JPH0426551A - 複合セラミックス製品およびその製造方法 - Google Patents
複合セラミックス製品およびその製造方法Info
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- JPH0426551A JPH0426551A JP2129266A JP12926690A JPH0426551A JP H0426551 A JPH0426551 A JP H0426551A JP 2129266 A JP2129266 A JP 2129266A JP 12926690 A JP12926690 A JP 12926690A JP H0426551 A JPH0426551 A JP H0426551A
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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。
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、耐熱衝撃性が優れかつ密度の高い。
窒化珪素系の複合セラミックス製品に関する。
［従来の技術］
窒化珪素質セラミックスは、高強度、高靭性であり、自
動車部品材料等としても実用化の趨勢にある。しかし耐
熱衝撃性が不十分なために、その用途が制限されている
。
動車部品材料等としても実用化の趨勢にある。しかし耐
熱衝撃性が不十分なために、その用途が制限されている
。
一方、六方晶窒化硼素系セラミックスは耐熱衝撃性が優
れている。しかし強度や耐摩耗性が不十分なために、構
造部材として広く使用されるに至っていない。
れている。しかし強度や耐摩耗性が不十分なために、構
造部材として広く使用されるに至っていない。
窒化珪素の有する高強度、高靭性を備え、かつ。
窒化硼素の耐熱衝撃性を備えたセラミックス製品を得る
ために、窒化珪素に窒化硼素を複合させたセラミックス
製品が研究されている。例えば鉄と鋼、１９８９、第９
号、第１９８−２０５頁や新素材マニュアル、１９８８
年、第５集Ｐ、６９には、泥漿鋳込み成形法と常圧焼結
法とで製造した、窒化珪素と窒化硼素の複合セラミック
スが開示されている。
ために、窒化珪素に窒化硼素を複合させたセラミックス
製品が研究されている。例えば鉄と鋼、１９８９、第９
号、第１９８−２０５頁や新素材マニュアル、１９８８
年、第５集Ｐ、６９には、泥漿鋳込み成形法と常圧焼結
法とで製造した、窒化珪素と窒化硼素の複合セラミック
スが開示されている。
この複合セラミックスは水中急冷法で測定した耐熱衝撃
性（ΔＴｃ）は、窒化硼素を１０ｗｔ％複合したもので
６００℃、 ４０ｖｔ％複合したもので９００℃程度で
あり、しかも、窒化硼素を複合させた結果、成型性や焼
結性が阻害され、複合体の密度は１０ｖｔ％もので２．
４５ｇ／ｃ＋＊３．４０ｗｔ％のもので１−５９ｇ／ｃ
ｍ’と低い。
性（ΔＴｃ）は、窒化硼素を１０ｗｔ％複合したもので
６００℃、 ４０ｖｔ％複合したもので９００℃程度で
あり、しかも、窒化硼素を複合させた結果、成型性や焼
結性が阻害され、複合体の密度は１０ｖｔ％もので２．
４５ｇ／ｃ＋＊３．４０ｗｔ％のもので１−５９ｇ／ｃ
ｍ’と低い。
［発明が解決しようとする課題］
従来よりも耐熱衝撃性に優れかつ密度の向上した窒化珪
素系複合セラミックス製品が、泥漿鋳込み法と常圧焼結
法で製造できると、熱衝撃が大きい環境下で用いる複雑
な形状の構造部材として使用できるために、使用分野が
大幅に拡大し望ましい。
素系複合セラミックス製品が、泥漿鋳込み法と常圧焼結
法で製造できると、熱衝撃が大きい環境下で用いる複雑
な形状の構造部材として使用できるために、使用分野が
大幅に拡大し望ましい。
本発明は、窒化硼素の板状粒子を複合させた窒化珪素系
複合セラミックスであって、泥漿鋳込み法と常圧焼結法
で製造する事が可能であり、従来よりも耐熱衝撃性に優
れかつ密度の高い複合セラミックス製品とその製造方法
を開示するものである。
複合セラミックスであって、泥漿鋳込み法と常圧焼結法
で製造する事が可能であり、従来よりも耐熱衝撃性に優
れかつ密度の高い複合セラミックス製品とその製造方法
を開示するものである。
［課題を解決するための手段］
本発明は、窒化珪素に六方晶の窒化硼素板状粒子を複合
させたセラミックス製品であって、ＢＥＴ比表面積１０
〜１００ｍ２／ｇの前記窒化硼素板状粒子を分散した組
織が複数のミクロセルを形成し、かつ各々のミクロセル
がモザイク模様を形成して前記窒化珪素内に分散した組
織からなり、従来品に比べて密度が高く、しかも水中急
冷法で測定した耐熱衝撃性（ΔＴｃ）が１０００℃以上
であり、泥漿鋳込み法と常圧焼結法で製造されているこ
とを特徴とする。複合セラミックス製品である。
させたセラミックス製品であって、ＢＥＴ比表面積１０
〜１００ｍ２／ｇの前記窒化硼素板状粒子を分散した組
織が複数のミクロセルを形成し、かつ各々のミクロセル
がモザイク模様を形成して前記窒化珪素内に分散した組
織からなり、従来品に比べて密度が高く、しかも水中急
冷法で測定した耐熱衝撃性（ΔＴｃ）が１０００℃以上
であり、泥漿鋳込み法と常圧焼結法で製造されているこ
とを特徴とする。複合セラミックス製品である。
本発明の複合セラミックス製品は、窒化珪素粉３０〜９
０ｓ＋ｔ％、ＢＥＴ法で測定して１０〜１００ ｍ ”
／ｇの比表面積を有する六方晶の窒化硼素板状粒子を
５〜４５ｔｉｔ％および焼結助剤５〜３０ｔｉｔ％を配
合し、水と分散媒を加えて粘度が５ポイズ以下好ましく
は３ポイズ以下の泥漿を形成し、この泥漿を用いて泥漿
鋳込み法および常圧焼結法により製造する。
０ｓ＋ｔ％、ＢＥＴ法で測定して１０〜１００ ｍ ”
／ｇの比表面積を有する六方晶の窒化硼素板状粒子を
５〜４５ｔｉｔ％および焼結助剤５〜３０ｔｉｔ％を配
合し、水と分散媒を加えて粘度が５ポイズ以下好ましく
は３ポイズ以下の泥漿を形成し、この泥漿を用いて泥漿
鋳込み法および常圧焼結法により製造する。
第１図は、窒化珪素と窒化硼素板状粒子の複合セラミッ
クス製品の組織の拡大説明図である。
クス製品の組織の拡大説明図である。
第１図（Ａ）は、本発明の複合セラミックス製品の組織
拡大説明図である。本発明の複合セラミックス製品は、
窒化珪素のマトリックスＩと窒化硼素板状粒子２からな
るが、本発明においては窒化硼素板状粒子２は、窒化珪
素のマトリックス１中に板状面を相互にほぼ一定方向に
配向した、大きさが約５０〜５００μ層のミクロセル３
を形成している。
拡大説明図である。本発明の複合セラミックス製品は、
窒化珪素のマトリックスＩと窒化硼素板状粒子２からな
るが、本発明においては窒化硼素板状粒子２は、窒化珪
素のマトリックス１中に板状面を相互にほぼ一定方向に
配向した、大きさが約５０〜５００μ層のミクロセル３
を形成している。
また複合セラミックス製品は第１図（Ａ）にみられる如
く多数のミクロセル（３−１） 、 （３−２） 、
（３−４）・・・がモザイク状に集合した、モザイク組
織を呈している。
く多数のミクロセル（３−１） 、 （３−２） 、
（３−４）・・・がモザイク状に集合した、モザイク組
織を呈している。
本発明者の知見によると、上記のミクロセルがモザイク
組織を形成した、窒化珪素に六方晶の窒化硼素板状粒子
を配したセラミックス製品は密度が顕著に大きいという
特徴を有する。
組織を形成した、窒化珪素に六方晶の窒化硼素板状粒子
を配したセラミックス製品は密度が顕著に大きいという
特徴を有する。
第１図（Ｂ）は、ミクロセルやモザイク組織を形成しな
いで、窒化珪素のマトリックス１中に窒化硼素板状粒子
２がランダムに配向して分散されたセラミックス製品の
例である。また第１図（Ｃ）は。
いで、窒化珪素のマトリックス１中に窒化硼素板状粒子
２がランダムに配向して分散されたセラミックス製品の
例である。また第１図（Ｃ）は。
ミクロセルやモザイク組織を形成しないで、窒化珪素の
マトリックスｌ中に窒化硼素板状粒子２が一定の方向に
配向して分散されたセラミックス製品の例である。
マトリックスｌ中に窒化硼素板状粒子２が一定の方向に
配向して分散されたセラミックス製品の例である。
本発明では、比表面積が１０〜１００ｍ２／ｇの窒化硼
素板状粒子を使用する、これが本発明においてミクロセ
ルがモザイク組織を形成するための重要な要件である。
素板状粒子を使用する、これが本発明においてミクロセ
ルがモザイク組織を形成するための重要な要件である。
比表面積が１００ ｍ ” ／ｇ超の窒化硼素板状粒子
を用いると、セラミックス製品の組織は第１図（Ｂ）あ
るいは第１図（Ｃ）の如くとなるが。
を用いると、セラミックス製品の組織は第１図（Ｂ）あ
るいは第１図（Ｃ）の如くとなるが。
ミクロセルやモザイク組織を形成していないために、密
度は低下する。また１０ｍ”／ｇ未満の窒化硼素板状粒
子を使用して泥漿の粘度を調整すると。
度は低下する。また１０ｍ”／ｇ未満の窒化硼素板状粒
子を使用して泥漿の粘度を調整すると。
窒化硼素板状粒子がマトリックスを形成する窒化珪素の
粒子に比べて小さいためにミクロセルやモザイク組織を
形成しないで第１図（Ｃ）のようにセラミックス製品の
表面に沿って平行に配向する。
粒子に比べて小さいためにミクロセルやモザイク組織を
形成しないで第１図（Ｃ）のようにセラミックス製品の
表面に沿って平行に配向する。
従って密度は従来品と比べて若干は向上するが、大幅に
は向上しない。
は向上しない。
本発明では泥漿の粘度を５ポイズ以下好ましくは３．０
ボイス以下とする。泥漿の粘度とは、ＪＩＳ２８８０９
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が、粘度が５．０ポイズ超ではミク
ロセルやモザイク組織を形成しないで、窒化硼素板状粒
子は第１図（Ｂ）の如くとなる。従って複合セラミック
ス製品の密度は向上しない。
ボイス以下とする。泥漿の粘度とは、ＪＩＳ２８８０９
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が、粘度が５．０ポイズ超ではミク
ロセルやモザイク組織を形成しないで、窒化硼素板状粒
子は第１図（Ｂ）の如くとなる。従って複合セラミック
ス製品の密度は向上しない。
本発明では、窒化珪素粉として、例えば粒度が約１μｌ
または０．６μ履の微粉（商品名： ５ＮＰ−８Ｓ。
または０．６μ履の微粉（商品名： ５ＮＰ−８Ｓ。
５ＮＰ−１０Ｐ、日本重化学工業■製）を用いることが
できる。また窒化硼素は本質的に六方晶の板状微粒であ
り１種々の比表面積のものが市販されているが、１０〜
１００ｍ”／ｇの比表面積のものを選択して使用する。
できる。また窒化硼素は本質的に六方晶の板状微粒であ
り１種々の比表面積のものが市販されているが、１０〜
１００ｍ”／ｇの比表面積のものを選択して使用する。
本発明では窒化硼素板状粒子の配合量は、５〜４５ｗｔ
％とする。窒化硼素板状粒子の配合量が５ｗｔ％未満で
は、配合量が少ないために、耐熱衝撃性（ΔＴｃ）を１
０００℃以上とし難い。また窒化硼素の板状粒子が４５
ｔｚｔ％超では、セラミックス製品の強度や硬度が低下
する。
％とする。窒化硼素板状粒子の配合量が５ｗｔ％未満で
は、配合量が少ないために、耐熱衝撃性（ΔＴｃ）を１
０００℃以上とし難い。また窒化硼素の板状粒子が４５
ｔｚｔ％超では、セラミックス製品の強度や硬度が低下
する。
本発明では、配合した原料に焼結助剤として例えばアル
ミナ、イツトリア系やコージェライト系のものを約５〜
３０ｗｔ％加え１分散剤を加えた水を分散媒として泥漿
を製造する。焼結助剤が５ｖｔ％未満では緻密なセラミ
ックス製品が得られない。
ミナ、イツトリア系やコージェライト系のものを約５〜
３０ｗｔ％加え１分散剤を加えた水を分散媒として泥漿
を製造する。焼結助剤が５ｖｔ％未満では緻密なセラミ
ックス製品が得られない。
また３０ｖｔ％超ではセラミックス製品の常温や高温で
の強度や硬度が低下する。泥漿の粘度は、窒化珪素粉の
粒度分布や分散剤の種類や添加量を調整して、５ポイズ
以下好ましくは３．０ポイズ以下とする。
の強度や硬度が低下する。泥漿の粘度は、窒化珪素粉の
粒度分布や分散剤の種類や添加量を調整して、５ポイズ
以下好ましくは３．０ポイズ以下とする。
十分に粒子を分散させた上記の泥漿を用い、例えば石膏
型を用いた排泥鋳込み法によりグリーン成形体を製造す
る。
型を用いた排泥鋳込み法によりグリーン成形体を製造す
る。
このグリーン成形体を、例えば１６５０℃の窒素雰囲気
炉で焼結すると、本発明の複合セラミックス製品が得ら
れる。
炉で焼結すると、本発明の複合セラミックス製品が得ら
れる。
［作用および実施例］
本発明者等は平均粒度が約１μ■と０．６μ票の窒化珪
素粉とアルミナ・イツトリア・コージェライト系焼結助
剤と、比表面積が１５ｍ”／ｇ、 ５０ｍ”／ｇ、 ９
０ｍ２／ｇの六方晶の窒化硼素板状粒子を第１表に示し
た割合で配合し、水と分散媒を用いて粘度が０．３〜０
．８ポイズの泥漿を製造した。各々の泥漿を石膏鋳型に
着肉させて、直径６０■φ、厚さ６■の各種のグリーン
成形体を作成したにのグリーン成形体を、常圧で１６５
０℃の窒素雰囲気炉を用第 １ 表 いて焼結し２本発明の複合セラミックス製品を製造した
。
素粉とアルミナ・イツトリア・コージェライト系焼結助
剤と、比表面積が１５ｍ”／ｇ、 ５０ｍ”／ｇ、 ９
０ｍ２／ｇの六方晶の窒化硼素板状粒子を第１表に示し
た割合で配合し、水と分散媒を用いて粘度が０．３〜０
．８ポイズの泥漿を製造した。各々の泥漿を石膏鋳型に
着肉させて、直径６０■φ、厚さ６■の各種のグリーン
成形体を作成したにのグリーン成形体を、常圧で１６５
０℃の窒素雰囲気炉を用第 １ 表 いて焼結し２本発明の複合セラミックス製品を製造した
。
各複合セラミックスについて、密度とΔＴｃを測定しそ
の結果を第１表および第２図、第３図（窒化珪素粒度１
．０μｍ：ｏ・・０、窒化珪素粒度０．６μ−二〇−０
）にしめした。尚第１表で、Ｎｏ９，１０．１１は比較
例で、Ｎｏ９は窒化硼素の比表面積が５ｍ２／ｇ（ロ）
。
の結果を第１表および第２図、第３図（窒化珪素粒度１
．０μｍ：ｏ・・０、窒化珪素粒度０．６μ−二〇−０
）にしめした。尚第１表で、Ｎｏ９，１０．１１は比較
例で、Ｎｏ９は窒化硼素の比表面積が５ｍ２／ｇ（ロ）
。
Ｎｏｌ０は窒化硼素の比表面積が１２０ｍ”／ｇ（Δ）
である。また従来品（カタログ値）を併せて（・−・）
で示した。
である。また従来品（カタログ値）を併せて（・−・）
で示した。
第１表および第２図、第３図にみられる如く、本発明の
複合セラミックス製品であるＮｏｌ〜Ｎｏ８は、窒化硼
素が１０υｔ％含有の場合の密度は２．７６〜２．８９
ｇ／ｃ１１３であり、また窒化硼素が４０ｗｔ％含有の
場合でも１．９２〜２．０１ｇ／ｃ＠’で従来品や比較
例と比べて極めて高い値が得られ、がっΔＴｃが１００
０℃以上で優れた耐熱衝撃性を有している。
複合セラミックス製品であるＮｏｌ〜Ｎｏ８は、窒化硼
素が１０υｔ％含有の場合の密度は２．７６〜２．８９
ｇ／ｃ１１３であり、また窒化硼素が４０ｗｔ％含有の
場合でも１．９２〜２．０１ｇ／ｃ＠’で従来品や比較
例と比べて極めて高い値が得られ、がっΔＴｃが１００
０℃以上で優れた耐熱衝撃性を有している。
尚本発明の複合セラミックス製品であるＮｏｌ〜Ｎｏ８
の組織は、何れも、第１図（Ａ）に示した。ミクロセル
３がモザイク組織を形成していた。
の組織は、何れも、第１図（Ａ）に示した。ミクロセル
３がモザイク組織を形成していた。
［発明の効果］
本発明の複合セラミックス製品は、密度が高く。
かつΔＴｃが１０００℃以上であるため優れた耐熱衝撃
性を有している。従って本発明の複合セラミックスは、
熱衝撃が大きい環境で使用される構造部材、例えば自動
車用部品材料として好ましいセラミックス製品である。
性を有している。従って本発明の複合セラミックスは、
熱衝撃が大きい環境で使用される構造部材、例えば自動
車用部品材料として好ましいセラミックス製品である。
また本発明の複合セラミックス製品は、泥漿鋳込み法で
製造できるために、複雑な形状の製品も製造する事がで
き、製造工程も簡易であり、製造コストも安い。
製造できるために、複雑な形状の製品も製造する事がで
き、製造工程も簡易であり、製造コストも安い。
第１図は、窒化珪素と窒化硼素板状粒子の複合セラミッ
クス製品の組織の拡大説明図、第２図は、窒化硼素板状
粒子の配合量と複合セラミックス製品の密度の関係を示
す図。 第３図は、窒化硼素板状粒子の配合量と複合セラミック
ス製品の耐熱衝撃性の関係を示す図、である。 第 響 図 へ １（Ｎ 量 」 第 図 第 図 沖
クス製品の組織の拡大説明図、第２図は、窒化硼素板状
粒子の配合量と複合セラミックス製品の密度の関係を示
す図。 第３図は、窒化硼素板状粒子の配合量と複合セラミック
ス製品の耐熱衝撃性の関係を示す図、である。 第 響 図 へ １（Ｎ 量 」 第 図 第 図 沖
Claims (2)
- （１）窒化珪素に六方晶の窒化硼素板状粒子を複合させ
たセラミックス製品であって、ＢＥＴ比表面積１０〜１
００ｍ＾２／ｇの前記窒化硼素板状粒子を分散した組織
が、多数のミクロセルを形成し、かつ各々のミクロセル
がモザイク模様を形成して前記窒化珪素内に分散した組
織からなり、泥漿鋳込み法と常圧焼結法で製造されてい
ることを特徴とする、複合セラミックス製品 - （２）窒化珪素粉３０〜９０重量％と、ＢＥＴ法で測定
して１０〜１００ｍ＾２／ｇの比表面積を有する六方晶
の窒化硼素板状粒子を５〜４５重量％と焼結助剤５〜３
０重量％とを配合し、水と分散剤を加えて粘度が５．０
ポイズ以下の泥漿を形成し、この泥漿を用いて泥漿鋳込
み法および常圧焼結法を行うことを特徴とする、複合セ
ラミックス製品の製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2129266A JPH0426551A (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | 複合セラミックス製品およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2129266A JPH0426551A (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | 複合セラミックス製品およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0426551A true JPH0426551A (ja) | 1992-01-29 |
Family
ID=15005327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2129266A Pending JPH0426551A (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | 複合セラミックス製品およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0426551A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103922746A (zh) * | 2014-04-21 | 2014-07-16 | 哈尔滨工业大学 | 一种水基流延成型制备致密氮化硅陶瓷材料及致密异形氮化硅陶瓷材料的方法 |
-
1990
- 1990-05-21 JP JP2129266A patent/JPH0426551A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103922746A (zh) * | 2014-04-21 | 2014-07-16 | 哈尔滨工业大学 | 一种水基流延成型制备致密氮化硅陶瓷材料及致密异形氮化硅陶瓷材料的方法 |
| CN103922746B (zh) * | 2014-04-21 | 2015-07-22 | 哈尔滨工业大学 | 一种水基流延成型制备致密氮化硅陶瓷材料及致密异形氮化硅陶瓷材料的方法 |
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