JPH0733541A - 窒化珪素繊維強化セラミックスの製造法 - Google Patents
窒化珪素繊維強化セラミックスの製造法Info
- Publication number
- JPH0733541A JPH0733541A JP5178828A JP17882893A JPH0733541A JP H0733541 A JPH0733541 A JP H0733541A JP 5178828 A JP5178828 A JP 5178828A JP 17882893 A JP17882893 A JP 17882893A JP H0733541 A JPH0733541 A JP H0733541A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon nitride
- parts
- inorganic compound
- ceramics
- powder
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】無機化合物粉末にＳｉ粉末を添加することによ
り、焼結中に窒化珪素ウイスカ２５を生成した後、無機
化合物を緻密化することにより窒化珪素ウイスカ２５を
分散させた高強度・高靭性を有する窒化珪素ウイスカ強
化セラミックスが得られる。 【効果】強度・靭性に優れたセラミックスが得られ、切
削工具，連続溶融金属めっき装置用部品，エンジン部
品，ガスタービン用動翼部品，静翼部品，燃焼器部品，
シュラウド部品などや原子力プラントのなかの核融合炉
第一壁部品など耐熱性や熱衝撃性を要求される部品に容
易に適用可能である。
り、焼結中に窒化珪素ウイスカ２５を生成した後、無機
化合物を緻密化することにより窒化珪素ウイスカ２５を
分散させた高強度・高靭性を有する窒化珪素ウイスカ強
化セラミックスが得られる。 【効果】強度・靭性に優れたセラミックスが得られ、切
削工具，連続溶融金属めっき装置用部品，エンジン部
品，ガスタービン用動翼部品，静翼部品，燃焼器部品，
シュラウド部品などや原子力プラントのなかの核融合炉
第一壁部品など耐熱性や熱衝撃性を要求される部品に容
易に適用可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複合セラミックスの製造
法に係り、特に、焼結中に自己繊維強化可能な窒化珪素
ウイスカ強化セラミックスの製造法に関する。
法に係り、特に、焼結中に自己繊維強化可能な窒化珪素
ウイスカ強化セラミックスの製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】セラミックスの靭性を向上させるため
に、繊維を分散させる方法が各種検討されている。一般
には，Ｓｉ3Ｎ4などのセラミック粉末にＳｉＣなどのセ
ラミックウイスカを混合してなる成形体を焼結する方法
がおこなわれている。しかし、この方法ではウイスカ繊
維を三次元に均一に分散することが大変困難であり、特
に、混合プロセスの際にウイスカを取り扱うために人体
への影響が懸念され、本質的に最適なプロセスではな
い。
に、繊維を分散させる方法が各種検討されている。一般
には，Ｓｉ3Ｎ4などのセラミック粉末にＳｉＣなどのセ
ラミックウイスカを混合してなる成形体を焼結する方法
がおこなわれている。しかし、この方法ではウイスカ繊
維を三次元に均一に分散することが大変困難であり、特
に、混合プロセスの際にウイスカを取り扱うために人体
への影響が懸念され、本質的に最適なプロセスではな
い。
【０００３】一方、焼結中にウイスカを生成させる方法
が、最近、注目されている。これは、高温で焼結する際
にＳｉ3Ｎ4の結晶構造の変化（αからβ）による粒成長
を利用したもの、あるいはβ−Ｓｉ3Ｎ4粉末の粒成長を
利用する方法である。これらの方法では、柱状の粒子が
生成するだけでなく、マトリックス全体のＳｉ3Ｎ4粒子
が大きくなるために、強度が低下するという問題が生じ
る。
が、最近、注目されている。これは、高温で焼結する際
にＳｉ3Ｎ4の結晶構造の変化（αからβ）による粒成長
を利用したもの、あるいはβ−Ｓｉ3Ｎ4粉末の粒成長を
利用する方法である。これらの方法では、柱状の粒子が
生成するだけでなく、マトリックス全体のＳｉ3Ｎ4粒子
が大きくなるために、強度が低下するという問題が生じ
る。
【０００４】さらに特公平3−19191号公報では、Ｓｉ粉
末を窒化する際の雰囲気を制御することにより微小のウ
イスカを生成し、粒子間を結合する技術が示されてい
る。しかし、雰囲気制御では焼結中にミクロな制御が困
難であり、所定のウイスカ強化セラミックスを作製する
のに困難を要する。
末を窒化する際の雰囲気を制御することにより微小のウ
イスカを生成し、粒子間を結合する技術が示されてい
る。しかし、雰囲気制御では焼結中にミクロな制御が困
難であり、所定のウイスカ強化セラミックスを作製する
のに困難を要する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、公害
問題，マトリックス全体の粒成長による強度低下、ある
いはウイスカ成長の制御については考慮がされていな
い。
問題，マトリックス全体の粒成長による強度低下、ある
いはウイスカ成長の制御については考慮がされていな
い。
【０００６】本発明の目的は、マトリックス全体が粒成
長することなく、選択的に窒化珪素ウイスカを成長させ
る方法により、高強度・高靭性の窒化珪素ウイスカ強化
セラミックスの製造法を提供することにある。
長することなく、選択的に窒化珪素ウイスカを成長させ
る方法により、高強度・高靭性の窒化珪素ウイスカ強化
セラミックスの製造法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は鋭意検討した結果、無機化合物粉末にＳｉ
粉末を混合し、第一段階として該Ｓｉ粉末を窒素反応さ
せて窒化珪素ウイスカを生成させ、第二段階として無機
化合物マトリックスを緻密化させることにより、選択的
に窒化珪素ウイスカを成長させることが可能になること
を見出した。
に、本発明は鋭意検討した結果、無機化合物粉末にＳｉ
粉末を混合し、第一段階として該Ｓｉ粉末を窒素反応さ
せて窒化珪素ウイスカを生成させ、第二段階として無機
化合物マトリックスを緻密化させることにより、選択的
に窒化珪素ウイスカを成長させることが可能になること
を見出した。
【０００８】つまり、無機化合物粉末原料に平均粒径１
０μｍ以下のＳｉ粉末を混合することにより達成可能で
ある。このＳｉ粉末の平均粒径は０.５μｍ から１０μ
ｍを用いるのが好ましい。特に、２μｍ以上でウイスカ
の生成が顕著におきることが発明者らによって明らかに
なったことから、原料中のＳｉ粉末に平均粒径２μｍ以
上のものが好ましい。
０μｍ以下のＳｉ粉末を混合することにより達成可能で
ある。このＳｉ粉末の平均粒径は０.５μｍ から１０μ
ｍを用いるのが好ましい。特に、２μｍ以上でウイスカ
の生成が顕著におきることが発明者らによって明らかに
なったことから、原料中のＳｉ粉末に平均粒径２μｍ以
上のものが好ましい。
【０００９】Ｓｉ粉末の効果を以下に説明する。焼結温
度の上昇にともない未窒化Ｓｉが溶融し、溶融Ｓｉに反
応ガスである窒素、雰囲気中のＳｉＯガスなどが溶解
し、過飽和状態となり柱状の窒化珪素ウイスカを生成さ
せることができる。柱状の窒化珪素ウイスカを焼結体中
に任意に生成可能であることを見出した。窒化珪素ウイ
スカを生成させた後、無機化合物を焼結助剤により緻密
化させることにより、図１に示すような窒化珪素ウイス
カ強化セラミックスの作製が可能となる。
度の上昇にともない未窒化Ｓｉが溶融し、溶融Ｓｉに反
応ガスである窒素、雰囲気中のＳｉＯガスなどが溶解
し、過飽和状態となり柱状の窒化珪素ウイスカを生成さ
せることができる。柱状の窒化珪素ウイスカを焼結体中
に任意に生成可能であることを見出した。窒化珪素ウイ
スカを生成させた後、無機化合物を焼結助剤により緻密
化させることにより、図１に示すような窒化珪素ウイス
カ強化セラミックスの作製が可能となる。
【００１０】したがって、ＺｒＯ2，Ａｌ2Ｏ3，Ｍｇ
Ｏ，Ｙ2Ｏ3，ＴｉＯ2，ＣａＯ,ＺｎＯ,Ｃｒ2Ｏ3，Ｓｉ
Ｃ，Ｂ4Ｃ，ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＣｒＣ，ＴｉＮ,Ｓｉ
3Ｎ4,ＡｌＮ,ＴａＮ，ＺｒＮ，Ｃｒ2Ｎ，ＢＮ，ＴｉＣ
Ｎ,Ｓｉ2Ｎ2Ｏ,ＷＢ,ＴｉＢ2,ＺｒＢ2,ＣａＢ6，Ｓｉal
on ，ムライトの中の少なくとも一種の無機化合物とＳ
ｉ粉末の混合粉末とすることにより、無機化合物中に窒
化珪素ウイスカを分散することが可能となり高強度・高
靭性のセラミックスを得ることが出来る。本発明の窒化
珪素ウイスカ生成条件は、１４００℃未満であるのが好
ましい。１４００℃以上では、Ｓｉ粉末が溶けてしまい
大気孔の原因となるためである。したがって、1400℃未
満で窒化の際の反応熱によりＳｉ粉末が溶融し、その結
果、ウイスカが生成するプロセスが好ましい。これによ
り、気孔形状の小さい一次焼結体が得られる。本発明で
は、反応熱を利用するためにウイスカ生成触媒を添加す
る必要が無い。
Ｏ，Ｙ2Ｏ3，ＴｉＯ2，ＣａＯ,ＺｎＯ,Ｃｒ2Ｏ3，Ｓｉ
Ｃ，Ｂ4Ｃ，ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＣｒＣ，ＴｉＮ,Ｓｉ
3Ｎ4,ＡｌＮ,ＴａＮ，ＺｒＮ，Ｃｒ2Ｎ，ＢＮ，ＴｉＣ
Ｎ,Ｓｉ2Ｎ2Ｏ,ＷＢ,ＴｉＢ2,ＺｒＢ2,ＣａＢ6，Ｓｉal
on ，ムライトの中の少なくとも一種の無機化合物とＳ
ｉ粉末の混合粉末とすることにより、無機化合物中に窒
化珪素ウイスカを分散することが可能となり高強度・高
靭性のセラミックスを得ることが出来る。本発明の窒化
珪素ウイスカ生成条件は、１４００℃未満であるのが好
ましい。１４００℃以上では、Ｓｉ粉末が溶けてしまい
大気孔の原因となるためである。したがって、1400℃未
満で窒化の際の反応熱によりＳｉ粉末が溶融し、その結
果、ウイスカが生成するプロセスが好ましい。これによ
り、気孔形状の小さい一次焼結体が得られる。本発明で
は、反応熱を利用するためにウイスカ生成触媒を添加す
る必要が無い。
【００１１】本発明の窒化珪素ウイスカは、平均直径
０.２μｍ から１０μｍ，平均長さ０.４μｍから５０
０μｍから成り、２から１０vol％とすることにより高
強度・高靭性の窒化珪素セラミックスが得られる。特
に、平均直径２μｍから１０μｍ，平均長さ４μｍから
５００μｍのＳｉ3Ｎ4ウイスカが２から２０vol％ とす
ることにより極めて高強度・高靭性の窒化珪素ウイスカ
強化セラミックスが得られる。ウイスカの直径が１μｍ
以下と細いと靭性向上にほとんど寄与しないためであ
る。
０.２μｍ から１０μｍ，平均長さ０.４μｍから５０
０μｍから成り、２から１０vol％とすることにより高
強度・高靭性の窒化珪素セラミックスが得られる。特
に、平均直径２μｍから１０μｍ，平均長さ４μｍから
５００μｍのＳｉ3Ｎ4ウイスカが２から２０vol％ とす
ることにより極めて高強度・高靭性の窒化珪素ウイスカ
強化セラミックスが得られる。ウイスカの直径が１μｍ
以下と細いと靭性向上にほとんど寄与しないためであ
る。
【００１２】ウイスカ生成処理後、二次高温焼結（緻密
化焼結），ＨＰ，ＨＩＰにより緻密化することが可能で
ある。気孔形状が小さいために、ＨＩＰなどにより容易
に気孔がつぶれ緻密化出来る。また、原料に焼結助剤を
混合するとか、ウイスカ生成処理後の焼結体に焼結助剤
を含浸することにより、反応焼結完了後高温で緻密化処
理を行うことが可能である。焼結助剤としては、一般に
用いられている酸化物や希土類化合物などが使用でき
る。このように緻密化処理することにより、窒化珪素ウ
イスカが分散した複合セラミックスが容易に得られる。
化焼結），ＨＰ，ＨＩＰにより緻密化することが可能で
ある。気孔形状が小さいために、ＨＩＰなどにより容易
に気孔がつぶれ緻密化出来る。また、原料に焼結助剤を
混合するとか、ウイスカ生成処理後の焼結体に焼結助剤
を含浸することにより、反応焼結完了後高温で緻密化処
理を行うことが可能である。焼結助剤としては、一般に
用いられている酸化物や希土類化合物などが使用でき
る。このように緻密化処理することにより、窒化珪素ウ
イスカが分散した複合セラミックスが容易に得られる。
【００１３】無機化合物は、平均粒径１００μｍ以下好
ましくは２μｍ以下の粒子を使用するのが好ましい。な
ぜなら、粗粒子を用いると粗粒子が欠陥となり強度低下
の原因となるためである。また無機化合物は、市販のも
のをそのまま用いることができる、またミルなどにより
粉砕した丸みを帯びた粒子を使用してもよい。特に、丸
い粒子の方が焼結体内の気孔が均一になり強度が高くな
る。さらに、ファイバ状の長繊維との複合化も可能であ
る。さらに、微粒の無機化合物を混合することによりナ
ノ粒子による強化も同時に可能である。
ましくは２μｍ以下の粒子を使用するのが好ましい。な
ぜなら、粗粒子を用いると粗粒子が欠陥となり強度低下
の原因となるためである。また無機化合物は、市販のも
のをそのまま用いることができる、またミルなどにより
粉砕した丸みを帯びた粒子を使用してもよい。特に、丸
い粒子の方が焼結体内の気孔が均一になり強度が高くな
る。さらに、ファイバ状の長繊維との複合化も可能であ
る。さらに、微粒の無機化合物を混合することによりナ
ノ粒子による強化も同時に可能である。
【００１４】本発明の繊維強化セラミックスは、火力プ
ラントのなかのガスタービン用動翼部品，静翼部品，燃
焼器部品，シュラウド部品，原子力プラントのなかの核
融合炉第一壁部品，連続溶融金属めっき用ロールおよび
軸受，エンジン部品，切削工具，金属溶湯用部品，摺動
部材などに適用可能である。
ラントのなかのガスタービン用動翼部品，静翼部品，燃
焼器部品，シュラウド部品，原子力プラントのなかの核
融合炉第一壁部品，連続溶融金属めっき用ロールおよび
軸受，エンジン部品，切削工具，金属溶湯用部品，摺動
部材などに適用可能である。
【００１５】
【作用】本発明は、第一次加熱処理により窒化珪素ウイ
スカを生成し、その後緻密化処理することにより、原料
としてウイスカを使用することなく、人体への影響もな
く容易に取り扱いが可能なため、製造法が簡易になる。
また、選択的にウイスカを生成することが可能なため、
セラミックマトリックス中にウイスカを分散可能となる
ために、高強度・高靭性の複合セラミックスを提供する
ことができる。
スカを生成し、その後緻密化処理することにより、原料
としてウイスカを使用することなく、人体への影響もな
く容易に取り扱いが可能なため、製造法が簡易になる。
また、選択的にウイスカを生成することが可能なため、
セラミックマトリックス中にウイスカを分散可能となる
ために、高強度・高靭性の複合セラミックスを提供する
ことができる。
【００１６】
【実施例】本発明に係る実施例について、以下に具体的
に説明する。
に説明する。
【００１７】（実施例１−３２）Ｓｉ粉末と無機化合物
粉末を表１，表２に示すように配合し、プレス成形用の
バインダを有機溶剤と一緒に２ｗｔ％混合し、乾燥後、
成形原料とした。プレス成形により、直径５０mm，厚さ
１０mmの成形体を作製した。
粉末を表１，表２に示すように配合し、プレス成形用の
バインダを有機溶剤と一緒に２ｗｔ％混合し、乾燥後、
成形原料とした。プレス成形により、直径５０mm，厚さ
１０mmの成形体を作製した。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】得られた成形体を１kg／cm2の窒素雰囲気
中で１３８０℃まで１０℃／min の昇温速度で加熱し、
１３８０℃で２時間保持しウイスカ生成処理を行った。
その後、 １）窒化物系については窒素雰囲気中で１８５０℃まで
加熱し、１８５０℃で１時間保持し、最終焼結体を作製
した。
中で１３８０℃まで１０℃／min の昇温速度で加熱し、
１３８０℃で２時間保持しウイスカ生成処理を行った。
その後、 １）窒化物系については窒素雰囲気中で１８５０℃まで
加熱し、１８５０℃で１時間保持し、最終焼結体を作製
した。
【００２１】２）炭化物系，硼化物系については、不活
性ガス雰囲気中あるいはＡｒ雰囲気中で２１００℃まで
加熱し、２１００℃で１時間保持し、最終焼結体を作製
した。
性ガス雰囲気中あるいはＡｒ雰囲気中で２１００℃まで
加熱し、２１００℃で１時間保持し、最終焼結体を作製
した。
【００２２】３）酸化物系については大気中あるいは不
活性ガス雰囲気中で１６５０℃まで加熱し、１６５０℃
で１時間保持し、最終焼結体を作製した。
活性ガス雰囲気中で１６５０℃まで加熱し、１６５０℃
で１時間保持し、最終焼結体を作製した。
【００２３】得られた焼結体中の組織の比率，破壊靭性
値，曲げ強度を表１に示す。得られた焼結体中に分散し
た窒化珪素ウイスカの大きさは、平均直径１.２μｍ か
ら１０μｍ，平均長さ４μｍから５００μｍである。
値，曲げ強度を表１に示す。得られた焼結体中に分散し
た窒化珪素ウイスカの大きさは、平均直径１.２μｍ か
ら１０μｍ，平均長さ４μｍから５００μｍである。
【００２４】本実施例において、無機化合物を混合する
ことにより実施例Ｎo.５，Ｎo.６のように窒化珪素ウイ
スカ強化＋ナノ粒子強化セラミックスの製造が可能であ
る（図２にモデル図を示す）。実施例では、窒化珪素マ
トリックス中にＳｉＣやＴｉＮのナノ粒子を分散強化し
たセラミックスを示しているが、同様にＡｌ2Ｏ3やＺｒ
Ｏ2のような酸化物中にＳｉＣ，ＴｉＮ，Ｓｉ3Ｎ4など
のナノ粒子を分散強化させることも可能である。
ことにより実施例Ｎo.５，Ｎo.６のように窒化珪素ウイ
スカ強化＋ナノ粒子強化セラミックスの製造が可能であ
る（図２にモデル図を示す）。実施例では、窒化珪素マ
トリックス中にＳｉＣやＴｉＮのナノ粒子を分散強化し
たセラミックスを示しているが、同様にＡｌ2Ｏ3やＺｒ
Ｏ2のような酸化物中にＳｉＣ，ＴｉＮ，Ｓｉ3Ｎ4など
のナノ粒子を分散強化させることも可能である。
【００２５】本発明において、成形用バインダはポリビ
ニルブチラールやポリエチレンなどの有機高分子化合物
やシリコンイミド化合物やポリシラン化合物などの有機
Ｓｉ高分子化合物などを使用することができる。また、
成形方法は、プレス成形，射出成形，鋳込み成形，ラバ
ープレス成形，押出し成形など形状に合わせて各種成形
方法が選択できる。
ニルブチラールやポリエチレンなどの有機高分子化合物
やシリコンイミド化合物やポリシラン化合物などの有機
Ｓｉ高分子化合物などを使用することができる。また、
成形方法は、プレス成形，射出成形，鋳込み成形，ラバ
ープレス成形，押出し成形など形状に合わせて各種成形
方法が選択できる。
【００２６】また、原料に焼結助剤を混合しなくても、
一次焼結体に焼結助剤を含浸したのち、高温処理するこ
とにより緻密化が可能であることを確認している。焼結
助剤は、上記に限定されず各種希土類化合物，各種酸化
物を使用可能である。
一次焼結体に焼結助剤を含浸したのち、高温処理するこ
とにより緻密化が可能であることを確認している。焼結
助剤は、上記に限定されず各種希土類化合物，各種酸化
物を使用可能である。
【００２７】上記の無加圧焼結法に限らず、ＨＩＰ，Ｈ
Ｐで行うことにより同様に緻密化可能である。
Ｐで行うことにより同様に緻密化可能である。
【００２８】（実施例３３）実施例１２で得られた窒化
珪素繊維強化ＢＮセラミックスを連続溶融アルミ金属め
っき用ロール軸に適用した。図３に連続溶融アルミ金属
めっき装置を示す。図３のロール軸８，サポートロール
５に適用した。軸受９にはＣ／Ｃコンポジットを適用し
た。本実施例の装置を６５０℃のＡｌ浴中で連続めっき
作業に使用した結果、従来の鋼ロール軸および軸受の摩
耗による寿命が３日間であったのに対して、本実施例の
ものは三か月以上連続使用しても異常な摩耗は見られ
ず、均一なめっき作業を行うことができた。
珪素繊維強化ＢＮセラミックスを連続溶融アルミ金属め
っき用ロール軸に適用した。図３に連続溶融アルミ金属
めっき装置を示す。図３のロール軸８，サポートロール
５に適用した。軸受９にはＣ／Ｃコンポジットを適用し
た。本実施例の装置を６５０℃のＡｌ浴中で連続めっき
作業に使用した結果、従来の鋼ロール軸および軸受の摩
耗による寿命が３日間であったのに対して、本実施例の
ものは三か月以上連続使用しても異常な摩耗は見られ
ず、均一なめっき作業を行うことができた。
【００２９】（実施例３４）実施例９で得られた窒化珪
素繊維強化ＺｒＯ2 セラミックスで得られた発明材をダ
イヤモンド砥石で研削し、スローアウェイチップを作製
し、切削試験に供した。切削条件は、送り：０.３６mm
／回転 ，機械：池貝ＮＣ旋盤２５ｋＷ，切削速度：５
００ｍ／分，切り込み：２.０mm，送り：０.３６mm／回
転，被削材：ＦＣ３０（直径３００mm），寿命判定：Ｖ
B＝０.２mmである。
素繊維強化ＺｒＯ2 セラミックスで得られた発明材をダ
イヤモンド砥石で研削し、スローアウェイチップを作製
し、切削試験に供した。切削条件は、送り：０.３６mm
／回転 ，機械：池貝ＮＣ旋盤２５ｋＷ，切削速度：５
００ｍ／分，切り込み：２.０mm，送り：０.３６mm／回
転，被削材：ＦＣ３０（直径３００mm），寿命判定：Ｖ
B＝０.２mmである。
【００３０】比較のために、ＴｉＣ分散Ｓｉ3Ｎ4系材
料,ＴｉＣ分散Ａｌ2Ｏ3系材料,ＮｂＣ分散Ｓｉ3Ｎ4系材
料についても同様に評価した。その結果、本発明材の使
用寿命は同等であることがわかった。本発明の材料は特
に鋳鉄製の各種素材，物品等の切削工具に有用な切削工
具に適用出来る。
料,ＴｉＣ分散Ａｌ2Ｏ3系材料,ＮｂＣ分散Ｓｉ3Ｎ4系材
料についても同様に評価した。その結果、本発明材の使
用寿命は同等であることがわかった。本発明の材料は特
に鋳鉄製の各種素材，物品等の切削工具に有用な切削工
具に適用出来る。
【００３１】（実施例３５）実施例１２で得られた窒化
珪素繊維強化ＢＮセラミックスを連続溶融亜鉛金属めっ
き用ロール軸に適用した。図３に連続溶融金属めっき装
置を示す。図３のロール軸８，サポートロール５に適用
した。軸受９にはＣ／Ｃコンポジットを適用した。本実
施例の装置を５００℃の亜鉛浴中で連続めっき作業に使
用した結果、従来の鋼ロール軸および軸受の摩耗による
寿命が４日間であったのに対して、本実施例のものは３
か月以上連続使用しても異常な摩耗は見られず、均一な
めっき作業を行うことができた。
珪素繊維強化ＢＮセラミックスを連続溶融亜鉛金属めっ
き用ロール軸に適用した。図３に連続溶融金属めっき装
置を示す。図３のロール軸８，サポートロール５に適用
した。軸受９にはＣ／Ｃコンポジットを適用した。本実
施例の装置を５００℃の亜鉛浴中で連続めっき作業に使
用した結果、従来の鋼ロール軸および軸受の摩耗による
寿命が４日間であったのに対して、本実施例のものは３
か月以上連続使用しても異常な摩耗は見られず、均一な
めっき作業を行うことができた。
【００３２】特に本発明材は、溶融金属との濡れ性が優
れており、軸および軸受の摩耗を飛躍的に低減でき、長
時間メンテナンスフリーで連続使用出来るという大きな
効果をもたらすことができる。
れており、軸および軸受の摩耗を飛躍的に低減でき、長
時間メンテナンスフリーで連続使用出来るという大きな
効果をもたらすことができる。
【００３３】（実施例３６）実施例１で得られた発明材
を用いてエンジン用ピストンキャップ１１を作製し、鋳
鉄製ピストン上部に焼きばめ法により勘合してピストン
を作製した(図４)。このピストンをディーゼルエンジン
のピストンとして組み込み、ガス温度８５０℃まで上昇
させて３０分間エンジンテストを行った。いずれの部品
もエンジンテスト後、ピストンキャップを調べた結果、
何ら異常は認められなかった。
を用いてエンジン用ピストンキャップ１１を作製し、鋳
鉄製ピストン上部に焼きばめ法により勘合してピストン
を作製した(図４)。このピストンをディーゼルエンジン
のピストンとして組み込み、ガス温度８５０℃まで上昇
させて３０分間エンジンテストを行った。いずれの部品
もエンジンテスト後、ピストンキャップを調べた結果、
何ら異常は認められなかった。
【００３４】また、同様にシリンダライナ（図５），タ
ペット，シリンダヘッド（図６），バルブシート，排気
ポートライナ，ロッカアーム（図７），ターボチャージ
ャロータなどのエンジン部品に適用可能であることがわ
かった。
ペット，シリンダヘッド（図６），バルブシート，排気
ポートライナ，ロッカアーム（図７），ターボチャージ
ャロータなどのエンジン部品に適用可能であることがわ
かった。
【００３５】（実施例３７）実施例１で得られた発明材
表面に溶射によりＺｒＯ2 をコーティングした。これを
用いて図８，図９に示すガスタービン用動翼および静翼
を作製した。本部材を現状の１３００℃級ガスタービン
設備に組み込み、百時間運転を行った結果、何ら異常は
見られなかった。
表面に溶射によりＺｒＯ2 をコーティングした。これを
用いて図８，図９に示すガスタービン用動翼および静翼
を作製した。本部材を現状の１３００℃級ガスタービン
設備に組み込み、百時間運転を行った結果、何ら異常は
見られなかった。
【００３６】
【発明の効果】本発明では、焼結過程で窒化珪素ウイス
カを生成することにより、原料としてウイスカを使用す
ることなく、セラミックマトリックス中にウイスカを分
散可能となり、公害上人体への影響がなく、高強度・高
靭性セラミックスが得られる。これにより、ガスタービ
ン用動翼部品，静翼部品，燃焼器部品，シュラウド部
品，切削工具，エンジン部品，連続溶融金属めっき装置
部品，原子力プラントのなかの核融合炉第一壁部品など
高強度・高靭性を要求される部品に容易に適用可能であ
る。
カを生成することにより、原料としてウイスカを使用す
ることなく、セラミックマトリックス中にウイスカを分
散可能となり、公害上人体への影響がなく、高強度・高
靭性セラミックスが得られる。これにより、ガスタービ
ン用動翼部品，静翼部品，燃焼器部品，シュラウド部
品，切削工具，エンジン部品，連続溶融金属めっき装置
部品，原子力プラントのなかの核融合炉第一壁部品など
高強度・高靭性を要求される部品に容易に適用可能であ
る。
【図１】窒化珪素ウイスカ強化セラミックスモデルの組
織説明図。
織説明図。
【図２】窒化珪素ウイスカおよびナノ粒子強化セラミッ
クスモデルの組織説明図。
クスモデルの組織説明図。
【図３】連続溶融金属めっき装置の説明図。
【図４】ピストンの断面図。
【図５】シリンダライナの断面図。
【図６】ピストンヘッドの断面図。
【図７】ロッカアームの断面図。
【図８】セラミックガスタービン動翼の斜視図。
【図９】セラミックガスタービン静翼の斜視図。
２５…ウイスカ、２６…セラミック粒子、２７…ナノ粒
子。
子。
Claims (5)
- 【請求項１】酸化物，窒化物，炭化物，酸窒化物，硼化
物の中の少なくとも一種の無機化合物９８から９０重量
部、前記無機化合物を緻密化させるための焼結助剤１か
ら１０重量部とＳｉ粉末２から２０重量部からなる成形
体を窒化性ガス雰囲気中１４００℃未満で焼結して窒化
珪素ウイスカを生成させた後、前記無機化合物が緻密化
する温度領域まで加熱することにより、前記無機化合物
の焼結体中に平均直径０.２μｍから２０μｍ，平均長
さ０.４μｍから５００μｍのＳｉ3Ｎ4ウイスカ２から
１０vol％ 分散したセラミックスが得られることを特徴
とする窒化珪素繊維強化セラミックスの製造法。 - 【請求項２】請求項１に記載の酸化物，窒化物，炭化
物，酸窒化物，硼化物の中の少なくとも一種の無機化合
物が、ＺｒＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＭｇＯ，Ｙ2Ｏ3,ＴｉＯ2,Ｃ
ａＯ，ＺｎＯ，Ｃｒ2Ｏ3，ＳｉＣ，Ｂ4Ｃ，ＴｉＣ，Ｚ
ｒＣ，ＣｒＣ,ＴｉＮ,Ｓｉ3Ｎ4,ＡｌＮ，ＴａＮ，Ｚｒ
Ｎ，Ｃｒ2Ｎ，ＢＮ，ＴｉＣＮ,Ｓｉ2Ｎ2Ｏ,ＷＢ,ＴｉＢ
2,ＺｒＢ2，ＣａＢ6，Ｓｉalon、ムライトの中の少なく
とも一種からなる窒化珪素繊維強化セラミックスの製造
法。 - 【請求項３】請求項１に記載の前記無機化合物の平均粒
径が１００μｍ以下からなる窒化珪素繊維強化セラミッ
クスの製造法。 - 【請求項４】請求項１に記載のＳｉ粉末の平均粒径が１
０μｍ以下からなる窒化珪素繊維強化セラミックスの製
造法。 - 【請求項５】請求項１において、エンジン部品，ガスタ
ービン用動翼，静翼，燃焼器，シュラウド，連続溶融金
属めっき用ロールおよび軸受，金属溶湯用部品，摺動部
材，切削工具，核融合炉用第一壁に前記焼結体を用いて
なる窒化珪素繊維強化セラミックス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5178828A JPH0733541A (ja) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | 窒化珪素繊維強化セラミックスの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5178828A JPH0733541A (ja) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | 窒化珪素繊維強化セラミックスの製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0733541A true JPH0733541A (ja) | 1995-02-03 |
Family
ID=16055378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5178828A Pending JPH0733541A (ja) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | 窒化珪素繊維強化セラミックスの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0733541A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6043431A (en) * | 1997-01-24 | 2000-03-28 | Sumitomo Wiring Systems, Ltd. | Branching junction box and method for assembly thereof |
-
1993
- 1993-07-20 JP JP5178828A patent/JPH0733541A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6043431A (en) * | 1997-01-24 | 2000-03-28 | Sumitomo Wiring Systems, Ltd. | Branching junction box and method for assembly thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3483035B2 (ja) | 炭化珪素強化炭化珪素複合材料 | |
| US5132257A (en) | Composite ceramic sintered body and process for production thereof | |
| CN114315359B (zh) | 一种利用固溶耦合法制备高强韧复相高熵陶瓷的方法和应用 | |
| US5294387A (en) | Method of producing fiber-reinforced and particle-dispersion reinforced mullite composite material | |
| AU676153B2 (en) | Pressureless sintering of whisker reinforced alumina composites | |
| JP2702468B2 (ja) | 複合セラミックスとその製法 | |
| US4863490A (en) | Titanium diboride-based composite articles with alumina dispersoids, having improved fracture toughness | |
| KR102579574B1 (ko) | 규화물-계열 복합 재료 및 그 제조 공정 | |
| JP4278029B2 (ja) | セラミック軸受部品の製造方法 | |
| JPH0733541A (ja) | 窒化珪素繊維強化セラミックスの製造法 | |
| CN120664879A (zh) | 一种无压烧结碳化硅陶瓷异形梁及其制备方法 | |
| JPH0733532A (ja) | 繊維強化窒化珪素焼結体及びその製造法 | |
| JPH085720B2 (ja) | ウイスカ−強化複合焼結体 | |
| JPH0812441A (ja) | 窒化珪素質焼結体の製造方法 | |
| US5078031A (en) | Titanium diboride-eased composite articles with improved fracture toughness | |
| EP0351113B1 (en) | Fiber-reinforced and particle-dispersion reinforced mullite composite material and method of producing the same | |
| US5156805A (en) | Process of preparing a ferritic alloy with a wear-resistive alumina scale | |
| JP2978375B2 (ja) | 高強度・耐摩耗性セラミックスおよびその製法 | |
| Carlsson | The shaping of engineering ceramics | |
| JPH07330421A (ja) | 窒化硼素含有セラミックス及びその製法 | |
| JPH0832587B2 (ja) | セラミックス焼結体とその製造法 | |
| JP3141512B2 (ja) | 炭化ケイ素系無機繊維強化セラミックス複合材料 | |
| CA1336101C (en) | Silicon aluminum oxynitride based article with improved fracture toughness and strength | |
| JP3810806B2 (ja) | 窒化珪素セラミックス焼結体 | |
| Descamps et al. | Ceramic matrix composites: properties and applications |