制备用于烧结的陶瓷成型体的方法和制造陶瓷烧结体的方法技术

制备用于烧结的陶瓷成型体的方法和制造陶瓷烧结体的方法。制造用于烧结的陶瓷成型体的方法包括通过等静压将含有陶瓷粉末和具有高于室温的玻璃化转变温度的热塑性树脂的原材料粉末成型成预定形状，且其中通过在低于热塑性树脂的玻璃化转变温度的温度下对将原材料粉末单轴压制成预定形状所制造的单轴压制成型体或填充在橡胶模具中的原材料粉末施以第一阶段等静压成型制造第一阶段压制成型体，随后通过将该第一阶段压制成型体加热到该热塑性树脂的玻璃化转变温度以上的温度并进行温等静压成型作为第二阶段等静压成型来制造陶瓷成型体。陶瓷成型体。

【技术实现步骤摘要】
制备用于烧结的陶瓷成型体的方法和制造陶瓷烧结体的方法
[0001]本申请是申请日为2019年5月10日，题为“制备用于烧结的陶瓷成型体的方法和制造陶瓷烧结体的方法”的中国专利申请201910386538.3的分案申请。
[0002]相关申请的交叉参考
[0003]该非临时申请根据35U.S.C.
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119(a)要求分别于2018年5月11日和2019年4月8日在日本提交的专利申请号2018
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092067和2019
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073255的优先权，其全部内容经此引用并入本文。


[0004]本专利技术涉及制备用于烧结的陶瓷成型体(molded body)的方法，其中残余空隙小，并且还通过在压制成型时实现压力传递与塑性流动来减少其量，以及涉及使用通过该制造方法制造的成型体制造陶瓷烧结体的方法。

技术介绍

[0005]通常，由于改善了机械强度、热导率、光学透明度、电特性、长期可靠性等等，优选能减少任何陶瓷的烧结体内部的残留气泡。迄今为止，作为以高产率制造厚陶瓷的方法，广泛采用其中将粉末压制成型的方法。作为最经典的方法，存在其中在单轴压制后进行冷等静压(CIP)成型的方法，和其中将原材料粉末填充在橡胶模具和类似物中并直接施以CIP成型的方法，到目前为止，这些方法已经在工业上广泛采用。顺便提及，为了改善成型时的形状保持性和在成型与烧结时防止开裂，常常在陶瓷粉末起始材料(原材料粉末)中混合热塑性树脂(所谓粘合剂)。
[0006]当采用向原材料粉末中混合和添加热塑性树脂的步骤时，有可能提高二次聚集的原材料粉末和在造粒情况下的颗粒状原材料的压碎强度，以便在压制成型厚陶瓷时将压力充分传递到成型体内部，由此改善成型密度。此外，有可能改善成型体的形状保持性，并由此在后续步骤中防止开裂和变性。以这种方法，可以以高产率将具有相对较高成型密度的成型体成型为预期形状。但是，另一方面，还存在以下问题：原材料粉末和原材料颗粒在单轴压制和CIP成型时的塑性流动受到阻碍，在原材料粉末的成型或桥接时产生大的内部残余应力，并引发粒间空隙。因此，已知在内部存在残余应力和残余气泡，并因此在通过烧结等手段致密化成型体的情况下降低各种性质。
[0007]因此，作为改善与陶瓷粉末原材料混合并加入其中的热塑性树脂的塑性流动性并由此在陶瓷成型时促进致密化的方法，提出了温等静压(WIP)成型。例如，专利文献1(JP 2858972)公开了一种制造陶瓷成型体的方法，其中在陶瓷粉末与热塑性树脂混合的情况下，将温度升高到热塑性树脂在等静压时热软化的温度区域，对该混合物施以一次成型，橡胶膜形成，和二次等静压成型，或将该混合物直接放置在橡胶模具等等中并施以等静压成型。此外，能够将温度升高和调节至热塑性树脂热软化的温度区域的等静压设备被称为“温等静压(W.I.P)”。
[0008]顺便提及，用于在低温下均匀加热全部粉末的温等静压设备，所谓WIP设备本身，
在很久以前已经为人所知，并例如可以在公知的文献如专利文献2(JP
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B S54
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14352)中得到证实。此外，在专利文献3(JP
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A S61
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124503)中还公开了一种外部循环加热型WIP设备，其经过改进以具有更实用的结构。
[0009]使用此类WIP设备的与热塑性树脂混合的陶瓷的成型技术后来用作层压陶瓷的压力结合步骤的技术。例如，专利文献4(WO2012/060402)公开了一个其中可以采用温等静压(WIP)的实例和一个已知实例，其中在80℃的温度和1吨的压力下进行热压结合作为成型全固态电池的层压生坯片材的方法。或者，专利文献5(JP
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A2014
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57021)公开了进行温等静压(WIP)的实例，并例举了一种形式，其中层压片材在真空包装状态下预热至预定温度并随后在70℃的温度下施以温等静压作为成型层压陶瓷电子元件如层压陶瓷电容器的压制成型方法。
[0010]但是，当在玻璃化转变温度以上温度下加热的状态下压制热塑性树脂时，通常存在如下问题：主要发生塑性变形和塑性流动，并且用于将施加的压力传递到成型体内部的力被极度弱化。因此，即使是通过专门混合和添加热塑性树脂以增强其形状保持性与压碎强度和改善压力传递性质的原材料粉末，通过进行WIP处理，也存在向成型体内部的压力传递快速衰减且特别是大量空隙残留在厚成型体内部的致命缺陷。
[0011]因此，虽然WIP设备本身很久以前已为人所知，仅在制造如上所述具有薄的厚度的(薄)片材成型体时才使用WIP设备，并且自上述专利文献1以来几乎没有一个将WIP用作厚陶瓷成型技术的实例。
[0012]同时，挤出成型方法和浇注成型方法也是已知的，其中陶瓷原料与热塑性树脂湿捏合并形成为浆料，除了干原材料之外浆料在湿润时成型。通过这些成型方法成型的湿成型体往往是相当有利的成型体，在该步骤后具有较少的粗大空隙。因此判断为充分的，并且还没有发现对这些成型体进一步施以压制后成型的已知实例。例如，专利文献6(JP 5523431)例举了一个实施方案，但是其例举了任意选择单轴压制成型的压制成型、等静压的冷等静压(CIP)成型、温等静压(WIP)成型和热等静压(HIP)成型、或在单轴压制成型后的等静压中的任一种作为成型原材料粉末的方法，并且作为另外的实例，其还例举了该方法可以是模具成型，如挤出成型和浇注成型。但是，还没有发现其中结合前一成型步骤和后一成型步骤的特定描述。
[0013]因此，在现有技术中还未找到关于在对挤出成型体和浇注成型体进一步施以后续的CIP成型或WIP成型时该方法如何作用于成型体的性质的知识。
[0014]引文列表
[0015]专利文献1:JP 2858972
[0016]专利文献2:JP
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B S54
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14352
[0017]专利文献3:JP
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A S61
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124503
[0018]专利文献4:WO 2012/060402
[0019]专利文献5:JP
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A 2014
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57021
[0020]专利文献6:JP 5523431
[0021]专利技术概述
[0022]鉴于上述情况作出本专利技术，其目的在于提供一种制备用于烧结的陶瓷成型体的方法，通过该方法可以制造具有有利的各种性质的致密陶瓷烧结体，其残余空隙显著小且该
陶瓷烧结体不具有残余应力，以及提供一种制造陶瓷烧结体的方法，其中使用通过制备用于烧结的陶瓷成型体的方法制得陶瓷成型体。
[0023]为了实现上述目的，本专利技术提供了制备用于烧结的陶瓷成型体的下列方法和制造陶瓷烧结体的下列方法。
[0024]1.制备用于烧结的陶瓷成型体的方法，其通过将含有陶瓷粉末和具有高于室温的玻璃化转变温度的热塑性树脂的原材料粉末压制成预定形状来成型，该方法包括以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.制备用于烧结的陶瓷成型体的方法，其通过将含有陶瓷粉末和具有高于室温的玻璃化转变温度的热塑性树脂的原材料粉末压制成预定形状来成型，所述方法包括以下步骤：通过在5
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50MPa的施加压力下将原材料粉末单轴压制成预定形状来成型单轴压制成型体，或将原材料粉末填充到橡胶模具中；通过在低于所述热塑性树脂的玻璃化转变温度的温度下和40
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400MPa的施加压力下等静压所述单轴压制成型体或含有所述原材料粉末的橡胶模具作为第一阶段等静压成型来成型第一阶段压制成型体；和通过如下方式成型陶瓷成型体：在将所述体加热至等于或高于所述热塑性树脂的玻璃化转变温度的温度的情况下和40
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200MPa的施加压力下温等静压(WIP)第一阶段压制成型体作为第二阶段等静压成型。2.如权利要求1所述的方法，其中第一阶段等静压成型是冷等静压(CIP)成型。3.如权利要求1所述的方法，其中在成型所述第一阶段压制成型体之后，开始加热第一阶段压制成型体，同时保持第一阶段等静压状态，并随后进行WIP成型作为第二阶段等静压成型。4.如权利要求1所述的方法，其中WIP成型中的压制介质是水或油。5.如权利要求1所述的方法，其中所述热塑性树脂具有高于室温并低于WIP成型中的压制介质的沸点的玻璃化转变温度。6.如权利要求1所述的方法，其中所述热塑性树脂是选自聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇与聚乙酸乙烯酯的共聚物、甲基纤维素、乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸乙烯酯、和聚乙烯醇与聚丙烯酸乙烯酯的共聚物的至少一种。7.如权利要求1所述的方法，还包括喷雾干燥所述原材料粉末以形成粒料的步骤，其中使用粒料来成型所述单轴压制成型体，或将所述粒料填充到橡胶模具中，并随后进行第一阶段等静压成型。8.如权利要求1所述的方法，其中加热第一阶段压制成型体用于WIP的温度高于热塑性树脂的玻璃化转变温度5℃以上，并且如果该热塑性树脂的玻璃化转变温度为50℃以下，则所述温度高于该玻璃化转变温度10℃以上。9.如权利要求1所述的方法，其中用于第一阶段等静压成型的压力保持时间为1至10分钟，并且在压制时的成型体的温度保持在低...

【专利技术属性】
技术研发人员：碇真宪，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：