緻密な焼結体を得た。試料
の外観を観察したところ、異物の混入やクラツク
等の有害欠陥は検出されず、全て健全な焼結体で
あつた。
トで加工能率のアツプしたセラミツクスの加工方
法に関する。 [従来の技術] 窒素珪素、炭化珪素、部分安定化ジルコニアな
どのセラミツク材料は高耐熱性、高耐摩耗性、高
硬度、高耐食性等の優れた特性を有している為、
機械部品の一部として使用されてる、これらのセ
ラミツクスは相次ぐ改良、および設計の適性化な
どによつてその利用分野は広がりつつある。しか
し、これらのセラミツク材料は本質的に硬脆性で
ある為加工が困難で、その結果加工の信頼性が不
足したり、加工コストが高くなる等の問題があ
り、実用化の完全な成功に至つていない。 このようなセラミツク材料を所望の形状に成
形、加工する方法として、従来よりセラミツクス
を焼成した後、湿式研削加工する方法、あるいは
セラミツク成形体を仮焼後、乾式切削加工を施
し、次いでこれを焼成する方法が行われている。 [発明が解決しようとする課題] しかしながら、セラミツクスを焼成後、湿式研
削加工する方法によれば、焼成後のセラミツクス
は緻密に焼結してあるので、研削点への冷却媒体
のかかりが悪く、その結果一般に用いられている
ダイヤモンド砥石に焼付きが生じて、継続して加
工する事が困難となる問題があり、度々ダイヤモ
ンド砥石のドレツシングあるいはトルーイングを
必要とした。 またセラミツクスを焼成後湿式研削加工する方
法によれば、焼成後のセラミツクスは緻密に焼結
してあり、かつJISR1601に従つて測定した四点
曲げ強度(以下、強度という)は通常40〜150
Kg/mm2、スープ硬度(以下、硬度という)は1500
〜2500Kg/mm2を有するので、切込を大きくしてセ
ラミツク焼結体に一度に多量の脆性破壊を引き起
こす事が難しく、その結果セラミツクの研削加工
は加工能率の低い加工法に甘んじなければならな
いという問題があつた。 またセラミツクスを焼成後湿式研削加工する方
法によれば、セラミツクスの研削加工は本質的に
脆性破壊をセラミツクスに起こしつつ進行する
為、粒径の大きい砥粒を用いた砥石を用いると加
工表面に脆性破壊で生じたクラツクが残留した
り、加工変質層が生成したりする問題があつた。 またセラミツクスを焼成後湿式研削加工する方
法によれば、焼成後のセラミツクスは緻密に焼結
してあり、かつ強度は40〜150Kg/mm2、硬度は
1500〜2500Kg/mm2を有する硬脆材料であるので、
ダイヤモンド砥石の砥粒切刃をセラミツクスに深
く食い込ませて研削加工を行う為には、用いる研
削機械は剛性の高い装置が要求され、その結果高
額な設備投資を必要とする問題があつた。 一方、セラミツク成形体を仮焼したセラミツク
仮焼体に乾式加工を施し、次いでこれを焼成する
方法によれば、一般に加工工具として超硬製のバ
イトガ好ましく用いられるが、セラミツク仮焼体
の切屑は粉状である為切屑によるバイトの摩耗が
激しく、度々バイトのトルーイングをする必要が
あるという問題があつた。 また、セラミツク成形体を仮焼したセラミツク
仮焼体に乾式加工を施し、次いでこれを焼成する
方法によれば、セラミツク仮焼体は脆いが軟らか
いので機械加工は容易となるが、工具刃先がすぐ
に摩耗する結果、切削点で素材にチツピングが発
生し易く、その結果セラミツク仮焼体にクラツク
やチツピングが残存する問題があり、従つて焼成
後のセラミツクスは加工代を沢山残しておく必要
があつた。 また、セラミツク成形体を仮焼したセラミツク
仮焼体に乾式加工を施し、次いでこれを焼成する
方法によれば、超硬製のドリル等を用いる穴あけ
加工では切屑の排出が悪く、刃先に堆積し刃を摩
耗させると同時に、切屑が互いにころがり素材を
砂摺りするので、寸法形状精度が悪くなる問題が
あつた。 以上述べた諸問題がエンジニアリングセラミツ
クスの機械部品にあるので、加工費の占める割合
は40〜70%に達すると云われており、ここにエン
ジニアリングセラミツクスの利用分野に限定があ
るという問題があつた。 [課題を解決するための手段] そこで本発明者は上記従来の問題点を解決する
為鋭意研究した結果、セラミツク仮焼体を湿式加
工する方法を確立することにより、前記欠点を解
消できることを見出し、本発明に到達した。 すなわち本発明によれば、セラミツク成形体を
仮焼して、仮焼後におけるセラミツク仮焼体の平
均細孔径が0.04〜0.3μm、全細孔容積が0.1〜0.3
c.c./gで、且つ四点曲げ強度を2〜20Kg/mm2とし
た後湿式加工し、次いで焼成することから成るセ
ラミツクスの加工方法、が提供される。 本発明においては、セラミツク成形体を特定の
物性を有するごとく仮焼した後湿式加工を施すこ
とに特徴がある。即ち、セラミツク成形体を平均
細孔径が0.04〜0.3μm、好ましくは0.04〜0.2μm
であり、しかも全細孔容積が0.1〜0.3c.c./gで、
セラミツク仮焼体から切り出した試験片を
JISR1601に従つて測定した四点曲げ強度が2〜
20Kg/mm2となるように仮焼し、このセラミツク仮
焼体を湿式加工するのである。 ここで湿式加工とは研削油、水等から選択され
た冷却媒体を研削点に供給しつつダイヤモンド砥
石によりセラミツクスを研削加工することをい
う。研削はフライス盤、平面研削盤、内面研削
盤、円筒研削盤、マシニングセンター等の装置を
用いて行うことができる。 また、上記平均細孔径や全細孔容積の測定は、
水銀圧入式ポロシメーターを用いて行つた。 セラミツク仮焼体の平均細孔径が0.04μmより
小さい場合は、セラミツク仮焼体を構成するセラ
ミツク粒子同志の結合力が弱く、加工中に脱粒に
よる空洞が湿式加工面に生じたり、又仮焼体の強
度が小さので仮焼体の保持方法が難しいという問
題があつて好ましくない。 一方、セラミツク仮焼体の平均細孔径が0.3μm
より大きい場合は、冷却水中に浮遊する削り屑や
鉄錆等の不純物が細孔中に入り焼成後、不良の原
因となる為好ましくない。 またセラミツク仮焼体の全細孔容積が0.1c.c./
gより小さい場合、仮焼体はより緻密に焼結した
状態になつて仮焼体に強度が賦与される為研削比
が小さくなるという問題があり好ましくない。 一方、セラミツク仮焼体の全細孔容積が0.3
c.c./gより大きい場合は、仮焼体の強度が著しく
小さくな仮焼体をチヤツク保持する時に仮焼体に
クラツクが入るので好ましくない。 また、セラミツク仮焼体の四点曲げ強度が2
Kg/mm2以下である場合は、セラミツク仮焼体は加
工中に破損したり、取扱い中にクラツクが入る等
の問題があるため好ましくない。 更にセラミク仮焼体の四点曲げ強度が20Kg/mm2
以上である場合は、研削比が著しく低下するため
高能率な加工が得られず好ましくない。 本発明によるセラミツク仮焼体な適度な強度を
持ち、かつポーラスであるので湿式加工の際、研
削点まで冷却水が侵入することにより、切刃を充
分に冷却できるのであり、その結果ダイヤモンド
砥粒の焼付きが生せず、ダイヤモンドの切刃は健
全な状態を維持できる為、研削比としては焼結体
の湿式加工に比べて5〜30倍も増大するのであ
る。さらに、研削速度(即ち、除去速度)を大き
くし、負荷をかけて加工した場合であつても、セ
ラミツク仮焼体がポーラスで冷却が充分行われる
為、焼結体の湿式加工に比べてはるかに研削能率
は向上するのである。更に、セラミツク仮焼体は
ポーラスであるので、例えクラツクが生じてもす
ぐに気孔にトラツプされて大きなクラツクが生じ
難くなる。 また、一度用いた冷却水を循環して用いた場合
に見られるように、汚れた冷却水を用いて加工し
ても焼結体に異物が発生する事はない。これは細
孔径が異物の径より小さい為、異物は仮焼体表面
で濾過され内部に浸透しない為と考えられる。 従つてセラミツク成形体の仮焼は、セラミツク
仮焼体の平均細孔径が0.04〜0.3μm、全細孔容積
が0.1〜0.3c.c./gで且つ四点曲げ強度が2〜20
Kg/mm2になるように仮焼する条件を決めて仮焼す
る事が重要である。 このような細孔持性及び強度特性をセラミツク
仮焼体に付与するための仮焼温度としては、セラ
ミツクスとして常圧窒化珪素を用いる場合は、
800〜1450℃、好ましくは1000〜1350℃の範囲が
採用される。また炭化珪素を用いる場合は1000〜
1700℃、好ましくは1400〜1600℃の範囲、さらに
部分安定化ジルコニアを用いる場合は700〜1200
℃、好ましくは800〜1100℃の範囲が採用される。 なお、仮焼温度が低くすぎる場合は、湿式加工
中に研削液圧の影響で仮焼体にピンホールや欠け
が発生するため好ましくない。 また、このような細孔特性及び強度特性をセラ
ミツク仮焼体に発現させる為には、成形工程でポ
リビニールアルコール、メチルセルロース等の有
機バインダーを過多に配合する等の手法により行
う事も可能である。 また、本発明に用いるセラミツクスとしては窒
化珪素、炭化珪素、部分安定化ジルコニアより選
ばれる、いわゆる難削材と呼ばれるセラミツクス
が好ましい。これらのセラミツクスは焼成後の強
度が非常に高い為に、特に本発明において有効で
ある。また本発明の仮焼の温度範囲ではセミツク
ス仮焼体の収縮率は、0.2%程度であるので、予
め焼成後の収縮率を確認して、その収縮率を見込
んだ寸法にセラミツクス仮焼体を加工すれば、寸
法精度の高い焼成体を得る事が可能となる。ま
た、焼成体の焼成面には加工による有害な欠陥が
発生しにくいため、高品質の表面を得る事が可能
になるので、焼成後に必要部位のみ湿式研削加工
をすればすむ為、セラミツクの加工コストの低減
に大いに寄与するものである。 以上の通り、本発明ではセラミツク成形体を仮
焼後、湿式加工することにより所望の形状に加工
するのであるが、次いで焼成を行う。 そしてその焼成条件はセラミツクの種類、使用
目的などに応じて適宜決定される。例えば、窒化
珪素焼結体を使用する場合は焼結温度が1600〜
1800℃で、窒素ガス雰囲気中での焼成が好まし
い。また炭化珪素焼結体を使用する場合は、焼成
温度が1900〜2200℃でアルゴン雰囲気中での焼成
が好ましい。 また部分安定化ジルコニア焼結体を使用する場
合は1300〜1500℃で空気中での焼成が好ましい。 またセラミツク成形体の製法としては、押出成
形、射出成形、プレス成形、鋳込成形のいずれの
方法にも適用可能である。 [実施例] 以下、実施例に基ずいて本発明を更に詳細に説
明するが、本発明がこれら実施例に限定されない
ことは明らかであろう。 (実施例、比較例) 粒子径1.0μmの窒化珪素粉末90重量部に、焼結
助剤として酸化マグネシウム粉末6重量部、酸化
セリウム粉末4重量部、炭酸ストロンチウム粉末
2重量部を配合したセラミツク原料粉末100重量
部に、成形助剤としてポリビニールアルコール3
部、水40重量部を添加したスラリーを調製し、噴
霧乾燥法により顆粒を調製した。顆粒を金型に入
れ、圧力200Kg/cm2で一軸加圧し、60×60×15tmm
の試料に成形して、次にラバープレス法により
2.5ton/cm2の圧力をかけた後、空気中500℃でバ
インダーを飛散除去し、更に窒素雰囲気下で950
℃、1150℃、1250℃、1400℃で仮焼しセラミツク
仮焼体を得た。セラミツク仮焼体の細孔特性及び
強度特性を表−1に示す。 次にセラミツク仮焼体を平面研削盤を用い、切
込量30μm/回、クロスフイード量1.5mm/回、被
削材速度20m/minの条件でレジノイドダイヤモ
ンド砥石(砥粒粒度#140)により湿式トラバー
ス研削加工を行い研削比を求めた。 一方、前記試料を仮焼せずに、窒素雰囲気下
1650℃で1時間焼成し、密度3.2g/cm3の緻密な
焼結体を得、前記した加工を行い研削比を測定
し、セラミツク仮焼体の研削比と比較した。さら
に950℃で仮焼したセラミツク仮焼体を乾式で加
工しその加工性を調べた。 その結果、本発明によるセラミツク仮焼体の湿
式研削加工の方が焼結体の研削加工より研削比と
して10〜25倍優れていた。また乾式加工では砥石
に目詰まりが生じ加工できなかつた。次に湿式加
工したセラミツク仮焼体の試験片を窒素雰囲気下
1650℃で1時間焼成し、密度3.2g/cm3の緻密な
焼結体を得た。試料の外観を観察したところ、異
物の混入やクラツク等の有害欠陥は検出されず、
全て健全な焼結体であつた。 次に、粒子径0.7μmの炭化珪素粉末96重量部
に、焼結助剤としてアモルフアスカーボン粉末3
重量部、炭化硼素粉末1重量部を配合したセラミ
ツク原料粉末100重量部に、成形助剤としてポリ
ビニールアルコール2部、水35重量部を添加した
スラリーを調製し、噴霧乾燥法により顆粒を調製
した。顆粒を金型に入れ、圧力200Kg/cm2で一軸
加圧し、60×60×15tmmの試料を成形した。次に
ラバープレス法により2.5ton/cm2の圧力を加えた
後、Arガス中300℃でバインダーを飛散除去し、
更にArガス中で1500℃、1600℃、1700℃で仮焼
しセラミツク仮焼体を得た。セラミツク仮焼体の
細孔特性、強度特性を表−1に示す。 次にセラミツク仮焼体を前記の湿式トラバース
研削にかけ研削比を求めた。 一方、前記試料を仮焼せずにAr雰囲気下、
2100℃で1時間生焼成し、密度3.1g/cm3の緻密
な焼結体を得、同様の方法で研削比を測定しセラ
ミツク仮焼体の研削比と比較した。 その結果、本発明によるセラミツク仮焼体の湿
式加工の方が、焼結体の研削加工より研削比とし
て15〜24倍優れていた。次に湿式加工したセラミ
ツク仮焼体の試験片をAr雰囲気下2100℃で1時
間焼成し、密度3.1g/cm3の緻密な焼結体を得た。
試料の外観を観察したところ、異物の混入やクラ
ツク等の有害欠陥は検出されず、全て健全な焼結
体であつた。 次に、粒子径0.5μmのジルコニア粉末96.5モル
%に酸化イツトリウム3.5モル%を配合したセラ
ミツク原料粉末100重量部に、成形助剤としてポ
リビニールアルコール1部、水40重量部を添加し
たスラリーを調製し、噴霧乾燥法により顆粒を調
製した。 顆粒を金型に入れ、圧力200Kg/cm2で一軸加圧
し、60×60×15tmmの試料を成形した。次にラバ
ープレス法により2.5ton/cm2の圧力を加えた後、
空気中850℃、950℃、1050℃で仮焼し、セラミツ
ク仮焼体を得た。 セラミツク仮焼体の細孔特性、強度特性を表−
1に示す。 次にセラミツク仮焼体を前記の湿式トラバース
研削にかけ研削比を求めた。 一方、前記試料を仮焼せずに空気中1430℃で2
時間焼成し、密度5.9g/cm3の緻密な焼結体を得、
同様の方法で研削比を測定し、セラミツク仮焼体
の研削比と比較した。 その結果、本発明によるセラミツク仮焼体の湿
式加工の方が焼結体の研削加工により研削比とし
て8〜11倍優れていた。次に湿式加工したセラミ
ツク仮焼体の試験片を空気中1430℃で2時間焼成
し、密度5.9g/cm3の緻密な焼結体を得た。試料
の外観を観察したところ、異物の混入やクラツク
等の有害欠陥は検出されず、全て健全な焼結体で
あつた。
【表】
【表】
【表】
[発明の効果]
以上説明したように、本発明のセラミツスの加
工方法によれば、加工能率が大幅にアツプすると
ともに、研削比が大きく、低コストの加工を行う
ことができるという利点がある。 さらに、本発明によれば容易に加工できるの
で、低剛性の装置が使用できるというメリツトも
ある。 さらに、本発明によれば、欠陥の少ない高品質
の加工面を得ることが出来る。
工方法によれば、加工能率が大幅にアツプすると
ともに、研削比が大きく、低コストの加工を行う
ことができるという利点がある。 さらに、本発明によれば容易に加工できるの
で、低剛性の装置が使用できるというメリツトも
ある。 さらに、本発明によれば、欠陥の少ない高品質
の加工面を得ることが出来る。
Claims (1)
- 1 セラミツク成形体を仮焼して、仮焼後におけ
るセラミツク仮焼体の平均細孔径が0.04〜0.3μ
m、全細孔容積が0.1〜0.3c.c./gで、且つ四点曲
げ強度を2〜20Kg/mm2とした後湿式加工し、次い
で焼成することから成るセラミツクスの加工方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63037206A JPH01212263A (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | セラミックスの加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63037206A JPH01212263A (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | セラミックスの加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01212263A JPH01212263A (ja) | 1989-08-25 |
| JPH0571533B2 true JPH0571533B2 (ja) | 1993-10-07 |
Family
ID=12491113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63037206A Granted JPH01212263A (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | セラミックスの加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01212263A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0708067A1 (en) | 1994-10-19 | 1996-04-24 | Ngk Insulators, Ltd. | Ceramic material and method for manufacturing ceramic product utilizing it |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5258152A (en) * | 1990-08-24 | 1993-11-02 | Ngk Insulators, Ltd. | Method for manufacturing ceramic products |
| JPH07106942B2 (ja) * | 1991-03-08 | 1995-11-15 | 日本碍子株式会社 | セラミック製品の製造方法 |
| JP6551683B2 (ja) * | 2016-03-11 | 2019-07-31 | 住友金属鉱山株式会社 | Sn−Zn−O系酸化物焼結体とその製造方法 |
-
1988
- 1988-02-19 JP JP63037206A patent/JPH01212263A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0708067A1 (en) | 1994-10-19 | 1996-04-24 | Ngk Insulators, Ltd. | Ceramic material and method for manufacturing ceramic product utilizing it |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01212263A (ja) | 1989-08-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |