JPS61101465A - 秩化珪素結合炭化珪素焼結体の製造方法 - Google Patents
秩化珪素結合炭化珪素焼結体の製造方法Info
- Publication number
- JPS61101465A JPS61101465A JP59220433A JP22043384A JPS61101465A JP S61101465 A JPS61101465 A JP S61101465A JP 59220433 A JP59220433 A JP 59220433A JP 22043384 A JP22043384 A JP 22043384A JP S61101465 A JPS61101465 A JP S61101465A
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- JP
- Japan
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- silicon carbide
- silicon
- particle size
- average particle
- sintered body
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、高強度炭化珪素−窒化珪素複合セラミックス
の製造方法に係り、特に高強度、耐熱衝撃性、耐蝕性を
必要とする構造用材料の製造に好適な製造方法に関する
。
の製造方法に係り、特に高強度、耐熱衝撃性、耐蝕性を
必要とする構造用材料の製造に好適な製造方法に関する
。
一般に、エンジンやタービンなどの構造材料に適するエ
ンジニアリングセラミックとして窒化珪素または炭化珪
素が考えられている。その焼結技術として常圧焼結法、
加圧焼結法、反応焼結法がある。この中で常圧焼結法、
加圧焼結法は焼成収縮率が２０％近くもあり、寸法精度
が悪く高度な技術が必要であるのに対し１反応焼結法は
寸法収縮がほとんどなく寸法精度の高い部品を直接容易
に得ることができるが１強度や耐熱衝撃性などを高める
のは戴しい、そこで、現在耐火物として使用されている
窒化珪素結合炭化珪素組成物を耐熱構造用材料に適用す
ることを考えた。一般に、窒化珪素結合炭化珪素組成物
は、焼成による寸法変化がほとんどなく、耐熱性、耐蝕
性、耐酸化性。
ンジニアリングセラミックとして窒化珪素または炭化珪
素が考えられている。その焼結技術として常圧焼結法、
加圧焼結法、反応焼結法がある。この中で常圧焼結法、
加圧焼結法は焼成収縮率が２０％近くもあり、寸法精度
が悪く高度な技術が必要であるのに対し１反応焼結法は
寸法収縮がほとんどなく寸法精度の高い部品を直接容易
に得ることができるが１強度や耐熱衝撃性などを高める
のは戴しい、そこで、現在耐火物として使用されている
窒化珪素結合炭化珪素組成物を耐熱構造用材料に適用す
ることを考えた。一般に、窒化珪素結合炭化珪素組成物
は、焼成による寸法変化がほとんどなく、耐熱性、耐蝕
性、耐酸化性。
耐衝撃性にすぐれていることが知られている。窒化珪素
結合炭化珪素組成物の製造例は、特開昭５８−８８１６
９号公報に開示されているが１機械的強度が不十分で構
造用材料として使用するには不適当である。従って、窒
化珪素結合炭化珪素組成物を構造用材料に適合するため
には、高強度にすることが重要で、これまでこれに対処
できる技術がなく、実用的なものがない。
結合炭化珪素組成物の製造例は、特開昭５８−８８１６
９号公報に開示されているが１機械的強度が不十分で構
造用材料として使用するには不適当である。従って、窒
化珪素結合炭化珪素組成物を構造用材料に適合するため
には、高強度にすることが重要で、これまでこれに対処
できる技術がなく、実用的なものがない。
〔発明の目的〕 ゛
本発明の目的は、強度を高め構造用材料として適用でき
るようにした窒化珪素結合炭化珪素焼結体の製造法を提
供することにある。
るようにした窒化珪素結合炭化珪素焼結体の製造法を提
供することにある。
本発明は、平均粒径５〜１００μｍの炭化珪素粉末と炭
化珪素の平均粒径よりも小さい平均粒径を有する金属珪
素粉末を配合したことに特徴を有するものであって、従
来の単に耐熱衝撃性にすぐれているだけでなく、構造用
材料に適用できるように高強度にしたことに特徴を有す
る。
化珪素の平均粒径よりも小さい平均粒径を有する金属珪
素粉末を配合したことに特徴を有するものであって、従
来の単に耐熱衝撃性にすぐれているだけでなく、構造用
材料に適用できるように高強度にしたことに特徴を有す
る。
まず原料として、平均粒径５〜１００μｍの炭化珪素粉
末２５〜２５０重量部と炭化珪素の平均粒径よりも小さ
い平均粒径、好ましくは０．２５〜２０μｍを有する金
属珪素１００重量部との混合物を用い、これに例えばポ
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、熱可塑性樹脂および可塑剤、安定剤、潤滑剤など
の補助剤を２〜１５重量部混合し、これをメカニカルプ
レスや射出成形機などにより成形体とする。成形体の大
きさは特に制限はない。ここで、炭化珪素。
末２５〜２５０重量部と炭化珪素の平均粒径よりも小さ
い平均粒径、好ましくは０．２５〜２０μｍを有する金
属珪素１００重量部との混合物を用い、これに例えばポ
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、熱可塑性樹脂および可塑剤、安定剤、潤滑剤など
の補助剤を２〜１５重量部混合し、これをメカニカルプ
レスや射出成形機などにより成形体とする。成形体の大
きさは特に制限はない。ここで、炭化珪素。
金属珪素は市販のものをそのまま使用できる。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、この成形体は、成形助剤として用いた有機高分子化
合物、熱可塑性樹脂、補助剤などが分解揮散する温度ま
で加熱する。また、成形体の相対密度を６０％以上とす
るのが好ましい。
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、この成形体は、成形助剤として用いた有機高分子化
合物、熱可塑性樹脂、補助剤などが分解揮散する温度ま
で加熱する。また、成形体の相対密度を６０％以上とす
るのが好ましい。
成形体は、窒素、水素、アンモニアのうち一種以上のガ
ス雰囲気下で金属珪素の融点以下の温度まで加熱し、焼
結体とする。金属珪素の融点以上の温度まで加熱すると
、金属珪素が溶融し１表面にしみ出てくるからである。
ス雰囲気下で金属珪素の融点以下の温度まで加熱し、焼
結体とする。金属珪素の融点以上の温度まで加熱すると
、金属珪素が溶融し１表面にしみ出てくるからである。
本発明において炭化珪素粉末の平均粒径を５〜１００μ
ｍとした理由は、１００μｍより大きい粗粒粉だと強度
が改良されないからである。また、５μｍより小さい微
粒粉だと耐熱衝撃性が改良されないからである。また、
１００μｍより大きい粗粒粉が存在すると、成形助剤と
の混合が難しく。
ｍとした理由は、１００μｍより大きい粗粒粉だと強度
が改良されないからである。また、５μｍより小さい微
粒粉だと耐熱衝撃性が改良されないからである。また、
１００μｍより大きい粗粒粉が存在すると、成形助剤と
の混合が難しく。
射出成形時に成形助剤と粒子が分離し成形困難だからで
ある。
ある。
本発明において、炭化珪素と金属珪素の粒径比を炭化珪
素二金属珪素＝５〜２０：１とした理由は、この粒径比
の範囲だと炭化珪素粉末と金属珪素粉末の分散が良好な
ので成形体の相対密度が向上するからである。
素二金属珪素＝５〜２０：１とした理由は、この粒径比
の範囲だと炭化珪素粉末と金属珪素粉末の分散が良好な
ので成形体の相対密度が向上するからである。
本発明において、平均粒径５〜１００μｍの炭化珪素粉
末２５〜２５０重量部と炭化珪素の平均粒径より小さい
平均粒径、好ましくは０．２５〜２０μｍを有する金属
珪素１００重量部の混合惣とした理由は、焼結による寸
法変化を±１％以内という寸法精度で高強度に出来るか
らである。
末２５〜２５０重量部と炭化珪素の平均粒径より小さい
平均粒径、好ましくは０．２５〜２０μｍを有する金属
珪素１００重量部の混合惣とした理由は、焼結による寸
法変化を±１％以内という寸法精度で高強度に出来るか
らである。
本発明によれば、この組成物の焼結体は、耐熱衝撃性、
耐熱性、耐蝕性に加え、焼結により寸法変化することな
く高強度を有するので複雑形状の構造用材料などへの利
用範囲を拡大するものである。
耐熱性、耐蝕性に加え、焼結により寸法変化することな
く高強度を有するので複雑形状の構造用材料などへの利
用範囲を拡大するものである。
実施例１
平均粒径２ｍの金属珪素粉末４０ｇと平均粒径１６μｍ
の炭化珪素６０ｇの混合粉末に成形助剤としてポリビニ
ルブチラール１５％溶液を１００ＣＣ添加し、ボットミ
ルで１２時間混合し、次に室温で乾燥させ供試原料とし
た。この原料をメカニカルプレスを用いて成形圧力２５
０）ｃｇ／ａ１で直径１００＋＋ａ、厚さ３０ｍｍのも
のを成形した。これを５ｋｇ／ｃｉの窒素ガス雰囲気中
１１００℃で１０時間。
の炭化珪素６０ｇの混合粉末に成形助剤としてポリビニ
ルブチラール１５％溶液を１００ＣＣ添加し、ボットミ
ルで１２時間混合し、次に室温で乾燥させ供試原料とし
た。この原料をメカニカルプレスを用いて成形圧力２５
０）ｃｇ／ａ１で直径１００＋＋ａ、厚さ３０ｍｍのも
のを成形した。これを５ｋｇ／ｃｉの窒素ガス雰囲気中
１１００℃で１０時間。
１２００℃で２０時間−１３００℃で１０時間、 １３
５０”Ｃで５時間保持後炉冷した。ここで各昇温速度は
↓０”Ｃ／ Ｈｉｎである。焼成後の焼結体の相対密度
は８４％、寸法収縮は０．６％であった。焼結体中には
、窒化珪素ボイスカーが、生成窒化珪素１００重量部当
たり２重量部生成していた。この焼結体の試験結果を第
１表に示す、ここで、熱衝撃抵抗性は、焼結体を窒素ガ
ス中１２００℃で３０分間保持し、水中に急冷した。そ
して亀裂を見い出すまで反復した。
５０”Ｃで５時間保持後炉冷した。ここで各昇温速度は
↓０”Ｃ／ Ｈｉｎである。焼成後の焼結体の相対密度
は８４％、寸法収縮は０．６％であった。焼結体中には
、窒化珪素ボイスカーが、生成窒化珪素１００重量部当
たり２重量部生成していた。この焼結体の試験結果を第
１表に示す、ここで、熱衝撃抵抗性は、焼結体を窒素ガ
ス中１２００℃で３０分間保持し、水中に急冷した。そ
して亀裂を見い出すまで反復した。
第１表
実施例２
実施例１と同様にして金属珪素粉末、炭化珪素粉末の粒
径、組成を変えて焼結した結果を第２表に示す。
径、組成を変えて焼結した結果を第２表に示す。
第２表
これから明らかなように、本発明品は、耐熱衝撃性、耐
熱性、耐蝕性にすぐれ、さらに高強度であることが分る
。
熱性、耐蝕性にすぐれ、さらに高強度であることが分る
。
実施例３
平均粒径０．９ｍｓ＋の金属珪素粉末８０．１ｇ と
平均粒径１６μｍの炭化珪素５２．２ ｇ の混合粉末
に成形助剤としてポリエチレン３．５ｇ、ポリエチレン
ワックス７．１ｇ天然ワックス３．５ｇ、ステアリン酸
２．４ｇ を混合し原料とした。この原料を射出成形を
用いて第１図に示すような４枚羽根の成形体を試作した
。これを窒素ガス中４１０℃まで加熱し成形助剤を分解
揮散させた後、５Ｉｃｇ／ｄの窒素ガス雰囲気中、１１
００℃で１０時間、１２００℃で２０時間、１３００℃
で１０時間、１３５０℃で５時間保持後炉冷した。ここ
で各昇温速度は１０’Ｃ／ｗｉｎである。焼成後の焼結
体の相対密度は８５％、寸法収縮０．５ ％であった。
平均粒径１６μｍの炭化珪素５２．２ ｇ の混合粉末
に成形助剤としてポリエチレン３．５ｇ、ポリエチレン
ワックス７．１ｇ天然ワックス３．５ｇ、ステアリン酸
２．４ｇ を混合し原料とした。この原料を射出成形を
用いて第１図に示すような４枚羽根の成形体を試作した
。これを窒素ガス中４１０℃まで加熱し成形助剤を分解
揮散させた後、５Ｉｃｇ／ｄの窒素ガス雰囲気中、１１
００℃で１０時間、１２００℃で２０時間、１３００℃
で１０時間、１３５０℃で５時間保持後炉冷した。ここ
で各昇温速度は１０’Ｃ／ｗｉｎである。焼成後の焼結
体の相対密度は８５％、寸法収縮０．５ ％であった。
また、変形や割れもなく寸法精度も良好であった。
これから明らかなように１本発明品は、複雑形状の構造
用材料を変形や割れもなく寸法精度よく容に得ることが
でき、高強度、耐熱衝撃性、耐熱性、耐蝕性にすぐれて
いることが分る。
用材料を変形や割れもなく寸法精度よく容に得ることが
でき、高強度、耐熱衝撃性、耐熱性、耐蝕性にすぐれて
いることが分る。
本発明によれば、耐熱衝撃性、耐熱性、耐蝕性に加え、
焼結により寸法変化することなく高強度を有する窒化珪
素結合炭化珪素焼結体を容易に得ることができるので、
耐火物部品のみならず、エンジンやタービンなどの複雑
形状の構造用材料などへの利用範囲を拡大するものであ
る。
焼結により寸法変化することなく高強度を有する窒化珪
素結合炭化珪素焼結体を容易に得ることができるので、
耐火物部品のみならず、エンジンやタービンなどの複雑
形状の構造用材料などへの利用範囲を拡大するものであ
る。
第１図は本発明の一実施例の説明図である。
Claims (1)
- １、平均粒径５〜１００μｍの炭化珪素粉末と炭化珪素
の平均粒径よりも小さい平均粒径を有する金属珪素粉末
及び成形助剤を混合し成形したのち、該成形体を窒化性
ガス雰囲気中で金属珪素の溶融温度以下で焼成すること
を特徴とする窒化珪素結合炭化珪素焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59220433A JPS61101465A (ja) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | 秩化珪素結合炭化珪素焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59220433A JPS61101465A (ja) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | 秩化珪素結合炭化珪素焼結体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61101465A true JPS61101465A (ja) | 1986-05-20 |
Family
ID=16751030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59220433A Pending JPS61101465A (ja) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | 秩化珪素結合炭化珪素焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61101465A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4990469A (en) * | 1987-11-23 | 1991-02-05 | Norton Gmbh | Refractory material and process for production of the same |
| US5200373A (en) * | 1988-03-04 | 1993-04-06 | Hitachi, Ltd. | High strength composite ceramic structure and process for producing the same |
| US5316987A (en) * | 1987-04-10 | 1994-05-31 | Hitachi, Ltd. | Ceramic composite and process for production thereof |
| US7800265B2 (en) | 2007-11-12 | 2010-09-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Motor for an electric power steering apparatus |
| CN109503171A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-03-22 | 宜兴高等职业技术学校 | 一种氮化硅结合碳化硅砖及其制备方法 |
-
1984
- 1984-10-22 JP JP59220433A patent/JPS61101465A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5316987A (en) * | 1987-04-10 | 1994-05-31 | Hitachi, Ltd. | Ceramic composite and process for production thereof |
| US4990469A (en) * | 1987-11-23 | 1991-02-05 | Norton Gmbh | Refractory material and process for production of the same |
| US5200373A (en) * | 1988-03-04 | 1993-04-06 | Hitachi, Ltd. | High strength composite ceramic structure and process for producing the same |
| US7800265B2 (en) | 2007-11-12 | 2010-09-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Motor for an electric power steering apparatus |
| CN109503171A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-03-22 | 宜兴高等职业技术学校 | 一种氮化硅结合碳化硅砖及其制备方法 |
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