JPS6054983A - 繊維強化セラミックスの製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は高性能の繊維強化セラミックスの製造方法に関
するものである。

（従来技術とその問題点） セラミックスは金属プラスチックスと比較しすぐれた耐
熱性、耐酸化性を持つため、高温に耐える構造材料とし
てガスタービン部材断熱エンジン用材料等への応用が注
目されている。

しかしながらセラミックスは機械的、熱的衝撃に弱く、
かつ小さな傷に対して脆いという欠点を有するため、使
われて来た歴史の古さの割に実用化されるに至っていな
い。

これらの欠点を改笛するためには、セラミックス、炭素
等の繊維物質でセラミックスのマトリックスを強化する
繊維強化セラミックス（以下ＦＲＣと記載する）の考え
方が有効である。

ＦＲＣの製造方法には大別してヂョツプドファイバーや
ウィスカーをセラミックス粉末を混合する方法と、長繊
維を用いて一維基］ｌを構成１．スラリー状のマトリッ
クス粉末を含浸させる方法とがある。

のが困難で、繊維にセラミックス粉末のヌラリーを付着
させて巻取る巻取法や、布状基材に含浸させて積重ねる
積層法等が用いられるが、基材の細かい隙間にマトリッ
クス粉末が浸入しにくく、また付着量のＷ、１節がしに
くい、そのため出来」ユつたＦＲＣにボイドを生じたり
、密度が不均一になるなどの欠点がある。

（発明の構成） 本発明は長繊維を用いる繊維強化セラミックス（ＦＲＣ
）の従来の製造方法における欠点を克服し、簡便にして
品質、性能のすぐれたＦＲＣの製造方法に関するもので
ある。

本発明の意図するところは 繊維基村上に単一もしくは複数の成分からなるセラミッ
クス粉末を不可逆的に付着させ一度付着した微粉末が脱
落しにくいようにする。

基材全体に均一に付着させる等を実現するため強化繊維
基材上に、電気的にセラミックス粉末を析出させる方法
を発明した、即ち、いわゆる電気泳動沈積法を用いるこ
とにより効果的に炭素微粉を基材上に析出させることに
成功した。炭化硅素繊維や炭素繊維のように材料自体ｔ
＝導電性のある基材は直接使用可能であるが、実質的に
導電性を有しないホウ素繊維のような繊維は繊維表面を
導電性物質を被覆するなどの方法が必要である。

この方法について詳しく記述すると、 セラミックス粉末を電気泳動させるためには、液体中で
荷電させることが必要である。セラミックス粉末粒子は
それ自体イオン化しないから電荷を運ぶ担体をナラミツ
２ス粒子に付着させ、この担体により電気泳動を起こさ
せる。

この時に使用する担体は士うミソクス粒子に付着し、か
つ液体中で電離させ得るものならば使用可能であるが、
基材−１−に析出後除去する必要があり、電着塗装用に
用いられるポリカルボン酸素樹脂（アニオン系）、ポリ
アミノ酸系樹脂（カチオン系）等が使用できる。またセ
ラミックス粉末は十分に微細化する必要があり、実用的
には４０μ？ｎ以下の粒径にすることが望ましい。

セラミックス粉末は１種類でも数種類の混合物でもよく
必要に応じて焼結助１Ａ、潤滑材のような添加物を添加
し、同時に析出させることが可能である。

実際の作業に当っては液の攪拌、繊維基材の揺動、超音
波等での液及び基材の加振等により基材全体５− に炭素粉末を付着させる工夫が必要である。

このようにして基材」二にマトリックスセラミツクス粉
末を沈積させたのち乾燥し水等の液体を除去したあと、
３００〜ｌ０００℃に加熱し担体を揮散させる。担体は
分解残香が残留しにくい物質を選択することが必要であ
る。

この段階において担体を除去した繊維基材−セラミック
ス粉末混合体が得られる。

このようにして得られた混合体は使用するマトリックス
セラミックスの粉末の性質により、焼結条件を設定し焼
結する。焼結方法は加圧焼結、常圧焼結あるいは両者の
組合せにより焼結し、ＦＲＣとする。焼結温度はセラミ
ックスの種類により異なるが通常１０００℃〜２０００
℃の範囲である。

〈実施例〉 （１）窒化けい素粉末を微粉砕し平均粒径２μｍとし、
同様に微粉砕したマグネシア粉末、アルミナ粉末を各々
５重量バー七ントの配合比になるよう加え均一に混合し
た。

（Ｉｔ）上記粉末をアクリルアマイド系樹脂とよく混練
６− したのち水に分１１ｔさぜいわゆるカチオン系塗料の状
態とした。

（ｌｉｔ）次に炭化けい素繊維織布（−カロン■）を用
意し、これを陰棒とし、対向する陽極としては、炭素板
を用い、−１−記水溶液に浸漬し、約２００■の電圧を
印加し、よく攪拌混合しながら１０分間通電した。

（１ｖ）得られた混合体を１００℃で１時間乾燥後、減
圧下アルゴン雰囲気中で徐々に昇温し、５００℃迄加熱
することにＪ：り揮発力を除去した。

（Ｖ）更に不活性雰囲気中で１８００℃−２時間加圧焼
結した。加圧力はＩ　５０Ｋｇ／ｃ１１である。

（Ｖｌ）得られた繊維強化セラミックスは、無強化のも
のと比較しすぐれた靭性を示した。

（発明の効果） 本発明によれば靭性の高い、機械強度、耐熱性に富む繊
維強化セラミックスが製造出来る。

７− 手続補正書 昭和５８年１り月／２日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 ２、発明の名称 繊維強化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 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 ５、補正命令の日付 自発補正 ６、補正の対象 明細書中、発明の詳細な説明の欄、 ７、補正の内容 （＋）第２頁下から５行［Ｉの「カスタービン部＋４断
熱エンジン」を「ガスタービン用部４本断熱エンジン」
に訂正する。

（２）第３頁下から５行１−１の「積層法」を「積層法
」に訂正する。

（３）第４頁８行「１「不可逆的」を「不可逆的１に訂
正する。

（４）第６頁４行口の「１１着させる等を実］１１１＋
を「付着させる、等である。これらを実現」に訂正する
。

（５）第６頁４行口の「炭素騒粉」を「セラミックス微
粉末」に訂正する。

（６）第６頁４行口の「ポリカルボン酸素（＾１脂」を
「ポリカルボン酸系樹脂自ｄ１正する。

（７）第６頁１行１１の「炭素」を「セラミックス」に
訂正する。

（８）第６頁３行口の「乾燥し水等の液体」を「乾燥し
、液体成分」に訂正する。

（９）第６頁４行口［ｌ１体を揮散］をｒｌｊｉ１４を
分解もしくは揮散」に訂正する。

（１０）第６頁５行口の「物質を選択」を「物質あるい
は、残留物が最終焼結体に悪影響を与えない物質を選択
」に訂正する。

（１１）第７頁１行口の「のち水に」を「のち浴液中に
」に訂正する。

（１２）第７頁５行口の「水溶液」を「浴液」に訂正す
る。

（１３）第６頁４行口の「揮発力」を「揮発分」に訂正
する。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックスのマトリックスを飾１熱性の補強繊
   維とで構成される繊維強化セラミックスの製造方法にお
   いて、マトリックスを形成させるセラミックスの微粉末
   に、液体中にてイオン化しうる担体を付着させたのち液
   体中に分散させ、その後導電性を有する補強繊維基材と
   対向電極を該分散液に浸漬し、繊維基材と対向電極との
   間に直流電圧を印加し、電気泳動に上りセラミックス微
   粉末と担体とを補強繊維基材」−に沈積させるこれによ
   って得られたセラミックス−補強繊維混合体を加熱によ
   り担体を分解もしくは揮散させたのち焼成することを特
   徴とする繊維強化セラミックスの製造方法
2. （２）補強繊維が炭化硅素であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の繊維強化セラミックスの製造方
   法
3. （３）補強繊維が炭素繊維であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の繊維強化セラミックスの製造方
   法
4. （４）補強繊維がそれ自体導電性を有しない材料からな
   り、かつ繊維表面を導電性を有する物質で被覆しである
   繊維であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の繊維強化セラミックスの製造方法