JPS60127105A - セラミツクス部品の製造方法 - Google Patents

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】 （イ）技術分野 この発明は複雑な形状、特に薄肉あるいは薄膜状のレラ
ミックス部品の効果的な製造方法に関するものである。

（ロ）技術背景 レラミックスは金属やプラスチック等と比較して硬質で
あって、づぐれた耐熱性、耐摩耗性、化学的安定性、高
温強度などを有するため、エンジン部品等の耐熱構造材
料、電子部品、触媒担体、耐摩耗性材料への応用が注目
されている。

しかしながら、セラミックスは通常１０００〜２２００
℃という高温で製造され、かつ非常に硬質材料であるた
めに、機械加工しにくいこともあって上記した各種の使
用目的に応じた複雑な形状や薄肉あるいは薄膜の部品を
製造することは困難とされている。

例えばセラミックス粉末を通常の圧縮成形あるいは静圧
成形等で成形し、常圧もしくは加圧焼結する方法は、大
形の部品を製造づるには適しているが、形状が複雑なも
のを製造しようとすると密度差が生じやすく、特に薄板
の成形は困難である。

泥漿鋳込成形においては、セラミックス粉末を濃厚なス
ラリー状と、し、多孔質の型表面に脱水凝固させるもの
であるが、型材料の選定、凝固したセラミックス粉末の
強度が弱いなどの欠点がある。

また通常ドクターブレードとよばれる方法は、基板上に
スラリーを流出させ、基板との間に所定の隙間を設【プ
たすき板（ドクターブレード）でスラリーをすくい取り
、基板上に薄板を形成させる方法であるが、この方法で
は単純な形状の板状部品しか製造できない。

さらに、気相蒸着により基板上にセラミックス薄膜を沈
積させる方法は、セラミックス層の成形速度がおそく、
極く薄い膜の製造にしか適していない。

（ハ）発明の開示 この発明は、従来技術によるセラミックス部品の製造に
おける上記した種々の問題点を解消して複雑な形状、特
に薄膜セラミックス部品を製造するべく検討の結果、見
出されたものである。

即ち、この発明は、基板上に均一で安定な所望の厚さく
できるだけ薄い）のセラミックス粉体層を形成させるの
に電気泳動の原理を応用し、単なる物理的なスラリーの
付着ではなく、不可逆的にセラミックス粉体層を基材上
に形成させる方法を見出したものである。

以下この発明の方法を詳細に説明する。

まず、この発明の方法は電気泳動にて基材上にセラミッ
クス粉末を沈着させるものであるから、基材としてはそ
れ自体導電性を有づ”るか、または表面に導電性処理を
施したものが必要である。

粒子を液体中で電気泳動させるためには、それが液体中
で荷電しな（）ればならない。

セラミックス粉末はそれ自体イオン化しないので荷電す
る担体をセラミックス粉末に付着させて、その担体の電
気泳動によってセラミックス粉末をも同時に泳動させ基
材上に沈着させるものである。

この時に使用りる担体としては、セラミックス粉末に付
着し、かつ液体中でイオン化させ得るものＣあればＪ：
い。しかし、電気泳動によって基材上に沈着後、セラミ
ックスの焼結を妨げるものは好ましくない。

そのような担体としては通常の電着塗装に使用されてい
るポリカルボン酸系樹脂（アニオン系）、ポリアミン系
樹脂（カチオン系）などが使用できる。

この担体はセラミックス粉末に対して一次バインダーと
しての機能を兼ねさせることができるが、担体中に別に
一次バインダー成分を添加してやってもよい。

この発明で原料粉末の主体となるセラミックス粉末は液
体中に安定に分散させ、電気泳動を容易にするために十
分に微粉砕化づる必要があり、実用的には４０μｍ以下
の粒径としたものが好ましい。

そしてセラミックス粉末は１種類でも、また２種以上の
混合粉末として用いてもよく、さらに必要に応じて焼結
助剤、潤滑剤等の添加物を用いればよい。

基材上に薄くて均一なレラミックスー担体よりなる沈着
層を得るには通常の電着＠利のように沈着層の導電性は
低いことが望ましいが、１００μｍ以」−のややＪｇい
沈着層を得たい場合には、電気泳動にて得た基材上の沈
着層に、導電性の物質を添加づるなどのｌｊ法で沈着層
を導電性としたのち、さらに電気泳動によりその上にセ
ラミックス−担体の沈着層を析出さければよい。

このようにして基材上にセラミックス−担体よりなる沈
着層を析出させたのち、乾燥により液体成分を除去する
ことによって、セラミックス−担体まりなる中間製品と
しての沈着層が得られる。

次いてこの中間製品（沈着層）を３００〜１０００℃に
加熱し、沈着層中の担体成分を分解もしくは揮散させる
。

その後沈着層の焼結前に該沈着層を導電性基ｌから分離
してから、原料粉末として用いたセラミックス粉末の種
類および性質に応じた焼結条イ′１を設定し、常圧また
は加圧焼結を行なう。

焼結温度はセラミックスの種類により異なるが通常１０
００〜２０００℃の範囲が適当である。

なお導電性基Ｈの沈着層からの分離は上記した沈着層の
焼結前に限定されるものではなく、予め基材上に該基材
上に電着する沈着層との密着性を妨げる離型剤等を塗っ
ておき、最終焼結にて焼結体としてから基材を分離する
方法でもよく、それによっても薄肉セラミックス焼結部
品を得ることができる。

しかして基材上に電着した沈着層をその焼結前に基材か
ら分離する上述の方法においでは、基材物質としてはセ
ラミックスと同等の耐熱性を必要としないので広範囲の
材料から選択することができる。

また基材の分離除去方法としでは、」二連したように予
め基材に離型処理を行っておいて機械的に分１１１１す
る方法が簡単Ｃ好ましいが、このほか加熱により溶融、
分解、揮散させる方法、あるいは化学薬品にて溶解覆る
か、電気化学的に分離するなどの方法が可能であり、こ
れらは目的に応じて採用覆ればよい。

例えば、導電処理を施したワックス、溶融性樹脂、もし
くは低融点の金属は加熱溶融により除去でき、炭素材料
、有機化合物等は加熱酸化によって、また金属類は一般
に酸処理等にて分離除去することができる。

なＪ３、レラミックス粉末とともに用いる担体成分は、
上述したように沈着層中から分解もしくは揮散さぜるの
であるから、その分解残有のない物質あるいは残有が最
終焼結体に悪影響を与えない物質を選択使用することが
好ましい。

また、この担体成分の分解、揮散を行う３００〜１００
０℃の加熱の際の雰囲気はセラミックスおよび担体の種
類に応じて空気、酸素、不活性ガス等を任意に選択ずれ
はよい。

要するにこの発明は、導電性基材上に電気泳動によりセ
ラミックス−担体よりなる原料粉末を電着さけて沈着層
を形成し、乾燥させたあとづぐに基材がら沈着層を分離
し、この沈着層を加熱、さらに焼結してセラミックス部
品を１ｑるものであるが、このほかＭ　ＩＪ上に沈着層
を形成させたあと、そのまま加熱し、担体としての樹脂
を硬化さゼてセラミックス粉末と担体よりなる沈着層の
機械的強度を増大せしめ、その後基材を分離するならば
強固な沈着層とすることができるのである。

そしてその１ｉｏｏｏ〜２０００℃にて焼結し、セラミ
ックス部品を得るのである。

なおこの発明の方法によれば、さらに下記の利点をも付
加することができるのである。

即ち、電気泳動沈着は基材上の導電性の部分にのみ起る
ものであるから、基材の一部分を意図的に絶縁皮膜で覆
っておけば、その部分には沈着物が得られないのである
。

このことを利用して基材に任意のパターンの絶縁皮膜を
施してパターン化されたセラミックス被覆あるいは薄肉
部品を製造することも可能である。

この発明においてセラミックス粉末としては、アルミナ
、ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素、サイアロンマグネ
シアなど各種のものを使用することができる。

次にこの発明を実施例により詳細に説明する。

実施例１ ９９重量％のアルミナ粉末を平均粒径２μｍに微粉砕し
、これに同様に微粉砕したマグネシア粉末１重量％を加
え均一に混合した。

この混合粉末を担体としてのアクリルアマイド系樹脂と
よく北練りしたのち、これを浴液中に分散させた。

次に表面に導電性グリスをうずく塗布したステンレス板
を陰極として、そしてカテンレス板を陽極としくこれら
をアクリルアマイド系樹脂と混合粉末の混練物を分散さ
ぜた上記浴液中に浸漬し、浴液を十分に撹拌混合しつつ
約１０分間、約２００■の電圧を通電して上記陰糧板上
に約５０μｍ厚の混練物層を形成させた。

その復この混練物層を形成したステンレス板をよく水洗
、乾燥し、担体樹脂を１７０℃で２０分間焼付けて無機
物皮膜層としたのち、該皮膜層ｈｌらステンレス基板を
取除いた。− かくして得られた無機物皮膜層を６００°Ｃで約１時間
焼成したのら、１５００℃で焼結し緻密で均一なアルミ
ナ焼結体を得た。

実施例２ 微粉砕した炭化りい素粉床９５重量％とアルミナ微粉末
５重量％混合粉末をエポキシ−アマイド系樹脂とよく混
練したのち、これを浴液中に分散させた。

次いでこの浴液中に陰極としての銅基板と陽極としての
ステンレス板を浸漬し、浴液をよく攪拌しながら約１０
分間、２００ｖの電圧を印加した。

そして陰極の銅基板上に約４０μｍ厚さの混練物層を形
成させた。

次いでこの混練物層を形成した銅基板を水洗、乾燥した
のち、１８０°Ｃにて６０分間担体樹脂層を焼付け５０
０μｍ厚の皮膜層とした。

次に５％濃度のＨ（Ｊにて基板の銅板を溶解して皮膜層
のみとしたのち６００℃で約１時間焼成し、さらに２０
００℃で焼結した緻密で均一な炭化（プい素焼粘体を得
た。

特許出願人　住友電気工業株式会社 代　理　人　弁理士　和　１）　昭

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）１種もしくは２種以上のセラミックス粉末を主成
   分とし、これに焼結助剤、結合剤等を混合した原Ｆ３＋
   粉末を焼結してセラミックス部品を得るに際し、前記原
   料粉末に液体中にてイオン化し嵜る担体を混線付着せし
   めたのち、これを液体中に分散させ、該液体中に浸漬し
   た導電性基材と対向電極との間に直流電圧を印加して該
   導電性基材上に担体付着した原料粉末を沈着せしめ、次
   いで沈着物から基材を除去したのち、加熱によって沈着
   物中の担体を分解もしくは揮発させ、その後焼成、焼結
   を行なうことを特徴とするセラミックス部品の製造方法
   。
2. （２）　基材上に電着した沈着物からの離型を容易にす
   るための離型処理を予め施した導電性基材を用いること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセラミックス
   部品の製造方法。
3. （３）　基材の除去を加熱による溶融、分解、揮散にて
   行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセ
   ラミックス部品の製造方法。
4. （４）　基材の除去を化学的処理による溶解、分解にて
   行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセラ
   ミックス部品の製造方法。
5. （５）　担体が液体中にてイオン化しうる水溶性または
   水分散性合成樹脂であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のセラミックス部品の製造方法。
6. （６）沈着物層が比抵抗１０”Ｏｃ＋ｎ以下の導電性を
   有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセ
   ラミックス部品の製造方法。 （力　導電性基材としてその一部分を絶縁被覆したもの
   を用いて沈着物の形成を部分的に行い、所望の模様の沈
   着物層とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のセラミックス部品の製造方法。