JPH0497976A - 炭化珪素系複合体およびその製造方法 - Google Patents
炭化珪素系複合体およびその製造方法Info
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
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〕
本発明は炭化珪素系複合体およびその製造方法に関し、
さらに詳しくは、高靭性を有する炭化珪素系複合体およ
びその製造方法に関する。
さらに詳しくは、高靭性を有する炭化珪素系複合体およ
びその製造方法に関する。
〔従来の技術］
メカニカルシール用摺動材として、炭化珪素は、高い硬
度、優れた耐食性、高い熱伝導性等の特性を有するため
、従来の金属材料、超硬合金、アルミナ等の材料にとっ
て替わり使用範囲が拡大しつつある。
度、優れた耐食性、高い熱伝導性等の特性を有するため
、従来の金属材料、超硬合金、アルミナ等の材料にとっ
て替わり使用範囲が拡大しつつある。
反応焼結したＳｉＣ製品は、熔融Ｓｉの存在下で、炭素
粉末とＳＩＣ粉末の凝集性混合物を反応焼成することに
よって作製される。混合物中の炭素は結合性ＳｉＣに転
換し、はぼ連続したＳｉＣマトリックスが、フリーＳｉ
相中に形成される。
粉末とＳＩＣ粉末の凝集性混合物を反応焼成することに
よって作製される。混合物中の炭素は結合性ＳｉＣに転
換し、はぼ連続したＳｉＣマトリックスが、フリーＳｉ
相中に形成される。
このようにして作製される従来のＳｉＣ製品は跪いため
に一度クランクが発生すると、クラックが簡単に成長し
て割れやすいという問題点があった。
に一度クランクが発生すると、クラックが簡単に成長し
て割れやすいという問題点があった。
この現象は、フリーＳｉ相も極めて晩いためクランクの
進展に対しての障壁となり難いということも原因となっ
ている。
進展に対しての障壁となり難いということも原因となっ
ている。
本発明の目的は、高靭性を有し、クラックが発生しにに
く、かつクラックが発生してもクランクの成長を阻止で
きると共に、高耐食性を向上させることができる炭化珪
素系複合体とその製造方法を提供することにある。
く、かつクラックが発生してもクランクの成長を阻止で
きると共に、高耐食性を向上させることができる炭化珪
素系複合体とその製造方法を提供することにある。
上記した目的を達成するために、本発明の炭化珪素系複
合体は、ＳｉＣの骨格よりなる多孔体の空隙を、シルミ
ン（Ａｊ！−Ｓｉ合金）および／またはガンマ−シルミ
ン（、ｌ−１−５ｉ−合金）で充填したことを特徴とす
る。
合体は、ＳｉＣの骨格よりなる多孔体の空隙を、シルミ
ン（Ａｊ！−Ｓｉ合金）および／またはガンマ−シルミ
ン（、ｌ−１−５ｉ−合金）で充填したことを特徴とす
る。
また、本発明の炭化珪素系複合体の製造方法は、ＳｉＣ
の多孔体を作製した後、この多孔体の空隙に、融点以上
に加熱されたシルミン（Ａｌｆｉ−Ｓｉ合金）および／
またはガンマ−シルミン（Ａｌｆｉ−Ｓｉ−Ｍｇ合金）
を含浸させることを特徴とする。
の多孔体を作製した後、この多孔体の空隙に、融点以上
に加熱されたシルミン（Ａｌｆｉ−Ｓｉ合金）および／
またはガンマ−シルミン（Ａｌｆｉ−Ｓｉ−Ｍｇ合金）
を含浸させることを特徴とする。
すなわち、本発明は、脆いＳｉ０代わりに高靭性と高耐
蝕性を有するシルミン（Ａｌｆｉ−Ｓｉ合金）、および
／またはガンマ−シルミン（ＡＩＳｉ−Ｍｇ合金）をＳ
ｉＣ多孔体の空隙に充填したものである。
蝕性を有するシルミン（Ａｌｆｉ−Ｓｉ合金）、および
／またはガンマ−シルミン（ＡＩＳｉ−Ｍｇ合金）をＳ
ｉＣ多孔体の空隙に充填したものである。
ＳｉＣ多孔体は、例えば、下記に示す３通りの方法で作
製することができる。
製することができる。
第１は、ＳｉＣ粉末と炭素粉末との混合物を所定の形状
に成形後、Ｓｉと反応結合させて作製する方法である。
に成形後、Ｓｉと反応結合させて作製する方法である。
第２は、ＳｉＣ粉末と炭化性樹脂との混合物を所定の形
状に成形し、樹脂を炭化させた後、Ｓｉと反応結合させ
て作製する方法である。
状に成形し、樹脂を炭化させた後、Ｓｉと反応結合させ
て作製する方法である。
第３は、ＳｉＣ粉末に微量の焼結助剤を添加し、その混
合物を所定の形状に成形後、非酸化性雰囲気中で焼結す
る方法である。
合物を所定の形状に成形後、非酸化性雰囲気中で焼結す
る方法である。
これらの方法の何れかで作製したＳＩＣ多孔体に対して
、その空隙にシルミンおよび／またはガンマ−シルミン
が充填される。ＳｉＣ多孔体は、反応焼結または常圧焼
結でつくられるが、反応焼結の場合におけるＳｉの供給
量は成形体中の残留炭素をＳｉＣとするための当量のみ
でよい。
、その空隙にシルミンおよび／またはガンマ−シルミン
が充填される。ＳｉＣ多孔体は、反応焼結または常圧焼
結でつくられるが、反応焼結の場合におけるＳｉの供給
量は成形体中の残留炭素をＳｉＣとするための当量のみ
でよい。
ＳｉＣ成形体中にＳｉが余分に残れば、ＳｉＣ多孔体中
に含浸するシルミンおよび／またはガンマ−シルミンの
不純物として作用し、組成に変化を与え、シルミンおよ
び／またはガンマ−シルミンの特性が発揮できなくなる
。
に含浸するシルミンおよび／またはガンマ−シルミンの
不純物として作用し、組成に変化を与え、シルミンおよ
び／またはガンマ−シルミンの特性が発揮できなくなる
。
一方、ＳｉＣ成形体中のＳｉが不足すれば、炭素を残留
させることになる。
させることになる。
シルミンは１〜２０％５ｉ−Ａｊ！合金で、引っ張り強
度１０−１８ｋｇ／鰭、伸び１０〜１５％の機械的性質
があり、Ｓｉよりはるかに侵れた高靭性を持つため、そ
の複合体にもその性質を発揮させることができる。
度１０−１８ｋｇ／鰭、伸び１０〜１５％の機械的性質
があり、Ｓｉよりはるかに侵れた高靭性を持つため、そ
の複合体にもその性質を発揮させることができる。
また、ガンマ−シルミンは５〜９％ＳｉＯ，３％Ｍｇ−
Ａｌ！合金で、引っ張り強度１８〜２２ｋｇ／閣、伸び
４〜１０％の機械的性質があり、Ｓｉよりはるかに優れ
た高靭性を持つため、その複合体にもその性質を発揮さ
せることができる。
Ａｌ！合金で、引っ張り強度１８〜２２ｋｇ／閣、伸び
４〜１０％の機械的性質があり、Ｓｉよりはるかに優れ
た高靭性を持つため、その複合体にもその性質を発揮さ
せることができる。
シルミンの融点は５８０〜６８０℃であり、ガンマ−シ
ルミンの融点は６５０℃前後であるため、溶融状態で高
い流動性を有し、ＳｉＣとの濡れ性が極めて高＜溶融シ
ルミンおよび／またはガンマ−シルミンは、ＳｉＣ多孔
体中に容品に含浸する。
ルミンの融点は６５０℃前後であるため、溶融状態で高
い流動性を有し、ＳｉＣとの濡れ性が極めて高＜溶融シ
ルミンおよび／またはガンマ−シルミンは、ＳｉＣ多孔
体中に容品に含浸する。
ＳｉＣ多孔体中に充填されるシルミンおよび／またはガ
ンマ−シルミンの量は、ＳｉＣ多孔体に対して、５〜４
０体積％、望ましくは、１０〜２５体積％が好ましい、
ＳｉＣ多孔体中に充填されるシルミンおよび／またはガ
ンマ−シルミンの量が４０体積％よりも多いと、ＳＩＣ
の特長である高硬度、高熱伝導性等の特性が発揮できな
くなり、一方、ＳｉＣ多孔体中に充填されるシルミンお
よび／またはガンマ−シルミンの量が５体積％よりも少
ないと、最終的に得られる複合体の靭性が十分でない。
ンマ−シルミンの量は、ＳｉＣ多孔体に対して、５〜４
０体積％、望ましくは、１０〜２５体積％が好ましい、
ＳｉＣ多孔体中に充填されるシルミンおよび／またはガ
ンマ−シルミンの量が４０体積％よりも多いと、ＳＩＣ
の特長である高硬度、高熱伝導性等の特性が発揮できな
くなり、一方、ＳｉＣ多孔体中に充填されるシルミンお
よび／またはガンマ−シルミンの量が５体積％よりも少
ないと、最終的に得られる複合体の靭性が十分でない。
本発明の炭化珪素系複合体を製造するには、例えば、平
均粒径１０〜２０μｍのＳｉＣ粉末とこれにフェノール
樹脂、フラン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂を５〜１５重
量％の割合で配合し、また、ステアリン酸、パラフィン
、ワックス等の滑剤を１〜３重量％の割合で添加して湿
式混合する。
均粒径１０〜２０μｍのＳｉＣ粉末とこれにフェノール
樹脂、フラン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂を５〜１５重
量％の割合で配合し、また、ステアリン酸、パラフィン
、ワックス等の滑剤を１〜３重量％の割合で添加して湿
式混合する。
次いで乾燥後、所定の圧力で加圧成形し、真空または不
活性ガス雰囲気中、１４００〜１５００℃の温度で加熱
して前記樹脂を炭化する。そして、十分なＳｉと接触可
能な形態で再度１４５０〜１５５０°Ｃの温度で加熱す
る。
活性ガス雰囲気中、１４００〜１５００℃の温度で加熱
して前記樹脂を炭化する。そして、十分なＳｉと接触可
能な形態で再度１４５０〜１５５０°Ｃの温度で加熱す
る。
次いで降温後の材料に、所定の配合割合でシルミンおよ
び／またはガンマ−シルミンを接触させ、６５０〜５０
０℃程度の温度範囲に維持する。
び／またはガンマ−シルミンを接触させ、６５０〜５０
０℃程度の温度範囲に維持する。
実施例１
平均粒径１０μｍのＳＩＣ粉末に対しフェノール樹脂を
１０重量％、ステアリン酸を１重量％加えて湿式混合し
た。乾燥後、金型に移して１．５ｔｏｎ／ｃｄの圧力で
加圧成形した。非酸化性雰囲気で１５００℃に加熱し樹
脂を炭化させた。
１０重量％、ステアリン酸を１重量％加えて湿式混合し
た。乾燥後、金型に移して１．５ｔｏｎ／ｃｄの圧力で
加圧成形した。非酸化性雰囲気で１５００℃に加熱し樹
脂を炭化させた。
次いで炭化物を完全にＳｉＣとするための最小必要限度
の５１と接触させつつ再び１５００℃まで加熱した。降
温後の材料に５１１５％Ａ２８５％粉末を接触させ、再
び昇温させ７５０℃に１時間保持し、除冷した。
の５１と接触させつつ再び１５００℃まで加熱した。降
温後の材料に５１１５％Ａ２８５％粉末を接触させ、再
び昇温させ７５０℃に１時間保持し、除冷した。
焼結体はシルミンおよび／またはガンマ−シルミンを１
５体積％含む複合体となった。シルミンおよび／または
ガンマ−シルミンの代わりにＳｉＣ多孔体の空隙にＳｉ
を含浸させた場合との比較を第１表に示す。
５体積％含む複合体となった。シルミンおよび／または
ガンマ−シルミンの代わりにＳｉＣ多孔体の空隙にＳｉ
を含浸させた場合との比較を第１表に示す。
実施例２
平均粒径１０μｍのＳｉＣ粉末に対しフェノール樹脂を
１０重量％、ステアリン酸を１重量％加えて湿式混合し
た。乾燥後、金型に移して１、５ ｔｏｎ ／ ｃ−の
圧力で加圧成形した。非酸化性雰囲気で１５００℃に加
熱し樹脂を炭化させた。
１０重量％、ステアリン酸を１重量％加えて湿式混合し
た。乾燥後、金型に移して１、５ ｔｏｎ ／ ｃ−の
圧力で加圧成形した。非酸化性雰囲気で１５００℃に加
熱し樹脂を炭化させた。
次いで炭化物を完全にＳｉＣとするための最小必要限度
のＳｉと接触させつつ再び１５００°Ｃまで加熱した。
のＳｉと接触させつつ再び１５００°Ｃまで加熱した。
降温後の材料に５ｉ１８％−Ｍｇ０．３％−Ａ１粉末を
接触させ、再び昇温させ７００°Ｃに１時間保持し、除
冷した。
接触させ、再び昇温させ７００°Ｃに１時間保持し、除
冷した。
焼結体はシルミンおよび／またはガンマ−シルミンを１
５体積％含む複合体となった。
５体積％含む複合体となった。
比較例
平均粒径１０μｍのＳｉＣ粉末に対しフェノール樹脂を
１０重量％、ステアリン酸を１重量％加えて湿式混合し
た。乾燥後、金型に移して１、５ ｔ ｏ ｎ ／ ｃ
ｊの圧力で加圧成形した。非酸化性雰囲気で１５００℃
に加熱し、樹脂を炭化させた０次いで炭化物を完全にＳ
ｉＣとするためのＳｉと残留する気孔を完全に埋めるた
めのＳｉの合計量より過剰のＳｉを接触させつつ再び１
５００°Ｃまで加熱した。降温後、焼結体の上に残った
Ｓｉを除去した。
１０重量％、ステアリン酸を１重量％加えて湿式混合し
た。乾燥後、金型に移して１、５ ｔ ｏ ｎ ／ ｃ
ｊの圧力で加圧成形した。非酸化性雰囲気で１５００℃
に加熱し、樹脂を炭化させた０次いで炭化物を完全にＳ
ｉＣとするためのＳｉと残留する気孔を完全に埋めるた
めのＳｉの合計量より過剰のＳｉを接触させつつ再び１
５００°Ｃまで加熱した。降温後、焼結体の上に残った
Ｓｉを除去した。
（以下、余白）
（以下、余白）
第１表から明らかなように、ＳｉＣ多孔体の空隙にシル
ミンおよび／またはガンマ−シルミンを充填した複合体
は、比較例に比べて曲げ強度が高くなっており、破壊靭
性値は大幅に向上している。
ミンおよび／またはガンマ−シルミンを充填した複合体
は、比較例に比べて曲げ強度が高くなっており、破壊靭
性値は大幅に向上している。
本発明の材料は破壊靭性値が大きい利点を有しており、
クラックの発生が防止され、信鯨性の高い材料として用
いることができる。
クラックの発生が防止され、信鯨性の高い材料として用
いることができる。
Claims (5)
- （１）ＳｉＣの骨格よりなる多孔体の空隙を、シルミン
（Ａｌ−Ｓｉ合金）および／またはガンマーシルミン（
Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ合金）で充填したことを特徴とする炭
化珪素系複合体。 - （２）ＳｉＣの多孔体を作製した後、この多孔体の空隙
に、融点以上に加熱されたシルミン （Ａｌ−Ｓｉ合金）および／またはガンマーシルミン（
Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ合金）を含浸させることを特徴とする
炭化珪素系複合体の製造方法。 - （３）前記ＳｉＣ多孔体を、ＳｉＣ粉末と炭素粉末との
混合物を所定の形状に成形後、Ｓｉと反応結合させて作
製することを特徴とする請求項２記載の炭化珪素系複合
体の製造方法。 - （４）前記ＳｉＣ多孔体を、ＳｉＣ粉末と炭化性樹脂と
の混合物を所定の形状に成形し、前記樹脂を炭化させた
後、Ｓｉと反応結合させて作製することを特徴とする請
求項２記載の炭化珪素系複合体の製造方法。 - （５）ＳｉＣ粉末に微量の焼結助剤を添加し、その混合
物を所定の形状に成形後、非酸化性雰囲気中で焼結する
ことを特徴とする請求項２記載の炭化珪素系複合体の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2214066A JPH0497976A (ja) | 1990-08-13 | 1990-08-13 | 炭化珪素系複合体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2214066A JPH0497976A (ja) | 1990-08-13 | 1990-08-13 | 炭化珪素系複合体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0497976A true JPH0497976A (ja) | 1992-03-30 |
Family
ID=16649691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2214066A Pending JPH0497976A (ja) | 1990-08-13 | 1990-08-13 | 炭化珪素系複合体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0497976A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000281468A (ja) * | 1998-11-12 | 2000-10-10 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 炭化珪素質複合体及びその製造方法とそれを用いた放熱部品 |
| JP2012144389A (ja) * | 2011-01-07 | 2012-08-02 | Taiheiyo Cement Corp | ＳｉＣ／Ｓｉ複合材料 |
-
1990
- 1990-08-13 JP JP2214066A patent/JPH0497976A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000281468A (ja) * | 1998-11-12 | 2000-10-10 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 炭化珪素質複合体及びその製造方法とそれを用いた放熱部品 |
| JP2012144389A (ja) * | 2011-01-07 | 2012-08-02 | Taiheiyo Cement Corp | ＳｉＣ／Ｓｉ複合材料 |
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