JPH04240149A - セル構造セラミックス粉末 - Google Patents
セル構造セラミックス粉末Info
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- JPH04240149A JPH04240149A JP3019234A JP1923491A JPH04240149A JP H04240149 A JPH04240149 A JP H04240149A JP 3019234 A JP3019234 A JP 3019234A JP 1923491 A JP1923491 A JP 1923491A JP H04240149 A JPH04240149 A JP H04240149A
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、結晶内部に異なった結
晶構造の機能性微細粒子を分散したセル構造を呈するセ
ラミックス焼結体を得るためのセル構造をもったセラミ
ックス粉末に関する。
晶構造の機能性微細粒子を分散したセル構造を呈するセ
ラミックス焼結体を得るためのセル構造をもったセラミ
ックス粉末に関する。
【0002】
【従来の技術】ファインセラミックスは、耐熱性、耐摩
性、耐食性等に優れた材料として、構造材料、電磁気材
料として広く用いられている。又、さらに、その優れた
特性を発揮させるべく、高純度化、組成構造の制御、複
合化等が種々検討されている。例えば、セラミックス粉
末の高純度化によって、AlN焼結体の純度が向上し、
高い焼結体が得られた(例えば特開昭61−20166
8号公報参照)、又、Si3N4焼結体においては、繊
維強化あるいは粒内分散型焼結体が研究され、強度の大
巾な改良が達成されるとしている(ニューセラミックス
、1989年、No.5、P65〜70参照)、さらに
、AlN焼結体に遷移金属化合物を複合化し、遮光性を
もった高熱伝導の焼結体が得られた(特開平2−124
772号公報)、等が知られている。
性、耐食性等に優れた材料として、構造材料、電磁気材
料として広く用いられている。又、さらに、その優れた
特性を発揮させるべく、高純度化、組成構造の制御、複
合化等が種々検討されている。例えば、セラミックス粉
末の高純度化によって、AlN焼結体の純度が向上し、
高い焼結体が得られた(例えば特開昭61−20166
8号公報参照)、又、Si3N4焼結体においては、繊
維強化あるいは粒内分散型焼結体が研究され、強度の大
巾な改良が達成されるとしている(ニューセラミックス
、1989年、No.5、P65〜70参照)、さらに
、AlN焼結体に遷移金属化合物を複合化し、遮光性を
もった高熱伝導の焼結体が得られた(特開平2−124
772号公報)、等が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来知
られているセラミックスの改良の試みは、セラミックス
のもつ個有の特性の改良あるいは複合化による特性の向
上については、既存の原料を混合して複合化がなされて
いるが、製造上十分な制御ができず、又、製品の特性の
向上も、強度靭性あるいは遮光性といった単一の特性の
改良が行われるにすぎなかった。そこで、本発明では総
合的な特性の改良を行わんとするものである。
られているセラミックスの改良の試みは、セラミックス
のもつ個有の特性の改良あるいは複合化による特性の向
上については、既存の原料を混合して複合化がなされて
いるが、製造上十分な制御ができず、又、製品の特性の
向上も、強度靭性あるいは遮光性といった単一の特性の
改良が行われるにすぎなかった。そこで、本発明では総
合的な特性の改良を行わんとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の優れた
特性を発現するセラミック焼結体を得るための粉末であ
って、セラミックス結晶からなるセラミック粉の結晶内
部に結晶型の異なるセラミックス又は金属粒子が1種又
は2種以上微細分散してなることを特徴とするセル構造
をもつセラミックス粉末である。
特性を発現するセラミック焼結体を得るための粉末であ
って、セラミックス結晶からなるセラミック粉の結晶内
部に結晶型の異なるセラミックス又は金属粒子が1種又
は2種以上微細分散してなることを特徴とするセル構造
をもつセラミックス粉末である。
【0005】
【作用】本発明者らは、セラミックスの複合化を進める
上で、種々検討を加え、粒内に機能性の微細粒が分散し
たセル構造のセラミックス複合体を見出した。セラミッ
クスマトリックスとしては、焼結可能であればなんら限
定をされず、Si3N4、SiC、SiO2、AlN、
Al4C3、Al2O3、ZrO2、TiO2、MgO
、BN、B4C等が対象となる。これらのマトリックス
は高純度とすることが望ましいが、例えばZrO2では
Y2O3を2〜5モル固溶させ、正方晶ZrO2とする
ことが好ましく、この場合、Y2O3は不純物とは考え
ない。不純物として特に問題となるマトリックス化合物
への固溶元素は厳密にコントロールの必要がある。例え
ばAlNについては、O、Si、C等を極力減少せしめ
る必要があり、2重量%以下、好ましくは1重量%以下
とする。分散相としては、マトリックスとの固溶量が少
ない化合物であれば特に限定されず、種々選定が可能で
ある。例えばAlNマトリックスに対し、Ti化合物、
W化合物、Si3N4、金属W、金属Mo等が可能であ
る。これらの組合せからなるセラミックス粉末を合成す
ることで、本願発明のセラミックス粉末が得られる。
上で、種々検討を加え、粒内に機能性の微細粒が分散し
たセル構造のセラミックス複合体を見出した。セラミッ
クスマトリックスとしては、焼結可能であればなんら限
定をされず、Si3N4、SiC、SiO2、AlN、
Al4C3、Al2O3、ZrO2、TiO2、MgO
、BN、B4C等が対象となる。これらのマトリックス
は高純度とすることが望ましいが、例えばZrO2では
Y2O3を2〜5モル固溶させ、正方晶ZrO2とする
ことが好ましく、この場合、Y2O3は不純物とは考え
ない。不純物として特に問題となるマトリックス化合物
への固溶元素は厳密にコントロールの必要がある。例え
ばAlNについては、O、Si、C等を極力減少せしめ
る必要があり、2重量%以下、好ましくは1重量%以下
とする。分散相としては、マトリックスとの固溶量が少
ない化合物であれば特に限定されず、種々選定が可能で
ある。例えばAlNマトリックスに対し、Ti化合物、
W化合物、Si3N4、金属W、金属Mo等が可能であ
る。これらの組合せからなるセラミックス粉末を合成す
ることで、本願発明のセラミックス粉末が得られる。
【0006】本願発明において、マトリックスとなるセ
ラミックス粉は5μm以下、分散粒は粒内に1μm以下
で存在することが好ましい。粗粒の場合は焼結が困難と
なり、マトリックス材料の特性が発揮されず、又、分散
粒は微細な程好ましく、粗大粒ではマトリックス粉末中
に存在できない。分散粒はマトリックス粉末の1/5以
下の結晶粒であることが好ましい。分散粒は1種のみな
らず、2種以上の異種粒子であってもよいが、合計で粉
末中の重量で0.01〜50重量%とする。0.01重
量%未満では効果が認められず、50重量%を超えると
マトリックス材料の特性の維持ができないためである。 さらに、マトリックス組成と分散粒との間に相互に固溶
関係のないことが好ましく、特にマトリックスへの分散
粒の固溶は1重量%以下である。
ラミックス粉は5μm以下、分散粒は粒内に1μm以下
で存在することが好ましい。粗粒の場合は焼結が困難と
なり、マトリックス材料の特性が発揮されず、又、分散
粒は微細な程好ましく、粗大粒ではマトリックス粉末中
に存在できない。分散粒はマトリックス粉末の1/5以
下の結晶粒であることが好ましい。分散粒は1種のみな
らず、2種以上の異種粒子であってもよいが、合計で粉
末中の重量で0.01〜50重量%とする。0.01重
量%未満では効果が認められず、50重量%を超えると
マトリックス材料の特性の維持ができないためである。 さらに、マトリックス組成と分散粒との間に相互に固溶
関係のないことが好ましく、特にマトリックスへの分散
粒の固溶は1重量%以下である。
【0007】本発明の原料粉末は公知の合成法を基本と
し、分散粒を形成する元素、化合物と合成時に導入し複
合化することで得られる。又、本発明の粉末は公知の方
法で成形、焼結し、焼結体を得るが、さらに異種化合物
を複合化した上で焼結することも可能である。
し、分散粒を形成する元素、化合物と合成時に導入し複
合化することで得られる。又、本発明の粉末は公知の方
法で成形、焼結し、焼結体を得るが、さらに異種化合物
を複合化した上で焼結することも可能である。
【0008】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を説明する。実
施例1Si3N4粉末をSiO2粉末の炭素還元法にて
合成した分散相はSiO2粉末に予じめ表1に示した化
合物を添加することで形成した。SiO2粉は0.01
μmの微粉末で、合成温度は160℃×1時間で、N2
気流中で行なった。得られた粉末は平均粒径1.0μm
のSi3N4粉末で、粒内に表1に示した化合物を0.
2μm以下で含有していた。かかるSi3N4粉中に、
Y2O3を1.0重量%添加し、1750℃で2時間N
2中で200kg/cm2の加圧下でホットプレスした
。得られた焼結体の特性は表2に示す。
施例1Si3N4粉末をSiO2粉末の炭素還元法にて
合成した分散相はSiO2粉末に予じめ表1に示した化
合物を添加することで形成した。SiO2粉は0.01
μmの微粉末で、合成温度は160℃×1時間で、N2
気流中で行なった。得られた粉末は平均粒径1.0μm
のSi3N4粉末で、粒内に表1に示した化合物を0.
2μm以下で含有していた。かかるSi3N4粉中に、
Y2O3を1.0重量%添加し、1750℃で2時間N
2中で200kg/cm2の加圧下でホットプレスした
。得られた焼結体の特性は表2に示す。
【0009】
【0010】
表2
No. 曲げ強度(GPa) 破壊靭性(
HN/m3/2) 硬度(Hv) 1
1.0
5.0 1700
2 1.2
7.0 2000
3 1.5
9.0 2400
4 1.2
9.5 2
200 5* 0.8
8.0
1600 6 1.5
9.0
2400 7
1.3 7.0
1900 8
1.5 9.0
1800 9
1.3
7.5 2000 10*
0.8
4.5 1600
HN/m3/2) 硬度(Hv) 1
1.0
5.0 1700
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1.3
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0.8
4.5 1600
【0011】実
施例2 AlN粉末をAl2O3粉末を炭素還元法にて合成した
分散相はAl2O3粉末に予め表3に示した化合物を添
加することにより形成した。Al2O3粉は0.4μm
の粉末で、合成条件は1650℃×1時間で、N2気流
中で行なった。得られた粉末は平均粒径0.7μmのA
lN粉末で、粒内に表3に示した化合物を0.2μm以
下で含有していた。AlN粉末には、表3に示す不純物
が認められた。AlNにはY2O3を0.5重量%添加
し、1900℃×1時間、N2気流中でホットプレスし
た。得られたAlN焼結体の特性を表4に示す。
施例2 AlN粉末をAl2O3粉末を炭素還元法にて合成した
分散相はAl2O3粉末に予め表3に示した化合物を添
加することにより形成した。Al2O3粉は0.4μm
の粉末で、合成条件は1650℃×1時間で、N2気流
中で行なった。得られた粉末は平均粒径0.7μmのA
lN粉末で、粒内に表3に示した化合物を0.2μm以
下で含有していた。AlN粉末には、表3に示す不純物
が認められた。AlNにはY2O3を0.5重量%添加
し、1900℃×1時間、N2気流中でホットプレスし
た。得られたAlN焼結体の特性を表4に示す。
【0012】
【表3】
AlN粉末組成wt% No
. 添加物 化合物量 0
陽イオン不純物 11 TiO2
TiO2…1.0 0.8 <0.1
12 〃
〃 1.5 〃
13* 〃 〃
3.0 〃 14
TiO2 TiO2…1.0 0.8
〃 W
W …1.0 15* 〃
〃 〃 S
i…1.5 16* 〃
〃 〃 Fe…0.
2
Si…
1.0 17 TiO2 TiO2…0
.01 〃 <0.1 18
B2O3 TiB2…0.1 1.2
〃 TiO2
BN …1.0 19 V2O3
VN …1.0 0.8 〃
B2O3 BN …1
.0 20 Ti TiB…2
.0 〃 〃
B (注)*…比較例
AlN粉末組成wt% No
. 添加物 化合物量 0
陽イオン不純物 11 TiO2
TiO2…1.0 0.8 <0.1
12 〃
〃 1.5 〃
13* 〃 〃
3.0 〃 14
TiO2 TiO2…1.0 0.8
〃 W
W …1.0 15* 〃
〃 〃 S
i…1.5 16* 〃
〃 〃 Fe…0.
2
Si…
1.0 17 TiO2 TiO2…0
.01 〃 <0.1 18
B2O3 TiB2…0.1 1.2
〃 TiO2
BN …1.0 19 V2O3
VN …1.0 0.8 〃
B2O3 BN …1
.0 20 Ti TiB…2
.0 〃 〃
B (注)*…比較例
【0013】
【0014】
【発明の効果】本発明は、セラミックス焼結体における
特性である熱伝導率、曲げ強度、光透過性等、複数の特
性のいずれも優れた焼結体を得るためのセラミックス粉
末を提供するものである。
特性である熱伝導率、曲げ強度、光透過性等、複数の特
性のいずれも優れた焼結体を得るためのセラミックス粉
末を提供するものである。
Claims (5)
- 【請求項1】 セラミックス結晶からなるセラミック
粉の結晶内部に結晶型の異なるセラミックス又は金属粒
子が1種又は2種以上微細分散してなることを特徴とす
るセル構造をもつセラミックス粉末。 - 【請求項2】 セラミックス粉の結晶の平均粒径が5
μm以下で微細分散粒子が1μm以下である請求項1記
載のセル構造をもつセラミックス粉末。 - 【請求項3】 分散粒子がセラミックス粉末中の0.
01〜50重量パーセントを占めている請求項1又は2
記載のセル構造をもつセラミックス粉末。 - 【請求項4】 分散粒子の元素がセラミックス結晶中
に不純物として固溶した量が1.0重量パーセント以下
で、かつ、セラミックス結晶に含まれる分散粒子外の不
純物が2.0重量パーセント以下である請求項1記載の
セル構造をもつセラミックス粉末。 - 【請求項5】 セラミックス結晶が、Si、Al又は
Zrの酸化物、窒化物炭化物から選ばれたものである請
求項1ないし4のいずれかに記載のセル構造をもつセラ
ミックス粉末。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3019234A JPH04240149A (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | セル構造セラミックス粉末 |
CA002058075A CA2058075C (en) | 1990-12-26 | 1991-12-19 | Composite ceramic powder and production process thereof |
EP19910122075 EP0492563A3 (en) | 1990-12-26 | 1991-12-21 | Composite ceramic powder and production process thereof |
US08/033,960 US5356842A (en) | 1990-12-26 | 1993-03-19 | Composite ceramic powder and production process thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3019234A JPH04240149A (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | セル構造セラミックス粉末 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04240149A true JPH04240149A (ja) | 1992-08-27 |
Family
ID=11993699
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3019234A Pending JPH04240149A (ja) | 1990-12-26 | 1991-01-21 | セル構造セラミックス粉末 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04240149A (ja) |
-
1991
- 1991-01-21 JP JP3019234A patent/JPH04240149A/ja active Pending
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