JPH06321624A - セラミック成形用組成物 - Google Patents

セラミック成形用組成物

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JPH06321624A
JPH06321624A JP5114430A JP11443093A JPH06321624A JP H06321624 A JPH06321624 A JP H06321624A JP 5114430 A JP5114430 A JP 5114430A JP 11443093 A JP11443093 A JP 11443093A JP H06321624 A JPH06321624 A JP H06321624A
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JP
Japan
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ceramic
molding composition
binder
fatty acid
ceramic molding
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JP5114430A
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English (en)
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Katsuya Toyoda
克也 豊田
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】成形型細部にまで充填することができ、成形体
の急激な肉厚変化に関わらず複雑な三次元構造をした形
状品であっても内部欠陥の無い、量産効果に優れた低粘
度のセラミック成形用組成物を提供する。 【構成】セラミック原料粉末とバインダーを該バインダ
ーの融点以上に加熱して流動化した可塑化物が、ヒマシ
油脂肪酸から誘導された親油性のベタイン系界面活性
剤、あるいは非イオン系界面活性剤等の有機性分散剤を
含有し、かつその粘度が20s-1の剪断速度で測定した
時、5.8Pa・s以下となるように調製したセラミッ
ク成形用組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はセラミック成形用組成物
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、各種化学産業装置等の構成部品や
内燃機関の機構部品、更には時計やアクセサリー等の装
飾部品にも、その特性からセラミック部材が多用される
ようになってきた。
【0003】しかしながら、前記化学産業構成部材や内
燃機関用機構部品、更には装飾部品等は複雑な三次元構
造をした形状のものが多く、セラミック材料は金属材料
に比べて耐熱性、耐食性、耐摩耗性に優れ、高強度でか
つ比重が小さいと言う優れた特性を有するにもかかわら
ず、切削や研削等の加工性に難点があり、複雑な三次元
構造をした形状品を量産することが困難であることか
ら、製品コストが著しく高価なものとなり、セラミック
製各種部品の実用化を困難成らしめていた。そこで、前
述のような複雑形状のセラミック製各種部品を得る方法
として、従来よりセラミック原料粉末と水溶性バインダ
ーから成る泥漿を成形型中に注入して成形体を得る泥漿
鋳込み成形法が採用されていたが、欠陥のない寸法精度
の高いセラミック成形体を得ることが困難であり、量産
には不適当であった。
【0004】一方、複雑な形状のセラミック製各種部品
を精度よく量産できる成形法として、セラミック原料粉
末と各種有機系樹脂に代表される熱可塑性物質を主成分
とするバインダーを加熱しながら混練して流動性を付与
し、該可塑化物を金型中に高圧で注入してセラミック成
形体を成形する射出成形法が実用化されている。
【0005】前記射出成形法は、セラミック原料粉末に
有機物系バインダーを多量に添加して高圧で注入するた
め、例えばターボローター等の成形で翼部先端等、成形
体の肉厚が薄い部分への充填は問題ないが、ハブ部等で
肉厚が厚くなると、冷却固化する際、成形体の表面部と
内部の冷却速度の差により残留応力が発生し、成形体内
部に歪みや割れ等を発生し、脱脂及び焼成後に変形した
り割れたりする等、セラミック焼結体の特性を悪化さ
せ、歩留り低下の一因となっている。
【0006】そこで係る問題を解消し、成形型内におけ
る冷却固化時の冷却速度の差により発生する成形体内部
の応力および歪みをできるだけ緩和するために、泥漿が
成形型内を充填するまでは型温度を泥漿固化温度以上に
保持し、その後、泥漿固化温度以下に冷却して、成形体
を得る成形方法が提案されている(特公平3−7193
5号公報参照)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
成形方法は、成形型の温度を注入する泥漿の充填状態に
応じて制御して成形体を得るものであり、成形型温度の
加熱および冷却をサイクル化して成形したとしても、タ
ーボローター等に代表される複雑な三次元構造体の成形
に適用した場合、前記ターボローターの翼部先端等、成
形体の肉厚が薄い部分、即ちハブ部等の肉厚が大きい部
分から翼部等の肉厚が極めて薄い、成形型内部の空間が
急激に狭く変化する部分へは泥漿が充填されない恐れが
あり、信頼性の高いセラミック成形体を歩留り良く量産
できないという課題があった。
【0008】
【発明の目的】本発明は上記課題を解消せんとして成さ
れたもので、その目的は、成形型内の細部、とりわけ成
形体の肉厚が薄い部分の先端にまで密に充填することが
可能で、成形型を分離して成形体を取り出す際にも成形
体に欠け等の不具合を生じることが無く、量産効果に優
れた低粘度のセラミック成形用組成物を提供することに
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のセラミック成形
用組成物は、セラミック原料粉末とバインダーの混合物
を該バインダーの融点以上に加熱して流動化した可塑化
物を、成形型中に加圧注入した後、冷却固化して成形体
を得るのに用いるものであって、前記可塑化物中に有機
性分散剤を含有し、可塑化物の粘度が20s-1の剪断速
度で測定した時、5.8Pa・s以下であることを特徴
とするものである。
【0010】更に、前記バインダーは、溶媒と有機性分
散剤及び固化剤から成る混合物であり、前記有機性分散
剤は、ヒマシ油脂肪酸から誘導された親油性のベタイン
系界面活性剤、あるいは非イオン系界面活性剤であり、
前記固化剤は、脂肪酸あるいは脂肪酸エステルのいずれ
か一種であることを特徴とするものである。
【0011】本発明の有機性分散剤は、ヒマシ油脂肪酸
から誘導された親油性のベタイン系界面活性剤がより好
ましく、該親油性のベタイン系界面活性剤としては、ヒ
マシ油脂肪酸縮合物、縮合ヒマシ油脂肪酸ポリグリセリ
ンエステル、縮合リシノレイン酸アミドベタイン、縮合
ヒマシ油脂肪酸アミドカチオン等が挙げられる。
【0012】また、前記有機性分散剤としては非イオン
系界面活性剤も有効に使用でき、例えば、アミン系、イ
ミン系及びアミド系の有機化合物から成る含窒素系分散
剤及び脂肪酸エステル系分散剤が好ましく、アミン系で
は、アルキルアミン、(ポリ)アルキレンポリアミン等
が、イミン系ではポリエチレンイミン、ポリプロピレン
イミン、ポリブチレンイミン等のポリアルキレンイミン
及びそのポリアルキレンオキシド付加物等が、アミド系
では、前記(ポリ)アルキレンポリアミン又はポリアル
キレンイミンの脂肪酸部分アミド化物、ポリビニルピロ
リドン、無水マレイン酸と炭素数2〜12のオレフィン
との共重合体とアンモニア又は炭素数1〜22のアルキ
ルアミンとのアミド化物が、脂肪酸エステル系ではソル
ビタン脂肪酸エステルが挙げられる。
【0013】次に、前記セラミック成形用組成物の溶媒
は、直鎖または分岐状飽和炭化水素が好ましく、炭素数
が9未満の場合、成形作業中に溶媒が揮発して固形分の
濃度が変化し易くなり、また炭素数が16を越えると、
可塑化物の粘度が6.0Pa・sとなり内部欠陥のない
成形体を効率よく成形することが困難となる。
【0014】よって、炭素数は9〜13(C9 〜C13
のノルマル炭化水素が好ましく、他に10〜16(C10
〜C16)のn−パラフィン混合物等が挙げられる。
【0015】一方、前記固化剤は、セラミック成形用組
成物の可塑化物を冷却することにより、溶媒を含有した
まま固化させて成形体となす作用を示すものであり、前
記可塑化物が固化する温度は作業性の観点から100℃
以下が好ましく、そのために前記固化剤としては、例え
ば、12−ヒドロキシステアリン酸に代表される脂肪酸
叉はその脂肪酸エステルが特に好ましく、他に、脂肪酸
メチルエステル、脂肪酸アミド、高級アルコール、高級
アミン、鉱物油あるいはパラフィンワックス等が挙げら
れる。
【0016】尚、本発明に係るセラミック成形用組成物
では、前記バインダー成分として溶媒、有機性分散剤及
び固化剤の他に、固化助剤や固化促進剤等を適宜添加す
ることも可能である。
【0017】また、セラミック原料粉末としてアルミナ
(Al2 3 )、ジルコニア(ZrO2 )等の酸化物系
セラミックス及び窒化珪素(Si3 4 )、炭化珪素
(SiC)等の非酸化物系セラミックスのいずれにも適
用でき、前記セラミック原料粉末には各種焼結助剤を所
望量添加させることもできる。
【0018】また、これらセラミック原料粉末の粒径
は、数ミクロン乃至サブミクロンのものが好適に用いら
れる。
【0019】
【作用】本発明のセラミック成形用組成物は、セラミッ
ク原料粉末とバインダーの混合物を加熱流動化した可塑
化物が有機性分散剤を含有し、かつその粘度が20s-1
の剪断速度で測定した時、5.8Pa・s以下と極めて
低粘度であることから、成形型へ加圧注入し易く、かつ
成形型内の細部、とりわけ成形体の肉厚が薄い部分の先
端にまで十分に流入するように作用する。
【0020】
【実施例】以下、本発明のセラミック成形用組成物を実
施例に基づき詳細に説明する。窒化珪素(Si3 4
に焼結助剤としてイットリア(Y2 3 )、アルミナ
(Al2 3 )を添加混合したものと、α−アルミナ
(Al2 3 )にシリカ(SiO2 )、カルシア(Ca
O)、マグネシア(MgO)等を主成分とする焼結助剤
を添加混合したものをそれぞれ非酸化物系、酸化物系の
セラミック原料粉末とし、バインダーとして溶媒、有機
性分散剤及び固化剤をそれぞれ表1及び表2に示す割合
で添加混合して評価用のセラミック成形用組成物を調製
した。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】前記セラミック成形用組成物を評価するに
際し、先ずセラミック原料粉末とバインダーを加熱混合
して可塑化状態とした後、バインダーの固化温度より1
0℃高い温度に保持して、E型粘度計を使用して剪断速
度20s-1の条件で粘度を測定した。
【0024】次いで、前記可塑化物を所定温度に加熱保
持した状態で、真空装置等で脱泡処理した後、含有する
バインダーの固化温度より10℃高い温度に加熱保持し
た成形体の最大外径が約130mm、翼部先端の最小肉
厚が約0.4mmのラジアル型ターボローターの成形型
に、1.5気圧の圧力で加圧注入し、その後、該成形型
ごと20℃まで冷却して固化させ、固化後のラジアル型
セラミックターボローター成形体を成形型より取り出
し、得られた評価用の前記成形体の翼部先端の充填性を
目視検査し、完全に翼部先端まで密に充填されたものを
成形性良と判断した。以上の結果を表3及び表4に示
す。
【0025】
【表3】
【0026】
【表4】
【0027】尚、本発明のセラミック成形用組成物は、
前記実施例に限定されるものではない。
【0028】
【発明の効果】叙上の如く、本発明に係るセラミック成
形用組成物によれば、セラミック粉体とバインダーとの
可塑化物が有機性分散剤、とりわけヒマシ油脂肪酸から
誘導された親油性のベタイン系界面活性剤、あるいは非
イオン系界面活性剤を含有し、かつその粘度が20s-1
の剪断速度で測定した時、5.8Pa・s以下と低粘度
であることから、成形型細部にまで充填することがで
き、成形体の急激な肉厚変化に関わらず複雑な三次元構
造をした形状品であっても内部欠陥の無い、寸法精度の
高い均質な信頼性の高いセラミック成形体を得ることが
可能となる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セラミック粉体とバインダーの混合物を、
    該バインダーの融点以上に加熱して可塑化し、該可塑化
    物を成形型中に加圧注入した後、冷却固化して成形体を
    得るのに用いられるセラミック成形用組成物であって、
    前記可塑化物が有機性分散剤を含有し、かつその粘度が
    20s-1の剪断速度で測定した時、5.8Pa・s以下
    であることを特徴とするセラミック成形用組成物。
  2. 【請求項2】前記バインダーが、溶媒、有機性分散剤及
    び固化剤から成ることを特徴とする請求項1記載のセラ
    ミック成形用組成物。
  3. 【請求項3】前記有機性分散剤が、ヒマシ油脂肪酸から
    誘導された親油性のベタイン系界面活性剤、あるいは非
    イオン系界面活性剤であることを特徴とする請求項1ま
    たは2記載のセラミック成形用組成物。
  4. 【請求項4】前記固化剤が、脂肪酸あるいは脂肪酸エス
    テルのいずれか一種であることを特徴とする請求項1ま
    たは2記載のセラミック成形用組成物。
JP5114430A 1993-05-17 1993-05-17 セラミック成形用組成物 Pending JPH06321624A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008155284A (ja) * 2006-12-06 2008-07-10 General Electric Co <Ge> 金属鋳物を製造するための注入成形組成物及びその製造方法
US9863254B2 (en) 2012-04-23 2018-01-09 General Electric Company Turbine airfoil with local wall thickness control

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