JPH0446049A - Composite body - Google Patents

Composite body

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JPH0446049A
JPH0446049A JP2149852A JP14985290A JPH0446049A JP H0446049 A JPH0446049 A JP H0446049A JP 2149852 A JP2149852 A JP 2149852A JP 14985290 A JP14985290 A JP 14985290A JP H0446049 A JPH0446049 A JP H0446049A
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JP
Japan
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powder
composite
dispersed phase
phase
matrix phase
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Application number
JP2149852A
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Japanese (ja)
Inventor
Seiji Yamanaka
山中 清二
Mamoru Kamiyama
上山 守
Takashi Yamamoto
孝 山本
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a composite sintered body having enhanced strength by dispersing a dispersed phase having a lower rate of filling of powder than a matrix phase in the matrix phase, molding and firing them. CONSTITUTION:An unsintered composite body having a structure obtd. by dispersing a dispersed phase having a lower rate of filling of powder than a matrix phase in the matrix phase is molded and fired to obtain a composite body. Since the generation of stress due to the difference in shrinkage between the phases is controlled during firing by the difference in the rate of filling of powder, the strength of the composite body is easily enhanced and a composite sintered body having high mechanical strength can easily be produced. Especially in the case of electronic ceramics, the size, especially the thickness of the product can further be reduced and the utilization range of structural ceramics can be extended.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、電子材料或いは構造材に用いられる複合体及
びその複合焼結体の製造方法に関し、特に、原料粉体の
充填率を制御することにより、強度の高められた複合焼
結体及びその整造方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a composite used for electronic materials or structural materials and a method for manufacturing the composite sintered body, and in particular, to a method for manufacturing the composite sintered body, in which the filling rate of raw material powder is controlled. In particular, the present invention relates to a composite sintered body with increased strength and a method for preparing the same.

[従来の技術及び発明が解決りようとする問題点1種々
の構造材の中でも、電子セラミックス或いは構造セラミ
7クスに代表きれるように、要求される機械的条件は、
近年の技術水準の向上と共に厳しくなって来ており、焼
結構造体の強度の向上が望まれている。
[Problems to be solved by the prior art and the invention 1 Among various structural materials, as exemplified by electronic ceramics or structural ceramics, the required mechanical conditions are as follows:
With the recent improvement in technological standards, the requirements have become more severe, and improvements in the strength of sintered structures are desired.

このような観点から、焼結構造体の強度或いは靭性を向
−ヒきせるために、従来、原料粉体の粒径をサブミクロ
ン化する方法或いは、結晶粒界の不純物を厳密にg4整
する方法等が行なわれている。
From this point of view, in order to improve the strength or toughness of the sintered structure, conventional methods include reducing the grain size of raw material powder to submicron sizes, or strictly controlling impurities at grain boundaries. etc. are being carried out.

然し乍ら、粒子−の微紙化による構造体組織の制御を行
ない、破壊源を減少させるためには、特別な原料調製方
法或いはHIP法などの高温高圧下での炬結法が必要と
されている。また、最近では、SiC等のウィスカーを
アルミナ等の汎用セラミyクス材料に添加し、強度補強
効果を得ようとする試みもある。特に、SiCの分散相
粒子のナノメータレベルの局所応力により、分散粒子−
マトリックス間の内部構造を制御して、強度向上を図ろ
うとする試みは、例えば、アルミナ−3tCコンポジχ
トにおいては、強度が、1」2倍になり、それを焼鈍す
ると、更に約1.5倍になり、1540 M P a程
度の強度が得られている。またこの強度は、1200℃
程度までの高温でも保持されることが分かっている。
However, in order to control the structure organization by making the particles finer and reduce the sources of destruction, a special raw material preparation method or a sintering method under high temperature and pressure such as HIP method is required. . Recently, there have also been attempts to add whiskers such as SiC to general-purpose ceramic materials such as alumina to obtain a strength reinforcing effect. In particular, the nanometer-level local stress of the SiC dispersed phase particles causes the dispersed particles to
Attempts to improve the strength by controlling the internal structure between the matrices include, for example, alumina-3tC composite χ
In the above case, the strength was increased by 1''2, and when it was annealed, the strength was further increased by approximately 1.5 times, resulting in a strength of approximately 1540 MPa. Also, this strength is 1200℃
It has been found that it can be maintained even at high temperatures up to a certain degree.

また、マトリックス内の気孔率、粒界、欠陥、内部応力
等を制御する方法、或いは、繊維補強法、即ちウィスカ
ーやファイバー等の第2相との相互作用により引き抜き
効果を図る強度向上法も行なわれている。
In addition, methods to control porosity, grain boundaries, defects, internal stress, etc. within the matrix, or fiber reinforcement methods, that is, methods to improve strength by achieving a pull-out effect by interaction with a second phase such as whiskers or fibers, are also conducted. It is.

しかし、SiCなどによるナノメータ程度の複合体構造
セラミックスは、SiCウィスカーを使用し、マトリッ
クス結晶内に分散相を均質に分散させることが必要であ
り、製造技術に困難さを伴うことや、材料に制約がある
However, nanometer-sized composite structural ceramics made of SiC etc. require the use of SiC whiskers to homogeneously disperse the dispersed phase within the matrix crystal, which poses difficulties in manufacturing technology and restrictions on materials. There is.

また、特に、アルミナ基板の大型化、高精度化が急速に
進んでおり、厚膜ハイブリッドICやパッケージの製造
の自動化に不可欠である、より強度の高いアルミナ基板
が望まれている。
Furthermore, in particular, alumina substrates are rapidly becoming larger and more precise, and stronger alumina substrates are desired, which are essential for the automation of manufacturing thick film hybrid ICs and packages.

本発明は、前記の問題点を解決するため、粉体充填率の
異なるマトリックス相5分散相を各々複合化し、焼成し
、収縮率を制御することにより、分散相−マトリックス
相の界面に応力場を与え、機械的強度の増大を図り、セ
ラミックス材料に限らず種々の構造材料の機械的強度の
向上を図ることを目的とするものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention composes five dispersed matrix phases with different powder filling rates, fires them, and controls the shrinkage rate, thereby creating a stress field at the interface between the dispersed phase and the matrix phase. The purpose of this invention is to improve the mechanical strength of not only ceramic materials but also various structural materials.

[発明の構成] [問題点を解決するための手段] 本発明の要旨とするものは、マトリックス相に対して、
粉体充填率がマトリックス相のそれより小さい分散相を
、マトリックス相中に分散させた構造を有する複合体で
ある。そして、マトリックス相より小さな充填率を有す
る径100μm以下の分散相を、より充填率の大きいマ
トリックス相中に、分散させて、複合体を形成し、その
複合体を成型し、焼結させることにより、複合焼成体を
製造する方法である。
[Structure of the Invention] [Means for Solving the Problems] The gist of the present invention is to
This is a composite having a structure in which a dispersed phase with a powder filling rate smaller than that of the matrix phase is dispersed in the matrix phase. Then, by dispersing a dispersed phase having a diameter of 100 μm or less and having a smaller filling factor than the matrix phase into a matrix phase having a larger filling factor to form a composite, and molding and sintering the composite, , a method for manufacturing a composite fired body.

例えば、セラミックス複合体の作成において、粉体充填
率の異なる2種の材料を、分散相と、マトリックス相と
して、複合化したとき、各々の粉体充填率により各々の
収縮率が定まることになる。
For example, when creating a ceramic composite, when two materials with different powder filling rates are combined as a dispersed phase and a matrix phase, each shrinkage rate is determined by each powder filling rate. .

本発明者らは、このような焼成収縮率の異なる2種、或
いは、それ以上の材料間には、それらの接合界面に内部
応力が発生することに着目した。
The present inventors have focused on the fact that internal stress is generated at the bonding interface between two or more materials having different firing shrinkage rates.

即ち、焼成収縮率の異なる2種或いはそれ以上の種の材
料を複合化することにより、焼結体における分散相とマ
トリックス相の境界に応力場を発生せしめ、強度の増大
が可能となる0本発明によれば、このような手法によっ
て、強化された複合焼結体を製造できる。
In other words, by combining two or more materials with different firing shrinkage rates, a stress field is generated at the boundary between the dispersed phase and the matrix phase in the sintered body, making it possible to increase the strength. According to the invention, a reinforced composite sintered body can be manufactured by such a method.

各々の材料の境界に応力場を働かせるためには、分散相
に焼成収縮率が大きい材料を、また、マトリックス相に
は焼成収縮率が小さい材料を当てることで可能である。
In order to apply a stress field to the boundaries of each material, it is possible to apply a material with a large firing shrinkage rate to the dispersed phase and a material with a small firing shrinkage rate to the matrix phase.

各々の焼成収縮率は、各々の原料の粉体充填率を制御す
ることにより、任意に制御することができる。
The firing shrinkage rate of each can be arbitrarily controlled by controlling the powder filling rate of each raw material.

原料粉体にバインダー、溶剤などを混合、成型、乾燥し
て、成型体が得られるが、この成型体を焼成して得られ
る焼結体の収縮率は、原料粉体の粒度の他に、未焼結成
型体の粉体充填率に依存する。
A molded body is obtained by mixing a binder, a solvent, etc. with raw material powder, molding, and drying.The shrinkage rate of the sintered body obtained by firing this molded body is determined by the particle size of the raw material powder, as well as the particle size of the raw material powder. It depends on the powder filling rate of the green compact.

即ち、発明者らは、焼成収縮率と粉体充填率との関係(
式)は、次のように、考えた。
That is, the inventors have determined the relationship between the firing shrinkage rate and the powder filling rate (
Formula) was considered as follows.

見掛は比重ρ1は、 ρ、−賀、/V、  ・  ・A 但し、ρ、は、粉体が示す見掛けの密度、冒、は、成型
体中の粉体重量、 ■、は、成型体の体積である。
The apparent specific gravity ρ1 is ρ, -ga, /V, ・ ・A However, ρ is the apparent density of the powder, is the weight of the powder in the molded body, and is the weight of the molded body. is the volume of

体積が、V、でおる基板の重量をWとすると基板の理論
密度ρは、次式でmgれる。
Assuming that the volume is V and the weight of the substrate is W, the theoretical density ρ of the substrate is expressed in mg by the following formula.

ρ−W/V、  ・・・・・・・B 粉体充填率は、A、B式より次式Cで示される。ρ-W/V, ・・・・・・・・・B The powder filling rate is expressed by the following formula C from formulas A and B.

p */ p −(ws/v+)/(w/v+>−w+
/w−・c成型体のx、y、z方向の焼成線収縮率をα
8、α1、α2とすると基板の焼結密度ρ、は、D式で
示きれる。
p */ p − (ws/v+)/(w/v+>-w+
/w-・c The firing line shrinkage rate in the x, y, and z directions of the molded body is α
8, α1 and α2, the sintered density ρ of the substrate can be expressed by equation D.

(ρr/ρ)− (ρ、/ρ)/((1−αx)x (t−αy)x (
t−α2))・・・・・D 従って、粉体充填率(ρ1/ρ)は、 (ρ、/ρ)− (ρ 、/ ρ )X  ((1−α x)x  (i
−α vex  (t−α 2))・・・・・E ここで、(ρf/ρ〉は理論密度に対する焼結密度の相
対比である。成型体の焼成収縮が等方性であれば、α8
−αアーα2であり、以下のようになる。即ち、 (ρ、/ρ)/(ρt/ρ)−(1−α8)1αx−1
−”J(ρS/ρ)/(ρr/ρ)−−−・−−−F従
って、粉体充填率及び相対密度が、定まれば、線収縮率
が一義的に得られることが分かる。
(ρr/ρ)− (ρ, /ρ)/((1−αx)x (t−αy)x (
t-α2))...D Therefore, the powder filling rate (ρ1/ρ) is (ρ, /ρ)- (ρ, /ρ)X ((1-α x)x (i
-α vex (t-α 2))...E Here, (ρf/ρ> is the relative ratio of the sintered density to the theoretical density. If the firing shrinkage of the molded body is isotropic, α8
−αarα2, which is as follows. That is, (ρ, /ρ)/(ρt/ρ)-(1-α8)1αx-1
-''J(ρS/ρ)/(ρr/ρ)------F Therefore, it can be seen that if the powder filling rate and relative density are determined, the linear shrinkage rate can be uniquely obtained.

粉体材料の焼結特性は、その材料の粉体特性及び材料本
来の性質に依存する。即ち、粉体特性では、その粒径、
粒径分布、形状等に依存する。また、材料本来の性質で
ある焼結温度、反応性などが考えられる。
The sintering properties of a powder material depend on the powder properties of the material and the inherent properties of the material. In other words, in terms of powder characteristics, its particle size,
Depends on particle size distribution, shape, etc. In addition, the inherent properties of the material such as sintering temperature and reactivity are also considered.

即ち、分散相にマトリックスよりも粉体充填率の小さい
ものを分散させ、成形して、焼結して複合体を得る。そ
して、分散相及びマトリックス相の各々の焼成収縮率の
差により生じる界面での応力場によりクラック伝播方向
の変曲或いは停止により、その複合焼結体の強度を増大
せしめることができるものである。
That is, a composite material is obtained by dispersing a powder having a powder filling rate smaller than that of the matrix in the dispersed phase, molding it, and sintering it. The strength of the composite sintered body can be increased by bending or stopping the direction of crack propagation due to the stress field at the interface caused by the difference in firing shrinkage rate between the dispersed phase and the matrix phase.

本発明は、この理論を基に成きれたものであり、任意の
異なる制御された粉体充填率を有する材料、即ち、互い
に異なる粉体充填率を有する分散相とマトリックス相を
一体に成形し、一体焼成することにより、その興なる粉
体充填率の領域の界面に働く応力場によって、焼結体の
強度を強化する方法を提供するものである。
The present invention was developed based on this theory, and it is possible to integrally mold materials having arbitrary different controlled powder filling ratios, that is, a dispersed phase and a matrix phase having different powder filling ratios. The present invention provides a method for strengthening the strength of a sintered body by integrally firing the sintered body by a stress field acting on the interface of the region of the powder filling ratio.

即ち、内部歪応力誘起によって、クラックの伝播方向の
変曲、或いは停止により焼結体の強度の増大が図られる
That is, by inducing internal strain stress, the strength of the sintered body is increased by changing or stopping the propagation direction of the crack.

これらの複合体は、同一の組成物であっても、或いは異
種組成物であっても充填率、焼結特性の制御(粉体粒径
制御、粉体表面の活性制御−粉体製造法、熱履歴差によ
る制御)により可能である。
These composites, even if they have the same composition or different compositions, can be used to control the filling rate and sintering properties (powder particle size control, powder surface activity control - powder manufacturing method, This is possible through control using thermal history differences).

碌 異なる粉体充填率より求められる◆収縮率は相対密度を
ioo、99.98.96%として各々F式を用いて計
算すると第1表の通りとなる。即ち、後記の実施例での
値に見られるように、実際の場合では、若干の理論値と
の差を生じる。これは、実際の例においての成形体の焼
成収縮率が完全な等力収縮ではないためであり、また成
形方法或いは粉体の形状などの因子に依存しているため
とも考えられる。只、例えばドクターブレー、ド法によ
るシート成形法においては、その面積方法での収縮は乾
燥などの因子により規制されることがある。この場合、
厚み方向の収縮については、余り規制されない、従って
、本発明の方法によれば充填率の異なるマトリックス及
び分散相における収縮差を任意に設定することには、特
に、支障はない、従って、その収縮差によって応力場を
発生し、楚結体の強度を強化せしめ得るに十分な効果が
得られるものである。
◆Shrinkage rates determined from different powder filling rates are as shown in Table 1 when calculated using the F formula with the relative density being ioo and 99.98.96%. That is, as seen in the values in Examples described later, in actual cases, there is a slight difference from the theoretical values. This is probably because the firing shrinkage rate of the molded body in actual examples is not completely uniform shrinkage, and also because it depends on factors such as the molding method or the shape of the powder. However, in sheet forming methods using the doctor blade method, for example, shrinkage in the area method may be regulated by factors such as drying. in this case,
Shrinkage in the thickness direction is not so regulated.Therefore, according to the method of the present invention, there is no problem in arbitrarily setting the shrinkage difference between matrices and dispersed phases with different filling rates.Therefore, the shrinkage The difference generates a stress field, which has a sufficient effect to strengthen the strength of the folded body.

第1表 弐Fより求めた線収縮率(%)と充填率(%)の関係 本発明による複合焼結体の製造方法は、−例と しては、 次のようなものである。Table 1 Relationship between linear shrinkage rate (%) and filling rate (%) determined from 2F The method for manufacturing a composite sintered body according to the present invention includes- Then, It is as follows.

即ち、任意の量の分散用原料及びバインダー及び溶剤を
混合した後、スプレードライヤー法、或イハマイクロエ
マルジョン法によって、混合物を処理し、1〜100!
1m径の球状成形体の分散相を得る。複合焼結体の機械
的強度を高めるためには、分散相の粒径を極力小さくす
ることが効果的であり、分散相の製造方法はマイクロエ
マルジョン法等による単分散マイクロ球を製造する方法
が好適である。また、分散相の粉体充填率は、構成する
粒子或いはバインダー量、溶剤量を適当に選定すること
により、調整することができる。このようにして製造さ
れた分散相を、分散相の粉体充填率よりも大きい粉体充
填率を有するように調整されたマトリックス相に投入し
、一般的なセラミックス成形法により、成形し、未焼成
複合体を得る。
That is, after mixing arbitrary amounts of the dispersion raw material, binder, and solvent, the mixture is treated by a spray dryer method, or an Iha microemulsion method, and the mixture is heated to a ratio of 1 to 100%.
A dispersed phase of a spherical molded body with a diameter of 1 m is obtained. In order to increase the mechanical strength of a composite sintered body, it is effective to reduce the particle size of the dispersed phase as much as possible, and the method for producing the dispersed phase is to produce monodisperse microspheres using a microemulsion method, etc. suitable. Further, the powder filling rate of the dispersed phase can be adjusted by appropriately selecting the amount of constituent particles or binder, and the amount of solvent. The dispersed phase produced in this way is put into a matrix phase adjusted to have a powder filling rate larger than that of the dispersed phase, and is molded using a general ceramic forming method. Obtain a fired composite.

次に、この未焼成複合体を所定温度で焼成すると、第1
図に示すような構造の複合焼結体が得られる。即ち、粉
体充填率の小さな分散相1が、粉体充填率の大きなマト
リックス相2の中に分散した構造のものである。この焼
成工程の間に、分散相1の収縮率は大きく、マトリック
ス相2の収縮率は小さい、従って、矢印で示したように
、分散相1の周りのマトリックス相では、各々の焼結に
よる収縮差によって引張力3が生じる。それに対して、
分散相1は焼成による収縮が大きいために、この引張力
3に対して反発力4が生じる。そのため、分散相1とマ
トリックス相2との界面には引張力3と反発力4による
応力場が生じる。この結果、複合焼結体の破壊時には、
内部歪応力の誘起により、クラックの伝達方向の変曲或
いは停止が成されるのである。
Next, when this unfired composite is fired at a predetermined temperature, the first
A composite sintered body having the structure shown in the figure is obtained. That is, it has a structure in which a dispersed phase 1 with a small powder filling rate is dispersed in a matrix phase 2 with a large powder filling rate. During this sintering process, the shrinkage rate of the dispersed phase 1 is large and the shrinkage rate of the matrix phase 2 is small. Therefore, as shown by the arrow, the matrix phase around the dispersed phase 1 has a shrinkage rate due to each sintering. The difference results in a tensile force 3. On the other hand,
Since the dispersed phase 1 has a large shrinkage upon firing, a repulsive force 4 is generated in response to the tensile force 3. Therefore, a stress field due to the tensile force 3 and the repulsive force 4 is generated at the interface between the dispersed phase 1 and the matrix phase 2. As a result, when the composite sintered body breaks,
By inducing internal strain stress, the crack propagation direction is changed or stopped.

また、従来技術と同様に、本発明において、分散相は、
マトリックス相に均一に分散させることが、重要である
。従って、分散相の製造は、均一な大きさ、形状のもの
が望ましい、一般的に知られている方法としては、スプ
レードライヤー法による球形の成形体がある。1〜10
0μm程度の径の球状成型体が得られる。
Furthermore, in the present invention, as in the prior art, the dispersed phase is
Uniform dispersion in the matrix phase is important. Therefore, it is desirable that the dispersed phase be produced in a uniform size and shape. A generally known method for producing a dispersed phase is a spherical molded product using a spray dryer method. 1-10
A spherical molded body with a diameter of about 0 μm is obtained.

それによる複合焼結体の強度或いは靭性を高めるために
、分散相を更に小さくすることが効果的であり、このよ
うな分散相の製造方法には、マイクロエマルジョン法な
どによる単分散マイクロ球形の製造が好適である。サブ
ミクロンからミークロンのオーダーの球状成型体が任意
に製造できる。
In order to increase the strength or toughness of the resulting composite sintered body, it is effective to further reduce the size of the dispersed phase, and methods for producing such a dispersed phase include the production of monodispersed micro-spheres by the microemulsion method, etc. is suitable. Spherical molded bodies on the order of submicron to micron can be manufactured arbitrarily.

これらの成型体の粉体充填率は、構成する粒子或いはバ
インダー量、溶剤量を任意に選定することにより、調整
することができる。
The powder filling rate of these molded bodies can be adjusted by arbitrarily selecting the amount of constituent particles, binder, and solvent.

このようにして、作成した分散相の粉体充填率よりも小
さな粉体充填率となるようにしたマトリックス相に投入
し、ドクターブレード法、泥漿鋳込法、プレス法などの
一般的なセラミックス成型法により、分散相を分散され
たマトリックス複合成型体が得られる。この混合、分散
する方法は通常のセラミックス成型に用いられる方法を
そのままで適用することができる。
In this way, the powder is poured into the matrix phase, which has a powder filling ratio smaller than that of the dispersed phase, and is used for general ceramic molding such as the doctor blade method, slurry casting method, and press method. By this method, a matrix composite molded body having a dispersed phase dispersed therein is obtained. The method of mixing and dispersing can be the same as the method used for ordinary ceramic molding.

本発明は、このような焼結制御技術を駆使して、複合焼
結体を得るものである。その手段として、粉体充填率を
制御した成型体を作成できる。
The present invention makes full use of such sintering control technology to obtain a composite sintered body. As a means for this purpose, a molded body with a controlled powder filling rate can be created.

以上のような粉体の焼結技術において、粉体充填率の大
きいマトリックス相を、作成しておき、別に、比較的に
小きな粉体充填率の上記のような球形の分散相を作成し
、その球状の分散相を、粉体充填率の比較的に小さなマ
トリックス相中に混合、分散し、得られた複合体から成
型体を成型し、その成型体を焼成して、複合焼結体を得
る。
In the powder sintering technique described above, a matrix phase with a large powder filling rate is created, and a spherical dispersed phase as described above with a relatively small powder filling rate is created separately. The spherical dispersed phase is mixed and dispersed in a matrix phase with a relatively small powder filling rate, a molded body is molded from the obtained composite, and the molded body is fired to form a composite sintered body. obtain.

本発明の複合焼結体の製造方法としては、予めスプレー
ドライ法或いは化学合成法(マイクロエマルジョン)に
より、成形した球形グリーンボディを得、次に、これを
、マトリックス相に分散し、成形するものである。この
マトリックス相は、成形法によって異なり、ドクターブ
レード法、泥漿鋳込法では、スラリー状で用い、プレス
法では、粉体、即ち、造粒粉体の形状で用いることにな
る。
The method for producing the composite sintered body of the present invention is to obtain a spherical green body that has been shaped in advance by a spray drying method or a chemical synthesis method (microemulsion), and then disperse it in a matrix phase and shape it. It is. This matrix phase differs depending on the molding method; in the doctor blade method and slurry casting method, it is used in the form of a slurry, and in the press method, it is used in the form of powder, that is, granulated powder.

また、本発明について、本明細書、実施例では、ドクタ
ーブレード法により、説明するが、その他に、泥漿鋳込
法など、利用することができる。
Furthermore, although the present invention will be described in this specification and in the examples using a doctor blade method, other methods such as a slurry casting method may also be used.

次に、本発明の焼結粉体の複合体の作成方法を具体的な
実施例により、説明するが、本発明は、その説明により
限定きれるものではない。
Next, a method for producing a sintered powder composite according to the present invention will be explained using specific examples, but the present invention is not limited by the explanation.

[実施例] アルミナ粉体として、昭和電工株式会社製のAL−45
−IRのαアルミナ(純度99.5重量%、平均粒径0
.8μm)に比表面積20m”7gのフラックス4重量
%を添加した粉体を使用した。このアルミナ粉体に対し
て、バインダーとしてポリビニルアルコール2.5重量
%、分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム0.6重
量%を添加して、スラリーを作成した後、ヤマト科学株
式会社製のスプレードライヤーで乾燥し、造粒し、10
〜20μmの小球を得た。この分散相用の未焼成体の粉
体充填率は、60.1%であり、単独で1600℃で焼
成したときの線収縮率は約14.8%であった。
[Example] As the alumina powder, AL-45 manufactured by Showa Denko Co., Ltd.
-IR alpha alumina (purity 99.5% by weight, average particle size 0
.. 8μm) with a specific surface area of 20m"7g and 4% by weight of flux was used.To this alumina powder, 2.5% by weight of polyvinyl alcohol as a binder and 0.6% ammonium polycarboxylate as a dispersant were used. After adding % by weight to create a slurry, it was dried with a spray dryer manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd., and granulated.
~20 μm spherules were obtained. The powder filling rate of this unfired body for the dispersed phase was 60.1%, and the linear shrinkage rate when fired alone at 1600°C was about 14.8%.

マトリックス相は次のようにして作成した。即ち、同じ
アルミナ原料の平均粒径1.1μmに粉体に、比表面積
1.0■”7gのフラックス4重量%を添加した粉体を
使用した。このアルミナ粉体に対して、バインダーとし
てポリビニルブチラール5重量%、可塑剤としてブチル
ベンジルフタレート3重量%、溶剤としてn−ブタノー
ル17重量%及びキシレン83重量%の混合溶剤を55
重量%を添加し、ボールミルで混合し、セラミックス原
料スラリーを得た。このマトリックス用未焼結体の粉体
充填率は61゜8%であり、単独で1600℃で焼成し
た時の線収縮率は、約13.3%であった。
The matrix phase was created as follows. That is, a powder was used in which 4% by weight of flux with a specific surface area of 1.0"7 g was added to the same alumina raw material with an average particle size of 1.1 μm. Polyvinyl as a binder was added to this alumina powder. A mixed solvent of 5% by weight of butyral, 3% by weight of butylbenzyl phthalate as a plasticizer, 17% by weight of n-butanol and 83% by weight of xylene as a solvent was used at 55% by weight.
% by weight was added and mixed in a ball mill to obtain a ceramic raw material slurry. The powder filling rate of this unsintered matrix material was 61.8%, and the linear shrinkage rate when fired alone at 1600°C was about 13.3%.

このように作成したマトリックス相に、上記の分散相用
スラリーを60〜90重量%添加し、未焼成複合体スラ
リーを得た。
The above-mentioned slurry for dispersed phase was added in an amount of 60 to 90% by weight to the matrix phase thus prepared to obtain an unfired composite slurry.

次に、このような複合体スラリーから、ドクターブレー
ド法により、幅5o■、厚さ0.6閣の成型体を形成し
た。
Next, a molded body having a width of 5° and a thickness of 0.6° was formed from such a composite slurry by a doctor blade method.

複合体成型体を34.73x42.26■の寸法に金型
で打ち抜いて焼成試料とした。
The composite molded body was punched out with a die into a size of 34.73 x 42.26 cm to prepare a fired sample.

複合体成型体の焼成は、高速昇温炉(カンタルガブリウ
ス、RT−2)で行なった。焼成に当って、最初450
℃/時の昇温速度で300℃まで昇温し、1時間保持し
、次に、900°C/時の昇温速度で、1200℃まで
昇温した後、4.5℃/分の昇温速度で所定温度(16
00°C)にまで昇温し、1時間保持して、焼結させた
。冷却は炉内冷却(冷却速度;7°C/分)とした。
The composite molded body was fired in a high-speed heating furnace (Cantar Gabrius, RT-2). When firing, initially 450
The temperature was raised to 300°C at a heating rate of °C/hour and held for 1 hour, then the temperature was raised to 1200°C at a heating rate of 900°C/hour, and then 4.5°C/minute. The specified temperature (16
The temperature was raised to 00°C) and held for 1 hour to sinter. Cooling was performed by in-furnace cooling (cooling rate: 7°C/min).

以上のようにして、分散相及びマトリックス相を有する
複合体焼結体を得た0次に、この複合体焼結体の強度を
測定すると、次のようであった。
As described above, a composite sintered body having a dispersed phase and a matrix phase was obtained.The strength of this composite sintered body was measured as follows.

比較のために単味のアルミナ原料で成形、焼成したとき
の、強度を示す。
For comparison, the strength is shown when molded and fired using a single alumina raw material.

免11 匡払羞1 kgf/cge″ 本発明の複合焼結体:470〜950 単味アルミナ焼結体 250〜500 [発明の効果] 本発明のセラミックス複合体及びその製造方法は、次の
ような顕著な技術的効果を奏した。
Composite sintered body of the present invention: 470-950 Single alumina sintered body 250-500 [Effects of the invention] The ceramic composite of the present invention and its manufacturing method are as follows. It produced remarkable technical effects.

第1に、セラミックス組成物或いは異種組成物を成型し
、その成型体を焼成して作成する場合に、粉体充填率の
差により、焼成−収縮差による応力発生を制御すること
により、容易に、その複合焼結体の強度を高めたもの及
びそれによる機械的強度の強い複合焼結体を容易に製造
できた。
First, when a ceramic composition or a different type of composition is molded and the molded body is fired, stress generation due to the firing-shrinkage difference can be controlled by the difference in the powder filling rate, making it easy to create a molded body. , it was possible to easily produce a composite sintered body with increased strength and a composite sintered body with high mechanical strength.

第2に、特に、電子セラミックスにおいては、より製品
の一層の小型化、特に、薄層化が可能となり、構造セラ
ミックスの利用範囲も広げることができるものである。
Second, especially in the field of electronic ceramics, it is possible to further reduce the size of the product, especially to make the layers thinner, and the range of use of structural ceramics can be expanded.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明によるセラミックス複合体の構造を説
明するための模式図である。 [主要部分の符号の説明] 1 ・・・・・・・・分散相 2・・・・・・・・マトリックス相 3・・・・・・・・焼成収縮によるづ 張力
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the structure of a ceramic composite according to the present invention. [Explanation of symbols of main parts] 1...Dispersed phase 2...Matrix phase 3...Tension due to firing shrinkage

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.マトリックス相の粉体充填率より小さい粉体充填率
を有する分散相を、マトリックス相の中に分散させた構
造を有する未焼結複合体を成形し焼成したことを特徴と
する複合体。
1. 1. A composite material obtained by molding and firing an unsintered composite material having a structure in which a dispersed phase having a powder filling ratio smaller than that of a matrix phase is dispersed in a matrix phase.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011001194A1 (en) 2010-03-12 2011-11-10 Denso Corporation Sensor unit and magnetic flux concentrating module

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DE102011001194A1 (en) 2010-03-12 2011-11-10 Denso Corporation Sensor unit and magnetic flux concentrating module

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