JPS62182152A - 圧縮法による複合体 - 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】 本発明は、セラミック充填剤と溶融したアルカリ土類金
属ゲイ酸塩またはアルカリ土類金属アルミノケイ酸塩と
の混合物を圧縮することによってセラミック複合体を製
造する技術に関するものである。

セラミックー母材複合体を製造する際には、加工時の収
縮に原因する過度の多孔性を生じないようにして母材用
を導入する方法が制約条件の１９となる。これが特に問
題となるのは、充填剤相または補強剤相がフィラメント
状もしくは板状を成している場合である。焼結法やゾル
−ゲル法は補強剤相からの離脱をもたらす大幅な収縮を
生じ、従って満足すべき方法ではない。母材としてガラ
スまたは結晶性ガラスを使用すればこの問題は解決され
るのであって、それらは実際に複合体の製造に好適に使
用されてきた。しかしながら、比較的多量の残留ガラス
が軟（ヒしたり、あるいは結晶質母材用が溶解したりす
るため、かかる母材には最高使用温度がかなり低く制限
されるという問題がある。すなわち、−ａに最高使用温
度は１１００℃に制限されるのである。

それよりも一層高い温度での使用を可能にする適当なセ
ラミック母材の発見およびそれに伴う製造方法の開発は
、本発明に従えば、予定の使用温度を越える固相線温度
を有するアルカリ土類ケイ酸塩またはアルミノケイ酸塩
の溶融物の使用によって達成される。かかる目的のため
には、一致溶融するゲイ酸塩またはアルミ、ノケイ酸塩
に相当した母材組成を使用することが好ましい。かかる
組成から逸脱すると、一致溶融温度よりも下方に位置す
る固相線温度において液体が生成され、そのために最高
使用温度が低下することになる。

１５３０’Ｃの融点を有するＣａＳｉＯ３は望ましい母
材物質である。これは異方性の結晶を生成するのであっ
て、かかる結晶は破壊時にスライバ一様の破片を生じる
傾向がある。それ故、この物質は石綿の代用品として使
用されてきた。

溶融酸化物に関連する問題点の１９は、それらが一般に
凝固に際して体積収縮を示すということて′ある。しか
るに、ジャーナル・オブ・アメリカン・セラミック・ソ
サエティ（Ｊ、　Ａｍ、　Ｃｅｒ、　Ｓｏｃ、）第４３
巻５２頁（１９６０年）に収載されたディー・エイ・ビ
ュヒナーおよびアール・ロイ（口、＾、。

Ｂｕｅｃｈｎｅｒ　＆　Ｒ，Ｒｏｙ）の論文中に報告さ
れているごと（，５ｒＳｉ０３は（水、ビスマスおよび
ケイ素と同じく）凝固時に膨張するという特異な性質を
示すのである。その上、５ｒＳｉ０３　（融点１５８０
℃）は高温形態のＣａＳｉＯ３（ギケイカイ石）と同形
であって、一定の連続した範囲内においてそれと固溶体
を生成するのである。それ故、これら２種のケイ酸塩を
混合すれば、凝固時の収縮率がゼロであるような組成物
が得られるものと思われる。更にまた、ＣａＳｉＯ３に
５ｒＳｉ０３を添加すれば、後者は安定化されて低温形
態への変態が起こらなくなる。また、５ｒＳｉ０３およ
びＣａＳｉＯ３と５ｒＳｉ０３との固溶体はいずれもＣ
ａＳｉＯ３と同様な破壊状態を示すのである。

さて、本発明の方法面に従って簡単に述べれば、約１〜
約９０（容ｆｆ１）％のセラミック充填剤相および約１
０〜約９９（容量）％の連続した多結晶質母材相から成
りかつ約１０（容量）％未満の気孔率を有する複合体の
製造方法が提供されるのであって、かかる方法は（ａ）
ケイ酸バリウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウ
ム、ケイ酸ストロンチウム、ケイ酸ジルコニウム、アル
ミノケイ酸バリウム、アルミノケイ酸カルシウム、アル
ミノケイ酸マグネシウム、アルミノケイ酸ストロンチウ
ム、アルミノケイ酸リチウムおよびそれらの混合物から
成る群より選ばれた母材生成物質とセラミック充填剤と
を前記複合体の形成に必要な量で混合し、次いで（ｂ）
こうして得られた混合物を前記母材生成物質の溶融する
温度および前記複合体の形成にとって十分な圧力の下で
圧縮する両工程から成ることを特徴とするものである。

また、本発明の物質面に従って簡単に述べれば、約１〜
約９０（容量）％までのセラミック充填剤相および約１
０〜約９９（容量）％の連続した多結晶質母材相から成
り、かつ前記多結晶質母材相がケイ酸バリウム、ケイ酸
カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸ストロンチウ
ム、ケイ酸ジルコニウム、アルミノケイ酸バリウム、ア
ルミノケイ酸カルシウム、アルミノケイ酸マグネシウム
、アルミノケイ酸ストロンチウム、アルミノケイ酸リチ
ウム並びにそれらの混合物および（または）固溶体から
成る群より選ばれることを特徴とする、１０（容量）％
未満の気孔率を持った複合体が提供される。

本発明のセラミック充填剤は、加工温度において固体で
あるような多結晶質の無機物質である。

詳しく述べれば、本発明のセラミック充填剤は加工のた
めに必要な温度下で安定である（すなわち、加工温度に
よって顕著な影響を受けない）という特性を有するもの
である。本発明方法において使用されるセラミック充填
剤は、それと母材生成物質との間に顕著な反応が起こら
ない（好ましくは走査電子顕微鏡によって検出し得るよ
うないがなる反応も起こらない）程度に不活性なもので
ある。

なお、本発明の方法はセラミック充填剤に対して顕著な
影響を及ぼさない。一般に、セラミック充填剤は補強用
、強化用かつ母材粒度調節用材料および（または）耐摩
耗性付与材料として作用する。

使用するセラミック充填剤またはセラミック充填剤混合
物の種類は、主として複合体において所望される性質に
依存する。かかるセラミック充填剤は、炭化物、窒化物
、ホウ化物、ケイ］ヒ物またはその他類似のセラミック
耐火物であることが好ましい。本発明の場合、セラミッ
ク酸化物は充填剤として有用でない。

本発明方法において有用なセラミック炭化物の代表例と
しては、ホウ素、クロム、ハフニウム、ニオブ、ケイ素
、タンタル、チタン、バナジウム、およびジルコニウム
の炭化物並びにそれらの混合物および固溶体が挙げられ
る。たとえば、Ｂ４Ｃ１ＣｒｌＣ２、ＨｒＣ，ＮｂＣ，
ＳｉＣ，ＴａＣ，Ｔｉｅ、ＶＣおよび２ｒＣが有用な炭
化物である。

本発明方法において有用なセラミック窒化物の代表例と
しては、ハフニウム、ニオブ、ケイ素、タンタル、チタ
ン、バナジウムおよびジルコニウムの窒化物並びにそれ
らの混合物および固溶体が挙げられる。たとえば、Ｈｆ
Ｎ、ＮｂＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴａＮ、ＴｉＮ、ＶＮおよび
ＸｒＮが有用な窒化物である。

有用なセラミックホウ化物の実例としては、ハフニウム
、ニオブ、タンタル、チタン、バナジウムおよびジルコ
ニウムのホウ化物並びにそれらの混合物および固溶体が
挙げられる。更に詳しく述べれば、Ｈｆ　Ｂ２、ＮｂＢ
、ＮｂＢ２、ＴａＢ、ＴａＢ２、ＴｉＢ２、ＶＯ１ｖＢ
２および２ｒＢ２が有用なホウ化物の代表例である。

有用なケイ化物の実例としては、ＴａＳｉ２、ＭｏＳｉ
２およびＷＳｉ２が挙げられる。

かかるセラミック充填剤は任意所望の形態を取り得るの
であって、たとえば粉末、フィラメントまたはそれらの
混合物の形態を有することができる。一般的に述べれば
、セラミック充填剤が粉末である場合には、それは通例
的０．１〜約１０００ミクロン、好ましくは約０．２〜
約１００ミクロン、そして一層好ましくは約０．５〜約
２５ミクロンの平均粒度を有するものである。

本発明の実施の一態様に従えば、特定の凹微鏡組織を有
する複合体を形成するため、一定の粒度分布を持ったセ
ラミック充填剤粉末を使用することができる。すなわち
、一定比率の粗い粒子を一定比率のｖ！１細な粒子と混
合することにより、微細な粒子が粗い粒子間の空隙に入
り込んで充填密度を高めるようにすることができるので
ある。なお、最適分布は実験によって決定することがで
きる９ここで言う「フィラメント」とは、セラミック充
填剤のボイスカー、不連続繊維および連続繊維を包括す
るものである。一般に、かがる不連続繊維は少なくとも
１０のアスペクト比を有するものである。なお、本発明
の実施の一態様に従えばアスペクト比は５０より大きく
、また別の実施の態様に従えばアスペクト比は１０００
より大きい。

−ａに、アスペクト比が小さいほど、圧縮体中において
達成し得る充填密度は高くなる。なぜなら、短い繊維は
互いにねじれ合ったりからみ合ったりするからである。

また、フィラメントの体積分率が一定である場合、一般
に不連続繊維のアスペクト比が大きくなるほど圧縮体の
機械的性質は良好となる。フィラメントが連続繊維から
成る場合には、たとえばそれらを平行に配列したり織っ
て布状にしたりすることにより、高い充填密度を得るこ
とができる。一般的に述べれば、かかるフィラメントの
直径は約０．１〜約２０ミクロンの範囲内にあり、長さ
は約１０ミクロンから約１０センチメートルまでの範囲
内にある。

かかるフィラメントは、複合体に望ましい特性（たとえ
ば、改善された剛性、強度および靭性）を付与するため
に使用される。一般に、フィラメントの充填密度が高く
なるほど、かかる性質の改善度は大きくなる。また、か
かる改善を達成するためには、アスペクト比の小さい繊
維よりもアスペクト比の大きい繊維の方が通例有効であ
る。

本発明の実施の一態様に従えば、所望の機械的強度また
は顕微鏡組織を有する複合体を形成するためにセラミッ
ク充填剤の粉末およびフィラメントの混合物が使用され
る。実際に使用する粉末およびフィラメントの混合物の
種類は、実験によって決定することができる。

一定のサイズ分布を持ったセラミック充填剤の粉末また
はフィラメントの混合物あるいは粉末とフィラメントと
の混合物は、各種の常用技術によって製造することがで
きる。たとえば、所定の粒度分布を与えるような各種の
セラミック充填剤粉末あるいは粉末およびフィラメント
を（たとえば超音波ホーンの使用により）常温の水中に
おいて混合し、次いで得られた分散物を常温の空気中に
おいて乾燥すればよい。

本発明の混合物中におけるセラミック充填剤は一定サイ
ズの粒子またはフィラメントから成ることもあれば、あ
るいは複合体において所望される特定の顕微鏡組織また
は特性によって決定される一定比率のフィラメントおよ
び粉末から成ることもある。

本発明方法において使用される母材生成物質は、ケイ酸
バリウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケ
イ酸ストロンチウム、ケイ酸ジルコニウム、アルミノケ
イ酸バリウム、アルミノケイ酸カルシウム、アルミノケ
イ酸マグネシウム、アルミノケイ酸ストロンチウム、ア
ルミノケイ酸すチウトおよびそれらの混合物から成る群
より選ばれる。

本発明のアルカリ土類金属ケイ酸塩は、Ｂａ５１０ｇ、
（ａｓ’＋０３、Ｍｇ５ｉｏ３．５ｒＳｉ０３．２Ｂａ
Ｏ・ＳｉＯ２．２ＢａＯ・３Ｓｉ０２、ＢａＯ・２Ｓｉ
０２．２ＣａＯ・ＳｉＯ２．３Ｃａ（１２ｓｉＯ７，２
ＪＯ−Ｓｉ０２および２Ｓ「０・ＳｉＯ□として表わす
ことができるが、これらの式中における各酸化物成分は
それの化学量論的組成から変動してもよい。本発明のア
ルカリ土類金属ケイ酸塩はまた、それの酸化物成分（す
なわち、ＭＯおよびＳｉＯ２）を用いた一般式ＸＭＯ・
ｚＳｉＯ２　　（式中、閘はＢａ、　Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ
またはそれらの混合物、Ｘは１．２または３の整数、そ
してＺは１．２または３の整数である）によっても表わ
すことができる。かかる化学量論式中の各酸化物成分は
、それの化学量論的組成から±５０％までの範囲内（好
ましくは±１０％未満の範囲内）で変動し得る。

ケイ酸ジルコニウムはジルコン（ＺｒＯ□・ＳｉＯ２）
であることが好ましく、この式中における各酸化物成分
（すなわち、２ｒＯ□およびＳｉＯ２）はそれの化学量
論的組成から±５０％までの範囲内く好ましくは±１０
％未満の範囲内）で変動し得る。

本発明のアルカリ土類金属アルミノケイ酸塩は、ＢａＯ
・Ａ１２０ｇ・２ＳｉＯｚ、２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３−Ｓ
ｉＯ２、ＣａＯ−Ａ１゜０．−２Ｓ　＋０２．２Ｍｇ０
・２＾１□０３・５Ｓｉ０２．４Ｍｇ０・５Ａｌ□Ｏ５
・２Ｓ　ｉＯ□、ＳｒＯ・Ａｌ２０Ｂ−Ｓｉ０２．２Ｓ
ｒＯ・Ａ１２０１・ＳｉＯ２および６ＳｒＯ・９ＡＩ□
０３・２Ｓｉ０２として表わすことができるが、これら
の式中における各酸化物成分はそれの化学量論的組成か
ら変動してもよい。本発明のアルカリ土類金属アルミノ
ケイ酸塩はまた、それの酸化物成分（すなわち、Ｍ’Ｏ
１＾１□０３およびＳｉＯ□）を用いた一般式ｘＭ’ｏ
・ｙＡｌ２Ｏ３・ｚＳｉＯ２　　（式中、Ｍ゛はＢａ、
　Ｃａ、１、Ｓｒまたはそれらの混合物、Ｘは１．２，
４または６の整数、ｙは１．２．５または９の整数、そ
してＺは１．２または５の整数である）によっても表わ
すことができる。かかる化学量論式中の各酸化物成分は
、それの化学量論的組成から±５０％までの範囲内（好
ましくは±１０％未満の範囲内）で変動し得る。

アルミノケイ酸リチウムはスポジューメン（Ｌｉ２０・
Ａｌ２Ｏ３・４ＳｉＯ□）またはユークリプタイト（Ｌ
ｉ２０・Ａｌ２Ｏ，・２ＳｉＯ□）であることが好まし
く、これらの式中における各酸化物成分（すなわち、Ｌ
ｉ２Ｏ，Ａｌ２Ｏ３およびＳ＋０２）はそれの化学量論
的組成から±５０％までの範囲内（好ましくは±１０％
未満の範囲内）で変動し得る。

本発明方法の実施に際しては、上記の成分くすなわち、
セラミック充填剤および母材生成物質）から一様な混合
物または少なくとも実質的に一様な混合物が調製される
。これらの成分は、所望の複合体を形成するために必要
な量で使用される。

本発明の方法においては、セラミック充填剤は充填剤相
が複合体の全体積の約１〜約９０（容量）％を占めるよ
うな複合体を形成するのに十分な量で使用される。また
、母材生成物質は５ｖ３晶質母材相が複合体の全体積の
約１０〜約９９（容量）％を占めるような複り体を形成
するのに十分な量で使用される。一般に、本発明の方法
においては、本発明の複合体を製造するために使用され
た成分の詔著な損失は起こらない。

母材相が一様または少なくとも実質的に一様に分布した
ような複合体を確実に形成するためには、母材生成物質
の粒度はセラミック充填剤のサイズまたは複合体中にお
ける充填剤粒子もしくはフィラメント間の空隙の平均サ
イズよりも顕著に大きくないことが好ましい。すなわち
、母材生成物質はセラミック充填剤の粒子もしくはフィ
ラメントのサイズと同等または少なくとも実質的に同等
な粒度を有することが好ましい。更にまた、母材生成物
質はセラミック充填剤のサイズよりも小さい粒度または
叩著に小さい粒度を有することが一層好ましい。

上記の成分を混合して一様もしくは実質的に一様な混合
物を調製するためには、各種の常用技術（たとえば、ボ
ールミル処理や超音波分散）を使用することができる。

混合物が一様であるほど、得られる複合体の順微鏡組繊
は均一となり、従つてそれの性質も均一となる。

このような混合技術の代表例はボールミル処理である。

ボールミル処理は乾式で行ってもよいし、あるいはまた
装入材料を上記の成分に対して不活上トンが挙げられる
。湿式のボールミル処理を受けた材料から液状媒体を除
去するためには、各種の常用技術によってそれを乾燥す
ればよい。

本発明方法の実施に際しては、上記のごとき混合物が母
材生成物質の溶融する温度および少なくとも本発明の複
合体の形成にとって十分な圧力の下で圧縮される。かか
る混合物の圧縮は、高温圧縮または射出成形によって行
うことが好ましい。

一般的に述べれば、圧縮温度は母材生成物質の溶融する
温度から母材生成物質の副署な蒸発が起こらないような
温度までの範囲内にある。なお、本発明の母材生成物質
は約１２５０〜約１８５０℃好ましくは約１４００〜約
１７００℃の範囲内の融点を有している。

一般に、融点を越えて温度が上昇するのに伴い、母材生
成物質の粘度は低下する。圧縮温度においては、母材生
成物質は約１０００ポアズ未満、好ましくは約１００ポ
アズ未溝、そして一層好ましくは約１０ポアズ未溝の粘
度を有する。ががる圧縮温度は実験によって決定するこ
とができるが、通例は約１３００〜約１９００　’Ｃの
範囲内にあり、また好ましくは約１３５０〜約１７５０
’Ｃの範囲内にある。なお、母材生成物質の顕著な蒸発
を防止するため、かがる圧縮はできるだけ低い温度（好
ましくは母材生成物質の融点より多くとも約５０’Ｃだ
け高い温度）で行うことが好ましい。圧縮時間は様々に
変化し得るが、それは主として溶融物の粘度、母材とセ
ラミック充填剤との比率、およびセラミック充填剤のサ
イズ分布に依存する。

上記のごとき混合物の圧縮は、セラミック充填剤および
母材生成物質を不活性または実質的に不活性に保つよう
な保護雰囲気または真空（すなわち、それらに対して顕
著な悪影響を及ぼさないような雰囲気または真空）中に
おいて実施される。

詳しく述べれば、セラミック充填剤と母材生成物質との
間に反応が起こると得られる複合体の機械的性質が低下
するから、上記の保護雰囲気または真空はセラミック充
填剤と母材生成物質との間に顕著な反応（すなわち、走
査電子順微鏡によって検出し得るような反応）を引起こ
さないものであることが好ましい。実際に使用する保護
雰囲気または真空は実験によって決定することができる
が、それは主として使用する圧縮技術およびセラミック
充填剤の種類に依存する。ががる保護雰囲気または真空
は、窒素、希ガス（好ましくはアルゴンやヘリウム）ま
たはそれらの混合物がら成るもの、あるいはそれらを含
有するものであればよい。とは言え、セラミック充填剤
がセラミック炭化物である場合には、かかる保護雰囲気
または真空は該−炭化物と母材生成物質との間の反応も
しくは顕著な反応を防止するのに少なくとも十分な分圧
の一酸化炭素を含有することが好ましい。かがる−酸化
炭素の分圧は実験または熱力学的計算によって決定する
ことができる。同様に、セラミック充填剤がセラミック
窒化物である場合には、かがる保護雰囲気または真空は
該窒化物と母材生成物質との間の反応もしくは顕著な反
応を防止するのに少なくとも十分な分圧の窒素を含有す
ることが好ましい。かかる窒素の分圧は実験または熱力
学的計算によって決定することができる。なお、この場
合には窒素雰囲気を使用することが好ましい。

高温圧縮態様 この実施の態様に従えば、セラミック充填剤と母材生成
物質との混合物に対し、本発明の複合体を形成するのに
十分な温度および圧力の下で十分な時間にわたり高温圧
縮が施される。そのためには、通常の高温圧縮装置を使
用することができる。

なお、かかる高温圧縮は炭素プレスを用いて行うことが
好ましい。

所望ならば、上記の混合物を先ず常法により（通例は室
温下での型圧縮により）圧縮して所望の圧縮成形物また
は予備成形物を形成し、次いでそれに高温圧縮を施して
もよい。

実施の一態様においては、高温圧縮によって得られな複
合体は約７０（容量）％を越えて約９０（容量）％まで
のセラミック充填剤相および約１０（容量）％から約３
０（容量）％未満までの連続した多結晶質母材相から成
っている。

別の実施の態様においては、高温圧縮によって得られた
複合体は約１（容量）％から約５（容量）％未満までの
セラミック充填剤相および約９５（容量）％を越えて約
９９（容量）％までの連続した多結晶質母材相から成っ
ている。

射出成形態様 この実施の態様に従えば、上記のごとき混合物を射出成
形することによって本発明の複合体が形成される。その
ためには、通常の射出成形装置を使用することができる
。

射出成形の場合、セラミック充填剤は混合物全体の約４
０〜約６０（容量）％を占めるのが通例である。かかる
射出成形を行うためには、上記の混合物に対し、それを
所望の程度にまで流動させるのに十分な熱および圧力（
すなわち、所望の形状および寸法を持った本発明の複合
体を形成するための型の内部に流入させるのに十分な熱
および圧力）が加えられる。詳しく述べれば、上記の混
合物が所定の圧力下で母材生成物質の溶融する温度にま
で加熱される。なお、その場合の圧力は広範囲に変化し
得るのであって、それは実験によって決定することがで
きる。こうして溶融した混合物は型の内部に圧入され、
そして放冷により凝固した後に型から取出される。一般
に、この場合に使用される圧力は約１０００〜約３０，
０００　ｐｓｉの範囲内のものである。また、型は概し
て約３０〜約６０℃の温度に予熱されることが好ましい
。

圧縮完了後の冷却速度は特に重要でなくて様々に変化し
得るが、複合体に項著な悪影響を及ぼすものであっては
ならない。詳しく述べれば、冷却は得られる複合体に割
れを引起こさないような速度で行わなければならない。

かかる冷却速度は実験によって決定することができるが
、それは主として複合体の幾何学的形状および寸法に依
存する。

一般的に述べれば、単純な形状の小さな物体に対しては
約り０℃／分未満の冷却速度が有用であり、また複雑な
形状の大きな物体に対しては約り０℃／分以上の冷却速
度が有用である。なお、複合体は常温にまで冷却した後
に圧縮装置から取出すことが好ましい。

複合体の表面上に存在する過剰の母材生成物質は、各種
の技術（たとえば、穏やかな掻き落としや研摩）によっ
て除去することができる。

本発明の複合体は、走査電子顕微鏡によって検査した場
合、セラミック充填剤と母材生成物質との間のいかなる
反応生成物も含有しないことが好ましい。

本発明の複合体は、約１０（容量）％未満、好ましくは
約５（容量）％未満、そして一層好ましくは１（容量）
％未満の気孔率を有する。なお、本発明の複合体は完全
に緻密な無孔質のものであることが最も好ましい。

本発明の複合体は、約１〜約９０（容ｆｆ１）％、好ま
しくは約５〜約７０（容量）％、そして一層好ましくは
約２５〜約６５〈容量）％のセラミック充填剤相、およ
び約１０〜約９９（容量）％、好ましくは約３０〜約９
５（容量）％、そして一層好ましくは約３５〜約７５（
容量）％の連続母材相から成っている。一般に、連続母
材相の組成　　−は母材生成物質の組成と同じもしくは
実質的に同じ、あるいはそれと顕著に異ならないもので
ある。

詳しく述べれば、実施の一態様における連続母材相は［
１ａＳｉ０３、ＣａＳｉＯ３、ＭｇＳｉＯ３，５ｒＳｉ
０３．２ＢａＯ−Ｓｉ０２．２Ｂａ０１ＳｉＯｚ、Ｂａ
Ｏ・２Ｓｉ０２．２ＣａＯ−３ｉ０２．３ＣａＯ−２Ｓ
　ｉｏ□、２Ｍｇ０−ＳｉＯ２．２Ｓ「０・ＳｉＯ□並
びにそれらの混合物および（または）固溶体から成る群
より選ばれたアルカリ土類金属ケイ酸塩から成るのであ
って、これらの式中における各酸化物成分はそれの化学
量論的組成から変動してもよい。かかるアルカリ土類金
属ケイ酸塩はまた、それの酸化物成分を用いた一般式ｘ
ＭＯ・ｚＳｉＯ２　　［式中、ＭはＢａ、　Ｃａ、Ｍｇ
−Ｓｒあるいはそれらの混合物および（または）固溶体
、Ｘは１．２または３の整数、そしてＺは１．２または
３の整数である］によっても表わすことができる。かか
る化学量論式中の各酸化物成分はそれの化学量論的組成
から±５０％までの範回内（好ましくは±１０％未満の
範囲内）で変動し得る。

上記の連続母材用はまた、ケイ酸ジルコニウム好ましく
はジルコン（ＺｒＯ□・ＳｉＯ□）がらも成り得るので
あって、この式中における各酸１ヒ物成分はそれの化学
量論的組成から±５０％までの範囲内（好ましくは±１
０％未満の範囲内）で変動し得る。

また、上記の連続母材用はＢａＯ・＾１２０．・２Ｓｉ
０２．２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３−５ｉｏ□、Ｃａ０−Ａｌ
２Ｏ３・２Ｓｉ０２．２Ｍｇ０−２ＡＩ□０．・５Ｓｉ
０２．４Ｍｇ０−５＾１２０３・２ＳｉＯｚ、５ｒＯ−
Ａｌ２Ｏ３・９Ｓｉ０２．２Ｓ「０・Ａｌ２Ｏ，・Ｓｉ
Ｏ□、６Ｓ「０・９＾Ｉ２Ｏ３・２ＳｉＯ□並びにそれ
らの混合物および（または）固溶体から成る群より選ば
れたアルカリ土類金属アルミノケイ酸塩からも成り得る
のであって、これらの式中における各酸化物成分はそれ
の化学量論的組成から変動してもよい。かかるアルカリ
土類金属アルミノケイ酸塩はまた、それの酸化物成分を
用いた一般式ｘＭ’Ｏ・ｙＡ１２０３−ｚＳｉＯ２　［
式中、Ｍ゛はＨａ、Ｃａ、　Ｍｇ、Ｓｒあるいはそれら
の混合物および（または）固溶体、Ｘは１．２．４また
は６の整数、ｙは１．２．５または９の整数、そしてＺ
は１．２または５の整数であるコによっても表わすこと
ができる。かがる化学量論式中の各酸化物成分はそれの
化学量論的組成から±５０％までの範囲内（好ましくは
出１０％未満の範囲内）で変動し得る。

更にまた、上記の連続母材用はアルミノケイ酸リチウム
好ましくはスポジューメン（Ｌｉ２０−Ａｔ□ｏ３・４
Ｓｉ０２）またはユークリプタイト（Ｌｉ２０−Ａｌ２
Ｏ３・２Ｓｉ０２）からも成り得るのであって、これら
の式中における各酸化物成分はそれの化学量論的組成か
ら±５０％までの範囲内（好ましくは±１０％未満の範
囲内）で変動し得る。

一般に、本発明の複合体においては、連続母材用は複合
体中に一様もしくは実質的に一様に分布している。本発
明の複合体中ル：！λいては、連続母材用は相互に連絡
し、そして一般に個々の充填剤単位体［すなわち、粒子
および（または）フィラメント］の２５（容量）％以上
好ましくは５゜（容量）％以上を包囲している。

本発明の複合体は、一般に複合体全体の約５（容量）％
未満、好ましくは約２（容量）％未満、そして一層好ま
しくは約１（容量）％未満の非晶質ガラス相を含有して
いてもよい。なお、本発明の複合体は辛うじて検出可能
な量のガラス相を含有することがより一層好ましく、更
にはガラス相を全く含有しなければ理想的である。複合
体中に存在するガラス相の量は、主として原料物質中に
存在する不純物の量に依存する。

本発明の複合体は様々な用途を有している。たとえば、
それは高温構造材料、羽根および防京部品（たとえばブ
ツシュ）として有用である。

以下の実施例によって本発明を一層詳細に説明する。こ
れらの実施例においては、特に記載のない限り下記の手
順を使用した。

アルカリ土類金属ケイ酸塩およびアルカリ土類金属アル
ミノケイ酸塩は試薬用のものであった。

（：ａＳｉ０３粉末は約２ミクロンの平均粒度を有して
いた。

ＳｉＣ粉末は約２〜５ミクロンの範囲内の粒度を有して
いた。

ＳｉＣホイスカーは、０．３〜１ミクロンの範囲内の直
径および約１００：１のアスペクト比を有していた。

最高の高温圧縮温度に至るまでの加熱速度は約り００℃
／分であった。

高温圧縮の完了後、得られた複合体は常温にまで炉内冷
却した。

各複合体の総合気孔率は標準的な方法によって測定した
。

得られた複合体中におけるアルカリ土類金属ケイ酸温和
またはアルカリ土類金属アルミノケイ酸温和の組成は、
使用した母材生成物質の組成に比べて大きな違いはなか
った。詳しく述べれば、連続母材用の各酸化物成分は使
用した母材生成物質に関する化学量論式中におけろごれ
の化学量論的組成から変動することもあったが、その変
動は±５％未満であった。

実施例１ ６００メツシユのＳｉＣ２ｇおよび２００メッシュのふ
るいを通過するように粉末化したウオラストナイト（Ｃ
ａＳｉ０３）　２　ｇを十分に混合した。かかる粉末混
合物を内径０．５００インチの筒状黒鉛型内において１
対の黒鉛プランジャー間に配置した。

このような集合体を気密室内に設置された誘導加熱コイ
ルの内側に配置した。油圧で作動されるシリンダーが気
密室の底部を貫通し、そして黒鉛プランジャーに力を及
ぼした。なお、気密室は大気圧の流動窒素ガスで満たさ
れており、また油圧シリンダーは黒鉛プランジャーに２
８００ｐｓｉの圧力を及ぼすように加圧された。上記の
ごとき黒鉛型集合体を１１分間にわたって１５８０℃の
最高温度にまで誘導加熱し、３分間にわたってその温度
に保持し、次いで電力を遮断した。常温下では、こうし
て得られた円板状のペレット（すなわち複合体）は３．
３５５　ｇ／ｃｍ’の密度および０．２％の開放気孔率
を有していた。

かかる複合体はほぼ相当量の多結晶質炭化ケイ素相およ
び連続した多結晶質母材相から成っていて、後者は複合
体中に実質的に一様に分布していた。

実施例２ 本実施例において使用した操作手順および装置は、実施
例１に記載したものと実質的に同しであった。

もみ殻から誘導された炭（ヒケイ素ボイスカー０゜５ｇ
およびコージーライト（２Ｍｇ０・２人１□０．・５Ｓ
ｉＯ□）の組成を持った粉末溶融物１．５ｇの混合物を
水中に懸濁し、そして十分に混合した。かかる懸濁液を
濾過した後、得られた残留物を実施例１に記載したよう
な内径０．５００インチの筒状黒鉛型および関連装置の
内部に配置した。かかる黒鉛型集合体中に含まれる粉末
混合物に２８００ｐｓｉの圧力を加えながら、集合体を
５分間にわたって１１７０°Ｃにまで誘導加熱した。次
いで、圧力を５６０Ｑｐｓｉにまで上昇させた後、１３
００℃に達するまで２分間にわたって加熱を続けた。そ
の後、２分間にわたって温度を１３００〜１３１０℃の
範囲内に保持してから電力を遮断した。

こうして得られたペレット（すなわち複合体）は多結晶
質炭化ケイ素相および連続した多結晶質母材相から成っ
ていて、後者は複合体中に実質的に一様に分布していた
。Ｘ線分析の結果、かがるペレットは炭化ケイ素および
高率のコージーライトから成ることが判明した。

ダブリュー・ビー・ヒリッグ（Ｗ、Ｂ、　Ｈｉｌｌｉｇ
）によって１９８５年１ｚ月２へ日頃に提出されかつ本
発明の場合と同じ譲受人に譲渡された、「浸透孔質圧縮
体を形成し、次いでかかる圧縮体中に液状のアルカリ土
類金属ケイ酸塩またはアルカリ土類金属アルミノケイ酸
塩を浸透させることによりて製造された複合体が開示さ
れている。

エム・ゲイ・プランおよびダブりニー・ビー・ヒリッグ
（Ｍ、）ｔ、　Ｂｒｕｎ　＆　Ｗ、Ｂ、　Ｈｉｌｌｉｇ
）によって１９８５年６月３日に提出されかつ本発明の
場合と同じ譲受人に譲渡された、［浸透法によるＳｉ３
Ｎ４の複合体」と称する米国特許出願第７４０４４４号
の明細書中には、フッ化セリウム、フッ化カルシウム、
フッ化マグネシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化セ
リウム、フッ１ヒジスプロシウム、フッ１ヒガドリニウ
ム、フッ化ランタン、フッ化サマリウム、フッ化イツト
リウム、および前記フッ化物と金属酸化物との混合物か
ら成る群より選ばれた物雪を多結晶質窒化ケイ素物体の
開放気孔中に浸透させることによって製造された複合体
が開示されている。

ダブりニー・ビー・ヒリッグ（Ｗ、Ｂ、　Ｈｉｌｌｉｇ
）によって１９８５年７月２９日に提出されかつ本発明
の場合と同じ譲受人に譲渡された、「浸透法による複合
体」と称する米国特許出願第７５９８１５号の明細書中
には、炭化ホウ素、炭化ハフニウム、窒化ハフニウム、
炭化ニオブ、窒化ニオブ、炭化ケイ素、窒１ヒケイ素、
炭化タンタル、窒化タンタル、炭化チタン、窒化チタン
、炭化バナジウム、窒化バナジウム、炭化ジルコニウム
および窒化ジルコニウムから成る群より選ばれたセラミ
ック材料の多孔質圧縮体を形成し、次いでフッ化バリウ
ム、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化ス
トロンチウム、フン化セリウム、フ・ソ化ジスプロシウ
ム、フッ化ガドリニウｌえ、フッ１ヒランタン、フッ化
サマリウム、フッ化イットリウ１２、および前記フッ化
物と金属酸化物との混合物から成る群より選ばれた物質
を前記圧縮体中に浸透させることによる複合体の製造方
法が開示されている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、約１〜約９０（容量）％のセラミック充填剤相およ
   び約１０〜約９９（容量）％の連続した多結晶質母材相
   から成りかつ約１０（容量）％未満の気孔率を有する複
   合体の製造方法において、（ａ）ケイ酸バリウム、ケイ
   酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸ストロンチ
   ウム、ケイ酸ジルコニウム、アルミノケイ酸バリウム、
   アルミノケイ酸カルシウム、アルミノケイ酸マグネシウ
   ム、アルミノケイ酸ストロンチウム、アルミノケイ酸リ
   チウムおよびそれらの混合物から成る群より選ばれた母
   材生成物質とセラミック充填剤とを前記複合体の形成に
   必要な量で混合し、次いで（ｂ）こうして得られた混合
   物を前記母材生成物質の溶融する温度および前記複合体
   の形成にとって十分な圧力の下で圧縮する両工程から成
   ることを特徴とする方法。 ２、前記母材生成物質が化学量論式ｘＭＯ・ｚＳｉＯ＿
   ２（式中、ＭはＢａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒまたはそれらの
   混合物、ｘは１、２または３の整数、そしてｚは１、２
   または３の整数である）によって表わされるアルカリ土
   類金属ケイ酸塩であり、かつ前記化学量論式中の各酸化
   物成分はそれの化学量論的組成から±５０％までの範囲
   内で変動し得る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、前記母材生成物質がＺｒＯ＿２・ＳｉＯ＿２であり
   、かつ前記化学量論式中の各酸化物成分はそれの化学量
   論的組成から±５０％までの範囲内で変動し得る特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ４、前記母材生成物質が化学量論式ｘＭ’Ｏ・ｙＡｌ＿
   ２Ｏ＿３・ｚＳｉＯ＿２（式中、Ｍ’はＢａ、Ｃａ、Ｍ
   ｇ、Ｓｒまたはそれらの混合物、ｘは１、２、４または
   ６の整数、ｙは１、２、５または９の整数、そしてｚは
   １、２または５の整数である）によって表わされるアル
   カリ土類金属アルミノケイ酸塩であり、かつ前記化学量
   論式中の各酸化物成分はそれの化学量論的組成から±５
   ０％までの範囲内で変動し得る特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ５、前記母材生成物質がＬｉ＿２Ｏ・Ａｌ＿２Ｏ＿３・
   ４ＳｉＯ＿２およびＬｉ＿２Ｏ・Ａｌ＿２Ｏ＿３・２Ｓ
   ｉＯ＿２から成る群より選ばれたアルミノケイ酸リチウ
   ムであり、かつ前記化学量論式中の各酸化物成分はそれ
   の化学量論的組成から±５０％までの範囲内で変動し得
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ６、前記セラミック充填剤が炭化ホウ素、炭化ハフニウ
   ム、炭化ニオブ、炭化ケイ素、炭化タンタル、炭化チタ
   ン、炭化バナジウム、炭化ジルコニウムおよびそれらの
   混合物から成る群より選ばれたセラミック炭化物である
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ７、前記セラミック充填剤が窒化ハフニウム、窒化ニオ
   ブ、窒化ケイ素、窒化タンタル、窒化チタン、窒化バナ
   ジウム、窒化ジルコニウムおよびそれらの混合物から成
   る群より選ばれたセラミック窒化物である特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ８、前記複合体が約２５〜約６５（容量）％のセラミッ
   ク充填剤相および約３５〜約７５（容量）％の連続した
   多結晶質母材相から成る特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ９、前記セラミック充填剤が粒子から成る特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 １０、前記セラミック充填剤がフィラメントから成る特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 １１、前記セラミック充填剤が粒子とフィラメントとの
   混合物から成る特許請求の範囲第１項記載の方法。 １２、前記圧縮工程が高温圧縮工程から成る特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 １３、約４０〜約６０（容量）％のセラミック充填剤相
   および約４０〜約６０（容量）％の連続した多結晶質母
   材相から成りかつ約１０（容量）％未満の気孔率を有す
   る複合体の製造方法において、（ａ）ケイ酸バリウム、
   ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸ストロ
   ンチウム、ケイ酸ジルコニウム、アルミノケイ酸バリウ
   ム、アルミノケイ酸カルシウム、アルミノケイ酸マグネ
   シウム、アルミノケイ酸ストロンチウム、アルミノケイ
   酸リチウムおよびそれらの混合物から成る群より選ばれ
   た母材生成物質とセラミック充填剤とを前記複合体の形
   成に必要な量で混合し、次いで（ｂ）こうして得られた
   混合物を前記母材生成物質の溶融する温度下で射出成形
   して前記複合体を形成する両工程から成ることを特徴と
   する方法。 １４、前記母材生成物質が化学量論式ｘＭＯ・ｚＳｉＯ
   ＿２（式中、ｍはＢａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒまたはそれら
   の混合物、ｘは１、２または３の整数、そしてｚは１、
   ２または３の整数である）によって表わされるアルカリ
   土類金属ケイ酸塩であり、かつ前記化学量論式中の各酸
   化物成分はそれの化学量論的組成から±５０％までの範
   囲内で変動し得る特許請求の範囲第１３項記載の方法。 １５、前記母材生成物質がＺｒＯ＿２・ＳｉＯ＿２であ
   り、かつ前記化学量論式中の各酸化物成分はそれの化学
   量論的組成から±５０％までの範囲内で変動し得る特許
   請求の範囲第１３項記載の方法。 １６、前記母材生成物質が化学量論式ｘＭ’Ｏ・ｙＡｌ
   ＿２Ｏ＿３・ｚＳｉＯ＿２（式中、Ｍ’はＢａ、Ｃａ、
   Ｍｇ、Ｓｒまたはそれらの混合物、ｘは１、２、４また
   は６の整数、ｙは１、２、５または９の整数、そしてｚ
   は１、２または５の整数である）によって表わされるア
   ルカリ土類金属アルミノケイ酸塩であり、かつ前記化学
   量論式中の各酸化物成分はそれの化学量論的組成から±
   ５０％までの範囲内で変動し得る特許請求の範囲第１３
   項記載の方法。 １７、前記母材生成物質がＬｉ＿２Ｏ・Ａｌ＿２Ｏ＿３
   ・４ＳｉＯ＿２およびＬｉ＿２Ｏ・Ａｌ＿２Ｏ＿３・２
   ＳｉＯ＿２から成る群より選ばれたアルミノケイ酸リチ
   ウムであり、かつ前記化学量論式中の各酸化物成分はそ
   れの化学量論的組成から±５０％までの範囲内で変動し
   得る特許請求の範囲第１３項記載の方法。 １８、前記セラミック充填剤が炭化ホウ素、炭化ハフニ
   ウム、炭化ニオブ、炭化ケイ素、炭化タンタル、炭化チ
   タン、炭化バナジウム、炭化ジルコニウムおよびそれら
   の混合物から成る群より選ばれたセラミック炭化物であ
   る特許請求の範囲第１３項記載の方法。 １９、前記セラミック充填剤が窒化ハフニウム、窒化ニ
   オブ、窒化ケイ素、窒化タンタル、窒化チタン、窒化バ
   ナジウム、窒化ジルコニウムおよびそれらの混合物から
   成る群より選ばれたセラミック窒化物である特許請求の
   範囲第１３項記載の方法。 ２０、約７０（容量）％を越えて約９０（容量）％まで
   のセラミック充填剤相および約１０（容量）％から約３
   ０（容量）％未満までの連続した多結晶質母材相から成
   り、かつ前記多結晶質母材相がケイ酸バリウム、ケイ酸
   カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸ストロンチウ
   ム、アルミノケイ酸バリウム、アルミノケイ酸カルシウ
   ム、アルミノケイ酸マグネシウム、アルミノケイ酸スト
   ロンチウム並びにそれらの混合物および（または）固溶
   体から成る群より選ばれることを特徴とする、１０（容
   量）％未満の気孔率を持った複合体。 ２１、約１〜約９０（容量）％のセラミック充填剤相お
   よび約１０〜約９９（容量）％の連続した多結晶質母材
   相から成り、かつ前記多結晶質母材相がケイ酸ジルコニ
   ウム、アルミノケイ酸リチウム並びにそれらの混合物お
   よび（または）固溶体から成る群より選ばれることを特
   徴とする、１０（容量）％未満の気孔率を持った複合体
   。 ２２、前記ケイ酸ジルコニウムがＺｒＯ＿２・ＳｉＯ＿
   ２であり、かつ前記化学量論式中の各酸化物成分はそれ
   の化学量論的組成から±５０％までの範囲内で変動し得
   る特許請求の範囲第２１項記載の複合体。 ２３、前記アルミノケイ酸リチウムがＬｉ＿２Ｏ・Ａｌ
   ＿２Ｏ＿３・４ＳｉＯ＿２およびＬｉ＿２Ｏ・Ａｌ＿２
   Ｏ＿３・２ＳｉＯ＿２から成る群より選ばれた１員であ
   り、かつ前記化学量論式中の各酸化物成分はそれの化学
   量論的組成から±５０％までの範囲内で変動し得る特許
   請求の範囲第２１項記載の複合体。 ２４、約１（容量）％から約５（容量）％未満までのセ
   ラミック充填剤相および約９５（容量）％を越えて約９
   ９（容量）％までの連続した多結晶質母材相から成り、
   かつ前記多結晶質母材相がケイ酸バリウム、ケイ酸カル
   シウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸ストロンチウム、
   アルミノケイ酸バリウム、アルミノケイ酸カルシウム、
   アルミノケイ酸マグネシウム、アルミノケイ酸ストロン
   チウム並びにそれらの混合物および（または）固溶体か
   ら成る群より選ばれることを特徴とする、１０（容量）
   ％未満の気孔率を持った複合体。