JPH0577631B2 - - Google Patents
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- JPH0577631B2 JPH0577631B2 JP62112740A JP11274087A JPH0577631B2 JP H0577631 B2 JPH0577631 B2 JP H0577631B2 JP 62112740 A JP62112740 A JP 62112740A JP 11274087 A JP11274087 A JP 11274087A JP H0577631 B2 JPH0577631 B2 JP H0577631B2
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- Japan
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- silicon carbide
- fiber
- aluminum boride
- heat
- composite
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は、優れた耐熱性、耐食性及び高じん
性、高強度を有し、高温において使用する材料と
して好適な繊維強化炭化ケイ素成形体を製造する
方法に関するものである。 従来の技術 セラミツクスは、耐熱性、耐酸化性など優れた
特性を示すため、各種構造材料として広く利用さ
れている。セラミツクスの構成成分の１つである
炭化ケイ素は、耐熱性を有するため、各種炭化
物、窒化物、酸化物と複合させて用いられている
が、それ自体はじん性を欠き、また成形性も劣る
ため、ウイスカーや繊維状の強化材として他の成
分に配合し、複合化する方法がとられている（特
公昭58−33196号公報）。しかしながら、炭化ケイ
素のウイスカーや繊維の製造するには、特殊な原
料や煩雑な工程を必要とするため、コスト高にな
るのを免れず、工業的に大量に使用される原料と
しては、必ずしも適当なものとはいえない。 このような問題の解決策として、熱硬化性樹脂
に炭化ケイ素粉末を加えた混合物で炭素繊維を被
覆し、これを所望の形状に成形後、炭化し、さら
に焼成することにより炭素繊維強化炭化ケイ素複
合体を製造する方法が提案されているが（特開昭
61−247663号公報）、この複合体はじん性が低く、
利用分野が制限されるのを免れない。 他方、炭化ケイ素に焼結助剤としてホウ化アル
ミニウムを添加することにより、高密度、高強度
の炭化ケイ素焼結体が得られることは知られてい
るが（特開昭55−85465号公報）、じん性を向上す
るためにホウ化アルミニウムが有効であることは
知られていない。 発明が解決しようとする課題 本発明の目的は、従来の炭化ケイ素複合体がも
つ欠点を改善し、高じん性、高強度の炭化ケイ素
含有セラミツクス成形体を簡単な手段で製造する
方法を提供することにある。 課題を解決するための手段 本発明者らは、炭化ケイ素を成分として含有す
る高じん性、高強度の複合セラミツクス成形体を
得るために鋭意研究を重ねた結果、耐熱性無機繊
維の糸又はその織成物に、炭化ケイ素粉末と特定
の有機ケイ素化合物とホウ化アルミニウムを含む
スラリーを含浸させ、成形したのち、炭化焼成す
ることによりその目的を達成しうることを見出
し、この知見に基づいて本発明をなすに至つた。 すなわち、本発明は、炭化ケイ素粉末とポリシ
ラスチレン樹脂とを重量比２：８ないし８：２の
割合で含み、さらにホウ化アルミニウムを加えた
スラリーを、耐熱性無機繊維の糸又はその織成物
に含浸させ、成形後、不活性雰囲気中で炭化した
のち、1300〜2000℃で焼成することを特徴とする
繊維強化炭化ケイ素成形体の製造方法を提供する
ものである。 本発明方法において用いる耐熱性無機繊維とし
ては、金属炭化物、窒化物、酸化物、フツ化物又
はケイ化物の繊維、耐熱性セラミツクスで被覆し
た金属繊維、炭素繊維などがある。これらは、撚
糸あるいはこれを二次元又は三次元織物に織成し
たものとして使用される。 また、これらの糸又は織成物に含浸させるスラ
リーとしては、炭化ケイ素粉末とポリシラスチレ
ン樹脂を特定の割合で適当な溶媒に分散させ、さ
らにホウ化アルミニウムを加えたものが用いられ
る。このポリシラスチレン樹脂は、一般式
性、高強度を有し、高温において使用する材料と
して好適な繊維強化炭化ケイ素成形体を製造する
方法に関するものである。 従来の技術 セラミツクスは、耐熱性、耐酸化性など優れた
特性を示すため、各種構造材料として広く利用さ
れている。セラミツクスの構成成分の１つである
炭化ケイ素は、耐熱性を有するため、各種炭化
物、窒化物、酸化物と複合させて用いられている
が、それ自体はじん性を欠き、また成形性も劣る
ため、ウイスカーや繊維状の強化材として他の成
分に配合し、複合化する方法がとられている（特
公昭58−33196号公報）。しかしながら、炭化ケイ
素のウイスカーや繊維の製造するには、特殊な原
料や煩雑な工程を必要とするため、コスト高にな
るのを免れず、工業的に大量に使用される原料と
しては、必ずしも適当なものとはいえない。 このような問題の解決策として、熱硬化性樹脂
に炭化ケイ素粉末を加えた混合物で炭素繊維を被
覆し、これを所望の形状に成形後、炭化し、さら
に焼成することにより炭素繊維強化炭化ケイ素複
合体を製造する方法が提案されているが（特開昭
61−247663号公報）、この複合体はじん性が低く、
利用分野が制限されるのを免れない。 他方、炭化ケイ素に焼結助剤としてホウ化アル
ミニウムを添加することにより、高密度、高強度
の炭化ケイ素焼結体が得られることは知られてい
るが（特開昭55−85465号公報）、じん性を向上す
るためにホウ化アルミニウムが有効であることは
知られていない。 発明が解決しようとする課題 本発明の目的は、従来の炭化ケイ素複合体がも
つ欠点を改善し、高じん性、高強度の炭化ケイ素
含有セラミツクス成形体を簡単な手段で製造する
方法を提供することにある。 課題を解決するための手段 本発明者らは、炭化ケイ素を成分として含有す
る高じん性、高強度の複合セラミツクス成形体を
得るために鋭意研究を重ねた結果、耐熱性無機繊
維の糸又はその織成物に、炭化ケイ素粉末と特定
の有機ケイ素化合物とホウ化アルミニウムを含む
スラリーを含浸させ、成形したのち、炭化焼成す
ることによりその目的を達成しうることを見出
し、この知見に基づいて本発明をなすに至つた。 すなわち、本発明は、炭化ケイ素粉末とポリシ
ラスチレン樹脂とを重量比２：８ないし８：２の
割合で含み、さらにホウ化アルミニウムを加えた
スラリーを、耐熱性無機繊維の糸又はその織成物
に含浸させ、成形後、不活性雰囲気中で炭化した
のち、1300〜2000℃で焼成することを特徴とする
繊維強化炭化ケイ素成形体の製造方法を提供する
ものである。 本発明方法において用いる耐熱性無機繊維とし
ては、金属炭化物、窒化物、酸化物、フツ化物又
はケイ化物の繊維、耐熱性セラミツクスで被覆し
た金属繊維、炭素繊維などがある。これらは、撚
糸あるいはこれを二次元又は三次元織物に織成し
たものとして使用される。 また、これらの糸又は織成物に含浸させるスラ
リーとしては、炭化ケイ素粉末とポリシラスチレ
ン樹脂を特定の割合で適当な溶媒に分散させ、さ
らにホウ化アルミニウムを加えたものが用いられ
る。このポリシラスチレン樹脂は、一般式
【化】
（式中のｍ及びｎは１以上の整数）で示される構
成単位をもつケイ素樹脂である。溶媒としては、
水、二硫化炭素、四塩化炭素のような無機溶媒を
用いてもよいが、ポリシラスチレン樹脂を溶解で
きる有機溶媒、例えばベンゼン、トルエン、キシ
レン、ヘキサン、エーテル、テトラヒドロフラン
などが好適である。 上記炭化ケイ素とポリシラスチレン樹脂との使
用割合は、重量比で２：８ないし８：２の範囲で
選ばれる。 また、ホウ化アルミニウムは、通常、炭化ケイ
素とポリシラスチレン樹脂との合計量に基づき１
〜10重量％の範囲で添加される。 このスラリーには、上記の成分のほか、粘結
剤、焼結助剤、改質剤などを含有させることがで
きる。 無機繊維の糸又は織成物に含浸させるスラリー
の量としては、炭化ケイ素粉末の付着量換算で10
〜100重量％の範囲が適当である。 本発明方法を好適に実施するには、耐熱性無機
繊維の糸又は織成物に、前記のような組成のスラ
リーを含浸させ、プレス成形等により所望の形状
に成形したのち、溶媒を蒸発除去し、不活性雰囲
気例えば窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオンなど
のガス気流中で、600〜700℃の温度まで徐々に昇
温させ、炭化させる。次いでこのようにして得た
炭化物を、1300〜2000℃の温度で焼成すると、所
望の繊維強化炭化ケイ素成形体が得られる。 発明の効果 本発明方法によると、従来の炭化ケイ素を含む
複合セラミツクスよりも高強度、高じん性の耐
熱、耐食性複合セラミツクスが簡単な手段で得ら
れるので、高温で使用されるバルブ、コツク、容
器、パイプ、バーナー、炉芯管、工具等の製造に
好適に利用することができる。 実施例 次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明
する。 実施例 １ ポリシラスチレン30重量部、α−SiC粉末（平
均粒径3μm）70重量部、AlB2５重量部及びトル
エン100重量部から成るスラリーに、炭化ケイ素
被覆炭素繊維（２〜8μm径、3000本／ヤーン）を
浸漬し、手巻機で巻き取つたのち、半乾燥させ
る。次いでこれを糸巻枠からはずし、繊維配列方
向に直角の方向に40mm間隔で切断し、一方向繊維
配列複合体を作製した。この複合体をラバープレ
スにより1500〜1800Kg／cm2の圧力で加圧成形した
のち、アルゴンガス中で600〜700℃まで徐々に昇
温して炭化させた。続いてこの炭化物を1300℃で
１時間焼成し、繊維強化炭化ケイ素成形体を得
た。このものの粉末Ｘ線回析の結果を第１表に示
す。
成単位をもつケイ素樹脂である。溶媒としては、
水、二硫化炭素、四塩化炭素のような無機溶媒を
用いてもよいが、ポリシラスチレン樹脂を溶解で
きる有機溶媒、例えばベンゼン、トルエン、キシ
レン、ヘキサン、エーテル、テトラヒドロフラン
などが好適である。 上記炭化ケイ素とポリシラスチレン樹脂との使
用割合は、重量比で２：８ないし８：２の範囲で
選ばれる。 また、ホウ化アルミニウムは、通常、炭化ケイ
素とポリシラスチレン樹脂との合計量に基づき１
〜10重量％の範囲で添加される。 このスラリーには、上記の成分のほか、粘結
剤、焼結助剤、改質剤などを含有させることがで
きる。 無機繊維の糸又は織成物に含浸させるスラリー
の量としては、炭化ケイ素粉末の付着量換算で10
〜100重量％の範囲が適当である。 本発明方法を好適に実施するには、耐熱性無機
繊維の糸又は織成物に、前記のような組成のスラ
リーを含浸させ、プレス成形等により所望の形状
に成形したのち、溶媒を蒸発除去し、不活性雰囲
気例えば窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオンなど
のガス気流中で、600〜700℃の温度まで徐々に昇
温させ、炭化させる。次いでこのようにして得た
炭化物を、1300〜2000℃の温度で焼成すると、所
望の繊維強化炭化ケイ素成形体が得られる。 発明の効果 本発明方法によると、従来の炭化ケイ素を含む
複合セラミツクスよりも高強度、高じん性の耐
熱、耐食性複合セラミツクスが簡単な手段で得ら
れるので、高温で使用されるバルブ、コツク、容
器、パイプ、バーナー、炉芯管、工具等の製造に
好適に利用することができる。 実施例 次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明
する。 実施例 １ ポリシラスチレン30重量部、α−SiC粉末（平
均粒径3μm）70重量部、AlB2５重量部及びトル
エン100重量部から成るスラリーに、炭化ケイ素
被覆炭素繊維（２〜8μm径、3000本／ヤーン）を
浸漬し、手巻機で巻き取つたのち、半乾燥させ
る。次いでこれを糸巻枠からはずし、繊維配列方
向に直角の方向に40mm間隔で切断し、一方向繊維
配列複合体を作製した。この複合体をラバープレ
スにより1500〜1800Kg／cm2の圧力で加圧成形した
のち、アルゴンガス中で600〜700℃まで徐々に昇
温して炭化させた。続いてこの炭化物を1300℃で
１時間焼成し、繊維強化炭化ケイ素成形体を得
た。このものの粉末Ｘ線回析の結果を第１表に示
す。
【表】
【表】
また、炭素繊維強化複合体を３×４×30mmの試
験片に加工し、常温での曲げ強度（３点曲げ）及
び破壊じん性値（KIC）の測定結果を第２表に示
す。
験片に加工し、常温での曲げ強度（３点曲げ）及
び破壊じん性値（KIC）の測定結果を第２表に示
す。
【表】
実施例 ２
フイラーとしてβ−SiC粉末（平均粒径0.3μm）
をまた耐熱性無機繊維としてSiC繊維（15μm、
500本／ヤーン）を用いた以外は実施例１と同一
条件でSiC繊維強化炭化ケイ素複合焼結体を作製
した。次にこの複合焼結体の粉末Ｘ線回析結果を
第３表に示す。
をまた耐熱性無機繊維としてSiC繊維（15μm、
500本／ヤーン）を用いた以外は実施例１と同一
条件でSiC繊維強化炭化ケイ素複合焼結体を作製
した。次にこの複合焼結体の粉末Ｘ線回析結果を
第３表に示す。
【表】
複合焼結体を３×４×30mmに加工して試験片を
作り、常温での曲げ強度（３点曲げ）及び破壊じ
ん性値（KIC）の測定結果を第４表に示す。
作り、常温での曲げ強度（３点曲げ）及び破壊じ
ん性値（KIC）の測定結果を第４表に示す。
【表】
実施例３、比較例１、２
ポリシラスチレン30重量部とα−SiC粉末（平
均粒径3μm）70重量部との混合物Ａ、α−SiC粉
末（平均粒径3μm）100重量部にホウ化アルミニ
ウム７重量部を加えた混合物Ｂ、混合物Ａにホウ
化アルミニウム７重量部を加えたものＣをそれぞ
れ調整し、それぞれにトルエン100重量部を加え
てスラリーとした。 これらのスラリーを用い、実施例１と同様にし
て炭素繊維に含浸させ、炭化したのち、1850℃に
おいて１時間焼成し、炭素繊維強化炭化ケイ素成
形体を得た。 このようにして得た各成形体を３×４×30mmの
試験片に加工し、物性を測定した結果を第５表に
示す。
均粒径3μm）70重量部との混合物Ａ、α−SiC粉
末（平均粒径3μm）100重量部にホウ化アルミニ
ウム７重量部を加えた混合物Ｂ、混合物Ａにホウ
化アルミニウム７重量部を加えたものＣをそれぞ
れ調整し、それぞれにトルエン100重量部を加え
てスラリーとした。 これらのスラリーを用い、実施例１と同様にし
て炭素繊維に含浸させ、炭化したのち、1850℃に
おいて１時間焼成し、炭素繊維強化炭化ケイ素成
形体を得た。 このようにして得た各成形体を３×４×30mmの
試験片に加工し、物性を測定した結果を第５表に
示す。
【表】
この表から明らかなように、ポリシラスチレン
樹脂とホウ化アルミニウムとの併用により、強度
及び破壊じん性は著しく向上する。
樹脂とホウ化アルミニウムとの併用により、強度
及び破壊じん性は著しく向上する。
Claims (1)
- １ 炭化ケイ素粉末とポリシラスチレン樹脂とを
重量比２：８ないし８：２の割合で含み、さらに
ホウ化アルミニウムを加えたスラリーを、耐熱性
無機繊維の糸又はその織成物に含浸させ、成形
後、不活性雰囲気中で炭化したのち、1300〜2000
℃で焼成することを特徴とする繊維強化炭化ケイ
素成形体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62112740A JPS63277564A (ja) | 1987-05-08 | 1987-05-08 | 繊維強化炭化ケイ素成形体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62112740A JPS63277564A (ja) | 1987-05-08 | 1987-05-08 | 繊維強化炭化ケイ素成形体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63277564A JPS63277564A (ja) | 1988-11-15 |
| JPH0577631B2 true JPH0577631B2 (ja) | 1993-10-27 |
Family
ID=14594362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62112740A Granted JPS63277564A (ja) | 1987-05-08 | 1987-05-08 | 繊維強化炭化ケイ素成形体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63277564A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0692734A (ja) * | 1992-09-10 | 1994-04-05 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | 繊維強化炭化珪素複合材料の製造方法 |
| EP1359132A1 (en) * | 2002-04-30 | 2003-11-05 | European Community | Composites, applications, and process for manufacturing said composites |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61247663A (ja) * | 1985-04-22 | 1986-11-04 | 工業技術院長 | 炭素連続繊維強化ＳｉＣ複合体の製造方法 |
| JPS6246963A (ja) * | 1985-08-27 | 1987-02-28 | 帝人株式会社 | シリコンカ−バイド焼結体の製造方法 |
-
1987
- 1987-05-08 JP JP62112740A patent/JPS63277564A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61247663A (ja) * | 1985-04-22 | 1986-11-04 | 工業技術院長 | 炭素連続繊維強化ＳｉＣ複合体の製造方法 |
| JPS6246963A (ja) * | 1985-08-27 | 1987-02-28 | 帝人株式会社 | シリコンカ−バイド焼結体の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63277564A (ja) | 1988-11-15 |
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|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |