JPS6322607A - 2層構造のセラミツクス成形用多孔質成形型の製造方法 - Google Patents

2層構造のセラミツクス成形用多孔質成形型の製造方法

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JPS6322607A
JPS6322607A JP16770786A JP16770786A JPS6322607A JP S6322607 A JPS6322607 A JP S6322607A JP 16770786 A JP16770786 A JP 16770786A JP 16770786 A JP16770786 A JP 16770786A JP S6322607 A JPS6322607 A JP S6322607A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 成形型の製造方法に関する。
[従来の技術] 従来よりセラミックス成形用の成形型としては、石こう
型が知られている。この石こう型は石こう(CaSOa
 )粉末を乾燥して無水状態にした後、水を加えてスラ
リーとし、スラリーを型として成形したものである。こ
の石こう型は、毛1IIIl管現象により脱水機能をも
つので、セラミックス成形の際に広く利用されている。
一方、脱水機能をもつ成形型として、近時、特公昭56
−14451号公報に係る成形型が提供されている。こ
の成形型は、無礪化合物からなる骨剤を樹脂からなる結
合剤で固めて成形したものであり、成形型の主体をなす
多孔質の型本体と、型本体のキャビティを形成する空間
の内表面に被覆された薄肉の多孔質表皮層とからなる2
層構造である。
ここで、多孔質型本体には、50〜200μ程度の粗い
連続粗孔が形成されている。又、多孔質表皮層には、1
0μ以下の連続細孔が形成されている。多孔質型本体の
連続粗孔の大きさを50〜200μに設定したのは、主
に、型本体の強度を確保しつつ脱水性および通気性を確
保するためである。又、多孔質表皮層の連v:1[1孔
の大きさを10μ以下としたのは、主にセラミックス原
料が成形型内に浸入することを抑え、連続細孔が目詰ま
すすることを防止するためである。
ところで、上記した特公昭56−14451号公報にか
かる多孔質成形型の製造方法は、比較的粗い粒子状の骨
剤と樹脂製の結合剤との混合物で多孔質型本体を形成し
、そして、微細な粒子状の骨剤と樹脂製の結合剤との混
合物で多孔質表皮層を形成している。ここで、多孔質型
本体においては、結合剤で結合した骨剤の粒子間が連続
粗孔とされ、多孔質表皮層においては、結合剤で結合し
た骨剤の粒子間が連続細孔とされている。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明は上記した石こう型、特公昭56−14451号
公報に係る成形型と同様に、脱水性をもつ多孔質成形型
を提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明に係る2層構造のセラミックス成形用多孔質成形
型の製造方法は、母型のキャビティに入れ子を配置した
状態で、無機化合物系骨剤と樹脂からなる結合剤と水溶
性無機化合物からなる粒子状の水溶剤とを主要配合剤と
した混合物を、該母型のキャビティ型面と該入れ子との
間の空間に流し込み、その混合物を固化して非孔質型本
体を該母型で成形する第1工程と、 該非孔質型本体と水とを接触させることにより、該非孔
質型本体中の該水溶剤を該水に溶解して除去し、該非孔
質型本体を、連続粗孔が分散した多孔質型本体とする第
2工程と、 該多孔質型本体の該入れ子で形成された空間の内表面に
、連続細孔をもつ多孔質表皮層を被覆する第3工程と、
を順に実施することを特徴とするものである。
第1工程で用いる母型は、成形型を成形するための型で
ある。母型は、セラミックス製、金R製、石こう製のい
ずれでもよい。第1工程で用いる混合物を形成する無機
化合物系骨剤は、ケイ石、長石、アルミナ、ジルコニア
、イツトリアタルク、カオリンなどの少、なくとも1秤
を用いることができる。樹脂からなる結合剤は、骨剤を
結合し得るものであればよく、例えば、スヂレン樹脂、
ウレタン行(脂、フェノール84詣、ナイロン樹脂など
を用いることができる。水溶性無機化合物からなる水溶
剤は、硫酸カルシウム(CaSOa)、、塩化ナトリウ
ム(N80文)、塩化マグネシウム(MgC又2)、塩
化カリウム(KC文)などを用いることができる。水溶
剤は、平均粒径が20〜800nlIn程度の粗粒子状
のものを用いる。第1工程で得られる非孔質型本体は、
水溶剤が水にまだ溶解していないので、連続粗孔はほと
んど形成されていない。
第2工程では、非孔質型本体と水とを接触させる。この
場合、非孔質型本体を水中に浸漬させる手段、水をスプ
レーガンで噴射する手段を採用することができる。この
結果、水溶剤が水に溶解するので、水溶剤が除去され、
その跡が連続粗孔とされる。従って、第2工程を実施す
れば、連続粗孔が分散した多孔質型本体を形成すること
ができる。連続粗孔の大きさは、水溶剤の粒子の大きさ
によって決定されるが、一般には50〜500μ程度が
好ましい。多孔質成形型の強度および脱水性、通気性を
考慮したものである。
第3工程では、多孔質型本体の入れ子で形成された空間
を形成する内表面に、多孔質表皮層を被V!する。この
多孔質表皮層は連続粗孔よりも径の小さな連続細孔をも
つ。連続細孔は一般に10μ以下、特には1μ以下の大
きさであり、極めて微細である。この第3工程は、骨剤
と結合剤と昇華性物質からなる連発剤とを主要配合剤と
した表皮形成用の混合物で、多孔質型本体の入れ子で形
成された空間の内表面に塗布し、これにより被覆層を形
成する?11覆工程と、その被覆層を加熱して被覆層中
の揮発剤を蒸散させ、蒸散した部分を連続細孔とする蒸
散工程とから行うことができる。揮発剤としては、ナフ
タリン、アントラセン、アントラキノン、フェナントレ
ン、ジメチルテレフタレート、しょうのうの少なくとも
1種を用いることができる。この場合揮発剤は1種類を
用いてもよく、又、複数種類組み合せて用いてもよい。
表皮形成用混合物には、表皮形成用混合物全体を100
重世%としたとき、上記した揮発剤が重量%で1〜20
%程度、特には1〜5%程度含有されていることが好ま
しい。表皮形成用混合物は、必要に応じて有磯媒体によ
って希釈してもよい。多孔質表皮層の厚みは、成形型の
種類、要求される脱水性及び通水性に応じて設定するが
、一般に、0.2〜1QIIIIll程度が好ましい。
[発明の効果] 本発明に係る製造方法によれば、連続粗孔をもつ多孔質
型本体と、連続細孔が分散した多孔質表皮層とからなる
多孔質成形型をwJ造することができる。このように製
造した成形型を用いて、セラミックススラリーを鋳込ん
でスリップキャスティング鋳込み成形を行えば、鋳込み
成形後所定時間静置すれば、又は必要により加圧を行え
ば、成形型の中に鋳込んだセラミックススラリーに含ま
れている水分が、毛細管現象および加圧による濾過現象
により、多孔質表皮層の連続細孔および多孔質型本体の
連続粗孔を通過し、成形型の外方に排出される。このよ
うにして脱水できるので、セラミックスの鋳込み成形を
容易になすことができる。
ところで、特公昭56−14451号公報にかかる成形
型では、この公報に記載のように、鋳こんだスラリーの
セラミックス粒子を団粒化し、成形型とセラミックス成
形体との型放れ性を確保すべく、多孔質表皮層には、水
に溶解して2価イオンを発生する陽イオン無機化合物が
含有されている。したがって、特公昭56−14451
号公報にかかる成形型では、型放れ性は良好であるもの
の、団粒化のため多孔質表皮層に目づまりが発生し′や
すかった。この点、本発明にかかる製造方法で製造した
多孔質成形型では、特公昭56−’14451号公報に
係る成形型とは異なり、多孔質表皮層に前記2価の金属
イオンを含んでいないため、多孔質表皮層の連続細孔の
目詰まりの問題を改善することができる。
又、本発明に係る¥J造方法で製造した多孔質成形型で
成形したセラミックス成形体は、その表面精度がよい。
その理由は、多孔質表皮層の孔は微細な連続細孔だから
である。
[実施例1 本発明の1実施例を第1図および第5図に示す。
本実施例は、自動車のターボチャージャの主部品である
セラミックス製タービンシュラウドを成形するための成
形型に適用した場合である。第3図はタービンシュラウ
ド焼結体5の断面図を示す。
このタービンシュラウド焼結体5は、直状!1T50と
、直状筒50に連続した環状筒51と、環状筒51に連
続した直状筒52とを主構成要素とする。
第5図に本実施例に係るセラミックス成形用多孔質成形
型6の断面図を示し、第2図にその要部の拡大断面図を
示す。このセラミックス成形用多孔質成形型6のキャビ
ティ60は、前記したタービンシュラウド焼結体5の寸
法よりも若干大きく設定されている。その理由は、焼結
の際の収縮率を考慮したからである。この収縮率は通常
10〜20%程度である。即ち、多孔質成形型6のキャ
ビティ60は、タービンシュラウド焼結体5の寸法より
も、0.2〜101m−1望ましくは0.3〜5111
11大きい寸法に設定されている。
まず、第1工程では、第4図に示すように、母型1のキ
ャビティ10に入れ子2を配置した状態で、骨剤と結合
剤と水溶性無機化合物からなる粒子状の水溶剤とを主要
配合剤とした混合物を、母型1の注入口11から、母型
1のキャビティ型面100と入れ子2との間の空間に流
し込んでその空間を充填する。ここで、本実施例では混
合物は、スチレン樹脂500垂發部、ウレタン樹脂40
01ffi部、粒径5oμ程度の長石、アルミナ、シリ
カの粉末をそれぞれ50重量部ずつ添加し、更に水溶剤
としての塩化ナトリウム(NaC又)、硫酸カルシウム
(CaSO4)をそれぞれ300重量、炭酸水素ナトリ
ウム(NaHCO3)、炭酸アンモニウム((NH4)
t 003 )をそれぞれ25重量部を添加し、それを
ミキサーで60分間よく混練した混合物を用いた。なお
、前記水溶剤は粗粒子状であり、20〜800μ程度の
大きさである。
上記したように充填後、100〜250℃で、望ましく
は150〜200℃で3時間加熱保持し、上記した混合
物を加熱、固化し、これにより第4図に示すように、非
孔質型本体3を成形した。なお、入れ子2はワックス製
、樹脂製又は紙製であり、タービンシュラウド焼結体5
に近似した形状をもつ。
次に第2工程では、母型1から取り出した非孔質型本体
3と水とを接触させ、非孔質型本体3中の前記水溶剤を
水に溶解して除去し、これにより非孔質型本体3を、多
孔[IJ!本体7とした。この多孔質型本体7には水溶
剤の跡が気孔として形成され、50〜500μの連続粗
孔70が分散している。
次に、第3工程では、多孔質型本体7の入れ子2で形成
された空間を形成する内表面に、多孔質表皮層4を被覆
する。本実施例では、具体的には、第3工程は、上記し
た混合物に昇華性物質としてのナフタリンを2重量%配
合した表皮形成用の混合物を、多孔質型本体7の入れ子
2で形成された空間の内表面に塗布して厚みが0.2〜
15mmの被7II層を形成する工程と、その被N!I
を100〜250℃に60分間加熱保持して?!!!r
im中のナフタリンを蒸散させ、蒸散した部分を連続細
孔4として多条孔質表皮層4を形成する蒸散工程とから
行う。この結果、多孔質表皮層4は、多孔質型本体3と
は一体接合される。ここで連続細孔40の大きさは1μ
以下であり、多孔質表皮層4の厚みは、0.2〜10m
1である。
このようにして形成したセラミックス成形用多孔質成形
型は、脱水性をもつため、従来の石こう型と同様に使用
することができる。例えば、平均粒径1.1μ(連続細
孔4oよりも若干太き目)の窒化珪素粉末96重量%と
、平均粒径0.8μのアルミナ粉末4重量%とを水に分
散させてセラミックススラリーを調整する。そしてこの
セラミックススラリーを、セラミックス成形用多孔質成
形型6のキャビティ60の中に鋳込む。そして所定時間
fiilしたり又は必要によりセラミックススラリーの
加圧を行えば、セラミックススラリー中に含まれている
水分が多孔質表皮8!J4の連続細孔40および多孔質
型本体3の連続m孔30を通り、型外へ排出される。こ
れは、連続細孔40および連続粗孔30による毛m管現
象、加圧による濾過現象による。このように鋳込んで形
成したセラミックス成形体を多孔質成形型6から外し、
1400〜2000℃で4時間程度窒素雰囲気において
焼成し、これにより第3図に示すようなタービンシュラ
ウド焼結体5を形成した。
このようにして形成した焼結体5の表面は平滑である。
それは、多孔質成形型6の多孔質表皮層4の連続細孔4
0の径が1μ以下と極めて微細なためであると考えられ
る。
また本実施例に係る多孔質成形型6では、骨材は結合剤
で結合されているので、多孔質成形型6の主11ビテイ
60内にセラミックススラリーを鋳込んだ状態で加圧し
ても、その型の破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の1実施例を示し、第1図は、本実施例に
係る製造方法で製造した多孔質成形型でタービンシュラ
ウド成形体を成形している断面図であり、第2図はその
要部の拡大断面図であり、第3図はタービンシュラウド
焼結体の断面図であり、第4図は非孔質型本体を製造し
ている状態の断面図であり、第5図は多孔質成形型の断
面図である。 図中、1は母型、1oはキャビディ、2は入れ子、3は
非多孔質型本体、7は多孔質型本体、70は連続粗孔、
4は多孔質表皮層、4oは連続細孔をそれぞれ示す。 特許出願人   トヨタ自動車株式会社、代理人   
 弁理士 大川 定 向     弁理士 丸山明夫 第1図 第2図 第3図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)母型のキャビティに入れ子を配置した状態で、無
    機化合物系骨剤と樹脂からなる結合剤と水溶性無機化合
    物からなる粒子状の水溶剤とを主要配合剤とした混合物
    を、該母型のキャビティ型面と該入れ子との間の空間に
    流し込み、その混合物を固化して非孔質型本体を該母型
    で成形する第1工程と、 該非孔質型本体と水とを接触させることにより、該非孔
    質型本体中の該水溶剤を該水に溶解して除去し、該非孔
    質型本体を、連続粗孔が分散した多孔質型本体とする第
    2工程と、 該多孔質型本体の該入れ子で形成された空間の内表面に
    、連続細孔をもつ多孔質表皮層を被覆する第3工程と、
    を順に実施することを特徴とする2層構造のセラミック
    ス成形用多孔質成形型の製造方法。
  2. (2)第3工程は、骨剤と結合剤と昇華性物質からなる
    揮発剤とを主要配合剤とした表皮形成用の混合物で、多
    孔質型本体の入れ子で形成された空間の内表面に被覆層
    を被覆する被覆工程と、該被覆層を加熱して該被覆層中
    の該揮発剤を蒸散させ、蒸散した部分を連続細孔とする
    蒸散工程とからなる特許請求の範囲第1項記載の2層構
    造のセラミックス成形用多孔質成形型の製造方法。
  3. (3)第1工程で用いる粒子状の水溶剤は塩化ナトリウ
    ム、硫酸カルシウムであり、その大きさは20〜800
    μの粗粒状であり、第2工程で得られた多孔質型本体の
    連続細孔の大きさは50〜500μである特許請求の範
    囲第1項記載の2層構造のセラミックス成形用多孔質成
    形型の製造方法。
  4. (4)第1工程で用いる混合物には、該混合物を100
    重量%としたとき、水溶剤が5〜50重量%含有されて
    いる特許請求の範囲第1項記載の2層構造のセラミック
    ス成形用多孔質成形型の製造方法。
  5. (5)揮発剤はナフタリン、アントラセン、アントラキ
    ノン、しょうのう、フェナントレン、ジメチルテリフタ
    レートの少なくとも1種であり、表皮形成用の混合物に
    は、表皮形成用の混合物を100重量%としたとき該揮
    発剤が重量%で1〜5%含有されている特許請求の範囲
    第2項記載の2層構造のセラミックス成形用多孔質成形
    型の製造方法。
  6. (6)多孔質表皮層の厚みは0.2〜10mmである特
    許請求の範囲第1項記載の2層構造のセラミックス成形
    用多孔質成形型の製造方法。
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