JPH0753271A - 被覆セラミックス粒子、セラミックス基焼結体及びその製造法 - Google Patents

被覆セラミックス粒子、セラミックス基焼結体及びその製造法

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JPH0753271A
JPH0753271A JP5219278A JP21927893A JPH0753271A JP H0753271 A JPH0753271 A JP H0753271A JP 5219278 A JP5219278 A JP 5219278A JP 21927893 A JP21927893 A JP 21927893A JP H0753271 A JPH0753271 A JP H0753271A
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particle
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晴男 吉田
Masaichi Kume
正市 粂
Yukiyoshi Yamada
幸良 山田
Tadashi Fuyuki
正 冬木
Satoshi Akiyama
聡 秋山
Yoshiaki Hamada
美明 濱田
Eisuke Kuroda
英輔 黒田
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 体積基準頻度分布で平均粒子径が10μm以
下のセラミックス微粒子からなる芯粒子粉体を気中に分
散させ、この分散した芯粒子粉体の粒子を分散度βが7
0%以上である分散状態で被覆形成物質前駆体と接触又
は衝突させることによって、単一粒子の表面を被覆形成
物質で被覆を施した被覆されたセラミックス粒子を得、
これを焼結することによりセラミックス焼結体を製造す
る。 【効果】 本方法により、均一で、緻密で、且つ強固に
焼結された、高度に制御された微組織を有する高性能な
セラミックス基焼結体が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックス微粒子表
面に被覆形成物質を被覆した被覆されたセラミックス粒
子、この被覆されたセラミックス粒子又はこの被覆され
たセラミックス粒子を含む混合物を焼結するセラミック
ス基焼結体の製造法、及びこの方法で得られるセラミッ
クス基焼結体に関する。
【0002】
【従来の技術】セラミックス基焼結体の高性能化には、
このセラミックス基焼結体の微組織を高度に複合化した
上で、その組織の微細化及び均質化といった微組織のミ
クロな領域での制御が必要である。そのためには原料粉
体の段階でのその目的に合致する原料粉体の調製が不可
欠である。
【0003】従来、この原料の調製は、ボールミル法や
振動ミル法を始めとする粉体混合法により行われてき
た。しかし、粉体混合法は、混合時の不純物の混入が避
けられないのみならず、原理的に組織の均一化に限度が
あり、焼結助剤を始めとする種々の添加物質の粉体粒子
が微細であっても理想的な均一な混合、即ちセラミック
ス粒子に添加物質の粉体粒子がむらなく行き渡る均一な
分散は極めて困難である。仮にこの均一な分散が表現さ
れたとしても、添加物質の粉体粒子が粒子単位で混合さ
れるために、粒子個々のレベルでは均一の意味にも限界
がある。特に相対的にその量が少ない場合、分布むらが
必然的に出来る。
【0004】現実には、多くの場合、セラミックス粉体
粒子や添加物質の粉体粒子は凝集してセラミックス基焼
結体中に塊状に存在したり、或いは焼結体中で偏在して
セラミックス基材料の性能を著しく低下させる。
【0005】従って、均質化を実現するためには、セラ
ミックス粉体粒子一個一個に確実に目的のセラミックス
基材料とする前記添加物質を分布させる必要があり、そ
のために、セラミックス粉体粒子一個一個に添加物質を
被覆法により均一に被覆を施した被覆されたセラミック
ス粒子の製造、及びこの被覆されたセラミックス粒子を
焼結することによる高性能セラミックス基焼結体の製造
が強く望まれている。
【0006】被覆法としては気相法、湿式メッキ法など
種々の方法があるが、中でも気相法は、原理的に、
(1)雰囲気の制御が容易である、(2)基本的に目的
のセラミックス基焼結体とする前記添加物質を被覆形成
物質とする被覆形成物質の選択に制限がなく、活性金属
を始めとする金属単体物質、窒化物、炭化物、硼化物、
酸化物など、いろいろな種類の物質を被覆できる、
(3)目的とする被覆形成物質を、不純物を混入するこ
となく被覆できる、(4)被覆量を任意に制御できるな
ど、他の被覆法では成し得ない大きな利点がある。
【0007】しかし気相法では、セラミックス粉体粒子
が、微粒子芯粒子粉体の粒子又は主に微粒子からなる芯
粒子粉体の粒子でなる個々のセラミックス粒子への被覆
は、以下の理由により不可能であった。
【0008】即ち、微粒子のセラミックス粒子である、
芯粒子粉体の粒子又は主に微粒子のセラミックス粒子か
らなる芯粒子粉体の粒子は、セラミックス粒子同士の付
着力が強いため凝集性が高く、殆どの単一粒子が凝集体
を形成する。そしてこの凝集体は、その凝集力を上回る
特別な作用を加えないと崩し壊すことができないため
に、凝集体をそのままで被覆形成物質で被覆しても、一
個一個の粒子表面への前記被覆形成物質での被覆は不可
能で、結局その表面が被覆形成物質で被覆された被覆凝
集体が生成することになる。
【0009】これにより凝集体を形成する個々の粒子
は、凝集体表面に位置する粒子では粒子表面は被覆量は
多いものの被覆むらが生じたり、凝集体内部に位置する
粒子では全く被覆されないという問題があった。
【0010】上記の問題を解決しようとして、被覆され
るべきセラミックス粒子が微粒子である場合のこの被覆
されるべき芯粒子粉体の粒子又は主に微粒子からなる芯
粒子粉体の粒子の個々の表面に被覆する目的で粒子を分
散させて被覆するという試みは既になされていた。
【0011】例えば、特開昭58−31076号公報に
開示されている装置・方法によれば、PVD装置内に設
置された容器の中に芯粒子粉体の粒子を入れ、容器を電
磁気的な方法により振動させ、前記容器内の芯粒子を転
動させながらPVD法により被覆する。又、特開昭61
−30663号公報に開示されている装置によれば、P
VD装置内に設置された容器の中に芯粒子粉体の粒子を
入れ、容器を機械的な方法により振動させ、前記容器内
の芯粒子を転動させながらPVD法により被覆するとさ
れている。しかし、これらの容器の振動により芯粒子粉
体の粒子を転動させながら被覆する装置或いは方法で
は、実際には、微粒子芯粒子粉体の粒子又は主に微粒子
からなる芯粒子粉体の粒子であるセラミックス粒子の凝
集体を崩すに要するその凝集力を上回る作用を加えるこ
とができないため、凝集体を崩せずに、むしろ造粒作用
が働き、容器内に導入する前以上に、より多く、或いは
より大きな凝集体を形成するだけであった。
【0012】特開平3−153864号公報に開示され
ている装置及び方法は、内面に障壁及び/又は凹凸を備
えた回転容器内に粒子を入れ、回転容器を回転させなが
ら蒸着法により芯粒子表面に被覆を行うことを目的とす
るものであるが、このような装置或いは方法において
は、微粒子の芯粒子粉体の粒子又は主に微粒子からなる
芯粒子粉体の粒子であるセラミックス粒子の凝集体を崩
すのに要する凝集力を上回る作用を加えることができな
いため、凝集体を壊すことができないばかりか、より多
く、或いはより大きな凝集体を形成するだけであった。
【0013】特開昭58−141375号公報には、反
応ガス雰囲気中に置かれた粉体を反応ガスの流れと重力
の作用とによって浮遊させて、反応ガスの化学反応によ
り生成される析出物質によって粉体の表面を被覆する装
置が開示されている。又、特開平2−43377号公報
には、微粒子を減圧下において流動化させながら、熱化
学反応処理を行い被覆を行う方法が開示されている。こ
れらの気流による流動層を利用する装置或いは方法で
は、微粒子芯粒子粉体の粒子又は主に微粒子からなるセ
ラミックスの芯粒子粉体の粒子一個一個を流動化させる
ことが事実上不可能で、このセラミックス粒子の凝集体
を崩せなかった。
【0014】特開昭54−153789号公報には、金
属の蒸気を発生させた真空容器内を粉末材料を落下させ
金属を被覆する装置が開示されている。又、特開昭60
−47004号公報には真空槽中の高周波プラズマ領域
にモノマーガスと粉体粒子を導入し、プラズマ重合によ
り有機物の被覆膜を形成させる方法が開示されている。
これらの装置或いは方法の如く、単に導入するだけでは
微粒子芯粒子粉体の粒子又は主に微粒子からなる芯粒子
粉体の粒子であるセラミックス粒子凝集体を壊せなかっ
た。
【0015】特開昭64−80437号公報には、低・
高周波合成音波により芯粒子粉体の凝集体を崩して流動
化させ被覆する方法が開示されている。しかし、流動層
に振動を与える方法では、微粒子の芯粒子粉体の粒子又
は主に微粒子からなる芯粒子粉体の粒子であるセラミッ
クス粒子凝集体を崩せなかった。
【0016】特開昭62−250172号公報には、前
処理として、ジェットミル処理した粉体を、減圧加熱処
理室に滞留させ、ここで加熱処理を施した後、粉体フィ
ーダーでスパッタリング室に自然落下で導入し、ターゲ
ットを垂直に設けた円筒状のスパッタリング室に自然落
下させて被覆する装置及び方法が開示されている。又特
開平2−153068号公報には、前処理として、ジェ
ットミル処理した粉体を、減圧加熱処理室で滞留させ、
ここで加熱処理を施した後、粉体フィーダーでスパッタ
リング室のスパッタリング源を納めた回転容器に粉体状
で導入し、容器を回転さた状態でスパッタリングする装
置及び方法が開示されている。これらの装置及び方法で
は、ジェットミル処理によりその時だけ粉体は一時的に
分散されるが、被覆前の加熱工程で、この粉体を滞留さ
せる構造であり、そのような方法のため、仮にジェット
ミル処理で一時的に一次粒子状態に分散しても加熱工程
でのこの粉体の滞留のため再凝集し、結局、被覆工程に
導入される時には凝集したままである。
【0017】以上のように、これまでのものでは、いず
れも微粒子のセラミックス粒子である芯粒子粉体の粒子
又は主に微粒子のセラミックス粒子からなる芯粒子粉体
の粒子に被覆する装置或いは方法としての問題解決はな
されておらず、微粒子のセラミックス粒子である芯粒子
粉体の粒子又は主に微粒子のセラミックス粒子からなる
芯粒子粉体の粒子は、現実には凝集体を形成していてこ
れを崩すことができず、そのために単一粒子状態に分散
した状態で微粒子のセラミックス粒子の表面を被覆形成
物質で被覆を施した被覆されたセラミックス粒子の製造
方法及び装置は知られていなかった。そのため、セラミ
ックス粒子一個一個に結合材となる物質及び/又は焼結
助剤となる物質を被覆形成物質として、気相被覆法によ
り均一に被覆を施した被覆されたセラミックス粒子が作
製できず、前記高性能なセラミックス基焼結体も製造で
きなかった。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】従って、現実に、被覆
されるべきセラミックス粒子であって、例えば10μm
以下の平均粒子径の粒子である微粒子の芯粒子粉体の粒
子又は主に微粒子からなる芯粒子粉体の粒子の単一粒子
単位に、結合材となる物質及び/又は焼結助剤となる物
質を被覆形成物質として被覆を施した被覆されたセラミ
ックス粒子の提供と、この被覆されたセラミックス粒子
による高性能なセラミックス基焼結体及びその製造方法
が強く求められている。
【0019】本発明は、微粒子のセラミックス粒子であ
る芯粒子粉体の粒子又は主に微粒子のセラミックス粒子
からなる芯粒子粉体の粒子へ単一粒子単位に、結合材と
なる物質及び/又は焼結助剤となる物質を被覆形成物質
として被覆を施した被された覆セラミックス粒子、及び
この被覆されたセラミックス粒子による、組織が微細で
かつ均質であり、そして高性能なセラミックス基焼結体
及びその製造法を提供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明者が鋭意研究を重ねた結果、微粒子のセラミ
ックス粒子である芯粒子粉体の粒子又は主に微粒子のセ
ラミックス粒子からなる芯粒子粉体の粒子の単一粒子単
位に、目的のセラミックス基焼結体製造のための添加物
質を被覆形成物質として被覆させるためには、体積基準
頻度分布で平均粒子径が10μm以下のセラミックス粒
子である芯粒子粉体の粒子が主に単一粒子状態で気中に
存在する高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物中の芯粒
子粉体の粒子に、分散度βが70%以上である高い分散
状態の被覆空間の被覆開始領域で、被覆を開始しなけれ
ばならないことを見い出した。
【0021】すなわち、本発明の被覆されたセラミック
ス粒子は、セラミックスの微粒子からなる芯粒子粉体を
被覆空間に投入し、気相を経て生成する被覆形成物質前
駆体及び/又は気相状態の被覆形成物質前駆体を、この
芯粒子粉体の粒子に接触及び/又は衝突させて、芯粒子
粉体の粒子の表面を被覆形成物質で被覆して得られる被
覆されたセラミックス粒子であって、 (A) 微粒子高分散処理手段群の最終処理手段が、
(a) この芯粒子粉体の粒子を気中に分散させる分散
手段、および(b) 芯粒子粉体の粒子を気中に分散さ
せた芯粒子粉体の粒子と気体との混合物において低分散
芯粒子粉体部分を分離し、芯粒子粉体の粒子が主に単一
粒子状態で気中に存在する高分散芯粒子粉体の粒子・気
体混合物を選択する高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合
物選択手段とこの高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物
選択手段により選択分離された低分散芯粒子粉体部分を
微粒子高分散処理手段群中の分散手段の内の最終分散手
段及び/又は最終分散手段以前の処理手段に搬送するフ
ィードバック手段とを備えた高分散芯粒子粉体の粒子・
気体混合物選択手段、から選ばれる微粒子高分散処理手
段群により、体積基準頻度分布で平均粒子径が10μm
以下の微粒子芯粒子粉体の粒子又は主に微粒子からなる
芯粒子粉体の粒子を、気中に分散させて高分散芯粒子粉
体の粒子・気体混合物とする分散工程、 (B) この分散工程で分散させた芯粒子粉体の粒子
を、分散度βが70%以上の分散状態で、被覆空間の被
覆開始領域において被覆形成物質前駆体と接触及び/又
は衝突させて被覆を開始する被覆工程、からなる被覆手
段によって調製された被覆セラミックス粒子に関する。
【0022】更に本発明は、前記被覆されたセラミック
ス粒子が、被覆されたセラミックス粒子の被覆形成物質
を介して接触状態で集合塊を形成した被覆されたセラミ
ックス粒子の集合塊を、解砕及び/又は破砕する被覆さ
れたセラミックス粒子集合塊の解砕・破砕工程、及び/
又は被覆されたセラミックス粒子集合塊と一次粒子単位
の被覆されたセラミックス粒子とを選択分離する選択分
離工程を更に経て調製されたものであることを特徴とす
る、被覆セラミックス粒子にも関するものである。
【0023】更に本発明は、前記セラミックスの微粒子
からなる芯粒子粉体の粒子を構成する物質のビッカース
硬度が4000を越えないものである被覆セラミックス
粒子にも関するものである。
【0024】更に本発明は、被覆されたセラミックス粒
子が、体積基準頻度分布で平均粒子径が10μm以下の
芯粒子粉体を、微粒子高分散処理手段群の最終処理によ
り気中に分散させて高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合
物とし、その芯粒子粉体の粒子の分散度βを70%以上
とする分散性能を有する微粒子高分散処理手段群による
分散工程を設け、微粒子高分散処理手段群により分散さ
せた高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物を被覆工程に
直接放出するか、又は分散工程と被覆工程の間に、微粒
子高分散処理手段群により分散させた高分散芯粒子粉体
の粒子・気体混合物を放出する放出部から、搬送に不可
避の、中空部材、中空を形成せしめる部材からなる中間
部材、及びパイプから選択される1種類またはそれ以上
の部材を介して搬送するか、及び/又は、前記分散性能
で気中に分散させた高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合
物中の粒子の気中分散状態を維持する気中分散維持手
段、前記分散性能で気中に分散させた高分散芯粒子粉体
の粒子・気体混合物中の粒子の気中分散状態を高める気
中分散促進手段、芯粒子粉体の粒子と気体との混合物の
内の、低分散芯粒子粉体部分を分離し、芯粒子粉体の粒
子が主に単一粒子状態で気中に存在する高分散芯粒子粉
体の粒子・気体混合物を選択する高分散芯粒子粉体の粒
子・気体混合物選択手段の1種又はそれ以上を介して搬
送して調製されたものであることを特徴とする被覆セラ
ミックス粒子にも関するものである。
【0025】更に本発明は、被覆されたセラミックス粒
子が、体積基準頻度分布で平均粒子径が10μm以下の
芯粒子粉体を、微粒子高分散処理手段群の最終処理によ
り気中に分散させて高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合
物とし、その芯粒子粉体の粒子の分散度βを70%以上
とする分散性能を有する微粒子高分散処理手段群による
分散工程の一部以上と前記被覆工程の一部以上とを、空
間を一部以上共有して行うことにより調製されたもので
あることを特徴とする、被覆セラミックス粒子にも関す
るものである。
【0026】更に本発明は、被覆されたセラミックス粒
子が、体積基準頻度分布で平均粒子径が10μm以下の
芯粒子粉体を、微粒子高分散処理手段群の最終処理によ
り気中に分散させて高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合
物とし、その芯粒子粉体の粒子の分散度βを70%以上
とする空間領域の内の、高分散芯粒子粉体の粒子・気体
混合物中の芯粒子粉体の粒子のすべての粒子が通過する
面を含む空間領域に、被覆空間の被覆開始領域を位置せ
しめるか、又は体積基準頻度分布で平均粒子径が10μ
m以下の芯粒子粉体を、微粒子高分散処理手段群の最終
処理により気中に分散させて高分散芯粒子粉体の粒子・
気体混合物中とし、その芯粒子粉体の粒子の分散度βを
70%以上とする空間領域の内の、回収手段の回収部に
回収する全ての粒子が通過する面を含む空間領域に、被
覆空間の被覆開始領域を位置せしめることにより調製さ
れたものであることを特徴とする被覆セラミックス粒子
にも関するものである。
【0027】更に本発明は、使用する、芯粒子粉体の粒
子の粒度分布が、平均粒子径をDMとしたとき、体積基
準頻度分布で(〔DM/5,5DM〕,≧90%)である
ことを特徴とする被覆セラミックス粒子にも関するもの
である。
【0028】そして本発明は、上記した被覆されたセラ
ミックス又は被覆されたセラミックス粒子を含む混合物
を焼結することを特徴とするセラミックス基焼結体の製
造法にも関する。
【0029】そして本発明はまた上記したセラミックス
基焼結体の製造法により製造したセラミックス基焼結体
にも関する。
【0030】而して、本発明によれば、セラミックスの
微粒子からなる芯粒子粉体の粒子又は主に同微粒子から
なる芯粒子粉体の粒子であって、その表面が被覆形成物
質で被覆されたものを、焼結してセラミックス基焼結体
を製造するに際して、上記した表面が被覆形成物質で被
覆されたセラミックス粒子として、気相法により気相を
経て生成する被覆形成物質前駆体及び/又は気相状態の
被覆形成物質前駆体と、微粒子高分散処理手段群の最終
処理手段により気中に分散させた平均粒子径10μm以
下の微粒子からなる高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合
物とを、被覆空間の被覆開始領域で、高分散芯粒子粉体
の粒子・気体混合物中の芯粒子粉体の粒子の分散度がβ
≧70%である分散状態で合流させ、接触及び/又は衝
突させてセラミックス粒子の表面を被覆形成物質で被覆
したものを用いることにより、これまでに得られなかっ
た組織が微細で均質でありそして高性能なセラミックス
基焼結体を得ることができた。そして、上記した被覆芯
粒子の調製に際して、被覆形成物質前駆体は、原子、分
子、イオン、クラスター、原子クラスター、分子クラス
ター、クラスターイオン等からなる気相状態の、或は気
相を経て生成したばかりのもので、高分散状態のセラミ
ックス粒子と接触及び/又は衝突を始めることにより、
一次粒子状態の個々の芯粒子の表面に被覆形成物質は強
固に結合し、その結果、芯粒子の表面を被覆形成物質に
より単一粒子単位で被覆を施した被覆されたセラミック
ス粒子が製造できるのである。
【0031】以下に本発明を詳細に説明する前に、本明
細書中に使用する用語をはじめに定義することにし、そ
して必要によってその用語の具体的内容を説明し、次い
で被覆形成物質で被覆されたセラミックス粒子の調製が
どのような技術的手段によって行なわれるものであるの
かの説明を行うことにする。
【0032】被覆されたセラミックス粒子 被覆されたセラミックス粒子とは、被覆が施された下記
するセラミックス粒子をいう。例えば、具体的には、被
覆形成物質が、超微粒子状、島状、連続質状、一様な膜
状、突起物状等の内の一種以上の形態で芯粒子としてセ
ラミックス粒子に被覆された粒子をいう。
【0033】セラミックス粒子用原料粉体粒子 本発明に係る、セラミックス粉体粒子が微粒子芯粒子粉
体の粒子又は主に微粒子からなる芯粒子粉体の粒子でな
るセラミックス粒子の表面に、被覆形成物質で被覆を施
した被覆されたセラミックス粒子用のセラミックス粒子
の原料粉体粒子には、セラミックス粒子を構成する物質
のビッカース硬度が4000を越えないセラミックス粒
子が選択される。このセラミックス粒子を構成する物質
のビッカース硬度が4000を越えないセラミックス粒
子とは、ダイヤモンド粒子及び高圧型窒化硼素粒子を除
くセラミックス粒子のことである。この理由は以下の通
りである。
【0034】ダイヤモンド、及び高圧型窒化硼素は、何
れも高圧安定相で超高硬度物質である。これらは、常圧
下では何れも準安定に存在し、高温下では、それぞれ極
めて軟質のグラファイト、及びグラファイト型相に相転
移する。しかも何れも超難焼結性である。従って、ダイ
ヤモンドや高圧型窒化硼素の優れた特性を生かした焼結
体を作製するためには、これらが熱力学的に安定な超高
圧力を印加しなければならない等、これらの焼結は特別
厳しい。このことに比べ、ダイヤモンドや高圧型窒化硼
素を除くセラミックスは、例えば、上記の如く相転移に
よって突出した優れた特性を著しく失うということはな
く、しかも、ダイヤモンドや高圧型窒化硼素以上に難焼
結性のものはないので焼結が特別厳しいということはな
い。
【0035】従って、このセラミックス粒子を構成する
物質のビッカース硬度が4000を越えないセラミック
ス粒子とは、ダイヤモンド粒子及び高圧型窒化硼素粒子
を除くセラミックス粒子を言う。このセラミックス粒子
は、被覆形成物質と反応及び/又は固溶等をしないセラ
ミックス粒子を始め、一種類以上の被覆形成物質と反応
及び/又は固溶して目的とする無機化合物、合金、金属
間化合物等の一種類以上を生成するセラミックスが選択
できる。
【0036】気相被覆法 気相被覆法とは、被覆形成物質の原料が、分子流、イオ
ン流、プラズマ、ガス、蒸気、エアロゾルの一種以上か
らなる気相状態を少なくとも一度は経て被覆する方法、
又は気相状態の被覆形成物質の原料により被覆する方法
をいう。
【0037】芯粒子 芯粒子とは、被覆を施す対象物となるセラミックス粒子
をいう。これはまた、母材粒子、種粒子或は被覆される
粒子ともいう。この芯粒子を構成する物質は、周期律表
第1a、2a、3a、4a、5a、6a、7a、1b、
2b、3b、4b、5b、6b、7b、8族の金属、半
導体、半金属、希土類金属、非金属の元素の一種類また
は二種類以上を構成成分とする無機化合物からなるもの
で、その具体例にはTiC、ZrC、HfC、WC、S
iC、B4C、TaC、NbC、Si34、TiN、Z
rN、AlN、HfN、TaN、TiB、TiB2、Z
rB2、HfB、HfB2、BP、Al23、Al2Si
5(ムライト)、ZrO2(Y23、MgO又はCaO
安定剤を添加したジルコニア:PSZ又は正方晶ジルコ
ニア多結晶体:TZP)、MgAl24(スピ ネ
ル)、グラファイト、無定形炭素、アモルファス炭素な
どが挙げられる。そしてこれらのセラミックス粒子を構
成する物質のビッカース硬度は40000を越えないも
のとする。
【0038】芯粒子粉体 芯粒子粉体とは、芯粒子からなる粉体をいう。芯粒子粉
体の粒子とは、芯粒子粉体を構成する粒子をいう。本発
明において被覆に供する微粒子芯粒子粉体の粒子又は主
に微粒子からなる芯粒子粉体の粒子は、平均粒子径が体
積基準頻度分布で10μm以下である。好ましくは、平
均粒子径をDMとしたとき、DMが10μm以下で、粒度
分布が体積基準頻度分布で(〔DM/5,5DM〕,≧9
0%)である。このような比較的分布の幅の狭い粉体で
は、平均粒子径で粉体の分散特性又は凝集特性が特徴付
けられ、DMの値に適した条件で準微粒子高分散処理手
段群を作動させれば分散できる。
【0039】平均粒子径が10μm以下の芯粒子粉体の
粒子の粒度分布が、幅広い分布又は互いに離れた複数の
ピークを持つ分布の粉体では、好適には適当な選択分離
処理、例えば分級処理を行ってそれぞれ分級された粉体
ごとに、被覆処理を施す。これにより、それぞれ分級さ
れた粉体ごとに上記条件の下で、被覆空間の被覆開始領
域で分散度βが70%以上の状態で被覆が開始され、芯
粒子粉体の粒子一つ一つの粒子に被覆が可能となる。
【0040】被覆形成物質 被覆形成物質とは、被覆を施す対象物に被覆を形成する
物質をいう。例えば、具体的には、超微粒子状、島状、
連続質状、一様な膜状、突起物状等の内の一種以上から
なる形態で芯粒子粉体の粒子に被覆を形成する物質をい
う。特に、被覆形成物質の形態が超微粒子状の場合、当
該超微粒子の粒子径は、例えば0.005μm〜0.5μ
mの範囲のものをいう。
【0041】この被覆形成物質は、被覆形成物質自体が
そのままで被覆を形成するか、又は被覆形成物質と芯粒
子のセラミックスとが反応し及び/又はセラミックス粒
子に固溶して及び/又は二種類以上の被覆形成物質同志
が反応して及び/又は固溶して被覆を形成するための目
的とする無機化合物、合金、金属間化合物等の一種類又
はそれ以上を生成し、被覆されたセラミックス粒子の焼
結を促進する焼結助剤及び/又は結合材となる単体物質
及び/又は化合物及び/又はセラミックス粒子の表面改
質剤となる単体物質及び/又は化合物から選択される。
セラミックス粒子の粒界を制御させる表面改質剤を被覆
形成物質としても選択可能である。必要に応じて、例え
ばセラミックス粒子と焼結助剤及び/又は結合材との化
学結合性を高めたり、又は個々のセラミックス粒子を任
意の物質から隔離させ、これにより、セラミックス粒子
と任意の物質との反応を抑止させることができる。何れ
も、焼結助剤及び/又は結合材としての被覆形成物質の
選択の幅が飛躍的に大きく広がり好適である。
【0042】これらの被覆形成物質は、周期律表1a、
2a、3a、4a、5a、6a、7a、1b、2b、3
b、4b、5b、6b、7b、8族の金属、半導体、半
金属、希土類金属、非金属、及びその酸化物、窒化物、
炭化物、酸窒化物、酸炭化物、炭窒化物、酸炭窒化物、
硼化物、珪化物の一種類又はそれ以上、例えばAl、
B、Si、Fe、Ni、Co、Ti、Nb、V、Zr、
Hf、Ta、W、Re、Cr、Cu、Mo、Y、La、
TiAl、Ti3Al、TiAl3、TiNi、NiA
l、Ni3Al、SiC、TiC、ZrC、B4C、W
C、W2C、HfC、VC、TaC、Ta2C、NbC、
Mo2C、Cr32、Si34、TiN、ZrN、Si2
2O、AlN、HfN、VxN(x=1〜3)、Nb
N、TaN、Ta2N、TiB、TiB2、ZrB2、V
B、V32、VB2、NbB、NbB2、TaB、TaB
2、MoB、MoB2、MoB4、Mo2B、WB、W
2B、W25、LaB6、B132、MoSi2、BP、A
23、ZrO2、MgAl24(スピネル)、Al2
iO5(ムライト)の一種類又はそれ以上を含むことがで
きる。
【0043】この被覆されたセラミックス粒子表面を被
覆する被覆形成物質の被覆による添加量は、何れの焼結
法を選択しても特に制限はなく、微量から多量までの任
意の量を選択できる。
【0044】被覆空間に投入の定義 被覆空間に投入とは、例えば、自由落下等の落下によっ
て芯粒子粉体を被覆空間に導入することをいう。搬送ガ
スにより投入する場合には、芯粒子粉体を芯粒子粉体の
粒子・気体混合物の流れの方向に乗せて導入したり、気
体に乗せて流れの方向へ、或いは気体に乗り方向が変え
られて導入することをいう。または、搬送ガスの作用を
受けて導入することをもいう。例えば、搬送ガスの波動
現象、具体的には非線系波動によって導入することをも
いう。或いは、ガス中の音波、超音波、磁場、電子線等
によって被覆空間に導入することをもいう。また、外
場、例えば電場、磁場、電子線等により導入することを
もいう。具体的には、電場、磁場、電子線等により粉体
粒子を帯電させ、または帯磁させ引力又は斥力により被
覆空間に導入することをもいう。また、ガスの背圧や減
圧によって吸い込まれ、導入することも含む。
【0045】被覆空間 被覆空間とは、被覆形成物質の原料から気相を経て生成
する被覆形成物質前駆体及び/又は気相状態の被覆形成
物質前駆体と芯粒子粉体の粒子が接触及び/又は衝突す
る空間をいう。あるいは、芯粒子粉体の粒子の表面を被
覆形成物質で被覆する空間領域をいう。
【0046】被覆室 被覆室とは、被覆空間を一部以上有する室をいう。より
具体的には、被覆室とは、被覆空間を含む仕切られた、
又は略仕切られた(略閉じた、半閉じた)室であって、
被覆空間を一部以上含む室である。
【0047】気中 気中とは、真空又は気相状態の空間内をいう。ここで、
本発明において、気相状態とは、分子流、イオン流、プ
ラズマ、ガス、蒸気などの状態をいう。真空とは、技術
的には、減圧状態をさす。どんな減圧下でも、厳密には
ガス、分子、原子、イオン等が含まれる。
【0048】被覆形成物質前駆体 被覆形成物質前駆体とは、被覆形成物質の前駆体であ
る。より詳しくは、気相状態の被覆形成物質の原料がそ
のまま、又は被覆形成物質の原料から気相を経て形成及
び/又は合成され、被覆を施す対象物となる粒子である
芯粒子に被覆を形成する直前までの物質をいう。被覆形
成物質前駆体は、被覆形成物質の原料から、気相を経て
形成及び/又は合成する限り、状態の制限はない。被覆
形成物質の原料が気相の場合、原料が被覆形成物質前駆
体にもなりうる。被覆形成物質前駆体そのものが気相で
あってもよい。また、被覆形成物質前駆体が反応性物質
の場合は、反応前でも良く、反応中でもよく、反応後で
もよい。被覆形成物質前駆体の具体例としては、イオ
ン、原子、分子、クラスター、原子クラスター、分子ク
ラスター、クラスターイオン、超微粒子、ガス、蒸気、
エアロゾル等が挙げられる。
【0049】被覆形成物質の原料 被覆形成物質の原料とは、気相を経て被覆を形成する物
質となる原料物質をいう。被覆形成物質の原料の形態の
具体例として、塊状の固体、粉体粒子、気体、液体等が
挙げられる。
【0050】分散度β 分散度βとは、粉体分散装置の分散性能を評価する指数
として増田、後藤氏らが提案(化学工学、第22回、秋
季大会研究発表講演要旨集、P349(1989)参
照)したように、全粒子の重量に対する、見かけの一次
粒子状態の粒子の重量の割合と定義する。ここで、見か
けの一次粒子状態の粒子とは、任意の分散状態の粉体粒
子の質量基準の頻度分布fm2と完全分散されている粉体
粒子の質量基準の頻度分布fm1のオーバーラップしてい
る部分の割合を示し、次の式のβで表される。
【0051】
【数1】 上式において、粒子径の単位(μm)は規定されるもの
ではない。
【0052】上式は質量基準で表した粒度分布を基準に
して分散度を評価しているが、本来分散度は体積基準で
表した粒度分布を基にして評価されるべきものである。
しかし粉体粒子密度が同じである場合には質量基準で表
した粒度分布と体積基準で表した粒度分布は同じにな
る。そこで実用上測定が容易な質量基準の粒度分布を測
定し、それを体積基準の粒度分布として用いている。従
って本来の分散度βは次の式及び図1(a)の斜線部分の
面積で表される。
【0053】
【数2】 上式において、粒子径の単位(μm)は規定されるもの
ではない。そして芯粒子粉体の分布及び平均粒子径は、
特に断らない限り基本的には体積基準を用いることとす
る。
【0054】体積基準頻度分布 体積基準頻度分布とは、粒子径の分布をある粒子径に含
まれる体積割合をもって表したものをいう。
【0055】(〔D1,D2〕,≧90%)の定義 (〔D1,D2〕,≧90%)分布とは、D1、D2を粒子
径、但しD1<D2とするとき、D1以上でD2以下の粒子
が体積で90%以上含まれる分布を表し、図1(b)のよ
うに斜線の部分の割合が90%以上である粒子からなる
粉体を表す。
【0056】体積基準頻度分布(〔DM/5,5DM〕,
≧90%)の定義 粒度分布が、体積基準頻度分布で(〔DM/5,5
M〕,≧90%)分布とは、DMを体積基準の平均粒子
径とするとき、DMの1/5倍の粒子径以上、DMの5倍
の粒子径以下の粒子を体積で90%以上含む分布を表
す。例えば、平均粒子径DMが5μmで体積基準頻度分
布が(〔DM/5,5DM〕,≧90%)とは、体積基準
の平均粒子径が5μmで、1μm以上且つ25μm以下
の粒子径の粒子が体積で90%以上含まれるような分布
を表す。ここで、体積基準の平均粒子径DMは、
【数3】 又は技術的には、ある粒子径間隔をDi±△Di/2(△
iは区分の幅)内にある粒子群の体積をviとすると、 DM=Σ(vii)/Σvi と表される。
【0057】被覆開始領域 微粒子高分散処理手段群の最終処理後、初めて被覆が開
始される領域を被覆開始領域という。従って、微粒子高
分散処理手段群の最終処理以前では、始めて被覆が開始
される領域でも、ここでいう被覆開始領域ではない。
【0058】被覆開始領域での分散度β 本発明では、体積基準頻度分布で平均粒子径が10μm
以下の芯粒子粉体を、微粒子高分散処理手段群の最終処
理により気中に分散させて高分散芯粒子粉体の粒子・気
体混合物とし、その芯粒子粉体の粒子の分散度βを70
%以上とした領域に被覆空間の被覆開始領域を位置せし
める被覆室を設ける。被覆空間の被覆開始領域における
分散度であれば、体積基準頻度分布で平均粒子径が10
μm以下の微粒子芯粒子粉体の粒子又は主に微粒子から
なる芯粒子粉体の粒子を、実質的に粒子一個一個の単位
に気中に分散して被覆に供することができ、被覆空間の
被覆開始領域を通過する全ての芯粒子粉体の粒子の表面
の少なくとも一部と、被覆形成物質前駆体とは接触及び
/又は衝突するため、必ず粒子一個一個の単位に被覆形
成物質を付けることができる。
【0059】好適には、被覆空間の被覆開始領域におい
て、体積基準頻度分布で平均粒子径が10μm以下の芯
粒子粉体を、微粒子高分散処理手段群の最終の分散処理
により気中に分散させて高分散芯粒子粉体の粒子・気体
混合物とし、その芯粒子粉体の粒子の分散度βを80%
以上とする。この被覆空間の被覆開始領域での分散度で
あれば、芯粒子粉体の粒子が体積基準頻度分布で平均粒
子径が10μm以下の微粒子芯粒子粉体の粒子又は主に
微粒子からなる芯粒子粉体の粒子に対して事実上芯粒子
同士による閉ざされた部分がなく、一個一個の粒子の表
面のいたるところに被覆形成物質前駆体を接触及び/又
は衝突させることが可能であり、一個一個の粒子表面に
ほぼ一様に被覆できる。
【0060】より好適には、被覆空間の被覆開始領域に
おいて、体積基準頻度分布で平均粒子径が10μm以下
の芯粒子粉体を、微粒子高分散処理手段群の最終の分散
処理により気中に分散させて高分散芯粒子粉体の粒子・
気体混合物とし、その芯粒子粉体の粒子の分散度βを9
0%以上とする。この被覆空間の被覆開始領域の分散度
であれば、芯粒子粉体の粒子が体積基準頻度分布で平均
粒子径が10μm以下の微粒子の芯粒子粉体の粒子又は
主に微粒子からなる芯粒子粉体の粒子であっても事実上
凝集しておらず、一個一個の粒子の表面全てに事実上一
様に被覆できる。
【0061】特に、処理能率が低くてもよいから、高品
位な被覆を行いたいときは、分散度は、95%以上がよ
り好ましい。この場合、微量の芯粒子粉体の粒子を処理
して、完全分散の芯粒子粉体の粒子の気中個数濃度を低
くすることにより可能となる。これにより、完全に一個
一個の粒子の全表面に一様に被覆できる。
【0062】微粒子高分散処理手段群 微粒子高分散処理手段群とは、 (A) 少なくとも分散手段を1以上有し、 (B) 最終の処理手段として、(a) 芯粒子粉体の
粒子を気中に分散させる分散手段、又は(b) 芯粒子
粉体の粒子を気中に分散させた芯粒子粉体の粒子と気体
との混合物において低分散芯粒子粉体部分を分離し、芯
粒子粉体の粒子が主に単一粒子状態で気中に存在する高
分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物を選択する高分散芯
粒子粉体の粒子・気体混合物選択手段とこの高分散芯粒
子粉体の粒子・気体混合物選択手段により分離された低
分散芯粒子粉体部分を微粒子高分散処理手段群中の分散
手段の内の最終分散手段及び/又は最終分散手段以前の
処理手段に搬送するフィードバック手段とを備えた高分
散芯粒子粉体の粒子・気体混合物選択手段、を有するも
のである。
【0063】好適には、体積基準頻度分布で平均粒子径
が10μm以下の芯粒子粉体を微粒子高分散処理手段群
の最終処理により気中に分散させて高分散芯粒子粉体の
粒子・気体混合物とし、その芯粒子粉体の粒子の分散度
βを70%以上とする分散性能を有するものである。前
記被覆開始領域における種々の分散度、例えばβ≧70
%、80%、90%、に対応してそれらと同等以上の分
散性能の微粒子高分散処理手段群を設けることにより、
被覆開始領域において、各分散度に応じた商品位な被覆
を施すことができる。
【0064】最終処理手段 微粒子高分散処理手段群の最終の処理手段が分散手段の
場合、分散処理手段を微粒子高分散処理手段群の最終処
理手段という。又、微粒子高分散処理手段群の最終の処
理手段が、微粒子高分散処理手段の最終の分散手段へ、
高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物選択処理工程時に
於いて低分散状態であったために選択分離された部分を
搬送するフィードバック手段を備えた高分散芯粒子粉体
の粒子・気体混合物選択手段、又は最終の分散手段より
前の処理手段に、高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物
選択処理工程時に於いて低分散状態であったために選択
分離された部分を搬送するフィードバック手段を備えた
高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物選択手段の場合、
この高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物選択手段を微
粒子高分散処理手段群の最終処理手段という。
【0065】尚、微粒子高分散処理手段群の最終処理手
段であるフィードバック手段を備えた高分散芯粒子粉体
の粒子・気体混合物選択手段より前に設ける(例えば、
フィードバック手段を備えた高分散芯粒子粉体の粒子・
気体混合物選択手段と最終分散手段の間、或いは最終分
散手段より前)高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物選
択手段は、フィードバック手段の有無にかかわらず微粒
子高分散処理手段群の構成要素である。
【0066】分散手段 微粒子を分散するために用いる手段を分散手段という。
この分散手段は、少しでも或いは僅かでも分散効果を有
するものは分散手段として使用可能であり、これを分散
手段とする。例えば、一般に供給手段として用いる空気
輸送用のロータリーフィーダーやインジェクションフィ
ーダー(粉体工学会編:“粉体工学便覧”、日刊工業新
聞社(1986)P568、P571)は、分散効果も
有するので、分散目的の手段として使用する場合は分散
手段である。後述の分散維持・促進手段も分散目的で
(βを高める目的で)使用する場合は分散手段となる。
そしてこの分散手段は単一の装置、機器である場合も、
複合された装置、機器である場合もあり、これらを総称
して微粒子高分散処理手段群と呼ぶ。
【0067】この微粒子高分散処理手段群は、芯粒子粉
体の粒子の加速及び/又は速度勾配に置く気流による分
散、芯粒子粉体の粒子の静止障害物及び/又は回転体で
なる障害物への衝突による分散、芯粒子粉体の粒子の流
動層及び/又は脈流及び/又は回転ドラム及び/又は振
動及び/又は掻取りからなる機械的解砕による分散等の
選択された一種類以上の分散の機構を備えたものをい
う。
【0068】具体的には、微粒子高分散処理手段群は、
エジェクタ型分散機、ベンチュリ型分散機、細管、撹拌
機、気流中の障害物を利用した分散機、ジェットの吹付
けを利用した分散機、螺旋管、回転羽根を利用した分散
機、回転するピンを利用した分散機(ケージミル)、流
動層型分散機、脈流を利用した分散機、回転ドラムを利
用した分散機、振動を利用した分散機、振動ふるい、ス
クレーパによる掻き取りを利用した分散機、SAEI、Gone
ll式分散機、中条式分散機、Roller式分散機、オリフィ
ス型分散機、B.M式分散機、Timbrell式分散機、Wright
式分散機等の選択された一種以上からなる分散手段を備
えたものである(粉体工学会編:“粉体工学便覧”、日
刊工業新聞社(1986)P430)。
【0069】また、特開昭56−1336号に記載の撹
拌羽根を利用した分散機、特開昭58−163454号
に記載の高速気流と分散ノズルを利用した分散機、特開
昭59−199027号に記載の回転羽根による分散作
用とプラズマイオンによる分散作用を利用した分散機、
特開昭59−207319号に記載のプラズマイオンに
よる分散作用を利用した分散機、特開昭59−2166
16号に記載のエジェクタとプラズマイオンによる分散
作用を利用した分散機、特開昭59−225728号に
記載のエジェクタとイオン流の分散作用を利用した分散
機、特開昭59−183845号に記載のプラズマイオ
ンの分散作用を利用した分散機、特開昭63−1664
21号に記載の分散羽根と圧力気体による分散作用を利
用した分散機、特開昭62−176527号に記載のラ
イン状又はリング状スリット型噴出口を用いた分散機、
特開昭63−221829号に記載の網状羽根を利用し
た分散機、特開昭63−1629号に記載の噴射ノズル
からの高速気流による分散作用を利用した分散機、実開
昭63−9218号に記載の多数の細孔を利用した分散
機、実開昭62−156854号に記載のエジェクタ型
分散機、実開昭63−6034号に記載の細孔とオリフ
ィスを利用した分散機等の公報に記載のものも使用可能
である。微粒子高分散処理手段群に好適な分散手段とし
て、特願昭63−311358号、特願平1−7107
1号、特願平2−218537号等に記載の装置が挙げ
られる。
【0070】高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物選択
手段 高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物選択手段とは、芯
粒子粉体の粒子・気体混合物から、低分散芯粒子粉体の
粒子・気体混合物を分離し、主に単一粒子状態の粒子を
含む高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物を選択する手
段をいう。一次粒子の集合体である凝集粒子は、見かけ
の粒子径が一次粒子の粒子径に比べ大きくなることか
ら、例えば乾式分級手段により分離が可能である。高分
散芯粒子粉体の粒子・気体混合物選択手段の例として
は、重力を利用した分級手段、慣性力を利用した分級手
段、遠心力を利用した分級手段、静電気を利用した分級
手段、流動層を利用した分級手段等から一種以上選択さ
れた乾式分級手段が挙げられる。
【0071】この高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物
選択手段の例としては、重力分級機、慣性分級機、遠心
分級機、サイクロン、エアセパレータ、ミクロンセパレ
ータ、ミクロプレックス、ムルチプレックス、ジグザグ
分級機、アキュカット、コニカルセパレータ、ターボク
ラシファイア、スーパセパレータ、ディスパージョンセ
パレータ、エルボジェット、流動層分級機、バーチュア
ルインパクタ、O-Sepa、ふるい、バイブレーティングス
クリーン、シフタ(粉体工学会編:“粉体工学便覧”日
刊工業新聞社、P514(1986))等が挙げられ
る。
【0072】芯粒子粉体の粒子・気体混合物 芯粒子粉体の粒子・気体混合物とは、(a)芯粒子粉体の
粒子が気中に一様に浮遊した均質流れ(一様な浮遊流
れ)、(b)芯粒子粉体の粒子が気中のある領域で非一様
な分布を示す不均質流れ(非均質浮遊流れ)、(c)芯粒
子粉体の粒子の摺動層を伴う流れ(摺動流れ)、又は
(d)芯粒子粉体の粒子の静止層を伴う流れをいう。
【0073】低分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物 低分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物とは、芯粒子粉体
の粒子・気体混合物の内、芯粒子粉体の粒子が主に単一
粒子状態以外の状態で気中に存在する芯粒子粉体の粒子
・気体混合物をいう。
【0074】高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物 高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物とは、芯粒子粉体
の粒子が主に単一粒子状態で気中に存在する芯粒子粉体
の粒子・気体混合物をいう。高分散芯粒子粉体の粒子・
気体混合物は、極めて高分散であっても、実際には凝集
粒子を含む。低分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物は、
実際には、凝集していない単粒子を含み、選択分離して
低分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物と高分散芯粒子粉
体の粒子・気体混合物に分けられる。低分散芯粒子粉体
の粒子・気体混合物は、凝集粒子の選択分離及び/又は
再分散により、高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物と
なる。
【0075】回収手段 被覆空間で被覆した被覆粒子を取り出す手段を回収手段
という。回収手段の内で回収処理の行われる部分を回収
部という。被覆空間の被覆開始領域を通過して被覆した
被覆粒子は、気中から直接取り出して回収するか、又は
気中から取り出して一時的に蓄えてから回収するか、又
は、気体と共に回収される。
【0076】回収手段の回収部としては、隔壁(障害
物)を利用した回収手段の回収部、重力を利用した回収
手段の回収部、慣性力を利用した回収手段の回収部、遠
心力を利用した回収手段の回収部、帯電による引力を利
用した回収手段の回収部、熱泳動力を利用した回収手段
の回収部、ブラウン拡散を利用した回収手段の回収部、
ガスの背圧や減圧等による吸引力を利用した回収手段の
回収部等が利用可能である。この回収手段の回収部の好
適な例として、重力集塵機、慣性集塵機、遠心力集塵
機、濾過集塵機、電気集塵機、洗浄集塵機、粒子充填
層、サイクロン、バグフィルター、セラミックスフィル
ター、スクラバー等が挙げられる。
【0077】次に、本発明で用いる被覆セラミックス粒
子を調製する場合に採用される微粒子高分散処理手段群
を添付の図面に基づいて説明することにする。
【0078】微粒子高分散処理手段群の図の説明 図2(a)は被覆されたセラミックス粒子を調製する際の
微粒子高分散処理手段群の基本的な構成の一例を表すブ
ロック図である。芯粒子粉体の粒子を分散させる最終の
分散手段A、最終の分散手段以前の分散処理手段群の構
成要素dで構成されている。εは、芯粒子粉体の粒子の
内、主に単一粒子状態で気中に存在する高分散芯粒子粉
体の粒子・気体混合物である。構成要素dとしては、分
散手段、供給手段、高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合
物選択手段等任意の処理手段を単独又は組み合わせて使
用できる。構成要素dは、必ずしも設けなくとも良い。
微粒子高分散処理手段群は、好適には最終の処理手段で
ある分散手段Aの処理後、体積基準頻度分布で平均粒子
径が10μm以下の芯粒子粉体に対し、分散度が分散度
βで70%以上を実現できる構成のものである。
【0079】図2(b)は、被覆されたセラミックス粒子
を調製する際の微粒子高分散処理手段群の基本的な構成
の第2の例を表すブロック図である。芯粒子粉体の粒子
を分散させる最終の分散手段A、最終の分散手段Aへ芯
粒子粉体の粒子が、主に単一粒子状態で気中に存在する
高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物、以外の低分散芯
粒子粉体の粒子・気体混合物ηをフィードバックさせる
フィードバック手段Cを備えた最終の高分散芯粒子粉体
の粒子・気体混合物選択手段B、最終の分散手段以前の
分散処理手段群の構成要素d、最終分散手段と最終選択
手段の間の微粒子高分散処理手段群の構成要素eで構成
されている。εは、芯粒子粉体の粒子の内、主に単一粒
子状態で気中に存在する高分散芯粒子粉体の粒子・気体
混合物である。構成要素dとしては、分散手段、供給手
段、選択手段等任意の処理手段を単独又は組み合わせて
使用できる。構成要素eとしては、分散手段以外の処理
手段、例えば供給手段、選択手段等任意の処理手段を単
独又は組み合わせて使用できる。構成要素d及びeは、
必ずしも設けなくとも良い。微粒子高分散処理手段群
は、好適には最終の処理手段である選択手段Bによる処
理後、前記分布の芯粒子粉体に対し分散度が分散度βで
70%以上を実現できる構成である。
【0080】図2(c)は、被覆されたセラミックス粒子
を調製する際の微粒子高分散処理手段群の基本的な構成
の第3の例を表すブロック図である。芯粒子粉体の粒子
を分散させる最終の分散手段A、最終の分散手段Aより
前の処理手段へ芯粒子粉体の粒子が、主に単一粒子状態
で気中に存在する高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合
物、以外の低分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物ηをフ
ィードバックさせるフィードバック手段Cを備えた高分
散芯粒子粉体の粒子・気体混合物選択手段B、最終の分
散手段以前の微粒子高分散処理手段群の構成要素d、最
終の分散手段と最後の選択手段の間の微粒子高分散処理
手段群の構成要素eで構成されている。εは、芯粒子粉
体の粒子の内、主に単一粒子状態で気中に存在する高分
散芯粒子粉体の粒子・気体混合物である。構成要素dと
しては、分散手段、供給手段、選択手段等任意の処理手
段を単独又は組み合わせて使用できる。構成要素dとし
ては、分散手段以外の処理手段、例えば供給手段、選択
手段等任意の処理手段を単独又は組み合わせて使用でき
る。構成要素d及びeは、必ずしも設けなくとも良い。
微粒子高分散処理手段群は、好適には最終の処理手段で
ある選択手段Bによる処理後、前記分布の芯粒子粉体に
対し分散度が分散度βで70%以上を実現できる構成で
ある。
【0081】なお、以上のような構成であるから、供給
槽、芯粒子生成手段等の粉体の供給源も本微粒子高分散
処理手段群の構成に含めてもよい。例えば図2(c)の場
合、フィードバック手段Cのフィードバック先を供給槽
とする構成も高分散処理手段群の構成として良いことは
言うまでもない。又、微粒子高分散処理手段群の分散工
程の前に、芯粒子粉体の粒子を解砕及び/又は粉砕する
解砕工程を入れても良いことは言うまでもない。
【0082】上記した微粒子高分散処理手段群の基本的
な構成の具体的な代表例をより詳細にしたブロック図に
基づいて更に詳しく説明することにする。
【0083】構成1 図3(a)は、被覆されたセラミックス粒子を調製する際
の微粒子高分散処理手段群の第1の構成を説明するブロ
ック図であって図2(a)に対応するものである。本例
は、被覆される芯粒子粉体を供給する供給槽100、被
覆される芯粒子粉体を分散させる最終分散手段Aから構
成されている。εは、芯粒子粉体の粒子の内、主に単一
粒子状態で気中に存在する高分散芯粒子粉体の粒子・気
体混合物である。
【0084】構成2 図3(b)は、被覆されたセラミックス粒子を調製する際
の微粒子高分散処理手段群の第2の構成を説明するブロ
ック図であって図2(a)に対応するものである。本例
は、被覆される芯粒子粉体を供給する供給槽100、被
覆される芯粒子粉体を分散させる分散手段a、被覆され
る芯粒子粉体を分散させる最終分散手段Aから構成され
ている。εは、芯粒子粉体の粒子の内、主に単一粒子状
態で気中に存在する高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合
物である。
【0085】構成3 図3(c)は、被覆されたセラミックス粒子を調製する際
の微粒子高分散処理手段群の第3の構成を説明するブロ
ック図であって図2(b)に対応するものである。本例
は、被覆される芯粒子粉体を供給する供給槽100、被
覆される芯粒子粉体を分散させる分散手段a、分散手段
aで分散させた芯粒子粉体の粒子・気体混合物のうちか
ら主に単一粒子状態で気中に存在する高分散芯粒子粉体
の粒子・気体混合物、以外の低分散芯粒子粉体の粒子・
気体混合物ηを分散手段aへフィードバックさせるフィ
ードバック手段C、主に高分散芯粒子粉体の粒子・気体
混合物を最終の分散手段Aへ導入する高分散芯粒子粉体
の粒子・気体混合物選択手段b、被覆される芯粒子粉体
を分散させる最終分散手段A、から構成されている。ε
は、芯粒子粉体の粒子の内、主に単一粒子状態で気中に
存在する高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物である。
【0086】構成4 図3(d)は、被覆されたセラミックス粒子を調製する際
の微粒子高分散処理手段群の第4の構成を説明するブロ
ック図であって図2(b)に対応するものである。本例
は、被覆される芯粒子粉体を供給する供給槽100、被
覆される芯粒子粉体を分散させる最終分散手段A、最終
分散手段Aで分散させた芯粒子粉体の粒子・気体混合物
のうちから主に単一粒子状態で気中に存在する高分散芯
粒子粉体の粒子・気体混合物、以外の低分散芯粒子粉体
の粒子・気体混合物ηを分散手段Aへフィードバックす
るフィードバック手段C、高分散芯粒子粉体の粒子・気
体混合物を放出する最終の高分散芯粒子粉体の粒子・気
体混合物選択手段Bから構成されている。εは、芯粒子
粉体の粒子の内、主に単一粒子状態で気中に存在する高
分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物である。
【0087】構成5 図3(e)は、被覆されたセラミックス粒子を調製する際
の微粒子高分散処理手段群の第5の構成を説明するブロ
ック図であって図2(b)に対応するものである。本例
は、被覆される芯粒子粉体を供給する供給槽100、被
覆される芯粒子粉体を分散させる分散手段a、被覆され
る芯粒子粉体を分散させる最終分散手段A、最終分散手
段Aで分散させた芯粒子粉体の粒子・気体混合物のうち
から主に単一粒子状態で気中に存在する高分散芯粒子粉
体の粒子・気体混合物、以外の低分散芯粒子粉体の粒子
・気体混合物ηを分散手段Aへフィードバックするフィ
ードバック手段C、高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合
物を放出する最終の高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合
物選択手段Bから構成されている。εは、芯粒子粉体の
粒子の内、主に単一粒子状態で気中に存在する高分散芯
粒子粉体の粒子・気体混合物である。
【0088】構成6 図3(f)は、被覆されたセラミックス粒子を調製する際
の微粒子高分散処理手段群の第6の構成を説明するブロ
ック図であって図2(b)に対応するものである。本例
は、被覆される芯粒子粉体を供給する供給槽100、芯
粒子粉体の粒子・気体混合物のうちから主に低分散芯粒
子粉体の粒子・気体混合物を取り除き、主に高分散芯粒
子粉体の粒子・気体混合物を分散手段Aへ導入する高分
散芯粒子粉体の粒子・気体混合物選択手段b、選択分離
された芯粒子粉体の粒子を分散させる最終分散手段A、
最終分散手段Aで分散させた芯粒子粉体の粒子・気体混
合物のうちから主に単一粒子状態で気中に存在する高分
散芯粒子粉体の粒子・気体混合物、以外の低分散芯粒子
粉体の粒子・気体混合物ηを分散手段Aへフィードバッ
クさせるフィードバック手段C、高分散芯粒子粉体の粒
子・気体混合物を放出する最終の高分散芯粒子粉体の粒
子・気体混合物選択手段Bから構成されている。εは、
芯粒子粉体の粒子の内、主に単一粒子状態で気中に存在
する高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物である。
【0089】構成7 図3(g)は、被覆されたセラミックス粒子を調製する際
の微粒子高分散処理手段群の第7の構成を説明するブロ
ック図であって図2(c)に対応するものである。本例
は、被覆される芯粒子粉体を供給する供給槽100、被
覆される芯粒子粉体を分散させる分散手段a、被覆され
る芯粒子粉体を分散させる最終分散手段A、最終分散手
段Aで分散させた芯粒子粉体の粒子・気体混合物のうち
から主に単一粒子状態で気中に存在する高分散芯粒子粉
体の粒子・気体混合物、以外の低分散芯粒子粉体の粒子
・気体混合物ηを分散手段aへフィードバックするフィ
ードバック手段C、高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合
物を放出する最終の高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合
物選択手段Bから構成されている。εは、芯粒子粉体の
粒子の内、主に単一粒子状態で気中に存在する高分散芯
粒子粉体の粒子・気体混合物である。
【0090】このようにして達成された微粒子の高分散
状態を維持するために、気中分散維持手段を微粒子高分
散処理手段群と被覆室の間に付加することもできる。こ
こでいう気中分散維持手段とは、気中に分散担持された
芯粒子粉体の粒子の再凝集を防止して分散度βを維持す
る手段をいう。又、このようにして達成された芯粒子の
高分散状態を促進するために、気中分散促進手段を微粒
子高分散処理手段群と被覆室の間に付加することもでき
る。ここでいう気中分散促進手段とは、気中に分散担持
された芯粒子粉体の粒子のうち主に再凝集した粒子の再
分散を促進し、分散状態の低下を鈍らせたり、一旦低下
した分散状態を元の高分散の状態まで回復するように再
分散を促す手段をいう。この気中分散維持手段又は気中
分散促進手段の好適な例としては、パイプ振動装置、パ
イプ加熱装置、プラズマ発生装置、荷電装置等が挙げら
れる。
【0091】パイプ振動装置は、発振器を設置したパイ
プの振動により、気中に分散している粒子に分散機とは
言えない振動を与えることで、再凝集を抑制し高分散状
態を維持する手段又は再凝集した粒子の分散を促進する
手段である。
【0092】パイプ加熱装置は、加熱したパイプにより
搬送気体の外側から熱を加えて搬送気体を膨張させ、分
散機とは言えないほどに流速を加速して再凝集を抑制
し、再凝集した粒子の分散を促進する手段である。
【0093】プラズマ発生装置は、芯粒子粉体を分散担
持している気中にプラズマを発生させ、そのプラズマイ
オンと芯粒子との衝突により、再凝集を抑制し高分散状
態を維持する手段又は再凝集した粒子の分散を促進する
手段である。
【0094】荷電装置は、芯粒子粉体を分散担持してい
る気中に、コロナ放電、電子ビーム、放射線等の方法で
単極イオンを発生させ、単極イオン雰囲気中を通過させ
ることで粒子を単極に帯電させ、静電気の斥力により再
凝集を抑制し高分散状態を維持する手段又は再凝集した
粒子の分散を促進する手段である。
【0095】このようにして形成された微粒子の高分散
状態の芯粒子粉体は粒子の表面を被覆形成物質で被覆す
るために被覆室に送られる。この被覆室には被覆開始領
域を含む被覆空間が設けられている。
【0096】微粒子高分散処理手段群と被覆室とは直結
することが望ましいが、搬送に不可避の中空部材及び/
又はパイプを使って接続しても良い。この場合にも、被
覆開始領域でのβ≧70%を実現することが不可欠であ
る。
【0097】微粒子高分散処理手段群と被覆室を別々に
置いてその間を連結する場合は、芯粒子粉体をその分散
状態のまま被覆室へ導入してやれば良い。そのために
は、この間に芯粒子粉体の分散状態を維持するための装
置である気中分散維持手段及び/又は分散状態を高める
ための装置である気中分散促進手段及び/又は芯粒子粉
体の粒子・気体混合物から、低分散芯粒子粉体部分を分
離し、主に単一粒子状態の粒子を含む高分散芯粒子粉体
の粒子・気体混合物を選択する高分散芯粒子粉体の粒子
・気体混合物選択手段を設けることもできる。
【0098】又、被覆されたセラミックス粒子を調製す
るに際して、微粒子高分散処理手段群が、(1)被覆室、
又は(2)被覆空間、又は(3)被覆開始領域と一部以上空
間を共有することもできる。例えば、微粒子高分散処理
手段群中の分散空間と被覆室とを、又は微粒子高分散手
段群中の分散空間と被覆開始領域を有する被覆空間と
を、又は微粒子高分散手段群中の分散空間と被覆開始領
域とを、空間的に共有することもできる。
【0099】ここで被覆開始領域とは、β≧70%の分
散状態で搬送された高分散状態の芯粒子粉体に気相を経
て生成する被覆形成物質前駆体及び/又は気相状態の被
覆形成物質前駆体が接触及び/又は衝突し、被覆を開始
する領域を指し、次の図4(a)〜(e)で示される態様が
考慮される。すなわち、図4(a)〜(e)において被覆開
始領域は2で示される領域である。
【0100】図4(a)において粉体に対してβ≧70%
の分散状態で被覆を始める被覆空間の被覆開始領域2を
微粒子高分散処理手段群又は微粒子高分散処理手段群の
放出部1を覆って設ける。図4(b)において微粒子高分
散処理手段群又は微粒子高分散処理手段群の放出部1か
ら放出される芯粒子粉体の粒子4が全て通る前記β≧7
0%の分散状態で被覆を始める被覆空間の被覆開始領域
2を設ける。上記の構成により、全ての芯粒子粉体の粒
子はβ≧70%の分散状態で被覆が始められる。図4
(c)において微粒子高分散処理手段群又は微粒子高分散
処理手段群の放出部1から放出される芯粒子粉体の粒子
4の内、回収部5に入る粒子が必ず通過する前記β≧7
0%の分散状態で被覆を始める被覆空間の被覆開始領域
2を設ける。図4(d)において回収部5を囲む前記β≧
70%の分散状態で被覆を始める被覆空間の被覆開始領
域2を設ける。図4(e)において高分散芯粒子粉体の粒
子・気体混合物の粒子のみが到達可能な位置に回収部5
を設ける。従って、ここでの領域6は重力を利用した選
択手段となる。回収部に入る高分散芯粒子粉体の粒子・
気体混合物の粒子が、必ず通過する前記β≧70%の分
散状態で被覆を始める被覆空間の被覆開始領域2を図の
斜線部のように設ける。
【0101】β≧70%の分散状態で被覆始めた芯粒子
のみ回収でき、被覆開始領域を通っていない芯粒子と被
覆開始領域を通過した被覆粒子とは混ざることはない。
【0102】上記したところから、被覆されたセラミッ
クス粒子を製造するための装置は、微粒子高分散処理手
段群と被覆室、又は微粒子高分散処理手段群と被覆室と
回収手段から構成されるものであるが、これらの装置の
構成要素は、種々の組み合わせ方をすることが可能で、
これらの装置の構成例を図面にもとづいて説明するとつ
ぎのとおりである。
【0103】装置の構成1 図5(a)は、被覆されたセラミックス粒子を製造するた
めの第一の装置の構成を説明するブロック図である。本
例のこの装置は、被覆装置の製造装置本体2−A、被覆
室2−B1、被覆空間2−B2、被覆開始領域2−B
3、微粒子高分散処理手段群2−C1、回収手段2−D
から構成されている。微粒子高分散処理手段群2−C1
は、被覆室2−B1に直結してある。
【0104】装置の構成2 図5(b)は、被覆されたセラミックス粒子を製造するた
めの第二の装置の構成を説明するブロック図である。本
例のこの装置は、被覆装置の製造装置本体2−A、被覆
室2−B1、被覆空間2−B2、被覆開始領域2−B
3、微粒子高分散処理手段群2−C1、不可避の中空部
材2−C2、回収手段2−Dから構成されている。微粒
子高分散処理手段群2−C1は、被覆室2−B1に不可
避の中空部材2−C2を介して接続してある。
【0105】装置の構成3 図5(c)は、被覆されたセラミックス粒子を製造するた
めの第三の装置の構成を説明するブロック図である。本
例のこの装置は、被覆装置の製造装置本体2−A、被覆
室2−B1、被覆空間2−B2、被覆開始領域2−B
3、微粒子高分散処理手段群2−C1、気中分散維持手
段2−C3、回収手段2−Dから構成されている。微粒
子高分散処理手段群2−C1は、被覆室2−B1に気中
分散維持手段2−C3を介して接続してある。
【0106】装置の構成4 図5(d)は、被覆されたセラミックス粒子を製造するた
めの第四の装置の構成を説明するブロック図である。本
例のこの装置は、被覆装置の製造装置本体2−A、被覆
室2−B1、被覆空間2−B2、被覆開始領域2−B
3、微粒子高分散処理手段群2−C1、回収手段2−D
から構成されている。微粒子高分散処理手段群2−C1
は、被覆室2−B1と空間を共有している。
【0107】装置の構成5 図5(e)は、被覆されたセラミックス粒子を製造するた
めの第五の装置の構成を説明するブロック図である。本
例のこの装置は、被覆装置の製造装置本体2−A、被覆
室2−B1、被覆空間2−B2、被覆開始領域2−B
3、微粒子高分散処理手段群2−C1、回収手段2−D
から構成されている。微粒子高分散処理手段群2−C1
は、被覆室2−B1中に設けている。
【0108】装置の構成6 図5(f)は、被覆されたセラミックス粒子を製造するた
めの第六の装置の構成を説明するブロック図である。本
例のこの装置は、被覆装置の製造装置本体2−A、被覆
室2−B1、被覆空間2−B2、被覆開始領域2−B
3、微粒子高分散処理手段群2−C1、回収手段2−D
から構成されている。微粒子高分散処理手段群2−C1
の分散空間中に、被覆室2−B1を設けている。
【0109】装置の構成7 図5(g)は、被覆されたセラミックス粒子を製造するた
めの第七の装置の構成を説明するブロック図である。本
例のこの装置は、被覆装置の製造装置本体2−A、被覆
室2−B1、被覆空間2−B2、被覆開始領域2−B
3、微粒子高分散処理手段群2−C1、回収手段2−
D、再被覆供給手段2−Eから構成されている。回収手
段2−Dから被覆後の被覆粒子を高分散処理手段群2−
C1に再被覆供給手段2−Eにより搬送して、繰り返し
て被覆処理が行える。かかる構成の装置のいずれかによ
り、被覆セラミックス粒子が製造されるものである。
【0110】上記のようにしてセラミックス粒子である
芯粒子粉体を被覆形成物質で被覆した被覆粒子につい
て、再び被覆形成物質で被覆すること、またはこの再被
覆を反復することもできる。この場合、被覆粒子は再被
覆供給手段に送られる。ここで、再被覆供給手段とは、
再被覆を行うために被覆後の被覆粒子を微粒子高分散処
理手段群へ搬送する手段をいう。具体的には、(a)被覆
粒子を回収する回収手段、及び(b)回収手段から微粒子
高分散処理手段群に被覆粒子を搬送する被覆粒子搬送手
段を備えた手段である。または、(a)被覆粒子を回収す
る回収手段、(b)回収手段から微粒子高分散処理手段群
に被覆粒子を搬送する被覆粒子搬送手段、(c)及び被覆
後の被覆粒子を分級する被覆粒子分級手段を備えた手段
である。被覆量が多い場合、被覆前の芯粒子粉体の粒子
の粒度分布と被覆後の被覆粒子の粒度分布は変わってし
まう。そこで、被覆後の被覆粒子の粒度分布を被覆粒子
分級手段により調整し、再被覆処理を行えば効果的であ
る。
【0111】この再被覆処理は、必要によって繰り返す
ことができ、そして被覆形成物質の被覆量を所望のもの
に設定することができる。更に、この被覆形成物質の種
類を変えてこの被覆処理を繰り返すことができ、このよ
うにして複数成分の物質を被覆形成物質として多重被覆
することもできる。
【0112】本発明で用いる被覆粒子の製造装置は、被
覆形成物質が、気相を経る気相法によって、芯粒子粉体
の粒子表面に被覆される被覆粒子の製造装置であれば制
限はない。例えば、化学蒸着(CVD)装置としては、
熱CVD装置、プラズマCVD装置、電磁波を利用した
CVD(可視光線CVD、レーザCVD、紫外線CV
D、赤外線CVD、遠赤外線CVD)装置、MOCVD
装置等、或いは、物理蒸着(PVD)装置としては、真
空蒸着装置、イオンスパッタリング装置、イオンプレー
ティング装置等が適用可能である。より具体的には、例
えば、特開平3−75302号公報の超微粒子で表面が
被覆された粒子およびその製造方法に記載の被覆粒子製
造装置が好適である。
【0113】以上述べた通り、本発明ではセラミックス
粒子である微粒子芯粒子粉体、又は主に微粒子からなる
芯粒子粉体の粒子を被覆空間に投入し気相を経て生成す
る被覆形成物質前駆体及び/又は気相状態の被覆形成物
質前駆体をこの芯粒子粉体の粒子に接触及び/又は衝突
させてこの芯粒子粉体の粒子の表面を被覆形成物質で被
覆する被覆されたセラミックス粒子が製造されるが、本
発明の基本的な工程を要約すると次の通りである。
【0114】I (A) 微粒子高分散処理手段群により、体積基準頻度
分布で平均粒子径が10μm以下の微粒子芯粒子粉体の
粒子又は主に微粒子からなる芯粒子粉体の粒子を、気中
に分散させて高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物とす
る分散工程、(B) この分散工程で分散させた高分散
芯粒子粉体の粒子・気体混合物の芯粒子粉体の粒子を、
分散度βが70%以上の分散状態で、被覆空間の被覆開
始領域において被覆形成物質前駆体と接触及び/又は衝
突させて被覆を開始する被覆工程、を設けた被覆法。
【0115】II (A) 体積基準頻度分布で平均粒子径が10μm以下
の微粒子芯粒子粉体の粒子又は主に微粒子からなる芯粒
子粉体の粒子を、微粒子高分散処理手段群により分散さ
せた高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物の芯粒子粉体
の粒子の分散度βが70%以上を実現する微粒子高分散
処理手段群により気中に分散させて高分散芯粒子粉体の
粒子・気体混合物とする分散工程、(B) この分散工
程で分散させた高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物の
芯粒子粉体の粒子を、分散度βが70%以上の分散状態
で、被覆空間の被覆開始領域において被覆形成物質前駆
体と接触及び/又は衝突させて被覆を開始する被覆工
程、を設けた被覆法。
【0116】III (A) 体積基準頻度分布で平均粒子径が10μm以下
の微粒子芯粒子粉体の粒子又は主に微粒子からなる芯粒
子粉体の粒子を、微粒子高分散処理手段群により分散さ
せた高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物の芯粒子粉体
の粒子の分散度βが70%以上を実現する微粒子高分散
処理手段群により気中に分散させて高分散芯粒子粉体の
粒子・気体混合物とする分散工程、(B) この分散工
程で分散させた高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物の
芯粒子粉体の粒子を、被覆工程に直接搬送する搬送工
程、(C) この搬送工程で搬送した高分散芯粒子粉体
の粒子・気体混合物の芯粒子粉体の粒子を、分散度βが
70%以上の分散状態で、被覆空間の被覆開始領域にお
いて被覆形成物質前駆体と接触及び/又は衝突させて被
覆を開始する被覆工程、を設けた被覆法。
【0117】IV (A) 体積基準頻度分布で平均粒子径が10μm以下
の微粒子芯粒子粉体の粒子又は主に微粒子からなる芯粒
子粉体の粒子を、微粒子高分散処理手段群により分散さ
せた高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物の芯粒子粉体
の粒子の分散度βが70%以上を実現する微粒子高分散
処理手段群により気中に分散させて高分散芯粒子粉体の
粒子・気体混合物とする分散工程、(B) この分散工
程で分散させた高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物の
芯粒子粉体の粒子を、搬送に不可避の、中空部材、中空
を形成する部材からなる中間部材、及びパイプから選択
される1種類又はそれ以上の部材を介して搬送する搬送
工程、(C) この搬送工程で搬送した高分散芯粒子粉
体の粒子・気体混合物の芯粒子粉体の粒子を、分散度β
が70%以上の分散状態で、被覆空間の被覆開始領域に
おいて被覆形成物質前駆体と接触及び/又は衝突させて
被覆を開始する被覆工程、を設けた被覆法。
【0118】V (A) 体積基準頻度分布で平均粒子径が10μm以下
の微粒子芯粒子粉体の粒子又は主に微粒子からなる芯粒
子粉体の粒子を、微粒子高分散処理手段群により分散さ
せた高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物の芯粒子粉体
の粒子の分散度βが70%以上を実現する微粒子高分散
処理手段群により気中に分散させて高分散芯粒子粉体の
粒子・気体混合物とする分散工程、(B) この分散工
程で分散させた高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物の
芯粒子粉体の粒子を、この分散性能で気中に分散させた
高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物の芯粒子粉体の粒
子の気中分散状態を維持する気中分散維持手段、この高
分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物の芯粒子粉体の粒子
の気中分散状態を高める気中分散促進手段、芯粒子粉体
の粒子と気体との混合物において低分散芯粒子粉体の粒
子・気体混合物を分離し、芯粒子粉体の粒子が主に単一
粒子状態で気中に存在する高分散芯粒子粉体の粒子・気
体混合物を選択する高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合
物選択手段の1種類又はそれ以上を介して搬送する搬送
工程、(C) この搬送工程で搬送した高分散芯粒子粉
体の粒子・気体混合物の芯粒子粉体の粒子を、分散度β
が70%以上の分散状態で、被覆空間の被覆開始領域に
おいて被覆形成物質前駆体と接触及び/又は衝突させて
被覆を開始する被覆工程、を設けた被覆法。
【0119】以上、I〜Vの全てにおいて、好適には、
体積基準頻度分布で平均粒子径が10μm以下の微粒子
芯粒子粉体の粒子又は主に微粒子からなる芯粒子粉体の
粒子を、微粒子高分散処理手段群により分散させた高分
散芯粒子粉体の粒子・気体混合物の芯粒子粉体の粒子の
分散度βが70%以上を実現する空間領域の内の、高分
散芯粒子粉体の粒子・気体混合物中の芯粒子粉体の粒子
の全ての粒子が通過する面を含む空間領域に、被覆空間
の被覆開始領域を位置させるか、又は、体積基準頻度分
布で平均粒子径が10μm以下の微粒子芯粒子粉体の粒
子又は主に微粒子からなる芯粒子粉体の粒子を、微粒子
高分散処理手段群により分散させた高分散芯粒子粉体の
粒子・気体混合物の芯粒子粉体の粒子の分散度βが70
%以上を実現する空間領域の内の、回収手段の回収部に
回収する全てに粒子が通過する面を含む空間領域に、被
覆空間の被覆開始領域を位置させるか、又は、前記I及
びIIにおいて、体積基準頻度分布で平均粒子径が10μ
m以下の微粒子芯粒子粉体の粒子又は主に微粒子からな
る芯粒子粉体の粒子を、微粒子高分散処理手段群により
分散させた高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物の芯粒
子粉体の粒子の分散度βが70%以上を実現する微粒子
高分散処理手段群により気中に分散させて高分散芯粒子
粉体の粒子・気体混合物とする分散工程の一部以上と前
記被覆工程の一部以上とを、空間を一部以上共有して行
うものである。
【0120】本発明によれば、上記のようにして得られ
た被覆セラミックス粉体粒子はセラミックス粒子焼結の
ための慣用の圧力および温度で焼結されてセラミックス
の焼結体とされる。
【0121】本発明で用いる被覆されたセラミックス粒
子は、上記したように気相法によりその表面を被覆する
ので基本的に被覆形成物質に制限はない。セラミックス
基焼結体を、用途に応じて任意に材料設計する上で必要
に応じて、被覆を施す前に、セラミックス粉体粒子表面
に事前に、同種及び/又は異種の被覆形成物質を同種及
び/又は異種の被覆方法により被覆を施してもよい。
【0122】例えば、セラミックス粒子表面に、目的と
する金属の炭化物からなる被覆を形成する場合、事前に
炭素で被覆を施した被覆されたセラミックス粒子を使用
すればよい。事前に物質を被覆する方法は、特に制限す
るものではないが、例えば、特開平2−252660号
公報に記載の溶融塩浸漬法を始め、電気メッキ法、無電
解メッキ法、クラッド法、物理蒸着法(スパッタリング
法、イオンブレーティング法等)や化学蒸着法等が好適
である。目的とする金属化合物の金属の種類は、本発明
の結合材となる物質及び/又は焼結助剤となる物質とし
て適用可能の範囲であれば特に制限されない。
【0123】前記、被覆されたセラミックス粒子は、被
覆された粒子の被覆形成物質を介して、接触状態で集合
塊を形成する場合がある。この被覆されたセラミックス
粒子からなる粉体は、単一粒子状態の被覆された粒子
と、この単一粒子状態の被覆された粒子が数個から数十
個接触した集合塊、更に多数個の単一粒子状態の被覆さ
れた粒子が接触した集合塊から構成され、その形状及び
大きさが不均一で不規則になる。この単一粒子状態の被
覆された粒子からなる集合塊は、解砕及び/又は破砕し
てから成形又は焼結処理に供するのが好ましい。この被
覆されたセラミックス粒子の集合塊の解砕及び/又は破
砕には、種々の解砕手段、例えば、ボールミル、振動ボ
ールミル、乳鉢、ジェットミル等が利用可能である。た
ま、単一粒子状態の被覆された粒子と、この単一粒子状
態の被覆された粒子の集合塊とを選択分離して、単一粒
子状態の被覆された粒子のみを成形又は焼結処理に供し
てもよい。
【0124】セラミックス基焼結体 本発明に係る、セラミックス基焼結体は、被覆されたセ
ラミックス粒子又は被覆されたセラミックス粒子を含む
混合物を焼結することにより製造される。このセラミッ
クス基焼結体は、被覆されたセラミックス粒子又は被覆
されたセラミックス粒子を含む混合物、好ましくは、射
出成形、型押し、泥漿鋳込み等の選択される一種以上で
成形される。必要により、予備焼結を施して仮焼結体と
し、これを更に加工した後、本焼結に共することもでき
る。
【0125】この成形処理を施した被覆されたセラミッ
クス粒子又は被覆されたセラミックス粒子を含む混合物
は、従来公知の焼結法により焼結する。具体的には、真
空焼結法又は雰囲気焼結法、大気中常圧焼結法又は、ホ
ットプレス法、カプセルHIP法、擬HIP法、カプセ
ル・フリーHIP法、カプセル超高圧HIP法、カプセ
ル・フリー超高圧HIP法、超高圧焼結法等の一種以上
で焼結される。一例として、ガラスカプセルを用いたカ
プセルHIP法について更に詳しく述べる。
【0126】先ず、セラミックス粒子表面に被覆形成物
質の被覆を施した被覆されたセラミックス粒子を型押し
成形し、この成形体を、h−BN粉体を充填したパイレ
ックスガラス製のカプセルに配置し、脱気後封入する。
このカプセルを、HIP装置に配置し、カプセルが軟化
する温度まで昇温し、その後加圧しながら所定の焼結温
度まで加熱し、所定時間、圧力、温度を保持して焼結す
る。しかる後、炉冷し、圧力を開放して、焼結体を取り
出す。
【0127】このようにして、セラミックスの粒子サイ
ズが制御され或は更に結合材及び/又は焼結助剤及び/
又は表面改質剤の分布が制御された均一で緻密で、高度
に制御された微組織を有する。特徴的なセラミックス基
焼結体を得る。焼結温度は使用する個々のセラミックス
によって異なり、例えばほうろうの650°程度の温度
からアルミナセラミックスの1700℃またはそれ以上
に至る温度が使用される。
【0128】被覆形成物質による粒界制御で、高めの温
度でも粒成長なしに強固に焼結できるので、焼結温度を
高めに設定可能である。或いはまた上記した成形を行う
ことなく、ホットプレスを用いて焼結と成形を同時に行
うこともできる。
【0129】
【実施例】以下、本発明を実施例によって更に詳細に説
明する。
【0130】実施例1 平均粒子径DMが1μmで、体積基準頻度分布が(〔DM
/5,5DM〕,≧90%)の硼化ジルコニウム(Zr
2)粒子を炭化チタン(TiC)で被覆した。使用し
た装置は、図6及びその部分拡大図である図7に示した
ものであり、図5(a)に示した構成の具体例である。
【0131】本例の装置は、プラズマトーチ3−A、プ
ラズマ室3−a、被覆形成物質前駆体生成室の冷却槽3
−B、被覆形成物質前駆体生成室3−b、狭義の被覆室
冷却槽3−C、狭義の被覆室3−c、被覆粒子冷却室の
冷却槽3−D、被覆粒子冷却室3−d、被覆形成物質の
原料の供給側に、供給装置3−E1、芯粒子粉体の供給
側に、撹拌式分散機3−F1とエジェクター式分散機3
−H1、細管分散機107及び被覆粒子回収部3−Gよ
り成る。供給装置3−E1は被覆形成物質の原料粉体の
供給槽112に、撹拌式分散機3−F1は芯粒子粉体の
供給槽を備えた供給機111にそれぞれ結合される。本
例における被覆室は、定義ではプラズマ室3−a、被覆
形成物質前駆体生成室3−b、狭義の被覆室3−c、被
覆粒子冷却室3−dから構成されており、ここではこれ
らを広義の被覆室と称する。広義の被覆室の内、主に被
覆処理の行われる室3−cを狭義の被覆室と称する。
【0132】本例における微粒子高分散処理手段群α
は、供給槽を備えた供給機111、撹拌式分散機3−F
1とエジェクター式分散機3−H1及び内径4mmのステ
ンレス製細管分散機107で構成されており、図2(a)
に示したものであり、図3(b)に示した構成に属する微
粒子高分散処理手段群の具体例である。微粒子高分散処
理手段群は、DM=1μmの(〔DM/5,5DM〕,≧
90%)のセラミックス粒子の芯粒子粉体に対して出力
時β≧70%を実現できるように構成されている。微粒
子高分散処理手段群の最終処理手段である細管107は
被覆室3−Cに直結してあり、被覆空間の3−L2の被
覆開始領域3−L1においてβ≧70%を実現できるよ
うに構成されている。
【0133】プラズマトーチ3−Aの上部に設けられた
ガス噴出口101に供給源102からアルゴンガスを2
0リットル/分の割合で供給する。このアルゴンガスは
印加された高周波によってプラズマ化され、プラズマト
ーチ3−A内プラズマ室3−aでプラズマ焔を形成す
る。
【0134】被覆形成物質の原料の供給槽を備えた供給
機112から供給した被覆形成物質の原料である平均粒
子径2μmの炭化チタンの粉末は、5リットル/分のキ
ャリアガス103に担持されて、プラズマトーチ3−A
の下部に設けられた被覆形成物質の原料の投入口104
から、プラズマ焔中に0.5g/分の割合で導入され、
プラズマ焔の熱により蒸発して気相を経て、被覆形成物
質前駆体生成室3−bで被覆形成物質前駆体となる。
【0135】芯粒子粉体の供給槽を備えた供給機111
から2.0g/分で供給される平均粒子径1μmの硼化
ジルコニウムの芯粒子を、撹拌式分散機3−F1により
分散させ、5リットル/分の割合で供給されるキャリア
ガス105により担持され、10リットル/分の流量の
分散ガス106によるエジェクター式分散機3−H1及
び細管分散機107により分散度β=82%の分散状態
に分散させ、被覆室に導入する。高分散状態の硼化ジル
コニウム粒子は、被覆空間の3−L2の被覆開始領域3
−L1において被覆形成物質前駆体とβ=82%の分散
状態で接触及び/又は衝突し始める。
【0136】このようにして生成した、被覆形成物質で
表面に被覆を施された被覆されたセラミックス粒子は、
気体と共に被覆粒子冷却室3−dを降下し、被覆粒子回
収部3−Gに至る。この被覆粒子からなる製品は、フィ
ルター110により気体と分離し、集められ取り出され
る。このようにして、硼化ジルコニウム粒子に体積で2
0%の炭化チタンが被覆された被覆粒子が得られた。
【0137】得られた被覆されたセラミックス粒子であ
る、炭化チタン(TiC)で表面を被覆した硼化ジルコ
ニウム(ZrB2)微粒子を走査型電子顕微鏡で観察し
たところ、図8に示す通り、個々の粒子は、いずれも、
一様に0.005μm程度の炭化チタンが超微粒子状に
被覆したものであった。
【0138】実施例2 平均粒子径DMが1μmで、体積基準頻度分布が(〔DM
/5,5DM〕,≧90%)の硼化ジルコニウム(Zr
2)粒子を炭化チタン(TiC)で被覆した。
【0139】使用した装置は、図9及びその部分拡大図
である図10に示したものであり、図5(d)に示した構
成の具体例である。本例の被覆形成物質前駆体を生成す
る装置の構成は実施例1と同一である。微粒子高分散処
理手段群αは、供給槽を備えた供給機214、撹拌式分
散機5−F1、細管分散機211及び衝突板を利用した
分散機5−H2で構成されており、図2(a)に示したも
のであり、図3(b)に示した構成に属する微粒子高分散
処理手段群の具体例である。細管分散機211は、内径
4mmのステンレス製である。微粒子高分散処理手段群α
の最終分散手段である衝突板を利用した分散機5−H2
は、SiC製の衝突板213がステンレス製のホルダー
212により設置された構成である。衝突板を利用した
分散機5−H2は狭義の被覆室5−cの中に設けられて
おり、微粒子高分散処理手段群αと狭義の被覆室5−c
は共有の空間を有している。また、被覆空間5−L1及
び被覆空間の被覆開始領域5−L2は、狭義の被覆室5
−c内に設けてある。本装置の微粒子高分散処理手段群
は、平均粒子径DMが1μmで、体積基準頻度分布が
(〔DM/5,5DM〕,≧90%)の芯粒子粉体の粒子
を、最終の分散処理である衝突板を利用した分散機5−
H2の衝突板215を衝突直後、分散度β≧70%に分
散できる。したがって、分散度β≧70%の状態で被覆
が開始される。
【0140】プラズマトーチ5−Aの上部に設けられた
ガス噴出口201に供給源202から20リットル/分
のアルゴンガスを供給する。このアルゴンガスは印加さ
れた高周波によってプラズマ化され、プラズマトーチ5
−A内プラズマ室5−aでプラズマ焔を形成する。
【0141】被覆形成物質の原料の供給槽を備えた供給
機215から0.3g/分で供給した被覆形成物質の原
料である平均粒子径2μmの炭化チタンの粉末は、5リ
ットル/分のキャリアガス203に担持されて、プラズ
マトーチ5−Aの下部に設けられた被覆形成物質の原料
の投入口204から、プラズマ焔中に導入され、プラズ
マ焔の熱により蒸発して気相を経て、被覆形成物質前駆
体生成室5−bで被覆形成物質前駆体となる。
【0142】芯粒子粉体の供給槽を備えた供給機214
から2.0g/分で供給される硼化ジルコニウムの芯粒
子は、撹拌式分散機5−F1により分散せしめ、20リ
ットル/分の割合で供給されるキャリアガス205によ
り担持され、細管分散機211を経て、被覆室中に設け
た衝突板を利用した分散機5−H2によって、分散度β
=82%に気中に分散させる。高分散状態の硼化ジルコ
ニウムの芯粒子は、被覆空間5−L2の被覆開始領域5
−L1において被覆形成物質前駆体とβ=82%の分散
状態で接触及び/又は衝突し始める。
【0143】このようにして生成した、被覆形成物質で
表面に被覆を施された被覆されたセラミックス粒子は、
気体と共に被覆粒子冷却室5−dを降下し、被覆粒子回
収部5−Gに至る。被覆されたセラミックス粒子からな
る製品は、フィルター210により気体と分離し、集め
られ取り出される。このようにして硼化ジルコニウム
(ZrB2)粒子に体積で15%の炭化チタン(Ti
C)が被覆された被覆粒子が得られた。
【0144】得られた被覆粒子である、炭化チタンで表
面を被覆した硼化ジルコニウム微粒子を、走査型電子顕
微鏡で観察したところ、個々の粒子は、いずれも、一様
に0.005μm程度の炭化チタンが超微粒子状に被覆
したものであった。
【0145】実施例3 平均粒子径DMが1μmで、体積基準頻度分布が(〔DM
/5,5DM〕,≧90%)の硼化ジルコニウム(Zr
2)粒子を硼化チタン(TiB2)で被覆した。
【0146】使用した装置は、図11及びその部分拡大
図である図12に示したものであり、図5(b)に示した
構成の具体例である。本例の被覆形成物質前駆体を生成
する装置の構成は実施例1と同一である。微粒子高分散
処理手段群αは、供給槽を備えた供給機313、分散手
段である撹拌式分散機6−F1、高分散芯粒子粉体の粒
子・気体混合物選択手段であるサイクロン6−Iで構成
されており、図2(b)に示したものであり、図3(d)に
示した構成の具体例である。サイクロン6−Iの高分散
芯粒子粉体の粒子・気体混合物の放出部は、搬送に不可
避のパイプ307で狭義の被覆室6−cへ接続してあ
り、低分散芯粒子粉体部分の放出部は、ホッパー6−
J、ロータリーバルブ6−Kを介して搬送管310で撹
拌式分散機6−F1へ接続してある。本装置の微粒子高
分散処理手段群によれば、体積基準の粒度分布として、
平均粒子径DMが1μmで、体積基準頻度分布が(〔DM
/5,5DM〕,≧90%)の芯粒子粉体の粒子を、最
終の処理手段であるサイクロン6−Iの高分散芯粒子粉
体流の放出部で、分散度β≧75%に分散できる。狭義
の被覆室6−cに図11及び図12のごとく被覆空間6
−L2及び被覆空間の被覆開始領域6−L1が設けてあ
る。6−Cと6−Dを結合するフランジ部の制約による
搬送に不可避のパイプ307による分散度βの低下は少
なくとどめられる。したがって、被覆開始領域におい
て、分散度β≧70%で被覆が開始される。
【0147】プラズマトーチ6−Aの上部に設けられた
ガス噴出口301に供給源302からアルゴンガスを2
0リットル/分で供給する。このアルゴンガスは印加さ
れた高周波によってプラズマ化され、プラズマトーチ6
−A内プラズマ室6−aでプラズマ焔を形成する。
【0148】被覆形成物質の原料の供給槽を備えた供給
機314から0.4g/分で供給した被覆形成物質の原
料である硼化チタン粉末は、5リットル/分のキャリア
ガス303に担持されて、プラズマトーチ6−Aの下部
に設けられた被覆形成物質の原料の投入口304から、
プラズマ焔中に導入され、プラズマ焔の熱により蒸発し
て気相を経て、被覆形成物質前駆体生成室6−bで被覆
形成物質前駆体となる。
【0149】芯粒子粉体の供給槽を備えた供給機313
から2.0g/分で供給される硼化ジルコニウムの芯粒
子は、撹拌式分散機6−F1により分散させ、15リッ
トル/分のキャリアガス305により担持されパイプ3
06を介してサイクロン6−Iに搬送される。サイクロ
ン6−Iは、微粉側の最大粒子径が1.5μmとなるよ
うに調節されており、主に単一粒子からなるβ=85%
の分散状態の高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物を、
搬送に不可避のパイプ307を介し放出口308から狭
義の被覆室6−cに放出させる。一方、サイクロン6−
Iにより選択分離した低分散芯粒子粉体部分は、ホッパ
ー6−J、ロータリーバルブ6−Kを経て、10リット
ル/分のキャリアガス309によりパイプ310中を搬
送され、撹拌式分散機6−F1へフィードバックする。
高分散状態の硼化ジルコニウムの芯粒子は、被覆空間6
−L2の被覆開始領域6−L1において被覆形成物質前
駆体とβ=82%の分散状態で接触及び/又は衝突し始
める。
【0150】このようにして生成した、被覆形成物質で
表面に被覆を施された被覆されたセラミックス粒子は、
気体と共に被覆粒子冷却室6−dを降下し、被覆粒子回
収部6−Gに至る。被覆されたセラミックス粒子からな
る製品は、フィルター312により気体と分離し、集め
られ取り出される。このようにして、硼化ジルコニウム
(ZrB2)粒子に体積で20%の硼化チタン(Ti
2)で被覆を施された被覆されたセラミックス粒子が
得られた。
【0151】得られた被覆されたセラミックス粒子であ
る、硼化チタンで表面を被覆した硼化ジルコニウム微粒
子を、走査型電子顕微鏡で観察したところ、個々の粒子
は、いずれも、一様に0.005μm程度の硼化チタン
が超微粒子状に被覆したものであった。
【0152】実施例4 実施例1で得られた粒子表面を炭化チタン(TiC)で
被覆を施した被覆された硼化ジルコニウム(ZrB2
粒子を用いて焼結体を製造した。すなわち、この被覆さ
れた硼化ジルコニウム粒子を、直径16mm、厚さ6mmの
円盤状に型押し成形し、この成形体を、h−BN粉体を
充填した黒鉛製の型を装備するホットプレス(HP)装
置に配置し、10-3torrで200℃まで脱気後、アルゴ
ンガスを流しながら、焼結温度1800℃、焼結圧力2
0MPaで3時間保持して焼結した。しかる後、炉冷し、
圧力を開放して、焼結体を取り出した。焼結体は、測定
誤差内で密度が100%で大変緻密であり、しかもビッ
カース微小硬度は、Hv(0.5/10)約2400と
大変高硬度であった。
【0153】このようにして得られた焼結体の研磨面に
観察のための通常の金蒸着を施した研磨面の電子顕微鏡
写真(×5000)を図13に示す。図13から焼結体
には未焼結部や気孔、欠陥等は全くなく、ZrB2粒子
及びZrCが認められる微細で高度に制御された微組織
からなることが分かる。
【0154】比較のために実施例1で用いた硼化ジルコ
ニウム粒子で炭化チタン未被覆のものと、相当する量の
炭化チタン微粒子とを用いて実施例4と同一の焼結条件
で焼結を行った。このようにして得られた焼結体の研磨
面に同様の金蒸着を施し、電子顕微鏡でその表面を観察
したところ、図14を得た。この図から同一の焼結条件
にもかかわらず粒子は粒成長して粗大となり、しかも気
孔が多数認められ、微組織が全く制御されてないことが
分かる。
【0155】実施例5 実施例2で得られた、体積で15%の炭化チタンで被覆
を施した被覆された硼化ジルコニウム粒子をガラスカプ
セル法で脱気封入化し、これをHIP装置を用いて焼結
して焼結体を製造した。すなわち、この被覆硼化ジルコ
ニウム粒子を、直径16mm、厚さ5mmの円盤状に型押し
成形し、この成形体をパイレックスガラス製のカプセル
に配置し、10-6torr、400℃で12時間脱気後にカ
プセルを溶封した。このカプセルをアルゴンガスを圧力
媒体とするHIP装置に配置し、焼結温度1800℃、
焼結圧力200MPaで3時間保持して焼結した。その
後、冷却、圧力開放ののち、焼結体を取り出した。得ら
れた焼結体は、密度100%、Hv(0.5/10)約
2300と大変高硬度であった。第4実施例と同様で、
未焼結部や気孔、欠陥等が全くなく微細で高度に制御さ
れた微組織が得られた。
【0156】実施例6 実施例3で得られた、体積で20%の硼化チタンで被覆
を施した被覆された硼化ジルコニウム粒子を、焼結温度
を2000℃とする以外は実施例4で行った操作と同一
の条件下に焼結した。得られた焼結体は密度100%、
Hv(0.5/10)約2800と大変高硬度であっ
た。本焼結体は、未焼結部や気孔、欠陥等が全くなく、
また硼化チタンが硼化ジルコニウム粒子の周りに均一に
分布し、硼化ジルコニウム粒子は粒成長することなく、
微細で高度に制御された微組織が得られた。
【0157】実施例7 平均粒子径DMが1μmで、体積基準頻度分布が(〔DM
/5,5DM〕,≧90%)の硼化ジルコニウム粒子を
実施例3の操作でその表面を硼化チタンで被覆し、Zr
2:TiB2=90:10(vol%)の硼化チタンで被
覆された硼化ジルコニウム粒子を得た。この被覆硼化ジ
ルコニウム粒子を直径16mm、厚さ5mmの円盤状に型押
し成形し、この成形体を、パイレックスガラス製のカプ
セルに配置し、10-6torr、400℃で12時間脱気後
にカプセルを溶封した。このカプセルをアルゴンガスを
圧力媒体とするHIP装置に配置し、焼結温度1950
℃、焼結圧力200MPaで3時間保持して焼結した。そ
の後、冷却、圧力開放ののち、焼結体を取り出した。得
られた焼結体は、密度100%、Hv(0.5/10)
約2700と大変高硬度であった。本焼結体は実施例6
と同様で、未焼結部、、気孔、欠陥が全くなく、また硼
化ジルコニウム粒子は粒成長することなく、微細で高度
に制御された微組織が得られた。
【0158】実施例8 平均粒子径DMが1μmで、体積基準頻度分布が(〔DM
/5,5DM〕,≧90%)の炭化ジルコニウム粒子を
実施例1の操作でその表面を炭化チタンで被覆し、Zr
C:TiC=80:20(vol%)の炭化チタンで被覆
された炭化ジルコニウム粒子を得た。この被覆炭化ジル
コニウム粒子を実施例4で行ったのと同一の条件下に焼
結した。得られた焼結体は、密度100%、Hv(0.
5/10)約2200であった。本焼結体は、未焼結
部、気孔、欠陥等が全くなく、また炭化ジルコニウム粒
子は粒成長することなく微細で高度に制御された微組織
が得られた。
【0159】実施例9 平均粒子径DMが1μmで、体積基準頻度分布が(〔DM
/5,5DM〕,≧90%)の炭化ジルコニウム粒子を
実施例1の操作でその表面を炭化チタンで被覆し、Zr
C:TiC=85:15(vol%)の炭化チタンで被覆
された炭化ジルコニウム粒子を得た。この被覆炭化ジル
コニウム粒子を実施例5で行ったのと同一の条件下に焼
結した。得られた焼結体は、密度100%、Hv(0.
5/10)約2100であった。本実施例の焼結体にお
いても、実施例8と同様、高度に制御された微組織が得
られた。
【0160】実施例10 平均粒子径DMが1μmで、体積基準頻度分布が(〔DM
/5,5DM〕,≧90%)の窒化ジルコニウム粒子を
実施例1の操作でその表面を窒化チタンで被覆し、Zr
N:TiN=75:25(vol%)の窒化チタンで被覆
された窒化ジルコニウム粒子を得た。この被覆された窒
化ジルコニウム粒子を直径16mm、厚さ5mmの円盤状に
型押し成形し、この成形体を、h−BN粉体を充填した
黒鉛製の型を装備したホットプレス(HP)装置に配置
し、10-3torrで200℃に加熱して脱気後窒素ガスを
流しながら焼結温度1700℃、焼結圧力20MPaで3
時間保持して焼結した。得られた焼結体は、密度100
%、Hv(0.5/10)約1900であった。本焼結
体は、未焼結部、気孔、欠陥等が全くなく、また窒化ジ
ルコニウム粒子は粒成長することなく微細で高度に制御
された微組織が得られた。
【0161】実施例11 平均粒子径DMが1μmで、体積基準頻度分布が(〔DM
/5,5DM〕,≧90%)の窒化ジルコニウム粒子を
実施例2の操作でその表面を窒化アルミニウムで被覆
し、ZrN:AlN=75:25(vol%)の窒化アル
ミニウムで被覆された窒化ジルコニウム粒子を得た。こ
の被覆された窒化ジルコニウム粒子を実施例10と同様
に、但し焼結温度を1700℃で焼結した。得られた焼
結体は、密度100%、Hv(0.5/10)約170
0であった。本実施例の焼結体においても、実施例10
と同様、高度に制御された微組織が得られた。
【0162】実施例12 平均粒子径DMが1μmで、体積基準頻度分布が(〔DM
/5,5DM〕,≧90%)の炭化タングステン粒子を
実施例1の操作で炭化チタンおよびコバルトでその表面
を被覆し、WC:TiC:Co=86:5:9(vol
%)の炭化チタンおよびコバルトで被覆された炭化タン
グステン粒子を得た。この被覆された炭化タングステン
粒子を直径16mm、厚さ5mmの円盤状に型押し成形し、
この成形体をホットプレス装置に配置し、10-3torrで
200℃に加熱して脱気し、真空中で焼結温度1500
℃、焼結圧力20MPaで2時間保持した。得られた焼結
体は密度100%、Hv(0.5/10)約1500であ
った。本焼結体は、未焼結部、気孔、欠陥等が全くな
く、また炭化チタンが炭化タングステン粒子の周りに均
一に分布し、炭化タングステン粒子は粒成長することな
く、微細で高度に制御された微組織が得られた。
【0163】実施例13 平均粒子径DMが1μmで、体積基準頻度分布が(〔DM
/5,5DM〕,≧90%)の硼化チタン粒子を実施例
3の操作でその表面を窒化チタンで被覆し、TiB2
TiN=80:20(vol%)の窒化チタンで被覆され
た硼化チタン粒子を得た。この被覆された硼化チタン粒
子を実施例4で行ったのと同一の条件で焼結した。得ら
れた焼結体は密度100%、Hv(0.5/10)約3
100であった。本焼結体は、未焼結部、気孔、欠陥等
か全くなく、また窒化チタンが硼化チタン粒子の周りに
均一に分布し、硼化チタン粒子は粒成長することなく、
微細で高度に制御された微組織が得られた。
【0164】実施例14 平均粒子径DMが1μmで、体積基準頻度分布が(〔DM
/5,5DM〕,≧90%)の硼化チタン粒子を実施例
1の操作でその表面をチタン金属で被覆し、TiB2
TiN換算で80:20(vol%)に相当する量のチタ
ンで被覆された硼化チタン粒子を得た。この被覆された
硼化チタン粒子を焼結温度が1600℃であることを除
いては実施例10の焼結条件と同一の条件下に焼結し
た。得られた焼結体は密度100%、Hv(0.5/1
0)約3300であった。本実施例の焼結体において
も、実施例13と同様、高度に制御された微組織が得ら
れた。
【0165】実施例15 平均粒子径DMが1μmで、体積基準頻度分布が(〔DM
/5,5DM〕,≧90%)の窒化チタン粒子を実施例
1の操作でその表面を窒化アルミニウムで被覆し、Ti
N:AlN=80:20(vol%)の窒化アルミニウム
で被覆された窒化チタン粒子を得た。この被覆された窒
化チタン粒子を焼結温度を1800℃とする以外は実施
例10で行った操作と同一の条件で焼結した。得られた
焼結体は密度100%、Hv(0.5/10)約180
0であった。本焼結体は、未焼結部、気孔、欠陥等が全
くなく、また窒化チタン粒子は粒成長することなく微細
で高度に制御された微組織が得られた。
【0166】実施例16 平均粒子径DMが1μmで、体積基準頻度分布が(〔DM
/5,5DM〕,≧90%)の窒化チタン粒子を実施例
1の操作でその表面を窒化アルミニウムで被覆し、Ti
N:AlN=80:20(vol%)の窒化アルミニウム
で被覆された窒化チタン粒子を得た。この被覆された窒
化チタン粒子をHIP装置を用い焼結温度1800℃、
焼結圧力200MPaで3時間保持し、焼結体を得た。密
度100%、Hv(0.5/10)約1800であっ
た。第15実施例と同様で、未焼結部や気孔、欠陥等が
全くなく微細で高度に制御された微組織が得られた。
【0167】実施例17 平均粒子径DMが1μmで、体積基準頻度分布が(〔DM
/5,5DM〕,≧90%)の窒化チタン粒子を実施例
1の操作でその表面を酸化アルミニウムで被覆し、Ti
N:Al23=80:20(vol%)の酸化アルミニウ
ムで被覆された窒化チタン粒子を得た。この被覆された
窒化チタン粒子を焼結温度を1600℃とする以外は実
施例5で行った操作と同一の条件下に焼結した。得られ
た焼結体は密度100%、Hv(0.5/10)約23
00であった。本焼結体は、未焼結部、気孔、欠陥等が
全くなく、また酸化アルミニウムが窒化チタン粒子の周
りに均一に分布し、窒化チタン粒子は粒成長することな
く、微細で高度に制御された微組織が得られた。
【0168】実施例18 平均粒子径DMが1μmで、体積基準頻度分布が(〔DM
/5,5DM〕,≧90%)の炭化けい素を実施例1の
操作でその表面をチタン金属及び炭素で被覆し、Si
C:TiC換算で80:20(vol%)に相当する量の
チタン金属・炭素で被覆された炭化けい素粒子を得た。
この被覆された炭化けい素粒子を実施例4で行ったのと
同一の条件下に焼結した。得られた焼結体は密度100
%、Hv(0.5/10)約2900であった。第17実
施例と同様で、未焼結部や気孔、欠陥等が全くなく微細
で高度に制御された微組織が得られた。
【0169】実施例19 平均粒子径DMが1μmで、体積基準頻度分布が(〔DM
/5,5DM〕,≧90%)の炭化けい素を実施例1の
操作でその表面を炭化チタンで被覆し、SiC:TiC
=80:20(vol%)の炭化チタンで被覆された炭化
けい素粒子を得た。この被覆された炭化けい素粒子を実
施例5で行ったのと同一の条件で焼結した。得られた焼
結体は密度100%、Hv(0.5/10)約3000
であった。本焼結体は、未焼結部や気孔、欠陥等が全く
なく、また炭化チタンが炭化けい素粒子の周りに均一に
分布し、炭化けい素粒子は粒成長することなく、微細で
高度に制御された微組織が得られた。
【0170】実施例20 平均粒子径DMが1μmで、体積基準頻度分布が(〔DM
/5,5DM〕,≧90%)の窒化けい素粒子を実施例
1の操作でその表面を窒化アルミニウムで被覆し、Si
4:AlN=80:20(vol%)の窒化アルミニウム
で被覆された窒化けい素粒子を得た。この被覆された窒
化けい素粒子を実施例11で行ったのと同一の条件で焼
結した。得られた焼結体は密度100%、Hv(0.5/
10)約2200であった。本焼結体は、未焼結部、気
孔、欠陥等が全くなく、また窒化けい素粒子は粒成長す
ることなく微細で高度に制御された微組織が得られた。
【0171】実施例21 平均粒子径DMが1μmで、体積基準頻度分布が(〔DM
/5,5DM〕,≧90%)の酸化アルミニウム粒子を
実施例1の操作でその表面を酸化マグネシウムで被覆
し、Al2O:MgO=97:3(vol%)の酸化マグネ
シウムで被覆された酸化アルミニウム粒子を得た。この
被覆された酸化アルミニウム粒子を1600℃の焼結温
度、20MPaの圧力で3時間大気中でHP焼結に付し、
焼結体を得た。密度100%、Hv(0.5/10)約
2300であった。本焼結体は、未焼結部、気孔、欠陥
が全くなく、また酸化アルミニウム粒子は粒成長するこ
となく、微細で高度に制御された微組織が得られた。
【0172】
【発明の効果】本発明によれば、体積基準頻度分布で平
均粒子径が10μm以下のセラミックス微粒子からなる
芯粒子粉体を気中に分散させ、この分散した芯粒子粉体
の粒子を分散度βが70%以上である分散状態で被覆形
成物質前駆体と接触又は衝突させることによって、単一
粒子状態でその表面を被覆形成物質で被覆を施した被覆
されたセラミックス粒子が得られる。この被覆セラミッ
クス粒子を焼結することにより、均一で、緻密で、且つ
強固に焼結された、高度に制御された微組織を有する高
性能なセラミックス基焼結体が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】粉体粒子の分布図であり、(a)は分散度βを表
わし、(b)は粒径D1〜D2の範囲の粒子が体積で90%
を占める粉体の粒径対体積基準頻度を表わす。
【図2】(a)〜(c)は微粒子高分散処理手段群の基本構
成を示すブロック図。
【図3】(a)〜(g)は微粒子高分散処理手段群の構成を
より詳細に説明するブロック図。
【図4】(a)〜(e)は芯粒子粉体に被覆が開始される態
様を示す図。
【図5】(a)〜(g)は被覆されたセラミックス粒子を製
造するための装置の構成を説明するブロック図。
【図6】実施例1で用いる装置を示す図。
【図7】実施例1で用いる装置の部分拡大図。
【図8】実施例1で得られた被覆粒子の走査型電子顕微
鏡写真。
【図9】実施例2で用いる装置を示す図。
【図10】実施例2で用いる装置の部分拡大図。
【図11】実施例3で用いる装置を示す図。
【図12】実施例3で用いる装置の部分拡大図。
【図13】実施例4で得られた焼結体の研摩面の走査電
子顕微鏡写真。
【図14】比較例の焼結体の研摩面の走査電子顕微鏡写
真。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 粂 正市 愛知県津島市鹿伏兎町字二之割150番地の 2 (72)発明者 山田 幸良 埼玉県比企郡川島町八幡3丁目6番18号 (72)発明者 冬木 正 埼玉県入間郡大井町緑ヶ丘2丁目23番16号 (72)発明者 秋山 聡 埼玉県川越市稲荷町17番22号 (72)発明者 濱田 美明 埼玉県川越市末広町3丁目4番8号 (72)発明者 黒田 英輔 埼玉県川越市西小仙波町2丁目16番4号

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミックスの微粒子からなる芯粒子粉
    体を被覆空間に投入し、気相を経て生成する被覆形成物
    質前駆体及び/又は気相状態の被覆形成物質前駆体を、
    この芯粒子粉体の粒子に接触及び/又は衝突させて、芯
    粒子粉体の粒子の表面を被覆形成物質で被覆して得られ
    る被覆されたセラミックス粒子であって、 (A) 微粒子高分散処理手段群の最終処理手段が、
    (a) この芯粒子粉体の粒子を気中に分散させる分散
    手段、および(b) 芯粒子粉体の粒子を気中に分散さ
    せた芯粒子粉体の粒子と気体との混合物において低分散
    芯粒子粉体部分を分離し、芯粒子粉体の粒子が主に単一
    粒子状態で気中に存在する高分散芯粒子粉体の粒子・気
    体混合物を選択する高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合
    物選択手段とこの高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物
    選択手段により選択分離された低分散芯粒子粉体部分を
    微粒子高分散処理手段群中の分散手段の内の最終分散手
    段及び/又は最終分散手段以前の処理手段に搬送するフ
    ィードバック手段とを備えた高分散芯粒子粉体の粒子・
    気体混合物選択手段、から選ばれる微粒子高分散処理手
    段群により、体積基準頻度分布で平均粒子径が10μm
    以下の微粒子芯粒子粉体の粒子又は主に微粒子からなる
    芯粒子粉体の粒子を、気中に分散させて高分散芯粒子粉
    体の粒子、気体混合物とする分散工程、 (B) この分散工程で分散させた芯粒子粉体の粒子
    を、分散度βが70%以上の分散状態で、被覆空間の被
    覆開始領域において被覆形成物質前駆体と接触及び/又
    は衝突させて被覆を開始する被覆工程、からなる被覆手
    段によって調製された、被覆セラミックス粒子。
  2. 【請求項2】 前記被覆されたセラミックス粒子が、 被覆されたセラミックス粒子の被覆形成物質を介して接
    触状態で集合塊を形成した被覆されたセラミックス粒子
    の集合塊を、解砕及び/又は破砕する被覆されたセラミ
    ックス粒子集合塊の解砕・破砕工程、及び/又はこの被
    覆されたセラミックス粒子集合塊と一次粒子単位の被覆
    されたセラミックス粒子とを選択分離する選択分離工程
    を更に経て調製されたものであることを特徴とする、請
    求項1に記載の被覆セラミックス粒子。
  3. 【請求項3】 前記、セラミックスの微粒子からなる芯
    粒子粉体の粒子を構成する物質のビッカース硬度が40
    00を越えないものである、請求項1又は請求項2に記
    載の被覆セラミックス粒子。
  4. 【請求項4】 被覆されたセラミックス粒子が、体積基
    準頻度分布で平均粒子径が10μm以下の芯粒子粉体
    を、微粒子高分散処理手段群の最終処理により気中に分
    散させて高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物とし、そ
    の芯粒子粉体の粒子の分散度βを70%以上とする分散
    性能を有する微粒子高分散処理手段群による分散工を設
    け、微粒子高分散処理手段群により分散させた高分散芯
    粒子粉体の粒子・気体混合物を被覆工程に直接放出する
    か、又は分散工程と被覆工程の間に、微粒子高分散処理
    手段群により分散させた高分散芯粒子粉体の粒子・気体
    混合物を放出する放出部から、搬送に不可避の、中空部
    材、中空を形成せしめる部材からなる中間部材、及びパ
    イプから選択される1種類又はそれ以上の部材を介して
    搬送するか、及び/又は、前記分散性能で気中に分散さ
    せた高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物中の粒子の気
    中分散状態を維持する気中分散維持手段、前記分散性能
    で気中に分散させた高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合
    物中の粒子の気中分散状態を高める気中分散促進手段、
    芯粒子粉体の粒子と気体との混合物の内の、低分散芯粒
    子粉体部分を分離し、芯粒子粉体の粒子が主に単一粒子
    状態で気中に存在する高分散芯粒子粉体の粒子・気体混
    合物を選択する高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物選
    択手段の1種又はそれ以上を介して搬送して調製された
    ものであることを特徴とする、請求項1に記載の被覆セ
    ラミックス粒子。
  5. 【請求項5】 被覆されたセラミックス粒子が、体積基
    準頻度分布で平均粒子径が10μm以下の芯粒子粉体
    を、微粒子高分散処理手段群の最終処理により気中に分
    散させて高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物とし、そ
    の芯粒子粉体の粒子の分散度βを70%以上とする分散
    性能を有する微粒子高分散処理手段群による分散工程の
    一部以上と前記被覆工程の一部以上とを、空間を一部以
    上共有して行うことにより調製されたものであることを
    特徴とする、請求項1に記載の被覆セラミックス粒子。
  6. 【請求項6】 被覆されたセラミックス粒子が、体積基
    準頻度分布で平均粒子径が10μm以下の芯粒子粉体
    を、微粒子高分散処理手段群の最終処理により気中に分
    散させて高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物とし、そ
    の芯粒子粉体の粒子の分散度βを70%以上とする空間
    領域の内の、高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物中の
    芯粒子粉体の粒子の全ての粒子が通過する面を含む空間
    領域に、被覆空間の被覆開始領域を位置せしめるか、又
    は体積基準頻度分布で平均粒子径が10μm以下の芯粒
    子粉体を、微粒子高分散処理手段群の最終処理により気
    中に分散させて高分散芯粒子粉体の粒子・気体混合物中
    とし、その芯粒子粉体の粒子の分散度βを70%以上と
    する空間領域の内の、回収手段の回収部に回収する全て
    の粒子が通過する面を含む空間領域に、被覆空間の被覆
    開始領域を位置せしめることにより調製されたものであ
    ることを特徴とする、請求項1、請求項4又は請求項5
    に記載の被覆セラミックス粒子。
  7. 【請求項7】 使用する、芯粒子粉体の粒子の粒度分布
    が、平均粒子径をDMとしたとき、体積基準頻度分布で
    (〔DM/5,5DM〕,≧90%)であることを特徴と
    する、請求項1、請求項4、請求項5又は請求項6に記
    載の被覆セラミックス粒子。
  8. 【請求項8】 請求項1、請求項2、請求項3、請求項
    4、請求項5、請求項6又は請求項7に記載の被覆され
    たセラミックス粒子又は被覆されたセラミックス粒子を
    含む混合物を焼結することを特徴とするセラミックス基
    焼結体の製造法。
  9. 【請求項9】 請求項8に記載のセラミックス基焼結体
    の製造法により製造したセラミックス基焼結体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2009124A3 (en) * 1997-05-13 2009-04-22 Richard Edmund Toth Tough-coated hard powders and sintered articles thereof
US7632355B2 (en) 1997-05-13 2009-12-15 Allomet Apparatus and method of treating fine powders
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KR20190041399A (ko) * 2017-10-12 2019-04-22 더 스와치 그룹 리서치 앤 디벨롭먼트 엘티디 세라믹 분말의 입자 표면 처리 방법 및 상기 방법에 의해 얻어진 세라믹 분말 입자들

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KR20190041399A (ko) * 2017-10-12 2019-04-22 더 스와치 그룹 리서치 앤 디벨롭먼트 엘티디 세라믹 분말의 입자 표면 처리 방법 및 상기 방법에 의해 얻어진 세라믹 분말 입자들

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