JPS63315537A - 焼結体 - Google Patents

焼結体

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Publication number
JPS63315537A
JPS63315537A JP62148088A JP14808887A JPS63315537A JP S63315537 A JPS63315537 A JP S63315537A JP 62148088 A JP62148088 A JP 62148088A JP 14808887 A JP14808887 A JP 14808887A JP S63315537 A JPS63315537 A JP S63315537A
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JP
Japan
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sintered body
crystallized glass
glass
body according
sintered
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Pending
Application number
JP62148088A
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English (en)
Inventor
Tsunezo Sakai
恒蔵 酒井
Setsuo Ito
節郎 伊藤
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS63315537A publication Critical patent/JPS63315537A/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C14/00Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
    • C03C14/004Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix the non-glass component being in the form of particles or flakes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2214/00Nature of the non-vitreous component
    • C03C2214/04Particles; Flakes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2214/00Nature of the non-vitreous component
    • C03C2214/20Glass-ceramics matrix

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

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] 本発明は結晶化ガラスとBNから本質的になる複合焼結
体に関するものである。
[従来の技術] BN(窒化硼素)はセラミックス材料としてよく知られ
ており、特に六方晶系のものは鱗片状結晶形を呈するの
て機械加工性、固体潤滑性を有するものとして知られて
いる。
従来からこの種BN質焼結体は焼結性などの点からホッ
トプレス法により製造されており、例えば特開昭61−
105460号などに見られるように一般には不活性雰
囲気下で加圧下2000℃程度の高温か必要である。
また、ホットプレス法によるBN焼結体の製造において
B2O3,CaO、A12031リン酸アルミニウム 
、BeO、アルカリ土類硼酸塩さらには硼珪酸ガラス等
かバインダーとして用いられたこともある。
[発明の解決しようとする問題点コ しかしながら、このように従来知られているBN焼結体
はBNとして90%以上のものも得られているが、ホッ
トプレス法によるものであるため、生産性か低くまた、
得られる形状についても大きな制約かあるばかりか高温
下かつ不活性雰囲気での焼結となるのでコスト的にも満
足しうるものとはいえないものであった。
本発明は、このような従来技術か有していた欠点を解消
しかつBN特有の性質をそのまま具備発揮せしめうる焼
結体を提供することに成功したものである。
[問題点を解決するための手段] 即ち、本発明はBNと結晶化ガラスから木質的になる複
合焼結体及びその製造法を提供するものである。
このように本発明焼結体は、本質的にBNと結晶化ガラ
スからなるものであって、その組織は8N結晶と結晶化
ガラスの割合にもよるが、好ましい組織はBN結晶粒か
ガラスマトリックス(母体)中に均一に分散存在してい
るものである。
即ち、焼結体としての好ましい割合は、容量%て、BN
か5〜60%、結晶化ガラスか95〜40%程度のもの
か焼結体としての強度上から必要であるからである。
しかしながら焼結体としてBNか90容量%のものても
可能であり、目的によっては十分使用可使である。また
BNの特性を生かしつつ強度をある程度維持しておくた
めにはBN量を10〜50容星%特には15〜40容量
%とするのかよい。
本発明でこのBN結晶粒は、BN本来の特性である潤滑
性、機械加工性も十分維持するものとしては六方晶系の
ものであることか必要であるが、粒径についての制限は
特に厳密である必要はない。しかしながら焼結体として
焼結性のよいものを得るためには余り大きな粒径の粒子
であると難かしいのてBN粒子の粒径としてはその大部
分かIOpm以下のものとして存在せしめることか好ま
しい。
つぎに結晶化ガラスは一般の無定形のガラスと異なり所
定の結晶を析出してなるマトリックスを形成するもので
、マトリックス部の機械的物性特に曲げ強度、靭性など
を十分維持する上には必要であるし、高温物性例えばヤ
ング率、強度などの低下を防ぐためにも必要である。
即ち、具体的には結晶化度で15%以上特には25〜5
0%のものかそれである。また組成的には低融点でない
ことが必要であるため軟化点500℃以上特には700
℃以上のものかそれであり、あまり軟化点が高すぎても
低温での焼結かすすまないため、1300℃以下のもの
か好ましく最良のものは700〜1100℃の軟化点を
もつものである。
なお、本発明で結晶化度、軟化点の定義は次の通りであ
る。
・結晶化度 残存ガラス+結晶 (いずれも重量) ・軟化点 粘度か4.5 ×10’ poise (logη=7
.65)のときの温度 このような結晶化度、軟化点をもたらすに好ましい結晶
化ガラス成分としてはどのようなものてもよいか組成的
には5i02.Al2f)3.CaO,MgO。
Na2O,に20.Li2O,B2O3からなる複数系
のガラス化可能なものか好ましく、具体的には700℃
〜900℃位で軟化しはしめ、1000℃付近で結晶化
、緻密化かすすみ1100’c程度で焼結か完了するも
の例えばコージェライト(2Mg0・2AIzOz・5
Si02)結晶、アノルサイト(C:aO”AI。0:
+”2Si02)結晶、ネフェリン(Na20−A12
0.−2SiO□)結晶、βスボジウメン(Li20・
Al2O:l・4SiO2)などを主結晶とするものが
それである。
またその他の系としては、カーナイト(2nO・A12
0z)結晶などが好ましい。なかてもコージェライト結
晶は焼結体としての強度特に常温強度に優れたものか得
られるなどのため最良である。
本発明焼結体はこのようにBNと結晶化ガラスから木質
的になるものであるが勿論その特質を損わない範囲にお
いて他の成分か含まれていても勿論よく、例えばBNと
同様の特質をもたらしうるAINをBNの一部置換とし
て配合するなど或は焼結助剤を少量添加するなど差支え
ない。
このような本発明焼結体の製造法について説明すると、
一般的には所定の結晶を析出しうる組成からなる溶融ガ
ラスを急冷することにより得た無定形のガラスを微粉砕
(好ましくは10pm以下)し、この微粉末ガラスとB
N粉末(好ましくは純度95%以上、IOpm以下)を
混合し、成形、焼成により得る。
この焼成過程即ち出発原料として無定形のガラスを使う
ことて、低温例えば700’C付近で軟化か始まり、焼
結が進み、さらに高温例えば組成にもよるか1000℃
以上て結晶か析出し緻密かつ強度の向上した焼結体とな
るのである。
なお、本発明焼結体は、このように1300℃以下とい
う低温の不活性雰囲気てなく空気中てかつ常圧焼結か具
体的には空気中900〜1200℃程度の望ましい焼結
温度で焼結しつるという利点も有するものである。
[作用] 本発明において、ONは高温における潤滑性及びドリル
等による良好な機械加工性を示す上で重要な役割りをは
たす。すなわち、六方晶BNは鱗片状の結晶形を呈する
ことから潤滑作用を有する。また鱗片状BNが組織中に
分散していることにより、破壊時のクラック進展が阻止
され、機械加工か容易となる。
結晶化ガラス成分は、低温(1:lOO℃以T)でBN
を焼結し、実用上必要な強度をもたらす上で重要な役割
りをはたす。すなわち、例えば600〜800℃て軟化
しはじめ、1000℃付近で緻密化か進み従来ては考え
られなかった低温でBNの焼結か進む。また低温である
ので不活性雰囲気にする必要かなく、空気中の焼成で十
分である。
[実施例コ 実施例1〜5 結晶化ガラス成分として5i02:54.MgO:25
゜Al20z:21 wt%の無定形ガラス(軟化点8
80’C)を選び、第1表に示すような組成となるよう
BN粉末とともに調合した。調合物はボールミルで1時
間混合粉砕を行ない、機械プレス後、静水圧ブレス(2
000kg/cm”)を行なった。その後、空気中で常
温から100〜300℃/hrで昇温し、1100℃1
1時間焼成した。得られた成形体は、いずれも結晶化度
40%前後のコージェライト結晶からなる結晶化ガラス
のマトリックス中に大部分かIOpm以下の結晶径から
なる六方晶BN粒か均等に分散存在してなる組織からな
るものであった。
得られた焼結体の物性及び性能を第2表に示す。
第1表(vo 1%) BN(六方晶)   ガラス 第2表 (駕) 常 温 600℃潤滑性1  2.2  1500  1400    ◎   ◎
2 15.0  630  580    ◎   ◎
3 32.1  250  200    ◎   ◎
440.0  100   80    ◎   ◎5
45.0   50   30    ◎   ◎(注
1) 高温潤滑性は、700℃に3いて、ソーダ石灰ガラスと
の融着かないものを良好(◎)とした。
(注2) 加工性は、一般の機械加工に用いられる超硬トリルを用
いて穴あけ加工を行ない、クラック、欠けのないものを
良好(◎)とした。
実施例6〜9 ガラス組成として、第3表に示すものを使用し、第5表
に示す条件て焼結し、得られた焼結体の物性、性能を同
様第4表に示す。
第3表 加ス組成 Sin、  Al2O,Na、OTie2C
aOMgOZnO軟化へ(Wα)          
          (’C)A   45 31.5
 16.5 7.0 − − − 720B   53
 22  − 11  i4 − − 800C441
7−9−426850 D   5421  −  −  −25−880第4
表 室温600℃ 6A80  20   800℃  ネフェリン   
ゴ5  500 3007880  20   130
0℃  アノルナイト  50  400 30018
0  20  1200℃  カーナイト   40 
 500 4009D80  20  1050℃コー
ジェライト 20  450 300なお、高温(70
0℃)での潤滑性及び加工性はいずれも実施例1〜7と
大きな差はなく、十分実用的なことか確かめられた。
比較例1〜3 曲げ強度(kg/c■2) 室  温  800 ℃ 1、ソーダ石灰ガラス(無定形)  300  150
80vo1%とBN 202の焼結体 (気孔率15%) 2、硼珪゛酸ガラス(無定形)    350  20
080% トBN 20!(7)焼結体 (気孔率15%) 3、Mg0−AI20+−3i02結晶化度  350
  250102のガラス80マo1zと BN 20%の焼結体 (気孔率15%) [発明の効果] 本発明は、BNを空気中、低温(1300℃以下)で焼
結して必要強度をもつものとして得られるもので、 2
000℃、アルゴン中、ホットプレスするより安価に製
造できると言う優れた効果がある。また得られたBN−
結晶化ガラス焼結体は、高温自己潤滑性を有するので、
例えば500〜700℃程度で摩擦係数を低減させる必
要のある用途に最適である。特に、700℃付近で、ガ
ラス成形治具として使用する場合、ガラスとの付着かな
く型離れが良いと言う特長も見られる。
ガラス成形治具としてはカーボンか広く用いられている
が、本発明品はカーボンに比較すると、耐酸化性が大変
優れており、はとんど半永久的に使用か可能である。
また、旋盤、ドリル等を用いて加工か容易てあり、マシ
ナブルセラミックスとしての特徴も備えている。したが
って、焼結体製造後であっても複雑形状を精度良く加工
することか可能である。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)BNと結晶化ガラスから本質的になることを特徴
    とする複合焼結体。
  2. (2)BNと結晶化ガラスの割合が、容量割合で、前者
    5〜60%、後者95〜40%である特許請求の範囲第
    1項記載の焼結体。
  3. (3)BNと結晶化ガラスの割合が前者10〜50%、
    後者90〜50%である特許請求の範囲第2項記載の焼
    結体。
  4. (4)BNが六方晶系結晶からなる特許請求の範囲第1
    項〜第3項いずれか1つに記載の焼結体。
  5. (5)BN結晶径はその大部分が10μm以下のものか
    らなる特許請求の範囲第4項記載の焼結体。
  6. (6)結晶化ガラスはその結晶化度が15%以上からな
    る特許請求の範囲第1項〜第5項いずれか1つに記載の
    焼結体。
  7. (7)結晶化ガラスはその結晶化度が25〜50%から
    なる特許請求の範囲第6項記載の焼結体。
  8. (8)結晶化ガラスは軟化点が500℃以上である特許
    請求の範囲第1項又は第6項又は第7項記載の焼結体。
  9. (9)結晶化ガラスは軟化点が700〜1100℃であ
    る特許請求の範囲第8項記載の焼結体。
  10. (10)結晶化ガラスの主結晶が、コージェライト、ア
    ノルサイト、ネフェリン、β−スポジゥメン、カーナイ
    トのいずれか1以上からなる特許請求の範囲第1項〜第
    9項いずれか1つに記載の焼結体。
  11. (11)結晶化ガラスの主結晶が、コージェライトから
    なる特許請求の範囲第10項記載の焼結体。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0328171A (ja) * 1989-06-23 1991-02-06 Nec Corp セラミック複合材料
WO2004016559A1 (de) * 2002-07-27 2004-02-26 Robert Bosch Gmbh Glas-keramik-verbundwerkstoff keramische folie schichtverbund oder mikrohybrid mit diesem verbundwerkstoff und verfahren zu dessen herstellung
JP2007070197A (ja) * 2005-09-09 2007-03-22 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 窒化ホウ素焼成体及びその製造方法
JP2010042951A (ja) * 2008-08-12 2010-02-25 Nagoya City 六方晶系窒化ホウ素焼結体の製造方法及び六方晶系窒化ホウ素焼結体

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