(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶媒中にセラミックス原料粉末を分散させたスラリーと、キャビティに充填された該スラリーから該溶媒を吸引可能な賦形面をもつ鋳込型とを用い、該キャビティに該スラリーを充填させて該賦形面に該セラミックス原料粉末を着肉させることによりセラミックス成形体を成形するセラミックス成形体の排泥鋳込成形方法において、
前記スラリーは前記溶媒中に前記セラミックス原料粉末を帯電状態で分散させており、前記鋳込型は表面又は内部に導電性を有する組織で少なくとも長尺状に形成された電極を前記賦形面の所望部位のみに有し、前記キャビティ内に該スラリーを充填させた状態で該電極間に電圧を印加することにより該セラミックス原料粉末を該電極に近接させたり該電極から離反させたりすることを特徴とするセラミックス成形体の排泥鋳込成形方法。
【請求項２】
前記賦形面の前記所望部位に陰極電極を設けることを特徴とする請求項１記載のセラミックス成形体の排泥鋳込成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はセラミックス成形体の排泥鋳込成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、セラミックス成形体の排泥鋳込成形方法として、水中にセラミックス原料粉末を分散させたスラリーと、キャビティに充填されたスラリーから水を吸水可能な賦形面をもつ石膏等からなる鋳込型とを用いるものが知られている。この排泥鋳込成形方法では、まずキャビティにスラリーを充填させ、これにより賦形面でスラリー中の水を吸水してその賦形面にセラミックス原料粉末を着肉させる。この後、余分なスラリーを排出し、着肉したセラミックス原料粉末によりセラミックス成形体を成形することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の排泥鋳込成形方法では、セラミックス原料粉末の肉厚が賦形面の吸水性のみに依存していることから、所望のセラミックス成形体の位置に応じて肉厚を増したり、減じたりすることができない。
【０００４】
この点、水中にセラミックス原料粉末を帯電状態で分散させたスラリーを採用するとともに、表面にカーボンブラックを塗布してなる電極を有する鋳込型を採用し、キャビティ内にスラリーを充填させた状態で電極間に電圧を印加することによりセラミックス原料粉末を成形するいわゆる電気泳動法によるセラミックス成形体の排泥鋳込成形方法が考えられる。
【０００５】
しかしながら、こうして鋳込型の表面にカーボンブラックを塗布すると、仮に鋳込型として吸水性を有する賦形面を有するものを採用したとしても、カーボンブラックが吸水性を発揮させる気孔を塞いでしまうことから、その鋳込型の吸水性が損なわれ、今度はセラミックス原料粉末の肉厚が電気泳動のみに依存しやすい。このため、ある程度高圧の電圧を印加しなければ、十分な肉厚が得られず、厚肉部分のあるセラミックス成形体を成形することが困難になってしまう。
【０００６】
また、こうしてカーボンブラックを塗布してなる電極を採用した電気泳動法による排泥鋳込成形方法では、カーボンブラックの各粒子の偶然的な当接により導電性が発揮されやすく、常に高圧の電圧が必要となり、製造コストの高騰化を招来してしまう。
【０００７】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、製造コストの低廉化を実現しつつ、セラミックス成形体の所望部位の肉厚を増したり、減じたりすることのできるセラミックス成形体の排泥鋳込成形方法を提供することを解決すべき課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のセラミックス成形体の排泥鋳込成形方法は、溶媒中にセラミックス原料粉末を分散させたスラリーと、キャビティに充填された該スラリーから該溶媒を吸引可能な賦形面をもつ鋳込型とを用い、該キャビティに該スラリーを充填させて該賦形面に該セラミックス原料粉末を着肉させることによりセラミックス成形体を成形するセラミックス成形体の排泥鋳込成形方法において、
前記スラリーは前記溶媒中に前記セラミックス原料粉末を帯電状態で分散させており、前記鋳込型は表面又は内部に導電性を有する組織で少なくとも長尺状に形成された電極を前記賦形面の所望部位のみに有し、前記キャビティ内に該スラリーを充填させた状態で該電極間に電圧を印加することにより該セラミックス原料粉末を該電極に近接させたり該電極から離反させたりすることを特徴とする。
【０００９】
本発明の排泥鋳込成形方法では、少なくとも長尺状に形成された電極を採用した電気泳動法を利用している。かかる電極は導電性を有する組織で長尺状に形成されている。導電性を有する組織としては、カーボンブラック等の導電性のある材料からなる粒子状のもの、導電性のある材料からなるウィスカやファイバ等の繊維状のもの等を採用することができる。かかる導電性を有する組織で長尺状に形成された電極としては、これら粒子状等の組織のものを成形してなる線状のもの、棒状のもの、網状のもの、格子状のもの、板等のバルク状のもの等を採用することができる。こうして、電極が導電性を有する組織で長尺状に形成されているため、カーボンブラックの各粒子自体のような偶然的な当接により導電性を発揮するのではなく、長尺状の組織自体で導電性を発揮することができる。このため、この排泥鋳込成形方法では、カーボンブラックを塗布してなる電極を採用した電気泳動法による排泥鋳込成形方法に比較して、低い電圧でセラミックス成形体を成形することができる。
【００１０】
また、この排泥鋳込成形方法では、電極が導電性を有する組織で長尺状に形成され、これを鋳込型の表面又は内部に設けている。この場合、鋳込型の気孔が電極によって塞がれる訳ではないため、鋳込型の溶媒吸引能力が損なわれにくい。特に、電極を鋳込型の内部に設けるのであれば、鋳込型の溶媒吸引能力を全く損なうことがない。また、電極を鋳込型の表面に設けた場合であっても、その電極が例えば網状、格子状等をなしておれば、網目又は格子間により賦形面が剥き出しとなり、賦形面の溶媒吸引能力が損なわれることもない。このため、セラミックス原料粉末の肉厚が電気泳動と鋳込型の溶媒吸引能力とに基づいて得られることとなり、さほど高圧の電圧を印加しなくても、十分な肉厚が得られることとなる。このため、安価な製造コストの下で厚肉部分のあるセラミックス成形体を容易に成形することができる。
【００１１】
したがって、本発明のセラミックス成形体の排泥鋳込成形方法では、製造コストの低廉化を実現しつつ、セラミックス成形体の所望部位の肉厚を増したり、減じたりすることができる。
【００１２】
電極は賦形面の所望部位のみに設けることができる。こうすれば、電気泳動と鋳込型の溶媒吸引能力とに基づいてその所望部位のみの肉厚を増したり、減じたりすることができる。すなわち、賦形面の所望部位に陽極電極を設けることにより、そこにスラリー中でマイナスに帯電したセラミックス原料粉末を近接させ、肉厚を増すことができる。逆に、賦形面の所望部位に陰極電極を設ければ、そこではスラリー中でマイナスに帯電したセラミックス原料粉末が離反し、肉厚を減じることができる。
【００１３】
電極としては、炭素からなるものを採用することが好ましい。発明者らの試験結果によれば、炭素からなる電極を採用することにより、電気泳動法において、低い電圧で着肉しやすく、電極反応による気泡の発生を抑制することができる。また、炭素からなる電極は安価である上、加工が容易である。したがって、さらに製造コストの低廉化を実現することができる。こうして、炭素からなる電極を採用する場合、粒子状のカーボンブラックを電極に成形したり、繊維状のカーボンウィスカやカーボンファイバを電極に成形したりすることができる。特に、カーボンウィスカやカーボンファイバ自体が比較的低抵抗であると考えられ、またこれらが互いに長い接触面積を確保すると考えられるため、カーボンウィスカやカーボンファイバを成形した電極の方がカーボンブラックを成形した電極より導電性の点で優れていると考えられる。
【００１４】
電気泳動によるセラミックス原料粉末の着肉量は、電圧、通電時間とほぼ比例関係がある。このため、電圧、通電時間を制御することにより、セラミックス原料粉末の着肉量を制御することができる。また、スラリー中のセラミックス原料粉末の濃度が高ければ、低電圧、短い通電時間でも、早期にセラミックス原料粉末の着肉量を確保することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、試験及び本発明を具体化した実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
（試験）
試験では、図４に示す試験装置を使用して電気泳動法によるセラミック粉末の着肉量を調べる。この試験装置では、容器１０にスラリー１１を充填する。そして、陰極電極１２と陽極電極１３とをスラリー１１中に浸漬する。ここで、陰極電極１２として炭素棒からなる電極を使用する。また、スラリー１１は以下の組成のものである。
【００１７】
セラミックス原料粉末：７５ｗｔ％
水：２３ｗｔ％
電解質（ケイ酸ソーダ「セルナＤ３０５（中京油脂（株））」）：２ｗｔ％
【００１８】
ここで、セラミックス原料粉末の組成は、ＳｉＯ2が６０．９ｗｔ％、Ａｌ2Ｏ3が２５．０ｗｔ％、Ｆｅ2Ｏ3が０．７ｗｔ％、ＣａＯが１．０ｗｔ％、ＭｇＯが０．５ｗｔ％、Ｋ2Ｏが３．１ｗｔ％、Ｎａ2Ｏが１．２ｗｔ％、ＴｉＯ2が０．５ｗｔ％、Ｉｇ−ｌｏｓｓが７．１ｗｔ％である。
【００１９】
このような試験装置で、陰極電極１２と陽極電極１３との間に電圧を印加すると、陽極電極１３にスラリー１１中のセラミックス原料粉末が着肉する。
【００２０】
この際、電圧を１０Ｖ、３０Ｖ又は５０Ｖとし、陽極電極１３として白金棒を使用した場合の通電時間と着肉量との関係を図５に示す。また、電圧を２Ｖ、６Ｖ、１０Ｖ、３０Ｖ又は５０Ｖとし、陽極電極１３としてカーボンブラックを成形した炭素棒を使用した場合の通電時間と着肉量との関係を図６に示す。
【００２１】
図５及び図６より、陽極電極１３として炭素棒を使用した場合の方が白金棒を使用した場合よりも低い電圧で着肉することが分かる。また、陽極電極１３として炭素棒を使用した場合の方が白金棒を使用した場合よりも酸素の発生を抑制できることも判明した。
【００２２】
したがって、電気泳動法によりセラミック成形体を成形する場合、陽極電極としては白金棒よりも炭素棒の方が適していることがわかる。
【００２３】
（実施形態）
本実施形態の排泥鋳込み成形方法では、図１に示すように、石膏からなる鋳込型１、２を使用する。この鋳込型１、２はそれぞれ賦形面１ａ、２ａを有し、賦形面１ａ、２ａの表面には第１電極３〜５が設けられている。第１電極３〜５は市販のカーボンファイバを棒状に成形したものである。
【００２４】
そして、鋳込型１、２のキャビティにスラリー７を充填する。ここで、スラリー７の組成及びセラミックス原料粉末の組成は上記試験と同様である。
【００２５】
次いで、スラリー７中に第２電極６を浸漬する。第２電極６も市販のカーボンファイバを棒状に成形したものである。
【００２６】
そして、第１電極３〜５と第２電極６との間に５Ｖ以上の電圧を数分間印加する。この後、余分なスラリー７を鋳込型１、２から排出し、図２又は図３に示すセラミックス成形体８を得る。
【００２７】
ここで、図２のセラミックス成形体８は、第１電極３〜５を陽極電極とし、そこにスラリー７中でマイナスに帯電したセラミックス原料粉末を近接させ、肉厚を増したものである。このため、セラミックス成形体８は肉厚部８ａ、８ｂ、８ｃを有している。
【００２８】
他方、図３のセラミックス成形体８は、第１電極３〜５を陰極電極とし、そこではスラリー７中でマイナスに帯電したセラミックス原料粉末が離反し、肉厚を減じたものである。このため、セラミックス成形体８は肉薄部８ｄ、８ｅ、８ｆを有している。
【００２９】
これらの際、第１電極３〜５が導電性を有する組織で棒状に形成されているため、カーボンブラックの各粒子のような偶然的な当接により導電性を発揮するのではなく、棒状の組織自体で導電性を発揮している。このため、この排泥鋳込成形方法では、カーボンブラックを塗布してなる電極を採用した電気泳動法による排泥鋳込成形方法に比較して、低い電圧でセラミックス成形体８を成形することができた。
【００３０】
また、この排泥鋳込成形方法では、棒状の第１電極３〜５を鋳込型１、２の表面に設けているため、鋳込型１、２の気孔が第１電極３〜５によって塞がれる訳ではなく、鋳込型１、２の吸水能力を損なわない。このため、セラミックス粉末の肉厚が電気泳動と鋳込型１、２の吸水能力とに基づいて得られることとなり、さほど高圧の電圧を印加しなくても、十分な肉厚が得られることとなる。このため、安価な製造コストの下で厚肉部分のあるセラミックス成形体８を容易に成形することができた。
【００３１】
したがって、実施形態の排泥鋳込成形方法では、製造コストの低廉化を実現しつつ、セラミックス成形体８の所望部位の肉厚を増したり、減じたりすることができる。
【００３２】
なお、図１に示す第１電極３〜５は鋳込型１、２の内部に設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る鋳込型の縦断面図である。
【図２】実施形態で得られるセラミックス成形体の縦断面図である。
【図３】実施形態で得られるセラミックス成形体の縦断面図である。
【図４】試験に使用する試験装置の縦断面図である。
【図５】陽極電極として白金棒を使用した場合の通電時間と着肉量との関係を示すグラフである。
【図６】陽極電極として炭素棒を使用した場合の通電時間と着肉量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１、２…鋳込型
１ａ、２ａ…賦形面
３、４、５…電極（第１電極）
７…スラリー
８…セラミックス成形体
【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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