JPS6353231A - 炭化硼素−、硼素−および硼化物−反応性金属サ−メットの溶浸処理 - 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】 発明の背景 米国政府は、ローレンス・リバーモア・ナショナル・ラ
ボラトリ−（Ｌａｗｒｅｎｃｅ　Ｌｉｖｅｒｍｏｒｅ　
Ｎａｔｉ−ｏｎａｌ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　）の操業
のための米国エネルギー省とカリフォルニア大学との間
の契約Ｎｏ、ｗ　−７４０６−ＥＮＧ−４８に従って本
発明に権利を有する。

本発明は金属−セラミック複合材の製造方法に関し、特
に溶浸方法に関する。

１９８６年５月６日付出願の米国特許出願第７３０．５
２８号は、炭化硼素−反応性金属複合材、特にＢ、　Ｃ
−Ａ　ｆ、ならびにその製造方法に関する。調整可能な
微細構造を有する十分に高密度の複合材が得られる。し
かし、これらの複合材の製造には別の方法を発見するこ
とが望ましい。反応性金属と硼素または硼化物との複合
材の製造も望ましい。

セラミックスポンジ中への溶融金属の溶浸の概念は公知
であり、種々の異なる方法で実施されている。ガッザ（
Ｇａｚｚａ　）　　らの米国特許第３．８６４．１５４
号は多孔性セラミックコンパクト中へ、コンパクトの何
らの処理も行わずに、金属を溶浸させる方法を示してい
る。真空炉内で、硼化珪素または硼化アルミニウムまた
は硼素のコンパクトを粉末状アルミニウム間に置く。十
分な密度は得られない。

８４　Ｃ中へＡβを溶浸させるためには、ｓｌを湿潤剤
として八！へ添加しなければならない。すなわちＡβ単
独ではＢ、Ｃ中へ溶浸することができなかった。ライ−
バー（Ｗｅａｖｅｒ　）の米国特許第３．７２５，０１
５号は、含炭素物質で前駆体を生成し、この前駆体を加
熱して含炭素物質を分解して炭素残留物を生成させる溶
浸方法を示している。

ランデインガム（Ｌａｎｃｌｉｎｇｈａｍ　）の米国特
許第３，７１８，４４１号は、酸化物被膜を除去しかつ
湿潤を容易にするため金属を低圧で加熱することによっ
て処理する溶浸方法を示している。他の関連技術には、
型中で熱処理／焼結によって骨格本体を製造し、溶融金
属を流体圧で細孔中へ圧入する溶浸方法を示しているゴ
エッツェル（Ｇｏｅｔｚｅｌ）らの米国特許第２，６１
２，４４３号：溶浸物質に圧力をかけることによって型
内で骨格を溶浸することに関するゴエッツェル（Ｇｏｅ
ｔｚｅｌ　）　　らの米国特許第２．５８Ｌ２５２号お
よびエリス（Ｅｌｌｉｓ　）　　らの米国特許第２，５
８１，２５５号；金属コンパクトを製造し、焼結しかつ
溶融セラミックで含浸する方法を示しているグルーベル
（Ｇｒｕｂｅｌ　）の米国特許第２，６７２，４２６号
が含まれる。これらの特許の中で多孔性炭化硼素（Ｂ、
Ｃ）スポンジ中へのアルミニウムの溶浸を示しているも
のはなく、ガッザ（Ｇａｚｚａ）は珪素を添加しなけれ
ばならないことを示している。アルミニウムをＢ、Ｃス
ポンジ中へ溶浸させる従来の企画は、本発明の基礎であ
る化学反応速度論および液体転位（ｌｉｑｕｉｄ　ｒｅ
ａｒｒ−ａｎｇｅｍｅｎｔ　）機構を基礎としていない
ので成功しなかった。最近、ピジク（Ｐｙｚｉｋ）　　
とアクセイ（Ａｋｓａｙ）は、受は取ったままのＢ、Ｃ
出発成分の熱変性によって、多孔性Ｂ、Ｃスポンジ中へ
アルミニウムまたはアルミニウム合金を溶浸させること
ができることを示した。この熱変性方法は調節された雰
囲気中でセラミック粒を焼結するために高温すなわち約
２０００℃に加熱することが必要である。

本発明の方法は下記の理由で先行技術よりも優れている
。

１、従来記載されている溶浸方法よりも経済的である。

２、他の方法よりも改良された性質を与える微細構造が
得られる。

３、十分に高密度の複合材物体で調整可能な（ｔａｉｌ
ｏｒａｂｌｅ　）性質を得ることができる。

４、現行の商業的方法〔高温圧縮、高温均衡圧縮（ｈｏ
ｔ−ｉｓｏｓｔａｔｉｃ　ｐｒｅｓｓｉｎｇ　）など〕
よりも経費が低い。

従って、本発明の１つの目的はＢ、Ｃ−反応性金属複合
材、特に８４　Ｃ−Ａβ複合材を製造するための溶浸方
法を提供することである。

本発明のもう１つの目的は溶浸方法によって十分に高密
度の複合材を提供することである。

溶浸による硼素−および硼化物−反応性金属複合材の製
造方法を提供することも本発明の１つの目的である。

発明の要約 本発明は、通常のまたはコロイド化学的注型技術によっ
て、あるいは射出成形法によってセラミック前駆体また
はスポンジに圧密されている化学的に前処理された炭化
硼素または硼素または硼化物出発成分中へ溶融した反応
性金属を溶浸させる方法である。本発明の方法は出発成
分の化学的前処理工程と化学的に前処理された出発成分
を前駆体に圧密する工程と前駆体中への反応性金属の溶
浸工程とを含む。溶浸された前駆体をさらに熱処理して
、調整された（　ｔａｉｌｏｒｅｄ　）微細構造の所望
の反応生成物を生成させることができる。

本発明は高温均衡圧縮（ｈｏｔ　−１ｓｏｓｔａｉｃ　
ｐｒｅｓｓ−ｉｎｇ　）および高温圧縮のような通常の
処理方法よりも経済的である点で先行技術より優れてい
る。

本発明の方法は最近開発れた熱変性前駆体を用いる溶浸
方法より経費も相当に低い。

本発明は経費節約を提供するばかりでなく、他の方法で
処理した生成物よりも強靭性、強さ、熱伝導性、導電性
の増加した生成物をもたらす。

本発明の方法の要点は出発成分の表面化学を調節するこ
とである。これら出発成分の表面に於ける望ましくない
相〔酸化物および（または）化学量論的欠陥のような〕
によって溶浸機構が抑制されるとき、これらの相を化学
的に変化させるかあるいは化学的に変化させかつ次に低
温で熱分解して本発明の方法に資する相にする。出発成
分の表面を化学的に制御することによって、十分な密度
すなわち理論密度の９９％よりも高い密度を溶浸によっ
て達成することができる。

本発明の新規方法の付加的な利益には、最終部品によっ
て異なる使用要求を満足させるように調整することがで
きる性質を有す・る勾配微細構造を製去する能力が含ま
れる。本発明は２工程法での射出成形と合併させること
もできる。この場合、第１工程として適当な化学的前処
理剤を含む結合剤を用いて小さい高度に配列された幾何
構造（ｈｉｇｈｌｙｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ　ｇｅｏｍｅ
ｔｒｉｅｓ）を成形することができる。次に、前駆体か
ら結合剤を揮発させて第２工程に於ける次の溶浸に対し
て用意する。

本発明の新規方法は炭化硼素−アルミニウムサーメット
の製造に特に適用可能である。しかし、本発明の方法は
、硼素出発成分および硼化物出発成分と共に、かつ他の
反応性金属または合金、あるいはプロセス中に還元して
金属または合金になる化合物と共に用いることもできる
。

好ましい実施態様の詳細な説明 本発明の溶浸方法は化学的変性方法である。本発明の方
法は、化学的処理が比較的安い化学薬品で室温に於て行
うことができるのに対し、熱処理では制御された霊囲気
（すなわち酸素汚染を最小にするなど）内で１８００〜
２２５０℃の温度を得るために高価な炉装置が必要であ
るので、熱的変性方法よりもずっと経済的である。

本発明の化学的変性方法は熱的変性方法によって製造さ
れるものよりも改良された性質をもつ微細構造をもたら
す。関連の微細構造特性は第１Ａ図、第１Ｂ図および第
２Ａ図、第２Ｂ図を検査することによって示される。こ
れらの図は本発明によって製造された複合材を示すので
はなく、重要な特徴を示すためのものである。第１Ａ図
、第１Ｂ図は、共に熱的方法で得られた異なるＢ４Ｃス
ポンジの形態を示す、前取て低温圧縮された（ｃｏｌｄ
−ｐｒｅｓｓｅｄ　）　Ｂ４Ｃ粉末をアルゴン雰囲気中
で２１００℃に３０分間加熱することによって２７容量
％の多孔度のスポンジが得られた。同様な方法で、但し
１９００℃に於て３０分間で３９容貴％の多孔度のスポ
ンジが得られた。第１Ａ図、第１Ｂ図のスポンジ形態の
重要な差異はＢ、Ｃ粒の相互連結度である。２１００℃
微細構造は１９００°Ｃ微細構造よりも大きな程度に部
分的に焼結されている。

これらの微細構造は両方ともに熱処理によって８４　Ｃ
表面の組成的変性が起こるので、アルミニウムまたはア
ルミニウム合金で溶浸されることができる。このことは
界面の化学反応の速度よりも高密度化の速度をより速や
かに進行させて高密度の最終物体を生ずる。第２Ａ図、
第２Ｂ図は先行技術のＴｉＣサーメットの２種の溶浸微
細構造を示す。

第２Ａ図の相互連結された粒の度合の方が第２Ｂ図の度
合よりも大きい。連続および不連続の網目構造は広く異
なる性質を有する微細構造をもたらす。本発明の方法は
多孔度および相互連結度の制御を含む。本発明の１つの
目的は連結されていない形態を生ずること、すなわちセ
ラミック粒が一緒に融着されることなく、好ましくは金
属で包囲されることである。熱的変性方法は高温焼結の
結果として連結された形態を生ずる。本発明によって製
造された複合材の、熱的方法で製造された複合材と比べ
た性質の差異を第１表に定性的に示す。

芽−」−一表 重　　の　　ヒ　　の　ノ態 硬　さ　　　　　　　増加　　　　　減　少強靭性　　
　　　　減少　　　　　増　加脆　さ　　　　　　　増
加　　　　　減　少展延性　　　　　　　減少　　　　
　増　加破壊係数　　　　　　減少　　　　　増　加弾
性率　　　　　　　増加　　　　　減　少衝撃抵抗　　
　　　　減少　　　　　増　加熱伝導度　　　　　　減
少　　　　　増　加導電率　　　　　　　減少　　　　
　増　加中性子吸収　　　　　不変　　　　　不　変本
発明の方法の溶浸工程は第３Ａ、３Ｂ、３Ｃ図に概略的
に示しである。この化学的変性方法は、多孔性Ｂ　ａ　
Ｃ＠駆体すなわちスポンジｌＯの製造前にＢ、Ｃ出発成
分に対して行われる。化学的に変性された前駆体１０を
製造したら、金属アルミニウム１２を前駆体１０上に置
く。金属と前駆体とを加熱して湿潤状態を達成させ、溶
融金属１４が前駆体の細孔空間１６中へ流入すなわち溶
浸するようにする。細孔体積を金属で満たすことによっ
て、十分に高密度の複合材１日が得られる。

本発明の溶浸方法の１つの主要な利益は“傾斜（ｇｒａ
ｄｅｄ）　”すなわち勾配（ｇｒａｄｉｅｎｔ）ａ線構
造の製造が可能なことである。′傾斜（ｇｒａｄｅｄ）
　’という用語は、サーメット成分中の金属含量が１つ
以上の方向に沿って変化し、任意の与えられた部分の物
理的および機械的性質がこれらの方向に変化することも
できる賦課条件に適応することができるようになってい
ることを意味する。

傾斜（ｇｒａｄｅｄ）成分の製造は、Ｂ、Ｃ出発成分に
対して化学的変性が行われた後にＢ、Ｃ前駆体の制御さ
れたコロイド状圧密（ｃｏｌｌｏｉｄａｌ　ｃｏｎｓｏ
ｌｉｄａｔ−ｉｏｎ）によって達成される。

コロイド状圧密はＢ、Ｃ出発粒子が液体媒質中に一時的
に懸濁される方法である。次に、ゾルを制御する静電的
手段または立体的手段あるいは静電的および立体的（電
気立体的）の合併手段を選択することにより、粒子（制
御された粒径分布に分類することもできる）間の力を制
御して粒を分散されたまにしておくことあるいは粒子を
凝集させることができる。この制御は、重力沈降濾過注
型（圧力または無圧力）または遠心注型または射出成形
技術による生の本体（ｇｒｅｅｎ　ｂｏｄｙ）の圧密時
に所望のスポンジ形態をもたらす。

Ｂ、Ｃ出発成分の制御された多様な粒径分布と組み合わ
せたコロイド状圧密方法は１０容遣％未満から８０容量
％以上までの制御された多孔度を有するＢ、Ｃ前駆体の
製造を可能にする。これらの細孔を、次に、液体のアル
ミニウムまたはアルミニウム合金あるいはプロセス中に
還元されてアルミニウムまたはアルミニウム合金になる
化合物で溶浸して、“溶浸されたままの”サーミットに
於ける広範囲の性質を提供する。

コロイド状圧密方法は、参照文として本明細書に含まれ
るものとする、１９８５年５月６日付出願の米国特許出
願筒７３０，５２８号に記載されている。

出発成分の化学的変性後のＢ　４Ｃ前駆体の製造には、
他の、より通常の方法を用いることもできる。これらに
は、低温圧縮、温時圧縮（例えば結合剤相を有する射出
成形）、プラズマジェットコーティング、燃焼合成、高
温均衡圧縮などが含まれる。プレフシングダイまたはキ
ャビティまたは型を選択的に装填（異なる粉末密度で、
あるいは異なる圧力で）することによって勾配Ｂ、Ｃス
ポンジ形態を得ることも可能であるが、前記コロイド状
圧密法よりも制御は少ない。しかし、どの方法でも、溶
浸抜勾配形態は維持される。

出発スポンジ形態が−様な密度である場合すなわち傾斜
されていない場合でも、成形生成物上で傾斜前駆体を得
ることもできる１選択されたＢ、Ｃ出発粒径分布および
（または）溶浸過程の適正な制御および（または）不均
衡熱処理によって、成形生成物の選択された領域を優先
的に変化させることができる。溶浸方法で得ることがで
きるもう１つの重要な効果はＢ、Ｃ前駆体への金属アル
ミ　　　゛ニウムまたはアルミニウム合金表面の一体的
付着である。この金属に富んだ表面被膜は単に溶浸構造
のアルミニウム相またはアルミニウム合金相の延長であ
り、用いられた処理条件によってＢ、Ｃ−＾ｌサーメッ
トまたはＢ、Ｃ−Ａ１合金サーメットに典型的な相飽和
されていてもよく、あるいは飽和されていなくてもよい
。この概念を、溶浸サーメットヘバルク金属相を付着さ
せて勾配微細構造を生成させるという考えへ拡張するこ
とができる。これは、特に、炭化均粒の分散および分離
が優勢である前駆体−溶浸物質界面の縁部に沿って観察
される。この現象はＡβ溶浸物質およびＢ、Ｃ前駆体に
ついて第４図に示されている。この型の生成物は、その
バルクの性質に比べて部品の表面または複数の表面に於
て完全に異なる性質を有することができた。

Ｂ、Ｃ前駆体を複数の異なる金属または他の溶浸可能物
質で共溶浸（ｃｏ　１ｎｆｉｌｔｒａｔｅ　）　　Ｌ／
て、得られる生成物の多件能（ｍｕｔｔｌｐｒｏｐｅｒ
ｔｙ　）特性をさらに増加することさえも可能である。

Ｂ、Ｃ出発成分の化学的変性には、選択された化学薬品
溶液中への出発成分の浸漬が含まれる。

Ｂ、Ｃ表面のこれら薬品溶液への暴露によってＢ、Ｃ−
溶液界面に於て化学反応が生ずる。Ｂ、Ｃ−溶液界面で
生成する反応生成物は最初のＢ、Ｃ出発成分の硼素対炭
素比と化学量論的に異なる硼素対炭素比を有する。溶浸
過程中に反応速度を抑制しかつくあるいは）高密度化速
度を促進するのは、主として表面に於けるこのＢ：Ｃ比
の差異である。

炭化１）！（８４Ｃ）は、典型的には無水硼酸（Ｂ２０
３、酸化硼素または三酸化硼素または酸化第二硼素また
はセスキ酸化硼素とも呼ばれる）の炭素による下記化学
反応によるカーボサーミック（ｃａｒｂｏｔｈｅｙｍｉ
ｃ　）還元によって製造される。

約２５００℃ ２Ｂ、○、＋７Ｃ−一→Ｂ、Ｃ＋６Ｃ０同じく炭化副索
の製造をもたらす他のもっと複雑な製造方法も開発され
ている０本明細書中で論じている炭化硼素はＢ、Ｃの化
学量論に限定されるものではなく、１原子％未満と２５
原子％の間の炭素含量を有する硼素原子と炭素原子との
均質な範囲として存在することができる。この均質性範
囲外の他の炭化硼素も報告されている。従って、本発明
は、化学ｆｆｌ論には無関係に、無定形または結晶性の
あらゆる型の炭化硼素出発成分に適用可能である０本発
明はまた、硼素出発成分または他の硼化物出発成分にも
適用可能である。

本発明の要点はＢ、Ｃ出発成分のバルクの化学の制御で
はなくて、むしろその表面の化学の制御である。これら
の出発成分は、典型的には粒径が数ｍ−ぐらいの大きい
ものから数十へのような小さいものまでの粉末の形であ
る。粒径が小さい程、８４Ｃの単位体積当たりの表面積
は大きくなり、従って表面の性質が処理挙動に対してよ
り一層大きな影響を与える。

Ｂ　ａ　Ｃ出発成分は、製造中の不完全な反応によるか
あるいは酸素を含む雰囲気との単なる接触によるかのい
ずれかによって、汚染物質としてＢ２０゜の表面層また
はその表面に於ける他の酸化硼素化学量論を有するであ
ろう。バルク中におけると同様に表面には他の汚染物質
すなわち不純物（例えばＦｅ、　Ｔｉ、　　Ａｊ！５Ｓ
ｉＳＣａ、　Ｍｇ、　Ｎｉ、ＣｒＸＭｎ、　Ｃｕ。

八ｇ、　Ｂｅなど）も存在することができる。これらの
他の不純物の濃度は製造方法に依存し、通常、数ｐｐｍ
からバルク中では十分の数重量％ぐらいまで、表面に於
てはさらに低濃度までである。表面に於けるこれら他の
汚染物質の濃度は酸化硼素（本明細書中では簡単のため
に単に８２０３と称す）の量に比べると垂線なものであ
る。

８４Ｃ出発成分の表面にはＢ２Ｏ３に加えて、３囲気中
の水分の存在のために８２０３表面の一部分または全部
が硼酸ＣＢ　Ｈ３０３、ボラジン酸（ｂｏｒａｃｉｃａ
ｃｉｄ　）またはオル）ｌ酸とも呼ばれる〕へ転化され
る。時々、Ｂ、０３は水和状態（Ｂ２Ｏ３・Ｎ２０）で
存在することがあり得る。

溶浸前に、Ｂ２Ｏ３および（または）ＢＨ，０３“で汚
染された°Ｂ、Ｃ出発成分を用いてＢ、Ｃ前駆体を製造
するとき、溶浸物質−前駆体界面に於ける表面化学は、
２つの理由、すなわち（１）表面に於ける大濃度の８２
０３および（または）ＢＨ３０゜が、４５０℃を越えて
加熱されるとき、液相を生成して前駆体の細孔を満たし
、溶融金属の溶浸を妨げるか、あるいは（２〕表面に於
ける小濃度の８２０　ｓおよび（または）ＢＨ３０，が
、４５０℃を越えて加熱されるとき、液相を生成し、そ
の液相が融剤として作用してＢ、Ｃ−Ａβ界面に於ける
化学反応の反応速度を増加させるという理由で、溶浸過
程にとって有益ではない。この後者の条件は反応速度を
高密度化（溶浸）速度よりも速く促進させ、それによっ
て十分な密度に達する前に多孔性を残したまま微細構造
を閉鎖してしまうであろう。どちらの場合でも、前駆体
表面に於ける望ましくないＢ；Ｃ比の存在が樹立される
。

前駆体が前記熱的変性処理を受ける場合、次の２つの結
果が起こる。第１に、アルゴン露囲気中で２０００℃付
近の温度で３２０３および（または）ＢＨ３０３は揮発
する。第２に、界面に存在する遊離硼素は硼素−窒素相
および（または）Ｂ、Ｃ化学量論の変化を生ずるだろう
。窒素は、典型的には１）００ｐ１）までまたはそれ以
上のＮ２を含む可能性があるアルゴンガスから有効とな
る。２０００℃付近の温度に於てＢＮの生成は８４Ｃの
生成より熱力学的に有利である（２０００℃に於てＢＮ
およびＢ、Ｃに対してそれぞれ一１２ＫＣａＡ１モルお
よび一６ＫＣａβ１モルである）。本発明では表面化学
を取扱っているので、これらの影響の程度は大きい必要
はなく、通常、表面の最初の３０〜５０Δ内で起こる。

Ｂ　２０３および（または）ＢＨ３０３の除去ならびに
表面に於けるＢＮおよび（または）Ｂ、Ｃ化学量論変化
の存在はＢ：Ｃ比を変化させるので、溶浸物質−前駆体
界面の表面化学は溶浸過程にとって有益である。すなわ
ち、系が湿潤が起こるために熱力学的に有利である条件
下にある間反応速度は低下され、すなわちＢ、　Ｃ−Ａ
　ｆ界面に於て高密度化（溶浸）の速度は化学反応の速
度より速くなる。

本発明に於ては、Ｂ：Ｃ比は熱的にではなく化学的に調
節される。このことは、Ｂ２Ｏ３および（または）Ｂ１
［：＋０３と反応して、溶浸工程前または中の加熱によ
って所要な１つのＢ：Ｃ比または２つ以上のＢ二Ｃ比に
熱分解する、硼酸トリメチル（Ｃ２Ｈ９ＢＯｚ　、硼酸
トリメチルエステルとも呼ばれる）および（または）他
の硼素−炭素一水素一酸素の化学的錯体を生成する化学
物質中に於て８４　Ｃ出発成分を浸漬または洗浄するこ
とによって達成される。出発成分は、表面化学を変化さ
せるのに必要なだけ長時間、典型的には数時間乃至数日
間あるいはそれ以上浸漬される。

Ｂ２０．および（または）ＢＨｚＯｚと反応してＣ３Ｈ
，ＢＯ，および（または）他の硼素−炭素一水素一酸素
の化学的錯体を生成する好ましい化学物質の中には、そ
れらに限定されるわけではないが、次のものが含まれる
。

１、　メタノール（ＣＨ，ＯまたはＣＨ，ＯＨ、メチル
アルコールまたはカルビノールまたは木精または木質ア
ルコールとも呼ばれる）。

２、無水アルコール〔飲料用としての消費には全く不適
にする単一または複数の物質、例えばメタノール、カン
ファ、アルデホール（ａｌｄｅｈｏｌ）、アミルアルコ
ール、ガソリン、イソプロパツール、ターピネオール、
ベンゼン、ヒマシ油、アセトン、ニコチン、アニリン染
料、エーテル、ヨウ化カドミウム、ピリジン塩基、硫酸
、ケロシン、フタル酸ジエチルなどが添加されているＣ
　ｚ　Ｈｓ○Ｈ〕。

３、　　ｎ−プロピルアルコール（Ｃ３Ｈｆｉ　Ｏまた
はＣＨｚＣＨｚＣＨｚＯＨｌｌ−プロパツールまたはプ
ロビリツクアルコール（ｐｒｏｐｙｌｉｃ　ａｌｃｏｈ
ｏｌ）とも呼ばれる〕。

４、　イソプロピルアルコール（Ｃ３Ｈ，ＯまたはＣＨ
ｚＣＨＯＨＣＨ：＋１２−プロパツールまたはイソプロ
パツールまたは第二プロピルアルコールまたはジメチル
カルビノールまたはベトロホール（ｐｅｔｒｏｈｏｌ）
とも呼ばれる〕。

５、　　ｎ−ブチルアルコール（ｃ　、　Ｈ、、Ｏまた
はＣＨ３ＣＨＺ　ＣＨ２ＣＨ２０Ｈ，１−ブタノールま
たはブチルアルコールまたはプロピルカルビノールとも
呼ばれる）。

６、　５ｅｃ−ブチルアルコール（Ｃ，Ｈ，。０または
ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨｆｆ　、２−ブタノール
またはブチレン水化物または２−ヒドロキシブタンまた
はメチルエチルカルビノールとも呼ばれる〕。

７、　　ｔｅｒｔ−ブチルアルコール（Ｃ、Ｈ、、Ｏま
たは（ＣＨｉ）ｉｃＯＨ１２−メチル−２−プロパツー
ルまたはトリメチルカルビノールとも呼ばれる〕。

８、　上記のいずれかの共沸物。

９、上記のものの希釈物。

１０、　　任意の高級アルコール（Ｃ，Ｈ，Ｏ（ここで
、ｎ＞４、ｍ〉１０である）〕、あるいはその共沸物ま
たは希釈物。

１）、グリセロール（Ｃ＊　Ｈｅ　ＯｘまたはＣＨｚＯ
ＨＣＨＯＨＣＨｔＯＨ，１，２，３−プロパントリオー
ルまたはグリセリンまたはトリヒドロキシプロパンとも
呼ばれる）。

１２、　　グリセ／Ｌ／　７　）Ｌｉデヒド＜　Ｃ３Ｈ
ｂ　ｏ　ｓ　）、グリセリン酸ＣＣｚｆｌｂＯａまたは ＣＨ２０ＨＣＨ（ＯＨ）ＣＯＯＨ）　、グリセロールホ
ルマール（Ｃ４ＨｓＯ：＋）、グリシド−ＪＬ／（Ｃ３
Ｈ６０Ｚ）を含む任意のグリセロール誘導体［：ＣｈＨ
，○、（ここでｎン３、ｍン６、ｐ＞２））。

１３゜　任意のアビエチン酸メチル（Ｃ２１８３２０２
）または酢酸メチル（Ｃ，８，０２またはＣＨ，ＣＨ３
ＣＨ２）またはアセト酢酸メチルＣ３Ｈｓ○３またはＣ
）Ｉ３ＣＯＣＨ，ＣＯＯＣＨ，）またはアセチルサリチ
ル酸メチル（Ｃ＋。Ｈ１ｏ○、）またはアクリル酸メチ
ル（ＣａＨｓ○２またはＣＨ２＝ＣＨＣ○ＯＣＨ，）ま
たは安息香酸メチル（Ｃ８Ｈ，０２またはＣ６Ｈ３Ｃ○
○ＣＨ，）またはベンゾイルサリチル酸メチル（ＣＩＳ
Ｈ１２０４）またはメチルブチルケトン（Ｃ６Ｈ＋□○
またはＣＨ３ＣＯＣ４Ｈｓ　）または酪酸ブチルＣＣｓ
　Ｈ＋　ｏ○２またはＣＨ，（ＣＨ，）２Ｃ○○ＣＨ４
Ｆまたはメチルカルピトール（Ｃ，ＨＯ２０３またはＣ
Ｈ３０ＣＨ２ＣＨ２０ＣＨ２ＣＨ２０Ｈ）または炭酸メ
チル（Ｃ３）（６０３またはＣＯ（○ＣＨ３）２）また
はメチルセロソルブ（Ｃ３Ｈｓ　Ｏ２またはＨＯＣＨ２
ＣＨ２０ＣＨ３）またはメチルセロソルブアセテート（
Ｃ５Ｈ，ｏＯ３またはＣＨ３０ＣＨ２ＣＨ２００ＣＣＨ
３）またはメチルセルロースまたはメチツール〔Ｃ３Ｈ
ｓ　Ｏ７またはＣＨｚ（ＯＣＲ＊）２）。

１４、　４８＠水。

１５、　　冷水。

１６、上記のものの一部分または全部の任意の組み合わ
せ。

１７、　　上記のものの一部分または全部のいずれかを
含む、射出成形用の任意の結合剤。

本発明による溶浸方法は下記のように要約される。

工程１ 典型的には粉末状の前駆体出発成分を前記のような化学
物質中に浸漬する。表面化学を変化して湿潤を容易にす
る。

工程２ 化学的に処理された出発成分を、次に、圧密または充填
して多孔性“スポンジ”にし、あるいは前に説明したよ
うにコロイド化学的手段とそれに続く選択された注型方
法によって圧縮して圧密前駆体を形成する。別法では他
の圧密方法を用いることができる。

工■主 圧密前駆体に隣接して金属相を置き、この集合体を真空
炉中または不活性雰囲気炉中に入れる。

工払土 集合体を、湿潤を促進する条件へ加熱する。

工程５ 集合体をさらに加熱して、前記のように微細構造増強お
よび（または）傾斜化（ｇｒａｄｉａｔｉｏｎ）を促進
する条件にすることもできる。

二■工 炉から最終部品を取り出し、機械加工して最終寸法（も
し未だ処理されていなければ、その所望の形状に）する
。

本発明の溶浸方法は、参照文として本明細書に含まれる
ものとする、１９８５年５月６日付は出願の米国特許出
願筒７３０，５３８号中に記載されている湿潤および反
応条件に従って実施される。

反応条件、例えば温度および時間、を制御することによ
って、複合材微細構造中の種々の相の相対比率が制御さ
れる。

実施例１ 平均直径１μｍの８４Ｃ粉末で出発する。この出発成分
を、メタノール中に、１０日間、絶えず攪拌しつつ浸漬
する。このスラリーを所望の形状の型中に濾過注型（ｆ
ｉｌｔｅｒ　ｃａｓｔ）する。注型前駆体くスポンジ）
を型から取り出し、前駆体の計算した細孔体積に等しい
量のアルミニウムをスポンジ上に置く。真空炉内で５０
０℃に加熱し、１時間保持したく揮発物を除くため）後
、温度を１）８０℃へ十分な時間にわたって上げてアル
ミニウムを前駆体中へ完全に溶浸させた後、真空下で冷
却する。焼成した部品を取り出し、必要ならば最終的機
械加工を行う。

実施例２ 直径０．２μｍおよび０．８μｍの多様分布のＢ、Ｃ粉
末で出発する。この出発成分を、３重量％のポリエチレ
ングリコール結合剤を添加しであるメタノール中に、絶
えず攪拌しながら１０日間浸漬する。このスラリーを濾
過−漏斗系を通して濾過注型し、すべての出発成分を濾
紙上に捕獲する。これらの出発成分を低温圧縮グイ中へ
掻き入れ、７０３ｋｇ／ｃｕｔ　（１０，００（ｌｐｓ
ｉ）に圧縮する。

前駆体をグイから取り出し、前駆体の計算した細孔体積
に等しいかそれより大きい量の粉末状アルミニウム床の
入っているルツボ内に入れる。この集合体を真空炉内で
５００℃へ加熱し、１時間保った後、温度を１０５０℃
へ十分長時間上げてアルミニウムを完全にスポンジ中へ
溶浸させ、しかる後、温度を８００℃に２４時間にわた
って下げて微細構造を増強し、次に真空下で冷却する。

集合体を取り出し、機械加工して最終寸法にする。

実施例３ 平均粒径１０ｐｍのＢ　＜　Ｃで出発する。この出発成
分を、インプロパツール中で１０日間、絶えず攪拌しな
がら浸漬する。このスラリーを濾過−漏斗系を通して濾
過注型し、すべての出発成分を濾紙上に捕獲する。これ
らの出発成分を掻き取り、それをメチルセルロース（結
合剤）を含む熱可塑性射出成形用樹脂と混合する。この
混合物を所望の形状の型中へ射出成形する。圧密された
Ｂ、Ｃ−樹脂混合物を取り出し、真空オーブン内に入れ
、結合剤を“燃焼除去”し、８４Ｃスポンジのみを残す
。前駆体の計算した細孔体積に等しい量のアルミニウム
合金（例えば７０７５−Ｔ６）をスポンジの頂部の上に
置く。この集合体を、真空炉内で２時間にわたって１）
００℃に加熱する（溶浸と微細構造の増強を起こさせる
ために）。焼成した部品を取り出し、必要ならば最終的
機械加工を行う。

以上、本発明を８４Ｃ−Ａｊ’複合材製造のためのＢ、
Ｃ出発成分の処理に関して説明した。しかし、硼素およ
び硼化物、例えばＡＩ！Ｂ＋ｚ、ＡＮＢ２、ＴｉＢｚ出
発成分を同様に処理した後、多孔性前駆体を形成させる
ことができる。反応性全屈またはその合金、あるいは還
元して反応性全屈またはその合金になる化合物を、次に
、湿潤条件に加熱することによって溶浸させることがで
き、かつ溶浸された前駆体をさらに熱処理して反応を促
進させて複合材の微細構造を調整（ｔａｉｌｏｒ）する
ことができる。

添加した本発明の特許請求の範囲によってのみ限定され
るべきものである本発明の範囲から逸脱することなく、
本文中に明示した実施態様の変化および変更を行うこと
が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図、第１Ｂ図は熱的変性方法で製造された２種の
Ｂ　ａ　Ｃ前駆体（スポンジ）形態を示し、第２Ａ図、
第２Ｂ図はそれぞれ連続および不連続の炭化物網目構造
を有する炭化チタン（ＴｉＣ）サーメットの２種の溶浸
微細構造を示し、第３Ａ図、第３Ｂ図、第３Ｃ図は前駆
体中への金属の溶浸の概略図であり、 第４図はＡｊ！−８４Ｃ複合材内の溶浸物質−前駆体界
面を示す。 図面番号の説明 ｌＯ・・・多孔性Ｂ　ａ　Ｃ前駆体すなわちスポンジ １２・・・金属アルミニウム １４・・・溶融金属 １６・・・細孔空間 １日・・・十分に筋密度の複合材 手続補正書（方式） ６２．９．１７ １、事件の表示　　　昭和６２年特許願第１５１０４３
号２発明の名称　　　炭化硼素−１釧素−および研月化
吻−反応性金属す−メフトの溶浸処理 ３、補正をする者 事件との関係　　出願人 ４代理人

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭化硼素、硼素、硼化物出発成分と、反応性金属
   、その合金ならびに還元して反応性金属またはその合金
   になるそれらの化合物から選ばれる、出発成分と反応性
   の金属、とから金属−セラミック複合材を製造する方法
   であって、 出発成分を化学的に前処理し、 該化学的に前処理された出発成分を多孔性セラミック前
   駆体に圧密し、 該化学的に前処理されたセラミック前駆体中へ溶融した
   反応性金属を溶浸させること からなる方法。
2. （２）炭化硼素、硼素、硼化物出発成分と、反応性金属
   、その合金ならびに還元して反応性金属またはその合金
   になるそれらの化合物から選ばれる、出発成分と反応性
   の金属、とから製造される金属−セラミック複合材であ
   って、 出発成分を化学的に前処理し、 該化学的に前処理された出発成分を多孔性セラミック前
   駆体に圧密し、 該化学的に前処理されたセラミック前駆体中へ溶融した
   反応性金属を溶浸すること、 からなる方法で製造される複合材。