JPH05270885A - ケイ素スリップ鋳造組成物とその製造方法 - Google Patents
ケイ素スリップ鋳造組成物とその製造方法Info
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- JPH05270885A JPH05270885A JP4229931A JP22993192A JPH05270885A JP H05270885 A JPH05270885 A JP H05270885A JP 4229931 A JP4229931 A JP 4229931A JP 22993192 A JP22993192 A JP 22993192A JP H05270885 A JPH05270885 A JP H05270885A
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ケイ素スリップ鋳造組成物とその製造方法と
を提供すること。 【構成】 水２５〜５０重量％と、本質的にケイ素と無
機焼結助剤とを含む粉末固体成分とを含み、水相が８〜
９．５の範囲内のｐＨを有するケイ素スリップ鋳造組成
物を述べる。固体成分はケイ素６５〜８８重量％、Ｙ2
Ｏ3 ５〜２４重量％、Ａｌ2Ｏ3 ２〜９．６重量％及
びケイ素表面上のＳｉＯ2 １〜５重量％を含む。固体
成分の平均粒度は２０μｍ以下、特に５μｍ以下であ
る。本発明はスリップ鋳造組成物の製造方法にも関す
る。
を提供すること。 【構成】 水２５〜５０重量％と、本質的にケイ素と無
機焼結助剤とを含む粉末固体成分とを含み、水相が８〜
９．５の範囲内のｐＨを有するケイ素スリップ鋳造組成
物を述べる。固体成分はケイ素６５〜８８重量％、Ｙ2
Ｏ3 ５〜２４重量％、Ａｌ2Ｏ3 ２〜９．６重量％及
びケイ素表面上のＳｉＯ2 １〜５重量％を含む。固体
成分の平均粒度は２０μｍ以下、特に５μｍ以下であ
る。本発明はスリップ鋳造組成物の製造方法にも関す
る。
Description
【０００１】本発明は、無機焼結助剤、溶解ケイ酸塩及
び個々のケイ素粒子上の高い割合の二酸化ケイ素を含む
水性スリップ鋳造組成物に関する。
び個々のケイ素粒子上の高い割合の二酸化ケイ素を含む
水性スリップ鋳造組成物に関する。
【０００２】窒化ケイ素、Ｓｉ3Ｎ4は、その優れた性質
−高い機械的強度、硬度、耐食性、酸化防止性及び耐熱
衝撃性−のために、機械構造における多くの用途のため
に重要な物質である。
−高い機械的強度、硬度、耐食性、酸化防止性及び耐熱
衝撃性−のために、機械構造における多くの用途のため
に重要な物質である。
【０００３】Ｓｉ3Ｎ4セラミックス製要素の製造は、主
として２方法：Ｓｉ3Ｎ4粉末と焼結添加剤との圧縮物を
製造し、次に焼結する方法、及び粉末元素状ケイ素と焼
結添加剤との圧縮物を製造し、次に窒化してＲＢＳＮ
（反応結合窒化ケイ素）を得、次いで熱間アイソスタチ
ック再圧縮する方法に大別することができる。本発明は
ＲＢＳＮ方法に関する。
として２方法：Ｓｉ3Ｎ4粉末と焼結添加剤との圧縮物を
製造し、次に焼結する方法、及び粉末元素状ケイ素と焼
結添加剤との圧縮物を製造し、次に窒化してＲＢＳＮ
（反応結合窒化ケイ素）を得、次いで熱間アイソスタチ
ック再圧縮する方法に大別することができる。本発明は
ＲＢＳＮ方法に関する。
【０００４】これまでケイ素粉末からの圧縮物の製造に
用いられてきた成形方法は特にアイソスタチック プレ
ス成形と射出成形であり、通常のセラミックスの分野で
非常に普及しているスリップ鋳造方法は殆ど用いられて
いなかった。この方法では、固体／液体分散液を多孔質
の型材料、通常はプラスター中に注入する。この多孔質
の型は懸濁液から液相を吸収して、さらに加工するため
に充分な強度を有する固体グリーン体（ｇｒｅｅｎ ｂ
ｏｄｙ）を残す。他の方法と比べてスリップ鋳造方法が
有利であることは明らかである：すなわち、比較的複雑
な形状を有する要素を製造が容易な、安価なプラスター
型を用いて鋳造することができ、分散媒として多くの場
合に水を用いることができ、グリーン密度の高い均質な
鋳造物を製造することができる。
用いられてきた成形方法は特にアイソスタチック プレ
ス成形と射出成形であり、通常のセラミックスの分野で
非常に普及しているスリップ鋳造方法は殆ど用いられて
いなかった。この方法では、固体／液体分散液を多孔質
の型材料、通常はプラスター中に注入する。この多孔質
の型は懸濁液から液相を吸収して、さらに加工するため
に充分な強度を有する固体グリーン体（ｇｒｅｅｎ ｂ
ｏｄｙ）を残す。他の方法と比べてスリップ鋳造方法が
有利であることは明らかである：すなわち、比較的複雑
な形状を有する要素を製造が容易な、安価なプラスター
型を用いて鋳造することができ、分散媒として多くの場
合に水を用いることができ、グリーン密度の高い均質な
鋳造物を製造することができる。
【０００５】元素状ケイ素の成形方法としてのスリップ
鋳造は既に公知である。
鋳造は既に公知である。
【０００６】・Ｅｚｉｓ等のＡｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏ
ｃ．Ｂｕｌｌ．６２（１９８３）、６０７頁はケイ素ス
リップのパラメーターと挙動とを述べている。かれらは
また、気体を含まないスリップを得るためのケイ素粉末
のエージング（ａｇｉｎｇ）方法をも提案している。
６．５〜９のｐＨ範囲内で、粘度が低く、グリーン密度
の大きいスリップが得られている。アルカリ性解膠剤を
用いている；硝酸又はアンモニアの使用によって好まし
いｐＨを得ている。
ｃ．Ｂｕｌｌ．６２（１９８３）、６０７頁はケイ素ス
リップのパラメーターと挙動とを述べている。かれらは
また、気体を含まないスリップを得るためのケイ素粉末
のエージング（ａｇｉｎｇ）方法をも提案している。
６．５〜９のｐＨ範囲内で、粘度が低く、グリーン密度
の大きいスリップが得られている。アルカリ性解膠剤を
用いている；硝酸又はアンモニアの使用によって好まし
いｐＨを得ている。
【０００７】・Ｉ．Ｙ．Ｇｕｚｍａｎｎ等、Ｒｅｆｒａ
ｃｔｏｒｉｅｓ １０（１９７６）、５６頁は、ケイ素
スリップがｐＨ５において急激な密度最小値を有し、ｐ
Ｈ９〜１０の範囲において幅広い密度最小値を有するこ
とを発見している。最大密度はアルカリ性領域において
観察されている。ｐＨ調節にはアンモニアが用いられ、
解膠剤としてはポリビニルアルコールが用いられてい
る。
ｃｔｏｒｉｅｓ １０（１９７６）、５６頁は、ケイ素
スリップがｐＨ５において急激な密度最小値を有し、ｐ
Ｈ９〜１０の範囲において幅広い密度最小値を有するこ
とを発見している。最大密度はアルカリ性領域において
観察されている。ｐＨ調節にはアンモニアが用いられ、
解膠剤としてはポリビニルアルコールが用いられてい
る。
【０００８】しかし、用いられる水性スリップは固相と
してケイ素粉末のみを含み、無機焼結助剤を含まない。
それ故、これらから再圧縮することができないＲＢＳＮ
要素を製造することが可能であるにすぎず、約２０〜３
０％のそれらの残留孔度のために、比較的低い強度を有
する（最大曲げ破壊強度２５０ＭＰａ）。
してケイ素粉末のみを含み、無機焼結助剤を含まない。
それ故、これらから再圧縮することができないＲＢＳＮ
要素を製造することが可能であるにすぎず、約２０〜３
０％のそれらの残留孔度のために、比較的低い強度を有
する（最大曲げ破壊強度２５０ＭＰａ）。
【０００９】高強度の窒化ケイ素に基づくセラミックス
を製造するためには、要素を熱間アイソスタチック再圧
縮して、残留孔度を除去しなければならない。この方法
は焼結助剤、一般には稀土類酸化物とアルミニウムもし
くはマグネシウムの酸化物との混合物の添加を必要とす
る。それ故、これらの焼結添加剤の粉末を窒化前のケイ
素と混合する。ケイ素粉末と粉末焼結助剤、酸化イット
リウム及び酸化アルミニウムとの混合物を水中に分散す
る際に生ずる困難性は多くの刊行物、例えばＡｎｇｅ
ｗ．Ｃｈｅｍ．Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．１０１（１９８
９）１５９２頁に既に述べられている： ・ｐＨ＞８では、前処理しない粉末の場合には加水分解
が生じ、ｐＨ増加と共にガス発生がかなり増加する。
を製造するためには、要素を熱間アイソスタチック再圧
縮して、残留孔度を除去しなければならない。この方法
は焼結助剤、一般には稀土類酸化物とアルミニウムもし
くはマグネシウムの酸化物との混合物の添加を必要とす
る。それ故、これらの焼結添加剤の粉末を窒化前のケイ
素と混合する。ケイ素粉末と粉末焼結助剤、酸化イット
リウム及び酸化アルミニウムとの混合物を水中に分散す
る際に生ずる困難性は多くの刊行物、例えばＡｎｇｅ
ｗ．Ｃｈｅｍ．Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．１０１（１９８
９）１５９２頁に既に述べられている： ・ｐＨ＞８では、前処理しない粉末の場合には加水分解
が生じ、ｐＨ増加と共にガス発生がかなり増加する。
【００１０】・水溶液中のケイ素粒子の表面電荷はｐＨ
＞２では負であるが、非処理Ａｌ2Ｏ3粉末の表面電荷は
ｐＨ約８まで正である（両方の場合に等電点はｐＨ８〜
９）、すなわちｐＨ＜８ではかなりの凝集が生ずる。
＞２では負であるが、非処理Ａｌ2Ｏ3粉末の表面電荷は
ｐＨ約８まで正である（両方の場合に等電点はｐＨ８〜
９）、すなわちｐＨ＜８ではかなりの凝集が生ずる。
【００１１】・Ｙ2Ｏ3の溶解度はｐＨの低下につれて増
加する。ｐＨ＜８では、懸濁液のかなりの凝集を生ずる
ためにＹ+3イオン濃度が充分である。 ・ケイ素粉末と焼結添加剤粉末との両方は表面反応のた
めに懸濁液のｐＨに影響する（ｐＨ＞１０では、前記全
ての粉末の場合にヒドロキシルイオンが消費される）。
加する。ｐＨ＜８では、懸濁液のかなりの凝集を生ずる
ためにＹ+3イオン濃度が充分である。 ・ケイ素粉末と焼結添加剤粉末との両方は表面反応のた
めに懸濁液のｐＨに影響する（ｐＨ＞１０では、前記全
ての粉末の場合にヒドロキシルイオンが消費される）。
【００１２】特に、水、残留ケイ素、粉末形の酸化アル
ミニウムとＹ2Ｏ3、有機分散剤（＝ポリアニオン）及び
水溶性ケイ酸塩を含むケイ素スリップ鋳造組成物を用い
ることが、Ｍａｔ．Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇ
ｎ．Ａ１０９頁（１９８８）から公知である。ｐＨ範囲
＞７．５において特に低い粘度を有するスリップが得ら
れることが述べられている。この参考文献によると、商
業的に入手可能なケイ素粉末は表面に１．５〜２重量％
のＳｉＯ2を有する。
ミニウムとＹ2Ｏ3、有機分散剤（＝ポリアニオン）及び
水溶性ケイ酸塩を含むケイ素スリップ鋳造組成物を用い
ることが、Ｍａｔ．Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇ
ｎ．Ａ１０９頁（１９８８）から公知である。ｐＨ範囲
＞７．５において特に低い粘度を有するスリップが得ら
れることが述べられている。この参考文献によると、商
業的に入手可能なケイ素粉末は表面に１．５〜２重量％
のＳｉＯ2を有する。
【００１３】この方法は、微粉状ケイ素がアルカリによ
って侵されて、水素を発生し、用いられる分散液は短時
間のみ安定であるに過ぎない。
って侵されて、水素を発生し、用いられる分散液は短時
間のみ安定であるに過ぎない。
【００１４】ケイ素、Ｙ2Ｏ3及び酸化アルミニウム固体
成分の他に、さらに溶解形で０．２〜１重量％の有機分
散剤とケイ酸塩とを含み、その本質的な特徴が水２５〜
５０容量％を含むことと、固体成分が各場合に固体成分
の合計１００重量％を基準にして、ケイ素 ６５〜８８
重量％、Ｙ2Ｏ3 ５〜２４重量％、Ａｌ2Ｏ3 ２〜９．
６重量％及びケイ素表面上のＳｉＯ2 １〜５重量％を
含み、本質的にケイ素と無機焼結助剤とを含む粉末固体
成分とを含むことであり、８〜９．５の範囲内のｐＨを
有する水性ケイ素スリップ鋳造組成物が今回発見され
た。固体成分の平均粒度が２０μｍ以下、特に５μｍ以
下である。
成分の他に、さらに溶解形で０．２〜１重量％の有機分
散剤とケイ酸塩とを含み、その本質的な特徴が水２５〜
５０容量％を含むことと、固体成分が各場合に固体成分
の合計１００重量％を基準にして、ケイ素 ６５〜８８
重量％、Ｙ2Ｏ3 ５〜２４重量％、Ａｌ2Ｏ3 ２〜９．
６重量％及びケイ素表面上のＳｉＯ2 １〜５重量％を
含み、本質的にケイ素と無機焼結助剤とを含む粉末固体
成分とを含むことであり、８〜９．５の範囲内のｐＨを
有する水性ケイ素スリップ鋳造組成物が今回発見され
た。固体成分の平均粒度が２０μｍ以下、特に５μｍ以
下である。
【００１５】Ｙ2Ｏ3と酸化アルミニウム成分は焼結助剤
として作用し、残留孔度を除去するための要素の熱間再
圧縮を可能にする。８〜９．５の前記ｐＨ範囲では、ケ
イ素の水性分散液は、特にこのケイ素が表面酸化された
ものである場合には、充分な安定性を有する。
として作用し、残留孔度を除去するための要素の熱間再
圧縮を可能にする。８〜９．５の前記ｐＨ範囲では、ケ
イ素の水性分散液は、特にこのケイ素が表面酸化された
ものである場合には、充分な安定性を有する。
【００１６】Ｒ．Ｄｉｌｌｉｎｇｅｒ等のＭａｔ．Ｓｉ
ｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａ１０９
（１９８８）、３７３頁はｐＨ７．５〜９．０を有し、
Ｙ2Ｏ3と酸化アルミニウムとを含む、同様なケイ素スリ
ップ鋳造組成物を開示する。用いるケイ素粉末は約１．
５〜２％のＳｉＯ2含量を有する。しかし、個々の成分
の量に関する正確な詳細は欠けている。
ｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａ１０９
（１９８８）、３７３頁はｐＨ７．５〜９．０を有し、
Ｙ2Ｏ3と酸化アルミニウムとを含む、同様なケイ素スリ
ップ鋳造組成物を開示する。用いるケイ素粉末は約１．
５〜２％のＳｉＯ2含量を有する。しかし、個々の成分
の量に関する正確な詳細は欠けている。
【００１７】本発明はさらに、上記組成を有するセラミ
ック スリップ鋳造組成物の製造に関する。この製造方
法はケイ素粉末が酸素の存在下で粒子の表面で酸化され
て、このようにして不動態化が達成されるという観察に
基づく。
ック スリップ鋳造組成物の製造に関する。この製造方
法はケイ素粉末が酸素の存在下で粒子の表面で酸化され
て、このようにして不動態化が達成されるという観察に
基づく。
【００１８】スリップ鋳造組成物の製造方法では、粉末
ケイ素 ６６〜９３重量部、Ｙ2Ｏ3５〜２４重量部及び
Ａｌ2Ｏ3 ２〜９．６重量部の混合物を、平均粒度が２
０μｍ以下、特に５μｍ以下になるまで、粉砕し、粉砕
粉末混合物を空気中、２００〜３００℃において少なく
とも１２時間加熱し、これと並行してｐＨ１１〜１３を
有する水溶液を調製し、粉砕粉末混合物をこの水溶液中
に撹拌しながら加え、続いてこのバッチから排気によっ
て空気を除去する。
ケイ素 ６６〜９３重量部、Ｙ2Ｏ3５〜２４重量部及び
Ａｌ2Ｏ3 ２〜９．６重量部の混合物を、平均粒度が２
０μｍ以下、特に５μｍ以下になるまで、粉砕し、粉砕
粉末混合物を空気中、２００〜３００℃において少なく
とも１２時間加熱し、これと並行してｐＨ１１〜１３を
有する水溶液を調製し、粉砕粉末混合物をこの水溶液中
に撹拌しながら加え、続いてこのバッチから排気によっ
て空気を除去する。
【００１９】ケイ素粉末は水中で粉砕してはならない、
新しい表面が迅速に加水分解するからである。非水溶
媒、例えばイソプロパノール中での湿式粉砕が可能であ
る。酸化アルミニウム ビーズを添加したボールミル中
での粉砕が有利であると判明している。ケイ素／Ｙ2Ｏ3
／Ａｌ2Ｏ3粉末混合物のこの湿式粉砕では、１２〜４８
時間の粉砕時間で充分である。次いで分散媒（イソプロ
パノール）を除去する。例えばボールミル中での前記粉
末混合物の乾式粉砕も可能である。この場合、抗凝集剤
としてのイソプロパノールの０．１％の割合が有利であ
ると判明している。この場合にも、１２〜４８時間の粉
砕時間で充分である。粉砕は一方では固体成分の均質化
を達成し、他方では出発粉末の一次粒子を微粉砕する。
実験は、予備粉砕時間が増大すると熱間アイソスタチッ
ク再圧縮要素の要素強度も増大することを示している。
新しい表面が迅速に加水分解するからである。非水溶
媒、例えばイソプロパノール中での湿式粉砕が可能であ
る。酸化アルミニウム ビーズを添加したボールミル中
での粉砕が有利であると判明している。ケイ素／Ｙ2Ｏ3
／Ａｌ2Ｏ3粉末混合物のこの湿式粉砕では、１２〜４８
時間の粉砕時間で充分である。次いで分散媒（イソプロ
パノール）を除去する。例えばボールミル中での前記粉
末混合物の乾式粉砕も可能である。この場合、抗凝集剤
としてのイソプロパノールの０．１％の割合が有利であ
ると判明している。この場合にも、１２〜４８時間の粉
砕時間で充分である。粉砕は一方では固体成分の均質化
を達成し、他方では出発粉末の一次粒子を微粉砕する。
実験は、予備粉砕時間が増大すると熱間アイソスタチッ
ク再圧縮要素の要素強度も増大することを示している。
【００２０】粉砕粉末混合物を処理することによって、
液体分散媒（湿式粉砕の場合）の全てを除去する。これ
は製造される分散系の良好な耐性のために有利である。
さらに、この熱処理はケイ素出発粉末を粒子の表面にお
いて酸化し、このようにしてその酸素含量を高める。ア
ルカリ性条件下でケイ素の加水分解が認められるように
なるｐＨは粉末の酸素含量、従ってＳｉ粉末粒子上のＳ
ｉＯ2表面層の厚さに依存する。非処理ケイ素粉末は僅
か７のｐＨから水によって水素を発生させるが、本発明
による熱処理粉末は意外にも１０のｐＨまで加水分解に
対して安定である。
液体分散媒（湿式粉砕の場合）の全てを除去する。これ
は製造される分散系の良好な耐性のために有利である。
さらに、この熱処理はケイ素出発粉末を粒子の表面にお
いて酸化し、このようにしてその酸素含量を高める。ア
ルカリ性条件下でケイ素の加水分解が認められるように
なるｐＨは粉末の酸素含量、従ってＳｉ粉末粒子上のＳ
ｉＯ2表面層の厚さに依存する。非処理ケイ素粉末は僅
か７のｐＨから水によって水素を発生させるが、本発明
による熱処理粉末は意外にも１０のｐＨまで加水分解に
対して安定である。
【００２１】塩基を用いて水溶液のｐＨを１１〜１３に
調節する。使用可能な塩基は例えば有機塩基、炭酸ナト
リウム又は水酸化アルカリ金属である。溶解性ケイ酸塩
が好ましい。塩基はケイ素粉末と一緒にした後にもｐＨ
が８．０未満にならないような量で加えるべきである。
この出発溶液が特に有機ポリマーに基づく分散剤を含む
ことがさらに有利である。使用可能な分散剤の例はアル
キルスルホネート、アルキルベンゼンスルホネート、脂
肪酸とアミノ含有化合物との縮合生成物、脂肪アルコー
ルのリン酸エステル又はポリアクリレートである。
調節する。使用可能な塩基は例えば有機塩基、炭酸ナト
リウム又は水酸化アルカリ金属である。溶解性ケイ酸塩
が好ましい。塩基はケイ素粉末と一緒にした後にもｐＨ
が８．０未満にならないような量で加えるべきである。
この出発溶液が特に有機ポリマーに基づく分散剤を含む
ことがさらに有利である。使用可能な分散剤の例はアル
キルスルホネート、アルキルベンゼンスルホネート、脂
肪酸とアミノ含有化合物との縮合生成物、脂肪アルコー
ルのリン酸エステル又はポリアクリレートである。
【００２２】ケイ素粉末（無機ドープ含有）を水溶液中
に撹拌しながら加えた後に、ｐＨは急激に８．０〜９．
５に低下する。有機分散剤＋ケイ酸塩 ０．２〜１重量
％を含む水溶液が有利であると判明している。撹拌時間
は好ましくは少なくとも１２時間である。
に撹拌しながら加えた後に、ｐＨは急激に８．０〜９．
５に低下する。有機分散剤＋ケイ酸塩 ０．２〜１重量
％を含む水溶液が有利であると判明している。撹拌時間
は好ましくは少なくとも１２時間である。
【００２３】分散系の混合中に（スリップが乾燥する容
器縁のスリップ表面に）生じた粗大凝塊を除去するため
に、スリップをふるいにかけることが有利である。２０
０μｍの最大メッシュ幅を有するふるいが有利であると
判明している。
器縁のスリップ表面に）生じた粗大凝塊を除去するため
に、スリップをふるいにかけることが有利である。２０
０μｍの最大メッシュ幅を有するふるいが有利であると
判明している。
【００２４】バッチの混合中及びふるい分け中に、空気
がスリップ中に入りうる。空気の気泡が含まれると、完
成要素の質がかなり損なわれることになる。スリップか
ら空気の気泡を除去するために、理想的には鋳造直後に
スリップを排気することができる。
がスリップ中に入りうる。空気の気泡が含まれると、完
成要素の質がかなり損なわれることになる。スリップか
ら空気の気泡を除去するために、理想的には鋳造直後に
スリップを排気することができる。
【００２５】鋳造組成物の他の製造方法では、無機ドー
プの不存在下で粉砕を実施する。この方法では、平均粒
度が２０μｍ以下、特に５μｍ以下になるまで、粉末ケ
イ素を粉砕する。粉砕粉末混合物を空気中、２００〜３
００℃において少なくとも１２時間加熱し、粒子表面で
酸化されたケイ素６６〜９３重量％、Ｙ2Ｏ3 ５〜２４
重量％及びＡｌ2Ｏ3 ２〜９．６重量％を含む混合物が
形成されるまで、（必要ならば冷却後に）ケイ素にＹ2
Ｏ3とＡｌ2Ｏ3を加え、ｐＨ１２〜１３を有する水溶液
を調製し、粉砕粉末混合物をこの水溶液中に撹拌しなが
ら加え、続いてこのバッチを排気する。
プの不存在下で粉砕を実施する。この方法では、平均粒
度が２０μｍ以下、特に５μｍ以下になるまで、粉末ケ
イ素を粉砕する。粉砕粉末混合物を空気中、２００〜３
００℃において少なくとも１２時間加熱し、粒子表面で
酸化されたケイ素６６〜９３重量％、Ｙ2Ｏ3 ５〜２４
重量％及びＡｌ2Ｏ3 ２〜９．６重量％を含む混合物が
形成されるまで、（必要ならば冷却後に）ケイ素にＹ2
Ｏ3とＡｌ2Ｏ3を加え、ｐＨ１２〜１３を有する水溶液
を調製し、粉砕粉末混合物をこの水溶液中に撹拌しなが
ら加え、続いてこのバッチを排気する。
【００２６】本発明による方法のもう一つの実施態様で
は、上記粉砕操作を焼結助剤の存在下で実施する。従っ
て、粉末ケイ素 ６６〜９３重量％、Ｙ2Ｏ3 ５〜２４
重量％及びＡｌ2Ｏ3 ２〜９．６重量％を含む混合物を
最初に調製し、粒度が２０μｍ以下、特に５μｍ以下に
なるまで、混合物を粉砕し、粒子の表面でケイ素を酸化
するために混合物を空気中で２００〜３００℃の温度に
おいて少なくとも１２時間加熱する。次いで、このバッ
チをボールミル内でｐＨ１１〜１３のアルカリ水溶液と
共にＡｌ2Ｏ3ビーズを添加して粉砕する。
は、上記粉砕操作を焼結助剤の存在下で実施する。従っ
て、粉末ケイ素 ６６〜９３重量％、Ｙ2Ｏ3 ５〜２４
重量％及びＡｌ2Ｏ3 ２〜９．６重量％を含む混合物を
最初に調製し、粒度が２０μｍ以下、特に５μｍ以下に
なるまで、混合物を粉砕し、粒子の表面でケイ素を酸化
するために混合物を空気中で２００〜３００℃の温度に
おいて少なくとも１２時間加熱する。次いで、このバッ
チをボールミル内でｐＨ１１〜１３のアルカリ水溶液と
共にＡｌ2Ｏ3ビーズを添加して粉砕する。
【００２７】本発明による方法の他の実施態様では、商
業的に入手可能なケイ素粉末（粒度３０μｍ以下）を粉
砕せずに最初に空気中で２００〜３００℃の温度におい
て少なくとも１２時間加熱する。次に、粉末にＹ2Ｏ3と
Ａｌ2Ｏ3とを混合し、粒子表面で酸化されたケイ素６６
〜９３重量％、Ｙ2Ｏ3 ５〜２４重量％及びＡｌ2Ｏ3２
〜９．６重量％を含む混合物を得る。この混合物をボー
ルミル内でｐＨ１１〜１３のアルカリ水溶液と共にＡｌ
2Ｏ3ビーズを添加して粉砕する。
業的に入手可能なケイ素粉末（粒度３０μｍ以下）を粉
砕せずに最初に空気中で２００〜３００℃の温度におい
て少なくとも１２時間加熱する。次に、粉末にＹ2Ｏ3と
Ａｌ2Ｏ3とを混合し、粒子表面で酸化されたケイ素６６
〜９３重量％、Ｙ2Ｏ3 ５〜２４重量％及びＡｌ2Ｏ3２
〜９．６重量％を含む混合物を得る。この混合物をボー
ルミル内でｐＨ１１〜１３のアルカリ水溶液と共にＡｌ
2Ｏ3ビーズを添加して粉砕する。
【００２８】このようにして、好ましい最終ｐＨがより
迅速に確立され、同時に粉末混合物の解膠は非常に良好
である。この方法では、スリップは２．５時間の粉砕時
間後に加工できる状態である。熱によって形成された不
動態化層の破壊を避けるために、この粉砕は低速度で実
施すべきである。２．５時間を有意に越える粉砕時間も
不動態化層の破壊を生ずる。
迅速に確立され、同時に粉末混合物の解膠は非常に良好
である。この方法では、スリップは２．５時間の粉砕時
間後に加工できる状態である。熱によって形成された不
動態化層の破壊を避けるために、この粉砕は低速度で実
施すべきである。２．５時間を有意に越える粉砕時間も
不動態化層の破壊を生ずる。
【００２９】鋳造物を製造するためには、完成スリップ
をプラスター型に注入することができる。約０．５％濃
度のアルギン酸アンモニウム水溶液によって、用いるプ
ラスター型を例えば５〜６０秒間のような短時間処理す
ることが有利である。これは鋳造体（ｂｏｄｙ）形成速
度を幾らか減じ、鋳造物の表面質を改良し、プラスター
型中への粉末微粒子の浸透を阻止し、プラスター型の腐
食ざらつき化（ｃｏｒｒｏｓｉｖｅ ｒｏｕｇｈｅｎｉ
ｎｇ）を抑制する。
をプラスター型に注入することができる。約０．５％濃
度のアルギン酸アンモニウム水溶液によって、用いるプ
ラスター型を例えば５〜６０秒間のような短時間処理す
ることが有利である。これは鋳造体（ｂｏｄｙ）形成速
度を幾らか減じ、鋳造物の表面質を改良し、プラスター
型中への粉末微粒子の浸透を阻止し、プラスター型の腐
食ざらつき化（ｃｏｒｒｏｓｉｖｅ ｒｏｕｇｈｅｎｉ
ｎｇ）を抑制する。
【００３０】充分な壁厚さを有する鋳造体を形成するた
めのプラスター型中のスリップ組成物の滞留時間は、好
ましい壁厚さに依存して、１０〜４５分間である。次に
過剰なスリップを除去する。完成したグリーン体はせい
ぜい２時間後に型から取り出すことができる。製造され
たグリーン体を窒化と続いての熱間アイソスタチック再
圧縮とによってさらに加工して、優れた強度を有する窒
化ケイ素製品を得ることができる。
めのプラスター型中のスリップ組成物の滞留時間は、好
ましい壁厚さに依存して、１０〜４５分間である。次に
過剰なスリップを除去する。完成したグリーン体はせい
ぜい２時間後に型から取り出すことができる。製造され
たグリーン体を窒化と続いての熱間アイソスタチック再
圧縮とによってさらに加工して、優れた強度を有する窒
化ケイ素製品を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユルゲン・ハインリッヒ ドイツ連邦共和国デー−8672 ゼルブ，ゲ シュヴィスター−ショル−シュトラーセ 37
Claims (11)
- 【請求項１】 水２５〜５０重量％と、本質的にケイ素
と無機焼結助剤とを含む粉末固体成分とを含み、水相が
８〜９．５の範囲内のｐＨを有し、固体成分がケイ素
６５〜８８重量％、Ｙ2Ｏ3 ５〜２４重量％、Ａｌ2Ｏ3
２〜９．６重量％及びケイ素表面上のＳｉＯ2 １〜
５重量％を含み、固体成分の平均粒度が２０μｍ以下、
特に５μｍ以下であるケイ素スリップ鋳造組成物。 - 【請求項２】 さらに溶解ケイ酸塩を含む請求項１記載
のスリップ鋳造組成物。 - 【請求項３】 さらに溶解形の有機分散剤を含む請求項
１記載のスリップ鋳造組成物。 - 【請求項４】 有機分散剤＋ケイ酸塩（＝合計）０．２
〜１重量％を含む請求項３記載のスリップ鋳造組成物。 - 【請求項５】 粉末ケイ素 ６６〜９３重量部、Ｙ2Ｏ3
５〜２４重量部及びＡｌ2Ｏ3 ２〜９．６重量部の混
合物を、平均粒度が２０μｍ以下、特に５μｍ以下にな
るまで、粉砕し、粉砕粉末混合物を空気中、２００〜３
００℃において少なくとも１２時間加熱し、ｐＨ１１〜
１３を有する水溶液を調製し、粉砕粉末混合物をこの水
溶液中に撹拌しながら加え、続いてこのバッチを排気す
ることを含む、請求項１記載のセラミック スリップ鋳
造組成物の製造方法。 - 【請求項６】 溶解性ケイ酸塩、特にケイ酸アルカリ金
属の添加によってｐＨを１１〜１３に調節する請求項５
記載の方法。 - 【請求項７】 ｐＨ１１〜１３の水溶液がさらにポリマ
ーの有機分散剤を含む請求項６記載の方法。 - 【請求項８】 溶解性ケイ酸塩と溶解性分散剤の割合を
０．２〜１重量％に調節する請求項５〜７のいずれかに
記載の方法。 - 【請求項９】 粉末混合物を乾式粉砕する請求項５記載
の方法。 - 【請求項１０】 粉末混合物を非水溶媒中で粉砕し、次
に溶媒を除去する請求項５記載の方法。 - 【請求項１１】 粉末ケイ素を、平均粒度が２０μｍ以
下、特に５μｍ以下になるまで、粉砕し、粉砕粉末混合
物を空気中、２００〜３００℃において少なくとも１２
時間加熱し、必要ならば冷却後に、粒子表面で酸化され
たケイ素６６〜９３重量％、Ｙ2Ｏ3 ５〜２４重量％及
びＡｌ2Ｏ3 ２〜９．６重量％を含む混合物が形成され
るまで、Ｙ2Ｏ3とＡｌ2Ｏ3をこの粉末に加え、ｐＨ１１
〜１３を有する水溶液を調製し、粉砕粉末混合物をこの
水溶液中に撹拌しながら加え、続いてこのバッチを排気
することを含む、請求項１記載のセラミック スリップ
鋳造組成物の製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4128496:8 | 1991-08-28 | ||
| DE4128496 | 1991-08-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05270885A true JPH05270885A (ja) | 1993-10-19 |
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ID=6439294
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4229931A Pending JPH05270885A (ja) | 1991-08-28 | 1992-08-28 | ケイ素スリップ鋳造組成物とその製造方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0529599A1 (ja) |
| JP (1) | JPH05270885A (ja) |
| KR (1) | KR930003995A (ja) |
| BR (1) | BR9203346A (ja) |
| MX (1) | MX9204951A (ja) |
| TW (1) | TW209854B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5591687A (en) * | 1994-02-07 | 1997-01-07 | Isuzu Ceramics Research Insitute Co., Ltd. | Silicon nitride based sintered product |
| US6007883A (en) * | 1994-07-18 | 1999-12-28 | Saint-Gobain Industrial Ceramics, Inc. | Hydrogen torch |
| EP0749945B1 (en) * | 1994-12-28 | 2002-03-20 | Sumitomo Electric Industries, Limited | Silicon nitride sinter and process for producing the same |
| JP2686248B2 (ja) * | 1995-11-16 | 1997-12-08 | 住友電気工業株式会社 | Ｓｉ３Ｎ４セラミックスとその製造用Ｓｉ基組成物及びこれらの製造方法 |
| EP0963965A4 (en) * | 1997-09-03 | 2001-03-21 | Sumitomo Electric Industries | SILICON NITRIDE SINTER WITH HIGH THERMAL CONDUCTIVITY AND PROCESS FOR PREPARING THE SAME |
| JP3149827B2 (ja) * | 1997-09-09 | 2001-03-26 | 住友電気工業株式会社 | 窒化珪素系焼結体およびその製造方法 |
| JP2001080967A (ja) * | 1999-09-06 | 2001-03-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｓｉ３Ｎ４セラミックスとその製造用Ｓｉ基組成物及びこれらの製造方法 |
| KR100431783B1 (ko) * | 2001-03-05 | 2004-05-17 | 김규환 | 실리콘 라벨의 제조방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4562041A (en) * | 1983-07-08 | 1985-12-31 | Ford Motor Company | Method of reducing the green density of a slip cast article |
| US4471060A (en) * | 1983-07-08 | 1984-09-11 | Ford Motor Company | Method of forming a relatively stable slip of silicon metal particles and yttrium containing particles |
| US4482388A (en) * | 1983-10-07 | 1984-11-13 | Ford Motor Company | Method of reducing the green density of a slip cast article |
| US5055432A (en) * | 1990-07-24 | 1991-10-08 | Eaton Corporation | Process for preparing a nitridable silicon-containing material having at least one densification aid including alumina, and the material resulting therefrom |
| US5213729A (en) * | 1990-07-24 | 1993-05-25 | Eaton Corporation | Process for preparing a densified beta-phase silicon nitride material having at least one densification aid, and the material resulting therefrom |
| US5166106A (en) * | 1990-07-24 | 1992-11-24 | Eaton Corporation | Silicon-containing material having at least one densification aid including alumina |
-
1992
- 1992-07-28 TW TW081105962A patent/TW209854B/zh active
- 1992-08-26 EP EP92114525A patent/EP0529599A1/de not_active Withdrawn
- 1992-08-26 KR KR1019920015401A patent/KR930003995A/ko not_active Application Discontinuation
- 1992-08-26 US US07/935,196 patent/US5387562A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-08-27 BR BR929203346A patent/BR9203346A/pt not_active Application Discontinuation
- 1992-08-27 MX MX9204951A patent/MX9204951A/es unknown
- 1992-08-28 JP JP4229931A patent/JPH05270885A/ja active Pending
Also Published As
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|---|---|
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| US5387562A (en) | 1995-02-07 |
| TW209854B (ja) | 1993-07-21 |
| MX9204951A (es) | 1993-03-01 |
| BR9203346A (pt) | 1993-04-06 |
| EP0529599A1 (de) | 1993-03-03 |
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