JPS5910979B2 - 耐熱性複合焼結体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、耐熱性複合焼結体の製造方法に関する。

特に本発明は、高温における機械的強度、耐酸化性、耐
食性、耐摩耗性に優れた金属−セラミックス系複合焼結
体を製造する方法に係る。２５従来の金属−セラミック
ス系の複合焼結体は、超硬合金やサーメットとして、高
硬度もしくは高温強度と強靭性とを兼ね備えさせる目的
で数多く開発されており、その活用範囲も次第に拡大さ
れつつある。

し力化ながら、これら従来の超硬合金３０やサーメット
はいずれも金属用をマトリックス（基地）としているた
め、高温での使用に際しては、前記金属相マトリックス
の軟化等による強度や硬度の劣化が著しい上に、空気中
での長時間使用による酸化も激しいなどの欠点を有して
いるた３５め、従来の複合焼結体の最高使用温度はかな
り低いものとなつていた。このような事情に反して、近
年高温工学の進歩に伴い、より高い温度で使用できる機
械部品、摩擦部品等の出現が切望されている。本発明は
、上記の事情に鑑みて、従来の複合焼結体の有する欠点
を改良して、より高温でも充分使用に耐えうる複合焼結
体の製造方法を提供することを目的とするものである。

すなわち、従来の焼結機械部品、摩擦部品、軸受等の原
料である金属材料粉粒に、有機ケイ素高分子化合物もし
くは該有機化合物とセラミックス繊維とを添加したもの
を、加圧成形する工程と加熱焼結する工程とを包含して
なる製造方法によつて、高温においても優れた性能を有
する複合焼結体を得ることができることを新規に知見し
、本発明を完成するに至つたものである。以下に本発明
の製造方法について詳細に説明する。

本発明に用いることのできる原料の１つは、従来から金
属焼結体の原料として使用されている金属材料粉粒と同
種のものである。

たとえば、微量添加物を含む純Ｆｅ系、Ｆｅ−Ｃ系、Ｆ
ｅ｛ｕ系、Ｆｅ−Ｃｕ一系、Ｆｅ−Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｎｉ
−Ｃｕ系、Ｆｅ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｍｎ系、Ｆｅ−Ｍｎ−
Ｃ系、Ｆｅ一Ｐｂ−Ｃ系、各種ステンレス鋼系、低合金
鋼系などの鉄系金属材料、Ｃｕ−Ｓｎ系、Ｃｕ−Ｓｎ−
Ｃ系、Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｃｕ−Ｎｉ系、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｚｎ
系、ＣＵ−Ａｔ系、Ｃｕ−Ｐｂ系、Ｃｕ−Ｃ系などの銅
系金属材料、Ｎｉ−Ｃｒ系、Ｎｉ−Ｃｒ−ＣＯ系などの
ニツケル系金属材料、ＣＯ−Ｎｉ−Ｃｒ系などのコバル
ト系金属材料、さらにはニクロム、ハステロイ、インコ
ネル、テイムケンなどのスーパーアロイ系金属材料など
の粉粒を本発明において使用することができる。ただし
、上記金属材料粉粒は、予め合金化された粉粒体、ある
いはまた、合金の組成に相当する個々の金属元素粉末の
混合粉体のいずれか有利な方を選択して用いることがで
きる。また、上記金属材料粉粒中に少量の非金属物質例
えば酸化物、窒化物等のセラミツクスが含まれていても
、本発明においては充分に使用することができる。次に
、本発明で添加剤として用いる炭素とケイ素を主な骨格
成分とする有機ケイ素高分子化合物は本発明者らが既に
発明Ｌ１特許出願したものであり、特願昭５０−５０２
２３号、（特開昭５１−１２６３００号）、特願昭５０
−１４９４６８号（特開昭５２−７４０００号）、特願
昭５１一２１３６５号（特開昭５２−１１２７００号）
の明細書に詳細に説明されているものであるが、以下に
この化合物の製造方法を簡略に述べると、本発明に用い
るケイ素と炭素とを主な骨格成分とする有機ケイ素高分
子化合物の出発原料として使用することのできる有機ケ
イ素化合物は下ｄα１）〜（代）の型式に分類されるも
のから選ばれる何れか１種または２種以上からなるもの
である。

（１） Ｓｉ−Ｃ結合のみをふくむ化合物 シラ炭化水
素（ＳｉｌａｈｙｄｒＯｃａｒｂＯｎ）とよばれるＲ４
Ｓｉ，Ｒ３Ｓｉ（Ｒ′ＳｉＲ２）ＮＲ′ＳｉＲ３などと
その炭素一官能性誘導体がこれに属する。

例 （ＣＨ３）４Ｓｉ，（ＣＨ２二ＣＨ）４Ｓｉ，（Ｃ
Ｈ３）３ＳｉＣ＝ＣＳｉ（ＣＨ３）３，（ＣＨ２）５Ｓ
ｉ（ＣＨ２）４，（Ｃ２Ｈ５）３ｓｉｃＨ２ＣＨ２ｃｔ
， （Ｃ６Ｈ５）５ＳｉＣ０２Ｈ， （２） Ｓｉ−Ｃ結合のほかにＳｉ−Ｈ結合をふくむ化
合物モノ一，ジ一，およびトリオルガノシランなどがこ
れに属する。

例（Ｃ２Ｈ５）２ＳｉＨ２，（ＣＨ２）５ＳｉＨ２，（
ＣＨ３）３ＳｉＣＨ２Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｈ，ｃｔＣＨ２
ｓｉＨ３，（３） Ｓｉ−Ｈａｔ結合を有する化合物
モノシランを除くオルガノハロゲンシランである。

１） Ｓｉ−Ｎ結合を有する化合物 等がこれにふくまれる。

例 シリルアミン ５） Ｓｉ−ＣＲオルガノアルコキシ（またはアロキシ
）シランである。

例（ＣＨ３）２Ｓｉ（０Ｃ２Ｈ５）２，Ｃ２Ｈ５ＳｉＣ
２２（０２Ｈ邑），Ｐ−Ｃｔｃ６Ｈ４Ｏｓｉ（ＣＨ３）
３，（６） Ｓｉ−ＣＨ結合を有する化合物 オルガノ
シラノール類例（Ｃ２Ｈ５）３Ｓｉ０Ｈ，（ＣＨ３）２
Ｓｉ（０Ｈ）２，Ｃ６Ｈ５Ｓｉ（０Ｈ）３，（８） Ｓ
ｉ−０−Ｓｉ結合をふくむ化合物シロキサンである。

オルガノシ （９）有機ケイ素化合物エステルリシラノールと酸とか
ら形成されると考えられるエステルで、（ＣＨ３）２Ｓ
ｉ（０Ｃ０ＣＨ３）２などがこれに属する。

（代）有機ケイ素化合物過酸化物；（ＣＨ３）３Ｓｉ０
０Ｃ・（ＣＨ３）３，（ＣＨ３）３Ｓｉ００Ｓｉ（ＣＨ
３）３など。上記（１卜｛０）の分子構造においてＲは
アルキル基、アリール基を示している。本発明において
、前記原料より、ケイ素と炭素とを主な骨格成分とする
有機ケイ素高分子化合物、例えば下記の如き分子構造を
有する化合分を生成させる。

（ニ）前記Ｇ）−ｆ相濾の骨格成分を鎖状および三次元
構造のうち少なくとも一つの部分構造として含むものま
たは（イ）（ロ）（ハ）の混合物。

前記の分子構造を有する化合物には例えび次の如きもの
がある。（ニ）前記（イ）〜（ハ）記載の骨格成分を鎖
状、環状および三次元構造のうち少なくとも一つの部分
構造として含むもの、または（イ）（ロ）（ハ）の混合
物。

また本発明において使用することのできるケイ素、炭素
、水素、酸素以外に異種元素をも含有する有機ケイ素高
分子化合物としては下記（ホ）〜（卜）を挙げることが
できる。（ト） カルボラン核を有するポリマー 前記異種元素を含有する有機ケイ素高分子化合物は公知
の方法で合成することができる。

前記公知の方法で合成される異種元素を含有する有機ケ
イ素化合物以外に、本発明者らの発明による特許、特願
昭５０−１４９４６８号（特開昭５２−７４０００号）
および特願昭５１−２１３６５号（特開昭５２−１１２
７００号）の明細書に詳細に記載された製造方法によつ
ても製造することができる。すなわち、前記（１卜（代
）の有機ケイ素化合物に、下記（自）〜ｌの有機金属化
合物のうちから選ばれる少なくとも一種以上の有機金属
化合物を添加し、非酸化性雰囲気で２００〜１５００℃
の温度範囲に加熱してケイ素、炭素、水素、酸素以外の
異種元素を含有する有機ケイ素高分子化合物を合成する
ことができる。（自）窒素を含有する有機ケイ素化合物 （代）第１族金属を含む有機金属化合物（含配位化合物
）０３第族金属を含む有機金属化合物（含配位化合物）
（自）第族金属を含む有機金属化合物（含配位化合物）
， ？−Ｖｒｖ′（自）
第族金属を含む有機金属化合物（含配位化合物）（自）
第ｖ族金属を含む有機金属化合物（含配位化合物）（５
）第族金属を含む有機金属化合物（含配位化合物）（自
）第族金属を含む有機金属化合物（含配位化合物）Ａ９
第族金属を含む有機金属化合物（含配位化合物）このよ
うにして合成される前記（イ）〜（ニ）に示される主と
してケイ素と炭素とを主な骨格成分とする有機ケイ素高
分子化合物と、前記（ホ）〜（ト）と、（１）〜（１１
までに示される化合物から造られるケイ素、炭素、水素
、酸素以外に異種元素をも有する有機ケイ素高分子化合
物のうちから選ばれる少くとも一種以上の有機ケイ素高
分子化合物を、本発明の耐熱性複合焼結体の製造におい
て使用することができる。

また、本発明においては、種々のセラミツクス繊維を強
化材として用いた繊維強化複合焼結体を製造することが
できる。

強化用繊維としては、第１表に示すような従来から使用
されている繊維あるいは各種のウイスカ一を用いること
ができる。さらに、本発明で添加剤として用いた有機ケ
イ素高分子化合物から製造される主としてＳｉＣよりな
る繊維を本発明において用いることは、添加剤とのなじ
みが良いため、特に有利である。このようなセラミツク
ス繊維の複合効果は既に充分知られており、その複合方
法も後述するように様々である。前記の主としてＳｉＣ
よりなる繊維の製造方法と性質については、以下に簡単
に述べるが、この繊維は他のセラミツクス繊維やウイス
カ一にくらべて比較的簡便にしかも安価に製造できるこ
とが特長である。

さらに繊維の径および長さについても実質的に任意なも
のが得られることも、本発明においてこれを使用するの
に有利である。この主とレリ７ＣＳｉＣよりなる繊維の
製造方法は、本発明者等が既に発明し、特許出願したも
のであり、特願昭５０−５０５２９号（特開昭５１−１
３９９２９号）、特願昭５０−５２４７１号（特開昭５
１−１３０３２４号）、特願昭５０−５２４７２号（特
開昭５１−１３０３２５号）、特願昭５０−５８０３３
号（特開昭５１−１４９９２５号）、特願昭５０−７０
３２号（特開昭５１−１４７６２３号）、特願昭５０−
７０３０３号（特開昭５１−１４７６２４号）、特願昭
５０−JモV２１９号（特開昭５２−１１３６号）、特願
昭５０−７９９７２号（特開昭５２−５３２１号）、特
願昭５０−１０７３７１号（特開昭５２−３１１２６号
）、特願昭５０−１３２７１８号（特開昭５２−５９７
２４号）、特願昭５０−１３２７１９号（特開昭５２−
５９７２５号）、特願昭５０−１３６２８４号（特開昭
５２−６３４２７号）、特願昭５０−１４６２６７号（
特開昭５２−７０１２２号）、特願昭５０−１２１９９
号（特開昭５１−８８０６４号）および特願昭５０−１
９３７８号（特開昭５１−９５０６８号）の明細書に詳
細に説明されているものである。これらの製造方法を簡
略に述べると、既に述べた有機ケイ素高分子化合物を、
低分子量化合物の含有量の少ないものにした上で、溶媒
を用いるかもしくは加熱することにより紡糸原液となし
たのち紡糸し、これを酸化性雰囲気中で低温加熱し、つ
いで、少量の酸化性ガスを含む雰囲気中で予備加熱し、
必要により副成不純物を除去したのち、最終的に、真空
中、酸素ガス、空気、不活性ガス、一酸化炭素ガス、水
素ガス、炭化水素ガス、オゾン、水蒸気のうちから選ば
れるいずれか少くとも１種以上の雰囲気中で、８００〜
２０００℃の温度範囲で焼成して、主としてＳｉＣより
なる繊維となすものである。上記の方法により得られた
繊維の代表的性質を第２表に示す。本発明において複合
される上記繊維の直径は、１０〜１００μｍが好適であ
り、これを単繊維として、あるいは繊維集合体となした
ものとして使用することができる。

次に、前記金属材料粉粒と有機ケイ素高分子化 ．”合
物との混合方法あるいは酸化合物とセラミツクスよりな
る繊維との混合方法もしくは集合体形成方法について述
べる。

有機ケイ素高分子化合物は、室温において粉末状もしく
は粘稠液状として得ることができるが、この化合物は、
３００℃前後の加熱またはこれを可溶する溶媒の使用に
より、容易に低粘性液体となる性質を有している。

したがつて、繊維を使用しない複合焼結体を製造する場
合は、前記金属材料粉粒と有機ケイ素高分子化合物粉末
とを、例えば回転ドラム、ミキサーなどの混合機を用い
て乾式混合することもでき、また、有機ケイ素高分子化
合物をたとえば、ベンゼン，トルエン，ヘキサンなどの
溶媒を用いて低粘性溶液としたのち、混合機を用いて湿
式混合することもできる。特に、有機ケイ素高分子化合
物の添加量を少なくしたい時は、前記湿式混合の方が、
金属材料粉粒と均一に混合されるので有利である。また
、セラミツクスよりなる繊維をも複合させる場合の原料
の場合に関しては、繊維を長さ５ｍ以下の短繊維として
使用する場合は、前記乾式，湿式いずれの混合方法をも
用いることができるが、繊維の長さが５ｍｎ以上のもの
を使用する場合には、繊維の折れを防止するため、予め
乾式もしくは湿式混合にて混合した金属材料粉粒と有機
ケイ素高分子化合物との混合粉中に、繊維を埋設する方
法を用いる方が有利である。

ここで、繊維を混合粉中に埋設する方法について述べる
と、繊維の長さが５ｍ以下の短繊維に関しては、なるべ
く均一に分布するように埋設し、また、長繊維に関して
は、−方向性を持つた配列、網目状の配列、撚糸状の組
合せ配列、積層配列など種々の配列を行なうことができ
るが、この場合も集合体全体としては、片寄らない配列
を行なうことが高強度焼結体を得るためには有利である
。さらに、これら主としてＳｉＣからなる繊維と金属材
料粉粒のぬれ性が悪い場合は、予め繊維表面に金属材料
とぬれ性の良い金属，合金，化合物などを、蒸着法，メ
ツキ法，塗布法，スプレー法などにより被覆したものを
使ブ用することもできる。

さらに、本発明においては、緻密な焼結体を得るために
、金属材料粉粒と有機ケイ素高分子化合物との混合粉あ
るいは該混合粉中に短繊維を配設した集合体を、前もつ
て非酸化性雰囲気中で４００℃以下で予備加熱して、有
機化合物を一旦溶融状態となし、もつて金属粉粒の表面
を万遍なく覆わしめたのち冷却し、得られた粉粒の集合
体を捕潰機などの粉砕機を用いて粉体化したのち、粒度
調整を行なうこともできる。

このように、金属粉粒同志の焼結が起こらない低温度に
おいて、添加物の均一分散を計ることができるのは、本
発明の特徴の１つとするところである。ここで、有機ケ
イ素高分子化合物の添加量について述べると、添加量の
範囲は金属材料粉粒１００Ｗ）ＶＣ対し０．０５〜３０
部とする。０．０５部以下では添加効果が充分でなく耐
熱性に優れた焼結体を得ることが困難であり、３０部以
上では、有機化合物からの分解揮散成分が多すぎるため
、焼結体中に空隙部分が多すぎて実質的に使用不可能な
ものとなるからである。

したがつて、前記添加範囲において、添加量を多くする
と多孔質焼結体を得ることができ、添加量を少くする程
緻密な焼結体を得ることができる。このように、本発明
の方法によれば、緻密な焼結体から多孔質な焼結体まで
を、有機ケイ素高分子化合物の添加量を調節することに
より、一任意に得ることができる。次に、セラミツクス
よりなる繊維の添加量は、金属材料粉粒１００部に対し
て２〜４０部とする。２部より少ないと、繊維の添加効
果に乏しく強度の向上を期し難く、４０部より多いと複
合焼結体の靭性が低下するので、２〜４０部の範囲内に
する必要がある。

次に、金属材料粉粒と有機ケイ素高分子化合物との混合
体、もしくは該混合体に繊維を配設した集合体を、加圧
成形する方法について述べる。

先づ、前記混合体の加圧成形は、通常粉末冶金で用いら
れている機械ブレス法、遠心加圧法，押Ｌ出し法，静水
圧加圧法さらには高温加圧法（ホツトプレス法）などに
より行なうことができるが、繊維を含んだ集合体を加圧
成形するには、上記の方法の他に、通常繊維強化複合金
属材料を製造する際に用いられる拡散結合法（箔冶金法
），圧延法，溶融状態もしくはゲル状化したのちの浸透
法（浸透後のガス体による加圧工程を含むこともできる
）などを用いることができる。上記加圧方法の中で、加
熱を要するものの雰囲気、加熱温度その他の条件につい
ては後述する焼結方法とほぼ同様である。前記の種々の
加圧成形法により得られた成形体を、真空中，不活性ガ
ス，水素ガス，ＣＯガス，ＣＯ２ガス，アンモニア性ガ
ス，炭化水素ガス，有機化合物ガスのうちから選ばれる
いずれか１種以上の非酸化性雰囲気中で加熱することに
より、耐熱性複合焼結体とすることができる。前記加熱
温度は、８００〜１５００℃の温度範囲とする。その理
由は８００℃より低い温度では、有機ケイ素高分子化合
物の分解とそれにともなう金属ケイ化物，金属炭化物さ
らにはＳｉＣ微結晶の生成が充分でなく、耐熱性に優れ
た製品を得難いからであり、また１５００℃までの加熱
で、既に重要な反応や結合が充分に達成されているため
、１５００℃より高温での加熱はかえつて経済的不利を
伴うからである。最適な加熱温度は、金属材料粉粒の種
類や構成比率によつて異る。また、加熱昇温速度は後述
する加熱過程における諸反応を十分に行わせるため１０
０℃／時以下で行うことが適切であり、この速度以上で
昇温することは、有機ケイ素高分子化合物の分解が急激
になり、かつ前記分解による生成物と金属材料との反応
が急激に起こるため、焼結体の形状の崩れやひび割れな
どを生じやすくなり好ましくない。焼結雰囲気を、酸化
性雰囲気として焼結すると、前記金属材料粉粒および有
機ケイ素高分子化合物が酸化されるので、非酸化性雰囲
気とする必要がある。ただし、一旦１０００℃前後で焼
結したのちであれば、必要な ３化学的変化や初期焼結
はほぼ完了しているので、１０ｍＨｇ程度の酸化性ガス
が雰囲気中に混在していても差し支えない。また、前記
焼結時の雰囲気の種類によつては、雰囲気ガスとの反応
により少量の反応生成物が出来ることもあるが、焼結体
５の性質に著しい悪影響を及ぼさない限り差し支えな
い。さらに、前述したホツトプレス法，拡散結合法，圧
延法，浸透法など高温状態で圧力等を加える加熱方法を
用いるときは、加圧成形体を保つための型や容器に関し
ても、加熱過程で焼結体の ４性質に著しい悪影響を及
ぼさないような材質からなるものを選択しなければなら
ない。次に、以上述べた加熱方法により、加熱過程で生
起する成形体中の化学変化等について述べる。

有機ケイ素高分子化合物の分解は５００℃以下の温度で
既に始まるが、金属材料粉粒と前記分解による生成する
遊離の炭素やケイ素との反応は、約５００℃の比較的低
温から徐々に開始され、１０００℃前後においては金属
材料粉粒同志の焼結による粒成長と相俟つて、前記分解
により遊離した炭素やケイ素とは金属相との固溶相ある
いは金属炭化物や金属ケイ化物を形成する。さらに、未
反応の炭素とケイ素は化合して主としてβ型の炭化ケイ
素（ＳｉＣ）の微粒子を形成する。この間に反応にあず
からない有機成分は揮散する。かくして、加熱により焼
結体中には、固溶相を含んだ金属材料の成長粒，金属炭
化物，金属ケイ化物およびＳｉＣ微粒子が主として混在
することになる。ただし、金属材料粉粒の種類によつて
、炭化物を形成し易いもの、ケイ化物を形成し易いもの
、さらには両者とも形成し難いものなど種々あるため、
これらの化合物の存在比率は、用いた金属材料の種類や
構成比によつて異なる。また、これらの金属とケイ化物
あるいは炭化物、これら化合物とＳｉＣ微粒子は、前記
の有機化合物の分解および分解生成物の化合過程の及ぼ
す効果により、互いに強固な結合をする作用をなすので
、焼結体の強度は優れたものとなる。さらに、上記の化
学変化は成形体の何れの部位においても均一に生起する
ため、焼結体全体に渉つて均質な性状を有するものを得
られることは、本発明の大きな特長である。以上のよう
な過程は１５００℃まででほぼ完了し、結果として、固
溶相を含んだ金属材料成長粒を炭化物やケイ化物が被覆
し、これをＳｉＣ微粒子が強固結合した焼結体を形成す
ることになる。また、セラミツクスによりなる繊維を複
合させる場合においては、有機化合物分解生成物中に含
まれる遊離炭素や有機基の作用により前記金属材料粉粒
との濡れ性が向上し、また炭化物生成反応が生起し、繊
維とマトリツクスの結合は強固なものとなるので、充分
高強度な繊維複合体を得ることができる。かくして、本
発明による複合焼結体は、耐熱性すなわち、高温におけ
る機械的強度，耐酸化性，耐食性および耐摩耗性などに
優れた金属炭化物，金属ケイ化物，ＳｉＣ微粒子等の介
在により、極めて耐熱性に優れた焼結成形体となる。前
述した如く、添加剤として用いる有機ケイ素高分子化合
物の量を多くすると、有機基の飛散により、多孔質焼結
体を得ることができる。

そこで本発明の応用として、これらの多孔質焼結体に次
のような処理を施こして新たな焼結成形体となすことが
できる。（１）本発明で用いる有機ケイ素高分子化合物
および／もしくは金属材料を低粘性な液状になしたるの
ち、常圧力下もしくは減圧力下で前記多孔質焼結体に含
浸もしくは溶浸させたのち、必要により加圧して含浸も
しくは溶浸の度合いを高めたのち、前述と同様な加熱処
理を施こして、より高い密度およびより性能のよい成形
体となすこと。

（２）前記多孔質焼結体を粉砕し、その粒度を調整した
上で、必要により有機ケイ素高分子化合物および／もし
くは金属材料粉粒を添加したのち、前述と同様の方法で
加圧成形と加熱焼結を施こすことにより、より高い密度
およびより性能のよい成形体となすこと。

ただし、（２）の処理は、５ｍ以上の長繊維を用いた焼
結体に適用することは不利である。

また、（１），（２）の処理は、いまだ充分焼結が行な
われていない段階の多孔質焼結体にも施こすことができ
る。前記（１）の含浸処理を行なう目的で、有機ケイ素
高分子化合物を液状となすためには、これを可溶する溶
媒を使用するか、または３００℃前後の加熱を施こせば
よい。また、金属材料を液状となすには、これらの融点
以上に加熱すればよい。前記（１），（２）の処理は、
必要により何回でも繰り返し行なうことができる。ただ
し、多孔質焼結体をそのまま、例えば含油軸受などとし
て使用する場合は、上記（１），（２）の処理を施さな
くともよい。さらに、以上述べた諸方法により得られた
複合焼結体の特に鉄を含むものについて、浸炭，焼入れ
，焼き戻しなど通常金属系焼結体に施こされている性能
向上のための処理をこれに施こすこともできる。また、
得られた焼結体の表面に、有機ケイ素高分子化合物の塗
布や吹き付けなどを行なつたのち、加熱処理することに
より、特に表面層の硬度増大，耐酸化性，耐摩耗性，耐
食性の向上を計ることができる。次に本発明を実施例に
ついて説明する。

実施例 １ 純度９９％以上で３５０メツシユ以下のＦｅ−１３Ｃｒ
合金粉末に、有機ケイ素高分子化合物の１種であるポリ
カルボシラン（平均分子量１０００）１０重量％相当を
ノルマルヘキサンで溶解した溶液を添加して、捕潰機で
湿式混合した。

これをドライエアーを用いて乾燥Ｌ１再び捕潰機を用い
て２００メツシユ以下の粒度に調整した。この粉粒にホ
ツトプレスを施こした。加熱条件は、黒鉛製冶具，２０
０Ｋｆ／Ｃｄ加圧，アルゴン気流中，３００℃／Ｈｒの
昇温速度，１１００℃３０分間であつた。このものと前
記Ｆｅ−１３Ｃｒのみからなる金属焼結体との性質の比
較を第３表に示す。上表の如く、本発明による複合焼結
体は従来の金属焼結体に較べて、優れたものであるが、
特に硬度および耐酸化性に関しては、著しい向上が見ら
れた。

図ＡＶＣ本発明による焼結体の顕微鏡による組織写真を
、図ＢＶＣ従来品のそれを示す（×１０００）。写真か
ら、本発明によるものは、炭化物やケイ化物の微粒子が
Ｆｅ−Ｃｒ合金粒を均一に取り囲んでいることが判り、
これら化合物の介在により、硬度および耐酸化性が向上
したことが判る。かくして、本発明による複合焼結体は
、高温における使用に充分耐えうるものであることが確
認された。実施例 ２ 純度９８〜９９％で２００メツシユ以下のヘガネス鉄粉
と、純度９９％で２００メツシユ以下の銅粉とを９０対
８の重量比で混合したものに、２重量％に当る有機ケイ
素高分子化合物の１種であるポリカルボシランをノルマ
ルヘキサンで溶解した溶液を添加して、捕潰機で湿式混
合した。

これをドライエアーを用いて乾燥させ、再び捕潰機を用
いて２００メツシユ以下の粒度に調整したのち、上表の
如く、本発明による複合焼結体は、特に高温における耐
応力性，耐酸化性，耐食性に優れているので、高温機械
部品などとしてその使用範囲が大きく拡大されるものと
期待できる。実施例 ３ 実施例２で用いた鉄粉と、純度９８．５９６のＣｒ粉と
を９４対５の重量比で混合したものに、１重量％に当る
ポリカルボシランを加えて、実施例１と同様な工程で２
００メツシユ以下の混合粉末を得た。

このものに金型プレス型中で体積比で１０％に当る主と
してＳｉＣよりなる繊維（長さ４０Ｗｒ１ｎ，太さ１０
〜２０μｍ）を一方向に、しかも均等配設し、５０！／
Ｃｄの圧力をかけて、１０×１０×４０ｍ１１の加圧成
形体を得た。これを、水素気流中で２００℃／時の昇温
速度で加熱し、１３００℃１金型プレスを用いて約３ｔ
０ｎ／Ｃｄの圧力をかけ、５×１０Ｘ４０ｍ！ｌの加圧
成形体を得た。これを水素気流中において、３００℃／
時の昇温速度で１２００℃，１時間の焼結を行ない、複
合焼結体となした。このものの性質と、従来品でＦｅ−
８Ｃｕ−１．５Ｃからなる金属焼結体の性質との比較を
第４表に示す。上表の如く、本発明による複合焼結体は
、従来の金属焼結体に較べて優れた性質を有すているこ
とが判明した。

また、本発明品の高温における諸性質を従来品のＴｉＣ
−２４Ｎｉ−５Ｃ０−５Ｃｒからなるサーメツトと比較
したものを第５表に示す。の高温における耐酸化性およ
び耐食性は、実施例１および２における製品と同様優れ
たものであつたが、特に高温引張り強さが８００℃で８
５Ｋ９／Ｆｌｌｊを示し、高温における本実施例品の有
用さが実証された。

実施例 ４ 純度９９％で２００メツシユＮｉ，Ｃｕ，Ｎｎ，Ｆｅお
よびＳｉの粉末を、それぞれ６２，２７，２．１，−０
．８および０．１重量％の比率で混ぜたものに、重量比
で８％に当るポリカルボシランを添加し、実施例２と同
様な処理を行なつて、１ｔ０ｎ／Ｃｄの加圧による成形
体にアルゴン雰囲気中、１１００℃，１時間の焼結を施
した。

得られた複合焼結体と、従来品であるＮｉ− ３０Ｃｕ
− ２．１Ｍｎ−０．８Ｆｅ−０．１Ｓｉからなる金属
焼結体との性質の比較を第７表に示す。このものは、約
８５チ理論密度であり、これを粉砕して、粒度を２５０
メツシユ以下に調整し、さらに１重量％のポリカルボシ
ランを添加して、２ｔ０ｎ／Ｃｗｉの加圧による成形体
を作り、これをアルゴン雰囲気中、１２００℃，１時間
の再焼結を施した。

このものの性質は、密度が８．２ｙ／Ｃｒｌｌ，硬度Ｈ
ｖ＝３４０，引張強さ８６．５Ｋｖ／一，空隙率６．８
チであり、粉砕による再焼結により性質が向上すること
が判明した。実施例 ５ 予め合金化されたＣｕ−５Ｓｎからなる軸受用合金粉で
２００メッシュ以下のもの９８重量％に、２重量％に当
るポリカルボシランを添加したものを、５ｔ０ｎ／Ｃｗ
ｉの圧力で円筒状に成形し、水素気流中８５０℃で１時
間焼結した。

この軸受用焼結体と従来品であるＣｕ−５Ｓｎとの性質
を第８表に示す。上表に見る如く、本発明の方法によれ
ば、含油率が大きく、しかも圧環強さも大きい軸受用焼
結体を得ることができる。

尚、上記実施例においては、従来用いられている代表的
な金属焼結体の原料である金属材料粉粒を使用した耐熱
性複合焼結体の製造方法の数例を示したにすぎないが、
これ以外の種々の系についても、全く同様に優れた性能
を示す耐熱性複合材料を製造することができる。

以上述べたところにより、本発明によれば高温において
も優れた機械的性質，耐酸化性，耐摩耗性，耐食性を有
する複合焼結体の製造方法を提供することができ、本発
明による複合焼結体は、高温機械部品，高温摩擦部品，
軸受などとして、あるいは各種耐熱材料として幅広い分
野において充分優れた性能を発揮するものと期待できる
。

【図面の簡単な説明】

図ＡはＦｅｌ３Ｃｒ合金粉とポリカルボシラン（１０重
量％）とを原料として複合焼結体となした本発明による
焼結体の顕微鏡による組織写真、図ＢはＦｅ−１３Ｃｒ
のみよりなる従来の焼結体の顕微鏡組織写真である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 従来焼結機械部品、摩擦部品、軸受の原料として使
   用されている金属材料粉粒１００部に対し、炭素とケイ
   素を主たる骨格成分とする有機ケイ素高分子化合物を０
   ．０５〜３０部添加して混合粉体となしたのち、これを
   加圧成形加工する工程と、非酸化性雰囲気中で８００〜
   １５００℃の温度範囲内で加熱焼結する工程とを包含し
   てなる耐熱性複合焼結体の製造方法。 ２ 従来焼結機械部品、摩擦部品、軸受の原料として使
   用されている金属材料粉粒１００部に対し、炭素とケイ
   素を主たる骨格成分とする有機ケイ素高分子化合物を０
   ．０５〜３０部添加混合してなる混合粉体中にセラミッ
   クス繊維を２〜４０部配設せしめて集合体となし、この
   集合体を加圧成形加工する工程と、非酸化性雰囲気中で
   ８００〜１５００℃の温度範囲内で加熱焼結する工程と
   を包含してなる繊維により強化されたことを特徴とする
   耐熱性複合焼結体の製造方法。