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JP2016079072A - Producing method of ceramics molding and producing method of casting - Google Patents

Producing method of ceramics molding and producing method of casting Download PDF

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JP2016079072A
JP2016079072A JP2014213592A JP2014213592A JP2016079072A JP 2016079072 A JP2016079072 A JP 2016079072A JP 2014213592 A JP2014213592 A JP 2014213592A JP 2014213592 A JP2014213592 A JP 2014213592A JP 2016079072 A JP2016079072 A JP 2016079072A
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Japan
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molded body
powder
setter
ceramic
primary
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JP2014213592A
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Japanese (ja)
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一郎 永野
Ichiro Nagano
一郎 永野
峰明 松本
Mineaki Matsumoto
峰明 松本
幸郎 下畠
Sachio Shimohata
幸郎 下畠
岡田 郁生
Ikuo Okada
郁生 岡田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve dimensional accuracy and surface property of a final molding and to reduce time for degreasing in a producing method of a ceramics molding.SOLUTION: A producing method of a ceramics molding includes: a molding process of solidifying a mixture containing ceramic powder and binder, and forming a primary molding; a setter arranging step of arranging the primary molding on a setter 2 having a concave part corresponding to the shape of the primary molding; a covering step of covering around the primary molding 1 arranged on the setter 2 with powder 5; and a calcination step of forming a final molding by burning the primary molding in the covered state.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、セラミックス成形体の製造方法、及び鋳造体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic molded body and a method for manufacturing a cast body.

例えばガスタービン動翼/静翼の鋳造の際に用いられるセラミックス中子等のセラミックス成形体は、高い精度が要求されるため、精密鋳造法によって形成される。このような精密鋳造法においては、バインダーが添加されたセラミック粉末を金型中に流し込んで射出成形して一次成形体(生型)を形成し、この一次成形体を脱脂、焼成する方法が一般的である。   For example, ceramic molded bodies such as ceramic cores used for casting of gas turbine rotor blades / stator blades are formed by precision casting because high precision is required. In such a precision casting method, a ceramic powder to which a binder is added is poured into a mold and injection molded to form a primary molded body (green mold), and this primary molded body is degreased and fired in general. Is.

セラミックス成形体の焼成方法としては、一次成形体の形状と対応させた形状に形成されたセッタ上に一次成形体を配置して焼成するセッタ方式が知られている(例えば特許文献1参照)。セッタ方式は、一次成形体の形状に対応したセッタに支持されて焼成が起こるため、寸法ばらつきが小さく、良品率が高くなるという点で優れている。   As a method for firing a ceramic molded body, a setter method is known in which a primary molded body is placed and fired on a setter formed in a shape corresponding to the shape of the primary molded body (see, for example, Patent Document 1). The setter method is excellent in that it is supported by a setter corresponding to the shape of the primary molded body and firing occurs, so that the dimensional variation is small and the yield rate is high.

また、セラミックス成形体の焼成方法としては、カオリン粉などの埋め粉の中に一次成形体を埋め込んで焼成するカオリン方式も知られている(特許文献2参照)。カオリン方式は、脱脂時間を短縮することが可能であり、脱脂が容易となるという点で優れている。   Further, as a method for firing a ceramic molded body, a kaolin system in which a primary molded body is embedded in an embedding powder such as kaolin powder and fired is also known (see Patent Document 2). The kaolin method is excellent in that the degreasing time can be shortened and degreasing is easy.

特開2003−176181号公報JP 2003-176181 A 特開昭63−100074号公報JP 63-100074 A

ところで、上記セッタ方式を用いて焼成を行う場合、脱脂に長時間を有するとともに、ワックスなどのバインダーの量が多い肉厚部分の脱脂が難しいという課題がある。
また、上記カオリン方式を用いて焼成を行う場合、埋め粉の圧密度などの要因により、最終成形体の寸法ばらつきが大きくなるという課題がある。
By the way, when baking using the setter method, there is a problem that degreasing has a long time and it is difficult to degrease a thick portion having a large amount of binder such as wax.
Moreover, when baking using the said kaolin system, there exists a subject that the dimensional dispersion | variation of a final molded object becomes large by factors, such as a pressure density of a filling powder.

この発明は、最終成形体の寸法精度、表面性状の向上が図れるとともに、脱脂に要する時間を短縮することができるセラミックス成形体の製造方法、及び鋳造体の製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a ceramic molded body manufacturing method and a cast body manufacturing method capable of improving the dimensional accuracy and surface properties of the final molded body and reducing the time required for degreasing. .

本発明の第一の態様によれば、セラミックス成形体の製造方法は、セラミック粉末とバインダーとを含む混合体を固化させて一次成形体を形成する成形工程と、前記一次成形体を、前記一次成形体の形状に対応する凹部を有するセッタ上に配置するセッタ配置工程と、前記セッタ上に配置された前記一次成形体の周囲を粉体で覆う被覆工程と、被覆された状態で前記一次成形体を焼成して最終成形体を形成する焼成工程と、を備えることを特徴とする。   According to the first aspect of the present invention, a method for producing a ceramic molded body includes a molding step of solidifying a mixture containing ceramic powder and a binder to form a primary molded body, and the primary molded body, A setter arrangement step of arranging on a setter having a recess corresponding to the shape of the molded body, a coating step of covering the periphery of the primary molded body arranged on the setter with powder, and the primary molding in a coated state A firing step of firing the body to form a final molded body.

このような構成によれば、一次成形体をセッタ上に配置して焼成を行うため、一次成形体の変形がセッタによって抑制され、最終成形体の寸法精度を向上させることができる。また、粉体によって酸素が遮断されるため、低酸素雰囲気となり、脱脂に要する時間を短縮させることができる。また、一次成形体上に均一に粉体の荷重が加わるため、表面の寸法精度を向上させることができる。また、粉体によって酸素が遮断されるため、バインダーが一次成形体の表面で燃焼し難くなり、最終成形体の表面の性状を向上させることができる。   According to such a configuration, since the primary molded body is placed on the setter and fired, deformation of the primary molded body is suppressed by the setter, and the dimensional accuracy of the final molded body can be improved. Moreover, since oxygen is interrupted by the powder, a low oxygen atmosphere is obtained, and the time required for degreasing can be shortened. In addition, since the powder load is uniformly applied to the primary molded body, the dimensional accuracy of the surface can be improved. Further, since oxygen is blocked by the powder, the binder hardly burns on the surface of the primary molded body, and the surface properties of the final molded body can be improved.

上記セラミックス成形体の製造方法において、前記粉体としてシリカ又はシリカを含む複合酸化物を用いてもよい。   In the method for producing a ceramic molded body, silica or a composite oxide containing silica may be used as the powder.

このような構成によれば、シリカ又はシリカを含む複合酸化物が余分なバインダーを吸収する一方で、シリカ又はシリカを含む複合酸化物はセラミックと反応し難いため、最終成形体に膨れや割れ、荒れなどが生じにくくなり、最終成形体の表面の性状を向上させることができる。   According to such a configuration, silica or silica-containing composite oxide absorbs excess binder, while silica or silica-containing composite oxide hardly reacts with the ceramic, so that the final molded body is swollen or cracked, Roughness is less likely to occur, and the surface properties of the final molded body can be improved.

上記セラミックス成形体の製造方法において、前記粉体の周辺空間に酸素の流入を防止するカバーを設けてもよい。   In the method for manufacturing a ceramic molded body, a cover for preventing oxygen from flowing into the space around the powder may be provided.

このような構成によれば、更に一次成形体への酸素の流入が抑制されるため、脱脂に要する時間を更に短縮させることができる。   According to such a configuration, since the inflow of oxygen to the primary molded body is further suppressed, the time required for degreasing can be further shortened.

上記セラミックス成形体の製造方法において、前記粉体は球状体からなる構成としてもよい。
このような構成によれば、被覆工程における粉体の充填率を向上させることができる。これにより、一次成形体を拘束する力が増加し、最終成形体の寸法精度を向上させることができる。
In the method for manufacturing a ceramic molded body, the powder may be formed of a spherical body.
According to such a configuration, the powder filling rate in the coating step can be improved. Thereby, the force which restrains a primary molded object increases, and the dimensional accuracy of a final molded object can be improved.

本発明の第二の態様によれば、鋳造体の製造方法は、上記いずれかに記載のセラミックス成形体の製造方法で中子を成形する中子成形工程と、成形された前記中子を、鋳型内部に配置して鋳込んで鋳造体を形成する鋳造工程と、を備えることを特徴とする。   According to the second aspect of the present invention, a method for manufacturing a cast body includes a core forming step of forming a core by the method for manufacturing a ceramic formed body according to any one of the above, and the formed core, And a casting step of forming a cast body by placing the mold inside the mold.

このような構成によれば、より短時間で、表面欠陥が少なく、平滑性に優れる鋳造体を製造することができる。   According to such a configuration, it is possible to produce a cast body with less surface defects and excellent smoothness in a shorter time.

本発明によれば、セラミックス成形体の製造に際し、最終成形体の寸法精度、表面性状の向上が図れるとともに、脱脂に要する時間を短縮することができる。   According to the present invention, when manufacturing a ceramic molded body, it is possible to improve the dimensional accuracy and surface properties of the final molded body and reduce the time required for degreasing.

本発明の実施形態におけるセラミックス成形体の製造方法の工程を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process of the manufacturing method of the ceramic molded body in embodiment of this invention. 本発明の実施形態のセラミックス成形体の製造方法におけるセッタ配置工程を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the setter arrangement | positioning process in the manufacturing method of the ceramic molded body of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のセラミックス成形体の製造方法における被覆工程を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the covering process in the manufacturing method of the ceramic fabrication object of the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態のセラミックス成形体の製造方法における酸素遮断工程を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the oxygen interruption | blocking process in the manufacturing method of the ceramic molded body of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のセラミックス成形体の製造方法の焼成工程における昇温速度と時間との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the temperature increase rate and time in the baking process of the manufacturing method of the ceramic molded body of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の変形例のセラミックス成形体の製造方法について説明する平面図である。It is a top view explaining the manufacturing method of the ceramic molded body of the modification of embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態のセラミックス成形体の製造方法について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては、セラミックス成形体の製造方法をタービン静翼/動翼、航空用エンジン動翼/静翼、等の鋳造体の製造の際に使用される中子(コア)を用いて説明する。   Hereinafter, the manufacturing method of the ceramic molded body of embodiment of this invention is demonstrated in detail with reference to drawings. In the following description, a ceramic molded body is manufactured using a core (core) used in the manufacture of a cast body such as a turbine stationary blade / blade, an aircraft engine rotor blade / vane, etc. I will explain.

例えばガスタービンの動翼は、高温の作動ガスに曝されることから、内部に冷却媒体を流して、ガスタービン動翼を冷却してガスタービン動翼に負荷される温度をより低く保持する方法が採用されている。
内部に冷却媒体を流すために、ガスタービン動翼には内部冷却構造が設けられている。内部冷却構造を有するガスタービン動翼の製造の際には、冷却媒体の流通路と同形状とされた中子を配置し、鋳造後に中子を取り除いている。
For example, since a moving blade of a gas turbine is exposed to a high-temperature working gas, a cooling medium is allowed to flow inside to cool the gas turbine moving blade to keep the temperature applied to the gas turbine moving blade lower. Is adopted.
An internal cooling structure is provided in the gas turbine rotor blade in order to allow the cooling medium to flow inside. When manufacturing a gas turbine rotor blade having an internal cooling structure, a core having the same shape as the flow path of the cooling medium is disposed, and the core is removed after casting.

具体的には、鋳造体の製造方法では、本方法によって製造された中子を取得する工程と、鋳型とその内部に設置される中子との間に供給した溶融金属を凝固させた後に、中子を除去することで中空部を有する鋳造体を取得する工程と、を含む。即ち、鋳造体の製造方法では、鋳型との間に溶融金属を供給した後で、中子を除去することによって、この中子に対応する中空部を有する鋳造体を製造する。   Specifically, in the method for producing a cast body, after solidifying the molten metal supplied between the step of obtaining the core produced by this method and the mold and the core installed therein, Obtaining a cast body having a hollow portion by removing the core. That is, in the casting manufacturing method, after the molten metal is supplied to the mold, the core is removed to manufacture a casting having a hollow portion corresponding to the core.

図1に示すように、本実施形態におけるセラミックス成形体の製造方法S1は、未焼成の一次成形体を形成する成形工程S10と、一次成形体をセッタ上に配置するセッタ配置工程S20と、キュアリングを行うキュアリング工程S30と、セッタに配置された一次成形体を粉体で被覆する被覆工程S40と、一次成形体及び粉体をカバーする酸素遮断工程S50と、一次成形体の焼成を行う焼成工程S60と、を有している。   As shown in FIG. 1, the ceramic molded body manufacturing method S <b> 1 in the present embodiment includes a molding step S <b> 10 that forms an unfired primary molded body, a setter arrangement step S <b> 20 that arranges the primary molded body on a setter, Curing step S30 for carrying out the ring, coating step S40 for covering the primary molded body arranged on the setter with powder, oxygen blocking step S50 for covering the primary molded body and the powder, and firing of the primary molded body And firing step S60.

成形工程S10は、セラミック粉末(シリカ粉末)をバインダーを用いて射出成形することにより未焼成の一次成形体を形成する工程である。具体的には、セラミック粉末とバインダーとを混合して混合体とし、この混合体を金型内へ射出した後固化させることによって一次成形体とする。
セラミック粉末としては、溶融シリカ粉末などを用いることができる。
バインダーとしては、パラフィン、プラスチックポリマー、ワックス及びそれらの混合物などを用いることができる。
The molding step S10 is a step of forming an unfired primary molded body by injection molding ceramic powder (silica powder) using a binder. Specifically, a ceramic powder and a binder are mixed to form a mixture, and the mixture is injected into a mold and then solidified to form a primary molded body.
As the ceramic powder, fused silica powder or the like can be used.
As the binder, paraffin, plastic polymer, wax and a mixture thereof can be used.

図2は、セラミックス成形体の製造方法S1におけるセッタ配置工程S20を説明する斜視図である。図2に示すように、セッタ配置工程S20は、成形工程S10にて形成された一次成形体1を一次成形体1の形状に対応する成形体受け部4を有するセッタ2上に配置する工程である。
セッタ2は、中実の直方体形状の本体部3と、本体部3の上面に形成された複数の成形体受け部4と、を有している。セッタ2は、金属、エンジニアリングプラスチック等の高剛性の材料によって形成されている。
FIG. 2 is a perspective view for explaining the setter arrangement step S20 in the ceramic molded body manufacturing method S1. As shown in FIG. 2, the setter arrangement step S <b> 20 is a step of arranging the primary molded body 1 formed in the molding step S <b> 10 on the setter 2 having the molded body receiving portion 4 corresponding to the shape of the primary molded body 1. is there.
The setter 2 has a solid rectangular parallelepiped body portion 3 and a plurality of molded body receiving portions 4 formed on the upper surface of the body portion 3. The setter 2 is made of a highly rigid material such as metal or engineering plastic.

成形体受け部4は、成形工程S10にて成形された一次成形体1の第一面1aに対応する形状を有している。即ち、成形体受け部4は、一次成形体1を第一面1aが下側となるように、セッタ2に配置した際に、セッタ2と一次成形体1との間に隙間が生じない凹部を有する形状とされている。   The molded body receiving portion 4 has a shape corresponding to the first surface 1a of the primary molded body 1 molded in the molding step S10. That is, the molded body receiving portion 4 is a concave portion in which no gap is generated between the setter 2 and the primary molded body 1 when the primary molded body 1 is arranged on the setter 2 so that the first surface 1a is on the lower side. It is made into the shape which has.

キュアリング工程S30は、一次成形体1をセッタ2上に配置したまま加熱する工程である。キュアリング工程S30においては、例えば、20℃/時間の加熱速度でセッタ2を加熱し、一次成形体1を軟化させることによって、一次成形体1をセッタ2に沿わせる。   The curing step S30 is a step in which the primary molded body 1 is heated while being placed on the setter 2. In the curing step S <b> 30, for example, the setter 2 is heated at a heating rate of 20 ° C./hour to soften the primary molded body 1, thereby causing the primary molded body 1 to follow the setter 2.

図3は、セラミックス成形体の製造方法S1における被覆工程S40を説明する斜視図である。図3に示すように、被覆工程S40は、粉体5を用いてセッタ2上に配置された一次成形体1の周囲を被覆する工程である。具体的には、上部が開放された箱体7の中にセッタ2を配置し、更に、箱体7内に粉体5を充填する。この際、粉体5を押圧することなく、粒状の粉体5間に隙間が生じるように充填を行う。
なお、一次成形体1を被覆するに当たっては、箱体7を用いることなく、少なくとも一次成形体1の全体を覆うように、粉体5を一次成形体1上に載せてもよい。
FIG. 3 is a perspective view for explaining a covering step S40 in the ceramic molded body manufacturing method S1. As shown in FIG. 3, the covering step S <b> 40 is a step of covering the periphery of the primary molded body 1 arranged on the setter 2 using the powder 5. Specifically, the setter 2 is arranged in the box 7 whose upper part is opened, and the powder 5 is filled in the box 7. At this time, filling is performed without pressing the powder 5 so that a gap is generated between the granular powders 5.
In covering the primary compact 1, the powder 5 may be placed on the primary compact 1 so as to cover at least the entire primary compact 1 without using the box 7.

被覆工程S40にて使用される粉体5としては、シリカ(二酸化ケイ素、SiO)単体、又はシリカを含む複合酸化物が好ましい。シリカを含む複合酸化物としては、ジルコン(ZrSiO)、カオリン(カオリナイト,AlSi10(OH))、ムライト(Al13Si)などを挙げることができる。
また、粉体5の粒度については、適度な流動性を有する所定の粒度とすることが好ましい。さらに、粉体5は、球状体とすることが好ましい。具体的には、粉体5を構成する粒の平均粒径は、20μm〜60μmとされている。
As the powder 5 used in the coating step S40, silica (silicon dioxide, SiO 2 ) alone or a composite oxide containing silica is preferable. Examples of the composite oxide containing silica include zircon (ZrSiO 4 ), kaolin (kaolinite, Al 4 Si 4 O 10 (OH) 8 ), mullite (Al 6 O 13 Si 2 ), and the like.
Further, the particle size of the powder 5 is preferably a predetermined particle size having appropriate fluidity. Furthermore, the powder 5 is preferably a spherical body. Specifically, the average particle diameter of the grains constituting the powder 5 is 20 μm to 60 μm.

図4は、セラミックス成形体の製造方法S1における酸素遮断工程S50を説明する斜視図である。図4に示すように、酸素遮断工程S50は、被覆工程S40にて使用した箱体7の開口部にカバー8を設ける工程である。カバー8によって、箱体7内の空間を密閉することはせず、カバー8は箱体7の上部に載置するのみでよい。これにより、カバー8と箱体7との間には、僅かな隙間が生じる。
箱体7を使用しない場合には、例えば、下方が開放された箱体7を用いて、一次成形体1を覆うことによって、蓋をしてもよい。
FIG. 4 is a perspective view for explaining an oxygen blocking step S50 in the ceramic molded body manufacturing method S1. As shown in FIG. 4, the oxygen blocking step S50 is a step of providing the cover 8 at the opening of the box 7 used in the covering step S40. The cover 8 does not seal the space in the box 7, and the cover 8 only needs to be placed on the top of the box 7. Thereby, a slight gap is generated between the cover 8 and the box 7.
When the box body 7 is not used, for example, the lid may be covered by covering the primary molded body 1 with the box body 7 opened at the bottom.

図5は、セラミックス成形体の製造方法S1の焼成工程S60における昇温速度と時間との関係を示すグラフである。焼成工程S60は、セッタ2に支持されているとともに、粉体5によって覆われている一次成形体1を加熱することにより、焼成(焼き締め、焼結)する工程である。
具体的には、図5の実線に示すように、一次成形体1を最高温度Tまで加熱し、セラミック粉末同士を結合させて緻密化を進行・促進させる。最高温度Tは、1,100℃〜1,300℃とすることが好ましい。
この際、バインダーが蒸発することによって生じる蒸気が、カバー8と箱体7との間の隙間から漏れ出てくる。バインダーの蒸気が隙間から漏れ出ることによって、外気(酸素)が、隙間から箱体7の内部に流入することがない。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the rate of temperature increase and time in the firing step S60 of the ceramic molded body manufacturing method S1. The firing step S60 is a step of firing (baking, sintering) by heating the primary molded body 1 supported by the setter 2 and covered with the powder 5.
Specifically, as shown by the solid line in FIG. 5, the primary molded body 1 is heated to the maximum temperature T, and the ceramic powders are bonded to advance and promote densification. The maximum temperature T is preferably 1,100 ° C to 1,300 ° C.
At this time, vapor generated by the evaporation of the binder leaks from the gap between the cover 8 and the box 7. When the binder vapor leaks from the gap, the outside air (oxygen) does not flow into the box 7 from the gap.

次いで、最終成形体の冷却を行う。この際、最終成形体の収縮を防止するため、急激な冷却をせず、セラミックス成形体に適した降温速度で温度を下げる。   Next, the final molded body is cooled. At this time, in order to prevent shrinkage of the final molded body, the temperature is lowered at a temperature lowering rate suitable for the ceramic molded body without rapid cooling.

(実施例)
複数種の粉体5を用いて、上記セラミックス成形体の製造方法S1を実施した。
粉体5の原料として、アルミナ(酸化アルミニウム,Al)、シリカ(SiO)、ジルコン(ZrSiO)、カオリン(AlSi10(OH))、ムライト(Al13Si)を用いた。このうち、アルミナは、シリカを含まない酸化物であり、ジルコン、カオリン、ムライトは、シリカを含む複合酸化物である。
(Example)
Using the plurality of types of powders 5, the above-described ceramic molded body production method S1 was carried out.
As raw materials for the powder 5, alumina (aluminum oxide, Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), zircon (ZrSiO 4 ), kaolin (Al 4 Si 4 O 10 (OH) 8 ), mullite (Al 6 O 13). Si 2 ) was used. Of these, alumina is an oxide that does not contain silica, and zircon, kaolin, and mullite are complex oxides that contain silica.

ここで、実施例により、本実施形態の効果を説明すると、アルミナ粉体、即ち、シリカを含まない粉体を用いて成形体被覆工程S40を実施した場合は、アルミナが一次成形体1を構成するセラミックと反応することによって、一次成形体1にアルミナが付着した。即ち、一次成形体1の表面の性状に課題が残った。
一方、シリカ、又はシリカを含む複合酸化物によって形成された粉体5を用いて成形体被覆工程S40を実施した場合は、一次成形体1に粉体5が付着することもなく、表面欠陥が少なく、平滑性に優れるセラミックス成形体を製造することができた。
Here, the effect of the present embodiment will be described by way of examples. When the compact covering step S40 is performed using alumina powder, that is, powder not containing silica, alumina constitutes the primary compact 1. The alumina adhered to the primary molded body 1 by reacting with the ceramic. That is, a problem remained in the surface properties of the primary molded body 1.
On the other hand, when the molded body covering step S40 is performed using the powder 5 formed of silica or a composite oxide containing silica, the powder 5 does not adhere to the primary molded body 1 and surface defects are present. There were few ceramic molded bodies excellent in smoothness.

また、図5において、点線は、従来のセッタ方式の焼成工程S60における昇温速度と時間との関係を示しており、実線は、本実施形態の焼成工程S60における昇温速度と時間との関係を示している。
セッタ方式とは、本実施形態のセッタ2と同様の下部セッタと、一次成形体1の第一面1aとは反対側の面に対応する形状の上部セッタとの間に一次成形体1を配置した状態で焼成を行う方式である。
Moreover, in FIG. 5, the dotted line has shown the relationship between the temperature increase rate and time in the baking process S60 of the conventional setter method, and the continuous line has the relationship between the temperature increase rate and time in the baking process S60 of this embodiment. Is shown.
In the setter method, the primary molded body 1 is disposed between a lower setter similar to the setter 2 of the present embodiment and an upper setter having a shape corresponding to the surface opposite to the first surface 1a of the primary molded body 1. In this method, firing is performed.

図5の点線に示されているように、従来のセッタ方式の場合、混合体から水分やバインダー等を除去するために、徐々に昇温を行っている。即ち、最高温度Tに至るまでの脱脂工程により長時間を要する。
一方、図5の実線に示されているように、本実施形態のセラミックス成形体の製造方法S1では、最高温度Tに至るまでの脱脂工程を短縮できる。即ち、本実施形態のセラミックス成形体の製造方法S1では、一次成形体1を覆う粉体5により、低酸素雰囲気にて焼成することができるため、短時間での脱脂が可能となる。
As shown by the dotted line in FIG. 5, in the case of the conventional setter method, the temperature is gradually increased in order to remove moisture, binder, and the like from the mixture. That is, a long time is required for the degreasing process until the maximum temperature T is reached.
On the other hand, as shown by the solid line in FIG. 5, the degreasing process up to the maximum temperature T can be shortened in the ceramic molded body manufacturing method S <b> 1 of the present embodiment. That is, in the ceramic molded body manufacturing method S1 of the present embodiment, the powder 5 covering the primary molded body 1 can be fired in a low oxygen atmosphere, so that degreasing can be performed in a short time.

上記実施形態によれば、一次成形体1をセッタ2上に配置して焼成を行うため、一次成形体1の変形がセッタ2によって抑制され、最終成形体の寸法精度を向上させることができる。また、粉体5によって酸素が遮断されるため、低酸素雰囲気となり、脱脂に要する時間を短縮させることができる。
また、一次成形体1上に均一に粉体5の荷重が加わるため、表面の寸法精度を向上させることができる。また、粉体5によって酸素が遮断されるため、バインダーが一次成形体1の表面で燃焼し難くなり、最終成形体の表面の性状を向上させることができる。即ち、表面欠陥が少なく、平滑性に優れるセラミックス成形体を製造することができる。
According to the embodiment, since the primary molded body 1 is placed on the setter 2 and fired, deformation of the primary molded body 1 is suppressed by the setter 2 and the dimensional accuracy of the final molded body can be improved. Moreover, since oxygen is interrupted | blocked by the powder 5, it becomes a low-oxygen atmosphere and can shorten the time required for degreasing.
Moreover, since the load of the powder 5 is uniformly applied to the primary molded body 1, the dimensional accuracy of the surface can be improved. Moreover, since oxygen is interrupted | blocked by the powder 5, a binder becomes difficult to burn on the surface of the primary molded object 1, and the surface property of the final molded object can be improved. That is, a ceramic molded body having few surface defects and excellent smoothness can be produced.

また、シリカ又はシリカを含む複合酸化物が余分なバインダーを吸収する一方で、シリカ又はシリカを含む複合酸化物はセラミックと反応し難いため、最終成形体に膨れや割れ、荒れなどが生じにくくなり、最終成形体の表面の性状を向上させることができる。   In addition, silica or a composite oxide containing silica absorbs an excess binder, while silica or a composite oxide containing silica hardly reacts with the ceramic, so that the final molded body is less likely to be swollen, cracked or roughened. The surface property of the final molded body can be improved.

また、粉体5の周辺空間に酸素の流入を防止するカバー8を設けることによって、更に一次成形体1への酸素の流入が抑制されるため、脱脂に要する時間を更に短縮させることができる。
さらに、粉体5を球状体とすることによって、被覆工程S40における粉体5の充填率を向上させることができる。これにより、一次成形体1を拘束する力が増加し、最終成形体の寸法精度を向上させることができる。
In addition, by providing the cover 8 that prevents the inflow of oxygen in the peripheral space of the powder 5, the inflow of oxygen into the primary molded body 1 is further suppressed, so that the time required for degreasing can be further shortened.
Furthermore, by making the powder 5 spherical, the filling rate of the powder 5 in the coating step S40 can be improved. Thereby, the force which restrains the primary molded object 1 increases, and the dimensional accuracy of a final molded object can be improved.

本実施形態のセラミックス成形体の製造方法S1は、タービン静翼/動翼、航空用エンジン動翼/静翼、等の鋳造体の製造の際に使用される精密鋳造用中子の製造に最適である。
このような中子を用いた鋳造体の製造方法は、上記実施形態のセラミックス成形体の製造方法S1によって製造された中子を取得する工程(中子形成工程)と、鋳型とその内部に設置される中子との間に供給した溶融金属を凝固させた後に、中子を除去することで中空部を有する鋳造体を取得する工程(鋳造工程)と、を含む。即ち、鋳造体の製造方法では、鋳型との間に溶融金属を供給した後で、中子を除去することによって、この中子に対応する中空部を有する鋳造体を製造する。
The ceramic molded body manufacturing method S1 of the present embodiment is optimal for manufacturing precision casting cores used in the manufacture of castings such as turbine stator blades / blades, aircraft engine rotor blades / vanes, etc. It is.
The manufacturing method of the cast body using such a core includes a step of acquiring the core manufactured by the manufacturing method S1 of the ceramic molded body of the above embodiment (core forming step), a mold, and an interior thereof. After solidifying the molten metal supplied between the core and the core to be removed, the step of obtaining a cast body having a hollow portion by removing the core (casting step). That is, in the casting manufacturing method, after the molten metal is supplied to the mold, the core is removed to manufacture a casting having a hollow portion corresponding to the core.

次に、本実施形態の変形例のセラミックス成形体の製造方法S1について説明する。
図6に示すように、本変形例のセラミックス成形体の製造方法S1では、平面視におけるセッタ2Bの形状を台形にしたことを特徴としている。
本実施形態のセッタ2Bの平面視における形状は、一方向に長さを有するとともに長手方向の第一の側の幅W1よりも第一の側とは反対側の第二の側の幅W2が広いセラミックス成形体Cの形状に対応した形状となっている。具体的には、台形形状のセッタ2Bは、上記した形状を有するセラミックス成形体の第一の側及び第二の側に対応した長さの上底2a及び下底2bと、上底2aと下底2bとを接続する一対の脚2cを有する等脚台形状である。
図6に示すように、本変形例の複数のセッタ2Bは、長手方向が揃えられるとともに、隣り合うセッタ2Bの長手方向の向きが反対となるように配置される。
Next, the manufacturing method S1 of the ceramic molded body of the modification of this embodiment is demonstrated.
As shown in FIG. 6, the ceramic molded body manufacturing method S <b> 1 according to the present modification is characterized in that the setter 2 </ b> B has a trapezoidal shape in plan view.
The shape of the setter 2B of the present embodiment in plan view has a length in one direction and a width W2 on the second side opposite to the first side than the width W1 on the first side in the longitudinal direction. The shape corresponds to the shape of the wide ceramic molded body C. Specifically, the trapezoidal setter 2B includes upper and lower bases 2a and 2b having lengths corresponding to the first and second sides of the ceramic molded body having the above-described shape, and the upper and lower bases 2a and 2b. It is an isosceles trapezoid shape which has a pair of leg 2c which connects the bottom 2b.
As shown in FIG. 6, the plurality of setters 2 </ b> B of the present modification are arranged such that the longitudinal directions are aligned and the longitudinal directions of adjacent setters 2 </ b> B are opposite.

本変形例によれば、複数のセッタ2Bを同時に焼成する場合において、より少ない設置スペースで焼成を行うことができる。   According to this modification, when a plurality of setters 2B are fired simultaneously, firing can be performed with less installation space.

1 一次成形体
1a 第一面
2,2B セッタ
3 本体部
4 成形体受け部
5 粉体
7 箱体
8 カバー
S1 セラミックス成形体の製造方法
S10 成形工程
S20 セッタ配置工程
S30 キュアリング工程
S40 被覆工程
S50 酸素遮断工程
S60 焼成工程
T 最高温度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Primary molded object 1a 1st surface 2,2B Setter 3 Main-body part 4 Molded object receiving part 5 Powder 7 Box 8 Cover S1 Manufacturing method of ceramic molded object S10 Molding process S20 Setter arrangement process S30 Curing process S40 Covering process S50 Oxygen blocking process S60 Firing process T Maximum temperature

Claims (5)

セラミック粉末とバインダーとを含む混合体を固化させて一次成形体を形成する成形工程と、
前記一次成形体を、前記一次成形体の形状に対応する凹部を有するセッタ上に配置するセッタ配置工程と、
前記セッタ上に配置された前記一次成形体の周囲を粉体で覆う被覆工程と、
被覆された状態で前記一次成形体を焼成して最終成形体を形成する焼成工程と、を備えるセラミックス成形体の製造方法。
A molding step of solidifying a mixture containing ceramic powder and a binder to form a primary molded body;
A setter arrangement step of arranging the primary molded body on a setter having a recess corresponding to the shape of the primary molded body;
A covering step of covering the periphery of the primary molded body arranged on the setter with powder;
A firing step of firing the primary compact in a coated state to form a final compact, and a method for producing a ceramic compact.
前記粉体としてシリカ又はシリカを含む複合酸化物を用いる請求項1に記載のセラミックス成形体の製造方法。   The method for producing a ceramic formed body according to claim 1, wherein silica or a composite oxide containing silica is used as the powder. 前記粉体の周辺空間に酸素の流入を防止するカバーを設ける請求項1又は請求項2に記載のセラミックス成形体の製造方法。   The method for producing a ceramic molded body according to claim 1 or 2, wherein a cover for preventing inflow of oxygen is provided in a peripheral space of the powder. 前記粉体は球状体からなる請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のセラミックス成形体の製造方法。   The method for producing a ceramic molded body according to any one of claims 1 to 3, wherein the powder is formed of a spherical body. 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のセラミックス成形体の製造方法で中子を成形する中子成形工程と、
成形された前記中子を、鋳型内部に配置して鋳込んで鋳造体を形成する鋳造工程と、を備える鋳造体の製造方法。
A core forming step of forming a core by the method for manufacturing a ceramic formed body according to any one of claims 1 to 4,
A casting process comprising: forming the cast core by placing the molded core in a mold and casting the core.
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