JPS62256767A - 炭窒化物と酸化物からなる複合焼結体の製造方法 - Google Patents
炭窒化物と酸化物からなる複合焼結体の製造方法Info
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Landscapes
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、超硬工具や高温構造材または各種機能材料と
して用いられる炭窒化物と酸化物からなる複合焼結体の
製造方法に関する。
して用いられる炭窒化物と酸化物からなる複合焼結体の
製造方法に関する。
従来の技術
従来、炭窒化物と酸化物からなる複合焼結体は、まず金
属またはその酸化物に炭素粉末または固形炭素を混合し
、高温で反応させることによって合成した炭化物粉末、
同様の方法で製造した窒化物粉末、それらの粉末と酸化
物粉末を十分に混合した後高温高圧下で焼結させること
によって製造していた。
属またはその酸化物に炭素粉末または固形炭素を混合し
、高温で反応させることによって合成した炭化物粉末、
同様の方法で製造した窒化物粉末、それらの粉末と酸化
物粉末を十分に混合した後高温高圧下で焼結させること
によって製造していた。
発明が解決しようとする問題点
この方法は、製造工程が長く複雑であるため不純物が混
入しやす＜、シかもエネルギー消費が非常に大きかった
。
入しやす＜、シかもエネルギー消費が非常に大きかった
。
問題点を解決するための手段
本発明の特徴は、還元用金属粉末（反応後には酸化物と
なる）と、その窒化物（反応後には酸化物になる）と、
酸化物（反応後には炭窒化物になる）と、それに炭素と
からなる混合物の成形体に圧力をかけた状態で、その成
形体の一部に強熱点火して燃焼反応を起こさせ、この化
学反応によって炭窒化物と酸化物の粒子を合成し、反応
熱によってこれらの粒子を焼結して炭窒化物と酸化物か
らなる複合焼結体を得ることにある。
なる）と、その窒化物（反応後には酸化物になる）と、
酸化物（反応後には炭窒化物になる）と、それに炭素と
からなる混合物の成形体に圧力をかけた状態で、その成
形体の一部に強熱点火して燃焼反応を起こさせ、この化
学反応によって炭窒化物と酸化物の粒子を合成し、反応
熱によってこれらの粒子を焼結して炭窒化物と酸化物か
らなる複合焼結体を得ることにある。
作用
本発明によれば、加圧下で成形体に点火するだけで高密
度の炭窒化物と酸化物からなる複合焼結体が容易に得ら
れる。したがって従来の炭化物、窒化物、酸化物の粉末
を用いて作成する焼結体の製造方法と比較してきわめて
省エネルギーであり、しかも得られる焼結体もきわめて
高純度である。また本発明の製造方法によれば、従来の
製造方法では困難であった炭窒化物と酸化物の複合焼結
体もきわめて容易に作製できる。
度の炭窒化物と酸化物からなる複合焼結体が容易に得ら
れる。したがって従来の炭化物、窒化物、酸化物の粉末
を用いて作成する焼結体の製造方法と比較してきわめて
省エネルギーであり、しかも得られる焼結体もきわめて
高純度である。また本発明の製造方法によれば、従来の
製造方法では困難であった炭窒化物と酸化物の複合焼結
体もきわめて容易に作製できる。
実施例
実施例１
出発原料として粒径１０μｍ以下のアルミニウム粉末、
平均粒径１μｍの窒化アルミニウム粉末、平均粒径０．
５μｍの二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末、それにアセチ
レンを原料とするカーボンブラックを用い、それらを２
．８ ： １．２ ： ３ ： １．８のモル比で混合
後、直径１０＋ａｍ 、高さｌ Ｏｍｍの柱状にプレス
成形した。この成形体を炭化ケイ素製の型材を用いた一
軸加圧真空ホットプレスを用いて焼結を行った。成形体
への着火は、タングステンフィラメントに通電すること
によって行った。試料を６００℃・真空（１ｎ＋ｍＨｇ
）雰囲気・０．Ｉ ＧＰａの温度・圧力条件下で、着火
用ヒーターに通電して反応を開始させた。得られた焼結
体をＸ線回折を用いて同定したところ炭窒化チタン（炭
化チタンと窒化チタンの固溶はＸ線回折図形のピークの
シフトから確認した）と酸化アルミニウムの回折線しか
見られなかった。またこの焼結体の相対密度は、９１．
２％であった。
平均粒径１μｍの窒化アルミニウム粉末、平均粒径０．
５μｍの二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末、それにアセチ
レンを原料とするカーボンブラックを用い、それらを２
．８ ： １．２ ： ３ ： １．８のモル比で混合
後、直径１０＋ａｍ 、高さｌ Ｏｍｍの柱状にプレス
成形した。この成形体を炭化ケイ素製の型材を用いた一
軸加圧真空ホットプレスを用いて焼結を行った。成形体
への着火は、タングステンフィラメントに通電すること
によって行った。試料を６００℃・真空（１ｎ＋ｍＨｇ
）雰囲気・０．Ｉ ＧＰａの温度・圧力条件下で、着火
用ヒーターに通電して反応を開始させた。得られた焼結
体をＸ線回折を用いて同定したところ炭窒化チタン（炭
化チタンと窒化チタンの固溶はＸ線回折図形のピークの
シフトから確認した）と酸化アルミニウムの回折線しか
見られなかった。またこの焼結体の相対密度は、９１．
２％であった。
プロセスの化学反応式は以下のようになる。
２．８ＡＩ＋１．２ＡＩＮ＋３７ｉＯ２＋１．８Ｃ＝２
ＡＩ２０３＋ ３７ｉＣｏ、ｓＮｏ、４この化学反応
式かられかるようにこの反応は、ＡＩによるＴ ｉ Ｏ
２の還元とＡＩＮとＴｉＯ２の置換反応を基本にして、
還元されたＴｉ金属がＣと反応してＴｉＣになるのであ
り、このＴｉＣと、置換反応によって出来たＴｉＮが固
溶して７ ｉ（，６，６Ｎｏ、４が出来るのである。こ
のときの反応熱が大きいので外部から少し加熱するだけ
で試料が高温（２０００℃程度まで上昇する）になり、
しかも加圧しているのでＡＩ２０３粒子とＴ１Ｃｏ、ｓ
Ｎｏ、＋粒子が焼結してＡ １２０３−Ｔ１Ｃｏ、ｓＮ
ｏ、４複合焼結体が得られるのである。
ＡＩ２０３＋ ３７ｉＣｏ、ｓＮｏ、４この化学反応
式かられかるようにこの反応は、ＡＩによるＴ ｉ Ｏ
２の還元とＡＩＮとＴｉＯ２の置換反応を基本にして、
還元されたＴｉ金属がＣと反応してＴｉＣになるのであ
り、このＴｉＣと、置換反応によって出来たＴｉＮが固
溶して７ ｉ（，６，６Ｎｏ、４が出来るのである。こ
のときの反応熱が大きいので外部から少し加熱するだけ
で試料が高温（２０００℃程度まで上昇する）になり、
しかも加圧しているのでＡＩ２０３粒子とＴ１Ｃｏ、ｓ
Ｎｏ、＋粒子が焼結してＡ １２０３−Ｔ１Ｃｏ、ｓＮ
ｏ、４複合焼結体が得られるのである。
実施例２
出発原料として、粒径１０８ｍ以下のアルミニウム粉末
、平均粒径１μｍの窒化アルミニウム粉末、平均粒径０
．７μｍの三酸化二チタン粉末（Ｔ ｉ ２０３）、及
びアセチレンを原料とするカーボンブラックを用い、そ
れらを１．６ ： ０．４ ： １ ： １．６のモル
比で混合後、実施例１と同様のプロセスで処理した。得
られた焼結体をＸ線回折を用いて同定したところ炭窒化
チタンと酸化アルミニウムの回折線しか見られなかった
。またこの焼結体の相対密・度は、９５．２％であった
。
、平均粒径１μｍの窒化アルミニウム粉末、平均粒径０
．７μｍの三酸化二チタン粉末（Ｔ ｉ ２０３）、及
びアセチレンを原料とするカーボンブラックを用い、そ
れらを１．６ ： ０．４ ： １ ： １．６のモル
比で混合後、実施例１と同様のプロセスで処理した。得
られた焼結体をＸ線回折を用いて同定したところ炭窒化
チタンと酸化アルミニウムの回折線しか見られなかった
。またこの焼結体の相対密・度は、９５．２％であった
。
このプロセスの化学反応式は、
１．６ＡＩ＋０．４ＡＩＮ＋Ｔｉ ２０Ｇ＋１．６Ｃ＝
２ Ａ Ｉ ２０３ ＋ Ｔ ｉ Ｃｏ 、 ａ Ｎ
ｏ ２である。
２ Ａ Ｉ ２０３ ＋ Ｔ ｉ Ｃｏ 、 ａ Ｎ
ｏ ２である。
実施例３
出発原料として粒径１０μｍ以下のジルコニウム粉末、
平均粒径３μｍの窒化ジルコニウム、平均粒径０．５μ
ｍの二酸化チタン、それにアセチレンを原料とするカー
ボンブラックを用い、それらを０．８ ： ０．２ ：
１ ： ０．８のモル比で混合後、実施例１と同様の
プロセスで処理した。得られた焼結体をＸ ｖＡ回折を
用いて同定したところ炭窒化チタンと正方品の酸化ジル
コニウム、単斜晶の酸化ジルコニウムの回折線しか見ら
れなかった。正方品の酸化ジルコニウムと単斜晶の酸化
ジルコ♀ウムの比率は約１；１であった。またこの焼結
体の相対密度は、９４．２％であった。
平均粒径３μｍの窒化ジルコニウム、平均粒径０．５μ
ｍの二酸化チタン、それにアセチレンを原料とするカー
ボンブラックを用い、それらを０．８ ： ０．２ ：
１ ： ０．８のモル比で混合後、実施例１と同様の
プロセスで処理した。得られた焼結体をＸ ｖＡ回折を
用いて同定したところ炭窒化チタンと正方品の酸化ジル
コニウム、単斜晶の酸化ジルコニウムの回折線しか見ら
れなかった。正方品の酸化ジルコニウムと単斜晶の酸化
ジルコ♀ウムの比率は約１；１であった。またこの焼結
体の相対密度は、９４．２％であった。
このプロセスの化学反応式は、
０．８Ｚｒ＋０．２ＺｒＮ＋ＴｉＯ２＋０．８Ｃ→Ｚｒ
○２＋Ｔ１Ｃｏ、ａＮｏ、２ である。
○２＋Ｔ１Ｃｏ、ａＮｏ、２ である。
実施例４
出発原料として、粒径１０μｍ以下のジルコニウム粉末
と、平均粒径３μｍの窒化ジルコニウム粉末、平均粒径
１μｍの五酸化バナジウム粉末（Ｖ２０ｓ）及びアセチ
レンを原料とするカーボンブラックを用い、それらを２
：３：２：２のモル比で混合後、実施例１と同様のプロ
セスで処理した。但し、本実施例では、加熱しない条件
で試料に着火した。得られた焼結体をＸ線回折を用いて
同定したところ炭窒化バナジウムと正方晶の酸化ジルコ
ニウム、単斜晶の酸化ジルコニウムしか見られなかった
。正方品の酸化ジルコニウムと単斜晶の酸化ジルコニウ
ムの比率は約１：１であった。またこの焼結体の相対密
度は、９１．６％であった。
と、平均粒径３μｍの窒化ジルコニウム粉末、平均粒径
１μｍの五酸化バナジウム粉末（Ｖ２０ｓ）及びアセチ
レンを原料とするカーボンブラックを用い、それらを２
：３：２：２のモル比で混合後、実施例１と同様のプロ
セスで処理した。但し、本実施例では、加熱しない条件
で試料に着火した。得られた焼結体をＸ線回折を用いて
同定したところ炭窒化バナジウムと正方晶の酸化ジルコ
ニウム、単斜晶の酸化ジルコニウムしか見られなかった
。正方品の酸化ジルコニウムと単斜晶の酸化ジルコニウ
ムの比率は約１：１であった。またこの焼結体の相対密
度は、９１．６％であった。
このプロセスの化学反応式は、
３Ｚｒ±２ Ｚ ｒ Ｎ ＋ ２ Ｖ ２０ ｓ ＋
２ Ｃ→５ ＺｒＯ２＋ ４ Ｖ Ｃｏ、５Ｎ０．５で
ある。
２ Ｃ→５ ＺｒＯ２＋ ４ Ｖ Ｃｏ、５Ｎ０．５で
ある。
実施例５
出発原料として粒径１０μｍ以下のジルコニウム粉末、
平均粒径３μｍの窒化ジルコニウム粉末、平均粒径２μ
ｍの三酸化二バナジウム粉末、平均粒径２μｍの五酸化
バナジウム粉末、及びアセチレンを原料とするカーボン
ブラックを用いた。それらを２：２：１：１：２のモル
比で混合後、実施例１と同様のプロセスで処理した。得
られた焼結体をＸ線回折を用いて同定したところ炭窒化
バナジウムと正方品の酸化ジルコニウムと単斜晶の酸化
ジルコニウムの回折線しか見られなかった。
平均粒径３μｍの窒化ジルコニウム粉末、平均粒径２μ
ｍの三酸化二バナジウム粉末、平均粒径２μｍの五酸化
バナジウム粉末、及びアセチレンを原料とするカーボン
ブラックを用いた。それらを２：２：１：１：２のモル
比で混合後、実施例１と同様のプロセスで処理した。得
られた焼結体をＸ線回折を用いて同定したところ炭窒化
バナジウムと正方品の酸化ジルコニウムと単斜晶の酸化
ジルコニウムの回折線しか見られなかった。
正方品の酸化ジルコニウムと単斜晶の酸化ジルコニウム
の比率は約１＝１であった。またこの焼結体の相対密度
は９４．５％であった。
の比率は約１＝１であった。またこの焼結体の相対密度
は９４．５％であった。
このプロセスの化学反応式は、
２ Ｚ ｒ ＋ ２ Ｚ ｒ Ｎ ＋ Ｖ ２０３ ＋
Ｖ ２０５ ＋ ２ Ｃ−”４ＺｒＯ２＋４ＶＣｏ、
ｓＮｏ、ｓとなる。
Ｖ ２０５ ＋ ２ Ｃ−”４ＺｒＯ２＋４ＶＣｏ、
ｓＮｏ、ｓとなる。
実施例６
出発原料として粒径１０μｍ以下のジルコニウム粉末、
平均粒径３μｍの窒化ジルコニウム粉末、平均粒径０．
７μｍの五酸化ニオブ（Ｎｂ２０ｓ）及びアセチレンを
原料とするカーボンブラックを用いた。それらを２．３
：２：１のモル比で混合後、実施例１と同様のプロセス
で処理した。得られた焼結体をＸ線回折を用いて同定し
たところ炭窒化ニオブと正方品の酸化ジルコニウムと単
斜晶の酸化ジルコニウムの回折線しか見られながった。
平均粒径３μｍの窒化ジルコニウム粉末、平均粒径０．
７μｍの五酸化ニオブ（Ｎｂ２０ｓ）及びアセチレンを
原料とするカーボンブラックを用いた。それらを２．３
：２：１のモル比で混合後、実施例１と同様のプロセス
で処理した。得られた焼結体をＸ線回折を用いて同定し
たところ炭窒化ニオブと正方品の酸化ジルコニウムと単
斜晶の酸化ジルコニウムの回折線しか見られながった。
正方品の酸化ジルコニウムと単斜晶の酸化ジルコニウム
の比率は約１；１であった。またこの焼結体の相対密度
は、８９．６％であった。
の比率は約１；１であった。またこの焼結体の相対密度
は、８９．６％であった。
このプロセスの化学反応式は、
２ Ｚｒ＋ ３ ＺｒＮ÷２ Ｎ ｌ） ２０ ｓ＋Ｃ
→５ｚｒＯ２÷４ ＮｂＣｏ、２ｓＮｏ、ｔｓである。
→５ｚｒＯ２÷４ ＮｂＣｏ、２ｓＮｏ、ｔｓである。
発明の効果
本発明の製造方法によれば、還元用の金属粉末、その窒
化物、酸化物それに炭素とからなる混合物の成形体に圧
力をかけた状態で、その成形体の一部を強熱点火して燃
焼反応を起こさせるだけで炭窒化物と酸化物からなる複
合焼結体が作製できる。従って、本発明の製造方法によ
れば、従来の製造方法に比較してはるかに低温のプロセ
スで、つまり、きわめて小さなエネルギーで炭窒化物と
酸化物からなる複合焼結体が作製できる。また本発明の
製造方法によれば従来の製造方法では困難であった炭窒
化物と酸化物からなる複合焼結体もきわめて容易に作製
できるという特徴も有している。
化物、酸化物それに炭素とからなる混合物の成形体に圧
力をかけた状態で、その成形体の一部を強熱点火して燃
焼反応を起こさせるだけで炭窒化物と酸化物からなる複
合焼結体が作製できる。従って、本発明の製造方法によ
れば、従来の製造方法に比較してはるかに低温のプロセ
スで、つまり、きわめて小さなエネルギーで炭窒化物と
酸化物からなる複合焼結体が作製できる。また本発明の
製造方法によれば従来の製造方法では困難であった炭窒
化物と酸化物からなる複合焼結体もきわめて容易に作製
できるという特徴も有している。
Claims (4)
- （１）還元用金属粉末と、その窒化物粉末と、酸化物粉
末と、炭素とからなる成形体を、加圧条件下でその成形
体の一部に点火して燃焼過程を開始させ、その後の金属
粉末と、窒化物粉末と、酸化物粉末と、炭素の反応及び
生成した炭窒化物と酸化物の焼結を、燃焼過程の結果発
生する熱によって進行させる炭窒化物と酸化物からなる
複合焼結体の製造方法。 - （２）加圧・加熱の条件下で、還元用金属粉末と、その
窒化物粉末と、酸化物粉末と、炭素とからなる成形体に
点火して燃焼過程を開始させることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の炭窒化物と酸化物からなる複合焼
結体の製造方法。 - （３）還元用金属粉末が、アルミニウム粉末、ジルコニ
ウム粉末から選ばれたいずれかである特許請求の範囲第
１項記載の炭窒化物と酸化物からなる複合焼結体の製造
方法。 - （４）酸化物粉末が周期率表第４族、５ｂ族のいずれか
の元素の酸化物である特許請求の範囲第１項記載の炭窒
化物と酸化物からなる複合焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61099635A JPS62256767A (ja) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | 炭窒化物と酸化物からなる複合焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61099635A JPS62256767A (ja) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | 炭窒化物と酸化物からなる複合焼結体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62256767A true JPS62256767A (ja) | 1987-11-09 |
Family
ID=14252527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61099635A Pending JPS62256767A (ja) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | 炭窒化物と酸化物からなる複合焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62256767A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01119568A (ja) * | 1987-10-30 | 1989-05-11 | Univ Osaka | 加圧自己燃焼焼結法 |
| JPH02199069A (ja) * | 1989-01-28 | 1990-08-07 | Sumitomo Coal Mining Co Ltd | 高密度高硬度セラミックス焼結体の製造法 |
| JPH02212347A (ja) * | 1989-02-10 | 1990-08-23 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 複合材料の製造方法および原料組成物 |
| EP0430658A2 (en) * | 1989-11-29 | 1991-06-05 | Philip Morris Products Inc. | Chemical heat source comprising metal nitride, metal oxide and carbon |
| JPH0714833B2 (ja) * | 1988-04-13 | 1995-02-22 | クラウセン，ニルス | 粉末法で製造されたセラミック成形体およびその製造方法 |
| JP2014518829A (ja) * | 2011-04-12 | 2014-08-07 | ▲鄭▼建▲偉▼ | 焼かれた合金の粘着と酸化を防止するためのバナジウム窒素合金の調製方法 |
-
1986
- 1986-04-30 JP JP61099635A patent/JPS62256767A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01119568A (ja) * | 1987-10-30 | 1989-05-11 | Univ Osaka | 加圧自己燃焼焼結法 |
| JPH0515669B2 (ja) * | 1987-10-30 | 1993-03-02 | Oosaka Daigakucho | |
| JPH0714833B2 (ja) * | 1988-04-13 | 1995-02-22 | クラウセン，ニルス | 粉末法で製造されたセラミック成形体およびその製造方法 |
| JPH02199069A (ja) * | 1989-01-28 | 1990-08-07 | Sumitomo Coal Mining Co Ltd | 高密度高硬度セラミックス焼結体の製造法 |
| JPH02212347A (ja) * | 1989-02-10 | 1990-08-23 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 複合材料の製造方法および原料組成物 |
| EP0430658A2 (en) * | 1989-11-29 | 1991-06-05 | Philip Morris Products Inc. | Chemical heat source comprising metal nitride, metal oxide and carbon |
| JP2014518829A (ja) * | 2011-04-12 | 2014-08-07 | ▲鄭▼建▲偉▼ | 焼かれた合金の粘着と酸化を防止するためのバナジウム窒素合金の調製方法 |
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