JPS61201662A - 複合セラミツクスの製造法 - Google Patents
複合セラミツクスの製造法Info
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- JPS61201662A JPS61201662A JP60041152A JP4115285A JPS61201662A JP S61201662 A JPS61201662 A JP S61201662A JP 60041152 A JP60041152 A JP 60041152A JP 4115285 A JP4115285 A JP 4115285A JP S61201662 A JPS61201662 A JP S61201662A
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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、複合セラミックスの製造法に係り。
特に従来の反応焼結法より高寸法精度、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複
合セラミックスの製造方法に関する。
撃性、耐蝕性を必要とする構造用材料の製造に好適な複
合セラミックスの製造方法に関する。
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ツとして窒化ケイ素又は炭化ケイ
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９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。
ンジニアリングセラミツとして窒化ケイ素又は炭化ケイ
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９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。
他方１反応焼結法は他の方法に比べて焼成収縮率が小さ
いが強度や耐熱衝撃性などを高めるのは難しい、また、
焼成収縮率が小さいといっても特開昭５８−１４０３７
５号公報で示すように１〜１．５％あり、加工コストを
下げるには、更に焼成収縮率を小さくして高寸法精度に
する必要がある。
いが強度や耐熱衝撃性などを高めるのは難しい、また、
焼成収縮率が小さいといっても特開昭５８−１４０３７
５号公報で示すように１〜１．５％あり、加工コストを
下げるには、更に焼成収縮率を小さくして高寸法精度に
する必要がある。
そこで、現在耐火物として使用されている窒化ケイ素結
合炭化ケイ素組成物を耐熱構造用材料に適用することが
想到される。窒化ケイ素結合炭化ケイ素組成物の製造例
は、特開昭５８−８８１６９号公報に開示されているが
、機械的強度が不十分で機械構造用材料として使用する
には不適当であり、寸法変化も１〜１．５％程度ある。
合炭化ケイ素組成物を耐熱構造用材料に適用することが
想到される。窒化ケイ素結合炭化ケイ素組成物の製造例
は、特開昭５８−８８１６９号公報に開示されているが
、機械的強度が不十分で機械構造用材料として使用する
には不適当であり、寸法変化も１〜１．５％程度ある。
したがって、構造 □用材料に適合するには高強度にす
ることが重要で、更に高寸法精度にすることが重要であ
る。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。
ることが重要で、更に高寸法精度にすることが重要であ
る。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。
本発明の目的は、高寸法精度で強度を高め構造用材料と
して適用できるようにした複合セラミックスの製造法を
提供することにある。
して適用できるようにした複合セラミックスの製造法を
提供することにある。
本発明を概説すれば、本発明は複合セラミックスの製造
法に関する発明であって、平均粒径５〜１００μｍと０
．３〜１μｍの大小２種類の炭化ケイ素粉末、平均粒径
０．２５〜２μｍの金属ケイ素粉末、及び成形助剤を混
合し成形する工程、及び成形体を窒化性ガス雰囲気中で
金属ケイ素の溶融温度未満の温度で焼成する工程の各工
程を包含することを特徴とする。
法に関する発明であって、平均粒径５〜１００μｍと０
．３〜１μｍの大小２種類の炭化ケイ素粉末、平均粒径
０．２５〜２μｍの金属ケイ素粉末、及び成形助剤を混
合し成形する工程、及び成形体を窒化性ガス雰囲気中で
金属ケイ素の溶融温度未満の温度で焼成する工程の各工
程を包含することを特徴とする。
本発明は、平均粒径５〜１００μｍと０．３〜１μｍの
大小２種類の炭化ケイ素粉末と平均粒径０．２５〜２μ
ｍの金属ケイ素粉末を配合したことに特徴を有するもの
であって、従来のような単に耐熱衝撃性に優れているだ
けでなく、構造用材料に適用できるように高強度、高寸
法精度にしたことに効果の特徴を有する。
大小２種類の炭化ケイ素粉末と平均粒径０．２５〜２μ
ｍの金属ケイ素粉末を配合したことに特徴を有するもの
であって、従来のような単に耐熱衝撃性に優れているだ
けでなく、構造用材料に適用できるように高強度、高寸
法精度にしたことに効果の特徴を有する。
以下、本発明方法の一般的条件を説明する。
まず原料として、平均粒径５〜１００μｍの炭化ケイ素
を好ましくは２５〜２５０重量部、平均粒径０．３〜１
μｍの炭化ケイ素を好ましくは５〜４０重量部そして平
均粒径０．２５〜２μｍの金属ケイ素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、熱可塑性樹脂及び
可盟剤、安定剤、潤滑剤などの補助剤を好ましくは２〜
１５重量部混置部、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、炭化ケイ素、金属ケイ素は市販のもの
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。
を好ましくは２５〜２５０重量部、平均粒径０．３〜１
μｍの炭化ケイ素を好ましくは５〜４０重量部そして平
均粒径０．２５〜２μｍの金属ケイ素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、熱可塑性樹脂及び
可盟剤、安定剤、潤滑剤などの補助剤を好ましくは２〜
１５重量部混置部、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、炭化ケイ素、金属ケイ素は市販のもの
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。
成形体は、窒素及び／又はアンモニアに、必要に応じて
水素を加えた窒化性ガス雰囲気下で金属ケイ素の融点未
満の温度車で加熱し、焼結体とする。金属ケイ素の融点
以上の温度まで加熱すると。
水素を加えた窒化性ガス雰囲気下で金属ケイ素の融点未
満の温度車で加熱し、焼結体とする。金属ケイ素の融点
以上の温度まで加熱すると。
金属ケイ素が溶融し１表面にしみ出てくるからである。
本発明において炭化ケイ素粉末の平均粒径を５〜１００
μｍと０．３〜１μｍとした理由は、この粒径の範囲で
あると炭化ケイ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。
μｍと０．３〜１μｍとした理由は、この粒径の範囲で
あると炭化ケイ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。
また、１００μｍより大きい粗粒粉であると強度が改良
されないからである。また５μｍより小さい微粒粉だけ
であると耐熱衝撃性が改良されないからである。更にま
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粗粒粉が分
離し成形困難であるからである。
されないからである。また５μｍより小さい微粒粉だけ
であると耐熱衝撃性が改良されないからである。更にま
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粗粒粉が分
離し成形困難であるからである。
本発明において、平均粒径が大きい方の炭化ケイ素と金
属ケイ素の粒径比を炭化ケイ素：金属ケイ素＝５〜２０
：１とするのが好ましく、その理由は、この粒径比の範
囲であると炭化ケイ素粉末と金属ケイ素粉末の分散が良
好なので成形体の相対密度が向上し、焼結による寸法変
化を±０．３％以内という従来の反応焼結法より高寸法
精度にできるからである。
属ケイ素の粒径比を炭化ケイ素：金属ケイ素＝５〜２０
：１とするのが好ましく、その理由は、この粒径比の範
囲であると炭化ケイ素粉末と金属ケイ素粉末の分散が良
好なので成形体の相対密度が向上し、焼結による寸法変
化を±０．３％以内という従来の反応焼結法より高寸法
精度にできるからである。
本発明において、前記のように、平均粒径５〜１００μ
ｍの炭化ケイ素２５〜５０重量部、平均粒径０．３〜１
μｍの炭化ケイ素５〜４０重量部、平均粒径０．２５〜
２μｍの金属ケイ素１００重量部の混合物が好適である
理由は、成形体の相対密度が向上するため、及び焼結に
よる寸法変化を±０．３％以内という従来の反応焼結法
より高寸法精度で高強度にできるからである。
ｍの炭化ケイ素２５〜５０重量部、平均粒径０．３〜１
μｍの炭化ケイ素５〜４０重量部、平均粒径０．２５〜
２μｍの金属ケイ素１００重量部の混合物が好適である
理由は、成形体の相対密度が向上するため、及び焼結に
よる寸法変化を±０．３％以内という従来の反応焼結法
より高寸法精度で高強度にできるからである。
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、耐蝕性を加え、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、耐蝕性を加え、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。
以下、本発明の実施例により更に具体的に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されない。
本発明はこれら実施例に限定されない。
なお、第１図及び第２図は、本発明品で試験に供した４
枚羽根型成形体の１例の正面図（第１図）及び平面図（
第２図）である、各数値の単位は１１１１である。
枚羽根型成形体の１例の正面図（第１図）及び平面図（
第２図）である、各数値の単位は１１１１である。
実施例１
平均粒径２μｍの金属ケイ素粉末６０ｇと平均粒径１６
μｍの炭化ケイ素３０ｇ、平均粒径０．７μｍの炭化ケ
イ素Ｌｏｇ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、ポットミルで１
２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２５０ ｋ
ｇ−ｆ／Ｃｍ”で直径１００ｍｍ、厚さ３０Ｉｌ１１１
のものを成形した。これを５ ｋｇ／ａｍ”の窒素ガス
雰囲気中１１００℃で１０時間。
μｍの炭化ケイ素３０ｇ、平均粒径０．７μｍの炭化ケ
イ素Ｌｏｇ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、ポットミルで１
２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２５０ ｋ
ｇ−ｆ／Ｃｍ”で直径１００ｍｍ、厚さ３０Ｉｌ１１１
のものを成形した。これを５ ｋｇ／ａｍ”の窒素ガス
雰囲気中１１００℃で１０時間。
１２００℃で２０時間、 １３００℃で１５時間、 １
３５０℃で５時間保持後炉冷した。ここで各昇温速度は
１０℃／分である。焼成後の焼結体の相対密度は８５％
、寸法変化率は０．３％であった。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。そして亀裂を見出すまで反復した回数で示した。
３５０℃で５時間保持後炉冷した。ここで各昇温速度は
１０℃／分である。焼成後の焼結体の相対密度は８５％
、寸法変化率は０．３％であった。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。そして亀裂を見出すまで反復した回数で示した。
実施例２
実施例１と同様にして金属ケイ素粉末、炭化ケイ素粉末
の粒径１組成を変えて焼結した結果を第２表に示す。
の粒径１組成を変えて焼結した結果を第２表に示す。
これから明らかなように、本発明品は、耐熱衝撃性、耐
熱性、耐蝕性に優れ、更に高寸法精度。
熱性、耐蝕性に優れ、更に高寸法精度。
高強度であることが分る。
実施例３
平均粒径０．９μｍの金属ケイ素粉末８０．１ ｇと平
均粒径１６μｍの炭化ケイ素３９．１５ ｇと平均粒径
０．５μｍの炭化ケイ素１３．０５ 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機
を用いて第１図及び第２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、５ｋｇ／ｃＩ１１２の窒素
ガス雰囲気中１１００℃で１０時間。
均粒径１６μｍの炭化ケイ素３９．１５ ｇと平均粒径
０．５μｍの炭化ケイ素１３．０５ 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機
を用いて第１図及び第２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、５ｋｇ／ｃＩ１１２の窒素
ガス雰囲気中１１００℃で１０時間。
１２００℃で２０時間、 １３００℃で２０時間、 １
３５０℃で５時間保持後炉冷した。ここで各昇温速度は
１０℃／分である。焼成後の焼結体の相対密度は８６％
１寸法変化率は０．２７％であった。また、変形や割れ
もなく寸法精度と良好であった。
３５０℃で５時間保持後炉冷した。ここで各昇温速度は
１０℃／分である。焼成後の焼結体の相対密度は８６％
１寸法変化率は０．２７％であった。また、変形や割れ
もなく寸法精度と良好であった。
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易に得ることが
でき、高強度、耐熱衝撃性、耐熱性、耐蝕性に優れたい
ることが分る。
材料を変形や割れもなく寸法精度よく容易に得ることが
でき、高強度、耐熱衝撃性、耐熱性、耐蝕性に優れたい
ることが分る。
本発明によれば、耐熱衝撃性、耐熱性、耐蝕性。
高強度に加え、焼結による寸法変化が±０．３％と従来
の反応焼結法のものより高寸法精度を有する窒素ケイ素
結合炭化ケイ素焼結体が容易に得ることができるので、
加工コストが大幅に下がり、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ことができるという顕著な効果が奏
せられる。
の反応焼結法のものより高寸法精度を有する窒素ケイ素
結合炭化ケイ素焼結体が容易に得ることができるので、
加工コストが大幅に下がり、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ことができるという顕著な効果が奏
せられる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、平均粒径５〜１００μｍと０．３〜１μｍの大小２
種類の炭化ケイ素粉末、平均粒径０．２５〜２μｍの金
属ケイ素粉末、及び成形助剤を混合し成形する工程、及
び成形体を窒化性ガス雰囲気中で金属ケイ素の溶融温度
未満の温度で焼成する工程の各工程を包含することを特
徴とする複合セラミックスの製造法。 ２、平均粒径が大きい方の炭化ケイ素と、該金属ケイ素
との粒径比が、炭化ケイ素：金属ケイ素：５〜２０：１
である特許請求の範囲第１項記載の複合セラミックスの
製造法。 ３、該平均粒径５〜１００μｍの炭化ケイ素を２５〜２
５０重量部、該平均粒径０．３〜１μｍの炭化ケイ素を
５〜４０重量部、該金属ケイ素を１００重量部、該成形
助剤を２〜１５重量部使用する特許請求の範囲第１項記
載の複合セラミックスの製造法。 ４、該成形体の焼成による寸法変化が、±０．３％以内
である特許請求の範囲第１項記載の複合セラミックスの
製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60041152A JPS61201662A (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | 複合セラミツクスの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60041152A JPS61201662A (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | 複合セラミツクスの製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61201662A true JPS61201662A (ja) | 1986-09-06 |
Family
ID=12600444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60041152A Pending JPS61201662A (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | 複合セラミツクスの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61201662A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04357167A (ja) * | 1991-05-31 | 1992-12-10 | Sharp Corp | セラミックスヒータ |
| US5378417A (en) * | 1987-04-10 | 1995-01-03 | Hitachi, Ltd. | Process for producing ceramic compositions |
| WO2005026076A1 (ja) * | 2003-09-09 | 2005-03-24 | Ngk Insulators, Ltd. | 窒化珪素結合ＳｉＣ耐火物及びその製造方法 |
-
1985
- 1985-03-04 JP JP60041152A patent/JPS61201662A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5378417A (en) * | 1987-04-10 | 1995-01-03 | Hitachi, Ltd. | Process for producing ceramic compositions |
| JPH04357167A (ja) * | 1991-05-31 | 1992-12-10 | Sharp Corp | セラミックスヒータ |
| WO2005026076A1 (ja) * | 2003-09-09 | 2005-03-24 | Ngk Insulators, Ltd. | 窒化珪素結合ＳｉＣ耐火物及びその製造方法 |
| US7494949B2 (en) | 2003-09-09 | 2009-02-24 | Ngk Insulators, Ltd. | SiC refractory comprising silicon nitride bond thereto and method for production thereof |
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