JPH0476948B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0476948B2 JPH0476948B2 JP59140132A JP14013284A JPH0476948B2 JP H0476948 B2 JPH0476948 B2 JP H0476948B2 JP 59140132 A JP59140132 A JP 59140132A JP 14013284 A JP14013284 A JP 14013284A JP H0476948 B2 JPH0476948 B2 JP H0476948B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon nitride
- whiskers
- block
- ceramics
- firing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、複合セラミツクスの製造法に関す
る。更に詳しくは、窒化けい素ウイスカをセラミ
ツクス中に分散させ、それの強度あるいは靱性の
向上という目的を達成せしめる複合セラミツクス
の製造法に関する。 〔従来の技術〕 窒化けい素ウイスカの製造は、従来第１図の断
面図に示されるような方法に従つて行われてい
た。即ち、製造装置１内に原料粉末混合物（SiC
＋Sio2またはSio2＋Ｃ）２を仕込み、ヒーター３
による加熱によりSioガスを発生させ、このSioガ
スと窒素ガス供給パイプ４からの窒素ガスとの混
合ガスを鉄を含浸させた炭素反応管５の部分に送
り込み、この反応管の内周面に窒化けい素ウイス
カ６を形成させることにより行われている。 このようにして製造された窒化けい素ウイスカ
を、前記目的で用いる場合には、焼結助剤および
有機バインダーと湿式混合したセラミツクス粉末
ならびに溶液中に分散させたウイスカを混合して
ウイスカをセラミツクス粉末中に分散させ、この
原料粉末混合物から成形された成形体を予備焼成
した後、ホツトプレスすることにより焼結体を製
造することが行われていた。この方法は、製造工
程が多いばかりではなく、ウイスカの均一な分散
が困難であり、そのため強度あるいは靱性向上の
目的を果し得なかつた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 そこで、本発明者は、窒化ウイスカ本来の添加
目的を十分に満足せしめるような複合セラミツク
スの製造法を求めて種々検討の結果、ホツトプレ
ス処理される焼結体上に下記特定の方法で窒化け
い素ウイスカを形成させたものを用いることによ
り、かかる課題が効果的に解決されることを見出
した。 〔問題点を解決するための手段〕および〔作用〕 従つて、本発明は複合セラミツクスの製造法に
係り、複合セラミツクスの製造は、窒化けい素お
よび酸化物系セラミツクスよりなるウイスカ原料
粉末混合物を成形および予備焼成して得られたブ
ロツクを、窒素ガス雰囲気中約1400〜1900℃で焼
成し、該焼成体ブロツク上に窒化けい素ウイスカ
を成形させた後、焼結体ブロツク上にウイスカ形
成に用いられた窒化けい素および酸化物系セラミ
クスを含浸させ、それを約1700℃以上の温度でホ
ツトプレス処理することにより行われる。 酸化物系セラミツスとしては、例えばAl2O3、
Y2O3、MgO、SiO2などが用いられ、これらは窒
化けい素（Si3N4）に対して約0.5〜10重量％の割
合で用いられる。これ以下の割合では、本発明の
目的を達成し得ない反面、約10重量％以上の割合
で添加するとかえつて焼結体の高温時強度を低下
させるからである。 窒化けい素と酸化物系セラミツクスとの粉末混
合物は、ポリビニルアルコールその他の有機バイ
ンダーを用いて、例えば板状（厚さ約１〜10mm程
度）あるいは円筒状（肉厚約５〜10mm、内径約10
〜50mm程度）に成形し、これを約600〜1000℃で
予備焼成して、上記形状のブロツクとする。 このブロツクを、カーボン製ヒーター、試料台
および断熱材部分を有する電気炉中で、窒素ガス
雰囲気中約1400〜1900℃の温度で焼成すると、焼
成された焼結体ブロツク上に窒化けい素のウイス
カが約1μｍの径で形成される。ウイスカの生成
量は、焼成温度および焼成時間によつてコントロ
ールされる。 このようにして得られた、その表面（および内
部）に窒化けい素ウイスカを形成させた焼結体ブ
ロツクは、焼結体ブロツク上のウイスカ形成に用
いられた窒化けい素および酸化物系セラミツクス
と同種または異種のセラミツクス粉末を含浸させ
た後、約1700℃以上の温度でホツトプレス処理す
ることにより、セラミツクスウイスカ強化複合セ
ラミツクスを簡単に製造することができる。 セラミツクス粉末を含浸させる場合には、表面
にウイスカを生成させた焼結体を含浸するセラミ
ツクス混合物の泥奨中に浸漬し、減圧脱気するこ
とにより行われる。 セラミツクス粉末を含浸させた焼結体ブロツク
は、次いで約1700℃以上でホツトプレス処理され
る。この処理は、通常の加熱加圧が可能なホツト
プレス装置を用いて行われ、その結果セラミツク
スウイスカで表面が均一に強化された複合セラミ
ツクスが容易に得られるようになる。 〔発明の効果〕 本発明方法によれば、焼結体上に窒化けい素ウ
イスカを形成せしめたものが複合セラミツクスの
材料として用いられるので、強度的に問題となる
表面層の補強が効果的に行われることになる。し
かもブロツクの厚さを薄くすることによつて表面
積を増加させることができるので、焼成体ブロツ
ク上により多量の窒化けい素ウイスカを形成させ
ることができ、それに伴つて表面層の補強もより
完全に行なうことができるようになり、複合セラ
ミツクスの高強度化が効果的に達成される。 本発明に係る複合セラミツクスは、このような
特徴を利用して金属以上の耐摩耗性、耐熱性ある
いは耐食性が要求されるような機械部品、例えば
切削バイト、軸受などの用途に有効に用いること
ができる。 〔実施例〕 次に、実施例について本発明を説明する。 比較例 １ 窒化けい素に、それに対して５重量％の酸化イ
ツトリウムと２重量％の酸化アルミニウムとを添
加し、有機バインダー（ポリビニルアルコール）
と共に、24時間ボールミルで湿式混合した後乾燥
した。乾燥物を、１トン／cm2の圧力下で30秒間加
圧して円板状体を成形し、これを1000℃で〓焼し
てブロツクとした。 このブロツクを、窒素ガス雰囲気中1500℃で４
時間焼成すると、焼結体ブロツクの表面層に窒化
けい素ウイスカが形成された。これを、1800℃、
300Kg／cm2、３時間の条件下でホツトプレス処理
したところ、表面層が窒化けい素ウイスカで強化
された複合セラミツクスが得られた。 実施例 比較例１のボールミル湿式混合物の一部を乾燥
し、その乾燥物を１トン／cm2の圧力下で30秒間加
圧して円板状体を成形し、これを1000℃で〓焼し
てブロツクとした。 このブロツクを、窒素ガス雰囲気中1500℃で４
時間焼成すると、焼結体ブロツクの表面層に窒化
けい素ウイスカが形成された。これを、上記湿式
混合泥奨中に浸漬し、減圧脱気、乾燥することに
よつて、原料窒化けい素、酸化イツトリウムおよ
び酸化アルミニウム各粉末をウイスカ中に含浸さ
せた。それを、1800℃、300Kg／cm2、３時間の条
件下でホツトプレス処理したところ、表面層が窒
化けい素ウイスカで強化された複合セラミツクス
が得られた。 以上の各実施例で得られた複合セラミツクスに
ついて、曲げ強度および破壊靱性がそれぞれ測定
された。得られた結果は、次の表に示される。な
お、比較例２として併記されたものは、炭化けい
素ウイスカで強化された窒化けい素について得ら
れた値である。 【表】
る。更に詳しくは、窒化けい素ウイスカをセラミ
ツクス中に分散させ、それの強度あるいは靱性の
向上という目的を達成せしめる複合セラミツクス
の製造法に関する。 〔従来の技術〕 窒化けい素ウイスカの製造は、従来第１図の断
面図に示されるような方法に従つて行われてい
た。即ち、製造装置１内に原料粉末混合物（SiC
＋Sio2またはSio2＋Ｃ）２を仕込み、ヒーター３
による加熱によりSioガスを発生させ、このSioガ
スと窒素ガス供給パイプ４からの窒素ガスとの混
合ガスを鉄を含浸させた炭素反応管５の部分に送
り込み、この反応管の内周面に窒化けい素ウイス
カ６を形成させることにより行われている。 このようにして製造された窒化けい素ウイスカ
を、前記目的で用いる場合には、焼結助剤および
有機バインダーと湿式混合したセラミツクス粉末
ならびに溶液中に分散させたウイスカを混合して
ウイスカをセラミツクス粉末中に分散させ、この
原料粉末混合物から成形された成形体を予備焼成
した後、ホツトプレスすることにより焼結体を製
造することが行われていた。この方法は、製造工
程が多いばかりではなく、ウイスカの均一な分散
が困難であり、そのため強度あるいは靱性向上の
目的を果し得なかつた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 そこで、本発明者は、窒化ウイスカ本来の添加
目的を十分に満足せしめるような複合セラミツク
スの製造法を求めて種々検討の結果、ホツトプレ
ス処理される焼結体上に下記特定の方法で窒化け
い素ウイスカを形成させたものを用いることによ
り、かかる課題が効果的に解決されることを見出
した。 〔問題点を解決するための手段〕および〔作用〕 従つて、本発明は複合セラミツクスの製造法に
係り、複合セラミツクスの製造は、窒化けい素お
よび酸化物系セラミツクスよりなるウイスカ原料
粉末混合物を成形および予備焼成して得られたブ
ロツクを、窒素ガス雰囲気中約1400〜1900℃で焼
成し、該焼成体ブロツク上に窒化けい素ウイスカ
を成形させた後、焼結体ブロツク上にウイスカ形
成に用いられた窒化けい素および酸化物系セラミ
クスを含浸させ、それを約1700℃以上の温度でホ
ツトプレス処理することにより行われる。 酸化物系セラミツスとしては、例えばAl2O3、
Y2O3、MgO、SiO2などが用いられ、これらは窒
化けい素（Si3N4）に対して約0.5〜10重量％の割
合で用いられる。これ以下の割合では、本発明の
目的を達成し得ない反面、約10重量％以上の割合
で添加するとかえつて焼結体の高温時強度を低下
させるからである。 窒化けい素と酸化物系セラミツクスとの粉末混
合物は、ポリビニルアルコールその他の有機バイ
ンダーを用いて、例えば板状（厚さ約１〜10mm程
度）あるいは円筒状（肉厚約５〜10mm、内径約10
〜50mm程度）に成形し、これを約600〜1000℃で
予備焼成して、上記形状のブロツクとする。 このブロツクを、カーボン製ヒーター、試料台
および断熱材部分を有する電気炉中で、窒素ガス
雰囲気中約1400〜1900℃の温度で焼成すると、焼
成された焼結体ブロツク上に窒化けい素のウイス
カが約1μｍの径で形成される。ウイスカの生成
量は、焼成温度および焼成時間によつてコントロ
ールされる。 このようにして得られた、その表面（および内
部）に窒化けい素ウイスカを形成させた焼結体ブ
ロツクは、焼結体ブロツク上のウイスカ形成に用
いられた窒化けい素および酸化物系セラミツクス
と同種または異種のセラミツクス粉末を含浸させ
た後、約1700℃以上の温度でホツトプレス処理す
ることにより、セラミツクスウイスカ強化複合セ
ラミツクスを簡単に製造することができる。 セラミツクス粉末を含浸させる場合には、表面
にウイスカを生成させた焼結体を含浸するセラミ
ツクス混合物の泥奨中に浸漬し、減圧脱気するこ
とにより行われる。 セラミツクス粉末を含浸させた焼結体ブロツク
は、次いで約1700℃以上でホツトプレス処理され
る。この処理は、通常の加熱加圧が可能なホツト
プレス装置を用いて行われ、その結果セラミツク
スウイスカで表面が均一に強化された複合セラミ
ツクスが容易に得られるようになる。 〔発明の効果〕 本発明方法によれば、焼結体上に窒化けい素ウ
イスカを形成せしめたものが複合セラミツクスの
材料として用いられるので、強度的に問題となる
表面層の補強が効果的に行われることになる。し
かもブロツクの厚さを薄くすることによつて表面
積を増加させることができるので、焼成体ブロツ
ク上により多量の窒化けい素ウイスカを形成させ
ることができ、それに伴つて表面層の補強もより
完全に行なうことができるようになり、複合セラ
ミツクスの高強度化が効果的に達成される。 本発明に係る複合セラミツクスは、このような
特徴を利用して金属以上の耐摩耗性、耐熱性ある
いは耐食性が要求されるような機械部品、例えば
切削バイト、軸受などの用途に有効に用いること
ができる。 〔実施例〕 次に、実施例について本発明を説明する。 比較例 １ 窒化けい素に、それに対して５重量％の酸化イ
ツトリウムと２重量％の酸化アルミニウムとを添
加し、有機バインダー（ポリビニルアルコール）
と共に、24時間ボールミルで湿式混合した後乾燥
した。乾燥物を、１トン／cm2の圧力下で30秒間加
圧して円板状体を成形し、これを1000℃で〓焼し
てブロツクとした。 このブロツクを、窒素ガス雰囲気中1500℃で４
時間焼成すると、焼結体ブロツクの表面層に窒化
けい素ウイスカが形成された。これを、1800℃、
300Kg／cm2、３時間の条件下でホツトプレス処理
したところ、表面層が窒化けい素ウイスカで強化
された複合セラミツクスが得られた。 実施例 比較例１のボールミル湿式混合物の一部を乾燥
し、その乾燥物を１トン／cm2の圧力下で30秒間加
圧して円板状体を成形し、これを1000℃で〓焼し
てブロツクとした。 このブロツクを、窒素ガス雰囲気中1500℃で４
時間焼成すると、焼結体ブロツクの表面層に窒化
けい素ウイスカが形成された。これを、上記湿式
混合泥奨中に浸漬し、減圧脱気、乾燥することに
よつて、原料窒化けい素、酸化イツトリウムおよ
び酸化アルミニウム各粉末をウイスカ中に含浸さ
せた。それを、1800℃、300Kg／cm2、３時間の条
件下でホツトプレス処理したところ、表面層が窒
化けい素ウイスカで強化された複合セラミツクス
が得られた。 以上の各実施例で得られた複合セラミツクスに
ついて、曲げ強度および破壊靱性がそれぞれ測定
された。得られた結果は、次の表に示される。な
お、比較例２として併記されたものは、炭化けい
素ウイスカで強化された窒化けい素について得ら
れた値である。 【表】
第１図は、従来の窒化けい素ウイスカの製造方
法を断面図として示したものである。 （符号の説明）、１……製造装置、２……原料
粉末混合物、５……鉄含浸炭素反応管、６……窒
化けい素ウイスカ。
法を断面図として示したものである。 （符号の説明）、１……製造装置、２……原料
粉末混合物、５……鉄含浸炭素反応管、６……窒
化けい素ウイスカ。
Claims (1)
- １ 窒化けい素および酸化物系セラミツクスより
なるウイスカ原料粉末混合物を成形および予備焼
成して得られたブロツクを、窒素ガス雰囲気中約
1400〜1900℃で焼成し、該焼成体ブロツク上に窒
化けい素ウイスカを形成させた後、ウイスカ形成
に用いられた窒化けい素および酸化物系セラミツ
クスと同種または異種のセラミツクス粉末を含浸
させ、約1700℃以上でホツトプレス処理すること
を特徴とする複合セラミツクスの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59140132A JPS6121975A (ja) | 1984-07-06 | 1984-07-06 | 複合セラミツクスの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59140132A JPS6121975A (ja) | 1984-07-06 | 1984-07-06 | 複合セラミツクスの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6121975A JPS6121975A (ja) | 1986-01-30 |
| JPH0476948B2 true JPH0476948B2 (ja) | 1992-12-07 |
Family
ID=15261632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59140132A Granted JPS6121975A (ja) | 1984-07-06 | 1984-07-06 | 複合セラミツクスの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6121975A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2720200B2 (ja) * | 1989-06-12 | 1998-02-25 | 本田技研工業株式会社 | セラミックロータの強化方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5954678A (ja) * | 1982-09-24 | 1984-03-29 | 住友電気工業株式会社 | 繊維強化型窒化硅素焼結体の製造法 |
-
1984
- 1984-07-06 JP JP59140132A patent/JPS6121975A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6121975A (ja) | 1986-01-30 |
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