JPH09143592A - 可塑性を備えた耐熱部材およびその製造方法 - Google Patents

可塑性を備えた耐熱部材およびその製造方法

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JPH09143592A
JPH09143592A JP29871295A JP29871295A JPH09143592A JP H09143592 A JPH09143592 A JP H09143592A JP 29871295 A JP29871295 A JP 29871295A JP 29871295 A JP29871295 A JP 29871295A JP H09143592 A JPH09143592 A JP H09143592A
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JP
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heat
heat resistant
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plasticity
water
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JP29871295A
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Genichi Suzuki
元一 鈴木
Koji Hoshino
孝二 星野
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】可塑性を備えた耐熱部材およびその製造方法を
提供する。 【解決手段】NiまたはNi合金焼結体からなる三次元
網目状基体の空孔部に耐熱性セラミックス粉末を配した
可塑性を備えた耐熱部材とNiまたはNi合金粉末と、
非水溶性炭化水素系有機溶剤、界面活性剤、水溶性樹脂
結合剤、水とを、また必要に応じて可塑剤を混合したス
ラリーを成形、加熱、焼結した三次元網目状の多孔質焼
結体を、耐熱性セラミックス粉末を含有するスラリー中
に浸漬し、乾燥、焼成することにより、前記多孔質焼結
体の空孔部に耐熱性セラミックスを充填し、これを圧縮
成形した可塑性を備えた耐熱部材の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、耐熱性セラミック
スを均一分散含有せる可塑性を備えた耐熱部材およびそ
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、耐熱性の金属粉末と、耐熱性のセ
ラミックス粉末とを混合、成形、焼結したセラミックス
分散型の耐熱金属焼結体が、金属のみから構成される焼
結体よりも、更に耐熱性に優れた焼結体として、一般に
知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年用途の多様
化および高機能化への要望は強く、優れた耐熱性を備え
るだけでなく、更に可塑性をも有するという多機能性が
強く望まれており、上記の従来焼結体では、この要望に
対応出来ないという問題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述の様な観点から、高い可塑性と優れた耐熱性を有す
る焼結部材を得ることを目的に研究を行った結果、金属
粉末と界面活性剤および非水溶性有機溶剤を添加した水
とを混合すると、界面活性剤によって、金属粉末と非水
溶性有機溶剤とが内包された微細にして整寸のミセルと
呼ばれるコロイド状の液滴が形成され、これが水中に均
一に分散分布した混合物となり、この混合物を、例えば
公知のドクターブレード法やスリップキャスト法などの
方法で、所定形状の成形体を成形し、この成形体を5℃
以上の温度に保持すると、前記非水溶性炭化水素系有機
溶剤は、水よりも大きい蒸気圧を有するので、これが気
化し、ガスとなって成形体から蒸発することから、成形
体内には微細にして整寸の気泡が多数発生して多孔質成
形体が形成されるようになり、この多孔質成形体を焼結
すると、高空孔率を有し、かつ空孔が微細にして整寸の
可塑性に富んだ多孔質金属焼結体が得られ、この焼結体
に、耐熱性のセラミックスラリーを含浸し、乾燥後加
熱、焼成することにより、多孔質金焼結体からなる三次
元網目状基体の均一にして微細な整寸の空孔内に耐熱性
セラミックスが配されることにより、高い可塑性と優れ
た耐熱性を含有する多孔質金属焼結体が得られるという
研究結果を得たのである。
【0005】この発明は、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、 (1)NiまたはNi合金焼結体からなる三次元網目状
基体の空孔部に耐熱性セラミックスを配してなる可塑性
を備えた耐熱部材。 (2)NiまたはNi合金粉末と非水溶性炭化水素系有
機溶剤と界面活性剤と、水溶性樹脂結合剤と、水とを混
合してスラリーとし、これを成形過程で加熱することに
より、前記有機溶剤を蒸発膨張させることにより、三次
元網目状成形体を得た後、これを焼結して三次元網目状
NiまたはNi合金焼結体とし、さらに該焼結体を耐熱
性セラミックス粉末を含有するスラリー中に浸漬し、乾
燥、焼成することにより、前記焼結体の空孔部に、耐熱
性セラミックスを充填し、これを圧縮成形して可塑性を
備えた耐熱部材を製造する方法。 (3)上記スラリーにおいて、必要に応じて可塑剤をス
ラリー中に混合した(2)の可塑性を備えた耐熱部材の
製造方法。 に特徴を有するものである。
【0006】ところで、NiまたはNi合金粉末の平均
粒径は、0.5〜500μmが望ましい、これは平均粒
径が0.5μm未満では、多孔性焼結体の空孔径で小さ
過ぎるものが現れ、セラミックススラリーの浸透が充分
行われなくなる心配があるためで、また平均粒径が50
0μmを越えると多孔質焼結体の必要な強度が得難くな
る危険性があるからである。この値はより望ましくは5
〜300μmが良い。
【0007】なお、使用されるスラリーの構成として
は、重量%で炭素数5〜8の有機溶剤:0.05〜10
%、界面活性剤:0.05〜50%、水溶性樹脂結合
剤:0.5〜20%、水:残であることが望ましい。
【0008】また上記スラリーに必要に応じて、多価ア
ルコール、油脂、エーテルおよびエステルのうちのすく
なくとも1種からなる可塑剤:0.1〜15%を更に加
えても良い。
【0009】上記せる有機溶剤としては、ネオペンタ
ン、ヘキサン、イソヘキサン、ヘプタン、イソヘプタ
ン、ベンゼン、オクタンおよびトルエンの使用が望まし
い。界面活性剤としては、一般に洗剤の使用でよく、市
販の台所用中性合成洗剤(例えばアルキルグリコシドと
ポリオキシエチレンチルキルエーテルの28%混合水溶
液)で十分である。水溶性樹脂結合剤としては、メチル
セルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒ
ドロキシエチルメチルセルロース、カルボキシメチルセ
ルロースアンモニウム、エチルセルロースおよびポリビ
ニールアルコールの使用が望ましい。可塑剤は、多価ア
ルコールとして、エチレングリコール、ポリエチレング
リーコールおよびグリセリン、油脂として、イワシ油、
菜種油およびオリーブ油、エーテルとして、石油エーテ
ル、さらにエステルとして、フタル酸ジエチル、フタル
酸ジNブチル、フタル酸ジエチルヘキシル、フタル酸ジ
Nオクチル、ソルビタンモノオレート、ソルビタントリ
オレート、ソルビタンパルミテートおよびソルビタン、
ソルビタンステカレートの使用がそれぞれ望ましい。
【0010】また耐熱セラミックスとしては、Al2
3,Al23−SiO2、Al23−SiO2−MgO、Z
rO2−Y23、Al23−TiO2、Al23−ZrO
2−CaO、Al23−CaO、MgO−Cr23−T
iO2等が利用される。
【0011】
【発明の実施の形態】平均粒径150μmのNi粉末を
用意し、下記の割合の金属スラリーの作った。 ヘキサン(有機溶剤): 5重量%、 台所用中性合成洗剤(界面活性剤): 5重量%、 メチルセルロ−ス(水溶性樹脂結合剤):10重量%、 エチレングリコ−ル(可塑剤): 3重量%、 平均粒径150μmのNi粉末:60重量%、 水:残、 この混合金属スラリーをスリップキャスト法で、巾:5
0mm、長さ:100mm、厚さ:10mmの成形体を
成形し、この成形体を、15℃の温度に保持し、前記有
機溶剤を、ガスにして蒸発せしめ成形体内に微細にして
整寸の気泡を多数発生せしめ、多孔質のNi成形体を作
製した。この多孔質Ni成形体を雰囲気:水素中、温
度:1250℃、時間:60分の条件で焼結して、90
容量%の高空孔率を有する多孔質Ni焼結体を得た。空
孔の平均孔径は、35μmであった。この焼結体を、A
23スラリー(Al23含有50%、水:残)に浸漬
し、乾燥後加熱、焼成(温度1000℃、時間60分)
することにより、多孔質Ni焼結体からなる三次元網目
状基体の均一にして微細な整寸の空孔内に耐熱性のAl
23粉末が配された可塑性に富んだ優れたNi基耐熱部
材を得た。この部材を圧縮成形して本発明の耐熱部材を
得た。通常、空孔率は50%以上のものが得られるが8
0〜98%といつた高い空孔率をえることも可能であ
る。また、空孔の平均孔径は、5〜100μmのものが
通常得られる。
【0012】上記の如く、発泡性のスラリーを用いるこ
とにより、高い空孔率を有し、均一に分散分布した微細
にして整寸の空孔を有するNi多孔質焼結体が得られ、
該空孔内に耐熱性のAl23セラミックス粉末を含有せ
しめることにより、Al23の微細均一分散が実現出
来、NiおよびNi合金の本来の高い耐熱性に加え、微
細な耐熱性に富んだAl23が均一分散することによ
り、従来のAl23分散型のNi焼結体と較べても優れ
た耐熱性を有すると共に、従来は得られなかった可塑性
をも合わせ持つ高機能の耐熱部材を得ることが出来る様
になった。
【0013】
【実施例】まづ、表1、2に示した平均粒径を有するN
iまたはNi合金粉末、有機溶剤として、ネオペンタン
(以下、A−1という)、ヘキサン(同じくA−2とい
う、以下同じ)、イソヘキサン(A−3)、ヘプタン
(A−4)、イソヘプタン(A−5)、ベンゼン(A−
6)、オクタン(A−7)、およびトルエン(A−
8)、界面活性剤として上記の市販の台所用中性合成洗
剤、水溶性樹脂結合剤として、メチルセルロース(以
下、B−1という)、ヒドロキシプロピルメチルセルロ
ース(同じくB−2という以下同じ)ヒドロキシエチル
メチルセルロース(B−3)、カルボキシメチルセルロ
ースアンモニウム(B−4)、エチルセルロース(B−
5)およびポリビニルアルコール(B−6)、可塑剤と
して、ポリエチレングリコール(以下C−1という)、
オリーブ油(同じくC−2という、以下同じ)、石油エ
ーテル(C−3)、フタル酸ジNブチル(C−4)、お
よびソルビタンモノオレート(C−5)をそれぞれ用意
し、これらを表1、2に示される配合組成で水に配合
し、通常の条件で混合し、本発明用スラリー1〜16を
作製した。表1、2に示した平均粒径を有するNiまた
はNi合金粉末を、同じく表1、2に示した配合組成で
有機溶剤、界面活性剤、水溶性樹脂結合剤、可塑性、お
よび水と混合して本発明用金属スラリー1〜16を作製
した。ついで、これらスラリーを、それぞれキャビティ
面に多数の微小貫通孔が設けられた石膏型に注入して成
形体とし、この成形体にそれぞれ表3に示した気泡形成
条件、脱脂条件、焼結条件で処理し、巾:50mmΦΧ
長さ:100mmΧ厚さ:10mmの寸法をもつた本発
明多孔質焼結体1〜16を作製した。これら多孔質焼結
体を一面を研磨し、顕微鏡下で空孔を観察し、その結果
を表4に示した。 次いで、これら多孔質焼結体をそれ
ぞれ表5に示すセラミックススラリー中にそれぞれ浸漬
し、乾燥後同じく表5に示す焼結条件で処理し、圧縮成
型することにより、本発明耐熱部材1〜16を製造し
た。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】
【表3】
【0017】
【表4】
【0018】
【表5】
【0019】上記の如く得られた本発明耐熱部材1〜1
6をそれぞれ曲げ試験し、部材の可塑性の有無を試べ
た。その結果を同じく表5に示す。
【0020】比較例として表6に示す金属粉末とセラミ
ックス粉末とを混合し、成型、焼結せるセラミックス分
散型金属焼結体である従来の耐熱部材1〜2を製造し
た。上記と同様に、これら部材の曲げ試験を行い、部材
の可塑性の有無を試べた。その結果を表6に示す。
【0021】
【表6】
【0022】
【発明の効果】本発明の耐熱部材1〜16は、発泡性の
スラリーを用いることにより、表5に示す様に均一微細
にして整寸の空孔を有する多孔質焼結体を経て、空孔内
に耐熱性のセラミックスを均一微細分散分布せしめるこ
とが可能となり、NiまたはNi合金の耐熱性に加え、
耐熱性のセラミックスの微細分散により、より一層の耐
熱性を具備する様になり、かつ表5、6で判る如く、従
来の耐熱部材1〜2には得られない可塑性を併せ持つこ
とが可能になり、その高機能性により、産業界に広く貢
献するものである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 NiまたはNi合金焼結体からなる三次
    元網目状基体の空孔部に耐熱性セラミックスを配してな
    ることを特徴とする可塑性を備えた耐熱部材。
  2. 【請求項2】 NiまたはNi合金粉末と、非水溶性炭
    化水素系有機溶剤と界面活性剤と水溶性樹脂結合剤と水
    とを混合してスラリーとし、これを成形過程で加熱する
    ことにより、前記有機溶剤を蒸発膨張させることにより
    三次元網目状成形体を得た後、これを焼結して三次元網
    目状NiまたはNi合金焼結体とし、さらに該焼結体を
    耐熱性セラミックス粉末を含有するスラリー中に浸漬
    し、乾燥焼成することにより、前記焼結体の空孔部に、
    耐熱性セラミックスを充填し、これを圧縮成形すること
    を特徴とする可塑性を備えた耐熱部材の製造方法。
  3. 【請求項3】 上記スラリーにおいて、必要に応じて可
    塑剤をスラリー中に混合することを特徴とする請求項2
    に記載の可塑性を備えた耐熱部材の製造方法。
JP29871295A 1995-11-16 1995-11-16 可塑性を備えた耐熱部材およびその製造方法 Withdrawn JPH09143592A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2605164A (en) * 2021-03-24 2022-09-28 Atomic Energy Authority Uk Composite material for fusion reactor first-wall and method of making the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2605164A (en) * 2021-03-24 2022-09-28 Atomic Energy Authority Uk Composite material for fusion reactor first-wall and method of making the same

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Effective date: 20030204