JP2005298310A - セラミックス複合材の製造方法 - Google Patents
セラミックス複合材の製造方法Info
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Abstract
【解決手段】気孔率が2〜60%の3次元構造の気孔を有するセラミックス多孔体の空隙部分に、金属を充填したセラミックスと金属とから構成されるセラミックス複合材の製造方法である。セラミックス多孔体の空隙部に溶融金属を加熱含浸する工程と、溶融金属の含浸後に、溶融金属が融点以下に冷却固化するまでに、加熱含浸工程により得られた金属含浸層に対して接触角が90°以上の付着物を形成させる。
【選択図】なし
Description
することにより、金属含浸後の焼成品表面の濡れ性を大幅に抑制することにある。
炭化珪素粉末(平均粒径が100μmのSiC粗粒を48質量%、平均粒径が30μmの第一の中間粒を3質量%、平均粒径が2μmの第二の中間粒を2質量%、平均粒径が2μmのSiC微粒を47質量%からなる組成)にアクリル系有機バインダーおよびポリカルボン酸系分散剤を添加し、スラリーを作成後、スプレードライヤーにて造粒粉末を得た。得られた造粒粉末はプレス成形にて成形体を得た(実施例1〜5)。また、同様に得られたスラリーにて鋳込み成形にて成形体を得た(実施例6)。
炭化珪素粉末(平均粒径が100μmのSiC粗粒を48質量%、平均粒径が30μmの第一の中間粒を3質量%、平均粒径が2μmの第二の中間粒を2質量%、平均粒径が2μmのSiC微粒を47質量%からなる組成)にアクリル系有機バインダーおよびポリカルボン酸系分散剤を添加しスラリーを作成後スプレードライヤーにて造粒粉末を得た。得られた造粒粉末はプレス成形にて成形体(多孔質セラミックス基材)を得た(実施例7)。また、同様に得られたスラリーにて鋳込み成形にて成形体(セラミックス多孔体の基材)を得た(実施例8)。焼成容器内に、セラミックス多孔体の基材と同時に製膜物質として金属アルミニウム又はアルミナとムライトを表1に示す比率で変化させたペレットを設置し、減圧雰囲気下1500℃で金属シリコンを毛細現象を利用して含浸させた後、冷却過程移行時に窒素を大気圧まで導入し冷却してSi−SiC複合材料を得た。得られたSi−SiC複合材料の特性を表1に示す。
実施例1、実施例6〜8にて得られたセラミックス多孔体の基材をそれぞれ焼成容器内に設置し、減圧雰囲気下1500℃で金属シリコンを毛細現象を利用して含浸させた後、冷却過程移行時にアルゴンを大気圧まで導入し冷却してSi−SiC複合材料を得た。得られたSi−SiC複合材料の特性を表1に示す。
表1に示すように、実施例1〜8では、金属含浸層に残存するSiの濡れ性を抑制するため、金属含浸層に対して接触角が90°以上の球状の付着物(主にSi)を形成されていることを確認した(図2参照)。また、焼成容器(サヤ)に配置されたペレットのアルミナとムライトとの比率は、アルミナの比率が90質量%以上の時と金属アルミニウムを配置した時、金属含浸層に対する接触角が大きく(130〜140゜)なることを確認した。更に、セラミックス多孔体の基材は、成形方法の違いや成形体又は再結晶SiC製のものであっても、本発明のSi−SiC複合材料を好適に製造することができた。
Claims (13)
- 気孔率が2〜60%の3次元構造の気孔を有するセラミックス多孔体の空隙部分に、金属を充填したセラミックスと金属とから構成されるセラミックス複合材の製造方法であって、前記セラミックス多孔体の空隙部に溶融金属を加熱含浸する工程と、前記溶融金属の含浸後に、前記溶融金属が融点以下に冷却固化するまでに、前記加熱含浸する工程により得られた金属含浸層に対して接触角が90°以上の付着物を形成させる工程を有するセラミックス複合材の製造方法。
- 前記金属含浸層に対して接触角が90°以上の付着物を形成させる工程が、気体状物質を用いるものである請求項1に記載のセラミックス複合材の製造方法。
- 前記金属含浸層に対して接触角が90°以上の付着物を形成させる工程が、化学反応を伴うものである請求項2に記載のセラミックス複合材の製造方法。
- 前記金属含浸層の表面に、前記気体状物質由来の化合物から構成された層が形成される請求項2又は3に記載のセラミックス複合材の製造方法。
- 前記気体状物質が、Al、Si、O、Fe、N、C、B、Zr、Tiからなる群から選ばれる1種又は2類以上の元素を含むものである請求項2〜4のいずれか1項に記載のセラミックス複合材の製造方法。
- 前記セラミックス多孔体が、炭化珪素、窒化珪素、アルミナ、マグネシア、ムライト、コージライト、シリカ、ジルコニアからなる群から選ばれる少なくとも1種で構成される請求項1〜5に記載のセラミックス複合材の製造方法。
- 前記セラミックス多孔体が、炭化珪素である請求項1〜5に記載のセラミックス複合材の製造方法。
- 前記溶融金属が、単一金属及び/または合金である請求項1〜7に記載のセラミックス複合材の製造方法。
- 前記溶融金属が、Al、Si、Mg、Fe、Cu、Ag、Ti、Moからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する請求項1〜7のいずれか1項に記載のセラミックス複合材の製造方法。
- 前記溶融金属が、Siである請求項1〜7のいずれか1項に記載のセラミックス複合材の製造方法。
- 前記溶融金属が融点以下に冷却固化する時の雰囲気が、窒素雰囲気である請求項1〜10のいずれか1項に記載のセラミックス複合材の製造方法。
- 前記セラミックス多孔体に前記溶融金属を加熱含浸する温度が、前記溶融金属の融点+1000℃までの範囲である請求項1〜11のいずれか1項に記載のセラミックス複合材の製造方法。
- 前記金属含浸層に対して接触角が90°以上の付着物を形成させた後、得られた金属含浸層に、サンドブラスト、研削加工及び/又は研磨を行う請求項1〜12のいずれか1項に記載のセラミックス複合材の製造方法。
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