JPH05254945A - 反応焼結セラミックスの製造法 - Google Patents
反応焼結セラミックスの製造法Info
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- JPH05254945A JPH05254945A JP4054814A JP5481492A JPH05254945A JP H05254945 A JPH05254945 A JP H05254945A JP 4054814 A JP4054814 A JP 4054814A JP 5481492 A JP5481492 A JP 5481492A JP H05254945 A JPH05254945 A JP H05254945A
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- oxide powder
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- oxide
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Abstract
(57)【要約】
【目的】超微細気孔形状を有する高性能反応焼結セラミ
ックスの製造法。 【構成】超微粒アモルファス金属酸化物粉末から成る成
形体をガスと反応させ、反応焼結体を製造する。 【効果】グローボックスを必要とせず、大気中処理が可
能なため製造法が簡単であり、大型品や複雑形状品の高
性能反応焼結セラミックスの製造が可能。
ックスの製造法。 【構成】超微粒アモルファス金属酸化物粉末から成る成
形体をガスと反応させ、反応焼結体を製造する。 【効果】グローボックスを必要とせず、大気中処理が可
能なため製造法が簡単であり、大型品や複雑形状品の高
性能反応焼結セラミックスの製造が可能。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複合セラミックスの製造
法に係り、特に気孔形状の小さい反応焼結セラミックス
の製造法に関する。
法に係り、特に気孔形状の小さい反応焼結セラミックス
の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】反応焼結法は、焼結時の寸法変化率の小
さい精密焼結性に優れたプロセスであり、これまでに各
種のものが開発されている（例えば、特開昭61−146754
号公報）。反応焼結の原料に用いられる金属粉末は、微
粒であればあるほど焼結体の特性を向上することが出来
る。しかし、金属粉末自身は大気に対して活性のため、
超微粒子になると大気中では取り扱いができず、不活性
ガス雰囲気中のグローボックス内で処理を行っていた。
さい精密焼結性に優れたプロセスであり、これまでに各
種のものが開発されている（例えば、特開昭61−146754
号公報）。反応焼結の原料に用いられる金属粉末は、微
粒であればあるほど焼結体の特性を向上することが出来
る。しかし、金属粉末自身は大気に対して活性のため、
超微粒子になると大気中では取り扱いができず、不活性
ガス雰囲気中のグローボックス内で処理を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、超微
粒子の取り扱いの点について考慮がされておらず、不活
性ガス雰囲気中のグローボックス内で処理を行うため、
成形プロセスに拘束が生じるという問題があった。
粒子の取り扱いの点について考慮がされておらず、不活
性ガス雰囲気中のグローボックス内で処理を行うため、
成形プロセスに拘束が生じるという問題があった。
【０００４】本発明の目的は、大気中で容易に取り扱い
が可能な超微粒子を用いて反応焼結セラミックスの製造
法を提供することにある。
が可能な超微粒子を用いて反応焼結セラミックスの製造
法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、鋭意検討した結果、反応焼結セラミックスの原料に
アモルファス金属酸化物粉末を使用することにより、従
来、大気中では取り扱えなかった超微粒金属粉末を、容
易に取り扱うことが可能になり、不活性ガス雰囲気中の
グローボックス内で処理を必要としない簡易な製造方法
で高性能の反応焼結セラミックスを得ることができるこ
とを見出した。
に、鋭意検討した結果、反応焼結セラミックスの原料に
アモルファス金属酸化物粉末を使用することにより、従
来、大気中では取り扱えなかった超微粒金属粉末を、容
易に取り扱うことが可能になり、不活性ガス雰囲気中の
グローボックス内で処理を必要としない簡易な製造方法
で高性能の反応焼結セラミックスを得ることができるこ
とを見出した。
【０００６】更に、上記目的を達成するために、本発明
では、アモルファス金属酸化物粉末からなる成形体を酸
化物還元ガスを含む反応性ガス雰囲気中で加熱焼結する
ことにより可能であることを見出した。
では、アモルファス金属酸化物粉末からなる成形体を酸
化物還元ガスを含む反応性ガス雰囲気中で加熱焼結する
ことにより可能であることを見出した。
【０００７】上記アモルファス金属酸化物粉末には、大
気中で安定なものであれば何でも使用可能であり、金属
アルコキシド法，ゾルゲル法，気相加水分解法など各種
方法により製造可能である。特に、Ｓｉ酸化物粉末，Ｔ
ｉ酸化物粉末，Ｃｒ酸化物粉末，Ａｌ酸化物粉末，Ｂ酸
化物粉末を使用することが好ましい。
気中で安定なものであれば何でも使用可能であり、金属
アルコキシド法，ゾルゲル法，気相加水分解法など各種
方法により製造可能である。特に、Ｓｉ酸化物粉末，Ｔ
ｉ酸化物粉末，Ｃｒ酸化物粉末，Ａｌ酸化物粉末，Ｂ酸
化物粉末を使用することが好ましい。
【０００８】金属酸化物を雰囲気中のガスと反応させて
物質を生成する方法で、代表的なものはＳｉ3Ｎ4粉末の
製造法（シリカ還元法）が知られている。シリカ還元法
とは、ＳｉＯ2 とカーボンの微粉末を一定割合で混合
し、窒素中で加熱方法である。本発明は、既存のシリカ
還元法と比較して以下の利点があることが重要なポイン
トである。
物質を生成する方法で、代表的なものはＳｉ3Ｎ4粉末の
製造法（シリカ還元法）が知られている。シリカ還元法
とは、ＳｉＯ2 とカーボンの微粉末を一定割合で混合
し、窒素中で加熱方法である。本発明は、既存のシリカ
還元法と比較して以下の利点があることが重要なポイン
トである。
【０００９】１）アモルファス金属酸化物の方が、結晶
質の金属酸化物比較して、超微粒子の製造が可能であ
る。２）アモルファス金属酸化物の方が、結晶質の金属
酸化物比較して、還元，窒化などの反応が容易である。
３）アモルファス金属酸化物の方が、表面水酸基がある
ため、成形バインーとの濡れが良く、成形性に優れる。
この利点を反応焼結セラミックス焼結体の製造法に活か
したものである。
質の金属酸化物比較して、超微粒子の製造が可能であ
る。２）アモルファス金属酸化物の方が、結晶質の金属
酸化物比較して、還元，窒化などの反応が容易である。
３）アモルファス金属酸化物の方が、表面水酸基がある
ため、成形バインーとの濡れが良く、成形性に優れる。
この利点を反応焼結セラミックス焼結体の製造法に活か
したものである。
【００１０】本発明において、アモルファス金属酸化物
の平均粒径は０.５μｍ 以下、好ましくは０.２μｍ 以
下の球状のものを使用することが必要であり、２０ｎｍ
の超微粒子でも原料として使用可能である。微粒であれ
ばあるほど、反応焼結体の気孔形状が小さくでき、粒子
間の気孔サイズをミクロン以下，ナノサイズ以下の均一
な分布状態にすることができ、機械的強度が大幅に向上
することが判った。超微粒のアモルファス金属酸化物を
用いることにより、気孔形状を０.１μｍ 以下にするこ
とができ、高強度化に極めて有効である。なぜなら、反
応焼結セラミックス焼結体は、必ず気孔を有し、その最
大気孔径が破壊の起点となり強度の低下をもたらすため
である。したがって、最大気孔径を小さくすることが極
めて重要であり、そのためには反応前の原料に超微粉末
を用いることが必須条件であり、本発明の方法によりそ
れが可能となった。
の平均粒径は０.５μｍ 以下、好ましくは０.２μｍ 以
下の球状のものを使用することが必要であり、２０ｎｍ
の超微粒子でも原料として使用可能である。微粒であれ
ばあるほど、反応焼結体の気孔形状が小さくでき、粒子
間の気孔サイズをミクロン以下，ナノサイズ以下の均一
な分布状態にすることができ、機械的強度が大幅に向上
することが判った。超微粒のアモルファス金属酸化物を
用いることにより、気孔形状を０.１μｍ 以下にするこ
とができ、高強度化に極めて有効である。なぜなら、反
応焼結セラミックス焼結体は、必ず気孔を有し、その最
大気孔径が破壊の起点となり強度の低下をもたらすため
である。したがって、最大気孔径を小さくすることが極
めて重要であり、そのためには反応前の原料に超微粉末
を用いることが必須条件であり、本発明の方法によりそ
れが可能となった。
【００１１】また、得られた反応焼結体の気孔率は５０
％以下とするのが好ましい。その理由は、気孔率が４０
％を越えると強度が急激に小さくなるためである。ただ
し、触媒などに使用する際は、気孔率を限定する必要は
無い。さらに、反応焼結後、２次焼結（緻密化焼結）、
ＨＰ，ＨＩＰにより緻密化することも容易に可能であ
る。気孔形状が０.１μｍ 以下と小さいために、ＨＩＰ
などにより容易に気孔がつぶれ緻密化出来る。また、原
料に焼結助剤を混合するとか、反応焼結体に焼結助剤含
浸することにより、反応焼結完了後高温で緻密化処理を
行うことも可能である。焼結助剤には、一般に用いられ
ている希土類化合物などが使用できる。
％以下とするのが好ましい。その理由は、気孔率が４０
％を越えると強度が急激に小さくなるためである。ただ
し、触媒などに使用する際は、気孔率を限定する必要は
無い。さらに、反応焼結後、２次焼結（緻密化焼結）、
ＨＰ，ＨＩＰにより緻密化することも容易に可能であ
る。気孔形状が０.１μｍ 以下と小さいために、ＨＩＰ
などにより容易に気孔がつぶれ緻密化出来る。また、原
料に焼結助剤を混合するとか、反応焼結体に焼結助剤含
浸することにより、反応焼結完了後高温で緻密化処理を
行うことも可能である。焼結助剤には、一般に用いられ
ている希土類化合物などが使用できる。
【００１２】また、アモルファス金属酸化物粉末と窒化
物，炭化物，酸化物，硼化物，酸窒化物の少なくとも１
種からなる無機化合物粒子及び／又はウイスカからなる
成形体を酸化物還元ガスを含む反応性ガス雰囲気中で加
熱焼結することにより、各種特性を持つ反応焼結セラミ
ックスが得られる。
物，炭化物，酸化物，硼化物，酸窒化物の少なくとも１
種からなる無機化合物粒子及び／又はウイスカからなる
成形体を酸化物還元ガスを含む反応性ガス雰囲気中で加
熱焼結することにより、各種特性を持つ反応焼結セラミ
ックスが得られる。
【００１３】該無機化合物粒子及び／又はウイスカは、
ＳｉＣ，Ｓｉ3Ｎ4，ＡｌＮ，Al2O3，Ｓｉ2Ｎ2Ｏ，Ｂ
Ｎ，Ｂ4Ｃ，ＺｒＢ2，ＺｒＯ2 ，ＺｒＮ，ＴｉＮ，Ｔｉ
Ｃ，ＴｉＯ2，ＴａＮ，Ｃｒ2Ｎ，Ｃなどが使用可能であ
り、これに限定されない。
ＳｉＣ，Ｓｉ3Ｎ4，ＡｌＮ，Al2O3，Ｓｉ2Ｎ2Ｏ，Ｂ
Ｎ，Ｂ4Ｃ，ＺｒＢ2，ＺｒＯ2 ，ＺｒＮ，ＴｉＮ，Ｔｉ
Ｃ，ＴｉＯ2，ＴａＮ，Ｃｒ2Ｎ，Ｃなどが使用可能であ
り、これに限定されない。
【００１４】無機化合物の配合比は、７０ｗｔ％以下と
するのが好ましい。７０ｗｔ％より多くなると、機械的
強度が低下するためである。
するのが好ましい。７０ｗｔ％より多くなると、機械的
強度が低下するためである。
【００１５】無機化合物は、平均粒径２０μｍ以下の粒
子及び／又はアスペクト比１００以下，長さ１００μｍ
以下のウイスカを使用するのが好ましい。なぜなら、平
均粒径が２０μｍを越え、またアスペクト比が１００を
越え、長さが１００μｍを越えると混合が難しく分散状
態が良くないため、最大気孔径を１μｍ以下とするのが
困難であるからである。また無機化合物は、市販のもの
をそのまま用いることができる、さらに、ファイバ状の
長繊維を使用することも可能である。またミルなどによ
り粉砕した丸みを帯びた粒子を使用してもよい。特に、
丸い粒子の方が焼結体内の気孔が均一になり強度が高く
なる。
子及び／又はアスペクト比１００以下，長さ１００μｍ
以下のウイスカを使用するのが好ましい。なぜなら、平
均粒径が２０μｍを越え、またアスペクト比が１００を
越え、長さが１００μｍを越えると混合が難しく分散状
態が良くないため、最大気孔径を１μｍ以下とするのが
困難であるからである。また無機化合物は、市販のもの
をそのまま用いることができる、さらに、ファイバ状の
長繊維を使用することも可能である。またミルなどによ
り粉砕した丸みを帯びた粒子を使用してもよい。特に、
丸い粒子の方が焼結体内の気孔が均一になり強度が高く
なる。
【００１６】酸化物還元ガスは、アモルファス金属酸化
物の酸化物を還元できるガスであれば何でも使用可能で
あるが、水素系が好ましい。また、酸化物を還元するの
にＣを混合することが一つの方法である。反応性ガス雰
囲気は、窒化性，炭化性，炭窒化性，ケイ化性ガスを使
用するのが好ましい。例えば、アンモニア，シランガ
ス，炭化水素ガス（メタン，アセチレンなど）混合雰囲
気中で加熱することによっても得ることができる。酸化
物を還元するのに混合したＣ粉末をアモルファス金属酸
化物と反応させて炭化物に変化することが出来る。Ｃ粉
末の配合比は、無機化合物との合計として７０ｗｔ％以
下とするのが好ましい。７０ｗｔ％より多くなると、機
械的強度が大幅に低下するためである。
物の酸化物を還元できるガスであれば何でも使用可能で
あるが、水素系が好ましい。また、酸化物を還元するの
にＣを混合することが一つの方法である。反応性ガス雰
囲気は、窒化性，炭化性，炭窒化性，ケイ化性ガスを使
用するのが好ましい。例えば、アンモニア，シランガ
ス，炭化水素ガス（メタン，アセチレンなど）混合雰囲
気中で加熱することによっても得ることができる。酸化
物を還元するのに混合したＣ粉末をアモルファス金属酸
化物と反応させて炭化物に変化することが出来る。Ｃ粉
末の配合比は、無機化合物との合計として７０ｗｔ％以
下とするのが好ましい。７０ｗｔ％より多くなると、機
械的強度が大幅に低下するためである。
【００１７】得られた反応焼結セラミックスの気孔中に
樹脂，粒子，油，固体潤滑剤などを含浸することも可能
である。均一な小さな気孔に上記物質を含浸することに
より、低摩擦係数の摺動材を得ることができる。
樹脂，粒子，油，固体潤滑剤などを含浸することも可能
である。均一な小さな気孔に上記物質を含浸することに
より、低摩擦係数の摺動材を得ることができる。
【００１８】また無機化合物の種類とアモルファス金属
酸化物から生成した窒化物との配合比などにより各種特
性のものが得ることも可能である。例えば、導電性の無
機化合物を使用すると導電性を有するセラミックス複合
体が得られる。
酸化物から生成した窒化物との配合比などにより各種特
性のものが得ることも可能である。例えば、導電性の無
機化合物を使用すると導電性を有するセラミックス複合
体が得られる。
【００１９】
【作用】本発明は、超微粒アモルファス金属酸化物を反
応焼結セラミックスの原料とすることにより、大気中で
容易に取り扱いが可能なため、製造法が簡易になる。し
たがって、複雑形状品や大型部品を高性能の反応焼結セ
ラミックスで提供することができる。
応焼結セラミックスの原料とすることにより、大気中で
容易に取り扱いが可能なため、製造法が簡易になる。し
たがって、複雑形状品や大型部品を高性能の反応焼結セ
ラミックスで提供することができる。
【００２０】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明を更に具体的に
説明する。
説明する。
【００２１】〈実施例１−９〉平均粒径１μｍのＳｉＣ
粉末と平均粒径０.２μｍ のアモルファスＳｉ酸化物粉
末の表１に示す配合の混合粉末１００重量部に、ポリビ
ニルブチラール６重量部、トリクロロエチレン２４重量
部、テトラクロロエチレン３２重量部、ｎ−ブチルアル
コール４４重量部、ブチルフタリルグリコール酸ブチル
２重量部からなるバインダ１０８重量部を加え、ボール
ミルで２４時間混合し、スラリとする。スラリを真空脱
気して気泡を除去し、次いでゴム型内に流し込み成形
し、直径５０mm、厚さ１０mmの成形体を作製した。アル
ゴン雰囲気炉中で１００℃，１０時間乾燥後、次に成形
体のバインダ分を除去した後、アンモニアガス中１１０
０℃から１６００℃まで４℃／ｈでアモルファスＳｉ酸
化物粉末を還元，窒化処理した。得られた焼結体の気孔
形状，気孔率測定結果を表１に示す。
粉末と平均粒径０.２μｍ のアモルファスＳｉ酸化物粉
末の表１に示す配合の混合粉末１００重量部に、ポリビ
ニルブチラール６重量部、トリクロロエチレン２４重量
部、テトラクロロエチレン３２重量部、ｎ−ブチルアル
コール４４重量部、ブチルフタリルグリコール酸ブチル
２重量部からなるバインダ１０８重量部を加え、ボール
ミルで２４時間混合し、スラリとする。スラリを真空脱
気して気泡を除去し、次いでゴム型内に流し込み成形
し、直径５０mm、厚さ１０mmの成形体を作製した。アル
ゴン雰囲気炉中で１００℃，１０時間乾燥後、次に成形
体のバインダ分を除去した後、アンモニアガス中１１０
０℃から１６００℃まで４℃／ｈでアモルファスＳｉ酸
化物粉末を還元，窒化処理した。得られた焼結体の気孔
形状，気孔率測定結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】これより、本発明の反応焼結体の気孔形状
は、０.２μｍ 以下と小さいことがわかる。また、気孔
率はＳｉＣ量が多くなるにともない増加していることが
わかる。機械部品などに使用するには、ＳｉＣ量７０ｗ
ｔ％以下にすることが好ましい。
は、０.２μｍ 以下と小さいことがわかる。また、気孔
率はＳｉＣ量が多くなるにともない増加していることが
わかる。機械部品などに使用するには、ＳｉＣ量７０ｗ
ｔ％以下にすることが好ましい。
【００２４】本発明の複合セラミックスの焼結時寸法変
化率は、０.４％ 以下と小さく、この値は常圧焼結材の
１／５０であり、精密焼結性に優れていることが分かっ
た。 〈実施例１０〉平均粒径０.０２μｍ のアモルファスＳ
ｉ酸化物粉末１００重量部に成形用バインダとしてポリ
エチレン系ワックス，合成ワックス，ステアリン酸など
の有機バインダを１５重量部添加し加圧ニーダで１６０
℃，５時間混練した。そして、混練物を破砕した後、供
試原料とした。この原料を射出成形機を用いて直径５０
mm，厚さ２０mmのものに成形した。この成形体はアルゴ
ン雰囲気中３℃／ｈの昇温速度で５００℃まで加熱し、
成形バインダを除去した。そして、水素５％＋窒素雰囲
気下で１５００℃まで加熱した。その結果、生成窒化物
である０.１μｍ以下の酸窒化珪素，窒化珪素粒子から
なる、気孔形状０.１μｍ 以下、気孔率２５％の曲げ強
度６６０ＭＰａを有する反応焼結体が得られた。
化率は、０.４％ 以下と小さく、この値は常圧焼結材の
１／５０であり、精密焼結性に優れていることが分かっ
た。 〈実施例１０〉平均粒径０.０２μｍ のアモルファスＳ
ｉ酸化物粉末１００重量部に成形用バインダとしてポリ
エチレン系ワックス，合成ワックス，ステアリン酸など
の有機バインダを１５重量部添加し加圧ニーダで１６０
℃，５時間混練した。そして、混練物を破砕した後、供
試原料とした。この原料を射出成形機を用いて直径５０
mm，厚さ２０mmのものに成形した。この成形体はアルゴ
ン雰囲気中３℃／ｈの昇温速度で５００℃まで加熱し、
成形バインダを除去した。そして、水素５％＋窒素雰囲
気下で１５００℃まで加熱した。その結果、生成窒化物
である０.１μｍ以下の酸窒化珪素，窒化珪素粒子から
なる、気孔形状０.１μｍ 以下、気孔率２５％の曲げ強
度６６０ＭＰａを有する反応焼結体が得られた。
【００２５】本発明において、成形用バインダはポリビ
ニルブチラールやポリエチレンなどの有機高分子化合物
やシリコンイミド化合物やポリシラン化合物などの有機
Ｓｉ高分子化合物などを使用することができる。また、
成形方法は、プレス成形，射出成形，鋳込み成形，ラバ
ープレス成形，押出し成形など形状に合わせて各種成形
方法が選択できる。
ニルブチラールやポリエチレンなどの有機高分子化合物
やシリコンイミド化合物やポリシラン化合物などの有機
Ｓｉ高分子化合物などを使用することができる。また、
成形方法は、プレス成形，射出成形，鋳込み成形，ラバ
ープレス成形，押出し成形など形状に合わせて各種成形
方法が選択できる。
【００２６】〈実施例１１−２３〉表２に示す各種アモ
ルファス金属酸化物，各種アモルファス金属酸化物＋無
機化合物を原料に用いて、実施例２と同様にして成形，
焼結を行った。
ルファス金属酸化物，各種アモルファス金属酸化物＋無
機化合物を原料に用いて、実施例２と同様にして成形，
焼結を行った。
【００２７】
【表２】
【００２８】その結果、従来にない気孔形状の小さい反
応焼結体が得られた。
応焼結体が得られた。
【００２９】〈実施例２４〉平均粒径１μｍのＣ粉末２
０重量部と平均粒径０.０１μｍ のアモルファスＳｉ酸
化物粉末８０重量部の混合粉末に、ポリビニルブチラー
ル６重量部、トリクロロエチレン２４重量部、テトラク
ロロエチレン３２重量部、ｎ−ブチルアルコール４４重
量部、ブチルフタリルグリコール酸ブチル２重量部から
なるバインダ１０８重量部を加え、ボールミルで２４時
間混合し、スラリとする。
０重量部と平均粒径０.０１μｍ のアモルファスＳｉ酸
化物粉末８０重量部の混合粉末に、ポリビニルブチラー
ル６重量部、トリクロロエチレン２４重量部、テトラク
ロロエチレン３２重量部、ｎ−ブチルアルコール４４重
量部、ブチルフタリルグリコール酸ブチル２重量部から
なるバインダ１０８重量部を加え、ボールミルで２４時
間混合し、スラリとする。
【００３０】スラリを真空脱気して気泡を除去し、次い
でゴム型内に流し込み成形し、直径５０mm，厚さ１０mm
の成形体を作製した。アルゴン雰囲気炉中で１００℃，
１０時間乾燥後、次に成形体のバインダ分を除去した
後、アンモニアガス中1100℃から１５００℃まで３℃／
ｈでアモルファスＳｉ酸化物粉末を還元，窒化処理する
とともに炭化処理した。得られた焼結体の組成は窒化珪
素，酸窒化珪素，炭化珪素，遊離カーボンからなった。
また、気孔形状０.０５μｍ 以下、気孔率１５％と極め
て小さい反応焼結体が得られた。
でゴム型内に流し込み成形し、直径５０mm，厚さ１０mm
の成形体を作製した。アルゴン雰囲気炉中で１００℃，
１０時間乾燥後、次に成形体のバインダ分を除去した
後、アンモニアガス中1100℃から１５００℃まで３℃／
ｈでアモルファスＳｉ酸化物粉末を還元，窒化処理する
とともに炭化処理した。得られた焼結体の組成は窒化珪
素，酸窒化珪素，炭化珪素，遊離カーボンからなった。
また、気孔形状０.０５μｍ 以下、気孔率１５％と極め
て小さい反応焼結体が得られた。
【００３１】〈実施例２５〉平均粒径０.５μｍのＴｉ
Ｎ粉末１０重量部と平均粒径０.０１μｍのアモルファ
スＳｉ酸化物粉末８０重量部の混合粉末に、ポリビニル
ブチラール６重量部、トリクロロエチレン２４重量部、
テトラクロロエチレン３２重量部、ｎ−ブチルアルコー
ル４４重量部、ブチルフタリルグリコール酸ブチル２重
量部からなるバインダ１０８重量部を加え、ボールミル
で２４時間混合し、スラリとする。
Ｎ粉末１０重量部と平均粒径０.０１μｍのアモルファ
スＳｉ酸化物粉末８０重量部の混合粉末に、ポリビニル
ブチラール６重量部、トリクロロエチレン２４重量部、
テトラクロロエチレン３２重量部、ｎ−ブチルアルコー
ル４４重量部、ブチルフタリルグリコール酸ブチル２重
量部からなるバインダ１０８重量部を加え、ボールミル
で２４時間混合し、スラリとする。
【００３２】スラリを真空脱気して気泡を除去し、次い
でゴム型内に流し込み成形し、直径５０mm,厚さ１０mm
の成形体を作製した。アルゴン雰囲気炉中で１００℃,
１０時間乾燥後、次に成形体のバインダ分を除去した
後、ＣＯ１０％＋アンモニアガス中１１００℃から１６
５０℃まで３℃／ｈでアモルファスＳｉ酸化物粉末を還
元，炭窒化処理した。得られた焼結体の組成はＳｉ
3Ｎ4,ＴｉＣ,ＴｉＮ,Ｔｉ(Ｃ，Ｎ），ＳｉＣからなっ
た。また、気孔形状は、０.０４μｍ 以下と極めて小さ
い反応焼結体が得られた。
でゴム型内に流し込み成形し、直径５０mm,厚さ１０mm
の成形体を作製した。アルゴン雰囲気炉中で１００℃,
１０時間乾燥後、次に成形体のバインダ分を除去した
後、ＣＯ１０％＋アンモニアガス中１１００℃から１６
５０℃まで３℃／ｈでアモルファスＳｉ酸化物粉末を還
元，炭窒化処理した。得られた焼結体の組成はＳｉ
3Ｎ4,ＴｉＣ,ＴｉＮ,Ｔｉ(Ｃ，Ｎ），ＳｉＣからなっ
た。また、気孔形状は、０.０４μｍ 以下と極めて小さ
い反応焼結体が得られた。
【００３３】〈実施例２６〉平均粒径１００ｎｍのＴｉ
Ｎ粉末２０重量部と平均粒径２０ｎｍのアモルファスＴ
ｉ酸化物粉末８０重量部の混合粉末に、ポリビニルブチ
ラール６重量部、トリクロロエチレン２４重量部、テト
ラクロロエチレン３２重量部、ｎ−ブチルアルコール４
４重量部、ブチルフタリルグリコール酸ブチル２重量部
からなるバインダ１０８重量部を加え、ボールミルで２
４時間混合し、スラリとする。
Ｎ粉末２０重量部と平均粒径２０ｎｍのアモルファスＴ
ｉ酸化物粉末８０重量部の混合粉末に、ポリビニルブチ
ラール６重量部、トリクロロエチレン２４重量部、テト
ラクロロエチレン３２重量部、ｎ−ブチルアルコール４
４重量部、ブチルフタリルグリコール酸ブチル２重量部
からなるバインダ１０８重量部を加え、ボールミルで２
４時間混合し、スラリとする。
【００３４】スラリを真空脱気して気泡を除去し、次い
でゴム型内に流し込み成形し、直径１００mm，厚さ１０
mmの成形体を作製した。アルゴン雰囲気炉中で１００
℃，１０時間乾燥後、次に成形体のバインダ分を除去し
た後、アンモニアガス中500℃から１４００℃まで３℃
／ｈでアモルファスＴｉ酸化物粉末を還元，窒化処理し
た。得られた焼結体はＴｉＮ主成分からなり、抵抗率５
×１０-7Ωｍ、気孔形状０.０１μｍ 以下と極めて小さ
い反応焼結体が得られた。
でゴム型内に流し込み成形し、直径１００mm，厚さ１０
mmの成形体を作製した。アルゴン雰囲気炉中で１００
℃，１０時間乾燥後、次に成形体のバインダ分を除去し
た後、アンモニアガス中500℃から１４００℃まで３℃
／ｈでアモルファスＴｉ酸化物粉末を還元，窒化処理し
た。得られた焼結体はＴｉＮ主成分からなり、抵抗率５
×１０-7Ωｍ、気孔形状０.０１μｍ 以下と極めて小さ
い反応焼結体が得られた。
【００３５】〈実施例２７〉平均粒径５０ｎｍのアモル
ファスＣｒ酸化物粉末１００重量部に成形用バインダと
してポリエチレン系ワックス，合成ワックス，ステアリ
ン酸などの有機バインダを１５重量部添加し加圧ニーダ
で１６０℃，５時間混練した。そして、混練物を破砕し
た後、供試原料とした。この原料を押出し成形機を用い
て１００mm角，厚さ２０mmのものに成形した。この成形
体はアルゴン雰囲気中３℃／ｈの昇温速度で５００℃ま
で加熱し、成形バインダを除去した。そして、メタン５
％＋アンモニア雰囲気下で１５５０℃まで加熱した。そ
の結果、Ｃｒ窒化物，Ｃｒ炭窒化物の主成分からなる気
孔形状０.０１μｍ 以下の曲げ強度５８０ＭＰａ、抵抗
率８×１０-7Ωｍを有する反応焼結体が得られた。
ファスＣｒ酸化物粉末１００重量部に成形用バインダと
してポリエチレン系ワックス，合成ワックス，ステアリ
ン酸などの有機バインダを１５重量部添加し加圧ニーダ
で１６０℃，５時間混練した。そして、混練物を破砕し
た後、供試原料とした。この原料を押出し成形機を用い
て１００mm角，厚さ２０mmのものに成形した。この成形
体はアルゴン雰囲気中３℃／ｈの昇温速度で５００℃ま
で加熱し、成形バインダを除去した。そして、メタン５
％＋アンモニア雰囲気下で１５５０℃まで加熱した。そ
の結果、Ｃｒ窒化物，Ｃｒ炭窒化物の主成分からなる気
孔形状０.０１μｍ 以下の曲げ強度５８０ＭＰａ、抵抗
率８×１０-7Ωｍを有する反応焼結体が得られた。
【００３６】〈実施例２８〉平均粒径５０ｎｍのアモル
ファスＳｉ酸化物粉末１００重量部に成形用バインダと
してポリエチレン系ワックス，合成ワックス，ステアリ
ン酸などの有機バインダを１５重量部添加し加圧ニーダ
で１６０℃，５時間混練した。そして、混練物を破砕し
た後、供試原料とした。この原料を押出し成形機を用い
て１００mm角，厚さ２０mmのものに成形した。この成形
体はアルゴン雰囲気中３℃／ｈの昇温速度で５００℃ま
で加熱し、成形バインダを除去した。そして、水素１％
＋窒素雰囲気下で１５４０℃まで加熱した。その結果、
Ｓｉ窒化物，Ｓｉ炭窒化物，Ｓｉ酸窒化物からなる気孔
形状０.０１μｍ 以下の曲げ強度７２０ＭＰａを有する
反応焼結体が得られた。
ファスＳｉ酸化物粉末１００重量部に成形用バインダと
してポリエチレン系ワックス，合成ワックス，ステアリ
ン酸などの有機バインダを１５重量部添加し加圧ニーダ
で１６０℃，５時間混練した。そして、混練物を破砕し
た後、供試原料とした。この原料を押出し成形機を用い
て１００mm角，厚さ２０mmのものに成形した。この成形
体はアルゴン雰囲気中３℃／ｈの昇温速度で５００℃ま
で加熱し、成形バインダを除去した。そして、水素１％
＋窒素雰囲気下で１５４０℃まで加熱した。その結果、
Ｓｉ窒化物，Ｓｉ炭窒化物，Ｓｉ酸窒化物からなる気孔
形状０.０１μｍ 以下の曲げ強度７２０ＭＰａを有する
反応焼結体が得られた。
【００３７】〈実施例２９〉実施例２で得られた反応焼
結Ｓｉ3Ｎ4体をＨＩＰ処理を行った。ＨＩＰ処理は、２
１００℃で５時間を行った。その結果、気孔率１％以下
の緻密質のＳｉ3Ｎ4セラミックスが得られた。曲げ強度
は、室温から１６００℃まで870MPaと、高温特性に優れ
たＳｉ3Ｎ4基セラミックスが得られた。
結Ｓｉ3Ｎ4体をＨＩＰ処理を行った。ＨＩＰ処理は、２
１００℃で５時間を行った。その結果、気孔率１％以下
の緻密質のＳｉ3Ｎ4セラミックスが得られた。曲げ強度
は、室温から１６００℃まで870MPaと、高温特性に優れ
たＳｉ3Ｎ4基セラミックスが得られた。
【００３８】〈実施例３０〉平均粒径５０ｎｍのアモル
ファスＳｉ酸化物粉末９５重量部、焼結助剤としてＹ2
Ｏ3３重量部，Ａｌ2Ｏ3２重量部の混合粉末に、ポリビ
ニルブチラール６重量部、トリクロロエチレン２４重量
部、テトラクロロエチレン３２重量部、ｎ−ブチルアル
コール４４重量部、ブチルフタリルグリコール酸ブチル
２重量部からなるバインダ１０８重量部を加え、ボール
ミルで２４時間混合し、スラリとする。スラリを真空脱
気して気泡を除去し、次いでゴム型内に流し込み成形
し、直径５０mm，厚さ１０mmの成形体を作製した。アル
ゴン雰囲気炉中で１００℃，１０時間乾燥後、次に成形
体のバインダ分を除去した後、アンモニアガス中１１０
０℃から１４５０℃まで３℃／ｈでアモルファスＳｉ酸
化物粉末を還元，窒化処理した。得られた反応焼結体を
１７５０℃で５時間処理した結果、気孔率１％以下の緻
密な焼結体を得た。また、原料に焼結助剤を混合しなく
ても、反応焼結体に焼結助剤を含浸したのち、１７５０
℃で５時間処理することにより緻密化が可能であること
を確認している。焼結助剤は、上記に限定されず各種希
土類化合物，各種酸化物を使用可能である。
ファスＳｉ酸化物粉末９５重量部、焼結助剤としてＹ2
Ｏ3３重量部，Ａｌ2Ｏ3２重量部の混合粉末に、ポリビ
ニルブチラール６重量部、トリクロロエチレン２４重量
部、テトラクロロエチレン３２重量部、ｎ−ブチルアル
コール４４重量部、ブチルフタリルグリコール酸ブチル
２重量部からなるバインダ１０８重量部を加え、ボール
ミルで２４時間混合し、スラリとする。スラリを真空脱
気して気泡を除去し、次いでゴム型内に流し込み成形
し、直径５０mm，厚さ１０mmの成形体を作製した。アル
ゴン雰囲気炉中で１００℃，１０時間乾燥後、次に成形
体のバインダ分を除去した後、アンモニアガス中１１０
０℃から１４５０℃まで３℃／ｈでアモルファスＳｉ酸
化物粉末を還元，窒化処理した。得られた反応焼結体を
１７５０℃で５時間処理した結果、気孔率１％以下の緻
密な焼結体を得た。また、原料に焼結助剤を混合しなく
ても、反応焼結体に焼結助剤を含浸したのち、１７５０
℃で５時間処理することにより緻密化が可能であること
を確認している。焼結助剤は、上記に限定されず各種希
土類化合物，各種酸化物を使用可能である。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、アモルファス金属酸化
物粉末を原料として使用しているため、超微粒子形状で
も大気中で取り扱いが可能のため、いままで不可能であ
った高性能反応焼結セラミックスの複雑形状品や大型品
の成形が可能である。
物粉末を原料として使用しているため、超微粒子形状で
も大気中で取り扱いが可能のため、いままで不可能であ
った高性能反応焼結セラミックスの複雑形状品や大型品
の成形が可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 35/58 １０１ Ｄ １０２ Ｖ １０４ Ｖ ３０１
Claims (14)
- 【請求項１】アモルファス金属酸化物粉末からなる成形
体を酸化物還元ガスを含む反応性ガス雰囲気中で加熱焼
結することを特徴とする反応焼結セラミックスの製造
法。 - 【請求項２】アモルファスＳｉ酸化物粉末，アモルファ
スＴｉ酸化物粉末，アモルファスＣｒ酸化物粉末，アモ
ルファスＡｌ酸化物粉末，アモルファスＢ酸化物粉末の
１種以上からなる成形体を酸化物還元ガスを含む反応性
ガス雰囲気中で加熱焼結することを特徴とする反応焼結
セラミックスの製造法。 - 【請求項３】アモルファス金属酸化物粉末と窒化物，炭
化物，酸化物，硼化物，酸窒化物の１種以上からなる無
機化合物粒子及び／又はウイスカからなる成形体を酸化
物還元ガスを含む反応性ガス雰囲気中で加熱焼結するこ
とを特徴とする反応焼結セラミックスの製造法。 - 【請求項４】アモルファスＳｉ酸化物粉末，アモルファ
スＴｉ酸化物粉末，アモルファスＣｒ酸化物粉末，アモ
ルファスＡｌ酸化物粉末，アモルファスＢ酸化物粉末の
１種以上と、ＳｉＣ，Ｓｉ3Ｎ4，ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，Ｓ
ｉ2Ｎ2Ｏ，ＢＮ，Ｂ4Ｃ ，ＺｒＢ2 ，ＺｒＯ2 ，Ｚｒ
Ｎ，ＴｉＮ，ＴｉＣ，ＴｉＯ2 ，ＴａＮ，Ｃｒ2Ｎ の１
種以上からなる粒子及び／又はウイスカからなる成形体
を酸化物還元ガスを含む反応性ガス雰囲気中で加熱焼結
して得られる反応焼結セラミックスの製造法。 - 【請求項５】請求項１，２，３または４において、反応
性ガスが、窒化性ガス雰囲気，炭化性ガス雰囲気，炭窒
化性ガス雰囲気の少なくとも一種からなる反応焼結セラ
ミックスの製造法。 - 【請求項６】請求項３または４において、前記無機化合
物の配合比が、７０ｗｔ％以下からなる反応焼結セラミ
ックスの製造法。 - 【請求項７】請求項１，２，３または４において、アモ
ルファス金属酸化物の平均粒径が０.５μｍ以下、好ま
しくは０.２μｍ以下からなる反応焼結セラミックスの
製造法。 - 【請求項８】アモルファス金属酸化物粉末とＣ粉末から
なる成形体を酸化物還元ガスを含む反応性ガス雰囲気中
で加熱焼結することを特徴とする反応焼結セラミックス
の製造法。 - 【請求項９】アモルファスＳｉ酸化物粉末，アモルファ
スＴｉ酸化物粉末，アモルファスＣｒ酸化物粉末，アモ
ルファスＡｌ酸化物粉末，アモルファスＢ酸化物粉末の
少なくとも１種とＣ粉末からなる成形体を酸化物還元ガ
スを含む反応性ガス雰囲気中で加熱焼結することを特徴
とする反応焼結セラミックスの製造法。 - 【請求項１０】アモルファス金属酸化物粉末と窒化物，
炭化物，酸化物，硼化物，酸窒化物の少なくとも１種の
無機化合物粒子及び／又はウイスカとＣ粉末からなる成
形体を酸化物還元ガスを含む反応性ガス雰囲気中で加熱
焼結することを特徴とする反応焼結セラミックスの製造
法。 - 【請求項１１】アモルファスＳｉ酸化物粉末，アモルフ
ァスＴｉ酸化物粉末，アモルファスＣｒ酸化物粉末，ア
モルファスＡｌ酸化物粉末，アモルファスＢ酸化物粉末
の少なくとも１種と、ＳｉＣ，Ｓｉ3Ｎ4，ＡｌＮ，Ａｌ
2Ｏ3，Ｓｉ2Ｎ2Ｏ，ＢＮ，Ｂ4Ｃ ，ＺｒＢ2 ，Ｚｒ
Ｏ2 ，ＺｒＮ，ＴｉＮ，ＴｉＣ，ＴｉＯ2 ，ＴａＮ，Ｃ
ｒ2Ｎ の少なくとも１種からなる無機化合物粒子及び／
又はウイスカと、Ｃ粉末からなる成形体を酸化物還元ガ
スを含む反応性ガス雰囲気中で加熱焼結することを特徴
とする反応焼結セラミックスの製造法。 - 【請求項１２】請求項８，９，１０または１１におい
て、前記無機化合物＋Ｃ粉末の合計配合比が、７０ｗｔ
％以下からなる反応焼結セラミックスの製造法。 - 【請求項１３】請求項８，９，１０または１１におい
て、前記反応性ガスが、窒化性ガス雰囲気，炭化性ガス
雰囲気，炭窒化性ガス雰囲気の少なくとも一種からなる
反応焼結セラミックスの製造法。 - 【請求項１４】請求項８，９，１０または１１におい
て、前記アモルファス金属酸化物の平均粒径が０.５μ
ｍ以下、好ましくは０.２μｍ以下からなる反応焼結セ
ラミックスの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4054814A JPH05254945A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 反応焼結セラミックスの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4054814A JPH05254945A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 反応焼結セラミックスの製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05254945A true JPH05254945A (ja) | 1993-10-05 |
Family
ID=12981174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4054814A Pending JPH05254945A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 反応焼結セラミックスの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05254945A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0853995A1 (de) * | 1997-01-07 | 1998-07-22 | Basf Aktiengesellschaft | Metalloxide enthaltende Spritzgiessmassen zur Herstellung von Metallformkörpern |
| WO2009118862A1 (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-01 | イビデン株式会社 | ハニカム構造体の製造方法 |
| JPWO2019188752A1 (ja) * | 2018-03-29 | 2021-03-11 | 京セラ株式会社 | セラミック構造体 |
| CN114751764A (zh) * | 2021-02-09 | 2022-07-15 | 海南大学 | 一种多功能陶瓷纳米纤维海绵及其制备方法 |
-
1992
- 1992-03-13 JP JP4054814A patent/JPH05254945A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0853995A1 (de) * | 1997-01-07 | 1998-07-22 | Basf Aktiengesellschaft | Metalloxide enthaltende Spritzgiessmassen zur Herstellung von Metallformkörpern |
| WO2009118862A1 (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-01 | イビデン株式会社 | ハニカム構造体の製造方法 |
| JPWO2019188752A1 (ja) * | 2018-03-29 | 2021-03-11 | 京セラ株式会社 | セラミック構造体 |
| CN114751764A (zh) * | 2021-02-09 | 2022-07-15 | 海南大学 | 一种多功能陶瓷纳米纤维海绵及其制备方法 |
| CN114751764B (zh) * | 2021-02-09 | 2023-06-09 | 海南大学 | 一种多功能陶瓷纳米纤维海绵及其制备方法 |
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