JPH02192448A - セラミックス焼結体の製造方法 - Google Patents

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。

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およびその製造方法に関し
、−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およびその製造方法に関
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。

然しなから、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
焼結体およびそ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、本発明は金属と接合され
、あるいは金属との間で複合体を形成するセラミックス
焼結体において、前記セラミックス焼結体の粒子表層部
に金属化合物または金属単体を析出・拡散させることを
特徴とする。

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。

［実施態様コ 次に、本発明に係るセラミックス焼結体Ｊこついてその
製造方法との関係で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５ｉＯａ、Ａｊ！
ａｏａまたはＺｒ０ａ等の酸化物、５１３Ｎ４、ＴｉＮ
５ＺｒＮまたはＢＮ等の窒化物、あるいは５ｉＣＳＴｉ
Ｃ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、Ａ１１Ｔｉ、Ｖ、Ｃ
ｒＳＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ１５ＣｕＳＹ。

Ｚｒ、ＮｂＳＭｏ５Ｔｃ、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、あるいはへテ
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、Ｈａ　　Ａｒ、
　Ｈａ　　Ｎ２、Ｈａ　　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ｌ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図す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Ｙ２Ｏ５、Ａ　Ｒａｏ　ｓ、５ｉＯ
ｚ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（ＳＴＰＩ）。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（ＳｒＦ２）。

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、８（１４）℃乃至１２（１４）℃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（ＳｒＦ３）。

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（ＳＴＰ４．５ＴＰ５）。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７（１４）℃の温度で４５分、次いで１
３５０℃で６０分、１５（１４）℃で３０分、１７（１
４）℃で６０分、さらに１４（１４）℃で６０分順次焼
成した後に炉冷する。

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図すおよび
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０．５
μｍ）を用い、この窒化硅素粉末を９Ｑｗｔ％に酸化イ
ツ）ＩＪウム（ｙ２ｏ、）の粉末（平均粒径０．４μｍ
）と酸化アルミニウム（Ａ　ｌ１２０３）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、１２（１４）℃、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（
ｍｏβ／１＞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Ａ、−Ｎ２ガスの雰囲気
下において１７（１４）℃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
粉末と酸化イツ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Ｉａ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
体重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Ｓ忍された。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■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■と従来のセラ
ミックス焼結体Ｉａのシェブロンノツチ法による破壊靭
性値を示す。これによれば、従来のセラミックス焼結体
Ｉａの破壊靭性値（Ｋ　Ｉｅ）　＝　４．８６Ｍ　Ｎ　
／　ｍ　”’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（Ｋ　ｒｃ）　＝　１４．
３６Ｍ　Ｎ　／　ｍ””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重の靭性が一挙に向
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
化イツ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−Ｎ　２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％、酸化イツ
）　ＩＪクロム末を７ｗｔ％、酸化アルミニウム粉末を
４ｗｔ％および酸化ジルコニウム（Ｚｒ０２）の粉末（
−次粒径３７０人）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０．４μｍ）を８１．７ｗｔ％、酸
化イツ）　ＩＪクロム末を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（８４Ｃ＞の粉末を３ｗｔ％およびカーポルブラ
ック（５０人）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、１２（１４）℃、０、４　Ｔ
ｏｒｒ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　　Ｎｘ
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■と炭化硅素粉末を主要成分と
するセラミックス焼結体■とが製造されるに至る。

そこで、セラミックス焼結体■、■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〈従
来の方法により焼成されたセラミックス焼結体Ｉ［ａ、
Ｉ［Ｉａと前記セラミックス焼結体■、■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、Ｉ［Ｉと従来のセラミックス焼結体ＩＩ
ａ、ＩＩＩａ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■、■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［［ａ、ｌｌ［ａのワイブル係数（ｍ）＝９．ＯＬ
　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■、Ｉ［ａ
、ＩＩＩおよびＩＩ［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■、■は従来のセラ
ミックス焼結体１１ａ、ＩＩ［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１、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１
２が配設される。前記坩堝１２はその両側部をヒータ１
４．１４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に連通ずる。そして、坩堝１２内にはチャンバ１
０の上部を貫通して攪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の側部には給気用バイブ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２８ａ、２８ｂは銅または銅材料で形成されて
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１０、ｕｍ以下
のＳｊ　、Ｔｉ　、Ｔａ、Ｈｆ　、、Ｗ％Ｍｏ５Ｃｒ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Ｃ０％　Ａｉ’、Ｆｅ、Ｎｉ　ＳＳＣ
０１Ｎ％　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（Ｃｒ　３Ｃ２）粉末を２０−ｔ
％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、給気用バイブ２４から前記
チャンバ１０内にＡｒ、Ｎ、、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
攪拌する。

このように攪拌した溶融物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１０’　ｔ／ｓｅｃ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９３−ｔ％、酸化イツトリウム粉末を
４ｗｔ％、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ｐ
Ｈ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．
４Ｔｏｒｒで６５０℃の温度に１時間保持して脱脂し、
同条件下において１２（１４）℃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ｐ
Ｈ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、４０Ｘ１２Ｘ　１（１４）　［ｍｍコ
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８Ｘ　８　Ｘ　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１
０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■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Ｔ
ｉＮ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（Ｋｌｃ）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
（Ｋｌｃ）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（Ｋ　ｒｃ）は１
４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（ＳＴＰＩ）。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（
ＳＴＰＩ［）した後、脱泡処理を施す（ＳＴＰＩＩＩ）
。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、
泥漿に消泡剤を加え、真空下で攪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（ＳＴＰＩＶ）
。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１．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５
０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（ＳＴＰＶ）。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（ＳＴＰＶＩ）
　、次いで、本焼成する（ＳＴＰ■）。

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
路間−に行うものであり、特に、ステップ■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５ｉＳＣｒ、Ｔｉ５Ｆｅ、Ｎｉ１Ｃｏ、Ａ
ｊ’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、スリーブキャスティング等
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、８（１４）℃乃至１２（１４）℃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、
ＮｉＣＲ２、Ｎ１（ＮＯａ）ａ、Ｃｏ　（ＮＯ３）２　
、ＡｇＮＯ３、Ｍｎ　（ＮＯ３）２、Ｃｒ　（ＮＯ３）
３　、ＣｒＣＬ　、Ｔｉ　　（ＮＯ３）４、Ｔｉ　ＣＲ
４等の単体、あるいは混合物、またはＨ［Ｃｏ　（ＮＨ
３）６］Ｃ１，３、ＭＯ（Ｃｏ）４Ｃ７Ｈ１ｌ、ＮＨ４
［Ｃ０（Ｎα）４（ＮＨ＋）２］、［Ｃｕ　（Ｎ　Ｈｌ
）　２１ｃ　１３、（ＮＨ＜）＜［Ｆｅ（ＣＮ）ｓ］、
（Ｎ　Ｈ−）　３［Ｆ　ｅ（ＣＮ　）ｓ］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ａｌＳａ２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
（Ｆｕｌｌｅｒ）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５０人）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８０［［１Ｉ１１１厚さ１０ｍｍの平板状
成形体を複数個成形する。−軸加工成形法においては、
成形圧を１（１４）Ｍ　Ｐ　、および２（１４）ＭＰ、
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３０ｍｊｉ！／ｍｉ
ｎ　、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−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１２（１４）℃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２０ｋｇ　ｆ　／　ｃｍ　２、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１（１４）０℃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７　ｋｇ　ｆ／Ｃ１！１２、
第２群のものが２０ｋｇ　ｆ　／　Ｃｍ　’　、さらに
第３群のものが３０ｋｇ　ｆ　／ｃｍ２であった。

そこで、仮焼成温度１２（１４）℃の仮焼成体および仮
焼成温度１（１４）０℃の仮焼成体を、Ｎ　ｉ　（Ｎ　
Ｏ３）　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１１０℃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
、７（１４）℃／３０ｍ１ｎで昇温し７（１４）℃にて
１５分間保持した後、６５０℃／４５ｍ１ｎで昇温する
と共に、１３５０℃にて６０分間保持し、１５０℃／３
０ｍ１ｎで昇温する。さらに、１５（１４）℃にて３０
分間保持し、２（１４）℃／４０ｍ１ｎで昇温した後、
１７（１４）℃にて６０分間保持し、次いで３（１４）
℃／２０ｍ１ｎで降温すると共に、１４（１４）℃にて
６０分間保持し、その後炉冷して８（１４）℃でアニリ
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８２ｋｇ　ｆ　／　ａｍ
　２、ワイブル係数が２１．破壊靭性値（単純平均）が
９．６Ｍ　Ｐ　ａ　ｍ　”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様々の要因によっ
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３〜５μｍ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（５（１４）０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！８０ｍｍ、横８０ｍｍ、厚さ１０
ｍｍ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−雰囲気下
、昇温速度を１５°／ｍｉｎとし、１２（１４）℃で９
０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／　ｃｍ
　”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ｇｍ、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８０ｋｇ　ｆ
　／　ｃｍ　２、ワイブル係数が２０、破壊靭性値が８
．４ＭＰａｍｌ／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１，１２０ｓ、Ｓ　
ｉｏｉ　、ＺｒＯ２等の酸化物粉末、Ｓｉ、Ｎ４、Ｔ　
ｉＮ　、Ｚ　ｒ　Ｎ　ｓ　Ｂ　Ｎ等の窒化物粉末、Ｓｉ
Ｃ。

ＴｉＣＳＭｏＣ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°９−る
。なお、各処理における諸条件は第８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、Ｓｉ、Ｎ４粉末、Ａｆ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。

表２ ここで、第２０図において、曲線す、、ｂ、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、５ｉｓＮ−粉末を２０ｗｔ％、Ａｉ！粉末を１０
ｗｔ％、Ｓｉ粉末を（３１ｗｔ％ずつ混合した混合粉末
を９１ｗｔ％と、Ｙ２Ｏ，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、Ｙ２
Ｏ，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８０ａｕ＋＋、厚さ１０
市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、これらの見掛は気孔率を測定し
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４０ｍ１／ｍｉ
ｎ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−雰囲気下
、昇温速度を１５℃／ｍｉｎとし１２（１４）℃で１２
０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０．４〜０．８Ｔｏ
ｒｒとなった。

そこで、各仮焼成体をＨ［Ｃｏ（Ｎ　Ｈ３）　８］Ｃ１
２３と［Ｃｕ　（Ｎ　Ｈ３）　２］Ｃ１２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、−点鎖線Ｙに示すよ
うに、７５０℃／３０ｍ１ｎで昇温、７５０℃で１５分
間保持した後、６（１４）℃／４５ｍ１ｎで昇温、１３
５０℃で１５分間保持し３５０℃／３３ｍ１ｎで昇温、
１７（１４）℃で６０分間保持、さらに３０℃／３０ｍ
１ｎで昇温、１７３０℃で６０分間保持すると共に、４
３０℃／４５ｍ１ｎで降温、１３（１４）℃で６０分間
保持した後炉冷、８（１４）℃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
に伴う線収縮率は０．５％、相対密度は約９８％となり
、見掛は上は緻密であった。

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３
０μｍであって、平均直径的５μｍ程度の気孔が分布し
ていることがｖｉ認された。

そこで、各セラミックス焼結体より縦８ｆｌＩＩ１１１
横ｇｍｍ、長さ６０ｍａ＋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／ｅ１ｍ
２、ワイブル係数が２３、破壊靭性値が８〜９ＭＰａｍ
”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３（１４）ｋｇ　ｆ　／　Ｃｍ
　２に加圧した状態で約６０ｋｇ　ｆ　／　ｃｍ　”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、十分な研摩加工後、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８市、横３　ｍｍ
、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９５ｋｇ　ｆ　／ｃｍ２、ワイ
ブル係数が２７、破壊靭性値が１０．８ＭＰａｍ””　
　（最小値が１０．４　ＭＰ　ａｍ”２、最大値が１１
．８Ｍ　Ｐ　ａ　ｍ　１７２）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、Ｓ　ｉ、Ｎ　、粉末、Ａβ
粉末およびＳｉ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ＡＩ！粉末およびＳｉ粉末より構成したものであり、
また能力の混合粉末は、前記中粒部および直径が４４μ
ｍの粗粒部の一部をＡＩｌ粉末およびＳｉ粉末より構成
したものである。

そこで、５ｉｓＮｓ粉末を３４ｗｔ％、Ａｆ粉末を１５
ｗｔ％、Ｓｉ粉末を４０ｗｔずつ混合した各混合粉末を
８９ｗｔ％と、Ｙ、０．粉末を６ｗｔ％と、ＡＬＯ３粉
末を５ｗｔ％とにアルコールを加えて十分に混合し、Ｙ
２Ｏ，粉末およびＡｌ２Ｃ）を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Ｎ１（ＮＯ３）２とＮ　ｉＣＩｔ　
２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　（Ｎ　Ｏ３）　２
の飽和溶液に浸漬して８Ｍ１（ｚ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３ｍｍ。

ｈｔ　８　ｍｍ、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　／　
ｃｍ　２（１，ＩＧ　Ｐ　ａ）、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、セラミックス焼結体を
構成する粒子表層部に金属化合物または金属単体を析出
・拡散させている。このため、セラミックス焼結体と金
属との濡れ性が向上すると共に、熱的変化が繰り返し作
用してもクラック等が発生することがなく、製品の利用
範囲が拡大されるという効果が得られる。

さらに、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、仮焼成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？ＪＲ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】

第り図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１Ｏ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 ＦＩＧ、１０ （ｋｇｆ／ｍｍ２１ １゜ ＦＩＧ、１２ （ＸＤＯ″Ｃ） （ｈｒ） 時間 ＦＩＧ、１４ （ＭＮ／ｒＪ） ＦＩＧ、１３ （ｋｇｆ／ｍｍつ 破壊靭性！（Ｋ Ｃ） （ＭＮ／ｍ≦） 時間（時） ＦＩＧ、１６ 手 続 補 正 書 （方式〉 平成 １年 ８月 １日 １、事件の表示 平成 １年特許願第 ６４１３７号 ２、発明の名称 セラミックス焼結体およびその製造方法３、補正をする
者 事件との関係

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属と接合され、あるいは金属との間で複合体を
   形成するセラミックス焼結体において、前記セラミック
   ス焼結体の粒子表層部に金属化合物または金属単体を析
   出・拡散させることを特徴とするセラミックス焼結体。
2. （２）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。
3. （３）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。
4. （４）請求項３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。
5. （５）請求項３または４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。
6. （６）請求項３または４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。
7. （７）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。
8. （８）請求項７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。
9. （９）請求項７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。
10. （１０）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。
11. （１１）請求項１０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。
12. （１２）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。
13. （１３）請求項１２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。
14. （１４）請求項１２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。
15. （１５）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. （１６）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。
17. （１７）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。
18. （１８）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
    。