JPH01215751A - セラミックと金属からなる複合材の製造方法 - Google Patents
セラミックと金属からなる複合材の製造方法Info
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Powder Metallurgy (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。
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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と金属との複合材を製造する方法に
関する。
関する。
（従来の技術）
セラミックと金属との複合材を製造する方法として従来
から２つの方法が知られている。
から２つの方法が知られている。
第１の方法は，セラミック粉末と金属粉末を混合して成
形し、この成形体を焼結する方法であり、第２の方法は
発泡樹脂を燃焼飛散させてポーラスなセラミック焼成体
を作成し、このセラミック焼成体に溶融金属を含浸せし
めるようにした方法であり，これらの方法によって．得
られるセラミックー金属複合材はサーメットや超硬と異
なり，金属マトリックス中にセラミック粒子が分散して
いるものではない。
形し、この成形体を焼結する方法であり、第２の方法は
発泡樹脂を燃焼飛散させてポーラスなセラミック焼成体
を作成し、このセラミック焼成体に溶融金属を含浸せし
めるようにした方法であり，これらの方法によって．得
られるセラミックー金属複合材はサーメットや超硬と異
なり，金属マトリックス中にセラミック粒子が分散して
いるものではない。
（発明が解決しようとする課題）
上述した第１の方法の場合には、セラミックを焼成する
ために金属の融点近く或いはそれ以上まで温度を上昇さ
せるため、金属が溶融して偏析を起こし，これによって
セラミック粒子間に空孔が発生し、内部欠陥となり強度
を向上することができない．一力筒２の方法にあっては
、もともとセラミックと金属とは濡れ性が悪いため両者
を強固に固着できず、また気孔の大きさを金属溶湯が含
浸できる大きさとする必要があり、このようにすると、
セラミックの割合を多くすることができず、且つ微細で
均一な組織を形成できず、セラミック又は金属のみの部
分が多くなって耐熱性の点でも課題がある。
ために金属の融点近く或いはそれ以上まで温度を上昇さ
せるため、金属が溶融して偏析を起こし，これによって
セラミック粒子間に空孔が発生し、内部欠陥となり強度
を向上することができない．一力筒２の方法にあっては
、もともとセラミックと金属とは濡れ性が悪いため両者
を強固に固着できず、また気孔の大きさを金属溶湯が含
浸できる大きさとする必要があり、このようにすると、
セラミックの割合を多くすることができず、且つ微細で
均一な組織を形成できず、セラミック又は金属のみの部
分が多くなって耐熱性の点でも課題がある。
（課題を解決するための手段）
上記課題を解決すべく本発明は、急冷凝固法によって先
ずセラミックと金属の複合粉末を作成し、この複合粉末
にセラミック粉末を混合して成形体とし、この成形体を
焼成するようにした。
ずセラミックと金属の複合粉末を作成し、この複合粉末
にセラミック粉末を混合して成形体とし、この成形体を
焼成するようにした。
（作用）
複合粉末を構成するセラミック粉末及び金属粉末として
活性なものを選定することで、金属粉末とセラミック粉
末とが金属の融点近くで拡散を伴う反応を生じ、この反
応により金属粉末とセラミック粉末とは化学的にも冶金
学的にも結合する。
活性なものを選定することで、金属粉末とセラミック粉
末とが金属の融点近くで拡散を伴う反応を生じ、この反
応により金属粉末とセラミック粉末とは化学的にも冶金
学的にも結合する。
（実施例）
以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
第１図は本発明方法を工程順に示したブロック図であり
、本発明にあっては先ずセラミック粉末と金属粉末とを
水又は有機溶剤に混合してセラミックスラリ−とする。
、本発明にあっては先ずセラミック粉末と金属粉末とを
水又は有機溶剤に混合してセラミックスラリ−とする。
ここで混合するセラミック粉末としてはＣｒ３Ｃ２、Ｔ
ｉＮ、ＴａＣ，ＡｌＩ３ Ｃ３等のように活性なものと
し、金属粉末としてはＣｒ、Ｍｎ。
ｉＮ、ＴａＣ，ＡｌＩ３ Ｃ３等のように活性なものと
し、金属粉末としてはＣｒ、Ｍｎ。
Ｔａ 、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ又はＢｉ等のように活性化状
態に遷移しやすい金属或いはこれらの合金とする。ただ
し、金属（合金）の一部をセラミック化したり析出させ
ることで、ＳｉＮ４やＳｉＣ等のセラミック粉末°を用
いることができる。また、活性化を促すためガスを吹き
込んだり、直接通電したり磁気攪拌することが有効であ
る。
態に遷移しやすい金属或いはこれらの合金とする。ただ
し、金属（合金）の一部をセラミック化したり析出させ
ることで、ＳｉＮ４やＳｉＣ等のセラミック粉末°を用
いることができる。また、活性化を促すためガスを吹き
込んだり、直接通電したり磁気攪拌することが有効であ
る。
次いで上記のセラミックスラリ−を成形型内に注入して
固化した成形体を得る。そして、この成形体を不活性又
は還元性雰囲気で溶融し、更に溶融物中にも不活性ガス
又は還元性ガスを吹き込んで攪拌及び還元を行う。
固化した成形体を得る。そして、この成形体を不活性又
は還元性雰囲気で溶融し、更に溶融物中にも不活性ガス
又は還元性ガスを吹き込んで攪拌及び還元を行う。
そして上記の工程に続いて、セラミックと金属との溶融
物を冷却ドラム表面に滴下する等の手段によって溶融物
を急冷（冷却速度：１０”〜ｔＯＳ℃／５ｅｅ） Ｌ／
、セラミックと金属との複合粉末を得る。ここで複合粉
末を構成するセラミック粒子と金属は前記したように表
面が活性のものを選択しているので界面において互いに
拡散し密着している。
物を冷却ドラム表面に滴下する等の手段によって溶融物
を急冷（冷却速度：１０”〜ｔＯＳ℃／５ｅｅ） Ｌ／
、セラミックと金属との複合粉末を得る。ここで複合粉
末を構成するセラミック粒子と金属は前記したように表
面が活性のものを選択しているので界面において互いに
拡散し密着している。
次いで上記の複合粉末を微粉状に粉砕した後、この複合
粉末に別途用意したセラミック粉末を混合し、前記同様
セラミックスラリ−として成形型に注入し固化して目的
形状の成形体を得る。
粉末に別途用意したセラミック粉末を混合し、前記同様
セラミックスラリ−として成形型に注入し固化して目的
形状の成形体を得る。
この後、成形体を焼成する。焼成は仮焼成（６５０℃×
１時間、１２００”ＯＸ２時間）と本焼成（１７００’
ＯＸ２時間）に分けて行うようにしてもよい。
１時間、１２００”ＯＸ２時間）と本焼成（１７００’
ＯＸ２時間）に分けて行うようにしてもよい。
上記の焼成によって目的とするセラミックと金属とから
なる複合材が得られる。この複合材は第２図の拡大断面
図に示すように、急冷凝固によって製造した複合粉末１
中ではセラミック２と金属３とが隙間なく化学的且つ冶
金学的に結合しており、この複合粉末ｌを囲むセラミッ
ク粉末４と複合粉末ｌとの間には隙間５が形成されてい
る。
なる複合材が得られる。この複合材は第２図の拡大断面
図に示すように、急冷凝固によって製造した複合粉末１
中ではセラミック２と金属３とが隙間なく化学的且つ冶
金学的に結合しており、この複合粉末ｌを囲むセラミッ
ク粉末４と複合粉末ｌとの間には隙間５が形成されてい
る。
次に具体的な実験例を示す。
（実験例１）
市販の窒化硅素粉末（最大粒径１０＃Ｌ１１．平均粒径
１終ｍ）９０重量部、Ｙ２Ｏ３（ＩＪＬ１１以下。
１終ｍ）９０重量部、Ｙ２Ｏ３（ＩＪＬ１１以下。
平均０．４終ｍ）５重量部、Ａ文２０３（ｌ用層以下、
平均０．４ｇｍ以下）３重量部にあらかじめセラミック
粒子をＣｏ系合金の中に添加した複合粉末２重景部を加
え、水を媒質として湿式混合した。く粒径４０終ｌ以下
〉 ＣＯ合金に加えたセラミックはＣｒ５Ｃｚであり、２０
重量％である。金属とセラミック界面の接着は通常だと
、良好に接しているように見えても、例えば電子顕微鏡
等によるＳＥＭ像などから、明瞭に、実際は界面の離れ
ていることが観測されるが、本実験で用いた粉末にはそ
のような状況は観測されず、Ｃｏ系合金を用いたセラミ
ック粉末Ｃｒ３Ｃ２が密接に接していた。これは金属と
セラミック粒子間における拡散を伴う反応により、化学
的にもあるいは冶金学的に結合しているものと考えられ
る。
平均０．４ｇｍ以下）３重量部にあらかじめセラミック
粒子をＣｏ系合金の中に添加した複合粉末２重景部を加
え、水を媒質として湿式混合した。く粒径４０終ｌ以下
〉 ＣＯ合金に加えたセラミックはＣｒ５Ｃｚであり、２０
重量％である。金属とセラミック界面の接着は通常だと
、良好に接しているように見えても、例えば電子顕微鏡
等によるＳＥＭ像などから、明瞭に、実際は界面の離れ
ていることが観測されるが、本実験で用いた粉末にはそ
のような状況は観測されず、Ｃｏ系合金を用いたセラミ
ック粉末Ｃｒ３Ｃ２が密接に接していた。これは金属と
セラミック粒子間における拡散を伴う反応により、化学
的にもあるいは冶金学的に結合しているものと考えられ
る。
混合中に複合粉末と溶媒の反応と考えられるが、水素イ
オン濃度が２４ｈｒ後に３．５Ｘ １０づだったため、
１．８ ＸＩＧ−１２に調製した。さらに２４ｈｒ混合
し、消泡剤を加えて脱泡した後成型した。
オン濃度が２４ｈｒ後に３．５Ｘ １０づだったため、
１．８ ＸＩＧ−１２に調製した。さらに２４ｈｒ混合
し、消泡剤を加えて脱泡した後成型した。
成型は、加圧鋳込方法により行い、８Ｘ２０Ｘ８０に成
形した。成形後、乾燥し、脱脂操作後、Ｎ２雰囲気下１
７００℃で２時間焼成した。焼成後、これよりテストピ
ースを切り出しクロスヘツドスピード０．５■騰／ｓｉ
ｎで三点曲げ試験及び歪測定、硬度の測定、及び引張り
強度の測定をした。
形した。成形後、乾燥し、脱脂操作後、Ｎ２雰囲気下１
７００℃で２時間焼成した。焼成後、これよりテストピ
ースを切り出しクロスヘツドスピード０．５■騰／ｓｉ
ｎで三点曲げ試験及び歪測定、硬度の測定、及び引張り
強度の測定をした。
その結果を第３図及び第４図のグラフに示す。
（発明の効果）
以上に説明したように本発明によれば、急冷凝固法によ
って得たセラミックと金属との複合粉末は、セラミック
と金属とが強固に固着し且つセラミック粒子が金属に覆
われてい−るので焼結性が向上し、後に他のセラミック
粉末と混合して焼成した場合に内部欠陥のない製品が得
られる。
って得たセラミックと金属との複合粉末は、セラミック
と金属とが強固に固着し且つセラミック粒子が金属に覆
われてい−るので焼結性が向上し、後に他のセラミック
粉末と混合して焼成した場合に内部欠陥のない製品が得
られる。
また、本発明によればセラミックの割合を増加させるこ
とができるので、従来の製法よりも焼結温度を高めるこ
とができ、焼結を促進して強度を向上することができる
。
とができるので、従来の製法よりも焼結温度を高めるこ
とができ、焼結を促進して強度を向上することができる
。
また急冷凝固法によって得た複合粉末はセラミックと金
属とが密に結合しているため、仮りに製品にクラックが
入っても当該クラックは金属とセラミックとの弾性率の
相違からその伸展が緩和され、更に複合粉末とセラミッ
ク粉末との間には僅かな隙間が存在するので製品（複合
材）に作用する応力の一部は吸収されクラックの伸長は
阻止される。したがって強度的に優れた複合材が得られ
る。
属とが密に結合しているため、仮りに製品にクラックが
入っても当該クラックは金属とセラミックとの弾性率の
相違からその伸展が緩和され、更に複合粉末とセラミッ
ク粉末との間には僅かな隙間が存在するので製品（複合
材）に作用する応力の一部は吸収されクラックの伸長は
阻止される。したがって強度的に優れた複合材が得られ
る。
第１図は本発明方法を工程順に示したブロック図、第２
図は複合材の拡大断面図、第３図及び第４図は複合材の
試験結果を示すグラフである。 尚、図面中、ｌは複合粉末、２．４はセラミック、３は
金属、５は隙間である。 第３図 眉動褒靭Ａ生値に＋ｃ （ＭＮ／ｎ膚）第４図 逼≧ （０ん）
図は複合材の拡大断面図、第３図及び第４図は複合材の
試験結果を示すグラフである。 尚、図面中、ｌは複合粉末、２．４はセラミック、３は
金属、５は隙間である。 第３図 眉動褒靭Ａ生値に＋ｃ （ＭＮ／ｎ膚）第４図 逼≧ （０ん）
Claims (2)
- （１）セラミック粉末と金属粉末とを混合し、これらを
不活性又は還元性雰囲気下で溶融攪拌し、次いで溶融物
を急冷凝固せしめてセラミックと金属との複合粉末を作
成し、この複合粉末にセラミック粉末を混合して成形し
た後、成形体を焼成するようにしたことを特徴とするセ
ラミックと金属からなる複合材の製造方法。 - （２）前記複合粉末は粉砕して微粉状にしてからセラミ
ック粉末と混合するようにしたことを特徴とする前記特
許請求の範囲第１項記載のセラミックと金属からなる複
合材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63041298A JP2571596B2 (ja) | 1988-02-24 | 1988-02-24 | セラミックと金属からなる複合材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63041298A JP2571596B2 (ja) | 1988-02-24 | 1988-02-24 | セラミックと金属からなる複合材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01215751A true JPH01215751A (ja) | 1989-08-29 |
| JP2571596B2 JP2571596B2 (ja) | 1997-01-16 |
Family
ID=12604558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63041298A Expired - Fee Related JP2571596B2 (ja) | 1988-02-24 | 1988-02-24 | セラミックと金属からなる複合材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2571596B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102337423A (zh) * | 2011-11-02 | 2012-02-01 | 中南大学 | 一种陶瓷粉末增强锌铝合金基复合材料的制备方法 |
-
1988
- 1988-02-24 JP JP63041298A patent/JP2571596B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102337423A (zh) * | 2011-11-02 | 2012-02-01 | 中南大学 | 一种陶瓷粉末增强锌铝合金基复合材料的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2571596B2 (ja) | 1997-01-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |