JPH10128600A - Material carrying element - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly precise and improved material carrying element which is excellent in reliability, easy to use, and low in manufacturing cost. SOLUTION: In an improved material carrying element useful for carrying the material which is brought into slidable contact with a wear plate 126 having pyramidal quadratic system zirconia poly crystalline ceramic sliding polycrystalline ceramic sliding surface, the carrying element is provided with a sliding part 128 containing zirconia/alumina ceramic so as to realize the slidable contact with the pyramidal quadratic system zirconia polycrystalline ceramic sliding surface of the wear plate 126.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、改良された材料搬
送要素に関する。より詳細には、本発明は、材料供給装
置等、材料搬送要素がウェアプレートの摺動面と往復摺
動接触しているものにおいて有用なフィーダーボック
ス、ダイ保持要素及びウェアプレートのような材料搬送
要素の改良品に関する。The present invention relates to an improved material transport element. More specifically, the present invention relates to a material transporter such as a feeder box, die holding element and wear plate useful in a material feeder or the like where the material transport element is in reciprocating sliding contact with the sliding surface of the wear plate. It relates to an improved element.

【０００２】[0002]

【従来の技術】多くの産業分野では、粉末、ペレット、
薬剤、金属、等のような粒状物を搬送するために材料供
給装置が広く用いられている。例えば、圧縮成形作業で
は、粉末状の材料を金型に効率よく充填することが、単
位製造コスト（ＵＭＣ）を決める上で重要である。フィ
ーダーボックス（feeder box）等の材料搬送要素を使用
し、粗い粉末をダイキャビティの上部に運び、そこで振
動することにより粉末をダイ金型へ落とし入れる。ダイ
金型は、これを定位置に固定するダイ保持要素又はダイ
保持リングの下部に位置している。ダイ金型は、液圧作
動シリンダに接続されているフィーダーボックスの振動
によって充填される。フィーダーボックスは、往復運動
に際して「ウェアプレート」と呼ばれる平面上を摺動す
る。フィーダーボックスの二つの極限位置間の時間間隔
において、粉末がダイキャビティ内で圧縮される。ウェ
アプレート及びダイ保持リングの上面とフィーダーボッ
クスの底面は、粉末充填機構の作業がスムーズになるよ
うに連続平面内になければならない。ダイキャビティが
粉末で充填されると、パンチの作用によって圧縮されて
「未処理部品」が製造される。ダイキャビティの適正な
充填は、他のいくつかの因子の中でも、通常フィーダー
ボックスウェアプレートとして知られているプレート
上、さらにはダイクランプ（保持）リング上でのフィー
ダーボックスの底部の摺動性に依存する。もしも、フィ
ーダーボックスのウェアプレートに対する、さらにはダ
イクランプ（保持）リングに対するアラインメントが不
適切である場合、又はこれらの部材間にわずかな空隙が
存在する場合には、多量の粉末が損失することになる。
この問題は、粉末粒子が非常に細かい（サブミクロン）
場合や、非常に硬質である場合に、顕著となる。このよ
うな場合、材料搬送要素又はフィーダーボックスが目詰
まりし（最悪の場合、フィーダーボックス又はウェアプ
レート若しくはダイクランプリングが破損し）、製造工
程の中断につながったり、部品のＵＭＣの増大を招く恐
れがある。2. Description of the Related Art In many industrial fields, powders, pellets,
2. Description of the Related Art A material supply device is widely used for transporting granular materials such as drugs, metals, and the like. For example, in a compression molding operation, it is important to efficiently fill a mold with a powdery material in determining a unit manufacturing cost (UMC). Using a material transport element such as a feeder box, the coarse powder is carried to the top of the die cavity where it is vibrated to drop the powder into the die mold. The die mold is located below the die holding element or die holding ring that secures it in place. The die mold is filled by the vibration of the feeder box connected to the hydraulic cylinder. The feeder box slides on a plane called a “wear plate” during reciprocating movement. In the time interval between the two extreme positions of the feeder box, the powder is compressed in the die cavity. The top surface of the wear plate and die retaining ring and the bottom surface of the feeder box must be in a continuous plane for smooth operation of the powder filling mechanism. When the die cavity is filled with powder, it is compressed by the action of a punch to produce a "green part". Proper filling of the die cavity depends, among other factors, on the slidability of the bottom of the feeder box on a plate, commonly known as a feeder box wear plate, and also on a die clamp (retaining) ring. Dependent. If the alignment of the feeder box to the wear plate and also to the die-clamp (retaining) ring is inadequate, or if there is a small gap between these components, a large amount of powder is lost. Become.
The problem is that the powder particles are very fine (submicron)
It becomes remarkable when it is very hard. In such a case, the material transport element or the feeder box may be clogged (in the worst case, the feeder box or the wear plate or the die clamp ring may be damaged), leading to an interruption of the manufacturing process or an increase in the UMC of the part. There is.

【０００３】材料搬送要素又はフィーダーボックスのウ
ェアプレート及び／又はダイ保持リングに対するアライ
ンメントは、これらの表面の一つが彫り込まれる（goug
ing)ことが原因で不適切となる可能性があり、このこと
は、該ボックスと該プレート、さらには該クランプリン
グが通常金属材料（例、スチール）でできている工業用
圧縮成形装置では普通に起こることである。我々の経験
によると、セラミック材料はこのような成形部品として
意外な利点をいくつか有することが示唆されるが、従来
技術は現在のところこの結論を支持していない。その理
由は、常用の高性能セラミックスのほとんどが非常に脆
いからである。良好な硬度と強度を有する材料の一例と
して一体型の立方晶スピネルがあるが、この材料も脆性
が高く、構造用途には使い物にならない。このため、当
業者は、材料供給装置における代替可能な金属部品につ
いての実験に傾倒しがちである。金属部品の二つの表面
が繰り返し摺動すると、フィーダーボックスの表面及び
ウェアプレート（又はダイ保持リング）の表面の具体例
にあるように、通常は、これら表面の過剰な磨耗及び摩
擦を引き起こし、材料の損失や粉末供給体の汚染をもた
らす他、該ボックスと該プレートの間に、さらにはフィ
ーダーボックスとダイクランプリングとの間にも、空隙
を創出してしまうことにもなる。フィーダーボックスと
ウェアプレートとの間の空隙、さらにはフィーダーボッ
クスとダイ保持リングとの間の空隙は、粉末の損失をも
たらし、また場合によっては供給機構の目詰まりを招く
ことにもなる。一般に、機械の部品は約５０００回の作
業で磨耗の兆候を示しはじめる。約百万回で、フィーダ
ープレートは早晩交換されなければならない。粉末状の
材料はフィーダーボックスの下部から漏出し始め、そし
て機械の可動部品のレスト（rest）上に落ちるため、メ
ンテナンスが重大な問題となる。また、フィーダーボッ
クスの動きが乱れ、ダイ充填中の粉末のさらさらした動
きが妨げられる。[0003] The alignment of the material transport element or feeder box to the wear plate and / or die retaining ring is engraved on one of these surfaces.
ing), which is common in industrial compression molding equipment where the box and the plate, and even the clamp ring, are usually made of metallic materials (eg, steel). Is to happen. Our experience suggests that ceramic materials have some surprising advantages as such molded parts, but the prior art does not currently support this conclusion. The reason is that most of the commonly used high-performance ceramics are very brittle. One example of a material having good hardness and strength is an integrated cubic spinel, which is also highly brittle and unusable for structural applications. For this reason, those skilled in the art tend to experiment with substitutable metal components in the material supply device. Repeated sliding of the two surfaces of the metal part usually causes excessive wear and friction of these surfaces, as in the examples of the surface of the feeder box and the surface of the wear plate (or die retaining ring), and Loss and contamination of the powder supply, and also create voids between the box and the plate, and also between the feeder box and the die clamp ring. The air gap between the feeder box and the wear plate, as well as the air gap between the feeder box and the die retaining ring, results in powder loss and, in some cases, clogging of the feed mechanism. Generally, machine parts begin to show signs of wear after approximately 5000 operations. At about one million times, the feeder plate must be changed sooner or later. Maintenance becomes a serious problem as the powdered material begins to leak from the bottom of the feeder box and falls on the rest of the moving parts of the machine. In addition, the movement of the feeder box is disturbed, and the smooth movement of the powder during die filling is hindered.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従って、材料処理装置
に有用であって、耐磨耗性に優れると共に製造が低コス
ト且つ簡単である改良された材料搬送要素とその製造方
法が望まれている。本発明の目的は、改良された高精密
な材料搬送要素であって、信頼性が高く、使用し易く、
しかも製造コストの低い要素を提供することにある。本
発明の別の目的は、高精密な材料搬送要素であって、摺
動面の耐磨耗性が向上しており、よって有効寿命が一層
長い要素を提供することにある。本発明のさらに別の目
的は、材料搬送装置に有用な高精密セラミックウェアプ
レートであって、接触面の耐磨耗性が著しく向上してお
り、よって有効寿命が一層長い要素を提供することにあ
る。Accordingly, there is a need for an improved material transport element which is useful in material processing equipment, has excellent wear resistance, is low cost and is simple to manufacture, and a method of manufacturing the same. . The object of the present invention is an improved high precision material transport element, which is reliable, easy to use,
Moreover, it is to provide an element with low manufacturing cost. It is another object of the present invention to provide a highly precise material transport element with improved abrasion resistance of the sliding surface and thus a longer useful life. Yet another object of the present invention is to provide a high precision ceramic wear plate useful for a material conveying device, the element having significantly improved abrasion resistance of the contact surface, and thus a longer useful life. is there.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、改良さ
れた材料搬送要素が、選択的に正方晶ジルコニア多結晶
セラミック（Ｙ−ＴＺＰ）又はジルコニア／アルミナ系
セラミック複合材を含んで成るセラミック摺動面を有す
ることにある。従って、本発明のこれら及びその他の目
的、特徴並びに利点を達成すべく、本発明の一態様とし
て、正方晶ジルコニア多結晶セラミック摺動面を有する
ウェアプレートと摺動接触している材料を搬送するのに
有用な改良された材料搬送要素であって、前記ウェアプ
レートの前記正方晶ジルコニア多結晶セラミック摺動面
と摺動可能に接触させるためにジルコニア／アルミナ系
セラミック複合材を含む摺動部分を有する搬送要素を含
んで成る材料搬送要素を提供する。本発明の別の態様と
して、ジルコニア／アルミナ系セラミック複合材の摺動
面を有するウェアプレートと摺動接触している材料を搬
送するのに有用な改良された材料搬送要素であって、前
記ウェアプレートの前記ジルコニア／アルミナ系セラミ
ック複合材摺動面と往復摺動可能に接触させるために正
方晶ジルコニア多結晶セラミック摺動面を有する搬送要
素を含んで成る材料搬送要素を提供する。SUMMARY OF THE INVENTION A feature of the present invention is that the improved material transport element selectively comprises a tetragonal zirconia polycrystalline ceramic (Y-TZP) or a zirconia / alumina based ceramic composite. It has a sliding surface. Accordingly, in order to achieve these and other objects, features and advantages of the present invention, one aspect of the present invention is to convey material in sliding contact with a wear plate having a tetragonal zirconia polycrystalline ceramic sliding surface. An improved material transport element useful for providing a sliding portion comprising a zirconia / alumina-based ceramic composite for slidably contacting the tetragonal zirconia polycrystalline ceramic sliding surface of the wear plate. A material transport element comprising a transport element having: In another aspect of the invention, an improved material transport element useful for transporting material in sliding contact with a wear plate having a sliding surface of a zirconia / alumina-based ceramic composite, the material comprising: A material transport element comprising a transport element having a tetragonal zirconia polycrystalline ceramic sliding surface for reciprocating sliding contact with the zirconia / alumina-based ceramic composite sliding surface of a plate.

【０００６】本発明のさらに別の態様によると、改良さ
れたセラミック材料搬送要素の製造方法であって、下記
工程（ａ）〜（ｆ）： （ａ）粒状ジルコニウム酸化物と、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｙ
₂ Ｏ₃ 、ＣｅＯ₂ 、Ｓｃ₂ Ｏ₃ 及び稀土類酸化物から成
る群より選ばれた第二酸化物とを含むセラミック粉末を
提供する工程であって、前記第二酸化物の濃度は、前記
ジルコニウム酸化物にバインダーを混合した合計量に対
して、Ｙ₂ Ｏ₃ の場合には約０．５〜約５モル％、Ｍｇ
Ｏの場合には約０．１〜約１．０モル％、ＣｅＯ₂ の場
合には約０．５〜約１５モル％、Ｓｃ₂ Ｏ₃ の場合には
約０．５〜約７．０モル％、そしてＣａＯの場合には約
０．５〜約５モル％とする工程；（ｂ）前記セラミック
粉末を受容し処理するための金型を提供する工程；
（ｃ）前記金型の中で前記セラミック粉末を圧縮して未
処理セラミックプレフォームを形成する工程；（ｄ）前
記未処理セラミックプレフォームを賦形し、ネットシェ
イプに近いセラミック摺動面を有する材料搬送要素を形
成する工程；（ｅ）前記ネットシェイプに近いセラミッ
ク摺動面を有する材料搬送要素を焼結することにより焼
結セラミック摺動面を形成する工程；及び（ｆ）前記焼
結セラミック摺動面をさらに賦形する工程を含んで成る
方法を提供する。セラミック物品、特にＹ−ＴＺＰ物品
のネットシェイプ製法については米国特許第５，３３
６，２８２号明細書に記載されており、その記載を参照
することにより本明細書の一部とする。以下、完全に開
示されるように、本発明の方法は、摺動接触面の第一組
がイットリアドープ型正方晶ジルコニア多結晶（Ｙ−Ｔ
ＺＰ）セラミックでできており且つ摺動接触面の第二組
がジルコニア／アルミナ系セラミック複合材でできてい
る、或いはその逆である改良された材料搬送要素に適用
される。In accordance with yet another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an improved ceramic material transport element comprising the following steps (a) to (f): (a) a particulate zirconium oxide, MgO, CaO, Y
Providing a ceramic powder comprising a second oxide selected from the group consisting of ₂ O ₃ , CeO ₂ , Sc ₂ O ₃ and a rare earth oxide, wherein the concentration of the second oxide is the zirconium oxide About 0.5 to about 5 mol% in the case of Y ₂ O ₃ ,
In the case of O is about 0.1 to about 1.0 mole%, from about 0.5 to about 15 mole% in the case of CeO _2, about 0.5 to about 7.0 in the in the case of Sc ₂ O ₃ Mole percent, and in the case of CaO about 0.5 to about 5 mole percent; (b) providing a mold for receiving and processing said ceramic powder;
(C) compressing the ceramic powder in the mold to form an untreated ceramic preform; (d) shaping the untreated ceramic preform and having a ceramic sliding surface close to a net shape. (E) forming a sintered ceramic sliding surface by sintering a material conveying element having a ceramic sliding surface close to the net shape; and (f) forming the sintered ceramic. There is provided a method comprising the step of further shaping the sliding surface. U.S. Pat. No. 5,33,953 discloses a method for net-shaping ceramic articles, especially Y-TZP articles.
No. 6,282, which is incorporated herein by reference. As fully disclosed below, the method of the present invention provides a method wherein the first set of sliding contact surfaces comprises a yttria-doped tetragonal zirconia polycrystal (YT
ZP) is applied to an improved material transport element which is made of ceramic and the second set of sliding contact surfaces is made of zirconia / alumina based ceramic composite or vice versa.

【０００７】従って、本発明の利点は、改良された材料
搬送要素の信頼性が高く、使用が容易であり、コストが
低く、そして実施効率が高いことにある。その上、本発
明の方法によって製造された改良された材料搬送要素
は、製品の低コスト化に寄与すると共に、特徴となるほ
どに高い信頼性、長い寿命、容易な製造適性及び改良さ
れた耐磨耗性を示す。[0007] Therefore, the advantages of the present invention are that the improved material transport element is reliable, easy to use, low in cost, and efficient in implementation. In addition, the improved material transport element produced by the method of the present invention contributes to lower product costs and features a characteristically high reliability, long life, easy manufacturing suitability and improved wear resistance. Shows wearability.

【０００８】好ましい実施態様の詳細な説明 上記従来技術における課題を解決すべく、本発明の材料
搬送装置１００に用いるための特殊なセラミック材料を
慎重に製造し、これについて検討を行った。鋭意検討を
重ねた結果、意外なことに、イットリアをドープした正
方晶ジルコニア多結晶（Ｙ−ＴＺＰ）セラミック材料
が、他の多くのセラミックスを含む従来技術の材料より
も有利な点を数多く提供することを見い出した。Ｙ−Ｔ
ＺＰは最も靱性の高いセラミックスの一種である。靱性
は硬さや強さを犠牲にして達成される特性である。正方
晶ジルコニア／アルミナ複合材、すなわちジルコニア合
金とアルミナの粒状混合物を焼結して得られる材料は、
別の高靱性且つ比較的軟質な構造用セラミック複合材で
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In order to solve the above-mentioned problems in the prior art, a special ceramic material for use in the material conveying apparatus 100 of the present invention has been carefully manufactured and examined. After extensive studies, surprisingly, yttria-doped tetragonal zirconia polycrystalline (Y-TZP) ceramic materials offer many advantages over prior art materials, including many other ceramics. I found something. Y-T
ZP is one of the toughest ceramics. Toughness is a property achieved at the expense of hardness and strength. The tetragonal zirconia / alumina composite, a material obtained by sintering a granular mixture of zirconia alloy and alumina,
Another tough and relatively soft structural ceramic composite.

【０００９】図１〜図４に、本発明の原理による改良さ
れた材料搬送装置１００を図示する。材料搬送装置１０
０は、材料を受容し、そして分配するための、ホッパー
（図示なし）のようなディスペンサーを有することがで
きる。該ディスペンサーから材料を受容するための手段
（例、開口部）と、受容した材料を制御しながら放出す
るための第二開口部（図示なし）とを有する搬送要素又
はフィーダーボックス１１４が設けられている。重要な
ことは、材料搬送要素又はフィーダーボックス１１４
が、正方晶ジルコニア多結晶セラミック又はジルコニア
／アルミナ系セラミック複合材のいずれかを含む摺動面
又はベース（第一摺動部分ともいう）１２０を有するこ
とである。ベース１２０はさらに、材料を内部に含有す
るためにベース１２０を取り囲む側壁１２４を有する。
その上、材料搬送装置１００は、材料搬送要素又はフィ
ーダーボックス１１４を摺動可能に支持するウェアプレ
ート１２６を含む。本発明にとって重要なことは、ウェ
アプレート１２６が、ジルコニア／アルミナ系セラミッ
ク複合材又は正方晶ジルコニアセラミックのいずれかで
少なくとも部分的に形成された第二摺動部分１２８を含
むことであるが、以下、これについて詳説する。ウェア
プレート１２６の第二摺動部分１２８は、フィーダーボ
ックス１１４のベース１２０の第一摺動部分１２０と摺
動接触するように配置されている。ウェアプレート１２
６が固定されており、そしてフィーダーボックス１１４
の第一摺動部分１２０がウェアプレート１２６の第二摺
動部分１２８に沿って摺動可能であることが好ましい。FIGS. 1-4 illustrate an improved material transport apparatus 100 in accordance with the principles of the present invention. Material transfer device 10
The O may have a dispenser, such as a hopper (not shown), for receiving and dispensing material. A transport element or feeder box 114 is provided having means (eg, an opening) for receiving material from the dispenser and a second opening (not shown) for controlled release of the received material. I have. Importantly, the material transport element or feeder box 114
Has a sliding surface or base (also referred to as a first sliding portion) 120 containing either a tetragonal zirconia polycrystalline ceramic or a zirconia / alumina ceramic composite. The base 120 further has side walls 124 surrounding the base 120 for containing material therein.
Moreover, the material transport device 100 includes a wear plate 126 slidably supporting the material transport element or feeder box 114. What is important to the present invention is that the wear plate 126 includes a second sliding portion 128 at least partially formed of either a zirconia / alumina-based ceramic composite or tetragonal zirconia ceramic. This will be described in detail. The second sliding portion 128 of the wear plate 126 is arranged to make sliding contact with the first sliding portion 120 of the base 120 of the feeder box 114. Wear plate 12
6 is fixed and feeder box 114
Is preferably slidable along a second sliding portion 128 of the wear plate 126.

【００１０】フィーダーボックス１１４の第一摺動部分
１２０をウェアプレート１２６の第二摺動部分１２８に
沿って摺動可能に移動させるため、気体作用により制御
されたラム１３０のような手段を使用する。後述のよう
に、フィーダーボックス１１４は、粗い（ルースな）粉
末を、例えばホッパー（図示なし）を介してフィーダー
ボックス１１４の中に供給する第一位置と、その粗い粉
末をフィーダーボックス１１４からダイキャビティ１３
２の中に解放する第二位置との間で移動するように配置
される。To move the first sliding portion 120 of the feeder box 114 slidably along the second sliding portion 128 of the wear plate 126, a means such as a pneumatically controlled ram 130 is used. . As described below, the feeder box 114 is provided with a first position for supplying coarse (loose) powder into the feeder box 114 via, for example, a hopper (not shown). 13
2 to be moved to and from a second position releasing into.

【００１１】本発明の別の実施態様として、上記のよう
にフィーダーボックス１１４が第二位置にあるときにフ
ィーダーボックス１１４により解放された粉末を受容す
るためのダイキャビティ１３２をウェアプレート１２６
の中に配置することができる。材料処理時のダイキャビ
ティ１３２を固定するため、ダイキャビティ１３２の中
にダイ保持要素、又はダイ保持リング、１３４を配置す
る。この場合、ダイ保持リング１３４はフィーダーボッ
クス１１４の第一摺動部分１２０と接触することにな
る。さらに、フィーダーボックス１１４が第一位置と第
二位置との間を滑らかに移動できるように、ダイ保持リ
ング１３４はウェアプレート１２６との連続平面内に配
置される。最後に、ダイキャビティ１３２にアクセスす
るために、ウェアプレート１２６及びフィーダーボック
ス１１４の第二位置の上方にダイパンチ１３６を配置す
る。このように、ダイパンチ１３６はダイキャビティ１
３２内に解放された粉末を圧縮することができ、よって
所望の成形部品が形成される。In another embodiment of the present invention, the die cavity 132 for receiving the powder released by the feeder box 114 when the feeder box 114 is in the second position as described above includes a wear plate 126.
Can be placed inside. To secure the die cavity 132 during material processing, a die holding element or ring 134 is placed in the die cavity 132. In this case, the die holding ring 134 comes into contact with the first sliding portion 120 of the feeder box 114. Further, the die holding ring 134 is disposed in a continuous plane with the wear plate 126 so that the feeder box 114 can move smoothly between the first position and the second position. Finally, a die punch 136 is placed above the wear plate 126 and the second position of the feeder box 114 to access the die cavity 132. As described above, the die punch 136 is connected to the die cavity 1.
The powder released in 32 can be compressed, thus forming the desired molded part.

【００１２】本発明の材料搬送装置１００の好ましい実
施態様では、ウェアプレート１２６の第二摺動部分１２
８がジルコニア／アルミナ系セラミック複合材であり且
つ、フィーダーボックス１１４の第一摺動部分１２０が
正方晶ジルコニアセラミックである。In a preferred embodiment of the material transport apparatus 100 of the present invention, the second sliding portion 12 of the wear plate 126 is provided.
Reference numeral 8 denotes a zirconia / alumina-based ceramic composite material, and the first sliding portion 120 of the feeder box 114 is a tetragonal zirconia ceramic.

【００１３】本発明の代わりとなる実施態様では、材料
搬送装置１００は、正方晶ジルコニアセラミックを含む
ウェアプレート１２６の第二摺動部分１２８と、ジルコ
ニア／アルミナ系セラミック複合材を含むフィーダーボ
ックス１１４の第一摺動部分１２０とを有する。In an alternative embodiment of the present invention, the material transport apparatus 100 includes a second sliding portion 128 of a wear plate 126 comprising tetragonal zirconia ceramic and a feeder box 114 comprising a zirconia / alumina based ceramic composite. And a first sliding portion 120.

【００１４】本発明のさらに別の実施態様では、ウェア
プレート内の第二位置におけるキャビティとのアライン
メントのため、少なくとも一つのキャッチビン（catch
bin)を移動可能に配置することができる。この実施態様
では、各キャッチビンは、フィーダーボックスのベース
と摺動可能に接触するためにウェアプレートとの連続平
面内に整合可能であるセラミック面を有する。キャッチ
ビンのセラミック面は、ウェアプレートの第二摺動部分
に対応して、正方晶ジルコニアセラミック又はジルコニ
ア／アルミナ系セラミック複合材のいずれかを含んで成
る。In yet another embodiment of the invention, at least one catch bin is provided for alignment with the cavity at a second location in the wear plate.
bin) can be movably arranged. In this embodiment, each catch bin has a ceramic surface that is alignable in a continuous plane with the wear plate for slidable contact with the base of the feeder box. The ceramic surface of the catch bin comprises either a tetragonal zirconia ceramic or a zirconia / alumina-based ceramic composite corresponding to the second sliding portion of the wear plate.

【００１５】セラミック要素（上記）を有する改良され
た材料搬送装置１００の製造方法を、図５（工程Ａ〜
Ｆ）に概略的に示す。以下、詳述するように、当該方法
によると、材料搬送装置１００を製造するため、主とし
てジルコニウム酸化物合金を含むセラミック粉末、又は
粒状ジルコニウム酸化物合金と第二濃度のアルミニウム
酸化物との混合物を含むセラミック粉末を使用する。本
発明の方法に従って製造された材料搬送装置１００の要
素を、図５（工程Ｆ）及び図６に示す。ジルコニウム酸
化物合金は、本質的に、ジルコニウム酸化物と、Ｍｇ
Ｏ、ＣａＯ、Ｙ₂ Ｏ ₃ 、ＣｅＯ₂ 、Ｓｃ₂ Ｏ₃ 及び稀土
類酸化物から成る群より選ばれた第二酸化物とから成
る。さらに、該ジルコニウム酸化物合金における該第二
酸化物の濃度は、該ジルコニウム酸化物合金の全量に対
して、Ｙ₂ Ｏ₃ の場合には約０．５〜約５モル％、Ｍｇ
Ｏの場合には約０．１〜約１．０モル％、ＣｅＯ₂ の場
合には約０．５〜約１５モル％、Ｓｃ₂ Ｏ₃ の場合には
約０．５〜約７．０モル％、そしてＣａＯの場合には約
０．５〜約５モル％である。このセラミック粉末を受容
して処理するための金型を提供する。次いで、該金型の
中でセラミック粉末を（後述のように）圧縮してセラミ
ックプレフォームを形成する。次いで、そのセラミック
プレフォームを賦形又は未処理機械加工し、材料搬送要
素のためのネットシェイプに近い未処理摺動面を形成す
る。本発明のこの実施態様では、以下、詳述するよう
に、最初の賦形後、材料搬送要素の未処理セラミック摺
動面を焼結することによりネットシェイプの焼結セラミ
ック摺動面を形成する。次いで、上記材料搬送装置１０
０のための材料搬送要素のセラミック摺動面をさらに機
械加工又は賦形することにより、完成部品が形成され
る。その後、上記材料搬送装置１００においてセラミッ
ク搬送要素を配置する。An improved device having a ceramic element (described above)
5 (Steps A to
Schematically shown in F). As described in detail below, the method
According to this, mainly for manufacturing the material conveying device 100,
A ceramic powder containing a zirconium oxide alloy, or
Particulate zirconium oxide alloy and second concentration of aluminum
A ceramic powder containing a mixture with an oxide is used. Book
The essentials of the material conveying device 100 manufactured according to the method of the invention
The elements are shown in FIG. 5 (step F) and FIG. Zirconic acid
Essentially consists of zirconium oxide and Mg
O, CaO, Y_TwoO _Three, CeO_Two, Sc_TwoO_ThreeAnd rare earth
A second oxide selected from the group consisting of
You. Further, in the zirconium oxide alloy, the second
The oxide concentration is based on the total amount of the zirconium oxide alloy.
And Y_TwoO_ThreeAbout 0.5 to about 5 mol%, Mg
In the case of O, about 0.1 to about 1.0 mol%, CeO_TwoPlace
About 0.5 to about 15 mol%, Sc_TwoO_ThreeIn Case of
About 0.5 to about 7.0 mol%, and in the case of CaO about
0.5 to about 5 mol%. Accept this ceramic powder
And provide a mold for processing. Then, the mold
Compress the ceramic powder in it (as described below)
Form a preform. Then the ceramic
The preform is shaped or unprocessed and machined,
Forming an untreated sliding surface close to the net shape for the element
You. This embodiment of the present invention will be described in detail below.
After the first shaping, the raw material
By sintering the moving surface, a net-shaped sintered ceramic
Form a sliding surface. Next, the material transport device 10
The ceramic sliding surface of the material transport element for
The finished part is formed by machining or shaping
You. Thereafter, the ceramic is transferred to the material conveying device 100.
The transport element.

【００１６】以下、本発明の改良された材料搬送装置１
００に有用な、フィーダーボックス及びウェアプレート
のそれぞれ第一摺動部分及び第二摺動部分を含む供給装
置要素の製造方法を、より具体的に詳述する。Hereinafter, an improved material conveying apparatus 1 according to the present invention will be described.
The method of manufacturing the feeder element including the first sliding portion and the second sliding portion of the feeder box and the wear plate, respectively, which is useful for 00, will be described in more detail.

【００１７】セラミック粉末材料の混合工程 図５・工程Ａは、合金化工程の略図である。ジルコニア
粉末１４０を一種又は二種以上の第二酸化物粉末１４２
と組み合わせてジルコニア合金粉末１４４を得る。ジル
コニア合金の製造については当業者であれば周知であ
り、またジルコニア合金は市販もされている。例えば、
Ｙ₂ Ｏ₃ を３モル％含有する粒状ジルコニア合金がZ-TE
CH社(Bow, New Hampshire)より「SYP-ULTRA 5.2 Yttria
Stabilized Zirconia」として（現在は、HANWHA Advan
ced Ceramicsより「HWA-3YB 」として）、又は東ソー株
式会社より「TZ-3YB」として、市販されている。 Step of mixing ceramic powder material FIG. 5 Step A is a schematic view of the alloying step. The zirconia powder 140 is used as one or more second oxide powders 142.
To obtain a zirconia alloy powder 144. The manufacture of zirconia alloys is well known to those skilled in the art, and zirconia alloys are also commercially available. For example,
The granular zirconia alloy containing 3 mol% of Y ₂ O ₃ is Z-TE
`` SYP-ULTRA 5.2 Yttria '' from CH Company (Bow, New Hampshire)
Stabilized Zirconia "(now HANWHA Advan
commercially available as “HWA-3YB” from ced Ceramics) or “TZ-3YB” from Tosoh Corporation.

【００１８】より具体的には、セラミック材料搬送装置
１００の部品を低コストで製造するため、正方晶ジルコ
ニアセラミック材料を使用することが好ましい。最も使
用することが好ましい材料は、本質的に１００％正方晶
構造を有するジルコニアである。本発明者らは、米国特
許第５，３３６，２８２号及び同第５，３５８，９１３
号明細書（参照することにより本明細書の一部とする）
に記載されているように、ジルコニアと数種の第二酸化
物との合金化により、この１００％正方晶ジルコニアを
開発した。More specifically, it is preferable to use a tetragonal zirconia ceramic material in order to manufacture the parts of the ceramic material conveying apparatus 100 at low cost. The most preferred material to use is zirconia having an essentially 100% tetragonal structure. We have disclosed in U.S. Pat. Nos. 5,336,282 and 5,358,913.
Issue Specification (herein incorporated by reference)
This 100% tetragonal zirconia was developed by alloying zirconia with several secondary oxides, as described in US Pat.

【００１９】本発明のジルコニア／アルミナ系複合材の
製造方法において最も好適なセラミック複合粉末混合物
は、ＺｒＯ₂ と、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｙ₂ Ｏ₃ 、Ｓｃ₂ Ｏ
₃ 、Ｃｅ₂ Ｏ₃ 及びその他の稀土類酸化物（本明細書
中、「Ｍｇ−Ｃａ−Ｙ−Ｓｃ−稀土類酸化物」とも称す
る）の中から選ばれた追加の「第二酸化物」との混合に
より調製された粒状アルミナ及び粒状ジルコニア合金を
含む。本発明の方法において有用なジルコニア合金は、
得られたセラミック物品を使用する際の温度範囲及び圧
力範囲において準安定な正方晶構造を有する。例えば、
約２００℃以下の温度及び約１０００ＭＰａ以下の圧力
の場合、ジルコニア合金は、ジルコニウム酸化物合金全
体に対して、Ｙ₂ Ｏ₃ の場合には約０．５〜約５モル
％、ＭｇＯの場合には約０．１〜約１．０モル％、Ｃｅ
₂ Ｏ₃ の場合には約０．５〜約１５モル％、Ｓｃ₂ Ｏ₃
の場合には約０．５〜約７．０モル％、そしてＣａＯの
場合には約０．５〜約５モル％である第二酸化物の濃度
を有する。圧縮工程にはブランク形成も含まれ、正方晶
構造を示す。ジルコニアとの合金化に好適な酸化物はＹ
₂ Ｏ₃ 、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｃｅ₂ Ｏ₃ 及びこれら酸化物
の混合物である。ジルコニア粉末は純度が高いこと、す
なわち、純度約９９．９％以上であることが好ましい。
有用なジルコニア合金の具体例として、約２〜約５モル
％、より好ましくは約３モル％のＹ₂ Ｏ₃ を含有する正
方晶構造のジルコニア合金が挙げられる。本発明の方法
において有用な正方晶構造のジルコニア合金の例が、米
国特許第５，２９０，３３２号明細書に記載されてい
る。この特許明細書中、このようなジルコニア合金は
「ネットシェイプ」のセラミック物品、すなわち焼結に
よる寸法変化がないため、所期の使用環境において使用
する前にさらに機械加工する必要のないセラミック物
品、が得られるので有用であると記載されている。The zirconia / alumina composite of the present invention
Most suitable ceramic composite powder mixture in the manufacturing method
Is ZrO_TwoAnd MgO, CaO, Y_TwoO_Three, Sc_TwoO
_Three, Ce_TwoO_ThreeAnd other rare earth oxides (this specification
Medium, also referred to as "Mg-Ca-Y-Sc-rare earth oxide"
Mixed with an additional "second oxide" selected from
Granular alumina and zirconia alloy prepared from
Including. Zirconia alloys useful in the method of the present invention include:
Temperature range and pressure when using the obtained ceramic article
It has a metastable tetragonal structure in the force range. For example,
Temperature below about 200 ° C and pressure below about 1000MPa
In the case of zirconia alloy, zirconium oxide alloy
For the body, Y_TwoO_ThreeAbout 0.5 to about 5 mol
%, About 0.1 to about 1.0 mol% in the case of MgO, Ce
_TwoO_ThreeAbout 0.5 to about 15 mol%, Sc_TwoO_Three
From about 0.5 to about 7.0 mol%, and CaO
The concentration of the second oxide, which is about 0.5 to about 5 mol% in some cases.
Having. The compression process also includes blank formation, tetragonal
The structure is shown. The preferred oxide for alloying with zirconia is Y
_TwoO_Three, MgO, CaO, Ce_TwoO_ThreeAnd their oxides
Is a mixture of Zirconia powder must have high purity.
That is, the purity is preferably about 99.9% or more.
Specific examples of useful zirconia alloys include about 2 to about 5 moles.
%, More preferably about 3 mol% of Y_TwoO_ThreeContaining positive
A zirconia alloy having a tetragonal structure may be used. The method of the present invention
An example of a zirconia alloy with a tetragonal structure useful in
No. 5,290,332.
You. In this patent specification, such a zirconia alloy is
For "net-shape" ceramic articles, ie sintering
Use in the intended use environment because there is no dimensional change due to
Ceramics that do not require further machining before
The product is described as useful as it is obtained.

【００２０】図５・工程Ａ’は、別法となる粒状ジルコ
ニア合金１４４と粒状アルミニウム酸化物１４６の混合
物を概略説明するものである。この混合物は、機械的な
混合によっても、また共沈法による混合など化学的な混
合によっても得ることができる。形成した粒状混合物に
おけるＺｒＯ₂ の含有率は（粒状混合物の全量に対し
て）約５０〜１００重量％、好ましくは約８０〜約９９
重量％、より好ましくは約８０〜約９５重量％であり、
その残部がＡｌ₂ Ｏ₃ である。この別法となる混合物の
生成物がジルコニア／アルミナ系セラミック複合材１４
８である。FIG. 5 Step A ′ schematically illustrates a mixture of a granular zirconia alloy 144 and a granular aluminum oxide 146 which is an alternative method. This mixture can be obtained by mechanical mixing or by chemical mixing such as mixing by coprecipitation. The formed content of ZrO ₂ is in the particulate mixture to about 50 to 100 wt% (based on the total amount of particulate mixture), preferably from about 80 to about 99
%, More preferably from about 80 to about 95% by weight;
The remainder is Al ₂ O ₃ . The product of this alternative mixture is a zirconia / alumina ceramic composite 14
8

【００２１】当業者には周知であるように、アルミナ及
びジルコニア合金のいずれにおいても、結晶粒や凝集の
大きさや分布、含水量及びバインダー（使用した場合）
については変動幅がある。「結晶粒 (grain)」とは、個
別の結晶をいい、粒子(particle)の内部に存在すること
ができ、隣接結晶粒とは異なる空間定位(spatial orien
tation) を有する。「凝集体 (agglomerate)」とは、個
々の粒子の団結をいい、それぞれが多数の結晶粒を含む
場合もある。本発明の具体的実施態様において、アルミ
ナ及びジルコニア合金の結晶粒や凝集の大きさや分布及
び含水量は、実質的に同等であり、そしてあたかもジル
コニア合金とアルミナとの混合が行われないかように、
すなわちジルコニア合金物品の製造に適していることが
当該技術分野で知られている方法で、選定される。As is well known to those skilled in the art, in both alumina and zirconia alloys, the size and distribution of crystal grains and agglomeration, water content and binder (if used)
There is a range of fluctuation. "Grain" means an individual crystal, which can exist inside a particle, and has a different spatial orientation from adjacent grains.
tation). "Agglomerate" refers to the aggregation of individual particles, each of which may contain multiple grains. In a specific embodiment of the invention, the size and distribution of the grains and agglomerates of the alumina and zirconia alloys and the water content are substantially equivalent, and as if mixing of the zirconia alloy and alumina did not take place. ,
That is, it is selected by a method known in the art to be suitable for manufacturing a zirconia alloy article.

【００２２】本発明の具体的実施態様にとって好適な粒
子の特性の一例は以下の通りである。ＺｒＯ₂ の純度は
９９．９〜９９．９９％の範囲で十分に制御すること、
すなわち不純物が約０．１〜０．０１％を上回らないこ
とが好ましい。結晶粒の大きさは約０．１〜約０．６μ
ｍである。結晶粒の大きさの平均は０．３μｍである。
結晶粒の大きさの分布は、０．１μｍ未満が５〜１５
％、０．３μｍ未満が４０〜６０％及び０．６μｍ未満
が８５〜９５％である。個々の結晶粒の表面積は約１０
〜約１５ｍ² ／グラムの範囲にあり、約１４ｍ² ／グラ
ムであることが好ましい。凝集体の大きさは約３０〜約
６０μｍの範囲にあり、凝集体の大きさの平均は４０〜
６０μｍである。含水率はブランクに対して約０．２〜
１．０体積％、好ましくは０．５体積％である。粒状物
の混合物は有機バインダーの存在下で圧縮される。One example of suitable particle properties for a specific embodiment of the present invention is as follows. That the purity of ZrO ₂ is sufficiently controlled in the range of 99.9 to 99.99%;
That is, it is preferable that impurities do not exceed about 0.1 to 0.01%. Crystal size is about 0.1 to about 0.6μ
m. The average size of the crystal grains is 0.3 μm.
The distribution of crystal grain size is 5 to 15 when the particle size is less than 0.1 μm.
%, Less than 0.3 μm is 40 to 60%, and less than 0.6 μm is 85 to 95%. The surface area of individual grains is about 10
In the range of about 15 m ² / gram, preferably about 14m ² / g. The size of the aggregates is in the range of about 30 to about 60 μm, and the average size of the aggregates is 40 to
60 μm. Moisture content is about 0.2 ~
It is 1.0% by volume, preferably 0.5% by volume. The mixture of granules is compressed in the presence of an organic binder.

【００２３】再度図５の工程Ｂを参照すると、工程Ａ及
び工程Ａ’にそれぞれ記載した粒状混合物Ｙ−ＴＺＰ１
４４又はＹ−ＴＺＰとアルミナの複合混合物１４８に、
ゼラチン若しくはポリエチレングリコール（ＰＥＧ）又
はアクリル系若しくはポリビニルイオノマー、より好ま
しくはポリビニルアルコールのようなバインダーを添加
して混合する。混合は、混合物を圧縮装置に入れる前に
スプレー乾燥法やボールミル粉砕法で行えることが好ま
しい。Referring again to step B of FIG. 5, the granular mixture Y-TZP1 described in step A and step A ', respectively.
44 or a composite mixture 148 of Y-TZP and alumina,
A binder such as gelatin or polyethylene glycol (PEG) or an acrylic or polyvinyl ionomer, more preferably polyvinyl alcohol is added and mixed. The mixing is preferably performed by a spray drying method or a ball milling method before putting the mixture into a compression device.

【００２４】さらに、工程Ｂはまた、工程Ｃ’に記載し
たように、「配合」として当業者であれば周知の別の混
合工程をも記載する。この配合工程では、２０重量％よ
りも多量のパラフィンなどの有機バインダーを、後の射
出成形工程のための該バインダーのガラス転移温度より
も高い温度において、粒状混合物に混入する。In addition, step B also describes another mixing step known to those skilled in the art as "blending", as described in step C '. In this compounding step, more than 20% by weight of an organic binder such as paraffin is mixed into the granular mixture at a temperature higher than the glass transition temperature of the binder for the subsequent injection molding step.

【００２５】圧縮工程 ここで、圧縮工程、より具体的には図５に示した工程を
参照するが、好ましくは等圧プレス１５０によって粒状
混合物１４４又は１４８を常温圧縮し、工程Ｃにおいて
未焼結ブランク１５２を得る（図５）。未焼結ブランク
１５２は、本明細書中、「未処理プレフォーム」とも称
する。粉末の圧縮方法が特に問題とはならないことは当
業者には自明である。「常温圧縮」とは、粒状混合物を
有機バインダーのガラス転移温度又は分解温度よりも低
い温度で圧縮することをいう。未処理プレフォームは、
常温一軸プレス（図５中工程Ｃ”）、常温等圧プレス
（図５中工程Ｃ）、射出成形（図５中工程Ｃ”’）のよ
うな方法で、又は常温押出やテープキャスト法（図５
中、図示なし）等の方法で製造することができる。粒状
混合物に均一な圧縮力を加えることで密度の均一な未焼
結ブランクを提供することが好ましい。別法として、
（材料搬送装置１００の）配合物のネットシェイプに近
い未処理ブランク１５４及び１５６を、それぞれ乾式プ
レス及び射出成形法で得ることができる。 Compressing Step Here, referring to the compressing step, more specifically, the step shown in FIG. 5, preferably, the granular mixture 144 or 148 is compressed at room temperature by an isopress 150, and A blank 152 is obtained (FIG. 5). The green blank 152 is also referred to herein as the "green preform". It is obvious to those skilled in the art that the method of compacting the powder is not particularly problematic. "Normal compression" refers to compressing the particulate mixture at a temperature lower than the glass transition temperature or decomposition temperature of the organic binder. The raw preform is
A method such as a room temperature uniaxial press (step C ″ in FIG. 5), a room temperature isopressing press (step C in FIG. 5), injection molding (step C ″ ′ in FIG. 5), or a room temperature extrusion or tape casting method (FIG. 5
(Not shown). It is preferred to apply a uniform compressive force to the granular mixture to provide a green blank of uniform density. Alternatively,
Raw blanks 154 and 156 that approximate the net shape of the formulation (of the material transporter 100) can be obtained by dry pressing and injection molding, respectively.

【００２６】ジルコニア合金及び／又はジルコニア／ア
ルミナ複合材の粒状混合物を圧縮し、焼結が起こる温度
範囲にまで加熱し、焼結させ、すなわち該温度範囲で一
定時間維持し、その後冷却する。後述するように、焼結
工程の全部又は一部において、粒状混合物又は「未処理
プレフォーム」にドーパントを接触させておく。図５に
おいて、要素１５２は、矢印（Ａ、Ａ’、Ｂ及びＣ’）
がそれぞれ示すように、化学種とバインダーの混合及び
続く圧縮の両方による生成物を表す。本明細書では、図
５においてそれぞれ「Ｃ」及び「Ｅ」が示すように、一
般に圧縮及び焼結を二つの連続工程として記載するが、
本発明は圧縮と焼結の特定の順序に限定されるものでは
ない。例えば、圧縮と焼結を単一工程で同時に行うこ
と、或いは部分圧縮工程の後に焼結、さらに圧縮を行う
ことも可能である。圧縮工程及び焼結工程による中間生
成物を本明細書では「ブランク」と称し、これを図５で
は要素１５２として表す。ブランク１５２は、少なくと
も部分的に圧縮されており、且つ未焼結又は不完全焼結
の状態にある。The particulate mixture of zirconia alloy and / or zirconia / alumina composite is compressed, heated to a temperature range in which sintering occurs, and sintered, ie, maintained at that temperature range for a period of time, and then cooled. As described below, the dopant is kept in contact with the particulate mixture or "green preform" during all or part of the sintering process. In FIG. 5, element 152 is indicated by arrows (A, A ′, B and C ′)
Represents the product of both the mixing of the species with the binder and subsequent compression, respectively. In this specification, compression and sintering are generally described as two continuous steps, as indicated by "C" and "E" respectively in FIG.
The present invention is not limited to a particular order of compression and sintering. For example, compression and sintering can be performed simultaneously in a single step, or sintering and further compression can be performed after the partial compression step. The intermediate product from the compression and sintering steps is referred to herein as a "blank", which is represented as element 152 in FIG. Blank 152 is at least partially compressed and in an unsintered or incompletely sintered state.

【００２７】本発明の好ましい方法では、粉末を常温圧
縮して「未処理プレフォーム」を得る。この「未処理」
密度は、材料搬送装置１００のセラミック部品１６０の
最終焼結後密度よりも実質的に低い。未処理密度は最終
焼結後密度の約４０〜約６５％、より好ましくは約６０
％であることが好ましい。In the preferred method of the present invention, the powder is cold pressed to obtain an "untreated preform". This "unprocessed"
The density is substantially lower than the final sintered density of the ceramic component 160 of the material transport device 100. The green density is about 40% to about 65% of the final sintered density, more preferably about 60%.
%.

【００２８】図６を参照するが、粉末の常温等圧プレス
は、プレス機１５０を使用し、ゴム製金型１６２に粉末
１４４又は１４８を充填し、常温等圧プレス機１５０の
オートクレーブ１６６内でプレート１６４により封止し
た金型１６２を保持することによって行う。次いで、金
型１６２を約１．７×１０⁸ Ｐａ（２５，０００ｐｓ
ｉ）で加圧する。封止プレート１６４は、アルミニウム
やスチールのような金属材料であっても、また硬質ゴム
であってもよい。こうして、図５・工程Ｄによると、カ
ーバイド製工具によるブランク１５２の未処理機械加工
（後述）によって材料搬送装置１００のネットシェイプ
に近い部品が形成される。次いで、好ましくは米国特許
第５，３３６，２８２号及び同第５，３５８，９１３号
明細書（本明細書の一部とする）に記載されている焼結
条件により、未処理部品を完全密度になるまで焼結し、
そしてダイヤモンド工具で最終精密加工を施して公差を
狭め、本発明の材料供給装置の部品を製造する。それぞ
れ乾式プレス又は射出成形により得られたネットシェイ
プに近い未処理プレフォーム１５４又は１５６は、焼結
後にネットシェイプの部品を得るための未処理機械加工
を必要としない。射出成形で得られたネットシェイプに
近い未処理プレフォーム１５６は、「デバインディン
グ」と呼ばれる追加の工程を必要とし、該工程におい
て、焼結前に、該プレフォームを約２５０℃で約１２時
間加熱することにより過剰量の有機バインダーを除去す
る。Referring to FIG. 6, the room temperature isostatic pressing of the powder is performed by using a press machine 150, filling a rubber mold 162 with the powder 144 or 148, and setting the powder in an autoclave 166 of the room temperature isostatic press machine 150. This is performed by holding the mold 162 sealed by the plate 164. Next, the mold 162 is moved to about 1.7 × 10 ⁸ Pa (25,000 ps).
Pressurize in i). The sealing plate 164 may be a metal material such as aluminum or steel, or may be hard rubber. In this way, according to step D in FIG. 5, a part close to the net shape of the material conveying device 100 is formed by unprocessed machining (described later) of the blank 152 using a carbide tool. The green parts are then brought to full density, preferably by the sintering conditions described in US Pat. Nos. 5,336,282 and 5,358,913, which are incorporated herein by reference. And sinter until
Then, the final precision processing is performed with a diamond tool to narrow the tolerance, and the parts of the material supply device of the present invention are manufactured. The green preform 154 or 156, which is close to the net shape obtained by dry pressing or injection molding, respectively, does not require green machining to obtain a net shape part after sintering. The green preform 156 near the net shape obtained by injection molding requires an additional step called "debinding", in which the preform is heated at about 250 ° C. for about 12 hours before sintering. Excessive organic binder is removed by heating.

【００２９】焼結工程 図５・工程Ｅを参照するが、未処理加工後の材料搬送装
置１００の部品の焼結は、約１４００〜約１６００℃の
範囲で、より好ましくは約１５００℃で行われる。焼結
時間の好適な範囲は約１〜約３時間、より好ましくは約
２時間である。本発明の方法の具体的実施態様では、焼
結ピーク温度を１５００℃とし、その温度を約２時間維
持している。焼結前の材料搬送装置１００の部品の焼結
温度への加熱及び冷却を徐々に行うことで、望ましくな
い寸法変化や、歪み、クラックの発生を回避することが
好ましい。好適な焼結温度１５００℃による本発明の実
施態様では、加熱時の好適な昇温法は、室温〜約３００
℃を約０．３℃／分、約３００℃〜約４００℃を約０．
１℃／分、約４００℃〜約６００℃を約０．４℃／分、
そして約６００℃〜約１５００℃を約１．５℃／分とす
るものである。冷却時の好適な降温法は、約１５００℃
〜約８００℃を約２℃／分、そして約８００℃〜室温を
約１．６℃／分とするものである。 Sintering Step Referring to FIG. 5 and Step E, the sintering of the parts of the material conveying apparatus 100 after the unprocessed processing is performed in the range of about 1400 to about 1600 ° C., more preferably about 1500 ° C. Will be A preferred range for the sintering time is from about 1 to about 3 hours, more preferably about 2 hours. In a specific embodiment of the method of the present invention, the sintering peak temperature is 1500 ° C. and is maintained for about 2 hours. It is preferable to gradually heat and cool the components of the material transporting apparatus 100 to the sintering temperature before sintering, thereby avoiding undesirable dimensional changes, distortion, and cracks. In embodiments of the present invention with a preferred sintering temperature of 1500 ° C., the preferred method of heating during heating is from room temperature to about 300 ° C.
° C at about 0.3 ° C / min.
1 ° C./min, about 400 ° C. to about 600 ° C. at about 0.4 ° C./min,
Then, about 600 ° C. to about 1500 ° C. is set to about 1.5 ° C./min. The preferred cooling method during cooling is about 1500 ° C.
About 800 ° C. to about 2 ° C./min, and about 800 ° C. to room temperature to about 1.6 ° C./min.

【００３０】別法として、焼結工程を、ＭｇＯ、Ｆｅ
Ｏ、ＺｎＯ、ＮｉＯ及びＭｎＯから成る群より選ばれた
ドーパント又はその混合物の存在下で実施することがで
き、以下詳細に説明する。得られる本発明の材料供給装
置のジルコニア／アルミナ系セラミック複合材部品は、
α−アルミナ及び正方晶ジルコニア合金のコア部と、立
方晶スピネル又は立方晶構造若しくは立方晶及び単斜晶
若しくは正方晶の構造のジルコニア合金を伴う立方晶ス
ピネルのケース部とを有する。ジルコニア合金セラミッ
クの場合、「Ｍｇ−Ｃａ−Ｙ−Ｓｃ−稀土類酸化物」の
中から選ばれたドーパントの存在下での焼結により、高
靱性の正方晶構造を有するコア部と硬質の立方晶構造を
有するケース部とを含む物品が得られる。[0030] Alternatively, the sintering step may include MgO, Fe
It can be carried out in the presence of a dopant selected from the group consisting of O, ZnO, NiO and MnO or a mixture thereof, and will be described in detail below. The obtained zirconia / alumina-based ceramic composite material part of the material supply device of the present invention comprises:
It has a core part of α-alumina and a tetragonal zirconia alloy, and a case part of a cubic spinel or a cubic spinel with a cubic structure or a zirconia alloy having a cubic and monoclinic or tetragonal structure. In the case of a zirconia alloy ceramic, a core having a highly tough tetragonal structure and a hard cubic are formed by sintering in the presence of a dopant selected from “Mg—Ca—Y—Sc—rare earth oxide”. And a case part having a crystal structure.

【００３１】焼結工程では、ＭｇＯ、ＦｅＯ、ＺｎＯ、
ＣｏＯ、ＮｉＯ及びＭｎＯから成る群より選ばれたドー
パント酸化物又はその混合物を、ブランクと接触させ
る。焼結の結果、セラミック部品の密度が理論密度と等
しくなるか又はこれに近くなることが好ましい。より好
ましくは、セラミック部品の密度は理論密度の約９９．
５〜約９９．９％である。焼結は空気中その他の酸素含
有雰囲気で行われる。In the sintering step, MgO, FeO, ZnO,
A dopant oxide selected from the group consisting of CoO, NiO and MnO or a mixture thereof is contacted with the blank. Preferably, as a result of sintering, the density of the ceramic component is equal to or close to the theoretical density. More preferably, the density of the ceramic component is about 99.000 theoretical density.
5 to about 99.9%. Sintering is performed in air or another oxygen-containing atmosphere.

【００３２】本発明の方法は、特定の焼結圧力及び温度
条件に制限されることはない。焼結は大気圧下で行うこ
とができ、また別法として焼結工程の全部又は一部に、
高温等圧プレスで用いられるような比較的高圧を適用す
ることにより多孔度を下げることができる。焼結は、物
品のケース部が焼結されて熱力学的平衡構造に到達する
のに十分な時間継続される。焼結圧を高めた有用な範囲
の一例として、約６９〜約２０７ＭＰａ、より好ましく
は約１００〜約１０３ＭＰａが挙げられる。The method of the present invention is not limited to any particular sintering pressure and temperature conditions. The sintering can be performed under atmospheric pressure, or alternatively, in all or part of the sintering process,
The porosity can be reduced by applying relatively high pressures, such as those used in high temperature isobar presses. Sintering is continued for a time sufficient for the case portion of the article to sinter and reach a thermodynamic equilibrium structure. One example of a useful range of increased sintering pressures is from about 69 to about 207 MPa, more preferably from about 100 to about 103 MPa.

【００３３】焼結工程中のドーパントをブランクと接触
させておく方法に特に制限はないが、本明細書中の用語
「ケース部」は、焼結工程中にドーパントが接触してい
るブランクの領域に限定される。例えば、立方晶スピネ
ル及び正方晶ジルコニアのケース部を、本発明の方法に
より物品の表面全体の一部に容易に生ぜしめることがで
きる。初期の焼結工程、すなわち完全密度までの密度増
加をもたらすことのない焼結工程の際にドーパントをブ
ランクと接触させることは重要ではない。Although there is no particular limitation on the method of keeping the dopant in contact with the blank during the sintering process, the term "case portion" herein is used to refer to the area of the blank that is in contact with the dopant during the sintering process. Is limited to For example, a cubic spinel and tetragonal zirconia case can be easily formed on a portion of the entire surface of an article by the method of the present invention. It is not critical that the dopant be in contact with the blank during the initial sintering step, ie, without causing a density increase to full density.

【００３４】実施例の結果を見る前は、本発明者らは、
ジルコニア合金とアルミナのいずれの相対％についても
転移法を説明できるものと考えていた。本発明者らが予
想した結果は、熱力学的に立方晶スピネルの形成は正方
晶ジルコニアの立方晶ジルコニアへの転移よりもはるか
に起こりやすく、しかもその作用機構はアルミナの濃度
によるという概念に従うものであった。Before looking at the results of the examples, we have:
It was thought that the transition method could be explained for any relative percentage of zirconia alloy and alumina. The results predicted by the inventors are that thermodynamically the formation of cubic spinel is much more likely to occur than the transformation of tetragonal zirconia to cubic zirconia, and that its mechanism of action depends on the concept of alumina concentration. Met.

【００３５】本発明者らが発見したことは、意外にも、
ブランク１５２におけるアルミナ濃度が（ジルコニアと
アルミナの全量に対して）約５〜約５０重量％の範囲に
ある場合には、本発明の方法により、立方晶スピネルと
正方晶ジルコニアを含むケース部及びα−アルミナと正
方晶ジルコニアを含むコア部を有する物品が得られる、
ということであった。焼結工程中、ドーパントは、その
すべてがアルミナと接触し反応して「仕切られる(parti
tioned) 」まで、実際に正方晶ジルコニアを通り越して
拡散する。対照的に、ブランクにおけるアルミナ濃度が
約５重量％未満であるか又は約７５重量％を超える場合
には、本発明の方法により得られる物品は、立方晶スピ
ネルと立方晶ジルコニア又は立方晶及び単斜晶ジルコニ
アとを主体として成るケース部並びにα−アルミナと正
方晶ジルコニアを含むコア部を有する。焼結工程中、ド
ーパントは、そのすべてがアルミナと接触し反応するま
で実際に正方晶ジルコニアを通り越して拡散することは
なく、近隣のアルミナ及び正方晶ジルコニアと反応し、
ブランクのより深部に位置するアルミナは未反応のまま
となる。What the inventors have discovered is, surprisingly,
When the alumina concentration in the blank 152 is in the range of about 5 to about 50% by weight (relative to the total amount of zirconia and alumina), the method of the present invention provides for a case section containing cubic spinel and tetragonal zirconia and α An article having a core comprising alumina and tetragonal zirconia is obtained,
It was that. During the sintering process, all of the dopants contact and react with the alumina, resulting in a "partition" (partially
) actually diffuses through the tetragonal zirconia. In contrast, if the alumina concentration in the blank is less than about 5% by weight or greater than about 75% by weight, then the article obtained by the method of the present invention will have cubic spinel and cubic zirconia or cubic and singular. It has a case part mainly composed of oblique zirconia and a core part containing α-alumina and tetragonal zirconia. During the sintering process, the dopant does not actually diffuse through the tetragonal zirconia until all of it contacts and reacts with the alumina, reacting with neighboring alumina and tetragonal zirconia,
Alumina located deeper in the blank remains unreacted.

【００３６】これらの結果は、濃度のみに基づく単純な
作用機構とは適合しない。これらの結果は、焼結工程中
のドーパントの拡散速度、等、いくつかの予測できない
競争因子に基づく作用機構に適合するようである。These results are not compatible with a simple mechanism of action based only on concentration. These results appear to be compatible with a mechanism of action based on several unpredictable competing factors, such as the rate of diffusion of the dopant during the sintering process.

【００３７】賦形／機械加工工程 セラミック部品は、未処理機械加工（図５、工程Ｄ）を
伴う乾式プレス、射出成形、スリップキャスティング及
び押出又は常温等圧プレス法などの圧縮方法によってネ
ットシェイプへと加工できることが知られている。未処
理機械加工とは、高密度化前のセラミック粒子圧縮体の
機械加工をさす（さらに一般的な情報については、Davi
d W. Richardson, Modern Ceramic Engineering: Prope
rties, Processes and Use in Design, 2nd Edition, 1
992 を参照されたい）。この方法では、脆弱な材料に過
度の応力がかかりチップ、クラック、破壊又は不良表面
が生じることのないよう慎重を期すことが重要である。
例えば、未処理機械加工に際してはセラミックプレフォ
ームをしっかりと保持し、歪みや応力集中が発生しない
ようにすることが重要である。部品の固定保持は、単純
な機械的グリップや、蜜蝋と精密金属取付具の組合せに
よる接着又は注型封入による方法など、いくつかの方法
の一つによって行うことができるが、本発明では後者の
方法が好ましい。セラミックプレフォームを取付具に固
定した後、旋削、フライス削り、掘削、フォームホイー
ル研削仕上及びプロフィール研削仕上をはじめとする各
種方法で未処理機械加工を行うことができる。最良の結
果を得るため、未処理機械加工に際してプレフォームを
旋削及びプロフィール研削仕上することが好ましい。機
械加工は、バインダーの存在や、部品が素焼きされたも
のであるか否か、すなわち粒子間接触部分で結合が起こ
るに十分な高温であるが、高密度化を生ぜしめるほどの
高温ではない温度で焼成されたものであるか否か、によ
って、乾式加工又は湿式加工とすることができる。Shaping / Machining Process The ceramic part is formed into a net shape by a compression method such as dry pressing with unprocessed machining (FIG. 5, step D), injection molding, slip casting and extrusion, or isostatic pressing at room temperature. It is known that it can be processed. Raw machining refers to machining of compacted ceramic particles before densification (for more general information, see Davi
d W. Richardson, Modern Ceramic Engineering: Prope
rties, Processes and Use in Design, 2nd Edition, 1
992). In this method, it is important to be careful that the fragile material is not overstressed, resulting in chips, cracks, breaks or bad surfaces.
For example, during unprocessed machining, it is important to hold the ceramic preform firmly so that distortion and stress concentration do not occur. The fixed holding of the parts can be achieved by one of several methods, such as by simple mechanical grips or by gluing or casting with a combination of beeswax and precision metal fittings. The method is preferred. After the ceramic preform is secured to the fixture, unprocessed machining can be performed in a variety of ways, including turning, milling, excavating, foam wheel grinding finish and profile grinding finish. For best results, it is preferred that the preform be turned and profile ground finished during raw machining. Machining is carried out at a temperature high enough to cause bonding at the intergranular contact, although the presence of binder and whether or not the part is annealed, but not high enough to cause densification Dry processing or wet processing can be performed depending on whether or not it has been fired in the above.

【００３８】未処理機械加工とは別に、寸法公差を満た
すため、表面仕上げを改良するため、或いは表面の傷を
除去するために、表面の一部をさらに精密加工する工程
（図５、工程Ｆ）が必要である。焼結後に最終機械加工
を行わない限り、寸法公差を百万分の数インチ程度に維
持すること、或いは表面仕上げを１０マイクロインチ以
内に収めることは不可能である。本発明者らは、単純な
形状の部品について、乾式プレス（一軸プレス）を採用
し、本出願人の特許された焼結法により収縮を制御する
ことで、±一万分の一インチ程度の寸法公差を達成して
いる。部品に求められる公差が一万分の一インチ未満で
あり、さらに真円度、垂直性、平行性、等のような寸法
公差が求められる場合には、精密加工が必要となる。未
処理機械加工とは異なり、焼結後のセラミック部品の最
終精密加工にはダイヤモンド工具、さらには複雑で精巧
な装置が必要である。当業者であれば、フライス削り、
研削仕上げ、ラップ仕上げ及び研摩が有効な方法であり
精密加工に用いられることは周知である。Apart from unprocessed machining, a step of further precision machining of a part of the surface (FIG. 5, Step F) to meet dimensional tolerances, improve surface finish, or remove surface flaws )is required. Unless final machining is performed after sintering, it is not possible to maintain dimensional tolerances on the order of several millionths of an inch or to achieve a surface finish within 10 microinches. The present inventors have adopted a dry press (uniaxial press) for a part having a simple shape, and controlled shrinkage by a sintering method patented by the present applicant. Achieved dimensional tolerance. If the tolerance required for the part is less than one ten-thousandth of an inch and dimensional tolerances such as roundness, perpendicularity, parallelism, etc. are required, precision processing is required. Unlike unprocessed machining, the final precision machining of ceramic parts after sintering requires diamond tools and even complex and sophisticated equipment. If you are a person skilled in the art,
It is well known that grinding, lapping and polishing are effective methods and are used for precision machining.

【００３９】[0039]

【実施例】本発明は以下の実施例によりさらに明瞭とな
る。実施例１ ジルコニアセラミック粉末（米国特許第５，３３６，２
８２号及び同第５，３５８，９１３号明細書に記載のよ
うに予め第二酸化物と合金化したもの）を、ショアーＡ
硬度（ジュロメーター硬度）が５５〜７０（好ましくは
６５）のゴム／ポリウレタンでできた金型に充填して封
止した。これらの金型をオートクレーブにおいて約１．
０×１０⁸ 〜約２．１×１０⁸ Ｐａ（１５〜３０ｋｐｓ
ｉ）、好ましくは約１．７×１０⁸ Ｐａ（２５ｋｐｓ
ｉ）で常温等圧プレス処理して適当な大きさのビレット
を得た。The present invention will be further clarified by the following examples. Example 1 Zirconia ceramic powder (US Pat. No. 5,336,2
No. 82 and No. 5,358,913) which were previously alloyed with a second oxide.
A mold made of rubber / polyurethane having a hardness (durometer hardness) of 55 to 70 (preferably 65) was filled and sealed. These molds were placed in an autoclave for about 1.
0 × 10 ⁸ to about 2.1 × 10 ⁸ Pa (15 to 30 kps
i), preferably about 1.7 × 10 ⁸ Pa (25 kps)
In (i), a billet having an appropriate size was obtained by a normal temperature isopressing treatment.

【００４０】実施例２ ジルコニア合金粉末に予めポリビニルアルコールバイン
ダーを混合したことを除いて、実施例１を繰り返した。実施例３ ジルコニア合金粉末に予めアクリル系バインダーを混合
したことを除いて、実施例１を繰り返した。実施例４ セラミック材料を、粒状ジルコニア合金と５〜５０重量
％の範囲の各種量の粒状アルミナとの複合材としたこと
を除いて、実施例１を繰り返した。これらの実施例で使
用したバインダーは、実施例２及び３で使用したものと
同じとした。 Example 2 Example 1 was repeated except that the zirconia alloy powder was premixed with a polyvinyl alcohol binder. Example 3 Example 1 was repeated except that the zirconia alloy powder was premixed with an acrylic binder. Example 4 Example 1 was repeated except that the ceramic material was a composite of a particulate zirconia alloy and various amounts of particulate alumina ranging from 5 to 50% by weight. The binder used in these examples was the same as that used in Examples 2 and 3.

【００４１】実施例５ 常温等圧プレスで得られた予備形成ブランクを未処理状
態のまま（すなわち、焼結前に）旋盤及びフライス削り
機でカーバイド工具により機械加工し、ネットシェイプ
に近い物品を得た。ジルコニアプレフォームの未処理機
械加工における切削速度を２８００〜３４００ｒｐｍ
（好ましくは３２００ｒｐｍ）で維持した。実施例６ 実施例５のネットシェイプに近い物品を、ダイパンチ組
立体及び常温圧縮機械を使用する乾式プレスによっても
製作した。 Example 5 A preformed blank obtained from a cold isostatic press is machined in a untreated state (ie, before sintering) with a lathe and a milling machine with a carbide tool to obtain an article close to a net shape. Obtained. The cutting speed in the unprocessed machining of the zirconia preform is from 2800 to 3400 rpm.
(Preferably 3200 rpm). Example 6 The near net shape article of Example 5 was also made by a dry press using a die punch assembly and a cold press.

【００４２】実施例７ 常温等圧プレスにより製作した材料供給装置の未処理機
械加工を施したネットシェイプに近い部品又は常温プレ
スにより製作したネットシェイプに近い供給装置組立体
を、米国特許第５，３３６，２８２号及び同第５，３５
８，９１３号明細書に記載されている条件に従い焼結し
た。焼結後の材料搬送装置のセラミック部品は、イット
リアで安定化したジルコニアの完全理論密度６．０５ｇ
／ｃｃを示した。実施例８ 材料搬送装置の部品の最終精密加工及び往復移動通路部
のラップ仕上げを、ダイヤモンド工具を用いて実施し
た。供給装置組立体の表面の仕上りは、＜０．１μｍで
あった。 Example 7 An unprocessed machined part close to a net shape or a feeder assembly close to a net shape manufactured by a room temperature press of a material supply unit manufactured by a room temperature isopressing press is disclosed in US Pat. 336,282 and 5,35
It was sintered according to the conditions described in Japanese Patent No. 8,913. After sintering, the ceramic part of the material transfer device is a perfect theoretical density of 6.05 g of zirconia stabilized with yttria.
/ Cc. Example 8 The final precision machining of the parts of the material conveying device and the lap finishing of the reciprocating passage were performed using a diamond tool. The finish on the surface of the feeder assembly was <0.1 μm.

【００４３】実施例９ 材料搬送装置の部品を粉末圧縮機に戻して固定した。こ
の機械において圧縮のために用いた粉末は金属間磁性合
金、より具体的にはネオジム／ホウ素／鉄の合金とし
た。この合金粉末は非常に硬質であり且つ脆い。本発明
の材料供給装置の部品は、後続の圧縮のためのダイへの
粉末供給のための１０００万回の往復運動に耐えるもの
であった。 Example 9 The parts of the material conveying device were returned to the powder compressor and fixed. The powder used for compression in this machine was an intermetallic magnetic alloy, more specifically a neodymium / boron / iron alloy. This alloy powder is very hard and brittle. The components of the material feeder of the present invention were able to withstand 10 million reciprocating movements to supply powder to the die for subsequent compression.

【００４４】比較例 上記実施例に記載した圧縮機のための材料搬送装置の従
来の部品を焼入鋼で製作した。上記実施例に記載した磁
性合金粉末をこのような圧縮機に使用した場合、材料供
給装置の部品は１００万回までの運転にも耐えられなか
った。[0044] A conventional component of a material handling device for the compressor described in Comparative Example above Example was fabricated in hardened steel. When the magnetic alloy powder described in the above example was used in such a compressor, the components of the material supply device could not withstand up to 1 million operations.

【００４５】以下、本発明の好ましい実施態様を列挙す
る。ジルコニア／アルミナ系セラミック複合材の摺動面
を有するウェアプレートと摺動接触している材料を搬送
するのに有用な改良された材料搬送要素であって、前記
ウェアプレートの前記ジルコニア／アルミナ系セラミッ
ク複合材の摺動面と往復摺動可能に接触させるために正
方晶ジルコニア多結晶セラミックの摺動面を有すること
を特徴とする材料搬送要素。Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be listed. An improved material transport element useful for transporting material in sliding contact with a wear plate having a sliding surface of a zirconia / alumina-based ceramic composite, said zirconia / alumina-based ceramic of said wear plate. A material conveying element having a tetragonal zirconia polycrystalline ceramic sliding surface for reciprocating sliding contact with a sliding surface of a composite material.

【００４６】改良されたセラミック材料搬送要素の製造
方法であって、下記工程（ａ）〜（ｆ）を含んで成る方
法： （ａ）粒状ジルコニウム酸化物と、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｙ
₂ Ｏ₃ 、ＣｅＯ₂ 、Ｓｃ₂ Ｏ₃ 及び稀土類酸化物から成
る群より選ばれた第二酸化物とを含むセラミック粉末を
提供する工程であって、前記第二酸化物の濃度は、前記
ジルコニウム酸化物にバインダーを混合した合計量に対
して、Ｙ₂ Ｏ₃ の場合には約０．５〜約５モル％、Ｍｇ
Ｏの場合には約０．１〜約１．０モル％、ＣｅＯ₂ の場
合には約０．５〜約１５モル％、Ｓｃ₂ Ｏ₃ の場合には
約０．５〜約７．０モル％、そしてＣａＯの場合には約
０．５〜約５モル％とする工程； （ｂ）前記セラミック粉末を受容し処理するための金型
を提供する工程； （ｃ）前記金型の中で前記セラミック粉末を圧縮して未
処理セラミックプレフォームを形成する工程； （ｄ）前記未処理セラミックプレフォームを賦形し、ネ
ットシェイプに近いセラミック摺動面を有する材料搬送
要素を形成する工程； （ｅ）前記ネットシェイプに近いセラミック摺動面を有
する材料搬送要素を焼結することにより焼結セラミック
摺動面を形成する工程；及び （ｆ）前記焼結セラミック摺動面をさらに賦形する工
程。A method of manufacturing an improved ceramic material transport element, comprising the following steps (a)-(f): (a) particulate zirconium oxide and MgO, CaO, Y
Providing a ceramic powder comprising a second oxide selected from the group consisting of ₂ O ₃ , CeO ₂ , Sc ₂ O ₃ and a rare earth oxide, wherein the concentration of the second oxide is the zirconium oxide About 0.5 to about 5 mol% in the case of Y ₂ O ₃ ,
In the case of O is about 0.1 to about 1.0 mole%, from about 0.5 to about 15 mole% in the case of CeO _2, about 0.5 to about 7.0 in the in the case of Sc ₂ O ₃ Mole percent, and in the case of CaO, about 0.5 to about 5 mole percent; (b) providing a mold for receiving and processing the ceramic powder; (c) in the mold. Compressing said ceramic powder to form an untreated ceramic preform; (d) shaping said untreated ceramic preform to form a material transport element having a ceramic sliding surface close to a net shape; (E) forming a sintered ceramic sliding surface by sintering a material conveying element having a ceramic sliding surface close to the net shape; and (f) further shaping the sintered ceramic sliding surface. Process.

【００４７】さらに前記セラミック粉末を常温等圧プレ
ス及び射出成形する工程を含む、改良されたセラミック
材料搬送要素の製造方法。射出成形工程が、さらに未処
理セラミックプレフォームからバインダーを除去する工
程を含む、改良されたセラミック材料搬送要素の製造方
法。さらにセラミック粉末を乾式プレスする工程を含
む、改良されたセラミック材料搬送要素の製造方法。A method of manufacturing an improved ceramic material transport element, further comprising the steps of: isothermal pressing and injection molding the ceramic powder. A method for making an improved ceramic material transport element, wherein the injection molding step further comprises removing the binder from the green ceramic preform. A method of manufacturing an improved ceramic material transport element, further comprising the step of dry pressing ceramic powder.

【００４８】乾式プレス工程が、約５〜５０重量％のＡ
ｌ₂ Ｏ₃ と約９５〜５０重量％のＹ−ＴＺＰを含むセラ
ミック粉末を使用し、前記Ｙ−ＴＺＰが約５．２重量％
のイットリアを含む、改良されたセラミック材料搬送要
素の製造方法。乾式プレス工程が、約２０重量％のＡｌ
₂ Ｏ₃ と約８０重量％のＹ−ＴＺＰを含むセラミック粉
末を使用し、前記Ｙ−ＴＺＰが約５．２重量％のイット
リアを含む、改良されたセラミック材料搬送要素の製造
方法。When the dry pressing process is carried out with about 5 to 50% by weight of A
l using a ceramic powder comprising a ₂ O ₃ about 95 to 50 wt% of Y-TZP, the Y-TZP is about 5.2 wt%
A method for manufacturing an improved ceramic material transport element, comprising: The dry pressing process is performed with about 20% by weight of Al
_A method of manufacturing an improved ceramic material transport element using a ceramic powder comprising ₂ O ₃ and about 80% by weight of Y-TZP, wherein said Y-TZP comprises about 5.2% by weight of yttria.

【００４９】材料供給装置に有用な改良されたウェアプ
レートであって、該ウェアプレートと摺動接触している
少なくとも一つの要素が正方晶ジルコニア多結晶セラミ
ック摺動面を有し、該ウェアプレートが、該正方晶ジル
コニア多結晶セラミック摺動面と摺動可能に接触させる
ためにジルコニア／アルミナ系複合材の摺動面を有する
ことを特徴とするウェアプレート。材料供給装置に有用
な改良されたウェアプレートであって、該ウェアプレー
トと摺動接触している少なくとも一つの要素がジルコニ
ア／アルミナ系複合材の摺動面を有し、該ウェアプレー
トが、該ジルコニア／アルミナ系複合材の摺動面と摺動
可能に接触させるために正方晶ジルコニア多結晶セラミ
ック摺動面を有することを特徴とするウェアプレート。An improved wear plate useful for a material supply device, wherein at least one element in sliding contact with the wear plate has a tetragonal zirconia polycrystalline ceramic sliding surface, wherein the wear plate is A wear plate having a sliding surface of a zirconia / alumina composite material for slidably contacting the sliding surface of the tetragonal zirconia polycrystalline ceramic. An improved wear plate useful in a material supply device, wherein at least one element in sliding contact with the wear plate has a zirconia / alumina based composite sliding surface, wherein the wear plate comprises A wear plate having a tetragonal zirconia polycrystalline ceramic sliding surface for slidably contacting a sliding surface of a zirconia / alumina-based composite material.

【００５０】セラミック摺動面を有する改良されたウェ
アプレートの製造方法であって、下記工程（ａ）〜
（ｆ）を含んで成る方法： （ａ）粒状ジルコニウム酸化物と、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｙ
₂ Ｏ₃ 、ＣｅＯ₂ 、Ｓｃ₂ Ｏ₃ 及び稀土類酸化物から成
る群より選ばれた第二酸化物とを含むセラミック粉末を
提供する工程であって、前記第二酸化物の濃度は、前記
ジルコニウム酸化物にバインダーを混合した合計量に対
して、Ｙ₂ Ｏ₃ の場合には約０．５〜約５モル％、Ｍｇ
Ｏの場合には約０．１〜約１．０モル％、ＣｅＯ₂ の場
合には約０．５〜約１５モル％、Ｓｃ₂ Ｏ₃ の場合には
約０．５〜約７．０モル％、そしてＣａＯの場合には約
０．５〜約５モル％とする工程； （ｂ）前記セラミック粉末を受容し処理するための金型
を提供する工程； （ｃ）前記金型の中で前記セラミック粉末を圧縮して未
処理セラミックプレフォームを形成する工程； （ｄ）前記未処理セラミックプレフォームを賦形し、ネ
ットシェイプに近いセラミック摺動面を形成する工程； （ｅ）前記ネットシェイプに近いセラミック摺動面を有
するダイ保持要素を焼結することにより焼結セラミック
摺動面を形成する工程；及び （ｆ）前記焼結セラミック摺動面をさらに賦形する工
程。A method for manufacturing an improved wear plate having a ceramic sliding surface, comprising:
A method comprising (f): (a) particulate zirconium oxide and MgO, CaO, Y
Providing a ceramic powder comprising a second oxide selected from the group consisting of ₂ O ₃ , CeO ₂ , Sc ₂ O ₃ and a rare earth oxide, wherein the concentration of the second oxide is the zirconium oxide About 0.5 to about 5 mol% in the case of Y ₂ O ₃ ,
In the case of O is about 0.1 to about 1.0 mole%, from about 0.5 to about 15 mole% in the case of CeO _2, about 0.5 to about 7.0 in the in the case of Sc ₂ O ₃ Mole percent, and in the case of CaO, about 0.5 to about 5 mole percent; (b) providing a mold for receiving and processing the ceramic powder; (c) in the mold. Compressing the ceramic powder to form an untreated ceramic preform; (d) shaping the untreated ceramic preform to form a ceramic sliding surface close to a net shape; (e) the net Forming a sintered ceramic sliding surface by sintering a die holding element having a ceramic sliding surface close to the shape; and (f) further shaping the sintered ceramic sliding surface.

【００５１】改良されたウェアプレートを製造するため
のセラミック粉末の圧縮方法が、常温等圧プレス法、射
出成形法及び乾式プレス法を含む方法。約５〜５０重量
％のＡｌ₂ Ｏ₃ と約９５〜５０重量％のＹ−ＴＺＰを含
むセラミック粉末であって、前記Ｙ−ＴＺＰが約５．２
重量％のイットリアを含む粉末、又は約２０重量％のＡ
ｌ₂ Ｏ₃ と約８０重量％のＹ−ＴＺＰを含むセラミック
粉末であって、前記Ｙ−ＴＺＰが約５．２重量％のイッ
トリアを含む粉末を使用して形成された改良されたウェ
アプレート。A method wherein the method of compacting ceramic powder to produce an improved wear plate comprises room temperature isopressing, injection molding and dry pressing. And about 5 to 50 wt% Al ₂ O ₃ A ceramic powder containing about 95 to 50 wt% of Y-TZP, the Y-TZP is about 5.2
Wt% yttria containing powder, or about 20 wt% A
A ceramic powder containing l ₂ O ₃ and about 80 wt% of Y-TZP, the Y-TZP is about 5.2 weight percent of the improved wear plates are formed using a powder containing yttria.

【００５２】金型装置においてダイ金型を固定するため
の改良されたダイ保持要素であって、該ダイ金型の充填
時にダイ保持要素と往復摺動接触するように配置された
ジルコニア／アルミナ系セラミック複合材の摺動部分を
有する粉末充填容器を含み、該ダイ保持要素は前記粉末
充填容器の前記ジルコニア／アルミナ系セラミック複合
材の摺動部分と摺動可能に接触させるための正方晶ジル
コニア多結晶セラミック摺動部分を有するフランジ部分
を含み、又は該ダイ保持要素は前記粉末充填容器の前記
正方晶ジルコニア多結晶セラミック摺動部分と摺動可能
に接触させるためのジルコニア／アルミナ系セラミック
複合材の摺動部分を有するフランジ部分を含む前記要
素。An improved die holding element for securing a die in a die apparatus, said zirconia / alumina system being placed in reciprocating sliding contact with said die holding element upon filling of said die. A powder-filled container having a sliding portion of a ceramic composite, wherein the die-holding element comprises a tetragonal zirconia polystyrene for slidably contacting the sliding portion of the zirconia / alumina-based ceramic composite of the powder-filled container. A flange portion having a crystalline ceramic sliding portion, or wherein the die retaining element comprises a zirconia / alumina-based ceramic composite for slidably contacting the tetragonal zirconia polycrystalline ceramic sliding portion of the powder-filled container. The foregoing element comprising a flange portion having a sliding portion.

【００５３】上記セラミック摺動面を有する改良された
ダイ保持要素の製造方法であって、下記工程（ａ）〜
（ｆ）を含んで成る方法： （ａ）粒状ジルコニウム酸化物と、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｙ
₂ Ｏ₃ 、ＣｅＯ₂ 、Ｓｃ₂ Ｏ₃ 及び稀土類酸化物から成
る群より選ばれた第二酸化物とを含むセラミック粉末を
提供する工程であって、前記第二酸化物の濃度は、前記
ジルコニウム酸化物にバインダーを混合した合計量に対
して、Ｙ₂ Ｏ₃ の場合には約０．５〜約５モル％、Ｍｇ
Ｏの場合には約０．１〜約１．０モル％、ＣｅＯ₂ の場
合には約０．５〜約１５モル％、Ｓｃ₂ Ｏ₃ の場合には
約０．５〜約７．０モル％、そしてＣａＯの場合には約
０．５〜約５モル％とする工程； （ｂ）前記セラミック粉末を受容し処理するための金型
を提供する工程； （ｃ）前記金型の中で前記セラミック粉末を圧縮して未
処理セラミックプレフォームを形成する工程； （ｄ）前記未処理セラミックプレフォームを賦形し、ネ
ットシェイプに近いセラミック摺動面を有するダイ保持
要素を形成する工程； （ｅ）前記ネットシェイプに近いセラミック摺動面を有
するダイ保持要素を焼結することにより焼結セラミック
摺動面を形成する工程；及び （ｆ）前記焼結セラミック摺動面をさらに賦形する工
程。A method of manufacturing an improved die holding element having the above-mentioned ceramic sliding surface, comprising the following steps (a) to (d):
A method comprising (f): (a) particulate zirconium oxide and MgO, CaO, Y
Providing a ceramic powder comprising a second oxide selected from the group consisting of ₂ O ₃ , CeO ₂ , Sc ₂ O ₃ and a rare earth oxide, wherein the concentration of the second oxide is the zirconium oxide About 0.5 to about 5 mol% in the case of Y ₂ O ₃ ,
In the case of O is about 0.1 to about 1.0 mole%, from about 0.5 to about 15 mole% in the case of CeO _2, about 0.5 to about 7.0 in the in the case of Sc ₂ O ₃ Mole percent, and in the case of CaO, about 0.5 to about 5 mole percent; (b) providing a mold for receiving and processing the ceramic powder; (c) in the mold. Compressing said ceramic powder to form an untreated ceramic preform; (d) shaping said untreated ceramic preform to form a die holding element having a ceramic sliding surface close to a net shape; (E) forming a sintered ceramic sliding surface by sintering a die holding element having a ceramic sliding surface close to the net shape; and (f) further shaping the sintered ceramic sliding surface. Process.

【００５４】改良されたダイ保持要素の圧縮方法が、常
温等圧プレス法、射出成形法及び乾式プレス法を含む方
法。約５〜５０重量％のＡｌ₂ Ｏ₃ と約９５〜５０重量
％のＹ−ＴＺＰを含むセラミック粉末であって、前記Ｙ
−ＴＺＰが約５．２重量％のイットリアを含む粉末、又
は約２０重量％のＡｌ₂ Ｏ₃ と約８０重量％のＹ−ＴＺ
Ｐを含むセラミック粉末であって、前記Ｙ−ＴＺＰが約
５．２重量％のイットリアを含む粉末を使用して形成さ
れた改良されたウェアプレート。A method wherein the improved method of compressing the die holding element comprises a cold isostatic pressing method, an injection molding method and a dry pressing method. And about 5 to 50 wt% Al ₂ O ₃ A ceramic powder containing about 95 to 50 wt% of Y-TZP, wherein Y
A powder comprising about 5.2% by weight of yttria or about 20% by weight of Al ₂ O ₃ and about 80% by weight of Y-TZ
An improved wear plate formed using a ceramic powder comprising P, wherein the Y-TZP comprises a powder comprising about 5.2% by weight yttria.

【００５５】下記（ａ）〜（ｅ）を含む改良された成形
装置： （ａ）粉末を受容するための第一開口部と正方晶ジルコ
ニアセラミックを含む第一摺動部分を有するベースとを
有するフィーダーボックスであって、前記ベースはさら
に前記粉末を解放するための第二開口部と、前記粉末を
含有するための該ベースを取り囲む側壁とを有するフィ
ーダーボックス、（ｂ）該フィーダーボックスのベース
の第一摺動部分と摺動接触しているジルコニア／アルミ
ナ系セラミック複合材を含む第二摺動部分を有するウェ
アプレート、（ｃ）該フィーダーボックスの第一摺動部
分を、該ウェアプレートの第二摺動部分に沿って第一位
置と第二位置の間で摺動可能に移動させるための手段、
（ｄ）前記フィーダーボックスが前記第二位置にあると
きに該フィーダーボックスにより解放された粉末を受容
するように前記ウェアプレートに沿って配置されたダイ
キャビティ、並びに（ｅ）前記キャビティにアクセス
し、その中の該粉末を圧縮するように配置されたダイパ
ンチ。An improved molding device comprising: (a) a first opening for receiving powder and a base having a first sliding portion comprising tetragonal zirconia ceramic; A feeder box, wherein the base further comprises a second opening for releasing the powder, and a side wall surrounding the base for containing the powder, (b) a base of the feeder box. A wear plate having a second sliding portion including a zirconia / alumina-based ceramic composite in sliding contact with the first sliding portion; (c) replacing the first sliding portion of the feeder box with the first sliding portion of the wear plate; Means for slidably moving between the first position and the second position along the two sliding parts,
(D) a die cavity positioned along the wear plate to receive powder released by the feeder box when the feeder box is in the second position; and (e) accessing the cavity; A die punch arranged to compress the powder therein.

【００５６】該第一位置は、該フィーダーボックスの第
一開口部の中に粉末を充填できるように形成され且つ、
第二位置は、該フィーダーボックスのベースにおいて第
二開口部を介して粉末を解放できるように形成されてい
る成形装置。該フィーダーボックスの第一摺動部分と摺
動接触させるために該ウェアプレートと連続平面内にあ
るキャビティ内に配置された第三摺動部分を有するダイ
保持リングであって、該第三摺動部分はジルコニア／ア
ルミナ系セラミック複合材を含み、該第一摺動部分は正
方晶ジルコニア多結晶セラミックを含むダイ保持リング
を有する成形装置。The first position is formed so that powder can be filled into the first opening of the feeder box, and
The molding device, wherein the second position is formed so that the powder can be released through the second opening at the base of the feeder box. A die retaining ring having a third sliding portion disposed in a cavity in a continuous plane with the wear plate for sliding contact with a first sliding portion of the feeder box, the die retaining ring comprising: A forming apparatus, wherein the portion includes a zirconia / alumina-based ceramic composite and the first sliding portion has a die retaining ring including tetragonal zirconia polycrystalline ceramic.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の材料搬送装置の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a material conveying device of the present invention.

【図２】本発明の材料搬送装置の上平面図である。FIG. 2 is a top plan view of the material conveying device of the present invention.

【図３】本発明の材料搬送装置の側面図であって、フィ
ーダーボックスがウェアプレートの第一位置にある場合
を示すものである。FIG. 3 is a side view of the material conveying device of the present invention, showing a case where a feeder box is at a first position of a wear plate.

【図４】本発明の材料搬送装置の側面図であって、フィ
ーダーボックスがウェアプレート上の第二位置にある場
合を示すものである。FIG. 4 is a side view of the material conveying device of the present invention, showing a case where the feeder box is at a second position on the wear plate.

【図５】本発明の方法を概略的に示す流れ図である。FIG. 5 is a flowchart schematically illustrating the method of the present invention.

【図６】図５の方法に有用な湿式バッグ等圧プレス機の
概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of a wet bag isobar press useful for the method of FIG. 5;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１００…材料搬送装置 １１４…材料搬送要素又はフィーダーボックス １２０…フィーダーボックス１１４のベース又は第一摺
動部分 １２４…側壁 １２６…ウェアプレート １２８…ウェアプレート１２６の第二摺動部分 １３０…気体作用により制御されたラム １３２…ダイキャビティ １３４…保持リング １３６…ダイパンチ １４０…ジルコニウム酸化物又はジルコニア粉末 １４２…第二酸化物粉末 １４４…ジルコニア合金粉末 １４６…アルミニウム酸化物又はアルミナ １４８…Ｙ−ＴＺＰ及びアルミナ又はジルコニア／アル
ミナ系複合材の粒状混合物 １５０…等圧プレス １５２…常温等圧法で得られた未焼結ブランク又は未処
理プレフォーム １５４…乾式プレス法で得られた未焼結ブランク又は未
処理プレフォーム １５６…射出成形法で得られた未焼結ブランク又は未処
理プレフォーム １６２…ゴム製金型 １６４…ゴム製金型のための封止プレート １６６…オートクレーブ100 Material Transfer Device 114 Material Transfer Element or Feeder Box 120 Base or First Sliding Part of Feeder Box 114 Sidewall 126 Wear Plate 128 Second Sliding Part of Wear Plate 126 130 Controlled by Pneumatic Action Ram 132, die cavity 134, retaining ring 136, die punch 140, zirconium oxide or zirconia powder 142, second oxide powder 144, zirconia alloy powder 146, aluminum oxide or alumina 148, Y-TZP and alumina or zirconia / Granular mixture of alumina-based composite material 150: Isobaric press 152: Unsintered blank or untreated preform obtained by normal temperature isobaric method 154: Unsintered blank or untreated preform obtained by dry pressing method 156 ... Injection Sealing plate 166 ... autoclave for the resulting unsintered blank or green preform 162 ... rubber mold 164 ... rubber mold by law

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ０８／７４０３５６ (32)優先日 1996年10月28日 (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ０８／７４０４５２ (32)優先日 1996年10月28日 (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (72)発明者 ジェームズ ジェフリー ロス アメリカ合衆国，ニューヨーク 14445, イースト ロチェスター，ウエスト エル ム ストリート 416 (72)発明者 シャマル ケー．ゴーシュ アメリカ合衆国，ニューヨーク 14612, ロチェスター，クレイトン レーン 42 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (31) Priority claim number 08/740356 (32) Priority date October 28, 1996 (33) Priority claim country United States (US) (31) Priority claim number 08/740452 ( 32) Priority Date October 28, 1996 (33) Priority Country United States (US) (72) Inventor James Jeffrey Ross United States, New York 14445, East Rochester, West Elm Street 416 (72) Inventor Shamal K. Gauche United States, New York 14612, Rochester, Clayton Lane 42

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 正方晶ジルコニア多結晶セラミック摺動
面を有するウェアプレートと摺動接触している材料を搬
送するのに有用な改良された材料搬送要素であって、前
記ウェアプレートの前記正方晶ジルコニア多結晶セラミ
ック摺動面と摺動可能に接触させるためにジルコニア／
アルミナ系セラミックを含む摺動部分を有する搬送要素
を含んで成る材料搬送要素。1. An improved material transport element useful for transporting material in sliding contact with a wear plate having a tetragonal zirconia polycrystalline ceramic sliding surface, wherein the tetragonal crystal of the wear plate is provided. In order to slidably contact the zirconia polycrystalline ceramic sliding surface, zirconia /
A material transport element comprising a transport element having a sliding portion comprising an alumina-based ceramic.