JPH03115112A - 針状粒子を有する炭化チタニウムの製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の利用分野） 本発明は、例えば繊維強化型の金属、プラスチックある
いはセラミックス等に使用することのできる針状粒子を
有する炭化チタニウムの新規製造方法に関する。

（従来技術） 炭化チタニウム（ＴｉＣ）は、切削工具用セラミック材
料の中で最も一般的な材料としてセラミック工具やコー
テッド工具の皮膜など各種の分野で用いられている。ま
た、針状晶の粒子からなる無機材料は、例えばＳｉＣウ
ィスカーに代表されるように、繊維強化型セラミック等
多くの分野で使用される傾向にある。

そこで、ＳｉＣよりも耐磨耗性に優れる炭化チタンの針
状晶物質が得られれば、その応用分野はさらに多岐に亘
ると考えられる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、針状晶の炭化チタンの製造方法は未だ確
立されておらず、国内外を問わず市販されていない、ま
た、一部において、ＣＶＤ法等により試験的に作られる
事もあるが、製造条件のコントロールが難しく、良質な
ものはほとんど得られていないのが現状であった。

（発明の目的） 本発明は針状晶の炭化チタンを製造することのできる新
規な方法を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、上記問題点に対し研究を重ねた結果、従
来から行われているような直接的に針状晶物質を得よう
とする方法では、非常に難しいことから、中間体として
酸化チタンもしくはチタン酸塩の針状晶物質を作製し、
これを特定の熱処理によってこの針状形態を保持したま
まで酸素およびチタン以外の金属を除去し、炭素と結合
させることにより、針状晶炭化チタニウムが生成される
ことを知見した。

即ち、本発明は、針状晶酸化チタニウムもしくはチタン
酸塩をカーボンの存在下で８００乃至１５００°Ｃの温
度で熱処理することを特徴とするものである。

以下、本発明を詳述する。

本発明の主たる特徴は、中間体として針状晶の酸化チタ
ンもしくはチタン酸塩を用いる点にある。

この針状晶の酸化チタンもしくはチタン酸塩は、第２図
の電子顕微鏡写真に示すような形状からなり、例えば酸
化チタンをあるいは酸化カリウム等のアルカリ金属の酸
化物とを混合し、溶融させた後、除冷することによって
針状晶を生成し、これを水洗処理もしくは酸処理するこ
とによって容易に作製することができる。また、針状晶
の酸化チタンもしくはチタン酸塩その他の製法によるも
のであってもよい。

本発明において用いられる上記針状晶の酸化チタンもし
くはチタン酸塩はそれ自体、平均アスペクト比が１を越
える、特に１０乃至１００のものを用いる。平均アスペ
クト比が１では、後の熱処理によっても針状晶酸化チタ
ンもしくはチタン酸カリウムは針状晶になり難いからで
ある。

次に、上記針状晶の酸化チタンもしくはチタン酸塩をカ
ーボンの存在下で８００乃至１５００°Ｃの温度で熱処
理する。この時の雰囲気は真空、もしくは不活性ガス、
還元性ガスあるいは酸化性ガス雰囲気中のいずれでも採
用できる。一方、熱処理時に存在するカーボンは、カー
ボン粉末あるいは熱処理によってカーボンを生成する、
例えばフェノール樹脂等の物質を添加するか、または焼
成炉の炉材成分としてのカーボンのいずれであってもよ
いが、熱処理に賦される全チタン量と回当等もしくはそ
れ以上の量で存在しているのが望ましい。この熱処理に
よって針状晶の酸化チタンもしくはチタン酸塩中の酸素
あるいは針状晶のチタン酸カリウムを用いた場合には、
カリウムが放出されるとともに混合されたカーボンと反
応し、最終的に針状晶の炭化チタンが生成される。

なお、熱処理時の温度を上記の範囲に設定したのは、温
度が８００°Ｃより低いと酸素およびカリウムの除去が
不完全となり炭化チタンが生成されないためで、１５０
０℃を越えると針状晶炭化チタンは生成されるが、結晶
の凝集が生じやすいために原料として使用する場合にそ
の取扱いが困難となるからである。

上記ような熱処理によって得られる針状晶炭化チタンは
第１図の電子顕微鏡写真に示すような形状を有し、第３
図のＸ線回折チャートから明らかなように、炭化チタン
の単一相からなりその他の結晶相は認められないことが
理解される。

以下、本発明を次の例で説明する。

（実施例） 所定量の酸化チタンと酸化カリウムをよく混合し、ルツ
ボに入れ、大気雰囲気で１３００°Ｃに加熱した。　１
３００°Ｃで３０分保持した後、室温まで徐冷した。

得られた固形物を水洗した後、酸処理を行い、平均アス
ペクト比　の針状晶を有するチタン酸カリウムを得た。

このチタン酸カリウムの電子顕微鏡写真およびＸ線回折
曲線を第２図および第４図に示した。

次に、このこのチタン酸カリウムおよびこれをベースに
更に酸処理を行う事によって作成した酸化チタンを第１
表に示す各種条件で熱処理した。

処理後の結晶形態を電子顕微鏡にて観察し、ＴｉＣの存
在をＸ線回折曲線から同定した。

なお、第１表中、Ｎα８の試料の電子顕微鏡写真並びに
Ｘ線回折曲線を第１図、第３図に示した。

（以下余白） 第１表によれば、処理温度が８００°Ｃより低いと酸素
が多量に存在し、炭化チタンは生成されない。

温度が１５００°Ｃを越えると固形物が生成した。

これらを除く本発明の方法によれば、いずれも高純度の
針状晶炭化チタンが生成された。また炭素の添加量は２
５％未満ではＴｉｚＯｚが多く残るため２５％以上がよ
い。雰囲気は真空もしくはＡｒガスもしくはＣｏなとカ
ーボン雰囲気がよい。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、簡単な処理によ
って針状晶炭化チタンを製造することができることから
、工業的にも安定して針状晶炭化チタンを製造すること
ができる。

この針状晶炭化チタンは、特に金属やプラスチック、あ
るいはセラミックとの複合化により、その材料の強化に
有効である他、各種の分野にて応用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の針状晶炭化チタンの結晶構造を示す電
子顕微鏡写真であり、第２図はそのＸ線回折チャート図
、第３図は本発明の中間体であるチタン酸カリウムの結
晶構造を示す電子顕微鏡写真、第４図はそのＸ線回折チ
ャート図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 針状粒子より成る酸化チタニウムもしくはチタン酸塩を
   カーボンの存在下で８００乃至１５００℃の温度で熱処
   理することを特徴とする針状粒子を有する炭化チタニウ
   ムの製造方法。