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JPS59224306A - セラミツク部品の製造法 - Google Patents

セラミツク部品の製造法

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JPS59224306A
JPS59224306A JP58082513A JP8251383A JPS59224306A JP S59224306 A JPS59224306 A JP S59224306A JP 58082513 A JP58082513 A JP 58082513A JP 8251383 A JP8251383 A JP 8251383A JP S59224306 A JPS59224306 A JP S59224306A
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ceramic
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重則 伊藤
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NGK Insulators Ltd
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Publication date
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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】 本うｄ明はセラミック部品の製造法に係り、特に最終形
状に直接射出成形できない一細形状を有ゝ〜、 するセラミック部品を安価に得る方法として、好適なセ
ラミック部品の製造法に関する。
近年、８１８１１４　ｖ　８１０等高′温特性の後れた
材料を用いたセツミック部品は優れた高温強度、耐熱性
。
耐熱衝撃性、耐食性を有しているため、高温信危材料と
してその応用が拡大されつつあり、また、その技術的進
歩も著しいものがある。
例えば、ディーゼルエンジン、ｊｊソリンエンジンのタ
ーボチャージャーローター、ガスタービン合せもつセラ
ミック部品には、優れた機械的特性、熱的特性の他に厳
しい寸法初度が請求される。
従来、これらローターの如き閃厚の異なる２つの部分か
ら゛なる複雑形状部品の製造法としては、耐熱性の優れ
たＳｉ８Ｎ４．　ＳｉＯを用いた鋳込成形法、、雑な形
状から成る輝部と肉厚で円柱状の軸部を最終形状にまで
、′ｆＬ接一体成形することは成形用金型の）ｕｌ」約
から困餘であり、このためまずはじめに射出成形俊、成
形助剤として用いた樹脂を除去しく脱ＩＪｕ　）　、最
に焼成の削又は俊で機械加工していたが、この４ｔｊＪ
脂ン除去する脱脂工程中に肉厚の差に基づく脱脂速度が
異なるため、成形体中にクラックや鼓形が入りやすく、
製品歩留が極めて恋くさらにＩＩＭ脂後に加工した切削
くずも再使用できないため、経済的に４１１Ｊｊめで市
価になる等の欠点があった。
本発明はこれらの欠点を解決するためになされたもので
、射出成形条件により１４厚の異なる部品から成る複体
形状セラミック部品を製造する方法としてｙｆ辿な方法
であり、少なくとも次の工程を含むことを特徴とするも
のである。
（ＩＪ　　セラミック粉末又は金属粉末に射出成形用助
剤を１４≧加混合する工程、 （２）　　ｔａｒ定杉状に射出成形する工程、（８）実
質的に最終形状に生成形体加工する工程、（４）射出成
形用助剤を除去する工程、および（５）焼成する工程。
以下、本発明を第１図に示す製造工程を表わす模式図に
基づいてさらに評しく説明する。
セラミック粉末としては、例えば５ｉ８Ｎ、　、　ｓｉ
。
等を用いる。最終製品の密度、強度を改善するため５ｉ
８Ｎ、粉末を用いる場合は、焼結助剤としてＭｇＣ）、
　ｅ　Ａ１ｇ０８ｓ　ＹＳ１０８　＊　ｚｒｏ２ｙ　Ｇ
ｅｍ５　ｚ　ＳｒＯ等のうち少なくとも１柚又は２柚以
上を１〜２０部（東証）添加することが好ましい。Ｓｉ
Ｏ粉末を用いる場合は、（ＩＪＢ又はＢ、ＣおよびＣ又
は炭化Ｉｉｉ能な有機物を各々０．１〜５都、又は（２
）Ａｊ２０８を０．１〜ｉｏ部含有することか好ましい
。金属粉末としてはＳｉ　、　Ａ１等焼成工程中、Ｎ２
などの雰囲気ガスと反応することにより５ｉ８Ｎ、　、
　ＡｔＮ　等のセラミック材料に置換しうるものを用い
る。射１１１１Ｍ形用助剤としては、ポリスチレン１．
ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共
本合体等の熱は金属粉末に射出成形用助剤を添加し充分
に混合した後、ペレタイザー等により平均１〜５關大き
さの粒状に造粒し、肉厚の異なる部分から成る所定の紐
雑形状に射出成形する。
射出成形条件は原料粉末および成形用助剤の極類と瓜に
より適宜選択する必要があり、例えばＳｉ８Ｎ４粉末１
００都に対し成形用助剤としてポリスチレン１５９、ポ
リエチレンａｓ１ステアリン酸２部を用いる場合は、射
出圧力を５００〜１５００ψ謔、射出温度を１５０〜２
５０°Ｃの範囲に選１１択することが好ましい。
射出成形した該細形状部品は次いで実質的に最終形状近
くまで生成形体加工される。なお、本発明における生成
形体とは、射出成形したままの状態のもので、乾燥工程
以外の処理、例えは成形用助剤の除去、カε成、加工等
の処理を施していない成形体のことである。生成形体加
工は、通箒、超硬バイト又は５ｉ８Ｎ、　等のセラミッ
クバイトを用いて実施されるがダイヤモンド砥石、窒化
硼素砥石を用いることも用ロヒである。実質的に最終形
状に生成形体加工された成形体から成形用助剤を除去す
ちる。除去工程は成形用助剤の椋類、鼠により異なるが
、例えば成形用助剤としてポリスチレン。
ポリエチレン、ステアリン酸を組合せて用いる場合は、
室温から４００℃までを４°Ｃ／時間で昇温し、−４０
０°Ｃで８〜５時間、保持することにより、成形用助剤
は除去される。成形用助剤が除去された成形一体は妓終
焼成される。なお、成形用助剤の除去工程および最終焼
成の雰囲気は、Ｓｉ８Ｎ４．　ＳｉＯ等のセラミック粉
末およびＳｉ　、　Ａ１等の金属粉末の如き非酸化物原
料の場合は、酸化防止のため、Ｎ、　、　Ａｒ等、非酸
化性雰り気が好ましい。
本発明によると、射出成形された複雑形状成形体は成形
相助剤が除去される削に実質的に最終形状に組成形体加
工されるため、複体形状の４１Ｉ造部品に応用される場
合でも、焼結体の最終加工工程が不必費か、又は著しく
減少できると共に、原料の歩留りが大きく向上する。
すなわち、成形用助剤の除去Ｍすに実質的に最終形状に
生成形体加工さ−れた成形体は焼成後の寸法・形状が製
品の寸法・形状に極めて近いため、最終加工を全く必要
としないか又は極めてわずかの加工で充分であり、さら
に、生成形体加工により研削された成形用助剤を含む原
料は再度新しい原料に混入して、射出成形用原料として
再使用できる。従。
つて原料収率は、従来法に比べ大ｉｊに教書される。
また、生成形体加工工程は焼結体の研削に比べ研削時間
が短かく、シかも砥石として安価な超硬バイトが使用司
能なため、ダイヤモンド砥石の必要な焼結体加工に比べ
研削加工が経済的に極めて有利である。なお、寸法精度
が厳しく要求される場合には最終か゛６成後最終加工２
必要とするが、本発明の場合生成形体加工工程で実質的
に最終形状にまで加工しであるため、岐路加工はわずか
の仕上加工で光分であり従来の焼結体加工に比べＭＭ的
に極めて有利である。
次に本発明を実施例により詳しく説明する。
実施例　ｌ ５ｉ８Ｎ、粉末１００部（ｍｋｉ）に、焼結助剤として
ＭｙＯ４部、５ｒｏ１都、Ｏｅｏ、　６部を加えさらに
射出成形用助剤としてポリスチレン１５部、ポリエチレ
ン８部、ステアリン酸２部、エチレン酢酸ビニル共重合
体２部を添加混合し、加圧式ニーダ−を用いて充分混練
し、ペレタイザーにより２〜８關のペレット状に造粒し
た。該ベレットは加熱温度２００℃、射出圧力１　ｔｏ
ｎ４２　Ｓ金型温度５０°Ｃにて、翼部２２の直径が６
０關穐、翼部２２の肉Ｉｖ、（最］ｆＢ）がＬＪ、７ｍ
ｍ、ｆｉ部２８　ｃｉ’Ｊｉｉ径カ２５ｍ−％の第２図
（ａ）に示すターボチャージギー用ローター２１を５個
成形した。そのうち２個を直ちに第２図中）に示すよう
に軸部２４の径を１２　ｔｏ＋鳩まで超硬バイトを用い
て研ｎｕＬ、、さらに軸部２４に加工によりシール用向
２５を作った。このように射出成形後、生成形体加工し
た成形体２個と射出成形したままの成形体３個を同時に
熱風伽堀式霜気炉を用い呈温から４　ｏ　ｏ　”ｃまで
４°Ｃ／ｈｒで奸温し、４００°Ｃで５時間保持した。
生成形体加工した本発明によるものはｍ　都、軸部とも
クランクや良形は全く見られなかったのに対し、生成形
体加工を行わなかったもののうち１個は、ＭＭの境握付
近にクラックが詔められた。なお、本発明による生成形
体力ｌ工した２個と生成形体加工していない８個のうち
、クランクの入らなかった２個をＮ。
８回気中、１７００℃、３０分間焼成し、各々の軸部を
最終形状にまでダイヤモンド砥石により加工した。生成
形体加工したものは加工時向が１個当り１０分であるの
に幻し生成形体加工しなかったものは１時間贅した。
実施例 ＳｉＯ粉末ｉｏｏ部（風量）に焼結助剤としてＢ、ｃ　
２　Ｎ　、カーボンブランク２＆ＩＳを加え、さらに成
形用助剤としてポリスチレン１５部、パラフィンワック
ス５都、オレイン敲２都を実ｂ１例１と同様にン瓦疎し
ベレット化し７こ。該ペレットを加熱温１１１５０℃、
射出圧力５００１ｑｔ／ｃｍ２、金型温良５０°Ｃにて
カスタービン川ラジアル式タービンローター８個を射出
成形した。該ローター戒形体の６部の厚さは（ｌＪ＃１
Ｉ１１．軸部の径は８０騙穐である。
成形体８個のうちｌ　１ＶＡを、焼成収縮による寸法変
化を４崩して超吹バイトを用いて＃ｉ終形状近くまで生
成形体加工した。生成形体加工した成形体１個と射出成
形したままの成形体２個を、同時に熱風循環式電気炉を
用い室温から５００°ｃｔでＡｒ雰囲気中５°Ｃ／ｈｒ
で昇温し、５００°Ｃで８時間保持した。
生成形体加工した本発明によるものは具部、軸部ともク
ラックや変形は、全く見られなかったのに対し、生成形
体加工を行わなかったもののうち、１個は一部と軸部の
境界付近に微小クラックが認工しないもの谷々ユ個をｌ
ｒ券囲気甲、２２００°Ｃ１１時間焼成し、次いで各々
の軸部？ｉ：最終形状にまでダイヤモンド砥石を用いて
加工した。生成形体加工したものは加工時間が１個当り
１５分必要としたのに対し、生成形体加工しなかったも
のは１時間８０分必要であった。なお、生成形体加工に
より発生した切削くずを再度、原料調合物と混合して射
出成形の可能性を検討した結果、全く異常なく射出成形
でき〜ることか判明した。
実施例　３ Ｓｌ　粉末１００部（車量）に窒化助剤としてＦｅ２０
８１．５部を加えさらに成形用助剤としてポリエチレン
４部および融点が７６°Ｃ２９０°Ｃ，１３７℃のワッ
クスを各々５部づづ添加し、実施例１と同様に混練し、
ペレット化した。該ペレットを用いて第２図（ａ、ｌに
下すターボチャージャー用ローター１個を成形した。該
ローター成形体を超硬バイトを用いて最終形状まで生成
形体加工［Ｆ］、Ｎ２雰囲気中で室温から３５０“Ｃま
で８°Ｃ／ｈｒで昇温し、３５０°Ｃで８時間保持し、
成形用助剤を完全に除去した。次いで１４□界し」１気
中１４００”ｃ、ｉｏ待時間窒化焼成した。得られた反
ｊ心焼結窒化珪素製タ：−ボチャーシャー・ローターは
クラックや変形もなく、また寸法精度も極めて良好であ
り、わずかに軸部の表面仕上加工を必賛とするのみであ
った。
以上ｉ１４’　１ｌｌｌに説明したところから明らかな
ように、本発明のセラミック部品の製造法によれは、最
終形状に直接射出成形できない段雑形状を有する例えば
肉厚の異なる部品から成るセラミック部品を安価に得る
ことができるもので産業の発展に寄与すること大である
。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の工程を表わす模式図、第２図（ａ）は
本発明による射出成形体全表わす線図、第２図（ｂ）は
本発明による生成形体加工した成形体を表わす線図であ
る。 ２１・・・ターボチャージャー用ロータ、２２・・・翼
部、２３．２４・・・軸部、２５・・・シール用溝。 特許出願人　日本碍子株式会社 第２図 （ａ） （ｂ） 手続補正書 昭和５９年７月１２日 １１．事件の表示 昭和５８年特許　願第８２５１８号 セラミック部品の製造法 明細借の「発明の詳細な説明」の欄 ７、補正の内容　（別紙の通り） １、明細書第５頁第２行〜第３行中「５關大きさの」を
「５間の大きさの」と訂正する。 ２同第６頁第１８行中「歩留り」を「収率」と訂正する
。 ３同第８頁第２０行中「翼部の境界」を「翼部と軸部の
境界」と訂正する。 ４同第１１頁第１０行、第１１行中「３５０°Ｃ」を「
４００°Ｃ」と訂正する。 ２９−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　セラミック粉末又は金属粉末に射出成形用助剤を６
    １加混合し、次いでその混合物を所定形状に射出成形し
    た後、その射出成形体を実質的に最終形状に生成形体加
    工し、その加工体から射出成形用助剤を除去した後、焼
    成することを特徴とするセラミック部品の製造法。 区　セラミック部品がターボチャージャーローターであ
    る特許請求の範囲第１項記載のセミツク部品の製造法。 ＆　セラミック部品がガスタービンローターで１ある特
    許請求の範囲第１項記載のセラミック部品の製造法。
JP58082513A 1983-05-13 1983-05-13 セラミツク部品の製造法 Granted JPS59224306A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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