JPH0442869A - ウィスカー強化複合材料の製造方法 - Google Patents
ウィスカー強化複合材料の製造方法Info
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- JPH0442869A JPH0442869A JP2145424A JP14542490A JPH0442869A JP H0442869 A JPH0442869 A JP H0442869A JP 2145424 A JP2145424 A JP 2145424A JP 14542490 A JP14542490 A JP 14542490A JP H0442869 A JPH0442869 A JP H0442869A
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Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Powder Metallurgy (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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
ウィスカー強化複合材料の製造方法に係り、特にウィス
カーの分散性を向上させ、強度、靭性に優れたウィスカ
ー強化複合材料の製造方法に関し、ウィスカーが等方的
に均一分散した、高強度、高靭性なウィスカー強化複合
材料を製造する方法を提供することを目的とし、 金属粉末あるいはセラミック粉末と、ウィスカーとの混
合粉末を形成し、該混合粉末に有機バインダ、有機溶剤
を加えてスラリーを形成し、該スラリーを成形した後、
焼成を行う工程を含むウィスカー強化複合材料の製造方
法において、前記有機溶剤の他に界面活性剤を添加し、
前記スラリーを形成した後、該スラリーに超音波を印加
することを構成とする。
カーの分散性を向上させ、強度、靭性に優れたウィスカ
ー強化複合材料の製造方法に関し、ウィスカーが等方的
に均一分散した、高強度、高靭性なウィスカー強化複合
材料を製造する方法を提供することを目的とし、 金属粉末あるいはセラミック粉末と、ウィスカーとの混
合粉末を形成し、該混合粉末に有機バインダ、有機溶剤
を加えてスラリーを形成し、該スラリーを成形した後、
焼成を行う工程を含むウィスカー強化複合材料の製造方
法において、前記有機溶剤の他に界面活性剤を添加し、
前記スラリーを形成した後、該スラリーに超音波を印加
することを構成とする。
〔産業上の利用分野］
本発明はウィスカー強化複合材料の製造方法に係り、特
にウィスカーの分散性を向上させ、強度、靭性に優れた
ウィスカー強化複合材料の製造方法に関するものである
。
にウィスカーの分散性を向上させ、強度、靭性に優れた
ウィスカー強化複合材料の製造方法に関するものである
。
ウィスカー強化金属、ウィスカー強化セラミックス等の
複合材料は自動車、機械、電子機器、宇宙産業など様々
な分野で使用されている。
複合材料は自動車、機械、電子機器、宇宙産業など様々
な分野で使用されている。
金属あるいはセラミックスの強化方法として、ＳｉＣな
どのウィスカーの添加による強化が知られている。ウィ
スカーは、ヒゲ結晶とも呼ばれ大きなアスペクト比を持
つ単結晶であり、結晶の理論強度に近い、弾性率、強度
を有する。このウィスカーをステンレス等の金属、ある
いはアルミナ（Ａｌ２Ｏ２）、ジルコニア（ＺｒＯ□）
などのセラミ・ンクス中に分散させることにより、弾性
率が向上し強度が上昇する。特に、セラミックスでは、
ウィスカー添加は、セラミックスの短所である靭性の向
上に効果があることが知られている。この際ウィスカー
を、局部的偏りがなく、均一に分散させ、さらに、異方
性なく等方的に分散させる必要がある。特にセラミック
スは、脆性材料のため、強化用に添加されるウィスカー
の不均一性は致命的な強度低下を引き起こす。
どのウィスカーの添加による強化が知られている。ウィ
スカーは、ヒゲ結晶とも呼ばれ大きなアスペクト比を持
つ単結晶であり、結晶の理論強度に近い、弾性率、強度
を有する。このウィスカーをステンレス等の金属、ある
いはアルミナ（Ａｌ２Ｏ２）、ジルコニア（ＺｒＯ□）
などのセラミ・ンクス中に分散させることにより、弾性
率が向上し強度が上昇する。特に、セラミックスでは、
ウィスカー添加は、セラミックスの短所である靭性の向
上に効果があることが知られている。この際ウィスカー
を、局部的偏りがなく、均一に分散させ、さらに、異方
性なく等方的に分散させる必要がある。特にセラミック
スは、脆性材料のため、強化用に添加されるウィスカー
の不均一性は致命的な強度低下を引き起こす。
しかし、ウィスカーはアスペクト比（長さと直径の比）
が大きいため、金属あるいはセラミックのマトリックス
中に均一に分散させることは、極めて困難である。特に
セラミックスの微細粉末とウィスカーを混合する場合は
、有機バインダーを添加する必要があり、マトリックス
であるセラミックス−バインダー溶剤からなる粘性の高
いスラリーに、ウィスカーを均一に分散させることは極
めて困難である。この際、ボールミリングが有効な手段
として上げられるが、長時間のミリングは、ウィスカー
の折損を引き起こすため、ウィスカー添加の効果が半減
し、好ましくない。
が大きいため、金属あるいはセラミックのマトリックス
中に均一に分散させることは、極めて困難である。特に
セラミックスの微細粉末とウィスカーを混合する場合は
、有機バインダーを添加する必要があり、マトリックス
であるセラミックス−バインダー溶剤からなる粘性の高
いスラリーに、ウィスカーを均一に分散させることは極
めて困難である。この際、ボールミリングが有効な手段
として上げられるが、長時間のミリングは、ウィスカー
の折損を引き起こすため、ウィスカー添加の効果が半減
し、好ましくない。
以上述べたように、ウィスカー強化複合材料は、予想さ
れるような高強度、高靭性材料を得ることが非常に困難
であった。
れるような高強度、高靭性材料を得ることが非常に困難
であった。
本発明は、ウィスカーが等方性に均一分散した、高強度
、高靭性なウィスカー強化複合材料を製造する方法を提
供することを目的とする。
、高靭性なウィスカー強化複合材料を製造する方法を提
供することを目的とする。
上記課題は本発明によれば金属粉末あるいはセラミック
粉末と、ウィスカーとの混合粉末を形成し、該混合粉末
に有機バインダ、有機溶剤を加えてスラリーを形成し、
該スラリーを成形した後、焼成を行う工程を含むウィス
カー強化複合材料の製造方法において、 前記有機溶剤の他に界面活性剤を添加し、前記スラリー
を形成した後、該スラリーに超音波を印加することを特
徴とするウィスカー強化複合材料の製造方法によって解
決される。
粉末と、ウィスカーとの混合粉末を形成し、該混合粉末
に有機バインダ、有機溶剤を加えてスラリーを形成し、
該スラリーを成形した後、焼成を行う工程を含むウィス
カー強化複合材料の製造方法において、 前記有機溶剤の他に界面活性剤を添加し、前記スラリー
を形成した後、該スラリーに超音波を印加することを特
徴とするウィスカー強化複合材料の製造方法によって解
決される。
本発明では前記ウィスカーが炭化珪素であることがウィ
スカーの強度、入手しやすさの点で好ましい。
スカーの強度、入手しやすさの点で好ましい。
また、本発明では界面活性剤がシランカップリング剤で
あることがマトリックスに、悪影響を及ぼさない点で好
ましい。
あることがマトリックスに、悪影響を及ぼさない点で好
ましい。
本発明によれば造粒工程で有機溶剤の他に界面活性剤を
入れることによりウィスカーが、非極性溶媒であるスラ
リー中に均一分散し、しかもその後更に超音波を印加し
て攪拌するため、ウィスカーのかたまりがほぐれる効果
により更にウィスカーが折損することな（分散が均一化
される。
入れることによりウィスカーが、非極性溶媒であるスラ
リー中に均一分散し、しかもその後更に超音波を印加し
て攪拌するため、ウィスカーのかたまりがほぐれる効果
により更にウィスカーが折損することな（分散が均一化
される。
以下本発明を実施例に基ずいて説明する。
ＡｌｚＯ：＋ ２重量部、ＹｚＯ８５重量部、ＳｉＣ
ウィスカー−３０重量部、及び残部Ｓｉ３Ｎ４からなる
セラミックス混合物に、ＰＭＭＡ等の有機バインダ、界
面活性剤としてビニルトリエトキシシラン（ＶｉＳｉ
（ＯＥｔ） ｚ）等のシランカップリング剤、溶剤のア
セトンを加え、３０分間ボールミルにかけ混合しスラリ
ーを形成した。これをビーカーに移し、超音波洗浄機で
、５時間攪拌を行った。これをスプレードライヤーにか
けて乾燥した。得られた粉末を圧粉ブレスにより成形し
、次に脱脂、焼結を行い、ＪＩＳ−Ｒ１６０１の曲げ試
験片を作製した。得られた試験片について３点曲げ試験
、強度のバラツキに相当するワイプルプロットによるワ
イブル係数（試料数３０本）、１Ｍ法（微小圧子圧入破
壊法）よるＫｒｃ（破壊靭性）を求めた。
ウィスカー−３０重量部、及び残部Ｓｉ３Ｎ４からなる
セラミックス混合物に、ＰＭＭＡ等の有機バインダ、界
面活性剤としてビニルトリエトキシシラン（ＶｉＳｉ
（ＯＥｔ） ｚ）等のシランカップリング剤、溶剤のア
セトンを加え、３０分間ボールミルにかけ混合しスラリ
ーを形成した。これをビーカーに移し、超音波洗浄機で
、５時間攪拌を行った。これをスプレードライヤーにか
けて乾燥した。得られた粉末を圧粉ブレスにより成形し
、次に脱脂、焼結を行い、ＪＩＳ−Ｒ１６０１の曲げ試
験片を作製した。得られた試験片について３点曲げ試験
、強度のバラツキに相当するワイプルプロットによるワ
イブル係数（試料数３０本）、１Ｍ法（微小圧子圧入破
壊法）よるＫｒｃ（破壊靭性）を求めた。
なお比較のため、カップリング剤を加えず、超音波攪拌
を行わない、いわゆるボールミル工程のみの試験片Ａ及
びボールミル工程後、上記のシランカップリング剤を加
えた試験片Ｂ、それにポールミル工程後上記の超音波攪
拌を行った試験片Ｃをそれぞれ作製し、本発明試験片と
同様の試験を行った。それらの結果を第１表に示す。
を行わない、いわゆるボールミル工程のみの試験片Ａ及
びボールミル工程後、上記のシランカップリング剤を加
えた試験片Ｂ、それにポールミル工程後上記の超音波攪
拌を行った試験片Ｃをそれぞれ作製し、本発明試験片と
同様の試験を行った。それらの結果を第１表に示す。
第１表
第１表によれば本発明に係る、シランカップリング剤添
加、超音波印加した試験片がその他の試験片Ａ、Ｂ、Ｃ
よりも３点曲げ強さ、ワイブル係数Ｋｒｃにおいて全て
良好な値を示した。
加、超音波印加した試験片がその他の試験片Ａ、Ｂ、Ｃ
よりも３点曲げ強さ、ワイブル係数Ｋｒｃにおいて全て
良好な値を示した。
以上説明したように本発明によれば強度、靭性に優れ、
特性のばらつきのないウィスカー強化複合材料を得るこ
とができる。
特性のばらつきのないウィスカー強化複合材料を得るこ
とができる。
Claims (3)
- １．金属粉末あるいはセラミック粉末と、ウィスカーと
の混合粉末を形成し、該混合粉末に有機バインダ、有機
溶剤を加えてスラリーを形成し、該スラリーを成形した
後、焼成を行う工程を含むウィスカー強化複合材料の製
造方法において、前記有機溶剤の他に界面活性剤を添加
し、前記スラリーを形成した後、該スラリーに超音波を
印加することを特徴とするウィスカー強化複合材料の製
造方法。 - ２．前記ウィスカーが炭化珪素であることを特徴とする
請求項１記載の方法。 - ３．前記界面活性剤がシランカップリング剤であること
を特徴とする請求項１記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2145424A JPH0442869A (ja) | 1990-06-05 | 1990-06-05 | ウィスカー強化複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2145424A JPH0442869A (ja) | 1990-06-05 | 1990-06-05 | ウィスカー強化複合材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0442869A true JPH0442869A (ja) | 1992-02-13 |
Family
ID=15384932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2145424A Pending JPH0442869A (ja) | 1990-06-05 | 1990-06-05 | ウィスカー強化複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0442869A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100349499B1 (ko) * | 1994-12-30 | 2002-11-05 | 주식회사 엘지화학 | 커플링제를 함유하는 성형용 슬러리 조성물과 이를 이용한 성형방법 |
| US9745442B2 (en) | 2011-05-13 | 2017-08-29 | Korea Atomic Energy Research Institute | Epoxy resin composition for neutron shielding, and method for preparing the same |
-
1990
- 1990-06-05 JP JP2145424A patent/JPH0442869A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100349499B1 (ko) * | 1994-12-30 | 2002-11-05 | 주식회사 엘지화학 | 커플링제를 함유하는 성형용 슬러리 조성물과 이를 이용한 성형방법 |
| US9745442B2 (en) | 2011-05-13 | 2017-08-29 | Korea Atomic Energy Research Institute | Epoxy resin composition for neutron shielding, and method for preparing the same |
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