JPH07215769A - セラミック成形用泥漿組成物およびこれを用いたセラミック焼結体の製造方法 - Google Patents

セラミック成形用泥漿組成物およびこれを用いたセラミック焼結体の製造方法

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JPH07215769A
JPH07215769A JP6009343A JP934394A JPH07215769A JP H07215769 A JPH07215769 A JP H07215769A JP 6009343 A JP6009343 A JP 6009343A JP 934394 A JP934394 A JP 934394A JP H07215769 A JPH07215769 A JP H07215769A
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JP
Japan
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weight
powder
parts
ceramic
slurry composition
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JP6009343A
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Yasuhiro Sasaki
康博 佐々木
Kiyohiro Sakasegawa
清浩 逆瀬川
Masahide Akiyama
雅英 秋山
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Abstract

(57)【要約】 【構成】セラミック粉末あるいはセラミック粉末と金属
粉末との混合粉末からなる原料粉末100重量部に対し
て、ポリジオレフィン系樹脂を1〜5重量部と、分散剤
を0.05〜10重量部と、有機溶剤を10〜70重量
部の割合でそれぞれ添加してなるセラミック成形用泥漿
組成物を用い、この泥漿組成物中に所定の基体を浸漬し
て前記泥漿組成物を前記基体の表面に塗布した後、乾燥
して成形体層を作製した後、該成形体層を焼成して焼結
体を作製する。 【効果】スラリーディップ法によりシート状あるいは薄
膜を形成する場合、少量の有機バインダーで乾燥後の成
形体層からの原料粉末の粉おちを抑制し、シャープな表
面状態を成形体が得られ、焼結後において表面荒れのな
い良好な焼結体を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シート状、または薄膜
状の成形体を成形するのに好適な優れたセラミック成形
用の泥漿組成物およびこれを用いたセラミック焼結体の
製造方法に関する。
【0002】
【従来技術】アルミナ、シリカ、ジルコニア、炭化ケイ
素、窒化ケイ素等のセラミックは、金属材料に比較して
耐摩耗性、高強度、高硬度などの優れた特性を有するこ
とから、金属に代わる材料として、あるいは金属との複
合材料として各種の分野で応用が進められている。ま
た、その応用に際してはあらゆる形状の焼結体が求めら
れ、バルク状の焼結体の他にシート状や所望の基体表面
に薄膜として形成して用いられている。
【0003】これらの中で、シート状あるいは薄膜とし
て形成する方法の1つに、スラリーディップ法が知られ
ている。この方法は、原料粉末を有機バインダーや分散
剤とともに有機溶剤に分散した泥漿(以下、スラリーと
いう場合がある。)を調製し、そのスラリー中に、離型
可能な基体、あるいは薄膜を形成しようとする基体を浸
漬し引き上げることにより基体の表面にスラリーを塗布
した後、これを乾燥して有機溶剤を除去し、原料粉末と
有機バインダーからなる成形体層を形成する。そして、
基体より成形体層をはずすとシート状成形体を得ること
ができる。その後、そのシート状成形体、あるいは成形
体層を有する基体を、熱処理して有機バインダーを分解
除去した後、焼結温度に加熱して焼結体を得るものであ
る。
【0004】従来、この種のスラリーの調製において
は、有機バインダーとしては、ポリエチレン樹脂が専ら
用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、従来
のスラリーディップ法によれば、基体表面にスラリーを
塗布後、乾燥した時、乾燥後の成形体層から原料粉末が
脱離する、いわゆる粉おち現象が発生し、成形体表面が
荒れ、焼結後の焼結体の表面も荒れるという問題があっ
た。
【0006】このような粉おち現象を防止する方法とし
ては、多量のバインダーを混合する方法があるが、バイ
ンダーの量が多いと、熱処理により有機バインダーを分
解除去する際に成形体の収縮が大きくなるために、塗布
表面にクラックを生じるという問題があった。
【0007】
【問題点を解決するための手段】本発明者らは、上記の
問題点に対して検討を重ねた結果、有機バインダーとし
てジオレフィン系樹脂を用い、これを所定の割合で原料
粉末と有機バインダーとともに混合したスラリーは、乾
燥後において粉おち現象がなく、成形体表面の荒れがな
くなることを知見し、本発明に至った。
【0008】即ち、本発明のセラミック成形用泥漿組成
物は、セラミック粉末あるいはセラミック粉末と金属粉
末との混合粉末からなる原料粉末100重量部に対し
て、ポリジオレフィン系樹脂を1〜5重量部と、分散剤
を0.05〜10重量部と、有機溶剤を10〜70重量
部の割合でそれぞれ添加してなることを特徴とするもの
である。さらに、本発明によれば、上記セラミック成形
用泥漿組成物中に所定の基体を浸漬して前記泥漿組成物
を前記基体の表面に塗布した後、乾燥して成形体層を作
製した後、これを焼成することを特徴とするセラミック
焼結体の製造方法を提供するものである。
【0009】以下、本発明を詳述する。本発明における
セラミック成形体用泥漿組成物における大きな特徴は、
有機バイダーとしてポリジオレフィン系樹脂を用いる点
である。このポリジオレフィン系樹脂としては、ブタジ
エンやヘキサジエン、2−メチルブタジエンをモノマー
とする樹脂が挙げられるが、有機溶剤との混和性および
溶融粘性、とりわけ脱脂後のバインダーの残留率を低減
するという点から、ブタンジエンをモノマーとするポリ
ジオレフィン系樹脂が最も好ましい。さらに、樹脂の重
量平均分子量は1万〜100万、特に1万〜10万であ
ることが泥漿の粘度を適正化する点で望ましい。
【0010】また、泥漿組成物における有機バインダー
としては、上記ポリジオレフィン系樹脂のうちの30モ
ル%を上限として他のモノマー、例えば塩化ビニルやス
チレン等と共重合化することも可能であり、その場合の
重合方法は界面重合や溶液重合、塊重合等、一般のポリ
マーの重合方法が適用できる。尚、重合した樹脂は、公
知の乾燥方法で未反応モノマーや溶媒を除去した後、例
えば、押出成形機等でペレット化するのが望ましい。
【0011】また、前記ポリジオレフィン系樹脂の含有
量は、原料粉末100重量部に対して1〜5重量部の範
囲であることが必要である。これは、1重量%未満では
塗布乾燥後の成形体層の表面からの粉おちが発生し、5
重量%を越えると脱脂時の収縮が大きくなって割れが発
生し易くなるためである。望ましくは、1.5〜4重量
部が好適である。
【0012】また、本発明によれば、泥漿組成物中には
分散剤を原料粉末100重量部に対して、0.05〜1
0重量部の割合で添加することも必要である。これは、
分散剤量が0.05重量部未満では充分な原料粉末の分
散ができずにスラリーの粘度が高くなり、スラリー中で
原料粉末が沈降し良好な成形体が得られず、10重量部
を越えると有機成分が増加して脱脂性が悪くなり、ま
た、スラリーの粘度が上昇し、塗膜のレベリング性が低
下するため成形体が固化しなくなるためである。望まし
くは、0.5〜7重量部がよい。
【0013】なお、分散剤は潤滑剤及び離型剤として作
用し、原料粉末と熱可塑性有機物とから成るスラリーの
流動性及び成形体の離型性を向上させるために含有させ
るもので、その融点は40℃以下で沸点が120℃以上
であることが望ましく、陰イオン系、陽イオン系、両性
系あるいはノニオン系の界面活性剤であればいずれでも
良い。
【0014】前記界面活性剤として、例えば、陰イオン
系界面活性剤には、脂肪酸アルキルエステル系やアルキ
ルベンゼンスルホン酸系、アジピン酸系の塩類が挙げら
れ、陽イオン系界面活性剤には、アルキルアミン系やポ
リエチレンポリアミン脂肪酸アミド系、テトラアルキル
アンモニウム系の塩類がある。また、両性系界面活性剤
には、イミダリニウム系やアラニン系等が好ましい。
【0015】一方、ノニオン系界面活性剤としては、ポ
リオキシエチレンアルキルエーテル等に代表されるエー
テル系脂肪族化合物やグリセリン脂肪酸部分エステル等
に代表されるエステル系多価アルコール部分エステル、
ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等に代表
されるエーテル系環式化合物、ポリオキシエチレングリ
セリン脂肪酸部分エステル等に代表されるポリオキシエ
チレン化多価アルコール脂肪酸エステル、ポリオキシエ
チレンポリオキシプロピレングリコール等に代表される
エーテル系ポリエーテル化合物、ポリオキシエチレンア
ルキルアミン等に代表される含窒素系非イオン界面活性
剤が挙げられる。
【0016】更に、前記溶媒としての有機溶剤の含有量
は、原料粉末100重量部に対して、10〜70重量部
であることが必要であり、この溶剤量が10重量部未満
では可塑化物の粘度が上昇して脱泡性や成形性が劣化
し、70重量部を越えると成形体が固化しにくく強度が
低下してその取り扱いが困難となる。
【0017】この有機溶剤としては、本発明の前記有機
バインダーとの相溶性の点から、流動パラフィン、高級
脂肪酸、高級アルコールエステル化物等が挙げられ、具
体的にはn−パラフィン、オクチルアルコール、ジブチ
ルフタレート等が望ましく、一方、ワックスとしてはJ
IS7206規格に準じて測定した軟化点が50〜12
0℃のノルマルパラフィン系や高級脂肪酸エステル、1
2−ヒドロキシステアリン酸等が、成形体の強度や成形
時の流動性及び熱分解性の点から望ましい。
【0018】尚、本発明に係る泥漿組成物において、適
用されるセラミック原料粉末として、アルミナ、ジルコ
ニア、ムライト、シリカ、チタバリ(BaTiO3 )等
の酸化物系セラミックス、窒化珪素、炭化珪素、窒化ア
ルミニウム、TiC、TiN、TiB2 、NbC、V
C、WCなどの非酸化物系セラミックスなどにも適用で
きる他、WC−Co等の周知の超硬合金やTi(CN)
−(Ni,Co)、ZrO3 −Ni系材料などの周知の
サーメットなどセラミックと金属との複合材料に対して
も適用することができる。なお、前記セラミック原料粉
末には、周知の方法により各種焼結助剤を所望量添加さ
せることもできる。また、これら原料粉末の粒径は、平
均で1〜10μm程度のものが分散性の点で良好である
ことから好適に用いられる。
【0019】
【作用】本発明によれば、スラリーを調製する場合の有
機バインダーとして、ポリジオレフィン系樹脂を用いる
ことにより、スラリーを塗布乾燥した後の成形体層表面
からの原料粉末の粉おち現象を抑制することができる。
【0020】この理由は定かではないが、従来のポリエ
チレンなどの有機バインダーを用いた場合には、スラリ
ーの塗膜面において原料粉末は有機バインダーと均一に
存在することから、乾燥後の表面に原料粉末が露出した
状態となり、これにより粉おちが生じると考えられる。
これに対して、有機バインダーとしてポリジオレフィン
系樹脂を用いると、この樹脂は塗膜の表面に移動し、塗
膜表面は有機バインダーの多く、塗膜の基体近傍に原料
粉末の多くなる不均一な組織となり、塗膜表面に原料粉
末が露出しない組織を形成するため、塗膜表面から粉お
ちしにくくなると考えられる。
【0021】したがって、有機バインダーとしてポリジ
オレフィン系樹脂を用いた場合には、上記の特異的な性
質から従来に比較して少量の配合量で効果的に粉おちを
防止することができる。
【0022】これにより、スラリーディップ法によりシ
ート状、あるいは薄膜状の成形体を乾燥後の粉おちなし
にシャープな表面状態の成形体が得られ、焼結後におい
て表面荒れのない良好な焼結体を得ることができる。
【0023】しかも、有機バインダーの量が少ないこと
から有機バインダーの分解除去を容易に行うことがで
き、炭素の残留を低減することができる。
【0024】
【実施例】
実施例1 原料粉末として、共沈法により作製された8モル%のY
2 3 を含有するZrO2 粉末(平均粒径5μm)を準
備した。一方、有機バインダーとして表1の樹脂を、分
散剤として表2の化合物を用い、有機溶媒として鉱精
油、ワックス(パラフィンワックス)、12−ヒドロキ
システアリン酸を用い、これらを表3の組成となるよう
に秤量混合し、ZrO2 ボールを用いて15時間混合し
スラリーを調製した。スラリーの流動性について、ハー
ケ社レオメータRS−100にセンサーC35.4°コ
ーンを用いて1S-1時のスラリー粘度を測定した。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】そして、得られた各スラリー中にAl2
3 基板を浸漬塗布し乾燥後、厚み100μmの成形体層
を形成した。それぞれの試料について乾燥後のセラミッ
ク成形体層の表面状態を目視により観察した。次に、こ
れを原料粉末1を配合したスラリーに対しては大気中で
毎時15℃の昇温速度で500℃まで昇温し3時間保持
した後、冷却する温度プログラムで有機バインダーの脱
脂を行い、バインダーの配合量と脱脂前後の重量変化か
らバインダーの残留比率を算出した。結果は表3に示し
た。
【0028】
【表3】
【0029】実施例2 原料粉末として、ZrO2 粉末(平均粒径5μm)と、
Ni粉末(平均粒径5μm)を用い、ZrO2 粉末50
重量%とNi粉末50重量%からなる原料粉末を準備し
た。これに、実施例1の表1の樹脂と、表2の分散剤を
用い、有機溶媒として鉱精油、ワックス(パラフィンワ
ックス)を用い、これらを表4の組成となるように秤量
混合し、ZrO2 ボールを用いて15時間混合しスラリ
ーを調製した。そして、実施例1と同様な方法で、スラ
リーの流動性を調べた。
【0030】そして、得られた各スラリー中にAl2
3 基板を浸漬塗布し乾燥後、厚み100μmの成形体層
を形成し、実施例1と同様に乾燥後のセラミック成形体
層の表面状態を目視により観察した。次に、このスラリ
ーに対しては窒素ガス中で毎時15℃の昇温速度で50
0℃まで昇温し3時間保持した後、冷却する温度プログ
ラムで有機バインダーの脱脂を行い、バインダーの配合
量と脱脂前後の重量変化からバインダーの残留比率を算
出した。その結果は表4に示した。
【0031】
【表4】
【0032】表3および表4の結果から明らかなよう
に、有機バインダーとしてポリエチレン樹脂を用いた試
料No.27,44では、乾燥後の表面からの粉おちが観
察されたが、本発明に基づきジオレフィン系樹脂を用い
たものは、粉おちが抑制され、良好な成形体を作製する
ことができた。しかし、有機バインダー、分散剤および
有機溶媒が適正な量比に調製されないと、スラリーの流
動性が低下したり、成形体が固化しないなどの不都合が
発生した。
【0033】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、ス
ラリーディップ法によりシート状あるいは薄膜を形成す
る場合、少量の有機バインダーで乾燥後の成形体層から
の原料粉末の粉おちを抑制し、シャープな表面状態を成
形体が得られ、焼結後において表面荒れのない良好な焼
結体を得ることができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セラミック粉末あるいはセラミック粉末と
    金属粉末との混合粉末からなる原料粉末100重量部に
    対して、ポリジオレフィン系樹脂を1〜5重量部と、分
    散剤を0.05〜10重量部と、有機溶剤を10〜70
    重量部の割合でそれぞれ添加してなるセラミック成形用
    泥漿組成物。
  2. 【請求項2】前記ポリジオレフィン系樹脂が、ブタジエ
    ンをモノマーとする樹脂である請求項1記載のセラミッ
    ク成形用泥漿組成物。
  3. 【請求項3】セラミック粉末あるいはセラミック粉末と
    金属粉末との混合粉末からなる原料粉末100重量部に
    対して、ポリジオレフィン系樹脂を1〜5重量部と、分
    散剤を0.05〜10重量部と、有機溶剤を10〜70
    重量部の割合でそれぞれ添加してなるセラミック成形用
    泥漿組成物中に所定の基体を浸漬して前記泥漿組成物を
    前記基体の表面に塗布した後、乾燥して成形体層を作製
    した後、該成形体層を焼成することを特徴とするセラミ
    ック焼結体の製造方法。
JP6009343A 1994-01-31 1994-01-31 セラミック成形用泥漿組成物およびこれを用いたセラミック焼結体の製造方法 Pending JPH07215769A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104045352A (zh) * 2014-05-28 2014-09-17 镇江博威汽车科技有限公司 一种用于制备氧化锆流延片的分散剂及其应用
CN113172220A (zh) * 2021-04-20 2021-07-27 天泽思创(武汉)智能交通科技有限公司 一种多功能金属-陶瓷复合材料及其制备方法
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