JPH0549733B2 - - Google Patents
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- JPH0549733B2 JPH0549733B2 JP60106941A JP10694185A JPH0549733B2 JP H0549733 B2 JPH0549733 B2 JP H0549733B2 JP 60106941 A JP60106941 A JP 60106941A JP 10694185 A JP10694185 A JP 10694185A JP H0549733 B2 JPH0549733 B2 JP H0549733B2
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- ceramic fiber
- ceramic
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Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は、Al2O3−Al−Si系セラミツクフア
イバー成形体の製造方法に関する。
イバー成形体の製造方法に関する。
従来の技術
アルミナ系セラミツク材料は硬さ、機械的強
度、耐熱性、化学的安定性等に優れており、また
SiCやSi3N4のセラミツク材料と比較しても耐熱
性が劣つておらず、しかも安価に得られることか
ら、工業用セラミツク材料として広く用いられて
いる。
度、耐熱性、化学的安定性等に優れており、また
SiCやSi3N4のセラミツク材料と比較しても耐熱
性が劣つておらず、しかも安価に得られることか
ら、工業用セラミツク材料として広く用いられて
いる。
従来、アルミナ系セラミツク製品は、単結晶フ
アイバーを除き、粉体を所定形状に成形したのち
に焼成するか、あるいは成形と焼成を同時に行う
ことによつて製造していた。
アイバーを除き、粉体を所定形状に成形したのち
に焼成するか、あるいは成形と焼成を同時に行う
ことによつて製造していた。
第１図に示すように、従来のアルミナ系セラミ
ツク材料は、単純形状の粒状体１がマトリツクス
を構成している。
ツク材料は、単純形状の粒状体１がマトリツクス
を構成している。
発明が解決しようとする問題点
従来のアルミナ系セラミツク材料には次のよう
な欠点があつた。
な欠点があつた。
(1) 硬いため加工性が劣る。
(2) 脆性の強い材料であるため衝撃に弱い。一般
的にいつて、セラミツク材料は破壊靭性値が金
属に比べ大巾に劣つている。
的にいつて、セラミツク材料は破壊靭性値が金
属に比べ大巾に劣つている。
(3) 複雑形状の製品を精密に成形加工するのが困
難である。
難である。
(4) 焼成温度が1500〜1900℃と高い。
(5) 焼成収縮が大きい。
(6) 耐熱衝撃性が小さい。
(7) 金属に比べて潤滑性が劣つている。
このような欠点があるため、アルミナ系セラミ
ツク製品は、多くの優れた基本的特性を有しなが
ら、強度特性とか機械的な信頼性が厳しく要求さ
れる構造材としては使用が困難であつた。
ツク製品は、多くの優れた基本的特性を有しなが
ら、強度特性とか機械的な信頼性が厳しく要求さ
れる構造材としては使用が困難であつた。
発明の目的
本発明は、前述のような従来技術の欠点を解消
して、強度特性や機械的な信頼性を低下させず
に、しかも安価に製造できるAl2O3−Al−Si系セ
ラミツクフアイバー成形体の製造方法を提供する
ことを目的としている。
して、強度特性や機械的な信頼性を低下させず
に、しかも安価に製造できるAl2O3−Al−Si系セ
ラミツクフアイバー成形体の製造方法を提供する
ことを目的としている。
発明の要旨
このような目的を達成するために、この発明
は、SiO2を主成分とするグラスフアイバーをAl
で蒸着処理してグラスフアイバー中のSiO2とAl
を反応させたあと加圧成形することを特徴とする
Al2O3−Al−Si系セラミツクフアイバー成形体の
製造方法を要旨としている。
は、SiO2を主成分とするグラスフアイバーをAl
で蒸着処理してグラスフアイバー中のSiO2とAl
を反応させたあと加圧成形することを特徴とする
Al2O3−Al−Si系セラミツクフアイバー成形体の
製造方法を要旨としている。
問題点を解決するための手段
第２図は、この発明によるAl2O3−Al−Si系セ
ラミツクフアイバー成形体の微細構造を示す断面
図で、第３図はそのセラミツクフアイバーの切断
面（ダイヤモンドペーストによる研磨面）を示す
倍率800倍の顕微鏡写真である。
ラミツクフアイバー成形体の微細構造を示す断面
図で、第３図はそのセラミツクフアイバーの切断
面（ダイヤモンドペーストによる研磨面）を示す
倍率800倍の顕微鏡写真である。
第２〜３図からも明らかなように、この発明に
よるAl2O3−Al−Si系セラミツクフアイバー成形
体の内部構造は、Al2O3の複雑形状の長尺体３が
互いに連結されて連続することにより全体として
マトリツクスを構成し、そのマトリツクスはAl
とSiの固溶体４が密に設けられている。
よるAl2O3−Al−Si系セラミツクフアイバー成形
体の内部構造は、Al2O3の複雑形状の長尺体３が
互いに連結されて連続することにより全体として
マトリツクスを構成し、そのマトリツクスはAl
とSiの固溶体４が密に設けられている。
第４〜６図は、それぞれ、本発明によるセラミ
ツクフアイバー成形体からAlとSiの固溶体４を
完全に除去してAl2O3のマトリツクスのみを示す
倍率1000倍、2000倍および7000倍の顕微鏡写真で
ある。
ツクフアイバー成形体からAlとSiの固溶体４を
完全に除去してAl2O3のマトリツクスのみを示す
倍率1000倍、2000倍および7000倍の顕微鏡写真で
ある。
第４〜６図からも明白なように、Al2O3の長尺
体３からなるマトリツクスは、全体として三次元
網状になつている。Al2O3の長尺体３が種々の三
次元方向にランダムに向くように不規則に配置さ
れている。しかも、Al2O3の長尺体３は規則的な
一定形でなく不規則な形状をしていて、各々が比
較的偏平になつている。
体３からなるマトリツクスは、全体として三次元
網状になつている。Al2O3の長尺体３が種々の三
次元方向にランダムに向くように不規則に配置さ
れている。しかも、Al2O3の長尺体３は規則的な
一定形でなく不規則な形状をしていて、各々が比
較的偏平になつている。
この発明によるセラミツクフアイバー成形体の
製造方法について述べると、まずSiO2を主成分
とするグラスフアイバー（例えば石英ガラスのフ
アイバー）をつくる。そして、そのようなグラス
フアイバーを減圧下でAlで蒸着処理することに
より、 4Al＋3SiO2→2Al2O3＋3Si の式に従つてAlとSiO2を反応させ、グラスフア
イバー中のSiO2をAl2O3に置換する。このように
して得られたものは、Al2O3−Al−Si系セラミツ
クフアイバーであるが、それをさらにローラや型
を使用して加圧成形する。
製造方法について述べると、まずSiO2を主成分
とするグラスフアイバー（例えば石英ガラスのフ
アイバー）をつくる。そして、そのようなグラス
フアイバーを減圧下でAlで蒸着処理することに
より、 4Al＋3SiO2→2Al2O3＋3Si の式に従つてAlとSiO2を反応させ、グラスフア
イバー中のSiO2をAl2O3に置換する。このように
して得られたものは、Al2O3−Al−Si系セラミツ
クフアイバーであるが、それをさらにローラや型
を使用して加圧成形する。
この発明によるAl2O3−Al−Si系セラミツクフ
アイバー成形体の好ましい組成は、Al2O3が50〜
90重量％、Alが５〜25重量％、Siが２〜25重量
％である。このようなAl2O3−Al−Si系セラミツ
クフアイバー成形体の組成は、Alによるグラス
フアイバーへの蒸着時間を変化させることによつ
て調節することができる。
アイバー成形体の好ましい組成は、Al2O3が50〜
90重量％、Alが５〜25重量％、Siが２〜25重量
％である。このようなAl2O3−Al−Si系セラミツ
クフアイバー成形体の組成は、Alによるグラス
フアイバーへの蒸着時間を変化させることによつ
て調節することができる。
ちなみに、Al2O3、AlおよびSiの組成を前述の
ように限定する理由について付言すれば、つぎの
とおりである。
ように限定する理由について付言すれば、つぎの
とおりである。
(1) Siが２重量％よりも少ない場合、強度特性に
影響はないが、グラスフアイバーをAlで蒸着
する時間を極端に長くしなければならなくな
り、製造コストが上昇する。
影響はないが、グラスフアイバーをAlで蒸着
する時間を極端に長くしなければならなくな
り、製造コストが上昇する。
(2) Siが25重量％よりも大きい場合、AlがSiO2
と置換しにくくなり、その結果、Al2O3のマト
リツクスが充分に生成せず、機械的強度が低く
なる。
と置換しにくくなり、その結果、Al2O3のマト
リツクスが充分に生成せず、機械的強度が低く
なる。
(3) Al2O3が50重量％より小の場合、機械的強度
および耐熱性が低く、また耐摩耗性が劣る。
および耐熱性が低く、また耐摩耗性が劣る。
(4) Al2O3が90重量％よりも大きい場合、靭性が
劣り、脆くなる。
劣り、脆くなる。
(5) Alが５重量％よりも少ない場合は、Al2O3お
よびSiの量が多くなり、反応が遅くなる。ま
た、靭性が劣る。
よびSiの量が多くなり、反応が遅くなる。ま
た、靭性が劣る。
(6) Alが25重量％よりも大きい場合、耐摩耗性
が低下する。
が低下する。
必要に応じて、この発明によるAl2O3−Al−Si
系セラミツクフアイバー成形体は加圧成形後に再
度750℃で加熱処理して使用することにより、よ
り大きな効果を得ることができる。
系セラミツクフアイバー成形体は加圧成形後に再
度750℃で加熱処理して使用することにより、よ
り大きな効果を得ることができる。
なお、この明細書においては、「グラスフアイ
バー」は最も広い意味で使用しているので、狭義
のグラスフアイバーのみでなく、たとえばグラス
ウール、ウイスカーその他の線状体をすべて含む
ものである。
バー」は最も広い意味で使用しているので、狭義
のグラスフアイバーのみでなく、たとえばグラス
ウール、ウイスカーその他の線状体をすべて含む
ものである。
また、本明細書では「Al2O3−Al−Si系」とい
う表現は最も広義に使用しており、Al2O3、Alお
よびSiが主成分であることを意味し、主成分以外
の未反応のSiO2を含むこともあり、すべて本発
明の範囲に入る。
う表現は最も広義に使用しており、Al2O3、Alお
よびSiが主成分であることを意味し、主成分以外
の未反応のSiO2を含むこともあり、すべて本発
明の範囲に入る。
実施例
第７図は、この発明によるAl2O3−Al−Si系セ
ラミツクフアイバー成形体を製造するための蒸着
装置の一例の概略を示している。
ラミツクフアイバー成形体を製造するための蒸着
装置の一例の概略を示している。
石英ガラス製の反応容器１は上部が開放されて
いて、下方部が閉じられている。その内部には高
純度カーボン製のルツボ２が配置してある。反応
容器１の上部にはシヤツター３が設けてある。シ
ヤツター３の上部には出入れ部分４が設けてあ
る。出入れ部分４の側部には別のシヤツター５が
設けてある。出入れ部分４とシヤツター３を貫通
して線状の保持器６が垂直に配装できるようにな
つている。保持器６の上部は上下駆動機構１３に
連結されていて、下方部は成形前の（たとえばバ
ルク状の）グラスフアイバー７を保持する。ま
た、反応容器１の上方側部には排気口８が形成し
てあつて、真空ポンプ９に接続してある。さらに
反応容器１の外側にはヒータ用のコイル１０が螺
旋状に配置してある。
いて、下方部が閉じられている。その内部には高
純度カーボン製のルツボ２が配置してある。反応
容器１の上部にはシヤツター３が設けてある。シ
ヤツター３の上部には出入れ部分４が設けてあ
る。出入れ部分４の側部には別のシヤツター５が
設けてある。出入れ部分４とシヤツター３を貫通
して線状の保持器６が垂直に配装できるようにな
つている。保持器６の上部は上下駆動機構１３に
連結されていて、下方部は成形前の（たとえばバ
ルク状の）グラスフアイバー７を保持する。ま
た、反応容器１の上方側部には排気口８が形成し
てあつて、真空ポンプ９に接続してある。さらに
反応容器１の外側にはヒータ用のコイル１０が螺
旋状に配置してある。
符号１２はルツボ２に収容されている純度99.9
％のAl融液を示している。
％のAl融液を示している。
なお、ルツボ２を支持するための手段は図の簡
略をはかるため図示を省略している。
略をはかるため図示を省略している。
製造にあたつては、まずSiO2を主成分とする
（たとえば石英ガラス製の）グラスフアイバー７
をつくる。シヤツター５を開けて、そのグラスフ
アイバー７を保持器６の下端に取りつけ、しかる
のちシヤツター５を閉じる。つぎはシヤツター３
を開けて、保持器６の下端を下降させることによ
り、そのグラスフアイバー７を10〜15Torrの減
圧下または不活性雰囲気下の反応容器１内で保持
する。その間、純度99.9％のAl融液１２が加熱さ
れて蒸発し、グラスフアイバー７に蒸着する。そ
れにより、 4Al＋3SiO2→2Al2O3＋3Si の式にしたがつてAlとSiO2を反応させ、グラス
フアイバー７中のSiO2をAl2O3に置換し、複合セ
ラミツクフアイバーを得る。そのあと、保持器６
の下端をさらに上昇させることにより複合セラミ
ツクフアイバーを出入れ部分４まで上昇させ、シ
ヤツター３を閉じてからシヤツター５を開け、複
合セラミツクフアイバーを保持器６から除去す
る。
（たとえば石英ガラス製の）グラスフアイバー７
をつくる。シヤツター５を開けて、そのグラスフ
アイバー７を保持器６の下端に取りつけ、しかる
のちシヤツター５を閉じる。つぎはシヤツター３
を開けて、保持器６の下端を下降させることによ
り、そのグラスフアイバー７を10〜15Torrの減
圧下または不活性雰囲気下の反応容器１内で保持
する。その間、純度99.9％のAl融液１２が加熱さ
れて蒸発し、グラスフアイバー７に蒸着する。そ
れにより、 4Al＋3SiO2→2Al2O3＋3Si の式にしたがつてAlとSiO2を反応させ、グラス
フアイバー７中のSiO2をAl2O3に置換し、複合セ
ラミツクフアイバーを得る。そのあと、保持器６
の下端をさらに上昇させることにより複合セラミ
ツクフアイバーを出入れ部分４まで上昇させ、シ
ヤツター３を閉じてからシヤツター５を開け、複
合セラミツクフアイバーを保持器６から除去す
る。
こうして得られたAl2O3−Al−Si系セラミツク
フアイバーをさらに加圧成形する。たとえば、第
８図に示すように、一対のローラ１５，１６によ
りAl2O3−Al−Si系セラミツクフアイバー１７を
加圧成形してブランケツト状にしたり、あるい
は、第９図に示すように、一対の型１７，１８に
よつてAl2O3−Al−Si系セラミツクフアイバー成
形体１７を加圧成形してプレート状にする。
フアイバーをさらに加圧成形する。たとえば、第
８図に示すように、一対のローラ１５，１６によ
りAl2O3−Al−Si系セラミツクフアイバー１７を
加圧成形してブランケツト状にしたり、あるい
は、第９図に示すように、一対の型１７，１８に
よつてAl2O3−Al−Si系セラミツクフアイバー成
形体１７を加圧成形してプレート状にする。
発明の効果
本発明によるAl2O3−Al−Si系セラミツクフア
イバー成形体は、複雑な形状であつても容易に製
造することができるばかりでなく、機械的強度、
耐摩耗性が高いとともに、従来のセラミツク材料
に比較して靭性や潤滑性を大巾に向上させること
ができる。したがつて、複雑形状の製品の大型化
をはかつても、割れの心配がない。
イバー成形体は、複雑な形状であつても容易に製
造することができるばかりでなく、機械的強度、
耐摩耗性が高いとともに、従来のセラミツク材料
に比較して靭性や潤滑性を大巾に向上させること
ができる。したがつて、複雑形状の製品の大型化
をはかつても、割れの心配がない。
また、金属と比較すると、この発明による
Al2O3−Al−Si系セラミツクフアイバー成形体の
比重は大巾に小さい。
Al2O3−Al−Si系セラミツクフアイバー成形体の
比重は大巾に小さい。
応用例
本発明によるAl2O3−Al−Si系セラミツクフア
イバー成形体は、靭性および軽量を必要とする航
空機の構造材、オールセラミツクスのエンジン、
防弾チヨツキ、戦車のそう甲板、ゴルフクラブの
フエース、バイオセラミツクス等に最適である。
イバー成形体は、靭性および軽量を必要とする航
空機の構造材、オールセラミツクスのエンジン、
防弾チヨツキ、戦車のそう甲板、ゴルフクラブの
フエース、バイオセラミツクス等に最適である。
また、本発明によるAl2O3−Al−Si系セラミツ
クフアイバー成形体は、潤滑性と耐摩耗性がよい
ので、メカニカルシールや、つり糸リングとして
も最適である。
クフアイバー成形体は、潤滑性と耐摩耗性がよい
ので、メカニカルシールや、つり糸リングとして
も最適である。
また、本発明によるAl2O3−Al−Si系セラミツ
クフアイバー成形体は、AlとSiを含有している
ので、発熱体としても使用可能である。
クフアイバー成形体は、AlとSiを含有している
ので、発熱体としても使用可能である。
第１図は従来のアルミナ系セラミツク材料の微
細構造を示す断面図、第２図はこの発明による
Al2O3−Al−Si系セラミツクフアイバー成形体の
微細構造を示す断面図、第３図はこの発明による
Al2O3−Al−Si系セラミツクフアイバー成形体の
微細構造の断面を示す顕微鏡写真、第４〜６図は
第３図に示したセラミツクフアイバー成形体の
Al2O3マトリツクスのみを示す互に倍率の異なる
顕微鏡写真、第７図は本発明方法を実施するため
の蒸着装置の一例を示す概略説明図、第８図はこ
の発明によるAl2O3−Al−Si系セラミツクフアイ
バー成形体をローラにより加圧成形する状態を示
す概略説明図、第９図はこの発明によるAl2O3−
Al−Si系セラミツクフアイバー成形体を型によ
り加圧成形する状態を示す概略説明図である。 １……反応容器、２……ルツボ、３，５……シ
ヤツター、４……出入れ部分、７……グラスフア
イバー、１２……Al融液、１７……Al2O3−Al−
Si系セラミツクフアイバー。
細構造を示す断面図、第２図はこの発明による
Al2O3−Al−Si系セラミツクフアイバー成形体の
微細構造を示す断面図、第３図はこの発明による
Al2O3−Al−Si系セラミツクフアイバー成形体の
微細構造の断面を示す顕微鏡写真、第４〜６図は
第３図に示したセラミツクフアイバー成形体の
Al2O3マトリツクスのみを示す互に倍率の異なる
顕微鏡写真、第７図は本発明方法を実施するため
の蒸着装置の一例を示す概略説明図、第８図はこ
の発明によるAl2O3−Al−Si系セラミツクフアイ
バー成形体をローラにより加圧成形する状態を示
す概略説明図、第９図はこの発明によるAl2O3−
Al−Si系セラミツクフアイバー成形体を型によ
り加圧成形する状態を示す概略説明図である。 １……反応容器、２……ルツボ、３，５……シ
ヤツター、４……出入れ部分、７……グラスフア
イバー、１２……Al融液、１７……Al2O3−Al−
Si系セラミツクフアイバー。
Claims (1)
- １ SiO2を主成分とするグラスフアイバーをAl
で蒸着処理してグラスフアイバー中のSiO2とAl
を反応させたあと加圧成形することを特徴とする
Al2O3−Al−Si系セラミツクフアイバー成形体の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60106941A JPS61266533A (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | Ａｌ↓２Ｏ↓３−Ａｌ−Ｓｉ系セラミツクフアイバ−成形体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60106941A JPS61266533A (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | Ａｌ↓２Ｏ↓３−Ａｌ−Ｓｉ系セラミツクフアイバ−成形体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61266533A JPS61266533A (ja) | 1986-11-26 |
| JPH0549733B2 true JPH0549733B2 (ja) | 1993-07-27 |
Family
ID=14446404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60106941A Granted JPS61266533A (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | Ａｌ↓２Ｏ↓３−Ａｌ−Ｓｉ系セラミツクフアイバ−成形体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61266533A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102503183A (zh) * | 2011-11-06 | 2012-06-20 | 泰山玻璃纤维有限公司 | 氧化铝陶瓷涂油辊 |
-
1985
- 1985-05-21 JP JP60106941A patent/JPS61266533A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61266533A (ja) | 1986-11-26 |
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