JPH11292644A - Production of whisker composite ceramic powder and production of sintered compact thereof - Google Patents
Production of whisker composite ceramic powder and production of sintered compact thereofInfo
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- JPH11292644A JPH11292644A JP10095580A JP9558098A JPH11292644A JP H11292644 A JPH11292644 A JP H11292644A JP 10095580 A JP10095580 A JP 10095580A JP 9558098 A JP9558098 A JP 9558098A JP H11292644 A JPH11292644 A JP H11292644A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、機械的特性に優れ
たウイスカ複合セラミックスの原材料となるセラミック
ス粉末中にウイスカが均一に分散形成されたしたウイス
カ複合セラミックス粉末に関する。The present invention relates to a whisker composite ceramic powder in which whiskers are uniformly dispersed and formed in a ceramic powder as a raw material of a whisker composite ceramic having excellent mechanical properties.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、セラミックス材料の機能性、強
度、靭性等の特性の著しい向上に伴い、セラミックスを
より多面的に利用する傾向がみられる。このような需要
に従い、信頼性の高い高強度、高機能、高靭性セラミッ
クスを安全、かつ、安価に製造する技術が望まれてい
る。2. Description of the Related Art In recent years, with the remarkable improvement in the properties, such as functionality, strength, and toughness, of ceramic materials, there has been a tendency to use ceramics in more various aspects. In response to such demands, there is a demand for a technique for safely and inexpensively producing highly reliable, high-strength, high-performance, and high-toughness ceramics.
【0003】セラミックスの破壊靭性値を高めるための
一つの手段としては、ウイスカをマトリックス中に分散
することが行われている。例えば、窒化ケイ素は100
0℃を超す高温においても高い強度を示し軽量で、耐食
性、耐摩耗性および熱衝撃性に優れた材料として知られ
ている。このような窒化ケイ素マトリックス中にウイス
カを分散させたウイスカ分散セラミックスは、モノリシ
ックセラミックスに比べ、靭性、硬度、摩耗特性に優れ
ていることが知られている〔窯業協会誌、94、第55
〜59頁(1986)〕。As one means for increasing the fracture toughness value of ceramics, whiskers are dispersed in a matrix. For example, silicon nitride is 100
It is known as a material that exhibits high strength even at high temperatures exceeding 0 ° C., is lightweight, and is excellent in corrosion resistance, abrasion resistance and thermal shock resistance. Whisker-dispersed ceramics in which whiskers are dispersed in such a silicon nitride matrix are known to be superior in toughness, hardness, and wear characteristics as compared with monolithic ceramics [Journal of the Ceramic Society of Japan, 94, 55th.
5959 (1986)].
【0004】ウイスカ分散セラミックスは、通常、セラ
ミックス粉末とウイスカを機械的に均一に混合し、その
成形体を焼結する方法(特開平3−205378号公
報、特開平1−203260号公報)、セラミックス粉
末とウイスカを含むスラリーをドクターブレードにより
シート化したグリーンシートを複数枚積層して焼結する
方法(特開平3−290368)等がある。[0004] Whisker-dispersed ceramics are usually prepared by mechanically and uniformly mixing ceramic powder and whiskers, and sintering the compact (JP-A-3-205378, JP-A-1-203260). There is a method of laminating and sintering a plurality of green sheets formed by sheeting a slurry containing powder and whiskers with a doctor blade (JP-A-3-290368).
【0005】また、セラミックス粉末にカーボン粉末、
金属触媒、および、塩化物またはフッ化物を添加した混
合粉末を、熱処理することで形成されるウイスカが分散
されたセラミックス粉末(金属触媒等を除去した粉末)
の成形体を焼結する方法(山田ら、ジャーナルオブ・マ
テリアル・リサーチ、1988年、第3巻、第3号、第
538〜544頁)等がある。Further, carbon powder, ceramic powder,
Whiskers formed by heat-treating a mixed powder containing a metal catalyst and chloride or fluoride are dispersed in ceramic powder (powder from which the metal catalyst and the like have been removed).
(Yamada et al., Journal of Materials Research, 1988, Vol. 3, No. 3, pp. 538-544).
【0006】さらにまた、窒化ケイ素粉末にウイスカ生
成材として、SiまたはSiを含む無機化合物、Siを
含む有機化合物、非晶質の窒化ケイ素粉末、SiO2+
カーボン等と金属触媒を添加し、窒素含有雰囲気中,1
400〜1650℃で熱処理することにより、窒化ケイ
素ウイスカが分散された窒化ケイ素の製法が特開昭59
−54678号公報および特開昭59−54679号公
報に記載されている。Further, as a whisker-forming material in the silicon nitride powder, Si or an inorganic compound containing Si, an organic compound containing Si, an amorphous silicon nitride powder, SiO 2 +
Add carbon and metal catalyst, and in nitrogen-containing atmosphere,
A method for producing silicon nitride in which silicon nitride whiskers are dispersed by heat treatment at 400 to 1650 ° C.
-54678 and JP-A-59-54679.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ウイスカは一般に高価
なものであり、また、ウイスカとセラミックス粉末は大
きさも形状も異なるため、両者を均一に混合することは
一般に困難である。また、機械的混合はウイスカに欠陥
が生じたり破損する場合があり、実際に機械的混合法に
よるウイスカ複合セラミックスは、その靭性が向上しな
かったと云う報告も多数見られる。従って、ウイスカに
損傷を与えず均一にマトリックス中に分散させる方法が
望まれていた。Whiskers are generally expensive and whiskers and ceramic powders are different in size and shape, so that it is generally difficult to mix them uniformly. In addition, mechanical mixing may cause defects or breakage of whiskers, and there have been many reports that the toughness of whisker composite ceramics actually obtained by mechanical mixing has not been improved. Therefore, a method of uniformly dispersing the whiskers in the matrix without damaging the whiskers has been desired.
【0008】上記課題を解決すべく、セラミックスプロ
セッシングにてウイスカを生成させる方法については様
々な公知例があるが、未だ完全な方法は確立されていな
い。In order to solve the above problems, there are various known examples of a method of forming whiskers by ceramic processing, but a complete method has not yet been established.
【0009】例えば、セラミックス粉末にカーボン粉
末、金属触媒、および、塩化物またはフッ化物を添加し
た混合粉末により得られるウイスカ分散セラミックス粉
末を使用する際には、粉末中に残留した金属触媒等を除
去する工程が必要であり、その除去工程で約半分のウイ
スカが分解、消失してしまう。For example, when using a whisker-dispersed ceramic powder obtained by mixing a carbon powder, a metal catalyst, and a chloride or a fluoride with a ceramic powder, the metal catalyst and the like remaining in the powder are removed. The elimination process requires about half of the whiskers to decompose and disappear.
【0010】また窒化ケイ素にウイスカ生成材を添加し
て熱処理する方法は、マトリックス材料である窒化ケイ
素とウイスカ生成材は反応せず、ウイスカ生成材がそれ
自身でウイスカに変態することにより、ウイスカ複合セ
ラミックスを得るものである。しかし、この方法ではウ
イスカ生成材からのウイスカの生成率が低く、また、ウ
イスカ生成材と窒化ケイ素との反応による溶融Siが局
所的に残留したり、Si2N2OやSiCの粒子が生成す
る場合があり、これらはいずれも焼結体の欠陥となる可
能性がある。In the method of adding a whisker-forming material to silicon nitride and performing a heat treatment, the matrix material silicon nitride and the whisker-forming material do not react with each other, and the whisker-forming material transforms itself into whiskers. It is for obtaining ceramics. However, in this method, the whisker generation rate from the whisker-forming material is low, and molten Si due to the reaction between the whisker-forming material and silicon nitride locally remains, or particles of Si 2 N 2 O or SiC are generated. All of these may cause defects in the sintered body.
【0011】上記のように、従来方法で作製されたウイ
スカ複合セラミックスは、高強度と高靭性を両立したも
のは得られなかった。[0011] As described above, the whisker composite ceramics produced by the conventional method could not obtain both high strength and high toughness.
【0012】本発明の目的は、高強度、かつ、高靭性の
ウイスカ複合セラミックスを提供することにある。An object of the present invention is to provide a whisker composite ceramic having high strength and high toughness.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ウイスカ
複合化による機械的強度の低下を避け、また、金属触媒
等を用いずにウイスカ複合セラミックスを得る方法につ
いて検討し、本発明に至った。本発明の要旨は次のとお
りである。Means for Solving the Problems The present inventors have studied the method of obtaining a whisker composite ceramic without using a metal catalyst or the like while avoiding a decrease in mechanical strength due to the whisker composite, and reached the present invention. Was. The gist of the present invention is as follows.
【0014】(1) ウイスカ複合セラミックスの原料
であるウイスカ複合セラミックス粉末において、金属等
の触媒を含まないカーボン質物質を配合したセラミック
ス粉末を、窒素を含まない不活性ガス雰囲気中または窒
素含有雰囲気中で熱処理することにより、カーボン質物
質とセラミックス粉末との反応により形成されたウイス
カが含まれているウイスカ複合セラミックス粉末にあ
る。(1) A whisker composite ceramic powder, which is a raw material of a whisker composite ceramic, is prepared by mixing a ceramic powder containing a carbonaceous substance not containing a catalyst such as a metal in an inert gas atmosphere containing no nitrogen or an atmosphere containing nitrogen. The whisker composite ceramic powder contains whiskers formed by the reaction between the carbonaceous substance and the ceramic powder by heat treatment.
【0015】(2) 前記熱処理時の圧力が0.1〜1
98MPaである前記のウイスカ複合セラミックス粉末
にある。(2) The pressure during the heat treatment is 0.1 to 1
The whisker composite ceramic powder has a pressure of 98 MPa.
【0016】(3) 窒素を含まない不活性ガス雰囲気
中で、前記セラミックス粉末がSi3N4では1500〜
2000℃で、SiO2では1350〜1600℃で、
TiO2では1400〜1800℃で熱処理されること
により形成されたウイスカを含む前記のウイスカ複合セ
ラミックス粉末にある。(3) In an inert gas atmosphere containing no nitrogen, when the ceramic powder is Si 3 N 4 ,
At 2000 ° C., 1350-1600 ° C. for SiO 2 ,
TiO 2 is in the whisker composite ceramic powder containing whiskers formed by heat treatment at 1400 to 1800 ° C.
【0017】(4) 窒素含有雰囲気中で、前記セラミ
ックス粉末がSiO2では1350〜1600℃で、A
l2O3では1800〜2200℃で、TiO2では14
00〜1800℃で熱処理されることにより形成された
ウイスカを含む前記のウイスカ複合セラミックス粉末に
ある。(4) In a nitrogen-containing atmosphere, the ceramic powder is SiO 2 at 1350 to 1600 ° C.
The temperature is 1800 to 2200 ° C. for l 2 O 3 and 14 for TiO 2.
The whisker composite ceramic powder contains a whisker formed by heat treatment at 00 to 1800 ° C.
【0018】(5) 前記カーボン質物質の添加量の調
節によりウイスカ生成量を制御し、熱処理条件(雰囲気
圧力、温度または時間)を調節することにより生成され
るウイスカの大きさ(直径と長さ)を制御した前記のウ
イスカ複合セラミックス粉末にある。(5) The size (diameter and length) of the whisker generated by controlling the amount of the whisker generated by adjusting the amount of the carbonaceous substance added and adjusting the heat treatment conditions (atmospheric pressure, temperature or time). ) Is controlled in the whisker composite ceramic powder.
【0019】(6) 前記ウイスカの含有量が5〜30
体積%である前記のウイスカ複合セラミックス粉末にあ
る。(6) The content of the whisker is 5 to 30.
The whisker composite ceramic powder is in a volume%.
【0020】(7) 前記ウイスカ複合セラミックス粉
末を加圧焼結したウイスカ複合セラミックス焼結体にあ
る。(7) A whisker composite ceramic sintered body obtained by pressure-sintering the whisker composite ceramic powder.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】機械的混合法を用いないウイスカ
複合セラミックス粉末(以下、ウイスカ複合粉末と云
う)としては、カーボン質物質を添加したセラミックス
粉末を熱処理し、熱処理中にセラミックス粉末の一部ま
たは全部が反応することによって得られる。セラミック
ス粉末中の生成ウイスカは5〜30体積%が望ましい。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION As a whisker composite ceramic powder not using a mechanical mixing method (hereinafter referred to as a whisker composite powder), a ceramic powder to which a carbonaceous substance is added is heat-treated, and a part of the ceramic powder is subjected to heat treatment. Or it is obtained by reacting all. The whisker formed in the ceramic powder is desirably 5 to 30% by volume.
【0022】なお、上記原料とするセラミックス粉末に
は金属等の触媒を含まず、カーボン質物質の添加量も3
0重量%以下が望ましい。また、本発明のウイスカ複合
粉末を用いることにより、セラミックス粉末とウイスカ
の機械的な混合工程や、ウイスカ分散セラミックス粉末
からの触媒の除去工程を必要としないので、原料粉末の
製造コストを下げることができる。The ceramic powder used as the raw material does not contain a catalyst such as a metal, and the amount of the carbonaceous substance added is 3%.
0% by weight or less is desirable. Further, by using the whisker composite powder of the present invention, a mechanical mixing step of the ceramic powder and the whisker and a step of removing the catalyst from the whisker-dispersed ceramic powder are not required, so that the production cost of the raw material powder can be reduced. it can.
【0023】前記セラミックス粉末を、窒素を含まない
不活性ガス雰囲気中0.1〜198MPaの圧力で熱処
理することにより、セラミックス粉末中に炭化物ウイス
カを均一に分散生成させることができる。By subjecting the ceramic powder to a heat treatment in an inert gas atmosphere containing no nitrogen at a pressure of 0.1 to 198 MPa, carbide whiskers can be uniformly dispersed and generated in the ceramic powder.
【0024】上記炭化物ウイスカは、セラミックス粉末
がSi3N4の場合は1500〜1800℃で、SiO2
の場合は1350℃〜1550℃で、また、TiO2の
場合は1400〜1700℃の温度条件で熱処理するこ
とが望ましい。[0024] The carbide whiskers, if the ceramic powder is the Si 3 N 4 at 1500 to 1800 ° C., SiO 2
In the case of 1350 ° C. to 1550 ° C., In the case of TiO 2 is desirably subjected to heat treatment at a temperature of 1400-1700 ° C..
【0025】また、前記セラミックス粉末を、窒素含有
雰囲気中0.1〜198MPaの圧力で熱処理すること
により、セラミックス粉末中に窒化物ウイスカを均一に
分散生成させることができる。By subjecting the ceramic powder to a heat treatment in a nitrogen-containing atmosphere at a pressure of 0.1 to 198 MPa, nitride whiskers can be uniformly dispersed and generated in the ceramic powder.
【0026】上記窒化物ウイスカは、セラミックス粉末
がSiO2の場合は1350〜1600℃で、Al2O3
の場合は1800〜2200℃で、TiO2の場合は1
400〜1700℃の温度条件で熱処理することが望ま
しい。When the ceramic powder is SiO 2 , the nitride whisker is made of Al 2 O 3 at 1350 to 1600 ° C.
1800 to 2200 ° C. for TiO 2 and 1 for TiO 2
It is desirable to perform the heat treatment under a temperature condition of 400 to 1700 ° C.
【0027】上記の温度よりも低温度で熱処理した場
合、ウイスカの原料となるウイスカ構成元素含有ガスの
平衡蒸気圧が低いためにウイスカが生成せず、また、上
記温度よりも高温度で熱処理した場合は、ウイスカ構成
元素含有ガスの平衡蒸気圧が高くなりすぎ、セラミック
ス粉末が融解する場合もあって、ウイスカが生成しな
い。When the heat treatment is performed at a temperature lower than the above temperature, no whisker is generated because the equilibrium vapor pressure of the whisker constituent element-containing gas, which is a raw material of the whisker, is low, and the heat treatment is performed at a temperature higher than the above temperature. In this case, the equilibrium vapor pressure of the whisker constituent element-containing gas is too high, and the ceramic powder may be melted, so that no whisker is generated.
【0028】なお、本発明におけるウイスカ複合粉末中
のウイスカ生成量は、カーボン質物質の添加量を調節す
ることにより制御が可能であるが、高強度と高靭性を満
足するためには、ウイスカの生成量は5〜30体積%に
することが望ましい。The amount of whisker generated in the whisker composite powder in the present invention can be controlled by adjusting the amount of the carbonaceous substance added. However, in order to satisfy high strength and high toughness, the amount of whisker is not reduced. It is desirable that the generation amount be 5 to 30% by volume.
【0029】また、生成ウイスカの直径および長さは、
雰囲気圧力、熱処理温度および時間を調節することによ
り制御が可能である。Further, the diameter and length of the produced whisker are
Control is possible by adjusting the atmospheric pressure, heat treatment temperature and time.
【0030】図1は本発明の製法により製造したウイス
カ複合粉末の模式図である。セラミックス粉末とカーボ
ン質物質の混合粉末を熱処理することにより、セラミッ
クス粉末1中にウイスカ2がin−situ生成してい
る様子を示す。機械的な混合工程を経ていないため、生
成されたウイスカ2には欠陥等がほとんど無い。FIG. 1 is a schematic diagram of a whisker composite powder produced by the production method of the present invention. A state in which whiskers 2 are formed in-situ in the ceramic powder 1 by heat-treating the mixed powder of the ceramic powder and the carbonaceous substance is shown. Since no mechanical mixing step has been performed, the generated whiskers 2 have almost no defects.
【0031】このようなウイスカ複合粉末を用いること
により高強度、高靭性のウイスカ複合セラミックスを得
ることができる。By using such a whisker composite powder, a whisker composite ceramic having high strength and high toughness can be obtained.
【0032】本発明の製法は以下に述べる現象に基づい
たものであり、従来の方法とは区別される。即ち、従来
方法は、マトリックス粉末は未反応の状態で、ウイスカ
生成材のみがウイスカに変態するものである。しかし、
一般に反応してウイスカとなる原料を熱処理しても、そ
の全てがウイスカにはならず、ウイスカと微粒子の混合
物となる。これはウイスカ生成反応が一般に気相反応で
あるため、ウイスカと同組成の微粒子の生成が必ず伴
う。このため純粋なウイスカの製造プロセスでは、ウイ
スカのみを選別するための様々な工夫がなされており、
また、原料からのウイスカの収率を高めるために金属触
媒等を添加する方法もある。The manufacturing method of the present invention is based on the phenomenon described below, and is distinguished from the conventional method. That is, in the conventional method, only the whisker-forming material is transformed into whiskers while the matrix powder is in an unreacted state. But,
In general, even if the raw materials that react to form whiskers are heat-treated, not all of them become whiskers, but become a mixture of whiskers and fine particles. Since the whisker formation reaction is generally a gas phase reaction, the formation of fine particles having the same composition as the whisker necessarily accompanies. For this reason, in the pure whisker manufacturing process, various devices have been devised to select only whiskers.
There is also a method of adding a metal catalyst or the like to increase the yield of whiskers from a raw material.
【0033】ところがウイスカ生成過程の副産物として
生成するウイスカと同組成の微粒子は、セラミックス焼
結体のマトリックスを構成する材料に適している場合が
多い。However, fine particles having the same composition as the whiskers generated as a by-product of the whisker generation process are often suitable for the material constituting the matrix of the ceramic sintered body.
【0034】本発明では、マトリックス粉末の一部また
は全部を積極的に反応させることにより、ウイスカ複合
セラミックスを得るものである。また、一方、雰囲気の
圧力を高めることにより、ウイスカの原料となるガスの
平衡分圧も高くなり、ウイスカ生成温度を従来よりも高
めることができる。その結果、ウイスカ生成反応時間は
短縮され、ウイスカをより長く成長させることができ
る。本発明はこうした物理現象を巧みに利用したもので
ある。In the present invention, whisker composite ceramics are obtained by positively reacting a part or all of the matrix powder. On the other hand, by increasing the pressure of the atmosphere, the equilibrium partial pressure of the gas serving as the raw material of the whisker also increases, and the whisker generation temperature can be higher than before. As a result, the whisker generation reaction time is shortened, and the whisker can be grown longer. The present invention skillfully utilizes such physical phenomena.
【0035】本発明のウイスカ複合セラミックス粉末を
焼結することで得られるウイスカ複合セラミックスは、
例えば、火力発電用バーナディフューザ、金属工業用溶
融金属輸送パイプ、切削工具、耐摩耗工具等の材料とし
て好敵である。The whisker composite ceramics obtained by sintering the whisker composite ceramics powder of the present invention comprises:
For example, it is suitable as a material for burner diffusers for thermal power generation, molten metal transport pipes for the metal industry, cutting tools, wear-resistant tools, and the like.
【0036】[0036]
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。The present invention will be described below in more detail with reference to examples.
【0037】〔実施例 1〕純度99.99%のSi3N
4粉末と純度99.99%のカーボンブラックをモル比で
1:1の割合で混合し、これをグラファイト製のボート
に入れ、グラファイトヒータを用いた焼結炉に入れた。
炉内を0.1MPaのアルゴンで充填し、昇温速度10
℃/minで1600℃まで昇温し、1600℃で2h
保持後、炉冷した。Example 1 Si 3 N having a purity of 99.99%
The 4 powders and carbon black having a purity of 99.99% were mixed at a molar ratio of 1: 1 and put into a graphite boat, which was then put into a sintering furnace using a graphite heater.
The furnace was filled with 0.1 MPa of argon, and the heating rate was 10
The temperature was raised to 1600 ° C at a rate of 1600 ° C / min.
After the holding, the furnace was cooled.
【0038】冷却後の混合粉末を分析した結果、組成は
Si3N4+SiCであり、Si3N4粉末中に直径0.3
〜0.6μmφ×長さ20〜30μm程度のSiCウイ
スカが均一に生成していた。なお、上記と同様の方法で
温度のみ1400℃で熱処理した試料中には、ウイスカ
の生成は確認されなかった。As a result of analyzing the mixed powder after cooling, the composition was Si 3 N 4 + SiC, and the diameter was 0.3 in the Si 3 N 4 powder.
SiC whiskers of about 0.6 μmφ × length of about 20 to 30 μm were uniformly formed. No whiskers were formed in the sample heat-treated at 1400 ° C. only in the same manner as described above.
【0039】その他の圧力条件に関しても同様の方法で
検討し、その結果を表1の試料番号1,2,3で示し
た。また同様の方法で、出発原料にSiO2+Cを用い
た場合の検討結果を表1の試料番号4,5に示した。Other pressure conditions were examined in the same manner, and the results are shown in Table 1 as sample numbers 1, 2, and 3. In the same manner, the results of the study using SiO 2 + C as the starting material are shown in Table 1 for sample numbers 4 and 5.
【0040】本発明の有効性を確認するため、試料番号
1のSi3N4+10vol%SiCウイスカ、および、
これと同じ比率でSi3N4+10vol%SiCウイス
カをポットミルにて24時間機械的に混合した試料のホ
ットプレス焼結体(0.1MPa,N2中,1750℃,
50MPa加圧条件で1時間保持)の4点曲げ強度およ
び破壊靭性値を比較した。In order to confirm the effectiveness of the present invention, Si 3 N 4 +10 vol% SiC whiskers of Sample No. 1 and
A hot-pressed sintered body of a sample in which Si 3 N 4 +10 vol% SiC whiskers were mechanically mixed in a pot mill for 24 hours at the same ratio (0.1 MPa, in N 2 at 1750 ° C.,
(Holding under a pressure of 50 MPa for one hour) and comparing the four-point bending strength and the fracture toughness value.
【0041】Si3N4+10vol%SiCウイスカを
機械的混合により得られた後者の試料の4点曲げ強度、
破壊靭性値はそれぞれ660MPa、5.5MPa√m
であるのに対し、本実施例により得られた前者の試料で
は、それぞれ680MPa、7.0MPa√mであっ
た。The four-point bending strength of the latter sample obtained by mechanically mixing Si 3 N 4 +10 vol% SiC whiskers,
The fracture toughness values are 660 MPa and 5.5 MPaMPm, respectively.
On the other hand, in the former sample obtained in this example, they were 680 MPa and 7.0 MPaMPm, respectively.
【0042】上記の各試料の研磨面のSEM像を観察し
た結果、機械的混合による試料に分散されているウイス
カは、端部が破損しているものが多く、破損部分にボイ
ドの存在するものが多かった。As a result of observing the SEM image of the polished surface of each of the above samples, it was found that the whiskers dispersed in the sample by mechanical mixing often had broken ends, and had voids in the damaged portions. There were many.
【0043】このボイド部分が破壊起点の一つと考えら
れるが、本発明のウイスカ形成方法は、こうした破壊起
点の生ずるのを防ぐ効果的な方法であることが分かっ
た。The void portion is considered to be one of the starting points of destruction, and it has been found that the whisker forming method of the present invention is an effective method for preventing the occurrence of such a departure starting point.
【0044】また、純度99.99%のSi3N4粉末と
純度99.99%のカーボンブラックをモル比で1:3
の割合で混合し、上記と同様の条件で焼結炉に入れた。
炉内を0.1MPaのアルゴンで充填し、昇温速度10
℃/minで1750℃まで昇温し、1750℃で2h
保持後、炉冷した。Further, a Si 3 N 4 powder having a purity of 99.99% and a carbon black having a purity of 99.99% were mixed in a molar ratio of 1: 3.
And placed in a sintering furnace under the same conditions as above.
The furnace was filled with 0.1 MPa of argon, and the heating rate was 10
The temperature was raised to 1750 ° C at a rate of 1750 ° C / min.
After the holding, the furnace was cooled.
【0045】冷却後の混合粉末を分析した結果、組成は
すべてSiCであり、SiC粉末中に直径1〜1.5μ
mφ×長さ80〜120μm程度のSiCウイスカが均
一に生成していた。As a result of analyzing the mixed powder after cooling, the composition was all SiC, and the diameter was 1 to 1.5 μm in the SiC powder.
SiC whiskers of mφ × length of about 80 to 120 μm were uniformly formed.
【0046】前記と同様に表1の試料番号3に記載のS
iC+30vol%SiCウイスカのホットプレス焼結
体と、同組成で機械的混合によるSiC+30vol%
SiCのホットプレス焼結体の4点曲げ強度および破壊
靭性値を比較した。In the same manner as described above, the S
iC + 30vol% SiC whisker hot press sintered body and SiC + 30vol% by mechanical mixing with the same composition
The four-point bending strength and the fracture toughness of the hot-press sintered body of SiC were compared.
【0047】その結果、前者の本発明品の強度および靭
性はそれぞれ550MPa、6.5MPa√mであり、
後者の機械的混合によるものはそれぞれ550MPa、
5.8MPa√mであった。As a result, the strength and toughness of the former product of the present invention were 550 MPa and 6.5 MPa√m, respectively.
550MPa respectively by the latter mechanical mixing,
It was 5.8 MPa√m.
【0048】上記試料の研磨面をSEM観察した結果は
前記と同様に、機械的混合した試料のウイスカ端部には
破損が観察され、同時にボイドも確認された。As a result of SEM observation of the polished surface of the sample, damage was observed at the end of the whisker of the mechanically mixed sample, and voids were also confirmed at the same time.
【0049】このようにして、Si3N4+C混合粉末を
様々な温度、窒素分圧条件で熱処理した場合の試料中に
SiCウイスカが生成する条件をまとめ図2に示す。FIG. 2 summarizes the conditions under which SiC whiskers are formed in the sample when the Si 3 N 4 + C mixed powder is heat-treated at various temperatures and partial pressures of nitrogen.
【0050】図2において、縦軸はウイスカ生成反応に
関する過飽和度(logΣ)、横軸に熱処理温度(T/
℃)をとり、曲線は雰囲気の窒素分圧で、ウイスカが生
成した条件には黒○印を、生成しなかった条件には×印
を示す。In FIG. 2, the vertical axis represents the degree of supersaturation (logΣ) relating to the whisker formation reaction, and the horizontal axis represents the heat treatment temperature (T / T).
° C), the curve is the nitrogen partial pressure of the atmosphere, and the condition of whisker formation is indicated by a black circle and the condition of no whisker formation is indicated by a cross.
【0051】ここで過飽和度とは、ウイスカ原料ガスの
実際の分圧と平衡分圧の比であり、その値が1より大き
い場合は、系に存在するウイスカ原料ガスが非平衡に過
剰に存在することを意味する。この考え方は、SiC以
外のウイスカに関しても適用ができ、以下の実施例にそ
の結果を示す。Here, the degree of supersaturation is the ratio of the actual partial pressure of the whisker raw material gas to the equilibrium partial pressure. If the value is greater than 1, the whisker raw gas present in the system is excessively non-equilibrium. Means to do. This concept can be applied to whiskers other than SiC, and the results are shown in the following examples.
【0052】〔実施例 2〕純度99.99%のAl2O
3粉末およびカーボンブラックをモル比1:2で混合
し、グラファイト製るつぼに入れ、グラファイトヒータ
を用いた熱間等方加圧装置に入れた。炉内を9.8MP
aの窒素で充填し、昇温速度10℃/minで1800
℃まで昇温し、1800℃で2h保持後、炉冷した。Example 2 Al 2 O having a purity of 99.99%
The three powders and carbon black were mixed at a molar ratio of 1: 2, placed in a graphite crucible, and placed in a hot isostatic press using a graphite heater. 9.8MP inside the furnace
a with nitrogen at a rate of 10 ° C./min.
After heating to 1800C and holding at 1800C for 2 hours, the furnace was cooled.
【0053】冷却後の粉末を分析した結果、組成はAl
Nであり、AlN粉末中に直径0.3〜0.5μmφ×長
さ30〜50μm程度のAlNウイスカが均一に生成し
ていた。As a result of analyzing the powder after cooling, the composition was found to be Al
N, and AlN whiskers having a diameter of about 0.3 to 0.5 μmφ and a length of about 30 to 50 μm were uniformly formed in the AlN powder.
【0054】同様の方法で、1600℃で熱処理した試
料中には、ウイスカの生成は確認されなかった。その他
の圧力条件に関しても同様の方法で検討し、その結果を
表1に試料番号6,7に示した。Whisker formation was not confirmed in the sample heat-treated at 1600 ° C. in the same manner. Other pressure conditions were examined in the same manner, and the results are shown in Table 1 for sample numbers 6 and 7.
【0055】〔実施例 3〕実施例2と同様に、純度9
9.99%のTiO2およびカーボンブラックをモル比
1:1で混合し、熱間等方加圧装置に入れた。炉内を窒
素で充填し、昇温速度10℃/minで1600℃まで
昇温し、窒素圧力78MPa下、1600℃で2h保持
後、炉冷した。Example 3 As in Example 2, the purity was 9%.
9.99% TiO 2 and carbon black were mixed at a molar ratio of 1: 1 and placed in a hot isostatic press. The furnace was filled with nitrogen, heated to 1600 ° C. at a rate of 10 ° C./min, held at 1600 ° C. for 2 hours under a nitrogen pressure of 78 MPa, and then cooled in the furnace.
【0056】冷却後の粉末を分析した結果、組成はTi
Nであり、TiN粉末中に直径0.3〜0.5μmφ×長
さ10〜20μm程度のTiNウイスカが均一に生成し
ていた。As a result of analyzing the powder after cooling, the composition was Ti
N, and TiN whiskers having a diameter of about 0.3 to 0.5 μmφ and a length of about 10 to 20 μm were uniformly formed in the TiN powder.
【0057】熱処理温度を1800℃まで上昇した場
合、試料中にウイスカの生成は確認されなかった。ま
た、同混合粉末に対して、同様の熱処理を0.1MPa
のAr雰囲気中、1600℃で行った場合には、試料中
に直径0.1〜0.5μmφ×長さ20〜30μmのTi
Cウイスカが均一に生成していた。その他の圧力条件に
関しても同様の方法で検討した結果を表1の試料番号
8,9,10に示した。When the heat treatment temperature was increased to 1800 ° C., no whisker was formed in the sample. The same heat treatment was applied to the same powder mixture at 0.1 MPa.
In the Ar atmosphere of 1600 [deg.] C., a sample having a diameter of 0.1 to 0.5 [mu] m.phi.
C whiskers were uniformly formed. With respect to other pressure conditions, the results of examination by the same method are shown in Samples 8, 9, and 10 in Table 1.
【0058】[0058]
【表1】 [Table 1]
【0059】〔実施例 4〕実施例1と同様に、純度9
9.99%のSi3N4粉末と純度99.99%のカーボン
ブラックをモル比で1:3、3:1および3:2の割合
でそれぞれ混合した混合粉末を、グラファイト製ボート
に入れ、グラファイトヒータを用いた焼結炉に入れ、ア
ルゴン雰囲気中で熱処理を行った。熱処理温度、圧力お
よび保持時間を調節することにより生成するウイスカの
量、直径、長さを比較した。Example 4 As in Example 1, purity was 9%.
A mixed powder obtained by mixing 9.99% Si 3 N 4 powder and 99.99% pure carbon black at a molar ratio of 1: 3, 3: 1, and 3: 2 was put into a graphite boat, It was placed in a sintering furnace using a graphite heater and heat-treated in an argon atmosphere. The amount, diameter, and length of whiskers generated by adjusting the heat treatment temperature, pressure, and holding time were compared.
【0060】熱処理後の混合粉末をSEMにより観察
し、生成ウイスカの直径、長さを測定し、その平均値を
表2に示す。The mixed powder after the heat treatment was observed by SEM, the diameter and length of the whisker formed were measured, and the average values are shown in Table 2.
【0061】本実施例により、カーボンブラックの添加
量と生成ウイスカ量が対応することが分かった。また、
系の圧力を高めることによりウイスカ原料ガスの平衡分
圧が高くでき、それに伴い従来よりも高温でウイスカ生
成反応を進行させることができた。その結果、粉末中に
おいてもウイスカを太く、長く成長させることができる
ことが分かった。According to this example, it was found that the amount of carbon black added and the amount of whisker formed corresponded. Also,
By increasing the system pressure, the equilibrium partial pressure of the whisker raw material gas could be increased, and the whisker formation reaction could proceed at a higher temperature than before. As a result, it was found that whiskers can be made thick and long in powder.
【0062】[0062]
【表2】 [Table 2]
【0063】〔実施例 5〕実施例1で得られた試料番
号1に記載のSiCウイスカ分散Si3N4粉末に、5重
量%のAl2O3および5重量%のY2O3を添加し、らい
かい機にて混合しながらPVB(ポリビニルブチラー
ル)のエタノール溶液を添加(PVB添加量1重量%)
して、混合粉末の成形性を高めた後、混合粉末を直径6
0mm×厚さ10mmに成形し、1MPaの窒素中17
50℃、圧力条件50MPaにてホットプレスを行っ
た。Example 5 5% by weight of Al 2 O 3 and 5% by weight of Y 2 O 3 were added to the SiC whisker-dispersed Si 3 N 4 powder described in Sample No. 1 obtained in Example 1. Then, an ethanol solution of PVB (polyvinyl butyral) was added while mixing with a grinder (PVB addition amount 1% by weight).
Then, after improving the moldability of the mixed powder, the mixed powder was
0mm x 10mm thickness, 1MPa in nitrogen 17
Hot pressing was performed at 50 ° C. under a pressure condition of 50 MPa.
【0064】得られた焼結体の相対密度は97%、抗折
強度980MPa、破壊靭性10.5MPa/√m、ビ
ッカース硬度16.5GPaであり、耐熱部材や切削工
具に適する特性を有することが分かった。The relative density of the obtained sintered body is 97%, the transverse rupture strength is 980 MPa, the fracture toughness is 10.5 MPa / √m, the Vickers hardness is 16.5 GPa, and it has properties suitable for heat-resistant members and cutting tools. Do you get it.
【0065】得られた焼結体をJISB4121に記載
の四角形G級穴なしネガティブチップSNGN432の
形状に加工し、次の条件で切削テストを行い、フレーキ
ングの有無およびフランク摩耗幅を評価した。The obtained sintered body was processed into the shape of a square G-class holeless negative tip SNGN432 described in JIS B4121, and a cutting test was performed under the following conditions to evaluate the presence or absence of flaking and the flank wear width.
【0066】 被削材 :インコネル718 切削速度:250m/min 送り :0.35mm/rev 切込み :1.0mm その結果フレーキングは認められず、またフランク摩耗
幅は0.33mmであり、該焼結体が切削工具に適して
いることが分かった。Work material: Inconel 718 Cutting speed: 250 m / min Feed: 0.35 mm / rev Depth: 1.0 mm As a result, no flaking was observed, and the flank wear width was 0.33 mm. The body was found to be suitable for cutting tools.
【0067】〔実施例 6〕実施例5に記載のホットプ
レス焼結体をJISの曲げ試験片に準じ、断面形状が3
mm×4mmの長方形で、長さ60mmの角柱に加圧成
形した。試験片の両端を試料ホルダで固定した後、高温
耐久性試験装置に組み込んだ。Example 6 The hot-pressed sintered body described in Example 5 had a cross-sectional shape of 3 according to a JIS bending test piece.
It was press-formed into a rectangular prism having a size of 4 mm and a length of 60 mm. After fixing both ends of the test piece with a sample holder, the test piece was incorporated into a high-temperature durability test apparatus.
【0068】試験装置上流部から供給されるLPG燃料
を燃焼空気と共に燃焼させ、平均ガス温度1500℃、
最高ガス温度1530℃、絶対圧力0.16〜0.17M
Pa、酸素濃度約8%、平均ガス流速150m/sの条
件で試験片に燃焼ガスを導く曝露試験を行った。The LPG fuel supplied from the upstream of the test apparatus is burned together with the combustion air, and the average gas temperature is 1500 ° C.
Maximum gas temperature 1530 ° C, absolute pressure 0.16 ~ 0.17M
An exposure test was conducted in which combustion gas was introduced into the test piece under the conditions of Pa, an oxygen concentration of about 8%, and an average gas flow rate of 150 m / s.
【0069】上記の曝露試験を最高1000時間まで行
った結果、試料の側面方向幅は約30μm増加、重量は
約120mg減少、抗折強度は750MPaにまで低下
したものの、実用上さしつかえのない程度で、本発明品
は耐熱部材に適していることが分かった。As a result of performing the above exposure test up to 1000 hours, the lateral width of the sample increased by about 30 μm, the weight decreased by about 120 mg, and the transverse rupture strength decreased to 750 MPa, but it was practically insignificant. It has been found that the product of the present invention is suitable for heat-resistant members.
【0070】[0070]
【発明の効果】本発明のウイスカ複合セラミックス粉末
は、含まれるウイスカに欠陥が無く、従って、該粉末を
用いたウイスカ複合セラミックスは高強度、高靭性の両
特性を満足できるものであった。これにより、優れた特
性の切削工具や耐熱部材を提供することができる。The whisker composite ceramic powder of the present invention has no defects in the whiskers contained therein. Therefore, the whisker composite ceramics using the powder can satisfy both the characteristics of high strength and high toughness. Thereby, a cutting tool and a heat-resistant member having excellent characteristics can be provided.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】ウイスカ複合粉末の模式図である。FIG. 1 is a schematic view of a whisker composite powder.
【図2】熱処理条件とSiCウイスカの生成の関係を示
すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a relationship between heat treatment conditions and generation of SiC whiskers.
1…セラミックス粉末、2…ウイスカ。 1. Ceramic powder, 2. Whisker.
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【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成11年5月13日[Submission date] May 13, 1999
【手続補正1】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】発明の名称[Correction target item name] Name of invention
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【発明の名称】 ウイスカ複合セラミックス粉末の製法
およびその焼結体の製法 Title of the Invention Method for producing whisker composite ceramic powder and method for producing a sintered body thereof
【手続補正2】[Procedure amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【特許請求の範囲】[Claims]
【請求項3】 前記ウイスカの含有量が5〜30体積%
となるよう前記カーボン質物質の添加量、不活性ガス雰
囲気の圧力、および、熱処理時の温度,時間を調節する
請求項1または2に記載のウイスカ複合セラミックス粉
末の製法。 3. The whisker content is 5 to 30% by volume.
The amount of the carbonaceous substance added and the inert gas atmosphere
The method for producing a whisker composite ceramic powder according to claim 1 or 2 , wherein the pressure of the atmosphere and the temperature and time during the heat treatment are adjusted .
【請求項4】 請求項1,2または3に記載のウイスカ
複合セラミックス粉末を加圧焼結することを特徴とする
ウイスカ複合セラミックス焼結体の製法。 4. The method of claim 1, 2 or 3 Preparation of whiskers composite ceramic sintered body, characterized in that the pressure sintering the whiskers composite ceramic powder according to.
【手続補正3】[Procedure amendment 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0001[Correction target item name] 0001
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、機械的特性に優れ
たウイスカ複合セラミックスの原材料となるセラミック
ス粉末中にウイスカが均一に分散形成されたしたウイス
カ複合セラミックス粉末の製法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a whisker composite ceramic powder in which whiskers are uniformly dispersed and formed in a ceramic powder as a raw material of a whisker composite ceramic having excellent mechanical properties.
【手続補正4】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0014[Correction target item name] 0014
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0014】(1) セラミックス粉末とカーボン質物
質とを用いたウイスカ複合セラミックスの原料であるウ
イスカ複合セラミックス粉末の製法であって、前記セラ
ミックス粉末としてSi3N4,Al2O3またはTiO2
を用い、これと金属等の触媒を含まないカーボン質物質
とを混合し、前記セラミックス粉末がSi3N4の場合に
は、窒素を含まない不活性ガス雰囲気中で熱処理して炭
化物ウイスカを形成し、前記セラミックス粉末がAl2
O3の場合には、窒素含有不活性ガス雰囲気中で熱処理
して窒化物ウイスカを形成し、前記セラミックス粉末が
TiO2の場合には、窒素を含まない不活性ガス雰囲気
中または窒素含有不活性ガス雰囲気中で熱処理して炭化
物ウイスカまたは窒化物ウイスカをそれぞれ形成するこ
とを特徴とするウイスカ複合セラミックス粉末の製法に
ある。(1) Ceramic powder and carbonaceous material
A process for preparing whisker composite ceramic powder is a whisker material of a composite ceramic with a quality, the Serra
Si 3 N 4 , Al 2 O 3 or TiO 2 as mixed powder
And carbonaceous materials that do not contain metal and other catalysts
And when the ceramic powder is Si 3 N 4
Heat-treated in an inert gas atmosphere containing no nitrogen
Whiskers are formed, and the ceramic powder is Al 2
In the case of O 3 , heat treatment in a nitrogen-containing inert gas atmosphere
To form nitride whiskers.
In the case of TiO 2 , heat treatment is performed in an inert gas atmosphere containing no nitrogen or an inert gas atmosphere containing nitrogen.
Whiskers or nitride whiskers, respectively.
In preparation of whisker composite ceramic powder wherein the door.
【手続補正5】[Procedure amendment 5]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0015[Correction target item name] 0015
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0015】(2) 前記熱処理時の不活性ガス雰囲気
の圧力が0.1〜198MPaであり、前記熱処理時の
温度が前記セラミックス粉末がSi3N4では1500〜
2000℃、Al2O3では1800〜2200℃、Ti
O2では1400〜1800℃である前記のウイスカ複
合セラミックス粉末の製法にある。(2) Inert gas atmosphere during the heat treatment
Pressure Ri 0.1~198MPa der, at the time of the heat treatment of
When the ceramic powder is Si 3 N 4 ,
2000 ° C, 1800-2200 ° C for Al 2 O 3 , Ti
In the method for producing whisker composite ceramic powder , the temperature of O 2 is 1400 to 1800 ° C.
【手続補正6】[Procedure amendment 6]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0016[Correction target item name] 0016
【補正方法】削除[Correction method] Deleted
【手続補正7】[Procedure amendment 7]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0017[Correction target item name] 0017
【補正方法】削除[Correction method] Deleted
【手続補正8】[Procedure amendment 8]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0018[Correction target item name] 0018
【補正方法】削除[Correction method] Deleted
【手続補正9】[Procedure amendment 9]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0019[Correction target item name] 0019
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0019】(3) 前記ウイスカの含有量が5〜30
体積%となるよう前記カーボン質物質の添加量、不活性
ガス雰囲気の圧力、および、熱処理時の温度,時間を調
節する前記のウイスカ複合セラミックス粉末の製法にあ
る。( 3 ) The whisker content is 5 to 30.
The amount of the carbonaceous substance added so as to be volume% , inert
Adjust the pressure of the gas atmosphere and the temperature and time during heat treatment.
In preparation of the whisker composite ceramic powder of the sections.
【手続補正10】[Procedure amendment 10]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0020[Correction target item name] 0020
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0020】(4) 前記ウイスカ複合セラミックス粉
末を加圧焼結することを特徴とするウイスカ複合セラミ
ックス焼結体の製法にある。( 4 ) A method for producing a whisker composite ceramic sintered body , characterized by sintering the whisker composite ceramic powder under pressure.
【手続補正11】[Procedure amendment 11]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0024[Correction target item name] 0024
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0024】上記炭化物ウイスカは、セラミックス粉末
がSi3N4の場合は1500〜1800℃で、また、T
iO2の場合は1400〜1700℃の温度条件で熱処
理することが望ましい。[0024] The carbide whiskers, if the ceramic powder is the Si 3 N 4 at 1500 to 1800 ° C., was or, T
In the case of iO 2 , it is desirable to perform a heat treatment under a temperature condition of 1400 to 1700 ° C.
【手続補正12】[Procedure amendment 12]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0026[Correction target item name] 0026
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0026】上記窒化物ウイスカは、セラミックス粉末
がAl2O3の場合は1800〜2200℃で、TiO2
の場合は1400〜1700℃の温度条件で熱処理する
ことが望ましい。The nitride whisker is made of ceramic powder
If it is A l 2 O 3 at 1,800 to 2,200 ° C., TiO 2
In this case, the heat treatment is desirably performed at a temperature of 1400 to 1700 ° C.
【手続補正13】[Procedure amendment 13]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0035[Correction target item name] 0035
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0035】本発明のウイスカ複合セラミックス粉末を
焼結することで得られるウイスカ複合セラミックスは、
例えば、火力発電用バーナディフューザ、金属工業用溶
融金属輸送パイプ、切削工具、耐摩耗工具等の材料とし
て好適である。The whisker composite ceramics obtained by sintering the whisker composite ceramics powder of the present invention comprises:
For example, thermal power generation burner diffuser, metal industrial molten metal transport pipe, cutting tools, a good suitable as a material for such wear-resistant tools.
【手続補正14】[Procedure amendment 14]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0039[Correction target item name] 0039
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0039】その他の圧力条件に関しても同様の方法で
検討し、その結果を表1の試料番号1,2,3で示し
た。 Other pressure conditions were examined in the same manner, and the results are shown in Table 1 as sample numbers 1, 2, and 3 .
【手続補正15】[Procedure amendment 15]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0058[Correction target item name] 0058
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0058】[0058]
【表1】 [Table 1]
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安富 義幸 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Yoshiyuki Yasutomi 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Within Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd.
Claims (7)
ウイスカ複合セラミックス粉末において、金属等の触媒
を含まないカーボン質物質を配合したセラミックス粉末
を、窒素を含まない不活性ガス雰囲気中または窒素含有
雰囲気中で熱処理することにより、カーボン質物質とセ
ラミックス粉末との反応により形成されたウイスカが含
まれていることを特徴とするウイスカ複合セラミックス
粉末。1. A whisker composite ceramic powder, which is a raw material of a whisker composite ceramic, is mixed with a carbonaceous material containing no catalyst such as a metal in an inert gas atmosphere containing no nitrogen or in a nitrogen-containing atmosphere. A whisker composite ceramic powder comprising whiskers formed by a reaction between a carbonaceous substance and a ceramic powder by heat treatment.
Paである請求項1に記載のウイスカ複合セラミックス
粉末。2. The pressure during the heat treatment is 0.1 to 198M.
The whisker composite ceramic powder according to claim 1, which is Pa.
前記セラミックス粉末がSi3N4では1500〜200
0℃で、SiO2では1350〜1600℃で、TiO2
では1400〜1800℃で熱処理されることにより形
成されたウイスカを含む請求項2に記載のウイスカ複合
セラミックス粉末。3. An inert gas atmosphere containing no nitrogen,
When the ceramic powder is Si 3 N 4 ,
0 ° C., 1350-1600 ° C. for SiO 2 , TiO 2
The whisker composite ceramic powder according to claim 2, further comprising a whisker formed by heat treatment at 1400 to 1800 ° C.
粉末がSiO2では1350〜1600℃で、Al2O3
では1800〜2200℃で、TiO2では1400〜
1800℃で熱処理されることにより形成されたウイス
カを含む請求項2に記載のウイスカ複合セラミックス粉
末。4. In a nitrogen-containing atmosphere, the ceramic powder is made of SiO 2 at 1350 to 1600 ° C. and Al 2 O 3
At 1800 to 2200 ° C and TiO 2 at 1400 to 2200 ° C.
The whisker composite ceramic powder according to claim 2, comprising whiskers formed by heat treatment at 1800 ° C.
ウイスカ生成量を制御し、熱処理条件(雰囲気圧力、温
度または時間)を調節することにより生成されるウイス
カの大きさ(直径と長さ)を制御した請求項3または4
に記載のウイスカ複合セラミックス粉末。5. The size (diameter and length) of the whisker generated by controlling the amount of whisker generated by controlling the amount of addition of the carbonaceous substance and controlling the heat treatment conditions (atmospheric pressure, temperature or time). Claim 3 or 4 controlled.
2. The whisker composite ceramic powder according to 1.
である請求項1〜6のいずれかに記載のウイスカ複合セ
ラミックス粉末。6. The whisker content is 5 to 30% by volume.
The whisker composite ceramic powder according to any one of claims 1 to 6, wherein
カ複合セラミックス粉末を加圧焼結したことを特徴とす
るウイスカ複合セラミックス焼結体。7. A whisker composite ceramics sintered body obtained by subjecting the whisker composite ceramics powder according to claim 1 to pressure sintering.
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JP10095580A JP2978469B2 (en) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | Manufacturing method of whisker composite ceramic powder and manufacturing method of its sintered body |
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CN105060922A (en) * | 2015-08-14 | 2015-11-18 | 福建紫荆环境工程技术有限公司 | Formula and process for producing honeycomb ceramic heat accumulator by adding Zr-Al ceramic short fibers |
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1998
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