JPH075369B2 - 炭化物と二種以上の酸化物からなる複合焼結体の製造方法 - Google Patents
炭化物と二種以上の酸化物からなる複合焼結体の製造方法Info
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、超硬工具や高温構造材として用いられる炭化
物と二種以上の酸化物からなる複合焼結体の製造方法に
関する。
物と二種以上の酸化物からなる複合焼結体の製造方法に
関する。
従来の技術 従来、炭化物と酸化物からなる複合焼結体は、まず金属
またはその酸化物に炭素粉末または固形炭素を混合し、
高温で反応させることによって合成した炭化物粉末と酸
化物粉末を十分に混合した後高温高圧下で焼結させるこ
とによって製造していた。
またはその酸化物に炭素粉末または固形炭素を混合し、
高温で反応させることによって合成した炭化物粉末と酸
化物粉末を十分に混合した後高温高圧下で焼結させるこ
とによって製造していた。
発明が解決しようとする問題点 この方法は、製造工程が長く複雑であるため不純物が混
入しやすく、しかもエネルギー消費が非常に大きかっ
た。
入しやすく、しかもエネルギー消費が非常に大きかっ
た。
問題点を解決するための手段 本発明の特徴は、二種以上の還元用金属粉末（反応後に
はそれぞれの酸化物となる）と酸化物（反応後には炭化
物になる）と炭素とからなる混合物の成形体に圧力をか
けた状態で、その成形体の一部に点火して燃焼反応を起
こさせ、この化学反応によって炭化物とそれぞれの酸化
物の粒子を合成し、その反応熱によってこれらの粒子を
焼結して炭化物と二種以上の酸化物からなる複合焼結体
を得ることにある。
はそれぞれの酸化物となる）と酸化物（反応後には炭化
物になる）と炭素とからなる混合物の成形体に圧力をか
けた状態で、その成形体の一部に点火して燃焼反応を起
こさせ、この化学反応によって炭化物とそれぞれの酸化
物の粒子を合成し、その反応熱によってこれらの粒子を
焼結して炭化物と二種以上の酸化物からなる複合焼結体
を得ることにある。
作用 本発明によれば、加圧下で成形体に点火するだけで高密
度の炭化物と二種以上の酸化物からなる複合焼結体が容
易に得られる。したがって従来の炭化物と酸化物の粉末
を用いて作製する焼結体の製造方法と比較して、きわめ
て省エネルギーであり、しかも得られる焼結体もきわめ
て高純度である。また本発明の製造方法によれば、従来
の製造方法では困難であった炭化物と二種以上酸化物か
らなる複合焼結体もきわめて容易に作製できる。また本
発明では二種以上の還元金属を用いているので一種しか
用いない場合に比較して得られる複合焼結体を構成する
それぞれ粒子のの粒径が小さくなり、そのために当然の
ことながら本発明の製造方法によって得られる複合焼結
体の機械的強度は強くなる。
度の炭化物と二種以上の酸化物からなる複合焼結体が容
易に得られる。したがって従来の炭化物と酸化物の粉末
を用いて作製する焼結体の製造方法と比較して、きわめ
て省エネルギーであり、しかも得られる焼結体もきわめ
て高純度である。また本発明の製造方法によれば、従来
の製造方法では困難であった炭化物と二種以上酸化物か
らなる複合焼結体もきわめて容易に作製できる。また本
発明では二種以上の還元金属を用いているので一種しか
用いない場合に比較して得られる複合焼結体を構成する
それぞれ粒子のの粒径が小さくなり、そのために当然の
ことながら本発明の製造方法によって得られる複合焼結
体の機械的強度は強くなる。
実施例 実施例１ 出発原料として粒径10μｍ以下のアルミニウム粉末、粒
径10μｍ以下のジルコニウム粉末、平均粒径0.7μｍの
二酸化チタン（TiO2）粉末、それにアセチレンを原料と
するカーボンブラックを用い、それらを0.4:0.8:1.1:0.
99のモル比で混合後、直径10mm,高さ10mmの柱状にプレ
ス成形した。この成形体を内面をカーボンでコーティン
グした炭化ケイ素製の型材を用いた一軸加圧真空ホット
プレスを用いて焼結を行った。成形体への着火は、タン
グステンフィラメントに通電することによって行った。
試料を500℃・真空（1mmHg）雰囲気・10MPaの圧力条件
下で、着火用ヒーターに通電して反応を開始させた。得
られた焼結体をＸ線回折を用いて同定したところ炭化チ
タン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム（ほぼ90％
が正方晶系であり、残りは単斜晶系）の回折線しか見ら
れなかった。またこの焼結体の相対密度は、95.3％であ
った。焼結体組織は平均粒径が１μｍ以下（約0.5μ
ｍ）のほぼ均一な炭化チタンの粒子が集合して連続相形
成し、粒径が１μｍ以下（約0.5μｍ）のほぼ均一な酸
化ジルコニウムの粒子と酸化アルミニウムの粒子が一個
または数個集合して炭化チタンの連続相中に分散してい
た。
径10μｍ以下のジルコニウム粉末、平均粒径0.7μｍの
二酸化チタン（TiO2）粉末、それにアセチレンを原料と
するカーボンブラックを用い、それらを0.4:0.8:1.1:0.
99のモル比で混合後、直径10mm,高さ10mmの柱状にプレ
ス成形した。この成形体を内面をカーボンでコーティン
グした炭化ケイ素製の型材を用いた一軸加圧真空ホット
プレスを用いて焼結を行った。成形体への着火は、タン
グステンフィラメントに通電することによって行った。
試料を500℃・真空（1mmHg）雰囲気・10MPaの圧力条件
下で、着火用ヒーターに通電して反応を開始させた。得
られた焼結体をＸ線回折を用いて同定したところ炭化チ
タン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム（ほぼ90％
が正方晶系であり、残りは単斜晶系）の回折線しか見ら
れなかった。またこの焼結体の相対密度は、95.3％であ
った。焼結体組織は平均粒径が１μｍ以下（約0.5μ
ｍ）のほぼ均一な炭化チタンの粒子が集合して連続相形
成し、粒径が１μｍ以下（約0.5μｍ）のほぼ均一な酸
化ジルコニウムの粒子と酸化アルミニウムの粒子が一個
または数個集合して炭化チタンの連続相中に分散してい
た。
プロセスの化学反応式は以下のようになる。
0.4Al＋0.8Zr＋1.1TiO2＋0.99C→0.2Al2O3＋0.8ZrO2＋
1.1TiC0.9 この化学反応からわかるようにこの反応は、AlおよびZr
によるTiO2の還元を基本にして、還元されたTi金属がＣ
と反応してTiC0.9になるのである。このときの反応熱が
大きいので500℃まで加熱した状態で成形体に点火する
だけで試料が高温（2000℃程度まで上昇する）になり、
しかも加圧しているのでAl2O3粒子、ZrO2粒子、TiC0.9
粒子が焼結してAl2O3−ZrO2−TiC0.9系複合焼結体が得
られるのである。
1.1TiC0.9 この化学反応からわかるようにこの反応は、AlおよびZr
によるTiO2の還元を基本にして、還元されたTi金属がＣ
と反応してTiC0.9になるのである。このときの反応熱が
大きいので500℃まで加熱した状態で成形体に点火する
だけで試料が高温（2000℃程度まで上昇する）になり、
しかも加圧しているのでAl2O3粒子、ZrO2粒子、TiC0.9
粒子が焼結してAl2O3−ZrO2−TiC0.9系複合焼結体が得
られるのである。
また同様の製造プロセスでアルミニウムと二酸化チタン
それに炭素を用いて作製した酸化アルミニウムと炭化チ
タンからなる複合焼結体を作製した。この場合得られた
焼結体の粒径は約２μｍであった。ジルコニウムと二酸
化チタンと炭素を用いて作製した酸化ジルコニウムと炭
化チタンからなる複合焼結体の場合にも粒径は約２μｍ
であった。これらの実験結果から明らかなようにアルミ
ニウム粉末とジルコニウム粉末の両方を用いた場合には
粒径は約0.5μｍであるので、二種の金属粉末を用いた
ほうが得られる複合焼結体の粒径が小さくなる。このこ
とは、当然焼結体の機械的強度の向上につながる。
それに炭素を用いて作製した酸化アルミニウムと炭化チ
タンからなる複合焼結体を作製した。この場合得られた
焼結体の粒径は約２μｍであった。ジルコニウムと二酸
化チタンと炭素を用いて作製した酸化ジルコニウムと炭
化チタンからなる複合焼結体の場合にも粒径は約２μｍ
であった。これらの実験結果から明らかなようにアルミ
ニウム粉末とジルコニウム粉末の両方を用いた場合には
粒径は約0.5μｍであるので、二種の金属粉末を用いた
ほうが得られる複合焼結体の粒径が小さくなる。このこ
とは、当然焼結体の機械的強度の向上につながる。
したがって本実施例の製造方法による炭化チタンと酸化
アルミニウムそれに酸化ジルコニウムからなる複合焼結
体は薄膜磁気ヘッド用の基盤や工具用の材料等にきわめ
て適したものである。
アルミニウムそれに酸化ジルコニウムからなる複合焼結
体は薄膜磁気ヘッド用の基盤や工具用の材料等にきわめ
て適したものである。
実施例２ 出発原料として粒径10μｍ以下のアルミニウム粉末、粒
径10μｍ以下のジルコニウム粉末、平均粒径２μｍの三
酸化チタン（Ti2O3）粉末、それにアセチレンを原料と
するカーボンブラックを用い、それらを2:1:5/3:3のモ
ル比で混合後、実施例１と同様のプロセスで処理して炭
化チタンと酸化アルミニウムそれに酸化ジルコニウムか
らなる複合焼結体を作製した。但し本実施例では、650
℃まで加熱してから自己燃焼焼結を行った。得られた焼
結体をＸ線回折を用いて同定したところ炭化チタン、酸
化アルミニウム、酸化ジルコニウム（ほぼ75％が正方晶
系であり残りは単斜晶系）の回折線しか見られなかっ
た。またこの焼結体の相対密度は、96.7％であった。焼
結体組織は実施例１の場合と同様に、平均粒径が１μｍ
以下（約0.7μｍ）のほぼ均一な炭化チタンの粒子が集
合して連続相形成し、粒径が１μｍ以下（約0.8μｍ）
のほぼ均一な酸化ジルコニウムの粒子と酸化アルミニウ
ムの粒子が一個または数個集合して炭化チタンの連続相
中に分散していた。
径10μｍ以下のジルコニウム粉末、平均粒径２μｍの三
酸化チタン（Ti2O3）粉末、それにアセチレンを原料と
するカーボンブラックを用い、それらを2:1:5/3:3のモ
ル比で混合後、実施例１と同様のプロセスで処理して炭
化チタンと酸化アルミニウムそれに酸化ジルコニウムか
らなる複合焼結体を作製した。但し本実施例では、650
℃まで加熱してから自己燃焼焼結を行った。得られた焼
結体をＸ線回折を用いて同定したところ炭化チタン、酸
化アルミニウム、酸化ジルコニウム（ほぼ75％が正方晶
系であり残りは単斜晶系）の回折線しか見られなかっ
た。またこの焼結体の相対密度は、96.7％であった。焼
結体組織は実施例１の場合と同様に、平均粒径が１μｍ
以下（約0.7μｍ）のほぼ均一な炭化チタンの粒子が集
合して連続相形成し、粒径が１μｍ以下（約0.8μｍ）
のほぼ均一な酸化ジルコニウムの粒子と酸化アルミニウ
ムの粒子が一個または数個集合して炭化チタンの連続相
中に分散していた。
プロセスの化学反応式は以下のようになる。
2Al＋Zr＋5/3Ti2O3＋3C→Al2O3＋ZrO2＋10/3TiC0.9 本実施例の製造方法によって作製した炭化チタンと酸化
アルミニウムそれに酸化ジルコニウムからなる複合焼結
体は粒径が約0.7μｍと非常に微細であり、当然焼結体
の機械的強度も大きい。
アルミニウムそれに酸化ジルコニウムからなる複合焼結
体は粒径が約0.7μｍと非常に微細であり、当然焼結体
の機械的強度も大きい。
これらの実施例では二種類の還元金属を用いた場合のみ
示したが三種類の還元金属を用いて、炭化物と三種類の
酸化物からなる複合焼結体を作製する場合にも粒径の微
細化等同様の効果がえられるのは当然である。
示したが三種類の還元金属を用いて、炭化物と三種類の
酸化物からなる複合焼結体を作製する場合にも粒径の微
細化等同様の効果がえられるのは当然である。
発明の効果 本発明の製造方法によれば、二種以上の金属粉末と酸化
物と炭素とからなる混合物の成形体に圧力をかけた状態
で、その成形体の一部に点火して燃焼反応を起こさせる
だけで炭化物と二種以上の酸化物からなる複合焼結体が
作製できる。従って、本発明の製造方法によれば、従来
の炭化物粉末と酸化物粉末を用いた製造方法に比較して
はるかに低温のプロセスで、つまり、きわめて小さなエ
ネルギーで炭化物と二種以上の酸化物からなる複合焼結
体が作製できる。しかも、得られた焼結体は、従来の製
造方法によって作製した焼結体と全く異なる微構造を有
している。また本発明の製造方法によれば従来の製造方
法では困難であった炭化物と二種以上の酸化物からなる
複合合焼結体もきわめて容易に作製できるという特徴も
有している。しかも得られる焼結体の粒径が非常に小さ
く機械的強度も大きい。
物と炭素とからなる混合物の成形体に圧力をかけた状態
で、その成形体の一部に点火して燃焼反応を起こさせる
だけで炭化物と二種以上の酸化物からなる複合焼結体が
作製できる。従って、本発明の製造方法によれば、従来
の炭化物粉末と酸化物粉末を用いた製造方法に比較して
はるかに低温のプロセスで、つまり、きわめて小さなエ
ネルギーで炭化物と二種以上の酸化物からなる複合焼結
体が作製できる。しかも、得られた焼結体は、従来の製
造方法によって作製した焼結体と全く異なる微構造を有
している。また本発明の製造方法によれば従来の製造方
法では困難であった炭化物と二種以上の酸化物からなる
複合合焼結体もきわめて容易に作製できるという特徴も
有している。しかも得られる焼結体の粒径が非常に小さ
く機械的強度も大きい。
したがって本発明の製造方法による炭化物と二種以上の
酸化物からなる複合焼結体は薄膜磁気ヘッド用の基板や
工具用の材料等にきわめて適したものである。
酸化物からなる複合焼結体は薄膜磁気ヘッド用の基板や
工具用の材料等にきわめて適したものである。
Claims (5)
- 【請求項１】二種以上の還元用金属粉末と、酸化物粉末
と、炭素とからなる成形体を、加圧条件下でその成形体
の一部に点火して燃焼過程を開始させ、還元用金属粉末
による酸化物粉末の還元反応（還元用金属粉末は酸化物
に変化し、酸化物粉末は金属になる反応）によって発生
する熱及びその還元反応によって生成した金属と炭素と
が反応して炭化物が生成する際に発生する熱によって、
生成した炭化物と二種以上の酸化物の焼結を進行させる
炭化物と二種以上の酸化物からなる複合焼結体の製造方
法。 - 【請求項２】加圧・加熱の条件下で、二種以上の還元用
金属粉末と酸化物粉末と炭素とからなる成形体に点火し
て燃焼過程を開始させることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の炭化物と二種以上の酸化物からなる複合
焼結体の製造方法。 - 【請求項３】二種以上の還元用金属粉末が、アルミニウ
ム粉末およびジルコニウム粉末である特許請求の範囲第
１項記載の炭化物と二種以上の酸化物からなる複合焼結
体の製造方法。 - 【請求項４】酸化物粉末が、酸化チタンである特許請求
の範囲第１項記載の炭化物と二種以上の酸化物からなる
複合焼結体の製造方法。 - 【請求項５】酸化物粉末が、二酸化チタンである特許請
求の範囲第１項記載の炭化物と二種以上の酸化物からな
る複合焼結体の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61230309A JPH075369B2 (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | 炭化物と二種以上の酸化物からなる複合焼結体の製造方法 |
| US07/041,810 US4902457A (en) | 1986-04-07 | 1987-04-07 | Method for manufacturing a porous material or a composite sintered product comprising zirconium oxide and a carbide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61230309A JPH075369B2 (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | 炭化物と二種以上の酸化物からなる複合焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6385048A JPS6385048A (ja) | 1988-04-15 |
| JPH075369B2 true JPH075369B2 (ja) | 1995-01-25 |
Family
ID=16905814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61230309A Expired - Lifetime JPH075369B2 (ja) | 1986-04-07 | 1986-09-29 | 炭化物と二種以上の酸化物からなる複合焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH075369B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2756685B2 (ja) * | 1989-02-10 | 1998-05-25 | 株式会社豊田中央研究所 | 複合材料の製造方法および原料組成物 |
| JP4619156B2 (ja) * | 2005-03-10 | 2011-01-26 | 日清フーズ株式会社 | 酸味・酸臭を低減させた低ｐＨ食品 |
-
1986
- 1986-09-29 JP JP61230309A patent/JPH075369B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6385048A (ja) | 1988-04-15 |
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