JPS60180963A - 金属との組付けに適するセラミツクスの製造方法 - Google Patents
金属との組付けに適するセラミツクスの製造方法Info
- Publication number
- JPS60180963A JPS60180963A JP59036598A JP3659884A JPS60180963A JP S60180963 A JPS60180963 A JP S60180963A JP 59036598 A JP59036598 A JP 59036598A JP 3659884 A JP3659884 A JP 3659884A JP S60180963 A JPS60180963 A JP S60180963A
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- Japan
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- metal
- ceramics
- hour
- silicon
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
及亙分！
本発明は特に金属で鋳ぐるまれたり、焼嵌め等によって
組付けられて使用されるのを意図されるセラミックスの
製造方法に関する。
組付けられて使用されるのを意図されるセラミックスの
製造方法に関する。
ｌ米及貞
セラミックスはその優れた数々の特性により様々な分野
で使用されてきている。例えばアルミ、ニウム等の非鉄
金属溶湯の鋳造装置においても、該溶湯を射出し或いは
搬送する手段（ダイカストスリーブ、溶湯ポンプ等）の
内面を構成する部材として使用されている。しかしなが
らセラミックスを金属部材と焼嵌めしたり、或いはセラ
ミックスを金属で鋳ぐるみ鋳造して互いに組付けると、
次のような問題が生じる。即ち、 ■ セラミックスの塑性変形量が極めて小さいために鋳
ぐるみや焼嵌め時に生じる大きな圧縮応力が局所的に集
中した時に損傷し易い。
で使用されてきている。例えばアルミ、ニウム等の非鉄
金属溶湯の鋳造装置においても、該溶湯を射出し或いは
搬送する手段（ダイカストスリーブ、溶湯ポンプ等）の
内面を構成する部材として使用されている。しかしなが
らセラミックスを金属部材と焼嵌めしたり、或いはセラ
ミックスを金属で鋳ぐるみ鋳造して互いに組付けると、
次のような問題が生じる。即ち、 ■ セラミックスの塑性変形量が極めて小さいために鋳
ぐるみや焼嵌め時に生じる大きな圧縮応力が局所的に集
中した時に損傷し易い。
■ これを避けるために組付は力を小さくすると、例え
ばダイカストスリーブに使用した場合にセラミックス内
筒の熱伝導率が高い場合には溶湯の熱が金属外筒に伝わ
って高温となし、両者の熱膨張率の相違により通常の使
用条件において互いの嵌合が弛む。
ばダイカストスリーブに使用した場合にセラミックス内
筒の熱伝導率が高い場合には溶湯の熱が金属外筒に伝わ
って高温となし、両者の熱膨張率の相違により通常の使
用条件において互いの嵌合が弛む。
■ 上記問題点に対してセラミ・ノクスと金属部材との
間に繊維状質または多孔質のクッション材を介在させて
応力緩和および断熱を図る試みも従業されているが、セ
ラミックス部材と金属部材との間の芯ずれが生じ易い。
間に繊維状質または多孔質のクッション材を介在させて
応力緩和および断熱を図る試みも従業されているが、セ
ラミックス部材と金属部材との間の芯ずれが生じ易い。
■ 高密度、高強度のセラミックスを使用するので、芯
ずれ等に対する修正加工によりコストが増大する。
ずれ等に対する修正加工によりコストが増大する。
このような問題のためにセラミックスと金属との組付け
を行って製品を製造する場合、欠陥製品の発生率が高く
、歩留りが悪くなる欠点があった。
を行って製品を製造する場合、欠陥製品の発生率が高く
、歩留りが悪くなる欠点があった。
光皿卑旦煎
本発明の目的は、金属と組付けられ、またダイカストス
リーブのように高い温度にまで加熱されるような使用条
件のもとで使用されても上述のような諸問題を生じない
、高い強度および塑性変形特性等を備えたセラミックス
を製造する方法を提供することである。
リーブのように高い温度にまで加熱されるような使用条
件のもとで使用されても上述のような諸問題を生じない
、高い強度および塑性変形特性等を備えたセラミックス
を製造する方法を提供することである。
光ｙ廊１１収
本発明によるセラミックスの製造方法は、金属珪素粉、
または金属珪素粉１重量部に対して炭化珪素、窒化珪素
、窒化アルミニウムおよびアルミナの中の少くとも一種
からなる耐火性材料粉を最大３重量部までの比率で混合
された混合物を適宜製品形状に成形した成形体を窒素ま
たは窒素を含有する非酸化性雰囲気中において１１００
℃迄は１００℃／時間以下で、また１１００°Ｃ〜１４
３０℃の間は３０℃〜５０℃／時間で昇温し、然る後１
４３０℃〜１４５０℃に保持することを特徴とする。
または金属珪素粉１重量部に対して炭化珪素、窒化珪素
、窒化アルミニウムおよびアルミナの中の少くとも一種
からなる耐火性材料粉を最大３重量部までの比率で混合
された混合物を適宜製品形状に成形した成形体を窒素ま
たは窒素を含有する非酸化性雰囲気中において１１００
℃迄は１００℃／時間以下で、また１１００°Ｃ〜１４
３０℃の間は３０℃〜５０℃／時間で昇温し、然る後１
４３０℃〜１４５０℃に保持することを特徴とする。
ここで、原料とする金属珪素粉の粒度を細かくすると気
孔径が減少して曲げ強度は高まるが、これらの気孔内に
焼結される繊維状の窒化珪素の焼結物が減少して靭性が
低下し、変形の緩衝機能が低下する傾向が認められてい
る。また逆に粒度を粗くすると気孔径が増大して曲げ強
度の低下が認められる。このため金属珪素の粒径は０．
１μｍ〜７４μｍ１特に０．５μｍ〜４４μｍが、また
純度は９５％以上、９９．９％以下が好ましい。
孔径が減少して曲げ強度は高まるが、これらの気孔内に
焼結される繊維状の窒化珪素の焼結物が減少して靭性が
低下し、変形の緩衝機能が低下する傾向が認められてい
る。また逆に粒度を粗くすると気孔径が増大して曲げ強
度の低下が認められる。このため金属珪素の粒径は０．
１μｍ〜７４μｍ１特に０．５μｍ〜４４μｍが、また
純度は９５％以上、９９．９％以下が好ましい。
粒径が７４μｍ以上になると、気孔径が増大して強度の
低下をもたらし、純度はあまり良すぎると鉄等の窒化触
媒効果出にくくなる。鉄は１．０％以下、二酸化珪素は
３．０％以下であることが好ましい。純度が９５％以下
になると機械的強度の低下を招き易くなる。
低下をもたらし、純度はあまり良すぎると鉄等の窒化触
媒効果出にくくなる。鉄は１．０％以下、二酸化珪素は
３．０％以下であることが好ましい。純度が９５％以下
になると機械的強度の低下を招き易くなる。
耐火性材料を加えるのは機械的強度および熱的安定性を
向上するためであって、耐火性材料である炭化珪素、窒
化珪素、窒化アルミニウムおよびアルミナ等の粒径は０
．１μｍ〜７４μｍであることが好ましく、また純度は
９５％以上であることが好ましい。該耐火性材料の添加
量が金属珪素粉の３倍重量部以上に増大すると窒化結合
強度が低下するので好ましくない。
向上するためであって、耐火性材料である炭化珪素、窒
化珪素、窒化アルミニウムおよびアルミナ等の粒径は０
．１μｍ〜７４μｍであることが好ましく、また純度は
９５％以上であることが好ましい。該耐火性材料の添加
量が金属珪素粉の３倍重量部以上に増大すると窒化結合
強度が低下するので好ましくない。
１１００℃迄の加熱を１００℃／時間以上で行うと、成
形体の均一な昇温が困難となり、該成形体内に歪応力を
発生して、昇温中に割れたり、機械的強度の小さい所が
局部的に発生ずる恐れがあるので好ましくない。１１０
０℃〜１４３０℃の間を３０℃〜５０℃／時間で昇温す
るのは、金属珪素の一部例えばｌＯ％程度を未反応のま
ま残存させ、次いで１４３０℃〜１４５０℃に保持する
ことによって該未反応金属珪素を融解せしめ、粒界や粒
間に存在する気孔内に均一に拡散させて窒化珪素と金属
珪素との均一なサーメット組織にするものである。
形体の均一な昇温が困難となり、該成形体内に歪応力を
発生して、昇温中に割れたり、機械的強度の小さい所が
局部的に発生ずる恐れがあるので好ましくない。１１０
０℃〜１４３０℃の間を３０℃〜５０℃／時間で昇温す
るのは、金属珪素の一部例えばｌＯ％程度を未反応のま
ま残存させ、次いで１４３０℃〜１４５０℃に保持する
ことによって該未反応金属珪素を融解せしめ、粒界や粒
間に存在する気孔内に均一に拡散させて窒化珪素と金属
珪素との均一なサーメット組織にするものである。
１１００℃〜１４３０℃の間を３０℃／時間未満で昇温
すると金属珪素の大部分が反応してしまい、サーメット
組織を形成することができなくなる。また、５０℃／時
間以上で昇温すると未反応金属珪素の量が増大して均一
なサーメット組織の形成ができなくなる。
すると金属珪素の大部分が反応してしまい、サーメット
組織を形成することができなくなる。また、５０℃／時
間以上で昇温すると未反応金属珪素の量が増大して均一
なサーメット組織の形成ができなくなる。
このようにして得たサーメット組織は従来のセラミック
スに較べてヤング率が４０００〜９００Ｑｋｇ／ｃｍ”
と低めの値であり、亀裂の伸長や各種の内部応力を吸収
するので靭性に優れている。
スに較べてヤング率が４０００〜９００Ｑｋｇ／ｃｍ”
と低めの値であり、亀裂の伸長や各種の内部応力を吸収
するので靭性に優れている。
尤貝■例来
本発明により得られる効果は次の通りである。
■ 金属と焼嵌めや鋳ぐるみ鋳造により複合体を形成さ
れて使用されるセラミックスとして、焼嵌めや鋳ぐるみ
鋳造に際して破損等の欠陥を生じないセラミックスが製
造できる。
れて使用されるセラミックスとして、焼嵌めや鋳ぐるみ
鋳造に際して破損等の欠陥を生じないセラミックスが製
造できる。
■ 本発明により製造したセラミックスは好ましい割合
で形成される気孔内に繊維状の窒化珪素焼結体を好まし
く有し、これにより曲げ強度とともに充分な断熱性があ
り、しかも内部応力を吸収する靭性や塑性変形特性を有
している。
で形成される気孔内に繊維状の窒化珪素焼結体を好まし
く有し、これにより曲げ強度とともに充分な断熱性があ
り、しかも内部応力を吸収する靭性や塑性変形特性を有
している。
■ 従って複合体の製造において歩留りを向上し、コス
トを低減可能にする。
トを低減可能にする。
実施例１
純度が９８％で粒径が０．５μｍ〜４４μｍの金属珪素
粉を原料とし、この原料をゴム製の二重円筒型で規制さ
れた円筒空間内に充填し、ラバープレスを使用して１２
００ｋｇ／ｃｍ２で１５分間にわたり加圧成形した。該
成形体を窒化炉内に挿入し、窒素ガスを流通させつつ１
１００℃迄は１００℃／時間の割合で昇温し、さらにそ
の後１４３０℃迄は３０℃／時間の割合で昇温し、然る
後１４３０℃で４８時間保持して窒化焼結を行った。こ
のようにして得た外径９１ｍｍ、内径６９ｍｍの円筒径
の焼結体の外周面を研削加工した。
粉を原料とし、この原料をゴム製の二重円筒型で規制さ
れた円筒空間内に充填し、ラバープレスを使用して１２
００ｋｇ／ｃｍ２で１５分間にわたり加圧成形した。該
成形体を窒化炉内に挿入し、窒素ガスを流通させつつ１
１００℃迄は１００℃／時間の割合で昇温し、さらにそ
の後１４３０℃迄は３０℃／時間の割合で昇温し、然る
後１４３０℃で４８時間保持して窒化焼結を行った。こ
のようにして得た外径９１ｍｍ、内径６９ｍｍの円筒径
の焼結体の外周面を研削加工した。
最終外径は９０．２５ｍｍであった。この焼結体の外周
に対して、外径１１０ｍｍ、内径９０．００ｍｍの円筒
径の５４５Ｃ炭素鋼製リング部材を焼嵌めして複合体を
形成した。
に対して、外径１１０ｍｍ、内径９０．００ｍｍの円筒
径の５４５Ｃ炭素鋼製リング部材を焼嵌めして複合体を
形成した。
人施叢叢
実施例１で用いた金属珪素粉１００重量部と、純度が９
８％で粒径が５μｍ〜４４μｍのα型窒化珪素粉２０重
量部とを混合したものを原料とした以外は、実施例１と
同じ条件で複合体を形成した。
８％で粒径が５μｍ〜４４μｍのα型窒化珪素粉２０重
量部とを混合したものを原料とした以外は、実施例１と
同じ条件で複合体を形成した。
此１■江１
窒化焼結で、１１００ ℃迄は３０℃／時間、１１００
℃〜１４３０℃の間は１０’ｃ／時間で昇温させ、然る
後１４３ｏ℃で７２時間保持した以外は、実施例１と同
じ条件で複合体を形成した。
℃〜１４３０℃の間は１０’ｃ／時間で昇温させ、然る
後１４３ｏ℃で７２時間保持した以外は、実施例１と同
じ条件で複合体を形成した。
ル較炭１
実施例１で用いた金属珪素粉１００重量部と、純度が９
８．５％で粒径が０．５μｍ〜４４μｍのα型窒化珪素
粉４００重量部とを混合したものを原料とした以外は、
実施例１と同じ条件で複合体を形成した。
８．５％で粒径が０．５μｍ〜４４μｍのα型窒化珪素
粉４００重量部とを混合したものを原料とした以外は、
実施例１と同じ条件で複合体を形成した。
上述の４つの焼嵌め複合体製造例における製品の欠陥の
有無は次表の通りであった。尚、欠陥の有無の判定は実
体顕微＃Ａ（倍率８０）による観察によって行い、２０
μｍ以上のクラックが見出されないものを無欠陥とした
。
有無は次表の通りであった。尚、欠陥の有無の判定は実
体顕微＃Ａ（倍率８０）による観察によって行い、２０
μｍ以上のクラックが見出されないものを無欠陥とした
。
この結果、本発明による方法で製造したセラミックスを
使用することが焼嵌めに対する欠陥発生を大幅に抑え、
これにより歩留りを著しく向上させ得ることが確認され
た。
使用することが焼嵌めに対する欠陥発生を大幅に抑え、
これにより歩留りを著しく向上させ得ることが確認され
た。
手続補正書
昭和５９年 ３月 ３日
１、事件の表示
金属との組付けに適するセラミックスの製造方法
３、補正をする者
事件との関係 特許出願人
名称（氏名） （４７４） 日本軽金属株式会社４、代
理人 〒１６４ 住 所 東京都中野区弥生町５丁目６番２３・明細書の
発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 ＋１） 明細書第５貝第８〜９行「耐火性材料を加える
のは ・・・ ためであって、」を削除する。
理人 〒１６４ 住 所 東京都中野区弥生町５丁目６番２３・明細書の
発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 ＋１） 明細書第５貝第８〜９行「耐火性材料を加える
のは ・・・ ためであって、」を削除する。
（２） 同第５真第９行「耐火性材料」の前に、ｒまた
、ｊを加入する。
、ｊを加入する。
弓
手続補正書
１、事件の表示
昭和５９年特 許 願第３６５９８号
２、発明の名称
金属との組付けに適するセラミックスの製造方法３、補
正をする者 事件との関係 特許出願人 名称（氏名） （４７４）日本軽金属株式会社４、代理
人 〒１６４ 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 （１ン 明細書第５頁第４行「窒化触媒効果」の後にｒ
α型炭化珪素粉Ｊに訂正する
正をする者 事件との関係 特許出願人 名称（氏名） （４７４）日本軽金属株式会社４、代理
人 〒１６４ 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 （１ン 明細書第５頁第４行「窒化触媒効果」の後にｒ
α型炭化珪素粉Ｊに訂正する
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 窒化反応焼結によりセラミックスを製造する方法におい
て、 金属珪素粉、または金属珪素粉１重量部に対して炭化珪
素、窒化珪素、窒化アルミニウムおよびアルミナの中の
少くとも一種からなる耐火性材料粉を最大３重量部まで
の比率で混合された混合物を適宜製品形状に成形した成
形体を窒素または窒素を含有する非酸化性雰囲気中にお
いて１ ｔｏ。 ℃迄は１００℃／時間以下で、また１ １００ ”ｃ〜
１４３０℃の間は３０℃〜５０℃／時間で昇温し然る後
１４３０℃〜１４５０ ”Ｃに保持することを特徴とす
る金属との組付けに適するセラミックスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59036598A JPS60180963A (ja) | 1984-02-28 | 1984-02-28 | 金属との組付けに適するセラミツクスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59036598A JPS60180963A (ja) | 1984-02-28 | 1984-02-28 | 金属との組付けに適するセラミツクスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60180963A true JPS60180963A (ja) | 1985-09-14 |
| JPH0131472B2 JPH0131472B2 (ja) | 1989-06-26 |
Family
ID=12474222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59036598A Granted JPS60180963A (ja) | 1984-02-28 | 1984-02-28 | 金属との組付けに適するセラミツクスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60180963A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104177093A (zh) * | 2014-09-03 | 2014-12-03 | 无锡康伟工程陶瓷有限公司 | 圆环形瓷体的低收缩变形率烧结方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5176312A (ja) * | 1974-12-27 | 1976-07-01 | Toshiba Ceramics Co | |
| JPS5571672A (en) * | 1978-11-20 | 1980-05-29 | Kobe Steel Ltd | Preparing metal nitride formed body |
| JPS5888169A (ja) * | 1981-11-16 | 1983-05-26 | 電気化学工業株式会社 | 炭化珪素−窒化珪素系成形品の製法 |
-
1984
- 1984-02-28 JP JP59036598A patent/JPS60180963A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5176312A (ja) * | 1974-12-27 | 1976-07-01 | Toshiba Ceramics Co | |
| JPS5571672A (en) * | 1978-11-20 | 1980-05-29 | Kobe Steel Ltd | Preparing metal nitride formed body |
| JPS5888169A (ja) * | 1981-11-16 | 1983-05-26 | 電気化学工業株式会社 | 炭化珪素−窒化珪素系成形品の製法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104177093A (zh) * | 2014-09-03 | 2014-12-03 | 无锡康伟工程陶瓷有限公司 | 圆环形瓷体的低收缩变形率烧结方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0131472B2 (ja) | 1989-06-26 |
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