JP2737591B2 - Whisker surface modification method - Google Patents

Whisker surface modification method

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JP2737591B2
JP2737591B2 JP5054713A JP5471393A JP2737591B2 JP 2737591 B2 JP2737591 B2 JP 2737591B2 JP 5054713 A JP5054713 A JP 5054713A JP 5471393 A JP5471393 A JP 5471393A JP 2737591 B2 JP2737591 B2 JP 2737591B2
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whiskers
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、複合材料の強化材とし
て使用されるウイスカに係り、更に詳細にはウイスカの
表面改質方法に係る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a whisker used as a reinforcing material for a composite material, and more particularly to a whisker surface modification method.

【0002】[0002]

【従来の技術】複合材料の強化材として使用されるウイ
スカの表面改質方法の一つとして、例えば特開平4−1
2099号公報に記載されている如く、ポリシラザンを
トルエンの如き有機溶媒に溶解し、その溶液にSiCウ
イスカを分散させて濾過し乾燥した後、窒化性雰囲気中
にてSiCウイスカを1100〜1600℃の温度に焼
成処理することによりSiCウイスカの表面に窒化ケイ
素の被膜を形成する方法が既に知られている。
2. Description of the Related Art As one method of modifying the surface of a whisker used as a reinforcing material for a composite material, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No.
As described in Japanese Patent No. 2099, polysilazane is dissolved in an organic solvent such as toluene, SiC whiskers are dispersed in the solution, filtered and dried, and then the SiC whiskers are heated to 1100 to 1600 ° C. in a nitriding atmosphere. A method of forming a film of silicon nitride on the surface of a SiC whisker by baking at a temperature is already known.

【0003】また従来より当技術分野に於て一般的に知
られているウイスカの表面改質方法の一つとして、ウイ
スカとヒュームドシリカとを所定の比率にて混合し、そ
の混合物を炭化水素ガスとアンモニアガスとの混合ガス
中にて1400℃程度の高温度に加熱することによりウ
イスカの表面に窒化ケイ素の被膜を形成する方法があ
る。
[0003] As one of the surface modification methods for whiskers generally known in the art, whiskers and fumed silica are mixed at a predetermined ratio, and the mixture is mixed with a hydrocarbon. There is a method of forming a silicon nitride film on the surface of a whisker by heating to a high temperature of about 1400 ° C. in a mixed gas of a gas and an ammonia gas.

【0004】これらの表面改質方法によれば、ウイスカ
の表面に化学的に安定な窒化ケイ素の被膜が形成され、
複合材料製造時に於けるウイスカとマトリックス金属と
の間に於ける化学反応を抑制することができるので、ウ
イスカとマトリックス金属との間の界面結合力を緩和す
ることにより複合材料の破壊靭性を向上させたり、ウイ
スカの反応による劣化を防止することができる。
According to these surface modification methods, a chemically stable silicon nitride film is formed on the surface of a whisker,
Since the chemical reaction between the whisker and the matrix metal during the production of the composite material can be suppressed, the fracture toughness of the composite material is improved by relaxing the interfacial bonding force between the whisker and the matrix metal. Or deterioration due to whisker reaction can be prevented.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし上記公開公報に
記載された方法に於て使用されるポリシラザンは非常に
高価なものであるため、ウイスカの表面改質を低廉に実
施することが困難であり、またポリシラザンはポリマー
であり粘性が高いため、ポリシラザンが溶解された有機
溶媒中にウイスカを効率よく分散させることができず、
そのためウイスカの表面改質を能率よく実施することが
困難である。
However, since the polysilazane used in the method described in the above publication is very expensive, it is difficult to carry out surface modification of whiskers at low cost. In addition, since polysilazane is a polymer and has high viscosity, whiskers cannot be efficiently dispersed in an organic solvent in which polysilazane is dissolved,
Therefore, it is difficult to efficiently perform the surface modification of the whisker.

【0006】また上述の従来の一般的な表面改質方法に
より形成される被膜の窒化ケイ素は多結晶に形成され被
膜の表面が凹凸状になるため、ウイスカの反応による劣
化を効果的に防止するためには、被膜の厚さを厚くしな
ければならない。そのためウイスカのアスペクト比が低
下してウイスカの強度向上効果等が低下し、高強度の複
合材料を製造するためにはウイスカの体積率を高くしな
ければならず、そのため高圧鋳造等にて複合材料を製造
する際のウイスカの成形体に対するマトリックス金属の
浸透性が悪化したり複合材料の被削性が悪化したりし易
い。
The silicon nitride of the film formed by the above-mentioned conventional general surface modification method is formed polycrystalline and the surface of the film becomes uneven, so that deterioration due to whisker reaction is effectively prevented. For this purpose, the thickness of the coating must be increased. As a result, the aspect ratio of the whisker decreases and the effect of improving the strength of the whisker decreases, and the volume ratio of the whisker must be increased in order to produce a high-strength composite material. In the production of the whiskers, the permeability of the matrix metal into the whisker compact is likely to deteriorate, and the machinability of the composite material is likely to deteriorate.

【0007】本発明は、従来のウイスカの表面改質方法
に於ける上述の如き問題に鑑み、従来に比して能率よく
且低廉にウイスカの表面改質を実施することができると
共に、ウイスカの表面に良好な窒化ケイ素の被膜を形成
することができるよう改善されたウイスカの表面改質方
法を提供することを目的としている。
In view of the above-mentioned problems in the conventional whisker surface reforming method, the present invention can efficiently and inexpensively perform the whisker surface modification as compared with the conventional whisker. An object of the present invention is to provide an improved whisker surface modification method capable of forming a good silicon nitride film on the surface.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上述の如き目的は、本発
明によれば、図1に示されている如く、テトラエトキシ
シランを有機溶媒に溶解し(工程1)、その溶液中にウ
イスカを分散させた状態にて前記テトラエトキシシラン
を加水分解し(工程2)、前記ウイスカを濾過して乾燥
し(工程3)、窒化性雰囲気中にて前記ウイスカを高温
度に加熱して焼成し(工程4)、これにより前記ウイス
カの表面に窒化ケイ素の被膜を形成することを特徴とす
るウイスカの表面改質方法によって達成される。
According to the present invention, as shown in FIG. 1, tetraethoxysilane is dissolved in an organic solvent (step 1), and whiskers are added to the solution. In the dispersed state, the tetraethoxysilane is hydrolyzed (Step 2), the whiskers are filtered and dried (Step 3), and the whiskers are heated to a high temperature in a nitriding atmosphere and fired ( Step 4), which is achieved by a whisker surface modification method, which comprises forming a silicon nitride film on the surface of the whisker.

【0009】[0009]

【作用】本発明の表面改質方法によれば、ケイ素含有物
質としてポリマーであるポリシラザンではなくこれに比
して非常に低廉な(約1/500の価格)モノマーであ
るテトラエトキシシランが使用され、またテトラエトキ
シシランはポリシラザンに比して粘性が低くその溶液中
にウイスカを能率よく分散させることができるので、上
述の従来の方法の場合に比してウイスカの表面改質を能
率よく且低廉に実施することが可能になる。
According to the surface modification method of the present invention, the silicon-containing substance is not polysilazane, which is a polymer, but tetraethoxysilane, which is a very inexpensive monomer (about 1/500 of the price). Also, tetraethoxysilane has a lower viscosity than polysilazane and can efficiently disperse whiskers in the solution, so that the surface modification of whiskers can be performed efficiently and inexpensively as compared with the above-mentioned conventional method. Can be implemented.

【0010】また本発明の表面改質方法により形成され
る窒化ケイ素の被膜の表面は非常に平滑であるため、本
発明の方法によれば、少量の被膜量にてウイスカの表面
を良好に改質することができ、ウイスカのアスペクト比
を実質的に変更することなく表面改質することができ、
従って同一の強度の複合材料を得んとすれば従来の一般
的な方法により表面改質されたウイスカが使用される場
合に比してウイスカの体積率を低減することができ、ウ
イスカの成形体中にマトリックス金属の溶湯を良好に浸
透させることができ、これにより複合材料の生産能率を
向上させることが可能になる。
Further, since the surface of the silicon nitride film formed by the surface modification method of the present invention is very smooth, according to the method of the present invention, the surface of the whisker can be satisfactorily modified with a small amount of the film. Can be surface-modified without substantially changing the aspect ratio of the whisker,
Therefore, if a composite material having the same strength is to be obtained, the volume ratio of the whisker can be reduced as compared with the case where a whisker whose surface has been modified by a conventional general method is used, and a whisker molded body is obtained. The molten metal of the matrix metal can be satisfactorily permeated therein, thereby improving the production efficiency of the composite material.

【0011】また本発明の方法によれば、上述の如くウ
イスカのアスペクト比が被膜形成前のアスペクト比と実
質的に同一であるので、従来の一般的な方法により表面
改質されたウイスカが使用される場合に比して複合材料
の強度等の性質を向上させることが可能であり、また同
一の強度を得ようとする場合に必要なウイスカの体積率
を低減することができるので、同等の強度の複合材料に
ついて見れば被削性を向上させることが可能になる。
According to the method of the present invention, as described above, the aspect ratio of the whisker is substantially the same as the aspect ratio before the film is formed. It is possible to improve the properties such as the strength of the composite material as compared with the case where it is performed, and it is possible to reduce the volume ratio of the whisker required to obtain the same strength. In the case of a high-strength composite material, machinability can be improved.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段の補足説明】本願発明者が
行った実験的研究の結果によれば、ウイスカに対する加
熱焼成温度が1000℃未満の場合にはウイスカの表面
に付着したテトラエトキシシランの加水分解化合物が完
全には窒化ケイ素に転換しない場合が生じ、また形成さ
れる窒化ケイ素の被膜がウイスカより剥離し易くなる。
逆にウイスカに対する加熱焼成温度が高過ぎるとウイス
カが劣化し易くなり、特にウイスカがホウ酸アルミニウ
ムウイスカ(アルミナ−ボリアウイスカ)である場合に
は焼成温度が1400℃を超えるとウイスカが劣化し易
くなる。
According to the results of an experimental study conducted by the present inventors, when the heating and sintering temperature for whiskers is less than 1000 ° C., tetraethoxysilane adhering to the surface of whiskers cannot be removed. In some cases, the hydrolysis compound is not completely converted to silicon nitride, and the formed silicon nitride film is easily peeled off from the whiskers.
Conversely, if the heating and firing temperature for the whisker is too high, the whisker is liable to deteriorate. In particular, when the whisker is an aluminum borate whisker (alumina-boria whisker), the whisker tends to deteriorate when the firing temperature exceeds 1400 ° C.

【0013】従って本発明の一つの実施例によれば、ウ
イスカがホウ酸アルミニウムウイスカである場合には、
ウイスカに対する加熱焼成温度は1000〜1400℃
に設定される。
Thus, according to one embodiment of the present invention, when the whiskers are aluminum borate whiskers,
The heating and firing temperature for whiskers is 1000 to 1400 ° C
Is set to

【0014】またウイスカの表面に形成される窒化ケイ
素の被膜の厚さが0.001μm未満の場合にはウイス
カの表面に窒化ケイ素の被膜を形成することによる効果
が不十分になり、逆に被膜の厚さが0.2μmを超える
値に設定されると、被膜の形成に長時間を要し表面改質
を能率よく実施することが困難になる。従ってウイスカ
の表面に形成される窒化ケイ素の被膜の厚さは0.00
1〜0.2μmに設定されることが好ましい。
When the thickness of the silicon nitride film formed on the surface of the whisker is less than 0.001 μm, the effect of forming the silicon nitride film on the surface of the whisker becomes insufficient. If the thickness is set to a value exceeding 0.2 μm, it takes a long time to form a coating film, and it becomes difficult to efficiently perform the surface modification. Therefore, the thickness of the silicon nitride film formed on the surface of the whisker is 0.00
It is preferable to set the thickness to 1 to 0.2 μm.

【0015】また本発明の方法に於て使用される有機溶
媒はテトラエトキシシランを良好に溶解することができ
テトラエトキシシランを加水分解し得る限り任意の有機
溶媒であってよく、例えばエチルアルコール、メチルア
ルコール、トルエンの如く有機溶媒として一般的に使用
されている有機溶媒であってよい。
The organic solvent used in the method of the present invention may be any organic solvent as long as it can dissolve tetraethoxysilane well and can hydrolyze tetraethoxysilane. Organic solvents generally used as organic solvents such as methyl alcohol and toluene may be used.

【0016】更に本発明の方法により表面改質されるウ
イスカは上述のTiCウイスカやホウ酸アルミニウムウ
イスカに限定されるものではなく、表面に平滑な窒化ケ
イ素の被膜が形成されることによりその性能を向上させ
ることができるものである限り、例えばチタン酸カリウ
ムウイスカ、SiCウイスカの如き他のウイスカであっ
てもよい。
Furthermore, the whiskers to be surface-modified by the method of the present invention are not limited to the above-mentioned TiC whiskers and aluminum borate whiskers, and their performance is improved by forming a smooth silicon nitride film on the surface. Other whiskers such as potassium titanate whiskers and SiC whiskers may be used as long as they can be improved.

【0017】[0017]

【実施例】以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施
例について詳細に説明する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention.

【0018】実施例1 まず図には示されていないが、70gのテトラエトキシ
シランを95gのエチルアルコールの溶媒に溶解するこ
とにより、テトラエトキシシランのエチルアルコール溶
液を形成し、その溶液に33.6gの0.1規定のHC
l及び33.6gの水を添加した。次いで図2に示され
ている如く、かくして形成されたテトラエトキシシラン
のエタノール溶液10に460gのホウ酸アルミニウム
ウイスカ12(四国化成工業株式会社製「アルボレック
スG」、ウイスカ径0.5〜1μm 、ウイスカ長10〜
30μm )を投入して均一に分散させ、その分散液を約
2時間撹拌することによりテトラエトキシシランを加水
分解させた。
EXAMPLE 1 Although not shown in the figure, 70 g of tetraethoxysilane was dissolved in a solvent of 95 g of ethyl alcohol to form a solution of tetraethoxysilane in ethyl alcohol. 6g of 0.1N HC
1 and 33.6 g of water were added. Then, as shown in FIG. 2, 460 g of aluminum borate whisker 12 (“Albolex G” manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd., whisker diameter 0.5 to 1 μm) was added to the ethanol solution 10 of tetraethoxysilane thus formed. Whisker length 10
30 .mu.m) and uniformly dispersed, and the dispersion was stirred for about 2 hours to hydrolyze the tetraethoxysilane.

【0019】次いで上述の如く処理された分散液に対し
吸引濾過を行うことにより、表面にテトラエトキシシラ
ンの加水分解化合物が付着したホウ酸アルミニウムウイ
スカよりなりウイスカが体積率約10%にて実質的に無
作為に配向された16×38×100mmの寸法を有する
成形体を形成し、その成形体を室温にて乾燥させた後8
0℃にて1日間乾燥させた。更に成形体を170℃にて
2時間真空乾燥し、これによりホウ酸アルミニウムウイ
スカの表面に付着した物質を完全に硬化させた。
Next, the dispersion treated as described above is subjected to suction filtration, whereby aluminum borate whiskers having a tetraethoxysilane hydrolyzing compound adhered to the surface are substantially formed at a volume ratio of about 10%. A molded article having dimensions of 16 × 38 × 100 mm oriented at random was formed, and the molded article was dried at room temperature and then dried.
Dry at 0 ° C. for 1 day. Further, the molded body was vacuum-dried at 170 ° C. for 2 hours, thereby completely curing the substance adhered to the surface of the aluminum borate whisker.

【0020】次いで炭化水素ガスとアンモニアガスとの
混合ガス(体積比で1:20)中にてホウ酸アルミニウ
ムウイスカを1400℃に3時間加熱し焼成した。図3
はかくして焼成されることにより形成された表面に厚さ
0.01μm の窒化ケイ素の被膜18を有するホウ酸ア
ルミニウムウイスカ12の横断面を示す模式図であり、
12Aは実質的にホウ酸アルミニウムのみの部分を示し
ている。尚窒化ケイ素の被膜18の表面は平滑である
が、被膜18とホウ酸アルミニウムのみの部分12Aと
の間の界面は実際には複雑であるものと推測される。
Next, the aluminum borate whisker was heated at 1400 ° C. for 3 hours in a mixed gas of a hydrocarbon gas and an ammonia gas (volume ratio of 1:20) and calcined. FIG.
FIG. 4 is a schematic view showing a cross section of an aluminum borate whisker 12 having a 0.01 μm-thick silicon nitride film 18 on the surface formed by baking in this manner;
12A indicates a portion substantially containing only aluminum borate. Although the surface of the silicon nitride film 18 is smooth, it is presumed that the interface between the film 18 and the portion 12A containing only aluminum borate is actually complicated.

【0021】比較例1 比較の目的で、実施例1に於て使用されたホウ酸アルミ
ニウムウイスカと同一のホウ酸アルミニウムウイスカと
ヒュームドシリカとを所定の比率にて混合し、その混合
物を炭化水素ガスとアンモニアガスとの混合ガス(体積
比で1:20)中にて1400℃に加熱し、これにより
ホウ酸アルミニウムウイスカの表面に厚さ0.4μmの
窒化ケイ素の被膜を形成した。次いでかくして被膜が形
成されたホウ酸アルミニウムウイスカを吸引成形するこ
とによりウイスカの体積率が10%の成形体の形成を試
みたが、成形体は自らの形状を保持することができず、
複合材料の製造に使用可能な成形体を形成することがで
きなかった。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 For the purpose of comparison, the same aluminum borate whisker used in Example 1 and the same aluminum borate whisker and fumed silica were mixed at a predetermined ratio, and the mixture was mixed with a hydrocarbon. The mixture was heated to 1400 ° C. in a mixed gas of gas and ammonia gas (1:20 by volume), thereby forming a 0.4 μm-thick silicon nitride film on the surface of aluminum borate whiskers. Then, the aluminum borate whisker on which the coating was formed was suction-molded to form a molded body having a whisker volume ratio of 10%, but the molded body could not maintain its own shape.
It was not possible to form a molded article usable for producing a composite material.

【0022】実施例2 本発明の表面改質方法により表面改質されたホウ酸アル
ミニウムウイスカの性能を評価すべく、本発明の方法に
より表面改質されたホウ酸アルミニウムウイスカを用い
て複合材料を製造し、その強度を測定した。
Example 2 In order to evaluate the performance of an aluminum borate whisker surface-modified by the surface modification method of the present invention, a composite material was prepared using the aluminum borate whisker surface-modified by the method of the present invention. It was manufactured and its strength was measured.

【0023】まずテトラエトキシシランが溶解されたエ
チルアルコール溶液の濃度等が変更された点を除き、上
述の実施例1の場合と同一の要領にてホウ酸アルミニウ
ムウイスカの表面改質処理を行い、これにより窒化ケイ
素の被膜の厚さが0.001μm(実施例2A)及び
0.2μm(実施例2B)の二種類のホウ酸アルミニウ
ムウイスカを形成し、また上述の実施例1に於て表面改
質されたホウ酸アルミニウムウイスカを用意した。
First, a surface modification treatment of aluminum borate whiskers was performed in the same manner as in Example 1 except that the concentration of the ethyl alcohol solution in which tetraethoxysilane was dissolved was changed. As a result, two types of aluminum borate whiskers having a thickness of 0.001 μm (Example 2A) and 0.2 μm (Example 2B) of the silicon nitride film were formed, and the surface was modified in Example 1 described above. A quality aluminum borate whisker was prepared.

【0024】次いで図4に示されている如く、かくして
表面に窒化ケイ素の被膜が形成されたホウ酸アルミニウ
ムウイスカ12を蒸溜水20中に投入し、ウイスカが十
分解繊されるまでプロペラ22により蒸溜水及びウイス
カを撹拌した後、ウイスカを成形治具内へ移して圧縮成
形を行うことにより100×38×16mmの寸法を有す
る成形体を形成し、成形体を治具ごと−50℃に維持さ
れた冷凍庫に入れ、その状態を成形体中の水分が十分に
凍結するまで保持した。
Next, as shown in FIG. 4, the aluminum borate whisker 12 having the silicon nitride film formed on its surface is charged into distilled water 20 and distilled by a propeller 22 until the whisker is sufficiently defibrated. After stirring the water and the whiskers, the whiskers are transferred into a molding jig to perform compression molding to form a molded body having a size of 100 × 38 × 16 mm, and the molded body is kept at −50 ° C. together with the jig. And kept in that state until the water in the molded body was sufficiently frozen.

【0025】次いで成形体を治具より取出し、しかる後
図5に示されている如く、内のり寸法が38×16mmで
あり、長さが140mmであり、両端にて開口し、一端に
錘り24が一体に設けられたステンレス鋼(JIS規格
SUS304)製のケース26内に上述の如く形成され
た成形体28を充填した。次いで成形体をケースごとヒ
ータによって加熱することにより成形体を十分に乾燥さ
せ、これにより表面に窒化ケイ素の被膜を有するホウ酸
アルミニウムウイスカよりなりウイスカの体積率が30
%である成形体を形成した。
Next, the compact was taken out of the jig, and thereafter, as shown in FIG. 5, the inner dimensions were 38 × 16 mm, the length was 140 mm, the openings were opened at both ends, and the weight 24 was provided at one end. The molded body 28 formed as described above was filled in a case 26 made of stainless steel (JIS standard SUS304) provided integrally. Next, the formed body is heated by a heater together with the case to sufficiently dry the formed body, thereby forming an aluminum borate whisker having a silicon nitride film on its surface and having a whisker volume ratio of 30.
% Of the molded body was formed.

【0026】次いで成形体をケースごと600℃に1時
間予熱した後、図6に示されている如く成形体28をケ
ースごと高圧鋳造装置30の鋳型32内に配置し、該鋳
型内に800℃のAl合金(JIS規格2024)の溶
湯34を注湯し、該溶湯を鋳型に嵌合するプランジャ3
6により約1000kgf /cm2 の圧力にて加圧し、その
加圧状態を溶湯が完全に凝固するまで保持した。溶湯が
完全に凝固した後、ノックアウトピン38により鋳型3
2より凝固体を取出し、該凝固体に対し機械加工を施す
ことにより表面に窒化ケイ素の被膜を有するホウ酸アル
ミニウムウイスカにて複合強化されたAl合金よりなる
複合材料を切出し、複合材料に対し熱処理T6を施し
た。
Next, after pre-heating the molded body together with the case to 600 ° C. for 1 hour, the molded body 28 together with the case is placed in the mold 32 of the high-pressure casting apparatus 30 as shown in FIG. Plunger 3 for pouring a molten metal 34 of an Al alloy (JIS 2024) and fitting the molten metal into a mold
6 and pressurized at a pressure of about 1000 kgf / cm 2 , and the pressurized state was maintained until the molten metal was completely solidified. After the molten metal is completely solidified, the mold 3 is
The solidified body is removed from the solidified body, and the solidified body is machined to cut out a composite material composed of an Al alloy composite-reinforced with aluminum borate whiskers having a silicon nitride film on the surface, and heat-treated the composite material. T6 was applied.

【0027】また比較の目的で、表面に窒化ケイ素の被
膜を有しないホウ酸アルミニウムウイスカが使用された
点を除き実施例の場合と同一の要領及び条件にて複合材
料を形成し、複合材料に対しT6熱処理を施した(比較
例2)。
For the purpose of comparison, a composite material was formed in the same manner and under the same conditions as in the embodiment except that aluminum borate whiskers having no silicon nitride film on the surface were used. On the other hand, T6 heat treatment was performed (Comparative Example 2).

【0028】次いで各複合材料より曲げ試験片を形成
し、各試験片について支点間距離40mm、室温にて3点
曲げ試験を行った。これらの試験の結果を図7に示す。
図7より、本発明の方法に従ってホウ酸アルミニウムウ
イスカの表面に窒化ケイ素の被膜を形成することにより
複合材料の強度を大幅に向上させることができることが
解る。
Next, a bending test piece was formed from each composite material, and a three-point bending test was performed on each test piece at room temperature with a distance between supporting points of 40 mm. The results of these tests are shown in FIG.
FIG. 7 shows that the strength of the composite material can be significantly improved by forming a silicon nitride film on the surface of the aluminum borate whisker according to the method of the present invention.

【0029】尚実施例としては示されていないが、ウイ
スカがTiCウイスカ、SiCウイスカである場合に
も、ポリシラザンが使用される従来の方法の場合に比し
て能率よく且低廉にウイスカの表面に窒化ケイ素の被膜
を形成することができ、また比較例1の方法の場合に比
して平滑で良好な窒化ケイ素の被膜を形成することがで
きた。
Although not shown as an example, even when the whiskers are TiC whiskers or SiC whiskers, the whiskers can be efficiently and inexpensively formed on the surface of the whiskers as compared with the conventional method using polysilazane. A silicon nitride film could be formed, and a smoother and better silicon nitride film could be formed as compared with the method of Comparative Example 1.

【0030】以上に於ては本発明を特定の実施例につい
て詳細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施
例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
Although the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various other embodiments may be included within the scope of the present invention. It will be clear to those skilled in the art that is possible.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上の説明より明らかである如く、本発
明の表面改質方法によれば、ケイ素含有物質としてポリ
シラザンに比して遥かに低廉なテトラエトキシシランが
使用され、またテトラエトキシシランはポリシラザンに
して粘性が低くその溶液中にウイスカを能率よく分散さ
せることができるので、上述の公開公報に記載された従
来の方法の場合に比してウイスカの表面改質を能率よく
且低廉に実施することができる。
As is apparent from the above description, according to the surface modification method of the present invention, tetraethoxysilane, which is much cheaper than polysilazane, is used as the silicon-containing substance. Since whiskers can be efficiently dispersed in a solution having low viscosity by using polysilazane, whisker surface modification can be performed efficiently and inexpensively compared to the conventional method described in the above-mentioned publication. can do.

【0032】また本発明の方法によれば、非常に平滑な
窒化ケイ素の被膜を形成することができ、少量の被膜量
にてウイスカの表面を良好に改質することができるの
で、ウイスカのアスペクト比を実質的に変更することな
く表面改質することができ、従って同一の強度の複合材
料を得んとすれば従来の一般的な方法により表面改質さ
れたウイスカが使用される場合に比してウイスカの体積
率を低減することができ、ウイスカの成形体中にマトリ
ックス金属の溶湯を良好に浸透させることができ、これ
により複合材料の生産能率を向上させることができる。
According to the method of the present invention, a very smooth silicon nitride film can be formed, and the surface of the whisker can be satisfactorily modified with a small amount of the film. The surface can be modified without substantially changing the ratio, so that if a composite material having the same strength is to be obtained, the whisker which has been surface-modified by a conventional general method is used. As a result, the volume ratio of the whiskers can be reduced, and the molten metal of the matrix metal can be satisfactorily penetrated into the whisker compact, thereby improving the production efficiency of the composite material.

【0033】また本発明の方法によれば、上述の如くウ
イスカのアスペクト比が被膜形成前のアスペクト比と実
質的に同一であるので、従来の一般的な方法により表面
改質されたウイスカが使用される場合に比して複合材料
の強度等の性質を向上させることができ、また同一の強
度を得ようとする場合に必要なウイスカの体積率を低減
することができるので、同等の強度の複合材料について
見れば被削性を向上させることができる。
According to the method of the present invention, since the aspect ratio of the whisker is substantially the same as the aspect ratio before the film is formed as described above, a whisker whose surface has been modified by a conventional general method is used. The properties such as the strength of the composite material can be improved as compared with the case where it is performed, and the volume ratio of the whisker required when trying to obtain the same strength can be reduced. For the composite material, machinability can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のウイスカの表面改質方法の一連の工程
を示す工程図である。
FIG. 1 is a process chart showing a series of steps of a whisker surface modification method of the present invention.

【図2】テトラエトキシシランのエタノール溶液に塩酸
及び水が添加された後にホウ酸アルミニウムウイスカが
分散される状態を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a state in which aluminum borate whiskers are dispersed after hydrochloric acid and water are added to an ethanol solution of tetraethoxysilane.

【図3】表面に窒化ケイ素の被膜を有するホウ酸アルミ
ニウムウイスカの横断面を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic view showing a cross section of an aluminum borate whisker having a silicon nitride film on its surface.

【図4】ホウ酸アルミニウムウイスカの解繊工程を示す
説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view showing a step of defibrating aluminum borate whiskers.

【図5】ケース内に収容されたホウ酸アルミニウムウイ
スカの成形体を示す縦断面図である。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a formed body of aluminum borate whiskers accommodated in a case.

【図6】図6に示されたホウ酸アルミニウムウイスカの
成形体を用いて行われる高圧鋳造工程を示す縦断面図で
ある。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a high-pressure casting process performed using the aluminum borate whisker compact shown in FIG. 6;

【図7】実施例2及び比較例2の複合材料の曲げ強さを
示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the bending strength of the composite materials of Example 2 and Comparative Example 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…テトラエトキシシランのエチルアルコール溶液 12…ホウ酸アルミニウムウイスカ 12A…ホウ酸アルミニウムのみの部分 18…窒化ケイ素の被膜 20…蒸溜水 22…プロペラ 26…ケース 28…成形体 30…高圧鋳造装置 32…鋳型 34…Al合金の溶湯 36…プランジャ 38…ノックアウトピン DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Ethanol alcohol solution of tetraethoxysilane 12 ... Aluminum borate whisker 12A ... Part of only aluminum borate 18 ... Coating of silicon nitride 20 ... Distilled water 22 ... Propeller 26 ... Case 28 ... Molded body 30 ... High pressure casting device 32 ... Mold 34 ... Metal alloy melt 36 ... Plunger 38 ... Knockout pin

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】テトラエトキシシランを有機溶媒に溶解
し、その溶液中にウイスカを分散させた状態にて前記テ
トラエトキシシランを加水分解し、前記ウイスカを濾過
して乾燥し、窒化性雰囲気中にて前記ウイスカを高温度
に加熱して焼成し、これにより前記ウイスカの表面に窒
化ケイ素の被膜を形成することを特徴とするウイスカの
表面改質方法。
1. A method for dissolving tetraethoxysilane in an organic solvent, hydrolyzing the tetraethoxysilane in a state where whiskers are dispersed in the solution, filtering and drying the whiskers, and placing the whiskers in a nitriding atmosphere. Whiskers are heated to a high temperature and fired to form a silicon nitride film on the surfaces of the whiskers.
【請求項2】請求項1に記載のウイスカの表面改質方法
に於て、前記ウイスカはホウ酸アルミニウムウイスカで
あり、ウイスカに対する加熱焼成温度は1000〜14
00℃であることを特徴とするウイスカの表面改質方
法。
2. The whisker surface modification method according to claim 1, wherein the whisker is an aluminum borate whisker, and the sintering temperature for the whisker is 1000 to 14;
A whisker surface modification method, wherein the temperature is 00 ° C.
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