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スパークプラズマ焼結方法、歯冠材の製造方法、スパークプラズマ焼結装置 NEW

国内特許コード P170014423
整理番号 (S2014-1426-N0)
掲載日 2017年7月13日
出願番号 特願2016-546376
出願日 平成27年7月17日(2015.7.17)
国際出願番号 JP2015070606
国際公開番号 WO2016035461
国際出願日 平成27年7月17日(2015.7.17)
国際公開日 平成28年3月10日(2016.3.10)
優先権データ
  • 特願2014-179361 (2014.9.3) JP
発明者
  • 塚田 岳司
  • 末吉 秀一
出願人
  • 国立大学法人 鹿児島大学
発明の名称 スパークプラズマ焼結方法、歯冠材の製造方法、スパークプラズマ焼結装置 NEW
発明の概要 スパークプラズマ焼結装置には、黒鉛製の焼結ダイ(4)と、焼結ダイ(4)中に酸化性ガスを供給するパイプ(5)等と、焼結ダイ(4)中に充填された粉末原料(1)に荷重をかける加圧手段と、焼結ダイ(4)中に充填された粉末原料(1)に電流を流す通電手段と、が含まれる。
従来技術、競合技術の概要


スパークプラズマ焼結法では、ダイとして一般に黒鉛ダイが用いられる。粉末を黒鉛ダイに充填した後、上下の黒鉛パンチに80MPa以下の荷重をかけながらパルス状の大電流を通電し、黒鉛ダイ及びパンチを所定温度に加熱する。このようにして粉末の焼結が行われる。パルス通電によって粉末間にプラズマが発生し、ジュール熱との相乗効果により、それまでの焼結方法と比べて低温、短時間での焼結が可能になる。



しかしながら、焼結体の色が物質本来の色とは異なってしまうことがある。例えば、酸化物であるジルコニア及び陶材の複合材料をスパークプラズマ焼結法で製造する方法が特許文献1に記載されているが、焼結体の色は物質本来の色である白色ではなく灰色がかってしまっている。

産業上の利用分野


本発明は、スパークプラズマ焼結方法、歯冠材の製造方法、スパークプラズマ焼結装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
酸化物系セラミックスを含む粉末原料を黒鉛ダイ中の原料充填部に充填する工程と、
前記粉末原料を挟む第1のパンチ及び第2のパンチにより前記粉末原料に荷重をかけるとともに、前記第1のパンチと前記第2のパンチとの間にパルス状の電流を流すことによりプラズマを発生させて前記粉末原料を焼結する工程と、
を有し、
前記粉末原料を焼結する工程は、前記原料充填部に外部から酸化性ガスを供給し、前記粉末原料の還元を抑制することを特徴とするスパークプラズマ焼結方法。

【請求項2】
酸化物系セラミックスを含む粉末原料を黒鉛ダイ中の原料充填部に充填する工程と、
前記粉末原料を挟む第1のパンチ及び第2のパンチにより前記粉末原料に荷重をかけるとともに、前記第1のパンチと前記第2のパンチとの間にパルス状の電流を流すことによりプラズマを発生させて前記粉末原料を焼結する工程と、
を有し、
前記粉末原料を焼結する工程は、前記原料充填部に外部から酸化性ガスを供給し、前記粉末原料の還元を抑制することを特徴とする歯冠材の製造方法。

【請求項3】
前記歯冠材は50体積%~99体積%のジルコニア及び1体積%~50体積%の陶材の複合材料からなり、
前記複合材料は、前記歯冠材が接着される支台側から反対側に向けて、段階的又は連続的に前記陶材の比率が高くなる傾斜機能材料であることを特徴とする請求項2に記載の歯冠材の製造方法。

【請求項4】
前記傾斜機能材料は、前記陶材の比率が異なる複数の層からなり、
前記複数の層のそれぞれの厚さが同一であるか、又は段階的に変化していることを特徴とする請求項3に記載の歯冠材の製造方法。

【請求項5】
前記酸化性ガスとして、空気、酸素ガス、オゾン若しくは過酸化水素ガス又はこれらの任意の組み合わせを用いることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか一項に記載の歯冠材の製造方法。

【請求項6】
黒鉛ダイと、
前記黒鉛ダイ中の原料充填部に酸化性ガスを外部から供給する酸化性ガス供給手段と、
第1のパンチ及び第2のパンチにより前記黒鉛ダイ中に充填された粉末原料に荷重をかける加圧手段と、
前記第1のパンチと前記第2のパンチとの間にパルス状の電流を流す通電手段と、
を有することを特徴とするスパークプラズマ焼結装置。

【請求項7】
前記酸化性ガスの供給は、前記黒鉛ダイ、前記第1のパンチ若しくは前記第2のパンチ又はこれらの任意の組み合わせを貫通する第1の通気孔を介して行われることを特徴とする請求項6に記載のスパークプラズマ焼結装置。

【請求項8】
前記第1の通気孔は少なくとも前記第2のパンチに形成されており、
前記酸化性ガスの供給は、複数の第2の通気孔を有し、前記第2のパンチ中の前記第1の通気孔の開口部と前記原料充填部との間に配置されたスペーサを介して行われることを特徴とする請求項7に記載のスパークプラズマ焼結装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
  • 4C159RR15
  • 4C159RR19
  • 4C159SS01
  • 4C159TT02
画像

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出願権利状態 公開
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