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JP2009046361A - Process for producing slurry and slurry produced by the process - Google Patents

Process for producing slurry and slurry produced by the process Download PDF

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JP2009046361A
JP2009046361A JP2007215361A JP2007215361A JP2009046361A JP 2009046361 A JP2009046361 A JP 2009046361A JP 2007215361 A JP2007215361 A JP 2007215361A JP 2007215361 A JP2007215361 A JP 2007215361A JP 2009046361 A JP2009046361 A JP 2009046361A
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slurry
powder
raw material
produced
mpa
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JP2007215361A
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Japanese (ja)
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Yuji Hotta
裕司 堀田
Naoki Omura
直紀 尾村
Toshihiro Isobe
敏宏 磯部
Kimiyasu Sato
佐藤  公泰
Koji Watari
渡利  広司
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a process for producing slurry producible a necessary amount of the slurry in a short time. <P>SOLUTION: The process for producing the slurry comprises a step (1) of obtaining storage slurry containing a first pulverized powder which is a pulverized raw material powder formed by pulverizing a raw material mixture containing the raw material powder using grinding media and a step (2) of obtaining slurry containing a second pulverized powder derived from the first pulverized powder by wet jet-milling a necessary amount out of the storage slurry. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は実用的運用化可能なスラリーの製造方法及びそれにより製造されるスラリー、スラリーの乾燥粉末、スラリーを用いた粉末成形体、及びその焼成体に関する。   The present invention relates to a slurry production method that can be put to practical use, a slurry produced thereby, a dry powder of the slurry, a powder molded body using the slurry, and a fired body thereof.

原料粉末を所定の形状に成形して得られた粉末成形体を焼成し製品とする粉末焼成プロセスは、複雑な形状の製品を高効率かつ安価に製造可能であるというメリットを有することから、諸産業分野において広く用いられている。   The powder firing process to produce a product by firing a powder compact obtained by forming a raw material powder into a predetermined shape has the advantage that a product with a complicated shape can be manufactured efficiently and inexpensively. Widely used in the industrial field.

粉末焼成プロセスにおいては、焼成前の粉末成形体により、得られる製品の品質、形状、及び精度に大きく影響が生じる。例えば、粉末成形体の密度が低い場合には、焼成時に粉末成形体を構成する物質の収縮が大きくなり、製品の形状や精度を制御することが困難になる。粉末成形体中に空隙が残存する場合には、製品の品質が著しく低下する。また、粉末成形体の密度にムラがある場合には、部分的に収縮率に違いが生じ、焼成時に製品に不均一な収縮や亀裂が生じる。そのため、良好な製品を得るためには、高密度で均一な密度分布を有する粉末成形体の製造が極めて重要である。   In the powder firing process, the quality, shape, and accuracy of the resulting product are greatly affected by the powder compact before firing. For example, when the density of the powder compact is low, the shrinkage of the substance constituting the powder compact during firing becomes large, and it becomes difficult to control the shape and accuracy of the product. If voids remain in the powder compact, the quality of the product is significantly reduced. In addition, when the density of the powder compact is uneven, the shrinkage rate is partially different, resulting in uneven shrinkage and cracks in the product during firing. Therefore, in order to obtain a good product, it is extremely important to produce a powder compact having a high density and a uniform density distribution.

粉末成形体の成形方法は種々知られており、大別すると乾式プロセスと湿式プロセスがある。乾式プロセスには、例えば、原料粉末に高温及び高圧を印加して成形するプレス等の手法がある。しかしながら、微粒子を用いて高密度粉末成形体を得る場合、乾式プロセスは高温及び高圧を必要とすることから、装置が大型化し、コストが高くなる。また、近年の産業技術の発展に伴う材料・部材への高機能化及び高性能化の要求により、原料粉末の微細化が進んでいるが、これは同時に作業性の低下、粉末爆発等の危険性の増大、作業環境の悪化、及び押出プロセス等の問題を生じる。一方、湿式プロセスには、例えば、原料粉末と溶媒を混合しスラリーを製造後、多孔質型に鋳込む泥しょう鋳込みプロセス、及び金型に高圧で射出する射出プロセス等がある。湿式プロセスは、特別で高価な装置を必要とせず、大型の複雑形状品を製造できる。   Various methods for forming a powder compact are known, and roughly classified into a dry process and a wet process. The dry process includes, for example, a technique such as pressing that applies high temperature and high pressure to the raw material powder. However, when obtaining a high-density powder molded body using fine particles, the dry process requires high temperature and high pressure, which increases the size of the apparatus and the cost. In addition, due to the demand for higher performance and higher performance of materials and components in accordance with recent developments in industrial technology, raw material powders are being refined. This is also a risk of reduced workability and powder explosion. Problems such as increased performance, worsening of the working environment, and extrusion process. On the other hand, wet processes include, for example, a slurry casting process in which a raw material powder and a solvent are mixed to produce a slurry and then cast into a porous mold, and an injection process in which the mold is injected at a high pressure. The wet process does not require special and expensive equipment, and can produce a large complex shaped product.

しかし、より複雑な部品をより高精度に製造しようというネットシェイプ化と、粉末成形体の更なる高密度化が求められている。粉末成形体の高密度化を図る方法としては、成形プロセスに起因する方法と、成形に用いるスラリーに起因する方法とがある。成形プロセスに起因する方法には、例えば、成形時に外力を印加する加圧鋳込み成形、遠心力を加える遠心成形、及び振動を加える振動成形等がある(例えば、特許文献1,2参照)。しかしながら、成形プロセスに起因する方法の改良は、一般に、装置が大型化し、型及び装置等の消耗が激しくなる。また、期待しうるだけの粉末成形体の高密度化は達成されない場合がある。   However, there is a need for a net shape that allows more complex parts to be manufactured with higher accuracy and a higher density of the powder compact. As a method for increasing the density of a powder compact, there are a method resulting from a molding process and a method resulting from a slurry used for molding. Methods resulting from the molding process include, for example, pressure cast molding in which an external force is applied during molding, centrifugal molding in which centrifugal force is applied, and vibration molding in which vibration is applied (see, for example, Patent Documents 1 and 2). However, the improvement of the method resulting from the molding process generally increases the size of the apparatus, and the consumption of the mold and the apparatus becomes severe. Further, there is a case where the density of the powder compact that can be expected is not achieved.

成形に用いるスラリーに起因する方法には、例えば、原料粉末の粒度分布幅を大きくする方法並びにスラリーの溶媒、pH、及び分散剤量等を調整する方法等がある(例えば、特許文献3,4参照)。スラリーの溶媒、pH、及び分散剤量等を調整する方法は、若干の密度上昇効果が得られるが、望ましい高密度の粉末成形体を得ることは困難である。これは、スラリー製造工程において、スラリーの粘性の増加及び粒子の再凝集等のスラリーの不安定性が一因に挙げられる。   Methods resulting from the slurry used for molding include, for example, a method of increasing the particle size distribution width of the raw material powder, a method of adjusting the solvent, pH, amount of dispersant, and the like of the slurry (for example, Patent Documents 3 and 4). reference). Although the method of adjusting the solvent, pH, amount of dispersant and the like of the slurry can achieve a slight density increasing effect, it is difficult to obtain a desired high-density powder compact. This is partly due to the instability of the slurry such as an increase in the viscosity of the slurry and reaggregation of particles in the slurry production process.

特開平8−99306号公報JP-A-8-99306 特開平2−141455号公報JP-A-2-141455 特開2000−128625号公報JP 2000-128625 A 特開平3−169506号公報JP-A-3-169506 特開平11−113544号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-113544 特開平11−147714号公報JP-A-11-147714 特開2006−248876号公報JP 2006-248876 A

一般に、スラリーは原料粉末と溶媒を混合し、メディアと呼ばれる破砕媒体を用いたボールミル処理を行うことで製造している。この製造方法を採用している理由は、大量の処理作業が可能であり、かつ低コストでスラリーを製造できるからである。しかし、ボールミル処理を行った場合には、大きな質量を有するメディアとの衝突により、原料粉末の結晶構造及び表面状態が損傷し、表面エネルギーの増大による原料粉末の凝集が起こる。原料粉末の凝集はスラリー粘度を増加し、経時的に凝集を引き起こしていくため、貯蔵したスラリーを使用することは好ましくない。従来、スラリーの製造はバッチ毎に行い、未使用のスラリーは廃棄していた。また、製造工程においては、数時間から数日を必要とした。そのため、従来の製造方法では時間的、経済的、及び環境的な点で問題を有している。   In general, a slurry is manufactured by mixing raw material powder and a solvent and performing ball mill treatment using a crushing medium called a medium. The reason why this manufacturing method is adopted is that a large amount of processing work is possible and a slurry can be manufactured at low cost. However, when ball milling is performed, the crystal structure and surface state of the raw material powder are damaged by collision with a medium having a large mass, and the raw material powder is agglomerated due to an increase in surface energy. Aggregation of the raw material powder increases the viscosity of the slurry and causes aggregation over time, so it is not preferable to use a stored slurry. Conventionally, slurry production was performed for each batch, and unused slurry was discarded. In the manufacturing process, several hours to several days are required. Therefore, the conventional manufacturing method has problems in terms of time, economy, and environment.

また、メディア同士の衝突等により、メディアの磨耗粉が不純物としてスラリー中に混入する。不純物の混入量は多いと1wt%に達する場合もある。このような不純物は焼成の妨げになり、得られる製品の特性を低下する原因となる。それゆえ、貯蔵したスラリーを、使用時に再分散化するために再度ボールミル処理等の破砕媒体処理を行うことは、スラリー中の不純物の増加につながり好ましくない。   In addition, due to collisions between media, the media wear powder is mixed into the slurry as impurities. If the amount of impurities mixed is large, it may reach 1 wt%. Such impurities hinder firing and cause deterioration of the properties of the resulting product. Therefore, it is not preferable to re-disperse the stored slurry in order to re-disperse it during use, such as ball milling or the like, which leads to an increase in impurities in the slurry.

さて、湿式ジェットミル処理に関して、食料品産業で適用可能な発明が開示されている(例えば、特許文献5参照)。また、セラミックス粉末や金属粉末等の原料粉末を微細化することを主眼に置いた湿式ジェットミル処理の発明も開示されている(例えば、特許文献6参照)。湿式ジェットミル処理で作製したスラリーは、低粘度と低い再凝集性を有することから、湿式ジェットミル処理で作製したスラリー並びにその製造方法、その高密度成形体、及びその高強度焼結体に関する発明が開示されている(例えば、特許文献7参照)。   Now, regarding wet jet mill processing, an invention applicable in the food industry has been disclosed (see, for example, Patent Document 5). In addition, an invention of a wet jet mill treatment that focuses on refining raw material powders such as ceramic powders and metal powders is also disclosed (see, for example, Patent Document 6). Since the slurry produced by the wet jet mill treatment has low viscosity and low re-agglomeration property, the invention relates to the slurry produced by the wet jet mill treatment, its production method, its high density formed body, and its high strength sintered body. Is disclosed (for example, see Patent Document 7).

しかしながら、湿式ジェットミル処理を行うスラリーの製造方法は、大量製造に関して処理能力の点から好ましくはない。   However, a slurry production method that performs wet jet milling is not preferred in terms of processing capacity for mass production.

本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、短時間で必要量のスラリーを製造しうるスラリー製造方法を提供することにある。また、本発明の課題とするところは、低い再凝集性を有するスラリーを提供することにある。更に、本発明の課題とするところは、高密度の粉末成形体を製造可能な粉末を提供することにある。また、本発明の課題とするところは、欠陥の少ない焼成体を製造可能な粉末成形体を提供することにある。更に、本発明の課題とするところは、欠陥の少ない焼成体を提供することにある。   This invention is made | formed in view of the problem which such a prior art has, The place made into the subject is providing the slurry manufacturing method which can manufacture a required quantity of slurry in a short time. Moreover, the place made into the subject of this invention is providing the slurry which has low re-aggregation property. Furthermore, the place made into the subject of this invention is providing the powder which can manufacture a high-density powder compact. Moreover, the place made into the subject of this invention is providing the powder molded object which can manufacture the sintered body with few defects. Furthermore, the place made into the subject of this invention is providing the sintered body with few defects.

本発明者らは上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、大量製造可能なメディア等の破砕媒体を用いて貯蔵スラリーを製造し、必要量の貯蔵スラリーを適時湿式ジェットミル処理しスラリーを製造することで、上記課題を達成することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention produce a storage slurry using a crushed medium such as a mass-manufacturable medium, and produce a slurry by timely wet jet milling the necessary amount of the storage slurry. Thus, the present inventors have found that the above-described problems can be achieved, and have completed the present invention.

即ち、本発明によれば、以下に示すスラリーの製造方法、スラリー、粉末、粉末成形体、及び焼成体が提供される。   That is, according to the present invention, the following slurry production method, slurry, powder, powder molded body, and fired body are provided.

[1]破砕媒体を使用し、原料粉末を含む原料混合物を破砕処理して前記原料粉末が破砕された第一の破砕粉末を含む貯蔵スラリーを得る工程(1)と、前記貯蔵スラリーのうちの必要分を湿式ジェットミル処理して、前記第一の破砕粉末に由来する第二の破砕粉末を含むスラリーを得る工程(2)と、を有するスラリーの製造方法。   [1] A step (1) of using a crushing medium to crush a raw material mixture containing raw material powder to obtain a storage slurry containing a first crushed powder obtained by crushing the raw material powder; And a step (2) of obtaining a slurry containing a second crushed powder derived from the first crushed powder by subjecting the necessary component to a wet jet mill.

[2]単位時間あたりの粘度の変化量が10mPa・s/h以下である前記スラリーを得る[1]に記載のスラリーの製造方法。   [2] The method for producing a slurry according to [1], wherein the slurry having a viscosity change amount of 10 mPa · s / h or less per unit time is obtained.

[3]前記湿式ジェットミル処理が、前記貯蔵スラリーを、耐圧容器内に密封状態で配置されたノズルへ圧送するとともに分流させ、分流された前記貯蔵スラリーを相互に衝突及び合流させる処理である[1]又は[2]に記載のスラリーの製造方法。   [3] The wet jet mill treatment is a treatment in which the stored slurry is pumped to a nozzle disposed in a sealed state in a pressure resistant container and is split, and the split stored slurry collides and joins with each other. The method for producing a slurry according to [1] or [2].

[4]前記第二の破砕粉末の表面状態が、前記原料粉末の表面状態と同等である[1]〜[3]のいずれかに記載のスラリーの製造方法   [4] The slurry production method according to any one of [1] to [3], wherein the surface state of the second crushed powder is equivalent to the surface state of the raw material powder.

[5][1]〜[4]のいずれかに記載のスラリーの製造方法によって製造されたスラリー。   [5] A slurry produced by the slurry production method according to any one of [1] to [4].

[6]単位時間あたりの粘度の変化量が10mPa・s/h以下である[5]に記載のスラリー。   [6] The slurry according to [5], in which the amount of change in viscosity per unit time is 10 mPa · s / h or less.

[7][5]又は[6]に記載のスラリーを乾燥して得られる粉末。   [7] A powder obtained by drying the slurry according to [5] or [6].

[8][5]又は[6]に記載のスラリーを鋳込み成形して得られる、相対密度が65〜74%である粉末成形体。   [8] A powder compact having a relative density of 65 to 74%, obtained by casting the slurry according to [5] or [6].

[9][8]に記載の粉末成形体を焼成して得られる、密度が95%以上及び線収縮率が12%以下である焼成体。   [9] A fired body obtained by firing the powder compact according to [8], having a density of 95% or more and a linear shrinkage rate of 12% or less.

[10]JIS R1601に準拠して測定された強度が、570MPa以上である[9]に記載の焼成体。   [10] The fired body according to [9], wherein the strength measured according to JIS R1601 is 570 MPa or more.

本発明のスラリーの製造方法は、経済的でありかつ環境調和に即するという効果を奏するものである。また、本発明のスラリーは、低粘度及び低い再凝集性を有し、高密度の粉末成形体を製造できるという効果を奏するものである。更に、本発明の粉末は、高密度の粉末成形体を製造できるという効果を奏するものである。また、本発明の粉末成形体は、欠陥の少ない焼成体を製造できるという効果を奏するものである。更に、本発明の焼成体は、欠陥が少なく実用に即するという効果を奏するものである。   The slurry production method of the present invention is economical and has an effect of conforming to environmental harmony. Moreover, the slurry of this invention has the effect that it has a low viscosity and low re-aggregation property, and can manufacture a high-density powder compact. Furthermore, the powder of the present invention has an effect that a high-density powder compact can be produced. Moreover, the powder molded body of the present invention has an effect that a fired body with few defects can be produced. Furthermore, the fired body of the present invention has the effect of being practical with few defects.

以下、本発明の実施の最良の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。   BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The best mode for carrying out the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following embodiment, and is based on the ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the gist of the present invention. It should be understood that modifications and improvements as appropriate to the following embodiments also fall within the scope of the present invention.

(I)スラリーの製造方法
本発明のスラリーの製造方法は、破砕媒体を使用し、原料粉末を含む原料混合物を破砕処理して原料粉末が破砕された第一の破砕粉末を含む貯蔵スラリーを得る工程(1)と、貯蔵スラリーのうちの必要分を湿式ジェットミル処理して、第一の破砕粉末に由来する第二の破砕粉末を含むスラリーを得る工程(2)と、を有している。この二つの工程を有することで、経済的でありかつ環境調和に即したスラリーの製造方法を提供することが可能となる。
(I) Slurry production method The slurry production method of the present invention uses a crushing medium, crushes a raw material mixture containing raw material powder, and obtains a storage slurry containing the first crushed powder obtained by crushing the raw material powder. A step (1) and a step (2) of obtaining a slurry containing a second crushed powder derived from the first crushed powder by wet jet milling a necessary part of the stored slurry. . By having these two steps, it is possible to provide a method for producing a slurry that is economical and in harmony with the environment.

本発明のスラリーの製造方法は、破砕媒体を使用し、原料粉末を含む原料混合物を破砕処理して原料粉末が破砕された第一の破砕粉末を含む貯蔵スラリーを得る工程(1)を有するので、大量の貯蔵スラリーを製造することが可能である。   Since the manufacturing method of the slurry of this invention has a process (1) which uses a crushing medium and obtains the storage slurry containing the 1st crushing powder by crushing the raw material mixture containing a raw material powder, and crushing the raw material powder Large quantities of storage slurry can be produced.

破砕媒体としては、大量に破砕処理が可能な公知のものを使用することができる。破砕媒体の具体的としては、ボールミル、遊星ボールミル、及びビーズミル等を挙げることができる。   As the crushing medium, a known medium capable of crushing in a large amount can be used. Specific examples of the crushing medium include a ball mill, a planetary ball mill, and a bead mill.

原料粉末は、例えば、金属粉末;金属間化合物粉末;酸化物、炭化物、及び窒化物等のセラミックス粉末;これらの混合粉末;等がある。また、原料粉末の数平均粒子径は、ナノサイズからミクロンサイズまで、破砕媒体を用いた破砕処理により貯蔵スラリーが作製可能な数平均粒子径であることが好ましい。   Examples of the raw material powder include metal powder; intermetallic compound powder; ceramic powder such as oxide, carbide, and nitride; mixed powder thereof; and the like. Moreover, it is preferable that the number average particle diameter of raw material powder is a number average particle diameter which can produce a storage slurry by the crushing process using a crushing medium from nano size to micron size.

原料混合物には、通常、原料粉末とともに溶媒が含有される。溶媒は、例えば、水、アルコール類、ケトン類、油類、及びアミン類等のように従来使用されているものを用いることが好ましく、環境調和の観点から水を使用することが更に好ましい。より具体的には、水として、蒸留水、イオン交換水、水道水、及び工業用水等が使用可能である。また、本発明の効果を損なわない限りにおいて、原料粉末に加えて、得られる粉末成形体の特性改善のために、公知の添加剤を配合することも好ましい。公知の添加剤としては、例えば、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリメタクリル酸アンモニウム塩、ポリエチレンイミン、メチルセルロース、及びポリビニルアルコール等の高分子添加剤等がある。   The raw material mixture usually contains a solvent together with the raw material powder. As the solvent, for example, a conventionally used solvent such as water, alcohols, ketones, oils and amines is preferably used, and water is more preferably used from the viewpoint of environmental harmony. More specifically, distilled water, ion exchange water, tap water, industrial water, and the like can be used as water. Moreover, as long as the effects of the present invention are not impaired, it is also preferable to add known additives in order to improve the properties of the obtained powder compact in addition to the raw material powder. Known additives include, for example, polymer additives such as polyacrylic acid ammonium salt, polymethacrylic acid ammonium salt, polyethyleneimine, methylcellulose, and polyvinyl alcohol.

原料混合物に含まれる原料粉末の濃度は、1〜60vol%であることが好ましく、1〜50vol%であることが更に好ましい。1vol%未満では、鋳込み成形における着肉厚さが薄い場合がある。一方で、60vol%超では、貯蔵スラリーが湿式ジェットミル処理可能な流動性を有さない場合がある。   The concentration of the raw material powder contained in the raw material mixture is preferably 1 to 60 vol%, more preferably 1 to 50 vol%. If it is less than 1 vol%, the wall thickness in casting may be thin. On the other hand, if it exceeds 60 vol%, the stored slurry may not have fluidity that allows wet jet milling.

貯蔵スラリーは、破砕媒体を用いて原料混合物中の原料粉末を破砕した第一の破砕粉末を含むものである。貯蔵スラリーは、通常、高い再凝集性を有し、単位時間当たりの粘度変化は10mPa・s/h以上である。このことにより、貯蔵スラリー中の第一の破砕粉末は経時的に再凝集するといえる。そのため、貯蔵したスラリーをそのまま粉末成形体の製造に用いることは、粉末成形体の密度のムラにつながる傾向があり好ましくない。   A storage slurry contains the 1st crushed powder which crushed the raw material powder in a raw material mixture using the crushing medium. The storage slurry usually has high re-aggregation property, and the viscosity change per unit time is 10 mPa · s / h or more. Thus, it can be said that the first crushed powder in the storage slurry reaggregates with time. For this reason, it is not preferable to use the stored slurry as it is for the production of a powder compact, since this tends to lead to uneven density of the powder compact.

ここで、第一の破砕粉末は、数平均粒子径が1〜10nmであることが好ましく、1〜10nmであることが更に好ましい。 Here, the first crushed powder preferably has a number average particle diameter of 1 to 10 4 nm, and more preferably 1 to 10 3 nm.

工程(1)で得られた貯蔵スラリーのうちの必要分を湿式ジェットミル処理して、第一の破砕粉末に由来する第二の破砕粉末を含むスラリーを得る工程(2)を有することで、適時短時間で必要量の実用的なスラリーを製造することができる。従って、本発明のスラリーの製造方法は、経済的でありかつ環境調和に即している。   By having a step (2) of obtaining a slurry containing a second crushed powder derived from the first crushed powder by wet jet milling the necessary portion of the stored slurry obtained in the step (1). A necessary amount of practical slurry can be produced in a short timely manner. Accordingly, the slurry production method of the present invention is economical and conforms to environmental harmony.

湿式ジェットミル処理は、高速の分流同士又は分流と流路壁との衝突で、高速流により生じる乱流、剪断及びキャビテーション効果等を有効に活用し、分流に含まれる粉末を解砕する処理である。湿式ジェットミル処理を行うことで、貯蔵スラリーは、流路内を高速で通過し、又は衝突しながら通過する際に乱流及び剪断を受けるため、貯蔵スラリーに含まれる再凝集した粉末が解砕される。また、衝突直後に減圧開放されるときに、キャビテーション効果が生じ、急激な放圧による衝撃を受けて、スラリー中の粉末が更に解砕されて第二の破砕粉末を含むスラリーとなる。   The wet jet mill process is a process that breaks up the powder contained in the split flow by effectively utilizing the turbulent flow, shearing and cavitation effects caused by the high-speed flow due to the collision between the high-speed split flows or between the flow and the flow path wall. is there. By performing wet jet mill treatment, the storage slurry is turbulent and sheared when passing through the flow path at high speed or while colliding, so that the re-agglomerated powder contained in the storage slurry is crushed. Is done. Further, when the pressure is released immediately after the collision, a cavitation effect occurs, and the powder in the slurry is further crushed by a shock due to sudden pressure release to become a slurry containing the second crushed powder.

この様な処理を行う湿式ジェットミルとしては、例えば、「高圧ホモジナイザー」として市販されているバルププレートによる高速噴射を利用したタイプ、スリット状に形成した流路内で高速衝突させるタイプ、90°位相させて連通せしめた夫々一文字の流路内で高速衝突を起こさせるタイプ、同一ノズル内で流体同士の衝突を複数回発生させるタイプ、対向するオリフィスから非球面構造の部屋へ噴出させて衝突させるタイプ、及び液相ジェット流を高速で衝突させるタイプ等がある。これらは、それぞれ装置タイプの特性により混合、分散、及び解砕効果に多少の差が生じるが、再凝集した粉末すなわち第一の破砕粉末を含む貯蔵スラリーの分流同士を正面から衝突させるタイプのものが好ましい。   Examples of wet jet mills that perform such treatment include a type that uses high-speed jetting with a valve plate that is commercially available as a “high-pressure homogenizer”, a type that collides at high speed in a slit-shaped flow path, and a 90 ° phase. A type that causes high-speed collisions within each single-character flow path that has been connected to each other, a type that causes multiple collisions between fluids within the same nozzle, and a type that causes collisions by jetting from opposing orifices into an aspherical structure room And a type in which a liquid-phase jet stream collides at high speed. There are some differences in the mixing, dispersion, and crushing effects due to the characteristics of each device type, but the type of storage slurry containing re-agglomerated powder, that is, the first crushed powder, collides from the front. Is preferred.

より具体的には、湿式ジェットミルとして、耐圧容器内に密封状態で配設されたノズルへポンプを用いて圧送するとともに分流し、分流同士を衝突させるものが好ましい。   More specifically, as the wet jet mill, a wet jet mill is preferably used which is pumped to a nozzle disposed in a sealed state in a pressure-resistant vessel and is shunted so that the shunts collide with each other.

湿式ジェットミル処理を行う際のポンプの処理圧力は、10MPa以上であることが好ましく、50MPa以上であることが更に好ましく、100MPa以上であることが特に好ましい。ポンプの処理圧力が10MPa未満だと、混合、分散、及び解砕の効果が十分ではない場合がある。また、湿式ジェットミル処理の処理回数は特に制限なく、所望の特性を有するスラリーが得られるまで何度でも処理を繰り返すことが可能である。なお、ポンプの処理圧力の上限値については特に限定されないが、実質的には500MPa以下であることが好ましい。   The processing pressure of the pump when performing the wet jet mill treatment is preferably 10 MPa or more, more preferably 50 MPa or more, and particularly preferably 100 MPa or more. When the processing pressure of the pump is less than 10 MPa, the effects of mixing, dispersion, and crushing may not be sufficient. The number of wet jet mill treatments is not particularly limited, and the treatment can be repeated any number of times until a slurry having desired characteristics is obtained. In addition, although it does not specifically limit about the upper limit of the process pressure of a pump, It is preferable that it is 500 Mpa or less substantially.

スラリーは、貯蔵スラリーを湿式ジェットミル処理することで得られ、第二の破砕粉末を含むものである。スラリーは、低い再凝集性を有し、単位時間当たりの粘度変化は10mPa・s/h以下であることが好ましく、5mPa・s/h以下であることが更に好ましい。単位時間当たりの粘度変化が10mPa・s/h超だと、第二の破砕粉末の再凝集性が高く、スラリー密度の不均一化が起きる場合がある。なお、単位時間当たりの粘度変化の下限値については特に限定されないが、実質的には0mPa・s/h以上であればよい。   The slurry is obtained by wet jet milling the storage slurry and contains the second crushed powder. The slurry has a low re-aggregation property, and the viscosity change per unit time is preferably 10 mPa · s / h or less, and more preferably 5 mPa · s / h or less. When the change in viscosity per unit time is more than 10 mPa · s / h, the re-aggregation property of the second crushed powder is high, and the slurry density may be nonuniform. The lower limit of the change in viscosity per unit time is not particularly limited, but may be substantially 0 mPa · s / h or more.

ここで第二の破砕粉末は、その数平均粒子径が1〜10nmであることが好ましく、1〜10nmであることが更に好ましい。第二の破砕粉末の数平均粒子径が10nm超では、貯蔵スラリー中の再凝集した粉末が湿式ジェットミルのノズルにつまる恐れがある。一方、1nm未満では、表面エネルギーが大きく、解砕及び分散できないという場合がある。また、第二の破砕粉末の表面状態は、原料粉末の表面状態と同等であることが好ましい。第二の破砕粉末及び原料粉末の表面状態は、例えば、それぞれの粉末の赤外吸収スペクトル、走査型電子顕微鏡等の測定結果により、比較することができる。ここで「表面状態が同等」であるとは、これらの測定結果、すなわち赤外吸収スペクトルのピーク強度、粉末表面に形成されうるアモルファス層の状態等に実質的な差異が認められないことをいう。 Here, the second crushed powder preferably has a number average particle diameter of 1 to 10 4 nm, and more preferably 1 to 10 3 nm. If the number average particle size of the second crushed powder is more than 10 4 nm, the re-agglomerated powder in the storage slurry may be clogged with the nozzle of the wet jet mill. On the other hand, if the thickness is less than 1 nm, the surface energy may be large, so that crushing and dispersion cannot be performed. The surface state of the second crushed powder is preferably equivalent to the surface state of the raw material powder. The surface states of the second crushed powder and the raw material powder can be compared, for example, based on the measurement results of the respective powders such as the infrared absorption spectrum and the scanning electron microscope. Here, “the surface state is equivalent” means that there is no substantial difference in these measurement results, that is, the peak intensity of the infrared absorption spectrum, the state of the amorphous layer that can be formed on the powder surface, and the like. .

(II)スラリー
本発明のスラリーは、前記したスラリーの製造方法により製造されたスラリーである。本発明のスラリーは、低粘度及び低い再凝集性を有し、高密度の粉末成形体を製造できる。
(II) Slurry The slurry of the present invention is a slurry produced by the above-described slurry production method. The slurry of the present invention has a low viscosity and a low re-aggregation property, and can produce a high-density powder compact.

本発明のスラリーは、低い再凝集性を有し、単位時間当たりの粘度変化は10mPa・s/h以下であることが好ましく、5mPa・s/h以下であることが更に好ましい。単位時間当たりの粘度変化が10mPa・s/h超だと、再凝集性が高く、粉末成形体の相対密度の低下を招く場合がある。なお、単位時間当たりの粘度変化の下限値については特に限定されないが、実質的には0mPa・s/h以上であることが好ましい。   The slurry of the present invention has a low re-aggregation property, and the viscosity change per unit time is preferably 10 mPa · s / h or less, and more preferably 5 mPa · s / h or less. When the viscosity change per unit time is more than 10 mPa · s / h, the reaggregation property is high, and the relative density of the powder compact may be lowered. The lower limit of the change in viscosity per unit time is not particularly limited, but is substantially preferably 0 mPa · s / h or more.

また、スラリーは低粘度であり、より具体的には、その粘度が50mPa・s以下であることが好ましく、45mPa・s以下であることが更に好ましい。スラリーの粘度が50mPa・s超だと、鋳込み時の第二の破砕粉末の再配列を阻害し、粉末成形体の相対密度の低下を招く場合がある。なお、粘度の下限値については特に限定されないが、実質的には1mPa・s/h以上であることが好ましい。   The slurry has a low viscosity, and more specifically, the viscosity is preferably 50 mPa · s or less, and more preferably 45 mPa · s or less. When the viscosity of the slurry exceeds 50 mPa · s, rearrangement of the second crushed powder during casting may be hindered, and the relative density of the powder compact may be reduced. The lower limit of the viscosity is not particularly limited, but it is preferably substantially 1 mPa · s / h or more.

(III)粉末
粉末は、スラリーを乾燥させて得られる粉末であり、第二の破砕粉末と同一である。粉末を作製することで、高密度粉末成形体を製造できる。ここで、スラリーの乾燥方法は特に限定されず、例えば、自然乾燥、減圧乾燥、及び高温乾燥等がある。
(III) Powder The powder is a powder obtained by drying the slurry, and is the same as the second crushed powder. By producing powder, a high-density powder compact can be produced. Here, the drying method of the slurry is not particularly limited, and examples thereof include natural drying, reduced pressure drying, and high temperature drying.

(IV)粉末成形体
粉末成形体は、スラリーを鋳込み成形することで得られるものである。鋳込み成形用の型は、石膏型、樹脂型等の吸水性のある型であれば良く、公知の多孔質型を使用できる。また、鋳込み方法としては、例えば、排泥鋳込み、固形鋳込み、振動鋳込み、加圧鋳込み、減圧鋳込み、及び遠心鋳込み等があり、公知の方法を使用できる。
(IV) Powder compact A powder compact is obtained by casting a slurry. The mold for casting may be a mold having water absorption, such as a plaster mold or a resin mold, and a known porous mold can be used. As casting methods, there are, for example, waste mud casting, solid casting, vibration casting, pressure casting, reduced pressure casting, centrifugal casting, etc., and known methods can be used.

粉末成形体は、その相対密度が50〜74%であることが好ましく、65〜74%であることが更に好ましい。粉末成形体の相対密度が50%未満では、粉末成形体の密度が低く、焼成体の形状や精度の制御が困難になる場合がある。一方、粉末成形体の相対密度が74%超では、焼成に伴う粒成長において異常粒成長を引き起こす場合がある。   The powder compact preferably has a relative density of 50 to 74%, more preferably 65 to 74%. When the relative density of the powder molded body is less than 50%, the density of the powder molded body is low, and it may be difficult to control the shape and accuracy of the fired body. On the other hand, if the relative density of the powder compact exceeds 74%, abnormal grain growth may be caused in grain growth accompanying firing.

(V)焼成体
焼成体は、粉末成形体を焼成して得られるものである。焼成方法は、特に限定されるものではなく、原料粉末に応じて、各種焼成炉、焼成雰囲気、焼成時間、及び焼成温度等を選択できる。
(V) Fired body The fired body is obtained by firing a powder compact. The firing method is not particularly limited, and various firing furnaces, firing atmospheres, firing times, firing temperatures, and the like can be selected according to the raw material powder.

焼成体は、密度が95%以上であることが好ましく、96%以上であることが更に好ましい。焼成体の密度が95%未満では、焼成体の強度が十分ではない場合がある。なお、焼成体の密度の上限値については特に限定されないが、実質的には100%以下であることが好ましい。また、焼成体の線収縮率は14%以下であることが好ましく、12%以下であることが更に好ましい。焼成体の線収縮率が14%超だと、焼成体の形状に問題が生じる場合がある。   The sintered body preferably has a density of 95% or more, and more preferably 96% or more. When the density of the fired body is less than 95%, the strength of the fired body may not be sufficient. The upper limit of the density of the fired body is not particularly limited, but it is preferably substantially 100% or less. The linear shrinkage of the fired body is preferably 14% or less, and more preferably 12% or less. When the linear shrinkage rate of the fired body is more than 14%, there may be a problem in the shape of the fired body.

また、焼成体はJIS R1601に準拠して測定された強度が、570MPa以上であることが好ましく、600MPa以上であることが更に好ましい。   Moreover, it is preferable that the intensity | strength measured based on JISR1601 is 570 Mpa or more, and, as for a sintered compact, it is still more preferable that it is 600 Mpa or more.

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。また、各種物性値の測定方法、及び諸特性の評価方法を以下に示す。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples. In the examples and comparative examples, “parts” and “%” are based on mass unless otherwise specified. Moreover, the measuring method of various physical-property values and the evaluation method of various characteristics are shown below.

[粘度測定]:エー・アンド・デイ社製の「振動式粘度計」を用いて測定を行った。   [Viscosity Measurement]: Viscosity was measured using a “vibrating viscometer” manufactured by A & D.

[赤外吸収スペクトル測定]:パーキンエルマー社製の「フーリエ変換赤外吸収スペクトル」を用いて測定を行った。   [Infrared absorption spectrum measurement]: Measurement was performed using “Fourier transform infrared absorption spectrum” manufactured by PerkinElmer.

[3点曲げ強度試験]:JIS R1601に準拠して測定を行った。   [Three-point bending strength test]: Measured according to JIS R1601.

(実施例1)
原料粉末として酸化アルミニウム粉末(数平均粒子径570nm)を、溶媒として蒸留水を用いて、アルミナ濃度が30vol%となるように秤量及び混合し、従来のスラリーを大量製造するために使用しているボールミルにて24時間処理することで、貯蔵スラリーを製造した。1週間後、適当量の貯蔵スラリーを取出し、200MPaの処理圧力で、1回湿式ジェットミル処理を行い、スラリーを製造した。スラリーに含まれる第二の破砕粉末の数平均粒子径に対して頻度をプロットしたグラフを図1破線で示す。また、時間に対して粘度をプロットしたグラフを図2中(b)で示す。
Example 1
Aluminum oxide powder (number average particle diameter of 570 nm) is used as a raw material powder, distilled water is used as a solvent, and weighed and mixed so that the alumina concentration is 30 vol%, and is used for mass production of conventional slurries. Storage slurry was manufactured by processing for 24 hours with a ball mill. One week later, an appropriate amount of stored slurry was taken out and wet-milled once at a processing pressure of 200 MPa to produce a slurry. The graph which plotted the frequency with respect to the number average particle diameter of the 2nd crushed powder contained in a slurry is shown with a broken line of FIG. Moreover, the graph which plotted the viscosity with respect to time is shown by (b) in FIG.

(実施例2)
実施例1に従って製造したスラリーを乾燥して粉末を製造した。この粉末の赤外吸収スペクトルの測定結果を示すチャートを図3中(b)で示す。
(Example 2)
The slurry produced according to Example 1 was dried to produce a powder. A chart showing the measurement results of the infrared absorption spectrum of this powder is shown in FIG.

(実施例3)
実施例1で製造したスラリーを用いて鋳込み成形を行い、100×100×10mmの板状の粉末成形体を製造した。得られた粉末成形体に対し、相対密度を測定した。結果を表1に示す。
(Example 3)
Casting molding was performed using the slurry produced in Example 1, and a plate-like powder compact of 100 × 100 × 10 mm was produced. The relative density was measured with respect to the obtained powder compact. The results are shown in Table 1.

(実施例4)
実施例3で製造した粉末成形体を、1450℃で焼成することにより焼成体を製造した。得られた焼成体に対し、相対密度及び収縮率の測定を行った。結果を表2に示す。また、得られた焼成体に対し3点曲げ強度試験を行った。結果を表3に示す。更に、焼成体の微構造を示す走査型電子顕微鏡写真を図4Bに示す。
Example 4
A fired body was produced by firing the powder compact produced in Example 3 at 1450 ° C. The relative density and shrinkage rate of the obtained fired body were measured. The results are shown in Table 2. In addition, a three-point bending strength test was performed on the obtained fired body. The results are shown in Table 3. Furthermore, a scanning electron micrograph showing the microstructure of the fired body is shown in FIG. 4B.

(実施例5)
実施例3で製造した粉末成形体を、1500℃で焼成することにより焼成体を製造した。得られた焼成体に対し、相対密度及び収縮率の測定を行った。結果を表2に示す。
(Example 5)
A fired body was manufactured by firing the powder compact manufactured in Example 3 at 1500 ° C. The relative density and shrinkage rate of the obtained fired body were measured. The results are shown in Table 2.

(比較例1)
原料粉末として酸化アルミニウム粉末(数平均粒子径570nm)を、溶媒として蒸留水を用いて、アルミナ濃度が30vol%となるように秤量及び混合し、従来のスラリーを大量製造するために使用しているボールミルにて24時間処理することで、貯蔵スラリーを製造した。貯蔵スラリーに含まれる第一の破砕粉末の数平均粒子径に対して頻度をプロットしたグラフを図1実線で示す。また、時間に対して粘度をプロットしたグラフを図2中(a)で示す。
(Comparative Example 1)
Aluminum oxide powder (number average particle diameter of 570 nm) is used as a raw material powder, distilled water is used as a solvent, and weighed and mixed so that the alumina concentration is 30 vol%, and is used for mass production of conventional slurries. Storage slurry was manufactured by processing for 24 hours with a ball mill. The graph which plotted the frequency with respect to the number average particle diameter of the 1st crushing powder contained in a storage slurry is shown by the continuous line of FIG. Moreover, the graph which plotted the viscosity with respect to time is shown by (a) in FIG.

(比較例2)
比較例1に従って製造した貯蔵スラリーを乾燥して粉末を製造した。この粉末の赤外吸収スペクトルの測定結果を示すチャートを図3中(c)で示す。
(Comparative Example 2)
The storage slurry produced according to Comparative Example 1 was dried to produce a powder. A chart showing the measurement results of the infrared absorption spectrum of this powder is shown in FIG.

(比較例3)
原料粉末である酸化アルミニウム粉末を乾燥して粉末を製造した。この粉末の赤外吸収スペクトルの測定結果を示すチャートを図3中(a)で示す。
(Comparative Example 3)
The raw material powder, aluminum oxide powder, was dried to produce a powder. A chart showing the measurement results of the infrared absorption spectrum of this powder is shown in FIG.

(比較例4)
比較例1で製造した貯蔵スラリーを用いて鋳込み成形を行い、100×100×10mmの板状の粉末成形体を製造した。得られた粉末成形体に対し、相対密度を測定した。結果を表1に示す。
(Comparative Example 4)
Casting molding was performed using the storage slurry produced in Comparative Example 1 to produce a plate-like powder compact of 100 × 100 × 10 mm. The relative density was measured with respect to the obtained powder compact. The results are shown in Table 1.

(比較例5)
比較例4で製造した粉末成形体を、1450℃で焼成することにより焼成体を製造した。得られた焼成体に対し、相対密度及び収縮率の測定を行った。結果を表2に示す。また、得られた焼成体に対し3点曲げ強度試験を行った。結果を表3に示す。更に、焼成体の微構造を示す走査型電子顕微鏡写真を図4Aに示す。
(Comparative Example 5)
A fired body was produced by firing the powder compact produced in Comparative Example 4 at 1450 ° C. The relative density and shrinkage rate of the obtained fired body were measured. The results are shown in Table 2. In addition, a three-point bending strength test was performed on the obtained fired body. The results are shown in Table 3. Further, a scanning electron micrograph showing the microstructure of the fired body is shown in FIG. 4A.

(比較例6)
比較例4で製造した粉末成形体を、1500℃で焼成することにより焼成体を製造した。得られた焼成体に対し、相対密度及び収縮率の測定を行った。結果を表2に示す。
(Comparative Example 6)
A fired body was produced by firing the powder compact produced in Comparative Example 4 at 1500 ° C. The relative density and shrinkage rate of the obtained fired body were measured. The results are shown in Table 2.

(比較例7)
比較例1と同様にして製造した貯蔵スラリーを、1週間後、適当量の貯蔵スラリーを取出し、再度ボールミル処理を行い、スラリーを製造した。このスラリーを用いて鋳込み成形を行い、100×100×10mmの板状の粉末成形体を製造した。得られた粉末成形体に対し、相対密度を測定した。結果を表1に示す。
(Comparative Example 7)
A storage slurry produced in the same manner as in Comparative Example 1 was taken out after one week, and an appropriate amount of storage slurry was taken out and ball milled again to produce a slurry. The slurry was cast and molded to produce a 100 × 100 × 10 mm plate-like powder compact. The relative density was measured with respect to the obtained powder compact. The results are shown in Table 1.

(比較例8)
比較例7で製造した粉末成形体を、1450℃で焼成することにより焼成体を製造した。得られた焼成体に対し、相対密度及び収縮率の測定を行った。結果を表2に示す。また、焼成体の微構造を示す走査型電子顕微鏡写真を図4Cに示す。
(Comparative Example 8)
A fired body was produced by firing the powder compact produced in Comparative Example 7 at 1450 ° C. The relative density and shrinkage rate of the obtained fired body were measured. The results are shown in Table 2. A scanning electron micrograph showing the microstructure of the fired body is shown in FIG. 4C.

(比較例9)
比較例8で製造した粉末成形体を、1500℃で焼成することにより焼成体を製造した。得られた焼成体に対し、相対密度及び収縮率の測定を行った。結果を表2に示す。
(Comparative Example 9)
A fired body was produced by firing the powder compact produced in Comparative Example 8 at 1500 ° C. The relative density and shrinkage rate of the obtained fired body were measured. The results are shown in Table 2.

実施例1及び比較例1で製造したスラリーに含まれる第二及び第一の破砕粉末の粒度分布を測定した。数平均粒子径に対して頻度をプロットしたグラフを図1に示す。なお、図1中、実線は比較例1に対する測定結果を、破線は実施例1に対する測定結果を示す。図1より、第一及び第二の破砕粉末の数平均粒子径は570nmで一致し、かつ、その原料粉末である酸化アルミニウム粉末の数平均粒子径570nmと一致している。このことから、湿式ジェットミル処理を行うことで、貯蔵することで凝集した粉末を解砕しスラリーを再分散化することが可能であるといえる。   The particle size distributions of the second and first crushed powders contained in the slurry produced in Example 1 and Comparative Example 1 were measured. A graph plotting the frequency against the number average particle diameter is shown in FIG. In FIG. 1, the solid line indicates the measurement result for Comparative Example 1, and the broken line indicates the measurement result for Example 1. From FIG. 1, the number average particle diameters of the first and second crushed powders coincide with each other at 570 nm, and the number average particle diameter of the aluminum oxide powder as the raw material powder coincides with 570 nm. From this, it can be said that by performing wet jet mill treatment, it is possible to pulverize the powder that has been agglomerated by storage and redisperse the slurry.

実施例1及び比較例1で製造したスラリーの粘度の経時変化を測定した。時間に対して粘度をプロットしたグラフを図2に示す。なお、図2中、(a)は比較例1で製造したスラリーの粘度、(b)は実施例1で製造したスラリーの粘度を示す。比較例1で製造したスラリーの粘度は、ボールミル処理直後は45mPa・sであり、その後上昇している。これは、貯蔵スラリーに含まれる第一の破砕粉末が再凝集していることを意味する。一方、実施例1で製造したスラリーの粘度は、45mPa・sで180分の測定時間内において、ほぼ一定化している。このことは、湿式ジェットミル処理後のスラリーに含まれる、第二の破砕粉末の再凝集性が低いことを意味する。つまり、凝集する傾向にある貯蔵スラリーを、凝集性が低い安定なスラリーに改質可能であるといえる。   The change with time of the viscosity of the slurry produced in Example 1 and Comparative Example 1 was measured. A graph plotting viscosity against time is shown in FIG. In FIG. 2, (a) shows the viscosity of the slurry produced in Comparative Example 1, and (b) shows the viscosity of the slurry produced in Example 1. The viscosity of the slurry produced in Comparative Example 1 is 45 mPa · s immediately after the ball mill treatment, and then increases. This means that the first crushed powder contained in the storage slurry is re-agglomerated. On the other hand, the viscosity of the slurry produced in Example 1 is substantially constant within a measurement time of 180 m at 45 mPa · s. This means that the re-aggregation property of the second crushed powder contained in the slurry after the wet jet mill treatment is low. That is, it can be said that a storage slurry that tends to aggregate can be modified into a stable slurry with low aggregation.

実施例2、及び比較例2,3で製造した粉末の赤外吸収スペクトルを測定した。各粉末の赤外吸収スペクトルの測定結果を示すチャートを図3に示す。なお、図3中、(a)は比較例3で製造した粉末の赤外吸収スペクトル、(b)は実施例2で製造した粉末の赤外吸収スペクトル、(c)は比較例2で製造した粉末の赤外吸収スペクトルを示す。比較例2で製造した粉末の赤外吸収スペクトルは、比較例3で製造した粉末の赤外吸収スペクトルと比較して酸化アルミニウムの表面に存する水酸基を示すピーク強度が強いことがわかる。一方で、実施例2で製造した粉末の赤外吸収スペクトルは、比較例3で製造した粉末の赤外吸収スペクトルとほぼ一致し、水酸基を示すピーク強度に差異が見られない。つまり、湿式ジェットミル処理により、解砕されたスラリーに含まれる粉末の表面状態が原料粉末の表面状態と同等になるといえる。これは、ボールミル処理により改質された凝集性のあるスラリーを、安定なスラリー即ち低い再凝集性を有するスラリーに改質しているといえる。   Infrared absorption spectra of the powders produced in Example 2 and Comparative Examples 2 and 3 were measured. The chart which shows the measurement result of the infrared absorption spectrum of each powder is shown in FIG. 3, (a) is the infrared absorption spectrum of the powder produced in Comparative Example 3, (b) is the infrared absorption spectrum of the powder produced in Example 2, and (c) is produced in Comparative Example 2. The infrared absorption spectrum of powder is shown. It can be seen that the infrared absorption spectrum of the powder produced in Comparative Example 2 has a stronger peak intensity indicating hydroxyl groups present on the surface of the aluminum oxide than the infrared absorption spectrum of the powder produced in Comparative Example 3. On the other hand, the infrared absorption spectrum of the powder produced in Example 2 almost coincides with the infrared absorption spectrum of the powder produced in Comparative Example 3, and no difference is observed in the peak intensity indicating hydroxyl groups. That is, it can be said that the surface state of the powder contained in the crushed slurry is equivalent to the surface state of the raw material powder by the wet jet mill treatment. This can be said that the coagulable slurry modified by the ball mill treatment is modified into a stable slurry, that is, a slurry having low reagglomeration property.

実施例3、及び比較例4,7で製造した粉末成形体の相対密度を表1に示す。表1から、実施例3で製造した粉末成形体の相対密度67.0%は、比較例4,7で製造した粉末成形体の相対密度61.2%、59.5%に対し高い値である。このことから、実施例3で製造した粉末成形体は均質な高充填状態であるといえる。   Table 1 shows the relative densities of the powder compacts produced in Example 3 and Comparative Examples 4 and 7. From Table 1, the relative density 67.0% of the powder compact produced in Example 3 is a higher value than the relative densities 61.2% and 59.5% of the powder compact produced in Comparative Examples 4 and 7. is there. From this, it can be said that the powder compact manufactured in Example 3 is in a homogeneous and highly filled state.

実施例4,5、及び比較例5,6,8,9で製造した焼成体の相対密度及び収縮率を表2に示す。実施例4,5で製造した焼成体の相対密度及び収縮率は、それぞれ、96.2%及び10.2%、98.5%及び11.1%であったのに対し、比較例5,6,8,9で製造した焼成体の相対密度及び収縮率は、それぞれ、92.1%及び14.6%、94.5%及び15.2%、91.6%及び13.9%、94.7%及び14.6%であった。   Table 2 shows the relative density and shrinkage ratio of the fired bodies produced in Examples 4 and 5 and Comparative Examples 5, 6, 8, and 9. The relative density and shrinkage of the fired bodies produced in Examples 4 and 5 were 96.2% and 10.2%, 98.5% and 11.1%, respectively, whereas Comparative Example 5 and The relative density and shrinkage of the fired bodies produced at 6,8,9 were 92.1% and 14.6%, 94.5% and 15.2%, 91.6% and 13.9%, 94.7% and 14.6%.

また、実施例5、及び比較例5,8で製造した焼成体について、走査型電子顕微鏡により微構造観察を行った。実施例5、及び比較例5,8で製造した焼成体の微構造を示す走査型電子顕微鏡写真を図4A,図4B、及び図4Cにそれぞれ示す。なお、図4Aは、比較例5で製造した焼成体の微構造を示す走査型電子顕微鏡写真であり、図4Bは、実施例5で製造した焼成体の微構造を示す走査型電子顕微鏡写真であり、図4Cは、比較例8で製造した焼成体の微構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。比較例5,8で製造した焼成体は、多くの気孔が見られ、緻密化が完全に進んでいないことがわかる(図4A及びC)。一方、実施例5で製造した焼成体は、異常粒成長することなく緻密化が進み、気孔等の欠陥がみられなかった(図4B)。   Further, the microstructures of the fired bodies manufactured in Example 5 and Comparative Examples 5 and 8 were observed with a scanning electron microscope. Scanning electron micrographs showing the microstructures of the fired bodies produced in Example 5 and Comparative Examples 5 and 8 are shown in FIGS. 4A, 4B, and 4C, respectively. 4A is a scanning electron micrograph showing the microstructure of the fired body manufactured in Comparative Example 5, and FIG. 4B is a scanning electron micrograph showing the microstructure of the fired body manufactured in Example 5. FIG. 4C is a scanning electron micrograph showing the microstructure of the fired body produced in Comparative Example 8. It can be seen that the fired bodies produced in Comparative Examples 5 and 8 have many pores, and the densification has not progressed completely (FIGS. 4A and C). On the other hand, the fired body produced in Example 5 was densified without abnormal grain growth, and no defects such as pores were observed (FIG. 4B).

更に、実施例4及び比較例5で製造した焼成体に対しJIS R1601に基づいた3点曲げ強度試験を行った。結果を表3に示す。実施例4で製造した焼成体の3点曲げ強度は616.3MPaであったのに対し、比較例5で製造した焼成体の3点曲げ強度は474.0MPaであった。   Further, a three-point bending strength test based on JIS R1601 was performed on the fired bodies manufactured in Example 4 and Comparative Example 5. The results are shown in Table 3. The three-point bending strength of the fired body manufactured in Example 4 was 616.3 MPa, whereas the three-point bending strength of the fired body manufactured in Comparative Example 5 was 474.0 MPa.

これらの結果から、実施例4,5で製造した焼成体は高密度かつ均質な微構造を有し、緻密化した低収縮焼成体であることがわかる。   From these results, it can be seen that the fired bodies produced in Examples 4 and 5 are dense, low shrinkage fired bodies having a dense and homogeneous microstructure.

本発明は、実用的運用化可能なスラリーの製造方法及びそれにより製造されるスラリー、スラリーの乾燥粉末、スラリーを用いた粉末成形体、及びその焼成体に関するものであり、焼成体の線収縮率が12%以下であるために、各種部材として使用する際に高信頼性、高性能化、及びニアネットシェイプ化に大きく貢献できる。また、成形体密度を高くすることができるために、焼成温度の低減や焼成時間の短縮を行うことができ、粉末焼成の環境負荷低減及び低コスト化が期待できる。更に、スラリーを貯蔵することができることから、スラリー製造プロセスの時間的短縮、従来のバッチ毎のスラリー製造のための未使用スラリーの廃棄といった、材料の有効利用等の低コスト化による製造が期待できる。また、製造されたスラリーは低粘性及び低い再凝集性を有し、鋳込み成形以外のプロセス(例えばインクジェット)への適用も期待される。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a slurry that can be practically used and a slurry produced thereby, a dry powder of the slurry, a powder molded body using the slurry, and a fired body thereof, and a linear shrinkage ratio of the fired body. Is 12% or less, it can greatly contribute to high reliability, high performance, and near net shape when used as various members. In addition, since the density of the compact can be increased, the firing temperature can be reduced and the firing time can be shortened, and reduction of the environmental burden and cost reduction of powder firing can be expected. Furthermore, since the slurry can be stored, it can be expected to be manufactured at low cost such as effective use of materials such as time reduction of the slurry manufacturing process and disposal of unused slurry for slurry production for each conventional batch. . Moreover, the produced slurry has low viscosity and low re-aggregation property, and application to processes other than casting (for example, inkjet) is also expected.

数平均粒子径に対して頻度をプロットしたグラフである。It is the graph which plotted the frequency with respect to the number average particle diameter. 時間に対して粘度をプロットしたグラフである。It is the graph which plotted the viscosity with respect to time. 各粉末の赤外吸収スペクトルの測定結果を示すチャートである。It is a chart which shows the measurement result of the infrared absorption spectrum of each powder. 比較例5で製造した焼成体の微構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。6 is a scanning electron micrograph showing the microstructure of a fired body produced in Comparative Example 5. 実施例4で製造した焼成体の微構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。4 is a scanning electron micrograph showing the microstructure of a fired body produced in Example 4. FIG. 比較例9で製造した焼成体の微構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。10 is a scanning electron micrograph showing the microstructure of a fired body produced in Comparative Example 9.

Claims (10)

破砕媒体を使用し、原料粉末を含む原料混合物を破砕処理して前記原料粉末が破砕された第一の破砕粉末を含む貯蔵スラリーを得る工程(1)と、
前記貯蔵スラリーのうちの必要分を湿式ジェットミル処理して、前記第一の破砕粉末に由来する第二の破砕粉末を含むスラリーを得る工程(2)と、
を有するスラリーの製造方法。
Using a crushing medium, crushing the raw material mixture containing the raw material powder to obtain a storage slurry containing the first crushed powder obtained by crushing the raw material powder;
A step (2) of obtaining a slurry containing a second crushed powder derived from the first crushed powder by wet jet milling a necessary part of the stored slurry;
The manufacturing method of the slurry which has this.
単位時間あたりの粘度の変化量が10mPa・s/h以下である前記スラリーを得る請求項1に記載のスラリーの製造方法。   The manufacturing method of the slurry of Claim 1 which obtains the said slurry whose variation | change_quantity of the viscosity per unit time is 10 mPa * s / h or less. 前記湿式ジェットミル処理が、
前記貯蔵スラリーを、耐圧容器内に密封状態で配置されたノズルへ圧送するとともに分流させ、
分流された前記貯蔵スラリーを相互に衝突及び合流させる処理である請求項1又は2に記載のスラリーの製造方法。
The wet jet mill treatment is
The storage slurry is pumped to a nozzle arranged in a sealed state in a pressure vessel and is divided.
The method for producing a slurry according to claim 1 or 2, which is a process of causing the stored slurry that has been split to collide and merge with each other.
前記第二の破砕粉末の表面状態が、前記原料粉末の表面状態と同等である請求項1〜3のいずれか一項に記載のスラリーの製造方法。   The method for producing a slurry according to any one of claims 1 to 3, wherein a surface state of the second crushed powder is equivalent to a surface state of the raw material powder. 請求項1〜4のいずれか一項に記載のスラリーの製造方法によって製造されたスラリー。   The slurry manufactured by the manufacturing method of the slurry as described in any one of Claims 1-4. 単位時間あたりの粘度の変化量が10mPa・s/h以下である請求項5に記載のスラリー。   The slurry according to claim 5, wherein the amount of change in viscosity per unit time is 10 mPa · s / h or less. 請求項5又は6に記載のスラリーを乾燥して得られる粉末。   The powder obtained by drying the slurry of Claim 5 or 6. 請求項5又は6に記載のスラリーを鋳込み成形して得られる、相対密度が65〜74%である粉末成形体。   A powder compact having a relative density of 65 to 74%, obtained by casting the slurry according to claim 5 or 6. 請求項8に記載の粉末成形体を焼成して得られる、密度が95%以上及び線収縮率が12%以下である焼成体。   A fired body obtained by firing the powder compact according to claim 8 and having a density of 95% or more and a linear shrinkage rate of 12% or less. JIS R1601に準拠して測定された強度が、570MPa以上である請求項9に記載の焼成体。   The fired body according to claim 9, wherein the strength measured in accordance with JIS R1601 is 570 MPa or more.
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