JPH07149573A - セラミック成形用組成物 - Google Patents
セラミック成形用組成物Info
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- JPH07149573A JPH07149573A JP5299366A JP29936693A JPH07149573A JP H07149573 A JPH07149573 A JP H07149573A JP 5299366 A JP5299366 A JP 5299366A JP 29936693 A JP29936693 A JP 29936693A JP H07149573 A JPH07149573 A JP H07149573A
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- Japan
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- ceramic
- molding
- binder
- molding composition
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】セラミック成形体表面にウエルドラインを生ぜ
ず、狭い空隙を有する成形型の先端まで完全に充填し、
脱脂や焼成後のセラミック体に割れや変形等が発生しな
い、量産効果に優れた低圧成形可能なセラミック成形用
組成物を得る。 【構成】セラミック原料粉末と有機性分散剤および溶
媒、固化剤からなる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ためのセ
ラミック成形用組成物であって、前記可塑化物中に有機
性分散剤として０．２〜３重量％のポリエチレングリコ
ールアルキルアミンを含有する。
ず、狭い空隙を有する成形型の先端まで完全に充填し、
脱脂や焼成後のセラミック体に割れや変形等が発生しな
い、量産効果に優れた低圧成形可能なセラミック成形用
組成物を得る。 【構成】セラミック原料粉末と有機性分散剤および溶
媒、固化剤からなる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ためのセ
ラミック成形用組成物であって、前記可塑化物中に有機
性分散剤として０．２〜３重量％のポリエチレングリコ
ールアルキルアミンを含有する。
Description
【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。
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、従来の電子部品は勿論、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。
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、概して複雑な
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、耐磨耗性に優れ、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ることか
ら、複雑な三次元構造をした形状品を量産することが困
難であり、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、前述の様な複雑形状のセラミック製各種部品を成形
し得る方法として、従来よりセラミック原料粉末と水溶
性バインダーを添加混合して調製したセラミック泥漿を
石膏から成る成形型中に注入し、成形型の吸水や成形型
へのセラミック原料の着肉を利用してセラミック成形体
を得る泥漿鋳込み成形法が行われていた。
燃機関用機構部品、更には装飾部品等は、概して複雑な
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、耐磨耗性に優れ、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ることか
ら、複雑な三次元構造をした形状品を量産することが困
難であり、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、前述の様な複雑形状のセラミック製各種部品を成形
し得る方法として、従来よりセラミック原料粉末と水溶
性バインダーを添加混合して調製したセラミック泥漿を
石膏から成る成形型中に注入し、成形型の吸水や成形型
へのセラミック原料の着肉を利用してセラミック成形体
を得る泥漿鋳込み成形法が行われていた。
【０００４】しかしながら、前記泥漿鋳込み成形法で
は、反復使用による成形型の摩耗や吸水性及び着肉能力
の低下により、成形の再現性が乏しく、量産には不適当
であるという欠点があった。
は、反復使用による成形型の摩耗や吸水性及び着肉能力
の低下により、成形の再現性が乏しく、量産には不適当
であるという欠点があった。
【０００５】一方、複雑な形状のセラミック製各種部品
を高精度で効率良く量産できる成形法として、セラミッ
ク原料粉末とワックスや各種有機系樹脂に代表される熱
可塑性物質から成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加圧注入
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
れており、セラミック成形用の各種組成物が提案されて
いる（特開平４−３３８１５８号公報参照）。
を高精度で効率良く量産できる成形法として、セラミッ
ク原料粉末とワックスや各種有機系樹脂に代表される熱
可塑性物質から成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加圧注入
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
れており、セラミック成形用の各種組成物が提案されて
いる（特開平４−３３８１５８号公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記射
出成形法で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、成形型の加熱、冷却をサイクル化して
２．０気圧以上の高圧で注入して成形するため、例え
ば、ターボローター等に代表される複雑な三次元構造の
セラミック成形体では、可塑化混合物を成形型中に注入
する際、固化温度が６０℃以上と高く、成形型の表面温
度と充填後の成形体内部の温度差により、成形体表面に
ウエルドラインが発生する他、高圧で成形型中に注入す
るために成形体内部の残留応力が大きく、脱脂及び焼成
後のセラミック体の特性を悪化させる恐れがある。
出成形法で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、成形型の加熱、冷却をサイクル化して
２．０気圧以上の高圧で注入して成形するため、例え
ば、ターボローター等に代表される複雑な三次元構造の
セラミック成形体では、可塑化混合物を成形型中に注入
する際、固化温度が６０℃以上と高く、成形型の表面温
度と充填後の成形体内部の温度差により、成形体表面に
ウエルドラインが発生する他、高圧で成形型中に注入す
るために成形体内部の残留応力が大きく、脱脂及び焼成
後のセラミック体の特性を悪化させる恐れがある。
【０００７】また、逆に、低圧で注入して成形体内部の
残留応力を低減せんとすると、成形型の狭い空隙、例え
ば、ターボローターの翼部先端のように、その厚さが約
０．７ｍｍ以下の薄い部分には充填不良が発生し易く、
信頼性の高いセラミック成形体を歩留まり良く量産でき
ないという課題があった。
残留応力を低減せんとすると、成形型の狭い空隙、例え
ば、ターボローターの翼部先端のように、その厚さが約
０．７ｍｍ以下の薄い部分には充填不良が発生し易く、
信頼性の高いセラミック成形体を歩留まり良く量産でき
ないという課題があった。
【０００８】
【発明の目的】本発明は前記課題を解消せんとして成さ
れたもので、その目的は低圧で成形材料を注入して成形
してもセラミック成形体表面にウエルドラインを生じる
ことがなく、また狭い空隙を有する成形型の先端まで完
全に充填し、脱脂や焼成後のセラミック体に割れや変形
等が発生しない、量産効果に優れたセラミック成形用組
成物を提供することにある。
れたもので、その目的は低圧で成形材料を注入して成形
してもセラミック成形体表面にウエルドラインを生じる
ことがなく、また狭い空隙を有する成形型の先端まで完
全に充填し、脱脂や焼成後のセラミック体に割れや変形
等が発生しない、量産効果に優れた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有機性分散剤および
溶媒、固化剤からなる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、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
用いるものであって、前記可塑化物中に含まれるバイン
ダーのうち有機性分散剤が０．２〜３重量％のポリエチ
レングリコールアルキルアミンであることを特徴とする
ものである。
用組成物は、セラミック原料粉末と有機性分散剤および
溶媒、固化剤からなる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、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
用いるものであって、前記可塑化物中に含まれるバイン
ダーのうち有機性分散剤が０．２〜３重量％のポリエチ
レングリコールアルキルアミンであることを特徴とする
ものである。
【００１０】本発明において、前記有機性分散剤は、セ
ラミック原料粉末とバインダーを均一に分散させ、可塑
化混合物の固化温度を低下させるものであり、前記固化
温度は作業性の観点からは１００℃以下が望ましく、更
に、成形体表面のウエルドラインの解消及び狭い空隙へ
の充填性という観点からは、固化温度が６０℃以下であ
ることが必要であり、含有量が０．２重量％未満では固
化温度が低下せず、その上、可塑化物の粘度が高く、低
圧成形できず、一方、３重量％を越えると成形収縮が大
で、成形体の構造によっては脱型困難となり、脱型時に
成形体の先端部で欠損を生じる恐れがあることから、
０．２〜３重量％のポリエチレングリコールアルキルア
ミンに特定される。
ラミック原料粉末とバインダーを均一に分散させ、可塑
化混合物の固化温度を低下させるものであり、前記固化
温度は作業性の観点からは１００℃以下が望ましく、更
に、成形体表面のウエルドラインの解消及び狭い空隙へ
の充填性という観点からは、固化温度が６０℃以下であ
ることが必要であり、含有量が０．２重量％未満では固
化温度が低下せず、その上、可塑化物の粘度が高く、低
圧成形できず、一方、３重量％を越えると成形収縮が大
で、成形体の構造によっては脱型困難となり、脱型時に
成形体の先端部で欠損を生じる恐れがあることから、
０．２〜３重量％のポリエチレングリコールアルキルア
ミンに特定される。
【００１１】尚、前記セラミック成形用組成物中の溶媒
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、
可塑化物の粘度変化が大きくなり、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。
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、
可塑化物の粘度変化が大きくなり、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。
【００１２】よって炭素数は９〜１６（Ｃ9 〜Ｃ16）の
ノルマル炭化水素が望ましく、例えば９、１０、１２
（Ｃ9 、Ｃ10、Ｃ12）のｎ−パラフィン及び１０〜１６
（Ｃ10〜Ｃ16）のｎ−パラフィン混合物等が挙げられ、
とりわけ９〜１３（Ｃ9 〜Ｃ13）のノルマル炭化水素が
好ましく、前記溶媒の添加量は、３〜１５重量％の範囲
が望ましい。
ノルマル炭化水素が望ましく、例えば９、１０、１２
（Ｃ9 、Ｃ10、Ｃ12）のｎ−パラフィン及び１０〜１６
（Ｃ10〜Ｃ16）のｎ−パラフィン混合物等が挙げられ、
とりわけ９〜１３（Ｃ9 〜Ｃ13）のノルマル炭化水素が
好ましく、前記溶媒の添加量は、３〜１５重量％の範囲
が望ましい。
【００１３】一方、本発明に用いられる固化剤は、前記
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する作用を
示すものであり、前記可塑化物が固化する温度は有機性
分散剤の項で詳述したように、１００℃以下が好ましい
ことから、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、脂肪酸メチルエステル、あるいはポリアルキレ
ンオキシド誘導体、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、とりわけ脂肪酸、脂肪酸エステル、ポリアルキレ
ンオキシド誘導体あるいは脂肪酸アミドが好適である。
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する作用を
示すものであり、前記可塑化物が固化する温度は有機性
分散剤の項で詳述したように、１００℃以下が好ましい
ことから、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、脂肪酸メチルエステル、あるいはポリアルキレ
ンオキシド誘導体、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、とりわけ脂肪酸、脂肪酸エステル、ポリアルキレ
ンオキシド誘導体あるいは脂肪酸アミドが好適である。
【００１４】更に、前記可塑化物の固化温度より１０℃
高い温度での測定開始時の粘度に対する、該粘度と定常
状態の粘度との変化率は、セラミック成形体内部の残留
応力の防止や、脱脂または焼成後にセラミック体が割れ
たり、変形したりしないためには、１０％以下であるこ
とが望ましい。
高い温度での測定開始時の粘度に対する、該粘度と定常
状態の粘度との変化率は、セラミック成形体内部の残留
応力の防止や、脱脂または焼成後にセラミック体が割れ
たり、変形したりしないためには、１０％以下であるこ
とが望ましい。
【００１５】また、前記可塑化物のセラミック原料粉体
中の含水率も成形型の細部にまで十分に充填させるため
には、０．５重量％以下であることが望ましい。
中の含水率も成形型の細部にまで十分に充填させるため
には、０．５重量％以下であることが望ましい。
【００１６】また、本発明に係るセラミック成形用組成
物では、セラミック原料粉末として窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ
4 ）、炭化珪素（ＳｉＣ）等の非酸化物系セラミック
ス、及びアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、ジルコニア（ＺｒＯ
2 ）等の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、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。
物では、セラミック原料粉末として窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ
4 ）、炭化珪素（ＳｉＣ）等の非酸化物系セラミック
ス、及びアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、ジルコニア（ＺｒＯ
2 ）等の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、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。
【００１７】
【作用】本発明のセラミック成形用組成物は、バインダ
ー中の有機性分散剤を０．２〜３重量％のポリエチレン
グリコールアルキルアミンとしたことから、セラミック
原料粉末とバインダーを混合した可塑化物の固化温度が
低下し、成形型表面と成形体内部の温度差が小さくな
り、冷却固化するまでの成形型表面部での可塑化物の流
動性が向上して成形型の先端まで充填することができる
ようになる。
ー中の有機性分散剤を０．２〜３重量％のポリエチレン
グリコールアルキルアミンとしたことから、セラミック
原料粉末とバインダーを混合した可塑化物の固化温度が
低下し、成形型表面と成形体内部の温度差が小さくな
り、冷却固化するまでの成形型表面部での可塑化物の流
動性が向上して成形型の先端まで充填することができる
ようになる。
【００１８】
【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。
施例に基づき詳細に説明する。
【００１９】窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）に焼結助剤として
酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ）、酸化アルミニウム（Ａ
ｌ2 Ｏ3 ）を添加混合したものと、αーアルミナ（Ａｌ
2 Ｏ3 ）にシリカ（ＳｉＯ2 ）、カルシア（ＣａＯ）、
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、バインダーとして表１及び表２に示
すような有機性分散剤及び溶媒、固化剤をそれぞれ添加
混合して評価用のセラミック成形用組成物を調製した。
尚、有機性分散剤としてドデシルアミン（ＤＡ）を用い
たものを比較例とした。
酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ）、酸化アルミニウム（Ａ
ｌ2 Ｏ3 ）を添加混合したものと、αーアルミナ（Ａｌ
2 Ｏ3 ）にシリカ（ＳｉＯ2 ）、カルシア（ＣａＯ）、
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、バインダーとして表１及び表２に示
すような有機性分散剤及び溶媒、固化剤をそれぞれ添加
混合して評価用のセラミック成形用組成物を調製した。
尚、有機性分散剤としてドデシルアミン（ＤＡ）を用い
たものを比較例とした。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】先ず、前記評価用のセラミック成形用組成
物を加熱混合して可塑化し、該可塑化物をバインダーの
固化温度より１０℃高い温度に保持した後、Ｅ型粘度計
を使用して２０ｓ-1の測定条件で粘度を測定し、次いで
放置冷却しながら可塑化物の粘度が８．０Ｐａ・ｓ以上
となる温度を固化温度として評価した。尚、測定開始時
の粘度を可塑化物の粘度とした。
物を加熱混合して可塑化し、該可塑化物をバインダーの
固化温度より１０℃高い温度に保持した後、Ｅ型粘度計
を使用して２０ｓ-1の測定条件で粘度を測定し、次いで
放置冷却しながら可塑化物の粘度が８．０Ｐａ・ｓ以上
となる温度を固化温度として評価した。尚、測定開始時
の粘度を可塑化物の粘度とした。
【００２３】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、翼部の最小
厚さが０．５ｍｍのラジアル型ターボローター成形型を
２０℃に保温して１．５気圧の圧力で前記可塑化物を加
圧注入し、冷却固化させてセラミックターボローターを
成形した。
持した状態で真空装置等で脱泡処理した後、翼部の最小
厚さが０．５ｍｍのラジアル型ターボローター成形型を
２０℃に保温して１．５気圧の圧力で前記可塑化物を加
圧注入し、冷却固化させてセラミックターボローターを
成形した。
【００２４】かくして得られたセラミックターボロータ
ー成形体を成形型から取り出し、該成形体表面のウエル
ドラインの有無、翼部先端までの充填性を目視検査し、
翼部先端まで充填していたものを○、充填していなかっ
たものを×とした。
ー成形体を成形型から取り出し、該成形体表面のウエル
ドラインの有無、翼部先端までの充填性を目視検査し、
翼部先端まで充填していたものを○、充填していなかっ
たものを×とした。
【００２５】尚、前記ラジアル型セラミックターボロー
ター成形体を所定温度で乾燥し、次いで５００℃の温度
で４時間、脱バインダーを行ってから、非酸化物系の成
形体は窒素ガス雰囲気中で、また酸化物系の成形体は大
気中でそれぞれ焼成してラジアル型セラミックターボロ
ーターの焼結体を作製し、該焼結体を双眼顕微鏡で検査
し、亀裂の有無を確認したが、本発明のセラミック成形
用組成物を使用した焼結体にはいずれも亀裂が認められ
なかった。以上の結果を表３及び表４に示す。
ター成形体を所定温度で乾燥し、次いで５００℃の温度
で４時間、脱バインダーを行ってから、非酸化物系の成
形体は窒素ガス雰囲気中で、また酸化物系の成形体は大
気中でそれぞれ焼成してラジアル型セラミックターボロ
ーターの焼結体を作製し、該焼結体を双眼顕微鏡で検査
し、亀裂の有無を確認したが、本発明のセラミック成形
用組成物を使用した焼結体にはいずれも亀裂が認められ
なかった。以上の結果を表３及び表４に示す。
【００２６】
【表３】
【００２７】
【表４】
【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、バインダー中の有機性分散剤を
０．２〜３重量％のポリエチレングリコールアルキルア
ミンとしたことから、複雑な三次元構造をした形状品で
あっても寸法精度が良く、内部欠陥のない高強度の成形
体が得られることは勿論、セラミック成形体表面にウエ
ルドラインを生じることがなく、狭い空隙を有する成形
型の先端まで完全に充填し、脱脂や焼成後のセラミック
体に割れや変形等が発生しない、量産効果に優れた低圧
で成形可能なセラミック成形用組成物を得ることができ
る。
形用組成物によれば、バインダー中の有機性分散剤を
０．２〜３重量％のポリエチレングリコールアルキルア
ミンとしたことから、複雑な三次元構造をした形状品で
あっても寸法精度が良く、内部欠陥のない高強度の成形
体が得られることは勿論、セラミック成形体表面にウエ
ルドラインを生じることがなく、狭い空隙を有する成形
型の先端まで完全に充填し、脱脂や焼成後のセラミック
体に割れや変形等が発生しない、量産効果に優れた低圧
で成形可能なセラミック成形用組成物を得ることができ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】セラミック粉体と有機性分散剤、溶媒およ
び固化剤から成る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、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、前記有機性分散剤
が０．２〜３重量％のポリエチレングリコールアルキル
アミンから成ることを特徴とするセラミック成形用組成
物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5299366A JPH07149573A (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | セラミック成形用組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5299366A JPH07149573A (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | セラミック成形用組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07149573A true JPH07149573A (ja) | 1995-06-13 |
Family
ID=17871634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5299366A Pending JPH07149573A (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | セラミック成形用組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07149573A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006299040A (ja) * | 2005-04-19 | 2006-11-02 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | ペースト組成物 |
-
1993
- 1993-11-30 JP JP5299366A patent/JPH07149573A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006299040A (ja) * | 2005-04-19 | 2006-11-02 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | ペースト組成物 |
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