JPH10291858A - Whisker reinforced electrically conductive composite ceramics and its production - Google Patents

Whisker reinforced electrically conductive composite ceramics and its production

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JPH10291858A
JPH10291858A JP9103282A JP10328297A JPH10291858A JP H10291858 A JPH10291858 A JP H10291858A JP 9103282 A JP9103282 A JP 9103282A JP 10328297 A JP10328297 A JP 10328297A JP H10291858 A JPH10291858 A JP H10291858A
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Japan
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aln
mpa
cold
pressure
metal
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Withdrawn
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JP9103282A
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Japanese (ja)
Inventor
Fuberchek Milan
フバーチェク ミラン
Masanori Ueki
正憲 植木
Hiroaki Sakamoto
広明 坂本
Yuichi Sato
有一 佐藤
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To inexpensively produce electrically conductive ceramics forming an evaporation boat for direct resistance heating used for the vapor deposition of a metal, an electrode used in a molten metal, etc. SOLUTION: A mixture of 40-60 wt.% TiB2 powder with 40-45 wt.% AlN powder and 1-2 wt.% metal Al is compacted by cold uniaxial pressing under 10-200 MPa pressure and cold isostatic pressing under 100-200 MPa pressure and the resultant compact is fired at 1,500-2,300 deg.C in an atmosphere of nitrogen. During this firing, AlN whiskers account for 10-15% of the total AlN content after the firing. When 0-15 wt.% TiC and 0-2 wt.% Al2 O3 are added to the mixture, >=480 MPa bending strength at room temp. is ensured.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、金属の蒸着に用い
る直接通電抵抗加熱用蒸着ボートあるいは溶融金属中に
浸漬して用いられる電極等を構成する導電性セラミック
ス、及びそれを安価に提供する製造方法に関するもので
ある。つまり、本発明による焼結体は、その最も重要な
特性である、室温機械的強度、電気伝導度そして熱伝導
度において、従来当該分野で用いられてきたセラミック
スに比べて著しく優れていることから、それらの主な利
用分野を、現在あるもののみに限定されるものでなく、
新しい用途にも対応可能である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a conductive ceramic for forming an electrode or the like which is used by immersing it in a vapor deposition boat for direct current resistance heating or a molten metal used for metal vapor deposition, and to provide the same at low cost. It is about the method. In other words, the sintered body according to the present invention is significantly superior to ceramics conventionally used in this field in its most important properties, that is, mechanical strength at room temperature, electrical conductivity and thermal conductivity. , Their main areas of use are not limited to those that currently exist,
It can be used for new applications.

【0002】[0002]

【従来の技術】アルミニウムその他の金属類を蒸着する
ためのセラミックス製ボートは、導電性成分としての二
硼化チタン(TiB2 )、セラミックスに加工性を付与
(柔らかく)するために六方晶窒化硼素(h−BN)、
そして電気的特性を安定化するために、窒化アルミニウ
ム(AlN)などが添加された成分によって構成されて
いる。これらは難焼結性のため、製造にはホットプレス
あるいは熱間等方圧プレス(HIP)等の加圧焼結を用
いるのが一般的である。従って、製品の形状選択に自由
度が奪われ、製造コストの上昇も招いているし、充分な
強度を有するものが得られていない。
2. Description of the Related Art Ceramic boats for depositing aluminum and other metals include titanium diboride (TiB 2 ) as a conductive component, and hexagonal boron nitride for imparting workability (softness) to ceramics. (H-BN),
In order to stabilize the electrical characteristics, it is constituted by a component to which aluminum nitride (AlN) or the like is added. Due to their difficulty in sintering, pressure sintering such as hot pressing or hot isostatic pressing (HIP) is generally used for production. Therefore, the degree of freedom in selecting the shape of the product is lost, which leads to an increase in manufacturing costs, and a product having sufficient strength has not been obtained.

【0003】また、これらのボートの製造に用いる原料
粉末中における酸化物の存在は焼結中の結晶粒成長を促
進するばかりでなく、ボートとして使用時には、それら
の酸化物は溶融アルミニウムと反応し、蒸着ボートの溶
損・損耗を加速する。また、さらに、反応生成物である
揮発性酸化物は、真空蒸着用のチャンバーを著しく汚染
するなどの問題があった。
[0003] The presence of oxides in the raw material powder used in the production of these boats not only promotes the growth of crystal grains during sintering, but also causes the oxides to react with molten aluminum when used as boats. Accelerates melting and wear of the evaporation boat. In addition, there is a problem that volatile oxides as reaction products significantly contaminate a chamber for vacuum evaporation.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】蒸着用ボートのような
高温度で使用される素材の製造に用いられる化合物はほ
とんどが高融点であり、これらの素材を焼成・製造する
際に溶融相の存在は期待できない。従って、通常のセラ
ミックスのような常圧焼成はできず、ホットプレスや熱
間等方圧プレス(HIP)のような高価な方法を使わな
ければ、満足のゆく機械的性能を有する素材を得ること
ができない。この問題に加えて、その蒸着ボートの主要
成分である二硼化チタン、特に六方晶窒化硼素は、結晶
構造と物理的諸特性の顕著な異方性を持つ物質である。
これらの物質へのホットプレス圧力の一軸作用は、焼成
される素材に、圧力に強く依存する優先(選択)方位を
与え、特に、強度と導電性が加圧方向に強く依存して変
化する等の素材使用上の限定条件を生むことになる。
Most of the compounds used in the production of materials used at high temperatures, such as vapor deposition boats, have a high melting point. Can not expect. Therefore, normal pressure firing such as ordinary ceramics cannot be performed, and unless expensive methods such as hot pressing and hot isostatic pressing (HIP) are used, a material having satisfactory mechanical performance can be obtained. Can not. In addition to this problem, titanium diboride, particularly a hexagonal boron nitride, which is a main component of the deposition boat, is a substance having a remarkable anisotropy in crystal structure and physical properties.
The uniaxial action of the hot pressing pressure on these materials gives the material to be fired a preferential (selective) orientation that is strongly dependent on the pressure, especially where the strength and conductivity change strongly depending on the pressing direction. This results in a limited condition for the use of the material.

【0005】従って、本発明の解決すべき課題として
は、まず高価なホットプレスに依らない常圧焼成による
製造方法を開発することと強度の向上を目指すことであ
る。また、本発明は所望の性質を備えたウイスカー強化
導電性複合セラミックスを得ることを目的とする。
[0005] Therefore, the problem to be solved by the present invention is to develop a manufacturing method by normal pressure sintering without using an expensive hot press and to aim at improvement of strength. Another object of the present invention is to obtain a whisker-reinforced conductive composite ceramic having desired properties.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、窒化アル
ミニウム(AlN)の焼結に際して、金属アルミニウム
(Al)を添加してやると、ある適正条件においてAl
Nのウイスカーが生成し、焼結体の強度が向上すること
を知見し、本発明に至った。即ち、重量割合で40〜6
0%の二硼化チタン(TiB2 )、35〜40%の窒化
アルミニウム、0〜11%の炭化チタン(TiC)、0
〜2%の酸化アルミニウム(Al2 3)そして元素状
態でのアルミニウム(Al)を1〜2%混合後、冷間で
10〜200MPa の圧力(望ましくは、30〜200MP
a )で一軸加圧及び冷間等方圧加圧で圧密し、窒素雰囲
気中で1500〜2300℃(望ましくは、1800〜
2100℃)で焼成することにより、二硼化チタン(T
iB2 )を40〜60wt%、炭化チタン(TiC)を0
〜15wt%、窒化アルミニウム(AlN)を40〜45
wt%でなお且つ、窒化アルミニウム分の10〜15%が
ウイスカーの形態として存在する導電性複合材料を製造
可能である。
Means for Solving the Problems The present inventors, when sintering aluminum nitride (AlN), add metallic aluminum (Al) to the aluminum nitride under certain appropriate conditions.
The present inventors have found that whiskers of N are generated and that the strength of the sintered body is improved, leading to the present invention. That is, 40 to 6 by weight.
0% titanium diboride (TiB 2), 35-40 percent aluminum nitride, 0-11% of titanium carbide (TiC), 0
To 2% aluminum oxide (Al 2 O 3) of and 1-2% after mixing the aluminum (Al) in the elemental state, the pressure 10~200MPa cold (preferably, 30~200MP
In a), consolidation is performed by uniaxial pressing and cold isostatic pressing, and 1500 to 2300 ° C. (preferably 1800 to
2100 ° C.) to obtain titanium diboride (T
40% to 60% by weight of iB 2 ) and 0% of titanium carbide (TiC).
~ 15wt%, aluminum nitride (AlN) 40 ~ 45
It is possible to produce conductive composites in which wt% and 10-15% of the aluminum nitride are present in the form of whiskers.

【0007】尚、ここでTiB2 量が40%未満では充
分な導電性が得られず、逆に60%を超えると焼結体の
加工が困難となるため、その範囲を40〜60%に限定
した。TiCは、15%を超えて添加すると同様に焼結
体の被加工性を低下させるため15%以下とした。ま
た、AlN量は、TiB2 とのバランスで決定される
が、40%未満では溶融Alに対する耐溶損性に問題が
あり、多すぎると焼結体の導電性を低下させるため、こ
の範囲40〜45wt%とした。原料粉末に添加するAl
2 3 量は、同時に添加する金属Al量とのバランスで
決められるが、2%超ではAl2 3 のまま残存し、焼
結体の特性劣化を引き起こす可能性があるため、2%以
下とした。金属Al量は、AlN量とのバランスでも決
定され、AlNの一部をウイスカーとする適量として1
〜2%の範囲とした。次に、製造条件としての冷間成形
圧力は、10MPa 未満ではその効果を発揮せず、200
MPa 超は装置の制約上実施不能のため、10〜200MP
a の範囲に限定した。そして焼成温度は、1500℃未
満では充分な焼結・緻密化が起こりにくく、2300℃
超では、結晶粒の異常粒成長がおこり焼結体の性能上好
ましくないので1500〜2300℃の範囲に限定し
た。
If the TiB 2 content is less than 40%, sufficient conductivity cannot be obtained, and if it exceeds 60%, it becomes difficult to process the sintered body. Limited. If TiC is added in excess of 15%, the workability of the sintered body is similarly reduced. Further, AlN amount is determined by a balance between TiB 2, it is less than 40% there is a problem with the melting loss resistance to molten Al, since too much to lower the conductivity of the sintered body, the range 40 45 wt%. Al added to raw material powder
The amount of 2 O 3 is determined by the balance with the amount of metal Al added at the same time. However, if it exceeds 2%, Al 2 O 3 remains as it is and may cause deterioration of the characteristics of the sintered body. And The amount of metal Al is also determined by the balance with the amount of AlN, and 1
22%. Next, when the cold forming pressure as a manufacturing condition is less than 10 MPa, the effect is not exhibited,
Pressures over MPa cannot be implemented due to equipment limitations, so 10 to 200MPa
Limited to the range of a. If the sintering temperature is less than 1500 ° C, sufficient sintering and densification hardly occur, and the sintering temperature is 2300 ° C.
If it is more than one, abnormal grain growth of crystal grains occurs, which is not preferable in terms of the performance of the sintered body.

【0008】また、このようなセラミックスの製造に
は、通常のプロセスとしてのスプレードライ、鋳込み成
形、押し出し成形あるいは射出成形等の方法も適用可能
である。
For the production of such ceramics, a method such as spray drying, casting, extrusion molding or injection molding as a usual process is also applicable.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明は、導電性成分(TiB2
あるいはそれと同様な化合物)、と原料粉末として混合
する硼素及び窒化アルミニウムが反応により生成するB
NとAlNが混在するところの一連の(組成の)複合材
に関するものである。さらに、本発明による複合材は、
導電性を持ち、そして高温用途に特に適した耐火度を持
つものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a conductive component (TiB 2
Or the same compound as above), and boron and aluminum nitride mixed as a raw material powder to form B
A series of (composition) composites where N and AlN are mixed. Furthermore, the composite according to the invention is
It is electrically conductive and has a fire rating particularly suitable for high temperature applications.

【0010】上述した方法によると、焼結活性に乏しい
原料粉末であっても、その粉末の加圧成形体の焼成に際
して、元素状物質(金属硼素及びアルミニウム)が窒素
と反応し、BN及びAlNを生成してその成形体のポア
を埋めるといった反応によって焼結が促進される。ま
た、望ましくない硼酸は、B6 Oなる化学式をもつ耐火
度の高い酸化物に転換される。ホットプレスと異なり、
焼結中に外部圧力を加えないので、最終的な焼結体は、
ホットプレス焼成体と比して、機械的強度及び電気伝導
度のようなバルク諸特性の高い等方性を有している。
According to the above-mentioned method, even if the raw material powder has a poor sintering activity, the elemental substances (metal boron and aluminum) react with nitrogen during firing of the pressed compact of the powder, and BN and AlN Sintering is promoted by such a reaction as to form pores of the compact. Also, the undesired boric acid is converted into a highly refractory oxide having the formula B 6 O. Unlike hot press,
Since no external pressure is applied during sintering, the final sintered body is
Compared to a hot-press fired body, it has high bulk properties such as mechanical strength and electrical conductivity and isotropic.

【0011】[0011]

【実施例】【Example】

(実施例1)100gの二硼化チタン、70gの窒化ア
ルミニウム、そして2gの金属アルミニウムをボールミ
ルで混合し、圧力50MPa で鋼製型内で冷間加圧し、そ
して、圧力200MPa で冷間静水圧加圧された。その
後、得られた素地は、120×20×10mmのサイズで
あり、2050℃での窒素雰囲気中で焼成した。焼成体
は切断し、3×4×40mm試片を得るために加工し、ア
ルキメデス法により密度、室温曲げ強度(JIS R1
601)、レーザーフラッシュ法により熱伝導率そして
四探針法により電気抵抗を測定した。尚、ウイスカー量
の算出には、図1に示すような走査型電子顕微鏡写真に
おいて面積割合の測定を通して行った。
Example 1 100 g of titanium diboride, 70 g of aluminum nitride and 2 g of metallic aluminum were mixed in a ball mill, cold-pressed in a steel mold at a pressure of 50 MPa, and cold isostatic pressure at a pressure of 200 MPa. Pressurized. Thereafter, the obtained substrate had a size of 120 × 20 × 10 mm and was fired in a nitrogen atmosphere at 2050 ° C. The fired body is cut and processed to obtain a 3 × 4 × 40 mm specimen, and the density and the room temperature bending strength (JIS R1) are determined by Archimedes' method.
601), the thermal conductivity was measured by a laser flash method, and the electrical resistance was measured by a four probe method. The whisker amount was calculated by measuring the area ratio in a scanning electron micrograph as shown in FIG.

【0012】(実施例2)90gの二硼化チタン、70
gの窒化アルミニウム、20gの炭化チタンそして2g
の金属アルミニウムをボールミルで混合し、圧力100
MPa で鋼製型内で冷間加圧し、そして、圧力200MPa
で冷間静水圧加圧した。その後、得られた素地は、12
0×20×10mmのサイズであり、2050℃での窒素
雰囲気中で焼成した。焼成体は切断し、3×4×40mm
試片を得るために加工し、アルキメデス法により密度、
室温曲げ強度(JIS R1601)、レーザーフラッ
シュ法により熱伝導率そして四探針法により電気抵抗を
測定した。尚、ウイスカー量の算出には、図1に示すよ
うな走査型電子顕微鏡写真において面積割合の測定を通
して行った。
Example 2 90 g of titanium diboride, 70 g
g of aluminum nitride, 20 g of titanium carbide and 2 g
Of metal aluminum is mixed in a ball mill and the pressure is 100
Cold press in steel mold at MPa and pressure 200MPa
And cold isostatic pressing. After that, the obtained base is 12
It had a size of 0 × 20 × 10 mm and was fired at 2050 ° C. in a nitrogen atmosphere. Cut the fired body 3 × 4 × 40mm
Processed to obtain a sample, density by Archimedes method,
The room temperature bending strength (JIS R1601), the thermal conductivity by the laser flash method and the electric resistance by the four probe method were measured. The whisker amount was calculated by measuring the area ratio in a scanning electron micrograph as shown in FIG.

【0013】(実施例3)90gの二硼化チタン、70
gの窒化アルミニウム、20gの炭化チタン、1.5g
の金属Alそして2gのアルミナをボールミルで混合
し、圧力100MPaで鋼製型内で冷間加圧し、そして、
圧力200MPa で冷間静水圧加圧した。その後、得られ
た素地は、120×20×10mmのサイズであり205
0℃での窒素雰囲気中で焼成した。焼成体は切断し、3
×4×40mm試片を得るために加工し、アルキメデス法
により密度、室温曲げ強度(JIS R1601)、レ
ーザーフラッシュ法により熱伝導率そして四探針法によ
り電気抵抗を測定した。尚、ウイスカー量の算出には、
図1に示すような走査型電子顕微鏡写真において面積割
合の測定を通して行った。
Example 3 90 g of titanium diboride, 70
g of aluminum nitride, 20 g of titanium carbide, 1.5 g
Of metal Al and 2 g of alumina were mixed in a ball mill, cold-pressed in a steel mold at a pressure of 100 MPa, and
Cold isostatic pressing was performed at a pressure of 200 MPa. Thereafter, the obtained substrate had a size of 120 × 20 × 10 mm and was 205
It was fired in a nitrogen atmosphere at 0 ° C. The fired body is cut and 3
The sample was processed to obtain a 4 × 40 mm specimen, and the density, the room temperature bending strength (JIS R1601), the thermal conductivity by the laser flash method, and the electric resistance by the four probe method were measured by Archimedes method. In calculating the amount of whiskers,
The measurement was performed through measurement of the area ratio in a scanning electron micrograph as shown in FIG.

【0014】(比較例1)100gの二硼化チタンそし
て70gの窒化アルミニウムをボールミルで混合し、圧
力100MPa で鋼製型内で冷間加圧し、そして、圧力2
00MPa で冷間静水圧加圧した。その後、得られた素地
は、120×20×10mmのサイズであり、2050℃
での窒素雰囲気中で焼成した。焼成体は切断し、3×4
×40mm試片を得るために加工し、アルキメデス法によ
り密度、室温曲げ強度(JIS R1601)、レーザ
ーフラッシュ法により熱伝導率そして四探針法により電
気抵抗を測定した。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 100 g of titanium diboride and 70 g of aluminum nitride were mixed in a ball mill, cold-pressed in a steel mold at a pressure of 100 MPa, and pressed at a pressure of 2 MPa.
Cold isostatic pressing was performed at 00 MPa. Thereafter, the obtained base material had a size of 120 × 20 × 10 mm and was at 2050 ° C.
Firing in a nitrogen atmosphere. Cut the fired body, 3 × 4
The sample was processed to obtain a × 40 mm specimen, and the density, the room temperature bending strength (JIS R1601), the thermal conductivity by the laser flash method, and the electric resistance by the four probe method were measured by the Archimedes method.

【0015】(比較例2)100gの二硼化チタン、7
0gの窒化アルミニウムそして10gの窒化硼素をボー
ルミルで混合し、圧力100MPa で鋼製型内で冷間加圧
し、そして、圧力200MPa で冷間静水圧加圧した。そ
の後、得られた素地は、120×20×10mmのサイズ
であり、2050℃での窒素雰囲気中で焼成した。焼成
体は切断し、3×4×40mm試片を得るために加工し、
アルキメデス法により密度、室温曲げ強度(JIS R
1601)、レーザーフラッシュ法により熱伝導率そし
て四探針法により電気抵抗を測定した。
Comparative Example 2 100 g of titanium diboride, 7
0 g of aluminum nitride and 10 g of boron nitride were mixed in a ball mill, cold pressed in a steel mold at a pressure of 100 MPa, and cold isostatically pressed at a pressure of 200 MPa. Thereafter, the obtained substrate had a size of 120 × 20 × 10 mm and was fired in a nitrogen atmosphere at 2050 ° C. The fired body is cut and processed to obtain a 3 × 4 × 40 mm specimen,
Density, room temperature bending strength (JIS R) by Archimedes method
1601), the thermal conductivity was measured by the laser flash method, and the electric resistance was measured by the four probe method.

【0016】(比較例3)100gの二硼化チタン、2
9gの窒化アルミニウム、15gの窒化硼素、7gの金
属アルミニウムそして7gの金属硼素をボールミルで混
合し、圧力100MPa で鋼製型内で冷間加圧し、そして
圧力200MPa で冷間静水圧加圧した。その後、得られ
た素地は、120×20×10mmのサイズであり、20
00℃での窒素雰囲気中で焼成した。焼成体は切断し、
3×4×40mm試片を得るために加工し、アルキメデス
法により密度、室温曲げ強度(JIS R1601)、
レーザーフラッシュ法により熱伝導率そして四探針法に
より電気抵抗を測定した。
Comparative Example 3 100 g of titanium diboride, 2
9 g of aluminum nitride, 15 g of boron nitride, 7 g of metallic aluminum and 7 g of metallic boron were mixed in a ball mill, cold pressed in a steel mold at a pressure of 100 MPa, and cold isostatically pressed at a pressure of 200 MPa. Thereafter, the obtained substrate was 120 × 20 × 10 mm in size and 20
It was fired in a nitrogen atmosphere at 00 ° C. The fired body is cut,
Processed to obtain a 3 × 4 × 40 mm test piece, density, room temperature bending strength (JIS R1601) by Archimedes method,
The thermal conductivity was measured by the laser flash method and the electrical resistance was measured by the four probe method.

【0017】(比較例4)100gの二硼化チタン、1
5gの窒化アルミニウム、29gの窒化硼素、7gの金
属アルミニウムそして7gの金属硼素をボールミルで混
合し、圧力100MPa で鋼製型内で冷間加圧し、そして
圧力200MPa で冷間静水圧加圧した。その後、得られ
た素地は、120×20×10mmのサイズであり、20
00℃での窒素雰囲気中で焼成した。焼成体は切断し、
3×4×40mm試片を得るために加工し、アルキメデス
法により密度、室温曲げ強度(JIS R1601)、
レーザーフラッシュ法により熱伝導率そして四探針法に
より電気抵抗を測定した。
Comparative Example 4 100 g of titanium diboride, 1
5 g of aluminum nitride, 29 g of boron nitride, 7 g of metallic aluminum and 7 g of metallic boron were mixed in a ball mill, cold pressed in a steel mold at a pressure of 100 MPa, and cold isostatically pressed at a pressure of 200 MPa. Thereafter, the obtained substrate was 120 × 20 × 10 mm in size and 20
It was fired in a nitrogen atmosphere at 00 ° C. The fired body is cut,
Processed to obtain a 3 × 4 × 40 mm test piece, density, room temperature bending strength (JIS R1601) by Archimedes method,
The thermal conductivity was measured by the laser flash method and the electrical resistance was measured by the four probe method.

【0018】上記した実施例1〜3及び比較例1〜4の
製造条件と測定した焼結体の諸特性のそれぞれを下記表
1に示す。表1により、本発明により得られた複合材
は、広範囲で制御可能な導電度を持ち、高い機械的強
度、耐火度そして測定の方向に依存しない諸特性を持つ
ことがわかる。
Table 1 below shows the manufacturing conditions of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 and various measured properties of the sintered body. Table 1 shows that the composite material obtained according to the present invention has a wide range of controllable electrical conductivity, high mechanical strength, fire resistance and various properties independent of the direction of measurement.

【0019】[0019]

【表1】 [Table 1]

【0020】[0020]

【発明の効果】以上の本発明により優れた特性を有する
複合セラミックスを得ることができる。この諸特性を達
成するため、導電性複合材の新しい製造方法の原理は、
反応に促進される焼結にある。つまり、BN、AlN、
TiB2 (あるいは他の導電性要素)のような化合物が
金属アルミニウムのような元素状の物質と混在してい
る。それらの粉末を、まず圧密し成形体を形成する、次
に、それの窒素中で焼成の間に、それらの元素状物質
は、窒素と化学反応を起こし、各々相当した窒化物に転
換される。これらの二次窒化物(特にAlNウイスカ
ー)は、図1に示すように焼成中に形成され、焼結体の
高強度化に寄与する。(図1のSEM写真参照)
According to the present invention, a composite ceramic having excellent characteristics can be obtained. In order to achieve these properties, the principle of a new method for manufacturing conductive composites is:
There is sintering promoted by the reaction. That is, BN, AlN,
Compounds such as TiB 2 (or other conductive elements) are mixed with elemental substances such as metallic aluminum. The powders are first compacted to form a compact, and then, during firing in nitrogen, the elemental materials undergo a chemical reaction with the nitrogen, each being converted to a corresponding nitride. . These secondary nitrides (particularly AlN whiskers) are formed during firing as shown in FIG. 1 and contribute to increasing the strength of the sintered body. (See SEM photograph in Fig. 1)

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】AlNウイスカーの走査型電子顕微鏡(SE
M)写真に基づく図。
FIG. 1: Scanning electron microscope (SE) of AlN whiskers
M) A diagram based on a photograph.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 有一 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yuichi Sato 20-1 Shintomi, Futtsu-shi, Chiba Nippon Steel Corporation Technology Development Division

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 二硼化チタン(TiB2 )を40〜60
wt%、炭化チタン(TiC)0〜15wt%(0を含
む)、そして窒化アルミニウム(AlN)40〜45wt
%を含み、窒化アルミニウム分の10〜15%がウイス
カーの形態であることを特徴とする高強度導電性複合セ
ラミック材料。
1. A titanium diboride the (TiB 2) 40 to 60
wt%, titanium carbide (TiC) 0-15 wt% (including 0), and aluminum nitride (AlN) 40-45 wt%
%, And 10 to 15% of aluminum nitride is in the form of whiskers.
【請求項2】 二硼化チタン(TiB2 )40〜60wt
%、窒化アルミニウム(AlN)35〜40wt%に、0
〜11wt%(0を含む)の炭化チタン(TiC)、0〜
2wt%(0を含む)の酸化アルミニウム(Al
2 3 )、そして1〜2wt%の金属アルミニウム(A
l)を混合し、冷間で一軸加圧及び冷間等方圧加圧(1
0〜200MPa )で圧密成形し、窒素雰囲気中で150
0〜2300℃で焼成することを特徴とする導電性複合
材の製造方法。
2. Titanium diboride (TiB 2 ) 40 to 60 wt.
%, Aluminum nitride (AlN) 35-40 wt%, 0
~ 11wt% (including 0) titanium carbide (TiC), 0 ~
2 wt% (including 0) aluminum oxide (Al
2 O 3 ) and 1-2% by weight of metallic aluminum (A
l), and cold uniaxial pressing and cold isostatic pressing (1
0-200MPa) and press molding in a nitrogen atmosphere for 150
A method for producing a conductive composite material, comprising firing at 0 to 2300 ° C.
JP9103282A 1997-04-21 1997-04-21 Whisker reinforced electrically conductive composite ceramics and its production Withdrawn JPH10291858A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021195247A1 (en) * 2020-03-25 2021-09-30 Alcoa Usa Corp. Copper-coated titanium diboride articles

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