JPS6155579B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は熱伝導度の向上したセラミツクと金属
との複合材料とその製造方法に係り、更に詳しく
は、複合材料の破断面が拡大微視的に、各内核が
鉄あるいは鉄とモリブデン金属であり、その各々
の内核外皮面がフオルステライト―エンスタタイ
ト系皮膜で被覆されて結合し、材料の外表面がフ
オルステライト―エンスタタイト系皮膜層で被覆
された複合材料およびその製造法に関するもので
ある。 従来からフオルステライトやそれと同質のエン
スタタイトセラミツクスがあり、これらのセラミ
ツクスは電気絶縁性に優れ、かつ被メタライズ性
も良好であり、また焼結温度も1200〜1400℃と低
いために、電子部品用絶縁材料として好適であ
る。 しかし乍ら、これらのセラミツクスは熱伝導度
がアルミナあるいはマグネシヤセラミツクスの1/
５〜1/10と低いために熱放散性に劣り、厚膜用IC
基板または抵抗基板としての用途には大きな制約
があつた。 本発明は以上の問題点を解決するために成され
たものであり、その要旨は特許請求の範囲に記載
された内容のセラミツクと金属との複合材料およ
びその製造方法によるものである。 本発明はセラミツクスの電気絶縁性を損うこと
なく、熱伝導率を向上させる方策として、内核が
金属でその核の外皮面がセラミツクスよりなる単
位の構成とした焼結体を得るものでありフオルス
テライトと鉄との熱膨張係数があまり差がないこ
とから両者の複合化が容易であり、かつ鉄と熱膨
張係数の小さいモリブデンとの混合比率を加減す
ることによりフオルステライトとの係数の差を小
さくして複合化するものである。またセラミツク
スと金属との複合粒子を作成するために、鉄化合
物あるいは鉄化合物とモリブデン化合物／滑石タ
イプのエマルジヨンが他種の固形乳化剤よりも有
効であることがテスト結果より判明した。また上
記の金属化合物はセラミツクの焼結温度以下で金
属に還元されることと、また水に分散あるいは溶
解することを考慮すると同時に、金属の融点が磁
器の焼結温度以上であることを条件として選定し
たものである。 以上のもので作成した複合材料の破断面が拡大
微視的に、各内核が鉄金属あるいは鉄とモリブデ
ン金属であり、その各々の内核外皮面がフオルス
テライト―エンスタタイト系セラミツク皮膜で被
覆構成された生成メカニズムについて簡単に説明
すれば、鉄化合物あるいは鉄化合物とモリブデン
化合物との混合物に水とポリエチレングリコール
を加え混合したＡ混濁液を、非水溶媒に滑石を混
合分散したＢ混濁液中に注入しつつ強力に撹拌す
ると、Ａ混濁液が微粒子となつて非水溶媒中で分
散する。この場合に滑石はＡ混濁液微粒子が互に
凝集しないように安定して分散させる乳化剤とし
ての作用を果たし、かつ滑石はＡ混濁液微粒子の
周囲を取り囲んだ状態である。このエマルジヨン
を噴霧乾燥器にて造粒すると、内核が鉄化合物あ
るいは鉄化合物とモリブデン化合物で、その外皮
面が滑石よりなる顆粒が形成される。この顆粒の
粉末を加圧成形し非酸化性雰囲気中で焼結する
と、滑石の3MgO・4SiO₂・H₂Oは再結晶化反応
および焼結反応にてフオルステライト2MgO・
SiO₂とエンスタタイトMgO・SiO₂とガラス質と
なり、一方のFe₂O₃は還元されてFeとなり、
MoO₃はMoとなり所期の複合材料が得られる。こ
の焼結体の破断面を走査型電子顕微鏡で観察して
その構造の拡大微視的に第１図に示し、図中１は
フオルステライト―エンスタタイト系セラミツク
であり、その内部が鉄２あるいは鉄とモリブデン
２との結合した複合材料である。 本発明により得られたセラミツクスと金属との
複合材料は、熱伝導度が室温で0.10ca1／cm・
sec・℃であり、体積固有抵抗が室温で４×10¹³
Ω・cmであつて、フオルステライトの0.012ca1／
cm・sec・℃と８×10¹³Ω・cmやエンスタタイト
の0.006ca1／cm・sec・℃と３×10¹⁴Ω・cmに比
較して、熱伝導度を大幅に向上することが出来、
その割には体積固有抵抗は低くならず、実用性の
高い材料であつた。 以下、実施例により説明するが、本発明の要旨
を越えない範囲内において、これに限定されな
い。 実施例 酸化第２鉄（Fe₂O₃，林純薬工業製，試薬１
級）450ｇと酸化モリブデン（MoO₃，米山薬品
工業，試薬１級）286ｇに対し水1400c.c.と結合剤
として＃4000ポリエチレングリコール７ｇとをア
ルミナ磁器ボールミルにて15時間混合粉砕して混
濁液とし、この混濁液をＡとする。 また別に、滑石微粉末49ｇを四塩化エチレン
（2Cc1₂，林純薬工業，試薬１級）2000c.c.中に入
れ、マグネチツクスターラで0.5時間撹拌混合し
て混濁液とし、この混濁液をＢとする。この混濁
液Ｂを上記装置で撹拌しながら、混濁液Ａを注入
して乳化分散させて、鉄化合物とモリブデン化合
物／滑石のエマルジヨンを作つた。この時滑石
は、Ａ液の周囲を取りかこみ乳化剤としての役割
りを果たす。 次に、このエマルジヨンをガス温度160℃でデ
イスク径105φmmで3600rPmの条件で噴務乾燥造
粒した。この平均粒径は100μｍの顆粒であり、
内部にFe₂O₃とMoO₃を蔵して外表面が滑石にて
被覆されたものであつた。この顆粒粉末を1500
Kg／cm²の加圧力で13.5φ×1.35tmmと75φ×4.5tmm
の２種類の円盤を成形した。これを大気中900℃
で１時間仮焼してポリエチレングリコールを除去
して、水素雰囲気中の1300℃で１時間、露点30℃
の条件で焼結して、鉄とモリブデンを内蔵したフ
オルステライトとエンスタタイトを外皮面とする
組成の複合体が得られた。 以上の円盤品にて特性を調べ、比較品としてフ
オルステライトおよびエンスタタイトを調べ下記
に示した。

【表】 上記、熱伝導度は三鬼エンジニアリング(株)製の
熱定数測定装置TLP―1000型、体積固有低抗は
タケダ理研(株)製のエレクトロメータTR―8651に
て測定した。 以上の実施例では粉末の加圧成形について記述
したが、他の１〜３種のバインダーを添加するこ
とにより、キヤステイングによるシート成形も可
能である。 以上、記述したように本発明の複合材料はマグ
ネシヤセラミツクスと同程度の熱伝導度であるた
めに、厚膜用IC基板をはじめ抵抗基板等の電子
部品用絶縁材や磁石撹拌子として使用出来る材料
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は破断面の拡大巨視的な構造を示したも
のである。 １……フオルステライト―エンスタタイト系セ
ラミツクの被膜層、２……鉄あるいは鉄とモリブ
デン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複合材料の破断面が拡大微視的に、各内核が
   鉄金属あるいは鉄とモリブデン金属でありその
   各々の内核外皮面がフオルステライト―エンスタ
   タイト系セラミツク皮膜で被覆されて結合し、材
   料の外表面がフオルステライト―エンスタタイト
   系皮膜層よりなることを特徴とするセラミツクと
   金属との複合材料。 ２ 鉄化合物あるいは鉄化合物とモリプデン化合
   物との混合物に水とポリエチレングリコールを加
   え混合粉砕しＡ混濁液とし、また別に水と相溶性
   のない非水溶媒に、乳化剤として滑石を混合分散
   させてＢ混濁液として、このＢ混濁液を撹拌しな
   がら上記Ａ混濁液を注入して乳化分散させ、鉄化
   合物あるいは鉄化合物とモリブデン化合物／滑石
   のエマルジヨンとして、これを噴霧乾燥機にて造
   粒して、内核が鉄化合物あるいは鉄化合物とモリ
   ブデン化合物とし、その外皮面が滑石よりなる顆
   粒を製作し、この顆粒粉末を所定の形状に加圧成
   形后、非酸化性雰囲気中の1200〜1400℃にて焼結
   して、内核が鉄金属あるいは鉄金属とモリブデン
   金属で、その外皮面がフオルステライト―エンス
   タタイト系セラミツク皮膜で被覆されて結合し、
   焼結体の外表面がフオルステライト―エンスタタ
   イト系皮膜層よりなることを特徴とするセラミツ
   クと金属との複合材料の製造法。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の非水溶媒は、四
   塩化エチレンであることを特徴とするセラミツク
   と金属との複合材料の製造法。