JPS6236068A - 複合セラミツクスの製造法 - Google Patents
複合セラミツクスの製造法Info
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- JPS6236068A JPS6236068A JP60171078A JP17107885A JPS6236068A JP S6236068 A JPS6236068 A JP S6236068A JP 60171078 A JP60171078 A JP 60171078A JP 17107885 A JP17107885 A JP 17107885A JP S6236068 A JPS6236068 A JP S6236068A
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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】
【発明の利用分野〕
本発明は、複合セラミックスの製造法に係り。
特に高温強度２寸法精度を必要とする構造用材料として
の複合セラミックスの製造方法に関する。
の複合セラミックスの製造方法に関する。
一般に、エンジンやタービンなどの構造材料に適するエ
ンジニアリングセラミックスとして窒化珪素または炭化
珪素が知られている。その焼結技術としては常圧焼結法
１反応焼結法がある。このうち常圧焼結法は焼成収縮率
が２０％近くもあり、寸法精度が悪く高寸法精度を確保
するには、高度な製造技術が必要である。これに対し、
反応焼結法は寸法収縮がほとんどなく寸法精度の高い部
品を容易に得ることができるが、強度を高めるのが難し
い。
ンジニアリングセラミックスとして窒化珪素または炭化
珪素が知られている。その焼結技術としては常圧焼結法
１反応焼結法がある。このうち常圧焼結法は焼成収縮率
が２０％近くもあり、寸法精度が悪く高寸法精度を確保
するには、高度な製造技術が必要である。これに対し、
反応焼結法は寸法収縮がほとんどなく寸法精度の高い部
品を容易に得ることができるが、強度を高めるのが難し
い。
そこで現在耐火物として使用されている窒化珪素結合炭
化珪素組成物を耐熱構造用材料に適用することを考えた
。一般に、窒化珪素結合炭化珪素組成物は、焼成による
寸法変化がほとんどなく、耐蝕性、耐酸化性、耐熱衝撃
性なでもすぐれていることが知られているが、特開昭５
８−８８１６９に示されているように機械的強度が不十
分で構造用材料として使用できなかった。
化珪素組成物を耐熱構造用材料に適用することを考えた
。一般に、窒化珪素結合炭化珪素組成物は、焼成による
寸法変化がほとんどなく、耐蝕性、耐酸化性、耐熱衝撃
性なでもすぐれていることが知られているが、特開昭５
８−８８１６９に示されているように機械的強度が不十
分で構造用材料として使用できなかった。
従って、窒化珪素結合炭化珪素組成物を構造用材料に適
合させるためには、焼結により寸法収縮することなく高
強度にすることが重要である。そのだめには窒化珪素と
炭化珪素の結合強度を高めることが必要であるがこれま
でに対処できる技術がなく、実用的なものがなかった。
合させるためには、焼結により寸法収縮することなく高
強度にすることが重要である。そのだめには窒化珪素と
炭化珪素の結合強度を高めることが必要であるがこれま
でに対処できる技術がなく、実用的なものがなかった。
本発明の目的は、複合セラミックスの製造法において、
高温強度、高寸法精度を得るために、窒化珪素粒子と炭
化珪素粒子を強固に結合した複合セラミックスを提供す
る製造法にある。
高温強度、高寸法精度を得るために、窒化珪素粒子と炭
化珪素粒子を強固に結合した複合セラミックスを提供す
る製造法にある。
本発明は、成形用バインダとして有機珪素高分子化合物
を用いることにより、窒化珪素と炭化珪素の粒子を強固
に結合し高強度化するものである。
を用いることにより、窒化珪素と炭化珪素の粒子を強固
に結合し高強度化するものである。
従来の窒化珪素結合炭化珪素セラミックスの製造法とし
ては、金属Ｓｉ粉末と炭化珪素粉末をアクリル系樹脂な
どの結合剤（バインダー）とともに成形し、ついで窒素
雰囲気下で加熱して窒化反応焼結を行うのが一般的であ
った。しかしながら。
ては、金属Ｓｉ粉末と炭化珪素粉末をアクリル系樹脂な
どの結合剤（バインダー）とともに成形し、ついで窒素
雰囲気下で加熱して窒化反応焼結を行うのが一般的であ
った。しかしながら。
従来方法による窒化珪素結合炭化珪素焼結体は結合剤が
熱処理過程で大部分気化するため、空孔率を小さくする
ことが困難であった。さらに゛また、より高強度で、焼
結による寸法変化が小さい焼結体を得ることはできなか
った。
熱処理過程で大部分気化するため、空孔率を小さくする
ことが困難であった。さらに゛また、より高強度で、焼
結による寸法変化が小さい焼結体を得ることはできなか
った。
そこで、金属Ｓｉ粉末と炭化珪素粉末に結合剤として有
機珪素高分子化合物を混合し成形した後、成形体を窒化
性雰囲気中で１５００℃と以下で加熱焼結することによ
り秀れた特性の窒化珪素結合炭化珪素焼結体が製造でき
ることを見い出した。
機珪素高分子化合物を混合し成形した後、成形体を窒化
性雰囲気中で１５００℃と以下で加熱焼結することによ
り秀れた特性の窒化珪素結合炭化珪素焼結体が製造でき
ることを見い出した。
本発明では、結合剤である有機珪素高分子化合物は、は
とんど気化、消失せず、加熱処理により粒子間の結合剤
が窒化珪素、炭化珪素に変換されるので金属Ｓｉから生
成した窒化珪素と出発原料の一つである炭化珪素粒子が
強固に結合されるとともに空孔率が小さくなりそして、
焼結時の寸法変化が０．５ ％以下で高い強度を有す
る窒化珪素結合炭化珪素焼結体を得ることができた。
とんど気化、消失せず、加熱処理により粒子間の結合剤
が窒化珪素、炭化珪素に変換されるので金属Ｓｉから生
成した窒化珪素と出発原料の一つである炭化珪素粒子が
強固に結合されるとともに空孔率が小さくなりそして、
焼結時の寸法変化が０．５ ％以下で高い強度を有す
る窒化珪素結合炭化珪素焼結体を得ることができた。
本発明の結合剤である有機珪素化合物は次のような構造
を持つ。例えば、 （１） ポリシラン化合物 （ＩＩ） ポリシル化
合物（ｍ） ポリオキシシロキサン （ＩＶ） ポリシルシロキサン化合物（Ｖ） シリ
コンイミド化合物 などがあり、これらは１種以上用いることができる。こ
れらの平均分子量８００〜１０，０００が好ましい、ま
た、これらの有機珪素化合物は必要に応じて溶剤に溶解
して用いてもよい。
を持つ。例えば、 （１） ポリシラン化合物 （ＩＩ） ポリシル化
合物（ｍ） ポリオキシシロキサン （ＩＶ） ポリシルシロキサン化合物（Ｖ） シリ
コンイミド化合物 などがあり、これらは１種以上用いることができる。こ
れらの平均分子量８００〜１０，０００が好ましい、ま
た、これらの有機珪素化合物は必要に応じて溶剤に溶解
して用いてもよい。
上記有機珪素化合物は加熱されると主にＳｉＣ。
５ｉｓＮａに変る。
上記有機珪素化合物を加えて成形した成形体を゛窒素ま
たはアンモニア等の窒化性ガス中で１５００℃以下、好
ましくは１１００℃〜１５００℃で段階的に焼結する。
たはアンモニア等の窒化性ガス中で１５００℃以下、好
ましくは１１００℃〜１５００℃で段階的に焼結する。
１５００℃を越えると結合剤の強度が低下するので好
ましくない。
ましくない。
以上の方法により得られた本発明の窒化珪素結合炭化珪
素焼結体は、ホットプレスまたは常圧焼結で得られるセ
ラミックスのようなガラス相を含まないので高温で強度
が低下せず、熱衝撃抵抗にすぐれ、気孔が小さいので耐
酸化性にもすぐれている。また、焼結時の寸法変化が０
．５ ％以内で高強度の複合セラミックスが得られる。
素焼結体は、ホットプレスまたは常圧焼結で得られるセ
ラミックスのようなガラス相を含まないので高温で強度
が低下せず、熱衝撃抵抗にすぐれ、気孔が小さいので耐
酸化性にもすぐれている。また、焼結時の寸法変化が０
．５ ％以内で高強度の複合セラミックスが得られる。
実施例１
平均粒径１μｍの金属珪素粉末６０ｇと平均粒径１６μ
ｍの炭化珪素粉末４０ｇの混合粉末に結合剤として第１
表に示す有機珪素高分子化合物をキシレンと一緒にボー
ルミルで混練し、乾燥した後この混合物を成形圧１００
０ｋｇ ｆ ／ｃｄでφ６０Ｘ１０＋＋ｎに成形し、こ
の成形体を窒素ガス中で１１００℃から１５００℃まで
段階的に長時間加熱し焼結した。
ｍの炭化珪素粉末４０ｇの混合粉末に結合剤として第１
表に示す有機珪素高分子化合物をキシレンと一緒にボー
ルミルで混練し、乾燥した後この混合物を成形圧１００
０ｋｇ ｆ ／ｃｄでφ６０Ｘ１０＋＋ｎに成形し、こ
の成形体を窒素ガス中で１１００℃から１５００℃まで
段階的に長時間加熱し焼結した。
焼結体の各特性を第１表に示す。
比較例しとては、従来よく使われている成形用バインダ
を用いて成形した。
を用いて成形した。
実施例２
平均粒径０．５ μｍの金属珪素粉末７０ｇと平均粒径
が０．５ｐｍ、２ｐｍ、４ μｍｙ ｌＯμｍ。
が０．５ｐｍ、２ｐｍ、４ μｍｙ ｌＯμｍ。
２０μｍの炭化珪素粉末３０ｇの混合粉末に実施例１と
同様に成形および焼結し、焼結体の各特性を求めた。そ
の結果を第２表に示す。
同様に成形および焼結し、焼結体の各特性を求めた。そ
の結果を第２表に示す。
実施例３
実施例２の淘２で得られた焼結体の高温曲げ試験の結果
を第１図曲線１で示す。比較の為に従来の常圧焼結窒化
珪素の高温曲げ試験の結果を第１図曲線２に示す。これ
より、本発明品は、常圧焼結窒化珪素に比べて高温特性
がすぐれている。
を第１図曲線１で示す。比較の為に従来の常圧焼結窒化
珪素の高温曲げ試験の結果を第１図曲線２に示す。これ
より、本発明品は、常圧焼結窒化珪素に比べて高温特性
がすぐれている。
実施例４
平均粒径０．９ μｍの金属珪素粉末６０ｇと平均粒径
１０μｍの炭化珪素粉末４０ｇの混合粉末を実施例１と
同様に成形、焼結した後、焼結体を有機珪素高分子化合
物と共にオートクレーブに入れ、−たん減圧したのち３
００℃、１００ｋｇ／ｄの条件で含侵させたものを、窒
素中で１５００℃まで加熱し、再焼結した。結果を第３
表に示す。
１０μｍの炭化珪素粉末４０ｇの混合粉末を実施例１と
同様に成形、焼結した後、焼結体を有機珪素高分子化合
物と共にオートクレーブに入れ、−たん減圧したのち３
００℃、１００ｋｇ／ｄの条件で含侵させたものを、窒
素中で１５００℃まで加熱し、再焼結した。結果を第３
表に示す。
実施例５
平均粒径０．５μｍの金属珪素粉末５９．５ｖｔ％と平
均粒径１０μｍの炭化珪素粉末２５．５１．％にシリコ
ンイミド化合物１５ｗｔ％混合し原料とした。この原料
を射出成形を用いて第２図に示すようなターボチャージ
ャロータの成形体を試作した。この成形体を窒素雰囲気
中、１１００℃から１５００℃まで長時間加熱した。得
られたターボチャージャロータの特性を第４表に示す。
均粒径１０μｍの炭化珪素粉末２５．５１．％にシリコ
ンイミド化合物１５ｗｔ％混合し原料とした。この原料
を射出成形を用いて第２図に示すようなターボチャージ
ャロータの成形体を試作した。この成形体を窒素雰囲気
中、１１００℃から１５００℃まで長時間加熱した。得
られたターボチャージャロータの特性を第４表に示す。
第 ４ 表
比較のために常圧焼結サイアロンのターボチャージャロ
ータの特性を示す。
ータの特性を示す。
このように本発明品は、１４００℃の高温においても曲
げ強さが低下せず、また焼結時の寸法変化率が小さいの
で、製品の寸法ばらつきをおさえることができ、量産品
に適している。
げ強さが低下せず、また焼結時の寸法変化率が小さいの
で、製品の寸法ばらつきをおさえることができ、量産品
に適している。
本発明は、反応焼結法で製造するので、押し出し成形、
射出成形、鋳込成形、アイソスタティックプレスによる
成形及び金型成形など多くの成形手段を左ることかでき
、かつ、その成形体は高強度、高密度の焼結体を提供す
る。
射出成形、鋳込成形、アイソスタティックプレスによる
成形及び金型成形など多くの成形手段を左ることかでき
、かつ、その成形体は高強度、高密度の焼結体を提供す
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、金属珪素と炭化珪素の混合粉末に有機珪素化合物を
混合し成形後、成形体を窒化性雰囲気中で１５００℃以
下で加熱焼結することを特徴とする複合セラミックスの
製造法。 ２、特許請求の範囲第１項において、有機珪素高分子化
合物が、ポリシラン化合物、ポリシル化合物、ポリオキ
シシロキサン化合物、ポリシルシロキサン化合物、およ
びシリコンイミド化合物から選ばれる少なくとも１種で
あることを特徴とする複合セラミックスの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60171078A JPS6236068A (ja) | 1985-08-05 | 1985-08-05 | 複合セラミツクスの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60171078A JPS6236068A (ja) | 1985-08-05 | 1985-08-05 | 複合セラミツクスの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6236068A true JPS6236068A (ja) | 1987-02-17 |
| JPH0510294B2 JPH0510294B2 (ja) | 1993-02-09 |
Family
ID=15916605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60171078A Granted JPS6236068A (ja) | 1985-08-05 | 1985-08-05 | 複合セラミツクスの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6236068A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002212772A (ja) * | 2001-01-19 | 2002-07-31 | Tetsuo Tanaka | フェルールの製造方法及びそれにより得られるフェルール |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5997575A (ja) * | 1982-11-22 | 1984-06-05 | 日本カ−ボン株式会社 | 窒化ケイ素系焼結体の製造法 |
-
1985
- 1985-08-05 JP JP60171078A patent/JPS6236068A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5997575A (ja) * | 1982-11-22 | 1984-06-05 | 日本カ−ボン株式会社 | 窒化ケイ素系焼結体の製造法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002212772A (ja) * | 2001-01-19 | 2002-07-31 | Tetsuo Tanaka | フェルールの製造方法及びそれにより得られるフェルール |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0510294B2 (ja) | 1993-02-09 |
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