JPH03217228A - ウイスカー被覆複合粉末及びその製造方法 - Google Patents

ウイスカー被覆複合粉末及びその製造方法

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JPH03217228A
JPH03217228A JP2012168A JP1216890A JPH03217228A JP H03217228 A JPH03217228 A JP H03217228A JP 2012168 A JP2012168 A JP 2012168A JP 1216890 A JP1216890 A JP 1216890A JP H03217228 A JPH03217228 A JP H03217228A
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鹿子 供宏
Hiroshi Shimoda
下田 弘
Ryo Yamaya
山家 菱
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Toshiba Tungaloy Co Ltd
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、ウィスカー一強化材料であるウィスカーー強
化プラスチック(FRPI .ウィスカー一強化金属(
FRM) ,ウィスカー一強化セラミックス(FRCI
又は砥石に用いられる出発物質、特に粉末冶金製品であ
る超硬合金.サーメット.セラミックス焼結体の出発物
質として適するウィスカー被覆複合粉末及びその製造方
法に関するものである。
(従来の技術) 従来、複合粉末は、金属.合金又はセラミックスの粉末
が材質や形状によっては化学的に不安定であるのを安定
化させることを目的に、粉末の表面に安定な他物質を被
覆して得られるものと、逆に粉末冶金法における焼結過
程での焼結の促進を目的に,粉末の表面に活性な他物質
を被覆して得られるものなどが多数提案されている。
また、FRP. FRM又はFRCに用いるためのウィ
スカーーの製造方法についての提案もされており、この
内、金属やセラミックスの粉末にウィスカー一を形成さ
せる試みもなされている。
(発明が解決しようとする問題点) 金属.合金又はセラミックスの粉末の表面に他の物質を
被覆してなる複合粉末は、粉末を化学的に安定化させる
こと及び焼結を促進させることにたいしては効果がある
が、この複合粉末を含有させて材料の強度を向上させる
という目的に対しては、まだ満足できないという問題が
ある。また,金属やセラミックスの粉末にウィスカーを
形成させたものは、粉末の一方向にウィスカーが形成さ
れた複合粉末であるために、この複合粉末を用いてウィ
スカー一強化材料を作製しても,まだ満足できるような
強度には達していないという問題がある。
本発明は、上述のような問題点を解決したもので、具体
的には,金属,合金及びセラミックスの中の少なくとも
1種の粉末を表面の全方向にウィスカ一を被覆させて、
FRP. FRM. FRC用の出発物質として最適に
したウィスカー被覆複合粉末及びその製造方法の提供を
目的とするものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明者らは、より強度のすぐれたFRM.FRCを得
ることを目的に、これらに用いるウィスカーーについて
検討していた所、 第lに,金属や合金でなる粉末の表面に被覆層を形成す
るときの製造条件,特に反応容器内の構造及び反応容器
内へのガス流入条件を制御することにより、金属や合金
の粉末の表面の全方向にウィスカー一が育成されて、し
かも量産的に収率よく得られるという知見を得たもので
ある。
第2に、金属や合金でなる粉末の表面にウィスカー一を
形成してなる複合粉末を焼結合金の出発物質として用い
た所、焼結合金の強度が顕著に高くなるという知見を得
たものである。
この第lと第2の知見に基づいて、本発明を完成するに
至ったものである。
すなわち、本発明のウィスカーー被覆複合粉末は、金属
.合金及びセラミックスの中の少なくとも1種からなる
粉末を芯部とし、該芯部の表面の全方向にウィスカー一
を育成させてなることを特徴とする複合粉末である。
本発明のウィスカーー被覆複合粉末における芯部は、具
体的には、例えばNi. Co. Pd. PL. S
i. Ag及びこれらの相丘合金又はムライトなどを挙
げることができ、特にNi及び/又はCoと AA. 
Mn. P.Bの中の少なくとも1種との混合物又は相
互固溶体でなる場合には,低温で容易に得られることか
ら好ましいことである。
また、この芯部の表面から全方向に育成させるウィスカ
ーーは、具体的には、例えば周期律表4a,5a. 6
a族金属の炭化物,窒化物.#化物,SIの炭化物.窒
化物.iの酸化物.窒化物及びこれらの相互固溶体を挙
げることができ、特にTi. Zr.Hfの炭化物.窒
化物.炭酸化物,窒酸化物及びこれらの相互固溶体の中
の少なくとも1種でなる場合には、超硬合金.サーメッ
ト.又はセラミックス焼結体の強度の向上が著しいこと
から好ましいことである。
ここで述べる芯部の表面の全方向とは、例えばイガグリ
におけるイガのとげが密生している状態に相当するもの
であり,別の表現をすると,例えば一方向の面だけでな
く芯部の周辺部の略全面を示しているものである。
この本発明のウィスカーー被覆複合粉末を作製するには
、次の方法で行うと容易に高収十でもって1rうことが
できるので好ましいことである。
すなわち、本発明のウィスカーー被覆複合粉末の製造方
法は、金属.合金及びセラミックスの中の少なくとも1
種からなる粉末を反応容器内に配置し、該反応容器内を
(B)炭化水素,窒化水素.アンモニア.ヒトラジン,
一酸化炭素及び二酸化炭素の中の少なくとも1種のガス
と(C)水素ガス又は水素ガスと不活性ガスとの混合ガ
スからなるガス雰囲気とした後、該粉末を加熱し、次い
で該(C)ガスをキャリヤガスとずる該(Cl と(A
l 金属のハロゲン化物との第1混合ガスと、該(B)
 と(Cl  との第2混合ガスとを該反応容器内に流
入し、該第1混合ガスと第2混合ガスとの全流入ガスの
体積比が該第1混合ガス中の該(Cl のガス量を(C
1)とし,該第2混合ガス中の該fclのガス量を(C
2)としたとき、(Ai + (C1)/ (81 +
 (C2) = 0. 3〜1.5とし、かつ該全流入
ガスでもって該粉末を該反応容器内で汀遊させながら該
粉末の表面の今方向にウィスカーーを育成させることを
特徴とする方法である。
本発明のウィスカーー被覆複合粉末の製造方法における
反応容器内に流入させるときのガスは、液体状の[Al
物質を加熱しながら、例えばTiCβ4ては515℃に
加熱してキャリヤガスである(C)ガスと共に混合ガス
状にして反応容器内に流入させると共に、[このときの
(Cl ガス量を(C1)とする]、他方では別途に(
Bl と(Cl とのガスを反応容器内に流入[このと
きのfc)ガス量を(C2)とするコさせるのである。
このときの反応容器内に流入させる全流入ガス体積比が
(Al + (C1)/ (Bl +(C2]03〜1
5からなるもので、(A) + fc1)/ fB)÷
(C) 一0.3未満又は15を超えると、芯部の表面
にウィスカー一が全く形成されないか、もしくは形成さ
れたとしても微量であるために複合粉末としての効果が
弱いものである。また、粉末の加熱は、反応容器内に流
入させた(A) . (B) . (Clのガスが反応
する温度に加熱すればよく、例えばTiC氾,,Ctl
4. }+2の場合は850℃以上、好ましくは100
0〜II00℃に加熱することである。さらに,粉末を
反応容器内でt7遊させるとは、反応容器内に流入させ
たガス流及び/叉はパイブレークーでもって粉末を回転
.振動.γ゛7動又は流動状態にすることである。
(作用) 本発明のウィスカーー被覆複合粉末は、粉末の人面に含
成されたウィスカーーが粒の表面積を増大させる作用を
し、FRP. FRM. FRCの出発物質として用い
ると、他の物質との接着面積が拡大すること、及びウィ
スカー−によるデフレクション効果と引き抜き効果など
により、破壊靭性値を高める作用をしているものである
また、本発明のウィスカーー被覆複合粉末の製造力法に
おいては,反応容器内に流入される(A).fB+ .
 (C)のガス流入体積比の微量制御がウィスカーの育
成を容易にさせるという作用をし、反応容器内での粉末
のγ7遊が粉末の表面から全方向にウィスカー一を育成
させやすくするという作用をしているものである。
実施例l N1扮末を反応容器内の試料室に散布し,容器内を1{
2ガス雰囲気にした後、1050℃に加熱する。
次に、試料室に振動を与えるバイブレーターを作動させ
て、Ni粉末を回転,振動及び浮遊させながら第1表に
示すガスを反応容器内に流入して、Ni粉末の表面の全
方向にTiCのウィスカーーを育成させて本発明の複合
粉末を得た。
上記製造方法の内、Ni粉末を回転.振動及び浮遊は行
わず、反応容器内へのガス組成を第1表の如くにした以
外は同様に行って比較品I及び2の複合粉末を得た。
以下余白 ?し、第1表中のAガスは、TiCJ2 .を示し,f
B+ ガスは、CH.を示し、(C1)ガス及び(C2
)ガスは、11■を示すものである。
以上のようにして得た本発明品.比較品1及び比較品2
のそれぞれの複合粉末を70wt%とTiC 20wL
%と AεzOi lOwt%とを混合し、従来から行
われているホットプレス(焼結温度1300℃)でもっ
て焼結し,得られた焼結体の破壊靭性値を測定した所、
本発明の複合粉末を添加した焼結体は、比較品!の複合
粉末を添加した焼結体に比べて約18%、比較品2の複
合粉末を添加した焼結体に比べて約30%の破壊靭性値
の向上が確認された。
(発明の効果) 以上の結果から、本発明のウィスカーー被覆複合粉末は
,粉末冶金製品に応用した場合5従来の被覆複合粉末に
比べて、破壊靭性値で約18%〜30%向上させつると
いう効果がある。このことから、本発明のウィスカーー
被覆複合粉末は、FIIP.FRM. FRC又は砥石
に応用すると強度を向上させつるという効果が期待でき
るものである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)金属、合金及びセラミックスの中の少なくとも1
    種からなる粉末を芯部とし、該芯部の表面の全方向にウ
    ィスカーを育成させてなることを特徴とするウィスカー
    被覆複合粉末。
  2. (2)上記芯部がNi及び/又はCoとAl、Mn、P
    、Bの中の少なくとも1種とからなる混合物又は相互固
    溶体でなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    のウィスカー被覆複合粉末。
  3. (3)上記ウィスカーがTi、Zr、Hfの炭化物、窒
    化物、炭酸化物、窒酸化物及びこれらの相互固溶体の中
    の少なくとも1種でなることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項又は第2項記載のウィスカー被覆複合粉末。
  4. (4)金属、合金及びセラミックスの中の少なくとも1
    種からなる粉末を反応容器内に配置し、該反応容器内を
    下記(B)と(C)とのガス雰囲気とした後、該粉末を
    加熱し、次いで該(C)をキャリヤガスとする下記(A
    )と(C)との第1混合ガスと、(B)と(C)との第
    2混合ガスとを該反応容器内に流入し、該第1混合ガス
    と第2混合ガスとの全流入ガスの体積比が第1混合ガス
    中の(C)のガス量を(C_1)とし、第2混合ガス中
    の(C)のガス量を(C_2)としたとき、(A)+(
    C_1)/(B)+(C_2)=0.3〜1.5とし、
    かつ全流入ガスでもって該粉末を該反応容器内で浮遊さ
    せながら該粉末の表面の全方向にウィスカーを育成させ
    ることを特徴とするウィスカー被覆複合粉末の製造方法
    。 (A)金属のハロゲン化物、 (B)炭化水素、窒化水素、アンモニア、ヒドラジン、
    一酸化炭素及び二酸化炭素の中の少なくとも1種のガス
    、 (C)水素ガス、又は水素ガスと不活性ガスとの混合ガ
    ス。
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