JP2620364B2 - セラミックス焼結体の製造方法 - Google Patents

セラミックス焼結体の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はセラミックス焼結体の製造方法に関し、一層
詳細には、セラミックスと金属とからなると共に、特
に、靭性に並びに強度に優れた複合体を得ることを可能
としたセラミックス焼結体の製造方法に関する。
最近、各種機械部品等を製造する際に、強度や耐熱性
に優れるという利点からセラミックスが広範に使用され
るに至っている。ところが、セラミックスは一般に靭性
に劣るという欠点が指摘されており、この種の欠点を解
消すべく実質的にセラミックスと金属とを複合化したセ
ラミックス焼結体が提案されている。
この場合、前記セラミックス焼結体を製造する方法と
しては、例えば、セラミックス粉末と金属粉末とを混合
して成形体を成形し、次いで、この成形体を高温加熱す
ることにより焼成して焼結体を得るものが知られてい
る。然しながら、前記の従来方法では、焼成温度が金属
粉末の融点より高いため前記金属粉末が焼成工程の途上
において溶融し、金属の凝集が惹起してしまう。これに
よって、焼結体中に金属が均一に分散することがなく、
結果として、部分的に強度や靭性等が異なるセラミック
ス焼結体が製造されるという欠点が指摘されている。
一方、セラミックス粉末に金属炭化物の粉末や金属窒
化物の粉末等を混合した混合粉末で成形体を成形した
後、この成形体を還元性雰囲気下において焼成すること
により金属を析出させた焼結体を得る方法が提案されて
いる。ところが、この種の方法では、特に、焼結体の表
層部に金属が比較的多く析出する一方、前記焼結体の内
部においては金属の析出が少ない。従って、焼結体全体
を均一にメタライズ化することが困難となり、所望の靭
性等を確保することが出来ないという欠点が露呈してい
る。
［発明の目的］ 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもの
であって、セラミックス粉末、金属粉末あるいはこれら
の混合粉末により成形体を成形し、次いで、前記成形体
を仮焼成した後、この仮焼成中に金属塩または金属錯体
を含浸させ、さらに、本焼成を行うことにより、仮焼成
体中に形成される気孔に金属塩または金属錯体を十分に
含浸させることが出来、靭性や強度等に優れた高品質な
セラミックス焼結体を得ることを可能としたセラミック
ス焼結体の製造方法を提供することを目的とする。
［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明はセラミックス
粉末により成形体を成形し、次いで、前記成形体を仮焼
成した後、この仮焼成体中に金属塩および／または金属
錯体の溶液を含浸させ、さらに本焼成してセラミックス
焼結体を得ることを特徴とする。
さらに、本発明はセラミックス粉末に酸性またはアル
カリ性溶液を混入して前記セラミックス粉末のpHを調整
し、次いで、成形体を成形した後前記成形体を仮焼成
し、さらにこの仮焼成体中に金属塩および／または金属
錯体の溶液を含浸させ、その後本焼成してセラミックス
焼結体を得ることを特徴とする。
さらにまた、本発明はセラミックス粉末により成形体
を成形し、次いで、前記成形体を仮焼成した後、この仮
焼成体中に金属塩および／または金属錯体を含浸させ、
さらに前記仮焼成体を不活性または還元性雰囲気下で本
焼成してセラミックス焼結体を得ることを特徴とする。
また、本発明はセラミックスと金属とを複合化した複
合粉末とセラミックス粉末とを混合し、前記混合粉末に
より成形体を成形した後、仮焼成を行い、次いで、この
仮焼成体中に金属塩および／または金属錯体を含浸さ
せ、さらに前記仮焼成体を本焼成してセラミックス焼結
体を得ることを特徴とする。
さらに、本発明はセラミックスと金属とを複合化した
複合粉末とセラミックス粉末とを混合し、前記混合粉末
により成形体を成形した後、仮焼成を行い、次いで、こ
の仮焼成体中に金属塩および／または金属錯体を含浸さ
せ、さらに前記仮焼成体を不活性または還元性雰囲気下
で本焼成してセラミックス焼結体を得ることを特徴とす
る。
さらにまた、本発明は反応焼結性金属粉末を用いて成
形体を成形し、次いで、前記成形体を仮焼成した後、こ
の仮焼成体中に金属塩および／または金属錯体の溶液を
含浸させ、さらに前記仮焼成体に反応焼結処理を施して
セラミックス焼結体を得ることを特徴とする。
またさらに、本発明は最密充填が得られるように粒度
および粒度分布を調整された反応焼結性金属粉末を用い
て成形体を成形し、次いで、前記成形体を仮焼成した
後、この仮焼成体中に金属塩および／または金属錯体の
溶液を含浸させ、さらに前記仮焼成体に反応焼結処理を
施してセラミックス焼結体を得ることを特徴とする。
また、本発明はセラミックス粉末と反応焼結性金属粉
末とを用いて成形体を成形し、次いで、前記成形体を仮
焼成した後、この仮焼成体中に金属塩および／または金
属錯体の溶液を含浸させ、さらに前記仮焼成体に反応焼
結処理を施してセラミックス焼結体を得ることを特徴と
する。
さらに、本発明はセラミックス粉末と反応焼結性金属
粉末とからなると共に最密充填が得られるように粒度お
よび粒度分布を調整された混合粉末を用いて成形体を成
形し、次いで、前記成形体を仮焼成した後、この仮焼成
体中に金属塩および／または金属錯体の溶液を含浸さ
せ、さらに前記仮焼成体に反応焼結処理を施してセラミ
ックス焼結体を得ることを特徴とする。
［実施態様］ 次に、本発明に係るセラミックス焼結体の製造方法に
ついて好適な実施態様を挙げ、添付の図面を参照しなが
ら以下詳細に説明する。
この場合、セラミックス粉末としてはSiO2、Al2O3ま
たはZrO2等の酸化物、Si3N4、TiN、ZrNまたはBN等の窒
化物、あるいはSiC、TiCまたはMoC等の炭化物の粉末が
好適に用いられる。
一方、金属塩としては、実質的に、Al、Ti、Ｖ、Cr、
Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ｙ、Zr、Nb、Mo、Tc、Nd、Ta、
Ｗ、Re、Os、AgまたはIr等の水酸化物、炭酸塩、硝酸
塩、塩化物、シュウ酸塩等、またはこれらの複合塩、あ
るいはヘテロポリ酸等が挙げられる。さらに、金属錯体
として、上記した金属のアンミン錯体またはシアン錯体
等を用いる。また、前述した金属塩や金属錯体の溶媒と
しては水、アルコール、ヘキサン系あるいはトルエン系
の有機溶剤を使用すると共に、濃度は飽和溶液とする。
なお、本焼成時の焼成雰囲気は金属の析出が行われる
雰囲気であればよく、還元性雰囲気の他、H2−Ar、H2−
N2、H2−NH3、N2またはAr等の不活性ガス雰囲気を採用
することが出来る。
そこで、本発明の第１の実施態様に係るセラミックス
焼結体の製造方法について以下に説明する。
この場合、本発明方法により製造されるセラミックス
焼結体が用いられる具体的製品を第１図ａ乃至ｃに例示
する。すなわち、第１図ａにおいて、参照符号１はバル
ブシートを示し、このバルブシート１はエンジンのシリ
ンダヘッド内に実質的に組み込まれるものである。ま
た、第１図ｂはロッカーアームのチップ２の断面図であ
り、このチップ２はセラミックス焼結体からなる摺動部
2aと、金属部材2bとを一体的に接合して構成されてい
る。一方、第１図ｃはタービン３を示し、前記タービン
３はセラミックス焼結体からなるタービンホイール3aと
シャフト部3bとから一体的に構成されている。
次いで、当該第１の実施態様を第２図に示すフローチ
ャートに基づいて説明すると、先ず、前述したいずれか
のセラミックス粉末とY2O3、Al2O3、SiO2あるいはMgO等
の焼結助剤粉末と炭素粉末（必要に応じ）とを混合する
（STP1）。そして、前記混合粉末（実質的には溶媒によ
りペースト状を呈する）を射出成形、押出成形、プレス
成形あるいは鋳込み成形等により所望の形状に成形する
（STP2）。成形終了後に脱脂作業を行い、さらに不活性
ガス雰囲気下、800℃乃至1200℃の条件下で数時間仮焼
成を施す。これによって、密度が60％乃至90％の仮焼成
体が得られた（STP3）。
次に、前記仮焼成体を前述した金属塩または金属錯体
の飽和溶液中に浸漬し、前記金属塩または金属錯体が浸
透した仮焼成体を本焼成する（STP4、STP5）。この場
合、本焼成の条件としては、不活性または還元性雰囲気
下において700℃の温度で45分、次いで1350℃で60分、1
500℃で30分、1700℃で60分、さらに1400℃で60分順次
焼結した後に炉冷する。
以上の本焼成において、仮焼成体を構成する各粒子表
面に付着している金属塩または金属錯体が分解し、前記
粒子表面に酸化物、窒化物あるいは炭化物等の金属化合
物または金属単体が析出する。そして、前記析出した金
属化合物等は本焼成中にセラミックス粒子表面から内部
へ向けて拡散し、この結果、粒子表層部に金属化合物層
または金属単体層を形成したセラミックス焼結体が得ら
れることになる。
なお、金属塩等は飽和溶液の形態で用いられ、その溶
液を仮焼成体に含浸させる場合には超音波を照射して含
浸能率を向上させる。溶液中の金属塩等の濃度が低いと
きには、本焼成過程で金属が析出せず、その結果、金属
塩等の残留に起因してセラミックス焼結体が脆化し、強
度の低下を招くからである。
ここで、前記金属塩等からの金属析出のメカニズムは
次のように考えられる。すなわち、含浸処理により仮焼
成体中に保持された金属塩等は本焼成過程でその一部が
炭化物、窒化物、炭窒化物に変化するが、前記セラミッ
クスおよびセラミックス粒子の成長等に伴い不純物とし
て粒子粒界および／または粒子粒界層に排出される。そ
の後、炭素、窒素等の金属中への固溶量の差により粒子
粒界中央および／または粒子粒界層に金属が析出する。
この場合、金属析出部では中央より周辺に至るに従って
炭素、窒素の濃度が変化し、ミクロ的に金属量が減少し
ている。
このように、粒子粒界中央および／または粒子粒界層
に金属を析出させると、セラミックス焼結体に応力が作
用した場合、その応力は剛体であるセラミックス中では
速く伝播し、一方、金属析出部では伝播速度が遅くな
る。これによって、セラミックス焼結体内で応力の分
散、吸収および遅延が生じ、前記セラミックス焼結体の
強度および破壊靭性値を向上させることが出来る。
この場合、当該第１の実施態様では、仮焼成の段階で
金属塩または金属錯体の溶液中に仮焼成体を浸漬してお
り、このため、セラミックス粒子の表面に前記溶液が十
分に付着する。従って、その後に行う本焼成によりセラ
ミックス粒子の表層部に金属化合物または金属単体が十
分に析出・拡散するに至る。結果的に、セラミックス焼
結体と金属との濡れ性が向上し、例えば、第１図ｂおよ
びｃに示すように、チップ２の摺動部2aと金属部材2b並
びにタービン３のタービンホイール3aとシャフト部3bと
を強固に接合することが出来るという効果が得られる。
さらにまた、本発明の第２の実施態様に係るセラミッ
クス焼結体の製造方法について以下に詳細に説明する。
すなわち、当該第２の実施態様では、セラミックス粉
末として窒化硅素（Si3N4）の粉末（平均粒径0.5μｍ）
を用い、この窒化硅素粉末を90wt％に酸化イットリウム
（Y2O3）の粉末（平均粒径0.4μｍ）と酸化アルミニウ
ム（Al2O3）の粉末（平均粒径0.4μｍ）を夫々5wt％ず
つ加えた混合粉末を用意し、この混合粉末により成形体
を成形する。
次いで、前記成形体を乾燥させると共に、脱脂作業を
行った後、1200℃、0.4Torrの条件下で窒素を流通させ
ながら仮焼成を施し、仮焼成体を得る。そして、この仮
焼成体を水中に浸漬し、前記仮焼成体の超音波洗浄作業
を行う。
前記洗浄作業終了後、仮焼成体を硝酸クロム飽和溶液
中に浸漬して５分間煮沸し、さらにこの仮焼成体を8M
（mol/）の銅−アンモニウム錯体塩酸飽和溶液中に浸
漬し、同様にして５分間の煮沸工程を施す。
前記仮焼成体を乾燥させた後、本焼成作業を行う。こ
の場合、実質的に、仮焼成体にはAr−N2ガスの雰囲気下
において1700℃の温度で２時間の焼成作業を施すものと
する。これによって、クロムおよび銅を析出したセラミ
ックス焼結体が製造されることになる。
そこで、このようにして得られたセラミックス焼結体
Ｉと、金属塩あるいは金属錯体を用いることなく窒化硅
素粉末と酸化イットリウム粉末と酸化アルミニウム粉末
との混合粉末による成形体を焼成して得られる従来のセ
ラミックス焼結体Iaとを比較する実験を行った。すなわ
ち、第３図は３点曲げによるワイブル分布を示してお
り、図から諒解されるように、当該セラミックス焼結体
Ｉではワイブル係数（ｍ）＝27となり、一方、従来のセ
ラミックス焼結体I aではワイブル係数（ｍ）＝15とい
う値が得られている。従って、前記セラミックス焼結体
Ｉにおいて強度のばらつきの度合いが相当に小さいもの
となっていることが確認された。その際、通常のセラミ
ックス焼結体ではワイブル係数（ｍ）＝５〜20の範囲内
が最も多く、この結果、品質に優れたセラミックス焼結
体Ｉが得られたことが立証された。
また、第４図に当該セラミックス焼結体Ｉと従来のセ
ラミックス焼結体I aのシェブロンノッチ法による破壊
靭性値を示す。これによれば、従来のセラミックス焼結
体I aの破壊靭性値（KIC）＝4.86MN/m3/2であるのに比
べ、本実施態様に係るセラミックス焼結体Ｉの破壊靭性
値（KIC）＝14.36MN/m3/2と相当に大きな値を示してい
る。従って、当該セラミックス焼結体Ｉの靭性が一挙に
向上したことが確認され、このセラミックス焼結体Ｉ内
には均一に且つ確実に金属（クロム、銅）が析出してい
ることが諒解される。
このように、当該製造方法によれば、窒化硅素粉末と
酸化イットリウム粉末と酸化アルミニウム粉末との混合
粉末により成形体を成形し、この成形体を仮焼成して仮
焼成体を得た後、この仮焼成体を硝酸クロム飽和溶液お
よび銅−アンモニウム錯体塩酸飽和溶液中に浸漬してい
る。このため、前記仮焼成体内に形成される複数の気孔
内に硝酸クロム溶液並びに銅−アンモニウム錯体塩酸溶
液が十分に含浸し、次いで、Ar−N2ガスの雰囲気下に行
われる本焼成によりセラミックス焼結体内には銅並びに
クロムが均一に且つ確実に析出することになる。この結
果、強度等のばらつき等を惹起することなく品質に優れ
た、しかも靭性の高いセラミックス焼結体Ｉを製造する
ことが出来るという効果が得られる。
次いで、本発明の第３の実施態様に係るセラミックス
焼結体の製造方法について以下に説明する。
すなわち、先ず、窒化硅素粉末を84wt％、酸化イット
リウム粉末を7wt％、酸化アルミニウム粉末を4wt％およ
び酸化ジルコニウム（ZrO2）の粉末（一次粒径370Å）
を5wt％ずつ混合した混合粉末により第１の成形体を成
形する。一方、炭化硅素（SiC）の粉末（平均粒径0.4μ
ｍ）を81.7wt％、酸化イットリウム粉末を5wt％、酸化
アルミニウム粉末を7wt％、酸化ジルコニウム粉末を3wt
％、炭化硼素（B4C）の粉末を3wt％およびカーボルブラ
ック（50Å）を0.3wt％ずつ加えた混合粉末により第２
の成形体を成形する。
さらに、前記第１および第２成形体を乾燥脱脂した
後、第２の実施態様と同様に、1200℃、0.4Torrの条件
下で窒素を流通させながら仮焼成を行い、第１および第
２の仮焼成体を得る。そして、前記第１および第２仮焼
成体を超音波洗浄し、480℃の温度で乾燥させる。
乾燥終了後の第１および第２仮焼成体を硝酸ニッケル
と硝酸ジルコニアとの混合飽和溶液中に浸漬し、さらに
前記第１および第２仮焼成体を硝酸クロムと銅錯体塩酸
との混合飽和溶液中に浸漬する。次に、アンモニア水で
中和した後、第１および第２仮焼成体を乾燥させ、夫々
窒化硅素粉末および炭化硅素粉末中に埋設しAr−N2雰囲
気下において1750℃の温度下で２時間の本焼成作業を行
う。これによって、窒化硅素粉末を主要成分とするセラ
ミックス焼結体IIと炭化硅素粉末を主要成分とするセラ
ミックス焼結体IIIとが製造されるに至る。
そこで、セラミックス焼結体II、IIIと同一の混合粉
末で成形体を成形し、金属塩や金属錯体を用いることな
く従来の方法により焼成されたセラミックス焼結体II
a、III aと前記セラミックス焼結体II、IIIとを第２の
実施態様と同様に比較する。
すなわち、第５図および第６図に、夫々当該セラミッ
クス焼結体II、IIIと従来のセラミックス焼結体II a、I
II aのワイブル分布を示している。これによれば、セラ
ミックス焼結体II、IIIでは夫々のワイブル係数（ｍ）
＝21.7、19.4と従来のセラミックス焼結体II a、III a
のワイブル係数（ｍ）＝9.01、10.1に比べ相当に大きな
値となっている。
また、第７図には夫々のセラミックス焼結体II、II
a、IIIおよびIII aを各温度において15分間保持し、３
点曲げ試験を行った際の実験結果を示す。
これによって、セラミックス焼結体II、IIIは従来の
セラミックス焼結体II a、III aに比べ靭性が向上する
等、第２の実施態様と同様の効果が得られたことが容易
に諒解されよう。
さらにまた、本発明の第４の実施態様に係るセラミッ
クス焼結体の製造方法についてこれを実施するための装
置との関連において以下に詳細に説明する。
この場合、第４の実施態様に係る製造方法では、予め
セラミックス粉末あるいはセラミックスウィスカと金属
とを複合化した複合粉末を製造し、この複合粉末をセラ
ミックス粉末と混合して成形体を成形するものであり、
先ず、前記複合粉末を製造する製造装置について説明す
る。
すなわち、第８図において、参照符号10は製造装置を
構成するチャンバを示し、このチャンバ10内に坩堝12が
配設される。前記坩堝12はその両側部をヒータ14、14に
より保持されており、この坩堝12の上部側に開口部16が
画成される。さらに、坩堝12の下部には小径な流出口18
が形成され、この流出口18はチャンバ10に形成されてい
る孔部20に連通する。そして、坩堝12内にはチャンバ10
の上部を貫通して撹拌ガス導入用ランス22が臨入してお
り、このランス22の下端は流出口18の近傍まで延在して
いる。
なお、チャンバ10の側部には給気用パイプ24と排気用
パイプ26とが取着され、このチャンバ10の下方に一対の
ドラム28a、28bが配設される。その際、前記ドラム28
a、28bは銅または鋼材料で形成されており、夫々左右に
変位自在に構成されている。
当該製造装置は基本的には以上のように構成されるも
のであり、次に、複合粉末の製造方法について説明す
る。
先ず、セラミックス粉末としては粒径が10μｍ以下の
Si、Ti、Ta、Hf、Ｗ、Mo、Cr等の炭化物、窒化物あるい
は炭窒化物等の粉末を用いる。また、金属粉末としては
平均粒径が44μｍ程度のものとし、具体的にはCu、Al、
Fe、Ni、Co、Ng、Si、Ti、Ｖ、Cr、Mo、Zr等の金属また
はこれらの合金を使用する。
そこで、当該第４の実施態様では、実質的にはニッケ
ル粉末に対し炭化クロム（Cr3C2）粉末を20wt％含有し
た混合粉末を用い、この混合粉末にプレス成形を施して
成形体を得る。
次いで、前記成形体を坩堝12内に導入しヒータ14、14
を付勢してこの坩堝12内の成形体を加熱溶融する。その
際、排気用パイプ26を介しチャンバ10内の空気を外部に
導出すると共に、給気用パイプ24から前記チャンバ10内
にAr、N2、H2、CO2、He等を導入してこのチャンバ10内
を不活性若しくは還元性雰囲気とする。さらに、ランス
22から前記と同様のガスを坩堝12内に充填されている溶
融物Ｍ内に吹き込んで撹拌する。
このように撹拌した溶融物Ｍを流出口18、孔部20を介
してドラム28a、28bの外表面に滴下し、103乃至105℃/s
ecの冷却速度で急冷して粉末を得る。さらに、この粉末
を粉砕し粒径10μｍ以下（平均約1.2μｍ）の複合粉末
を形成する。
そこで、このようにして製造された複合粉末を1wt
％、窒化硅素粉末を93wt％、酸化イットリウム粉末を4w
t％、酸化ジルコニウム粉末を1wt％および酸化アルミニ
ウム粉末を2wt％ずつ混合すると共に、分散剤、添加剤
を加え水を溶媒として混合する。そして、混合を開始し
て所定時間経過後、この混合物のpHを測定し、必要に応
じてアンモニア水等を加えることによりpHの調整を行
い、次に、成形体を成形する。
前記成形体を乾燥した後、N2ガスの流通作用下に0.4T
orrで650℃の温度に１時間保持して脱脂し、同条件下に
おいて1200℃で２時間仮焼成し、仮焼成体を得る。さら
に、前記仮焼成体を前述した各種金属塩、金属錯体の
中、所定の金属塩および／または金属錯体飽和溶液中に
浸漬する。
そして、前記仮焼成体を乾燥させた後、第９図に示す
焼成パターンにより本焼成し、これによってセラミック
ス焼結体を製造する。
この場合、当該第４の実施態様では、特に、混合粉末
のpHの値を選択することによりセラミックス焼結体の強
度並びに靭性を調整することが出来る。
すなわち、前述したように、複合粉末に各種粉末を混
合した後、この混合粉末にアンモニア水を加えて種々の
pHの異なる混合物を用意する。次いで、夫々の混合物を
成形し、例えば、40×12×100［mm］の試験片を作成し
て前記試験片を同様に仮焼成する。さらに、仮焼成体を
本焼成し、これによって得られた焼結体から８×８×60
［mm］の試料を切り出し、強度並びに空孔の大きさを検
査した。この結果を第10図および第11図に示す。
従って、成形体を成形する前の混合物のpHを種々選択
することにより、本焼成により得られるセラミックス焼
結体内の空孔径が調整されることになる。その際、前記
空孔内には実質的に金属が含浸するものであり、pHの調
整作業はセラミックス焼結体内に析出する金属の分布状
態を調整する作業と同一なものとなる。
これによって、混合物のpHを調整するだけでセラミッ
クス焼結体の強度並びに靭性を選択自在であるという効
果が得られる。しかも、前記pHの調整により実質的に仮
焼成体に所望の大きさの空孔を強制的に形成することが
出来、前記仮焼成体中への金属塩や金属錯体の含浸を確
実に遂行し得るという利点が挙げられる。従って、前述
した第１乃至第３の実施態様において、所定のセラミッ
クス粉末にアンモニア水等を混入して前記セラミックス
粉末のpHを予め調整した後、成形体を成形すれば、本焼
成により得られるセラミックス焼結体Ｉ、IIおよびIII
等の靭性等を選択することが出来ることは勿論である。
次いで、前記第４の実施態様に関連して第５の実施態
様を以下に説明する。
すなわち、Coの粉末に対しセラミックス粉末としてTi
N粉末を20wt％だけ含有した混合粉末を用い、第８図に
示す製造装置を介して複合粉末を製造する。そして、こ
の複合粉末を第４の実施態様に示した複合粉末に代替し
て1wt％だけ混合し、同様の手順に従って仮焼成体を得
る。
次に、前記仮焼成体を硝酸ニッケル飽和溶液中に30分
浸漬した後、乾燥させる。前記乾燥終了後に、第12図に
示す焼成パターンに従い本焼成を行い、これによってセ
ラミックス焼結体を製造する。
そこで、このようにして得られたセラミックス焼結体
を用い破壊靭性値（KIC）の測定を行ったところ、この
結果は第13図に示す通りであった。また、破壊靭性値
（KIC）と混合物のpHとの関係を第14図に示す。従っ
て、当該第５の実施態様に係る製造方法により得られた
セラミックス焼結体の破壊靭性値（KIC）は14以上とな
り、第２の実施態様と同様に極めて高い値を示してい
る。これによって、セラミックス焼結体中に均一に金属
の析出が行われ、前記セラミックス焼結体の靭性が一挙
に向上していることが確認された。
さらにまた、本発明の第６の実施態様に係るセラミッ
クス焼結体の製造方法について、第15図に示すフローチ
ャートに基づいて以下に説明する。
先ず、所望のセラミックス粉末を含有した泥漿（スラ
リー）を用意する（STP I）。次に、前記泥漿に酸性ま
たはアルカリ性溶液を混入して当該泥漿のpHを調整（ST
P II）した後、脱泡処理を施す（STP III）。すなわ
ち、泥漿内には空気が混在していたり、セラミックス粉
末の表面にArガス等が付着しており、前記泥漿のpH調整
をしただけではこれらの空気やArガス等により泥漿内に
多数の泡が発生してしまう。このため、泥漿に切泡剤を
加え、真空下で撹拌することにより前記泡を除去する。
そして、前記泥漿を石膏型からなる鋳込み型に流し込
み、所定の形状を呈する成形体を成形する（STP IV）。
その際、泥漿内には経時変化により気孔が形成される一
方、鋳込み型の吸水作用下に前記泥漿内の水分が前記鋳
込み型側に流出する。従って、泥漿内の気孔が鋳込み型
から離間する方向に移動すると共に、互いに一体的にな
る。これを第16図に概略的に示すと、鋳込み型50の内部
に泥漿から矢印に示すように水分が吸収され、成形体52
内には前記鋳込み型50から離間する方向に指向して拡開
する多数の連続した気孔54が形成されるに至る。
さらに、前記成形体52を離型した後、所定の条件下で
仮焼成を施し、仮焼成体を得る（STP V）。前記仮焼成
体を金属塩または金属錯体の飽和溶液中に浸漬し、超音
波を照射して前記金属塩等を含浸させ（STP VI）、次い
で、本焼成する（STP VII）。
この場合、当該第６の実施態様では、第16図に示すよ
うに、成形体52にその表面（使用面）から内部に指向し
て拡開し且つ連続した多数の気孔54を形成することが出
来る。このため、超音波の照射下に前記連続した気孔54
に所望の金属塩等を含浸させて本焼成を行えば、所望の
強度を確保した使用面と、金属との濡れ性が向上した接
合面（背面）とを有するセラミックス焼結体が得られる
ことになる。
次いで、前記第６の実施態様に関連して第７の実施態
様について説明する。この第７の実施態様では、第15図
のフローチャートに示す工程に従って第６の実施態様と
略同一に行うものであり、特に、ステップIVにおいて、
射出成形または加圧成形により成形体を成形する。この
ため、使用面が緻密化されると共に、内部に多数の気孔
を均一に分布した成形体を得ることが出来る。
さらにまた、本発明の第８の実施態様に係るセラミッ
クス焼結体の製造方法について以下に説明する。この場
合、当該第８の実施態様では、実質的に化学反応と焼結
とを同時に行わせる焼成法を採用しており、反応焼結性
金属粉末としてSi、Cr、Ti、Fe、Ni、Co、Al等の粉末を
単独で、あるいは混合したものを用いる。
そこで、所望の反応焼結性金属粉末に必要に応じて焼
結助剤粉末やカーボンブラックを混合する。なお、前記
カーボンブラックは反応焼結過程で金属粉末と反応して
セラミックスを生成するためのものである。
さらに、粉末を混合する際に有機系の分散剤、添加
剤、バインダ等が適宜用いられる。
このようにして混合された粉末を、例えば、射出成形
法、押出成形法、加圧成形法、スリープキャスティング
等により所望の形状に成形する。次いで、前記成形体を
乾燥させると共に、脱脂作業を行い、成形過程で添加さ
れた有機成分を除去する。そして、この成形体を不活性
ガス雰囲気下、800℃乃至1200℃の条件下で仮焼成を施
し、仮焼成体を得る。ここで、前記仮焼成作業によって
不活性ガスとして窒素ガスを用い、あるいは金属粉末に
カーボンブラックを混入することにより仮焼成体中の金
属粉末の表面に窒化物や炭化物等の不活性被膜が形成さ
れる。これによって、前記仮焼成体に金属塩または金属
錯体を含浸させる際、金属粉末の孔食等を防止すること
が出来る。
なお、金属塩または金属錯体としては、第１の実施態
様において前述したものを使用すればよく、具体的に
は、NiCl2、Ni（NO3）２、Co（NO3）２、AgNO3、Mn（NO
3）２、Cr（NO3）３、CrCl3、Ti（NO3）４、TiCl4等の
単体、あるいは混合物、またはＨ［Co（NH3）６］Cl3、
Mo（Co）4C7H8、NH4［Co（NO2）４（NH3）２］、［Cu
（NH3）２］Cl2、（NH4）４［Fe（CN）６］、（NH4）３
［Fe（CN）６］等の単体、または混合物を用いる。
仮焼成体に前記金属塩および／または金属錯体を含浸
させてこれを乾燥させた後、反応焼結処理（本焼成作
業）が施される。この反応焼結処理過程において仮焼成
体を構成する反応焼結性金属粉末が反応して生ずるセラ
ミックスと前記金属塩等から析出した金属とが結合す
る。この場合、前記セラミックスは成形体の材質と反応
焼結時の雰囲気によって異なるものとなり、例えば、成
形体にカーボンブラックを混入してアルゴンガス雰囲気
下で反応焼結を行えば炭化物となり、窒素ガス雰囲気下
で反応焼結を行えば炭化物と窒化物とからなる。また、
カーボンブラックを使用しないで窒素ガス雰囲気下にて
反応焼結を行うとセラミックスは窒化物となる。
このように、第８の実施態様では、反応焼結性金属を
用いて成形体を得、この成形体に仮焼成処理を施した
後、金属塩および／または金属錯体を含浸させ、さらに
反応焼結処理を施してセラミックス焼結体を得ている。
このため、仮焼成体自体が所定の強度を有するに至り、
取扱性が向上すると共に、金属塩等の含浸工程において
前記仮焼成体が破壊することはない。さらに、反応焼結
処理において、仮焼成体中の気孔が金属粉末との反応に
より生じたセラミックスと金属塩等から析出した金属と
により埋められるため、高強度で且つ寸法安定性のよい
セラミックス焼結体を得ることが出来るという効果が得
られる。
次いで、前記第８の実施態様に関連して第９の実施態
様について以下に説明する。
この場合、反応焼結性金属としてSi粉末を採用すると
共に、このSi粉末として第17図および表１に示す粒度お
よび粒度分布を有するものを用いる。
ここで、第17図において、曲線a1、a2により囲まれた
斜線領域は高充填密度（最密充填構造）を有する成形体
が得られる領域を示す。
なお、前記粒度および粒度分布の調整は、アンドレア
ゼン（Andreasen）の最密充填式、またはフラー（Fulle
r）曲線に基づいて行われる。この場合、粉末の流動性
を良好にすることも重要である。
先ず、Si粉末を95wt％、カーボンブラック（平均直径
50Å）を5wt％、さらにアルコールを加えて十分に混合
し、カーボンブラックをSi粉末に均一に分散させた混合
物を得る。
この混合物に成形用有機系バインダを加えた後、スリ
ップキャスティングおよび一軸加圧成形法を適用して、
縦80mm、横80mm、厚さ10mmの平板状成形体を複数個成形
する。一軸加圧成形法においては、成形圧を100MPaおよ
び200MPaに夫々設定して各成形圧により複数個の成形体
を成形する。
次いで、各成形体を乾燥させた後、これらを炉内に設
置して脱脂処理を行って有機成分を除去する。この処理
条件としては、窒素ガスの流通速度を30ml/min、炉内真
空圧を0.4〜0.55Torr、昇温速度を10℃/minとし、650℃
で60分間保持するものとする。
脱脂処理終了後、全成形体を３つの群に分け、同一炉
内で各群の成形体に仮焼成処理を施して仮焼成体を得
る。この場合、処理条件としては、脱脂処理と同一雰囲
気下、昇温速度を15℃/minとし、且つ第１群の成形体を
30分間、第２群の成形体を60分間および第３群の成形体
を120分間ずつ1200℃で保持するものとする。
このようにして得られる各仮焼成体の抗折強さは、実
際上、第１群のものが20kgf/cm2、第２および第３群の
ものが夫々90kgf/cm2となり、焼結がある程度進行して
いることが判明した。
また、保持温度を1000℃に設定し、他の条件を前記と
同様にして仮焼成体を得たところ、各仮焼成体の抗折強
さは第１群のものが7kgf/cm2、第２群のものが20kgf/cm
2、さらに第３群のものが30kgf/cm2であった。
そこで、仮焼成温度1200℃の仮焼成体および仮焼成温
度1000℃の仮焼成体を、Ni（NO3）２とNiCl2を混合した
飽和溶液に浸漬して16MHzの超音波を照射しながら10分
間保持し、各仮焼成体に前記溶液を含浸させる。この処
理後の各仮焼成体は実質的に灰暗緑色を呈する。
次に、各仮焼成体を前記溶液から取り出し、先ず、１
次乾燥処理として100℃で４時間保持した後、２次乾燥
処理として210℃にて３時間保持し、さらに３次乾燥処
理として350℃にて４時間保持し、その後炉冷する。
前記乾燥処理後、各仮焼成体に窒素ガス雰囲気下で反
応焼結処理を施してセラミックス焼結体を製造する。そ
の際、焼成パターンは、第18図中、実線Ｘで示すよう
に、700℃/30minで昇温し700℃にて15分間保持した後、
650℃/45minで昇温すると共に、1350℃にて60分間保持
し、150℃/30minで昇温する。さらに、1500℃にて30分
間保持し、200℃/40minで昇温した後、1700℃にて60分
間保持し、次いで300℃/20minで降温すると共に、1400
℃にて60分間保持し、その後炉冷して800℃でアニーリ
ングする。
この場合、各セラミックス焼結体において、焼結処理
に伴う線収縮率は0.2％であり、相対密度は約92％であ
った。また、各セラミックス焼結体より縦8mm、横8mm、
長さ60mmの試験片を切り出して強度測定を行ったとこ
ろ、平均抗折強さが82kgf/cm2、ワイブル係数が21、破
壊靭性値（単純平均）が9.6MPam1/2となった。
以上の測定結果より、仮焼成処理における温度および
保持時間はセラミックス焼結体の強度には殆ど影響を与
えていないと判断される。
ところで、前記のようにセラミックス焼結体が優れた
強度を有する理由は次の通りである。すなわち、使用粉
末は高充填密度を確保するために幅広い粒度および粒度
分布を有するが、飽和溶液による浸食、Niの炭化、窒化
に伴う堆積膨張等種々の要因によって粒子の破壊および
再配列、または生成物の蒸発、凝縮に伴う粒子の分解お
よび再配列により、焼結後の１次粒子の直径が３〜５μ
ｍとなり且つ全体にわたり均一化されるからである。
なお、第19図はセラミックス焼結体の組織を示す走査
型電子顕微鏡写真（5000倍）であり、気孔が黒色のニッ
ケルによって埋められていることが分かる。
このように、当該第９の実施態様では、特に、高充填
密度が得られるように金属粉末の粒度および粒度分布を
調整している。このため、セラミックス焼結体を高密度
化することが出来、前記セラミックス焼結体の強度並び
に寸法安定性を一層向上させることが可能となる効果が
得られる。
さらにまた、前述した第９の実施態様に関連して第10
の実施態様を以下に説明する。
すなわち、当該第10の実施態様では、先ず、第９の実
施態様と同様のSi粉末にアルコールを加えて十分に混合
し、これに成形用バインダを加えた後スリップキャステ
ィングを適用して縦80mm、横80mm、厚さ10mmの平板状成
形体を複数個成形する。
次いで、各成形体を乾燥させた後、これらを炉内に設
置して第９の実施態様と同一の処理条件で脱脂処理を施
し、さらに、同一炉内にて各成形体に仮焼成処理を施
し、仮焼成体を得る。前記仮焼成処理の条件としては脱
脂処理と同一雰囲気下、昇温速度を15゜/minとし、1200
℃で90分間保持するものとする。
この場合、各仮焼成体の抗折強さは80fkg/cm2となっ
た。そして、前記各仮焼成体に第９の実施態様と同一の
条件で含浸処理、乾燥処理および反応焼結処理を順次施
してセラミックス焼結体を製造する。
このようにして得られた各セラミックス焼結体におい
て、焼結処理に伴う線収縮率は0.6％であり、相対密度
は約95％であった。また、各セラミックス焼成体より縦
8mm、横8mm、長さ60mmの試験片を切り出し、強度測定を
行ったところ、平均抗折強さが80kgf/cm2、ワイブル係
数が20、破壊靭性値が8.4MPam1/2となった。これによ
り、第９の実施態様と同様の効果が得られることは容易
に諒解されよう。
次いで、本発明の第11の実施態様に係るセラミックス
焼結体の製造方法について以下に説明する。この場合、
当該第11の実施態様では前述した第８乃至第10の実施態
様と同様に、反応焼結性金属粉末を用いると共に、この
反応焼結性金属粉末に第１の実施態様において説明した
セラミックス粉末、具体的には、Al2O3、SiO2、ZrO2等
の酸化物粉末、Si3N4、TiN、ZrN、BN等の窒化物粉末、S
iC、TiC、MoC等の炭化物粉末等を単独で、あるいは混合
して用いる。
そこで、前記反応焼結性金属粉末とセラミックス粉末
とを混合して混合粉末を得、この混合粉末に必要に応じ
て焼結助剤粉末、カーボンブラック、バインダー等を混
合した後、所望の形状を有する成形体を成形する。次い
で、前記成形体を乾燥後、加熱による脱脂処理を施し、
さらに仮焼成処理を行って仮焼成体を得る。そして、前
記仮焼成体に金属塩および／または金属錯体を含浸させ
た後、本焼成を行ってセラミックス焼結体を製造する。
なお、各処理における諸条件は第８図の実施態様におい
て説明した条件を採用する。
この場合、前記本焼成時にはセラミックス粉末相互間
の結合、金属粉末との反応により生じたセラミックスと
金属粉末との結合並びに前記セラミックスを介して金属
粉末相互間の結合が行われる。同時に、仮焼成体の気孔
が前記セラミックスと金属塩等から析出した金属により
埋められることになる。
このように、当該第11の実施態様では、成形体を得る
際に金属粉末とセラミックス粉末との混合粉末を用いて
いる。このため、本焼成工程においてセラミックス粉末
による結合作用が得られ、セラミックス焼結体の抗折強
さおよび破壊靭性値が向上するという効果が得られる。
さらにまた、当該第11の実施態様との関連において、
以下に第12乃至第14の実施態様を説明する。
先ず、第12の実施態様では、Si3N4粉末、Al粉末およ
びSi粉末よりなる混合粉末を用いると共に、前記混合粉
末は、第20図中、線Ｂおよび表２に示す粒度および粒度
分布を有するよう調整される。
ここで、第20図において、曲線b1、b2により囲まれた
斜線領域は高充填密度を有する成形体が得られる領域を
示す。
先ず、Si3N4粉末を20wt％、Al粉末を10wt％、Si粉末
を61wt％ずつ混合した混合粉末を91wt％と、Y2O3粉末を
5wt％と、カーボンブラックを4wt％とに有機系分散剤、
有機系添加剤および水−アルコール系溶液を加えて十分
に混合し、Y2O3粉末およびカーボンブラックを混合粉末
に均一に分散させた混合物を得る。
前記混合物にスリップキャスティングおよび金型加圧
成形法を適用して縦80mm、横80mm、厚さ10mmの平板状成
形体を複数個成形する。そして、各成形体を十分に乾燥
させた後、これらの見掛け気孔率を測定したところ、ス
リップキャスティングによるものでは18％、また金型加
圧成形法によるものでは13％であった。
次に、各成形体を炉内に設置して脱脂処理を行い、有
機成分を除去する。この処理作業は、実質的に大気中に
て485℃まで昇温させた後、窒素ガスを40ml/minの流通
速度で流通させながら10℃/minの昇温速度で650℃まで
昇温させ、さらに650℃で60分間保持することにより行
われる。
前記脱脂処理後、同一炉内にて脱脂処理と同一雰囲気
下、昇温速度を15℃/minとし1200℃で120分間保持する
ことにより各成形体に仮焼成処理を施し、仮焼成体を得
る。この場合、脱脂処理に伴う揮発成分の生成により、
炉内真空圧は実際上0.4〜0.8Torrとなった。
そこで、各仮焼成体をＨ［Co（NH3）６］Cl3と［Cu
（NH3）２］Cl2との混合飽和溶液に浸漬し、16MHzの超
音波を照射しながら15分間保持して各仮焼成体に前記溶
液を含浸させる。そして、各仮焼成体を前記溶液より取
り出し110℃で４時間保持（１次乾燥処理）した後、260
℃で３時間保持（２次乾燥処理）し、350℃で４時間保
持（３次乾燥処理）し、さらに450℃で４時間保持（４
次乾燥処理）した後炉冷する。
前記乾燥作業終了後、各仮焼成体に窒素ガス雰囲気下
で反応焼結処理を施してセラミックス焼結体を得る。そ
の際、焼成パターンは、第18図中、一点鎖線Ｙに示すよ
うに、750℃/30minで昇温、750℃で15分間保持した後、
600℃/45minで昇温、1350℃で15分間保持し350℃/33min
で昇温、1700℃で60分間保持、さらに30℃/30minで昇
温、1730℃で60分間保持すると共に、430℃/45minで降
温、1300℃で60分間保持した後炉冷、800℃でアニーリ
ングする。
この場合、セラミックス焼結体において、反応焼結処
理を伴う線収縮率は0.5％、相対密度は約98％となり、
見掛け上は緻密であった。そして、十分な研磨加工後、
各セラミックス焼結体の表面を光学顕微鏡にて観察した
ところ、最大気孔は直径30μｍであって、平均直径約５
μｍ程度の気孔が分布していることが確認された。
そこで、各セラミックス焼結体より縦8mm、横8mm、長
さ60mmの試験片を切り出し、強度測定を行ったところ、
平均抗折強さが93fkg/cm2、ワイブル係数が23、破壊靭
性値が８〜9MPam1/2であった。このような測定結果よ
り、成形体の成形方法はセラミックス焼結体の強度には
殆ど影響を与えていないと判断される。
さらにまた、第13の実施態様について以下に説明す
る。ここで、当該第13の実施態様では、前述した第12の
実施態様と同一の原料を用い、また同一の操作を行って
所望の溶液を含浸させた後、乾燥処理を施すことにより
仮焼成体を得る。
次に、焼成パターンを第12の実施態様と同一に設定す
ると共に、特に、炉内を300kgf/cm2に加圧した状態で約
60kgf/cm2の窒素ガス分圧下に各仮焼成体を反応焼結す
る。
このようにして製造される各セラミックス焼成体にお
いて、反応焼結処理に伴う線収縮率は0.8％、相対密度
は約99％であった。そして、十分な研磨加工後、各セラ
ミックス焼結体の表面を光学顕微鏡にて観察したとこ
ろ、最大気孔は直径５μｍであった。この場合、前記の
ような加圧下での反応焼結処理によりミクロ組織は直径
が約0.7〜1.0μｍで且つ長さが３μｍのよく揃った針状
または柱状晶となった。
そこで、各セラミックス焼結体より縦8mm、横8mm、長
さ60mmの試験片を切り出し、強度測定を行ったところ、
平均抗折強さが95kgf/cm2、ワイブル係数が27、破壊靭
性値が10.8MPam1/2（最小値が10.4MPam1/2、最大値が1
1.8MPam1/2）であった。
次いで、本発明の第14の実施態様について以下に説明
する。
当該第14の実施態様では、Si3N4粉末、Al粉末およびS
i粉末よりなる２種類の混合粉末を用いると共に、各混
合粉末を第12の実施態様に示す混合粉末に近似した粒度
および粒度分布を有するよう調整する。
この場合、一方の混合粉末は、直径が20μｍの中粒部
をAl粉末およびSi粉末より構成したものであり、また他
方の混合粉末は、前記中粒部および直径が44μｍの粗粒
部の一部をAl粉末およびSi粉末より構成したものであ
る。
そこで、Si3N4粉末を34wt％、Al粉末を15wt％、Si粉
末を40wtずつ混合した各混合粉末を89wt％と、Y2O3粉末
を6wt％と、Al2O3粉末を5wt％とにアルコールを加えて
十分に混合し、Y2O3粉末およびAl2O3粉末を均一に分散
させた２種類の混合物を得る。
各混合物にスリップキャスティングを適用して縦80m
m、横80mm、厚さ10mmの平板状成形体を成形し、各成形
体を十分に乾燥した後、これらを炉内に設置して脱脂処
理を行い、有機成分を除去する。この処理条件は第12の
実施態様と同一である。
脱脂処理後、引続き同一炉内にて各成形体に前述した
第12の実施態様と同一の仮焼成処理を施し、仮焼成体を
得る。なお、これらの仮焼成体の線収縮率は0.1％であ
った。
次に、各仮焼成体をNi（NO3）２とNiCl2との混合飽和
溶液に浸漬し、8MHzの超音波を照射しながら10分間保持
した後、Cu（NO3）２の飽和溶液に浸漬して8MHzの超音
波を照射しながら10分間保持し、各仮焼成体に各溶液を
含浸させる。
さらに、各仮焼成体を前記溶液より取り出して第12の
実施態様と同一の乾燥処理を行う。
乾燥作業終了後、各仮焼成体に第12の実施態様と同一
の焼成パターンで反応焼結処理を施して２種類のセラミ
ックス焼結体を得る。実際上、各セラミックス焼結体に
おいて、反応焼結処理に伴う線収縮率は約0.15％、相対
密度は約98％であった。
そこで、各セラミックス焼結体より縦8mm、横8mm、長
さ60mmの試験片を切り出し、強度測定を行ったところ、
抗折強さが112kgf/cm2（1.1GPa）、ワイブル係数が24、
破壊靭性値が9.2となった。
これによって、異なる混合粉末を用いた２種類のセラ
ミックス焼結体が同一の物性を有することが判明した。
以上のように、本発明によれば、セラミックス粉末を
用いて成形体を得、次いで、仮焼成した後にこの仮焼成
体中に金属塩および／または金属錯体を含浸させた後、
本焼成を行うことによりセラミックス焼結体を製造して
いる。
また、本発明では、仮焼結体を不活性または還元性雰
囲気下で本焼してセラミックス焼結体を得ている。
このように、先ず、仮焼成体を製造するため、この仮
焼成体内に形成される多数の気孔内に金属塩や金属錯体
を十分に含浸させることが出来る。従って、本焼成にお
いて前記金属塩や金属錯体を還元すれば、セラミックス
焼結体内には均一に且つ確実に金属が析出することにな
る。この結果、強度等のばらつきがなく品質に優れると
共に、靭性の向上したセラミックス焼結体を得ることが
可能となる効果が挙げられる。
さらにまた、本発明によれば、セラミックスと金属と
を複合化した複合粉末を製造し、この複合粉末とセラミ
ックス粉末とを混合して成形体を得、仮焼成した後にこ
の仮焼成体内に金属塩および／または金属錯体を含浸さ
せた後、本焼成を行ってセラミックス焼結体を製造して
いる。このように、予め、セラミックスと金属とを複合
化した複合粉末を用いるために、特に、金属との濡れ性
が向上して一層品質に優れたセラミックス焼結体が得ら
れるという利点が顕在化する。
しかも、セラミックス粉末を用いて成形体を得る前、
あるいは複合粉末とセラミックス粉末とを混合する際に
必要に応じてアンモニア水等を加えてpH調整を行ってい
る。このため、セラミックス焼結体に形成される空孔の
大きさを選択することが出来、この空孔内に析出する金
属の分布状態を調整して前記セラミックス焼結体全体の
靭性等を選択自在であるという効果が得られる。
また、本発明によれば、セラミックス粉末に酸性また
はアルカリ性溶液を混入してpH調整を行った後、脱泡処
理を施し、次いで、鋳込み成形あるいは射出成形、加圧
成形を行って成形体を得ている。従って、成形体内に連
続した気孔や均一に分布した気孔等を選択的に設けるこ
とが出来る。
さらに、本発明によれば、反応焼結性金属粉末を用
い、反応焼結処理の適用およびその処理に伴う金属塩等
からの金属の析出といった手段の採用により、高強度で
且つ寸法安定性の良好なセラミックス焼結体を得ること
が出来る。
その際、所定の粒度および粒度分布を有する反応焼結
性金属粉末を採用することにより、セラミックス焼結体
が最密充填構造となって前記セラミックス焼結体の強度
並びに寸法安定性が一層向上するという効果が得られ
る。
さらにまた、本発明によれば、反応焼結性金属粉末に
セラミックス粉末を混合した混合粉末を用いて成形体を
成形している。従って、セラミックス粉末による結合作
用を得て、特に、強度に優れたセラミックス焼結体を製
造することが可能となる利点が得られる。
以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明し
たが、本発明はこの実施態様に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良
並びに設計の変更が可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第１図ａ乃至ｃは本発明に係るセラミックス焼結体の具
体的な製品例を示す説明図、 第２図は本発明の第１の実施態様に係るセラミックス焼
結体の製造方法の工程を示すフローチャート、 第３図は本発明の第２の実施態様に係るセラミックス焼
結体の製造方法により得られるセラミックス焼結体と従
来のセラミックス焼結体のワイブル分布の関係図、 第４図は当該製造方法により得られるセラミックス焼結
体と従来の方法により得られるセラミックス焼結体の破
壊靭性値の関係図、 第５図および第６図は第３の実施態様に係る製造方法に
より得られるセラミックス焼結体と従来の方法により得
られるセラミックス焼結体のワイブル分布の関係図、 第７図は第５図および第６図に示す当該方法に係るセラ
ミックス焼結体と従来方法に係るセラミックス焼結体の
温度と曲げ強さの関係図、 第８図は第４および第５の実施態様に係る製造方法に用
いられる製造装置の概略説明図、 第９図は第４の実施態様に係る製造方法における本焼成
パターンの説明図、 第10図は混合粉末のpHと焼結体の強度との関係図、 第11図は混合粉末のpHと焼結体の空孔の大きさとの関係
図、 第12図は第５の実施態様に係る製造方法における本焼成
パターンの説明図、 第13図は第５の実施態様における破壊靭性値と強度との
関係図、 第14図は第５の実施態様におけるpHと破壊靭性値との関
係図、 第15図は第６および第７の実施態様に係る製造方法のフ
ローチャート、 第16図は第６の実施態様における成形体の成形作業の説
明図、 第17図は第９の実施態様に係るセラミックス焼結体の製
造方法におけるSi粉末の直径と累積パーセントとの関係
図、 第18図は反応焼結処理における時間と温度との関係図、 第19図は第９の実施態様におけるセラミックス焼結体の
組織を示す走査型電子顕微鏡写真、 第20図は第12の実施態様における混合粉末の直径と累積
パーセントとの関係図である。 １……バルブシート、２……チップ ３……タービン、10……チャンバ 50……鋳込み型、52……成形体

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】セラミックス粉末により成形体を成形し、
    次いで、前記成形体を仮焼成した後、この仮焼成体中に
    金属塩および／または金属錯体の溶液を含浸させ、さら
    に本焼成してセラミックス焼結体を得ることを特徴とす
    るセラミックス焼結体の製造方法。
  2. 【請求項２】セラミックス粉末に酸性またはアルカリ性
    溶液を混入して前記セラミックス粉末のpHを調整し、次
    いで、成形体を成形した後前記成形体を仮焼成し、さら
    にこの仮焼成体中に金属塩および／または金属錯体の溶
    液を含浸させ、その後本焼成してセラミックス焼結体を
    得ることを特徴とするセラミックス焼結体の製造方法。
  3. 【請求項３】請求項２記載の方法において、セラミック
    ス粉末を含む泥漿のpHを調整した後、前記泥漿に脱泡処
    理を施すことを特徴とするセラミックス焼結体の製造方
    法。
  4. 【請求項４】請求項２または３記載の方法において、セ
    ラミックス粉末を含む泥漿を石膏型で鋳込み成形して成
    形体を得ることを特徴とするセラミックス焼結体の製造
    方法。
  5. 【請求項５】請求項２または３記載の方法において、セ
    ラミックス粉末を含む泥漿を射出成形または加圧成形し
    て成形体を得ることを特徴とするセラミックス焼結体の
    製造方法。
  6. 【請求項６】セラミックス粉末により成形体を成形し、
    次いで、前記成形体を仮焼成した後、この仮焼成体中に
    金属塩および／または金属錯体を含浸させ、さらに前記
    仮焼成体を不活性または還元性雰囲気下で本焼成してセ
    ラミックス焼結体を得ることを特徴とするセラミックス
    焼結体の製造方法。
  7. 【請求項７】請求項６記載の方法において、仮焼成体を
    窒素ガス雰囲気下で本焼成することを特徴とするセラミ
    ックス焼結体の製造方法。
  8. 【請求項８】請求項６記載の方法において、セラミック
    ス粉末に酸性またはアルカリ性溶液を混入して前記セラ
    ミックス粉末のpHを調整することを特徴とするセラミッ
    クス焼結体の製造方法。
  9. 【請求項９】セラミックスと金属とを複合化した複合粉
    末とセラミックス粉末とを混合し、前記混合粉末により
    成形体を成形した後、仮焼成を行い、次いで、この仮焼
    成体中に金属塩および／または金属錯体を含浸させ、さ
    らに前記仮焼成体を本焼成してセラミックス焼結体を得
    ることを特徴とするセラミックス焼結体の製造方法。
  10. 【請求項１０】請求項９記載の方法において、複合粉末
    とセラミックス粉末との混合粉末に酸性またはアルカリ
    性溶液を混入して前記混合粉末のpHを調整することを特
    徴とするセラミックス焼結体の製造方法。
  11. 【請求項１１】セラミックスと金属とを複合化した複合
    粉末とセラミックス粉末とを混合し、前記混合粉末によ
    り成形体を成形した後、仮焼成を行い、次いで、この仮
    焼成体中に金属塩および／または金属錯体を含浸させ、
    さらに前記仮焼成体を不活性または還元性雰囲気下で本
    焼成してセラミックス焼結体を得ることを特徴とするセ
    ラミックス焼結体の製造方法。
  12. 【請求項１２】請求項11記載の方法において、仮焼成体
    を窒素ガス雰囲気下で本焼成することを特徴とするセラ
    ミックス焼結体の製造方法。
  13. 【請求項１３】請求項11記載の方法において、複合粉末
    とセラミックス粉末との混合粉末に酸性またはアルカリ
    性溶液を混入して前記混合粉末のpHを調整することを特
    徴とするセラミックス焼結体の製造方法。
  14. 【請求項１４】反応焼結性金属粉末を用いて成形体を成
    形し、次いで、前記成形体を仮焼成した後、この仮焼成
    体中に金属塩および／または金属錯体の溶液を含浸さ
    せ、さらに前記仮焼成体に反応焼結処理を施してセラミ
    ックス焼結体を得ることを特徴とするセラミックス焼結
    体の製造方法。
  15. 【請求項１５】最密充填が得られるように粒度および粒
    度分布を調整された反応焼結性金属粉末を用いて成形体
    を成形し、次いで、前記成形体を仮焼成した後、この仮
    焼成体中に金属塩および／または金属錯体の溶液を含浸
    させ、さらに前記仮焼成体に反応焼結処理を施してセラ
    ミックス焼結体を得ることを特徴とするセラミックス焼
    結体の製造方法。
  16. 【請求項１６】セラミックス粉末と反応焼結性金属粉末
    とを用いて成形体を成形し、次いで、前記成形体を仮焼
    成した後、この仮焼成体中に金属塩および／または金属
    錯体の溶液を含浸させ、さらに前記仮焼成体に反応焼結
    処理を施してセラミックス焼結体を得ることを特徴とす
    るセラミックス焼結体の製造方法。
  17. 【請求項１７】セラミックス粉末と反応焼結性金属粉末
    とからなると共に最密充填が得られるように粒度および
    粒度分布を調整された混合粉末を用いて成形体を成形
    し、次いで、前記成形体を仮焼成した後、この仮焼成体
    中に金属塩および／または金属錯体の溶液を含浸させ、
    さらに前記仮焼成体に反応焼結処理を施してセラミック
    ス焼結体を得ることを特徴とするセラミックス焼結体の
    製造方法。
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