JPH0437654A - セラミックス複合材料の焼結方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はセラミックス複合材料の焼結方法に係り、特に
、緻密で、成分の分解等のない高特性セラミックス複合
材料を低コストにて製造することができるセラミックス
複合材料の焼結方法に関する。

［従来の技術］ セラミックスは高硬度で耐熱性、耐食性に優れるなどの
利点を有することから、各種構造材料としての応用か期
待されているか、従来の構造用セラミックスは、金属材
料に比べて破壊靭性が低く、信頼性に欠けるという欠点
があった。因みに、金属材料の破壊靭性は通常１０ＭＰ
ａｍ０５以上であるのに対し、セラミックスは通常２〜
６ＭＰａ−ｍ０５程度である。

このような問題を解決するものとして、近年、２種以上
の異なるセラミックスを複合して得られるセラミックス
複合材料か各種開発された。セラミックス複合材料は、
異なるセラミックスを複合させたことによる相乗効果に
より、破壊靭性の向上を可能とした画期的な材料である
。

［課題を解決するための手段］ しかしなから、セラミックス複合材料は、その製造工程
のうち、焼結過程において、ホットプレスなどの高価な
装Ｍを必要として、製造コストか高くつくという欠点が
ある。即ち、セラミックス複合材料は、通常の常圧焼結
法では材料か十分に緻密化されず、また、分解反応が生
起するなどして、高密度、高特性セラミックス複合材料
を得ることができない。このため、従来においては、ホ
ットプレス法等により、高い製造コストにて製造されて
いる。

本発明は上記従来の問題点を解決し、ホットプレス等の
高価な装着を用いることなく、通常の焼結方法により、
高密度、高特性セラミックス複合材料を製造することが
できるセラミックス複合材料の焼結方法を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段コ 本発明のセラミックス複合材料の焼結方法は、２種以上
のセラミックス粉末からなる複合粉末成形体をセラミッ
クス粉末中に抱埋した状態で静水圧プレスし、次いで焼
成することを特徴とする。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明においては、まず、目的とするセラミックス複合
材料の構成材料となる２種以上のセラミックス粉末を所
望の割合で混合し、これを成形して複合粉末成形体を製
造する。この複合粉末成形体は通常の成形条件で製造す
ることかでき、例えば、圧力１００〜１０００　ｋ　ｇ
　／　ｃ　ｍ’で行なうことができる。好ましくは、圧
力２００〜８００　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｒｎ’で一軸ブレ
ス成形した後、１０００〜２０００　ｋ　ｇ　／　ｃ　
ｒｎ’で静水圧成形して複合粉末成形体とする。

次に、得られた複合粉末成形体を、セラミックス粉末中
に抱埋する。（以下、この複合粉末成形体を抱埋するセ
ラミックス粉末を「ダミー粉末」と称す。）ダミー粉末
としては、好ましくは複合粉末成形体を構成するセラミ
ックス粉末、特に好ましくは複合粉末成形体の主構成成
分である１種単独のセラミックス粉末を用いるのが好適
である。

ダミー粉末の使用量は、複合粉末成形体が十分に抱埋さ
れる量であれば特に制限はないが、通常の場合、複合粉
末成形体の体積の２〜３倍程度のダミー粉末を用いるの
か好ましい。

ダミー粉末中に抱埋した複合粉末成形体は、このダミー
粉末中に抱埋した状、態で静水圧プレスした後、常圧焼
結する。この時のプレス条件は、通常の場合、圧力１０
〜１００　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｒｎ’とするのか好ましい
。また、焼成は、通常の場合、１０〜ｂ １５００〜１７００℃の温度で０．５〜５時間時間桁な
うのが好ましい。

常圧焼結後は、ダミー粉末中からセラミックス複合材料
を取り出し、適当な後処理後、製品とする。

［作用］ セラミックス複合材料成形体をダミー粉末に抱埋して静
水圧プレス、次いで常圧焼結することにより、 ■　セラミックス複合粉末成形体はダミー粉末により外
部霊囲気から完全に遮断される。このため、セラミック
スの分解反応は防出される。

■　ダミー粉末の収縮により発生する応力か、セラミッ
クス複合粉末成形体に加えられ、セラミックス複合粉末
成形体は、高度に緻密化される。

等の作用効果か奏され、高密度で、成分の分解のない、
高特性セラミックス複合材料が製造される。

［実施例］ 以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明をより具体的
に説明する。

実施例１ 下記配合のセラミックス複合粉末５００ｇを、室温にて
５００　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ’の圧力で一軸ブレス成形
した後、１５００　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ’の圧力で静水
圧成形してセラミックス複合粉末成形体とした。

（秩父セメント社製） ＳｉＣｒｌ＼−タランダムウルトラファイン」（イビデ
ン社製）：２０ 得られたセラミックス複合粉末成形体をダミー粉末（合
成ムライトｒＭＰ−２０Ｊ　）１０００ｇ中に抱埋し、
この状態で１５００ｋｇ／ｃｍ’の圧力で静水圧プレス
した後、カーボン貿発熱体電気炉中、アルゴン雰囲気下
で昇温速度８００℃／ｈｒ、保持温度１６５０℃、保持
時間２ｈｒの焼成条件のもと常圧焼結した。

得られた焼結体はムライト−５ｉＣの組成で相対密度９
８％と十分緻密化していた。また、破壊靭性はムライト
単味焼結体の１．５倍である２、８ＭＰａ−ｍ０５を示
した。得られた焼結体のＸ線回折結果を第１図に示す。

比較例１ 実施例１て得られたセラミックス複合粉末成形体をダミ
ー粉末に抱埋することなく、そのまま実施例工の焼成条
件と同じ条件で焼結した。

得られた焼結体は相対密度６３％の多孔質状であり、そ
の組成は次式のようなムライト成分の分解が生したため
、コランダム−５ｉＣの組成となっていた。得られた焼
結体のＸ線回折結果を第２図に示す。

比較例２ 実施例１において、ダミー粉末にセラミックス複合粉末
成形体を抱埋した後、静水圧プレスせずに焼結したこと
以外は実施例１と同様にして焼結体を得た。

得られた焼結体は、＝囲気の遮断が不完全てあり、かつ
ダミー粉末の与える収縮による応力か不十分であるため
、部分的に分解しており、その組成はムライト−コラン
ダム−５ｉＣとなっていた。また、相対密度は７９％と
緻密化か不十分であった。得られた焼結体のＸ線回折結
果を第３図に示す。

以上、実施例１、比較例１．２の結果を第１表にまとめ
て示す。

第１表 （コランダム） ［発明の効果コ 以上詳述した通り、本発明のセラミックス複合材料の焼
結方法によれば、常圧焼結により、十分に緻密化された
高密度セラミックス複合材料であって、成分の分解がな
く、所望の成分配合の高特性セラミックス複合材料を容
易かつ効率的に、低コストにて製造することが可能とさ
れる。

本発明のセラミックス複合材料の焼結方法は、従来、常
圧焼結では十分にｈｊ、密化せず、また分解を起こすた
めに、ホットプレス等の高価な装置を必要としていたセ
ラミックス複合材料を、安価な常圧焼結で得ることかで
き、その工業的有用性は極めて犬である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は、それぞれ、実施例１、比
較例１及び比較例２で得られた焼結体のＸ線回折結果を
示す線図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）２種以上のセラミックス粉末からなる複合粉末成
   形体をセラミックス粉末中に抱埋した状態で静水圧プレ
   スし、次いで焼成することを特徴とするセラミックス複
   合材料の焼結方法。