JPS61266538A - Al↓2O↓3−Al−Si系複合フアイバ−の製造方法 - Google Patents
Al↓2O↓3−Al−Si系複合フアイバ−の製造方法Info
- Publication number
- JPS61266538A JPS61266538A JP60106940A JP10694085A JPS61266538A JP S61266538 A JPS61266538 A JP S61266538A JP 60106940 A JP60106940 A JP 60106940A JP 10694085 A JP10694085 A JP 10694085A JP S61266538 A JPS61266538 A JP S61266538A
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- Japan
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- composite fiber
- sio2
- fiber
- glass fiber
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
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
り至」」−1利、用1分野−
この発明(,1、ΔQ2 Q :1−Δ9−・3i系複
合)?イバーの製造方法(′二関する。 LJ=、(Q−韮。術 アルミナ系セラミック材11は硬さ、機械的強疫、耐熱
性、化学的安定性等(、優れており、またSiCやSi
3 N4のセラミ・ツク材料と比較しても耐熱性が劣
っ−1:お+3ず、しか])安価に得られることから、
二1業用セラミック材料としで広く用いられ(いる3゜ 従来、アルミL系セラミック製品Lt、141結晶ファ
イバ・−を除き、粉体を所定形状に成形し)たのらに焼
成噂゛るか、あるいは成形と焼成を同特に行う(二とに
よって製造しでいた。1第1図)こ示4”、Lう←二、
従来のアルミノ゛系セラミック材料は、単純形状の精状
体1が:、・l・・リックスを構成している。 1!l互解、決71.!よ、)ど!i2..−企間−題
一点従来のアルミノ−系セラミック材料には次のような
欠点があった。 (1)硬いため加1性が劣る。 〈2〉脆性の強い材料であるノ、二め衝撃に″弱い3゜
一般的1い)で、セラミック材料は破壊靭性値が金属に
比べ人中に劣っCいる1、 (3)複雑形状の製品を精密に成形加1゜・;−るのが
困難である。 (4)焼成温度が1500〜1900℃と高い。 (5)焼成収縮が大きい。 (6)耐熱衝撃性が小さい。 (7)金属に比べて潤滑性が劣っている。 このような欠点があるため、アルミナ系セラミック製品
は、多くの優れた基本的特性を有しながら、強度特性と
か機械的な信頼性が厳しく要求される構造材としては使
用が困難であった。 旦」しΔ月」! この発明は、前述のような従来技術の欠点を解消して、
強度特性や機械的な信頼性を低下させずに、しかも安価
に製造できるAg2O3−AQ−8i系複合ファイバー
の製造方法を提供することを目的としている。 11へ」i このような目的を達成するために、この発明は、810
2を主成分とするグラスファイバーをAQで蒸着処理し
てグラスファイバー中のSiO2とAllを反応させる
ことを特徴とするAQzO3−Ail−8i系複合ファ
イバーの製造方法を要旨としている。 、を °するための 第2図は、この発明によるA(1203−AQ−8i系
複合ファイバーの微細構造を示す断面図で、第3図はそ
の複合ファイバーの切断面(ダイヤモンドペーストによ
る研磨面)を示す倍率800倍の顕微鏡写真である。 第2〜3図からも明らかなように、この発明によるAQ
203−AQ−8i系複合ファイバーは、A (I20
sの複雑形状の長尺体3が互いに連結されて連続する
ことにより全体としてマトリックスを構成し、そのマト
リックスにAllと3iの固溶体4が密に設けられ工い
る。 第4〜6図は本発明による複合ファイバーからA<1と
3iの固溶体4を完全に除去してA Q203のマトリ
ックスのみを示す倍率10oO倍、2000倍cf5J
:び7000倍)顕微鏡写真である。 第4〜6図からも明白なように、A b O3の長尺体
3からなるマトリックスは、全体として三次元網状にな
っている。A 2203の長尺体3が種々の三次元方向
にランダムに向くように不規則に配置されている。しか
も、AQ203の長尺体3は規則的な一定形状でなく不
規則な形状をしていて、各々が比較的偏平になっている
。 この発明による複合ファイバーの製造方法について述べ
ると、まずSiO2を主成分とするグラスファイバー(
例えば石英ガラスのファイバー)をつくる。そして、そ
のようなグラスファイバーを減圧下または不活性雰囲気
下でAQで蒸着処理することにより、4AQ→−38i
Oz→2AQzO3+3Siの式に従ってAQとSiO
2を反応させ、グラスファイバー中の5iOzをA Q
203に置換する。このようにしてAQ203−AQ
−8i系複合ファイバーが得られる。 この発明によるAQ203−AQ−3i系複合ファイバ
ーの好ましい組成はN A (1203が50〜90重
匿%、AQが5〜25重湯%、Siが2〜25重囲%で
ある。このようなA(ho3−AQ−3i系複合ファイ
バーの組成は、Allによるグラスファイバーへの蒸着
時間を変化させることによって調節することができる。 ちなみに、Al2203、AQおよびSiの組成を前述
のように限定する理由について付言すれば、つぎのとお
りである。 (i ) S jが2%J、りも少ない場合、強度特性
に影ヤマItイ′にいが、クツ・スーノン・′イム−4
゜Alで蒸着する麟間苓極端1(、”艮<04、(、す
ればならなくイrす、製造コスト・が」〜冒づイ1゜(
2) S iが25%よりt〉人ざ′い場合、Δ9がS
I O2と置換しにくくなり、ぞの結果、A Q20
3のマI・リツクスが充分(q、生成t1!゛ヂ、機械
的強度が低くなる。 (3)八9203が50%より小の場合、機械的強度お
よび耐熱性が低く、まに5耐摩耗性が劣る。 (4)AQ2Oaが90%よりも大きい場合、靭性が劣
り、脆くなる。 (5)Allが5%よりも少ない場合は、△交シ・03
およびSiの川が多くなり、反応が;jl くなる。ま
た、靭性が劣る。 〈6)△9が25%よりも大きい場合、耐摩耗性が低ト
する。2 #ニアS、Z−、、、の発明)CよるA Q203−Δ
Q5′;;系枚合ノン・イバーのガス透過率ト1.1%
よりも小にするのが望ましい。 6曹(・′”応じ
合)?イバーの製造方法(′二関する。 LJ=、(Q−韮。術 アルミナ系セラミック材11は硬さ、機械的強疫、耐熱
性、化学的安定性等(、優れており、またSiCやSi
3 N4のセラミ・ツク材料と比較しても耐熱性が劣
っ−1:お+3ず、しか])安価に得られることから、
二1業用セラミック材料としで広く用いられ(いる3゜ 従来、アルミL系セラミック製品Lt、141結晶ファ
イバ・−を除き、粉体を所定形状に成形し)たのらに焼
成噂゛るか、あるいは成形と焼成を同特に行う(二とに
よって製造しでいた。1第1図)こ示4”、Lう←二、
従来のアルミノ゛系セラミック材料は、単純形状の精状
体1が:、・l・・リックスを構成している。 1!l互解、決71.!よ、)ど!i2..−企間−題
一点従来のアルミノ−系セラミック材料には次のような
欠点があった。 (1)硬いため加1性が劣る。 〈2〉脆性の強い材料であるノ、二め衝撃に″弱い3゜
一般的1い)で、セラミック材料は破壊靭性値が金属に
比べ人中に劣っCいる1、 (3)複雑形状の製品を精密に成形加1゜・;−るのが
困難である。 (4)焼成温度が1500〜1900℃と高い。 (5)焼成収縮が大きい。 (6)耐熱衝撃性が小さい。 (7)金属に比べて潤滑性が劣っている。 このような欠点があるため、アルミナ系セラミック製品
は、多くの優れた基本的特性を有しながら、強度特性と
か機械的な信頼性が厳しく要求される構造材としては使
用が困難であった。 旦」しΔ月」! この発明は、前述のような従来技術の欠点を解消して、
強度特性や機械的な信頼性を低下させずに、しかも安価
に製造できるAg2O3−AQ−8i系複合ファイバー
の製造方法を提供することを目的としている。 11へ」i このような目的を達成するために、この発明は、810
2を主成分とするグラスファイバーをAQで蒸着処理し
てグラスファイバー中のSiO2とAllを反応させる
ことを特徴とするAQzO3−Ail−8i系複合ファ
イバーの製造方法を要旨としている。 、を °するための 第2図は、この発明によるA(1203−AQ−8i系
複合ファイバーの微細構造を示す断面図で、第3図はそ
の複合ファイバーの切断面(ダイヤモンドペーストによ
る研磨面)を示す倍率800倍の顕微鏡写真である。 第2〜3図からも明らかなように、この発明によるAQ
203−AQ−8i系複合ファイバーは、A (I20
sの複雑形状の長尺体3が互いに連結されて連続する
ことにより全体としてマトリックスを構成し、そのマト
リックスにAllと3iの固溶体4が密に設けられ工い
る。 第4〜6図は本発明による複合ファイバーからA<1と
3iの固溶体4を完全に除去してA Q203のマトリ
ックスのみを示す倍率10oO倍、2000倍cf5J
:び7000倍)顕微鏡写真である。 第4〜6図からも明白なように、A b O3の長尺体
3からなるマトリックスは、全体として三次元網状にな
っている。A 2203の長尺体3が種々の三次元方向
にランダムに向くように不規則に配置されている。しか
も、AQ203の長尺体3は規則的な一定形状でなく不
規則な形状をしていて、各々が比較的偏平になっている
。 この発明による複合ファイバーの製造方法について述べ
ると、まずSiO2を主成分とするグラスファイバー(
例えば石英ガラスのファイバー)をつくる。そして、そ
のようなグラスファイバーを減圧下または不活性雰囲気
下でAQで蒸着処理することにより、4AQ→−38i
Oz→2AQzO3+3Siの式に従ってAQとSiO
2を反応させ、グラスファイバー中の5iOzをA Q
203に置換する。このようにしてAQ203−AQ
−8i系複合ファイバーが得られる。 この発明によるAQ203−AQ−3i系複合ファイバ
ーの好ましい組成はN A (1203が50〜90重
匿%、AQが5〜25重湯%、Siが2〜25重囲%で
ある。このようなA(ho3−AQ−3i系複合ファイ
バーの組成は、Allによるグラスファイバーへの蒸着
時間を変化させることによって調節することができる。 ちなみに、Al2203、AQおよびSiの組成を前述
のように限定する理由について付言すれば、つぎのとお
りである。 (i ) S jが2%J、りも少ない場合、強度特性
に影ヤマItイ′にいが、クツ・スーノン・′イム−4
゜Alで蒸着する麟間苓極端1(、”艮<04、(、す
ればならなくイrす、製造コスト・が」〜冒づイ1゜(
2) S iが25%よりt〉人ざ′い場合、Δ9がS
I O2と置換しにくくなり、ぞの結果、A Q20
3のマI・リツクスが充分(q、生成t1!゛ヂ、機械
的強度が低くなる。 (3)八9203が50%より小の場合、機械的強度お
よび耐熱性が低く、まに5耐摩耗性が劣る。 (4)AQ2Oaが90%よりも大きい場合、靭性が劣
り、脆くなる。 (5)Allが5%よりも少ない場合は、△交シ・03
およびSiの川が多くなり、反応が;jl くなる。ま
た、靭性が劣る。 〈6)△9が25%よりも大きい場合、耐摩耗性が低ト
する。2 #ニアS、Z−、、、の発明)CよるA Q203−Δ
Q5′;;系枚合ノン・イバーのガス透過率ト1.1%
よりも小にするのが望ましい。 6曹(・′”応じ
【、i6”の発明し1′:よるΔQ2
Q :q −A Q −−8I M ’III合7
i”” 4 ハ【;1、iQ: It −/’ 50
’(”;−(゛加熱すl理しス使用−4るj゛]・((
、」、す、より人さな効果巷゛(、匈16(1、と、が
(゛さる。。 なお、この明わ1山)におい?: f、t、[グニ:・
スノ戸−fバ・・、1は最も広い反1味゛C使川じζ−
いるので、狭酋のグラスファイバ・のみくjゝ心:<、
!、:とえばグラスウール、つ・イス力・−・その他の
ξρ状休体づべ“〈:含むもの(1″ある6゜丈り一例
− 第7図はこの発明による八〇2 C,、) 3・へ〇−
8i系複合ファイバーを製造1−るlコニめの蒸6′装
置の一例の概略4・、・示しで゛いる。 石英ガラス製の反応容器1は」一部が開放、″〜れてい
て、下方部がり1しられにいる1、その内部には高純1
真カー・ボン製のルツボ2が配置しである。反応容器1
の、F部にはシ11ツタ−3が設けである。シャッター
3の上部には出入れ部分4が設けである。出入れ部分4
の側部には別のシ1アッター・5が設けである。出入れ
部分4とシャッター3を貫通して線状の保持器6が垂直
に配装できるよう(なり工いる。 保持器6の上部は十王駆動機構13(、″連結されてい
で、下方部は成形前のくたとえばバルク状の)グラスフ
ァイバー7を保持する。また、反応容器1の、1゛、方
側部には排気rl Bが形成しであって、真空ポンプ9
に接続しノである。 さらに反応容器1およびグラスファイバー・7の外側に
はヒー・−夕10が螺旋状ら一配置しノ(ある。 符号12はルツボ2に収容されて、いる純度99.9%
の1@液を示している。 なお、ルツボ2を支持4るための手段は図の簡略4−は
かるため図示を省略I、2(“いる、。 製造にあたっでは、1ず5102を主成分とするくたと
えば7[l芙ガラλ製の〉グラスファイバ〜7をつくる
。シャッター5を[li’Gj G、lζ゛、そのグラ
スファイバーフ庖・保持器(3の下端に取りつ&:1
、 (、、かるのちシャッタ・5を開じる。 つぎtJ1シャッター・3を間It T、保持器Gの下
端を1・問ざぜること(、より、そのグラスファバー7
を10〜・15TO口゛の減圧トの反応容器1内で保持
づ゛る。イの間、與j1哀99.9%のへQ融液′12
が加熱されで蒸発し、り−、ノスファ・イバー 7′に
蒸着する。それに31、す、4△Q+−3SiO2→2
△Q2 (’、’、) 3−1−3 ”−i !の式に
LノたがつでΔ9とSiO2を反応さゼ、グラスファバ
ーフ中の$i02をAす203に置換1.・、複合ノン
・、イバーを・得、と)1、fの(Sつど、保持器6の
1・端をざらにに界さ4することにJ、。 り複合フッ・イバ・−を出入れ部分4まで上昇させ、シ
ャッター3を閉じてからシャッター5を開け、複合ファ
イバーを保持器6から除去する。 11へ11 本発明によるAQ203−AQ−8i系複合ファイバー
を用いて成形体をつくった場合、機械的強度、耐摩耗性
が高いとともに、従来のセラミック材料に比較して靭性
や1IIW4性を大1】に向上させることができる。 また、金属と比較すると、この発明による1zo3−A
Q −8t lf<N合−ypイt<−の比重は大巾に
小さい。 脱脂1 本発明によるAll203−AQ−8i系複合ファイバ
ーは、成形体にした場合、靭性および軽量を必要とする
航空機の構造材、オールセラミックスのエンジン、防弾
チョッキ、戦車のそう甲板、ゴルフクラブのフェース、
バイ′Aセラミックス等に最適である。 また、本発明によるA(ho3−AQ −8i系複合フ
ァイバーは、潤滑性と耐摩耗性がよいので、メカニカル
シールや、つり糸リングとしても最適である。
Q :q −A Q −−8I M ’III合7
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、」、す、より人さな効果巷゛(、匈16(1、と、が
(゛さる。。 なお、この明わ1山)におい?: f、t、[グニ:・
スノ戸−fバ・・、1は最も広い反1味゛C使川じζ−
いるので、狭酋のグラスファイバ・のみくjゝ心:<、
!、:とえばグラスウール、つ・イス力・−・その他の
ξρ状休体づべ“〈:含むもの(1″ある6゜丈り一例
− 第7図はこの発明による八〇2 C,、) 3・へ〇−
8i系複合ファイバーを製造1−るlコニめの蒸6′装
置の一例の概略4・、・示しで゛いる。 石英ガラス製の反応容器1は」一部が開放、″〜れてい
て、下方部がり1しられにいる1、その内部には高純1
真カー・ボン製のルツボ2が配置しである。反応容器1
の、F部にはシ11ツタ−3が設けである。シャッター
3の上部には出入れ部分4が設けである。出入れ部分4
の側部には別のシ1アッター・5が設けである。出入れ
部分4とシャッター3を貫通して線状の保持器6が垂直
に配装できるよう(なり工いる。 保持器6の上部は十王駆動機構13(、″連結されてい
で、下方部は成形前のくたとえばバルク状の)グラスフ
ァイバー7を保持する。また、反応容器1の、1゛、方
側部には排気rl Bが形成しであって、真空ポンプ9
に接続しノである。 さらに反応容器1およびグラスファイバー・7の外側に
はヒー・−夕10が螺旋状ら一配置しノ(ある。 符号12はルツボ2に収容されて、いる純度99.9%
の1@液を示している。 なお、ルツボ2を支持4るための手段は図の簡略4−は
かるため図示を省略I、2(“いる、。 製造にあたっでは、1ず5102を主成分とするくたと
えば7[l芙ガラλ製の〉グラスファイバ〜7をつくる
。シャッター5を[li’Gj G、lζ゛、そのグラ
スファイバーフ庖・保持器(3の下端に取りつ&:1
、 (、、かるのちシャッタ・5を開じる。 つぎtJ1シャッター・3を間It T、保持器Gの下
端を1・問ざぜること(、より、そのグラスファバー7
を10〜・15TO口゛の減圧トの反応容器1内で保持
づ゛る。イの間、與j1哀99.9%のへQ融液′12
が加熱されで蒸発し、り−、ノスファ・イバー 7′に
蒸着する。それに31、す、4△Q+−3SiO2→2
△Q2 (’、’、) 3−1−3 ”−i !の式に
LノたがつでΔ9とSiO2を反応さゼ、グラスファバ
ーフ中の$i02をAす203に置換1.・、複合ノン
・、イバーを・得、と)1、fの(Sつど、保持器6の
1・端をざらにに界さ4することにJ、。 り複合フッ・イバ・−を出入れ部分4まで上昇させ、シ
ャッター3を閉じてからシャッター5を開け、複合ファ
イバーを保持器6から除去する。 11へ11 本発明によるAQ203−AQ−8i系複合ファイバー
を用いて成形体をつくった場合、機械的強度、耐摩耗性
が高いとともに、従来のセラミック材料に比較して靭性
や1IIW4性を大1】に向上させることができる。 また、金属と比較すると、この発明による1zo3−A
Q −8t lf<N合−ypイt<−の比重は大巾に
小さい。 脱脂1 本発明によるAll203−AQ−8i系複合ファイバ
ーは、成形体にした場合、靭性および軽量を必要とする
航空機の構造材、オールセラミックスのエンジン、防弾
チョッキ、戦車のそう甲板、ゴルフクラブのフェース、
バイ′Aセラミックス等に最適である。 また、本発明によるA(ho3−AQ −8i系複合フ
ァイバーは、潤滑性と耐摩耗性がよいので、メカニカル
シールや、つり糸リングとしても最適である。
第1図は従来のアルミナ系しラミツク材料の微細構造を
示す断面図、第2図はこの発明によるA+1203−A
ll−8i系複合ファイバーの微細構造を示す断面図、
第3図はこの発明によるAQ203−AQ−8i系複合
ファイバーの微細構造の断面を示す顕微鏡写真、第4〜
6図は第3図に示した複合ファイバーのA +!203
マトリツクスのみを示す互に倍率の異なる顕微鏡写真、
第7図は本発明方法を実施するための蒸着装置の一例を
示す概略説明図である。 1、、、、、反応容器 20.。1.ルツボ 3・5・0.シトツタ− 4、、、、、出入れ部分 7・・・・、ゲラスフ?イノτ− 12、、、、AQ融液 第1図 第3図 ひ:/′i 図 第に>fi 第(1図
示す断面図、第2図はこの発明によるA+1203−A
ll−8i系複合ファイバーの微細構造を示す断面図、
第3図はこの発明によるAQ203−AQ−8i系複合
ファイバーの微細構造の断面を示す顕微鏡写真、第4〜
6図は第3図に示した複合ファイバーのA +!203
マトリツクスのみを示す互に倍率の異なる顕微鏡写真、
第7図は本発明方法を実施するための蒸着装置の一例を
示す概略説明図である。 1、、、、、反応容器 20.。1.ルツボ 3・5・0.シトツタ− 4、、、、、出入れ部分 7・・・・、ゲラスフ?イノτ− 12、、、、AQ融液 第1図 第3図 ひ:/′i 図 第に>fi 第(1図
Claims (1)
- (1)SiO_2を主成分とするファイバーをAlで蒸
着処理してファイバー中のSiO_2とAlを反応させ
ることを特徴とするAl_2O_3−Al−Si系複合
ファイバーの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60106940A JPS61266538A (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | Al↓2O↓3−Al−Si系複合フアイバ−の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60106940A JPS61266538A (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | Al↓2O↓3−Al−Si系複合フアイバ−の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61266538A true JPS61266538A (ja) | 1986-11-26 |
JPH0549732B2 JPH0549732B2 (ja) | 1993-07-27 |
Family
ID=14446380
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60106940A Granted JPS61266538A (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | Al↓2O↓3−Al−Si系複合フアイバ−の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61266538A (ja) |
-
1985
- 1985-05-21 JP JP60106940A patent/JPS61266538A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0549732B2 (ja) | 1993-07-27 |
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