JPS6212194B2 - - Google Patents
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- JPS6212194B2 JPS6212194B2 JP56019399A JP1939981A JPS6212194B2 JP S6212194 B2 JPS6212194 B2 JP S6212194B2 JP 56019399 A JP56019399 A JP 56019399A JP 1939981 A JP1939981 A JP 1939981A JP S6212194 B2 JPS6212194 B2 JP S6212194B2
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
本発明は特定な方向にすぐれた抗張力を有する
炭化珪素焼結体の製造法に関する。 炭化珪素焼結体は低熱膨脂性で、機械強度や熱
伝導が大きく、耐酸化性も良好なことから、発熱
体やエンジン部品その他の耐熱構造材料として、
最近広範な用途が関けてきた材質であるが、金属
に比べ靭性が乏しく、特に抗張力が弱いという難
点があつた。 本発明はこれを改良し、特定方向に著しく強い
抗張力をもつSiC焼結体の製造法に関するもの
で、SiC繊維を１平面または１直線に実質的に
ほヾ平行に配列し、炭素を含有する結合剤を加え
て成形し、非酸化性雰囲気中にて熱分解し溶融金
属珪素を滲透せしめて全体をSiCとすることを特
徴とするSiC焼結体の製造法を提供するもので、
SiCの反応焼結法の１種であるが、SiC繊維が実
質的に平行に配合されているため繊維の伸長方向
に、著しく強い抗張力を有し、また少量の金属珪
素が残留するために、靭性の大きいものである。
こゝでSiC繊維はα型またはβ型の炭化珪素より
なる繊維で、炭素繊維を珪素蒸気中で珪化しても
よく、ホイスカーやその他市販のSiC繊維（日本
カーボン社製商品名ニカロン）等でもよい。次に
これを成形するには、SiC繊維を一平面上に不特
定方向に配置し結合すれば曲げや引張り応力に強
い薄板が得られ、放射状に配置すれば、半径方向
の引張応力即ち遠心力に特に強い薄板や羽根車が
得られ、円筒状や角筒状物の側面に捲回して結合
すれば内部で燃焼反応を起した時も、燃焼による
気体の応力や熱歪に著しく強い円筒や角筒を得る
ことができる。また１直線に平行に配置し結合す
ればその方向に特に強度のある線状体が得られこ
れを円形、コイル状等に加工すればリングや耐熱
性コイルスプリング等に適したものとなり従来の
SiC焼結体に比し著しく靭性の大きいものとな
る。 次に炭素を含有する結合剤は、粘着性と炭素が
含まれることが必要で、ピツチ、タール、脂肪
酸、他特に熱可塑性または熱硬化性樹脂等が有効
に利用できる。これらはSiC繊維と混練しながら
配列してもよく、またはSiC繊維を配列後液状の
結合剤に振動を加えながら、滲透せしめてもよ
く、何れの方法でも繊維の空隙を十分に埋めるこ
とが必要でこれが不十分ならばそれに応じて焼結
も不十分となり、強度を低下するものである。 次にこれを熱分解して炭素を残留するには、非
酸化性雰囲気、具体的には真空、水素、アルゴ
ン、窒素等の雰囲気でよい。この時の分解残留炭
素はSiCの間隙を多孔質で活性の高い炭素の形で
埋め、溶融金属珪素の滲透を毛細管現象によつて
容易にし、1500℃付近で十分反応焼結を起す。こ
れにより、反応焼結SiCで結合したSiC繊維の焼
結体が得られると共に少量の珪素が残留するか
ら、繊維の方向に著しく抗張力の大きく且つ靭性
の高いものとなる。また炭化珪素は炭素繊維より
も、耐酸化性が大で、種々燃焼機器に利用できる
高強度部品となる。 以下実施例により一そう具体的に説明するが本
発明はこれにより拘束されるものではない。 実施例 １ 市販のSiC繊維（商品名「ニカロン」日本カー
ボン〓製）をメタクリル酸イソブチルエステル、
ニトロセルローズ、ジオクチルフタレートの混合
物に少量のトリクロールエチレンを加えた液に浸
漬したのち、平行に堆積し、加圧して厚さ２mm×
巾10mm×長さ100mmのテストピースを作成し乾燥
後、N2雰囲気中で800℃に５時間加熱して有機物
の結合剤を熱分解し、SiC繊維を炭素で結合した
物体を製作し、次にアルミナ製のサヤの中に金属
珪素の粉末とこのテストピースを入れ、1500℃に
真空中で昇温せしめ、金属珪素を溶融せしめると
共に焼結体中に滲透させ、反応焼結を完了した。
これをNo.１とする。次にポリウレタン樹脂の代り
にピツチを用いる以外No.１を同様にして製作しNo.
２としたまた従来の周知の反応焼結法によりNo.１
と同形状のテストピースを作成しNo.3Rとした。 これの特性を表１に示す。表１より、本発明の
SiC焼結体は長さ方向の抗張力が従来の反応焼結
SiCに比し、７割以上大きく、抗折力が約４割大
きかつた。これは耐熱構造材料として利用範囲を
拡大できるものである。
炭化珪素焼結体の製造法に関する。 炭化珪素焼結体は低熱膨脂性で、機械強度や熱
伝導が大きく、耐酸化性も良好なことから、発熱
体やエンジン部品その他の耐熱構造材料として、
最近広範な用途が関けてきた材質であるが、金属
に比べ靭性が乏しく、特に抗張力が弱いという難
点があつた。 本発明はこれを改良し、特定方向に著しく強い
抗張力をもつSiC焼結体の製造法に関するもの
で、SiC繊維を１平面または１直線に実質的に
ほヾ平行に配列し、炭素を含有する結合剤を加え
て成形し、非酸化性雰囲気中にて熱分解し溶融金
属珪素を滲透せしめて全体をSiCとすることを特
徴とするSiC焼結体の製造法を提供するもので、
SiCの反応焼結法の１種であるが、SiC繊維が実
質的に平行に配合されているため繊維の伸長方向
に、著しく強い抗張力を有し、また少量の金属珪
素が残留するために、靭性の大きいものである。
こゝでSiC繊維はα型またはβ型の炭化珪素より
なる繊維で、炭素繊維を珪素蒸気中で珪化しても
よく、ホイスカーやその他市販のSiC繊維（日本
カーボン社製商品名ニカロン）等でもよい。次に
これを成形するには、SiC繊維を一平面上に不特
定方向に配置し結合すれば曲げや引張り応力に強
い薄板が得られ、放射状に配置すれば、半径方向
の引張応力即ち遠心力に特に強い薄板や羽根車が
得られ、円筒状や角筒状物の側面に捲回して結合
すれば内部で燃焼反応を起した時も、燃焼による
気体の応力や熱歪に著しく強い円筒や角筒を得る
ことができる。また１直線に平行に配置し結合す
ればその方向に特に強度のある線状体が得られこ
れを円形、コイル状等に加工すればリングや耐熱
性コイルスプリング等に適したものとなり従来の
SiC焼結体に比し著しく靭性の大きいものとな
る。 次に炭素を含有する結合剤は、粘着性と炭素が
含まれることが必要で、ピツチ、タール、脂肪
酸、他特に熱可塑性または熱硬化性樹脂等が有効
に利用できる。これらはSiC繊維と混練しながら
配列してもよく、またはSiC繊維を配列後液状の
結合剤に振動を加えながら、滲透せしめてもよ
く、何れの方法でも繊維の空隙を十分に埋めるこ
とが必要でこれが不十分ならばそれに応じて焼結
も不十分となり、強度を低下するものである。 次にこれを熱分解して炭素を残留するには、非
酸化性雰囲気、具体的には真空、水素、アルゴ
ン、窒素等の雰囲気でよい。この時の分解残留炭
素はSiCの間隙を多孔質で活性の高い炭素の形で
埋め、溶融金属珪素の滲透を毛細管現象によつて
容易にし、1500℃付近で十分反応焼結を起す。こ
れにより、反応焼結SiCで結合したSiC繊維の焼
結体が得られると共に少量の珪素が残留するか
ら、繊維の方向に著しく抗張力の大きく且つ靭性
の高いものとなる。また炭化珪素は炭素繊維より
も、耐酸化性が大で、種々燃焼機器に利用できる
高強度部品となる。 以下実施例により一そう具体的に説明するが本
発明はこれにより拘束されるものではない。 実施例 １ 市販のSiC繊維（商品名「ニカロン」日本カー
ボン〓製）をメタクリル酸イソブチルエステル、
ニトロセルローズ、ジオクチルフタレートの混合
物に少量のトリクロールエチレンを加えた液に浸
漬したのち、平行に堆積し、加圧して厚さ２mm×
巾10mm×長さ100mmのテストピースを作成し乾燥
後、N2雰囲気中で800℃に５時間加熱して有機物
の結合剤を熱分解し、SiC繊維を炭素で結合した
物体を製作し、次にアルミナ製のサヤの中に金属
珪素の粉末とこのテストピースを入れ、1500℃に
真空中で昇温せしめ、金属珪素を溶融せしめると
共に焼結体中に滲透させ、反応焼結を完了した。
これをNo.１とする。次にポリウレタン樹脂の代り
にピツチを用いる以外No.１を同様にして製作しNo.
２としたまた従来の周知の反応焼結法によりNo.１
と同形状のテストピースを作成しNo.3Rとした。 これの特性を表１に示す。表１より、本発明の
SiC焼結体は長さ方向の抗張力が従来の反応焼結
SiCに比し、７割以上大きく、抗折力が約４割大
きかつた。これは耐熱構造材料として利用範囲を
拡大できるものである。
【表】
実施例 ２
市販のSiC繊維を一平面上に平行に１mmの厚さ
に並べ、炭素粉末を混ぜたタールを含浸させた
後、上記繊維と直角方向に１mmの厚さに並べ同じ
く炭素粉末を混ぜたタールを含浸させ、プレスし
て厚さ２mmの平板とし、直径60mmの円板に切断し
た後は、実施例１のNo.２と同様にして反応焼結
SiCとしNo.４とした。また別に従来の反応焼結法
により、同形状の円板を得、これをNo.5Rこれの
側面図を第１図に示す如くピストンの上面に設置
した。図中１はアルミニウム合金製ピストン、２
はSiC焼結体である。これを気筒容積1200c.c.の内
燃機関に取付け100時間運転したところ、No.5Rは
５個中４個破損したが、No.４は５個中１個も破損
を起さなかつた。 実施例 ３ 市販のSiC繊維を溶融ピツチに浸漬し、直径
100mmの円筒の側面に捲回し、厚さ３mmとし、冷
却して、内径100mm、外径106mm、長さ300mmの円
筒を成形した。この後、実施例２と同条件にて反
応焼結SiCとし、No.６とする。次に従来の周知の
反応焼結法にて同形状の円筒を製作し、No.7Rと
した。これの内部にて都市ガスを燃焼させ、内部
温度を３分で600℃、700℃、800℃，900℃と上昇
させるテストを行つた処No.7Rは600℃の時に破壊
したのに対し、No.６は900℃迄上昇させても破壊
せず、急熱に著しく強いことが判つた。 実施例 ４ 市販のSiC繊維を直径２mmのひも状にし、糖密
液に浸して半乾燥状態にし、直径50mmの円筒の表
面にピツチ10mmのらせん状に捲回して軸方向の長
さ100mmのコイルスプリングとし、実施例２と同
様にして、反応焼結SiCとしNo.８とした。また、
従来の反応焼結法にて同形状のSiCコイルスプリ
ングを製作しNo.9Rとし1000℃の炉中で軸方向に
圧縮し破壊に至る迄の弾性変形量を調べたが、No.
9Rは５mm変形できるのに対して本発明のNo.８は
９mm変形でき、スプリングとして利用価値を大き
く改善できた 以上の如く本発明によるSiC焼結体は特定方向
に抗張力大きく、振動衝撃に強く、熱衝撃にも強
く弾性変形も大きくでき強靭で産業上利用価値の
大きい耐熱部品の製造法を提供できるものであ
る。
に並べ、炭素粉末を混ぜたタールを含浸させた
後、上記繊維と直角方向に１mmの厚さに並べ同じ
く炭素粉末を混ぜたタールを含浸させ、プレスし
て厚さ２mmの平板とし、直径60mmの円板に切断し
た後は、実施例１のNo.２と同様にして反応焼結
SiCとしNo.４とした。また別に従来の反応焼結法
により、同形状の円板を得、これをNo.5Rこれの
側面図を第１図に示す如くピストンの上面に設置
した。図中１はアルミニウム合金製ピストン、２
はSiC焼結体である。これを気筒容積1200c.c.の内
燃機関に取付け100時間運転したところ、No.5Rは
５個中４個破損したが、No.４は５個中１個も破損
を起さなかつた。 実施例 ３ 市販のSiC繊維を溶融ピツチに浸漬し、直径
100mmの円筒の側面に捲回し、厚さ３mmとし、冷
却して、内径100mm、外径106mm、長さ300mmの円
筒を成形した。この後、実施例２と同条件にて反
応焼結SiCとし、No.６とする。次に従来の周知の
反応焼結法にて同形状の円筒を製作し、No.7Rと
した。これの内部にて都市ガスを燃焼させ、内部
温度を３分で600℃、700℃、800℃，900℃と上昇
させるテストを行つた処No.7Rは600℃の時に破壊
したのに対し、No.６は900℃迄上昇させても破壊
せず、急熱に著しく強いことが判つた。 実施例 ４ 市販のSiC繊維を直径２mmのひも状にし、糖密
液に浸して半乾燥状態にし、直径50mmの円筒の表
面にピツチ10mmのらせん状に捲回して軸方向の長
さ100mmのコイルスプリングとし、実施例２と同
様にして、反応焼結SiCとしNo.８とした。また、
従来の反応焼結法にて同形状のSiCコイルスプリ
ングを製作しNo.9Rとし1000℃の炉中で軸方向に
圧縮し破壊に至る迄の弾性変形量を調べたが、No.
9Rは５mm変形できるのに対して本発明のNo.８は
９mm変形でき、スプリングとして利用価値を大き
く改善できた 以上の如く本発明によるSiC焼結体は特定方向
に抗張力大きく、振動衝撃に強く、熱衝撃にも強
く弾性変形も大きくでき強靭で産業上利用価値の
大きい耐熱部品の製造法を提供できるものであ
る。
第１図は本発明の実施例２の試料No.４のSiC焼
結体を装着したピストンの側面図。
結体を装着したピストンの側面図。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ SiC繊維に、炭素を含有する結合剤を加えて
成形し、非酸化性雰囲気中にて結合剤を熱分解
し、溶融金属珪素を滲透して全体をSiCとするこ
とを特徴とするSiC焼結体の製造法。 ２ SiC繊維が１平面に実質的に平行に配列した
特許請求の範囲第１項記載のSiC焼結体の製造
法。 ３ SiC繊維が１直線に実質的に平行に配列した
特許請求の範囲第１項記載のSiC焼結体の製造
法。 ４ 炭素を含有する結合剤が有機質の樹脂である
特許請求の範囲第１項記載のSiC焼結体の製造
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56019399A JPS57135776A (en) | 1981-02-12 | 1981-02-12 | Manufacture of sic sintered body |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56019399A JPS57135776A (en) | 1981-02-12 | 1981-02-12 | Manufacture of sic sintered body |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57135776A JPS57135776A (en) | 1982-08-21 |
| JPS6212194B2 true JPS6212194B2 (ja) | 1987-03-17 |
Family
ID=11998189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56019399A Granted JPS57135776A (en) | 1981-02-12 | 1981-02-12 | Manufacture of sic sintered body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57135776A (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59102861A (ja) * | 1982-12-03 | 1984-06-14 | 工業技術院長 | 炭化ケイ素複合酸化物焼結セラミクス |
| JPS59102862A (ja) * | 1982-12-03 | 1984-06-14 | 工業技術院長 | 複合焼結セラミクス |
| JPS61197472A (ja) * | 1985-02-27 | 1986-09-01 | 工業技術院長 | 炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素複合体の製造方法 |
| JPS6212671A (ja) * | 1985-07-10 | 1987-01-21 | 株式会社日立製作所 | 繊維強化セラミツクス |
| US5273941A (en) * | 1988-01-30 | 1993-12-28 | Ibiden Co., Ltd. | Fiber reinforced silicon carbide ceramics and method of producing the same |
| US5840221A (en) * | 1996-12-02 | 1998-11-24 | Saint-Gobain/Norton Industrial Ceramics Corporation | Process for making silicon carbide reinforced silicon carbide composite |
| DE19711831C2 (de) * | 1997-03-21 | 2000-07-13 | Daimler Chrysler Ag | Schmelzinfiltrierte faserverstärkte Verbundkeramik und Verfahren zur Herstellung einer solchen |
| DE19711829C1 (de) * | 1997-03-21 | 1998-09-03 | Daimler Benz Ag | Verfahren zur Herstellung einer faserverstärkten Verbundkeramik |
| US6793873B2 (en) | 1997-03-21 | 2004-09-21 | Daimlerchrysler Ag | Melted-infiltrated fiber-reinforced composite ceramic |
| JP6854657B2 (ja) * | 2017-01-31 | 2021-04-07 | イビデン株式会社 | セラミックバネの製造方法及びセラミックバネ |
| JP6862281B2 (ja) * | 2017-05-25 | 2021-04-21 | イビデン株式会社 | ＳｉＣ繊維／ＳｉＣ複合材の製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS548370A (en) * | 1977-06-17 | 1979-01-22 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Device for securing cylindrical articles |
| JPS54112909A (en) * | 1978-02-24 | 1979-09-04 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Silicon carbide composite material |
| JPS5597442A (en) * | 1979-01-17 | 1980-07-24 | Nippon Rutsubo Kk | Preparation of silicon carbide type refractory |
-
1981
- 1981-02-12 JP JP56019399A patent/JPS57135776A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS548370A (en) * | 1977-06-17 | 1979-01-22 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Device for securing cylindrical articles |
| JPS54112909A (en) * | 1978-02-24 | 1979-09-04 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Silicon carbide composite material |
| JPS5597442A (en) * | 1979-01-17 | 1980-07-24 | Nippon Rutsubo Kk | Preparation of silicon carbide type refractory |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57135776A (en) | 1982-08-21 |
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