JPH02267167A - 複合セラミックスシート状成形物及びその製造方法 - Google Patents
複合セラミックスシート状成形物及びその製造方法Info
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- JPH02267167A JPH02267167A JP1088098A JP8809889A JPH02267167A JP H02267167 A JPH02267167 A JP H02267167A JP 1088098 A JP1088098 A JP 1088098A JP 8809889 A JP8809889 A JP 8809889A JP H02267167 A JPH02267167 A JP H02267167A
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- sheet
- composite ceramic
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、炭化ケイ素系セラミックスをマトリックスと
する短繊維補強複合セラミックスシート状成形物及びそ
の製造方法に関するものである。
する短繊維補強複合セラミックスシート状成形物及びそ
の製造方法に関するものである。
さらに詳しくは、緻密な表面をもち、耐酸化性、耐熱衝
撃性にすぐれたシート状の複合セラミックス成形物及び
その製造方法に関するものである。
撃性にすぐれたシート状の複合セラミックス成形物及び
その製造方法に関するものである。
[従来の技術]
耐熱性のセラミックスとして炭化ケイ素系のセラミック
スが開発され、広く用いられている。しかしながら、炭
化ケイ素系セラミックスは破壊靭性と耐熱衝撃性が低く
、従って各種の改善の検討がなされてきた。この改善は
主として窒化ケイ素との混合焼結物を得ること、及び繊
維により補強すること、つまり繊維強化セラミックス<
−蝦にFRCと呼称)にすることである。窒化ケイ素は
炭化ケイ素より耐熱性が低いが破壊靭性と耐熱衝撃性に
は優れている。したがって、窒化ケイ素と炭化ケイ素を
混合して焼結したものは破壊靭性と耐熱衝撃性が優れた
ものになり得る。このような発想のもとに提案された方
法に例えば特公昭6026075号の方法がある。この
方法は炭化ケイ素繊維等になるプリカーサ−を窒化ケイ
素粉末と混合成形して焼成したものであり、窒化ケイ素
を炭化ケイ素繊維等で補強しf、: F RCに類する
ものである。後者の繊維補強の例としては古くは特開昭
52144001号等に示された炭化ケイ素繊維による
補強に始まり、特公昭62−19391号や特開昭63
277563号等に示される炭化ケイ素ウィスカー(結
晶短繊維)による補強に至っている。
スが開発され、広く用いられている。しかしながら、炭
化ケイ素系セラミックスは破壊靭性と耐熱衝撃性が低く
、従って各種の改善の検討がなされてきた。この改善は
主として窒化ケイ素との混合焼結物を得ること、及び繊
維により補強すること、つまり繊維強化セラミックス<
−蝦にFRCと呼称)にすることである。窒化ケイ素は
炭化ケイ素より耐熱性が低いが破壊靭性と耐熱衝撃性に
は優れている。したがって、窒化ケイ素と炭化ケイ素を
混合して焼結したものは破壊靭性と耐熱衝撃性が優れた
ものになり得る。このような発想のもとに提案された方
法に例えば特公昭6026075号の方法がある。この
方法は炭化ケイ素繊維等になるプリカーサ−を窒化ケイ
素粉末と混合成形して焼成したものであり、窒化ケイ素
を炭化ケイ素繊維等で補強しf、: F RCに類する
ものである。後者の繊維補強の例としては古くは特開昭
52144001号等に示された炭化ケイ素繊維による
補強に始まり、特公昭62−19391号や特開昭63
277563号等に示される炭化ケイ素ウィスカー(結
晶短繊維)による補強に至っている。
本発明者等もこのような複合材料セラミックスについて
検討し、例えば、窒化ケイ素ウィスカー補強炭化ケイ素
セラミックス及びその製法を研究しな。しかしながら、
かかる繊維強化セラミックスは破壊靭性は改良されるも
のの、別の問題かあることが判った。すなわち、一般に
繊維で補強したセラミックスは、特に表面が荒れやすく
、内部に通じる微細な孔が開きやすい。このような孔は
しばしば高温でのガスによるセラミックスの侵蝕に重大
な影響をもたらす。すなわち、該セラミックスは孔の存
在により、雰囲気ガスとの接触面積を広げ、侵蝕量を増
やしてしまう。このため、成形物表面の孔の存在は好ま
しくないが、従来のものはどうしても多孔質の表面とな
り、かかる孔のないものは得られなかった。
検討し、例えば、窒化ケイ素ウィスカー補強炭化ケイ素
セラミックス及びその製法を研究しな。しかしながら、
かかる繊維強化セラミックスは破壊靭性は改良されるも
のの、別の問題かあることが判った。すなわち、一般に
繊維で補強したセラミックスは、特に表面が荒れやすく
、内部に通じる微細な孔が開きやすい。このような孔は
しばしば高温でのガスによるセラミックスの侵蝕に重大
な影響をもたらす。すなわち、該セラミックスは孔の存
在により、雰囲気ガスとの接触面積を広げ、侵蝕量を増
やしてしまう。このため、成形物表面の孔の存在は好ま
しくないが、従来のものはどうしても多孔質の表面とな
り、かかる孔のないものは得られなかった。
[発明が解決しようとする課題]
本発明は、従来の繊維補強炭化ケイ素系複合セラミック
ス成形物の表面の孔を減らし、耐蝕性を向上さぜなシー
ト状成形物を提供しようとするものである。このような
シート状複合セラミックス成形物が提供できれば、各種
の用途、特にシート状ヒータとしての用途において、繊
維補強セラミックスの有用性が高まると期待される。
ス成形物の表面の孔を減らし、耐蝕性を向上さぜなシー
ト状成形物を提供しようとするものである。このような
シート状複合セラミックス成形物が提供できれば、各種
の用途、特にシート状ヒータとしての用途において、繊
維補強セラミックスの有用性が高まると期待される。
[課題を解決するための手段]
本発明によれば、表層部が主として炭化ケイ素からなる
緻密層であり、内部が主として炭化ケイ素からなるマト
リックス中に補強用短繊維を含有せしめた複合材料層で
ある新規な複合セラミックスシート状成形物が提供され
る。
緻密層であり、内部が主として炭化ケイ素からなるマト
リックス中に補強用短繊維を含有せしめた複合材料層で
ある新規な複合セラミックスシート状成形物が提供され
る。
複合材料としてのセラミックスは、その組成を選択する
ことにより各種の新しい機能を備えさせることができる
ことが判っている。本発明はこの発想を利用するもので
ある。特に、本発明は、成形物内部を短繊維等補強の複
合材料とし、最外側を緻密なセラミックス層、好ましく
はガラス質又はこれに類似したセラミックスからなる緻
密層とするものである。内部の短繊維補強セラミックス
層は炭化ケイ素を主とするセラミックスをマトリックス
としたものであり、これに含ませる補強用短繊維はミル
ドファイバー又はウィスカーである。
ことにより各種の新しい機能を備えさせることができる
ことが判っている。本発明はこの発想を利用するもので
ある。特に、本発明は、成形物内部を短繊維等補強の複
合材料とし、最外側を緻密なセラミックス層、好ましく
はガラス質又はこれに類似したセラミックスからなる緻
密層とするものである。内部の短繊維補強セラミックス
層は炭化ケイ素を主とするセラミックスをマトリックス
としたものであり、これに含ませる補強用短繊維はミル
ドファイバー又はウィスカーである。
ミルドファイバーは布中のセラミック繊維の破砕物であ
り、ウィスカーは特に限定はなく市販のものでよい。こ
れらは一般に直径0.2〜5μm程度、アスペクト比3
〜50であるのが好ましく、特に好ましくは直径1〜3
μm、アスペクト比5〜15程度である。
り、ウィスカーは特に限定はなく市販のものでよい。こ
れらは一般に直径0.2〜5μm程度、アスペクト比3
〜50であるのが好ましく、特に好ましくは直径1〜3
μm、アスペクト比5〜15程度である。
短繊維の含量は、10重量%以上が好ましく、20〜6
0重量%が特に好ましい。このような短繊維を含む部分
は不可避的に連通孔を有する粗な構造となる。
0重量%が特に好ましい。このような短繊維を含む部分
は不可避的に連通孔を有する粗な構造となる。
一方、表面の緻密層は、炭化ケイ素を主体とする連続気
孔のないセラミックスであり、これは、有機ケイ素ポリ
マーの焼成物が好ましい。有機ケイ素ポリマーを焼成し
たセラミックスは化学的には炭化ケイ素とは言い難いも
のが含まれるが、本発明ではかかるセラミックスをも含
むものとする。
孔のないセラミックスであり、これは、有機ケイ素ポリ
マーの焼成物が好ましい。有機ケイ素ポリマーを焼成し
たセラミックスは化学的には炭化ケイ素とは言い難いも
のが含まれるが、本発明ではかかるセラミックスをも含
むものとする。
このセラミックスは場合によっては有機ケイ素ポリマー
を不敵化したのち焼成したものの方が好ましい。−船釣
にはガラス質と考えられるX線解析で結晶化度が25%
以下、特に好ましくは15%以下のものが好ましい。こ
のような物質は容易にガスを通し難くすることができる
なめである。なお、この目安は純粋な結晶化度を示ずも
のではないことはよく知られている。中心部との対比に
おいて表面の緻密度は5倍以上であるのが好ましい。
を不敵化したのち焼成したものの方が好ましい。−船釣
にはガラス質と考えられるX線解析で結晶化度が25%
以下、特に好ましくは15%以下のものが好ましい。こ
のような物質は容易にガスを通し難くすることができる
なめである。なお、この目安は純粋な結晶化度を示ずも
のではないことはよく知られている。中心部との対比に
おいて表面の緻密度は5倍以上であるのが好ましい。
この緻密度の厚みは、片方の表面層の厚みにして1μm
以上であることが好ましく、これより薄いと緻密層を形
成した効果が乏しくなる傾向がある。
以上であることが好ましく、これより薄いと緻密層を形
成した効果が乏しくなる傾向がある。
成形物は原則としてシート状であるが、その形態や厚さ
は任意に選定できる。厚さを部分的に変更し、例えばシ
ート周縁部と中央部とで厚みを変えたものでもよい。
は任意に選定できる。厚さを部分的に変更し、例えばシ
ート周縁部と中央部とで厚みを変えたものでもよい。
また、該成形物の表面から内部への緻密性の変化は、連
続的に変化するのが好ましいが、段階的、不連続的に変
化してもよい。
続的に変化するのが好ましいが、段階的、不連続的に変
化してもよい。
次に、上述の如き新規な複合成形物の製造方法について
説明する。
説明する。
本発明では、有機ケイ素ポリマーの溶液に補強用短繊維
(及び炭化ケイ素粉末)を分散させて懸濁液をつくり、
この懸濁液を型内に注入するか又は適当な支持体く基板
)の上に流延して、シート化した後、型又は支持体から
そのシートを取り出し、2枚のシートを後述の如く貼り
合せて焼成原料(グリーンシート)とする方法が好まし
く採用される。この際、シート化時に下方となった側を
内側にして、この面が互いに接するように貼り合ぜるこ
とか重要である。この焼成原料を所定の条件で焼成する
。必要あれば焼成の前に不敵化してもよい。不融化は酸
化、架橋重合等、既知の方法が採用される。
(及び炭化ケイ素粉末)を分散させて懸濁液をつくり、
この懸濁液を型内に注入するか又は適当な支持体く基板
)の上に流延して、シート化した後、型又は支持体から
そのシートを取り出し、2枚のシートを後述の如く貼り
合せて焼成原料(グリーンシート)とする方法が好まし
く採用される。この際、シート化時に下方となった側を
内側にして、この面が互いに接するように貼り合ぜるこ
とか重要である。この焼成原料を所定の条件で焼成する
。必要あれば焼成の前に不敵化してもよい。不融化は酸
化、架橋重合等、既知の方法が採用される。
本発明によるセラミックス成形物は、この他に、炭化ケ
イ素粉末とウィスカーとを混合して成形し、乾燥後、表
面に炭化ケイ素粉末のスラリーや有機ケイ素ポリマーの
溶液を塗布、乾燥して不活性ガス中で焼成する方法によ
っても製造できる。
イ素粉末とウィスカーとを混合して成形し、乾燥後、表
面に炭化ケイ素粉末のスラリーや有機ケイ素ポリマーの
溶液を塗布、乾燥して不活性ガス中で焼成する方法によ
っても製造できる。
一般に、炭化ケイ素セラミックスの補強に用いられる繊
維は、炭化ケイ素の焼結に必要な温度に耐えるものであ
ることが必要である。炭化ケイ素粉末の通常の焼結温度
は好ましくは1.900℃以上、2、100℃以下とさ
れる。したがって補強繊維は炭素繊維、炭化ケイ素繊維
が用いられ、これらは長繊維が用いられるのが普通であ
る。近来の研究に基づけば、有機ケイ素ポリマーを焼結
助剤又は原料として用いると、炭化ケイ素の焼結温度は
1、300℃程度まで下げ得、したがって炭素繊維、炭
化ケイ素繊維の他に、窒化ケイ素繊維も使用可能なこと
が推定できる。しかしながら、実際に焼成を行ってみる
と有機ケイ素ポリマーには約15%を超えるかなり顕著
な焼成収縮があり、長繊維との一体焼成は困難である。
維は、炭化ケイ素の焼結に必要な温度に耐えるものであ
ることが必要である。炭化ケイ素粉末の通常の焼結温度
は好ましくは1.900℃以上、2、100℃以下とさ
れる。したがって補強繊維は炭素繊維、炭化ケイ素繊維
が用いられ、これらは長繊維が用いられるのが普通であ
る。近来の研究に基づけば、有機ケイ素ポリマーを焼結
助剤又は原料として用いると、炭化ケイ素の焼結温度は
1、300℃程度まで下げ得、したがって炭素繊維、炭
化ケイ素繊維の他に、窒化ケイ素繊維も使用可能なこと
が推定できる。しかしながら、実際に焼成を行ってみる
と有機ケイ素ポリマーには約15%を超えるかなり顕著
な焼成収縮があり、長繊維との一体焼成は困難である。
また、見かけでは焼成できたように見えても、−iに、
壊れ易いものになってしまう。
壊れ易いものになってしまう。
本発明者はこのような問題を解決すべく研究し、短繊維
、特にミルドファイバーもしくはウィスカーであるセラ
ミックス繊維を補強材としたセラミックス複合材料にお
いて、有機ケイ素ポリマーを原料もしくは一部の原料又
は焼結助剤とした炭化ケイ素セラミックス複合材料の場
合は、焼成収縮が9〜3%程度と小さく、かかる問題の
ないことを確かめた。したがって、本発明では、補強用
短繊維には炭素繊維、炭化ケイ素繊維、窒化ケイ素繊維
、アルミナ繊維等のミルドファイバーや、炭化ケイ素、
窒化ケイ素、炭素、アルミナ、チタン]−〇 酸カリウム等のウィスカー等有機ケイ素ポリマーの焼成
温度、つまり1.200℃以上の分解点を有する無機質
短繊維が用いられる。
、特にミルドファイバーもしくはウィスカーであるセラ
ミックス繊維を補強材としたセラミックス複合材料にお
いて、有機ケイ素ポリマーを原料もしくは一部の原料又
は焼結助剤とした炭化ケイ素セラミックス複合材料の場
合は、焼成収縮が9〜3%程度と小さく、かかる問題の
ないことを確かめた。したがって、本発明では、補強用
短繊維には炭素繊維、炭化ケイ素繊維、窒化ケイ素繊維
、アルミナ繊維等のミルドファイバーや、炭化ケイ素、
窒化ケイ素、炭素、アルミナ、チタン]−〇 酸カリウム等のウィスカー等有機ケイ素ポリマーの焼成
温度、つまり1.200℃以上の分解点を有する無機質
短繊維が用いられる。
また、有機ケイ素ポリマーは、粉体としてセラミックス
短繊維(及び炭化ケイ素粉末)と混合し成形して焼成す
ること、熔融有機ケイ素ポリマーとセラミックス短繊維
(及び炭化ケイ素粉末)を成形して焼成することもでき
るが、本発明では有機ケイ素ポリマーを適当な有機溶媒
に溶解し、その溶液にセラミックス短繊維(及び炭化ケ
イ素粉末)を分散させて注入成形又は流延成形してシー
ト化し、このシートを焼成する方法が最も好ましい。こ
の系の混合は極めて容易であるためである。
短繊維(及び炭化ケイ素粉末)と混合し成形して焼成す
ること、熔融有機ケイ素ポリマーとセラミックス短繊維
(及び炭化ケイ素粉末)を成形して焼成することもでき
るが、本発明では有機ケイ素ポリマーを適当な有機溶媒
に溶解し、その溶液にセラミックス短繊維(及び炭化ケ
イ素粉末)を分散させて注入成形又は流延成形してシー
ト化し、このシートを焼成する方法が最も好ましい。こ
の系の混合は極めて容易であるためである。
短繊維の使用量は、前駆体シートの重量を基準にして1
0%以上が好ましく、20〜60%が特に好ましい。短
繊維に加えて、炭化ケイ素粉末を用いることもできる。
0%以上が好ましく、20〜60%が特に好ましい。短
繊維に加えて、炭化ケイ素粉末を用いることもできる。
炭化ケイ素粉末は前駆体シートの重量を基準にして60
%を超えないのが好ましく、短繊維と炭化ケイ素粉末の
合計量が90%以下とするのがよい。
%を超えないのが好ましく、短繊維と炭化ケイ素粉末の
合計量が90%以下とするのがよい。
ビ
上述の如き、有機ケイ素ポリマー溶液を使用する方法は
、前駆体シートを製造する際、シー1〜内で短繊維(及
び炭化ケイ素粉末)の偏在をつくりやすく、このため、
該シートの表面(上層部)には、短繊維や炭化ケイ素粉
末が実質上存在ぜす、中心部及び底部(下層部)には、
短y!維(及び炭化ケイ素粉末)が多く存在するものと
なる。したがって、このシートを2枚ずつ各底面が接す
るように積層することによって、表面が実質的に有機ケ
イ素ポリマーのみがらなり、内部が短繊維(及び炭化ケ
イ素粉末)に富み適当量の有機ケイ素ポリマーを含むグ
リーンシート(焼成原料)となる。
、前駆体シートを製造する際、シー1〜内で短繊維(及
び炭化ケイ素粉末)の偏在をつくりやすく、このため、
該シートの表面(上層部)には、短繊維や炭化ケイ素粉
末が実質上存在ぜす、中心部及び底部(下層部)には、
短y!維(及び炭化ケイ素粉末)が多く存在するものと
なる。したがって、このシートを2枚ずつ各底面が接す
るように積層することによって、表面が実質的に有機ケ
イ素ポリマーのみがらなり、内部が短繊維(及び炭化ケ
イ素粉末)に富み適当量の有機ケイ素ポリマーを含むグ
リーンシート(焼成原料)となる。
また、更にこの外側を緻密な炭化ケイ素セラミックス層
、例えばCVD法等による層で覆うことが好ましい場合
があり、このような場合でも前記の方法は好ましい結果
を与える。しがも、上述の如き流延シートの貼り合せは
、流延法グリーンシートの焼き曲がりの抑制ないしは防
止のためにも極めて有効な方法であることが判った。
、例えばCVD法等による層で覆うことが好ましい場合
があり、このような場合でも前記の方法は好ましい結果
を与える。しがも、上述の如き流延シートの貼り合せは
、流延法グリーンシートの焼き曲がりの抑制ないしは防
止のためにも極めて有効な方法であることが判った。
本発明で使用する有機ケイ素ポリマーは、ポリ] 2
シラン、ポリカルボシラン、ポリシラスチレン、ポリカ
ルボシラスチレン等、焼成するとシリコンカーバイド系
のセラミックスになるポリマーで“あり、なかでもポリ
カルボシラスチレン共重合体が特に好ましい。これらの
有機ケイ素ポリマーは一部又は全てを仮焼して用いても
よい。仮焼とはこれらのポリマーを400〜500℃程
度の多量の分解ガスが発生する温度まで昇温することで
あり、この実施により焼成に際して発生するガスの量を
抑え得る。但し、この操作により有機ケイ素ポリマーの
接着性が低下し、場合によっては原料の成形、即ちプリ
カーサ−の製造に際して糊料を加える必要が生しる場合
がある。
ルボシラスチレン等、焼成するとシリコンカーバイド系
のセラミックスになるポリマーで“あり、なかでもポリ
カルボシラスチレン共重合体が特に好ましい。これらの
有機ケイ素ポリマーは一部又は全てを仮焼して用いても
よい。仮焼とはこれらのポリマーを400〜500℃程
度の多量の分解ガスが発生する温度まで昇温することで
あり、この実施により焼成に際して発生するガスの量を
抑え得る。但し、この操作により有機ケイ素ポリマーの
接着性が低下し、場合によっては原料の成形、即ちプリ
カーサ−の製造に際して糊料を加える必要が生しる場合
がある。
炭化ケイ素の粉末を加える場合には、高純度で微粉末で
あることが好ましい。粉末の粒径は10μm以下、好ま
しくは2μm以下、特に好ましくは0.2μm程度であ
る。炭化ケイ素粉末を加えることは出来上がるセラミッ
クス複合材料の内部の炭素/ケイ素比を1対コに近付け
る上で便利である。
あることが好ましい。粉末の粒径は10μm以下、好ま
しくは2μm以下、特に好ましくは0.2μm程度であ
る。炭化ケイ素粉末を加えることは出来上がるセラミッ
クス複合材料の内部の炭素/ケイ素比を1対コに近付け
る上で便利である。
必要により、ウィスカー ミルドファイバー等の無機質
短繊維は予め表面処理を行うことが好ましく、この処理
は炭化ゲイ索繊維表面処理や71〜リツクスセラミツク
スを窒化ケイ素にしたものに準じたものでよい。例えば
特開昭63−277563号、特開昭277566号に
はホウ素、ベリリウム、ケイ素、アルミニウム等の化合
物を用いると効果がある旨記載されているが、本発明で
も同様である。
短繊維は予め表面処理を行うことが好ましく、この処理
は炭化ゲイ索繊維表面処理や71〜リツクスセラミツク
スを窒化ケイ素にしたものに準じたものでよい。例えば
特開昭63−277563号、特開昭277566号に
はホウ素、ベリリウム、ケイ素、アルミニウム等の化合
物を用いると効果がある旨記載されているが、本発明で
も同様である。
グリーンシートへの成形に際して、糊料を加えてもよい
。これにより原料の成形物であるグリーンシート、つま
りプリカーサ−を取扱い易くすることができる。糊料の
使用は有機ゲイ索ポリマーの選択次第で、接着力の強化
のなめに好ましい場合がある。
。これにより原料の成形物であるグリーンシート、つま
りプリカーサ−を取扱い易くすることができる。糊料の
使用は有機ゲイ索ポリマーの選択次第で、接着力の強化
のなめに好ましい場合がある。
同様に、他の焼結助剤、例えば有機カルボン酸、ホウ素
等を別途加えてもよい。有機ケイ素ポリマーを用いる場
合でも、有機ケイ素ポリマーの選択次第で、焼結性の強
化のなめに好ましい場合がある。
等を別途加えてもよい。有機ケイ素ポリマーを用いる場
合でも、有機ケイ素ポリマーの選択次第で、焼結性の強
化のなめに好ましい場合がある。
有機ケイ素ポリマーを用いる場合、焼成に先立ち、成形
物を不敵化することが好ましい場合かある。有機ケイ素
ポリマーからの炭化ケイ素分のガラス質化を助は効果を
増やすことができ、同時に焼成残量を増やすための処置
であり、有機ケイ素ポリマー次第では必須である場合が
ある。この不融化の方法は表面酸化、架橋重合、ヨウ素
不融化等、主として繊維を作る際の手法を準用すること
ができる。
物を不敵化することが好ましい場合かある。有機ケイ素
ポリマーからの炭化ケイ素分のガラス質化を助は効果を
増やすことができ、同時に焼成残量を増やすための処置
であり、有機ケイ素ポリマー次第では必須である場合が
ある。この不融化の方法は表面酸化、架橋重合、ヨウ素
不融化等、主として繊維を作る際の手法を準用すること
ができる。
積層した成形物プリカーサ−(グリーンシート)及び不
融化成形物プリカーサ−は、必要により加圧加熱処理し
た後、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気で焼成する
。焼成温度は原料組成により選択する。一般に有機ケイ
素ポリマーを含む場合には、1200〜1.800°C
が適当であり、特に好ましくは1,300〜1.500
℃である。
融化成形物プリカーサ−は、必要により加圧加熱処理し
た後、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気で焼成する
。焼成温度は原料組成により選択する。一般に有機ケイ
素ポリマーを含む場合には、1200〜1.800°C
が適当であり、特に好ましくは1,300〜1.500
℃である。
[発明の効果]
本発明により、炭化ケイ素を主体とした、耐酸化性等の
耐雰囲気性が良好でかつ耐熱衝撃性のすぐれた複合セラ
ミックス成形物が得られ、この複合セラミックスは、多
岐に汎る用途で、各種の目的の改善をなしなセラミック
スとして使用し得る。
耐雰囲気性が良好でかつ耐熱衝撃性のすぐれた複合セラ
ミックス成形物が得られ、この複合セラミックスは、多
岐に汎る用途で、各種の目的の改善をなしなセラミック
スとして使用し得る。
例えば耐熱ly8造林料として、熱衝撃に強いヒーター
などとして有用である。
などとして有用である。
[実施例]
次に、本発明の実施例及び比較例をあげるが、本発明は
これにより限定されるものではない。なお、特に断りの
ないかぎり各例中の「部」は重量部である。
これにより限定されるものではない。なお、特に断りの
ないかぎり各例中の「部」は重量部である。
実施例1及び比較例]
ジクロルジメチルシシンとジクロルメチルフェニルシラ
ンの等モルを使い、トルエン中で金属ナトリウムを加え
て重合してポリシラスチレンを得な。このポリシラスチ
レンを400’Cで窒素雰囲気中で60分間処理し、軟
化点190〜200℃のポリカルボシラスチレン共重合
体を得た。
ンの等モルを使い、トルエン中で金属ナトリウムを加え
て重合してポリシラスチレンを得な。このポリシラスチ
レンを400’Cで窒素雰囲気中で60分間処理し、軟
化点190〜200℃のポリカルボシラスチレン共重合
体を得た。
このポリマー100部を150部の1〜ルエンに溶解し
、市販の窒化ケイ素ウィスカー(宇部興産製:5N−W
BI 100部と混合し、得られた懸濁液を平坦な基板
上に流延してシートとしな。得られたシートを窒素気流
中で50℃/hrの割合で1.300℃まで昇温し、6
時間で常温に戻し焼成した。得られた生成物は厚さ約0
.6mmであり、良好な複合成形物であったが、表面は
やや粗であった。
、市販の窒化ケイ素ウィスカー(宇部興産製:5N−W
BI 100部と混合し、得られた懸濁液を平坦な基板
上に流延してシートとしな。得られたシートを窒素気流
中で50℃/hrの割合で1.300℃まで昇温し、6
時間で常温に戻し焼成した。得られた生成物は厚さ約0
.6mmであり、良好な複合成形物であったが、表面は
やや粗であった。
同様にして流延シートを得、そのまま240℃、4t/
cJでプレスしな。得られたシートは表面は緻密であり
、窒素気流中で50°C/hrの割合で1.300°C
まで昇温し、6時間で常温に戻し焼成しな。得られた生
成物は良好な複合成形物であり、表面も見掛上緻密であ
った。
cJでプレスしな。得られたシートは表面は緻密であり
、窒素気流中で50°C/hrの割合で1.300°C
まで昇温し、6時間で常温に戻し焼成しな。得られた生
成物は良好な複合成形物であり、表面も見掛上緻密であ
った。
同様にして得られな流延シート2枚を、流延基板に接す
る面同志が接するように重ね合わせて、240°C54
t/cr&の圧力でプレスした。得られたシートは表面
は緻密であり、窒素気流中で50°C/hrの割合で1
.300°Cまで昇温し、6時間で常温に戻し焼成した
。得られた生成物は良好な複合成形物であり、表面も緻
密であった。
る面同志が接するように重ね合わせて、240°C54
t/cr&の圧力でプレスした。得られたシートは表面
は緻密であり、窒素気流中で50°C/hrの割合で1
.300°Cまで昇温し、6時間で常温に戻し焼成した
。得られた生成物は良好な複合成形物であり、表面も緻
密であった。
これら3通りのサンプルを1.200℃の電気炉に入れ
、100時間保持した。取り出して重量変化を測定した
ところ、第1のサンプルは14%の重量減が認められ、
第2のサンプルは2.1%の重量減があっなが、第3の
サンプルは実験誤差程度(実質的には変わらない)であ
った。
、100時間保持した。取り出して重量変化を測定した
ところ、第1のサンプルは14%の重量減が認められ、
第2のサンプルは2.1%の重量減があっなが、第3の
サンプルは実験誤差程度(実質的には変わらない)であ
った。
実施例2及び比較例2
前記ポリシラスチレン100部をトルエン160部に溶
かして溶液となし、これに炭化ケイ素(イビデン製[ウ
ルトラファインJ ) 200部、実施例]と同じ窒化
ケイ素ウィスカー100部を分散さぜな。
かして溶液となし、これに炭化ケイ素(イビデン製[ウ
ルトラファインJ ) 200部、実施例]と同じ窒化
ケイ素ウィスカー100部を分散さぜな。
これを同様に流延し、乾燥して得られたシート2枚を流
延時の基板面を内側に張り合せな。前記の実施例1と同
様にプレスしな。但し温度は270 ℃、圧力は4t/
−とした。
延時の基板面を内側に張り合せな。前記の実施例1と同
様にプレスしな。但し温度は270 ℃、圧力は4t/
−とした。
得られたシート、及び流延乾燥直後のシートを窒素気流
中で1,300℃で焼成した。50℃/hrの割合で1
.300℃まで昇温し、6時間で常温に戻し焼成した。
中で1,300℃で焼成した。50℃/hrの割合で1
.300℃まで昇温し、6時間で常温に戻し焼成した。
焼成物は何れも良好な複合材料セラミックスであった。
但し、前者は表面が緻密であるが、後者はやや粗であっ
た。
た。
これらを1,200°Cの電気炉の中に100時間保持
した後の重量変化は、前者が1%以下、後者は7%であ
った。
した後の重量変化は、前者が1%以下、後者は7%であ
った。
実施例3及び比較例3
前記市販のシリコンカーバイドの粉末(イビデン製[ウ
ルトラファインJ ) 100部、実施例1と同じ窒化
ケイ素ウィスカー100部、カルボメトキシセルロース
10部、炭素粉末10部を混合した。これを180℃で
熱圧し、乾燥して得られたシートを、アルゴン気流中で
50℃/hrの割合で昇温し、1、500°Cで焼成し
た。焼成物は厚さ1.0mmで良好な複合材料セラミッ
クスであった。但し、表面は粗であった。
ルトラファインJ ) 100部、実施例1と同じ窒化
ケイ素ウィスカー100部、カルボメトキシセルロース
10部、炭素粉末10部を混合した。これを180℃で
熱圧し、乾燥して得られたシートを、アルゴン気流中で
50℃/hrの割合で昇温し、1、500°Cで焼成し
た。焼成物は厚さ1.0mmで良好な複合材料セラミッ
クスであった。但し、表面は粗であった。
このサンプルに実施例1で用いたと同様にして得られた
流動点240°Cのポリカルボシラスチレン共重合体を
トルエンに溶解して均一に塗布し、乾燥して共重合体の
層を形成せしめた。これを窒素気流中で1.300℃で
焼成した。昇温率50°C/ h r、昇温後6時間か
けて冷却した。表面が黒味がかった緻密なガラス質にな
った。
流動点240°Cのポリカルボシラスチレン共重合体を
トルエンに溶解して均一に塗布し、乾燥して共重合体の
層を形成せしめた。これを窒素気流中で1.300℃で
焼成した。昇温率50°C/ h r、昇温後6時間か
けて冷却した。表面が黒味がかった緻密なガラス質にな
った。
このサンプル及び元の焼き上がりサンプルを1200
’Cで10時間保持して導電性を調べな。元のサンプル
は導電性を失っており、処理したサン1ルは4Ωamで
あった。なお、元のサンプルの重量は6%増えており、
処理したサンプルは実質的に変化が認められなかった。
’Cで10時間保持して導電性を調べな。元のサンプル
は導電性を失っており、処理したサン1ルは4Ωamで
あった。なお、元のサンプルの重量は6%増えており、
処理したサンプルは実質的に変化が認められなかった。
実施例4
実施例1とほぼ同様にして流動点120°C及び240
°Cのポリカルボシラスチレン共重合を得た。
°Cのポリカルボシラスチレン共重合を得た。
前者を100部後者を300部混台上て粉砕し、粉砕物
を500部のトルエンに溶かしな。この溶液に炭化ケイ
素粉末(イビデン製「ウルトラファイン」)400部、
及び窒化ケイ素ウィスカー(宇部興産製: 5N−WB
) 400部を分散させ、「テフロン」フィルム上に流
延し、乾燥後シートを得た。得られたシートを2枚、「
テフロン」に接する面を合せて、ホットプレス加熱接着
したのち、窒素気流中で50°C/ h rで1.30
0℃まで昇温し、焼成しな。良好な複合材料成形物が得
られた。
を500部のトルエンに溶かしな。この溶液に炭化ケイ
素粉末(イビデン製「ウルトラファイン」)400部、
及び窒化ケイ素ウィスカー(宇部興産製: 5N−WB
) 400部を分散させ、「テフロン」フィルム上に流
延し、乾燥後シートを得た。得られたシートを2枚、「
テフロン」に接する面を合せて、ホットプレス加熱接着
したのち、窒素気流中で50°C/ h rで1.30
0℃まで昇温し、焼成しな。良好な複合材料成形物が得
られた。
実施例5
実施例4のポリカルボシラスチレン共重合体100部を
キシレン160部に溶かしな。これに市販の炭化ケイ素
ウィスカー(東海カーボン製「トーカマックスJ )
100部と実施例3で用いた炭化ケイ素粉末200部を
加えて混合し、鋳型に鋳込んで乾燥させ、平坦な薄葉と
した。
キシレン160部に溶かしな。これに市販の炭化ケイ素
ウィスカー(東海カーボン製「トーカマックスJ )
100部と実施例3で用いた炭化ケイ素粉末200部を
加えて混合し、鋳型に鋳込んで乾燥させ、平坦な薄葉と
した。
得られたシート2枚を、流延時の下面が接するよう積層
して加熱加圧し、高温槽で加熱不融化した。大気雰囲気
で、逐次、徐々に温度を上げて最終的に230℃で3時
間保持しな。全加熱時間は15時間としな。
して加熱加圧し、高温槽で加熱不融化した。大気雰囲気
で、逐次、徐々に温度を上げて最終的に230℃で3時
間保持しな。全加熱時間は15時間としな。
冷却後、得られたシートを取り出し、焼成炉で、窒素雰
囲気中で焼成した。窒素置換した焼成炉に入れ、窒素を
流しながら徐々に温度を上げ、最終的に1300°Cま
で昇温し、焼成しな。全昇温時間は36時間、1,30
0℃になった時点で降温を開始し、12時間で室温に戻
しなところ、表面の緻密な良好なサンプルが得られた。
囲気中で焼成した。窒素置換した焼成炉に入れ、窒素を
流しながら徐々に温度を上げ、最終的に1300°Cま
で昇温し、焼成しな。全昇温時間は36時間、1,30
0℃になった時点で降温を開始し、12時間で室温に戻
しなところ、表面の緻密な良好なサンプルが得られた。
実施例6
実施例4のポリカルボシラスチレン共重合体を2]−
窒素気流中で600’Cまで加熱し、仮焼した。元のポ
リカルボシラン100部をトルエン150部に溶かした
。これに前記の仮焼したポリカルボシラン200部、及
び実施例1で用いた窒化ケイ素ウィスカー100部を加
えて混合し、鋳型に仕込んで乾燥させ、平坦な薄葉とし
た。
リカルボシラン100部をトルエン150部に溶かした
。これに前記の仮焼したポリカルボシラン200部、及
び実施例1で用いた窒化ケイ素ウィスカー100部を加
えて混合し、鋳型に仕込んで乾燥させ、平坦な薄葉とし
た。
この2枚を実施例4と同様に、加熱加圧接着した。得ら
れたシートを実施例5と同様、高温槽で加熱不融化した
。大気雰囲気で、逐次、徐々に温度を上げて最終的に2
30℃で3時間保持しな。全加熱時間は15時間である
。冷却後得られたシートを取り出し、焼成炉で窒素雰囲
気中で、焼成した。
れたシートを実施例5と同様、高温槽で加熱不融化した
。大気雰囲気で、逐次、徐々に温度を上げて最終的に2
30℃で3時間保持しな。全加熱時間は15時間である
。冷却後得られたシートを取り出し、焼成炉で窒素雰囲
気中で、焼成した。
窒素置換した焼成炉に入れ、窒素を流しながら徐々に温
度を上げ、最終的に1,300℃、まで昇温し、焼成し
な。全昇温時間は36時間、1jOO’Cになった時点
で降温を開始し、12時間で室温に戻しな。
度を上げ、最終的に1,300℃、まで昇温し、焼成し
な。全昇温時間は36時間、1jOO’Cになった時点
で降温を開始し、12時間で室温に戻しな。
かくして表面の緻密な、良好な複合成形物が得られた。
実施例7
ジクロルジメチルシランを用いてトルエン中、金属ナト
リウムを加えて重合してポリシランを得な。このポリシ
ランを450℃で窒素雰囲気中で30時間処理し、ポリ
カルボシラン重合体を得た。この共重合体の軟化点は2
20℃である。
リウムを加えて重合してポリシランを得な。このポリシ
ランを450℃で窒素雰囲気中で30時間処理し、ポリ
カルボシラン重合体を得た。この共重合体の軟化点は2
20℃である。
このポリカルボシラン100部をキシレンに溶がした。
これに実施例3の窒化ケイ素ウィスカー100部と炭化
ケイ素粉末100部を加えて混合し、鋳型に仕込んで乾
燥させ、平坦な薄葉とした。
ケイ素粉末100部を加えて混合し、鋳型に仕込んで乾
燥させ、平坦な薄葉とした。
得られたシートを2枚、流延時の下面を付き合せて熱圧
し、高温槽で加熱不敵化しな。大気雰囲気で、逐次、徐
々に温度を上げて最終的に230℃で3時間保持した。
し、高温槽で加熱不敵化しな。大気雰囲気で、逐次、徐
々に温度を上げて最終的に230℃で3時間保持した。
全加熱時間は15時間である。
冷却後得られたシートを取り出し、焼成炉で、窒素雰囲
気中で、焼成しな。窒素置換した焼成炉に入れ、窒素を
流しながら徐々に温度を上げ、最終的に1.300℃ま
で昇温し、焼成した。全昇温時間は36時間、1.30
0°Cになった時点で降温を開始し、12時間で室温に
戻しな。この得られたサンプルは表面が緻密で、良好な
複合成形物であり、繰返して1,000℃まで昇温し冷
却しても破壊しなかっな。
気中で、焼成しな。窒素置換した焼成炉に入れ、窒素を
流しながら徐々に温度を上げ、最終的に1.300℃ま
で昇温し、焼成した。全昇温時間は36時間、1.30
0°Cになった時点で降温を開始し、12時間で室温に
戻しな。この得られたサンプルは表面が緻密で、良好な
複合成形物であり、繰返して1,000℃まで昇温し冷
却しても破壊しなかっな。
実施例8
流動点240℃のポリカルボシラスチレン共重合体75
部、流動点120℃のポリカルボシラスチレン共重合体
25部をトルエン100部に溶かし、実施例1で用いた
窒化ケイ素ウィスカー50部を分散させた。
部、流動点120℃のポリカルボシラスチレン共重合体
25部をトルエン100部に溶かし、実施例1で用いた
窒化ケイ素ウィスカー50部を分散させた。
これを流延し、剥離回収して流延面にポリカルボシラス
チレン共重合体のトルエン溶液を塗布し、塗布面を突き
合せて2枚を圧着させた。
チレン共重合体のトルエン溶液を塗布し、塗布面を突き
合せて2枚を圧着させた。
このシートを乾燥させ、120℃で6時間、180℃で
6時間、210°Cで6時間大気中で保持し、冷却して
取り出し、窒素雰囲気中で焼成した。焼成温度は1,3
00℃まで28時間で昇温しな。冷却後取り出し、表面
が緻密な短繊維補強セラミックス焼成物を得な。
6時間、210°Cで6時間大気中で保持し、冷却して
取り出し、窒素雰囲気中で焼成した。焼成温度は1,3
00℃まで28時間で昇温しな。冷却後取り出し、表面
が緻密な短繊維補強セラミックス焼成物を得な。
Claims (6)
- (1)表層部が主として炭化ケイ素からなる緻密層であ
り、内部が主として炭化ケイ素からなるマトリックス中
に無機質短繊維を含有せしめた複合材料層であることを
特徴とする複合セラミックスシート状成形物。 - (2)表層部を構成する主として炭化ケイ素からなる緻
密層及び内部の複合材料層を構成する主として炭化ケイ
素であるマトリックスが、ともに同種の有機ケイ素ポリ
マーを焼成して成形したものである請求項(1)記載の
複合セラミックスシート状成形物。 - (3)表層部を構成する緻密層が有機ケイ素ポリマーを
焼成して形成したものであり、内部の複合材料層を構成
する主として炭化ケイ素であるマトリックスが炭化ケイ
素粉末を有機ケイ素ポリマーを焼結助剤に用いて焼成し
たものである請求項(1)に記載の複合セラミックスシ
ート状成形物。 - (4)有機ケイ素ポリマーを溶媒に溶解し、得られた溶
液に無機質短繊維を懸濁させて、型に注入するか又は基
板上に流延してシート状に形成し、このシートを型又は
基板から取り外し、そのシート2枚を成形の際に下方と
なった面が互いに接するように積層し、得られた積層体
を焼成することを特徴とする複合セラミックスシート状
成形物の製造方法。 - (5)有機ケイ素ポリマーを溶媒に溶解し、得られた溶
液に無機質短繊維と炭化ケイ素粉末とを懸濁させた型に
注入するか又は基板上に流延してシート状に成形し、こ
のシートを型又は基板から取り外し、そのシート2枚を
成形の際に下方となった面が互いに接するように積層し
、得られた積層体を焼成することを特徴とする複合セラ
ミックスシート状成形物の製造方法。 - (6)有機ケイ素ポリマーが、ポリシラン、ポリカルボ
シラン、ポリシラスチレン、ポリカルボシラスチレン共
重合体のいずれかである請求項(4)又は(5)に記載
の複合セラミックスシート状成形物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1088098A JPH02267167A (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | 複合セラミックスシート状成形物及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1088098A JPH02267167A (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | 複合セラミックスシート状成形物及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02267167A true JPH02267167A (ja) | 1990-10-31 |
Family
ID=13933393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1088098A Pending JPH02267167A (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | 複合セラミックスシート状成形物及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02267167A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0980193A1 (de) * | 1998-08-05 | 2000-02-16 | AKO-Werke GmbH & Co. KG | Beheizbares Flächenelement |
| WO2020066152A1 (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 被覆炭化珪素粒子粉体 |
| EP3778534A4 (en) * | 2018-03-30 | 2021-05-05 | Fujimi Incorporated | DISPERSION FOR SILICON CARBIDE SINTER BODIES, GREEN FILM FOR SILICON CARBIDE SINTER BODIES AND PREPREG MATERIAL FOR SILICON CARBIDE SINTER BODIES WITH THE USE OF IT AND METHOD OF MANUFACTURING ITEM |
-
1989
- 1989-04-10 JP JP1088098A patent/JPH02267167A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0980193A1 (de) * | 1998-08-05 | 2000-02-16 | AKO-Werke GmbH & Co. KG | Beheizbares Flächenelement |
| EP3778534A4 (en) * | 2018-03-30 | 2021-05-05 | Fujimi Incorporated | DISPERSION FOR SILICON CARBIDE SINTER BODIES, GREEN FILM FOR SILICON CARBIDE SINTER BODIES AND PREPREG MATERIAL FOR SILICON CARBIDE SINTER BODIES WITH THE USE OF IT AND METHOD OF MANUFACTURING ITEM |
| US11760697B2 (en) | 2018-03-30 | 2023-09-19 | Fujimi Incorporated | Dispersion for silicon carbide sintered body, green sheet for silicon carbide sintered body and prepreg material for silicon carbide sintered body using the same, and manufacturing method thereof |
| WO2020066152A1 (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 被覆炭化珪素粒子粉体 |
| JPWO2020066152A1 (ja) * | 2018-09-28 | 2021-08-30 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 被覆炭化珪素粒子粉体 |
| US20210380813A1 (en) * | 2018-09-28 | 2021-12-09 | Fujimi Incorporated | Coated silicon carbide particle powder |
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