JPH0269361A - 窒化ケイ素を主成分とする焼結可能なセラミック素材の成形による生成形体の製造方法 - Google Patents
窒化ケイ素を主成分とする焼結可能なセラミック素材の成形による生成形体の製造方法Info
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- JPH0269361A JPH0269361A JP1182742A JP18274289A JPH0269361A JP H0269361 A JPH0269361 A JP H0269361A JP 1182742 A JP1182742 A JP 1182742A JP 18274289 A JP18274289 A JP 18274289A JP H0269361 A JPH0269361 A JP H0269361A
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- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/584—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
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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】
微粉状窒化ケイ素、任意に窒化アルミニウム及び／また
はアルミナ及び他の酸化物を含む出発粉末から加圧また
は常圧焼結によって製造できる、窒化ケイ素を主成分と
する多結晶成形体は以前から公知である。室温における
高い強度、高い衝撃抵抗、低い熱膨張率及び良好な耐摩
耗性のような性質のために、これらは多くの用途分野に
使用可能である。
はアルミナ及び他の酸化物を含む出発粉末から加圧また
は常圧焼結によって製造できる、窒化ケイ素を主成分と
する多結晶成形体は以前から公知である。室温における
高い強度、高い衝撃抵抗、低い熱膨張率及び良好な耐摩
耗性のような性質のために、これらは多くの用途分野に
使用可能である。
通常の熱間プレス加工での成形範囲が限定されているた
めに、複雑な形状の要素の製造には常圧焼結方法が好ま
しいが、この方法では焼結に必要な温度に加熱して焼結
する前に出発粉末を圧縮して好ましい最終形状の生成形
体を形成しなければならない。
めに、複雑な形状の要素の製造には常圧焼結方法が好ま
しいが、この方法では焼結に必要な温度に加熱して焼結
する前に出発粉末を圧縮して好ましい最終形状の生成形
体を形成しなければならない。
例えば薄いプレート、ロンド、薄壁るつぼまたは管の形
状の生成形体の製造のための公知の成形方法の中で、特
にスリップ注入成形法、押出成形法及び射出成形法が適
当であると実証されている。
状の生成形体の製造のための公知の成形方法の中で、特
にスリップ注入成形法、押出成形法及び射出成形法が適
当であると実証されている。
この場合に、焼結後の加工が窒化ケイ素を主成分とする
焼結材料の硬さのために、非常に費用を要し、ダイヤモ
ンド工具によってのみ可能であるので、生成形体を焼結
前に機械的に加工できるように、充分な安定度の生成形
体が製造されることが決定的に重要である。
焼結材料の硬さのために、非常に費用を要し、ダイヤモ
ンド工具によってのみ可能であるので、生成形体を焼結
前に機械的に加工できるように、充分な安定度の生成形
体が製造されることが決定的に重要である。
窒化ケイ素を主成分とするセラミック素材のスリップ注
入成形に関しては、西ドイツ特許第Ａ１．０５２，５９
０号明細書に述べられている。この場合に解膠剤として
用いたシクロペンタジェンポリマーが容易に溶解しうる
液体分散媒として、もっばら有機溶媒が用いられる。し
かし、実施例には窒化ケイ素粉末と分散媒としてのキジ
ロールとの使用及び次の焼結のために得られた焼結圧縮
体に関するデータが記載されていない、さらに、水を分
散媒として用いた場合に、大ていのセラミック材料が水
と反応して、生成する生成形体の物理的凝集に不利な影
響を与える副生成物を形成する不純物を含むという事実
のために、充分な性質を存する注形品を得ることは実際
に不可能であった。
入成形に関しては、西ドイツ特許第Ａ１．０５２，５９
０号明細書に述べられている。この場合に解膠剤として
用いたシクロペンタジェンポリマーが容易に溶解しうる
液体分散媒として、もっばら有機溶媒が用いられる。し
かし、実施例には窒化ケイ素粉末と分散媒としてのキジ
ロールとの使用及び次の焼結のために得られた焼結圧縮
体に関するデータが記載されていない、さらに、水を分
散媒として用いた場合に、大ていのセラミック材料が水
と反応して、生成する生成形体の物理的凝集に不利な影
響を与える副生成物を形成する不純物を含むという事実
のために、充分な性質を存する注形品を得ることは実際
に不可能であった。
原料中に存在する微量のＦｅ、 Ｃａ、 Ｍｇまたはこ
れらの化合物の他に、３０重量％までのイツトリウム化
合物またはランタニド化合物を含む、窒化ケイ素を主成
分とするセラミ７り粉末に有機結合剤を加えて加工して
生圧縮体を成形する射出成形については米国特許第Ａ４
．２９６，０６５号に述べられている。
れらの化合物の他に、３０重量％までのイツトリウム化
合物またはランタニド化合物を含む、窒化ケイ素を主成
分とするセラミ７り粉末に有機結合剤を加えて加工して
生圧縮体を成形する射出成形については米国特許第Ａ４
．２９６，０６５号に述べられている。
例えば５ＩＪｎ＋ Ａ Ｉ Ｎ及び／またはａＺ、Ｏ，
のようなシアロン（Ｓｉａｌｏｎ）塩基に例えばＹｚＯ
ｓまたはランクニド酸化物のような焼結助剤を加えたセ
ラミック粉末の可能なスリップ注入成形（水中５０〜７
０重量％の固体含量の分散液が有利であると勧められる
）についての他の参照は米国特許第１４．１８４，８８
４号から推察することができる。
のようなシアロン（Ｓｉａｌｏｎ）塩基に例えばＹｚＯ
ｓまたはランクニド酸化物のような焼結助剤を加えたセ
ラミック粉末の可能なスリップ注入成形（水中５０〜７
０重量％の固体含量の分散液が有利であると勧められる
）についての他の参照は米国特許第１４．１８４，８８
４号から推察することができる。
この間に、スリップ注入成形法と射出成形法の両方にお
ける成功と失敗は用いる有機結合剤の性質に大きく依存
するという見解が一般に受は入れられるようになった。
ける成功と失敗は用いる有機結合剤の性質に大きく依存
するという見解が一般に受は入れられるようになった。
個々の有機粉末粒子の良好な凝集は有機結合剤によって
得られるが、これらの結合剤は一時的結合剤として再び
除去しなければならず、その結果として、実際の焼結過
程前にすでにまたは遅くとも焼結過程中に欠陥または空
隙が形成され、このためにき裂個所または破壊個所が予
定されることになる。また、結合剤または分散剤として
の水のみによっては、窒化ケイ素及び／または窒化アル
ミニウムを主成分とするセラミック粉末が水と反応して
分解するという危険性がある（西ドイツ特許筒Ｃ３，５
２５，７５２号明細書参照）。
得られるが、これらの結合剤は一時的結合剤として再び
除去しなければならず、その結果として、実際の焼結過
程前にすでにまたは遅くとも焼結過程中に欠陥または空
隙が形成され、このためにき裂個所または破壊個所が予
定されることになる。また、結合剤または分散剤として
の水のみによっては、窒化ケイ素及び／または窒化アル
ミニウムを主成分とするセラミック粉末が水と反応して
分解するという危険性がある（西ドイツ特許筒Ｃ３，５
２５，７５２号明細書参照）。
従って、窒化ケイ素粉末と酸化物焼結助剤とからの水性
注入成形素材ならびに無機添加剤の可能な影響について
、すでに研究されている。この場合に、理論密度の約５
０％を有する生成形体が得られている（イー・エム・ラ
ビノビッチ（Ｅ、蒙、Ｒａｂｉ−ｎｏｖｉｃｈ）等のジ
ェイ・マテル・サイ（Ｊ、Ｍａｔｅｒ、Ｓｅｉ、）１９
８２、１７（２）、 ３２３〜３２８頁；要約シー・エ
イ（Ｃ，Ａ）。
注入成形素材ならびに無機添加剤の可能な影響について
、すでに研究されている。この場合に、理論密度の約５
０％を有する生成形体が得られている（イー・エム・ラ
ビノビッチ（Ｅ、蒙、Ｒａｂｉ−ｎｏｖｉｃｈ）等のジ
ェイ・マテル・サイ（Ｊ、Ｍａｔｅｒ、Ｓｅｉ、）１９
８２、１７（２）、 ３２３〜３２８頁；要約シー・エ
イ（Ｃ，Ａ）。
９６１’、 １９８２． Ｎｏ、２０４．２０３．及び
エム・パーソン（Ｍ、 Ｐｅｒｓｓｏｎ）等、ジエイ・
マテル・サイ・七ノグル（Ｊ、Ｍａｔｅｒ、Ｓｅｉ、ｍ
ｏｎｏ ｒ、） １９８３．１６巻（セラミック粉末（
Ｃｅｒａｍ、 Ｐｏｗｄｅｒｓ）＞ ７３５〜７４２
頁；要約シー・エイ、９９巻、 １９８３． Ｎｏ、７
５．５８６Ｙ） 。
エム・パーソン（Ｍ、 Ｐｅｒｓｓｏｎ）等、ジエイ・
マテル・サイ・七ノグル（Ｊ、Ｍａｔｅｒ、Ｓｅｉ、ｍ
ｏｎｏ ｒ、） １９８３．１６巻（セラミック粉末（
Ｃｅｒａｍ、 Ｐｏｗｄｅｒｓ）＞ ７３５〜７４２
頁；要約シー・エイ、９９巻、 １９８３． Ｎｏ、７
５．５８６Ｙ） 。
スリップに対する焼結助剤の可能な影響についての研究
では、マグネシウム化合物（ＭｇＯまたはＭｇ（ＨＣＯ
ｚ） ｚ）の添加後に粘度がかなり上昇することが判明
している。注型可能な懸濁液を得るために、希釈が必要
であり、希釈によって理論密度の３５〜４０％のみの密
度の生成形体が得られる（ダブリュ・ジエイ・エイ・エ
ム・ハートマン（Ｗ、Ｊ、Ａ、Ｍ。
では、マグネシウム化合物（ＭｇＯまたはＭｇ（ＨＣＯ
ｚ） ｚ）の添加後に粘度がかなり上昇することが判明
している。注型可能な懸濁液を得るために、希釈が必要
であり、希釈によって理論密度の３５〜４０％のみの密
度の生成形体が得られる（ダブリュ・ジエイ・エイ・エ
ム・ハートマン（Ｗ、Ｊ、Ａ、Ｍ。
Ｈａｒｔｍａｎｎ）等のジェイ・フィズ・コログ（Ｊ、
Ｐｈ ｓ。
Ｐｈ ｓ。
並旦■ユ１９８６． Ｃｌ−７９〜Ｃｌ−８３頁；要約
シー・エイ １０４Ｓ、 １９８６． Ｎｏ、１９１，
４７５ｇ参照）。
シー・エイ １０４Ｓ、 １９８６． Ｎｏ、１９１，
４７５ｇ参照）。
−時的結合剤の代りに、加水分解または破壊して一時的
結合を形成し、この−時的結合が焼成プロセス中に除去
されずに耐火性酸化物結合に転化しうるような結合剤を
用いることも公知である。
結合を形成し、この−時的結合が焼成プロセス中に除去
されずに耐火性酸化物結合に転化しうるような結合剤を
用いることも公知である。
このような結合剤の例として、焼成時に５ｉＯ１結合を
形成しうるアルキルシリケートを特に挙げることができ
るが、酸化アルミニウム結合または酸化マグネシウム結
合を形成しうる有機アルミニウム化合物またはオキシ塩
化マグネシウムまたはオキシ硫酸マグネシウムも挙げる
ことができる（西ドイツ特許第Ａｌ、０５４，６３１号
明細書参照）。しかし、実施例から分るように、エタノ
ール水溶液中５ｒｓＮａ粉末とエチルオルトシリケート
との混合物を注型し、１３５０℃までの温度において生
成形体を焼結した場合には、理論密度の約５６〜６８％
に相当する４４％または３２％の孔隙率を有する多孔質
最終製品が得られるにすぎなかった。従って特定条件下
で期待される耐火性酸化物結合のみの形成では最終密度
の高い焼結窒化ケイ素製品を得るには不充分であった。
形成しうるアルキルシリケートを特に挙げることができ
るが、酸化アルミニウム結合または酸化マグネシウム結
合を形成しうる有機アルミニウム化合物またはオキシ塩
化マグネシウムまたはオキシ硫酸マグネシウムも挙げる
ことができる（西ドイツ特許第Ａｌ、０５４，６３１号
明細書参照）。しかし、実施例から分るように、エタノ
ール水溶液中５ｒｓＮａ粉末とエチルオルトシリケート
との混合物を注型し、１３５０℃までの温度において生
成形体を焼結した場合には、理論密度の約５６〜６８％
に相当する４４％または３２％の孔隙率を有する多孔質
最終製品が得られるにすぎなかった。従って特定条件下
で期待される耐火性酸化物結合のみの形成では最終密度
の高い焼結窒化ケイ素製品を得るには不充分であった。
スリップ注入成形法、射出成形法または押出成形法によ
る成形で加工する予定の窒化ケイ素主成分セラミック素
材の製造には、有機結合剤及び／または有機分散剤が最
も適している。これによって焼結プロセスの前に比較的
良好な凝集が保証されるからである。しかし、このため
に最終焼結体の性質の劣化という犠牲を払わなければな
らない。
る成形で加工する予定の窒化ケイ素主成分セラミック素
材の製造には、有機結合剤及び／または有機分散剤が最
も適している。これによって焼結プロセスの前に比較的
良好な凝集が保証されるからである。しかし、このため
に最終焼結体の性質の劣化という犠牲を払わなければな
らない。
これに反して、水及び／または無機添加剤を用いると、
比較的低い密度の生成形体のみが得られるので、これら
の生成形体は実際の焼結前の機械的加工に充分に安定で
あるとはいえない。
比較的低い密度の生成形体のみが得られるので、これら
の生成形体は実際の焼結前の機械的加工に充分に安定で
あるとはいえない。
経済的理由及び環境上の理由から、水性セラミック素材
の加工が有機添加剤に基づく加工よりも好ましく、さら
に最終焼結製品の性質に対する妨害影響は避けなければ
ならないので、窒化ケイ素、任意に窒化アルミニウム及
び／またはアルミナ及び焼結助剤としての他の酸化物を
含む出発混合物と水を含む分散剤及び結合剤とに基づく
焼結可能なセラミック素材からスリップ注入成形法、射
出成形法または押出成形法による成形によって生成形体
を製造する方法であって、生成形体の充分な機械的加工
安定性と比較的高い密度を保証するのみでなく、高い最
終密度を有する均質な多結晶焼結製品を製造する妨害の
ない焼結工程をも保証する方法を提供するという課題が
生ずる。
の加工が有機添加剤に基づく加工よりも好ましく、さら
に最終焼結製品の性質に対する妨害影響は避けなければ
ならないので、窒化ケイ素、任意に窒化アルミニウム及
び／またはアルミナ及び焼結助剤としての他の酸化物を
含む出発混合物と水を含む分散剤及び結合剤とに基づく
焼結可能なセラミック素材からスリップ注入成形法、射
出成形法または押出成形法による成形によって生成形体
を製造する方法であって、生成形体の充分な機械的加工
安定性と比較的高い密度を保証するのみでなく、高い最
終密度を有する均質な多結晶焼結製品を製造する妨害の
ない焼結工程をも保証する方法を提供するという課題が
生ずる。
本発明によると、この課題は酸化マグネシウムと水を混
合した塩化マグネシウム水和物を分散剤及び結合剤とし
て用い、成形後に、３０℃〜６０℃の範囲内の温度にお
いて成形体を完全に硬化させることによって達成される
。
合した塩化マグネシウム水和物を分散剤及び結合剤とし
て用い、成形後に、３０℃〜６０℃の範囲内の温度にお
いて成形体を完全に硬化させることによって達成される
。
ＭｇＣｆｆｉ 、は水によって幾つかの水和物を形成し
、その中では文献から５水和物の存在が２．４，６゜８
及び１２永和物と共に知られている。市販製品は６水和
物であり、これは１００℃より高温では４水和物に転化
する。 ＭｇＣ１，溶液ＭｇＯと共に一連の塩基性塩
化物（オキシ塩化マグネシウム）を形成することも公知
であり、これらの塩基性塩化物はいわゆるマグネシア結
合剤として工業的に重要であり、空気中で硬化するが、
耐水性ではない。
、その中では文献から５水和物の存在が２．４，６゜８
及び１２永和物と共に知られている。市販製品は６水和
物であり、これは１００℃より高温では４水和物に転化
する。 ＭｇＣ１，溶液ＭｇＯと共に一連の塩基性塩
化物（オキシ塩化マグネシウム）を形成することも公知
であり、これらの塩基性塩化物はいわゆるマグネシア結
合剤として工業的に重要であり、空気中で硬化するが、
耐水性ではない。
本発明によって予定される使用のためには、約１〜２：
１〜３のモ／Ｌ／比テＭｇＣＩｔ ｚ ・６ＨｘＯト
ＭｇＯを用いることが好ましい、水の必要量はセラミッ
ク素材をスリップ注入成形法、射出成形法または押出成
形法のいずれによって加工するかに依存する、すなわち
各場合に水量は注型可能なまたは混練可能な素材の製造
に充分であるような量である。
１〜３のモ／Ｌ／比テＭｇＣＩｔ ｚ ・６ＨｘＯト
ＭｇＯを用いることが好ましい、水の必要量はセラミッ
ク素材をスリップ注入成形法、射出成形法または押出成
形法のいずれによって加工するかに依存する、すなわち
各場合に水量は注型可能なまたは混練可能な素材の製造
に充分であるような量である。
本発明によって加工するセラミック素材の製造には、２
μｍ以下の粒度の微粒状５ｉＪｎ粉末の使用が望ましい
、ＢＥＴによって測定した比表面積を粒度の尺度として
用いることができる。４〜１０ｒｄ／ｇの範囲内の比表
面積を有する粉末がこの場合に特に適していると実証さ
れている。さらに、焼結助剤は成形後の焼結中に生成形
体の圧縮を助けるような、＾４１ 、Ｓｉ＋ Ｙ 、
Ｚｒ、 ｏｒ、 ランタニドの酸化物及びこれらの混
合物から成る群から選択した焼結助剤も用いられる。
Ｌａ１Ｏｚ とＡ １．０．とから製造されるアルミン
酸ランタンが特に適していると実証されている。焼結助
剤量は粉末混合物の総重量を基準として、通常約１〜２
５重量％、好ましくは約１〜５重量％までになりうる。
μｍ以下の粒度の微粒状５ｉＪｎ粉末の使用が望ましい
、ＢＥＴによって測定した比表面積を粒度の尺度として
用いることができる。４〜１０ｒｄ／ｇの範囲内の比表
面積を有する粉末がこの場合に特に適していると実証さ
れている。さらに、焼結助剤は成形後の焼結中に生成形
体の圧縮を助けるような、＾４１ 、Ｓｉ＋ Ｙ 、
Ｚｒ、 ｏｒ、 ランタニドの酸化物及びこれらの混
合物から成る群から選択した焼結助剤も用いられる。
Ｌａ１Ｏｚ とＡ １．０．とから製造されるアルミン
酸ランタンが特に適していると実証されている。焼結助
剤量は粉末混合物の総重量を基準として、通常約１〜２
５重量％、好ましくは約１〜５重量％までになりうる。
Ｓｉ３Ｎ、出発粉末以外に、窒化アルミニウム及び／ま
たはアルミナを主成分とする粉末も使用可能であり、こ
れは前記焼結助剤と共に、最終生成物として、Ｓ＋原子
とＮ原子の一部がＡｔ原子と０原子とに置換した、公知
のシアロンを形成する。この場合に、セラミック出発粉
末と焼結助剤は窒化ケイ素粉末とほぼ同じ粒度を有する
。
たはアルミナを主成分とする粉末も使用可能であり、こ
れは前記焼結助剤と共に、最終生成物として、Ｓ＋原子
とＮ原子の一部がＡｔ原子と０原子とに置換した、公知
のシアロンを形成する。この場合に、セラミック出発粉
末と焼結助剤は窒化ケイ素粉末とほぼ同じ粒度を有する
。
１：ｌＯから１ｇ１ｏｏまでの伸縮度を有するヘアー様
結晶として理解される、通常ホイスカーとして用いられ
るセラミック繊維としての充てん剤を付加的に用いるこ
とも可能である。セラミック繊維の例はＳｉＣ，５ｉＯ
ｚ＋ Ａ ｊ！ ｚｏｉ＋ ＺｒＯ＊＋ ＢＮ及びＳ：
＊Ｎａの繊維であり、特にＳｉＣ繊維が好ましい。セラ
ミック素材の乾燥重量を基準として、約４０重量％まで
のホイスカー含量では、生成形体の安定性が不利な影響
を受けることはない。
結晶として理解される、通常ホイスカーとして用いられ
るセラミック繊維としての充てん剤を付加的に用いるこ
とも可能である。セラミック繊維の例はＳｉＣ，５ｉＯ
ｚ＋ Ａ ｊ！ ｚｏｉ＋ ＺｒＯ＊＋ ＢＮ及びＳ：
＊Ｎａの繊維であり、特にＳｉＣ繊維が好ましい。セラ
ミック素材の乾燥重量を基準として、約４０重量％まで
のホイスカー含量では、生成形体の安定性が不利な影響
を受けることはない。
注型可能なまたは混練可能なセラミック素材を製造する
には、例えば混合・粉砕装置内での攪拌のような、公知
の慣習的方法によって、固体を特定の水必要量と共に加
工する。窒化ケイ素粉末を水中で粉砕すると、約９．８
のｐＨ値が得られる。この塩基度において、門ｇｃ １
、 ・５ｎ、ｏは溶解し、水酸化マグネシウムＭｇ
（ＯＨ） ｚ として沈降し、これによって結合剤の
効果は失われる。酸または適当な緩衝剤溶液をそれ自体
公知の方法によって加えることによって、スリップのｐ
Ｈ値は＜９．５、好ましくは＜９．０の値に特に８．５
に調節される。この方法の結果として、塩化物結合剤の
効果は保持される。スリップ注入成形用素材を調節する
には、本発明によるＭｇＣ１、水和物子ＭｇＯの添加物
は開始時に混合することができるが、射出成形素材また
は押出成形素材を製造する場合には、本発明による添加
剤を加工直前まで実際の混練素材を加えないことが有利
である。
には、例えば混合・粉砕装置内での攪拌のような、公知
の慣習的方法によって、固体を特定の水必要量と共に加
工する。窒化ケイ素粉末を水中で粉砕すると、約９．８
のｐＨ値が得られる。この塩基度において、門ｇｃ １
、 ・５ｎ、ｏは溶解し、水酸化マグネシウムＭｇ
（ＯＨ） ｚ として沈降し、これによって結合剤の
効果は失われる。酸または適当な緩衝剤溶液をそれ自体
公知の方法によって加えることによって、スリップのｐ
Ｈ値は＜９．５、好ましくは＜９．０の値に特に８．５
に調節される。この方法の結果として、塩化物結合剤の
効果は保持される。スリップ注入成形用素材を調節する
には、本発明によるＭｇＣ１、水和物子ＭｇＯの添加物
は開始時に混合することができるが、射出成形素材また
は押出成形素材を製造する場合には、本発明による添加
剤を加工直前まで実際の混練素材を加えないことが有利
である。
本発明によるＭｇＣ１ｚ水和物＋ＭｇＯ添加物の量はこ
の場合に、焼結生成物中の焼結助剤と添加剤とに由来す
る酸化物含量が約３０重量％を超えないような量である
ことが有利であり、この酸化物含量は各場合の総重量を
基準として約１０〜１５重世％の範囲内であることが好
ましい。
の場合に、焼結生成物中の焼結助剤と添加剤とに由来す
る酸化物含量が約３０重量％を超えないような量である
ことが有利であり、この酸化物含量は各場合の総重量を
基準として約１０〜１５重世％の範囲内であることが好
ましい。
注型用素材または混練用素材を目的の形状にした後に、
生成形体を好ましくは４０℃〜５０℃の範囲内のやや高
い温度において硬化させる。
生成形体を好ましくは４０℃〜５０℃の範囲内のやや高
い温度において硬化させる。
硬化プロセス中に、おそらくマグネシア結合剤として公
知のオキシ塩化マグネシウムの混合物が形成されるが、
窒化ケイ素または窒化ケイ素の混合結晶の存在が反応促
進効果を有するので、硬化プロセスは実際には上記温度
範囲において４〜５時間内で終了する。
知のオキシ塩化マグネシウムの混合物が形成されるが、
窒化ケイ素または窒化ケイ素の混合結晶の存在が反応促
進効果を有するので、硬化プロセスは実際には上記温度
範囲において４〜５時間内で終了する。
本発明による添加剤を用いて成形によって製造した生圧
縮体は通常、開放孔度を有するすなわち表面に開口した
孔を有する成形体と理解すべきであり、少なくとも５５
％、好ましくは少なくとも６５％ＴＤ（理論的に可能な
密度）の生密度を有する。
縮体は通常、開放孔度を有するすなわち表面に開口した
孔を有する成形体と理解すべきであり、少なくとも５５
％、好ましくは少なくとも６５％ＴＤ（理論的に可能な
密度）の生密度を有する。
この生圧縮体は良好な品質である、すなわち−様な固体
分布を有し微孔質である。硬化中にき裂の形成及びき裂
の初期形成も検出されない。
分布を有し微孔質である。硬化中にき裂の形成及びき裂
の初期形成も検出されない。
生成形体は充分な安定性を有し、硬化後に機械的加工が
可能である。貯蔵安定性を改良するために、次にすなわ
ちまだ実際の焼結前に生成形体に対して４００℃〜６０
０℃の範囲内の温度において、好ましくは約６００℃に
おいて焼成プロセスを実施することができる。これらの
条件下では、オキシ塩化マグネシウム化合物の一部がす
でに酸化マグネシウム結合に転化し、このプロセスが実
際の焼結中に実際に完全に実施されることが想定される
。
可能である。貯蔵安定性を改良するために、次にすなわ
ちまだ実際の焼結前に生成形体に対して４００℃〜６０
０℃の範囲内の温度において、好ましくは約６００℃に
おいて焼成プロセスを実施することができる。これらの
条件下では、オキシ塩化マグネシウム化合物の一部がす
でに酸化マグネシウム結合に転化し、このプロセスが実
際の焼結中に実際に完全に実施されることが想定される
。
公知の慣習的条件（１７５０℃〜１９００℃、Ｎｚ雰囲
気）下での予備焼結試行によって、これらの生圧縮体を
圧縮して、少なくとも９８％ＴＤの密度を有する多結晶
窒化ケイ素主成分成形体を形成できることが判明してい
る。
気）下での予備焼結試行によって、これらの生圧縮体を
圧縮して、少なくとも９８％ＴＤの密度を有する多結晶
窒化ケイ素主成分成形体を形成できることが判明してい
る。
本発明の添加剤を用いて調製することのできるセラミッ
ク注入成形素材は、プラスター型の代りに孔質プラスチ
ック被覆金型を用いるスリップダイカスト装置にも用い
ることができる。この方法は特に、複雑な形状の中空セ
ラミ・ツク部品の経済的な製造に適している。
ク注入成形素材は、プラスター型の代りに孔質プラスチ
ック被覆金型を用いるスリップダイカスト装置にも用い
ることができる。この方法は特に、複雑な形状の中空セ
ラミ・ツク部品の経済的な製造に適している。
Ｌｆｌ−
スリップ注型成形によるるつぼの製造に次のバッチを用
いる： Ｓｉ、Ｎ、 ８７．７重量％ＬａＡ
ｊ！ Ｏｘ ４．０重量％ＭｇＯ４，
５重量％ 台ｇｃｌ、 ・ｓｔ＋ｔｏ ３．８重量％混
合粉砕装置において、１．５倍量の水（乾燥粉末の素材
を基準として）を加え、ｐＨ値を８．５に調節して、バ
ッチを均質化した。気泡の収蔵による注型体欠陥を避け
るために、形成された懸濁液を脱ガスした。このスリッ
プを適当なプラスター型に注入し、望ましい成形体強度
に達した後に、過剰な懸濁液をストック容器に戻し入れ
る。成形体が収縮してプラスター型から離れた後に、成
形体を乾燥箱内で約５０℃において４〜６時間硬化させ
た。成形体の強度と加工性は緻密なステアクイトに匹敵
した。
いる： Ｓｉ、Ｎ、 ８７．７重量％ＬａＡ
ｊ！ Ｏｘ ４．０重量％ＭｇＯ４，
５重量％ 台ｇｃｌ、 ・ｓｔ＋ｔｏ ３．８重量％混
合粉砕装置において、１．５倍量の水（乾燥粉末の素材
を基準として）を加え、ｐＨ値を８．５に調節して、バ
ッチを均質化した。気泡の収蔵による注型体欠陥を避け
るために、形成された懸濁液を脱ガスした。このスリッ
プを適当なプラスター型に注入し、望ましい成形体強度
に達した後に、過剰な懸濁液をストック容器に戻し入れ
る。成形体が収縮してプラスター型から離れた後に、成
形体を乾燥箱内で約５０℃において４〜６時間硬化させ
た。成形体の強度と加工性は緻密なステアクイトに匹敵
した。
るつぼを回転装置で再加工し、注入に適した縁と安定な
底面を回転装置上で形成した。
底面を回転装置上で形成した。
貯蔵安定性を改良するために、るつぼを６００℃におい
て２時間か焼した。
て２時間か焼した。
窒化ケイ素に対して通常用いられる条件下、窒素雰囲気
中１７００℃〜１９００℃における予備焼結試行によっ
て、３．１７〜３．２４ ｇ ／−の密度を有する緻密
な焼結最終製品がこのようにし、て製造されたるつぼか
ら得られた。
中１７００℃〜１９００℃における予備焼結試行によっ
て、３．１７〜３．２４ ｇ ／−の密度を有する緻密
な焼結最終製品がこのようにし、て製造されたるつぼか
ら得られた。
一大」Ｌ■」−
次のバッチを用いて、ホイスカー強化セラミック材料を
押出成形した： ５ｉＪａ ８７．２重量％Ａｎ！ｇｏ
ｓ ２．１重量％ＡρＮポリタイプ１
５１１ ２．３重量％ＬａＡ Ｊ Ｏｘ
３．７重量％ＭｇＯ４、７重量％ 混合粉砕装置においてこの混合物に２倍量の水（乾燥粉
末素材を基準として）を加えて、均質化し、焼結に適し
た粒度に粉砕した。
押出成形した： ５ｉＪａ ８７．２重量％Ａｎ！ｇｏ
ｓ ２．１重量％ＡρＮポリタイプ１
５１１ ２．３重量％ＬａＡ Ｊ Ｏｘ
３．７重量％ＭｇＯ４、７重量％ 混合粉砕装置においてこの混合物に２倍量の水（乾燥粉
末素材を基準として）を加えて、均質化し、焼結に適し
た粒度に粉砕した。
粉砕処理が終了する直前に、２０容量％のＳｉＣホイス
カー（乾燥粉末量を基準として）も加えて、注目に値す
る微粉砕せずに、素材中に均質に分布させた０次にこの
素材を乾燥させ、解凝集させ、ふるい分けした。
カー（乾燥粉末量を基準として）も加えて、注目に値す
る微粉砕せずに、素材中に均質に分布させた０次にこの
素材を乾燥させ、解凝集させ、ふるい分けした。
混練機内で３．８重量％のＭｇＣ１＊ ・６ｕ、ｏ
（乾燥混合物量を基準として）を加え、２５％の蒸留水
（総粉末量を基準として）を加えて、加工直前に実際の
押出成形素材を調製した０次に、この安定性素材を押出
成形して、薄壁管を形成した。
（乾燥混合物量を基準として）を加え、２５％の蒸留水
（総粉末量を基準として）を加えて、加工直前に実際の
押出成形素材を調製した０次に、この安定性素材を押出
成形して、薄壁管を形成した。
管を４０℃で硬化した後に、回転させ、好ましいサイズ
に切断することによって、機械的加工を実施した。
に切断することによって、機械的加工を実施した。
焼成と焼結プロセスは実施例１に述べた条件と同じ条件
下で実施した。理論密度の９８％より大きい最終密度を
有する寸法通りの焼結体が得られた。
下で実施した。理論密度の９８％より大きい最終密度を
有する寸法通りの焼結体が得られた。
遺」虹ｍ
押出成形プレスによってシアロン材料からロッドを製造
するために〈次のバッチを用いた：５ｉＪ４
６５．０重量％Ｙ、０． ９．
３重量％ＡＲＭ ポリタイプ２７Ｒ２１，０重量％Ｍｇ
０ ４．７重量％混合粉砕装置内で
このバッチに２倍量の水（乾燥粉末量を基準として）を
加えて、均質化し、焼結に適した粒度に粉砕した。素材
を次に乾燥させ、解凝集させ、ふるい分けした。混線機
内で加工直前に３．８重量％のＭｇＣｊ！ ｔ ・６
ＨｚＯ（乾燥粉末量を基準にして）を加え、２５％の蒸
留水（総粉末量を基準にして）を加えることによって、
実際の押出成形素材を調製した０次に安定性素材を押出
成形して、直径１６簡のロッドを形成した。このロッド
を扱いやすい寸法（１２０ｍ）にナイフで切断し、４０
℃において硬化させた。フライス盤で丸いロッドから８
×ｌｌＸ５０ｍ’寸法の長方形形材を製造した。
するために〈次のバッチを用いた：５ｉＪ４
６５．０重量％Ｙ、０． ９．
３重量％ＡＲＭ ポリタイプ２７Ｒ２１，０重量％Ｍｇ
０ ４．７重量％混合粉砕装置内で
このバッチに２倍量の水（乾燥粉末量を基準として）を
加えて、均質化し、焼結に適した粒度に粉砕した。素材
を次に乾燥させ、解凝集させ、ふるい分けした。混線機
内で加工直前に３．８重量％のＭｇＣｊ！ ｔ ・６
ＨｚＯ（乾燥粉末量を基準にして）を加え、２５％の蒸
留水（総粉末量を基準にして）を加えることによって、
実際の押出成形素材を調製した０次に安定性素材を押出
成形して、直径１６簡のロッドを形成した。このロッド
を扱いやすい寸法（１２０ｍ）にナイフで切断し、４０
℃において硬化させた。フライス盤で丸いロッドから８
×ｌｌＸ５０ｍ’寸法の長方形形材を製造した。
これらの生成形体の４点曲げ破壊強さは１０ＭＰａであ
ると測定された０次の焼結（１７９０℃、窒素雰囲気）
において、理論密度の９８．７％の焼結密度が得られた
。
ると測定された０次の焼結（１７９０℃、窒素雰囲気）
において、理論密度の９８．７％の焼結密度が得られた
。
実施例３と同じ条件下で、但しこの場合には混練機内で
の加工中に塩化マグネシウム（ＭｇＣｊ！、ｘ６８２０
）を加えずに、粉末バンチと焼結体の製造を実施した。
の加工中に塩化マグネシウム（ＭｇＣｊ！、ｘ６８２０
）を加えずに、粉末バンチと焼結体の製造を実施した。
素材の押出成形時に製品の脆さのために取扱い問題が生
じ、不良品割合が高くなる。
じ、不良品割合が高くなる。
熱処理工程を同様に実施したとしても、材料の強度は低
いままであった。この材料の強度は低くクランピングが
許されなかったので、フライス盤での加工は不可能であ
った。それにも拘らず、数個の未加工フラグメントに対
して焼結過程を実施した。これは同じ条件下で理論密度
の９８．８％の密度を生じた。従って、強度を増強する
添加剤はセラミック材料に対して焼結阻害効果を及ぼさ
なかった。
いままであった。この材料の強度は低くクランピングが
許されなかったので、フライス盤での加工は不可能であ
った。それにも拘らず、数個の未加工フラグメントに対
して焼結過程を実施した。これは同じ条件下で理論密度
の９８．８％の密度を生じた。従って、強度を増強する
添加剤はセラミック材料に対して焼結阻害効果を及ぼさ
なかった。
以下、本発明の好適な実施態様を例示する。
＋１１ 分散剤及び結合剤として、塩化マグネシウム
・６水和物と酸化マグネシウムの１〜２：工〜３のモル
比での混合物を用いることを特徴とする請求項１記載の
方法。
・６水和物と酸化マグネシウムの１〜２：工〜３のモル
比での混合物を用いることを特徴とする請求項１記載の
方法。
（２） スリップ注入成形素材のｐＨ値を＜９．５の
値に調節することを特徴とする請求項ｌ記載の方法。
値に調節することを特徴とする請求項ｌ記載の方法。
（３） 成形後の素材を４０℃〜５０℃において硬化
させることを特徴とする請求項Ｉ記載の方法。
させることを特徴とする請求項Ｉ記載の方法。
（４） 焼結可能なセラミック素材として、粉末混合
物の総重量を基準として２５重重量までの、ｌｌＳｉ、
Ｙ、 Ｚｒ、 ）Ｉｆ、 ランタニドの酸化物な
らびにこれらの混合物から成る群から選択した焼結助剤
とそれぞれ混合した、５ｉＪａからまたは５ｉＪａ＋
Ａ ＩＮ及び八ｌ、０．からの出発粉末混合物を用いる
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
物の総重量を基準として２５重重量までの、ｌｌＳｉ、
Ｙ、 Ｚｒ、 ）Ｉｆ、 ランタニドの酸化物な
らびにこれらの混合物から成る群から選択した焼結助剤
とそれぞれ混合した、５ｉＪａからまたは５ｉＪａ＋
Ａ ＩＮ及び八ｌ、０．からの出発粉末混合物を用いる
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
（５） 出発粉末混合物中に充てん剤として、５ｉＣ
Ｓ！Ｏｉ＋ Ａ ｅ ２ｏ３１ Ｚｒ（ｌｚ＋ ＢＮ
及び５ｉｉＮａ ）ｈ維から成る群から選択したセラミ
ック繊維をセラミック素材の乾燥重量を基準として４０
重量％までの量で併用することを特徴とする上記（４）
記載の方法。
Ｓ！Ｏｉ＋ Ａ ｅ ２ｏ３１ Ｚｒ（ｌｚ＋ ＢＮ
及び５ｉｉＮａ ）ｈ維から成る群から選択したセラミ
ック繊維をセラミック素材の乾燥重量を基準として４０
重量％までの量で併用することを特徴とする上記（４）
記載の方法。
（６） 生成形体に対して、硬化後に４００°Ｃ〜８
００℃の範囲内の温度での焼成プロセスを実施すること
を特徴とする請求項１記載の方法。
００℃の範囲内の温度での焼成プロセスを実施すること
を特徴とする請求項１記載の方法。
Claims (1)
- １）窒化ケイ素、任意の窒化アルミニウム、及び／また
は酸化アルミニウム及び焼結助剤としての他の酸化物を
含む出発粉末混合物と、水を含む分散剤及び結合剤とに
基づく焼結可能なセラミック素材からスリップ注入成形
法、射出成形法及び／または押出成形法による成形によ
って生成形体を製造する方法において、分散剤及び結合
剤として酸化マグネシウム及び水と混合した塩化マグネ
シウム水和物を用い、成形後の素材を３０℃〜６０℃の
温度範囲の温度において硬化させることを特徴とする方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3824835A DE3824835A1 (de) | 1988-07-21 | 1988-07-21 | Verfahren zur herstellung von gruenkoerpern durch formgebung von sinterfaehigen keramischen massen auf basis von siliciumnitrid |
| DE3824835.2 | 1988-07-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0269361A true JPH0269361A (ja) | 1990-03-08 |
| JPH0549627B2 JPH0549627B2 (ja) | 1993-07-26 |
Family
ID=6359262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1182742A Granted JPH0269361A (ja) | 1988-07-21 | 1989-07-17 | 窒化ケイ素を主成分とする焼結可能なセラミック素材の成形による生成形体の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4970036A (ja) |
| EP (1) | EP0351805A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0269361A (ja) |
| DE (1) | DE3824835A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4016946A1 (de) * | 1990-05-25 | 1991-11-28 | Feldmuehle Ag | Verfahren zum fertigen von bauteilen |
| DE4038003C2 (de) * | 1990-11-29 | 1997-01-02 | Bayer Ag | Verfahren zur Herstellung von Sinterwerkstoffen auf Si¶3¶N¶4¶-Basis |
| DE4326545C2 (de) * | 1993-08-07 | 1996-08-01 | Klein Schanzlin & Becker Ag | Kreiselpumpe mit einer oder mehreren Schleißwänden |
| US5458834A (en) * | 1993-10-07 | 1995-10-17 | Corning Incorporated | Extrusion of low viscosity batch |
| EP1743753A1 (de) * | 2005-06-20 | 2007-01-17 | Heraeus Kulzer GmbH | Formgebungspaste, ihre Verwendung sowie Verfahren zur Herstellung eines keramischen Körpers |
| KR200481042Y1 (ko) * | 2014-02-14 | 2016-08-05 | (주) 퓨처로봇 | 교환용 복수의 배터리를 갖는 서비스로봇 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1054631A (ja) * | 1963-01-31 | 1967-01-11 | ||
| GB1052590A (ja) * | 1964-08-12 | |||
| JPS51132207A (en) * | 1975-05-14 | 1976-11-17 | Tokyo Shibaura Electric Co | Manufacture of high density and high strength sintering articles |
| US4184884A (en) * | 1978-10-23 | 1980-01-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior | Process for producing a metastable precursor powder and for producing sialon from this powder |
| JPS6160802A (ja) * | 1984-08-30 | 1986-03-28 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 粉体の射出成形方法 |
| US4834928A (en) * | 1985-08-01 | 1989-05-30 | Gte Laboratories Incorporated | Doped silicon nitride article |
| US4814128A (en) * | 1985-08-01 | 1989-03-21 | Gte Laboratories Incorporated | Process for making a homogeneous doped silicon nitride article |
-
1988
- 1988-07-21 DE DE3824835A patent/DE3824835A1/de not_active Withdrawn
-
1989
- 1989-07-05 US US07/375,867 patent/US4970036A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-07-17 JP JP1182742A patent/JPH0269361A/ja active Granted
- 1989-07-19 EP EP19890113198 patent/EP0351805A3/de not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4970036A (en) | 1990-11-13 |
| DE3824835A1 (de) | 1990-01-25 |
| JPH0549627B2 (ja) | 1993-07-26 |
| EP0351805A3 (de) | 1991-01-23 |
| EP0351805A2 (de) | 1990-01-24 |
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