JP2020203806A

JP2020203806A - Method for producing ceramic body

Info

Publication number: JP2020203806A
Application number: JP2019111712A
Authority: JP
Inventors: 敦史加藤; Atsushi Kato; 広幸松浦; Hiroyuki Matsuura; 亜瑳美伴; Asami Ban; 裕登中屋; Hiroto Nakaya; 将任岩崎; Masataka Iwasaki
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2019-06-17
Publication date: 2020-12-24

Abstract

To prevent a liquid from remaining in a mixture while employing isostatic pressing.SOLUTION: A method for producing a ceramic body sequentially includes: preparing a mixture comprising a powder of a formation material containing a main component of the ceramic body and a liquid for partially melting the powder of the formation material; covering the surrounding of the mixture at least partially with an absorbent material having liquid absorbency; and solidifying the mixture covered with the absorbent material by subjecting the mixture to isostatic pressing while heating the mixture, to form the ceramic body.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本明細書に開示される技術は、セラミックス体の製造方法に関する。 The technique disclosed herein relates to a method for producing a ceramic body.

セラミックス体の製造方法として、低温焼成技術の１つであるコールドシンタリングプロセス（Ｃｏｌｄ−ｓｉｎｔｅｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ）を用いた製造方法が知られている。コールドシンタリングプロセスを用いた従来の製造方法では、液体を含む混合物（例えばセラミックの粉体や成形体）を、加熱しつつ一軸プレス機により所定の一方向から加圧する。これにより、その混合物に含まれる成分が液体に溶解した後、液体の気化とともに再析出することで、隣接する粒子が結合し、セラミックス体が作製される（例えば、特許文献１参照）。 As a method for producing a ceramic body, a production method using a cold sintering process (Cold-sintering process), which is one of low-temperature firing techniques, is known. In a conventional manufacturing method using a cold sintering process, a mixture containing a liquid (for example, a ceramic powder or a molded product) is pressed from a predetermined direction by a uniaxial press while being heated. As a result, the components contained in the mixture are dissolved in the liquid and then reprecipitated with the vaporization of the liquid, so that adjacent particles are bonded to form a ceramic body (see, for example, Patent Document 1).

国際公開２０１７／０５８７２７号International Release 2017/058727

コールドシンタリングプロセスを用いた従来の製造方法では、混合物が、一軸プレス機により所定の一方向から加圧される。このため、作製されたセラミックス体における組織（例えば気孔の分布）が不均一になるおそれがある。ここで、セラミックス体における組織の均一性を向上させるためには、コールドシンタリングプロセスにおいて、混合物に対して等方加圧を行うことが好ましい。しかし、混合物に対して等方加圧を行う場合、混合物の表面全体が押圧されるため、混合物に含まれている液体は、気化しても外部に抜けず残存する。その結果、例えば、混合物における液体の残存に起因してセラミックス体の固化が十分に進まないことがある。このように、コールドシンタリングプロセスを用いた従来の製造方法では、等方加圧を採用することと、混合物における液体の残存の抑制とを両立することが困難であるという課題がある。 In a conventional manufacturing method using a cold sintering process, the mixture is pressurized by a uniaxial press from a predetermined direction. Therefore, the structure (for example, the distribution of pores) in the produced ceramic body may become non-uniform. Here, in order to improve the uniformity of the structure in the ceramic body, it is preferable to perform isotropic pressurization on the mixture in the cold sintering process. However, when the mixture is isotropically pressurized, the entire surface of the mixture is pressed, so that the liquid contained in the mixture does not escape to the outside even if it is vaporized and remains. As a result, for example, the solidification of the ceramic body may not proceed sufficiently due to the residual liquid in the mixture. As described above, in the conventional manufacturing method using the cold sintering process, there is a problem that it is difficult to both adopt isotropic pressurization and suppress the residual liquid in the mixture.

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。 This specification discloses a technique capable of solving the above-mentioned problems.

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。 The technique disclosed in the present specification can be realized, for example, in the following forms.

（１）本明細書に開示されるセラミックス体の製造方法は、セラミックス体の製造方法において、前記セラミックス体の主成分を含む形成材料の粉末と、前記形成材料の粉末の一部を溶解させる液体と、を含む混合物を作製する工程と、前記混合物の周囲の少なくとも一部を、液体の吸収性を有する吸収材料によって覆う工程と、前記吸収材料に覆われた前記混合物に対して、加熱しつつ等方加圧を行うことにより固化させて前記セラミックス体を形成する工程と、を備える。 (1) The method for producing a ceramic body disclosed in the present specification is a liquid for dissolving a powder of a forming material containing the main component of the ceramic body and a part of the powder of the forming material in the method for producing a ceramic body. A step of preparing a mixture containing the above, a step of covering at least a part around the mixture with an absorbent material having liquid absorbency, and a step of heating the mixture covered with the absorbent material. It comprises a step of solidifying by performing isotropic pressurization to form the ceramic body.

本セラミックス体の製造方法では、セラミックス体の主成分を含む形成材料の粉末と、形成材料の粉末の一部を溶解させる液体と、を含む混合物の周囲の少なくとも一部を、液体の吸収性を有する吸収材料によって覆う。このため、この吸収材料に覆われた混合物に対して加熱しつつ等方加圧を行う際、混合物に含まれる液体が吸収材料に吸収される。従って、吸収材料を用いることなく混合物に対して加熱しつつ等方加圧を行う場合に比べて、混合物における液体の残存を抑制することができる。すなわち、本セラミックス体の製造方法によれば、等方加圧を採用しつつ、混合物における液体の残存を抑制することができる。 In the method for producing the ceramic body, at least a part around the mixture containing the powder of the forming material containing the main component of the ceramic body and the liquid that dissolves a part of the powder of the forming material is made absorbable. Cover with an absorbent material that has. Therefore, when the mixture covered with the absorbent material is isotropically pressurized while being heated, the liquid contained in the mixture is absorbed by the absorbent material. Therefore, it is possible to suppress the residual liquid in the mixture as compared with the case where the mixture is isotropically pressurized while being heated without using an absorbent material. That is, according to the method for producing the present ceramic body, it is possible to suppress the residual liquid in the mixture while adopting isotropic pressurization.

（２）上記セラミックス体の製造方法において、前記液体は、水を含んでおり、前記吸収材料は、水と化学反応を起こして水酸化物を生成する材料である構成としてもよい。本セラミックス体の製造方法では、吸収材料は、水と化学反応を起こして水酸化物を生成する材料である。このため、本セラミックス体の製造方法によれば、吸収材料に吸収された水が混合物内に逆戻りすることを抑制することができる。 (2) In the method for producing a ceramic body, the liquid may contain water, and the absorbing material may be a material that chemically reacts with water to generate a hydroxide. In the method for producing the ceramic body, the absorbing material is a material that chemically reacts with water to generate a hydroxide. Therefore, according to the method for producing the ceramic body, it is possible to prevent the water absorbed by the absorbing material from returning to the mixture.

（３）上記セラミックス体の製造方法において、前記吸収材料に覆われた前記混合物に対して、７０℃以上の温度で加熱する構成としてもよい。本セラミックス体の製造方法では、吸収材料に覆われた混合物に対して、７０℃未満の温度で加熱する場合に比べて、セラミックス体の主成分を含む形成材料の粉末が液体によって十分に溶解し、溶解再析出による結合が進むことで、セラミックス体の固化を促進することができる。 (3) In the method for producing a ceramic body, the mixture covered with the absorbent material may be heated at a temperature of 70 ° C. or higher. In the method for producing the ceramic body, the powder of the forming material containing the main component of the ceramic body is sufficiently dissolved by the liquid as compared with the case of heating the mixture covered with the absorbent material at a temperature of less than 70 ° C. By advancing the bonding by dissolution and reprecipitation, solidification of the ceramic body can be promoted.

（４）上記セラミックス体の製造方法において、前記吸収材料に覆われた前記混合物に対して、１００ＭＰａ以上の圧力で等方加圧する構成としてもよい。本セラミックス体の製造方法では、吸収材料に覆われた混合物に対して、１００ＭＰａ未満の圧力で等方加圧する場合に比べて、セラミックス体の主成分を含む形成材料の粉末間での溶解再析出による結合が進み、セラミックス体の固化を促進することができる。 (4) In the method for producing a ceramic body, the mixture covered with the absorbent material may be isotropically pressurized at a pressure of 100 MPa or more. In the method for producing the ceramic body, the mixture covered with the absorbent material is isotropically pressurized at a pressure of less than 100 MPa, and is dissolved and reprecipitated between the powders of the forming material containing the main component of the ceramic body. It is possible to promote the solidification of the ceramic body by advancing the bonding.

本実施形態におけるセラミックス体１００の製造方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing method of the ceramic body 100 in this embodiment. 本実施形態におけるセラミックス体１００の製造工程の一部を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a part of the manufacturing process of the ceramic body 100 in this embodiment schematically. 性能評価結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the performance evaluation result.

Ａ．実施形態：
Ａ−１．セラミックス体１００の構成：
セラミックス体１００（後述の図２（Ｅ）参照）は、セラミックを主成分とする材料（「セラミック材料」という）により形成される。なお、ここでいう主成分とは、セラミックス体１００の内の気孔を除いた部分の体積に対する各成分の体積含有率（ｖｏｌ％）の内、セラミックの体積含有率が最大であることを意味する。例えば、セラミックス体１００の内、気孔を除いた部分の体積に対するセラミックの体積含有率は、５０ｖｏｌ％以上であることが好ましい。セラミック材料は、例えば、酸化物やリン酸化合物であることが好ましい。酸化物は、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、シリカ（ＳｉＯ_２）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）、コーディライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３・５ＳｉＯ_２）、チタニア（ＴｉＯ_２）、マグネシア（ＭｇＯ）等である。リン酸化合物は、例えば、ハイドロキシアパタイト（Ｃａ_１０（ＰＯ_４）_６（ＯＨ）_２）、ＬＡＧＰ（Ｌｉ_１．５Ａｌ_０．５Ｇｅ_１．５（ＰＯ_４）_３）等である。 A. Embodiment:
A-1. Composition of ceramic body 100:
The ceramic body 100 (see FIG. 2E described later) is formed of a material containing ceramic as a main component (referred to as “ceramic material”). The main component referred to here means that the volume content of the ceramic is the largest among the volume content (vol%) of each component with respect to the volume of the portion of the ceramic body 100 excluding the pores. .. For example, the volume content of the ceramic with respect to the volume of the portion of the ceramic body 100 excluding the pores is preferably 50 vol% or more. The ceramic material is preferably, for example, an oxide or a phosphoric acid compound. Oxides, such as alumina _(Al _{2 O} 3), silica _(SiO 2), zirconia _(ZrO 2), mullite _{_{_{(3Al 2 O 3 · 2SiO 2}}} ), cordierite _{_{(2MgO · 2Al 2 O 3 ·}} 5SiO 2) , Titania (TiO ₂ ), Magnesia (MgO), etc. Examples of the phosphoric acid compound include hydroxyapatite (Ca ₁₀ (PO ₄ ) ₆ (OH) ₂ ), LAGP (Li _1.5 Al _0.5 Ge _1.5 (PO ₄ ) ₃ ) and the like.

Ａ−２．セラミックス体１００の製造方法：
次に、本実施形態におけるセラミックス体１００の製造方法の一例について説明する。図１は、本実施形態におけるセラミックス体１００の製造方法の一例を示すフローチャートであり、図２は、本実施形態におけるセラミックス体１００の製造工程の一部を模式的に示す説明図である。図２には、方向を特定するための互いに直交するＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向と呼び、Ｚ軸負方向を下方向と呼ぶものとするが、セラミックス体１００等は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。 A-2. Manufacturing method of ceramic body 100:
Next, an example of the method for manufacturing the ceramic body 100 in the present embodiment will be described. FIG. 1 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing the ceramic body 100 in the present embodiment, and FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing a part of the manufacturing process of the ceramic body 100 in the present embodiment. FIG. 2 shows Z-axes that are orthogonal to each other to specify the direction. In the present specification, for convenience, the Z-axis positive direction is referred to as an upward direction, and the Z-axis negative direction is referred to as a downward direction, but the ceramic body 100 or the like is actually in a direction different from such a direction. It may be installed.

はじめに、例えばＬＡＧＰを主成分とするセラミックの粉末に、所定の温度および圧力下において該セラミックの粉末の一部を溶解させる液体（例えば、純水、アルコール等）を所定量加えて混合し、セラミックの加湿粉末１１０を作製する（図１のＳ１１０、図２（Ａ）参照）。加えた液体は、セラミックの粒子の表面を溶かして僅かな液相部分を作り、これに対して後述のように加熱しつつ等方加圧を行うことで、溶解再析出によって粒子が結合し、セラミックス体の固化が促進される。 First, for example, a liquid (for example, pure water, alcohol, etc.) that dissolves a part of the ceramic powder under a predetermined temperature and pressure is added to a ceramic powder containing LAGP as a main component in a predetermined amount and mixed, and the ceramic is mixed. (See S110 in FIG. 1, and FIG. 2 (A) in FIG. 2). The added liquid melts the surface of the ceramic particles to form a slight liquid phase portion, which is then isotropically pressurized while heating as described later, whereby the particles are bonded by dissolution reprecipitation. Solidification of the ceramic body is promoted.

次に、セラミックの加湿粉末１１０を、例えばハンドプレス機（図示しない）に備えられ、上パンチ１２と下パンチ１４と側型１６とを有する一軸プレス用金型１０に充填し、後述の等方加圧時の圧力より低い圧力で加圧を行い、セラミック粉末成形体１２０を作製する（図１のＳ１２０、図２（Ｂ）参照）。セラミック粉末成形体１２０は、特許請求の範囲における混合物に相当する。 Next, the ceramic humidifying powder 110 is provided in, for example, a hand press machine (not shown), and is filled in a uniaxial press die 10 having an upper punch 12, a lower punch 14, and a side mold 16, and isotropic as described later. Pressurization is performed at a pressure lower than the pressure at the time of pressurization to prepare a ceramic powder molded body 120 (see S120 in FIG. 1 and FIG. 2B in FIG. 2). The ceramic powder compact 120 corresponds to a mixture within the claims.

次に、得られたセラミック粉末成形体１２０を、一軸プレス用金型１０から取り出して、セラミック粉末成形体１２０の周囲の全体を、液体の吸収性を有する吸収材料によって覆うようにして、ハンドプレス機（図示しない）に備えられ、上パンチ２２と下パンチ２４と側型２６とを有する一軸プレス用金型２０に配置し、後述の等方加圧時の圧力より低い圧力で加圧を行う。その結果、セラミック粉末成形体１２０と、該セラミック粉末成形体１２０の周囲の全体を覆う吸収材料の層（以下、「吸収層２００」という）とから構成された第１の複合体２５０を作製する（図１のＳ１３０、図２（Ｃ）参照）。 Next, the obtained ceramic powder molded body 120 is taken out from the uniaxial press die 10, and the entire circumference of the ceramic powder molded body 120 is covered with an absorbent material having liquid absorbency, and a hand press is performed. It is provided in a machine (not shown) and is arranged in a uniaxial press die 20 having an upper punch 22, a lower punch 24, and a side mold 26, and pressurizes at a pressure lower than the pressure at the time of isotropic pressurization described later. .. As a result, a first composite body 250 composed of the ceramic powder molded body 120 and a layer of an absorbent material (hereinafter, referred to as “absorbent layer 200”) that covers the entire periphery of the ceramic powder molded body 120 is produced. (See S130 in FIG. 1 and FIG. 2 (C)).

具体的には、一軸プレス用金型２０の下パンチ２４と側型２６とにより形成される空間内に吸収材料の粉末を充填し、その充填された吸収材料の粉末の上にセラミック粉末成形体１２０を配置し、そのセラミック粉末成形体１２０の上に吸収材料の粉末を充填し、その後、上パンチ２２と下パンチ２４とによる加圧を行う。なお、吸収材料は、吸収性を有する材料であればよく、例えば、水と化学反応を起こして水酸化物を生成する材料（例えば酸化ランタン、酸化カルシウム）や、水を吸着することにより水を吸収する材料（例えばシリカゲル）でもよい。セラミックの粉末に加える液体が水を含む場合には、特に、水と化学反応を起こして水酸化物を生成する材料が好ましい。 Specifically, the powder of the absorbent material is filled in the space formed by the lower punch 24 and the side mold 26 of the uniaxial press die 20, and the ceramic powder molded body is placed on the filled absorbent material powder. 120 is arranged, the powder of the absorbing material is filled on the ceramic powder molded body 120, and then pressurization is performed by the upper punch 22 and the lower punch 24. The absorbent material may be any material having absorbency, for example, a material that chemically reacts with water to generate a hydroxide (for example, lanthanum oxide or calcium oxide), or water by adsorbing water. It may be a material that absorbs (for example, silica gel). When the liquid added to the ceramic powder contains water, a material that chemically reacts with water to produce a hydroxide is particularly preferable.

次に、得られた第１の複合体２５０を、一軸プレス用金型２０から取り出して、可撓性を有する袋３００に入れて真空パックした後、温水間等方加圧装置（図示しない）を用いた温水間等方加圧（ＷａｒｍＩｓｏｓｔａｔｉｃＰｒｅｓｓｉｎｇ、以下、「ＷＩＰ」という）により、第１の複合体２５０に対して、所定の温度で加熱しつつ、所定の圧力で等方加圧を行う。ＷＩＰは、温水などを圧力媒体として対象物（粉体製品等）に等方加圧する技術である。これにより、セラミック粉末成形体１２０は、等方加圧によるコールドシンタリングプロセスによって固化が促進され、セラミックス体１００が形成される。また、この過程において、セラミック粉末成形体１２０に含まれていた液体は、吸収層２００に吸収される。その結果、セラミックス体１００と、そのセラミックス体１００の表面全体を覆い、かつ、吸収層２００が液体を吸収した後の吸収層２１０とからなる第２の複合体２６０が作製される（図１のＳ１４０、図２（Ｄ）参照）。 Next, the obtained first composite 250 is taken out from the uniaxial pressing die 20, placed in a flexible bag 300, vacuum packed, and then hot isostatic pressing device (not shown). By hot isostatic pressing (Warm Isostatic Pressing, hereinafter referred to as "WIP") using the above, the first complex 250 is heated at a predetermined temperature and isotropically pressurized at a predetermined pressure. Do. WIP is a technology that isotropically pressurizes an object (powder product, etc.) using hot water or the like as a pressure medium. As a result, the ceramic powder molded body 120 is promoted to solidify by the cold sintering process by isotropic pressurization, and the ceramic body 100 is formed. Further, in this process, the liquid contained in the ceramic powder molded body 120 is absorbed by the absorption layer 200. As a result, a second composite 260 is produced, which covers the entire surface of the ceramic body 100 and the absorption layer 210 after the absorption layer 200 has absorbed the liquid (FIG. 1). S140, see FIG. 2 (D)).

等方加圧時の圧力は、セラミックの粉末の表面が液体に溶解し、かつ、セラミック粉末成形体１２０の固化が進行する圧力が好ましく、例えば、１００ＭＰａ以上であり、５００ＭＰａ以下であることが好ましい。等方加圧時の圧力が１００ＭＰａ以上であれば、セラミックの粒子間の距離が長くなることに起因して溶解再析出による結合が生じ難くなることが抑制され、セラミックス体の固化をより促進させることができる。また、等方加圧時の加熱温度は、セラミックの粉末の表面が液体に溶解した成分（セラミックの原料由来の副生成物セラミック材料がＬＡＧＰの場合、異種組成のＡｌ系やＧｅ系の副生成物）の気化温度（例えば８００℃以上）未満であり、例えば、７０℃以上、３００℃以下であることが好ましい。等方加圧時の加熱温度が７０℃以上であれば、セラミックス体の固化をより促進させることができる。等方加圧時の加熱温度が３００℃以下であれば、セラミックの粉末の表面が液体に十分に溶解する前に液体が気化（揮発）することを抑制することができる。 The pressure at the time of isotropic pressurization is preferably a pressure at which the surface of the ceramic powder dissolves in the liquid and the solidification of the ceramic powder molded product 120 proceeds, for example, 100 MPa or more and 500 MPa or less. .. When the pressure at the time of isotropic pressurization is 100 MPa or more, it is suppressed that the bond due to dissolution and reprecipitation is difficult to occur due to the long distance between the ceramic particles, and the solidification of the ceramic body is further promoted. be able to. In addition, the heating temperature during isotropic pressurization is a component in which the surface of the ceramic powder is dissolved in a liquid (a by-product derived from the ceramic raw material. When the ceramic material is LAGP, an Al-based or Ge-based by-product having a different composition is generated. It is preferably lower than the vaporization temperature (for example, 800 ° C. or higher), for example, 70 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. When the heating temperature at the time of isotropic pressurization is 70 ° C. or higher, the solidification of the ceramic body can be further promoted. When the heating temperature during isotropic pressurization is 300 ° C. or lower, it is possible to prevent the liquid from evaporating (volatilizing) before the surface of the ceramic powder is sufficiently dissolved in the liquid.

次に、第２の複合体２６０を、袋３００から取り出して、セラミックス体１００の表面に付着した吸収層２１０を取り除く。これにより、セラミックス体１００が作製される（図１のＳ１５０、図２（Ｅ）参照）。 Next, the second composite 260 is taken out from the bag 300, and the absorption layer 210 adhering to the surface of the ceramic body 100 is removed. As a result, the ceramic body 100 is produced (see S150 in FIG. 1 and FIG. 2 (E)).

Ａ−３．本実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態のセラミックス体１００の製造方法では、セラミックス体１００の主成分を含む形成材料の粉末（セラミックの粉末）と、形成材料の粉末の一部を溶解させる液体と、を含むセラミック粉末成形体１２０（混合物）の周囲を、吸収性を有する吸収材料（吸収層２００）によって覆う（図２（Ｃ）参照）。このため、この吸収材料に覆われた混合物に対して加熱しつつ等方加圧を行う際、混合物に含まれる液体が吸収材料に吸収される。従って、吸収材料を用いることなく混合物に対して加熱しつつ等方加圧を行う場合に比べて、混合物における液体の残存を抑制することができる。すなわち、本実施形態によれば、等方加圧を採用しつつ、混合物における液体の残存を抑制し、その結果、例えばセラミックス体１００の固化を促進することが可能となる。 A-3. Effect of this embodiment:
As described above, in the method for producing the ceramic body 100 of the present embodiment, a powder of the forming material containing the main component of the ceramic body 100 (ceramic powder), a liquid for dissolving a part of the powder of the forming material, and a liquid are used. The ceramic powder molded body 120 (mixture) containing the above is covered with an absorbent material (absorbent layer 200) having absorbency (see FIG. 2C). Therefore, when the mixture covered with the absorbent material is isotropically pressurized while being heated, the liquid contained in the mixture is absorbed by the absorbent material. Therefore, it is possible to suppress the residual liquid in the mixture as compared with the case where the mixture is isotropically pressurized while being heated without using an absorbent material. That is, according to the present embodiment, it is possible to suppress the residual liquid in the mixture while adopting isotropic pressurization, and as a result, promote the solidification of the ceramic body 100, for example.

また、本実施形態では、セラミックの粉末に加える液体が水を含む場合には、吸収材料は、特に、水と化学反応を起こして水酸化物を生成する材料が好ましい。これにより、本実施形態の製造方法によれば、吸収材料に吸収された水は、水酸化物に変化するため、混合物（セラミック粉末成形体１２０）内に逆戻りすることを抑制することができる。 Further, in the present embodiment, when the liquid added to the ceramic powder contains water, the absorbing material is particularly preferably a material that chemically reacts with water to produce a hydroxide. As a result, according to the production method of the present embodiment, the water absorbed by the absorbing material is changed to a hydroxide, so that it is possible to prevent the water from returning to the mixture (ceramic powder molded product 120).

また、本実施形態では、等方加圧時の加熱温度は、７０℃以上であることが好ましい。これにより、本実施形態では、等方加圧時の加熱温度が７０℃未満である場合に比べて、セラミックス体１００の主成分を含む形成材料の粉末が液体によって十分に溶解し、溶解再析出による結合が進むことで、セラミックス体１００の固化を促進させることができる。 Further, in the present embodiment, the heating temperature at the time of isotropic pressurization is preferably 70 ° C. or higher. As a result, in the present embodiment, the powder of the forming material containing the main component of the ceramic body 100 is sufficiently dissolved by the liquid as compared with the case where the heating temperature at the time of isotropic pressurization is less than 70 ° C., and is dissolved and reprecipitated. By advancing the bonding with, the solidification of the ceramic body 100 can be promoted.

また、本実施形態では、等方加圧時の圧力は、１００ＭＰａ以上の圧力であることが好ましい。これにより、本実施形態では、等方加圧時の圧力が１００ＭＰａ未満である場合に比べて、セラミックス体１００の主成分を含む形成材料の粉末間での溶解再析出による結合が進み、セラミックス体１００の固化を促進させることができる。 Further, in the present embodiment, the pressure at the time of isotropic pressurization is preferably 100 MPa or more. As a result, in the present embodiment, as compared with the case where the pressure at the time of isotropic pressurization is less than 100 MPa, the bonding by dissolution and reprecipitation between the powders of the forming material containing the main component of the ceramic body 100 progresses, and the ceramic body It is possible to promote the solidification of 100.

Ａ−４．性能評価：
セラミックス体のサンプルを複数作製し、作製された複数のサンプルを用いて性能評価を行った。図３は、性能評価結果を示す説明図である。 A-4. Performance evaluation:
A plurality of ceramic body samples were prepared, and the performance was evaluated using the prepared samples. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the performance evaluation result.

Ａ−４−１．各サンプルについて：
図３に示すように、性能評価には、４個のセラミックス体のサンプル（Ｓ１〜Ｓ４）を用いた。なお、４個のサンプルの内、サンプルＳ１，Ｓ３，Ｓ４については、上述した実施形態において説明した製造方法に従って作製し、等方加圧時における加熱温度と加圧圧力との少なくとも１つが互いに異なる。サンプルＳ２については、実施形態とは異なる作製方法に従って作製した。より具体的なサンプルＳ１〜Ｓ４の作製方法は、以下の通りである。 A-4-1. For each sample:
As shown in FIG. 3, four ceramic body samples (S1 to S4) were used for the performance evaluation. Of the four samples, samples S1, S3, and S4 were produced according to the production method described in the above-described embodiment, and at least one of the heating temperature and the pressurizing pressure at the time of isotropic pressurization is different from each other. .. Sample S2 was prepared according to a production method different from that of the embodiment. More specific methods for producing samples S1 to S4 are as follows.

サンプルＳ１では、上記製造方法において、０．５ｇのＬＡＧＰの粉末に対して、１５０μＬの純水を加えて乳鉢にて混合し、ＬＡＧＰの加湿粉末を作製した。次に、ＬＡＧＰの加湿粉末を内径１０ｍｍの一軸プレス用金型に入れ、２０ＭＰａの圧力で加圧を行い、直径１０ｍｍ、厚さ２ｍｍの円形平板体であるセラミック粉末成形体を作製した。次に、セラミック粉末成形体を、酸化ランタンによって覆いつつ、内径１９ｍｍの一軸プレス用金型に入れ、２０ＭＰａの圧力で加圧を行い、直径１９ｍｍ、厚さ５ｍｍの円形平板体である第１の複合体を作製した。次に、第１の複合体を、真空パックした後、ＷＩＰにより、８０℃で加熱しつつ１９６ＭＰａの圧力で等方加圧し、３０分間保持した。その後、得られた第２の複合体から酸化ランタン層を取り除くことにより、サンプルＳ１のセラミックス体を作製した。 In sample S1, in the above production method, 150 μL of pure water was added to 0.5 g of LAGP powder and mixed in a mortar to prepare a humidified powder of LAGP. Next, the humidified powder of LAGP was placed in a uniaxial press die having an inner diameter of 10 mm and pressurized at a pressure of 20 MPa to prepare a ceramic powder molded body which is a circular flat plate having a diameter of 10 mm and a thickness of 2 mm. Next, the ceramic powder molded body is placed in a uniaxial press die having an inner diameter of 19 mm while being covered with lanthanum oxide, and pressure is applied at a pressure of 20 MPa to obtain a first circular flat plate having a diameter of 19 mm and a thickness of 5 mm. A complex was prepared. Next, the first composite was vacuum-packed and then isotropically pressurized at a pressure of 196 MPa by WIP while heating at 80 ° C. and held for 30 minutes. Then, the lanthanum oxide layer was removed from the obtained second composite to prepare a ceramic body of sample S1.

サンプルＳ２では、サンプルＳ１の製造方法に対して、第１の複合体の代わりに、セラミック粉末成形体を、真空パックした後、ＷＩＰにより等方加圧した点で異なる。サンプルＳ３では、サンプルＳ１の製造方法に対して、等方加圧時の加熱温度が５０℃である点で異なる。サンプルＳ４では、サンプルＳ１の製造方法に対して、等方加圧時の加圧圧力が５０ＭＰａである点で異なる。 The sample S2 differs from the method for producing the sample S1 in that instead of the first composite, a ceramic powder molded product is vacuum-packed and then isotropically pressed by WIP. Sample S3 differs from the method for producing sample S1 in that the heating temperature during isotropic pressurization is 50 ° C. The sample S4 differs from the manufacturing method of the sample S1 in that the pressurizing pressure at the time of isotropic pressurization is 50 MPa.

Ａ−４−２．評価方法：
各サンプルＳ１〜Ｓ４のセラミックス体について、相対密度（＝（測定密度／ＬＡＧＰの理論密度）×１００）を求めた。なお、各サンプルの密度（測定密度）は、ノギスで測ったサンプルの寸法からサンプルの体積を求め、そのサンプルの体積の値でサンプルの重量を除算することにより算出した。 A-4-2. Evaluation method:
The relative density (= (measurement density / theoretical density of LAGP) × 100) was determined for the ceramic bodies of each sample S1 to S4. The density (measurement density) of each sample was calculated by obtaining the volume of the sample from the size of the sample measured with a caliper and dividing the weight of the sample by the value of the volume of the sample.

Ａ−４−３．評価結果：
図３に示すように、サンプルＳ１のセラミックス体の相対密度は７４％であった。一方、サンプルＳ２のセラミックス体の相対密度は６８％であった。これらの結果から、等方加圧時の加熱温度と加圧圧力と時間とが同じであれば、等方加圧を行う際、セラミック粉末成形体を吸収材料によって覆うことにより、相対密度の高いセラミックス体を作製できることが分かる。なお、サンプルＳ１において、第２の複合体の酸化ランタン層を、ＸＲＤ（Ｘ線回折法）により分析したところ、酸化ランタンに加えて、水酸化ランタンが検出された。水酸化ランタンは、セラミック粉末成形体に含まれていた水と、酸化ランタン層を形成する酸化ランタンとが化学反応を起こして生成された水酸化物であると考えられる。 A-4-3. Evaluation results:
As shown in FIG. 3, the relative density of the ceramic body of sample S1 was 74%. On the other hand, the relative density of the ceramic body of sample S2 was 68%. From these results, if the heating temperature, pressurizing pressure, and time during isotropic pressurization are the same, the relative density is high by covering the ceramic powder compact with an absorbent material when performing isotropic pressurization. It can be seen that a ceramic body can be produced. When the lanthanum oxide layer of the second complex was analyzed by XRD (X-ray diffraction method) in sample S1, lanthanum oxide was detected in addition to lanthanum oxide. Lanthanum oxide is considered to be a hydroxide produced by a chemical reaction between the water contained in the ceramic powder molded body and the lanthanum oxide forming the lanthanum oxide layer.

サンプルＳ３のセラミックス体の相対密度は６８％であった。サンプルＳ１，Ｓ３の結果から、等方加圧時の加熱温度が７０℃以上であれば、相対密度の高いセラミックス体を作製できることが分かる。サンプルＳ４のセラミックス体の相対密度は６０％であった。サンプルＳ１，Ｓ４の結果から、等方加圧時の加圧圧力が１００ＭＰａ以上であれば、相対密度の高いセラミックス体を作製できることが分かる。 The relative density of the ceramic body of sample S3 was 68%. From the results of the samples S1 and S3, it can be seen that if the heating temperature during isotropic pressurization is 70 ° C. or higher, a ceramic body having a high relative density can be produced. The relative density of the ceramic body of sample S4 was 60%. From the results of the samples S1 and S4, it can be seen that if the pressurizing pressure during isotropic pressurization is 100 MPa or more, a ceramic body having a high relative density can be produced.

Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。 B. Modification example:
The technique disclosed in the present specification is not limited to the above-described embodiment, and can be transformed into various forms without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are also possible.

上記実施形態におけるセラミックス体１００の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、セラミックス体１００の形状は、例えば、直方体状、平板状、柱状、筒状など、様々な形状を採用することができる。 The configuration of the ceramic body 100 in the above embodiment is merely an example and can be variously deformed. For example, as the shape of the ceramic body 100, various shapes such as a rectangular parallelepiped shape, a flat plate shape, a columnar shape, and a tubular shape can be adopted.

また、上記実施形態におけるセラミックス体１００を構成する各部材の形成材料は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、セラミックス体１００の形成材料は、ＬＡＧＰであるとしているが、他の種類のセラミック材料であってもよい。 Further, the material for forming each member constituting the ceramic body 100 in the above embodiment is merely an example and can be variously deformed. For example, in the above embodiment, the material for forming the ceramic body 100 is LAGP, but other types of ceramic materials may be used.

また、上記実施形態におけるセラミックス体１００の製造方法は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、等方加圧される混合物として、セラミック粉末成形体１２０を例示したが、成形体（プレス体や積層体）に限らず、例えば粉体（粉末の集合体）等であってもよい。また、上記実施形態では、等方加圧を行う際の吸収材料として、予め加圧により成形された吸収層２００を例示したが、成形体に限らず、例えば粉体等であってもよい。具体的には、上記実施形態において、セラミックの加湿粉末１１０を、予め箱状に成形された吸収材料に充填し、ＷＩＰにより加熱しつつ等方加圧を行ってもよい。また、上記実施形態において、セラミック粉末成形体１２０を、吸収材料の粉体で覆いつつ真空パックして、ＷＩＰにより加熱しつつ等方加圧を行ってもよい。 Further, the method for manufacturing the ceramic body 100 in the above embodiment is merely an example and can be variously deformed. For example, in the above embodiment, the ceramic powder molded body 120 is exemplified as the mixture to be isotropically pressurized, but the molded body (pressed body or laminated body) is not limited to the powder (aggregate of powder) or the like. There may be. Further, in the above embodiment, the absorption layer 200 previously molded by pressurization is exemplified as the absorption material when performing isotropic pressurization, but the molded body is not limited to the molded body, and for example, powder or the like may be used. Specifically, in the above embodiment, the ceramic humidifying powder 110 may be filled in a box-shaped absorbent material in advance and isotropically pressurized while being heated by WIP. Further, in the above embodiment, the ceramic powder molded product 120 may be vacuum-packed while being covered with the powder of the absorbing material, and isotropically pressurized while being heated by WIP.

また、上記実施形態において、等方加圧を行う際、吸収材料は、セラミック粉末成形体１２０（混合物）の周囲の少なくとも一部を覆えばよい。例えば、上記実施形態において、吸収材料によって、セラミック粉末成形体１２０の表面積のほとんどを占める上面および下面のみ覆い、セラミック粉末成形体１２０の側面は覆わないとしても、セラミック粉末成形体１２０に含まれる液体が吸収材料に吸収されるため、等方加圧を採用しつつ、混合物における液体の残存を抑制することができる。また、ＷＩＰの圧力媒体として、例えば耐摩耗性作動油等の油を用いることにより、１００℃以上の加熱温度で等方加圧を行うことが可能になる。 Further, in the above embodiment, when the isotropic pressurization is performed, the absorbing material may cover at least a part around the ceramic powder molded body 120 (mixture). For example, in the above embodiment, the liquid contained in the ceramic powder molded body 120 is contained in the ceramic powder molded body 120 even if the absorbent material covers only the upper surface and the lower surface which occupy most of the surface area of the ceramic powder molded body 120 and does not cover the side surfaces of the ceramic powder molded body 120. Is absorbed by the absorbent material, so that the residual liquid in the mixture can be suppressed while adopting isotropic pressurization. Further, by using oil such as wear-resistant hydraulic oil as the pressure medium of WIP, isotropic pressurization can be performed at a heating temperature of 100 ° C. or higher.

また、上記実施形態におけるセラミックス体１００は、例えば、フィルタ、断熱材、セラミックス多孔体、例えば自動車排ガス浄化用などの触媒担体、吸音または消音部材、調湿材に用いられるものであってもよい。 Further, the ceramic body 100 in the above embodiment may be used, for example, as a filter, a heat insulating material, a ceramic porous body, for example, a catalyst carrier for purifying automobile exhaust gas, a sound absorbing or muffling member, or a humidity control material.

１０，２０：一軸プレス用金型１２，２２：上パンチ１４，２４：下パンチ１６，２６：側型１００：セラミックス体１１０：セラミックの加湿粉末１２０：セラミック粉末成形体２００：吸収層２１０：吸収後の吸収層２５０：第１の複合体２６０：第２の複合体３００：袋 10, 20: Single-screw press die 12, 22: Upper punch 14, 24: Lower punch 16, 26: Side mold 100: Ceramic body 110: Ceramic humidified powder 120: Ceramic powder molded body 200: Absorption layer 210: Absorption Later absorption layer 250: First complex 260: Second complex 300: Bag

Claims

In the method of manufacturing ceramics
A step of preparing a mixture containing a powder of a forming material containing the main component of the ceramic body and a liquid for dissolving a part of the powder of the forming material.
A step of covering at least a part of the periphery of the mixture with an absorbent material having a liquid absorbency.
A step of forming the ceramic body by solidifying the mixture covered with the absorbent material by performing isotropic pressure while heating.
To prepare
A method for manufacturing a ceramic body.

In the method for producing a ceramic body according to claim 1,
The liquid contains water and
The absorbing material is a material that chemically reacts with water to produce a hydroxide.
A method for manufacturing a ceramic body.

In the method for producing a ceramic body according to claim 1 or 2.
The mixture covered with the absorbent material is heated at a temperature of 70 ° C. or higher.
A method for manufacturing a ceramic body.

In the method for producing a ceramic body according to any one of claims 1 to 3.
The mixture covered with the absorbent material is isotropically pressurized at a pressure of 100 MPa or more.
A method for manufacturing a ceramic body.