JPS60246270A - セラミツクスの合成同時焼結法 - Google Patents
セラミツクスの合成同時焼結法Info
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- JPS60246270A JPS60246270A JP59100893A JP10089384A JPS60246270A JP S60246270 A JPS60246270 A JP S60246270A JP 59100893 A JP59100893 A JP 59100893A JP 10089384 A JP10089384 A JP 10089384A JP S60246270 A JPS60246270 A JP S60246270A
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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】
（イ）技術分野
本発明は、外熱を加えることなく、或は通常のセラミッ
クス粉末を焼結する温度よりもはるかに低い温度で、セ
ラミックスを焼結する技術に関する。この時セラミック
スの焼結に必要なエネルギーは、金属元素と非金属元素
を化合させてセラミックスを合成する際に発生する反応
熱によって供給され、セラミックスの合成と焼結が１つ
の１−程で同時に完了するところに特徴がある。この時
合成時或いは合成中に加圧圧密することによって焼結体
を緻密化させる方法である。
クス粉末を焼結する温度よりもはるかに低い温度で、セ
ラミックスを焼結する技術に関する。この時セラミック
スの焼結に必要なエネルギーは、金属元素と非金属元素
を化合させてセラミックスを合成する際に発生する反応
熱によって供給され、セラミックスの合成と焼結が１つ
の１−程で同時に完了するところに特徴がある。この時
合成時或いは合成中に加圧圧密することによって焼結体
を緻密化させる方法である。
（ロ）従来技術の問題点
従来緻密なセラミ、クス物品を得るためには、セラミッ
クスの粉末を合成する工程と、このｆ５）末を焼結する
工程の２つの工程を経ることが必要であった。このため
工程が非常に複雑で時間がす）す、エネルギーのロスも
大きかった。たとえば従来の方法でＳｉＣの緻密な物品
を得ようとする場合、まず粉末の合成をアチソン法で行
うとするとＳ ｉ Ｏｔ粉末とＣ粉末を混合し、この混
合物を棒状に成形した後、この棒状のブロックを通電加
熱してＳｉＣを合成し、プロ、りを粉砕してＳｉＣの粉
末を得る。さらに上記のようにして得たＳｉＣの粉末に
焼結助剤を添加して混合し、この混合粉末を所用の形状
に成形した後、高温で焼結して初めてＳｉＣの緻密な物
品が得られる訳である。このように従来法ではセラミッ
クス粉末を合成する工程とこの粉末を焼結する二に程と
が別個に存在するために、］−稈が非常に複雑になり、
また、粉末合成と焼結の際に別個に２０００℃前後の高
温を作り出さなければならないため、多大のエネルギー
を必要とする欠点もあった。
クスの粉末を合成する工程と、このｆ５）末を焼結する
工程の２つの工程を経ることが必要であった。このため
工程が非常に複雑で時間がす）す、エネルギーのロスも
大きかった。たとえば従来の方法でＳｉＣの緻密な物品
を得ようとする場合、まず粉末の合成をアチソン法で行
うとするとＳ ｉ Ｏｔ粉末とＣ粉末を混合し、この混
合物を棒状に成形した後、この棒状のブロックを通電加
熱してＳｉＣを合成し、プロ、りを粉砕してＳｉＣの粉
末を得る。さらに上記のようにして得たＳｉＣの粉末に
焼結助剤を添加して混合し、この混合粉末を所用の形状
に成形した後、高温で焼結して初めてＳｉＣの緻密な物
品が得られる訳である。このように従来法ではセラミッ
クス粉末を合成する工程とこの粉末を焼結する二に程と
が別個に存在するために、］−稈が非常に複雑になり、
また、粉末合成と焼結の際に別個に２０００℃前後の高
温を作り出さなければならないため、多大のエネルギー
を必要とする欠点もあった。
また、一般にセラミックスを焼結する際には、焼結時の
緻密化を促進する目的で、原料のセラミックス粉末に焼
結助剤を添加して焼結することが多い。添加する焼結助
剤の量の多少は、セラミックスの種類によってまちまち
であるが、添加した焼結助剤は緻密化を助ける働きはす
るけれども、焼結後も粒界などに残留してセラミ、クス
焼結体の特性に悪影響を及ぼすことが多い。たとえばＳ
ｉ ３Ｎ４の焼結を例にとると、焼結助剤として添加
されたＭｇＯやＡＱ ２０３は焼結後もＳ ｉ ３Ｎ４
の粒界にガラス相として残留し、このためｌ Ｏ００’
Ｃを越すような高温域では粒界のガラス相が軟化して強
度が低下するという欠点があった。
緻密化を促進する目的で、原料のセラミックス粉末に焼
結助剤を添加して焼結することが多い。添加する焼結助
剤の量の多少は、セラミックスの種類によってまちまち
であるが、添加した焼結助剤は緻密化を助ける働きはす
るけれども、焼結後も粒界などに残留してセラミ、クス
焼結体の特性に悪影響を及ぼすことが多い。たとえばＳ
ｉ ３Ｎ４の焼結を例にとると、焼結助剤として添加
されたＭｇＯやＡＱ ２０３は焼結後もＳ ｉ ３Ｎ４
の粒界にガラス相として残留し、このためｌ Ｏ００’
Ｃを越すような高温域では粒界のガラス相が軟化して強
度が低下するという欠点があった。
さらに、セラミックスの粉末粒子は金属粉末と違って塑
性変形しないため、高圧下で成形を行っでも成形体は理
論密度のせいぜい７０％以下までしか緻密化しない。た
とえばＳｉＣ粉末と鉄粉を同し５ ｔｏｎ／ｃｓ’の圧
力で冷間静水圧成形しても、鉄粉成形体は理論密度の９
５％まで緻密化できたのに対して、ＳｉＣ粉末の成形体
は６５％までしか緻密化できなかった。このようにセラ
ミックスは焼結前の粉末成形体の密度が低いために、焼
結して緻密化さ准ると焼結の前後での寸法差が大きく、
焼結体の【パ ゛寸法精度を精密に制御することが困難である。１４記
の成形体密度６５％のＳｉＣを常圧焼結してほぼ理論密
度まで緻密化させると、−辺の寸法にして１３．３％も
の収縮率になる。このため焼結体の一１法精度を上げる
ために焼結後の加工に頼っているのが現伏である。
性変形しないため、高圧下で成形を行っでも成形体は理
論密度のせいぜい７０％以下までしか緻密化しない。た
とえばＳｉＣ粉末と鉄粉を同し５ ｔｏｎ／ｃｓ’の圧
力で冷間静水圧成形しても、鉄粉成形体は理論密度の９
５％まで緻密化できたのに対して、ＳｉＣ粉末の成形体
は６５％までしか緻密化できなかった。このようにセラ
ミックスは焼結前の粉末成形体の密度が低いために、焼
結して緻密化さ准ると焼結の前後での寸法差が大きく、
焼結体の【パ ゛寸法精度を精密に制御することが困難である。１４記
の成形体密度６５％のＳｉＣを常圧焼結してほぼ理論密
度まで緻密化させると、−辺の寸法にして１３．３％も
の収縮率になる。このため焼結体の一１法精度を上げる
ために焼結後の加工に頼っているのが現伏である。
またセラミックスの加工について述べると、セラミック
スの焼結体は一般に金属に比べて非常に硬度が高く、ダ
イヤモンド砥石による研削加工に頼っているのが現杖で
あり、セラミックスを焼結した後複雑な形状に加工する
のは至難の業である。
スの焼結体は一般に金属に比べて非常に硬度が高く、ダ
イヤモンド砥石による研削加工に頼っているのが現杖で
あり、セラミックスを焼結した後複雑な形状に加工する
のは至難の業である。
このため複雑形状のセラミックス物品を得ようとする際
には、焼結前に所用の形状に加工を完了しておく必要が
ある。この場合でも、セラミックスの粉末成形体の加工
が難しく、セラミックス粉末が硬いために整形に使用す
るＩ−只の寿命が極端に短いなと数多くの問題が存在す
る。
には、焼結前に所用の形状に加工を完了しておく必要が
ある。この場合でも、セラミックスの粉末成形体の加工
が難しく、セラミックス粉末が硬いために整形に使用す
るＩ−只の寿命が極端に短いなと数多くの問題が存在す
る。
以上述べたように従来のセラミ、ロス物品の製造方法で
は、まずセラミックスわ）末を合成する工にエネルギー
のロスも大きい。焼結を助けるＬＩ的で添加した焼結助
剤がセラミ、ロス本来の特性をＩｌｌうことが多い。セ
ラミックス粉末の成形体は密度を１・分ににげることか
できないため、焼結時の収縮率が大きく司法精度を精密
に制御するのが離しい。セラミックスは粉末成形体、焼
結体にかかわらす加Ｉ′が難しい、など数多（の問題が
あった。
は、まずセラミックスわ）末を合成する工にエネルギー
のロスも大きい。焼結を助けるＬＩ的で添加した焼結助
剤がセラミ、ロス本来の特性をＩｌｌうことが多い。セ
ラミックス粉末の成形体は密度を１・分ににげることか
できないため、焼結時の収縮率が大きく司法精度を精密
に制御するのが離しい。セラミックスは粉末成形体、焼
結体にかかわらす加Ｉ′が難しい、など数多（の問題が
あった。
本発明者らは、これらの問題を解決し、曲中な方法でし
かもセラミックス本来の特性をＩ＋１うことな（緻密な
セラミックス物品を得る方法について研究を重ねた結果
、本発明に到ったものである。
かもセラミックス本来の特性をＩ＋１うことな（緻密な
セラミックス物品を得る方法について研究を重ねた結果
、本発明に到ったものである。
（ハ）発明の開示
本発明が従来の焼結方法と最も大きく異なる点は、金属
元素と非金属元素からセラミックスを合成する際の発熱
反応を利用して、外熱を全く加えないか或は通常の焼結
ｌＱ度よりもはるかに低温に加熱するだけで、セラミ、
ロスを合成すると同時に緻密な焼結体を得ることがｉ＋
Ｊ能なことである。
元素と非金属元素からセラミックスを合成する際の発熱
反応を利用して、外熱を全く加えないか或は通常の焼結
ｌＱ度よりもはるかに低温に加熱するだけで、セラミ、
ロスを合成すると同時に緻密な焼結体を得ることがｉ＋
Ｊ能なことである。
例えばＴｉとＣからＴｉＣを合成する反応を馬えると、
Ｔｉ ＋ Ｃ→ＴｉＣ＋ ５５．３ＫｃａＡ ／ｍｏｌ
（２９８°Ｋ）・（１１（１１式に示すようにＴｉＣ
の生成に伴って５５．３ＫｃａＡ／ｌ１ｏＪ２の反応熱
が発生する。このためｖＴｉとＣの粉末混合物を緻密に
成形した物の１部分を加熱点火し、強制的に（１１式の
反応を開始させると、あとは発生する反応熱によって隣
接する部分が順次反応を開始し、粉末成形体全体へと連
鎖的に反応が進行し、セラミックスの合成と焼結が同時
に完了する。
（２９８°Ｋ）・（１１（１１式に示すようにＴｉＣ
の生成に伴って５５．３ＫｃａＡ／ｌ１ｏＪ２の反応熱
が発生する。このためｖＴｉとＣの粉末混合物を緻密に
成形した物の１部分を加熱点火し、強制的に（１１式の
反応を開始させると、あとは発生する反応熱によって隣
接する部分が順次反応を開始し、粉末成形体全体へと連
鎖的に反応が進行し、セラミックスの合成と焼結が同時
に完了する。
このため本発明によれば従来のセラミックス粉末の合成
と焼結を別々の工程で行う方法に比べて、非常に簡便に
セラミックスの緻密な焼結体を得ることができる。Ｓｉ
Ｃの合成同時焼結を例にとって、従来法の工程と比較し
たものを第１図に示す。
と焼結を別々の工程で行う方法に比べて、非常に簡便に
セラミックスの緻密な焼結体を得ることができる。Ｓｉ
Ｃの合成同時焼結を例にとって、従来法の工程と比較し
たものを第１図に示す。
また従来法でセラミックスを焼結するためには、雰囲気
を制御しながら１５００℃〜２０００℃前後の高温を作
り出せるような特殊な電気炉が必要であったが、本発明
の合成同時焼結法を用いると、セラミックスの焼結に必
要なエネルギーの大半はセラミックスを合成する際に発
生する反応熱によって供給されるため、雰囲気を制御す
るための容器と、合成反応を開始させる点火装置さえあ
ればよく、加熱機構が不要なため、焼結に必要な装置面
でも非常に簡単になる。また金属元素を非金属元素の組
合せによっては、合成の際に発生する反応熱量が小さく
、合成反応が連鎖的に進行するのが困難な系もあり、こ
のような系では成形体を予熱することが必要であるが、
この場合でも従来の焼結温度に比べればはるかに低い温
度で十分である。省エネルギーという観点から考えても
、本発明の合成同時焼結は画期的なものと註える。合成
同時焼結によって緻密な焼結体を得る方法には２通りあ
る。１つは高圧発生装置の中で高月力をかけながら点火
し、圧密の助けを借りて合成同時焼結するものである。
を制御しながら１５００℃〜２０００℃前後の高温を作
り出せるような特殊な電気炉が必要であったが、本発明
の合成同時焼結法を用いると、セラミックスの焼結に必
要なエネルギーの大半はセラミックスを合成する際に発
生する反応熱によって供給されるため、雰囲気を制御す
るための容器と、合成反応を開始させる点火装置さえあ
ればよく、加熱機構が不要なため、焼結に必要な装置面
でも非常に簡単になる。また金属元素を非金属元素の組
合せによっては、合成の際に発生する反応熱量が小さく
、合成反応が連鎖的に進行するのが困難な系もあり、こ
のような系では成形体を予熱することが必要であるが、
この場合でも従来の焼結温度に比べればはるかに低い温
度で十分である。省エネルギーという観点から考えても
、本発明の合成同時焼結は画期的なものと註える。合成
同時焼結によって緻密な焼結体を得る方法には２通りあ
る。１つは高圧発生装置の中で高月力をかけながら点火
し、圧密の助けを借りて合成同時焼結するものである。
この時の加圧の方法としては、−軸加圧、等方静水圧加
圧のいずれを用いてもよい。
圧のいずれを用いてもよい。
もう１つの方法は、焼結前に一軸加圧や等方静水圧加圧
を用いて高圧力で圧密した後、点火して合“素の混合物
を高圧下で圧密すると、粉末自体が塑性変形するためあ
らかしめ９０％以上の密度まで緻密化させることも可能
である。このため合成同時焼結した際の寸法変化が小さ
く、焼結体の・１法Ｒ（度を精密に制御することが容易
である。
を用いて高圧力で圧密した後、点火して合“素の混合物
を高圧下で圧密すると、粉末自体が塑性変形するためあ
らかしめ９０％以上の密度まで緻密化させることも可能
である。このため合成同時焼結した際の寸法変化が小さ
く、焼結体の・１法Ｒ（度を精密に制御することが容易
である。
これに対してセラミックス粉末を焼結する場合には、粉
末成形体の密度が、せいぜい７０％以上・゛までしか上
げられないので収縮率が大きく、・１法鞘度の精密な制
御が困難である。
末成形体の密度が、せいぜい７０％以上・゛までしか上
げられないので収縮率が大きく、・１法鞘度の精密な制
御が困難である。
また、複雑形状のセラミ、ロス物品をｊ（ｌるため、焼
結前に粉末成形体を所用の形状に加１４する場合でも、
セラミックスわ）木の場合と違って、金属元素と非金属
ノし素の混合物の粉末成形体は緻密で軟かいため加Ｉ―
が容易であり、複雑形状の物品を精度良く加工すること
ができる。整形に使用する工具も通常の金属の加りと同
様の使用が可能である。
結前に粉末成形体を所用の形状に加１４する場合でも、
セラミックスわ）木の場合と違って、金属元素と非金属
ノし素の混合物の粉末成形体は緻密で軟かいため加Ｉ―
が容易であり、複雑形状の物品を精度良く加工すること
ができる。整形に使用する工具も通常の金属の加りと同
様の使用が可能である。
このように本発明では、焼結前の粉末成形体の加にに関
して人中な改良がなされている。
して人中な改良がなされている。
また本発明では、金属元素と非金属元素を化合させてセ
ラミックスを合成すると同時に直接焼結体を得るので、
木質的に緻密化のための焼結助剤は必要ない。このため
高純度で緻密なセラミックス焼結体を得ることができ、
セラミックス本来の特性を損うことなく発揮させること
ができる。また不純物の混入をきらうような用途に使用
するセラミックスには最適の焼結法である。
ラミックスを合成すると同時に直接焼結体を得るので、
木質的に緻密化のための焼結助剤は必要ない。このため
高純度で緻密なセラミックス焼結体を得ることができ、
セラミックス本来の特性を損うことなく発揮させること
ができる。また不純物の混入をきらうような用途に使用
するセラミックスには最適の焼結法である。
金属元素と非金属元素の混合物を成形した後、この成形
体の一部に強制点火してセラミックスの合成反応を開始
させる際に、点火する部位と面積を変化させることによ
って焼結体の結晶粒子の形状を制御することができる。
体の一部に強制点火してセラミックスの合成反応を開始
させる際に、点火する部位と面積を変化させることによ
って焼結体の結晶粒子の形状を制御することができる。
例えば、第２図（イ）に示すように１点点火の場合には
合成同時焼結が方向に進行するため、焼結体の結晶粒子
は方向１ノ１を持ったものとなるが、（（」）に示すよ
うな多点点火を行うと、焼結体中央部の結晶粒子は等方
向で均一なものになる。多点点火によって作製したＴｉ
Ｂ２焼結体の中央部の破面組織を第３図に示す。写ｊ”
（から分かるように結晶粒子には方向性がなく、等方向
で均一微細な組織になっている。
合成同時焼結が方向に進行するため、焼結体の結晶粒子
は方向１ノ１を持ったものとなるが、（（」）に示すよ
うな多点点火を行うと、焼結体中央部の結晶粒子は等方
向で均一なものになる。多点点火によって作製したＴｉ
Ｂ２焼結体の中央部の破面組織を第３図に示す。写ｊ”
（から分かるように結晶粒子には方向性がなく、等方向
で均一微細な組織になっている。
点火の際にカーボンヒーターを用いると、点火面積、点
火形状を任意に変化させることができ、複雑形状物品を
均一に焼結するのにＪ＋−常に有利である。この他にも
、高周波誘電加熱、？ｔｔｒビームによる加熱、レーザ
ーによる加熱、助燃剤による加熱などを使用して点火す
ることができる。
火形状を任意に変化させることができ、複雑形状物品を
均一に焼結するのにＪ＋−常に有利である。この他にも
、高周波誘電加熱、？ｔｔｒビームによる加熱、レーザ
ーによる加熱、助燃剤による加熱などを使用して点火す
ることができる。
また点火面積と焼結の際の加圧圧力によって焼結体の結
晶粒子径を制御することができる。合成同時焼結時に加
える圧力が大きい程、結晶粒子の成長、粗大化が抑制さ
れ、均一で微細な結晶１ｉ？ ｆ’からなる緻密な焼結
体が得られる。
晶粒子径を制御することができる。合成同時焼結時に加
える圧力が大きい程、結晶粒子の成長、粗大化が抑制さ
れ、均一で微細な結晶１ｉ？ ｆ’からなる緻密な焼結
体が得られる。
金属元素と非金属元素を化合させてセラミ、クスを合成
する際に発生する反応熱が大きすぎると、焼結温度が制
御できず爆発的に反応が進行して４０００°Ｃ近くの超
高温に達することがある。このような焼結体では、セラ
ミックスの分解、蒸発や結晶粒子の異常粒成長が起こっ
て、内部に多くの欠陥を含んだものとなる。そのため、
セラミックスの生成反応熱が大きい系に対しては、合成
されるセラミ、クスと同・のセラミックス粉末、或は合
成されるセラミックスとは異なる種類のセラミックス粉
末を添加し、合成反応を希釈して発生する反応熱を制御
しながら焼結を進行させることにより、均一・微細な結
晶粒子からなる緻密な焼結体が得られるようになった。
する際に発生する反応熱が大きすぎると、焼結温度が制
御できず爆発的に反応が進行して４０００°Ｃ近くの超
高温に達することがある。このような焼結体では、セラ
ミックスの分解、蒸発や結晶粒子の異常粒成長が起こっ
て、内部に多くの欠陥を含んだものとなる。そのため、
セラミックスの生成反応熱が大きい系に対しては、合成
されるセラミ、クスと同・のセラミックス粉末、或は合
成されるセラミックスとは異なる種類のセラミックス粉
末を添加し、合成反応を希釈して発生する反応熱を制御
しながら焼結を進行させることにより、均一・微細な結
晶粒子からなる緻密な焼結体が得られるようになった。
以上、本発明を実施例によって説明する。
実施例１
一３２５メノンユの金属Ｔｉ粉末４７．９０ｇ（１モル
）と、平均粒径１．０μｍのＢ粉末２１．［ｉ２ｇ（２
モル）を混合した後、ＭＯ製の密封容器に真空封入した
。この密封容器には点火装置としてカーボンヒーターが
剌１込まれており、リード線が容器の外に取り出されて
いる。この密封容器を高圧発生装置内に置き、２０００
気圧のＡｒガスで加圧しながら、カーボンヒーターに通
電して点火した。電流はＴｉＢ２の生成反応が開始する
と直ちに遮断した。
）と、平均粒径１．０μｍのＢ粉末２１．［ｉ２ｇ（２
モル）を混合した後、ＭＯ製の密封容器に真空封入した
。この密封容器には点火装置としてカーボンヒーターが
剌１込まれており、リード線が容器の外に取り出されて
いる。この密封容器を高圧発生装置内に置き、２０００
気圧のＡｒガスで加圧しながら、カーボンヒーターに通
電して点火した。電流はＴｉＢ２の生成反応が開始する
と直ちに遮断した。
」１記のようにして得られたＴｉＢ２の焼結体は、密度
９９．３％、ＴｉＢ２への転換率９９％以」−であった
。
９９．３％、ＴｉＢ２への転換率９９％以」−であった
。
実施例２
一３２５メツツユの金属Ｚｒ粉末９１．２２ｇ （１モ
ル）と、平均粒径＋、ｏμｍのＢ粉末２１．８２ｇ （
２モル） ヲ混合した後、直径４０ｍ嘗の金型ブレスを
用いて、５ｔｏｎ／ｃ♂の圧力で型押成形した。この円
柱成形体の１部分を切断し、水銀圧入法で空隙率を調べ
たところ９．３％であった。残りの円柱成形体を反応容
器内に置き、円柱の上下面にカーボンヒーターを接触さ
せた。反応容器内をＡｒガスで置換した後、カーボンヒ
ーターに通電して点火した。電流はＺｒＢ２の生成反応
が開始すると直ちに遮断した。
ル）と、平均粒径＋、ｏμｍのＢ粉末２１．８２ｇ （
２モル） ヲ混合した後、直径４０ｍ嘗の金型ブレスを
用いて、５ｔｏｎ／ｃ♂の圧力で型押成形した。この円
柱成形体の１部分を切断し、水銀圧入法で空隙率を調べ
たところ９．３％であった。残りの円柱成形体を反応容
器内に置き、円柱の上下面にカーボンヒーターを接触さ
せた。反応容器内をＡｒガスで置換した後、カーボンヒ
ーターに通電して点火した。電流はＺｒＢ２の生成反応
が開始すると直ちに遮断した。
上記のようにして得られたＺｒＢ２の焼結体は、密度３
０．５％、ＺｒＢ２への転換率３９％以１．であった。
０．５％、ＺｒＢ２への転換率３９％以１．であった。
実施例３
−３２５メ、ツユの金属′ｒｉ粉末４７．９０ｇ （１
モル）と、平均粒径１００λのアモルファスカーボン１
２．０１ｇ（１モル）を混合した後、混合粉末の一部を
金型プレスを用いて２ ｔｏｎ／ａｍ”の圧力で、直径
６ｍ−高さ６ｉ＋ｍの円柱状に成形した。この円柱成形
体をＢＮ製容器の中に納め、成形体の上端面をカーボン
ヒーターに接触させた後、超高圧発生装置内に置き、３
００００ ｋＢ／ｃｍｔの圧力で加圧しながら、カーボ
ンヒーターに通電して点火した。電流はＴｉＣの生成反
応が開始すると直ちに遮断した。
モル）と、平均粒径１００λのアモルファスカーボン１
２．０１ｇ（１モル）を混合した後、混合粉末の一部を
金型プレスを用いて２ ｔｏｎ／ａｍ”の圧力で、直径
６ｍ−高さ６ｉ＋ｍの円柱状に成形した。この円柱成形
体をＢＮ製容器の中に納め、成形体の上端面をカーボン
ヒーターに接触させた後、超高圧発生装置内に置き、３
００００ ｋＢ／ｃｍｔの圧力で加圧しながら、カーボ
ンヒーターに通電して点火した。電流はＴｉＣの生成反
応が開始すると直ちに遮断した。
ｌ−記のようにして得られたＴｉＣの焼結体は密度９９
．７％、、ＴｉＣへの転換率９９％以りであった。
．７％、、ＴｉＣへの転換率９９％以りであった。
実施例４
一３２５メツ／ユの金属Ｓｉ粉末２８．０９ｇ （１モ
ル）と、平均粒径１００Ａのアモルファスカーボン１２
．０Ｉｇ（１モル）を混合した後、ＣＩＰ装置を用いて
この混合粉末を６ ｔｏｎ／ｃ＋＋’のｆＥ力で直１Ｗ
Ｉ５＋ｉ＋ｉの円柱に成形した。この円柱成形体の１部
分を切断し、水銀圧入法で空隙率を調へた際に水銀が全
く侵入しなかった。このことから考えてこの円柱成形体
の空隙率は５％以下であると劣えられる。残りの円１１
成形体を反応容器内に置き、反応容器内をｌＸｌ０−５
ｔｏｒｒ前後の真空にした後、反応容器内を８００°Ｃ
にＦ熱しながら、円柱の１一端面をレーザーによって加
熱して点火した。レーザーはＳｉＣの生成反応が開始す
ると直ちに遮断した。
ル）と、平均粒径１００Ａのアモルファスカーボン１２
．０Ｉｇ（１モル）を混合した後、ＣＩＰ装置を用いて
この混合粉末を６ ｔｏｎ／ｃ＋＋’のｆＥ力で直１Ｗ
Ｉ５＋ｉ＋ｉの円柱に成形した。この円柱成形体の１部
分を切断し、水銀圧入法で空隙率を調へた際に水銀が全
く侵入しなかった。このことから考えてこの円柱成形体
の空隙率は５％以下であると劣えられる。残りの円１１
成形体を反応容器内に置き、反応容器内をｌＸｌ０−５
ｔｏｒｒ前後の真空にした後、反応容器内を８００°Ｃ
にＦ熱しながら、円柱の１一端面をレーザーによって加
熱して点火した。レーザーはＳｉＣの生成反応が開始す
ると直ちに遮断した。
−ｔ−記のようにして得られたＳｉＣの煩し’ｉ体は、
密度９５．６％、ＳｉＣへの転換率９７％であった。
密度９５．６％、ＳｉＣへの転換率９７％であった。
実施例５
一３２５メノンユの金属Ｗ粉末１８３．８５ｇ （１モ
ル）と、平均粒径１００人のアモルファスカーボン１２
．０Ｉｇ（１モル）を混合した後、Ｗ製の密１１容器に
真空封入した。この密封容器には点火装置としてカーボ
ンヒーターが組込まれており、リード線が容器の外に取
り出されている。この密封容器を高圧発生装置内に置き
、密封容器を８００°Ｃにｒ熱し、２０００気圧のＡｒ
ガスで加圧しながら、カーボンヒーターに通電して点火
した。電流はＷＣの１１成反応が開始すると直ちに遮断
した。
ル）と、平均粒径１００人のアモルファスカーボン１２
．０Ｉｇ（１モル）を混合した後、Ｗ製の密１１容器に
真空封入した。この密封容器には点火装置としてカーボ
ンヒーターが組込まれており、リード線が容器の外に取
り出されている。この密封容器を高圧発生装置内に置き
、密封容器を８００°Ｃにｒ熱し、２０００気圧のＡｒ
ガスで加圧しながら、カーボンヒーターに通電して点火
した。電流はＷＣの１１成反応が開始すると直ちに遮断
した。
−１−記のようにして得られたＷＣの焼覆１′１体は、
密度９８．６％、ＷＣへの転換率３７％であった。
密度９８．６％、ＷＣへの転換率３７％であった。
実施例６
一３２５メッシュの金属ＡＱ粉末２６．９８ｇ （１モ
ル）を、直径６０１重の金型プレスを用いて２ ｔｏｎ
／ｃ♂の圧力で型押成形した。この円板成形体は理論密
度の３１．２％の密度であった。この円板成形体を高月
−発生％ ｉｆ 内に置き、円板−１−面の一端にカー
ボンヒーターを接触させた。高圧発生装置内に１５００
気圧のＮ、ガスを充填した後、ヒーターに通電して点火
した。電流はＡＱＮの生成反応が開始すると直ちに遮断
した。
ル）を、直径６０１重の金型プレスを用いて２ ｔｏｎ
／ｃ♂の圧力で型押成形した。この円板成形体は理論密
度の３１．２％の密度であった。この円板成形体を高月
−発生％ ｉｆ 内に置き、円板−１−面の一端にカー
ボンヒーターを接触させた。高圧発生装置内に１５００
気圧のＮ、ガスを充填した後、ヒーターに通電して点火
した。電流はＡＱＮの生成反応が開始すると直ちに遮断
した。
ｌ−記のようにして得られたＡＱＮの焼結体は、密度９
２．３％、ＡＱＮへの転換率９３％であった。
２．３％、ＡＱＮへの転換率９３％であった。
実施例７
一３２５メツシュの金属Ｓ＋鉛粉末８．０９ｇ （１モ
ル）に、５ｉ３１’Ｌ＋の合成反応を希釈して発生する
反応熱を制御しながら焼結を進行させる目的で、平均粒
径１μｍのＳｉ３Ｎ４粉末１４．０３ｇ（０，１モル）
を添加し混合した。この混合粉末を直径ＧＯ＋＋ｎの金
型プレスを用いて２ ｔｏｎ／ｃｍ”の圧力で型押成形
した。この円板成形体は理論密度の８０．３％の密度で
あった。この円板成形体を高圧発生装置内に置き、円板
！、而の一端にカーボンヒーターを接触させた。高圧発
生装置内に１５００気圧の素ガスを充填した後、ヒータ
ーに通電して点火した。電流はＳ ｉ ３Ｎ４のノ１成
反応が開始すると直ちに遮断した。
ル）に、５ｉ３１’Ｌ＋の合成反応を希釈して発生する
反応熱を制御しながら焼結を進行させる目的で、平均粒
径１μｍのＳｉ３Ｎ４粉末１４．０３ｇ（０，１モル）
を添加し混合した。この混合粉末を直径ＧＯ＋＋ｎの金
型プレスを用いて２ ｔｏｎ／ｃｍ”の圧力で型押成形
した。この円板成形体は理論密度の８０．３％の密度で
あった。この円板成形体を高圧発生装置内に置き、円板
！、而の一端にカーボンヒーターを接触させた。高圧発
生装置内に１５００気圧の素ガスを充填した後、ヒータ
ーに通電して点火した。電流はＳ ｉ ３Ｎ４のノ１成
反応が開始すると直ちに遮断した。
」１記のようにして得られたＳｉ３Ｎ４の焼結体は密度
９３．１％、Ｓｉ３Ｎ４への転換率９５％であった。
９３．１％、Ｓｉ３Ｎ４への転換率９５％であった。
実施例８
＝３２５メソ／ユの金属Ｔａ粉末１８０．９５ｇ（１モ
ル）と、−３２５メツ／ユの金属Ｓｉ粉末５Ｇ、Ｉ７ｇ
（２モル）を混合した後、Ｔａ製の密封容器に真空封入
した。
ル）と、−３２５メツ／ユの金属Ｓｉ粉末５Ｇ、Ｉ７ｇ
（２モル）を混合した後、Ｔａ製の密封容器に真空封入
した。
この密封容器には点火装置としてカーボンヒーターが組
込まれており、リード線が容器の外に取り出されている
。この密封容器を高圧発生装置内に置き、密封容器を６
００°Ｃに一′ｆ−熱して、２０００気■１のＡｒガス
で加圧しながら、カーボンヒーターに通電して点火した
。電流はＷＣの生成反応が開始すると直ちに遮断した。
込まれており、リード線が容器の外に取り出されている
。この密封容器を高圧発生装置内に置き、密封容器を６
００°Ｃに一′ｆ−熱して、２０００気■１のＡｒガス
で加圧しながら、カーボンヒーターに通電して点火した
。電流はＷＣの生成反応が開始すると直ちに遮断した。
」１記のようにして得られたＴ ａ Ｓ ｉ ２の焼結
体は密度９７．２％、 ＴａＳｉ２への転換率９６％で
あった。
体は密度９７．２％、 ＴａＳｉ２への転換率９６％で
あった。
第１図は本発明の方法（イ）と従来のノＪ法（Ｉ」）の
１−程図、第２図は本発明の反応開始のための点火方法
を説明する図で（イ）が１点点火法、（【］）が多点点
火法を示し、第３図は本発明の方法で作製したＴｉＢ２
焼結体の中央部の破面顕微鏡写真（Ｈ１２ｏｏ倍拡大図
）である。 １：Ｓｉ粉末、２：Ｃ粉末、３：混合、４：高圧成型、
５：成型、６：合成同時焼結、７：高圧ド合成同時焼結
、８：ＳＩＣ緻密質焼結体、９：加熱、１０：粉砕、１
１：焼結助剤添加混合、Ｉ２：焼結、１３：加圧、１４
：カーボンヒーター、Ａ：粉末合成玉枠、Ｂ：焼結工程
、Ｍ：混合物成型体。 （Ｎ 第１頁の続き ０発 明 者 上 條 栄 治 伊丹市昆陽北製作所内 １丁目１番１号 住友電気工業株式会社伊丹手続補正書
く方式） ％式％ ２、発明の名称 セラミックスの合成同時焼結法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 任 所 大阪市東区北浜５丁目１５番地名 称（２＋３
） 住友電気工業株式会社社長 用上哲部 ４、代理人 住 所 大阪市此花区島屋１丁目１番３号住友電気工業
株式会社内 昭和５９年８月２８日 ６、補正の対象 明細書中、「図面の簡単な説明」の欄。 ７、補正の内容 （］）明細書第１９頁７行目、 「破面」を「粒子構造の」に訂正する。
１−程図、第２図は本発明の反応開始のための点火方法
を説明する図で（イ）が１点点火法、（【］）が多点点
火法を示し、第３図は本発明の方法で作製したＴｉＢ２
焼結体の中央部の破面顕微鏡写真（Ｈ１２ｏｏ倍拡大図
）である。 １：Ｓｉ粉末、２：Ｃ粉末、３：混合、４：高圧成型、
５：成型、６：合成同時焼結、７：高圧ド合成同時焼結
、８：ＳＩＣ緻密質焼結体、９：加熱、１０：粉砕、１
１：焼結助剤添加混合、Ｉ２：焼結、１３：加圧、１４
：カーボンヒーター、Ａ：粉末合成玉枠、Ｂ：焼結工程
、Ｍ：混合物成型体。 （Ｎ 第１頁の続き ０発 明 者 上 條 栄 治 伊丹市昆陽北製作所内 １丁目１番１号 住友電気工業株式会社伊丹手続補正書
く方式） ％式％ ２、発明の名称 セラミックスの合成同時焼結法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 任 所 大阪市東区北浜５丁目１５番地名 称（２＋３
） 住友電気工業株式会社社長 用上哲部 ４、代理人 住 所 大阪市此花区島屋１丁目１番３号住友電気工業
株式会社内 昭和５９年８月２８日 ６、補正の対象 明細書中、「図面の簡単な説明」の欄。 ７、補正の内容 （］）明細書第１９頁７行目、 「破面」を「粒子構造の」に訂正する。
Claims (8)
- （１）金属元素と非金属元素を化合させて合成把際する
際に発生する反応熱を利用して、外熱を加えることなく
、あるいは通常の焼結温度よりはるかに低い温度で予熱
してセラミックの合成と焼結を行うことを特徴とするセ
ラミックスの合成同時焼結法。 - （２）金属元素が周期律表第■、第１Ｖａ、第Ｖａ及び
第Ｖｉａ族から選ばれた少くとも１種の元素であり、非
金属元素がＢ、Ｃ，Ｎ、Ｓｉからなる群から選ばれた少
くとも１種の元素であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載のセラミックスの合成同時焼結法。 - （３）金属元素と非金属元素の混合物に、合成されるセ
ラミックスと同一のセラミックス粉末、或は合成される
セラミックスとは異なる種類のセラミ、クス粉末を、合
成反応の希釈剤として添加することによって、セラミッ
クスの合成反応が進行する速度を制御しながら焼結する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセラミッ
クスの合成同時焼結方法。 - （４）金属元素と非金属元素の混合物を成形した後、こ
の成形体の一部を加熱してセラミックスの合成反応を開
始させ、この時発生する反応熱によって隣接する部分の
合成反応を誘起し、順次成形体全体までセラミックス化
しながら焼結することを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のセラミックスの合成同時焼結方法。 - （５）特許請求の範囲第（４）項記載の合成反応開始の
ための加熱方法がカーボンヒーターを用いた通電加熱、
電子ビームによる加熱、高周波誘導加熱、レーザーによ
る加熱、助燃剤による加熱のいずれかであることを特徴
とするセラミックスの合成同時焼結方法。 - （６）金属元素と非金属元素の混合物からセラミ。 クスを合成する時に発生する反応熱を利用して焼結を行
う際に、高圧力下で合成させることにより、焼結体の緻
密化を促進することを特徴とするセラミックスの合成同
時焼結方法。 - （７）金属元素と非金属元素の混合物を高圧力下で圧密
体の空隙率が３０％以下になるまで圧密した後、セラミ
ックスの合成時に発生する反応熱を利用して焼結を行う
ことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載のセラミッ
クスの合成同時焼結方法。 - （８）金属元素が周期律表第■族、第■ａ族、第Ｖａ族
および第Ｖｌａ族から選ばれた少なくとも１種の金属元
素と、Ｂ、Ｃ，Ｎ、Ｓｉからなる群゛より選ばれた少く
とも１種の元素であることを特徴とする特許請求の範囲
第６項記載のセラミックスの合成量Ｉｌ￥焼結方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59100893A JPS60246270A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | セラミツクスの合成同時焼結法 |
| DE3588005T DE3588005T2 (de) | 1984-05-18 | 1985-05-17 | Verfahren zum Sintern von keramischen Körpern mit einer verteilten Metallverstärkung. |
| DE8585303474T DE3584475D1 (de) | 1984-05-18 | 1985-05-17 | Verfahren zum sintern von keramischen koerpern und dadurch hergestellte keramische koerper mit einer verteilten metallverstaerkung. |
| EP91102739A EP0435854B1 (en) | 1984-05-18 | 1985-05-17 | Method of sintering metal-dispersed reinforced ceramics |
| EP85303474A EP0165707B1 (en) | 1984-05-18 | 1985-05-17 | Method of sintering ceramics and metal-dispersed reinforced ceramics obtained thereby |
| US07/158,115 US4906295A (en) | 1984-05-18 | 1988-02-16 | Dispersed reinforced ceramics |
| US07/392,287 US4965044A (en) | 1984-05-18 | 1989-08-11 | Method of sintering ceramics and metal dispersed reinforced ceramics obtained thereby |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59100893A JPS60246270A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | セラミツクスの合成同時焼結法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60246270A true JPS60246270A (ja) | 1985-12-05 |
| JPH0235705B2 JPH0235705B2 (ja) | 1990-08-13 |
Family
ID=14286012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59100893A Granted JPS60246270A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | セラミツクスの合成同時焼結法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60246270A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4889745A (en) * | 1986-11-28 | 1989-12-26 | Japan As Represented By Director General Of Agency Of Industrial Science And Technology | Method for reactive preparation of a shaped body of inorganic compound of metal |
| JPH10101433A (ja) * | 1996-09-30 | 1998-04-21 | Kagaku Gijutsu Shinko Jigyodan | ＴｉＢ２ −ＳｉＣ系複合セラミックス |
| JP2018135224A (ja) * | 2017-02-20 | 2018-08-30 | 一般財団法人ファインセラミックスセンター | 炭化珪素焼結体の製造方法 |
| JP2018135223A (ja) * | 2017-02-20 | 2018-08-30 | 一般財団法人ファインセラミックスセンター | セラミック複合材料の製造方法及びセラミック部材の製造方法 |
-
1984
- 1984-05-18 JP JP59100893A patent/JPS60246270A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4889745A (en) * | 1986-11-28 | 1989-12-26 | Japan As Represented By Director General Of Agency Of Industrial Science And Technology | Method for reactive preparation of a shaped body of inorganic compound of metal |
| JPH10101433A (ja) * | 1996-09-30 | 1998-04-21 | Kagaku Gijutsu Shinko Jigyodan | ＴｉＢ２ −ＳｉＣ系複合セラミックス |
| JP2018135224A (ja) * | 2017-02-20 | 2018-08-30 | 一般財団法人ファインセラミックスセンター | 炭化珪素焼結体の製造方法 |
| JP2018135223A (ja) * | 2017-02-20 | 2018-08-30 | 一般財団法人ファインセラミックスセンター | セラミック複合材料の製造方法及びセラミック部材の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0235705B2 (ja) | 1990-08-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |