JPH0510294B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0510294B2 JPH0510294B2 JP60171078A JP17107885A JPH0510294B2 JP H0510294 B2 JPH0510294 B2 JP H0510294B2 JP 60171078 A JP60171078 A JP 60171078A JP 17107885 A JP17107885 A JP 17107885A JP H0510294 B2 JPH0510294 B2 JP H0510294B2
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- Japan
- Prior art keywords
- silicon carbide
- silicon
- silicon nitride
- sintering
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Description
〔発明の利用分野〕
本発明は、複合セラミツクスの製造法に係り、
特に高温強度、寸法精度を必要とする構造用材料
としての複合セラミツクスの製造方法に関する。 〔発明の背景〕 一般に、エンジンやタービンなどの構造材料に
適するエンジニアリングセラミツクスとして窒化
珪素または炭化珪素が知られている。その焼結技
術としては常圧焼結法、反応焼結法がある。この
うち常圧焼結法は焼成収縮率が20％近くもあり、
寸法精度が悪く高寸法精度を確保するには、高度
な製造技術が必要である。これに対し、反応焼結
法は寸法収縮がほとんどなく寸法精度の高い部品
を容易に得ることができるが、強度を高めるのが
難しい。 そこで現在耐火物として使用されている窒化珪
素結合炭化珪素組成物を耐熱構造用材料に適用す
ることを考えた。一般に、窒化珪素結合炭化珪素
組成物は、焼成による寸法変化がほとんどなく、
耐蝕性、耐酸化性、耐熱衝撃性なでもすぐれてい
ることが知られているが、特開昭58−88169に示
されているように機械的強度が不十分で構造用材
料として使用できなかつた。 従つて、窒化珪素結合炭化珪素組成物を構造用
材料に適合させるためには、焼結により寸法収縮
することなく高強度にすることが重要である。そ
のためには窒化珪素と炭化珪素の結合強度を高め
ることが必要であるがこれまでに対処できる技術
がなく、実用的なものがなかつた。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、複合セラミツクスの製造法に
おいて、高温強度、高寸法精度を得るために、窒
化珪素粒子と炭化珪素粒子を強固に結合した複合
セラミツクスを提供する製造法にある。 〔発明の概要〕 本発明は、成形用バインダとして有機珪素高分
子化合物を用いることにより、窒化珪素と炭化珪
素の粒子を強固に結合し高強度化するものであ
る。 従来の窒化珪素結合炭化珪素セラミツクスの製
造法としては、金属Si粉末と炭化珪素粉末をアク
リル系樹脂などの結合剤（バインダー）とともに
成形し、ついで窒素雰囲気下で加熱して窒化反応
焼結を行うのが一般的であつた。しかしながら、
従来方法による窒化珪素結合炭化珪素焼結体は結
合剤が熱処理過程で大部分気化するため、空孔率
を小さくすることが困難であつた。さらにまた、
より高強度で、焼結による寸法変化が小さい焼結
体を得ることはできなかつた。 そこで、金属珪素42〜63重量％、炭化珪素24〜
38.8重量％及び有機珪素化合物３〜30重量％の混
合物を成形し、成形体を窒化性雰囲気中で1500℃
と以下で加熱焼結することにより秀れた特性の窒
化珪素結合炭化珪素焼結体が製造できることを見
い出した。 本発明では、結合剤である有機珪素高分子化合
物は、ほとんど気化、消失せず、加熱処理により
粒子間の結合剤が窒化珪素、炭化珪素に変換され
るので金属Siから生成した窒化珪素と出発原料の
一つである炭化珪素粒子が強固に結合されるとと
もに空孔率が小さくなりそして、焼結時の寸法変
化が0.5％以下で高い強度を有する窒化珪素結合
炭化珪素焼結体を得ることができた。 本発明の結合剤である有機珪素化合物は次のよ
うな構造を持つ。例えば、 () ポリシラン化合物 （） ポリシル化合
物
特に高温強度、寸法精度を必要とする構造用材料
としての複合セラミツクスの製造方法に関する。 〔発明の背景〕 一般に、エンジンやタービンなどの構造材料に
適するエンジニアリングセラミツクスとして窒化
珪素または炭化珪素が知られている。その焼結技
術としては常圧焼結法、反応焼結法がある。この
うち常圧焼結法は焼成収縮率が20％近くもあり、
寸法精度が悪く高寸法精度を確保するには、高度
な製造技術が必要である。これに対し、反応焼結
法は寸法収縮がほとんどなく寸法精度の高い部品
を容易に得ることができるが、強度を高めるのが
難しい。 そこで現在耐火物として使用されている窒化珪
素結合炭化珪素組成物を耐熱構造用材料に適用す
ることを考えた。一般に、窒化珪素結合炭化珪素
組成物は、焼成による寸法変化がほとんどなく、
耐蝕性、耐酸化性、耐熱衝撃性なでもすぐれてい
ることが知られているが、特開昭58−88169に示
されているように機械的強度が不十分で構造用材
料として使用できなかつた。 従つて、窒化珪素結合炭化珪素組成物を構造用
材料に適合させるためには、焼結により寸法収縮
することなく高強度にすることが重要である。そ
のためには窒化珪素と炭化珪素の結合強度を高め
ることが必要であるがこれまでに対処できる技術
がなく、実用的なものがなかつた。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、複合セラミツクスの製造法に
おいて、高温強度、高寸法精度を得るために、窒
化珪素粒子と炭化珪素粒子を強固に結合した複合
セラミツクスを提供する製造法にある。 〔発明の概要〕 本発明は、成形用バインダとして有機珪素高分
子化合物を用いることにより、窒化珪素と炭化珪
素の粒子を強固に結合し高強度化するものであ
る。 従来の窒化珪素結合炭化珪素セラミツクスの製
造法としては、金属Si粉末と炭化珪素粉末をアク
リル系樹脂などの結合剤（バインダー）とともに
成形し、ついで窒素雰囲気下で加熱して窒化反応
焼結を行うのが一般的であつた。しかしながら、
従来方法による窒化珪素結合炭化珪素焼結体は結
合剤が熱処理過程で大部分気化するため、空孔率
を小さくすることが困難であつた。さらにまた、
より高強度で、焼結による寸法変化が小さい焼結
体を得ることはできなかつた。 そこで、金属珪素42〜63重量％、炭化珪素24〜
38.8重量％及び有機珪素化合物３〜30重量％の混
合物を成形し、成形体を窒化性雰囲気中で1500℃
と以下で加熱焼結することにより秀れた特性の窒
化珪素結合炭化珪素焼結体が製造できることを見
い出した。 本発明では、結合剤である有機珪素高分子化合
物は、ほとんど気化、消失せず、加熱処理により
粒子間の結合剤が窒化珪素、炭化珪素に変換され
るので金属Siから生成した窒化珪素と出発原料の
一つである炭化珪素粒子が強固に結合されるとと
もに空孔率が小さくなりそして、焼結時の寸法変
化が0.5％以下で高い強度を有する窒化珪素結合
炭化珪素焼結体を得ることができた。 本発明の結合剤である有機珪素化合物は次のよ
うな構造を持つ。例えば、 () ポリシラン化合物 （） ポリシル化合
物
実施例 １
平均粒径1μmの金属珪素粉末60ｇと平均粒径
16μmの炭化珪素粉末40ｇの混合粉末に結合剤と
して第１表に示す有機珪素高分子化合物をキシレ
ンと一緒にボールミルで混練し、乾燥した後この
混合物を成形圧1000Kgｆ／cm2でφ60×10mmに成形
し、この成形体を窒素ガス中で1100℃から1500℃
まで段階的に長時間加熱し焼結した。
16μmの炭化珪素粉末40ｇの混合粉末に結合剤と
して第１表に示す有機珪素高分子化合物をキシレ
ンと一緒にボールミルで混練し、乾燥した後この
混合物を成形圧1000Kgｆ／cm2でφ60×10mmに成形
し、この成形体を窒素ガス中で1100℃から1500℃
まで段階的に長時間加熱し焼結した。
【表】
焼結体の各特性を第１表に示す。
比較例とてしは、従来よく使われている成形用
バインダを用いて成形した。 実施例 ２ 平均粒径0.5μmの金属珪素粉末70ｇと平均粒径
が0.5μm、2μm、4μm、10μm、20μmの炭化珪素
粉末30ｇの混合粉末に実施例１と同様に成形およ
び焼結し、焼結体の各特性を求めた。その結果を
第２表に示す。
バインダを用いて成形した。 実施例 ２ 平均粒径0.5μmの金属珪素粉末70ｇと平均粒径
が0.5μm、2μm、4μm、10μm、20μmの炭化珪素
粉末30ｇの混合粉末に実施例１と同様に成形およ
び焼結し、焼結体の各特性を求めた。その結果を
第２表に示す。
【表】
実施例 ３
実施例２のNo.２で得られた焼結体の高温曲げ試
験の結果を第１図曲線１で示す。比較の為に従来
の常圧焼結窒化珪素の高温曲げ試験の結果を第１
図曲線２に示す。これより、本発明品は、常圧焼
結窒化珪素に比べて高温特性がすぐれている。 実施例 ４ 平均粒径0.9μmの金属珪素粉末60ｇと平均粒径
10μmの炭化珪素粉末40ｇの混合粉末を実施例１
と同様に成形、焼結した後、焼結体を有機珪素高
分子と共にオートクレーブに入れ、一たん減圧し
たのち300℃、100Kg／cm2の条件で含侵させたもの
を、窒素中で1500℃まで加熱し、再焼結した。結
果を第３表に示す。
験の結果を第１図曲線１で示す。比較の為に従来
の常圧焼結窒化珪素の高温曲げ試験の結果を第１
図曲線２に示す。これより、本発明品は、常圧焼
結窒化珪素に比べて高温特性がすぐれている。 実施例 ４ 平均粒径0.9μmの金属珪素粉末60ｇと平均粒径
10μmの炭化珪素粉末40ｇの混合粉末を実施例１
と同様に成形、焼結した後、焼結体を有機珪素高
分子と共にオートクレーブに入れ、一たん減圧し
たのち300℃、100Kg／cm2の条件で含侵させたもの
を、窒素中で1500℃まで加熱し、再焼結した。結
果を第３表に示す。
【表】
実施例 ５
平均粒径0.5μmの金属珪素粉末59.5wt％と平均
粒径10μmの炭化珪素粉末25.5wt％にシリコンイ
ミド化合物15wt％混合し原料とした。この原料
を射出成形を用いて第２図に示すようなターボチ
ヤージヤロータの成形体を試作した。この成形体
を窒素雰囲気中、1100℃から1500℃まで長時間加
熱した。得られたターボチヤージヤロータの特性
を第４表に示す。
粒径10μmの炭化珪素粉末25.5wt％にシリコンイ
ミド化合物15wt％混合し原料とした。この原料
を射出成形を用いて第２図に示すようなターボチ
ヤージヤロータの成形体を試作した。この成形体
を窒素雰囲気中、1100℃から1500℃まで長時間加
熱した。得られたターボチヤージヤロータの特性
を第４表に示す。
【表】
比較のために常圧焼結サイアロンのターボチヤ
ージヤロータの特性を示す。 このように本発明品は、1400℃の高温において
も曲げ強さが低下せず、また焼結時の寸法変化率
が小さいので、製品の寸法ばらつきをおさえるこ
とができ、量産品に適している。 公知の技術として、特開昭59−97575号に記載
されたように、金属Siと有機珪素化合物を混合し
窒化性雰囲気中で焼結する方法が知られている
が、それによつて得られるセラミツクスと本発明
によつて得られる複合セラミツクスの特性等を比
較すると、次のとおりである。
ージヤロータの特性を示す。 このように本発明品は、1400℃の高温において
も曲げ強さが低下せず、また焼結時の寸法変化率
が小さいので、製品の寸法ばらつきをおさえるこ
とができ、量産品に適している。 公知の技術として、特開昭59−97575号に記載
されたように、金属Siと有機珪素化合物を混合し
窒化性雰囲気中で焼結する方法が知られている
が、それによつて得られるセラミツクスと本発明
によつて得られる複合セラミツクスの特性等を比
較すると、次のとおりである。
本発明は、反応焼結法で製造するので、押し出
し成形、射出成形、鋳込成形、アイソスタテイツ
クプレスによる成形及び金型成形など多くの成形
手段をとることができ、かつ、その成形体は高強
度、高密度の焼結体を提供する。
し成形、射出成形、鋳込成形、アイソスタテイツ
クプレスによる成形及び金型成形など多くの成形
手段をとることができ、かつ、その成形体は高強
度、高密度の焼結体を提供する。
第１図は、本発明の焼結体の高温曲げ強さと温
度との関係を示す曲線図、第２図は、本発明の一
実施態様であるターボチヤージヤロータの図であ
る。 １…本発明品、２…従来品。
度との関係を示す曲線図、第２図は、本発明の一
実施態様であるターボチヤージヤロータの図であ
る。 １…本発明品、２…従来品。
Claims (1)
- １ 金属珪素42〜63重量％、炭化珪素24〜38.8重
量％及び有機珪素化合物３〜30重量％の混合物を
成形し、成形体を窒化性雰囲気中で1500℃以下で
加熱焼結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 |
|---|---|---|---|
| JP60171078A JPS6236068A (ja) | 1985-08-05 | 1985-08-05 | 複合セラミツクスの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60171078A JPS6236068A (ja) | 1985-08-05 | 1985-08-05 | 複合セラミツクスの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6236068A JPS6236068A (ja) | 1987-02-17 |
| JPH0510294B2 true JPH0510294B2 (ja) | 1993-02-09 |
Family
ID=15916605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60171078A Granted JPS6236068A (ja) | 1985-08-05 | 1985-08-05 | 複合セラミツクスの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6236068A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002212772A (ja) * | 2001-01-19 | 2002-07-31 | Tetsuo Tanaka | フェルールの製造方法及びそれにより得られるフェルール |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5997575A (ja) * | 1982-11-22 | 1984-06-05 | 日本カ−ボン株式会社 | 窒化ケイ素系焼結体の製造法 |
-
1985
- 1985-08-05 JP JP60171078A patent/JPS6236068A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6236068A (ja) | 1987-02-17 |
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