(57)【要約】【課題】中空構造を有する鋳物の中空部に突起物欠陥の形成抑制ができるセラミック中子およびその製造方法を提供する。【解決手段】セラミック粉末を焼結してなる本発明に係るセラミック中子は、表面に開口している空孔の開口部の最大長さが１００μｍ以下である。セラミック粉末とバインダとを混合して射出成形用組成物を作製する工程と、前記射出成形用組成物を射出成形してセラミック成形体を作製する工程と、前記セラミック成形体を焼結してセラミック中子を作製する工程とを含み、前記セラミック粉末に含まれる粒子の積算体積粒度分布曲線において、粒径が５０μｍを超える粗粉末の累積百分率が３０％以下である製造方法により、本発明に係るセラミック中子が作製できる。本発明に係るセラミック中子を用いて、中空部の突起物欠陥が抑制された健全な中空構造を有する鋳物が作製できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック粉末を焼結してなるセラミック中子であって、該セラミック中子の表面に開口している空孔の開口部の最大長さが１００μｍ以下である、ことを特徴とするセラミック中子。
【請求項２】
前記セラミック中子の破断面において、セラミック粉末の粒内破壊粒子が観察される、ことを特徴とする請求項１に記載のセラミック中子。
【請求項３】
前記セラミック中子の相対密度が６０％以上である、ことを特徴とする請求項１または２に記載のセラミック中子。
【請求項４】
セラミック粉末とバインダとを混合して射出成形用組成物を作製する工程と、前記射出成形用組成物を射出成形してセラミック成形体を作製する工程と、前記セラミック成形体を焼結してセラミック中子を作製する工程とを含み、前記セラミック粉末に含まれる粒子の積算体積粒度分布曲線において、粒径が５０μｍを超える粗粉末の累積百分率が３０％以下である、ことを特徴とするセラミック中子の製造方法。
【請求項５】
前記積算体積粒度分布曲線において、粒径が５μｍ以下の微粉末の累積百分率が１０〜４０％である、ことを特徴とする請求項４に記載のセラミック中子の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のセラミック中子を作製する工程と、前記セラミック中子の周囲に消失性材料を被覆して消失性模型を作製する工程と、前記消失性模型の周囲に耐火物を被覆して鋳型を作製する工程と、前記鋳型内に溶融させた金属材料を充填して前記金属材料を凝固させて鋳物原形を作製する工程とを含み、前記鋳物原形から前記鋳型および前記セラミック中子を除去して中空構造を有する鋳物に形成する、ことを特徴とするセラミック中子を用いた鋳物の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載のセラミック中子を用いた鋳物の製造方法により形成された鋳物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空構造を有する鋳物を鋳造する際に用いられるセラミック中子およびその製造方法、そのセラミック中子を用いた鋳物の製造方法およびその製造方法により形成された鋳物に関する。
【背景技術】
【０００２】
中空構造を有する鋳物、例えばＮｉ基耐熱合金などからなるガスタービン用ブレード（タービン翼）には、そのブレード内部に、冷却効果を高めるための複雑かつ高精度に形成された中空冷却孔を有するものがある。このようなブレードは、ロストワックス精密鋳造法などにより、形成したい中空冷却孔に対応する形状のセラミック中子を用いて製造することができる。例えば、図１に、中空構造を有するタービン翼の中空部を形成するための、翼部１とダブテール２を有するセラミック中子を示す。
【０００３】
このようなセラミック中子としては、例えば、６０〜８５質量％の溶融シリカと、１５〜３５質量％のジルコンと、１〜５質量％のクリストバライトからなるもの（特許文献１）や、６０〜８０質量％の溶融シリカ粉末と、１５質量％までのイットリアと、０．２質量％までのアルカリ金属とからなるもの（特許文献２）や、溶融シリカとナトリウムで安定化されたコロイダルシリカを用いてなるもの（特許文献３）が知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１が開示するセラミック中子は、１５００℃程度の鋳造温度でも十分な機械的強度を有し、鋳造時の顕著な寸法変化が抑制されて寸法安定性に優れ、鋳造後にセラミック中子を溶出しやすいとされている。また、特許文献２が開示するセラミック中子は、最大１２ＭＰａの室温強度と、１５００℃よりもかなり高い１６７５℃の高温であっても、ほとんど変形しない特性を有するとされている。また、特許文献３が開示するセラミック中子は、７ＭＰａ程度の室温強度を有するとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０１−２４５９４１号公報
【特許文献２】欧州特許第０１７９６４９号明細書
【特許文献３】米国特許第４０９３０１７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術によるセラミック中子を用いて、ロストワックス精密鋳造法により中空構造を有する鋳物（タービン翼）を試作したところ、幾つかの鋳物の中空構造部の前記セラミック中子に接する部分に例えば図２で示すような突起物欠陥が認められた。図２（ａ）で示す突起物欠陥５は、鋳物３の中空部４において、鋳物３の表面から中空部４側へ突起している。また、図２（ｂ）で示すように、突起物欠陥５の基部６と鋳物３の表面とは大きく括れた断面形状で連結している。そのことから、鋳物の中空部に発生する突起物欠陥は、鋳造時にセラミック中子の表面から内部に溶湯（溶融金属）が浸入し（溶湯の差し込み）、粗大化して凝固したものであることが分った。詳細は後述する。
本発明は、上述した鋳物の中空部において突起物欠陥の形成防止ができるセラミック中子およびその製造方法、そのセラミック中子を用いた鋳物の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、セラミック中子の表面に開口している空孔の開口部の大きさが所定の長さ以下であると、上述した不具合が生じなくなることを見出し、本発明に想到した。
すなわち本発明は、セラミック粉末を焼結してなるセラミック中子であって、該セラミック中子の表面に開口している空孔の開口部の最大長さが１００μｍ以下である、セラミック中子である。
本発明においては、前記セラミック中子の破断面において、セラミック粉末の粒内破壊粒子が観察されることが好ましい。
また、前記セラミック中子の相対密度が６０％以上であることが好ましい。
【０００８】
本発明に係るセラミック中子は、セラミック粉末とバインダとを混合して射出成形用組成物を作製する工程と、前記射出成形用組成物を射出成形してセラミック成形体を作製する工程と、前記セラミック成形体を焼結してセラミック中子を作製する工程とを含み、前記セラミック粉末に含まれる粒子の積算体積粒度分布曲線において、粒径が５０μｍを超える粗粉末の累積百分率が３０％以下である、前記セラミック粉末を用いることにより製造することができる。
また、前記積算体積粒度分布曲線において、粒径が５μｍ以下の微粉末の累積百分率が１０〜４０％であることが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係るセラミック中子を用いて、中空構造を有する鋳物を形成することができる。すなわち、本発明に係るセラミック中子を用いた鋳物の製造方法は、本発明に係るセラミック中子を作製する工程と、前記セラミック中子の周囲に消失性材料を被覆して消失性模型を作製する工程と、前記消失性模型の周囲に耐火物を被覆して鋳型を作製する工程と、前記鋳型内に溶融させた金属材料を充填して前記金属材料を凝固させて鋳物原形を作製する工程とを含み、前記鋳物原形から前記鋳型および前記セラミック中子を除去して中空構造を有する鋳物に形成する、セラミック中子を用いた鋳物の製造方法である。
また、本発明に係るセラミック中子を用いた鋳物の製造方法により中空構造を有する鋳物が作製できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のセラミック中子の適用により、セラミック中子に接する鋳物の表面への突起物欠陥の形成を防止でき、中空部の突起物欠陥が抑制された健全な中空構造を有する鋳物を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るセラミック中子の一例（外観）を示す図である。
【図２】（ａ）は突起物欠陥の一例を示す図であり、（ｂ）は（ａ）で示す突起物欠陥の基部の断面を拡大して示す図である。
【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）ともにセラミック中子の表面に開口している空孔であって、その空孔の開口部の形状を簡易形状に近似して例示した図（写真）である。
【図４】（ａ）（ｂ）ともに突起物欠陥の形成概念を説明するための図である。
【図５】（ａ）（ｂ）ともにセラミック粉末の粒子の積算体積粒度分布曲線の一例を示す図（グラフ）である。
【図６】セラミック中子の破断面において、（ａ）はセラミック粉末の粒内破壊の一例を示す図（写真）であり、（ｂ）はセラミック粉末の粒界破壊の一例を示す図（写真）である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明における重要な特徴は、セラミック粉末を焼結してなるセラミック中子の表面に開口している空孔の開口部の最大長さが１００μｍ以下であることである。これにより、セラミック中子に接する鋳物の表面への突起物欠陥の形成を防止することができる。よって、本発明に係るセラミック中子の適用により、中空部の突起物欠陥が抑制された健全な中空構造を有する鋳物を得ることができる。なお、本発明に係る空孔には、開口部が袋の口になって表面から内部に袋状に広がってなる空間形態を有するものや、大きな粒子が脱落して表面から内部に凹状に窪んでなる空間形態を有するものを含む。
【００１３】
セラミック中子になるセラミック成形体は、その内部に空孔が形成されていることがある。比較的大きな空孔が、セラミック成形体の表面近傍に形成されていた場合、脱脂や焼結の過程においてその空孔が表面に開口し、セラミック中子の表面に空孔の開口部が形成されてしまうことがある。このようにしてセラミック中子の表面に開口した空孔は、その空孔の周囲を形成している殻やその殻近傍の焼結組織が、相対密度の局所的な低下により脆弱な多孔質組織に形成されやすい。
【００１４】
また、このような空孔の開口部は、その周縁が多様な形状や粒径をもつ多数個のセラミック粉末が焼結された結合組織で形成されているため、その周縁形状は単純ではない。つまり、セラミック粉末個々の粒子形状や大きさが異なることから、空孔の開口部の周縁は様々な形状をなしている。この点を考慮し、本発明者は、空孔の開口部の周縁形状を、例えば、円形状、楕円形状、三角形や長方形のような多角形状、細長い針形状などに近似できると考えた。
【００１５】
そこで、本発明に係るセラミック中子については、表面に開口している空孔の開口部の形状を近似し、例えば、その開口部が円形状に近似できるならばその直径、楕円形状ならばその長径、三角形状ならばその最長の辺、長方形状や五角形以上の多角形状ならばその最長の対角線、針形状ならばその針長さを、その開口部の最大長さと定義する。
【００１６】
図３に、セラミック中子の表面に開口している空孔の一例を示す。図３（ａ）に示す空孔１１は、例えば長方形状を適用して近似し、その対角線を開口部の最大長さに対応させることができる。同様に、図３（ｂ）に示す空孔１２は、例えば三角形状を適用して近似し、その斜辺もしくは高さを開口部の最大長さに対応させることができる。また、図３（ｃ）に示す空孔１３は、例えば楕円形状を適用して近似し、その長径を開口部の最大長さに対応させることができる。
【００１７】
また、実際に、多数の突起物欠陥を詳細に分析したところ、突起物欠陥の基部（鋳物の正常部分との境界領域となる大きく括れた部分）において、その断面輪郭上で最も離れた位置になる２点の離間距離が、上述した図２（ｂ）で示す基部６のように、いずれも１００μｍを超えていることが判明した。
【００１８】
このような基部が大きく括れた形状を有する突起物欠陥は、図４で示すような過程で形成されると考えられる。例えば、表面近傍に空孔８が存在し、その空孔８に連通する開口部が表面に存在するセラミック中子を仮定する。このセラミック中子を内包する鋳型を用いた鋳造において、図４中に二点鎖線で示すセラミック中子の表面９に連通する空孔８の開口部に溶湯１０が至ったとき、その開口部が所定以上の長さで開口していた場合、図４（ａ）で示すように、溶湯１０はその開口部から空孔８内に浸入する（溶湯１０の差し込み）。
【００１９】
さらに、空孔８に浸入した溶湯１０は、空孔８の殻になっている比較的脆弱な多孔質組織の焼結結合を離断し、元々の空孔８の容積を拡大しながら図４（ｂ）で示すようにその空孔に充満し、やがて凝固して粗大な凝固物となる。すなわち、比較的大きな開口部を有する空孔に浸入した溶湯の粗大な凝固物が、鋳物の中空部の表面に図２で示すように形成される突起物欠陥であることが分った。
【００２０】
実際にセラミック中子を作製して鋳造を試みた。その結果、表面に開口している空孔の開口部の最大長さが１００μｍを超える開口が観察されなかったセラミック中子を用いた場合は、中空部の突起物欠陥が抑制された健全な鋳物を得ることができた。すなわち、セラミック中子の表面に開口している空孔の開口部の最大長さが１００μｍ以下であることにより、空孔への溶湯の差し込みが防止され、突起物欠陥の形成が防止できるセラミック中子になることが分った。
【００２１】
また、セラミック中子の表面に開口している空孔の開口部の最大長さは、溶湯の差し込み防止の観点からは、小さいほど好ましい。これは、鋳造時、鋳造方案や注湯条件によっては、溶湯がセラミック中子の表面に真っ向から衝突したり、溶湯がセラミック中子の表面を激しく擦過したりするため、溶湯と接触する開口部の最大長さが大き過ぎると、溶湯との接触によって空孔を形成している殻や開口部の周縁が大きく崩壊してしまうからである。従って、空孔の開口部の最大長さは小さいほど好ましく、好ましくは３０μｍ以下であり、より好ましくは１０μｍ以下である。
【００２２】
上述した本発明に係るセラミック中子は、セラミック粉末とバインダとを混合して射出成形用組成物を作製する工程と、前記射出成形用組成物を射出成形してセラミック成形体を作製する工程と、前記セラミック成形体を焼結してセラミック中子を作製する工程とを含み、前記セラミック粉末に含まれる粒子の積算体積粒度分布曲線において、粒径が５０μｍを超える粗粉末の累積百分率が３０％以下である、前記セラミック粉末を用いる製造方法により形成することができる。
【００２３】
粒径が比較的大きい粉末（粗粉末）は、セラミック成形体においては複数の粗粉末が互いに支え合って気泡やバインダの内包構造を形成しやすく、脱脂工程および焼結工程を経たセラミック中子において、前記内包構造に起因する空孔構造が形成されることがある。このような空孔構造に伴う空孔は大きな容積になることがあり、大きな容積の空孔がセラミック成形体の表面近傍に存在した場合はセラミック中子の表面に大きな開口長さをもつ開口部を形成しやすい。また、粒径の大きい粗粉末の累積百分率が低減するほど、小さい空孔が形成されやすくなる。
【００２４】
具体的には、粒径が５０μｍを超える粗粉末の累積百分率が３０％を超えるようになると、相対的に粒径が比較的小さい粉末（微粉末）の累積百分率が低減し、気泡やバインダの内包構造を埋めるために必要な微粉末が低減する。従って、気泡やバインダの内包構造に起因して容積が大きな空孔が形成され、セラミック中子に形成される開口部の開口長さが５０μｍを超えて形成される可能性が高まる。
【００２５】
なお、上述した粒子の積算体積粒度分布曲線は、粉末全体の中に特定の粒子径以下の粒子の量が全体の何％含まれるかを表わした積算分布曲線であり、横軸を粒径（粒子径）とし、縦軸をその粒径以下の粒子の量を累積百分率で表した値としている。本発明においては「レーザ回折・散乱法」に基づいて、具体的には、レーザ回折・散乱法粒度分布測定装置（日機装株式会社製粒度分布測定装置マイクロトラックＭＴ３０００）を使用して得られる体積基準の粒度分布である。なお、同様にして平均粒径も得られ、累積百分率で５０％の時の粒径が平均粒径とされる。
【００２６】
本発明に用いられるセラミック中子は、前記セラミック中子の破断面において、セラミック粉末の粒内破壊粒子が観察されることが好ましい。セラミック中子が粒界破壊ではなく粒内破壊を起こすのは、それだけ焼結によりセラミック粉末同士の結合強度が高いからである。セラミックス粉末同士の結合強度が高ければ、それだけ空孔に浸入した溶湯がその空孔の周囲を形成している殻やその殻近傍のセラミック粉末の結合を離断し難くできるため、溶湯による開口部の周縁破壊や空孔容積の拡大を防止できる。よって、外圧に対して粒界破壊よりも粒内破壊を起こすセラミック中子が、鋳物への突起物欠陥の形成防止のために好ましい。
【００２７】
セラミック粉末が粒内破壊を起こすほどの焼結結合組織を有するセラミック中子を形成するには、セラミック粉末に含まれる粒子の積算体積分布曲線において、上述したように粒径が５０μｍを超える粗粉末の累積百分率を３０％以下とした上で、粒径が５μｍ以下の微粉末の累積百分率を１０〜４０％とすることが好ましい。より微細な粒径が５μｍ以下の微粉末は、射出成形用組成物を射出成形してセラミック成形体を作製する際に、複数の粗粉末が近接して形成される気泡やバインダの内包構造を埋める作用効果を得やすい。そのため、セラミック成形体を焼結する際に、気泡やバインダの内包構造に起因する空孔の容積をより小さく形成することができる。よって、微粉末を好適に含むセラミック粉末を用いることにより、セラミック中子に形成される開口部の開口長さを１００μｍ以下に形成しやすく、また、高い機械的強度を有する強固な焼結結合組織を形成しやすい。
【００２８】
上述した粒径の比較的小さい粉末（微粉末）による気泡やバインダの内包構造を埋める作用効果を重視する場合は、粒径がより小さい微粉末を多く含むことが好ましい。しかしながら、セラミック中子の溶出性や収縮に係る寸法精度の劣化防止を重視する場合は、微細過ぎる粉末の含有は抑制することが好ましく、特に粒径が１μｍ以下の微粉末の累積百分率は５％未満に抑制することが好ましい。粒径が１μｍ以下の微粉末の累積百分率が５％未満であると、セラミック中子のアルカリ水溶液等での溶出性や外形寸法のばらつきを、より好ましいものにできる。なお、粒径が５μｍ以下の微粉末の累積百分率が４０％が超える場合は、セラミック中子の溶出性や収縮に係る寸法精度に留意すべきである。
【００２９】
また、本発明に係るセラミック中子は、焼結体としての相対密度が６０％以上であることが好ましい。当該相対密度が６０％以上であると、セラミック中子に必要とされる常温や高温での実用上の機械的強度が高まるとともに、セラミック中子の表面に開口している空孔の開口部の最大長さを小さく形成されやすい。なお、本発明でいう相対密度は、ＪＩＳ−Ｚ２５００で定義される相対密度と同義であって、実態となるセラミック中子の質量をその寸法から求めた体積で除した実態密度と、セラミック中子の焼結組織中においてセラミック粉末を構成する各種粉末、例えばシリカ（ＳｉＯ２）、ジルコン（ＺｒＳｉＯ４）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などが、それぞれ独立して存在しているものと仮定し、これらの理論上の密度を用いて使用原料の混合組成から求めた理論密度との比であり、すなわち実態密度を理論密度で除した値を百分率で表した値である。
【００３０】
本発明に用いられるセラミック粉末は、セラミック中子の機械的強度や外形寸法バラツキの制御性、アルカリ水溶液などに対する溶出性などを考慮し、例えば、シリカ粉末（ＳｉＯ２）、アルミナ粉末（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコン粉末（ＺｒＳｉＯ４）などから選択して用いることができる。また、単一組成でなるセラミック粉末でも、複数組成からなるセラミック粉末の混合粉でもよい。例えば、シリカ粉末（ＳｉＯ２）を用いる場合は、シリカ粉末１００質量％中に非結晶性シリカ（溶融シリカ）粉末を９０質量％以上含む粉末組成は好ましく、より好ましくは前記シリカ粉末の全量が非結晶性シリカ粉末である粉末組成である。また、セラミック粉末の混合粉を用いる場合は、前記シリカ粉末に、アルミナ粉末を０．１〜１５．０質量％、ジルコン粉末を０．５〜３５．０質量％を混合したセラミック粉末が好ましい。
【００３１】
また、上述した単一組成でなるセラミック粉末や複数組成からなるセラミック粉末の混合粉に、カリウムまたはナトリウムのうち少なくとも１種を０．００５〜０．１質量％含むことも好ましい。カリウムまたはナトリウムのうち少なくとも１種を０．００５〜０．１質量％含むことにより、セラミック中子の高温域の機械的特性の向上や、セラミック中子の緻密化を促進する焼結助剤としての働きが期待できる。
【実施例】
【００３２】
本発明に係るセラミック中子およびその製造方法について、具体例を挙げて説明する。ただし、本発明の範囲をここに述べる具体例に限定するものではない。
（セラミック粉末）
本発明に用いられるセラミック粉末として、溶融シリカ粉末（ＳｉＯ２）にアルミナ粉末（Ａｌ２Ｏ３）およびジルコン粉末（ＺｒＳｉＯ４）を混合し、また、カリウム分およびナトリウム分を合計０．１質量％以下となるように水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウムを用いて調整し、２種類の混合粉（図５（ａ）中に「サンプルＡ」「サンプルＢ」で示す。）を準備した。また、比較のため、従来技術で用いられる全量を溶融シリカ粉末（ＳｉＯ２）としたセラミック粉末（図５（ｂ）中に「サンプルＣ」で示す。）も準備した。
【００３３】
図５（ａ）に、本発明に用いられる２種類の前記混合粉（セラミック粉末）の粒子の積算体積粒度分布曲線を示す。サンプルＡ、Ｂで示す２種類の混合粉は、ジルコン粉末（ＺｒＳｉＯ４）の含有量が異なる。混合粉の組成としては、サンプルＡはＡｌ２Ｏ３が１ｍｏｌ％（１．５質量％）、ＺｒＳｉＯ４が７ｍｏｌ％（１８．６質量％）、残部ＳｉＯ２で、サンプルＢはＡｌ２Ｏ３が１ｍｏｌ％（１．４質量％）、ＺｒＳｉＯ４が１１ｍｏｌ％（２７．２質量％）、残部ＳｉＯ２である。粒子の構成としては、サンプルＡは、粒径が５０μｍを超える粗粉末の累積百分率が１９％、粒径が５μｍ以下の微粉末の累積百分率が２８％、より微細な粒径が１μｍ以下の微粉末の累積百分率は２％未満であり、サンプルＢは、粒径が５０μｍを超える粗粉末の累積百分率が２１％、粒径が５μｍ以下の微粉末の累積百分率が２７％、より微細な粒径が１μｍ以下の微粉末の累積百分率は２％未満であることが分る。
【００３４】
図５（ｂ）に、従来技術で用いられるセラミック粉末の粒子の積算体積粒度分布曲線を示す。サンプルＣで示す単一組成（溶融シリカ粉末）でなるセラミック粉末は、粒子の構成としては、粒径が５０μｍを超える粗粉末の累積百分率が４０％、粒径が５μｍ以下の微粉末の累積百分率が１２％、より微細な粒径が１μｍ以下の微粉末の累積百分率は１％未満（ほぼ０％）であることが分る。
【００３５】
（射出成形用組成物）
本発明に用いられるセラミック成形体に形成する射出成形用組成物Ａ、Ｂと、比較のための従来技術で用いられるセラミック成形体に形成する射出成形用組成物Ｃとを、各セラミック粉末（サンプルＡ、Ｂ、Ｃ）とバインダとを混合して作製した。具体的には、サンプルＡ、Ｂ、Ｃをそれぞれ６８体積％とし、バインダとしてはパラフィンおよびスチレン系熱可塑性エラストマーからなるものを３２体積％とし、これらを混合攪拌機を用いて十分に混合し、それぞれの射出成形用組成物Ａ、Ｂ、Ｃを得た。
【００３６】
（セラミック成形体）
図１で示すセラミック中子の形状に対応するキャビティを有する金型を使用し、本発明に用いられるセラミック成形体Ａ、Ｂと、従来技術で用いられるセラミック成形体Ｃとを作製した。具体的には、それぞれの射出成形用組成物Ａ、Ｂ、Ｃを金型内へ７ＭＰａ程度の圧力で射出し、そのまま金型内で射出成形用組成物Ａ、Ｂ、Ｃを固化させ、その後に金型から離型し、それぞれのセラミック成形体Ａ、Ｂ、Ｃを得た。
【００３７】
（セラミック中子）
脱脂炉を使用し、常温から目標温度（２４０℃程度）までの昇温過程で、それぞれのセラミック成形体Ａ、Ｂ、Ｃからバインダを除去（低温脱脂）し、目標温度到達後は特段の温度保持を行うことなく降温した。その際、昇温速度を調整し、バインダの除去量が低温脱脂前後の質量比で８０〜９０％の範囲になるようにしたので、低温脱脂後のセラミック成形体（半脱脂成形体Ａ、Ｂ、Ｃ）の取扱いには不都合がなかった。次いで、焼結炉を使用し、常温から目標温度（５８０℃程度）までの昇温過程および目標温度到達後の温度保持（５ｈ程度）で、それぞれの半脱脂成形体Ａ、Ｂ、Ｃに残存するバインダを除去（高温脱脂）した。そして、そのまま継続して１３００℃程度の温度で２ｈ程度保持し、前記高温脱脂工程を経たセラミック粉末（サンプルＡ、Ｂ、Ｃ）でなる各々を焼結させ、それぞれ複数のセラミック中子Ａ、Ｂ、Ｃを得た。
【００３８】
上述した製造工程を経て作製したセラミック中子Ａのグループおよびセラミック中子Ｂのグループは、いずれも相対密度が６８〜７２％で焼結されていた。また、セラミック中子Ｃのグループは、いずれも相対密度が５８〜６２％で焼結されていた。セラミック中子Ａ、Ｂ、Ｃの各グループについて、拡大鏡を使用して観察可能な全表面を観察し、さらに空孔の開口が疑われた箇所は大きな倍率で詳細に観察した。その結果、セラミック中子Ａのグループおよびセラミック中子Ｂの各グループについては、空孔の開口部の最大長さが１００μｍを超える大きな開口部は確認されず、図３（ａ）や図３（ｂ）で示す最大長さが比較的小さな開口部が幾つか確認された。一方、セラミック中子Ｃの各グループについては、図３（ｃ）で示す最大長さが１００μｍを超える比較的大きな開口部や、これよりも大きな開口部も幾つか確認された。
【００３９】
また、セラミック中子Ａの各グループおよびセラミック中子Ｃの各グループから任意に選択したセラミック中子（「セラミック中子Ａ’」「セラミック中子Ｃ’」とする。）を曲げ破断させ、観察可能な破断面を顕微鏡で観察した。図６（ａ）に、セラミック中子Ａ’の破断面の一例を示し、図６（ｂ）に、セラミック中子Ｃ’の破断面の一例を示す。図６（ａ）で示すセラミック中子Ａ’の破断面には、少なくとも３箇所に粒内破壊粒子１４が明確に観察された。一方、図６（ｂ）で示すセラミック中子Ｃ’の破断面には、大きな空孔１６の周辺に粒界破壊を起こしたセラミック粉末の粒界破壊粒子１５が明確に観察された。従って、従来技術に係るセラミック中子は鋳物に突起物欠陥を形成しやすいことからして、セラミック粉末の焼結された結合組織の機械的強度が比較的低い粒界破壊を起こすセラミック中子は突起物欠陥を形成しやすいと推測できる。
【００４０】
上述したように、表面に最大長さが１００μｍを超える開口部が確認されなかったセラミック中子Ａ、Ｂの各グループと、表面に最大長さが１００μｍを超える開口部が確認されたセラミック中子Ｃのグループとから、それぞれ任意に同じ個数選択し、ロストワックス鋳造法を適用し、実際に鋳物を鋳造した。具体的には、それぞれのセラミック中子Ａ、Ｂ、Ｃの周囲に２００℃以下で溶融されるワックス系の消失性材料を被覆して消失性模型を作製し、さらに前記消失性模型の周囲に耐火物を積層被覆して鋳型Ａ、Ｂ、Ｃを作製した。そして、それぞれの鋳型Ａ、Ｂ、Ｃを加熱して１５００℃程度に保持した状態で、それぞれの鋳型Ａ、Ｂ、Ｃ内に溶融させた金属材料を同じ鋳造条件で充填して前記金属材料を凝固させて鋳物原形Ａ、Ｂ、Ｃを作製した。その後、それぞれの鋳物原形Ａ、Ｂ、Ｃから鋳型（耐火物）を解砕して除去し、さらに、アルカリ水溶液を用いて鋳物原形Ａ、Ｂ、Ｃからセラミック中子Ａ、Ｂ、Ｃを溶出して除去した。
【００４１】
上述した手順により、複数の中空構造を有する鋳物Ａ、Ｂ、Ｃを得ることができた。得られた鋳物Ａ、Ｂ、Ｃを適宜切断し、セラミック中子Ａ、Ｂ、Ｃが接していた中空部を露出し、目視や拡大鏡を使用して中空部の全鋳肌を観察した。その結果、本発明に係るセラミック中子Ａのグループおよびセラミック中子Ｂのグループを用いて作製した鋳物Ａのグループおよび鋳物Ｂの各グループにおいては、いずれの鋳物の中空部にも突起物欠陥と認定されるような突起物は確認されなかった。一方、従来技術で用いられるセラミック中子Ｃのグループを用いて作製した鋳物Ｃのグループにおいては、幾つかの鋳物の中空部に図２で示す突起物欠陥と認定される突起物が確認された。
【００４２】
以上より、本発明に係るセラミック中子Ａ、Ｂの有効性、およびそのセラミック中子Ａ、Ｂの製造方法の有効性が確認できた。また、本発明に係るセラミック中子Ａ、Ｂを用いた鋳物Ａ、Ｂの製造方法の有効性、およびそのセラミック中子Ａ、Ｂを用いた鋳物Ａ、Ｂの製造方法により形成された鋳物が、その中空部の突起物欠陥が抑制された健全な中空構造を有する鋳物であることが確認できた。
【符号の説明】
【００４３】
１．翼部
２．ダブテール
３．鋳物
４．中空部
５．突起物欠陥
６．基部
７．セラミック粉末
８．空孔
９．セラミック中子の表面
１０．溶湯
１１．長方形状
１２．三角形状
１３．楕円形状
１４．粒内破壊粒子
１５．粒界破壊粒子
１６．空孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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