JPH04238874A - Ceramic form and production thereof - Google Patents

Ceramic form and production thereof

Info

Publication number
JPH04238874A
JPH04238874A JP3013799A JP1379991A JPH04238874A JP H04238874 A JPH04238874 A JP H04238874A JP 3013799 A JP3013799 A JP 3013799A JP 1379991 A JP1379991 A JP 1379991A JP H04238874 A JPH04238874 A JP H04238874A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ceramic
weight
molded body
powder
fibers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3013799A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshikatsu Higuchi
義勝 樋口
Yasunobu Kawakami
川上 泰伸
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.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP3013799A priority Critical patent/JPH04238874A/en
Publication of JPH04238874A publication Critical patent/JPH04238874A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the title form imparted with sufficient mechanical strength and crack resistance, also improved in the high-temperature strength of the baked form therefrom, by incorporating a ceramic stock with ceramic powder or ceramic fibers of specific composition followed by molding. CONSTITUTION:The objective form incorporated with amorphous or crystalline ceramic fibers or powder comprising (A) 50-70wt.% of Si, (B) 10-30wt.% of N, (C) <=20wt.% of C, and (D) as impurities, <=5wt.% of O. The fibers or powder can be obtained by melt spinning of polysilazane followed by baking or pyrolysis.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、良好な機械的強度を有
するセラミック成形体及びその製造方法に関し、特に、
セラミックファイバー又はセラミック粉末を配合するこ
とによりグリーン強度を向上し、また、それが焼成され
てなるセラミックスの高温強度を向上することができる
セラミック成形体及びその製造方法に関する。
[Field of Industrial Application] The present invention relates to a ceramic molded body having good mechanical strength and a method for manufacturing the same, and in particular:
The present invention relates to a ceramic molded body whose green strength can be improved by blending ceramic fiber or ceramic powder, and which can improve the high-temperature strength of ceramics obtained by firing the same, and a method for producing the same.

【0002】0002

【従来の技術】セラミック焼結体は一般にセラミック粉
末を一定の形に成形して成形体(グリーン)とした後、
焼結させることにより得られる。セラミックスは一旦焼
結すると加工が困難であるので、焼結前に所望の形状に
成形する。このようなセラミック成形体の製造方法とし
ては、金型を用いてプレスする方法、射出成形法、セラ
ミックの泥漿を石膏型に鋳込むことによるスリップキャ
スト法、ラバープレスによる冷間静水圧プレス法等があ
るが、薄肉のものや複雑な形状の成形体を得るには、セ
ラミックの泥漿(又は樹脂等の混練物)を所定の形状の
型に注入することにより成形するスリップキャスト法、
射出成形法、ドクターブレードによる成形法等が好まし
い。
[Prior Art] Ceramic sintered bodies are generally produced by forming ceramic powder into a certain shape to make a compact (green).
Obtained by sintering. Ceramics are difficult to process once sintered, so they are formed into a desired shape before sintering. Methods for manufacturing such ceramic molded bodies include pressing using a mold, injection molding, slip casting by casting ceramic slurry into a plaster mold, cold isostatic pressing using a rubber press, etc. However, in order to obtain thin-walled objects or molded objects with complex shapes, there is a slip casting method in which ceramic slurry (or kneaded material such as resin) is injected into a mold of a predetermined shape.
Injection molding method, molding method using a doctor blade, etc. are preferred.

【0003】スリップキャスト法においては、セラミッ
ク原料を粉末状にして水に分散させ、得られた泥漿を石
膏型に入れ、水分を吸収透過させる。これによりセラミ
ック粉末が固まった状態の成形体(グリーン)が得られ
る。
In the slip casting method, a ceramic raw material is powdered and dispersed in water, and the resulting slurry is placed in a plaster mold to absorb and permeate water. As a result, a molded body (green) in which the ceramic powder is solidified is obtained.

【0004】ところで、窒化珪素系セラミックスは耐熱
性に優れ、高強度、高硬度であり、また比較的軽量でも
あるので、金属材料に代わる材料としてクローズアップ
されてきた。この窒化珪素系セラミックスは一般に難焼
結性であるために、窒化珪素粉末にY2 O3 やAl
2 O3 等の焼結助剤やその他の添加剤の粉末を加え
て上述のスリップキャスト法等により成形体をまず製造
し、これを焼結していた。
By the way, silicon nitride ceramics have excellent heat resistance, high strength, high hardness, and are relatively lightweight, so they have been attracting attention as materials to replace metal materials. This silicon nitride ceramic is generally difficult to sinter, so Y2 O3 and Al are added to the silicon nitride powder.
A molded body was first produced by the slip casting method described above by adding powder of a sintering aid such as 2 O3 and other additives, and this was then sintered.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
スリップキャスト法等でセラミック成形体を作った場合
、セラミック粉末にバインダー等を配合してあるとして
もセラミック粉末粒子間の結合力は必ずしも大きくない
ので、機械的強度が大きくなく、破損するおそれが大き
い。また石膏型中での脱水乾燥によりセラミック成形体
は収縮し、亀裂が生じやすい。このため薄肉成形体や複
雑形状の成形体を破損や亀裂のおそれなく製造すること
は困難であった。
[Problem to be Solved by the Invention] However, when a ceramic molded body is made by the above-mentioned slip casting method, even if a binder or the like is mixed with the ceramic powder, the bonding force between the ceramic powder particles is not necessarily large. , mechanical strength is not high and there is a high risk of breakage. Further, the ceramic molded body shrinks due to dehydration and drying in the plaster mold, and is likely to cause cracks. For this reason, it has been difficult to manufacture thin-walled molded bodies or molded bodies with complex shapes without fear of damage or cracks.

【0006】そこで、たとえば窒化珪素系セラミックス
の製造においては、Al2 O3 等の焼結助剤をファ
イバー化して原料に加え、これによって(グリーンの)
成形体の強度を上げる等の提案がなされている。しかし
ながら、ファイバー化した焼結助剤を成形体内に均一に
分散させるのは難しく、焼結助剤が不均一に分散された
ものを焼結すれば、得られるセラミックスの強度は低下
する。また、焼結助剤をファイバー化して用いる場合、
焼結を良好とするために焼結助剤を多少多めに加える必
要も生じるが、一般に焼結助剤が多くなると得られるセ
ラミックスの高温強度は低下する。
Therefore, in the production of silicon nitride ceramics, for example, a sintering aid such as Al2 O3 is made into fibers and added to the raw materials, thereby creating a (green)
Proposals have been made to increase the strength of the molded body. However, it is difficult to uniformly disperse the fibrous sintering aid within the molded body, and if the sintering aid is sintered in a non-uniformly dispersed form, the strength of the resulting ceramic will be reduced. In addition, when using the sintering aid in the form of fibers,
In order to improve sintering, it may be necessary to add a slightly larger amount of sintering aid, but in general, the higher the amount of sintering aid, the lower the high temperature strength of the resulting ceramic.

【0007】従って、本発明の目的は、かかる従来技術
の問題点を解消し、セラミック成形体に十分な機械的強
度と耐亀裂性を与えてその破損や亀裂を防止し、さらに
は焼成して得られるセラミックスの高温強度をも向上す
ることができるセラミック成形体、及びそのような成形
体を歩留り良く製造することのできる方法を提供するこ
とである。
Therefore, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art, provide a ceramic molded body with sufficient mechanical strength and crack resistance to prevent breakage and cracking, and furthermore, It is an object of the present invention to provide a ceramic molded body that can also improve the high-temperature strength of the resulting ceramic, and a method that can produce such a molded body with good yield.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意研究の結果、セラミック成形体を成形
する際に、特定の組成のセラミックファイバー又はセラ
ミック粉末をセラミック原料に加えれば、得られる成形
体の強度が向上し、かつ焼結助剤を少なくすることがで
きるために焼結して得られるセラミックスの高温での強
度が向上することを発見し、本発明に想到した。
[Means for Solving the Problems] As a result of intensive research to achieve the above object, the present inventors have discovered that, when forming a ceramic molded body, it is possible to add ceramic fiber or ceramic powder of a specific composition to the ceramic raw material. They discovered that the strength of the resulting molded body is improved, and that the strength of the ceramics obtained by sintering at high temperatures is improved because the amount of sintering aid can be reduced, and the present invention was conceived.

【0009】すなわち、本発明の第一のセラミック成形
体は、50〜70重量%のSiと、10〜30重量%の
Nと、20重量%以下のC、及び不純物として5重量%
以下のOからなる組成を有するアモルファス又は結晶質
のセラミックファイバーを含有することを特徴とする。
That is, the first ceramic molded body of the present invention contains 50 to 70% by weight of Si, 10 to 30% by weight of N, 20% by weight or less of C, and 5% by weight of impurities.
It is characterized by containing an amorphous or crystalline ceramic fiber having the following composition of O.

【0010】また、本発明の第二のセラミック成形体は
、50〜70重量%のSiと、10〜30重量%のNと
、20重量%以下のC、及び不純物として5重量%以下
のOからなる組成を有するアモルファス又は結晶質のセ
ラミック粉末を含有することを特徴とする。
The second ceramic molded body of the present invention also contains 50 to 70% by weight of Si, 10 to 30% by weight of N, 20% by weight or less of C, and 5% by weight or less of O as impurities. It is characterized by containing an amorphous or crystalline ceramic powder having a composition consisting of:

【0011】特に、好ましい態様としては、前記セラミ
ックファイバー及びセラミック粉末としてそれぞれ、ポ
リシラザンを溶融紡糸後、焼成してなるファイバー、及
びポリシラザンを熱分解してなる粉末を用いる。
[0011] In a particularly preferred embodiment, a fiber obtained by melt-spinning and firing polysilazane and a powder obtained by thermally decomposing polysilazane are used as the ceramic fiber and ceramic powder, respectively.

【0012】また本発明のセラミック成形体の製造方法
は、50〜70重量%のSiと、10〜30重量%のN
と、20重量%以下のC、及び不純物として5重量%以
下のOからなる組成を有するアモルファス又は結晶質の
セラミックファイバー又はセラミック粉末を均一に分散
した泥漿を作製し、前記泥漿を所定の形状の型に鋳込む
ことにより成形し、脱水乾燥することを特徴とする。
[0012] Furthermore, the method for producing a ceramic molded body of the present invention includes 50 to 70% by weight of Si and 10 to 30% by weight of N.
A slurry is prepared by uniformly dispersing amorphous or crystalline ceramic fibers or ceramic powder having a composition consisting of 20% by weight or less of C, and 5% by weight or less of O as an impurity, and the slurry is shaped into a predetermined shape. It is characterized by being molded by casting into a mold and then dehydrated and dried.

【0013】本発明を以下に詳細に説明する。本発明は
あらゆるセラミック成形体に適用可能であるが、ここで
は窒化珪素系セラミック成形体を例にとり具体的に説明
する。
The present invention will be explained in detail below. Although the present invention is applicable to any ceramic molded body, a silicon nitride ceramic molded body will be specifically explained here.

【0014】窒化珪素を主体とするセラミックスを製造
する場合、用いる窒化珪素粉末としてはα型及びβ型の
いずれも使用することができ、またその製造法としては
Siの直接窒化法、シリカの還元・窒化法、シリコンジ
イミドの熱分解法、SiH4 +NH3 +N2 の気
相反応法等がある。窒化珪素粉末は平均粒径が3〜0.
01μmのものが好ましく、より好ましくは1.5 〜
0.1 μmである。
When producing ceramics mainly composed of silicon nitride, both α-type and β-type silicon nitride powders can be used, and the production methods include direct nitriding of Si and reduction of silica.・Nitriding method, silicon diimide thermal decomposition method, SiH4 +NH3 +N2 gas phase reaction method, etc. The silicon nitride powder has an average particle size of 3 to 0.
01 μm is preferable, more preferably 1.5 to 0.01 μm.
It is 0.1 μm.

【0015】なお、この窒化珪素に加えることのできる
セラミック添加剤としては、アルミナ、イットリア、マ
グネシア、カルシア、窒化アルミニウム等が挙げられる
が、一般に、アルミナ、イットリア、マグネシア等のセ
ラミックスは窒化珪素系セラミックスにおいては焼結助
剤として作用するものである。
[0015] Ceramic additives that can be added to silicon nitride include alumina, yttria, magnesia, calcia, aluminum nitride, etc., but in general, ceramics such as alumina, yttria, and magnesia are silicon nitride ceramics. In this case, it acts as a sintering aid.

【0016】セラミックスをSi3 N4 +Y2 O
3 +Al2 O3 系とする場合、Al2 O3 や
Y2 O3 の焼結助剤成分を繊維状として添加しグリ
ーン強度を上げるのではなく、本発明においては、以下
に詳述するセラミックファイバー又はセラミック粉末を
添加してグリーン強度を向上させる。
[0016] Ceramics are Si3 N4 + Y2 O
3 +Al2O3 system, instead of adding sintering aid components such as Al2O3 or Y2O3 in the form of fibers to increase green strength, in the present invention, ceramic fibers or ceramic powders as detailed below are added. to improve green strength.

【0017】まずセラミックファイバーとしては、不純
物として5重量%以下のOを含み、Si; 50〜70
重量%、N; 10〜30重量%、及びC; 20重量
%以下の組成のアモルファス又は結晶質のセラミックフ
ァイバーを用いる。 このようなセラミックファイバーとしては、ポリシラザ
ンを溶融紡糸後、焼成したものを好適に使用することが
できる。
First, the ceramic fiber contains 5% by weight or less of O as an impurity, and Si; 50 to 70%.
Amorphous or crystalline ceramic fibers having a composition of weight %, N: 10 to 30 weight %, and C: 20 weight % or less are used. As such a ceramic fiber, one obtained by melt-spinning polysilazane and then firing it can be suitably used.

【0018】ここで、まずこのセラミックファイバーの
製造方法について説明する。本発明に用いるセラミック
ファイバーは、上述の通りポリシラザンから製造される
が、このポリシラザンは(R2 SiNR)3 等(こ
こでRはH又はアルキル基を示す)のシクロシラザンと
クロロシラン(RnSiCl4−n 、ただしn=0,
1,2,3、RはH又はアルキル基)とから合成するこ
とができる。
[0018] First, the method for manufacturing this ceramic fiber will be explained. The ceramic fiber used in the present invention is manufactured from polysilazane as described above, and this polysilazane is a combination of cyclosilazane such as (R2SiNR)3 (where R represents H or an alkyl group) and chlorosilane (RnSiCl4-n, but n=0,
1,2,3, R is H or an alkyl group).

【0019】まず、シクロシラザンとしてヘキサメチル
シクロシラザン(Me2 SiNH)3 を用い、これ
にクロロシランとしてトリクロロメチルシランを混合す
る。混合比は、モル比でヘキサメチルシクロシラザン対
トリクロロメチルシランが1:1〜1:5、好ましくは
1:3程度とする。この配合比の範囲をはずれると、S
i; 50〜70重量%、N; 10〜30重量%、及
びC; 20重量%以下で、不純物として5重量%以下
のOを含むセラミックファイバーを得ることができない
。このような組成とすることで、焼結後のセラミックス
の機械的強度及び高温強度を高いものに維持することが
できる。一方、この組成を外れるセラミックファイバー
を用いると、セラミックスの機械的強度及び高温強度の
向上が期待できない。
First, hexamethylcyclosilazane (Me2SiNH)3 is used as cyclosilazane, and trichloromethylsilane is mixed therein as chlorosilane. The mixing ratio of hexamethylcyclosilazane to trichloromethylsilane is 1:1 to 1:5 in terms of molar ratio, preferably about 1:3. If the mixing ratio falls outside of this range, S
When i: 50 to 70% by weight, N: 10 to 30% by weight, and C: 20% by weight or less, it is impossible to obtain a ceramic fiber containing 5% by weight or less of O as an impurity. With such a composition, the mechanical strength and high-temperature strength of the ceramic after sintering can be maintained at high levels. On the other hand, if a ceramic fiber having a composition outside this range is used, no improvement in the mechanical strength and high-temperature strength of the ceramic can be expected.

【0020】上述のヘキサメチルシクロシラザンとトリ
クロロメチルシランとの混合物を190 〜195 ℃
で加熱還流する。これによってヘキサメチルシクロシラ
ザンが開環し、クロロシラザンオリゴマーが生成される
[0020] The above-mentioned mixture of hexamethylcyclosilazane and trichloromethylsilane was heated at 190 to 195°C.
Heat to reflux. As a result, hexamethylcyclosilazane is ring-opened, and a chlorosilazane oligomer is produced.

【0021】なお、ヘキサメチルシクロシラザンとトリ
クロロメチルシランとからクロロシラザンオリゴマーを
製造する工程は12時間程度で完了する。
[0021] The process of producing chlorosilazane oligomer from hexamethylcyclosilazane and trichloromethylsilane is completed in about 12 hours.

【0022】さらに、この溶液に対してアンモニアガス
を吹き込みアンモノリシスを行う。吹き込むアンモニア
ガスの量は70リットル/時程度で、3〜4時間行うの
がよい。このアンモノリシスにより、クロロシラザンオ
リゴマーはアミノシラザンオリゴマーとなる。
Furthermore, ammonia gas is blown into this solution to perform ammonolysis. The amount of ammonia gas to be blown is about 70 liters/hour, and the blowing is preferably carried out for 3 to 4 hours. Through this ammonolysis, the chlorosilazane oligomer becomes an aminosilazane oligomer.

【0023】次に、このアミノシラザンオリゴマーを窒
素ガス等の不活性ガス中で、250 〜400 ℃程度
に加熱しながら脱アンモニア工程を行い、熱可塑性を示
すポリシラザンを調製する。ポリシラザンの軟化点は加
熱の条件により調整可能であるが、50〜200 ℃程
度が好ましい。
[0023] Next, this aminosilazane oligomer is heated in an inert gas such as nitrogen gas to a temperature of about 250 to 400°C to undergo a deammonization process to prepare a thermoplastic polysilazane. The softening point of polysilazane can be adjusted by heating conditions, but is preferably about 50 to 200°C.

【0024】得られたポリシラザンを軟化点以上の温度
に保ってこれを溶融し、紡糸する。この時の巻き取り速
度は100 〜400 m/分程度が良く、これによっ
て5〜30μm径のファイバーが得られる。
The obtained polysilazane is melted while being kept at a temperature above its softening point and then spun. The winding speed at this time is preferably about 100 to 400 m/min, thereby obtaining fibers with a diameter of 5 to 30 μm.

【0025】得られたファイバーをアルゴンガス等の不
活性ガス中で、800 〜1400℃で1〜4時間程度
焼成することにより、上述の組成(SiとNとCを上記
の量だけ含有し、さらに不純物として上記の量のOを含
む)のセラミックファイバーを得る。なお、最終的に得
られたセラミックファイバーの径は1〜20μm程度と
なる。
The obtained fiber is fired in an inert gas such as argon gas at 800 to 1400° C. for about 1 to 4 hours to form a fiber having the above composition (containing Si, N, and C in the above amounts, Further, a ceramic fiber containing O in the above amount as an impurity is obtained. Note that the diameter of the finally obtained ceramic fiber is about 1 to 20 μm.

【0026】なお、セラミック成形体に用いるセラミッ
クファイバーの平均直径は20μm以下、特に3〜10
μm、繊維長は10〜 500μm、特に 100〜 
300μmであることが望ましい。平均直径及びファイ
バー長が大きくなりすぎると分散性が低下し、焼結後の
成形品に欠陥が生じるおそれが大きく、また焼結密度が
低下する。
[0026] The average diameter of the ceramic fibers used in the ceramic molded body is 20 μm or less, especially 3 to 10 μm.
μm, fiber length is 10 to 500 μm, especially 100 to 500 μm
The thickness is preferably 300 μm. If the average diameter and fiber length become too large, the dispersibility will decrease, there is a large possibility that defects will occur in the molded product after sintering, and the sintered density will decrease.

【0027】一方、平均直径やファイバー長が小さすぎ
ると、セラミックファイバーの添加による補強効果が十
分に得られない。
On the other hand, if the average diameter or fiber length is too small, a sufficient reinforcing effect cannot be obtained by adding ceramic fibers.

【0028】次に、本発明で用いる成形体補強用のセラ
ミック粉末の製造は、まず上記のセラミックファイバー
の製造方法と同様にしてポリシラザンを製造し、このポ
リシラザンを800 〜1400℃で噴霧しながら熱分
解することで行うことができる。
Next, to produce the ceramic powder for reinforcing the molded body used in the present invention, first, polysilazane is produced in the same manner as the above-mentioned method for producing ceramic fibers, and this polysilazane is heated while being sprayed at 800 to 1400°C. This can be done by disassembling it.

【0029】得られるセラミック粉末の平均粒径は0.
1 〜1μmとするのがよい。
The average particle size of the obtained ceramic powder is 0.
The thickness is preferably 1 to 1 μm.

【0030】このような方法で得られるセラミックファ
イバー及びセラミック粉末は、熱処理条件によりアモル
ファス又は結晶質とすることができるが、焼結性を考え
るとアモルファスとするのがよい。アモルファスのセラ
ミックファイバー又はセラミック粉末をセラミック原料
に添加して用いると、焼結性が向上し、もって焼結助剤
の量をより一層軽減することができる。
Ceramic fibers and ceramic powder obtained by such a method can be made amorphous or crystalline depending on the heat treatment conditions, but it is preferable to make them amorphous in view of sinterability. When amorphous ceramic fiber or ceramic powder is added to the ceramic raw material, the sinterability is improved and the amount of sintering aid can be further reduced.

【0031】上述のセラミックファイバー又はセラミッ
ク粉末を、焼結助剤成分とともに主成分の窒化珪素に添
加してセラミック成形体を製造するが、本発明による窒
化珪素系セラミック成形体においては、窒化珪素粉末は
90重量%以上、上述したポリシラザンから製造される
セラミックファイバー又はセラミック粉末は1〜10重
量%の割合とするのがよい。またAl2 O3 、Y2
 O3 等の焼結助剤の配合量は3〜8重量%とするの
がよい。セラミックファイバー又はセラミック粉末の配
合量が上記下限値より少ないと補強作用が十分でなく、
セラミック成形体に破損や亀裂が起こりやすくなる。
A ceramic molded body is manufactured by adding the above-mentioned ceramic fiber or ceramic powder to silicon nitride, which is the main component, together with a sintering aid component. The proportion of ceramic fibers or ceramic powder produced from the above-mentioned polysilazane is preferably 1 to 10% by weight. Also, Al2 O3, Y2
The amount of the sintering aid such as O3 is preferably 3 to 8% by weight. If the amount of ceramic fiber or ceramic powder blended is less than the lower limit above, the reinforcing effect will not be sufficient,
Ceramic molded bodies are more likely to break or crack.

【0032】本発明のセラミック成形体は上記成分の他
に、少量のワックスもしくは樹脂等の有機バインダーや
有機物又は金属繊維等を、所望により含有してもよい。
In addition to the above-mentioned components, the ceramic molded article of the present invention may optionally contain a small amount of an organic binder such as wax or resin, an organic substance, or metal fiber.

【0033】次に本発明のセラミック成形体を製造する
方法について説明する。まず主成分となる窒化珪素粉末
、Al2 O3 、Y2 O3 等の焼結助剤、及びポ
リシラザンから製造されたセラミックファイバー又はセ
ラミック粉末を水又は有機溶媒からなる分散媒に均一に
分散させ、泥漿とする。この際全てのセラミック原料を
同時に配合してもよいが、まず分散性のよいSi3 N
4 粉末とY2 O3 粉末を配合した後で、Al2 
O3 粉末及びポリシラザンから製造されたセラミック
ファイバー又はセラミック粉末を配合するのが好ましい
Next, a method for manufacturing the ceramic molded body of the present invention will be explained. First, silicon nitride powder, which is the main component, sintering aids such as Al2 O3 and Y2 O3, and ceramic fibers or ceramic powder made from polysilazane are uniformly dispersed in a dispersion medium consisting of water or an organic solvent to form a slurry. . At this time, all the ceramic raw materials may be mixed at the same time, but first Si3N, which has good dispersibility,
4 After blending the powder and Y2 O3 powder, Al2
Preferably, ceramic fibers or ceramic powders made from O3 powder and polysilazane are incorporated.

【0034】分散媒として水を使用する場合、アンモニ
ア水を加えるのが好ましい。NH4 OHは分散性が良
いため、高濃度、低粘度のセラミックスラリーを調製す
ることができ、乾燥後、高密度の成形体を得ることがで
きる。また、焼結後の成形品にナトリウム、カルシウム
等の不純物が残らず、高純度の焼結体を得ることができ
、更には粒界のガラス相を減少でき、焼結体の高温強度
を高く保持することができる(粒界のガラス相が増加す
ると、焼結体の高温での強度が低下する。)。また分散
媒として、ホルムアミドのような極性の高い有機溶媒を
使用するのも、窒化珪素の酸化を防止し、焼結体の高温
強度を高く保つうえで好適である。
[0034] When water is used as a dispersion medium, it is preferable to add aqueous ammonia. Since NH4OH has good dispersibility, it is possible to prepare a ceramic slurry with high concentration and low viscosity, and after drying, a molded body with high density can be obtained. In addition, impurities such as sodium and calcium do not remain in the molded product after sintering, making it possible to obtain a high-purity sintered body.Furthermore, the glass phase at the grain boundaries can be reduced, increasing the high-temperature strength of the sintered body. (If the glass phase at the grain boundaries increases, the strength of the sintered body at high temperatures will decrease.) It is also suitable to use a highly polar organic solvent such as formamide as a dispersion medium in order to prevent oxidation of silicon nitride and maintain high high temperature strength of the sintered body.

【0035】また上記成分の他にバインダー等を少量添
加してもよい。
[0035] In addition to the above components, a small amount of a binder or the like may be added.

【0036】本発明において特に制限はないが、成形性
の観点から泥漿の濃度は40〜60体積%とするのが好
ましい。
Although there are no particular limitations in the present invention, the concentration of the slurry is preferably 40 to 60% by volume from the viewpoint of moldability.

【0037】本発明において、成形体を成形するには、
射出成形、スリップキャスト成形、ドクターブレードに
よる成形等が適用されるが、特にスリップキャスト成形
の場合に良好な結果が得られる。
[0037] In the present invention, in order to mold the molded article,
Injection molding, slip cast molding, molding using a doctor blade, etc. are applicable, and particularly good results are obtained in the case of slip cast molding.

【0038】スリップキャスト法の場合、この泥漿を石
膏のように吸水性、透水性を有する材質からなる型に鋳
込む。分散媒は型を通って分離されるので、泥漿は脱水
される。その後脱型し、十分に乾燥する。この脱水乾燥
工程において成形体には破損や亀裂の危険があるが、均
一に分散しセラミックファイバーにより補強されている
か、又はセラミック粉末がバインダーとして良好に働い
ているので、破損や亀裂を十分に防止することができる
In the case of slip casting, this slurry is cast into a mold made of a water-absorbing and water-permeable material such as plaster. The dispersion medium is separated through the mold so that the slurry is dewatered. After that, it is removed from the mold and dried thoroughly. During this dehydration and drying process, there is a risk of breakage or cracks in the compact, but because it is uniformly dispersed and reinforced with ceramic fibers, or because the ceramic powder works well as a binder, breakage and cracks are sufficiently prevented. can do.

【0039】最後に得られた窒化珪素系セラミック成形
体を焼結する。この焼結工程において、成形体中のセラ
ミックファイバーは溶融流動化して繊維形状を失い、も
って均一なセラミックスが形成される。また、セラミッ
ク粉末も溶融してセラミックマトリックス内に均一に組
み込まれることになる。これにより機械的特性及び耐熱
性に良好な焼結体が得られる。
Finally, the obtained silicon nitride ceramic molded body is sintered. In this sintering step, the ceramic fibers in the compact are melted and fluidized and lose their fiber shape, thereby forming a uniform ceramic. The ceramic powder will also be melted and incorporated uniformly within the ceramic matrix. As a result, a sintered body with good mechanical properties and heat resistance can be obtained.

【0040】[0040]

【作用】本発明によれば、セラミック粉末を固めてなる
非常に破損し易い成形体を、セラミックファイバー又は
セラミック粉末を補強材として使用することにより補強
したので、セラミック成形体の機械的強度、伸び、耐歪
性等を大幅に向上させることができる。その上乾燥時の
セラミック成形体の収縮を小さくすることができる。そ
の結果、成形体の破損や亀裂が大幅に減少する。
[Function] According to the present invention, the molded body made of solidified ceramic powder, which is very easily damaged, is reinforced by using ceramic fibers or ceramic powder as a reinforcing material, so that the mechanical strength and elongation of the ceramic molded body are improved. , strain resistance etc. can be significantly improved. Moreover, shrinkage of the ceramic molded body during drying can be reduced. As a result, damage and cracks in the molded body are significantly reduced.

【0041】上述の効果が得られるのは、セラミックフ
ァイバーを用いた場合には、主成分のセラミック粉末中
に均一に分散したセラミックファイバーが適度にからみ
合い、引っ張り強度や破断強度等の機械的強度が向上す
るのみならず、破断までの伸び(撓み)も大きくなった
ためであると考えられる。
The above effect can be obtained because when ceramic fibers are used, the ceramic fibers uniformly dispersed in the main component ceramic powder are moderately intertwined, resulting in improved mechanical strength such as tensile strength and breaking strength. This is thought to be due to not only an improvement in the resistance but also an increase in the elongation (bending) until breakage.

【0042】また、補強材としてセラミック粉末を用い
た場合には、この補強用セラミック粉末が良好なバイン
ダーとなり、主成分のセラミック粒子を互いに凝集させ
ておくからであると考えられる。
It is also believed that when ceramic powder is used as a reinforcing material, this reinforcing ceramic powder acts as a good binder and causes the main component ceramic particles to coagulate with each other.

【0043】また、セラミックファイバーまたはセラミ
ック粉末のどちらを用いた場合でも、焼結助剤は微粉末
とすることができるので、ファイバー化した焼結助剤を
用いる場合よりも均一に焼結助剤を分散することができ
、もって焼結助剤の添加量を軽減することができる。 これにより、焼結して得られるセラミックスの高温強度
は一層向上することになる。また、高温強度の製品毎の
ばらつきも減少する。
Furthermore, regardless of whether ceramic fiber or ceramic powder is used, the sintering aid can be made into a fine powder, so the sintering aid can be distributed more uniformly than when using a fiberized sintering aid. can be dispersed, thereby reducing the amount of sintering aid added. This further improves the high temperature strength of the ceramics obtained by sintering. Furthermore, variations in high-temperature strength between products are also reduced.

【0044】本発明の方法によれば、上述のようにセラ
ミック成形体の成形性が向上するので複雑形状の成形体
を容易に製造することができる。
According to the method of the present invention, the moldability of the ceramic molded body is improved as described above, so that a molded body with a complex shape can be easily produced.

【0045】[0045]

【実施例】本発明を以下の実施例により更に詳細に説明
する。
EXAMPLES The present invention will be explained in more detail with reference to the following examples.

【0046】実施例1 ヘキサメチルシクロシラザンとトリクロロメチルシラン
とをモル比で1:3に混合した。この混合液を190 
〜195 ℃に保った状態で12時間加熱還流し、クロ
ロシラザンオリゴマーを得た。
Example 1 Hexamethylcyclosilazane and trichloromethylsilane were mixed in a molar ratio of 1:3. Add this mixture to 190
The mixture was heated under reflux for 12 hours while being maintained at ~195°C to obtain a chlorosilazane oligomer.

【0047】得られたクロロシラザンオリゴマーをシク
ロヘキサンに溶解し、この溶液に対して、アンモニアガ
スを70リットル/時の割合で3時間吹き込み、アンモ
ノリシスを行ってアミノシラザンオリゴマーを得た。
The obtained chlorosilazane oligomer was dissolved in cyclohexane, and ammonia gas was blown into this solution at a rate of 70 liters/hour for 3 hours to carry out ammonolysis to obtain an aminosilazane oligomer.

【0048】得られたアミノシラザンオリゴマーに対し
て、窒素ガス雰囲気下で350 ℃で30分の熱処理を
施し、熱可塑性を示すポリシラザンを得た。
The obtained aminosilazane oligomer was heat-treated at 350° C. for 30 minutes in a nitrogen gas atmosphere to obtain a thermoplastic polysilazane.

【0049】このポリシラザンを軟化点以上に加熱して
溶融し、巻き取り速度170 、300 、及び400
 m/分でそれぞれ紡糸した。得られたファイバーの平
均直径はそれぞれ15、10、及び8μmであった。
This polysilazane is heated above its softening point to melt it, and the winding speed is 170, 300, and 400.
Each was spun at m/min. The average diameters of the resulting fibers were 15, 10, and 8 μm, respectively.

【0050】これらのファイバーを窒素ガス中で120
0℃で焼成し、求める補強用のセラミックファイバーを
得た。
[0050] These fibers were heated to 120% in nitrogen gas.
It was fired at 0°C to obtain the desired reinforcing ceramic fiber.

【0051】得られたセラミックファイバーは、いずれ
も成形体の補強に必要な引張強度のレベル(30kg/
mm2 以上)に達していた。
[0051] All of the obtained ceramic fibers had a tensile strength level (30 kg/
mm2 or more).

【0052】上記で得られたセラミックファイバーのう
ち、平均直径8μmのもの(平均繊維長400 μm)
0.5 〜30重量部と、窒化珪素粉末(平均粒径0.
5 μm)96〜66.5重量部と、イットリア粉末(
平均粒径0.8 μm)2.5 重量部と、アルミナ粉
末(平均粒径0.4 μm)1重量部とを混合し、水中
でボールミルにより均一に混合した。
Among the ceramic fibers obtained above, those with an average diameter of 8 μm (average fiber length 400 μm)
0.5 to 30 parts by weight, and silicon nitride powder (average particle size 0.5 to 30 parts by weight).
5 μm) 96 to 66.5 parts by weight, and yttria powder (
2.5 parts by weight of alumina powder (average particle size: 0.8 μm) and 1 part by weight of alumina powder (average particle size: 0.4 μm) were mixed uniformly in water using a ball mill.

【0053】次いで、この混合物を石膏型に注入し、ス
リップキャスト成形法によりロータ形状の成形体を形成
し、石膏型から取り出した後、さらに室温からゆっくり
温度を上昇させ180 ℃で15時間乾燥した。
[0053] Next, this mixture was poured into a plaster mold, a rotor-shaped molded body was formed by a slip cast molding method, and after being taken out from the plaster mold, the temperature was further slowly raised from room temperature and dried at 180°C for 15 hours. .

【0054】得られた成形体の破壊強度をJISR16
01に準拠して測定した。結果を図1に示す。なお、こ
の成形体は取り扱い中に破損したり、ヒビが入ったりす
るようなことがなく、また乾燥後の収縮も小さかった。
[0054] The fracture strength of the obtained molded body was determined according to JISR16.
It was measured in accordance with 01. The results are shown in Figure 1. Note that this molded product did not break or crack during handling, and the shrinkage after drying was small.

【0055】次いで、この成形体を窒素ガス中で180
0℃の温度にて4時間焼結した。得られた窒化珪素焼結
体の密度は99%以上であり、形状精度の良好なもので
あった。次に、ファイバーを5重量%添加して得られた
焼成体の破断強度を室温から1300℃の温度下でJI
SR1601(1981)に準拠して測定した。結果を
図2に示す。
[0055] Next, this molded body was heated to 180°C in nitrogen gas.
Sintering was carried out at a temperature of 0° C. for 4 hours. The density of the obtained silicon nitride sintered body was 99% or more, and the shape accuracy was good. Next, the breaking strength of the fired body obtained by adding 5% by weight of fiber was measured by JI
Measured in accordance with SR1601 (1981). The results are shown in Figure 2.

【0056】比較例1 比較として、実施例1のセラミックファイバーを含まず
、代わりに焼結助剤となるアルミナをファイバー化した
もの(平均直径3〜5μm、平均繊維長400μm)1
重量部と、窒化珪素粉末(平均粒径0.5 μm)96
.5重量部と、イットリア粉末(平均粒径0.8 μm
)2.5 重量部とからなるセラミック成形体を実施例
1と同様に製造し、実施例1と同様にして破壊強度を測
定した。結果を図2に合わせて示す。
Comparative Example 1 As a comparison, the ceramic fiber of Example 1 was not included, but instead alumina was made into a fiber to serve as a sintering aid (average diameter 3 to 5 μm, average fiber length 400 μm) 1
Part by weight, silicon nitride powder (average particle size 0.5 μm) 96
.. 5 parts by weight, yttria powder (average particle size 0.8 μm)
) 2.5 parts by weight was manufactured in the same manner as in Example 1, and the fracture strength was measured in the same manner as in Example 1. The results are also shown in Figure 2.

【0057】実施例2 実施例1と同様の方法でポリシラザンを製造した。得ら
れたポリシラザンを溶融し、これを1000℃で噴霧熱
分解して、セラミック粉末を得た。
Example 2 Polysilazane was produced in the same manner as in Example 1. The obtained polysilazane was melted and spray pyrolyzed at 1000°C to obtain a ceramic powder.

【0058】上記で得られたセラミック粉末(平均粒径
0.3 μm)5重量部と、窒化珪素粉末(平均粒径0
.5 μm)91.5重量部と、イットリア粉末(平均
粒径0.8 μm)2.5 重量部と、アルミナ粉末(
平均粒径0.4 μm)1重量部とを混合し、水中でボ
ールミルにより均一に混合した。次いで、この混合物を
石膏型に注入し、スリップキャスト成形法によりロータ
形状の成形体を形成し、石膏型から取り出した後、さら
に室温からゆっくり温度を上昇させ180 ℃で15時
間乾燥した。
5 parts by weight of the ceramic powder obtained above (average particle size 0.3 μm) and silicon nitride powder (average particle size 0.
.. 5 μm), 2.5 parts by weight of yttria powder (average particle size 0.8 μm), and alumina powder (
1 part by weight (average particle size: 0.4 μm) and uniformly mixed in water using a ball mill. Next, this mixture was poured into a plaster mold, a rotor-shaped molded body was formed by a slip cast molding method, and after being taken out from the plaster mold, the temperature was further slowly raised from room temperature and dried at 180° C. for 15 hours.

【0059】得られた成形体の破壊強度をJISR16
01(1981)に準拠して測定したところ、実施例1
と同様に良好な強度を有するセラミック成形体であるこ
とがわかった。
[0059] The fracture strength of the obtained molded body was determined according to JISR16.
01 (1981), Example 1
It was found that the ceramic molded body had good strength as well.

【0060】[0060]

【発明の効果】上記の通り、本発明のセラミック成形体
は、主成分となるセラミックス成分に、ポリシラザンか
ら製造されたファイバーを熱処理してなるセラミックフ
ァイバー、又はポリシラザンを高温で噴霧してなるセラ
ミック粉末を補強材として含有しているので、大きな機
械的強度及び破断までの伸び(撓み性)を有するととも
に収縮率が小さい。そのため、本発明のセラミック成形
体は薄物や複雑形状にしても破損や亀裂のおそれがない
Effects of the Invention As described above, the ceramic molded body of the present invention has ceramic fibers made by heat-treating fibers produced from polysilazane, or ceramic powder made by spraying polysilazane at high temperature as the main ceramic component. Since it contains as a reinforcing material, it has high mechanical strength and elongation until breakage (flexibility), and has a low shrinkage rate. Therefore, even if the ceramic molded body of the present invention is made thin or has a complicated shape, there is no risk of breakage or cracking.

【0061】また本発明の方法によれば、焼結助剤の添
加量を少なくすることができるので、得られる焼結体は
高い高温強度を有する。
Furthermore, according to the method of the present invention, since the amount of sintering aid added can be reduced, the resulting sintered body has high high-temperature strength.

【0062】本発明のセラミック成形体から得られた焼
結体は、良好な機械的強度及び耐熱性を有し、ターボチ
ャージャのロータブレードのような自動車部品等に使用
するのに適する。
The sintered body obtained from the ceramic molded body of the present invention has good mechanical strength and heat resistance, and is suitable for use in automobile parts such as rotor blades of turbochargers.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】実施例1において得られたセラミック成形体の
セラミックファイバーの添加量と成形体強度との関係を
示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of ceramic fiber added and the strength of the ceramic molded body obtained in Example 1.

【図2】実施例1及び比較例1で得られた焼成体の室温
から1300℃の温度下での破断強度を示すグラフであ
る。
FIG. 2 is a graph showing the breaking strength of the fired bodies obtained in Example 1 and Comparative Example 1 at temperatures from room temperature to 1300°C.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  50〜70重量%のSiと、10〜3
0重量%のNと、20重量%以下のC、及び不純物とし
て5重量%以下のOからなる組成を有するアモルファス
又は結晶質のセラミックファイバーを含有することを特
徴とするセラミック成形体。
Claim 1: 50-70% by weight of Si and 10-3
A ceramic molded body characterized by containing amorphous or crystalline ceramic fibers having a composition of 0% by weight of N, 20% by weight or less of C, and 5% by weight or less of O as impurities.
【請求項2】  請求項1に記載のセラミック成形体に
おいて、前記セラミックファイバーが、ポリシラザンを
溶融紡糸後、焼成してなるファイバーであることを特徴
とするセラミック成形体。
2. The ceramic molded body according to claim 1, wherein the ceramic fiber is a fiber obtained by melt-spinning polysilazane and then firing it.
【請求項3】  50〜70重量%のSiと、10〜3
0重量%のNと、20重量%以下のC、及び不純物とし
て5重量%以下のOからなる組成を有するアモルファス
又は結晶質のセラミック粉末を含有することを特徴とす
るセラミック成形体。
3. 50 to 70% by weight of Si and 10 to 3% by weight of Si;
A ceramic molded body comprising an amorphous or crystalline ceramic powder having a composition of 0% by weight of N, 20% by weight or less of C, and 5% by weight or less of O as impurities.
【請求項4】請求項3に記載のセラミック成形体におい
て、前記セラミック粉末がポリシラザンを熱分解してな
る粉末であることを特徴とするセラミック成形体。
4. The ceramic molded body according to claim 3, wherein the ceramic powder is a powder obtained by thermally decomposing polysilazane.
【請求項5】  請求項1乃至4のいずれかに記載のセ
ラミック成形体において、前記セラミック成形体の母材
が窒化珪素系セラミックスであることを特徴とするセラ
ミック成形体。
5. The ceramic molded body according to claim 1, wherein the base material of the ceramic molded body is a silicon nitride ceramic.
【請求項6】  50〜70重量%のSiと、10〜3
0重量%のNと、20重量%以下のC、及び不純物とし
て5重量%以下のOからなる組成を有するアモルファス
又は結晶質のセラミックファイバー又はセラミック粉末
を均一に分散した泥漿を作製し、前記泥漿を所定の形状
の型に鋳込むことにより成形し、脱水乾燥することを特
徴とするセラミック成形体の製造方法。
6. 50 to 70% by weight of Si and 10 to 3% by weight of Si;
A slurry is prepared in which amorphous or crystalline ceramic fibers or ceramic powder having a composition consisting of 0% by weight of N, 20% by weight or less of C, and 5% by weight or less of O as impurities are uniformly dispersed. 1. A method for manufacturing a ceramic molded body, which comprises molding by casting into a mold of a predetermined shape, and dehydrating and drying the molded body.
JP3013799A 1991-01-11 1991-01-11 Ceramic form and production thereof Pending JPH04238874A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3013799A JPH04238874A (en) 1991-01-11 1991-01-11 Ceramic form and production thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3013799A JPH04238874A (en) 1991-01-11 1991-01-11 Ceramic form and production thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04238874A true JPH04238874A (en) 1992-08-26

Family

ID=11843304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3013799A Pending JPH04238874A (en) 1991-01-11 1991-01-11 Ceramic form and production thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04238874A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0619281A2 (en) * 1993-04-08 1994-10-12 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Crystalline ceramic fiber and method of manufacturing same
US5856253A (en) * 1994-01-28 1999-01-05 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Method of reinforcing molded body of ceramic and reinforced mold body of ceramic

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0619281A2 (en) * 1993-04-08 1994-10-12 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Crystalline ceramic fiber and method of manufacturing same
EP0619281A3 (en) * 1993-04-08 1995-02-15 Honda Motor Co Ltd Crystalline ceramic fiber and method of manufacturing same.
US5494865A (en) * 1993-04-08 1996-02-27 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Crystalline ceramic fiber and method of manufacturing same
US5856253A (en) * 1994-01-28 1999-01-05 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Method of reinforcing molded body of ceramic and reinforced mold body of ceramic

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101255057B (en) Silicon nitride porous ceramic composition and preparation method thereof
US4888310A (en) Pulverulent silicon nitride composition including oxidized silicon carbide whiskers
JPH029777A (en) Fiber reinforced ceramic molded body and production thereof
JPH04238874A (en) Ceramic form and production thereof
JPH0645477B2 (en) Oxygen-nitrogen glass composition, its precursor and its application in the preparation of glassy ceramics and composites
Choi et al. Carbothermic synthesis of monodispersed spherical Si3N4/SiC nanocomposite powder
JP2747630B2 (en) Fiber reinforced ceramic molding
JPH05148720A (en) Polysilazane fiber, its production and ceramic fiber
JPH06128052A (en) Sintered compact of silicon nitride and its production
JPH07215774A (en) Method for reinforcing ceramic compact
JP2687632B2 (en) Method for producing silicon nitride sintered body
Choi et al. Pyrolytic Conversion of Spherical Organo‐silica Powder to Silicon Nitride under Nitrogen
JPH03109269A (en) Sialon-based ceramics composite material reinforced with carbon fiber
JPH06294018A (en) Crystalline ceramic fiber and its production
KR100435292B1 (en) Process for producing high toughness silicon oxynitride ceramics improving fracture toughness
JP2000302573A (en) SiC-MoSi2 COMPOSITE MATERIAL AND ITS PRODUCTION
RU2026900C1 (en) Manufacturing process for producing fibrous parts from ceramic fibers
US5856253A (en) Method of reinforcing molded body of ceramic and reinforced mold body of ceramic
JP4167318B2 (en) Method for producing metal-ceramic composite material
JPH0532451A (en) Production of sintered ceramic
JPH08283071A (en) Silicon nitride sintered body and its production
JPH06128040A (en) Silicon nitride-based sintered compact and its production
JPH02233560A (en) High-strength calcined sialon-based compact
JP2687634B2 (en) Method for producing silicon nitride sintered body
JP2691294B2 (en) Silicon nitride sintered body and method for producing the same