JPH01133968A - セラミックス複合体 - Google Patents
セラミックス複合体Info
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- JPH01133968A JPH01133968A JP62190270A JP19027087A JPH01133968A JP H01133968 A JPH01133968 A JP H01133968A JP 62190270 A JP62190270 A JP 62190270A JP 19027087 A JP19027087 A JP 19027087A JP H01133968 A JPH01133968 A JP H01133968A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/584—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明はセラミックス複合体、とくに流体センサ一部
材として有用なセラミックス複合体に関するものである
。
材として有用なセラミックス複合体に関するものである
。
［従来の技術］
従来、導電性部材と非導電性部材との複合体としては例
えば特開昭６１−５８８７１号に開示されているように
導電体部に金属電極、非導電体部に非導電性セラミック
スを使用したものが知られている。
えば特開昭６１−５８８７１号に開示されているように
導電体部に金属電極、非導電体部に非導電性セラミック
スを使用したものが知られている。
これは流体センサ一部材であり、このような流体センサ
ーは、予めセラミックスパイプの外側に配置されたＮｌ
ａｌミコイルりパイプ管内に磁界を発生させておき、パ
イプ内でパイプ中を流れる流体の流速に応じた電圧が誘
起され、この電圧を金属電極で検出するシステムである
。
ーは、予めセラミックスパイプの外側に配置されたＮｌ
ａｌミコイルりパイプ管内に磁界を発生させておき、パ
イプ内でパイプ中を流れる流体の流速に応じた電圧が誘
起され、この電圧を金属電極で検出するシステムである
。
［発明が解決しようとする問題点］
上記従来の金属−セラミックス複合体の場合、重要な問
題の一つとして金属とセラミックスの熱膨張係数が例え
ばＳ ｉ ） Ｎ ４ ： ３Ｘ１０−６／に１銅１
２×１０−６ ／にのように異なるために、複合体の製
造時や使用時の温度変化に伴う熱応力の発生によりセラ
ミックス体内部にクラックが発生したり、ひどい場合に
はセラミックス体が破壊したりすることがあった。
題の一つとして金属とセラミックスの熱膨張係数が例え
ばＳ ｉ ） Ｎ ４ ： ３Ｘ１０−６／に１銅１
２×１０−６ ／にのように異なるために、複合体の製
造時や使用時の温度変化に伴う熱応力の発生によりセラ
ミックス体内部にクラックが発生したり、ひどい場合に
はセラミックス体が破壊したりすることがあった。
近年これらの問題を解決するために、金属−セラミック
スの接合の技術がかなり開発され、この熱応力を緩和す
るために、金属とセラミックスの間に応力緩和層を設け
ることが行われるようになってかなり改善されてきた。
スの接合の技術がかなり開発され、この熱応力を緩和す
るために、金属とセラミックスの間に応力緩和層を設け
ることが行われるようになってかなり改善されてきた。
しかしながら、このような複合体も流体センサ一部材と
して用いるとき、苛酷な条件（例えば高温、酸化雰囲気
、腐食雰囲気、熱衝撃）下では金属体がクリープ破壊し
たり、また酸化、腐食に伴なう寿命の低下などの問題に
より複合体の使用域が限定されてしまうことが多い。
して用いるとき、苛酷な条件（例えば高温、酸化雰囲気
、腐食雰囲気、熱衝撃）下では金属体がクリープ破壊し
たり、また酸化、腐食に伴なう寿命の低下などの問題に
より複合体の使用域が限定されてしまうことが多い。
そこで、本発明の目的は苛酷な条件下においても耐久性
がおり、所期の機能を維持し得る流体センサー等に有用
な導電性部材と非導電性部材とからなり複合体を提供す
ることにある。
がおり、所期の機能を維持し得る流体センサー等に有用
な導電性部材と非導電性部材とからなり複合体を提供す
ることにある。
［問題点を解決するための手段］
本発明者は、上記の問題点を解決するべく研究を重ねて
きたが、導電体を非導電体部と同様にセラミックスで構
成し、かつそのセラミックス組成を選択することによっ
て両者の熱膨張係数を等しくすることができ、高温強度
や耐酸化性、耐腐食性にすぐれたセラミックス複合体を
得ることができることを見出し、本発明を完成するに至
った。
きたが、導電体を非導電体部と同様にセラミックスで構
成し、かつそのセラミックス組成を選択することによっ
て両者の熱膨張係数を等しくすることができ、高温強度
や耐酸化性、耐腐食性にすぐれたセラミックス複合体を
得ることができることを見出し、本発明を完成するに至
った。
すなわち、本発明は導電セラミックスと非導電性セラミ
ックスとを焼結してなるセラミックス複合体におい・て
、前記導電性セラミックスが周期律表第ＩＶａ、Ｖａ、
ＶＩａ族金属の窒化物、炭化物およびほう化物の１また
は２種以上を含有し、かつ前記非導電性セラミックスが
Ａ１２０ｉ、ＺｒＯ２、ＡＩＮ、Ｂ４ＣおよびＳｉ：＋
Ｎ４からなる群から選択された１または２種以上を主成
分とし、さらに周期律表第ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族金属
の窒化物、炭化物およびほう化物の１または２種以上を
含有することを特徴とする前記セラミックス複合体であ
る。
ックスとを焼結してなるセラミックス複合体におい・て
、前記導電性セラミックスが周期律表第ＩＶａ、Ｖａ、
ＶＩａ族金属の窒化物、炭化物およびほう化物の１また
は２種以上を含有し、かつ前記非導電性セラミックスが
Ａ１２０ｉ、ＺｒＯ２、ＡＩＮ、Ｂ４ＣおよびＳｉ：＋
Ｎ４からなる群から選択された１または２種以上を主成
分とし、さらに周期律表第ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族金属
の窒化物、炭化物およびほう化物の１または２種以上を
含有することを特徴とする前記セラミックス複合体であ
る。
上記のような構成からなるこの発明のセラミックス複合
体では、導電性セラミックス体と非導電性セラミックス
体との熱膨張係数が等しいため、また、焼結時の収縮挙
動を合わせることができるため、製造時や使用時の温度
変化に耐しても、これらセラミックス体の接合接着面に
熱応力が発生することがないので、クラックの発生や破
壊の危険は全くない。
体では、導電性セラミックス体と非導電性セラミックス
体との熱膨張係数が等しいため、また、焼結時の収縮挙
動を合わせることができるため、製造時や使用時の温度
変化に耐しても、これらセラミックス体の接合接着面に
熱応力が発生することがないので、クラックの発生や破
壊の危険は全くない。
また、導電性セラミックス体と非導電性セラミックス体
の焼結時の収縮挙動を合わせるには体積で５〜２０％の
上記導電性セラミックスを非導電性セラミックス体に添
加すれば実現できることが判明した。体積で５％以下の
添加では焼結時の収縮挙動を合わせるのが困難になり、
２０％以上添加すると非導電性セラミックス体が導電性
を示すことがあるので、２０％以下にすべきでおる。
の焼結時の収縮挙動を合わせるには体積で５〜２０％の
上記導電性セラミックスを非導電性セラミックス体に添
加すれば実現できることが判明した。体積で５％以下の
添加では焼結時の収縮挙動を合わせるのが困難になり、
２０％以上添加すると非導電性セラミックス体が導電性
を示すことがあるので、２０％以下にすべきでおる。
なお、この発明のセラミックス複合体を作製するには予
め焼結された導電性セラミックス体と非導電性セラミッ
クス体とを高温、高温圧力下で接合してもよいが、それ
ぞれの圧粉体を複合させ、この圧粉複合体を同時に焼結
しても得ることができる。
め焼結された導電性セラミックス体と非導電性セラミッ
クス体とを高温、高温圧力下で接合してもよいが、それ
ぞれの圧粉体を複合させ、この圧粉複合体を同時に焼結
しても得ることができる。
導電性の機能を有するセラミックス材料としては、周期
律表第ＩＶａ、Ｖａ、 ＶＩａ族金属の炭化物、はう化
物、窒化物等のセラミックスが適しており、これらのう
ちでもＩｖａ、ｖａ、ｖｒａ族金屈の窒化物セラミック
スが望ましく、詳細な実験により導電性、耐熱性、耐酸
化性を検討した結果、ＴｉＮが最も好ましいことが判っ
た。
律表第ＩＶａ、Ｖａ、 ＶＩａ族金属の炭化物、はう化
物、窒化物等のセラミックスが適しており、これらのう
ちでもＩｖａ、ｖａ、ｖｒａ族金屈の窒化物セラミック
スが望ましく、詳細な実験により導電性、耐熱性、耐酸
化性を検討した結果、ＴｉＮが最も好ましいことが判っ
た。
非導電性セラミックス物質を含有するセラミックス複合
体が導電性を与えるのは、導電性セラミックス相が三次
元的なネットワークを形成し、導電性径蕗が構成される
ためと考えられるので、この導電性径路が構成されるに
は体積で導電性セラミックスが約３０％以上含有されれ
ば充分である。
体が導電性を与えるのは、導電性セラミックス相が三次
元的なネットワークを形成し、導電性径蕗が構成される
ためと考えられるので、この導電性径路が構成されるに
は体積で導電性セラミックスが約３０％以上含有されれ
ば充分である。
なお、導電性セラミックス体のマトリックス材料として
は、種々検討した結果、ＴｉＮに対してはＳｉ３Ｎ４が
最も適していることが判ったる 次に非導電性セラミックス体の主構成材料としでＡ１２
０ｘ、ＺｒＯ２、ＡＩＮ、Ｂ４ＣおよびＳｉ３Ｎ４が適
しているが、種々検討した結果、これらのうちＡｌ２Ｏ
３、ＡＩＮ、Ｓｉ：＋Ｎ４が望ましく、特にＳｉ３Ｎ４
が好ましいことが判った。
は、種々検討した結果、ＴｉＮに対してはＳｉ３Ｎ４が
最も適していることが判ったる 次に非導電性セラミックス体の主構成材料としでＡ１２
０ｘ、ＺｒＯ２、ＡＩＮ、Ｂ４ＣおよびＳｉ３Ｎ４が適
しているが、種々検討した結果、これらのうちＡｌ２Ｏ
３、ＡＩＮ、Ｓｉ：＋Ｎ４が望ましく、特にＳｉ３Ｎ４
が好ましいことが判った。
本発明の複合体として最も好ましいものは、導電性セラ
ミックス体の組成としては、導電性に寄与するセラミッ
クスとしての３０％以上のＴｉＮと、高温での特性にす
ぐれたＳｉ３Ｎ４との複合材を選択し、また非導性セラ
ミックスの組成としては、高温特性にすぐれるＳｉ３Ｎ
４を主成分とし、これにＴｉＮを５〜２０％添加した複
合材を選択し、これらのセラミックス体を複合化した場
合である。このような複合体は高温、酸化、腐食雰囲気
でも充分高寿命の機能を有するセラミックス複合体とす
ることができるのである。
ミックス体の組成としては、導電性に寄与するセラミッ
クスとしての３０％以上のＴｉＮと、高温での特性にす
ぐれたＳｉ３Ｎ４との複合材を選択し、また非導性セラ
ミックスの組成としては、高温特性にすぐれるＳｉ３Ｎ
４を主成分とし、これにＴｉＮを５〜２０％添加した複
合材を選択し、これらのセラミックス体を複合化した場
合である。このような複合体は高温、酸化、腐食雰囲気
でも充分高寿命の機能を有するセラミックス複合体とす
ることができるのである。
［実施例］
以下、この発明を実施例により詳細に説明する。
非導電性セラミックス体組成として、体積％で５ｉｘＮ
４５５％、７’１Ｎ３５％、Ａｌ２Ｏ：ｌ ３％、Ｙ
２Ｏ３３％、ＺｒＯ２４％、非導電性セラミックス体組
成として体積％でＳｉ：＋Ｎ４７０％、ＴｉＮ２０％、
Ａｌ２Ｏ３４％、Ｙ２Ｏ３４％、ＺｒＯ２２％とし、そ
れぞれエタノール溶媒中ボールミルでそれぞれ４０時間
と７０時間混合した。混合１変、混合粉末を真空乾燥し
原料粉末とした。その後３０００ ｋｇ／ｃｍ２の圧力
でＣＩＰにて複合圧粉体を作製し、１８３０’Ｃ１２時
間窒素雰囲気中で同時焼結してセラミックス複合体を作
製した（第１図）。図の１は非導電性セラミックスパイ
プ、２は導電性セラミックス体である。電気抵抗を測定
したところ１および２のセ）ミックス体の固有抵抗はそ
れぞれＩＱ＋４（Ω・ｃｍ）、４×１０４（Ω・ｃｍ）
であった。又、この複合体にはクラック、ボアなどの欠
陥は見られず、気密性をト１ｅリークテストにてチエツ
クしたところリーク度は１０−Ｉｔ ａｔｍ −ｃｃ／
ｓｅｃをクリアしていた。この複合体を流体センサーと
して使用したところ、従来の金属電極−セラミックス体
センサーの１３倍もの寿命を有していた。
４５５％、７’１Ｎ３５％、Ａｌ２Ｏ：ｌ ３％、Ｙ
２Ｏ３３％、ＺｒＯ２４％、非導電性セラミックス体組
成として体積％でＳｉ：＋Ｎ４７０％、ＴｉＮ２０％、
Ａｌ２Ｏ３４％、Ｙ２Ｏ３４％、ＺｒＯ２２％とし、そ
れぞれエタノール溶媒中ボールミルでそれぞれ４０時間
と７０時間混合した。混合１変、混合粉末を真空乾燥し
原料粉末とした。その後３０００ ｋｇ／ｃｍ２の圧力
でＣＩＰにて複合圧粉体を作製し、１８３０’Ｃ１２時
間窒素雰囲気中で同時焼結してセラミックス複合体を作
製した（第１図）。図の１は非導電性セラミックスパイ
プ、２は導電性セラミックス体である。電気抵抗を測定
したところ１および２のセ）ミックス体の固有抵抗はそ
れぞれＩＱ＋４（Ω・ｃｍ）、４×１０４（Ω・ｃｍ）
であった。又、この複合体にはクラック、ボアなどの欠
陥は見られず、気密性をト１ｅリークテストにてチエツ
クしたところリーク度は１０−Ｉｔ ａｔｍ −ｃｃ／
ｓｅｃをクリアしていた。この複合体を流体センサーと
して使用したところ、従来の金属電極−セラミックス体
センサーの１３倍もの寿命を有していた。
［発明の効果１
以上説明したように、この発明のセラミックス複合体は
、導電性セラミックス体と非導電性セラミックス体との
熱膨張係数が等しく、また、焼結時の収縮挙動を合わせ
ることができるため高温強度、耐酸化性、耐腐食性にす
ぐれており、苛酷な条件で使用されるガスセンサー等各
種センサー、発熱体等の分野に利用することができる。
、導電性セラミックス体と非導電性セラミックス体との
熱膨張係数が等しく、また、焼結時の収縮挙動を合わせ
ることができるため高温強度、耐酸化性、耐腐食性にす
ぐれており、苛酷な条件で使用されるガスセンサー等各
種センサー、発熱体等の分野に利用することができる。
第１図はこの発明で得たセラミックス構造体の説明図で
ある。 １・・・非導電性セラミックス体（パイプ）、２・・・
導電性セラミックス体。 特許出願人 住友電気工業株式会社
ある。 １・・・非導電性セラミックス体（パイプ）、２・・・
導電性セラミックス体。 特許出願人 住友電気工業株式会社
Claims (2)
- （１）導電性セラミックスと非導電性セラミックスとを
焼結してなるセラミックス複合体において、前記導電性
セラミックスが周期律表第IVａ、Ｖａ、VIａ族金属の窒
化物、炭化物およびほう化物の１または２種以上を含有
し、かつ前記非導電性セラミックスがＡｌ＿２Ｏ＿３、
ＺｒＯ＿２、ＡｌＮ、Ｂ＿４ＣおよびＳｉ＿３Ｎ＿４か
らなる群から選択された１または２種以上を主成分とし
、さらに周期律表第IVａ、Ｖａ、VIａ族金属の窒化物、
炭化物およびほう化物の１または２種以上を含有するこ
とを特徴とする前記セラミックス複合体。 - （２）導電性セラミックスが３０体積％以上のＴｉＮを
含有するＳｉ＿３Ｎ＿４系であり、非導電性セラミック
スが５〜２０体積％のＴｉＮを含有するＳｉ＿３Ｎ＿４
系である特許請求の範囲第１項記載のセラミックス複合
体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62190270A JPH01133968A (ja) | 1987-07-31 | 1987-07-31 | セラミックス複合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62190270A JPH01133968A (ja) | 1987-07-31 | 1987-07-31 | セラミックス複合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01133968A true JPH01133968A (ja) | 1989-05-26 |
Family
ID=16255358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62190270A Pending JPH01133968A (ja) | 1987-07-31 | 1987-07-31 | セラミックス複合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01133968A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6749995B2 (en) | 2002-02-08 | 2004-06-15 | Konica Corporation | Light sensitive composition, light sensitive planographic printing plate recursor, and image formation method |
-
1987
- 1987-07-31 JP JP62190270A patent/JPH01133968A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6749995B2 (en) | 2002-02-08 | 2004-06-15 | Konica Corporation | Light sensitive composition, light sensitive planographic printing plate recursor, and image formation method |
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