JPS62191475A - セラミツク物体を製造する方法 - 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】 本発明は、セラミック物体を製造する新規な方法および
この方法によって製造されるセラミック物体に関する。

セラミック材料の製造について既知のいくつかの方法は
次のものを包含する＝　（ａ）粉末状試料または圧縮さ
れた試料を密に嵌合した剛性の型内で高温圧縮（ｈｏｔ
　　ｐｒｅｓｓｉｎｇ）する、あるいは（ｂ）粉末状試
料または圧縮された試料を有する密閉した変形可能な容
器内で、圧力伝達媒質として気体を利用して、均衡的に
（ｉｓｏｓｔａｔｉｃａｌｌｙ）高温圧縮する［ｒヒラ
ピング（ｈｉｐｐｉｎｇ）Ｊｌ。これらの方法の両者に
おいて、試料は、本来粉末であるかあるいは圧縮されて
いるかどうかにかかわらず、型あるいは変形された容器
の形状を取る。このような方法を用いるとき、いくつか
の問題に直面する０例えば、製造できる物品の大きさお
よび形状は制限される；複雑な形状を有する仕上げられ
た物品は、圧縮の間の圧力分布が不均一であるために、
望ましくない密度勾配を含むことがしばしばある。また
、各試料は別の型または容器内で圧縮しなくてはならず
、そして高温圧縮後、試料は分離の間に型または容器に
しばしば接着する。

自己支持性の圧縮物（例えば、セラミックのプレフォー
ム）の均衡的圧縮は、前述の問題を克服する可撤な方法
として示唆されたきた０例えば、米国特許第３，２７９
，９１７号は、粒状材料、例えば、ガラスまたはグラフ
ァイトの粉末を耐火物体の高温圧縮において圧力伝達媒
体として使用することを開示している。この方法におい
て、粒状の圧力伝達媒体は試料に完全には順応せず、結
局、圧力はなお均一にかつ真に均衡的に伝達されない０
種々の形状、例えば、立方体、丸い棒などは、圧力を加
えるとき、歪む、込入った輪郭を形成することは、この
方法によっては、事実上不可能である。

米国特許第３．４５５．６８２号は、次の工程を含む耐
火物体を均衡的に高温圧縮（すなわち、「ヒラピング」
）する改良された方法を開示している：　（Ａ）アルカ
リ金属およびアルカリ土類金属の塩化物、フッ化物およ
びケイ酸塩から選択される第１Ｊｌｉｌｊ分の５〜４０
重量％と、シリカ、アルミナ、ジルコニア、マグネシア
、カルシウム酸化物、スピネル類、ムライト、無水アル
ミノケイ酸塩類およびそれらの混合物から選択される第
２成分の６０〜９５重量％から本質的、に成る材料化合
物で前記物体を取囲み、（Ｂ）前記混合物をそれが塑性
となる温度に加熱し、そして（Ｃ）前記温度を維持しな
がら、前記物体の密度を増加するために十分な圧力を前
記混合物に加える。このようにして、種々の形状および
大きさを有する低い多孔度の耐火物体を、そのもとの形
状を実質的に変更しないで、極めて低い多孔度および非
常に高い密度に圧縮できることが教示されている。

米国特許第４．４２８．９０６号は、金属の組成物およ
び非金属の組成物およびそれらの組み合わせを高密化（
ｄｅｎｓｉｆｙ）して前もって決定した密度の高密化圧
縮物を形成する方法を開示しており、ここで前もって決
定した密度より低い密度のこのような材料のある量を圧
力伝達媒体中に包封し、この圧力伝達媒体の外部全体に
外から圧力を加えて、前記媒体によって加えられる静水
圧により包封された材料を前もって決定した密度に高密
化し、包封された材料は前記媒体に応答して実質的に完
全に高密になり、そして前もって決定した密度化の少な
くとも直前で圧縮不可能でありかつ流動流れをすること
ができない、この発明は、前もって決定した力に応答し
てつぶれることのできる。剛性の相互に接続した骨組構
造体の圧力伝達媒体、および流動することができかつ前
記骨組構造体によって支持されかつその内部に保持され
る流動化手段を利用し、前もって決定した力において骨
組構造体のつぶれに応答して、流動化手段中に分散した
骨組構造体の断片の複合体を形成し、そして圧縮物の前
もって決定した密度において前記複合体を実質的に完全
に高密にしかつ圧縮不可能および流動性とすることを特
徴とする。

米国特許第４，５６２，０９０号は、気体または固体の
圧力伝達媒体を使用する熱的および圧縮の応力を使用す
ることによって、支持体上のコーティングを高密化する
方法を開示している。この支持体は鋼、金属合金または
金属または非鉄金属合金である。コーティングは金属合
金、金属、とくに高い摩耗性および腐食抵抗性の金属合
金である。

驚くべきことには、本発明は、熱および均衡的圧力（ｉ
ｓｏｓｔａｔｉｃ　　ｐｒｅｓｓｕｒｅ）の組み合わせ
を使用することによってセラミック材料を高密化する方
法を提供し、この方法は理論密度の少なくとも８５％の
密度で高度に複雑な形状を生ずることのできる、高密化
セラミック物体を生成する。

本発明の１つの面は、工程。

セラミック材料を、所望密度を達成するために十分な変
形が起こる最低温度と２０００℃との間の温度に加熱し
、そして 前記セラミック材料に５０，０００ｐｓｉ（３，４５Ｘ
１０２ＭＰａ）　〜３５０，０００ｐｓ　ｉ　（２４，
ｌＸｌ０’　ＭＰａ）ｔ７）圧力を加えると同時に、前
記セラミック材料の密度を増加させて前もって決定した
密度のセラミック物体を形成するために十分な期間、前
記温度を維持する、を含んでなることを特徴とするセラ
ミック物体を製造する方法を提供する。

この上の方法は、 セラミック材料に０．１秒〜１５分の間圧力を加えて、 そのの少なくとも８５％の密度を有するセラミック物体
を得る 工程を含むことができる。

本発明の他の面は１本発明の方法によって製造された高
密度のセラミック物体を提供する。

一般に、その必須成分とし７て無機の非金属材料からな
るセラミックは本発明の方法において有用である。少量
の不純物は、それらがセラミック材料の高密化に実質的
に影響を及ぼさないかぎり、セラミック材料中に存在す
ることができる。好ましくは、セラミック材料はセラミ
ックから本質的に成り、より好ましくは、セラミック材
料はセラミックから成る。有用なセラミックは混合セラ
ミック、例えば、きん青石（ｃｏｒｄｉｅｒｉｔｅ）で
ある、好ましいセラミックは、酸化物、炭化物、窒化物
、ケイ化物、ホウ化物、硫化物およびそれらの混合物を
包含する。より好ましいセラミックは、次のものを包含
する：マグネシウム酸化物、ドリア、ベリリア、ウラニ
ア、スピネル類、ジルコニウム酸化物、ビスマス酸化物
、アルミニウム酸化物、インジウム酸化物、クロム酸化
物、ハフニウム酸化物、スカンジウム酸化物、ニオブ酸
化物、ランタン酸化物、タンタル酸化物、イツトリウム
酸化物、フェライト類、チタン酸鉛塩類、ニオブ酸鉛塩
類、チタン酸バリウム、きん青石、窒化ホウ素、タング
ステンカーバイド、炭化タンタル、炭化チタン、炭化ニ
オブ、炭化ジルコニウム、炭化ホウ素、炭化ハフニウム
、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化ジ
ルコニウム、窒化タンタル、窒化ハフニウム、窒化ニオ
ブ、窒化ホウ素、窒化ケイ素、ホウ化チタン、ホウ化ク
ロム、ホウ化ジルコニウム、ホウ化タンタル、ホウ化モ
リブデン、ホウ化タングステン、ホウ化アルミニウム、
ホウ化ケイ素、硫化セリウム、硫化モリブデン、硫化カ
ドミウム、硫化亜鉛、硫化チタン、硫化マグネシム、硫
化ジルコニウム、ケイ化モリブデン、それらの混合物お
よび複合体、なおさらに好ましいセラミック材料は１次
のものを包含する：スピネル類、ジルコニウム酸化物、
アルミニウム酸化物、マグネシウム酸化物、ハフニウム
酸化物、ニオブ酸化物、クロム酸化物、タンタル酸化物
、イツトリウム酸化物、スカンジウム酸化物、インジウ
ム酸化物、ランタン酸化物、炭化ケイ素、炭化Ｉ＼フニ
ウム、炭化チタン、炭化ニオブ、炭化バナジウム、炭化
タンタル、炭化ジルコニウム、きん青石、窒化ケ、イ素
、ケイ化モリブデン、窒化アルミニウム、ホウ化ケイ素
、ホウ化アルミニウム、チタン酸バリウム、フェライト
類、チタン酸鉛塩類、ニオブ酸鉛塩類、またはそれらの
混合物または複合体、なおより好ましいセラミックは、
ジルコニウム酸化物、アルミニウム酸化物およびマグネ
シウム酸化物である。最も好ましいセラミックはジルコ
ニウム酸化物である。ジルコニウム酸化物はイツトリウ
ム酸化物、マグネシウム酸化物、あるいは安定化性質を
有する任意の他の材料で安定化することができる。

セラミック材料は、上に列挙したセラミックの混合物、
ことにＭｏＳ　ｉ２　／Ｓ　ｉ　Ｃ，ＭｇＯ／Ｓｉ３．
Ｂｅｄ／ＳｉＣ，ＳｉＡｌＯＮ／５ｔＣ１Ｔ　ｉ　Ｃ／
Ｂａ　Ｃ，Ｚ　ｒ　Ｃ／Ｓ　ｉ　Ｃ，ＭｇＯ／Ｓｉ３　
Ｎ４　、Ｓ　ｉ３　Ｎ４　／Ｙ２０３．５ｉ０２　／Ｙ
２０３　／Ｓ　ｉ３　Ｎ４　、　Ａ　１２０３　／Ｚ　
ｒ０２、Ａ　１２０３　／ＴｉＣ，Ａ　ＩＮ／Ｙ２０３
　、ＺｒＯ２／Ｉｎ２　０３　、Ｃｒ２Ｏ３／ＺｒＯ２
，Ａｌ２Ｏ３　／　Ｃｒ２０３　／　Ｚ　ｒ　０２　、
ムライト／ＺｒＯ２、Ｚ　ｒ０２　／Ｙ２０３　／Ｔａ
２０５　、Ａ　ＩＮ／Ｓ　ｉ　Ｃ，Ａ　ＩＯＮ、または
５ｉＡ１ＯＮ。

好ましい実施態様において、高密化すべきセラミック材
料は粒状であり、そして約１００ミクロン以下、より好
ましくは約１０ミクロン以下、なお好ましくは約１ミク
ロン以下、最も好ましくは１００　Ｎ１０，０００オン
グストロームの粒子大きさを有する。好ましい粒子大き
さの説明は実質的にモノーモダル（ｍｏｎｏ−ｍｏｄａ
ｌ）粒子大きさ分布について与えられる。当業者は理解
するように、主要比率の粒子の大きさよりかなり小さい
大きさの少量の粒子をそれと相互に混合して、所定の高
密化度についてより高い嵩密度を達成することができる
。

本発明の１つの好ましい実施態様において、繊維状セラ
ミック材料または他の強化用セラミック材料を粒状セラ
ミック材料と混合することができる、繊維状セラミック
材料または他の強化用セラミック材料の混入は、製造さ
れたセラミック物体の強度および破砕靭性を増加するこ
とあると信じられる。

本発明によれば、セラミック材料を予備的作業において
圧縮または造形して、好ましくは最終製品の所望形状を
有するセラミックのプレフォームを発生させることがで
きる。前記セラミックのプレフォームは、好ましくは、
取扱いおよびそれ以上の加工の間、その形状を実質的に
保持するために十分な密度を有する。実際には、セラミ
ックのプレフォームはセラミック材料をプレス内に配置
し、そして部分的にセラミック材料を加圧によって高密
化するして製造することができる。得られる部分的に高
密化された材料はセラミックのプレフォーム（ｃｅｒａ
ｍｉｃ　　ｐｒｅｆｏｒｍ）と呼ぶことができる。この
ような圧縮は通常周囲温度において実施される。内部の
滑剤１例えば、ワックス、またはポリエチレンのような
材料を、セラミックのプレフォームの製造の間に使用し
て、より高い密度を生成することができる。外部の滑剤
、例えば、メトセル（Ｍｅｔｈｏｃｅｌ・）または窒化
ジルコニウムを使用してプレス（例えば、−軸プレス）
内のグイパンチ（ｄｉｅｐ　ｕ　ｎ　ｃ　ｈ）のゴーリ
ングを防止できる。好ましい実施態様において、剛性の
型を使用して圧力を加えることができる。適当な圧力は
一般に２００ｐｓｉ　（１，４ＭＰａ）　〜１０，００
０ｐｓｉ　（８，８９Ｘ１０２ＭＰａ）　である、他の
好ましい実施態様において、セラミック材料は粉末冶金
学のプレス内で鋼またはタングステンカーバイドのダイ
で直接圧縮することができる。第３の実施態様において
、セラミック材料を薄い壁のゴムの型の中に入れ、これ
を排気し、密閉し、そして周囲温度および１．０００ｐ
ｓ　ｉ　（６，８９ＭＰａ）〜３０，０００ｐｓｉ　（
２，ｌ×１０２ＭＰａ）の圧力において液状媒質中で均
衡的圧力にさらすことができる。１つの好ましい実施態
様において、上の方法のいずれかによって製造されたセ
ラミックのプレフォームは３０〜８５％、より好ましく
は６０〜８５％の密度を有する。

セラミック材料を高密化する条件は、セラミック物体の
製造において臨界的である。４つの所望のパラメーター
が存在する＝　（１）結合を増強する添加剤、（２）結
合が進行する温度、（３）このような結合を達成するた
めに使用する圧力、および（４）このような圧力を加え
る時間、圧力は実質的に均衡的な方法で加えることがさ
らに望ましい、均衡的圧力は、ここでは、形状または大
きさに無関係に、高密化すべき材料のすべての部分に対
して均一の加えられる圧力を意味する。

所望の結果を得るための特定の添加剤、圧力、温度およ
び時間は、選択した特定のセラミック材料に依存する。

当業者は、ここに含まれる技術に基づいて適当な添加剤
、圧力、温度および時間を選択することかつできる。

本発明において有用な温度は、好ましくは、所望の密度
を達成するために十分な変形が起こる最低温度と２００
０℃との間である。

変形は、セラミック材料が十分に塑性であって所望の圧
縮が可能である温度を意味する。明らかなように、温度
は所望の圧縮が起こりうる圧力を決定する。特定のセラ
ミック材料のために有用な温度はその材料の性質に依存
しうることを認識しなくてならず、そして当業者は提供
される機部的説明に基づいて有用である温度を認識する
であろう、好ましくは、温度は１０，０００ｐｓｉ（６
，９Ｘ１０２融点）の圧力が理論密度の少なくとも８５
％を２秒以内で達成する温度より高く、そしてセラミッ
ク材料が再結晶化および粒子の生長を起こす温度より低
い、ジルコニウム酸化物を高密化するための好ましい温
度は約１１００℃である。

セラミック材料に加える圧力は、好ましくは５０．００
０ｐｓｉ　（３，４５Ｘ１０２ＭＰａ）〜３５０．００
０ｐＳｉ　　（２４，ＩＸ１０２ＭＰａ）、より好まし
くは７０，０００ｐｓｉ　（４゜８２Ｘ１０２ＭＰａ）
　〜３５０，０００ｐｓｉ（２４，ＩＸＩＯ２ＭＰａ）
、最も好ましくは１００．０００ｐｓｉ　　（６，７Ｘ
１０２ＭＰａ）　〜２５０．０００ｐｓｉ　　（１７，
２Ｘ１０２ＭＰａ）である０本発明の好ましい実施思様
において、圧力は好ましくは実質的に均衡的な方法でか
つセラミック材料の体積を永久的に減少する（高密化）
ために十分な量で加えられる。好ましくは、圧力はセラ
ミック材料の溶融温度より低い温度において、セラミッ
ク材料を理論密度の少なくとも８５％に１５分以内で高
密化するために十分な量で加えられる。より好ましくは
、圧力は前述の高密化を約１分以内に、さらに好ましく
は約１０秒以内に、最も好ましくは約５秒以内に達成す
るために十分である。約１，０００ｐｓｉ／秒（６、８
９ＭＰ　ａ／秒）より大きい圧力の増加速度は好ましく
、そして１０，０００ｐｓｉ／秒（６，８９ＸｌＯ’　
ＭＰａ／秒）より太き圧力増加はより好ましい。使用す
る圧力が高過ぎると。

製造されるセラミック物体は破砕することがあり、そし
て使用する圧力が低過ぎると、製造されるセラミック物
体は所望の用途に対して低過ぎる密度を有することがあ
ると信じられる。

本発明によれば、圧力は前もって決定した密度にセラミ
ック材料を高密化するために十分な時間加える。セラミ
ック材料を所望の圧力にさらす時間は、好ましくは前記
材料について理論密度の少なくとも８５％を達成するた
めに十分である時間と、セラミック材料が破砕する時間
との間である。高密化を実施するためのセラミック材料
に加える圧力は、好ましくは０．１秒より長い時１？Ｊ
１持続する。持続圧力をセラミック材料に加えると、塑
性変形が起こり、これにより高密化プロセスが改良され
ると信じられる。０．１秒〜１５分の時間は一般に所望
の高密化の達成に適することが発見された。所望の高密
化の達成のための好ましい時間は０．１秒〜１５分であ
り、より好ましくは０．１秒〜１分であり、なおより好
ましくは０゜５秒〜１０秒であり、なおより好ましくは
０．５秒〜５秒であり、そしてさらになお好ましくは１
秒〜５秒である。最も好ましい時間は２秒である。

本発明のセラミック物体は実質的に固体の状態のプロセ
スで製造することができる。固体の状態のプロセスは、
セラミック材料が高密化されと同時に実質的に固体の状
態である手順を意味する。

先行技術が教示するように、セラミック材料は高密化の
間に再結晶化しかつセラミック粒子の凝集を起こし、こ
れにより大きい粒子を生ずることがある。本発明の１つ
の利点は、セラミック物体の高密化のための温度および
時間を有意に低くし、これにより高密化の間の粒子の生
長を最小とするということである。

本発明に従う適切な時間、温度および圧力の変数の選択
を実際的に考慮することを認識すべきである。一般に、
時間の変数を最小にして（本発明の実用性に関して）、
粒子の構造が認められうる程度に再造形さかつ粗大とな
り始めるほど、温度／時間の範囲が高くなるのを回避す
ることができる。高い圧力および高い温度の両者は、セ
ラミックの流れを加速し、それゆえ、粒子は認められう
るほどに大きさが増加すべきでなはいという条件に従っ
て最大にすべきである０本発明において使用する特定の
温度および圧力において、高密化の間のセラミック物体
中の変位の移動度は増大されうると信じられる。当業者
にとって明らかなように、粒子の生長の抑制剤を使用し
て本発明の実施範囲を拡張することができる。

均衡的圧力をセラミック材料またはセラミックのプレフ
ォームに加えることができる。均衡的圧力を加える種々
の方法はこの分野において知られている。前述の時間、
温度および圧力の好ましいパラメーターの使用を可能と
する、このような方法のすべては有用である。

したがって、圧力伝達媒体内に包封された高密化材料を
冷却することができる０次いで、圧力伝達媒体は剛性の
脆いれんがとなり、これはそれを断片に粉砕することの
より、あるいはハンマーなどで打撃することによって容
器から除去することができる。

均衡的圧力を使用する粉末状結合材料および耐火セラミ
ック材料の高密化に有用な１つ好ましい容器は、米国再
発行特許第３１，３５５号に開示されている。

このような容器は、その構造的一体性を保持するが、圧
縮温度において塑性流れをすることができる材料から作
ることができる。許容されうる材料には、低炭素鋼、所
望性質をもつ他の金属、ガラス、セラミックまたはそれ
らの組み合わせが包含されるであろう。特定の材料の選
択は、特定の結合材料および耐火セラミック材料を高密
化する温度に依存するであろう。一般に、容器を作るた
めに使用する材料の２片を機械加工して、上および下の
グイ区画を有する型を製造する。その後、これらをそれ
らのかみ合う表面で接合し、こうして上および下のグイ
区画が前もって決定した所望の形状を有するキャビティ
を形成するようにする。このキャビティの大きさおよび
形状は、製造すべき部分の最終形状をかんがみて決定す
る。上および下のグイ区画を組み合わせる前に、孔をグ
イ区画の一方に開け、そして充填管を挿入する。

充填管を取り付けた後、２つのグイ区画をかみ合った関
係に配置しそして一緒に溶接する。ハーメチックシール
が生成して排気を可能とするように、溶接の間に注意を
払う、その後、容器を排気し、そして高密化すべき粉末
を充填管から充填する。次いで、充填管を締め、そして
それを溶接することによって、ハーメチックシールを達
成する。

その後、容器を所望の結合および高密化温度において均
衡的圧力にさらす。これは前述の方法によって実施する
ことができる。あるいは、充填されかつ密封された容器
をオートクレーブ中に入れ、そして結合および高密化に
所望の温度および圧力にさらすことができる。オートク
レーブ内の容器への圧力は均衡的にであり、そして容器
はその形状を保持しかつ塑性様の傾向を有することがで
きるので、容器は高密化すべき粉末に均衡的圧力を及ぼ
すであろう。容器内のキャビティの大きさは、その中の
粉末が所望の密度に到達するまで、収縮するであろう。

高密化後、容器をオートクレーブから取り出し、そして
冷却することができる０次いで、容器は硝酸溶液中の酸
洗いによって、高密化された耐火材料から除去される。

あるいは、容器は機械加工あるいは荒い機械加工および
引続く酸洗いの組み合わせによって除去することができ
る。

本発明の実施において、容器は前述の米国再発行特許第
３１，３５５号に記載されているようにして製造し、そ
して均衡的圧力は前述のようにしてこのような容器に及
ぼすことができる。容器は、いったん粉末状結合剤およ
び耐火セラミック材料が高密化されると、そのように製
造された耐火物体の性質に影響を及ぼさないで、このよ
うな容器が溶融する温度にさらされる。その後、耐火物
体から溶融し去った溶融材料または金属は新しい容器を
形成するために再循環させることができる。

圧力伝達媒体を介してセラミック材料に均衡的圧力を加
える他の好ましい方法は、次の米国特許に記載されてい
る：　３．４５５．６８２．４，１４２．８８８．４，
０９４，７０９．４，２５５．１０３．３，２３０，２
８６．３　、８２４　。

０９７．４，０２３，４６６．３　、６５０　、６４６
．３，８４１，８７０．４，０４１，１２３．４．０７
７．１０９．４．０８１．２７２および４．３３９，２
７１゜ 好ましい実施態様において、セラミックのプレフォーム
を保護的バリヤー中に包封した後、このセラミックのプ
レフォームを容器内に配置することができる。バリヤー
の使用は高温圧縮の間にガラスがセラミック物体の中に
浸透するのを防止しそして、膨張の差およびバリヤーの
靭性のために、ガラス／セラミックのダイからのセラミ
ック物体の取り出しを促進することができる。保護的バ
リヤーは、ガラス／セラミックのダイの融点より高い融
点をもち、セラミック物体の処理に対して実質的に不活
性でありかつ塑性変形可能な任意の金属であることがで
きる。好ましい保護的バリヤーは、チタン、金、白金、
他の比較的不活性の金属およびそれらの合金からなるこ
とができる。

本発明のセラミック物体は、好ましくは約８５％以上、
より好ましくは９０％以上、なおより好ましくは９５％
以上、そして最もより好ましくは１００％の密度を有す
る。高い密度は、ここでは、理論密度の約９０％以上の
密度を意味する。

本発明のセラミック物体は、好ましくは約１００ミクロ
ン以下、より好ましくは約１０ミクロン以下、なおより
好ましくは約１ミクロン以下、そして最もより好ましく
は１００〜１０，０００オングストロームの平均粒子大
きさを有する。

１つの好ましい実施態様において、耐火材料はイツトリ
ウム酸化物で安定化されたジルコニウム酸化物からなる
。しかしながら、ジルコニウム酸化物は適当な任意の酸
化物で安定化することができる０本発明のジルコニウム
酸化物のセラミック物体は、既知のジルコニウム酸化物
のセラミック物体が有するよりも大きいビッカース高度
を示した。好ましくは、ジルコニウム酸化物のセラミッ
ク物体は約１２００ｋｇ／ｍｍ’より大きい、より好ま
しくは約１３００ｋｇ／ｍｍ２より大きい、なおより好
ましくは約１４５０ｋｇ／ｍｍ２より大きいビッカース
硬度を示す。セラミック物体のビッカース硬度の測定は
、ＡＳＴＭ　　Ｅ　　３８４−７３に従い、上１炙±−
ヱ三ユヱ酉二ツユー生ｓ）、４４２−４６１ページに記
載されるように、この分野において知られている方法に
従って実施する。

次の実施例により本発明を説明するが、これらの実施例
によって本発明は限定されない、特記しないかぎり、す
べての部および百分率は容量による。

実施例１ 室温において一軸プレスおよび外部のダイ滑剤としてメ
トセル（Ｍｅｔｈｏｃｅｌの）を使用して、ジルコニウ
ム酸化物の粉末（１０〜５０ミクロン）のセラミックの
プレフォームを形成した。

得られるセラミックのプレフォームを２００℃で２時間
加熱して残留湿分を除去すると、約３．７ｇ／Ｃｍ３の
密度（理論密度の６３％）が得られた。このセラミック
のプレフォームをセラミック／ガラスのダイ内に配置し
、そして約１１００℃に２時間にわたって加熱した。ダ
イ内に含有される加熱されたセラミックのプレフォーム
をその後プレスに入れ、そして約１２０，０００ｐｓｉ
の均衡的圧力に約２秒間さらした。回収されたセラミッ
ク物体は約５．４ｇ／ｃｍ３の密度（理論密度の９３％
）を有する。

丈施輿ヱ 実施例１に記載されるのと実質的に同一の方法により、
イツトリウム酸化物で安定化されたジルコニウム酸化物
のセラミックのプレフォームを形成すると、約３．５ｇ
／ｃｍ３の密度（理論密度の５４％）が得られた。この
セラミックのプレフォームをタンタルの箔中の包封し、
セラミック／ガラスのダイ内に配置し、そしてアルゴン
をパージする炉内で約１ｉｏｏ℃に２時間にわたって加
熱した。グイ内に含有される加熱されたセラミックのプ
レフォームをプレスに入れ、そして約１２０．０００ｐ
ｓｉの実質的に均衡的な圧力に約２秒間さらした。高密
化後、セラミック物体およびダイを窒素雰囲気中で５０
０℃に１時間加熱し、こうしてタンタルを窒化タンタル
に転化し。

これによりそれがセラミック物体から完全に除去されう
るようにした。回収されたセラミック物体は約５．８ｇ
／ｃｍ３の密度（理論密度の９５％）を有する。

実施例３ 一軸プレス（２１，０００ｐｓｉ、１４５ＭＰａ）を室
温において使用し、外部のダイ滑剤を使用しないで、イ
ツトリウム酸化物で安定化されたジルコニウム酸化物の
粉末（１０〜５０ミクロン）のセラミックのプレフォー
ムを形成した。セラミックのプレフォームの密度は約２
．８ｇ／ｃｍ３であった。このセラミックのプレフォー
ムをガラス／セラミックのダイで取囲まれたパイレック
ス（Ｐｙｒｅｘ＠）のカレット中に入れ、そしてアルゴ
ン雰囲気中で約１・１０００℃に１．５時間にわたって
加熱した０次いで、この加熱された物体を１０９，００
０ｐｓｉ　（７５２ＭＰａ）に約２秒間均衡的に加熱し
た。回収されたセラミック物体は７．０ｇ／ｃｍ３の密
度（理論密度の９９％）を有する。このセラミック物体
は１３０２ｋ　ｇ　／　ｍ　ｍのビッカース硬度を示し
た。

実施例４〜１０ 実施例４〜１０は実施例１と実質的に同一の方法により
形成する。セラミック／ガラスのダイ中に含有されるセ
ラミックのプレフォームを、示した温度に２時間かけて
加熱した０次いで、この加熱されたセラミックのプレフ
ォームをプレスに入れ、そして約１２０．０００ｐｓｉ
の均衡的圧力に約２秒間さらした。高密化耐火材料およ
び使用した方法のパラメーター（ｋｓｉ＝１，０００ボ
ンド／１ｎ２−ｐｓｉ）および得られる高い密度のセラ
ミック物体の理論密度を表工に記載する。

表− 一軸プレス 材斗　　　−（にＡ」つ−−１１υ区、−マグネシウム
酸化物　　　５８　　　メトセル（Ｍｅｅｌ＠）ＡＢ アルミニウム酸化物　　　５８　　　　　　　なし窒化
ケイ素　　　　　　　３９　　　　　　　なしスピネル
　　　　　　　　２０　　　窒化ジルコニウムきん青石
　　　　　　　　１７　　　窒化ジルコニウムチタン酸
バリウム　　　　３９　　　　　　　なしジルコニウム
酸化物　　　５８　　　メトセル（Ｍｅｔｈｃｅｌ＠）
ＡＢ 窒化ケイ素　　　　　　　６０　　　　　　　なし圧縮
温度　　均衡的圧縮 ｃ　　　１２５０　　　１２０　　　　　９７実施例１
１および実施例１２ 実施例４の手順を使用し、Ｂｆｌ　　、６Ｅｒ６　。

４０３およびＢｉｌ　、５Ｙｏ、５０３の各々を硝酸塩
から沈殿させ、ＰＨ８にＮＨａ　ＯＨ／ＮＨａＮＯ３で
緩衝化し、次いで沈殿物を１２５℃で２４時間乾燥した
。これらの２種類の粉末を別々に１昨間４５０〜５５０
℃で焼成し、圧縮して［常温（室温）、−軸プレス、４
０ｋｓ　ｉ］直径ｌ。

２５ｃｍＸ圧さ０．７５ｃｍのベレット（理論密度の５
６〜６５％）にした０次いで、両者のセラミックのプレ
フォームを８００℃、１２０，０００ｐｓｉで２秒間均
衡的にの圧縮した０回収されたセラミック物体は理論密
度の８８〜９３％の密度を有した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、工程、 （ａ）セラミック材料を、所望密度を達成するために十
   分な変形が起こる最低温度と２０００℃との間の温度に
   加熱し、そして （ｂ）前記セラミック材料に５０，０００ｐｓｉ（３．
   ４５×１０＾２ＭＰａ）〜３５０，０００ｐｓｉ（２４
   ．１×１０＾２ＭＰａ）の圧力を加え、そして、前記セ
   ラミック材料の密度を増加させて前もって決定した密度
   のセラミック物体を形成するに十分な期間、前記温度を
   維持する、を含んでなることを特徴とするセラミック物
   体を製造する方法。 ２、セラミック材料はセラミックのプレフォームである
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、圧力を均衡的に加える特許請求の範囲第２項記載の
   方法。 ４、セラミック物体は粒状セラミック材料からなる特許
   請求の範囲第３項記載の方法。 ５、粒状セラミック材料は約１００ミクロンより小さい
   特許請求の範囲第４項記載の方法。 ６、粒状セラミック材料は１００〜１０，０００オング
   ストロームの間にある特許請求の範囲第４項記載の方法
   。 ７、セラミック物体は繊維状セラミック材料からなる特
   許請求の範囲第２項記載の方法。 ８、圧力は１００，０００ｐｓｉ（６．７×１０＾２Ｍ
   Ｐａ）〜２５０，０００ｐｓｉ（１７．２×１０＾２Ｍ
   Ｐａ）の間にある特許請求の範囲第１または２項記載の
   方法。 ９、高温圧縮時間は０．０１秒〜１５分である特許請求
   の範囲第１、２または３項記載の方法。 １０、セラミック物体は理論密度の８５％の密度を有す
   る特許請求の範囲第１または２項記載の方法。 １１、セラミック材料はスピネル、ジルコニウム酸化物
   、アルミニウム酸化物、マグネシウム酸化物、ハフニウ
   ム酸化物、ニオブ酸化物、クロム酸化物、タンタル酸化
   物、イットリウム酸化物、スカンジウム酸化物、インジ
   ウム酸化物、ランタン酸化物、炭化ケイ素、炭化ハフニ
   ウム、炭化チタン、炭化ニオブ、炭化バナジウム、炭化
   タンタル、炭化ジルコニウム、きん青石、窒化ケイ素、
   ケイ化モリブデン、窒化アルミニウム、ホウ化ケイ素、
   ホウ化アルミニウム、チタン酸バリウム、フェライト類
   、チタン酸鉛塩類、ニオブ酸鉛塩類、またはそれらの混
   合物または複合体である特許請求の範囲第１または２項
   記載の方法。 １２、セラミック材料はＭｏＳｉ＿２／ＳｉＣ、ＴｉＣ
   ／Ｂ＿４Ｃ、ＺｒＣ／ＳｉＣ、ＭｇＯ／Ｓｉ＿３Ｎ＿４
   、ＭｇＯ／ＳｉＣ、ＢｅＯ／ＳｉＣ、ＳｉＡｌＯＮ／Ｓ
   ｉＣ、ＺｒＯ＿２／Ｉｎ＿２Ｏ＿３、Ｃｒ＿２Ｏ＿３／
   ＺｒＯ＿２、Ａｌ＿２Ｏ＿３／Ｃｒ＿２Ｏ＿３／ＺｒＯ
   ＿２、ムライト／ＺｒＯ＿２、ＺｒＯ＿２／Ｙ＿２Ｏ＿
   ３／Ｔａ＿２Ｏ＿５、Ｓｉ＿３Ｎ＿４／Ｙ＿２Ｏ＿３、
   ＳｉＯ＿２／Ｙ＿２Ｏ＿３／Ｓｉ＿３Ｎ＿４、Ａｌ＿２
   Ｏ＿３／ＺｒＯ＿２、Ａｌ＿２Ｏ＿３／ＴｉＣ、ＡｌＮ
   ／Ｙ＿２Ｏ＿３／ＳｉＯ＿２、ＡｌＮ／ＳｉＣ、ＡｌＯ
   Ｎ、またはＳｉＡｌＯＮである特許請求の範囲第１、２
   または１１項記載の方法。 １３、セラミック材料はジルコニウム酸化物である特許
   請求の範囲第１または１１項記載の方法。 １４、圧力は１００，０００ｐｓｉ〜２５０，０００ｐ
   ｓｉ（６７０ＭＰａ〜１７２０ＭＰａ）であり、高温圧
   縮時間は１〜５秒であり、そして物体を約１１００℃に
   加熱する特許請求の範囲第１３項記載の方法。 １５、特許請求の範囲第１〜１４項のいずれかに記載の
   方法によって製造されるセラミック物体。