JPS6022060B2 - Chromium iron alloy composite material and its manufacturing method - Google Patents

Chromium iron alloy composite material and its manufacturing method

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JPS6022060B2
JPS6022060B2 JP51067727A JP6772776A JPS6022060B2 JP S6022060 B2 JPS6022060 B2 JP S6022060B2 JP 51067727 A JP51067727 A JP 51067727A JP 6772776 A JP6772776 A JP 6772776A JP S6022060 B2 JPS6022060 B2 JP S6022060B2
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chromium
silicide
carbide
iron
iron alloy
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統悦 宍戸
守 大森
秀夫 茅野
正昭 浜野
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TOKUSHU MUKI ZAIRYO KENKYUSHO
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TOKUSHU MUKI ZAIRYO KENKYUSHO
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、クロム鉄合金複合材料およびその製造方法に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a chromium-iron alloy composite material and a method for producing the same.

特に本発明はクロム鉄合金、該合金の炭化物およびケィ
化物、SICが相互に強固に締結されて成る耐熱性、耐
食性、耐酸化性、耐摩耗性、硬度および強度の優れたク
ロム鉄合金複合材料およびその製造方法に関するもので
ある。Fe−Cr系合金は耐酸化性、耐食性に優れ例え
ばソルトポツト、レトルト、フイードパイプ、ボイラー
用部品、セメントキルン部品などとして従来用いられて
いる。
In particular, the present invention provides a chromium-iron alloy composite material that has excellent heat resistance, corrosion resistance, oxidation resistance, abrasion resistance, hardness, and strength, and is made of a chromium-iron alloy, carbides and silicides of the alloy, and SIC that are firmly connected to each other. and its manufacturing method. Fe--Cr alloys have excellent oxidation resistance and corrosion resistance, and are conventionally used in, for example, salt pots, retorts, feed pipes, boiler parts, cement kiln parts, and the like.

このうち一般にCr含量の低いものは耐食性材料として
、Cr含量の多いものは耐酸化性材料として用いられて
きている。しかしながら前記Cr合量の低いものはその
耐食性、耐酸化性の点で未だ不充分であり、また、Cr
含量の多いものは耐食性、耐酸化性にはある程度優れて
いるが製造が比較的困難で製造コストが高く、かつ加工
性に欠ける等の欠点がある。従ってCr含量の高い合金
にあってはこれを粉末にしてホットプレスで加熱成形さ
せて成る粉末にしてホットプレスで加熱成形させて成る
粉末捨金法による材料が開発されている。しかしながら
従釆のホットプレス品は硬度ならびに耐摩耗性が鋳造品
と同様に充分でなく、かつホットプレスによるものの耐
食性、耐熱性は鋳造品とほぼ同じかあるいは劣るという
欠点がある。本発明は、従来のクロム鉄合金より成る鋳
造、鍛造材料あるいは粉末捨金法によって製造した材料
が有する前記諸種の欠点を除去し、耐熱性、耐食性、耐
酸化性、耐摩耗性、硬度および強度の優れたクロム鉄合
金複合材料およびその製造方法を提供することを目的と
するものである。
Among these, those with a low Cr content are generally used as corrosion-resistant materials, and those with a high Cr content are used as oxidation-resistant materials. However, those with a low Cr content are still insufficient in terms of corrosion resistance and oxidation resistance, and
Those with a high content have excellent corrosion resistance and oxidation resistance to some extent, but have drawbacks such as being relatively difficult to manufacture, high in manufacturing cost, and lacking in processability. Therefore, for alloys with a high Cr content, materials have been developed that are made by powdering and heat-forming in a hot press.The material is then made into a powder and heat-forming in a hot press. However, the hot-pressed products have the disadvantage that they do not have sufficient hardness and wear resistance like cast products, and the corrosion resistance and heat resistance of hot-pressed products are almost the same or inferior to those of cast products. The present invention eliminates the various drawbacks of conventional casting or forging materials made of chromium iron alloys or materials manufactured by powder casting method, and improves heat resistance, corrosion resistance, oxidation resistance, abrasion resistance, hardness and strength. The purpose of the present invention is to provide an excellent chromium-iron alloy composite material and a method for manufacturing the same.

本発明は、クロム鉄合金粉末30〜9$重量%と炭素と
ケイ素を主な骨格成分とする有機ケイ素高分子化合物1
〜70重量%との混合体を加圧成形して、真空中、N2
ガス、不活性ガス、COガス、CQガス、N比ガス、水
素ガスのうちから選ばれる何れか少なくとも1種からな
る雰囲気中で、700〜1400qoの温度範囲で加熱
暁結したクロム鉄合金複合材料であって、Fe−Cr合
金10〜99.5%,クロム炭化物0.05〜80%,
クロムケイ化物0.05〜20%,鉄炭化物0.01〜
40%,鉄ケィ化物0.01〜10%,SICO.01
〜30%の成分組成よりなるクロム鉄合金粉末粒子間に
Fe,Cr,Siのうちから選ばれる何れか少なくとも
1種の炭化物とFe,Crのうちから選ばれる何れか少
なくとも1種のケィ化物が存在する組成をもつクロム鉄
合金複合材料であって、前記クロム鉄合金、炭化物、ケ
ィ化物が均一に分散し、分散粒子の界面が前記クロム鉄
合金、炭化物、ケィ化物の締結潮新相から形成され、か
つ前記炭化物およびケィ化物の大きさが1岬以下である
組織をもつ耐熱性、耐食性、耐酸化性、耐摩耗性、硬度
および強度の優れたクロム鉄合金複合材料である。
The present invention is an organosilicon polymer compound containing 30 to 9% by weight of chromium iron alloy powder and carbon and silicon as main skeleton components.
The mixture with ~70% by weight was pressure molded and exposed to N2 in vacuo.
A chromium-iron alloy composite material that is heated and solidified at a temperature range of 700 to 1400 qo in an atmosphere consisting of at least one selected from gas, inert gas, CO gas, CQ gas, N ratio gas, and hydrogen gas. Fe-Cr alloy 10-99.5%, chromium carbide 0.05-80%,
Chromium silicide 0.05~20%, iron carbide 0.01~
40%, iron silicide 0.01-10%, SICO. 01
At least one carbide selected from Fe, Cr, and Si and at least one silicide selected from Fe and Cr are present between the chromium-iron alloy powder particles having a composition of ~30%. A chromium-iron alloy composite material having a composition in which the chromium-iron alloy, carbide, and silicide are uniformly dispersed, and the interface of the dispersed particles is formed from a new phase of binding of the chromium-iron alloy, carbide, and silicide. The present invention is a chromium-iron alloy composite material having excellent heat resistance, corrosion resistance, oxidation resistance, abrasion resistance, hardness, and strength, and having a structure in which the carbides and silicides have a size of 1 cape or less.

本発明の他の目的とする所は、クロム鉄合金粉末30〜
9$重量%と炭素とケイ素を主な骨格成分とする有機ケ
イ素高分子化合物1〜7の重量%との混合体を加圧成形
する工程と真空中N2ガス、不活性ガス、COガス、C
02ガス、NH3ガス、水素ガスのうちから選ばれる何
か少なくとも1種からなる雰囲気中で、700〜140
0o○の温度範囲で加熱燈縞し、Fe−Cr合金10〜
99.5%,クロム炭化物0.05〜80%,クロムケ
ィ化物0.05〜20%,鉄炭化物0.01〜40%,
鉄ケィ化物0.01〜10%,SICO.01〜30%
の成分組成よりなり、クロム鉄合金粉末粒子間にFe,
Cて,Siのうちから選ばれる何れか少なくとも1種の
炭化物とFe,Crのうちから選ばれる何れか少なくと
も1種のケィ化物が存在する組成をもち、クロム鉄合金
、炭化物、ケィ化物が均一に分散し、分散粒子の界面が
前記クロム鉄合金、炭化物、ケィ化物の締結潮移相から
形成され、かつ前記炭化物およびケィ化物の大きさが1
0ム以下である組織ともつクロム鉄合金複合材料を得る
工程とを包含してなることを特徴とする耐熱性、耐食性
、耐酸化性、耐摩耗性、硬度および強度の健れたクロム
鉄合金複合材料の製造方法にある。
Another object of the present invention is chromium iron alloy powder 30~
A step of pressure molding a mixture of 9 $ wt % and 1 to 7 wt % of an organosilicon polymer compound whose main skeleton components are carbon and silicon, and N2 gas, inert gas, CO gas, C in vacuum.
700 to 140 in an atmosphere consisting of at least one selected from 02 gas, NH3 gas, and hydrogen gas.
Heating light stripes in the temperature range of 0o○, Fe-Cr alloy 10 ~
99.5%, chromium carbide 0.05-80%, chromium silicide 0.05-20%, iron carbide 0.01-40%,
Iron silicide 0.01-10%, SICO. 01-30%
The composition is as follows: Fe, Fe,
It has a composition in which at least one type of carbide selected from C, Si and at least one type of silicide selected from Fe and Cr are present, and the chromium iron alloy, carbide, and silicide are uniform. and the interface of the dispersed particles is formed by a fastening phase shift of the chromium iron alloy, carbide, and silicide, and the size of the carbide and silicide is 1.
A chromium-iron alloy with good heat resistance, corrosion resistance, oxidation resistance, wear resistance, hardness, and strength, characterized by comprising a step of obtaining a chromium-iron alloy composite material having a structure of 0 μm or less. In the manufacturing method of composite materials.

次に本発明を詳細に説明する。Next, the present invention will be explained in detail.

本発明の複合材料は、クロム鉄合金粉末粒子間に鉄炭化
物、クロム炭化物、炭化ケイ素のうちから選ばれる何れ
か少なくとも1種と鉄ケィ化物、クロムケィ化物のうち
から選ばれる何れか少なくとも1種とが微細均一に分散
して相互に強固に締結された組織であり、この組織を構
成する粒子の界面は前記クロム鉄合金、炭化物、ケィ化
物の締結潮移相から形成されており、かつ前記炭化物お
よびケィ化物の大きさはlow以下であることを特徴と
する新規な組成からなる複合材料である。
The composite material of the present invention has at least one selected from iron carbide, chromium carbide, and silicon carbide and at least one selected from iron silicide and chromium silicide between the chromium-iron alloy powder particles. It is a structure in which particles are finely and uniformly dispersed and strongly connected to each other, and the interface of the particles constituting this structure is formed by the fastening phase shift of the chromium-iron alloy, carbide, and silicide. The present invention is a composite material having a novel composition characterized in that the size of the silicide is less than or equal to low.

本発明において、前記炭化物およびケィ化物の大きさが
10〆以下と非常に微細な粒子であるのは、前記炭化物
、ケィ化物が後で群ししく述べる如く炭素とケイ素とを
主な骨格成分とする有機ケイ素高分子化合物が熱分解す
る際生ずる活性の高い遊離炭素、遊離ケイ素が基地母体
たるFe−Cr合金と化合して生ずる鉄、クロムのそれ
ぞれの炭化物、ケィ化物と、前記遊離炭素と遊離ケイ素
とが化合して生ずる非晶質状、およびまたはa型SIC
とであり、これら炭化物、ケィ化物は微細に混在締結し
ているため、本発明の複合材料を製造する際の高温加熱
によってもそれぞれの炭化物、ケィ化物の結晶粒子の成
長が異種粒子の存在によって阻害されるから、1妙以下
という超微細な粒度となるものと考えられる。なお一般
の金属材料においては高温に長時間加熱すると結晶粒度
の成長が生起して強度その他の機械的低質が低下すると
いう欠点を避けることができないが、本発明の複合材料
においては前記のような結晶粒度の成長が生起せず従っ
て機械的性質の低下がみられないのが本発明の複合材料
の大きな特徴の一つである。
In the present invention, the carbides and silicides are very fine particles with a size of 10 mm or less because the carbides and silicides have carbon and silicon as their main skeleton components, as will be described in detail later. The highly active free carbon produced when the organosilicon polymer compound thermally decomposes, the carbides and silicides of iron and chromium produced when the free silicon combines with the base matrix Fe-Cr alloy, and the free carbon and free carbon. Amorphous and/or a-type SIC produced by combining with silicon
Since these carbides and silicides are finely intermixed and bonded, even when the composite material of the present invention is manufactured by high temperature heating, the growth of the crystal grains of each carbide and silicide is affected by the presence of different particles. This is thought to result in ultra-fine grain sizes of less than 1 mm. It should be noted that general metal materials cannot avoid the drawback that when heated to high temperatures for a long time, crystal grain size grows and strength and other mechanical qualities deteriorate, but the composite material of the present invention has the disadvantage of One of the major features of the composite material of the present invention is that grain size growth does not occur and therefore mechanical properties do not deteriorate.

本発明の複合材料において、クロム鉄合金、炭化物、ケ
ィ化物の粒子界面はそれらの締結漸移相から形成されて
おり、例えばクロム鉄合金中のCrは前記遊離炭素と高
温において接触反応の結果その接触層中のCrとCとの
モル比が漸移的に変化してなる締結漸移相から前記粒子
の界面が形成されており、かつ潮移相を形成する炭化物
、およびケィ化物の粒子は1岬以下と超微細であるため
、極めて強固な締結がなされている。
In the composite material of the present invention, the particle interfaces of the chromium-iron alloy, carbide, and silicide are formed by their fastening gradual phase shift. For example, Cr in the chromium-iron alloy undergoes a contact reaction with the free carbon at high temperatures. The interface of the particles is formed from a fastening gradual phase in which the molar ratio of Cr and C in the contact layer gradually changes, and the carbide and silicide particles forming a tidal phase shift are Because it is ultra-fine, measuring less than one cape, it is an extremely strong connection.

従来行われているクロム鉄合金粉末とSIC粉末との混
合物をホットプレスしても、締結力は本発明の複合材料
のそれに較べて極めて小さいのは、クロム鉄合金粒子と
SIC粒子との接触界面における締結が、本発明の複合
材料の漸移相におけるが如く超微細な炭化物、ケィ化物
の粒子による締結でないためであると考えられ、本発明
の複合材料においては従来知られていない新規な組織を
有すると共に、強固な締結が実現されている。
Even when hot-pressing a mixture of chromium-iron alloy powder and SIC powder, which is conventionally done, the fastening force is extremely small compared to that of the composite material of the present invention, because of the contact interface between the chromium-iron alloy particles and SIC particles. This is thought to be because the fastening in the composite material of the present invention is not fastened by ultra-fine carbide or silicide particles as in the gradual phase shift of the composite material of the present invention, and the composite material of the present invention has a new structure not previously known. In addition to this, a strong connection has been realized.

本発明の複合材料は、Fe−Cr合金10〜99.5%
,クロム炭化物0.05〜80%,クロムケィ化物0.
05〜20%,鉄炭化物0.01〜40%,鉄ケィ化物
0.01〜10%,BjCO.01〜30%の成分組成
よりなる。
The composite material of the present invention has a Fe-Cr alloy of 10 to 99.5%.
, chromium carbide 0.05-80%, chromium silicide 0.
05-20%, iron carbide 0.01-40%, iron silicide 0.01-10%, BjCO. It consists of a component composition of 01 to 30%.

前記成分組成は標準物質を用いたX線粉末回折による定
量法、標準物質を用いた走査型電子顕微鏡・X線マイク
ロアナライザーによる点・線・面分析、蟹光分析、湿式
法による化学分析の結果により決定される値である。
The above component composition is the result of a quantitative method using X-ray powder diffraction using a standard material, point/line/area analysis using a scanning electron microscope/X-ray microanalyzer using a standard material, crab light analysis, and chemical analysis using a wet method. This is the value determined by

第1図Aは13%Cr−Feのクロム鉄合金の粉末を基
地母体とした本発明の複合材料、同図Bは前記クロム鉄
粉末だけをホットプレスした従来の材料の研磨腐食試料
の顕微鏡写真(倍率100針音)であり、AがBに比較
して微細かつ強固に締結されていることが判る。
Figure 1A is a micrograph of a composite material of the present invention using 13% Cr-Fe chromium iron alloy powder as a base matrix, and Figure 1B is a micrograph of a polished corrosion sample of a conventional material made by hot pressing only the chromium iron powder. (magnification: 100 needle sounds), and it can be seen that A is finely and firmly fastened compared to B.

本発明の複合材料の強度のうちその杭折力は90〜15
0k9/淡圧縮強さは300〜700k9/ゆであり、
従来のホットプレスによる複合材料の強度より極めて高
いことは本発明の複合材料の1つの大きな特徴である。
Among the strengths of the composite material of the present invention, its pile breaking strength is 90 to 15
0k9/light compressive strength is 300-700k9/boiled,
One major feature of the composite material of the present invention is that the strength is much higher than that of conventional hot-pressed composite materials.

また本発明の複合材料は、その構成成分である炭化物、
ケィ化物、またSIC等のマイクロピツカース硬度値が
何れも1500以上とそれぞれ高く、かつこれらが極め
て均質に締結されているから、全体としてのマイクロビ
ツカース硬度は1500〜3000と極めて高いことは
本発明の複合材料の他の一つの特徴である。第1表に、
28%CF−Feの粉末の従来のホットプレス焼成体と
、前記粉末に3の重量%のポリカルボシランを添加して
ホットプレスした本発明の複合材料のマイクロビツカー
ス硬度値を示す。
Further, the composite material of the present invention has carbides as its constituent components,
It is true that silicides, SIC, etc. each have a high micro-Pickus hardness value of 1500 or more, and because they are bonded extremely homogeneously, the overall Micro-Picks hardness is extremely high at 1500-3000. This is another feature of the composite material of the invention. In Table 1,
The micro-Vickers hardness values of a conventional hot-pressed sintered body of 28% CF-Fe powder and a composite material of the present invention obtained by hot-pressing the powder with 3% by weight of polycarbosilane added are shown.

第1以上本発明の複合材料が機械的諸特性に優れている
のは第1図Aおよび第2図のX線マイクロ分析から判る
通り、この材料を構成するクロム鉄と炭化物、ケィ化物
がその接触面において連続的界面変化をしており、すな
わち漸移相が形成されているため密着性を高め、熱膨張
率の差異を連続的に縮少平均化しており、かつ強固に締
結されているためである。
As can be seen from the X-ray microanalysis shown in Figures 1A and 2, the composite material of the present invention has excellent mechanical properties. There is a continuous interfacial change at the contact surface, that is, a gradual phase shift is formed, which increases adhesion, continuously reduces and averages out the difference in thermal expansion coefficient, and is firmly connected. It's for a reason.

本発明の複合材料は、基地母体たるクロム鉄が耐酸化性
に比較的富むことに塞くばかりでなく、炭化物、ケィ化
物等がそれぞれ熱的ならびに化学的に極めて安定な化合
物であり、しかも極めて緊密に締結されているため、耐
酸化性、耐食性にも富むことは本発明の複合材料の他の
特徴である。
The composite material of the present invention not only has chromium iron, which is a base matrix, having relatively high oxidation resistance, but also carbides, silicides, etc. are compounds that are extremely stable both thermally and chemically. Another feature of the composite material of the present invention is that it has high oxidation resistance and corrosion resistance because it is tightly bonded.

次に本発明の複合材料の製造方法について説明する。本
発明の複合材料の原料となるクロム鉄合金粉末は微粒子
であることが望ましく、通常350メッシュ以下の粒度
のものを有利に使用することができる。
Next, the method for manufacturing the composite material of the present invention will be explained. The chromium-iron alloy powder that is the raw material for the composite material of the present invention is preferably fine particles, and those having a particle size of usually 350 mesh or less can be advantageously used.

またクロム鉄合金の成分組成としてはCro.5〜99
.5%残部主としてFeよりなるクロム鉄合金を有利に
使用することができる。前記Crの含有量は本発明の複
合材料を使用する目的ならびに用途により変化させるこ
とが有利で、例えば耐食性を目的とする場合にはCrl
o%以上が望ましく、一方籾性を必要とする用途の場合
には比較的Crを少なくするか、あるいは相当に高くす
ることが望ましい。本発明のサーメットの製造に使用さ
れる原料の1つは主として炭素とケイ素を骨格成分とす
る有機ケイ素高分子化合物であり、この化合物は本発明
者らが既に発明し、特許出願した下記の特公昭57−2
6527号、特公昭57−技斑91号、特公昭斑一38
534号、特公昭57一般892号、持開昭51−14
992号、特開昭51−149926号、特公昭57−
5斑93号、特開昭51−14762号、特公昭57−
56566号、侍公昭斑−斑535号、特公昭57−5
斑班号、特関昭52−59724号、特公昭59一33
681号、特公昭59−33682号および特公昭56
−34012号の明細書に詳細に説明されているもので
あるが、以下にこの化合物の製造方法を述べると、本発
明に用いるケイ素を炭素とを主な骨格成分とする有機ケ
イ素高分子化合物の出発原料として使用することのでき
る有機ケイ素化合物は下記m〜■の型式に分類されるも
のから選ばれる何れか1種または2種以上からなるもの
である。
The composition of the chromium iron alloy is Cro. 5-99
.. A chromium-iron alloy consisting mainly of Fe with a 5% balance can advantageously be used. It is advantageous to change the content of Cr depending on the purpose and use of the composite material of the present invention. For example, when the purpose is corrosion resistance, Crl
It is desirable that the Cr content be 0% or more, and on the other hand, in the case of applications that require rice grain properties, it is desirable that the Cr content be relatively low or considerably high. One of the raw materials used to manufacture the cermet of the present invention is an organosilicon polymer compound whose skeleton components are mainly carbon and silicon. Kosho 57-2
No. 6527, Tokuko Showa 57-Gi-mura No. 91, Tokuko Sho-Baraichi 38
No. 534, Special Publication No. 892, General Publication No. 892, Special Publication No. 51-14.
No. 992, JP-A-51-149926, JP-A-57-
5-Masa No. 93, JP-A-51-14762, JP-A-57-
No. 56566, Samurai Public Sho-Mura No. 535, Tokuko Sho 57-5
Madaraban number, Tokko Sho 52-59724, Tokko Sho 59-33
No. 681, Special Publication No. 59-33682 and Special Publication No. 1983
The method for producing this compound is described in detail in the specification of No. 34012, and the method for producing this compound is described below. The organosilicon compound that can be used as a starting material is one or more selected from the following types m to (2).

【11 Si−C結合のみをふくむ化合物シラ炭化水素
(silahydrMarbon)とよばれるR4Si
,R3Sj(RSIR2)服′SIR3などとその炭素
‐官能性誘導体がこれに属する。
[11 R4Si, a compound called silahydromarbon, containing only Si-C bonds
, R3Sj (RSIR2) 'SIR3' and its carbon-functional derivatives belong to this category.

例 (CH3)4Si,(CH2=CH)4Si,(C
H3)3SIC=OSi(CH3)3,(C比)5Si
(CH2)4,(C2は)3SIC日2C比CI,(C
6日5)3SIC02日,■ Sj−C結合のほかにS
j−日給合をふくむ化合物モノ−、ジー、およびトリオ
ルガノシランシランなどがこれに属する。
Example (CH3)4Si, (CH2=CH)4Si, (C
H3) 3SIC=OSi(CH3)3, (C ratio)5Si
(CH2) 4, (C2 is) 3SIC day 2C ratio CI, (C
6th 5) 3SIC02nd,■ In addition to Sj-C bond, S
Compounds including mono-, di-, and triorganosilanes, including j-day compound, belong to this category.

例 (C2は)2Si4,(CH2)5SiQ,(C地
)3SIC日2Si(CH3)2日,CICHぶiH3
,‘3’Si一日al結合を有する化合物オルガノハロ
ゲンシランである。
Example (C2 is) 2Si4, (CH2) 5SiQ, (C place) 3SIC day 2Si (CH3) 2 day, CICHbuiH3
, '3'Si is a compound organohalogensilane having an Al bond.

例 C比=CHSiF3,C2日5SiHC12,(C
H3)2(CICH2)SiSi(CH3)2CI,(
C6&)3SiBr,【41 Si−N結合を有する化
合物シリルアミン等がこれにふくまれる。
Example C ratio=CHSiF3, C2day5SiHC12, (C
H3)2(CICH2)SiSi(CH3)2CI, (
This includes C6&)3SiBr, silylamine, a compound having a [41 Si--N bond, and the like.

例 脇 Si−CRオルガノアルコキシ(またはアルコキシ
シランである。
Example aside: Si-CR organoalkoxy (or alkoxysilane).

例 (CH3)2Si(OC2日5)2 ,C2日5
SIC12(〇C2日5),p−CIC6日OSi(C
H3)3, 【6}Si−CH結合を有する化合物オルガノシラノー
ル類例 (C2は)3SiOH,(CH3)ぶi(OH
)2,C6&Si(OH)3,(HO)(CH3)2S
IC日2Si(C&)2,(〇H),‘7} Si一S
i結合をふくむ化合物 例 (CH3)3SiSi(C比)2CI,(CH3)
ぶiSi(C瓜)3,(C64)3SiSi(C6&)
?(C6日5)2CI,{81 Si−○−Si結合を
ふくむ化合物オルガノシロキサンである。
Example (CH3)2Si(OC2day5)2,C2day5
SIC12 (〇C2 days 5), p-CIC6 days OSi (C
H3) 3, [6}Example of organosilanol compounds having Si-CH bond (C2 is)3SiOH, (CH3)bui(OH
)2, C6&Si(OH)3, (HO)(CH3)2S
IC day 2Si(C&)2, (〇H),'7} Si-S
Examples of compounds containing i-bonds (CH3)3SiSi(C ratio)2CI, (CH3)
BuiSi(Cmelon)3,(C64)3SiSi(C6&)
? (C6 day 5) 2CI, {81 It is an organosiloxane compound containing a Si-○-Si bond.

例 (C比)3SiSj(CH3)3, 日0(CH3)ぶiSi(CQ)20日,CI2(C&
)SiOSi(CH3)CI2,〔(C6比)2Si0
〕4,CH2 = C ( CH3 )C02C払Si
・(C馬)2CH2QC(CH3)=C比‘9} 有
機ケイ素化合物ェステル:シラノールと酸とから形成さ
れると考えられるェステルで、(C比)2Si(OCO
C馬)2などがこれに属する。
Example (C ratio) 3SiSj (CH3) 3, day 0 (CH3) buiSi (CQ) 20 days, CI2 (C&
)SiOSi(CH3)CI2, [(C6 ratio)2Si0
]4, CH2 = C (CH3) C02C payment Si
・(C horse) 2CH2QC(CH3)=C ratio '9} Organosilicon compound ester: An ester thought to be formed from silanol and acid, (C ratio) 2Si(OCO
C horse) 2 etc. belong to this category.

■ 有機ケイ素化合物過酸化物:(CH3)3SiOC
C・(CH3)3,(CH3)3Si00Si(C比)
など。
■ Organosilicon compound peroxide: (CH3)3SiOC
C・(CH3)3,(CH3)3Si00Si (C ratio)
Such.

上記{1}〜■の分子構造においてRはアルキル基、ア
リゾール基を示している。
In the molecular structures of {1} to (2) above, R represents an alkyl group or an alizole group.

本発明において、前記原料より、ケイ素を炭素とを主な
骨格成分とする有機ケイ素高分子化合物、例えば下記の
如き分子構造を有する化合物を生成させる。
In the present invention, an organosilicon polymer compound having silicon and carbon as main skeleton components, for example, a compound having the following molecular structure, is produced from the raw materials.

〇 前記(ィ)〜(ハ)記載の骨格成分を鎖状および三
次元構造のうち少なくとも一つの部分構造として含むも
のまたは(ィ)(ロ)(ハ)の鷹合物。
〇 Those containing the skeletal components described in (a) to (c) above as at least one partial structure of a chain or three-dimensional structure, or a combination of (a), (b), and (c).

前記分子構造を有する化合物には例えば次の如きものが
ある。
Examples of compounds having the above molecular structure include the following.

n=1,ポリ(シルメチレンシロキサン)n=2,ポリ
(シルエチレンシロキサン)n=6,ポリ(シルフヱニ
レンシロキサン)n=1,ポリ(メチレンオキシシロキ
サン)n=2,ポリ(エチレンオキシシロキサン)n=
6,ポリ(フヱニレンオキシシロキサン) n=12,ポリ(ジフエニレンオキシシロキサン)n=
1,ポリシルメチレン n=2,ポリシルエチレン n=3,ポリシルトリメチレン n=6,ポリシルフエニレン n=12,ポリシルジフヱニレン 8 前記(ィ)〜(ハ)記載の骨格成分を鎖状、環状お
よび三次元構造のうち小なくとも一つの部分構造として
含むもの、または(ィ)(ロ)(ハ)の混合物。
n=1, poly(silmethylene siloxane) n=2, poly(silethylene siloxane) n=6, poly(silphenylene siloxane) n=1, poly(methyleneoxysiloxane) n=2, poly(ethyleneoxysiloxane) )n=
6, Poly(phenyleneoxysiloxane) n=12, Poly(diphenyleneoxysiloxane) n=
1, polysylmethylene n = 2, polysylethylene n = 3, polysyltrimethylene n = 6, polysylphenylene n = 12, polysyldiphenylene 8 The skeleton components described in (a) to (c) above One containing as a partial structure at least one of chain, cyclic, and three-dimensional structures, or a mixture of (a), (b), and (c).

また本発明において使用することのできるケイ素、炭素
、水素、酸素以外の異種元素を含有する有機ケイ素高分
子化合物としては下記(ホ)〜(ト)を挙げることがで
きる。
Furthermore, examples of organosilicon polymer compounds containing different elements other than silicon, carbon, hydrogen, and oxygen that can be used in the present invention include the following (e) to (g).

‘トー カルボン核を有するポリマー 前記異種元素を含有する有機ケイ素高分子化合物は公知
の方法で合成することができる。
Polymer having a carbon nucleus The organosilicon polymer compound containing the above-mentioned foreign element can be synthesized by a known method.

前記公知の方法で合成される異種元素を含有する有機ケ
イ素化合物以外に、本発明者らの発明になる持公昭56
一34012号の明細書に記載された製造方法によって
も製造することができる。すなわち、前記‘11〜00
の有機ケイ素化合物に、下記(11)〜(20)の有機
金属化合物のうちから選ばれる少なくとも一種以上の有
機金属化合物を添加し、非酸化性雰囲気で200〜15
00℃の温度範囲に加熱してケイ素、炭素、水素、酸素
以外の異種元素を含有する有機ケイ素高分子化合物を合
成することができる。(11)窒素を含有する有機ケイ
素化合物例 (C2日5)ぶiN比,(Cは)3SI
NHSi(CH3)3,(CH3)3Si(CN),(
CH3)3SINC0,(C瓜)SINCS(12)第
1族金属を含む有機金属化合物(合配位化合物)例
CH3Li,C2日5Na,C6日5Li,Na〔(C
は)2Li〕,KCH3,Aや日3,AuCH3Hg(
13)第0族金属を含む有機金属化合物(含配位化合物
)例BeC2瓜,MgCH2,CaC2HB,BeC2
比,ZnC4日,。
In addition to the organosilicon compounds containing different elements synthesized by the above-mentioned known methods, there are
It can also be manufactured by the manufacturing method described in the specification of No. 134012. That is, the above '11-00
At least one or more organometallic compounds selected from the following organometallic compounds (11) to (20) are added to the organosilicon compound of 200 to 15% in a non-oxidizing atmosphere.
An organosilicon polymer compound containing different elements other than silicon, carbon, hydrogen, and oxygen can be synthesized by heating to a temperature range of 00°C. (11) Examples of organosilicon compounds containing nitrogen (C2day5) BuiN ratio, (C is) 3SI
NHSi(CH3)3, (CH3)3Si(CN), (
CH3)3SINC0, (Cmelon)SINCS (12) Examples of organometallic compounds (coordination compounds) containing Group 1 metals
CH3Li, C2 day 5Na, C6 day 5Li, Na [(C
)2Li], KCH3, Ayahi3, AuCH3Hg(
13) Examples of organometallic compounds (coordination-containing compounds) containing Group 0 metals: BeC2 melon, MgCH2, CaC2HB, BeC2
ratio, ZnC 4 days.

,CdC2日6,HgCH3Br,Sn02日6(1心
第m族金属を含む有機金属化合物(含配位化合物)例
BCH502,BC3日9,NC2日7,GaCH30
,Inc2&N,Inc3は,TIC34,Sc (
CH3COCH COH3 )3 , La( C比C
OCHCOCH3 )3 , Cc( CH3CO
CHCOCH3 )4 , Pr( C比COC
HCOC比 )3 Nd( CH3COCH
COCH3 )3 , Sm( CH3COC
HCOC比 )3 Eu( CH3COC
HCOCH3 )3 Gd( CQCOCH
CCCH3 )3 , Tb( CH3COCHC
OCH3 )3 Py( C比COCHCO
C比 )3 Ho( CH3C。
, CdC 2 days 6, HgCH3Br, Sn0 2 days 6 (1 core Organometallic compound (coordination compound) containing group m metal example BCH502, BC 3 days 9, NC 2 days 7, GaCH30
, Inc2&N, Inc3 is TIC34, Sc (
CH3COCH COH3)3, La(C ratio C
OCHCOCH3)3, Cc(CH3CO
CHCOCH3)4, Pr(C ratio COC
HCOC ratio )3 Nd( CH3COCH
COCH3)3, Sm(CH3COC
HCOC ratio )3 Eu( CH3COC
HCOCH3 )3 Gd( CQCOCH
CCCH3)3, Tb(CH3COCHC
OCH3)3Py(C ratio COCHCO
C ratio )3Ho(CH3C.

CHC。CH3 )3 , Er( CH3C
OCHCOCH3 )3 , Tm( CH3
COCHOCH3 )3 , Yb( C比C
OCHCOCH3 )3 Ln( CH3C
OCHCOC比 )3 ,(15)第W族金属を含
む有機金属化合物(含配位化合物)例 mC,oH,o
C12,GaC2日8,SnC2は,pbC2日8(1
6)第V族金属を含む有機金属化合物(含配位化合物)
例 VC606,NbC606,TaC606,C4日
4N,PC2は05,PC2日7,AgC比S,AsC
2日7,SOC2日7 ,BiC3日9(17)第町族
金属を含む有機金属化合物(含配位化合物)例WC8は
03,C2日5SH,SeC日2,TeC2は,PoC
2は(1■ 第血族金属を含む有機金属化合物(含配位
化合物)例 NhC,2日,o,TeC,oH,o,R
eC6日3Q(19D 第W族金属を含む有機金属化合
物(含配位化合物)例 FeC,山,o,CoC6&0
3,NiC6日.o,R山C,。
C.H.C. CH3)3, Er(CH3C
OCHCOCH3)3, Tm(CH3
COCHOCH3)3, Yb(C ratio C
OCHCOCH3 )3 Ln( CH3C
OCHCOC ratio )3, (15) Examples of organometallic compounds (coordination-containing compounds) containing Group W metals mC, oH, o
C12, GaC 2 days 8, SnC2, pbC 2 days 8 (1
6) Organometallic compounds containing Group V metals (coordination compounds)
Example VC606, NbC606, TaC606, C4 day 4N, PC2 is 05, PC2 day 7, AgC ratio S, AsC
2 days 7, SOC 2 days 7, BiC 3 days 9 (17) Examples of organometallic compounds (coordination-containing compounds) containing town group metals WC8 is 03, C2 days 5SH, SeC days 2, TeC2 is PoC
2 is (1) Examples of organometallic compounds (coordination compounds) containing group metals NhC, 2 days, o, TeC, oH, o, R
eC6 day 3Q (19D Examples of organometallic compounds (coordination compounds) containing Group W metals FeC, Yama, o, CoC6&0
3, NiC 6 days. o, R mountain C,.

日,。,RhC9日,3,PdC8日,。,PdC5日
5CI,0sC,。日,。,lrC303,PtC4日
,2このようにして合成される前記(ィ)〜(ニ)に示
される主としてケイ素と炭素とを主な骨格成分とする有
機ケイ素高分子化合物と、前記(ホ)〜(ト)と、(1
)〜(19)までに示される2種以上の化合物から造ら
れるケイ素、炭素、水素、酸素以外の異種元素を含有す
る有機ケイ素高分子化合物のうちから選ばれる少くとも
一種以上の有機ケイ素高分子化合物を、本発明の複合材
料用原料として用いることがでる。以上述べたような炭
素とケイ素を主たる骨格成分とし、必要により金属元素
をその骨格に含有する有機ケイ素高分子化合物は、比較
的簡便安価な製造方法により、室温で固体または粘鋼液
として得ることができるので本発明においては、これら
の固体または粘鋼液をそのまま用いることができる。
Day,. , RhC 9 days, 3, PdC 8 days. , PdC 5 days 5CI, 0sC,. Day,. , lrC303, PtC 4 days, 2 Organosilicon polymer compounds whose main skeleton components are mainly silicon and carbon as shown in (i) to (d) synthesized in this way, and g) and (1
) to (19) At least one or more organosilicon polymers selected from organosilicon polymer compounds containing different elements other than silicon, carbon, hydrogen, and oxygen, which are produced from two or more compounds shown in (19). The compounds can be used as raw materials for the composite materials of the present invention. The organosilicon polymer compound described above, which has carbon and silicon as its main skeleton components and optionally contains metal elements in its skeleton, can be obtained as a solid or a viscous liquid at room temperature by a relatively simple and inexpensive manufacturing method. Therefore, in the present invention, these solids or viscous liquids can be used as they are.

すなわち、これは、300q0前後の比較的低い加熱に
より、粘性の少し、液体となるので、Fe−Cr系合金
粉末に添加され混和されてなる圧粉体が加熱焼成される
初期段階には、一旦低粘性流体となり基地のFe−Cr
合金粉末を全般的に覆うことになり、さらに続く高温ま
での加熱異国程で生起する必要な反応や拡散などを容易
ならしめるの ′で、最終的に強着結合した焼成成形体
となすための効果が極めて大きい。ム山述べた出発原料
から機成される圧粒体中において、加熱過程で生じる化
学的変化について以下に説明する。
In other words, it becomes a slightly viscous liquid by heating at a relatively low temperature of around 300q0, so it is not necessary to heat the compact at an early stage when it is heated and fired. It becomes a low viscosity fluid and the base Fe-Cr
This generally covers the alloy powder and facilitates the necessary reactions and diffusion that occur during the subsequent heating to high temperatures, which ultimately results in a strongly bonded fired compact. The effect is extremely large. The chemical changes that occur during the heating process in the compacted compact formed from the starting material mentioned by Muyama will be explained below.

前述したように、加熱初期に有機ケイ素高分子化合物が
低粘性流体となり金属粉末を均一にかつ全般的に覆う。
さらに加熱温度が上昇すると、有機ケイ素高分子化合物
は熱分解し、一部の炭素や水素やケイ素を含む有機物は
揮発成分として樽散し残留する活性の高い炭素やケイ素
は約700℃かFe,Crと反応し始め、10〜100
A直径の炭化物、ケィ化物を形成し始める。なお140
0こCより高温に加熱するとCr−Fe合金が軟化ある
いは溶融することにより一旦生成した炭化物、ケィ化物
が分解するので700〜1400℃の温度範囲内で加熱
する必要がある。
As described above, the organosilicon polymer compound becomes a low viscosity fluid at the initial stage of heating and uniformly and generally covers the metal powder.
When the heating temperature further increases, the organosilicon polymer compound thermally decomposes, some organic substances containing carbon, hydrogen, and silicon are dispersed as volatile components, and the remaining highly active carbon and silicon are heated to about 700℃ or Fe, Starts to react with Cr, 10-100
Carbides and silicides with diameter A begin to form. Furthermore, 140
If heated to a temperature higher than 0°C, the Cr-Fe alloy will soften or melt and the carbides and silicides once formed will decompose, so it is necessary to heat within the temperature range of 700 to 1400°C.

ここで初めの有機ケイ素高分子化合物の量が多い場合に
は更にSIC相が複合材料中に生成する。SIC相の形
態は700qo〜1400qo加熱の場合ほぼ1000
℃以下では非晶質状、1000qo以上ではB型結晶相
となる。最終的にFe−Cr基合金、FeおよびCでの
炭化物、ケィ化物、SIC相は相互に均一に分散した状
態で相互に強固に締結されて複合材料を形成する。本発
明においては99〜3の重量%のFe−Cr合金と1〜
7の重量%の有機ケイ素高分子化合物とを混和する。
If the initial amount of the organosilicon polymer compound is large, an SIC phase is further formed in the composite material. The morphology of the SIC phase is approximately 1000 qo when heated from 700 qo to 1400 qo.
When the temperature is below 0.degree. C., it becomes amorphous, and when it is above 1000 qo, it becomes a B-type crystal phase. Finally, the Fe-Cr-based alloy, carbides, silicides, and SIC phases of Fe and C are mutually uniformly dispersed and firmly bonded to each other to form a composite material. In the present invention, Fe-Cr alloy of 99-3% by weight and 1-3% by weight of Fe-Cr alloy and
7% by weight of an organosilicon polymer compound.

この有機ケイ素高分子化合物量は焼成方法によって変え
ることができるが1%以下ではその添加効果に乏しく強
結合、高強度な成形体が得難く、また70%以上では基
地のFe−Cr合金の大半が炭化物やケィ化物に変換さ
れてしまいFe−Cr合金本来の高温鋤性その他の有利
な特性が損なわれてしまうので、1〜7の重量%の範囲
内で添加する必要がある。
The amount of this organosilicon polymer compound can be changed depending on the firing method, but if it is less than 1%, the addition effect is poor and it is difficult to obtain a molded product with strong bonding and high strength.If it is more than 70%, most of the base Fe-Cr alloy is is converted into carbides and silicides, thereby impairing the high-temperature plowability and other advantageous properties inherent in the Fe-Cr alloy, so it is necessary to add it within the range of 1 to 7% by weight.

Fe−Cr合金粉末の量を30〜9塁重量%としたのは
、3の重量%より少ないと炭化物、ケィ化物が多くなり
鞠性に乏しく、一方9塁重量%より多いと強結合高強度
性が窺われるから、30〜9$重量%の範囲内にする必
要がある。さらに有機ケイ素高分子化合物は焼成過程で
熱分解し、その一部が炭化水素、水素等の形で抜け重量
で添加時の約6割が残留し反応に関与する。上記配合量
は、複合材料の使用目的によって設定できるが、より強
轍性を付加せしめたい場合は金属粉末を多量に、また強
度や硬度の大なることが要求される場合には金属粉末量
を比較的少量にすることが好適である。
The reason why the amount of Fe-Cr alloy powder is set to 30 to 9% by weight is that if it is less than 3% by weight, carbides and silicides will increase and the balling properties will be poor, whereas if it is more than 9% by weight, strong bonding and high strength will occur. Therefore, it is necessary to keep it within the range of 30 to 9% by weight. Furthermore, the organosilicon polymer compound is thermally decomposed during the firing process, and a portion of it is removed in the form of hydrocarbons, hydrogen, etc., and about 60% of the added weight remains and participates in the reaction. The above blending amount can be set depending on the purpose of use of the composite material, but if you want to add more rut resistance, use a large amount of metal powder, and if high strength or hardness is required, use a large amount of metal powder. It is preferable to use a relatively small amount.

但し、前述した金属元素を含む有機ケイ素高分子化合物
を使用する場合は、金属粉末の添加量は5%以下でもよ
い結果を得ることができる。また必要によりMg0やM
gO−Si02のような通常の凝結促進剤を添加使用す
ることができる。
However, when using the organosilicon polymer compound containing the metal element described above, good results can be obtained even if the amount of metal powder added is 5% or less. Also, if necessary, Mg0 or M
Customary setting accelerators such as gO-Si02 can be added.

次に以上述べたFe−Crおよび有機ケイ素高分子化合
物を混合して混合体となす。前記混合方法には乾式混合
と湿式混合の2つの方法を用いることができ、乾式混合
は金属粉末および有機ケイ素高分子化合物の固体粉末を
、例えばボールミル、乳鉢、ミキサー、回転ドラムなど
の粉末混合機を用いて混合するものである。また、猛式
混合は、有機ケイ素高分子化合物を加熱溶融して溶液と
するか、もしくは該有機ケイ素高分子化合物を可溶する
溶媒例えばベンゼン、トルェン、キシレン、エチルベン
ゼン、スチレン、クメン、ベンタン、へキサン、オクタ
ン、シクロベンタジエン、シクロヘキサン、シクロヘキ
セン、メチレンクロライド、クロロホルム、四塩化炭素
、1,1−ジクロロエタン、1,2ージクロロエタン、
メチルクロロホルム、1,1,2−トリクロロエタン、
ヘキサクロロエタン、クロロベンゼン、ジクooベンゼ
ン、エチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン
、メチルアセテート、エチルアセテート、アセトニトリ
ル、二硫化炭素などに溶解させた溶液として、該溶液に
金属粉末を加えて、混合機(例えばボールミル、ミキサ
ー、回転ドラム、乳鉢)を用いて混合する。前記混合は
粉粒体と有機ケイ素高分子化合物とが充分に均一混合す
るように行うのが好適である。次に、加圧および凝結を
行なう方法としては、大別すると、出発原料の混和粉粒
を、例えば金型プレス、静水圧プレス、押出しなどの圧
粉法により100〜8000k9/地の圧力で加圧し、
所定の形状となしたのち、例えば抵抗加熱炉、高周波炉
などを用いる加熱方式により暁結する圧粉後の暁結方法
と、さらに、例えば黒鉛、アルミナ、窒化ホウ素などか
らなる適切な押型に前記混和粉粒を入れ100〜800
0kg/仇の粉粒加圧を行ないながら焼結する圧粉と暁
綾とを同時に行なうホットプレス法とを用いることがで
きる。
Next, the Fe--Cr and organosilicon polymer compounds described above are mixed to form a mixture. Two methods can be used for the mixing method: dry mixing and wet mixing. In the dry mixing method, the metal powder and the solid powder of the organosilicon polymer compound are mixed in a powder mixer such as a ball mill, mortar, mixer, or rotating drum. It is mixed using In addition, intense mixing can be carried out by heating and melting the organosilicon polymer compound to form a solution, or by adding it to a solvent that can dissolve the organosilicon polymer compound, such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, styrene, cumene, bentane, etc. Xane, octane, cyclobentadiene, cyclohexane, cyclohexene, methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethane,
Methyl chloroform, 1,1,2-trichloroethane,
A metal powder is added to the solution as a solution dissolved in hexachloroethane, chlorobenzene, dioxybenzene, ethyl ether, dioxane, tetrahydrofuran, methyl acetate, ethyl acetate, acetonitrile, carbon disulfide, etc., and a mixer (e.g., ball mill, Mix using a mixer, rotating drum, mortar). The mixing is preferably carried out so that the powder and the organosilicon polymer compound are mixed sufficiently and uniformly. Next, the method of pressurization and coagulation can be roughly divided into two: pressurizing and coagulating the mixed powder grains of the starting raw material at a pressure of 100 to 8000 k9/base using a powder compaction method such as die press, isostatic press, or extrusion. Press,
After forming the powder into a predetermined shape, the powder is compacted by a heating method using, for example, a resistance heating furnace or a high frequency furnace. Add mixed powder grains and add 100~800
It is possible to use a hot press method in which sintering is performed while pressurizing the powder at a rate of 0 kg/powder and sintering is performed at the same time.

より高性能な材料を得るためにはホットプレス法が有利
であるが、サーメットとして要求される性質によっては
圧粉後隣結法でも充分目的を達成できる。上記の暁積に
おける雰囲気としては、真空中、N2ガス、不活性ガス
、NH3ガス、COガス、水素ガス、のうちから好適に
選ばれるいずれか一種以上よりなる雰囲気を使用する。
Although the hot pressing method is advantageous in order to obtain a material with higher performance, depending on the properties required of the cermet, the powder pressing method may also be sufficient to achieve the objective. As the atmosphere in the above-mentioned deposition, an atmosphere consisting of at least one type suitably selected from the group consisting of vacuum, N2 gas, inert gas, NH3 gas, CO gas, and hydrogen gas is used.

以上述べた焼成の条件は基地の金属粉末さらには有機ケ
イ素高分子化合物に不利な変質をもたらさない様な条件
を選んで設定する必要がある。
It is necessary to select and set the above-mentioned firing conditions such that the base metal powder and the organosilicon polymer compound are not adversely altered.

本発明において用いるFe−Cr合金としてはCr,F
eの他に通常Fe−Cr材料に添加される合金元素を含
んだFe−Cr系金属材料を使用することができる。次
に本発明の実施例について説明する。
The Fe-Cr alloy used in the present invention includes Cr, F
In addition to e, it is possible to use a Fe-Cr metal material containing alloying elements that are normally added to Fe-Cr materials. Next, examples of the present invention will be described.

実施例 1 Crを13重量%含むFe−Cr合金粉末(350メッ
シュアンダー)と平均分子量1000のポリカルボシラ
ンを9:1の重量比で秤量しこれにノルマルヘキサンを
加えて良く混推した後ドライエアー中で乾燥した。
Example 1 Fe-Cr alloy powder (under 350 mesh) containing 13% by weight of Cr and polycarbosilane with an average molecular weight of 1000 were weighed at a weight ratio of 9:1, normal hexane was added thereto, mixed thoroughly and then dried. Dry in air.

上記の処理を終えた粉末をホットプレスして耐酸化性、
耐食性に優れた成形体を得た。ホットプレス治具はカー
ボンを用い、アルゴン気流下で200k9/地のプレス
圧でホットプレスを行なった。加熱方式は高周波誘導加
熱であり昇温速度は300oo/hrで最高温度110
00Cで0.虫時間保持した後圧力解除し高周波電源を
切り放冷した。Fe−Cr合金のみをホットプレスした
場合とこれに1の重量%のポリカルボシランを添加した
後ホットプレスした場合を比較した結果、ポリカルボシ
ランは耐酸化性および耐酸性の向上に大いに寄与するこ
とが判った。第3図はFe−13%CrとFe−13%
Cr+1広重量%ポリカルボシランとの2つの試料を空
気中1000qoで加熱した場合の酸化増量の結果を示
す図である。
After the above treatment, the powder is hot pressed to make it oxidation resistant.
A molded article with excellent corrosion resistance was obtained. A hot press jig was made of carbon, and hot pressing was performed at a press pressure of 200 k9/ground under an argon stream. The heating method is high frequency induction heating, the heating rate is 300oo/hr, and the maximum temperature is 110℃.
0.0 at 00C. After holding for a certain period of time, the pressure was released, the high frequency power was turned off, and the sample was left to cool. As a result of comparing the case where only Fe-Cr alloy was hot-pressed and the case where 1% by weight of polycarbosilane was added and then hot-pressed, it was found that polycarbosilane greatly contributed to improving oxidation resistance and acid resistance. It turned out that. Figure 3 shows Fe-13%Cr and Fe-13%
It is a figure which shows the result of the oxidation weight increase when two samples with Cr+1 broad weight% polycarbosilane were heated at 1000 qo in air.

同図よりFe−13%Crのみのホットプレス品にあっ
ては時間経過と共に相当急速に酸化が進行することが判
るが、ポリカルボシランを添加してホットプレスした本
発明品は酸化増量は20加持間まで殆んどなかった。参
考図に100ぴ0,20畑時間空気中で加熱する酸化試
験を行った本発明品Aと従来のクロム鉄合金粉末のホッ
トプレス品Bとの試験後の試料の外観の写真を示す。本
発明品Aはスポーリングが全く認められず。第1図Aに
示される如く粒径は極めて小さく外観は試験前とはとん
ど変化なかったが、従来品Bではスポーリングが明らか
に認められ、また第1図Bに示される如く粒成長も認め
られた。またFe−1父r+10重量%ポリカルポシラ
ンのホットプレス品(本発明品)とFe一1*rのホッ
トプレス品(従来品)の透過型電子顕微鏡写真をそれぞ
れ第1図Cと第1図Dに示す。
From the same figure, it can be seen that oxidation progresses fairly rapidly over time in the hot-pressed product containing only Fe-13%Cr, but the oxidation weight gain of the product of the present invention, which was hot-pressed with the addition of polycarbosilane, was 20%. There wasn't much time until Kajima. The reference figure shows a photograph of the appearance of a sample after the test of product A of the present invention and conventional hot-pressed product B of chromium-iron alloy powder, which were subjected to an oxidation test by heating in air for 100 mm and 20 hours. Inventive product A showed no spalling at all. As shown in Figure 1A, the grain size was extremely small and the appearance did not change much from before the test, but in conventional product B, spalling was clearly observed, and grain growth was observed as shown in Figure 1B. was also recognized. In addition, transmission electron micrographs of a hot-pressed product of Fe-1+10% polycarposilane (product of the present invention) and a hot-pressed product of Fe-1*r (conventional product) are shown in Figures 1C and 1, respectively. Shown in D.

前記両図を比較すると1の重量%ポリカルボシランを添
加した本発明品は従来品と異なり結晶粒界に沿って0.
34k以下の円形もしくは楕円形のCrSi2やCr7
C3が生成して結晶粒の成長を抑制しており、この結果
機械強度、耐摩耗性ならびに硬度が向上することが理解
される。また、上記のポリカルポシランを添加した試料
を1タ式量/そのMPCI溶液へ20畑時間積潰してみ
たが外観上変化がなく腐食による重量増も認められなか
った。
Comparing the two figures above, the product of the present invention containing 1% by weight of polycarbosilane differs from the conventional product in that the product has 0.0% polycarbosilane content along the grain boundaries.
Circular or oval CrSi2 or Cr7 of 34k or less
It is understood that C3 is generated and suppresses the growth of crystal grains, resulting in improved mechanical strength, wear resistance, and hardness. In addition, when the above-mentioned polycarposilane-added sample was piled up for 20 hours in the MPCI solution, there was no change in appearance and no increase in weight due to corrosion was observed.

また同試料はィオウを含む雰囲気中でも1150℃まで
安定であることがわかった。一方ポリカルボシランを添
加せずホットプレスしたものはこれらの腐食条件下で著
しい腐食を受け材料の劣化が生じた。このように本発明
で得られた複合材料は優れた耐酸性、耐食性を有する。
実施例 2Crを28重量%含むFe−Cr合金粉末(
350メッシュアンダー)と平均分子量1000のポリ
カルボシランを70:30の重量比で秤量しノルマルヘ
キサンを添加して良く混推した後ドライエアー中で乾燥
し0.5ton/係で冷間プレスしこれを真空中50q
o/hrの昇降温度で60000まで予備加熱し冷却し
た後取り出してボールミルにて粉砕した。
It was also found that the same sample was stable up to 1150°C even in an atmosphere containing sulfur. On the other hand, those that were hot-pressed without the addition of polycarbosilane suffered significant corrosion under these corrosion conditions, resulting in material deterioration. As described above, the composite material obtained by the present invention has excellent acid resistance and corrosion resistance.
Example 2 Fe-Cr alloy powder containing 28% by weight of Cr (
350 mesh under) and polycarbosilane with an average molecular weight of 1000 were weighed at a weight ratio of 70:30, normal hexane was added, the mixture was mixed well, dried in dry air, and cold pressed at 0.5 ton/press. 50q in vacuum
The mixture was preheated to 60,000 ℃ at a rising/lowering temperature of o/hr, cooled, taken out, and pulverized in a ball mill.

これを更に2bn/cめで成型しなおしてアルゴン気流
中10000/hrの昇温速度で120000まで加熱
し同温度で1時間保持した後冷却して耐熱性、高硬度、
高鞠性複合材料焼成体を得た。得られた焼成体(ポリカ
ルボシラン無添加B及び3の重量%添加A)の酸化試験
の結果を第4図に示す。第4図からわかる通りポリカル
ボシランの添加効果は顕著である。空気中1000q0
20餌時間酸化試験の外観は第1図A,Bに示した懐向
と一致するがポリカルボシランの添加量に比例して耐酸
化性が向上した。次に得られた焼成体の硬度は前記第1
表の如くであった。
This was further molded at 2bn/cm and heated to 120,000 at a heating rate of 10,000/hr in an argon stream, held at the same temperature for 1 hour, and then cooled to achieve heat resistance, high hardness,
A fired composite material with high ballistic properties was obtained. The results of the oxidation test of the obtained fired bodies (B without addition of polycarbosilane and A with addition of 3% by weight) are shown in FIG. As can be seen from FIG. 4, the effect of adding polycarbosilane is remarkable. 1000q0 in air
The appearance in the 20 feeding time oxidation test corresponded to the orientation shown in Figures 1A and B, but the oxidation resistance improved in proportion to the amount of polycarbosilane added. Next, the hardness of the obtained fired body is the same as that of the first
It was as shown in the table.

硬度の値はマイクロビッカース硬度値である。測定時の
圧子はダイヤモンドであり、荷重500夕,保持時間3
の砂,1試料につき測定個所を1針固所としてその平均
値を求めた。表からわかる通りポリカルボシランの添加
により焼成体の硬度が飛躍的に上昇した。また硬度の測
定値は極めて偏差が少なかった。
The hardness values are micro-Vickers hardness values. The indenter used during the measurement was a diamond, the load was 500 mm, and the holding time was 3.
For each sample of sand, one measurement point was taken as one needle point, and the average value was determined. As can be seen from the table, the addition of polycarbosilane dramatically increased the hardness of the fired product. Furthermore, the measured values of hardness had extremely small deviations.

これは本複合材料を構成している炭化物、ケイ化物等が
有機ケイ素高分子の分解生成物の反応活性極微粒炭素お
よびケイ素により形成されたために極めて均一に分散し
ており材料自体が均質であることを示している。硬度の
上昇は通常抗折力値の激減を意味するがポリカルボシラ
ン添加の高硬度焼成体の抗折力はポリカルボシラン無添
加のものに比して5%低下したに過ぎず、高強度、高硬
度材料の開発という点で本材料は充分優れたものといえ
る。実施例 3 Crを30重量%含むFe−Cr合金粉末(350メッ
シュアンダー)と平均分子量1500のポリカルポシラ
ンを45:55の重量比で秤量し、ノルマルヘキサンを
添加して良く混推した後0.5k9/地で冷間プレスし
、これを真空中25℃/hrの昇溢速度で600℃まで
予備焼成し冷却した後取り出してポールミルにて粉砕し
た。
This is because the carbides, silicides, etc. that make up this composite material are formed from reactively active ultrafine carbon and silicon, which are the decomposition products of organosilicon polymers, so they are extremely uniformly dispersed and the material itself is homogeneous. It is shown that. An increase in hardness usually means a drastic decrease in transverse rupture strength, but the transverse rupture strength of the highly hard fired product with polycarbosilane added was only 5% lower than that of one without polycarbosilane, indicating high strength. This material can be said to be sufficiently superior in terms of the development of high-hardness materials. Example 3 Fe-Cr alloy powder (under 350 mesh) containing 30% by weight of Cr and polycarposilane with an average molecular weight of 1500 were weighed at a weight ratio of 45:55, normal hexane was added, and the mixture was thoroughly mixed and mixed. The product was cold pressed at a temperature of .5k9/base, pre-calcined in vacuum to 600°C at an overflow rate of 25°C/hr, cooled, taken out and pulverized in a pole mill.

これを実施例1に準ずる条件(200k9/めでプレス
し、1100q○で0.5時間保持する)でホットプレ
スして複合材料成形体を得た。このもののマイクロビッ
カース硬度値は2200であり、抵抗力は82k9/め
であった。本実施例で得た複合材料成形体は切削工具と
しての要求を充分満たすものである。以上述べたところ
により、本発明は耐食性、耐酸化性、高硬度、強度特に
優れた複合材料およびその製造方法を提供したものであ
り、本発明による複合材料は、切削工具をはじめ、プレ
ス工具、ダイス材、各種ノズル、エンジン部品、タービ
ンブレード、耐摩耗部品、発熱体材料、耐熱材料、その
他の機械部品、ルッボ材料、あるいは構造材料、耐久材
料として、耐熱性、高温強度、耐酸化性、耐食性、耐熱
衝撃性が要求される各種の分野において、充分優れた性
能を発揮することができると思われる。
This was hot-pressed under conditions similar to Example 1 (pressing at 200k9/m and holding at 1100q○ for 0.5 hours) to obtain a composite material molded body. The micro Vickers hardness value of this material was 2200, and the resistance was 82k9/m. The composite material molded body obtained in this example fully satisfies the requirements for a cutting tool. As described above, the present invention provides a composite material with particularly excellent corrosion resistance, oxidation resistance, high hardness, and strength, and a method for manufacturing the same.The composite material according to the present invention can be used for cutting tools, press tools, Dice materials, various nozzles, engine parts, turbine blades, wear-resistant parts, heating element materials, heat-resistant materials, other mechanical parts, rubbo materials, or structural materials, durable materials with heat resistance, high temperature strength, oxidation resistance, and corrosion resistance. It is thought that it can exhibit sufficiently excellent performance in various fields where thermal shock resistance is required.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図Aは13%Cr−Fe合金粉末にボリカルボシラ
ン1の重量%を添加混合して加圧焼成した本発明の複合
材料の研磨腐食顕微鏡写真、第1図Bは13%Cr−F
e合金粉末をホットプレスした従来の複合材料の研磨腐
食顕微鏡写真、第1図Cは前記本発明の複合材料の透過
型電子顕微鏡写真、第1図Dは前記従来の複合材料の透
過型電子顕微鏡写真、第2図は本発明の複合材料の研磨
面の走査型X線分析の結果を示す図、第3図は13%C
r−Fe粉末に1の重量%のポリカルボシランを添加、
混合、加圧、焼成した本発明の複合材料Aと13%Cr
−Fe粉末を加圧、焼成した従来の材料Bの空気中10
0ぴ0における酸化試験の結果を示す図、第4図は第3
図に示すそれぞれの材料の13%Cr−Feの代りに2
8%Cr−Feを用いた場合の空気中1000℃におけ
る酸化試験の結果を示す図である。 第1図第1図 第1図 繁2一図 繁3図 簾4図
Figure 1A is a polishing corrosion micrograph of a composite material of the present invention prepared by adding and mixing 1% by weight of polycarbosilane to 13%Cr-Fe alloy powder and firing under pressure. Figure 1B is a 13%Cr-Fe alloy powder.
Fig. 1C is a transmission electron micrograph of the conventional composite material of the present invention, and Fig. 1D is a transmission electron micrograph of the conventional composite material made by hot-pressing e-alloy powder. The photograph, Figure 2 is a diagram showing the results of scanning X-ray analysis of the polished surface of the composite material of the present invention, and Figure 3 is 13%C.
Adding 1% by weight of polycarbosilane to r-Fe powder;
Composite material A of the present invention mixed, pressed and fired with 13% Cr
-Conventional material B made by pressurizing and firing Fe powder 10 in air
Figure 4 shows the results of the oxidation test at 0 pi 0.
2 instead of 13% Cr-Fe for each material shown in the figure.
It is a figure which shows the result of the oxidation test in the air at 1000 degreeC when 8%Cr-Fe was used. Fig. 1 Fig. 1 Fig. 1 Fig. 21 Fig. 3 Fig. 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 鉄・クロム合金10〜99.5%,クロム炭化物0
.05〜80%,クロムケイ化物0.05〜20%,鉄
酸化物0.01〜40%,鉄ケイ化物0.01〜10%
,SiC0.01〜30%の成分素成よりなり、クロム
鉄合金粉末粒子間にFe,Cr,Siのうちから選ばれ
る何れか少なくとも1種の炭化物とFe,Crのうちか
ら選ばれる何れか少なくとも1種のケイ化物が存在する
組成をもつクロム鉄合金複合材料であつて、前記クロム
鉄合金、炭化物、ケイ化物が均一に分散し、分散粒子の
界面が前記クロム鉄合金、炭化物、ケイ化物の締結漸移
相から形成され、かつ前記炭化物およびケイ化物の大き
さが10μ以下である組成をもつ耐熱性、耐食性、耐酸
化性、耐摩耗性、硬度および強度の優れたクロム鉄合金
複合材料。 2 クロム鉄合金粉末30〜99重量%と炭素とケイ素
を主な骨格成分とする有機ケイ素高分子化合物1〜70
重量%との混合体を加圧成形する工程と真空中、N_2
ガス、不活性ガス、COガス、CO_2ガス、NH_3
ガス、水素ガスのうちから選ばれる何れか少なくとも1
種からなる雰囲気中で、700〜1400℃の温度範囲
で加熱焼結し、鉄・クロム合金10〜99.5%,クロ
ム炭化物0.05〜80%,クロムケイ化物0.05〜
20%,鉄炭化物0.01〜40%,鉄ケイ化物0.0
1〜10%,SiC0.01〜30%の成分組成よりな
り、クロム鉄合金粉末粒子間にFe,Cr,Siのうち
から選ばれる何れか少なくとも1種の炭化物とFe,C
rのうちから選ばれる何れか少なくとも1種のケイ化物
が存在する組成をもち、クロム鉄合金、炭化物、ケイ化
物が均一に分散し、分散粒子の界面が前記クロム鉄合金
、炭化物、ケイ化物の締結漸移相から形成され、かつ前
記炭化物およびケイ化物の大きさが10μ以下である組
成をもつクロム鉄合金複合材料を得る工程とよりなるこ
とを特徴とする耐熱性、耐食性、耐酸化性、耐摩耗性、
硬度および強度の優れたクロム鉄合金複合材料の製造方
法。
[Claims] 1. Iron-chromium alloy 10-99.5%, 0 chromium carbide
.. 05-80%, chromium silicide 0.05-20%, iron oxide 0.01-40%, iron silicide 0.01-10%
, SiC0.01 to 30%, and at least one carbide selected from Fe, Cr, and Si and at least one selected from Fe and Cr between the chromium-iron alloy powder particles. A chromium-iron alloy composite material having a composition in which one type of silicide is present, wherein the chromium-iron alloy, carbide, and silicide are uniformly dispersed, and the interface of the dispersed particles is the chromium-iron alloy, carbide, and silicide. A chromium-iron alloy composite material having excellent heat resistance, corrosion resistance, oxidation resistance, abrasion resistance, hardness, and strength, and having a composition in which the carbides and silicides have a size of 10 μm or less and is formed from a fastening gradual phase shift. 2 Organosilicon polymer compound 1-70 containing 30-99% by weight of chromium-iron alloy powder and carbon and silicon as main skeleton components
The process of pressure molding the mixture with weight% and in vacuum, N_2
Gas, inert gas, CO gas, CO_2 gas, NH_3
At least one selected from gas and hydrogen gas
Heat and sinter in an atmosphere consisting of seeds at a temperature range of 700 to 1400°C to produce 10 to 99.5% iron/chromium alloy, 0.05 to 80% chromium carbide, and 0.05 to chromium silicide.
20%, iron carbide 0.01-40%, iron silicide 0.0
1 to 10% SiC, 0.01 to 30% SiC, and at least one carbide selected from Fe, Cr, and Si and Fe, C between the chromium iron alloy powder particles.
It has a composition in which at least one type of silicide selected from r is present, the chromium iron alloy, carbide, and silicide are uniformly dispersed, and the interface of the dispersed particles is the chromium iron alloy, carbide, and silicide. heat resistance, corrosion resistance, oxidation resistance, characterized by the step of obtaining a chromium-iron alloy composite material formed from fastening gradual phase shift and having a composition in which the size of the carbide and silicide is 10μ or less; wear resistance,
A method for producing a chromium-iron alloy composite material with excellent hardness and strength.
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