JPH0691620A - セラミックスの成形法および成形型 - Google Patents
セラミックスの成形法および成形型Info
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- JPH0691620A JPH0691620A JP24187492A JP24187492A JPH0691620A JP H0691620 A JPH0691620 A JP H0691620A JP 24187492 A JP24187492 A JP 24187492A JP 24187492 A JP24187492 A JP 24187492A JP H0691620 A JPH0691620 A JP H0691620A
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Landscapes
- Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
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- Moulds, Cores, Or Mandrels (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来より、密度が高く、表面が平滑な成形体
を比較的短時間に製造できる加圧鋳込み成形法を提供す
ること。 【構成】 セラミックスのスラリー8の加圧鋳込み成形
法において、金型2と3の中に金属製の多孔質体7およ
び6を配置して加圧鋳込みして液体を多孔質体を通して
排出することによって従来より高い圧力で成形する。
を比較的短時間に製造できる加圧鋳込み成形法を提供す
ること。 【構成】 セラミックスのスラリー8の加圧鋳込み成形
法において、金型2と3の中に金属製の多孔質体7およ
び6を配置して加圧鋳込みして液体を多孔質体を通して
排出することによって従来より高い圧力で成形する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種セラミックス製品
の成形法、特にセラミックススラリーの加圧鋳込み成形
法およびそれに用いる成形型に関する。
の成形法、特にセラミックススラリーの加圧鋳込み成形
法およびそれに用いる成形型に関する。
【0002】
【従来の技術】加圧鋳込み成形法では、粉末と液体の混
合物(以下、スラリーと称す)中の液体を排除するため
に加圧する。この圧力は大きいほど粉末は密に充填さ
れ、保形性の高い成形体となると同時にスラリー中の液
体の排除を短時間に行なうことができる。しかしなが
ら、従来の加圧鋳込み成形では液体を排除するための多
孔質体として石膏もしくは樹脂を用いている(例えば、
特公平2−42321号公報、特開昭60−70101
号公報、特開昭63−3906号、特開昭61−297
103)。
合物(以下、スラリーと称す)中の液体を排除するため
に加圧する。この圧力は大きいほど粉末は密に充填さ
れ、保形性の高い成形体となると同時にスラリー中の液
体の排除を短時間に行なうことができる。しかしなが
ら、従来の加圧鋳込み成形では液体を排除するための多
孔質体として石膏もしくは樹脂を用いている(例えば、
特公平2−42321号公報、特開昭60−70101
号公報、特開昭63−3906号、特開昭61−297
103)。
【0003】これらの材料は多孔質体としての強度が弱
く、成形圧力は石膏型の場合、10kg/cm2まで、
樹脂を用いた場合でも約50kg/cm2までしか、増
加させることが不可能であり、この限界値を超えると、
多孔質体の破損を引き起こす。これによりセラミックス
の成形体の密度の向上の限界値は小さく、かつ、成形時
間においても、形状や大きさによっては短時間の成形が
不可能となる。フェライト等の湿式による成形では図3
に示すように脱水のために内径1〜3mmの孔を有する
金属性の型3の前面に布製のフィルター9および紙製の
フィルター10を設置し、フィルターを通してスラリー
中の液体(水)のみを金型の孔に送り出し成形する方法
がある。
く、成形圧力は石膏型の場合、10kg/cm2まで、
樹脂を用いた場合でも約50kg/cm2までしか、増
加させることが不可能であり、この限界値を超えると、
多孔質体の破損を引き起こす。これによりセラミックス
の成形体の密度の向上の限界値は小さく、かつ、成形時
間においても、形状や大きさによっては短時間の成形が
不可能となる。フェライト等の湿式による成形では図3
に示すように脱水のために内径1〜3mmの孔を有する
金属性の型3の前面に布製のフィルター9および紙製の
フィルター10を設置し、フィルターを通してスラリー
中の液体(水)のみを金型の孔に送り出し成形する方法
がある。
【0004】この図3に示した方法では、液体の排除部
は、布製フィルター9、紙製フィルター10および脱水
孔4を有する金型3からなるため高い成形圧力を付加す
ることが可能である。しかし、この場合圧力を付加した
時に、スラリー中の粉末が紙および布製のフィルター越
しに、脱水用の孔に入りこむため、成形体の表面に孔の
位置に対応して図4に示すように突起11を生成するこ
とになる。そのため、後工程で除去する必要となり、コ
スト上昇の原因となっている。
は、布製フィルター9、紙製フィルター10および脱水
孔4を有する金型3からなるため高い成形圧力を付加す
ることが可能である。しかし、この場合圧力を付加した
時に、スラリー中の粉末が紙および布製のフィルター越
しに、脱水用の孔に入りこむため、成形体の表面に孔の
位置に対応して図4に示すように突起11を生成するこ
とになる。そのため、後工程で除去する必要となり、コ
スト上昇の原因となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の方法
より加圧力を大きくし、しかも表面が平滑な成形体を提
供できるセラミックスの成形法および成形型を提供しよ
うとするものである。
より加圧力を大きくし、しかも表面が平滑な成形体を提
供できるセラミックスの成形法および成形型を提供しよ
うとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成は特許請求の範囲に記載されたとおりの
セラミックスの成形法および成形型である。その基本的
な考えは、セラミックスのスラリーを加圧鋳込み成形す
るに当り、強度の大きい金属製の多孔質体からなる成形
型を用いて大きな加圧力を用いることを可能にしたこと
である。
の本発明の構成は特許請求の範囲に記載されたとおりの
セラミックスの成形法および成形型である。その基本的
な考えは、セラミックスのスラリーを加圧鋳込み成形す
るに当り、強度の大きい金属製の多孔質体からなる成形
型を用いて大きな加圧力を用いることを可能にしたこと
である。
【0007】例えばステンレスのようなFeを主成分と
した材料では100kgf/cm2以上、型の設計条件
によっては1000kgf/cm2までの加圧が可能で
ある。金属材料としてはFe系以外にCu系、Al系
等、特に規定されない。
した材料では100kgf/cm2以上、型の設計条件
によっては1000kgf/cm2までの加圧が可能で
ある。金属材料としてはFe系以外にCu系、Al系
等、特に規定されない。
【0008】また、金属製の多孔質体であれば、加工研
磨することにより、表面の面粗度を小さくし、場合によ
っては鏡面にすることも可能である。このように面粗度
を小さくした面を型のスラリーとの接触面に利用すれ
ば、成形体を型からとりはずすときの離型性に優れ、成
形体の破損を防ぐことができる。また成形体の表面状態
も優れたものとなる。
磨することにより、表面の面粗度を小さくし、場合によ
っては鏡面にすることも可能である。このように面粗度
を小さくした面を型のスラリーとの接触面に利用すれ
ば、成形体を型からとりはずすときの離型性に優れ、成
形体の破損を防ぐことができる。また成形体の表面状態
も優れたものとなる。
【0009】一方、多孔質体の孔径は大きければ大きい
ほどスラリー中の液体の除去は容易になるが、大きすぎ
るとスラリー中のセラミックス粉末の流出が発生する。
そのため孔径の大きさはスラリー中のセラミックス粉末
の粒径により上限が決定される。
ほどスラリー中の液体の除去は容易になるが、大きすぎ
るとスラリー中のセラミックス粉末の流出が発生する。
そのため孔径の大きさはスラリー中のセラミックス粉末
の粒径により上限が決定される。
【0010】前記載のスラリーから液体を除去する成形
法で、工業的に実用的な時間で脱液・成形するために
は、型の全体もしくは一部を構成する多孔質体の孔径は
0.1μm以上であることが必要である。0.1μmよ
り小さいと、一般にスラリーの液体として用いられる水
の場合、表面張力が高くなり、多孔質体の孔に液体
(水)が流入しようとするのを妨げるため多孔質体の孔
を通してスラリー中の液体を除去するのが困難となる。
法で、工業的に実用的な時間で脱液・成形するために
は、型の全体もしくは一部を構成する多孔質体の孔径は
0.1μm以上であることが必要である。0.1μmよ
り小さいと、一般にスラリーの液体として用いられる水
の場合、表面張力が高くなり、多孔質体の孔に液体
(水)が流入しようとするのを妨げるため多孔質体の孔
を通してスラリー中の液体を除去するのが困難となる。
【0011】また孔径の上限はスラリー中のセラミック
ス粉末の二次粒子の粒径の20倍までであれば粉末の流
出を防ぐことができる。
ス粉末の二次粒子の粒径の20倍までであれば粉末の流
出を防ぐことができる。
【0012】すなわち、多孔質体表面の孔より圧力によ
り、スラリー中の液体を除去する時に、スラリー中の粉
末が、多孔質体の孔の中に粉末が入りこむと、アンカー
効果により、成形体と多孔質体の密着性が高まり、成形
体の離型を行ないにくくなり、成形体の破損、カケを起
すことになる。しかしながら、多孔質体表面の孔径がス
ラリー内に存在する粉末の二次粒子の平均粒子径の20
倍までであれば、孔の入口で粉末がブリッジングを起こ
し、孔の内部に粉末が入りこまないことを確認してお
り、短時間成形および良好な離型性を得ることができ
る。
り、スラリー中の液体を除去する時に、スラリー中の粉
末が、多孔質体の孔の中に粉末が入りこむと、アンカー
効果により、成形体と多孔質体の密着性が高まり、成形
体の離型を行ないにくくなり、成形体の破損、カケを起
すことになる。しかしながら、多孔質体表面の孔径がス
ラリー内に存在する粉末の二次粒子の平均粒子径の20
倍までであれば、孔の入口で粉末がブリッジングを起こ
し、孔の内部に粉末が入りこまないことを確認してお
り、短時間成形および良好な離型性を得ることができ
る。
【0013】また、スラリーと接触する表面の孔のない
部分の面粗度が0.4Zを超えると、アンカー効果によ
り成形体と密着を起こす。特に高い圧力をかけた場合、
その部分で成形体からの圧力を受けるため、強固な密着
を起こす。その結果、成形体の離型が困難となる。
部分の面粗度が0.4Zを超えると、アンカー効果によ
り成形体と密着を起こす。特に高い圧力をかけた場合、
その部分で成形体からの圧力を受けるため、強固な密着
を起こす。その結果、成形体の離型が困難となる。
【0014】0.4Z以下であるとその部分での密着強
度が低下しスムーズに成形体の離型を行なうことができ
る。
度が低下しスムーズに成形体の離型を行なうことができ
る。
【0015】また、金属製多孔質体の前面に紙製もしく
は布製のフィルターを設置することも可能である。フィ
ルターを設置することにより金属製多孔質体の表面部に
存在する孔径が大きくスラリー中の粉末が入りこむ大き
さのものであっても、この粉末の流入は防止され離型性
は改善される。また面粗度の粗い表面の多孔質性金属で
あってもフィルターの存在により、金属製多孔質体への
アンカー効果も発生せず、スムーズな離型が可能であ
る。フィルターと成形体の離型性についてはフィルター
は紙もしくは布で構成され、可撓性に富むため、離型は
少しづつ行なうことが可能であることで成形体に欠陥等
を起こすことなく離型できる。また図3に示す従来の方
法では成形体の表面に発生する突起物も、金属製の多孔
質体であればフィルター越しに入りこむこともなく表面
状態の良好な成形体となる。この方法に用いる紙もしく
は布製のフィルターの平均細孔径はスラリー中の粉末が
フィルターを通り抜けることを防ぎ、かつ適度な液体の
除去の速度を得るために0.1μm以上でスラリー内に
存在する粉末の二次粒子の平均粒径の20倍以下である
ことが望ましい。工業的に必要な速度で液体を除去する
には平均細孔径0.1μm以上が必要である。また平均
粒径がスラリー中粉末の二次粒子の平均粒径の20倍を
超えると前述と同じ理由で粉末の流出すなわちスラリー
のフィルター透過が起こることとなる。フィルターの種
類として一般に濾紙に使用される材質、また布について
はポリエステル、ナイロン、アクリル等の合成繊維や綿
等の天然素材など織物になるものであれば材質は問わな
い。
は布製のフィルターを設置することも可能である。フィ
ルターを設置することにより金属製多孔質体の表面部に
存在する孔径が大きくスラリー中の粉末が入りこむ大き
さのものであっても、この粉末の流入は防止され離型性
は改善される。また面粗度の粗い表面の多孔質性金属で
あってもフィルターの存在により、金属製多孔質体への
アンカー効果も発生せず、スムーズな離型が可能であ
る。フィルターと成形体の離型性についてはフィルター
は紙もしくは布で構成され、可撓性に富むため、離型は
少しづつ行なうことが可能であることで成形体に欠陥等
を起こすことなく離型できる。また図3に示す従来の方
法では成形体の表面に発生する突起物も、金属製の多孔
質体であればフィルター越しに入りこむこともなく表面
状態の良好な成形体となる。この方法に用いる紙もしく
は布製のフィルターの平均細孔径はスラリー中の粉末が
フィルターを通り抜けることを防ぎ、かつ適度な液体の
除去の速度を得るために0.1μm以上でスラリー内に
存在する粉末の二次粒子の平均粒径の20倍以下である
ことが望ましい。工業的に必要な速度で液体を除去する
には平均細孔径0.1μm以上が必要である。また平均
粒径がスラリー中粉末の二次粒子の平均粒径の20倍を
超えると前述と同じ理由で粉末の流出すなわちスラリー
のフィルター透過が起こることとなる。フィルターの種
類として一般に濾紙に使用される材質、また布について
はポリエステル、ナイロン、アクリル等の合成繊維や綿
等の天然素材など織物になるものであれば材質は問わな
い。
【0016】
【実施例】以下、実施例によって、本発明を具体的に説
明する。
明する。
【0017】実施例1 平均粒径0.7μmのSi3N4粉末に、助剤としてY2
O3、Al2O3を添加し、エチルアルコールで混合し完
粉を作製した。この完粉に水およびバインダーを添加
し、ナイロン製ボールミルを用いて混合しスラリーとし
た。スラリーの粉末含有率は40vol%とした。
O3、Al2O3を添加し、エチルアルコールで混合し完
粉を作製した。この完粉に水およびバインダーを添加
し、ナイロン製ボールミルを用いて混合しスラリーとし
た。スラリーの粉末含有率は40vol%とした。
【0018】このスラリーを用いて直径20mm、高さ
20mmの円柱を成形した。成形の手法は図1に示す。
多孔質体7をとりつけた水除去のための孔5を有する金
型3に金型2をセットし、その中にスラリーを注入す
る。そのスラリー8を先に多孔質体のパンチ6をとりつ
けた金属製のキネ1で加圧する。加圧によりスラリー8
内の水は多孔質体6,7を通して排除される。その結
果、成形体となってとり出される。
20mmの円柱を成形した。成形の手法は図1に示す。
多孔質体7をとりつけた水除去のための孔5を有する金
型3に金型2をセットし、その中にスラリーを注入す
る。そのスラリー8を先に多孔質体のパンチ6をとりつ
けた金属製のキネ1で加圧する。加圧によりスラリー8
内の水は多孔質体6,7を通して排除される。その結
果、成形体となってとり出される。
【0019】この成形法において多孔質体の材質および
成形圧力を変えて成形体を作製した。そのときの成形体
の密度および成形時間を表1に示した。
成形圧力を変えて成形体を作製した。そのときの成形体
の密度および成形時間を表1に示した。
【0020】
【表1】
【0021】実施例2 平均粒径1μmのAl2O3粉末をボールミルを用いて、
蒸留水と混合し、バインダーを添加しスラリーとした。
スラリー中の粉末含有率は53vol%とした。このス
ラリーを用いて図1に示す成形法によって直径20m
m、高さ20mmの成形体を作製した。
蒸留水と混合し、バインダーを添加しスラリーとした。
スラリー中の粉末含有率は53vol%とした。このス
ラリーを用いて図1に示す成形法によって直径20m
m、高さ20mmの成形体を作製した。
【0022】多孔質体には種々の表面部の孔径および表
面粒度のステンレス製の物を用い、成形圧力は200お
よび800kg/cm2とした。
面粒度のステンレス製の物を用い、成形圧力は200お
よび800kg/cm2とした。
【0023】尚、表面部の孔径は顕微鏡による観察によ
り測定し平均値により決定した。各条件による成形体密
度、成形時間および多孔質体部との離型性は表2に示す
結果となった。
り測定し平均値により決定した。各条件による成形体密
度、成形時間および多孔質体部との離型性は表2に示す
結果となった。
【0024】
【表2】
【0025】実施例3 平均粒径0.5μmのSi3N4粉末に助剤としてY
2O3、Al2O3を添加し、ボールミルを用い蒸留水中で
混合した。この混合物にバインダーを加え、さらに混合
し、スラリーを作製した。スラリーの粉末含有率は42
vol%とした。粒度分布測定によると平均粒径は0.
53μmであった。
2O3、Al2O3を添加し、ボールミルを用い蒸留水中で
混合した。この混合物にバインダーを加え、さらに混合
し、スラリーを作製した。スラリーの粉末含有率は42
vol%とした。粒度分布測定によると平均粒径は0.
53μmであった。
【0026】このスラリーを用いて図2に示す成形法に
よって直径40mm、厚さ5mmの円板状の成形体を作
製した。
よって直径40mm、厚さ5mmの円板状の成形体を作
製した。
【0027】成形の方法としては図2に示した方法で行
ないステンレス製多孔質体の孔径、表面粗度、またフィ
ルター孔径等の条件は種々に変化させた。また比較のた
め、フィルター除いての成形および図3の方式での成形
も行なった。尚、成形圧力は300kgf/cm2で行
なった。
ないステンレス製多孔質体の孔径、表面粗度、またフィ
ルター孔径等の条件は種々に変化させた。また比較のた
め、フィルター除いての成形および図3の方式での成形
も行なった。尚、成形圧力は300kgf/cm2で行
なった。
【0028】種々の条件と成形体および離型性状況の関
係は表3および表4のようになった。これから本発明に
より、良好な成形体が得られることが明らかとなった。
係は表3および表4のようになった。これから本発明に
より、良好な成形体が得られることが明らかとなった。
【0029】
【表3】
【0030】
【表4】
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
比較的短時間で、密度が高く、表面が平滑な成形体を確
実に製造することができる。
比較的短時間で、密度が高く、表面が平滑な成形体を確
実に製造することができる。
【図1】本発明の成形型を用いる一具体例の断面の説明
図、
図、
【図2】本発明の他の具体例の説明図、
【図3】従来の成形型を用いる具体例の説明図、
【図4】従来の成形型によって成形した成形物の断面の
説明図。
説明図。
【符号の説明】 1 金属製きね 2 金型 3 金型 4 脱水孔 5 脱水孔 6 多孔質パンチ 7 多孔質体 8 スラリー 9 布製フィルター 10 紙製フィルター 11 脱水孔の位置に生じた凸起
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年2月26日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項5
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0022
【補正方法】変更
【補正内容】
【0022】多孔質体には種々の表面部の孔径および表
面粗度のステンレス製の物を用い、成形圧力は200お
よび800kg/cm2とした。
面粗度のステンレス製の物を用い、成形圧力は200お
よび800kg/cm2とした。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0030
【補正方法】変更
【補正内容】
【0030】
【表4】
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】
Claims (10)
- 【請求項1】 セラミックススラリーの鋳込み成形法に
おいて、成形型として、その全体または一部が金属製の
多孔質体からなるものを用いることを特徴とするセラミ
ックスの成形法。 - 【請求項2】 スラリーと接触する金属製多孔質体の一
部またはすべてに存在する細孔の平均孔径が0.1μm
以上で、スラリー内に存在する粉末の二次粒子の平均粒
径の20倍以下であることを特徴とする請求項1記載の
セラミックスの成形法。 - 【請求項3】 金属性多孔質体におけるスラリーと接触
する表面の一部または全体の面粗度が0.4Z以下であ
ることを特徴とする請求項1または請求項2の何れかに
記載のセラミックスの成形法。 - 【請求項4】 金属性多孔質体のスラリーに対向する面
の上に紙または/および布製のフィルターを有すること
を特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載のセ
ラミックスの成形法。 - 【請求項5】 細孔の平均粒径が0.1μm以上でスラ
リー内に存在する粉末の二次粒子の平均粒径の20倍以
下であることを特徴とする紙または/および布製のフィ
ルターを用いることを特徴とする請求項4記載のセラミ
ックスの成形法。 - 【請求項6】 セラミックススラリーの鋳込み成形法に
用いる成形型であって、その全体または一部が金属製の
多孔質体からなることを特徴とするセラミックスの成形
型。 - 【請求項7】 スラリーと接触する金属性多孔質体の一
部またはすべてに存在する細孔の平均孔径が0.1μm
以上で、スラリー内に存在する粉末の二次粒子の平均粒
径の20倍以下であることを特徴とする請求項6記載の
セラミックスの成形型。 - 【請求項8】 金属性多孔質体における、スラリーと接
触する表面の一部または全体の面粗度が0.4Z以下で
あることを特徴とする請求項6乃至請求項7の何れかに
記載のセラミックスの成形型。 - 【請求項9】 金属性多孔質体のスラリーに対向する面
の上に紙または布製のフィルターを有することを特徴と
する請求項6乃至請求項8の何れかに記載のセラミック
スの成形型。 - 【請求項10】 請求項5記載の成形を行なうための機
構を有することを特徴とするセラミックスの成形型。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24187492A JPH0691620A (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | セラミックスの成形法および成形型 |
| EP93114497A EP0587160A1 (en) | 1992-09-10 | 1993-09-09 | Process and mold for molding ceramics |
| US08/505,069 US6458298B1 (en) | 1992-09-10 | 1995-07-21 | Process for molding ceramics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24187492A JPH0691620A (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | セラミックスの成形法および成形型 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0691620A true JPH0691620A (ja) | 1994-04-05 |
Family
ID=17080819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24187492A Pending JPH0691620A (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | セラミックスの成形法および成形型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0691620A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5733499A (en) * | 1994-11-09 | 1998-03-31 | Ngk Insulators, Ltd. | Method for producing ceramic substrate |
| JP2006248876A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 高密度粉末成形体及び焼結体とその製造方法 |
| JPWO2010030032A1 (ja) * | 2008-09-12 | 2012-02-02 | 日本碍子株式会社 | 立体形成部製造方法 |
-
1992
- 1992-09-10 JP JP24187492A patent/JPH0691620A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5733499A (en) * | 1994-11-09 | 1998-03-31 | Ngk Insulators, Ltd. | Method for producing ceramic substrate |
| US5955392A (en) * | 1994-11-09 | 1999-09-21 | Ngk Insulators, Ltd. | Zirconia ceramic green sheet |
| JP2006248876A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 高密度粉末成形体及び焼結体とその製造方法 |
| JPWO2010030032A1 (ja) * | 2008-09-12 | 2012-02-02 | 日本碍子株式会社 | 立体形成部製造方法 |
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