JPS632803A - 炭化ケイ素組成物 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高温機械部品、特にガスタービン部品のラジ
アルロータやアキシャルロータなどの複雑な形状を有し
、かつ高温で高い強度を要求される部品の、炭化ケイ素
から成る原料粉末に関するものであり、特に上記部品を
射出成形法により製造するのに適する組成物に関する。

〔従来技術とその問題点〕

炭化ケイ素を常圧にて焼結するためには２通常、平均粒
径（ｌＬ５μｍ以下の微粒子に焼結助剤を添加し、成形
体を不活性雰囲気中で焼成する。この場合、金型成形、
静水圧成形１等の成形法を採用すれば緻密（五１ｖ−以
上）で高強度の焼結体が得られる。しかしながら、ガス
タービン部品のラジアルロータやアキシャルロータのよ
うだ複雑な形状を有する部品を製造することはできない
。

このような複雑形状の部品の成形には射出成形が最も適
するが、平均粒径が１５μｍ以下の炭化ケイ素微粒子を
原料とした場合は原料の比表面積が大きくなるため、有
機結合剤との混練時に、混線トルク値が高くなり、均一
な混合が困難となる。

また成形時にも混線物の流動性が悪いため、射出成形体
に密度むらやつまり不良による欠陥が生じやすく、脱脂
、焼成後に割れとなって現われる。

すなわち、射出成形性が劣る。

一方、射出成形性に優れた平均粒径が（１６μｍ以上の
粗粒子を用いること圧より成形体に欠陥は生じないが、
焼結体の密度は低下しく五〇５ｆ／ｄ以下）９強度もこ
れだ伴なって低下してしまい。

焼結性および焼結体特性の低下という新たな問題が生じ
てしまう。

このように、射出成形性と焼結体特性の両方に優れた炭
化ケイ素粉末が要望されているが、これまでに得られて
いなかった。

〔発明の目的〕

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので
あり、成形性と焼結体特性が共に良好な炭化ケイ素組成
物を提供することを目的とするものである。

〔発明の構成〕

本発明の炭化ケイ素組成物は、平均粒径（Ｌ５μｍ以下
の炭化ケイ素粉末２０〜８０重量％と。

残部が平均粒径ＣＬ６〜５μｍの炭化ケイ素粉末とから
収ることを特徴とするものでろる。

本発明において、平均粒径が１５μｍ以下の微粒の炭化
ケイ素（８ｉＣ）粉末は、８ｉ０．還元法等で＠−成す
ることができる。該微粒の炭化ケイ素粉末の平均粒径を
ＣＬ５μｍ以下としたのは、平均粒径が１５μｍを超え
る粒子では緻密な焼結体が得られないからである。

また、平均粒径が［Ｌ６〜５μｍの粗粒の炭化ケイ素粉
末は、アチェソン法等で合成することができる。該粗粒
の炭化ケイ素粉末の平均粒径を０６〜５μｍとしたのは
、平均粒径［ｌＬ６μｍ未満の粉末を用いたのでは粗粒
としての効果がなく欠陥のない成形体が得られないから
であり、また、平均粒径５μｍを超える粗大粒を用いた
のでは微粒子と混合しても、緻密な焼結体が得られない
からである。

また、上記炭化ケイ素の形態としては、微粒のもの、粗
粒のものともアルファー（ａ）、ベータ＜ｐ）等いずれ
のものでもよい。

微粒の炭化ケイ素粉末（これを人とする。）と粗粒の炭
化ケイ素粉末（これをＢとする）との配合割合は１重量
比でＡ／Ｂ−２／８〜８／２の割合とする必要がある。

Ａ／Ｂ（２／８の場合には、焼結体の密度が低下しく五
〇　５　ｆ／／ｄ以下）となり。

緻密な部品は得られない。またＡ／Ｂ）８／２の場合に
は、成形体に密度むらやつまり不良の欠陥が現われてし
まう。

本発明にかかる炭化ケイ素組成物は、特に射出成形によ
り部品を成形する際に有効に働く。該炭化ケイ素組成物
を射出成形により成形する方法として、以下の方法があ
る。

すなわち１本発明の炭化ケイ素組成物に適当な焼結助剤
を添加し、さらに有機結合剤を加えて混練を行なう。焼
結助剤としては９次に挙げる物が有効である。いずれも
炭化ケイ素組成物１００重量部に対し。

１、　ホウ素ろるいはホウ素化合物１１〜１重量部およ
び炭素らるいＶｉ熱熱分後後炭素となる有機物質（Ｌ５
〜５重量部。

Ｚ　アルミニウムあるいはアルミニウム化合物８．３〜
３重量部および炭素あるいは熱分解後に炭素となる有機
物質［１，５〜５重量部。

五　酸化アルミニウム１〜１０重量部あるいはこれと希
土類酸化物１〜１０重量部との混合物。

４、　マグネシウムアルミニウムスピネＡ／１〜１０重
量部あるいはこれと希土類酸化物１〜１０重量部との混
合物。

また、有機結合剤としては、熱可塑性樹脂と滑剤との混
合物が選ばれる。

混線物を所望の形に射出成形した後、成形体中の有機成
分を熱分解により除去し、焼成を行う。

焼成は真空めるいは不活性雰囲気にて、１９００〜２３
００℃で行う。

なお１本発明にかかる炭化ケイ素組成物は、射出成形済
以外にも金型成形、静水圧成形、押出成形、スリップキ
ャスト等の成形法でも使用することができ、いずれの方
法においても成形性と焼結体特性に優れている。

〔発明の効果〕

本発明の炭化ケイ累組成物は、５！２形性と焼結体特性
とが共に優れたものであり、特に射出成形法に適用した
際にこの効果は更に発揮される。

すなわち、射出成形法による場会、異なる粒径を有する
２種類の炭化ケイ素粉末の混合使用によリ、有機結合剤
との混練時に、剪断力による混練トルク値の過度の増加
を抑制することができる。

また、射出成形時の流動性についても、やはり剪断力の
低減によって、良好になるため、型内への混練物の射出
を容易に行うことができ、欠陥の発生を抑える。また、
従来焼結性の悪かった粗粒子と粗粒子の間に微粒子が存
在するため、焼成時の緻督化も容易である。

〔実施例〕

以下１本発明の詳細な説明する。

実施例　１゜ 平均粒径α２８μｍのβ−８ｉＣと平均粒径α７μｍの
ａ−８ｉ０を第１表に示す比率で混合し、これに１５重
量％の炭化ホウ素と１．８重量％のカーボンブラックを
添加した。この混合粉５８体積％に対し、有機結合剤４
２体ぽ１加え、東洋精機製ラボプラストミルで６０分間
の混練（１６０℃。

３０ｒｐｍ）を行った。その結果、第１表に示すように
微粒の８ｉＣの比率が高いほど混線トルク値が高かった
。

また、同じ試料について森山製作所製加圧ニーダによっ
て各６　Ｋｇの混練物を得て、射出成形によってターボ
チャージャロータを製造したところ。

微粒子の比率が１００重量％および９０重量％の試料で
は、つまり不良による欠陥が生じ、焼結体では割れとな
って現れた（第１表）。

また、ＪＩ８Ｒ−１６０１規格の抗折試験片を射出成形
によって得た後、脱脂、焼成を行い、焼結体の密度と強
度を測定したところ、微粒の８ｉＣの比率が０重量％お
よび１０重量％の試料では。

密度はｉ　０４　ｆ／ｄ以下１曲げ強度は４０に９シー
”未満という低い値にとどまった。微粒の８ｉＣの比率
が２０重量％から８０重量％の試料では密度五１ｇ／ｉ
以上１強度５０Ｋｑｆ／−“以上という優れた焼結体特
性を示した上、外観およびＸ線撮影によって無欠陥なタ
ーボチャージャロータをｉることかできた。

第１表 実施例　２ 微粒シよび粗粒の８ｉＣ原料として、第２表に示す結晶
相および平均粒径のものを選び、実施例１と同様に、微
粒の８ｉ０／粗粒の８ｉＣ−８０／２０の重量比で混合
し、１５重量％の炭化ホウ素と１．８重量％のカーボン
ブラックを添加した。この混合粉５８体積％に対し、有
機結合剤４２体積％を加え、実施例１と同様に、混線ト
ルク値、ターボチャージャロータ射呂戊形体の成否、試
験片の密度および強度を調べた。その結果を第２表に示
す（なお、実施例１の試料７１１１のものも参考として
第２表中に示す）。

本実施例のもの（試料轟６〜８）は、すべて密度五１　
ｉｄ以上、４点曲げ強度５０　Ｋｑｆ／ｘｘ′以上の特
性の焼結体が得られた上、無欠陥のターボチャージャロ
ータを得ることができた。

微粒ｏ８ｉｃ／粗粒（１）　８　ｉｏカＣＬ　２８　ｐ
ｍ／［Ｌ４ｐｍの平均粒径であった比較例試料＆Ｃ５で
は、ターボチャージャロータ焼結体には中心に空洞が生
じ。

割れが起こった。また、微粒の８ｉＣ／粗粒の８ｉＣが
ｔ１７μｍ７１μｍの平均粒径でおった比較例試料＆Ｃ
６では、焼結体の密度１強度は２．９６１７ｄ　。

Ｓ　Ｇ　Ｋ４ｆ／ｘｘｓときわめて低い値にとどまった
。

第２表

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　平均粒径０．５μｍ以下の炭化ケイ素粉末２０〜８０
   重量％と、残部が平均粒径０．６〜５μｍの炭化ケイ素
   粉末とから成ることを特徴とする炭化ケイ素組成物。