JPS62256773A - 炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体の製造方法 - Google Patents
炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体の製造方法Info
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- JPS62256773A JPS62256773A JP61099634A JP9963486A JPS62256773A JP S62256773 A JPS62256773 A JP S62256773A JP 61099634 A JP61099634 A JP 61099634A JP 9963486 A JP9963486 A JP 9963486A JP S62256773 A JPS62256773 A JP S62256773A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、超硬工具や高温構造材また各種機能材料とし
て用いられる炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体の
製造方法に関する。
て用いられる炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体の
製造方法に関する。
従来の技術
従来、炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体は、まず
金属またはその酸化物に炭素粉末または固形炭素を混合
し、高温で反応させることによって合成した炭化物粉末
と同相法等で合成した複合酸化物粉末を十分に混合した
後高温高圧下で焼結させることによって製造していた。
金属またはその酸化物に炭素粉末または固形炭素を混合
し、高温で反応させることによって合成した炭化物粉末
と同相法等で合成した複合酸化物粉末を十分に混合した
後高温高圧下で焼結させることによって製造していた。
発明が解決しようとする問題点
この方法は、製造工程が長く複雑であるため不純物が混
入しやす＜、シかもエネルギー消費が非常に大きかった
。
入しやす＜、シかもエネルギー消費が非常に大きかった
。
問題点を解決するための手段
本発明の特徴は、二種類以上の還元用金属粉末（反応後
には複合酸化物となる）と、酸化物（反応後には炭化物
になる）と、炭素とからなる混合物の成形体に、圧力を
かけた状態でその成形体の一部に強熱点火して燃焼反応
を起こさせ、この化学反応によって炭化物と複合酸化物
の粒子を合成し、反応熱によってこれらの粒子を焼結し
て炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体を得ることに
ある。
には複合酸化物となる）と、酸化物（反応後には炭化物
になる）と、炭素とからなる混合物の成形体に、圧力を
かけた状態でその成形体の一部に強熱点火して燃焼反応
を起こさせ、この化学反応によって炭化物と複合酸化物
の粒子を合成し、反応熱によってこれらの粒子を焼結し
て炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体を得ることに
ある。
作用
本発明によれば、加圧下で成形体に点火するだけで高密
度の炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体が容易に得
られる。したがって従来の炭化物と複合酸化物の粉末を
用いて作成する焼結体の製造方法と比較してきわめて省
エネルギーであり、しかも得られる焼結体もきわめて高
純度である。
度の炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体が容易に得
られる。したがって従来の炭化物と複合酸化物の粉末を
用いて作成する焼結体の製造方法と比較してきわめて省
エネルギーであり、しかも得られる焼結体もきわめて高
純度である。
また本発明の製造方法によれば、従来の製造方法では困
難であった炭化物と複合酸化物の複合焼結体もきわめて
容易に作製できる。
難であった炭化物と複合酸化物の複合焼結体もきわめて
容易に作製できる。
実施例
実施例１
出発原料として粒径１０μｍ以下のアルミニウム粉末、
粒径７０μｍ以下のマグネシウム粉末、平均粒径０，５
μｍの二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末、それにアセチレ
ンを原料とするカーボンブラックを用い、それらを１：
２：２：２のモル比で混合後、直径１０ｍｍ 、高さ１
０ａ＋ｍの柱状にプレス成形した。この成形体を炭化ケ
イ米製の型材を用いた一軸加圧真空ホットプレスを用い
て焼結を行った。
粒径７０μｍ以下のマグネシウム粉末、平均粒径０，５
μｍの二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末、それにアセチレ
ンを原料とするカーボンブラックを用い、それらを１：
２：２：２のモル比で混合後、直径１０ｍｍ 、高さ１
０ａ＋ｍの柱状にプレス成形した。この成形体を炭化ケ
イ米製の型材を用いた一軸加圧真空ホットプレスを用い
て焼結を行った。
成形体への着火は、タングステンフィラメントに通電す
ることによって行った。試料を室温・真空（Ｉ ｎ＋ｍ
ｔ１ｇ）雰囲気１）、ＩＧＰａの圧力条件下で、着火用
ヒーターに通電して反応を開始させた。得られた焼結体
をＸ線回折を用いて同定したところ炭化チタンとマグネ
シウムアルミニウムスピネルの回折線しか見られなかっ
た。またこの焼結体の相対密度は、９１．２％であった
。
ることによって行った。試料を室温・真空（Ｉ ｎ＋ｍ
ｔ１ｇ）雰囲気１）、ＩＧＰａの圧力条件下で、着火用
ヒーターに通電して反応を開始させた。得られた焼結体
をＸ線回折を用いて同定したところ炭化チタンとマグネ
シウムアルミニウムスピネルの回折線しか見られなかっ
た。またこの焼結体の相対密度は、９１．２％であった
。
プロセスの化学反応式は以下のようになる。
Ｍｇ＋２ＡＩ＋２ＴｉＯ２＋２Ｃ
→ＭｇＡｌ２Ｏｇ＋２７ｉに
の化学反応式かられかるようにこの反応においては、Ａ
ｌとＭｇによるＴｉＯ２の還元に基づいて、還元された
Ｔｉ金属がＣと反応してＴｉＣになるとともに、ＡＩと
Ｍｇが酸素を介して結合してＭｇＡｌ２Ｏ４ができるの
である。このときの反応熱が大きいので外部から加熱し
なくても試料が高温（２０００℃程度まで上昇する）に
なり、しかも加圧しているのでＭｇＡｌｚＯａ粒子とＴ
ｉＣ粒子が焼結してＭ ｇ Ａ ｌ ２０ａ−ＴｉＣ複
合焼結体が得られるのである。
ｌとＭｇによるＴｉＯ２の還元に基づいて、還元された
Ｔｉ金属がＣと反応してＴｉＣになるとともに、ＡＩと
Ｍｇが酸素を介して結合してＭｇＡｌ２Ｏ４ができるの
である。このときの反応熱が大きいので外部から加熱し
なくても試料が高温（２０００℃程度まで上昇する）に
なり、しかも加圧しているのでＭｇＡｌｚＯａ粒子とＴ
ｉＣ粒子が焼結してＭ ｇ Ａ ｌ ２０ａ−ＴｉＣ複
合焼結体が得られるのである。
実施例２
出発原料として粒径１０μｍ以下のジルコニウム°粉末
、粒径１０μｍ以下のケイ素粉末、平均粒径１μｌの酸
化チタン粉末、それにアセチレンを原料とするカーボン
ブラックを用い、それらを１：１：２＝２のモル比で混
合後、実施例１と同様のプロセスで処理した。但し、本
実施例では４００℃まで加熱して反応を開始させた。得
られた焼結体をＸ線回折を用いて同定したところ炭化チ
タンとケイ酸ジルコニウムの回折線しか見られなかっま
た。
、粒径１０μｍ以下のケイ素粉末、平均粒径１μｌの酸
化チタン粉末、それにアセチレンを原料とするカーボン
ブラックを用い、それらを１：１：２＝２のモル比で混
合後、実施例１と同様のプロセスで処理した。但し、本
実施例では４００℃まで加熱して反応を開始させた。得
られた焼結体をＸ線回折を用いて同定したところ炭化チ
タンとケイ酸ジルコニウムの回折線しか見られなかっま
た。
またこの焼結体の相対密度は、９３．５％であった。
このプロセスの化学反応式は、
Ｚｒ＋Ｓｉ＋２ＴｉＯ２＋２Ｃ
−＋Ｚｒ５ｉＯａ＋２ＴｉＣである。
実施例３
出発原料として粒径１０μｍ以下のチタン粉末、金属カ
ルシウム、焼成非晶質二酸化ケイ素（ジオツギ製薬製カ
ープレックスＣｌ−５）それにアセチレンを原料とする
カーボンブラックを用い、それらを２：２：３．３のモ
ル比で混合後、実施例１と同様のプロセスで処理した。
ルシウム、焼成非晶質二酸化ケイ素（ジオツギ製薬製カ
ープレックスＣｌ−５）それにアセチレンを原料とする
カーボンブラックを用い、それらを２：２：３．３のモ
ル比で混合後、実施例１と同様のプロセスで処理した。
但し、本実施例では２００°Ｃまで加熱して反応を開始
させた。得られた焼結体をＸ線回折を用いて同定したと
ころ炭化ケイ素とチタン酸カルシウムの回折線しか見ら
れなかった。またこの焼結体の相対密度は、８７．３％
であった。
させた。得られた焼結体をＸ線回折を用いて同定したと
ころ炭化ケイ素とチタン酸カルシウムの回折線しか見ら
れなかった。またこの焼結体の相対密度は、８７．３％
であった。
このプロセスの化学反応式は、
２Ｃａ＋２Ｔｉ＋３８ｉＯ２÷３Ｃ
−＋２ＣａＴｉＯ＊＋３８ｉＣである。
実施例４
出発原料として、粒径１０μｍ以下のアルミニウム粉末
と、粒径１０μｍ以下のチタン粉末、平均粒径１μｍの
五酸化ニオブ（Ｎｂ２０ｓ）及びアセチレンを原料とす
るカーボンブラックを用い、本実施例ではさらに平均粒
径２μｍのチタン酸アルミニウム（Ａｌ ２Ｔｉｏ ｓ
）を２二１：１：２：０．２のモル比で混合後、実施例
１と同様のプロセスで処理した。得られた焼結体をＸ線
回折を用いて同定したところ、炭化ニオブとチタン酸ア
ルミニウムの回折線しか見られなかった。またこの焼結
体の相対密度は、８９．６％であった。
と、粒径１０μｍ以下のチタン粉末、平均粒径１μｍの
五酸化ニオブ（Ｎｂ２０ｓ）及びアセチレンを原料とす
るカーボンブラックを用い、本実施例ではさらに平均粒
径２μｍのチタン酸アルミニウム（Ａｌ ２Ｔｉｏ ｓ
）を２二１：１：２：０．２のモル比で混合後、実施例
１と同様のプロセスで処理した。得られた焼結体をＸ線
回折を用いて同定したところ、炭化ニオブとチタン酸ア
ルミニウムの回折線しか見られなかった。またこの焼結
体の相対密度は、８９．６％であった。
このプロセスの化学反応式は、
２ Ａ Ｉ ＋ Ｔ ｉ ＋ Ｎ ｂ ２０ ｓ ＋
２ Ｃ→Ａｌ ２Ｔｉｏ ４＋２ＮｂＣである。
２ Ｃ→Ａｌ ２Ｔｉｏ ４＋２ＮｂＣである。
また成形体に添加したチタン酸アルミニウムは化学反応
のコントロール材である。
のコントロール材である。
実施例５
出発原料として粒径３２５メツシユ以下のアルミニウム
粉末、粒径３２５メツシユ以下の鉄粉、平均粒径１μｍ
の五酸化タンタル（Ｔａ２０ｓ ）及びアセチレンを原
料とするカーボンブラックを用い、本実施例ではさらに
平均粒径０４５μｍの酸化アルミニウム粉末を加えた。
粉末、粒径３２５メツシユ以下の鉄粉、平均粒径１μｍ
の五酸化タンタル（Ｔａ２０ｓ ）及びアセチレンを原
料とするカーボンブラックを用い、本実施例ではさらに
平均粒径０４５μｍの酸化アルミニウム粉末を加えた。
それらを５：１０：４：８：０．４のモル比で混合後、
実施例１と同様のプロセスで処理した。得られた焼結体
をＸ線回折を用いて同定したところ炭化タンタルとアル
ミニウム酸鉄それに化学反応のコントロール材として添
加した酸化アルミニウムの回折線しか見られなかった。
実施例１と同様のプロセスで処理した。得られた焼結体
をＸ線回折を用いて同定したところ炭化タンタルとアル
ミニウム酸鉄それに化学反応のコントロール材として添
加した酸化アルミニウムの回折線しか見られなかった。
またこの焼結体の相対密度は、９３．７％であった。
このプロセスの化学反応式は、
１０Ａｌ＋５Ｆｅ＋４Ｔａ ２０ Ｓ＋８Ｃ−５ＦｅＡ
ｌ ２０ ｇ＋８ＴａＣである。
ｌ ２０ ｇ＋８ＴａＣである。
シウム粉末、粒径４００メツシユ以下のチタン粉末、粒
径１０μｍ以下の二酸化タングステン（ＷＯ２）及びア
セチレンを原料とするカーボンブラックを用いた。それ
らを２：２：３：３のモル比で混合後、実施例１と同様
のプロセスで処理した。得られた焼結体をＸ線回折を用
いて同定したところα型の炭化タングステンとチタン酸
マグネシウムの回折線しか見られなかった。またこの焼
結体の相対密度は、８８．７％であった。
径１０μｍ以下の二酸化タングステン（ＷＯ２）及びア
セチレンを原料とするカーボンブラックを用いた。それ
らを２：２：３：３のモル比で混合後、実施例１と同様
のプロセスで処理した。得られた焼結体をＸ線回折を用
いて同定したところα型の炭化タングステンとチタン酸
マグネシウムの回折線しか見られなかった。またこの焼
結体の相対密度は、８８．７％であった。
このプロセスの化学反応式は、
２Ｍｇ＋２Ｔｉ＋３ＷＯＧ＋３Ｃ
→２ＭｇＴｉ○３ ＋ ３ Ｗ Ｃである。
発明の効果
本発明の製造方法によれば、二種以上の還元用の粉末と
酸化物それに炙素とからなる混合物の成形体に圧力をか
けた状態で、その成形体の一部に強熱点火して燃焼反応
を起こさせるだけで炭化物と複合酸化物からなる複合焼
結体が作製できる。
酸化物それに炙素とからなる混合物の成形体に圧力をか
けた状態で、その成形体の一部に強熱点火して燃焼反応
を起こさせるだけで炭化物と複合酸化物からなる複合焼
結体が作製できる。
従って、本発明の製造方法によれば、従来の炭化物粉末
と複合酸化物粉末を用いた製造方法に比較してはるかに
低温のプロセスで、つまり、きわめて小さなエネルギー
で炭化物と複合酸化物からなる複°合焼結体が作製でき
る。しかも、得られた焼結体は、従来の製造方法によっ
て作製した焼結体と全く変わらない特性を有している。
と複合酸化物粉末を用いた製造方法に比較してはるかに
低温のプロセスで、つまり、きわめて小さなエネルギー
で炭化物と複合酸化物からなる複°合焼結体が作製でき
る。しかも、得られた焼結体は、従来の製造方法によっ
て作製した焼結体と全く変わらない特性を有している。
また本発明の製造方法によれば従来の製造方法では困難
であった炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体もきわ
めて容易に作製できるという特徴も有している。
であった炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体もきわ
めて容易に作製できるという特徴も有している。
Claims (6)
- （１）二種類以上の還元用金属粉末と酸化物粉末と炭素
とからなる成形体を、加圧条件下でその成形体の一部に
点火して燃焼過程を開始させ、その後の金属粉末と酸化
物粉末それに炭素との反応及び生成した炭化物と複合酸
化物の焼結を、燃焼過程の結果発生する熱によって進行
させる炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体の製造方
法。 - （２）加圧・加熱の条件下で、二種類以上の還元用金属
粉末と酸化物粉末それに炭素とからなる成形体に点火し
て燃焼過程を開始させることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体
の製造方法。 - （３）二種類以上の還元用金属粉末の内の少なくとも一
種が、アルミニウム粉末、マグネシウム粉末、ジルコニ
ウム粉末、及びチタン粉末から選ばれたいずれかである
特許請求の範囲第１項記載の炭化物と複合酸化物からな
る複合焼結体の製造方法。 - （４）酸化物粉末が周期率表第４族、５ｂ族、６ｂ族か
ら選ばれたいずれかの元素の酸化物である特許請求の範
囲第１項記載の炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体
の製造方法。 - （５）二種以上の還元用金属粉末と、酸化物粉末と、炭
素と、さらに反応に関与しない酸化物粉末とからなる成
形体を、加圧条件下でその成形体の一部に点火して燃焼
過程を開始させ、その後の金属粉末と酸化物粉末と炭素
との反応、及び生成した炭化物と複合酸化物と反応に関
与しない酸化物の焼結を、燃焼過程の結果発生する熱に
よって進行させる炭化物と複合酸化物からなる複合焼結
体の製造方法。 - （６）反応に関与しない酸化物粉末が還元用金属粉末の
酸化物である特許請求の範囲第５項記載の炭化物と酸化
物からなる複合焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61099634A JPH0672062B2 (ja) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | 炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61099634A JPH0672062B2 (ja) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | 炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62256773A true JPS62256773A (ja) | 1987-11-09 |
| JPH0672062B2 JPH0672062B2 (ja) | 1994-09-14 |
Family
ID=14252502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61099634A Expired - Lifetime JPH0672062B2 (ja) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | 炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0672062B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63190761A (ja) * | 1987-01-30 | 1988-08-08 | 京セラ株式会社 | 窒化アルミニウム質焼結体 |
| JPH02212347A (ja) * | 1989-02-10 | 1990-08-23 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 複合材料の製造方法および原料組成物 |
| JPH0714833B2 (ja) * | 1988-04-13 | 1995-02-22 | クラウセン，ニルス | 粉末法で製造されたセラミック成形体およびその製造方法 |
-
1986
- 1986-04-30 JP JP61099634A patent/JPH0672062B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63190761A (ja) * | 1987-01-30 | 1988-08-08 | 京セラ株式会社 | 窒化アルミニウム質焼結体 |
| JPH0714833B2 (ja) * | 1988-04-13 | 1995-02-22 | クラウセン，ニルス | 粉末法で製造されたセラミック成形体およびその製造方法 |
| JPH02212347A (ja) * | 1989-02-10 | 1990-08-23 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 複合材料の製造方法および原料組成物 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0672062B2 (ja) | 1994-09-14 |
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