JPH0513103B2 - - Google Patents
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Description
（産業上の利用分野）
本発明は高密度、耐熱高強度かつ高靭性を有し
しかも電気伝導性に優れた炭化珪素系セラミツク
ス焼結体に関するものである。 （従来の技術） 炭化珪素（SiC）は、高硬度で耐摩耗性、耐酸
化性に優れ、熱膨張率が小さく化学的に非常に安
定なセラミツクスとして有望視されている材料の
一つである。また、炭化珪素高密度焼結体は高温
強度、耐熱衝撃性も優れており、窒化珪素
（Si3N4）と共に高温構造材料としてエンジン部
材やガスタービン等への応用が期待されている。 一方、炭化チタニウム（TiC）、窒化チタニウ
ム（TiN）、あるいは炭窒化チタニウム（TiCN）
等のチタン炭・窒化物も高硬度で耐摩耗性に優
れ、電気伝導度が高く、高融点のセラミツクスと
して知られている。チタン炭・窒化物高密度焼結
体は高温での耐酸化性に劣るものの、高温強度が
高く、しかも高温で塑性変形を起こすことが知ら
れており、炭化珪素同様、高温構造材料としての
応用が期待されている。 しかしSiC焼結体をはじめ一般にセラミツクス
材料は脆性材料であり、靭性が低く、表面や内部
の微小な欠陥あるいは急激な応力集中により容易
に破壊してしまい、材料としての信頼性に乏し
い。 またセラミツクス材料は、一般に高硬度であ
り、チタン炭・窒化物等の一部を除くと電気伝導
率が低く放電加工性が悪いため難加工性な材料で
あり、この加工性の問題がセラミツクスの実用化
を妨げる一つの要因となつている。 セラミツクス材料の靭性を向上させるために、
例えばジルコニア（ZrO2）では、酸化イツトリ
ウム（Y2O3）、酸化マグネシウム（MgO）、酸化
カルシウム（CaO）等を添加し、ジルコニアを部
分安定化させることによつて靭性を向上させる研
究が行われており、これは部分安定化ジルコニア
（PSZ；Partially Stabilized Zirconia）として
知られている。しかしSiCをはじめ非酸化物系セ
ラミツクスの場合、その靭性を向上させる研究は
これまでに殆どなされていないが、例えばジヤー
ナル・オブ・アメリカン・セラミツクス・ソサイ
アテイ（J.Ame.Cer.Soc.）vol.67（No.８）、P571〜
574、（1984年）では、炭化珪素（SiC）に炭化チ
タン（TiC）及び焼結助剤のアルミニウム（Al）、
炭素（Ｃ）を添加し、焼結体の破壊靭性値
（K1C）を向上させている。 一方、炭化珪素（SiC）の電気伝導性を向上さ
せる方法としては例えば窯業協会誌、vol.93（No.
３）P123〜129（1985年）ではSiCに炭化チタン
（TiC）、窒化チタン（TiN）、炭化ジルコニウム
（ZrC）、炭化タングステン（WC）、硼化ジルコニ
ウム（ZrB2）、硼化チタン（TiB2）、硼化ハフニ
ウム（HfB2）、硼化ニオブ（NbB2）、硼化タンタ
ル（TaB2）等を各々体積率で５％添加し、さら
にSiCの焼結助剤として２重量％のAl2O3を加え
た後、ホツトプレス焼結を行ない、焼結体の比抵
抗値を大幅に低下させている。また、特開昭57−
196770号公報には、SiCに容積化で0.5〜30％の
ａ，ａ，ａ族元素の炭化物、窒化物、硼化
物、酸化物及びこれらの混合物ならびに炭化アル
ミニウム（Al4C3）から選ばれる１種以上を添加
することにより電気伝導性が向上し放電加工性が
良好な焼結体の作製法を開示している。しかし前
記の特開昭57−196770号公報ではSiCの対する焼
結助剤に関しては何らその記載はない。 SiCは共有結合性が極めて高い化合物であるた
めSiC単独では焼結が困難であり、このためSiC
に特定の焼結助剤を加えることによつてはじめて
高密度、高強度等の好ましい特性を有する（複
合）焼結体が作製可能となる。また、前記のジヤ
ーナル・オブ・アメリカン・セラミツクス・ソサ
イアテイ（J.Ame.Cer.Soc.）vol.67（No.８）、P571
〜574、（1984年）及び窯業協会誌、vol.93（No.
３）、P123〜129（1985年）のようにSiCの焼結助
剤としてアルミニウム（Al）及びアルミニウム
化合物を用いた場合、高密度の焼結体は得られる
ものの、1200〜1500℃での高温強度が著しく劣化
し、耐熱高強度等の好ましい特性が損われる。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、高密度でかつ耐熱強度に優れ
た炭化珪素系セラミツクス焼結体の靭性及び電気
伝導性を向上させることにある。 （問題点を解決するための手段、作用） 本発明はSiCに炭化チタン（TiC）を複合化さ
せ、さらにSiCに対しての焼結助剤である硼素あ
るいは硼素化合物及び炭素あるいは炭素化合物を
同時添加することによつて製造される炭化珪素系
高密度セラミツクス焼結体に関するものである。
SiCに炭化チタン（TiC）を複合化することによ
つて、SiC−TiC系複合セラミツクス焼結体の靭
性及び電気伝導性を著しく向上させたものであ
る。 すなわち、本発明は炭化チタンが30〜90重量
％、硼素あるいは硼素化合物が硼素換算で炭化珪
素に対して0.1〜５重量％、炭素あるいは炭素化
合物が残留する炭素換算で炭化珪素に対して0.1
〜５重量％で、残部が実質的に炭化珪素より成る
混合粉体を成形・焼結して得られた密度が理論値
の85％以上であることを特徴とする炭化珪素系複
合セラミツクス焼結体である。 本発明のSiC−TiC系複合セラミツクス焼結体
の靭性及び電気伝導性が向上するメカニズムは、
未だ明確ではないが以下のように考えられる。 靭性に関しては、複合セラミツクス焼結体中に
おいてSiC及びTiCは焼結後も各々の粒子が分散
した微細構造となつており、粒子の分散により破
壊源からのクラツク進展が偏向し、強度及び靭性
が向上している。また電気伝導度に関しては、電
気伝導率の優れた炭化チタンが複合セラミツクス
中で均一に分散・接触して電気伝導のネツトワー
クを形成しているため、電気伝導度が向上するも
のと推測している。 さらに、SiCの焼結助剤として硼素あるいは硼
素化合物及び炭素あるいは炭素化合物を同時添加
することによつて高密度の複合セラミツクス焼結
体が得られる。SiCに対する焼結助剤を添加しな
い場合、高密度の焼結体は得られず、本発明で目
的とする耐熱高強度かつ高靭性を有するセラミツ
クスの製造は困難となる。 SiCの焼結助剤としての硼素あるいは硼素化合
物及び炭素あるいは炭素化合物の役割については
以下のように考えられている。炭素あるいは炭素
化合物はSiC粉体の表面に形成された酸化シリコ
ン（SiO2）被膜を還元・除去しSiC粒子の表面エ
ネルギーを高め、活性化させる。また硼素（硼素
化合物中の硼素）は、活性化したSiC粒子表面を
拡散し、SiC粒子の表面エネルギーを低下させ
SiC粒子の表面拡散、蒸発・凝縮を抑制し、SiC
粒子における体積拡散・粒界拡散を助長させて
SiC粒子の緻密化を促進する。 SiCの焼結助剤としてアルミニウム（Al）及び
アルミニウム化合物も知られているが、アルミニ
ウムあるいはアルミニウム化合物をSiCの焼結助
剤に用いた場合、高密度の焼結体は得られるもの
の、焼結体中の粒界に主にAl2O3−SiO2系のガラ
ス相を形成して1200〜1500℃での高温強度が著し
く劣化してしまい、望ましいものではない。 SiCにTiCを複合化し、さらに硼素あるいは硼
素化合物及び炭素あるいは炭素化合物を同時添加
することによつてはじめて高密度・耐熱高強度か
つ高靭性・高電気伝導性の炭化珪素系セラミツク
ス焼結体が製造可能になり、セラミツクス材料の
一般の低靭性、低電気伝導性の問題点は解決す
る。 以下、本発明の内容について詳細に説明する。 使用するSiC粉体としては、結晶質のβ型もし
くはα型又は両者の混合粉体、又は非晶質のSiC
粉体であり、通常は平均粒径10μｍ以下、望まし
くは平均粒径1μｍ以下（サブミクロン）の化学
的に高純度な超微粒子である。 SiCと複合化するTiC量としては、SiCとTiCの
合計量の30〜90重量％とすることがよい。 TiCは、通常平均粒径10μｍ以下、望ましくは
平均粒径1μｍ内外の化学的に高純度な超微粒子
である。 TiCの添加量を30〜90重量％の範囲とすること
により、SiC単体の場合に比べKIC値として２倍
以上となり靭性の著しい改善を図ることができ
る。 またTiCが90重量％を超えると高温での耐酸化
性が劣化する傾向があるため望ましくない。 SiCに対する焼結助剤としてSiCに対して硼素
換算で0.1〜５重量％の硼素あるいは硼素化合物
及び残留する炭素換算で0.1〜５重量％の炭素あ
るいは炭素化合物を同時に添加する。 硼素あるいは硼素化合物としては金属硼素(B)，
炭化硼素（B4C）、窒化硼素（BN）、酸化硼素
（B2O3）等の硼素化合物の１種又は２種以上の組
合せであつてもよい。硼素あるいは硼素化合物の
量がSiCに対して硼素換算で0.1重量％未満では緻
密な焼結体が得られず、またこの量が５重量％を
超えるとSiC−TiC複合焼結体の有する好ましい
特性が損われる。 また炭素あるいは炭素化合物としてはカーボン
ブラツク、アセチレンブラツクの他、フエノール
樹脂、ポリビニルアルコール、コンスターチ、糖
類、コールタールピツチのような焼結時に残留炭
素を供給する有機物等の１種又は２種以上を組み
合わせたものが使用できる。炭素あるいは炭素化
合物の量がSiCに対して残留する炭素換算で0.1重
量％未満では緻密な焼結体が得られず、またこの
量が５重量％を超えるとSiC−TiC複合焼結体の
有する好ましい特性が損われる。 以上のようにSiCにTiCを複合化し、SiCの焼
結助剤として硼素あるいは硼素化合物及び炭素あ
るいは炭素化合物を同時添加して焼結することに
より、高密度で高温高強度、高靭性、高電気伝導
性といつた好ましい特性を有する炭化珪素系（複
合）セラミツクス焼結体が作製可能となる。本発
明のような複合セラミツクスの理論密度を正確に
求めることは容易ではないが、少なくとも密度が
理論値の85％以上の焼結体でなければ前述の好ま
しい特性は損われ、望ましいものではなく、特に
理論値の90％以上の高密度焼結体が好ましい。 焼結方法としては常圧焼結法、ホツトプレス焼
結法、熱間静水圧加圧（HIP）焼結法等公知の焼
結法のいずれも用いることができる。 以下、実施例を挙げて説明する。 （実施例） 実施例 SiC粉末（平均粒径0.3μｍ、純度98％以上のβ
型結晶）に第１表に示す重量比でTiC粉末（平均
粒径1.2μｍ、純度99％以上）を添加し、ボールミ
ルを用いて充分混合した後、2150℃の温度で２時
間、アルゴン不活性雰囲気中で40MPaの圧力で
ホツトプレス焼結を行なつた。尚、硼素化合物と
してB4Cを硼素に換算して、炭素化合物としてカ
ーボンブラツクをSiCに対して各々１重量％づつ
添加した。 焼結体はJISR1601に準拠し、３mm×４mm×38
mmの試験片に加工し、アルキメデス法により密度
を測定した後、常温及びアルゴンガス中1500℃の
高温で三点曲げ試験を行つた。また焼結体の靭性
についてはIM（Indentation Microfracture）法
及びSEPCB（Single Edge Pre Crack Beam）
法にて破壊靭性値KICを測定した。
しかも電気伝導性に優れた炭化珪素系セラミツク
ス焼結体に関するものである。 （従来の技術） 炭化珪素（SiC）は、高硬度で耐摩耗性、耐酸
化性に優れ、熱膨張率が小さく化学的に非常に安
定なセラミツクスとして有望視されている材料の
一つである。また、炭化珪素高密度焼結体は高温
強度、耐熱衝撃性も優れており、窒化珪素
（Si3N4）と共に高温構造材料としてエンジン部
材やガスタービン等への応用が期待されている。 一方、炭化チタニウム（TiC）、窒化チタニウ
ム（TiN）、あるいは炭窒化チタニウム（TiCN）
等のチタン炭・窒化物も高硬度で耐摩耗性に優
れ、電気伝導度が高く、高融点のセラミツクスと
して知られている。チタン炭・窒化物高密度焼結
体は高温での耐酸化性に劣るものの、高温強度が
高く、しかも高温で塑性変形を起こすことが知ら
れており、炭化珪素同様、高温構造材料としての
応用が期待されている。 しかしSiC焼結体をはじめ一般にセラミツクス
材料は脆性材料であり、靭性が低く、表面や内部
の微小な欠陥あるいは急激な応力集中により容易
に破壊してしまい、材料としての信頼性に乏し
い。 またセラミツクス材料は、一般に高硬度であ
り、チタン炭・窒化物等の一部を除くと電気伝導
率が低く放電加工性が悪いため難加工性な材料で
あり、この加工性の問題がセラミツクスの実用化
を妨げる一つの要因となつている。 セラミツクス材料の靭性を向上させるために、
例えばジルコニア（ZrO2）では、酸化イツトリ
ウム（Y2O3）、酸化マグネシウム（MgO）、酸化
カルシウム（CaO）等を添加し、ジルコニアを部
分安定化させることによつて靭性を向上させる研
究が行われており、これは部分安定化ジルコニア
（PSZ；Partially Stabilized Zirconia）として
知られている。しかしSiCをはじめ非酸化物系セ
ラミツクスの場合、その靭性を向上させる研究は
これまでに殆どなされていないが、例えばジヤー
ナル・オブ・アメリカン・セラミツクス・ソサイ
アテイ（J.Ame.Cer.Soc.）vol.67（No.８）、P571〜
574、（1984年）では、炭化珪素（SiC）に炭化チ
タン（TiC）及び焼結助剤のアルミニウム（Al）、
炭素（Ｃ）を添加し、焼結体の破壊靭性値
（K1C）を向上させている。 一方、炭化珪素（SiC）の電気伝導性を向上さ
せる方法としては例えば窯業協会誌、vol.93（No.
３）P123〜129（1985年）ではSiCに炭化チタン
（TiC）、窒化チタン（TiN）、炭化ジルコニウム
（ZrC）、炭化タングステン（WC）、硼化ジルコニ
ウム（ZrB2）、硼化チタン（TiB2）、硼化ハフニ
ウム（HfB2）、硼化ニオブ（NbB2）、硼化タンタ
ル（TaB2）等を各々体積率で５％添加し、さら
にSiCの焼結助剤として２重量％のAl2O3を加え
た後、ホツトプレス焼結を行ない、焼結体の比抵
抗値を大幅に低下させている。また、特開昭57−
196770号公報には、SiCに容積化で0.5〜30％の
ａ，ａ，ａ族元素の炭化物、窒化物、硼化
物、酸化物及びこれらの混合物ならびに炭化アル
ミニウム（Al4C3）から選ばれる１種以上を添加
することにより電気伝導性が向上し放電加工性が
良好な焼結体の作製法を開示している。しかし前
記の特開昭57−196770号公報ではSiCの対する焼
結助剤に関しては何らその記載はない。 SiCは共有結合性が極めて高い化合物であるた
めSiC単独では焼結が困難であり、このためSiC
に特定の焼結助剤を加えることによつてはじめて
高密度、高強度等の好ましい特性を有する（複
合）焼結体が作製可能となる。また、前記のジヤ
ーナル・オブ・アメリカン・セラミツクス・ソサ
イアテイ（J.Ame.Cer.Soc.）vol.67（No.８）、P571
〜574、（1984年）及び窯業協会誌、vol.93（No.
３）、P123〜129（1985年）のようにSiCの焼結助
剤としてアルミニウム（Al）及びアルミニウム
化合物を用いた場合、高密度の焼結体は得られる
ものの、1200〜1500℃での高温強度が著しく劣化
し、耐熱高強度等の好ましい特性が損われる。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、高密度でかつ耐熱強度に優れ
た炭化珪素系セラミツクス焼結体の靭性及び電気
伝導性を向上させることにある。 （問題点を解決するための手段、作用） 本発明はSiCに炭化チタン（TiC）を複合化さ
せ、さらにSiCに対しての焼結助剤である硼素あ
るいは硼素化合物及び炭素あるいは炭素化合物を
同時添加することによつて製造される炭化珪素系
高密度セラミツクス焼結体に関するものである。
SiCに炭化チタン（TiC）を複合化することによ
つて、SiC−TiC系複合セラミツクス焼結体の靭
性及び電気伝導性を著しく向上させたものであ
る。 すなわち、本発明は炭化チタンが30〜90重量
％、硼素あるいは硼素化合物が硼素換算で炭化珪
素に対して0.1〜５重量％、炭素あるいは炭素化
合物が残留する炭素換算で炭化珪素に対して0.1
〜５重量％で、残部が実質的に炭化珪素より成る
混合粉体を成形・焼結して得られた密度が理論値
の85％以上であることを特徴とする炭化珪素系複
合セラミツクス焼結体である。 本発明のSiC−TiC系複合セラミツクス焼結体
の靭性及び電気伝導性が向上するメカニズムは、
未だ明確ではないが以下のように考えられる。 靭性に関しては、複合セラミツクス焼結体中に
おいてSiC及びTiCは焼結後も各々の粒子が分散
した微細構造となつており、粒子の分散により破
壊源からのクラツク進展が偏向し、強度及び靭性
が向上している。また電気伝導度に関しては、電
気伝導率の優れた炭化チタンが複合セラミツクス
中で均一に分散・接触して電気伝導のネツトワー
クを形成しているため、電気伝導度が向上するも
のと推測している。 さらに、SiCの焼結助剤として硼素あるいは硼
素化合物及び炭素あるいは炭素化合物を同時添加
することによつて高密度の複合セラミツクス焼結
体が得られる。SiCに対する焼結助剤を添加しな
い場合、高密度の焼結体は得られず、本発明で目
的とする耐熱高強度かつ高靭性を有するセラミツ
クスの製造は困難となる。 SiCの焼結助剤としての硼素あるいは硼素化合
物及び炭素あるいは炭素化合物の役割については
以下のように考えられている。炭素あるいは炭素
化合物はSiC粉体の表面に形成された酸化シリコ
ン（SiO2）被膜を還元・除去しSiC粒子の表面エ
ネルギーを高め、活性化させる。また硼素（硼素
化合物中の硼素）は、活性化したSiC粒子表面を
拡散し、SiC粒子の表面エネルギーを低下させ
SiC粒子の表面拡散、蒸発・凝縮を抑制し、SiC
粒子における体積拡散・粒界拡散を助長させて
SiC粒子の緻密化を促進する。 SiCの焼結助剤としてアルミニウム（Al）及び
アルミニウム化合物も知られているが、アルミニ
ウムあるいはアルミニウム化合物をSiCの焼結助
剤に用いた場合、高密度の焼結体は得られるもの
の、焼結体中の粒界に主にAl2O3−SiO2系のガラ
ス相を形成して1200〜1500℃での高温強度が著し
く劣化してしまい、望ましいものではない。 SiCにTiCを複合化し、さらに硼素あるいは硼
素化合物及び炭素あるいは炭素化合物を同時添加
することによつてはじめて高密度・耐熱高強度か
つ高靭性・高電気伝導性の炭化珪素系セラミツク
ス焼結体が製造可能になり、セラミツクス材料の
一般の低靭性、低電気伝導性の問題点は解決す
る。 以下、本発明の内容について詳細に説明する。 使用するSiC粉体としては、結晶質のβ型もし
くはα型又は両者の混合粉体、又は非晶質のSiC
粉体であり、通常は平均粒径10μｍ以下、望まし
くは平均粒径1μｍ以下（サブミクロン）の化学
的に高純度な超微粒子である。 SiCと複合化するTiC量としては、SiCとTiCの
合計量の30〜90重量％とすることがよい。 TiCは、通常平均粒径10μｍ以下、望ましくは
平均粒径1μｍ内外の化学的に高純度な超微粒子
である。 TiCの添加量を30〜90重量％の範囲とすること
により、SiC単体の場合に比べKIC値として２倍
以上となり靭性の著しい改善を図ることができ
る。 またTiCが90重量％を超えると高温での耐酸化
性が劣化する傾向があるため望ましくない。 SiCに対する焼結助剤としてSiCに対して硼素
換算で0.1〜５重量％の硼素あるいは硼素化合物
及び残留する炭素換算で0.1〜５重量％の炭素あ
るいは炭素化合物を同時に添加する。 硼素あるいは硼素化合物としては金属硼素(B)，
炭化硼素（B4C）、窒化硼素（BN）、酸化硼素
（B2O3）等の硼素化合物の１種又は２種以上の組
合せであつてもよい。硼素あるいは硼素化合物の
量がSiCに対して硼素換算で0.1重量％未満では緻
密な焼結体が得られず、またこの量が５重量％を
超えるとSiC−TiC複合焼結体の有する好ましい
特性が損われる。 また炭素あるいは炭素化合物としてはカーボン
ブラツク、アセチレンブラツクの他、フエノール
樹脂、ポリビニルアルコール、コンスターチ、糖
類、コールタールピツチのような焼結時に残留炭
素を供給する有機物等の１種又は２種以上を組み
合わせたものが使用できる。炭素あるいは炭素化
合物の量がSiCに対して残留する炭素換算で0.1重
量％未満では緻密な焼結体が得られず、またこの
量が５重量％を超えるとSiC−TiC複合焼結体の
有する好ましい特性が損われる。 以上のようにSiCにTiCを複合化し、SiCの焼
結助剤として硼素あるいは硼素化合物及び炭素あ
るいは炭素化合物を同時添加して焼結することに
より、高密度で高温高強度、高靭性、高電気伝導
性といつた好ましい特性を有する炭化珪素系（複
合）セラミツクス焼結体が作製可能となる。本発
明のような複合セラミツクスの理論密度を正確に
求めることは容易ではないが、少なくとも密度が
理論値の85％以上の焼結体でなければ前述の好ま
しい特性は損われ、望ましいものではなく、特に
理論値の90％以上の高密度焼結体が好ましい。 焼結方法としては常圧焼結法、ホツトプレス焼
結法、熱間静水圧加圧（HIP）焼結法等公知の焼
結法のいずれも用いることができる。 以下、実施例を挙げて説明する。 （実施例） 実施例 SiC粉末（平均粒径0.3μｍ、純度98％以上のβ
型結晶）に第１表に示す重量比でTiC粉末（平均
粒径1.2μｍ、純度99％以上）を添加し、ボールミ
ルを用いて充分混合した後、2150℃の温度で２時
間、アルゴン不活性雰囲気中で40MPaの圧力で
ホツトプレス焼結を行なつた。尚、硼素化合物と
してB4Cを硼素に換算して、炭素化合物としてカ
ーボンブラツクをSiCに対して各々１重量％づつ
添加した。 焼結体はJISR1601に準拠し、３mm×４mm×38
mmの試験片に加工し、アルキメデス法により密度
を測定した後、常温及びアルゴンガス中1500℃の
高温で三点曲げ試験を行つた。また焼結体の靭性
についてはIM（Indentation Microfracture）法
及びSEPCB（Single Edge Pre Crack Beam）
法にて破壊靭性値KICを測定した。
【表】
第１表に各々の組成に対する焼結体の相対密度
（理論値に対して百分率で示す）、常温・高温
（1500℃）三点曲げ平均強度及びKICの値を示す。 第１表よりSiCにTiCを複合化することにより
常温・高温強度が向上し、特にTiC添加量が５〜
30重量％で最大になること、また、1500℃の高温
でも強度が劣化しないことがわかる。また、SiC
単体、TiC単体に較べ、SiCにTiCを複合化する
ことによりKICが著しく向上しTiC添加量が50重
量％前後で最大となることが明らかである。 上述のように作製した焼結体について、その電
気伝導度を調べた。 第２表に、各組成に対する複合セラミツクス焼
結体の電気伝導度を示す。 第２表より、SiC単体に比べ、TiCを複合化す
ることによつて焼結体の電気伝導度が著しく向上
することが判る。
（理論値に対して百分率で示す）、常温・高温
（1500℃）三点曲げ平均強度及びKICの値を示す。 第１表よりSiCにTiCを複合化することにより
常温・高温強度が向上し、特にTiC添加量が５〜
30重量％で最大になること、また、1500℃の高温
でも強度が劣化しないことがわかる。また、SiC
単体、TiC単体に較べ、SiCにTiCを複合化する
ことによりKICが著しく向上しTiC添加量が50重
量％前後で最大となることが明らかである。 上述のように作製した焼結体について、その電
気伝導度を調べた。 第２表に、各組成に対する複合セラミツクス焼
結体の電気伝導度を示す。 第２表より、SiC単体に比べ、TiCを複合化す
ることによつて焼結体の電気伝導度が著しく向上
することが判る。
【表】
【表】
比較例
SiCの焼結助剤としての硼素あるいは硼素化合
物及び炭素あるいは炭素化合物の効果を調べるた
め、SiCとTiCとの複合セラミツクス系について、
焼結助剤を添加しない場合及び焼結助剤に全体の
２重量％の酸化アルミニウム（Al2O3：平均粒径
0.2μｍ、純度99.9％以上）を用いた場合について
測定を行つた。第３表に示す重量比で、粉体を調
整し、実施例と同様にボールミルを用いて充分に
混合した後、2150℃の温度で２時間、アルゴン不
活性雰囲気中で40MPaの圧力でホツトプレス焼
結を行つた。実施例と同様に焼結体を試験片に加
工し曲げ試験を行つた。 第３表に各々の組成に対する焼結体の相対密度
（理論値に対して百分率で表示）、常温及び1500℃
の高温での三点曲げ試験の結果を示す。
物及び炭素あるいは炭素化合物の効果を調べるた
め、SiCとTiCとの複合セラミツクス系について、
焼結助剤を添加しない場合及び焼結助剤に全体の
２重量％の酸化アルミニウム（Al2O3：平均粒径
0.2μｍ、純度99.9％以上）を用いた場合について
測定を行つた。第３表に示す重量比で、粉体を調
整し、実施例と同様にボールミルを用いて充分に
混合した後、2150℃の温度で２時間、アルゴン不
活性雰囲気中で40MPaの圧力でホツトプレス焼
結を行つた。実施例と同様に焼結体を試験片に加
工し曲げ試験を行つた。 第３表に各々の組成に対する焼結体の相対密度
（理論値に対して百分率で表示）、常温及び1500℃
の高温での三点曲げ試験の結果を示す。
【表】
第３表より、SiCとTiCの複合セラミツクス系
に焼結助剤を用いない場合は、高密度の焼結体は
得られず、強度も極めて小さく、また、同様に焼
結助剤にAl2O3を用いた場合は、高密度の焼結体
は得られるものの、1500℃での高温強度が著しく
劣化することが明らかである。 （発明の効果） 本発明のように、炭化チタンと炭化珪素とを複
合化し、さらに硼素あるいは硼素化合物及び炭素
あるいは炭素化合物とを同時添加することによつ
て、高密度で耐熱強度、靭性及び電気伝導性の優
れた炭化珪素系セラミツクス焼結体が得られる。
本発明の炭化珪素系（複合）セラミツクス焼結体
は、セラミツクス材料に一般の低靭性ひいては低
信頼性の問題点を解決し、さらに高電気伝導性に
より放電加工性を向上して難加工性の問題点をも
解消する。
に焼結助剤を用いない場合は、高密度の焼結体は
得られず、強度も極めて小さく、また、同様に焼
結助剤にAl2O3を用いた場合は、高密度の焼結体
は得られるものの、1500℃での高温強度が著しく
劣化することが明らかである。 （発明の効果） 本発明のように、炭化チタンと炭化珪素とを複
合化し、さらに硼素あるいは硼素化合物及び炭素
あるいは炭素化合物とを同時添加することによつ
て、高密度で耐熱強度、靭性及び電気伝導性の優
れた炭化珪素系セラミツクス焼結体が得られる。
本発明の炭化珪素系（複合）セラミツクス焼結体
は、セラミツクス材料に一般の低靭性ひいては低
信頼性の問題点を解決し、さらに高電気伝導性に
より放電加工性を向上して難加工性の問題点をも
解消する。
Claims (1)
- １ 炭化チタンが30〜90重量％、硼素あるいは硼
素化合物が硼素換算で炭化珪素に対して0.1〜５
重量％、炭素あるいは炭素化合物が残留する炭素
換算で炭化珪素に対して0.1〜５重量％で、残部
が実質的に炭化珪素より成る混合粉体を成形・焼
結して得られた密度が理論値の85％以上であるこ
とを特徴とする炭化珪素系複合セラミツクス焼結
体。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61101614A JPS62260774A (ja) | 1986-05-01 | 1986-05-01 | 炭化珪素系複合セラミックス焼結体 |
| EP87106272A EP0243963B1 (en) | 1986-05-01 | 1987-04-30 | Sintered non-oxide ceramic composite and method for preparing the same |
| DE8787106272T DE3771767D1 (de) | 1986-05-01 | 1987-04-30 | Gesinterter nichtoxidierter keramischer koerper und sein herstellungsverfahren. |
| US07/044,298 US4837231A (en) | 1986-05-01 | 1987-04-30 | Sintered non-oxide ceramic composite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61101614A JPS62260774A (ja) | 1986-05-01 | 1986-05-01 | 炭化珪素系複合セラミックス焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62260774A JPS62260774A (ja) | 1987-11-13 |
| JPH0513103B2 true JPH0513103B2 (ja) | 1993-02-19 |
Family
ID=14305278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61101614A Granted JPS62260774A (ja) | 1986-05-01 | 1986-05-01 | 炭化珪素系複合セラミックス焼結体 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4837231A (ja) |
| EP (1) | EP0243963B1 (ja) |
| JP (1) | JPS62260774A (ja) |
| DE (1) | DE3771767D1 (ja) |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62278166A (ja) * | 1986-05-26 | 1987-12-03 | 三井東圧化学株式会社 | 複合金属炭化物焼結体の製造方法 |
| JPS63230570A (ja) * | 1987-03-20 | 1988-09-27 | イビデン株式会社 | ＳｉＣ−ＴｉＣ常圧焼結体およびその製造方法 |
| JPS63230569A (ja) * | 1987-03-20 | 1988-09-27 | イビデン株式会社 | ＴｉＣ焼結体およびその製造方法 |
| JP2736380B2 (ja) * | 1987-08-11 | 1998-04-02 | 株式会社豊田中央研究所 | 炭化珪素質材料の製造方法及び原料組成物 |
| US5034355A (en) * | 1987-10-28 | 1991-07-23 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Tough silicon carbide composite material containing fibrous boride |
| JPH0627036B2 (ja) * | 1988-06-22 | 1994-04-13 | 日本鋼管株式会社 | 高強度高靭性ＴｉＢ▲下２▼セラミックス |
| JPH0653618B2 (ja) * | 1989-01-06 | 1994-07-20 | 東海カーボン株式会社 | 粉砕機用ハンマー部材 |
| US5032550A (en) * | 1989-10-13 | 1991-07-16 | Aluminum Company Of America | High impact resistant ceramic composite |
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