JPH03106455A - 窒化珪素質のポット - Google Patents

窒化珪素質のポット

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JPH03106455A
JPH03106455A JP1240859A JP24085989A JPH03106455A JP H03106455 A JPH03106455 A JP H03106455A JP 1240859 A JP1240859 A JP 1240859A JP 24085989 A JP24085989 A JP 24085989A JP H03106455 A JPH03106455 A JP H03106455A
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JP
Japan
Prior art keywords
pot
silicon nitride
relative density
silicon carbide
viscosity
Prior art date
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Pending
Application number
JP1240859A
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English (en)
Inventor
Takao Yonezawa
米澤 孝夫
Toshiaki Matsuda
松田 敏紹
Kazuyuki Abe
一幸 阿部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Metals and Chemical Co Ltd
Original Assignee
Japan Metals and Chemical Co Ltd
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Publication date
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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】 [産業上の利川分野] 本発明は、例えば高品位のセラミックス微粉の製造に際
して、粉砕に用いるボットミルに関する。
[従来の技術] 第1図は,例えば高品位のセラミックス微粉の製造に用
いられているポットミルの例を示す図である.ポットミ
ルはポット1とボール2と回転架台3で構成されている
。ポットl内にボール2と被粉砕物6とを神人し、蓋l
′を閉めて,矢印4方向に回転、している回転架台3(
3’)上に、例えば横向きに載れすると、ポットlが回
転して被粉砕物6はポットIの内壁やボール2によって
打たれて,微粉となる。
例えば高品位のセラミックス微粉のll造では、アルミ
ナ製や窒化珪素製のポットやボールが使用されている。
アルミナ製や室化珪素製のボールは、例えば静水圧成形
を用いて製造すると,緻密質で耐摩耗性のよいものが得
られる。一方アルミナ製や窒化珪素製のポットは,寸法
が大きくまた形状が複雑なため,泥漿成形法で製造され
る事が多い。
しかし泥凝戒形法で製造した、従来のアルミナ製や窒化
珪素製のポットは、使用中の摩耗量が大きく、また衝撃
で内面に欠け疵や剥落疵が発生し易いという問題点があ
った。
特願平1−110378号は,複合セラミックス製品に
関する発明で、本願出願人が行った特許出願である.本
発明者等は,特願平1−110378号の複合セラミッ
クスを更に研究した結果,耐摩耗性が優れかつ衝撃にも
強い本発明のポットを発明するに至った。
[発明が解決しようとする課題] 即ち本発明は、常圧で成形、焼結して製造するポットで
、かつ耐摩耗性や衝撃靭性に優れたポットを提偶するも
のである。
本発明のポットは、常圧で成形.焼結して製造するため
,例えばホットプレス法や旧P法に比べて,簡易な設備
でかつ安価にm造する事ができる.また耐摩耗性や衝撃
靭性が優れているため、長期間に亘って使用する事がで
きる。
ciawiを解決するための手段および作用]本発明は
、相対密度が90%以上で,マトリックスが窒化珪素の
,セラミックスのポットである.窒化珪素質のセラミッ
クスは,炭化珪素質のセラミックスよりも衝撃靭性が優
れている.またアルミナ質のセラミックスよりも耐摩耗
性が優れている.従って室化珪索質のセラミックス製の
ポットは,炭化珪素貿やアルミナ質のポットに比べて,
衝撃靭性と耐摩耗性の両特性を兼ね備えている.しかし
相対密度が90%未満では、窒化珪素質のポットは緻密
度が不十分で,使用中に欠け疵や剥落疵が発生し易く,
またボール2や被粉砕物6と擦れ合うと摩耗し易い.従
って本発明のポットの相対密度は90%以上とする。
本発明では,窒化珪素質のポットの衝撃靭性や耐摩耗性
を更に向上させるために,炭化珪素のウィスカ一を室化
珪索のマトリックス中に分散し複合せしめる。炭化珪素
のウィスカーは極めて高強度で,例えば10〜20重量
%を窒化珪素のマトリックス中に分散複合せしめると,
ポットの靭性や耐摩耗姓は大幅に向上する.炭化珪素の
ウィスカ一としては、例えば直径が0.1〜1μで長さ
が5〜100μの炭化珪素の短繊維が使用できる。
本発明では.窒化珪素質のポットの衝撃靭性や耐冷耗性
を、更に一躬向上させるために、分敗し複合せしめた炭
化珪素のウィスカ一の向きを制御する。本発明では、炭
化珪素のウィスカーは、ポットの内面から外面に至る全
肉厚に亘って、ポットの内面と略平行にかつ2次元にラ
ンダt1な向きに分散して、室化珪素のマトリックス中
に配されている.第2図はウィスカーの向きを説明する
図で,第2図(A)は観察部位を説明する図、第2図(
l】)は第2図(A)のa1b1C1d.断面の拡大説
明図、第2図(C)は第2図(A)の82 b! c,
 dl1面を展開拡大した説明図である.本発明のポッ
トにおいては、炭化珪素のウィスカ−7は,第2図(B
)に見られる如く、ポットの内面から外面に至る全肉ノ
リに丘ってポットの内面と略平行にマトリックス8中に
配向されている.また第2図(C)に見られる如く,ウ
ィスカ−7は2次元にはランダムな向きに分散して、窒
化珪素のマトリックス8中に配されている. 本発明ではポットの内面では、第2図(C)の如く、炭
化珪素のウィスカ−7が2次元にランダムに分布して,
網状の骨格を形威している.ボール2や被粉砕物6はこ
の網状の骨格と擦れ合うが、網状の骨格は硬質で摩耗し
難い炭化珪素のウィスカ−7で形成されているため,窒
化珪素のマトリックス8を保護して、ボール2や被粉砕
物6との擦れ合いによる摩耗を防止している.また炭化
珪素のウィスカ−7は脆いが、靭性に優れた窒化珪素の
マトリックス8が,炭化珪素のウイスカ−7が損傷しあ
るいは剥落することがないように支持しているために,
ボール2や被粉砕物6がポットの内壁に繰返し打ちつけ
られても、ポットの内面には欠け疵や剥落疵が発生し難
い。
本発明のポットの製造方法の例を以下に説明する.本発
明では平均粒径が約1μの窒化珪素粉と、窒化珪素粉の
10〜20重量%の直径が約1μで長さが約100μの
炭化珪素ウィスカーと、窒化珪素粉の約15重斌%のコ
ージェライト系焼結助剤とを、分散剤を加えた水と混練
して、粘度が3.0ポイズ以下の泥漿とする.本発明で
泥漿の粘度とはJISZ 8809による粘度計校正用
標準液で校正された,回転型粘度計で測定した粘度をい
う。泥漿の粘度は、例えば窒化珪素粉の粒度や分散媒の
添加量やPl+を調整して3.0ポイズ以下とする.粘
度を3.0ボイズ以下に調整した泥漿は、石膏型に注入
し、着肉せしめ、残余の泥Jllltを徘泥して相対密
度が60%以上のグリーン成形体とする.このグリーン
或形体では、炭化珪素のウィスカーは、グリーン成形体
の内面から外面に至る全肉厚に豆って,グリーン或形体
の内面と略平行にかつ2次元にランダムに配向して分散
されている。このグリーン成形体は乾燥し更に焼結する
が,グリーン或形体の相対密度が60%以上で密度が高
いために,焼結して得られるポットの密度も相対密度で
90%以上で、緻密なセラミックスのポットとなる。ま
た焼結に際してはウィスカ一の配向が変わらないため,
焼結して得られたポットに分散されているウィスカーは
、ポットの内面から外面に肇る全肉厚に亘って、第2図
CB)の如くにポットの内面と略平行に,かつ第2図(
C)の如くに2次元にランダムに配向して分散されてい
る. 本発明者等の知見によると,例えば粘度が10ポイズの
泥漿を用いると、ウィスカーは2次元にランダムに配向
しないため第2図の如くには配向されないで,3次元に
ランダムな向きに配向したグリーン成形体となるが、炭
化珪素のウィスカ一を3次元にランダムな向きに配向さ
せると,相対密度が60%以上のグリーン成形体が得ら
れない.第3図はウィスカ一が3次元にランダムな向き
に配向した例を示す図である.゜ ウィスカ一が3次元にランダムな向きに配向し,密度が
60%未満のグリーン成形体は,焼結しても相対密度が
90%以上の維密質なポットとはならないし,また焼結
に際してはウィスカ一の配向が変わらないため、焼結し
て得られたポットに分散されているウィスカーは、ポッ
トの内而と3次元にランダムな向きに配向されて、耐摩
耗性や靭性の改舛効果が少ない. また粘度が3ボイズ以上の例えば約5ポイズの泥漿を用
いると、グリーン成形体の相対密度が60%以上で、ま
たウィスカ一の配向が一見したところ第2図と同様のポ
ットが得られる。しかし粘度が約5ボイズの泥漿を用い
て製造したこのポットは、グリーン成形体を焼成する際
の肉厚方向の収縮にばらつきが大きく,焼成後の複合セ
ラミックスには多数のミクロクランクが観察される.こ
の多数のミクロクラックが発生したポットは、耐摩耗性
や靭性が不十分である. 本発明で,粘度が3.0ポイズ以下の泥漿で製造した相
対密度が60%以上のグリーン戒形体は、例えば1気圧
の室素雰囲気炉中で1700℃で3時間焼成するが、焼
成に際しては肉厚方向の収縮が均一でミクロクラックの
発生が防止されている.以上の工程を経て、相対密度が
90%以上で,かつ炭化珪素のウィスカ一が窒化珪素の
マトリックスにポットの内面から外面に菓る全肉厚に亘
ってポットの内而と略平行に,例えばポットの内面との
傾斜が30度以下に配向されかつ2次元にランダムな向
きに分敗して複合され、更にミクロクラックの発生が防
止されたポットが得られるが,このポットは十分な耐摩
耗性と靭性を備えている。
[実施例] 1)本発明者等は、第l表に示したNol〜No4のポ
ットを作成した.各ポットは何れも内径70mll*円
筒部高さ110ms+である。高強度の室化珪素ボール
(直径10o+m)を各ポットにそれぞれ200個宛装
入し,100rpmで500時間同転させた.その後ポ
ット内の内容物を全量取り出して,使用前のポットの重
量から使用後のポットの重量を差し引きして、第1表に
摩耗量として示した. 第l表でNolは本発明の,窒化珪素に炭化珪素のウィ
スカーを配したポットであるが、使用した泥漿の粘度を
3.0ポイズ以下としたため、ウィスヵーはポットの内
面に略平行にがっ2次元にランダムに配向して分散複合
され,また焼結密度は96%で緻′IPi質であった.
第1表の摩耗址の欄にみられる如く、このポットの耐摩
耗性は,比較例であるNo2〜No4に比べて顕著に優
れていた.第1表でNo2は、窒化珪素に炭化珪素のウ
ィスヵ一を配したポットであるが,粘度の高い泥漿を用
いたために、ウィスヵーは3次元にランダムに配向し、
焼結密度も低い.このために摩耗量はNolに比べて大
きい. 第1表でNo3は、従来の室化珪素質ポットと同質であ
るが,摩耗量は本発明のNolに比べて大きい.第1表
でNo4は,従来のアルミナ質ボットと同質であるが,
摩耗量は矢張り大きい.以上の如く、第 l 表 ●l:コージェライト系助剤 ●2 : S 10オ系助剤 本発明のポットであるNolは、耐摩耗性が極めて優れ
ていた. 2)本発明者等は、第1表のNol, No3, No
4と同じポットで使用前のものを、縦↓こ2分割し,ポ
ットの内面を測定面としてその耐摩耗性と.WRIF!
靭性を調べた.第2表でNollは本発明のポットで第
1表のNolに相応する.またNol3はウィスカ一を
複合しない従来の例で,第1表のNo3に相応する.ま
たNol4はアルミナ質のポットの例で,第1表のNo
4に相応する.第2表で耐摩耗性は硬質の窒化珪素のビ
ンをポットの軸方向に移動するビンオンディスク法によ
るもので、アルミナ試験片を100とした場合の相対値
を示した。第2表で衝撃靭性は、直径25一mのアルミ
ナ質ボールを落下させる測定方法による結果である. 第2表にみられる如く、本発明のNollは、Nol3
やNol4に比べて、耐摩耗性も衝撃靭性も極めて優れ
ていた。
第    2    表 ●2:SiO2系助剤 【発明の効果] 本発明のポットは、従来のセラミックス製のポットに比
べて耐摩耗性と衝撃靭性に優れているため、本発明のポ
ットを用いて,例えば高品位のセラミックス微粉を製造
すると,ポットの寿命が長く,また不純物の含有量が少
ない高品位のセラミックス微粉が得られる. 本発明のポットは泥漿訪込法で製造するため,形状が複
維であっても,簡易な設備で安価に製造する事ができる
【図面の簡単な説明】
第1図は,高品位のセラミックス微粉の製造に用いられ
ているポットミルの例を示す図、第2図は,本発明のポ
ットにおけるウイスカ一の向きを説明する図、 第3図は,ウィスカ一が3次元にランダムに配向した例
の説明図 である. 第1図 (A) (B) (C)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  相対密度が90%以上で、かつ炭化珪素のウィスカー
    を窒化珪素のマトリックスにポットの内面から外面に至
    る全肉厚に亘ってポットの内面と略平行にかつ2次元に
    ランダムな向きに分散複合せしめたポットであって、粘
    度が3.0ポイズ以下の泥漿を用いて常圧で成形、焼結
    されていることを特徴とする窒化珪素質のポット。
JP1240859A 1989-09-19 1989-09-19 窒化珪素質のポット Pending JPH03106455A (ja)

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JPH03106455A true JPH03106455A (ja) 1991-05-07

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