JP2001505825A - 複雑な形状のセラミック−金属複合体製品の浸透を制御する方法およびそれによって作られた製品 - Google Patents

複雑な形状のセラミック−金属複合体製品の浸透を制御する方法およびそれによって作られた製品

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ハン,チヤン
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Abstract

(57)【要約】 複雑な形状のセラミック−金属複合体製品を製造する方法に、(a)浸透で用いるべき金属で湿らない非湿潤性粉末を成形セラミック素地に接触させることで該非湿潤性粉末の層を該成形セラミック素地の1つ以上の表面上に該成形セラミック素地が該非湿潤性粉末の層が存在しない領域を持つように生じさせ、そして(b)該製品が実質的に該成形セラミック素地の正味形状を有しかつ該表面上の余分な金属が存在する望ましくない領域そして該複雑な形状のセラミック−金属複合体製品内の該表面に近い所の望ましくない相が、該非湿潤性粉末の層が存在しない領域または領域類内のみに局在するように、該金属を該成形セラミック素地に該非湿潤性粉末の層が存在しない領域または領域類に渡って浸透させることで、金属相を1相以上とセラミック相を1相以上含んで成る複雑な形状のセラミック−金属複合体を生じさせることを含める。本発明の方法を用いると、複雑な形状のセラミック−金属複合体製品を、上記製品の表面(類)上または製品内に余分な金属の望ましくない領域および望ましくない相が上記非湿潤性粉末の層を存在させていないか或は存在させなかった領域のみに存在するように製造することができる。本発明の方法を用いると、完成品の達成で表面(類)の機械加工をほとんどか或は全く必要としないで複雑な形状のセラミック−金属複合体製品を製造することができる。余分な金属の望ましくない領域および望ましくない相を含む度合が非常に小さい複雑な形状のセラミック−金属複合体製品が生じる。

Description

【発明の詳細な説明】 複雑な形状のセラミック−金属複合体製品の浸透を制御する方法 およびそれによって作られた製品 本発明は複雑な形状のセラミック−金属複合体製品の浸透(infiltra tion)を制御する方法およびそれによって作られた製品に関する。 セラミックは典型的に高い硬度と剛性を有する低密度の材料であるとして知ら れているが、しかしながら、それらの有用性は脆さが原因で制限されている。更 に、セラミックの成形は典型的に高密度化した成形体を生じさせることを通して 行われているが、上記成形体の高密度化を行っている間に収縮が大きな度合で起 こることから、最終形状を達成するには高価な研磨をかなり行う必要がある。金 属は典型的に脆くなくて破壊しない材料であるが、しかしながら、それらはセラ ミックが有する所望特性のいくつかを持たず、例えば硬度および剛性などが高く ない。従って、セラミックと金属を組み合わせることによってセラミックと金属 の特性を示す複合材料を作り出すことができる。 セラミックプレフォーム(preforms)を用いてセラミック−金属複合 体製品を製造する方法は本分野の技術者に公知である。米国特許第5,308, 422号にセラミック−金属複合体製品を製造する方法が開示されており、その 方法は、セラミック材料の層を生じさせ、このセラミック材料の層に焼結を受け させて多孔質のセラミック成形体を生じさせた後、この多孔質素地を溶融金属が 入っている浴に浸漬することで上記金属を上記多孔質成形体に浸透させることを 伴う。上記方法に伴う上記セラミック成形体への金属の浸透は制御されておらず 、それに よって上記複合体の表面(類)上に金属が望ましくなく余分に存在する領域およ び相が生じることが原因で仕上げ費用が高くなってしまう。望ましくない相は、 選択したセラミックと金属の反応相であり、これは浸透界面に存在する。この反 応相は化学的に不安定であるか或は上記浸透を受けた部分の表面を機械加工して いる間にそれが引き出し損傷(pullout damage)を受ける可能性 がある。引き出し損傷は、上記製品の表面に存在する望ましくない相を機械加工 してその望ましくない相を部分的に除去している間に上記製品の表面に孔食およ び欠陥がもたらされることで生じる。 求められているのは、複雑な形状のセラミック−金属複合体製品を浸透後の製 品仕上げなしにか或は仕上げをほとんど行う必要なく製造する方法である。求め られているのは、セラミック素地への金属の浸透を上記金属が製品内の特定領域 に限定されるように制御する方法である。求められているのは、セラミック−金 属複合体製品を製造する時に表面(類)上の余分な金属の望ましくない領域およ び望ましくない相を限定して制御する方法である。求められているのは、表面( 類)上の余分な金属の望ましくない領域および望ましくない相が限定および制御 されているセラミック−金属複合体製品である。 本発明は複雑な形状のセラミック−金属複合体製品を製造する方法であり、こ の方法に、 a)浸透で用いるべき金属で湿らない(non−wetting to a metal)非湿潤性(non−wettable)粉末を成形セラミッ ク素地に接触させることで該非湿潤性粉末の層を該成形セラミック素地の1つ以 上の表面上に該成形セラミック素地が該非湿 潤性粉末の層が存在しない領域を持つように生じさせ、そして b)該製品が実質的に該成形セラミック素地の正味形状を有しかつ該表 面上の余分な金属の望ましくない領域そして該複雑な形状のセラミック−金属複 合体製品内の該表面に近い所の望ましくない相が、該非湿潤性粉末の層が存在し ない領域または領域類内のみに局在するように、該金属を該成形セラミック素地 に該非湿潤性粉末の層が存在しない領域または領域類に渡って浸透させることで 、金属相を1相以上とセラミック相を1相以上含んで成る複雑な形状のセラミッ ク−金属複合体を生じさせる、 ことを含める。本発明は、また、上記製品の表面(類)上または製品内の余分な 金属の望ましくない領域および望ましくない相が上記非湿潤性粉末の層を存在さ せていないか或は存在させなかった領域のみに存在する複雑な形状のセラミック −金属複合体製品である。 本発明の方法を用いると、複雑な形状のセラミック−金属複合体製品を、上記 製品の表面(類)上または製品内の余分な金属の望ましくない領域および望まし くない相が上記非湿潤性粉末の層を存在させていないか或は存在させなかった領 域のみに存在するように製造することができる。本発明の方法を用いると、完成 品の達成で表面(類)の機械加工をほとんどか或は全く必要としないで複雑な形 状のセラミック−金属複合体製品を製造することができる。余分な金属の望まし くない領域および望ましくない相を含む度合が非常に小さい複雑な形状のセラミ ック−金属複合体製品が生じる。 本発明の方法を用いて金属相を1つ以上とセラミック相を1つ以上含んで成る 複雑な形状のセラミック−金属複合体製品を製造する。上記セ ラミックおよび金属をこの金属がセラミックを湿らせて浸透して多様な相を含む セラミック−金属複合体が生じるように選択する。更に、上記セラミックと金属 の間の望まれない相互作用を生じさせないようにする非湿潤性粉末も選択する。 このような非湿潤性粉末は、上記金属とセラミックの間の接触点を限定し、それ によって、表面の望まれない余分な金属および相の生成を防止または制限する。 従って、このようにして被覆して反応させたセラミック−金属系内の相は制御さ れていて望ましいものである。 本発明の複雑な形状のセラミック−金属複合体製品は、この製品の表面(類) 上または製品内の余分な金属の望ましくない領域および相が非湿潤性粉末の層を 存在させていない領域内のみに存在する製品である。例えば、表面領域の小部分 に層が存在しないように成形セラミック素地に非湿潤性粉末の層を与えると、そ の層を存在させなかった部分で金属の浸透が起こるであろう。浸透が終了した後 の製品の表面が余分な金属および望ましくない相を含むのはその製品の表面の中 の層を存在させなかった部分のみであろう。それによって、機械加工を行う必要 があるのはその層を存在させなかった部分のみであることから(通常の浸透技術 を用いた時には製品の表面(類)全体の大きな部分を機械加工する必要がある) 、最終的な機械加工および仕上げの費用が大きく低下する。また、製品の表面の 一部に層を存在させないことも可能であり、このように、望ましくない余分な金 属および相を含みはするが、その部分は製品の使用に必要でないことから機械加 工を行う必要がない。更に、余分な金属の浸透および領域を制御することを通し て、望ましくない相の生成を制御することができる。望ましくない相の生成が制 御されると、機械 加工の費用と共に相の安定性が制御される。例えば、炭素含有セラミックとアル ミニウム金属の系の場合、浸透を制御しないと、結果として、アルミニウム−炭 化ホウ素浸透界面の所に炭化アルミニウムとAl4BCが生じてしまう。セラミ ック−金属複合体製品の表面に炭化アルミニウムが存在すると、それは大気中の 水分と反応して製品の表面に腐食をもたらすであろう。そのような表面腐食が起 こると、仕上げされていない粗い表面がもたらされ、これは大部分の用途で望ま しくないことである。更に、望ましくない相は、製品の表面に存在するその相を 取り巻く望ましい相に比べて堅くかつ一定の滑らかさに機械加工するのがより困 難であり得る。従って、このような製品に関して機械加工を実施すると、製品の 表面に位置する望ましくない相が破壊を起こして引き出し損傷の原因になり得、 その結果として、機械加工した製品の表面に望まれない孔食およびクレーターが 残存し、従って、その製品を意図した用途で用いることができなくなる。 本方法は浸透が望まれる如何なる形状の製品の製造にも利用可能である。好適 には、本方法は特に薄くて複雑な形状のセラミック−金属複合体製品の製造に有 効である。この複雑な形状のセラミック−金属複合体製品に好適には相を少なく とも3相含める。好適には、上記相の各々を多相セラミック−金属材料の体積を 基準にして少なくとも2体積パーセントの量で存在させる。このセラミック−金 属複合体製品に含まれる残存遊離(free)金属含有量を好適には2体積パー セント以上にする。このセラミック−金属複合体製品の残存遊離金属含有量を好 適には75体積パーセント以下、より好適には50体積パーセント以下、更によ り好適には25体積パーセント以下にする。 本発明の方法は金属が多孔質セラミックの孔の中に浸透してそれを本質的に満た しているセラミック−金属複合体製品の製造で利用可能である。このセラミック −金属複合体製品の理論密度を好適には85パーセント以上、より好適には98 パーセント以上、最も好適には99.5パーセント以上にするが、この理論密度 (パーセントで表す)は、間隙を全く持たない材料の理論密度に対する最終測定 部分密度(final measured part density)の比率 に100を掛けた値である。このセラミック−金属複合体製品が示す弾性係数は 、好適には、取り扱いおよび使用中のワーピング(warping)、サギング (sagging)、フラタリング(fluttering)またはリゾネーテ ィング(resonating)を防止するか或はその度合を低くするに充分な ほど高い。このセラミック−金属複合体製品が示す弾性係数は、好適には100 GPa以上、より好適には150GPa以上、更により好適には200GPa以 上である。 本発明のセラミック−金属複合体製品が示す曲げ強度(flexure st rength)は、好適には、取り扱いおよび使用中のショックに耐性を示しか つ損傷に耐性を示すに充分なほど高い。本発明のセラミック−金属複合体製品が 示す曲げ強度は、好適には250MPa以上、より好適には350MPa以上、 更により好適には450MPa以上である。導電性が所望特性の場合には、本発 明のセラミック−金属複合体製品に好適には静電気の蓄積を防止するに充分なほ ど高い導電性を持たせる。高導電性が所望特性の場合、本発明の複合体製品が示 す抵抗を好適には10-2オーム・cm以下、より好適には10-4オーム・cm以 下、更により好適には10-5オーム・cm以下にする。 本発明の複雑な形状のセラミック−金属複合体製品は好適にはコンピューター のディスクドライブ構成要素である。この製品は好適にはコンピューターのハー ドディスク、E−ブロック、アクチュエーター(actuators)、スライ ダー(sliders)、ロードビーム(load beams)、サポートア ーム(support arms)、アクチュエーターベアリング、スペーサー 、クランプ、スピンドル、ボールベアリング、スラストベアリング(thrus t bearings)、ジャーナルベアリング、ベースプレート、ハウジング またはカバーである。この製品はより好適にはE−ブロックアクチュエーター構 成要素およびコンピューターハードディスクである。 本発明で用いるに有用な金属を、この金属と選択したセラミック材料が高温で 化学的に反応して金属がセラミックを湿らせてそれの孔の中に浸透し得ることを 基にして選択する。選択した金属は、Handbook of Chemist ry and Physics ,CRC Press、ニューヨーク、ニューヨ ーク州、米国(1995−1996)の中に公開されている如き周期律表の新規 な表記法を用いた族2、4、5、6、8、9、10、13および14の金属そし てそれらの合金から採用可能である。本明細書で用いるに適した金属には、好適 には、ケイ素、マグネシウム、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、鉄 、銅、ニッケル、コバルト、タンタル、タングステン、モリブデン、ジルコニウ ム、ニオブまたはそれらの混合物および合金が含まれる。アルミニウムおよびそ れの合金は高いじん性、良好な導電性および機械加工性を示しかつ選択したセラ ミック、例えば炭化ホウ素などを良好に湿らせ得ることから、アルミニウムおよ びそれの合金が好適である。アルミニ ウムを、高純度のアルミニウムに比較して向上した剛性を与える合金として最良 に用いる。アルミニウムとCu、Mg、Si、Mn、CrまたはZnの1つ以上 から作られた合金が好適である。Al−Cu、Al−Mg、Al−Si、Al− Mn−MgおよびAl−Cu−Mg−Cr−Znそしてそれらの混合物の如き合 金がより好適である。そのような合金の例は6061TM合金,7075TM合金お よび1350TM合金であり、これらは全部Aluminum Company of America,Pittsburgh,Pennsylvania.か ら入手可能である。 本発明で用いるに有用なセラミックを、上記選択した金属がセラミックの孔の 中に浸透するのが向上するようにセラミックと上記金属が高温で化学的に反応し 得ることを基にして選択する。本明細書で用いるに好適なセラミックにはホウ化 物、酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物またはそれらの混合物および組み合わせ が含まれる。セラミックの組み合わせの例には炭化ホウ素、オキシ窒化物、オキ シ炭化物および炭窒化物またはそれらの組み合わせが含まれる。より好適なセラ ミックは炭化ホウ素、炭化ケイ素、二ホウ化チタンおよび窒化ケイ素である。更 により好適なセラミックはB4C、AlB12、SiB6、SiB4またはそれらの 組み合わせである。最も好適なセラミック材料は、密度が望ましく低くかつ剛性 が高いことに加えて選択した金属に接触させた時に優れた湿潤特性を示すことか ら炭化ホウ素である。また、加工を容易にする目的で、そのようなセラミック材 料を有機結合剤材料、例えばパラフィンワックス、ステアリン酸またはエチレン 酢酸ビニルなどと混合することも可能である。上記成形セラミック素地の成形で 用いるセラミック材料は好適 には粉末形態のものであり、典型的には、このセラミックが含有するホウ素、酸 素、炭素、窒素またはケイ素と化学的に結合している金属を含有するものである 。この粉末状のセラミックは、好適には、粒子が0.1ミクロメートル(0.1 x10-3mm)以上の結晶性材料である。この粉末状のセラミックは、粒子が好 適には50ミクロメートル(50x10-3mm)以下、より好適には10ミクロ メートル(5x10-3mm)以下、更により好適には5ミクロメートル(1x1 0-3mm)以下の結晶性材料である。この結晶性粒子の形状は等軸(equia xed)粒子状、棒状または小板状であってもよい。 多相セラミック−金属複合体製品の製造で用いるに好適なセラミック−金属組 み合わせの例には下記が含まれる:B4C/Al、SiC/Al、TiB2/Al 、SiBx/Al、SiC/Mg、SiC/Mg−Al、SiBx/Ti、TiN /Al、TiC/Al、ZrB2/Al、ZrC/Al、AlB12/Al、Al B12/Al、AlB12/Ti、TiN/Ti、TiC/Ti、TiB2/B4C/ Al、SiC/TiBz/Al、TiC/Mo/Co、ZrC/ZrB2/Zr、 TiBz/Ni、TiB/Cu、TiC/Mo/Ni、SiC/Mo、TiBz/ TiC/Al、TiBz/TiC/Ti、WC/Co/Ni。下付き「x」の使 用は、該化合物がいろいろな化学量論を持ち得ることを表す。より好適なセラミ ック−金属組み合わせには下記が含まれる:B4C/Al、SiC/Al、Si B6/Al、TiBz/AlおよびSiC/Mg。本発明の複雑な形状のセラミッ ク−金属複合体製品を構成する材料を、最も好適には、化学反応を示す系、例え ばアルミニウム−炭化ホウ素の系にする。このような化学反応を示す系では、浸 透後に金属成分が消失して製品特性、例えば硬度および剛性などを改善するセラ ミック相を形成 し得る。このアルミニウム−炭化ホウ素複合体材料は炭化ホウ素含有相を少なく とも1相とアルミニウム含有相を少なくとも1相含む。追加的に、上記相は充填 材であるセラミックと混ざり合っていてもよい。このような充填材は、完成品に 関して、本セラミック−金属複合体製品の所望特性に悪影響を与えない材料を与 えるものである。充填材はホウ化物、炭化物、窒化物、酸化物、ケイ化物そして それらの混合物および組み合わせから成る群から選択可能である。この充填材で あるセラミックを、好適には、セラミックを基とする多相材料の体積を基準にし て1から50体積パーセントの量で用いる。 このアルミニウム−炭化ホウ素複合体製品は好適にはB4C、AlB244、A l3-4BC、AlB2、AlB122、Al41-34および遊離金属Alの相を含 む。最も好適な材料はB4CとAlと他の少なくとも3つのセラミック相、好適 にはAlB244、Al3-4BCおよびAlB2でられた多相材料である。上記B4 Cの粒子は好適にはホウ化アルミニウムおよびアルミニウム−炭化ホウ素で取り 巻かれている。言い換えれば、この複合体製品はアルミニウム、ホウ素、炭化ホ ウ素およびアルミニウム−炭化ホウ素の連続セラミック網状組織を有する。 本発明で用いるに有用な非湿潤性粉末を、それが製品を被覆しかつ選択したセ ラミックと選択した金属の間の望ましくない相互作用を防止し得ることを基に選 択する。この選択する非湿潤性粉末は、浸透を受けさせる所望の個々のセラミッ クと金属系に依存する。この非湿潤性粉末を、金属をセラミック基質に浸透させ た時にその選択した金属に反応性を示さずかつそれで湿らないように選択する。 このような非湿潤性粉末は、セラミック製品の表面の中の浸透が望まれる表面部 分に望ましくない余 分な金属および相が生じないようにするものである。しかしながら、この非湿潤 性粉末は、セラミック基質の表面(類)上に存在させる数箇所の未被覆部分に上 記金属が接触した時にそれの浸透が製品の内部に向かって起こることを防止する ものでない。金属とセラミックと非湿潤性粉末から成る系の例は、それぞれアル ミニウムと炭化ホウ素と窒化アルミニウム、およびそれぞれアルミニウムと炭化 ホウ素と酸化アルミニウムである。好適な非湿潤性粉末は窒化物、ケイ化物、酸 化物およびそれらの組み合わせである。より好適な非湿潤性粉末は窒化アルミニ ウム、窒化ホウ素、酸化アルミニウムおよびそれらの組み合わせである。最も好 適な非湿潤性粉末は窒化アルミニウム、酸化アルミニウムおよびそれらの組み合 わせである。 この粉末の粒子は、好適には、この粉末をセラミック素地の表面上で非湿潤性 粉末として用いることを可能にする如何なる幅広いサイズ分布のものであっても よい。この非湿潤性粉末粒子のサイズは、浸透がセラミック基質の表面に位置さ せた粉末粒子の層を通って起こらないようにするに充分なサイズである。この非 湿潤性粉末粒子の粒子サイズを好適には0.1ミクロメートル以上、より好適に は0.5ミクロメートル以上、更により好適には1ミクロメートル以上にする。 この非湿潤性粉末粒子の粒子サイズを好適には50ミクロメートル以下、より好 適には25ミクロメートル以下、更により好適には5ミクロメートル以下にする 。 本発明の方法で用いるセラミックおよび金属は望まれる製品に依存する。如何 なる態様でも金属およびセラミックを浸透が容易に起こるように選択すべきであ る。浸透は、金属が溶融した時にセラミックと一緒に固体−液体(金属が液体と して存在しかつセラミックが固体として存在 する)界面を形成して上記金属が毛細管作用で上記セラミック材料の孔の中に入 り込む過程である。浸透が起こる湿潤接触角(wetting contact angle)(ヤングの式で定義される如き)は、好適には90度未満、より 好適には45度未満、最も好適には30度未満である。 本発明の方法は、1種以上の金属と1種以上のセラミックを含んで成る複雑な 形状のセラミック−金属複合体製品が達成されるように成形セラミック素地の被 覆および浸透を行う目的で一連の段階を実施することを伴う。 上記セラミック素地の調製は、選択したセラミックを所望の製品形状に成形す ることを伴う。この段階は、本明細書の以下に考察する如き多様なセラミック成 形方法を用いて達成可能である。本発明の方法の第一段階は、選択した非湿潤性 粉末を成形セラミック素地の1つ以上の表面(類)に接触させることを伴う。上 記非湿潤性粉末と上記成形セラミック素地を接触させる時、上記成形セラミック 素地の表面の中の余分な金属が付着しないことが望まれる1つ以上の箇所(類) に上記非湿潤性粉末の層を生じさせる如何なる手段も使用可能である。上記非湿 潤性粉末を上記成形セラミック素地に接触させた後の次の段階は、上記金属をそ れが溶融するまで加熱する過程を通して上記金属を上記成形セラミック素地のセ ラミックの中に上記金属が選択的に上記セラミックの未被覆部分の孔の中に染み 込むように浸透させることを伴う。上記成形セラミック素地上の上記非湿潤性粉 末を層として存在させていない場所で上記金属が上記素地の中に浸透する。望ま れるならば、最終的な複雑な形状のセラミック−金属複合体製品に他の特定の機 械的特性を与える目的で浸 透後に熱処理を実施することも可能である。 上記セラミック素地を調製する時、選択したセラミックをほぼ正味の完成品形 状に成形する。複雑な形状の部品を正味の大きさおよび形状でか或はほぼ正味の 大きさおよび形状で生じさせることを可能にする如何なる生セラミック成形方法 もしくは方法類も使用可能である。そのようなセラミック成形方法は本技術分野 でよく知られていて、例えば射出成形、スリップキャスティング(slip c asting)、テープキャスティング、ゲルキャスティング、加圧スリップキ ャスティング、DICプレス加工、生機械加工、押出し加工およびロール圧縮固 化などである。Moden Ceramic Engineering Pro perties,Processing,and Use in Design ,D.W.Richerson及びMarcel Dekker,Inc.,N .Y.1982。好適なセラミック成形方法には射出成形、テープキャスティン グおよび生機械加工などが含まれる。 本発明の方法の第一段階は、上記非湿潤性粉末と上記成形セラミック素地を接 触させてこの成形セラミック素地の1つ以上の表面(類)上に上記非湿潤性粉末 の層を生じさせることを伴う。この非湿潤性粉末と成形セラミック素地を接触さ せる時、この成形セラミック素地の1つ以上の表面(類)の上に上記非湿潤性粉 末の層を生じさせる如何なる手段も使用可能であり、例えば熱噴霧(therm al spraying)(例えばプラズマ噴霧)、噴霧液の噴霧、浸漬、スピ ニング(spinning)、はけ塗り、ローリング(rolling)、パデ ィング(padding)、スクリーニング(例えばスクリーン印刷)、ゾルゲ ルコーティング、静電塗装、電着塗装、キャスティング(例えばテープキャ スティング)およびそれらの組み合わせなどを用いることができる。例えばPr inciples of Ceramic Processing ,James Reed,1988、またはHandbook of Tribology, Materials,Coatings,and Surface Treat ments 、上記(関連部分は各々引用することによって本明細書に組み入れら れる)を参照のこと。上記層は連続層であってもよいか或は層を模様の状態で上 記セラミック上に付着させることも可能である。スクリーン印刷またはマスキン グ技術を用いて模様を生じさせてもよい。2種以上の非湿潤性粉末を一度に用い てもよい。また、非湿潤性粉末の層を複数用いることも可能である。更に、選択 した金属で湿り得る粉末と湿らない粉末の組み合わせを用いることも可能である 。 上記非湿潤性粉末が成形セラミック素地の表面(類)に接触する能力を高める 目的で、好適には、上記非湿潤性粉末を溶媒と一緒にブレンドしてスラリー混合 物を生じさせる。これは通常の如何なる技術で達成されてもよく、例えば湿式ミ リング(milling)などで達成可能である。この非湿潤性粉末のスラリー に、この非湿潤性粉末、液状の溶媒、そして任意に結合剤、可塑剤および分散剤 の1つ以上を含有させる。好適な溶媒は水、アルコール類および炭化水素である 。上記結合剤は上記スラリー混合物に入れるいろいろな材料を一緒に結合させる 如何なる結合剤であってもよい。好適な結合剤はワックス、樹脂、ゴム、ポリエ チレン、ラテックス、アクリル樹脂(acrylics)、ラノリン、ポリプロ ピレン、ポリスチレンおよび他の熱可塑性重合体である。上記可塑剤は上記スラ リー混合物の加工を容易にする如何なる可塑剤であって もよい。好適な可塑剤はグリコール類、低分子量の重合体(例えば室温で液状) 、油、脂肪および石鹸である。上記分散剤は上記非湿潤性粉末および他の材料が 上記スラリー混合物中で示す分散を助長する如何なる分散剤であってもよい。上 記分散剤が充分に機能するようにするには、好適には、この分散剤の一部が粒子 の表面に吸着されるようにする必要がある一方で他の部分が溶媒の中に伸びるよ うにする。一般的には、粒子表面と分散剤の間に酸を基とする相互作用が存在す る時に強力な吸着が達成される。粒子の表面が負の場合にはカチオン分散剤、例 えばアミン類などが好適でありそして粒子の表面が正の場合にはアニオン分散剤 、例えばカルボン酸などが好適である。本発明で用いるに有用な分散剤はノニオ ン分散剤、例えばエトキシル化ノニルフェノールなど、アニオン分散剤、例えば ステアリン酸マグネシウムなど、カチオン分散剤、例えば塩酸ドデシルアミンな ど、そして両性分散剤、例えばドデシルベタインなどである。上記非湿潤性スラ リーのミリングを行った後、加熱、濾過および脱気を行って気泡と凝集物を除去 する。次に、この非湿潤性スラリーを上記成形セラミック素地の1つ以上の表面 (類)に接触させる。 好適には浸潰、噴霧またははけ塗りを用いて上記非湿潤性粉末と成形セラミッ ク素地を接触させることができる。噴霧は、典型的に、不活性な雰囲気または空 気が入っているスプレーチャンバ(spray chamber)が備わってい るアトマイザー(atomizer)の使用を伴う。この上に記述した非湿潤性 粉末スラリーを噴着過程(spray deposition process )で噴霧した後、それを上記成形セラミック素地の1つ以上の表面(類)上にむ らなく付着させる。噴霧は、上記スラリーを管理して噴霧してその噴霧した液滴 の流れを上 記成形セラミック素地の1つ以上の表面(類)の上に向けることを伴う。この液 滴は上記成形セラミック素地の表面(類)に衝突した時点で変形および合体して 厚い層を生じる。上記非湿潤性層の亀裂が生じないように上記スラリーをゆっく りと乾燥させ、そして乾燥温度を上記選択した溶媒系の引火点未満になるように 制御する。乾燥時間は使用する溶媒そして上記成形セラミック素地上の非湿潤性 粉末の層の厚みに応じて多様である。この非湿潤性粉末材料を再び結合させる必 要もあり得るが、これは通常の如何なる再結合技術を用いて行われてもよく、例 えば加熱を真空下または不活性な雰囲気中で行うことなどで実施可能である。 上記層の厚みは、一般に、上記非湿潤性粉末と選択したセラミックの間の完全 な接触が達成されるように、上記成形セラミック素地の表面(類)上に均一な層 が生じるに充分な如何なる厚みであってもよい。この層厚は非湿潤性粉末の量お よび層の多孔度に依存する。噴霧する層の厚みはスプレーの幾何形態、スラリー の固体含有量、作業距離、噴霧時間または順、はね返り損失および膜流(fil m flow)などに依存する。噴霧を行うと一般に結果として上記セラミック 上に生じる非湿潤性粉末層が均一になる。好適な層厚は粒子直径1個分以上、よ り好適には粒子直径10個分以上、更により好適には粒子直径25個分である。 好適な層厚は0.01mmまたはそれ以上である。好適な層厚は2mm以下、よ り好適には1mm以下、更により好適には0.25mm以下である。 望まれるならば、また、上記成形セラミック素地の表面(類)上に位置させる 非湿潤性粉末層にある種の幾何形態または質感(texturing)を与える 目的(従って本複合体素地の幾何形態を更に限定する 目的)でスクリーン印刷を使用することも可能である。スクリーン印刷を利用し て、スクリーン印刷中に所望のセラミック模様を成形セラミック素地の上に与え てその印刷した画像を乾燥させる。スクリーン印刷方法は、更に、Koslof f,Screen Printing Techniques,Signs o f the times Publishing Co.,Cincinnat i,Ohio,1981(関連部分は引用することによって本明細書に組み入れ られる)の中により詳細に記述されている。 本方法における次の段階は、選択した金属を上記成形セラミック素地に浸透さ せることで成形セラミック−金属複合体製品を生じさせることを伴う。浸透は、 金属が溶融した時にセラミックと一緒に固体−液体(金属が液体として存在しか つセラミックが固体として存在する)界面を形成して上記金属が毛細管作用で上 記セラミック材料の孔の中に入り込む過程である。この過程で好適には充分に密 なセラミック−金属複合体材料を生じさせる。上記セラミックへの金属の浸透は 、上記成形セラミック素地の表面(類)の中の上記非湿潤性粉末を付着させてな い部分を通して起こる。浸透は本産業で知られる如何なる方法を用いて実施され てもよく、例えば米国特許第4,702,770号および4,834,938号 (両方とも引用することによって本明細書に組み入れられる)の方法が使用可能 である。金属をセラミック素地に浸透させる方法はよく知られていて数多く存在 する。好適な浸透方法は加熱浸透、真空浸透、加圧浸透および重力/加熱浸透で ある。この浸透を実施する時、上記金属は、この成形金属素地に接触しているセ ラミックを湿らせてそれの孔の中に入り込む。浸透の温度および時間を選択する ことを通して湿潤度 (上記金属とセラミックの間の接触角で測定)を調節することができる。この浸 透の温度は選択する金属に依存する。浸透を好適には上記金属の溶融が起こるよ うな温度であるが上記金属が容易に蒸発する温度より低い温度で実施する。選択 したセラミックへの選択した金属の浸透を起こさせるに好適な温度はその選択し た金属の溶融温度に依存する。その選択したセラミックへの選択した金属の浸透 を起こさせるに好適な温度は、アルミニウムの場合1200℃以下、より好適に は1100℃以下である。アルミニウムをセラミックに浸透させる場合の好適な 温度は例えば750℃以上、より好適には900℃以上である。 各金属の正確な浸透温度および浸透時間は、接触角の測定を行って湿潤条件が 達成される時を測定することで確認可能である。浸透時間はいくつかの要因に依 存し、例えば充填密度(packing density)、孔の半径、空隙比 (void ratio)、接触角、粘度、表面張力およびサンプルサイズなど に依存する。浸透を、好適には、金属を浸透させたセラミック材料が実質的に密 になるまで実施する。好適な種類の金属から選択される金属そして好適な種類の セラミックから選択されるセラミックの場合の浸透時間は、好適には0.1時間 以上、より好適には0.5時間以上、更により好適には1時間以上である。好適 な種類の金属から選択される金属そして好適な種類のセラミックから選択される セラミックの場合の浸透時間は、好適には24時間以内、より好適には12時間 以内、更により好適には6時間以内である。例えば、アルミニウムを厚みが1m mの炭化ケイ素層に1100℃で浸透させる場合の好適な時間は10分である。 浸透は大気圧下、大気圧以下の圧力下または大気圧以上の圧力下で実施可能であ る。この浸透を好適には不 活性ガス、例えばアルゴンまたは窒素中でか或は真空下で実施する。大気圧以上 の圧力にすると浸透温度を低くすることができる。浸透を好適にはセラミック− 金属複合体製品が理論密度の85パーセントを越える密度、より好適には理論密 度の98パーセントを越える密度、最も好適には理論密度の99.5パーセント を越える密度にまで高密度化するまで実施する。この浸透段階が終了した時点で 、充分な浸透を受けた複雑な形状のセラミック−金属複合体製品が生じる。 浸透後のセラミック−金属複合体製品の機械的特性を更に注文に合わせる目的 で任意にそれの熱処理を実施してもよい。既に浸透を受けさせたセラミック−金 属複合体製品の微細構造を変える好適な方法は、前以て浸透を受けさせておいた 複合体製品を浸透後に熱処理することを伴う。注文に合わせることができる機械 的特性には破壊じん性、破壊強度および硬度が含まれる。このように本セラミッ ク−金属複合体製品を選択した温度で選択した時間加熱する追加的段階によって 、残存する遊離金属の量が少なくなって多相セラミックを基とする材料の均質性 が向上する。浸透後の熱処理の結果としてセラミック相のゆっくりとした成長が 起こる。これは、上記熱処理中に達成する多相形成そして本セラミック−金属複 合体製品における上述した機械的特性の管理を最大限にすることにある。この熱 処理を実施する温度は、残存する遊離金属が減少する温度である。この熱処理を 実施する温度は、更に、化学反応が固体状態で起こる最低温度である。既に浸透 を受けさせておいたセラミック−金属複合体製品の微細構造を変える好適な方法 は、既に浸透を受けさせておいた複合体製品の後熱処理を650℃以上、より好 適には700℃以上で行うことを伴う。この後熱処理の最大温度は本セラミック −金属複合体 製品に入っている金属の融点である。この熱処理の時間は、好適には、微細構造 が変わることによって本セラミック−金属複合体製品に所望の特性が達成される に充分な時間である。 例えば、アルミニウム−炭化ホウ素の場合、上記浸透を受けさせておいた素地 を好適には660℃以上、より好適には700℃以上、更により好適には800 ℃以上の温度に加熱することを通してそのような追加的熱処理段階を達成する。 この熱処理を好適には1500℃以下、より好適には1200℃以下、更により 好適には1000℃以下の温度で達成する。アルミニウム−炭化ホウ素の熱処理 に好適な時間は1時間以上、より好適には25時間以上である。この熱処理は空 気中または不活性な雰囲気、例えば窒素またはアルゴン中などで実施可能である 。この熱処理を好適には空気中で実施する。 浸透そして任意の熱処理後、上記浸透を受けさせた素地を冷却する。任意に、 上記浸透を受けさせた素地を機械加工および研磨して最終の所望形状にしてもよ い。上記非湿潤性粉末で処理しなかった表面(類)上にいくらか存在する望まし くない余分な金属に関しては、機械加工または研磨でそのような金属を除去して もよい。上記浸透を受けさせた製品の最終使用に応じて、この浸透を受けさせた 製品を研磨するのが望ましい可能性がある。例えば、所望製品がコンピューター のハードディスクの場合には、このディスクの表面(類)を研磨して、1から2 000Åの範囲の実質的に均一な平均粗さ値(roughness value )にすべきである。 浸透後または任意の熱処理段階後、上記非湿潤性粉末を製品の表面(類)から 除去してもよい。この非湿潤性粉末の除去は本分野の技術者に公 知の如何なる方法で行われてもよい。除去方法の例には、水または他の溶媒中の 音波処理または機械的洗浄が含まれる。この除去方法は好適には水中の音波処理 である。 また、例えば所望製品がコンピューターディスクの場合、このディスクに被膜 を付着させて複合体製品の表面(類)に質感を与えることも可能である。適切な 被膜は例えばニッケル−燐被膜であるが、しかしながら、他の種類の被膜、例え ば金属および重合体などの被膜も使用可能である。ニッケル−燐被膜を製品、例 えばコンピューターのハードディスクなど上で用いる場合、ディスクの製造およ び利用で現在使用されている産業手順を用いることができる。この被覆方法は、 密な被膜を与える如何なる方法であってもよく、例えば、原子付着(atomi c deposition)、粒子付着、バルクコーティング(bulk co ating)または表面改質などであってもよい。最も典型的な被覆方法は電気 メッキである。この被膜自身を更に処理して表面全体または表面の一部の上に質 感のある表面を与えることも可能である。このようなさらなる処理は、機械的技 術、化学的または光学的技術、電気的技術またはそれらの組み合わせなどの如き 技術で達成可能である。 本発明の好適な態様では、最初にセラミックテープ(例えば炭化ホウ素)をテ ープに流し込み成形する。このキャストテープ(cast tape)の一部を 打ち抜きなどの如き技術で除去して後に成形素地を上記キャストテープ内に残す ことを通して、セラミック成形素地を少なくとも1つ生じさせる。このセラミッ ク成形素地を1つ以上の薄部材(これもまた上記テープ内に生じさせる)で上記 テープに結合させる。このような薄部材は金属が成形素地の中に浸透する時の導 管として働き、そ してこの部材は、金属による上記テープの浸透が終わった後に機械的に破壊可能 である。この成形セラミック素地または素地類が中に成形されているキャストテ ープに浸透を受けさせるに先立って、一般的には、このテープに本明細書に記述 する如き結合剤除去処理を受けさせ(debindered)、次に、上記セラ ミック成形素地または素地類が成形されているテープに非湿潤性粉末(例えばA lN)を塗布(例えば噴霧で)して、上記非湿潤性粉末が接触していない領域を 上記テープ上に残す。次に、このテープにこの上に記述した如き浸透を受けさせ る。浸透後、浸透を受けさせたセラミック成形素地(即ち、複雑な形状のセラミ ック−金属複合体)をその浸透を受けさせたテープから取り出すが、これを例え ば上記薄部材を破壊して上記複合体を取り出すことなどで行う。次に、この複合 体(上記テープから取り出した後)の仕上げを行ってもよく、この仕上げを、例 えばこの上に記述した如き非湿潤性粉末を除去した後に研磨を行って最終形状に することなどで行う。 この複雑な形状のセラミック−金属複合体製品を製造する方法を用いると、浸 透後の製品の外側表面(類)上に望ましくない余分な金属がほとんどか或は全く 存在しない複雑な形状のセラミック−金属複合体製品を作り出すことができ、そ の結果として、成形セラミック素地の成形に続く管理した浸透を通して正味の形 状にすることが望まれている如何なる製品も本方法で製造することができる。本 発明の好適な製品はコンピューターのハードディスクおよびハードディスクドラ イブ構成要素であり、この材料は高い硬度、高い耐摩耗性、高い破壊じん性、高 いダンピング能力(damping capability)、低い密度および 高い比剛性を示しかつ導電性を示す。複雑な形状のセラミック−金属複合体 製品の他の用途は数多く存在し、例えば圧力ハウジング、自動車のエンジン部品 、ブレーキ系、または浸透が要求される全ての部品である。 以下は単に説明の目的で含めるものであり、請求の範囲を制限することを意図 するものでない。実施例1 328.4グラムのESK F1500 B4C粉末を114.78グラムの 有機結合剤、可塑剤および分散剤と一緒に混合することを通して炭化ホウ素(B4 C)なま生地部品を調製した。これらの成分をHaake Rheocord System 40トルクレオメーターに連結している260mLのボウルに 入れて60rpm/130℃で混合することで、固体体積含有量が50.1パー セントの混合物を得た。この配合物を93.3℃のバレル温度および約60.1 cm3/秒の注入速度で射出成形して約9.1cm3を占める形状物を生じさせた 。アルミナ(Alcoa A−16 SG)粉末床を用いて、窒素雰囲気中、上 記部品に結合剤除去処理を下記のおおよその加熱スケジュール:7℃/時−31 0℃、10℃/時−375℃、20℃/時−430℃、7℃/時−500℃、3 0℃/時−530℃に従って受けさせた後、室温に冷却した。 次に、この部品を10v/oの窒化アルミニウム/90v/oのエタノールか ら成る混合物(混合比が360mLのエタノール/128グラムのAlN)で噴 霧被覆した後、乾燥させた。下部表面を噴霧しないまま残した。この部品の被覆 しなかった下部表面に6061(商標)アルミニウム合金板を約15.2g接触 させて位置させた。次に、この部品をサフィル(saffil)床に入れて、そ れに浸透を真空条件下11 60℃のAVS炉内で受けさせ、2時間保持した後、炉の水ジャケットで急速に 冷却した。その結果として生じた部品の表面に存在する余分なアルミニウムは上 記部品の中の非湿潤性粉末を位置させなかった基部の上のみである。実施例2 実施例1と同様になま生地部品を調製して成形した。次に、この部品をエタノ ールとAl23(アルミニウムで湿らない)のスラリー混合物[20.6v/o のAlcoa A−16 Sg(超粉砕)、79.4v/oのエタノール]に浸 漬した後、下部表面を拭いて奇麗にすることで、浸透を開始させる表面を生じさ せ、そしてそれを空気中で乾燥させた。次に、この部品をアルミナ床(Alco a A−16 Sg)[これを結合剤除去処理中にウィッキング助剤(wick ing aid)として使用]に入れた。窒素雰囲気中で下記の加熱スケジュー ル:7℃/時−100℃、5℃/時−310℃、10℃/時−375℃、20℃ /時−410℃、7°C/時−500℃、30℃/時−540℃をかけた後、室 温に冷却した。結合剤除去処理段階後、被覆層が上記部品の表面に固着した状態 で残存しており、この試験片は実施例1に記述した如き浸透で直接利用できる状 態になった。実施例3 平均粒子サイズが1から1.5ミクロメートルの炭化ホウ素粉末[Elekt roschmelzwerk Kemptem(ドイツ)から入手可能]を10 0重量部用い、これを22重量部のメチルエチルケトン、14重量部のメタアク リル酸イソブチル結合剤(Rohm and Haas Company、PA から入手可能)および6重量部のフ タル酸ジブチル(Aldrich Chemical Companyから入手 可能)と一緒に混合して炭化ホウ素粉末のスラリーを生じさせた。 直径が1インチの5/8(16mm)で長さが1インチの5/8(16mm) の直円柱の粉砕用媒体である熱プレス加工炭化ホウ素で1/3が満たされている 2ガロン(8リットル)のポリプロピレン製ジャーに上記炭化ホウ素粉末スラリ ーを1ガロン入れて、それを12から16時間ボールミルにかけた。製粉後のス ラリーは、Haake Model VT−500粘度計を5秒-1のせん断速度 で測定した時、3000センチポイズの粘度を示した。このスラリーを用いて、 シリコン剥離剤が被覆されているポリエステル[DuPont deNemou rs、Wilmington、DEから入手可能なMYLAR(商標)]フィル ム上にキャストテープを生じさせることを通して、幅が18インチ(457.2 mm)のテープを流し込み成形する。このキャストテープを室温の空気中で乾燥 させて溶媒(即ちメチルエチルケトン)を除去することで、厚みが0.6mmの 乾燥テープを生じさせた。スカルペル(scalpel)を用いて、上記乾燥テ ープの部分を除去し、この乾燥テープを切ることで、このテープ内に平らな三角 形の素地[これは上記乾燥テープの残りに三角形の1辺の中央部から伸びている 1番目の薄部材とこの1番目の薄部材が付いている辺と反対側の隅の所に位置す る2番目の薄部材で結合している]を生じさせた。この三角形素地の辺の長さは 6mmである。上記薄部材の幅は0.9mmで長さは0.14mmである。 セラミック成形素地が中に成形されている上記乾燥テープを窒素流下 で6時間かけて100℃/時で450℃に加熱して450℃の温度を60分間保 持した後、5℃/分で室温に冷却することを通して、上記乾燥テープから結合剤 と可塑剤を除去した。このような結合剤除去処理を受けさせたテープを平らなア ルミナセッター(setter)上に置いた後、上記テープ内のセラミック成形 素地からテープの縁だけ離れて位置する小さい領域を除いて上記テープがAlN 粉末で覆われるまで、10v/oの窒化アルミニウム/90v/oのエタノール から成る混合物を上記テープの上側に噴霧した。上記結合剤除去処理を受けさせ たテープの未被覆領域にアルミニウム6061合金をこれがその結合剤除去処理 を受けさせたテープ全体に浸透するに充分な量で置いた。次に、上記セッター、 テープおよびアルミニウムをアルゴン流下の炉内で1100℃に加熱して110 0℃に4時間保持した。この浸透を受けさせたテープを室温に冷却した後、ガラ スビードを吹き付けることで上記ALN粉末を除去し、そして上記薄部材をそれ らが上記浸透を受けさせたテープの残りと会合している所で破断させることを通 して、その浸透を受けさせたセラミック成形素地(即ち、成形セラミック−金属 複合体)を取り外した。このセラミック−金属複合体を取り外すと、長さが9m mの辺を有する正方形の穴が上記浸透を受けたテープ内に残る。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】平成10年8月10日(1998.8.10) 【補正内容】 請求の範囲 1. 複雑な形状のセラミック−金属複合体製品を製造する方法であって、 a)浸透で用いるべき金属に段階(b)の条件下で反応性を示すセラミ ックで構成されている成形セラミック素地を該金属で湿らない非湿潤性粉末に接 触させることで該非湿潤性粉末の層を該成形セラミック素地の1つ以上の表面上 に該成形セラミック素地が該非湿潤性粉末の層が存在しない領域を持つように生 じさせ、そして b)該製品が実質的に該成形セラミック素地の正味形状を有しかつ該表 面上の余分な金属の望ましくない領域そして該複雑な形状のセラミック−金属複 合体製品内の該表面に近い所の望ましくない相が、該非湿潤性粉末の層が存在し ない領域または領域類内のみに局在するように、該金属を該成形セラミック素地 に該非湿潤性粉末の層が存在しない領域または領域類に渡って浸透させることで 、金属相を1相以上とセラミック相を1相以上含んで成る複雑な形状のセラミッ ク−金属複合体を生じさせる、 ことを含む方法。 2. 該浸透を真空下または不活性雰囲気下で実施する請求の範囲第1項記載 の方法。 3. 該成形セラミック素地のセラミックがホウ化物、酸化物、炭化物、窒化 物、ケイ化物またはそれらの組み合わせである請求の範囲第1項記載の方法。 4. 該セラミックが炭化ホウ素または炭化ケイ素である請求の範囲第3項記 載の方法。 5. 該金属がケイ素、マグネシウム、アルミニウム、チタン、バナジウム、 クロム、鉄、銅、ニッケル、コバルト、タンタル、タングステン、モリブデン、 ジルコニウム、ニオブまたはそれらの組み合わせである請求の範囲第4項記載の 方法。 6 該金属がアルミニウムで該セラミックが炭化ホウ素である請求の範囲第5 項記載の方法。 7. 該非湿潤性粉末が窒化物、酸化物、ケイ化物またはそれらの組み合わせ である請求の範囲第6項記載の方法。 8. 該非湿潤性粉末が窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化ホウ素ま たはそれらの組み合わせである請求の範囲第7項記載の方法。 9. 該金属がアルミニウムであり、該セラミックが炭化ホウ素でありそして 該非湿潤性粉末が窒化アルミニウムである請求の範囲第8項記載の方法。 10. 該成形セラミック素地が射出成形、スリップキャスティング、テープ キャスティング、ゲルキャスティング、加圧スリップキャスティング、DICプ レス加工、生機械加工、押出し加工またはロール圧縮固化で成形されたものであ る請求の範囲第9項記載の方法。 11. 該非湿潤性粉末を該成形セラミック素地に浸漬、噴霧またははけ塗り で接触させる請求の範囲第10項記載の方法。 12. 該金属で湿り得る粉末と非湿潤性粉末を該成形セラミック素地の表面 (類)の異なる部分と接触させる請求の範囲第1項記載の方法。 13. 該成形セラミック素地がテープキャスティングに続いてキャストテー プの一部を取り除いて該キャストテープ内に成形素地または素地類を生じさせる ことで成形されたものである請求の範囲第10項記載 の方法。 14. 成形セラミック素地または素地類を中に有している該テープに浸透を 受けさせた後、上記浸透を受けさせたテープから成形セラミック−金属複合体ま たは複合体類を取り出す請求の範囲第13項記載の方法。 15. 請求の範囲前項いずれか1項記載の方法で入手可能な複雑な形状のセ ラミック−金属複合体製品。 16. 該製品がコンピューターのハードディスク、E−ブロック、アクチュ エーター、スライダー、ロードビーム、サポートアーム、アクチュエーターベア リング、スペーサー、クランプ、スピンドル、ボールベアリング、スラストベア リング、ジャーナルベアリング、ベースプレート、ハウジングまたはカバーであ る請求の範囲第15項記載の製品。 17. 該製品がE−ブロックアクチュエーター構成要素またはコンピュータ ーハードディスクである請求の範囲第16項記載の製品。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ニルソン,ロバート・テイ アメリカ合衆国ミシガン州48640ミドラン ド・ワイルダーネスドライブ735

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 複雑な形状のセラミック−金属複合体製品を製造する方法であって、 a)浸透で用いるべき金属で湿らない非湿潤性粉末を成形セラミック素 地に接触させることで該非湿潤性粉末の層を該成形セラミック素地の1つ以上の 表面上に該成形セラミック素地が該非湿潤性粉末の層が存在しない領域を持つよ うに生じさせ、そして b)該製品が実質的に該成形セラミック素地の正味形状を有しかつ該表 面上の余分な金属の望ましくない領域そして該複雑な形状のセラミック−金属複 合体製品内の該表面に近い所の望ましくない相が、該非湿潤性粉末の層が存在し ない領域または領域類内のみに局在するように、該金属を該成形セラミック素地 に該非湿潤性粉末の層が存在しない領域または領域類に渡って浸透させることで 、金属相を1相以上とセラミック相を1相以上含んで成る複雑な形状のセラミッ ク−金属複合体を生じさせる、 ことを含む方法。 2. 該成形セラミック素地のセラミックがホウ化物、酸化物、炭化物、窒化 物、ケイ化物またはそれらの組み合わせである請求の範囲第1項記載の方法。 3. 該セラミックが炭化ホウ素または炭化ケイ素である請求の範囲第2項記 載の方法。 4. 該金属がケイ素、マグネシウム、アルミニウム、チタン、バナジウム、 クロム、鉄、銅、ニッケル、コバルト、タンタル、タングステン、モリブデン、 ジルコニウム、ニオブまたはそれらの組み合わせであ る請求の範囲第3項記載の方法。 5. 該金属がアルミニウムで該セラミックが炭化ホウ素である請求の範囲第 4項記載の方法。 6. 該非湿潤性粉末が窒化物、酸化物、ケイ化物またはそれらの組み合わせ である請求の範囲第5項記載の方法。 7. 該非湿潤性粉末が窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化ホウ素ま たはそれらの組み合わせである請求の範囲第6項記載の方法。 8. 該金属がアルミニウムであり、該セラミックが炭化ホウ素でありそして 該非湿潤性粉末が窒化アルミニウムである請求の範囲第7項記載の方法。 9. 該成形セラミック素地が射出成形、スリップキャスティング、テープキ ャスティング、ゲルキャスティング、加圧スリップキャスティング、DICプレ ス加工、生機械加工、押出し加工またはロール圧縮固化で成形されたものである 請求の範囲第8項記載の方法。 10. 該非湿潤性粉末を該成形セラミック素地に浸漬、噴霧またははけ塗り で接触させる請求の範囲第9項記載の方法。 11. 該金属で湿り得る粉末と非湿潤性粉末を該成形セラミック素地の表面 (類)の異なる部分と接触させる請求の範囲第1項記載の方法。 12. 該成形セラミック素地がテープキャスティングに続いてキャストテー プの一部を取り除いて該キャストテープ内に成形素地または素地類を生じさせる ことで成形されたものである請求の範囲第9項記載の方法。 13. 成形セラミック素地または素地類が中に形成されている該テープに浸 透を受けさせた後、上記浸透を受けさせたテープから成形セラ ミック−金属複合体または複合体類を取り出す請求の範囲第12項記載の方法。 14. 請求の範囲前項いずれか1項記載の方法で入手可能な複雑な形状のセ ラミック−金属複合体製品。 15. 該製品がコンピューターのハードディスク、E−ブロック、アクチュ エーター、スライダー、ロードビーム、サポートアーム、アクチュエーターベア リング、スペーサー、クランプ、スピンドル、ボールベアリング、スラストベア リング、ジャーナルベアリング、ベースプレート、ハウジングまたはカバーであ る請求の範囲第14項記載の製品。 16. 該製品がE−ブロックアクチュエーター構成要素またはコンピュータ ーハードディスクである請求の範囲第15項記載の製品。
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