JPS5913609A - Flaky nitride ceramics and its manufacture - Google Patents

Flaky nitride ceramics and its manufacture

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JPS5913609A
JPS5913609A JP12403482A JP12403482A JPS5913609A JP S5913609 A JPS5913609 A JP S5913609A JP 12403482 A JP12403482 A JP 12403482A JP 12403482 A JP12403482 A JP 12403482A JP S5913609 A JPS5913609 A JP S5913609A
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JP
Japan
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flaky
cooling body
nitride
nitride ceramics
nitriding
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JP12403482A
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Japanese (ja)
Inventor
Kaoru Umeya
薫 梅屋
Akira Watanabe
明 渡辺
Yoshimitsu Takeuchi
武内 祥光
Hiroyasu Tokuda
徳田 博保
Toshimasa Otsuki
大月 敏正
Makoto Koto
光藤 誠
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Krosaki Harima Corp
Original Assignee
Kyushu Refractories Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain flaky nitride ceramics with superior resistance to heat, thermal shock, corrosion, etc. by spraying a molten metallic or metalloid material on the surface of a cooling body, dropping the cooled thin chips before deposition, and nitriding them. CONSTITUTION:An element or a mixture of >=2 kinds of elements selected from Si, Ti, B, Al, W, Zr, Hf, Nb, Ta, La, Fe, Co, Ni, V, Cr and Mo is melted and sprayed on the surface of a cooling body moving at high speed. The sprayed and cooled flaky material is dropped before it deposits on the surface of the cooling body. The flaky material is then nitrided by contact with a heated nitriding gas. By this method flaky nitride ceramics with superior heat resistance, strength, hardness, wear resistance, etc. is obtd. The average diameter of the ceramic is >=10 times the thickness. The ceramics is suitable for use as a material for a machine, a structural material, etc.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は形状がフレーク状である金属あるいは牛金属の
窒化物およびその製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field to Which the Invention Pertains] The present invention relates to a metal or metal nitride having a flake-like shape and a method for producing the same.

ここに、「フレーク状」とは厚さに対して平均直径が1
0倍以上である薄板状の形状をいう。形状は必ずしも円
形である必要はなく、楕円形、短冊状あるいはその他類
似の形状であってよく、この場合の平均直径は長径と短
径の幾何平均で表わす。
Here, "flake-like" means that the average diameter is 1% of the thickness.
It refers to a thin plate-like shape that is 0 times or more. The shape does not necessarily have to be circular, but may be elliptical, rectangular, or other similar shapes, and the average diameter in this case is expressed as the geometric mean of the major axis and the minor axis.

本発明に係るフレーク状窒化物セラミックスは、これを
主成分として、耐熱性、耐熱衝撃性、耐食性、耐摩耗性
に優れ、強度、硬度の大きい各種の機械材料、構造材料
に適する。また添加物として金属材料、プラスチック材
料に用いて複合効果の発生を期待できる。
The flaky nitride ceramic according to the present invention has this as a main component and has excellent heat resistance, thermal shock resistance, corrosion resistance, and wear resistance, and is suitable for various mechanical materials and structural materials having high strength and hardness. It can also be used as an additive in metal materials and plastic materials to produce composite effects.

〔従来技術の説明〕[Description of prior art]

従来からガスメーピン用材料、自動車エンジン用材料等
としては広く金属材料が使用されているが、特に高温で
の使用には金属材料では限界がある1、これに対して高
温用材料としてのセラミックスが注目されるようになっ
た。セラミックスは一般に高温での使用に耐え、また耐
摩耗性にも優れているが、金属材料より脆いことが大き
な欠点である。
Traditionally, metal materials have been widely used as materials for gas pins and automobile engines, but metal materials have limitations when used at high temperatures1.In contrast, ceramics are attracting attention as materials for high temperatures. It started to be done. Ceramics generally withstand use at high temperatures and have excellent wear resistance, but a major drawback is that they are more brittle than metal materials.

しかし、近年高強度の高温用材料として炭化物、窒化物
、サイアロン等が研究開発され、一部では実用化されて
因る。この中で窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等
の窒化物は高温強度、耐熱衝撃性および耐摩耗性等に特
に優れ、注目されている。
However, in recent years, carbides, nitrides, sialon, etc. have been researched and developed as high-strength, high-temperature materials, and some of them have been put into practical use. Among these, nitrides such as silicon nitride, titanium nitride, and boron nitride are attracting attention because of their particularly excellent high-temperature strength, thermal shock resistance, and wear resistance.

またこれらの窒化物は各種の添加材として優れた特徴を
発揮するものであり、例えば製鉄で用いられる炭素含有
耐火物に少量加えることにより、耐酸化性、耐食性、高
熱間強度を与え、特に連続鋳造用ノズル等での添加効果
は大である。
In addition, these nitrides exhibit excellent characteristics as various additives. For example, by adding a small amount to carbon-containing refractories used in steel manufacturing, they provide oxidation resistance, corrosion resistance, and high hot strength, and are particularly effective in continuous The effect of adding it to casting nozzles etc. is great.

一方、最近ガラス繊維、セラミック繊維、アルミナ繊維
等の無機質繊維で強化した複合材料として、繊維強化グ
ラスチックや繊維強化金属が、エンジニアリング部門に
広く使用されてきている。
On the other hand, recently, fiber-reinforced glass and fiber-reinforced metal have been widely used in the engineering sector as composite materials reinforced with inorganic fibers such as glass fibers, ceramic fibers, and alumina fibers.

これらにも特殊な用途として空化物が用いられる場合も
ある。これらの無機質繊維添加による強化と同様の効果
あるいはそれkl[わる効果が、板状あるいはフレーク
状のいわゆる二次元添加材を用いて得られることが発見
された。繊維状物質による強化は線状強化であるが、板
状あるいはフレーク状物質による強化は面状であって、
力学的性質が面内等方性となる。したがって、例えばマ
イカ強化プラスチックに見られるように、物性異方性や
そり等が発生しないことが最大の特徴である。
Empty materials may also be used for special purposes. It has been discovered that effects similar to or different from the reinforcement achieved by adding these inorganic fibers can be obtained using so-called two-dimensional additives in the form of plates or flakes. Reinforcement with fibrous materials is linear reinforcement, but reinforcement with plate-like or flake-like materials is planar reinforcement.
The mechanical properties are in-plane isotropic. Therefore, the most important feature is that physical anisotropy and warpage do not occur, as seen in mica-reinforced plastics, for example.

さらに、フレーク状物質を主成分として、あるいは、フ
レーク状物質を他の粉粒体に混合したものを焼結させて
製造されるセラミックスまたは耐火物は、フレーク状物
質を混合しないものや粉粒状のみの同材質のものに比較
して、強度および耐熱衝撃性が向上することが知られて
いる。
Furthermore, ceramics or refractories that are manufactured by sintering flake-like substances as a main component or mixtures of flake-like substances with other powder or granule materials are those that do not contain flake-like substances or that are made only in powder or granule form. It is known that the strength and thermal shock resistance are improved compared to those made of the same material.

従来、フレーク状のセラミックス物質として、ガラスフ
レーク、フレーク状マイカ、フレーク状黒鉛、71/−
り状炭化ケイ素、フレーク状酸化鉄あるいは板状粘土粉
が知られている。これらを焼結体として高温材料に用い
る場合には、ガラスおよびマイカは耐熱性と強度におい
て、黒鉛は耐酸化性において、炭化ケイ素は耐熱衝撃性
において、それぞれ窒化物に比べて劣っている。しかし
この耐熱性、強度、耐酸化性、耐熱衝撃性において優れ
ている窒化物も、その形状がフレーク状では壕だ得られ
ておらず、その特徴が生がし切れていないのが現状であ
る。
Conventionally, as flaky ceramic materials, glass flakes, flaky mica, flaky graphite, 71/-
Silicon carbide in the form of silica, iron oxide in the form of flakes, and clay powder in the form of platelets are known. When these are used as sintered bodies for high-temperature materials, glass and mica are inferior to nitrides in heat resistance and strength, graphite in oxidation resistance, and silicon carbide in thermal shock resistance. However, even though nitride has excellent heat resistance, strength, oxidation resistance, and thermal shock resistance, its flake shape does not allow for the formation of a hole, and its characteristics are not fully utilized. .

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、フレーク状の窒化物を得ることを目的とする
The object of the present invention is to obtain flaky nitride.

〔発明の特徴〕[Features of the invention]

本願発明者らはこれらの点に鑑み、独々検討を重ねた結
果、フレーク状窒化物セラミックスを得ることに成功し
た。このフレーク状窒化物セラミックスは従来にない全
く新規な旧材であり、これを主成分として、あるいは他
の祠料に添加して用いることにより、耐熱性、耐熱衝撃
性、耐食性、強度、硬度、耐摩耗性等に優れた新規々セ
ラミックス体あるいは耐火物を得ることができる。この
フレーク状窒化物セラミックスを用いることにより、従
来の粉粒体材料のみを用いる場合に比べて、充填性が向
上し、強度、耐熱衝撃性の高い製品を得ることができる
。壕だ、このフレーク状窒化物セラミックスを用いたつ
己合物を成形する際に配向させて充填することにより、
成形方向に直角な面内等方法の物理的並びに物理化学的
性質が得られ、しかも宅の面を研摩加工をした場合にさ
らに高い平滑度が得られ、その結果として強度、耐雄耗
性において一層優れている。さらにかかるフレーク状窒
化物セラミックスを強化材としてプラスチックまたd、
金属材料をマ) IJソックスする複合材料にも用いる
ことができ、繊維強化の場合とは異なり、面内等方性の
強度、耐摩耗性、寸法安定性等の性質を持つ材料が得ら
れる。本願発明によるフレーク状窒化物セラミックスの
製造方法は、金属捷たは半金属の材料を高速で移動する
冷却体の表面上に溶射してフレーク状の物質を作り、あ
るいは2本もしくはそれ以上の冷却用ローラー間に挿み
取ることによりフレーク状物質とし、これを窒化性ガス
芥囲気中で窒化するものである。金属材料を溶融して高
速で移動する冷却体表面上で急冷して、薄片状あるいは
リボン状の金属を製造する方法(超急冷法)は、最近特
に注目を集めてbる。
In view of these points, the inventors of the present application conducted repeated studies on their own, and as a result, succeeded in obtaining flaky nitride ceramics. This flaky nitride ceramic is a completely new old material that has never existed before, and by using it as a main component or adding it to other abrasives, it can improve heat resistance, thermal shock resistance, corrosion resistance, strength, hardness, A new ceramic body or refractory with excellent wear resistance etc. can be obtained. By using this flaky nitride ceramic, it is possible to obtain a product with improved filling properties and high strength and thermal shock resistance compared to the case where only conventional powder materials are used. By oriented and filling the molded composite material using this flaky nitride ceramic,
The physical and physicochemical properties of the in-plane method perpendicular to the molding direction can be obtained, and even higher smoothness can be obtained when the surface is polished, resulting in improved strength and wear resistance. Even better. Further, such flaky nitride ceramics can be used as a reinforcing material for plastic or d.
It can also be used for composite materials such as IJ socks made of metal materials, and unlike in the case of fiber reinforcement, materials with properties such as in-plane isotropic strength, abrasion resistance, and dimensional stability can be obtained. The method for producing flaky nitride ceramics according to the present invention involves spraying a metal or metalloid material onto the surface of a cooling body moving at high speed to form a flaky material, or by spraying two or more cooling bodies. A flake-like material is obtained by inserting it between rollers, and the material is nitrided in a nitriding gas atmosphere. A method of producing flaky or ribbon-like metal by melting a metal material and rapidly cooling it on the surface of a cooling body moving at high speed (ultra-quenching method) has recently attracted particular attention.

また金属材料を溶射した場合に、溶融金属液滴は基材に
衝突して薄く引き延ばされ、この基材表面に薄片状金属
の形で付着し、あるいは堆積してゆくことはよく知られ
ている。さらに金属を窒化性ガス雰囲気中で適当な温度
で加熱することにより、金属窒化物が得られることも周
知の事実である。
It is also well known that when a metal material is thermally sprayed, the molten metal droplets collide with the base material, are stretched thin, and then adhere or deposit on the surface of the base material in the form of flaky metal. ing. Furthermore, it is a well-known fact that metal nitrides can be obtained by heating metals at appropriate temperatures in a nitriding gas atmosphere.

本願発明者らは、かかる知見に着目し、鋭意研究の結果
、金属または半金属の材料を移動する冷却体の表面に溶
射し、冷却、固化して形成される薄片が堆積する前に、
この薄片を冷却体表面より離脱させると、フレーク状薄
片が得られることを見出した。こうして得られたフレー
ク状薄片を窒化性ガス雰囲気中で加熱し窒化することに
より、フレーク状窒化物セラミックスを得ることに成功
し、本発明を完成させるに至ったものである。
The inventors of the present application focused on this knowledge and, as a result of intensive research, sprayed a metal or metalloid material onto the surface of a moving cooling body, cooled it, and solidified it to form a thin flake.
It has been found that when the flakes are separated from the surface of the cooling body, flaky flakes can be obtained. By heating and nitriding the thus obtained flakes in a nitriding gas atmosphere, they succeeded in obtaining flaky nitride ceramics, thereby completing the present invention.

なお、特開昭56−154M40には、金属原料をプラ
ズマ溶射しながら、反応ガスとの間に金属化合物の直接
生成反応を生じさせ、付着堆積した金属化合物を払い落
して金属化合物材を得る方法が開示されているが、この
方法によって得られる金属化合物は堆積物であり、フレ
ーク状のものを得る方法ではない。
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-154M40 discloses a method of obtaining a metal compound material by causing a direct production reaction of a metal compound with a reactive gas while plasma spraying a metal raw material, and then brushing off the deposited metal compound. is disclosed, but the metal compound obtained by this method is a deposit and is not a method for obtaining flake-like compounds.

壕だ、フレーク状金属片を得る方法として、塊状全局よ
り薄板を切り出す方法、あるいは超急冷法によって得ら
れるリボン状金属を用い、それを粉砕する方法なども知
られているが、薄板を切り出す方法では、300μm以
下の薄板を切シ出すことは技術的に困難であり、たとえ
実現できても工業的に経済的に製造することはできない
。また、いずれの方法も粉砕により所定の形状および寸
法を得ることは本願は・ど容易ではない。
There are also known methods to obtain flaky metal pieces, such as cutting out thin plates from whole lumps, or using ribbon-shaped metal obtained by ultra-quenching and crushing it, but there are also methods for cutting out thin plates. However, it is technically difficult to cut out a thin plate with a diameter of 300 μm or less, and even if it were possible, it would not be possible to manufacture it economically on an industrial scale. In addition, in any of the methods, it is not easy to obtain a predetermined shape and size by pulverization.

〔本発明製造方法の具体的な説明〕[Specific explanation of the manufacturing method of the present invention]

本願発明において使用される出発原料としては、あらゆ
る金属材料が適用できるが、中でもsi、T1、B、A
I、W、 Zr、 Hf、 Nb、 TaXLa、 F
e。
As the starting material used in the present invention, any metal material can be used, among which Si, T1, B, A
I, W, Zr, Hf, Nb, TaXLa, F
e.

Co、Ni、 V、 Or、 MoO内の一種または二
種以上より成る金属または合金を出発原料として用いる
と、後の窒化処理により製造される窒化物セラミックス
として特に有用なものが得られる。出発原料として使用
さJ’Lる材料の形態は溶射装置への原料の供給方法に
より、線状、棒状、板状または粉粒体状で用いられる。
If a metal or alloy consisting of one or more of Co, Ni, V, Or, MoO is used as a starting material, a particularly useful nitride ceramic can be obtained by subsequent nitriding treatment. The material used as a starting material may be in the form of a wire, rod, plate, or powder depending on the method of supplying the material to the thermal spraying apparatus.

溶射方法としては、爆発溶射、アセチレン−酸素等を用
いる炎溶射、アルゴンガスプラズマ、水プラズマ等を利
用するプラズマ溶射のいずれもが適用できる。融点が2
000℃以下の金属材料の溶射は炎溶射によっても行い
得るが、融点が2000℃を超えるような高融点金属の
溶射には、プラズマ溶射が好ましい。このプラズマ溶射
では溶射中の金属の酸化を防止する上から、窒素、アル
ゴン等の不活性ガスを作動ガスとして用いるガスプラズ
マが最も好ましい。
As the thermal spraying method, any of explosive thermal spraying, flame spraying using acetylene-oxygen, etc., and plasma spraying using argon gas plasma, water plasma, etc. can be applied. melting point is 2
Thermal spraying of metal materials at temperatures below 000°C can also be carried out by flame spraying, but plasma spraying is preferred for spraying high-melting point metals whose melting points exceed 2000°C. In this plasma spraying, gas plasma using an inert gas such as nitrogen or argon as a working gas is most preferable in order to prevent oxidation of the metal during spraying.

原料を溶射することによって生じた溶融原料の液滴を冷
却体に衝突させ、冷却、固化してフレーク状の物質とす
るが、使用する冷却体および冷却方法の例としては次の
ようなものが挙げられる。
The droplets of the molten raw material produced by thermal spraying the raw material collide with a cooling body, and are cooled and solidified to form a flake-like substance. Examples of the cooling body and cooling method used are as follows. Can be mentioned.

(1)  円板状の冷却体を用い、高速で回転させなが
ら、回転軸にほぼ平行な方向から溶射を行い、円板平面
上に溶融原料の液滴を衝突させ、冷却、固化してフレー
ク状物質を得る方法。
(1) Using a disk-shaped cooling body, spraying is performed from a direction almost parallel to the rotation axis while rotating at high speed, and droplets of the molten raw material collide on the plane of the disk, cooling and solidifying to form flakes. How to obtain the substance.

(2)  円柱状のロールを冷却体として用い、円柱軸
の1わりに高速で回転させながら、回転軸にほぼ直角の
方向から溶射を行い、ロールの筒面上に溶融原料の液滴
を衝突させ、冷却、固化してフレーク状物質を得る方法
(2) Using a cylindrical roll as a cooling body, while rotating at a high speed relative to the cylinder axis, thermal spraying is performed from a direction approximately perpendicular to the rotation axis, causing droplets of molten raw material to collide on the cylindrical surface of the roll. , a method of cooling and solidifying to obtain a flaky substance.

(3)  一対のロールを冷却体として用い、高速で回
転させながら二つのロールの間隙または二つのロールが
接する部分に向って溶射を行い、ロールの筒面上に溶融
原料の液滴を衝突させると同時に、圧延、冷却、固化さ
せてフレーク状物質を得る方法。
(3) Using a pair of rolls as a cooling body, thermal spraying is performed toward the gap between the two rolls or the area where the two rolls touch while rotating at high speed, and the droplets of the molten raw material collide on the cylindrical surface of the rolls. At the same time, a method of obtaining flaky material by rolling, cooling and solidifying.

(4)可撓性を有する二枚の薄板を冷却体として、これ
を一対のロール間にはさみ、高速でロールを回転させて
二枚の薄板を送りながら、その接触する部分に向って溶
射を行い、薄板表面上に溶融原料の液滴を衝突させると
同時に圧延、冷却、固化させてフレーク状物質を得る方
法。
(4) Two flexible thin plates are used as cooling bodies, sandwiched between a pair of rolls, and the rolls are rotated at high speed to feed the two thin plates while spraying toward the part where they come into contact. A method of obtaining a flake-like material by impinging droplets of molten raw material on the surface of a thin plate, rolling, cooling, and solidifying at the same time.

冷却体の材料としては銅、黄銅、鋳鉄、ステンレス鋼、
軸受鋼、工具ダイス鋼等の金属材料を用いる。冷却面の
而粗さは細い方が好1しく、例えば最大高さは RmaX≦±To/jm でおり、 Rrnax  ≦ ±5μm であればさらに好筐しい。しかし、 Ftmax  >  ±10μm になると、冷却面に付着したフレーク状金属を剥すのが
困難となる。冷却体(円板またはロール)は溶射作業中
加熱でれるため、内部より水等の冷却媒体を用いて冷却
することが好捷しい。冷却体の冷却面の移動線速度は1
〜200 m 7秒がよい。
Cooling body materials include copper, brass, cast iron, stainless steel,
Metal materials such as bearing steel and tool die steel are used. The roughness of the cooling surface is preferably thin, for example, the maximum height is RmaX≦±To/jm, and it is even more preferable that Rrnax≦±5 μm. However, when Ftmax > ±10 μm, it becomes difficult to peel off the flaky metal adhering to the cooling surface. Since the cooling body (disc or roll) is heated during thermal spraying, it is preferable to cool it from inside using a cooling medium such as water. The moving linear velocity of the cooling surface of the cooling body is 1
~200m 7 seconds is good.

冷却体の冷却面の線速度が110/秒以下であると、液
滴の供給速度の方が大となるため溶融液滴が折り重なっ
て冷却面に衝突するようになり、フレークが積層したも
のや、合体したものになり易い。
If the linear velocity of the cooling surface of the cooling body is less than 110/sec, the supply speed of the droplets will be higher, so the molten droplets will overlap and collide with the cooling surface, resulting in stacked flakes or , tend to become a combination.

また、通常の溶射においては溶融液滴の飛行速度全考慮
して冷却体の冷却面の線速度’1200m/秒以上にす
る必要はない。冷却体が円板状、ロールなど回転してい
るものであれば、冷却面の面粗さが十分小さければ、冷
却固化した7レークは遠心力によυ自然に冷却面から離
脱するように゛構成することができる。峠脱せずに付着
残存する場合にに11、冷均体が1回転する筐でに圧縮
気体により吹き飛ばすか、あるいは金属製のワイヤーブ
ラシまたはナイフェツジ等により掻き取って、フレーク
状物質が冷却面上に堆積することを防ぐ。
Furthermore, in normal thermal spraying, there is no need to increase the linear velocity of the cooling surface of the cooling body to 1200 m/sec or more, taking into account the entire flight velocity of the molten droplets. If the cooling body is rotating, such as a disc or a roll, if the surface roughness of the cooling surface is sufficiently small, the cooled and solidified 7 lakes will naturally separate from the cooling surface due to centrifugal force. Can be configured. If the flakes remain on the cooling surface without coming off, blow them off with compressed gas in the housing where the cold homogenizer rotates once, or scrape them off with a metal wire brush or knife, etc., to remove the flakes from the cooling surface. Prevent it from accumulating on the surface.

こうして得られたフレーク状物質を窒化性ガス雰囲気中
で所定の温度で加熱、窒化してフレーク状窒化物セラミ
ックスを刊Jる。窒化性ガス雰囲気としでに1、窒素ガ
ス、アンモニアガス、あるいはその混合−1jスの雰1
j4A気が好ましい。微量の混入酸素による酸化物の生
成を防止するためには水素ガスを依り添加するとよい・
The flake-like material thus obtained is heated and nitrided at a predetermined temperature in a nitriding gas atmosphere to produce flake-like nitride ceramics. The nitriding gas atmosphere is 1, nitrogen gas, ammonia gas, or a mixture thereof.
j4A is preferred. In order to prevent the formation of oxides due to trace amounts of mixed oxygen, it is recommended to add hydrogen gas.
.

一般に金属の窒化反応は発熱を伴う場合が多く、この反
応熱によって薄片が凝結する場合には、窒化反応を減圧
下で行うか、窒化性ガス全アルコ゛ンガス等で希釈する
ことによって窒化反応の速度を低下させ、発熱址を調節
することができる。
Generally, the nitriding reaction of metals is often accompanied by heat generation, and if the flakes condense due to this reaction heat, the nitriding reaction can be speeded up by performing the nitriding reaction under reduced pressure or by diluting it with a nitriding gas such as all-alcohol gas. can be lowered and the heat generation level can be adjusted.

窒化反応の速度を低ドさせることなく、力・つ薄片の凝
結ヲvJ市するためには、窒化反応を流動下で行うのが
最も好ましい。流動下で窒化反応を行うとフレーク状物
質と窒化性ガスとの接触が良好となり、窒化反応速度は
むしろ向上し、またフレーク状物質は気相中に分散する
ため薄片の凝結を防止することができる。
It is most preferable to carry out the nitriding reaction under flowing conditions in order to reduce the force and condensation of the flakes without reducing the rate of the nitriding reaction. When the nitriding reaction is carried out under flowing conditions, the contact between the flakes and the nitriding gas is good, and the nitriding reaction rate is rather improved.Also, since the flakes are dispersed in the gas phase, it is possible to prevent the flakes from condensing. can.

窒化性ガス雰囲気および加熱温度条件は原料の材質およ
び目的とする窒化物セラミックスの種類、微構造等によ
って適宜選定する。特にフレーク状の形状をそのま1維
持する上から、原料が溶融あるいは軟化しない温度域で
iI化する必要がある。
The nitriding gas atmosphere and heating temperature conditions are appropriately selected depending on the material of the raw material, the type and microstructure of the intended nitride ceramic, and the like. In particular, in order to maintain the flaky shape as it is, it is necessary to convert the material into II at a temperature range where the raw material does not melt or soften.

本願発明ycよる方法によれは、原料液滴は冷却体表面
において急冷されるため、その構造は非晶質あるいは準
安定な結晶質である場合が多く、安定な金属結晶の場合
に比べて窒化し易い。1だ物質の厚さが薄いため窒化に
要する時間は短縮され、さらに流動下で窒化を行えば反
応効率は固定床の場合より向上する。
According to the method according to the present invention yc, since the raw material droplets are rapidly cooled on the surface of the cooling body, their structure is often amorphous or metastable crystalline, and compared to the case of stable metal crystals, the nitridation Easy to do. The time required for nitriding is shortened due to the thinness of the single material, and furthermore, if nitriding is carried out under flowing conditions, the reaction efficiency is improved compared to the case of a fixed bed.

フレーク枳物質は、その平均直径と淳さの比(アスペク
ト比)が大きいほど、セラミックス焼結体とした場合に
、あるいはプラスチックや金属との複合体とした場合に
、その特徴が発揮される。
The larger the ratio of the average diameter to the thickness (aspect ratio) of the flake resin material, the more its characteristics will be exhibited when it is made into a ceramic sintered body or a composite with plastic or metal.

フレーク状窒化物セラミックスの場合もアスペクト比は
10以上である。この値が10より小さいとフレーク状
の特徴が減殺される。本願発明の方法によれば、アスペ
クト比は10〜100のものが容易に得られ、1oo(
f−超えるものも可能である。昔だフレークの厚さは3
00μm以下が好ましい。300μmより厚いと焼結体
や複合材料として配向させる場合に、相互干渉して配向
しにくくなるためである。
In the case of flaky nitride ceramics, the aspect ratio is also 10 or more. When this value is less than 10, flaky features are diminished. According to the method of the present invention, aspect ratios of 10 to 100 can be easily obtained, and 1oo(
Anything beyond f- is also possible. It was a long time ago.The thickness of the flakes was 3.
00 μm or less is preferable. This is because if it is thicker than 300 μm, mutual interference will occur and it will be difficult to orient when oriented as a sintered body or a composite material.

フレーク状の原料物質を前述のような適切な条件下で窒
化すると、得られるフレーク状窒化物セラミックスは、
はぼ元のフレーク状物質と同じ形状およびアスペクト比
を維持したものとなるので、はじめのフレーク状物質の
形状および寸法をコントロールすることにより、最終製
品のフレーク状窒化物セラミックスを任意の形状、寸法
の製品に仕上げることが可能である。
When the flaky raw material is nitrided under the appropriate conditions as described above, the flaky nitride ceramics obtained are:
Since it maintains the same shape and aspect ratio as the original flake material, by controlling the shape and dimensions of the initial flake material, the final product flake nitride ceramic can be made into any shape and size. It is possible to finish the product.

すなわち溶射によって得られるフレーク状物質の形状お
よび寸法は、出発原料の材料の材質、出発原料が粉粒体
の場合にはその粒度、出発原料が線材または棒材の場合
にはその直径と供給速度、さらに溶射の方法、冷却体の
材質、冷却の方法および冷却面の線速度等によって変化
する。特に、出発原料として粉粒体状の材料を用いる場
合には、粒度の影響が大である。その粒度分布が狭いほ
ど得られるフレーク状物質の形状および寸法も均一なも
のとなる。厚さが一定したフレーク状物質金得るために
は、一対のロールを用いる方法によることがよく、ロー
ルの間隙またはロール全押し付ける圧力全一定にするこ
とにより、均一な厚さのフレーク状物質を得ることかで
さる。もちろん、形状および寸法にかいて所定の分布範
囲合宿するものも製造可能でおる。
In other words, the shape and dimensions of the flaky material obtained by thermal spraying depend on the material of the starting material, the particle size if the starting material is powder or granule, and the diameter and feeding speed if the starting material is a wire or bar. , further varies depending on the thermal spraying method, the material of the cooling body, the cooling method, the linear velocity of the cooling surface, etc. Particularly, when a powdery material is used as a starting material, the particle size has a large influence. The narrower the particle size distribution, the more uniform the shape and size of the resulting flaky material will be. In order to obtain flaky gold with a constant thickness, it is best to use a method using a pair of rolls, and by keeping the gap between the rolls or the pressing pressure of all the rolls constant, a flaky material with a uniform thickness can be obtained. It's a monkey. Of course, it is also possible to manufacture products that fit within a predetermined distribution range in terms of shape and size.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願発明のフレーク状窒化物セラミックスは、はぼ理論
値に匹敵する密度、熱伝導率および熱膨張係数を有し、
強度、硬度、弾性率においても理論値に近い値を与え、
優れた耐熱性、耐熱衝撃性、耐食性および耐摩耗性を示
す。かかる性質を有することから、本願発明のフレーク
状窒化物セラミックスは新しい材料として耐熱高強度材
料および機械部品として、エンジニアリング・セラミッ
クスの分野、耐火物の分野、セラミックス分散強化金属
およびプラスチックとして複合材料の分野等に使用でき
る。本発明の物質は、上記機械部品その他構造材料ある
いは、金属材料、プラスチック材料の添加物として利用
できる。
The flaky nitride ceramic of the present invention has a density, thermal conductivity, and coefficient of thermal expansion that are comparable to theoretical values,
Provides values close to theoretical values in strength, hardness, and elastic modulus,
Shows excellent heat resistance, thermal shock resistance, corrosion resistance and abrasion resistance. Because of these properties, the flaky nitride ceramic of the present invention can be used as a new material as a heat-resistant, high-strength material and mechanical parts in the fields of engineering ceramics, refractories, ceramic dispersion-strengthened metals, and composite materials as plastics. It can be used for etc. The substance of the present invention can be used as an additive for the above-mentioned mechanical parts and other structural materials, metal materials, and plastic materials.

〔実施例の説明〕 次に本発明の実施例を断明する。この実施例は本発明の
一例であって、本発明を限定するものではない。
[Description of Examples] Next, examples of the present invention will be explained. This example is an example of the present invention, and is not intended to limit the present invention.

(実施例1) 粒径が62〜88μmの微粒状金属チタンをアルゴンガ
スプラズマ溶射装置により、内部水冷構造を有する一対
のロール間に溶射し、冷却、固化してフレーク状の金属
チタンを得た。ロールはステンレス% (5US304
 )、表面粗さRmaxは±1μmである。このロール
の周速は17m/秒でおる。
(Example 1) Fine particulate metallic titanium with a particle size of 62 to 88 μm was sprayed between a pair of rolls having an internal water-cooled structure using an argon gas plasma spraying device, and was cooled and solidified to obtain flaky metallic titanium. . The roll is made of stainless steel (5US304
), and the surface roughness Rmax is ±1 μm. The circumferential speed of this roll is 17 m/sec.

刊lられたフレーク状金属チタンの平均直径は150μ
m、厚さはほぼ10μm均一であった。このフレーク状
金属チタンを窒素ガス雰囲気中で窒化ケイ素多孔板を整
流板として用い、1200℃で1時間流動状態で窒化し
て、フレーク状窒化チタン(TiN)を得た。
The average diameter of the published titanium flakes is 150μ.
m, and the thickness was approximately 10 μm uniform. This flaky titanium metal was nitrided in a fluidized state at 1200° C. for 1 hour in a nitrogen gas atmosphere using a silicon nitride porous plate as a rectifying plate to obtain flaky titanium nitride (TiN).

得られたフレーク状窒化チタンは元のフレーク状金属チ
タンとほぼ同一の形状であり、そのアスペクト比は10
〜20であった。
The obtained flaky titanium nitride has almost the same shape as the original flaky titanium metal, and its aspect ratio is 10.
It was ~20.

得られたフレーク状窒化チタンの密度は543g/er
a、ビッカース硬度は2400であった。生成物質がT
iNであることはX線回折により確認した。
The density of the obtained flaky titanium nitride was 543 g/er.
a. Vickers hardness was 2400. The product is T
It was confirmed by X-ray diffraction that it was iN.

反応率はほぼ100チと考えられる。The reaction rate is thought to be approximately 100%.

(実施例2) 粒径56〜105μmの微粒状金属シリコンを実施例1
と同様の装置を用すて、フレーク状のシリコン金得た。
(Example 2) Fine-grained metallic silicon with a particle size of 56 to 105 μm was prepared in Example 1.
Flake-shaped silicon gold was obtained using the same equipment.

この場合のロールの周速は28m/秒であり、得られた
フレーク状シリコンの直径は120〜650μm、厚さ
はほぼ5μm均一であった。得られたフレーク状シリコ
ンを窒素・アンモニア混合ガス雰囲気(N2 : NH
5=1000: i )中で窒化ケイ素焼結多孔板を整
流板として用い、1350℃゛で40分間流動下で留化
して、フレーク状窒化ケイ素(Si5N4)  イヒ・
イにまた。
The peripheral speed of the roll in this case was 28 m/sec, and the obtained flaky silicon had a uniform diameter of 120 to 650 μm and a uniform thickness of approximately 5 μm. The obtained flaky silicon was placed in a nitrogen/ammonia mixed gas atmosphere (N2: NH
5=1000: i) Using a sintered silicon nitride porous plate as a current plate, distillation was carried out under flowing conditions at 1350°C for 40 minutes to obtain flaky silicon nitride (Si5N4).
See you again.

イOられたフレーク状窒化ケイ素は元のフレーク状シリ
コンに対して、直径および厚さはわずかに増大していた
が、そのアスペクト比は20〜70であり、はぼ元のフ
レーク状シリコンと同様であった。
The oxidized silicon nitride flakes had a slightly increased diameter and thickness compared to the original silicon flakes, but their aspect ratios were between 20 and 70, which was similar to the original silicon flakes. Met.

得られたフレーク状窒化ケイ素は密度3.18g/cJ
、ビッカース硬度は2800であった。生成物がSj 
3 N4であることはX線回折により確認した。その反
応率はほぼ100%であつ′#c。
The obtained flaky silicon nitride has a density of 3.18 g/cJ
The Vickers hardness was 2800. The product is Sj
3N4 was confirmed by X-ray diffraction. The reaction rate was almost 100%.

特許出願人代理人 弁理士 井 出 直 孝Patent applicant agent Patent attorney Naotaka Ide

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)  Si、T1、B、 AI、 W、 Zr、 
Hf、 Nb、  Ta 。 TJa 、F’s、C01N1、■、Or、Moの内の
一種または二種以上の元素の窒化物であって、 形状が薄板状であり、その厚さに対する平均直径が10
倍以上であることを特徴とするフレーク状窒化物セラミ
ックス。
(1) Si, T1, B, AI, W, Zr,
Hf, Nb, Ta. A nitride of one or more elements selected from TJa, F's, C01N1, ■, Or, and Mo, which has a thin plate shape and an average diameter relative to its thickness of 10
Flake-shaped nitride ceramics characterized by more than double the size.
(2)厚さが300μm以下である特許請求の範囲第(
0項に記載のフレーク状窒化物セラミックス。
(2) The thickness is 300 μm or less (
The flaky nitride ceramic according to item 0.
(3)  fli%Ti、 B、 Al、W、 Zr、
 Hf、 Nb、 Ta。 La、Fe、(3o、 Ni%V、 Or、 Moの内
の一種または二種以上の元素の混合物を高速で移動する
冷却体の表面に溶射する工程と、 この工程により溶射されたフレーク状の物質が上記冷却
体の表面上に堆積する前にこの冷却体の表面から離脱さ
せる工程と、 この工程により得られたフレーク状の物質を加熱された
窒化性ガスに接触させ窒化させる工程とを含むフレーク
状窒化物セラミックスの製造方法。
(3) fli%Ti, B, Al, W, Zr,
Hf, Nb, Ta. A process of thermally spraying a mixture of one or more elements of La, Fe, (3o, Ni%V, Or, Mo) onto the surface of a cooling body that moves at high speed, and flake-shaped flame sprayed by this process. A step of separating the substance from the surface of the cooling body before it is deposited on the surface of the cooling body, and a step of nitriding the flaky substance obtained by this step by contacting it with a heated nitriding gas. A method for producing flaky nitride ceramics.
(4)冷却体の表面の表面粗さが最大高さ10μm以下
である特許請求の範囲第(3)項に記載のフレーク状窒
化物セラミックスの製造方法。
(4) The method for producing flaky nitride ceramics according to claim (3), wherein the surface roughness of the cooling body is 10 μm or less in maximum height.
(5)窒化させる工程では、窒化性ガスおよびフレーク
状の物質が流動状態である特許請求の範囲第(3)項に
記載のフレーク状窒化物セラミックスの製造方法。
(5) The method for producing flaky nitride ceramics according to claim (3), wherein in the nitriding step, the nitriding gas and the flaky substance are in a fluid state.
(6)溶射する工程は、プラズマ溶射である特許請求の
範囲第(3)項に記載のフレーク状窒化物セラミックス
の製造方法。
(6) The method for producing flaky nitride ceramics according to claim (3), wherein the thermal spraying step is plasma spraying.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4908197A (en) * 1986-09-04 1990-03-13 E. I. Du Pont De Nemours And Company Aluminum nitride flakes and spheres
US5164263A (en) * 1986-09-04 1992-11-17 E. I. Du Pont De Nemours & Co. Aluminum nitride flakes and spheres
US5246493A (en) * 1991-04-12 1993-09-21 Showa Denko K.K. Golden yellow pigment
US10447775B2 (en) 2010-09-30 2019-10-15 A10 Networks, Inc. System and method to balance servers based on server load status
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US10516577B2 (en) 2012-09-25 2019-12-24 A10 Networks, Inc. Graceful scaling in software driven networks

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