JPH09123133A

JPH09123133A - セラミック粉体の成形方法及びセラミック部材の製造方法

Info

Publication number: JPH09123133A
Application number: JP28290195A
Authority: JP
Inventors: Sukeaki Hamanaka; 亮明濱中
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 1997-05-13

Abstract

(57)【要約】【課題】セラミック部材の製造方法において、製造工
程を簡素化及び製造コストの低減を図る一方、高精度な
３次元曲面の部材を製造可能とする。【解決手段】成形代を加味した形状及び寸法に形成さ
れた金型１３内に弾力性を有する薄膜袋１０１を挿入
し、この金型１３の内面と薄膜袋１０１との空間を減圧
してこの薄膜袋１０１を膨張して密着し、形成された投
入開口部から造粒粉を投入充填すると同時に加振器１４
によって加振し、充填完了後に薄膜袋１０１の投入開口
部を減圧下で密封した後、造粒粉充填密封薄膜袋２０１
を低温静水圧成形装置３１によって成形して均密度化処
理を行ってから整形機械加工し、更に、高温静水圧成形
装置４１によって焼成、その後、部分研磨仕上げを行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タービン動翼やエ
ンジンバルブなど３次元曲面を有する部材をセラミック
焼結によって製造するセラミック製造工程において、セ
ラミック粉体の成形方法及びセラミック部材の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１に従来のセラミック部材の製造方
法を表す概略工程、図１２に従来の別のセラミック部材
の製造方法を表す概略工程、図１３に従来のセラミック
粉体の成形方法における造粒粉の充填方法を表す概略断
面、図１４に従来のセラミック粉体の成形方法における
樹脂の被覆シール方法を表す概略断面、図１５に３次元
曲面を有する製品例としてエンジンバルブの外観、図１
６に３次元曲面を有する製品例としてタービン動翼の外
観を示す。

【０００３】セラミック部材の製造方法としては、図１
１に示すように、種々の方法が従来より知られている。
即ち、原料粉末としての成分組成調整した造粒粉に可塑
性媒体や流体を混練した後に成形するＡ系統では、押
出し成形法（可塑剤を添加して口金から押出す方法）、
射出成形法（熱可塑性樹脂を混練して金型内へ加熱押
出す方法）、スリップキャスト法（スラリー状にした
造粒粉を石コウ型内に注入して媒体を型内へ吸収除去す
る方法）などがある。一方、造粒粉のまま直接成形する
Ｂ系統では、ラバープレス法（ゴム型に造粒粉末を充
填し水圧付与する方法）、加圧成形法（金型内で上下
パンチによりプレスする方法）などがある。

【０００４】ところが、上述した各種のセラミック粉末
の成形方法には、それぞれ特長及び短所がある。例え
ば、Ａ系統において、の押出成形法では、製品形状が
口金形状で決まり、丸棒、角棒、異形断面棒などの２次
元面形状の製品しか成形することができない。そして、
の射出成形法では、金型への注入経路となる堰の部分
も毎回形成する必要があるため、製品とならないロス材
を生じ、高価なセラミック原料材の歩留が悪くなってし
まう。また、のスリップキャスト法では、石コウ型内
へ注入したスラリーの媒体（液体）吸収・乾燥に長時間
を要し、生産性が低くなってしまう。

【０００５】一方、Ｂ系統において、のラバープレス
法では、ゴム型が弾性体であるものの、ゴムの肉厚が厚
いため、曲率半径の小さい所ではゴム圧が不均一挙動を
生じ、特に、小型で複雑な３次元曲面の製品に対しての
均一面圧付与と形状追従性が乏しい。また、の加圧成
形法では、複雑形状の金型使用により複雑な３次元製品
形状に対応できるが、断面に比べて加圧方向の長さ（高
さ）が大きい製品形状の場合には、成形体が粉体なるた
めに、均一圧縮、均一密度になり難い欠点があった。こ
のような場合には、後工程の焼成時に低密度域の寸法変
化が大きくなってしまう。

【０００６】即ち、この従来の各種のセラミック粉末の
成形方法の課題を要約すると以下の通りである。３次元曲面製品に対しても容易、且つ高速に成形
できること。セラミック原料を最大歩留にするため製品形状以外
の部材（例えば、堰や注入口）を成形しないで済むこ
と。後工程の焼成時に変形がなく、且つ、均一な収縮、
密度、強度等を得るために成形段階で均一な充填密度が
得られること。成形工程で大量に処理できること。次工程の機械加工時に部材保持力、加工外力に十分
耐え得る成形強度が得られること。

【０００７】そこで、本出願人は、上述した課題を解決
するためのセラミック粉体の成形方法を提案している。
既提案のセラミック粉体の成形方法は、図１２に示すよ
うに、金型プレス成形、樹脂被覆シール、低温静水圧成
形という成形工程を有している。即ち、金型プレス成形
では、図１３に示すように、造粒粉３を金型４内で下型
６に対して上型５によりプレス押圧することによって保
形する。また、樹脂被覆シール工程では、図１４に示す
ように、金型プレス成形後、形成された造粒粉３をワー
ク昇降機構１３によって加熱型１１に移載し、ヒーター
１０によって加熱しながら、加熱タンク８内の樹脂溶融
体７を定給機構付ポンプ９によって造粒粉３と加熱型１
１との隙間に供給し、造粒粉３の外面に弾性を有する有
機系樹脂皮膜、即ち、熱溶融型樹脂によって部材外表面
全域をシール被覆して樹脂層１２を形成する。そして、
低温静水圧成形工程では、図示しないが、成形した造粒
粉の外表面全域をシール被覆後、これを容器内に入れて
低温静水圧加圧し、成形を行う。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したセ
ラミック粉体の成形方法にあっても、以下のような課題
がある。即ち、本出願人による既提案のセラミック粉体
の成形方法は、造粒粉３を金型プレス４内で保形・成形
した後にその全外表面を有機樹脂で被覆シールし、低温
静水圧成形装置内で処理するものである。従って、上記
〜の課題を解決した量産工法であるものの、例え
ば、図１５に示すように、エンジンの構成部品であるバ
ルブ１のコッタ溝１ａの凹部や傘部１ｂの表面の識別マ
ーク（突起記号）、あるいは、図１６に示すように、タ
ービン翼２の連結部２ａの凸部等の成形を金型プレスで
成形する場合には、金型からの離型性を考慮すると、一
体型では困難であり、割型などを用いると金型デザイン
が煩雑で高価となり、金型精度も十分でなかった。ま
た、金型プレス成形時に、コッタ溝１ａを成形せずに後
の機械加工で成形する場合には、少量ではあるが高価な
セラミック原料にロスを生じてしまう。更に、エンジン
のバルブ等の量産ラインにおいては、大幅な製造コスト
低減の観点から工程省略、外段取化、工程内の工数削減
が極て重要となるが、この成形方法では、金型プレス成
形、樹脂被覆シール、低温静水圧成形と、工程数が多く
更なる削減が必要である。

【０００９】要するに、更なる３次元造形性の向上と原材料の歩留向上。更なる工程省略と工数削減。を達成するセラミック粉体の成形方法が望まれている。

【００１０】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、製造工程を簡素化すると共に製造コストの低減
を図る一方、高精度な３次元曲面を有するセラミック製
造部品を製造可能なセラミック粉体の成形方法及びセラ
ミック部材の製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明のセラミック粉体の成形方法は、予め後工程
での成形代を加味した形状及び寸法に形成された成形型
内に弾力性を有する薄膜袋を挿入し、該成形型内面と該
薄膜袋との空間を減圧して該薄膜袋を膨張することで投
入開口部を形成し、該投入開口部から予め組成調整され
た造粒粉を投入充填すると同時に加振し、該造粒粉の充
填完了後に前記薄膜袋の投入開口部を減圧下で密封する
ことを特徴とするものである。

【００１２】従って、成形代を加味した形状寸法の成形
型を用いることで、複雑な形状の成形品を容易に製造す
ることができ、この成形型内に弾力性を有する薄膜袋を
挿入して膨張させることで、薄膜袋を成形型内に皺なく
密着して付設することができ、且つ、この薄膜袋内に加
振しながら造粒粉を投入することで、薄膜袋の全域にわ
たって均一で高密度に充填することができ、薄膜袋の投
入開口部を減圧下で密封することで、この薄膜袋を成形
型から取り外しても形状が保持されると共に異物混入が
なく、ネットシェイプにより近いセラミック粉体が成形
される。

【００１３】また、本発明のセラミック部材の製造方法
は、予め後工程での成形代を加味した形状及び寸法に形
成された成形型内に弾力性を有する薄膜袋を挿入し、該
成形型内面と該薄膜袋との空間を減圧して該薄膜袋を膨
張することで投入開口部を形成し、該投入開口部から予
め組成調整された造粒粉を投入充填すると同時に加振
し、前記薄膜袋の投入開口部を減圧下で密封した後、造
粒粉が充填された前記薄膜袋を加圧成形により均密度化
処理を行い、その後、整形機械加工及び焼成、部分研磨
仕上げを行うことを特徴とするものである。

【００１４】従って、成形代を加味した形状寸法の成形
型を用いることで、複雑な形状の成形品を容易に製造す
ることができ、この成形型内に弾力性を有する薄膜袋を
挿入して膨張させることで、薄膜袋を成形型内に皺なく
密着して付設することができ、且つ、この薄膜袋内に加
振しながら造粒粉を投入することで、薄膜袋の全域にわ
たって均一で高密度に充填することができ、薄膜袋の投
入開口部を減圧下で密封することで、この薄膜袋を成形
型から取り外しても形状が保持されると共に異物混入が
なく、造粒粉が充填された薄膜袋を加圧成形することで
成形品が均一圧縮されて均密度化され、整形機械加工及
び焼成、部分研磨仕上げを行うことで、寸法精度の高い
セラミック部材が製造される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１６】図１に本発明の実施の形態に係るセラミッ
ク部材の製造方法を表す成形工程の概略を示す。

【００１７】本発明の実施の形態に係るセラミック部材
の製造方法は、図１に示すように、Ａ．原料粉末製造工程、Ｂ．混合工程、Ｃ．造粒工程、
Ｄ．粉体の成形工程、Ｅ．機械加工工程、Ｆ．高温静水
圧焼成、Ｇ．仕上研磨、Ｈ．検査工程によって構成され
ており、Ｄ．粉体の成形工程は、Ｄ１．金型内薄膜袋減
圧充填プレス成形工程と、Ｄ２．低温静水圧成形工程と
に別れている。

【００１８】即ち、Ａ．原料粉末製造工程では、製造す
る製品の基礎となる各種の原料粉を用意し、所定の比率
で配合する。Ｂ．混合工程では、所定の比率に配合され
た各種の原料粉を混練し、Ｃ．造粒工程では、成形に必
要な造粒粉末を生成する。

【００１９】そして、Ｄ．粉体の成形工程における、Ｄ
１．金型内薄膜袋減圧充填プレス成形工程では、製造さ
れるセラミック部材の製造部品の形状寸法に対して、造
粒粉末を成形するときの成形代や焼成前機械加工代、焼
成時の収縮代などを加味した形状、寸法に加工された分
割式の成形型を準備する。また、延展性及び気密性に優
れたゴム製、ビニール製、あるいは塩化ビニリデン製な
どからなる筒状の薄膜袋を準備する。そして、成形型内
にこの薄膜袋を挿入し、成形型の内面と薄膜袋との空間
を減圧してこの薄膜袋を膨張させることで、投入開口部
を形成する。

【００２０】そして、成形型内に保持された薄膜袋内に
この投入開口部から予め組成調整されたセラミックスの
造粒粉を投入すると同時に、この成形型を加振し、この
薄膜袋内に造粒粉を充填する。その後、薄膜袋の投入開
口部から内部に残留した気体を吸引除去したその減圧下
で、この投入開口部を密封シールする。そして、成形型
を開いて造粒粉充填密封薄膜袋を取り出す。

【００２１】また、Ｄ２．低温静水圧成形（ＣＩＰ：Co
ld Isostatic Pressing ）工程では、造粒粉充填密封薄
膜袋を低温静水圧成形装置内に大量投入し、加圧成形す
ることで、密度均質化及び一体化させ、セラミック粉体
の成形品を作成する。その後、Ｅ．機械加工工程では、
このセラミック粉体の成形品から薄膜袋を除去し、切削
機械により贅肉となる部分の除去を行うことで、焼成前
のネットシェイプに近い寸法・形状に仕上げる。更に、
Ｆ．高温静水圧焼成（ＨＩＰ：Hold IsostaticPressing
）工程では、セラミック粉体の成形品を高温静水圧成
形装置内に投入し、加圧焼成し、Ｇ．仕上研磨工程で
は、表面を研磨し、Ｈ．検査工程では、寸法や形状の検
査を行って完成する。

【００２２】上述した本発明の実施の形態に係るセラミ
ック部材の製造方法によれば、Ｄ１．金型内薄膜袋減圧
充填プレス成形工程において、製造されるセラミック部
材の製造部品の形状寸法に対して、成形代などを考慮し
た形状を有する分割式の成形型を用いることで、ネット
シェイプに近い寸法・形状の仕上げ可能であり、成型後
の取出しも容易となる。また、延展性及び気密性に優れ
た薄膜袋を用いることで、成形型内にこの薄膜袋を密着
して皺などを生じることなく高精度に成形が可能とな
る。そして、成形型内の薄膜袋内へのセラミックス造粒
粉の投入時に成形型を加振することで、造粒粉はこの薄
膜袋内に高密度で充填可能となる。更に、この薄膜袋の
投入開口部を減圧下で密封シールすることで、このセラ
ミックス造粒粉が高密度で充填された薄膜袋を成形型か
ら取り出しても、薄膜袋の張力によって造粒粉は保形性
を有し、外力に対しても十分な耐久力があり、長期放置
に対しても粉塵や異物混入、吸湿がなく、品質が確保さ
れる。また、Ｄ２．低温静水圧成形工程において、造粒
粉充填密封薄膜袋を低温静水圧成形することで、造粒粉
の粒間は凝着、収縮するが、外力が均等に作用するため
に形状が保持された状態で圧縮される。

【００２３】〔第１実施例〕以下、上述した発明の実施
の形態に関する第１実施例を図面に基づいて具体的に説
明する。

【００２４】図２に本発明の第１実施例を表すセラミッ
ク部材の製造方法を実施するためのセラミック粉体の成
形装置の概略、図３に薄膜袋の概略、図４にセラミック
粉体の成形装置による薄膜袋の装着工程を表す概略、図
５にセラミック粉体の成形装置による造粒粉を投入充填
工程を表す概略、図６にセラミック粉体の成形装置によ
る薄膜袋の減圧密封工程を表す概略、図７にセラミック
粉体の成形装置による造粒粉充填密封薄膜袋の取出工程
を表す概略、図８に造粒粉充填密封薄膜袋を加圧成形す
る低温静水圧成形装置の概略、図９に造粒粉充填密封薄
膜袋を焼成する高温静水圧成形装置の概略を示す。

【００２５】なお、本実施例では、３次元曲面を有する
セラミック製品の例として、エンジンのバルブの製造方
法について詳述する。この対象のバルブとしては、完成
品寸法として傘径：３５．０mm、軸径：７．５φmm、全
長１２０mmとした。そして、造粒粉の原材料としては、
窒化硅素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、イットリア（Ｙ₂Ｏ₃）、ア
ルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）などの原料粉を所定比率で配合
し、溶剤ワックスを配合後、分配、混練して造粒粉を生
成した。

【００２６】本実施例のセラミック粉体の成形装置１０
において、図２に示すように、図示しない基盤上には回
転軸１１によって直径１２００mmのロータリテーブル１
２が割出回転自在に支持されており、この割出角度は９
０度であり、４分割した位置で間欠回転可能となってい
る。そして、各位置、即ち、４つのステーションＩ，I
I，III，IVにて各種の作業を行っている。なお、図２に
あっては、本セラミック粉体の成形装置を分かりやすく
するために、ロータリーテーブル１２上に周方向に沿っ
て位置する各ステーションＩ，II，III，IVを並列して
図示してある。この各ステーションＩ，II，III，IVに
は、分割式の金型１３が装着されると共に、この金型の
下部に超音波加振器１４と、排気管１５及び吸引ポンプ
１６からなる排気減圧機構が設けられている。

【００２７】この金型１３は、機能上、衝撃を受けない
ので、材質的には安価な炭素鋼を用いて製作し、防錆や
潤滑を兼ねて表面に樹脂コーティングが施されており、
成形後の取出性を考慮して２分割式となっている。そし
て、金型１３の成形面は後工程での成形代（収縮代、研
磨代など）を加味した形状及び寸法となっており、本実
施例では、今までの実績をベースにして平均約３０％拡
大して形状及び寸法としてあるが、部位によって異なる
ため、完成寸法から逆算してコンピュータで設定してあ
る。また、金型１３の面粗度としては、樹脂コーティン
グを施すこと及び成形に薄膜袋を用いることから、成形
品は金型面粗度の影響をほとんど受けないと考えられ、
研磨仕上げは不要で、ＮＣ旋盤仕上げで十分であり、極
めて安価な装置となる。

【００２８】また、薄膜袋101は、図３に示すように、
薄膜のチューブ102を所定長さでシール103し、且つ、ミ
シン目104を付けた状態でロール105に巻き付けて形成さ
れている。本実施例では、薄膜袋101の素材として合成
ゴム（ブタジエン−ステンレスゴム）を適用し、自由状
態での厚さ０．０３mm、幅Ｗ＝６．０mm、ピッチＰ＝１
００mmチューブ102をロール105に直径３００mmスプール
巻されてものを使用する。

【００２９】〔ステーション−Ｉ〕このステーションは
金型１３内に薄膜袋101を装着するための工程である。
即ち、左右に開閉自在な金型１３の上方には固定テーブ
ル１７が配設されており、この固定テーブル１７には前
述した薄膜袋101がロール状態となって回転自在に取付
けられると共に、薄膜袋101を下方の金型１３に供給す
る一対の供給ローラ１８が取付けられている。また、金
型１３の上方及び下方には薄膜袋101の端部を把持可能
な上部把持機構１９及び下部把持機構２０が設けられて
いる。

【００３０】従って、一対の供給ローラ１８によって金
型１３内に薄膜袋101が供給されると、下部把持機構２
０がその下端部を把持して金型１３内に導く一方、上部
把持機構１９が薄膜袋101の上端部を把持して切離し、
金型１３を閉じてからその開口部１３ａに引っ掛ける。
この状態で吸引ポンプ１６を作動し、排気管１５を介し
て金型１３内面と薄膜袋101との間の気体を除去して密
着させることで、薄膜袋101は延展して成形面に密着
し、金型１３内に装着される。

【００３１】〔ステーション−II〕このステーションは
金型１３内に装着された薄膜袋101内に造粒粉を投入充
填するための工程である。即ち、固定テーブル１７には
金型１３の上方に位置して造粒粉供給タンク２１及び造
粒粉供給ノズル２２からなるから造粒粉定給機構が設け
られている。従って、金型１３に装着された薄膜袋101
に対して造粒粉供給ノズル２２が下降し、一定量計測し
た造粒粉供給タンク２１内の造粒粉が造粒粉供給ノズル
２２から投入され、このとき、加振器１４を作動させる
ことで、造粒粉が調粒されて隙間なく充填される。

【００３２】〔ステーション−III〕このステーション
は金型１３で造粒粉が充填された薄膜袋101を減圧して
投入開口部を閉じて内部を密封するための工程である。
即ち、固定テーブル１７には金型１３の上方に位置して
吸引ポンプ２３を有する吸引減圧機構２４が昇降自在に
設けられており、この吸引減圧機構２４の吸引ノズル部
２４ａには薄膜袋101内の造粒粉の吸引を防止する不織
布からなるフィルタ２５が設けられている。また、金型
１３の開口部１３ａの周辺には、この開口部１３ａに引
っ掛けられている薄膜袋101の上端部を外して吸引減圧
機構２４の吸引ノズル部２４ａに引っ掛けるゴム製の触
手２６が設けられている。更に、この触手２６に近接し
て薄膜袋101の上端部を閉じる超音波シール溶接機２７
が設けられている。

【００３３】従って、金型１３に装着された薄膜袋101
内に造粒粉が充填された状態で、この金型１３に対して
吸引減圧機構２４が下降し、金型１３の開口部１３ａに
吸引減圧機構２４の吸引ノズル部２４ａを密着させ、こ
の吸引減圧機構２４を作動することで、薄膜袋101内に
残留した気体を吸引除去することができる。その後、ゴ
ム製の触手２６によって開口部１３ａに引っ掛けられて
いる薄膜袋101の上端部を外して吸引減圧機構２４の吸
引ノズル部２４ａに引っ掛け、超音波シール溶接機２７
はこの薄膜袋101の上端部を閉じて密封することができ
る。

【００３４】〔ステーション−IV〕このステーションは
金型１３内で薄膜袋101内に造粒粉が充填されて成形さ
れた造粒粉充填密封薄膜袋201を外部に取り出すための
工程である。即ち、ロータリテーブル１２に隣接して搬
出ロボット２８が設置されており、この搬出ロボット２
８には造粒粉充填密封薄膜袋201を把持可能な把持アー
ム２９が取付けられている。従って、金型１３内で造粒
粉充填密封薄膜袋201が成形されると、搬出ロボット２
８がロータリテーブル１２に近接し、把持アーム２９が
造粒粉充填密封薄膜袋201を把持して次工程に移動する
ことができる。

【００３５】また、低温静水圧成形装置３１は、図８に
示すように、高圧容器３２内に多段式配列治具３３がセ
ットされ、且つ、加圧媒体としての常温水３４が注入さ
れ、上部に上蓋３５が装着されて構成されている。ま
た、高圧容器３２には常温水３４を注入する注入口３６
が形成され、上蓋３５には内部の空気を放出する空気抜
きバルブ３７が設けられている。

【００３６】更に、高温静水圧焼成装置４１は、図９に
示すように、台盤４２と上蓋４３とからなる容器内にヒ
ータ４４及び多段式配列治具４５がセットされ、台盤４
２内には加振器４６がセットされ、ヒータ４４及び加振
器４６には電源４７が接続されている。また、上蓋４３
にはそれぞれバルブを有する供給管４８及び排気管４９
が連結され、供給管４８には図示しない加圧系が、排気
管４９には排気系がそれぞれ接続されている。

【００３７】ここで、上述した本実施例のりセラミック
部材の製造方法について説明する。セラミック造粒粉
は、前述したように、所定の原料粉を所定比率で配合
し、溶剤ワックスを配合後、分配、混練して生成し、セ
ラミック粉体の成形装置１０の造粒粉定給機構（造粒粉
供給タンク２１）に供給しておく。一方、ロール状の薄
膜袋101も固定テーブル１７に装着し、供給ローラ１８
によって供給可能としておく。この状態で、図２に示す
ように、ロータリーテーブル１１を約５秒のサイクルタ
イムで、９０度づつ間欠回転させ、ステーション−Ｉに
て金型１３内への薄膜袋101の装着作業、ステーション
−IIにて薄膜袋101内への造粒粉の投入充填作業、ステ
ーション−IIIにて造粒粉が充填された薄膜袋101の減圧
密封作業、ステーション−IVにて成形された造粒粉充填
密封薄膜袋201の取出作業を連続して行う。

【００３８】即ち、まず、ステーション−Ｉにおいて、
図４に示すように、供給ローラ１８によって開放状態に
ある金型１３内に薄膜袋101が供給し、下部把持機構２
０は薄膜袋101の下端部を把持して金型１３内に導く一
方、上部把持機構１９は上端部を把持して切離す。そし
て、金型１３を閉じてから上部把持機構１９は金型１３
のの開口部１３ａに薄膜袋101を引っ掛ける。この状態
で吸引ポンプ１６を作動して排気管１５を通して金型１
３内面と薄膜袋101との間の気体を除去し、薄膜袋101は
延展、膨張させることで、金型１３の成形面に密着させ
る。

【００３９】次に、ステーション−IIにおいて、図５に
示すように、造粒粉供給ノズル２２を下降し、一定量計
測した造粒粉供給タンク２１内の造粒粉を、造粒粉供給
ノズル２２から金型１３に装着された薄膜袋101内に投
入し、このとき、加振器１４によって金型１３を振動さ
せることで、造粒粉を調粒して隙間なく充填する。

【００４０】更に、ステーション−IIIにおいて、図６
に示すように、この金型１３に対して吸引減圧機構２４
を下降し、金型１３の開口部１３ａに吸引減圧機構２４
の吸引ノズル部２４ａを密着させ、この吸引減圧機構２
４を作動することで、薄膜袋101内に残留した気体を吸
引除去する。その後、触手２６によって開口部１３ａに
引っ掛けられていた薄膜袋101の上端部を吸引減圧機構
２４の吸引ノズル部２４ａに掛け替え、超音波シール溶
接機２７がこの薄膜袋101の上端部を閉じて密封する。

【００４１】そして、ステーション−IVにおいて、図７
に示すように、金型１３内で成形された造粒粉充填密封
薄膜袋201を搬出ロボット２８の把持アーム２９が把持
して取出し、次工程に搬送する。

【００４２】このようにして造粒粉充填密封薄膜袋201
が多数の成形されると、これらを低温静水圧成形装置３
１にて低温静水圧成形する。即ち、図８に示すように、
高圧容器３２内の多段式配列治具３３に多数の造粒粉充
填密封薄膜袋201をセットし、注入口３６から常温水３
４を注入する一方、上蓋３５の空気抜きバルブ３７から
内部の空気を放出して閉じ、内部を１５００kg/cm²まで
増圧する。

【００４３】そして、所定時間加圧成形すると、造粒粉
充填密封薄膜袋201を低温静水圧成形装置３１から取出
し、針金等によって造粒粉充填密封薄膜袋201の端部を
引掛けることで、薄膜袋101を除去してセラミック粉体3
01を得る。その後、このセラミック粉体301を切削機械
によりって贅肉となる部分の除去を行うことで、焼成前
のネットシェイプに近い寸法・形状に仕上げる。

【００４４】そして、セラミック粉体301を高温静水圧
焼成装置４１にて高温静水圧焼成する。即ち、図９に示
すように、台盤４２と上蓋４３とからなる容器内の多段
式配列治具４５に多数のセラミック粉体301をセット
し、供給管４８から不活性ガスを供給して内部を加圧す
ると共に、ヒータ４４によって内部を加熱し、且つ、加
振器４６によって随時振動を与えながら焼成を行う。そ
して、所定時間加圧焼成すると、セラミック粉体301を
高温静水圧焼成装置４１から取出し、セラミック焼結体
を得る。その後、仕上研磨工程において、セラミック焼
結体の表面を研磨することで、所定の形状寸法とし、こ
の寸法や形状の検査を行ってエンジンのバルブが完成す
る。

【００４５】〔第２実施例〕図１０に本発明の第２実施
例を表すセラミック部材の製造方法に使用される薄膜袋
の概略を示す。

【００４６】図１０に示すように、本実施例の薄膜袋10
1aは口部102aに補強用のリブ103aが一体的に形成された
不連続薄膜状の袋となっている。この薄膜袋101aの素材
として合成ゴム（ブタジエン−ステンレスゴム）を適用
し、自由状態での厚さ０．０８mm、長さ８５mm、口径
４．０mmのものを使用する。

【００４７】また、金型については、前述の第１実施例
のものと同様のものを使用する。また、セラミック粉体
の成形装置については、第１実施例のセラミック粉体の
成形装置１０において、前述した各ステーションＩ，I
I，III，IVのうち、ステーションＩのみ変更し、他のス
テーションはそのまま使用した。即ち、図２に示すセラ
ミック粉体の成形装置１０のステーションＩにおいて、
固定テーブル１７に取付けられたロール状の薄膜袋101
及び一対の供給ローラ１８の代わりに、図１０に示す薄
膜袋101a及びこの薄膜袋101aを保持して金型１３内の挿
入する図示しない小型の搬入ロボットを用いる。なお、
上部把持機構１９及び下部把持機構２０はそのまま薄膜
袋101aを把持するものとして使用する。

【００４８】従って、小型の搬入ロボットによって金型
１３内に薄膜袋101aが供給されると、下部把持機構２０
がその下端部を把持して金型１３内に導く一方、上部把
持機構１９が薄膜袋101aのリブ103aを把持し、金型１３
を閉じてからリブ103aを金型１３の開口部１３ａに引っ
掛ける。この状態で吸引ポンプ１６を作動し、排気管１
５を介して金型１３内面と薄膜袋101aとの間の気体を除
去して密着させることで、薄膜袋101aは延展して成形面
に密着し、金型１３内に装着される。

【００４９】なお、他のステーションII，III，IV及び
低温静水圧成形装置３１、高温静水圧焼成装置４１など
の工程については前述の実施例と同様であるため、説明
は省略する。

【００５０】

【発明の効果】以上、発明の実施の形態を挙げて詳細に
説明したように本発明のセラミック粉体の成形方法によ
れば、予め後工程での成形代を加味した形状及び寸法に
形成された成形型内に弾力性を有する薄膜袋を挿入し、
この成形型内面と該薄膜袋との空間を減圧して薄膜袋を
膨張して形成された投入開口部から造粒粉を投入充填す
ると同時に加振し、充填完了後に薄膜袋の投入開口部を
減圧下で密封するようにしたので、成形代を加味した形
状寸法の成形型を用いることで、複雑な形状の成形品を
容易に製造することができ、この成形型内に弾力性を有
する薄膜袋を挿入して膨張させることで、薄膜袋を成形
型内に皺なく密着して付設することができ、且つ、この
薄膜袋内に加振しながら造粒粉を投入することで、薄膜
袋の全域にわたって均一で高密度に充填され、後工程で
の変形がなく均一な収縮、密度、強度を得ることがで
き、薄膜袋の投入開口部を減圧下で密封することで、こ
の薄膜袋を成形型から取り外しても形状が保持されると
共に異物混入など損傷を受けにくく、ネットシェイプに
より近いセラミック粉体を成形することができる。その
結果、３次元曲面成品を容易で迅速に、且つ、高品質に
成形することができ、また、成形時に製品以外の堰や流
路等の無駄な部分を成形する必要がなくなって、高価な
セラミック原料の使用量を減少して高歩留化を図ること
ができる。

【００５１】また、本発明のセラミック部材の製造方法
によれば、予め後工程での成形代を加味した形状及び寸
法に形成された成形型内に弾力性を有する薄膜袋を挿入
し、この成形型内面と該薄膜袋との空間を減圧して薄膜
袋を膨張して形成された投入開口部から造粒粉を投入充
填すると同時に加振し、充填完了後に薄膜袋の投入開口
部を減圧下で密封した後、造粒粉が充填された薄膜袋を
加圧成形により均密度化処理を行い、その後、整形機械
加工及び焼成、部分研磨仕上げを行うようにしたので、
成形代を加味した形状寸法の成形型を用いることで、複
雑な形状の成形品を容易に製造することができ、この成
形型内に弾力性を有する薄膜袋を挿入して膨張させるこ
とで、薄膜袋を成形型内に皺なく密着して付設すること
ができ、且つ、この薄膜袋内に加振しながら造粒粉を投
入することで、薄膜袋の全域にわたって均一で高密度に
充填され、後工程での変形がなく均一な収縮、密度、強
度を得ることができ、薄膜袋の投入開口部を減圧下で密
封することで、この薄膜袋を成形型から取り外しても形
状が保持されると共に異物混入など損傷を受けにくく、
ネットシェイプにより近いセラミック粉体を成形するこ
とができ、造粒粉が充填された薄膜袋を加圧成形するこ
とで、成形品を均一圧縮して均密度化されることとな
り、整形機械加工及び焼成、部分研磨仕上げを行うこと
で、寸法精度の高いセラミック部材を製造することがで
きる。その結果、３次元曲面成品を容易で迅速に、且
つ、高品質に成形することができ、高価なセラミック原
料の使用量を減少して高歩留化を図ることができると共
に、装置内充填率を高めて生産性向上、低コスト化に寄
与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るセラミック部材の製
造方法を表す成形工程の概略図である。

【図２】本発明の第１実施例を表すセラミック部材の製
造方法を実施するためのセラミック粉体の成形装置の概
略図である。

【図３】薄膜袋の概略図である。

【図４】セラミック粉体の成形装置による薄膜袋の装着
工程を表す概略図である。

【図５】セラミック粉体の成形装置による造粒粉を投入
充填工程を表す概略図である。

【図６】セラミック粉体の成形装置による薄膜袋の減圧
密封工程を表す概略図である。

【図７】セラミック粉体の成形装置による造粒粉充填密
封薄膜袋の取出工程を表す概略図である。

【図８】造粒粉充填密封薄膜袋を加圧成形する低温静水
圧成形装置の概略図である。

【図９】造粒粉充填密封薄膜袋を焼成する高温静水圧成
形装置の概略図である。

【図１０】図である。

【図１１】従来のセラミック部材の製造方法を表す概略
工程図である。

【図１２】従来の別のセラミック部材の製造方法を表す
概略工程図である。

【図１３】従来のセラミック粉体の成形方法における造
粒粉の充填方法を表す概略断面図である。

【図１４】従来のセラミック粉体の成形方法における樹
脂の被覆シール方法を表す概略断面図である。

【図１５】３次元曲面を有する製品例としてエンジンバ
ルブの外観図である。

【図１６】３次元曲面を有する製品例としてタービン動
翼の外観図である。

【符号の説明】

１０セラミック成形装置１２ロータリテーブル１３金型（成形型）１４超音波加振器１５排気管１６吸引ポンプ１８供給ローラ１９上部把持機構２０下部把持機構２１造粒粉供給タンク２３吸引ポンプ２４吸引減圧機構２７超音波シール溶接機２８搬出ロボット３１低温静水圧成形装置４１高温静水圧成形装置１０１薄膜袋２０１造粒粉充填密封薄膜袋３０１セラミック粉体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】予め後工程での成形代を加味した形状及
び寸法に形成された成形型内に弾力性を有する薄膜袋を
挿入し、該成形型内面と該薄膜袋との空間を減圧して該
薄膜袋を膨張することで投入開口部を形成し、該投入開
口部から予め組成調整された造粒粉を投入充填すると同
時に加振し、該造粒粉の充填完了後に前記薄膜袋の投入
開口部を減圧下で密封することを特徴とするセラミック
粉体の成形方法。
【請求項２】予め後工程での成形代を加味した形状及
び寸法に形成された成形型内に弾力性を有する薄膜袋を
挿入し、該成形型内面と該薄膜袋との空間を減圧して該
薄膜袋を膨張することで投入開口部を形成し、該投入開
口部から予め組成調整された造粒粉を投入充填すると同
時に加振し、前記薄膜袋の投入開口部を減圧下で密封し
た後、造粒粉が充填された前記薄膜袋を加圧成形により
均密度化処理を行い、その後、整形機械加工及び焼成、
部分研磨仕上げを行うことを特徴とするセラミック部材
の製造方法。