粉末粒子の自由配列により極低欠陥で超高強度の精密セラミックスを得る高速遠心成形法

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10355030
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 黒木 英憲 広島大学, 工学部, 教授 (80037853)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 深谷 保博 近畿大学, 工学部, 教授 (40268454) ; 田島 俊造 広島大学, 学校教育学部, 助教授 (40136130) ; 鈴木 裕之 広島大学, 工学部, 助手 (90284158) ; 佐々木 元 広島大学, 工学部, 助教授 (30192595) ; 篠崎 賢二 広島大学, 工学部, 助教授 (70154218)
• Keywords: アルミナ / WC / 高強度 / 高遠心力 / 欠陥除去機能 / 成形性

Research Abstract

本年度の研究では,高速遠心成形における成形条件(ロータ回転数,成形時間,泥漿初期濃度,原料粉末平均粒径)が,成形速度と成形体の粒子充填性におよぼす影響を調べた.また,浸液透光法によって成形体内部の直接観察を行い,成形条件が残留欠陥状況におよぼす影響を調べた.更に,WC粉末を使用して高速遠心成形を行い,高比重粉末泥漿の調整方法とその評価方法,成形体内部への焼結助剤の添加方法および焼結法に関して検討を行った.得られた結果を以下にまとめる.
(1) 高速遠心成形法における成形速度は,泥漿の初期濃度には全く影響を受けないが,平均粒子径およびロータ回転数に関してストークスの式と同様の依存性を持っている.
(2) 成形体の粒子充填率は成形機構に関わらず成形中に圧密領域に加えられる圧力によって一意的に決まる.また,アルミナ粉末の場合,成形体に加えられる圧力が1MPa以上になるような条件(3,000rpm以上)で成形することによって,粒子充填率が62%以上に高密度に充填された成形体を得ることが出来る.
(3) 浸液透光法を用いた成形体内部の直接観察よると,高速遠心成形アルミナ成形体は加圧鋳込みアルミナ成形体に比べてはるかに低欠陥である.また,より低粘度の泥漿を使用して,早いロータ回転数(遠心カを大きく)で成形すると,より協力な欠陥除去機能が発揮される.
(4) WC粉末はへプタン溶媒中で良好に分散され,泥漿を長時間自然放置した後にできる自然沈降体の高さが低いほど分散性に優れる.
(5) 高速遠心成形WC成形体中に硝酸塩を加圧含浸し,その後還元処理を行うことでCoやNiの焼結助剤を添加することが出来,これにより微量の焼結助剤でWC成形体の焼結性が改善する.
(6) 高速遠心成形法によるWCは,緻密で微細かつ均質な組織を持ち,ビッカース硬さが約Hv2200と非常に優れる.