JPS5928963B2 - 配向性焼結体およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は配向性焼結体およびその製造方法に関するもの
である。

その目的とするところは、微結晶粒子の特定の結晶学的
方位を、同一平面上にない任意の形状の表面に沿つてか
つその表面に対してほぼ直角にそろえてなる焼結体と、
このような焼結体を製造するのに適した方法を提供する
ことにある、物質を構成する粒子の特定の結晶方位が一
定方向にそろつているものを、繊維構造をもつた物質と
いい、その一例として金属板を圧延加工して得られるも
のが知られている。

ところが、このような圧延加工を施した金属板の配向性
は低いものであり、その適用される範囲もきわめて限ら
れている。本発明によれば平面たけでなく複雑な曲面の
表面に対しても、それに沿つて一定の配向性を示す焼結
体を容易に製造することができ、かつそれによつて得ら
れた高度の配向性をもつ焼結体を提供することができる
。

本発明でいう焼結体とは、たとえば第１図に示すような
構造のものであり、焼結体を構成する微小結晶の特定の
結晶学的方位が矢印で示すごとく焼結体表面に沿つてこ
の表面に対して直角にそろつたものをいう。

ここで焼結体の表面に対して直角であるとは、それが曲
面である場合、その接平面に対して直角であることをい
う。このような配向性をもつ焼結体は、それを構成する
物質によつて種々の性状を示すのであるが、その特殊な
配向性によつて、新しい用途が開かれる。

単結晶が一般に結晶方位によつて物理的な性質や化学的
な性質の異なることはよく知られている。

このような性質としては、たとえば機械的強度、耐磨耗
性、電気転導度、熱伝導度、屈折率、耐腐蝕性などがあ
る。ところが焼結体では、それを構成する微小粒子それ
ぞれは上記のような性質をもつているけれど１ も、各
粒子の結晶方位が無秩序もしくはそれに近い状態である
。

したがつ【、焼結体全体としてみると、それは均質化さ
れてしまい、異方性をほとんど示さない。表面に対する
結晶方位がたとえば耐腐蝕性のす門 ぐれた方位であれ
ば、非常に化学的に安定な容器などを作ることができる
。

またその結晶方位が熱伝導性のよい方向と一致していれ
ば、放熱器や、トランジスタなどの発熱するような構体
を収納するための容器に適している。また逆にそれが熱
伝導性の悪い方向と一致していると、たとえば断熱箱な
どの用途が考えられる。このような性質を示す製品は、
一般の焼結体で実現することができないものであり、ま
た単結晶でも作ることができない本発明についてまず製
造方法から説明する。

この方法の説明から本発明にかかる焼結体の構造も理解
されるであろう。あらかじめ、焼結体に卦いて配向を望
む部分に対応する成型用の型の部分を、透水性を示す材
料で構成して卦く。

ここで透水性とは液体を透過する性質を示すことを意味
する。一方、原料として圧粉異方性をもつ粉末を準備し
、この粉末のスラリーを作る。本発明でいう圧粉異方性
とは、粉体を加圧したときにその配向のそろう性質をい
い、このような性質をもつ粉体としてはその粒子がたと
えば針状や薄板状の形状をしたものがある。圧粉異方性
は原料粉末全てにあることがもつとも望ましいが、その
一部にあつても十分な配向度が得られる。かかる圧粉異
方性を示す粉体のスラリーを上記型に入れ、加圧成型す
る。

加圧時、スラリー中に含まれていた液体の大部分は、型
の透水性のある部分から系外へ沢過されてしまう。得ら
れた成型体を焼成して所望の焼結体とする。透水性を示
す材料としては、アルミナやフオルステライトなどから
なる多孔質のセラミクスや、粉体成型して作つた多孔質
の金型成型品を使用することができる。

さらにはガラス球やガラスフアイバ一を低温で融着させ
て作つた多孔質のガラス物質も使用することができる。
かかる材料は一般に機械的強度の弱いものと考えられて
いるが、発明者の実験によれば５００ｋ９／ＣＴｌの圧
力にも十分耐えられる型乞作ることができる。焼結方法
によつては２〜１０ｔ／Ｃｒ！ｌの圧力に耐えられるも
のを作ることも容易である。成型のための圧力の人きさ
は、圧粉異方性を示す粉体の性状によつて異なるが、１
００１＜９／〜から５ｔ／ｄの範囲であれば十分である
。

たとえぱ径が約１０μの薄板状のα−Ｆｅ２Ｏ３粒子の
場合には１００ｋ９／ＣＴｉｌの圧力できわめて配向性
のよい成型体を作ることができる。また、０．３〜１μ
の長さの針状のゲータイト粒子の場合には、２〜５ｔ／
ＣＴ！ｌの圧力を印加することによつて配向させること
ができる。以下に、その実施例を説明する。

第１図はたとえば焼結体からなる椀状の容器を示し、そ
の粒子の結晶が矢印で表わすよう表面に対しで「定方向
にそろえられている。この容器は第２図に示すようにし
て作られる。

図において、１は雌型で、多孔質材料で作られている。
２はその保護部材で、多孔質材料からなる雌型１に過度
の引張応力が加わらぬように設置したもので、複数個の
透孔があらかじめ設けられている。

３は上パンチで、これと雌型１との間ｖζ圧粉異方性を
有する粉体４が充填されている。

このような構成において、上パンチ３に圧力を加えると
、粉体４に含まれていた液体は雌型１を透過し、保護部
材２の透孔を通して外部へ排出される。得られた成型品
は一般に配向性がよく、適当な条件で焼結するとさらに
配向性がよくなり、第１図に示すような焼結体を作るこ
とができる。次に製造方法【ついてその実施例をあげて
詳細に説明する。〔実施例１〕 第３図に示すように、フオルステライトで作つた雌型１
１を保護箱１２内に収納し、雌型１１内にスラリー１３
を入れた。

雌型１１に上パンチ１４をきつち９と嵌合させ、これに
圧力を印加してスラリー１３を刀１圧した。スラリー１
３としては圧粉異方性を示す薄板状のα−Ｆｅ２Ｏ３と
針状のγ−ＭｎＯＯＨｌ圧粉異方性を示さないＺｎＯの
粉末を混合し、水を用いて錬つたものを用いた。α−Ｆ
ｅ２Ｏ３粉末の粒子は、その径と厚さの比が１０対１、
平均粒径１５μである。各粉末は等モルとした。上パン
チ１４を加圧することによつて、スラリー１３の水分の
入半は雌型１１を透過し、保護箱１２の透孔を通して排
出された。

このようにして５００ｋ９／ｄの圧力で直方体状に成型
してから、この成型体を１３５０℃で３５０ｋ９／ＣＴ
ｉｉの圧力を印加しながら４時間焼結した。得られた焼
結体の平均粒径は１５０μＣあつた。上記焼結体をＸ線
回折で調べたところ、その断面における結晶の〈１１１
〉軸は第４図に示すような状態で配列されていた。

焼結体の底面２Ｌすなわち上パンチ１４の加圧方向と直
角な面に沿つた部分での１１１面の配向性は１００ｆｔ
）であジ、側面での配向性は約，９５（ｆ）であつた。
なお図において矢印を付していない部分は、く１１１〉
軸の方向が無秩序であることを表わしている。配向性は
Ｆｅの特性Ｘ線Ｆｅｋａを用い、試料面にＸ線を照射し
てブラツクアングルが８５度以下の回折線の積分強度を
求め、次式によつて計算した。

ｔ 上式において、１１は全回折線の強度の積分値であり、
１は１１１面、２２２面卦よび３３３面に訃ける回折線
強度の積分値の和を示す。

な訃添え字Ａ，Ｒはそれぞれ配向性焼結体、無配向性焼
結体の因子であることを表わしている。〔実施例２〕 第２図に示すような構造のプレス型を使用し、径と厚さ
との比が約１０対１、粒径が約１６μの薄板状α−Ｆｅ
２Ｏ３のスラリーを加圧して成型した。

印加圧力は１トン／Ｃｒｌであつた。得られた成型体を
窒素雰囲気中に訃いて３００ｋｇ／Ｃ７ｉの圧力を印加
しながら１４００℃の温度で４時間焼結した。焼結体の
平均粒径は６０μであり、 密なものが得られた。焼結
体の底面部分での配向性は約９５（ｆ）であり、側面部
分での配向性は約９０％であつた。

配向性の測定は具体例１と同じ方法で行ない、次式によ
つて算定した。ここで、１１１０，１００６はそれぞれ
１１０面による回折線強度の積分値、００６面による回
折線強度の積分値を表わす。

以上説明したように、本発明によれば、表面に沿つて高
度な配向性を示す焼結体を提供することができ、単結晶
やこれまでの焼結体では実現できない新しい用途を具体
化できる。

そして、かかる特殊な焼結体を比較的容易に作ることが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の配向性焼結体の一実施例の構造を示し
、第２図はそれを製造するための装置の構造を示す。 第３図は本発明の製造方法を実施するための装置の構造
を例示し、第４図はその装置によつて得られた焼結体の
構造を示す。１，１１・・・・・・透水性型、４，１３
・・・・・・圧粉異方性粉末のスラリー、３，１４・・
・・・・上パンチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 微結晶粒子の特定の結晶学的方位を、同一平面上に
   ない任意の形状の表面に沿いかつその表面に対してほぼ
   直角にそろえてなることを特徴とする配向性焼結体。 ２ 少なくとも一部分を透水性を示す材料で構成された
   成型用の型を用い、圧粉異方性のある粉末のスラリーを
   加圧成型して、微結晶粒子の特定の結晶学的方位を成型
   体の表面に沿いかつその表面に対してほぼ直角にそろえ
   、しかる後この成型体を焼結することを特徴とする配向
   性焼結体の製造方法。