JPS6241762A - 粉末冶金用複合材料の製造方法 - Google Patents
粉末冶金用複合材料の製造方法Info
- Publication number
- JPS6241762A JPS6241762A JP60175677A JP17567785A JPS6241762A JP S6241762 A JPS6241762 A JP S6241762A JP 60175677 A JP60175677 A JP 60175677A JP 17567785 A JP17567785 A JP 17567785A JP S6241762 A JPS6241762 A JP S6241762A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon
- powder
- sic
- whiskers
- composite material
- Prior art date
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- Pending
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- Ceramic Products (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、炭火ケイ素の微小粒子（以下「５ｉＣｐＪ
と記すこともある）と炭火ケイ素ウィスカー（以下ｒｓ
ｉｃｗＪと記すこともある）との均一な混合物からなる
粉末冶金用複合材料を製造する方法に関する。この複合
材料を用いて焼結によって得られた製品は、タービンや
ディーゼルエンジンの部品などの用途に有用である。
と記すこともある）と炭火ケイ素ウィスカー（以下ｒｓ
ｉｃｗＪと記すこともある）との均一な混合物からなる
粉末冶金用複合材料を製造する方法に関する。この複合
材料を用いて焼結によって得られた製品は、タービンや
ディーゼルエンジンの部品などの用途に有用である。
高温ガス中で苛酷な条件下に使用されるタービンやディ
ーゼルエンジンなどの構造材料部品をセラミックス材料
で構成する場合、単連した高温強度と高温における化学
的安定性の故に、窒化ケイ素および炭化ケイ素が最も可
能性の大きい材料であると見られている。また金属材料
に比べてはるかに大きいセラミックス固有の脆性は、耐
熱繊維材料、とくに炭火ケイ素ウィスカーを配合するこ
とによって著るしく改良することが期待されている。た
とえば炭火ケイ素粉末を炭火ケイ素ウィスカーと複合化
することＫより、その機械的特性に対する信頼度が著る
しく向上する。
ーゼルエンジンなどの構造材料部品をセラミックス材料
で構成する場合、単連した高温強度と高温における化学
的安定性の故に、窒化ケイ素および炭化ケイ素が最も可
能性の大きい材料であると見られている。また金属材料
に比べてはるかに大きいセラミックス固有の脆性は、耐
熱繊維材料、とくに炭火ケイ素ウィスカーを配合するこ
とによって著るしく改良することが期待されている。た
とえば炭火ケイ素粉末を炭火ケイ素ウィスカーと複合化
することＫより、その機械的特性に対する信頼度が著る
しく向上する。
しかしながら、１μｍ前後の直径をもつ５ｉＣｐに、直
径０．１〜０．５ ｐｍ 、長さ５０〜２００ ｐｍ
、すなわち直径に比べて長さがきわめて長いＳｉＣｗを
均一に混合することは困難であるため、軽金属やプラス
チックなどの溶融物とＳｉＣｗとの混合物の場合に見ら
れるような顕著な強度の増大は認められず、逆に低下す
る場合さえある。その理由は、ＳｉＣｗの複合化によっ
て生じやすい空隙を、５ｉＣｐのような微小固体粒子と
の混合では少なくすることができないことにある。
径０．１〜０．５ ｐｍ 、長さ５０〜２００ ｐｍ
、すなわち直径に比べて長さがきわめて長いＳｉＣｗを
均一に混合することは困難であるため、軽金属やプラス
チックなどの溶融物とＳｉＣｗとの混合物の場合に見ら
れるような顕著な強度の増大は認められず、逆に低下す
る場合さえある。その理由は、ＳｉＣｗの複合化によっ
て生じやすい空隙を、５ｉＣｐのような微小固体粒子と
の混合では少なくすることができないことにある。
さらにＳｉＣｗの製造は、一般に５ｉＯｚ粉末に炭素の
粉末を混合して加熱下でＳｉＣのウィスカーを成長させ
ることによって行われている。しかしこの工程は、５ｉ
ｎ２粉末の炭化反応によって５ｉＣｐを製造する工程と
は別に行う必要があシ、操作および管理が複雑になると
いう欠点もある。
粉末を混合して加熱下でＳｉＣのウィスカーを成長させ
ることによって行われている。しかしこの工程は、５ｉ
ｎ２粉末の炭化反応によって５ｉＣｐを製造する工程と
は別に行う必要があシ、操作および管理が複雑になると
いう欠点もある。
この発明は、ＳｉＣの微小固体粒子とウィスカーとの混
合に伴なう空隙の発生という問題を根本的に解決すると
ともに、５ｉＯ１からＳｉＣの固体粒子とウィスカーと
を単一の工程で生成させることができる方法を提供する
ことを目的としている。
合に伴なう空隙の発生という問題を根本的に解決すると
ともに、５ｉＯ１からＳｉＣの固体粒子とウィスカーと
を単一の工程で生成させることができる方法を提供する
ことを目的としている。
この発明の特徴は、５ｉＣｈ粉末に、ＳｉＣの粒子を生
成させる種類のカーボンと、ＳｉＣのウィスカーを生成
させる種類のカーボンとを混合し、不活性ガス中で適当
な温度に加熱することにより、ｓｉｃの微小粒子とウィ
スカーとを同時に生成させることにある。ＳｔＣの粒子
とウィスカーとが同一工程で、しかも原料粉末の混合程
度に応じた均一性で混合された状態で生成するので、製
造工程が簡略化されるとともに、別個に得られた５ｉＣ
ｐとＳｉＣｗとを混合することに伴なう前記のような欠
点は完全に解消される。
成させる種類のカーボンと、ＳｉＣのウィスカーを生成
させる種類のカーボンとを混合し、不活性ガス中で適当
な温度に加熱することにより、ｓｉｃの微小粒子とウィ
スカーとを同時に生成させることにある。ＳｔＣの粒子
とウィスカーとが同一工程で、しかも原料粉末の混合程
度に応じた均一性で混合された状態で生成するので、製
造工程が簡略化されるとともに、別個に得られた５ｉＣ
ｐとＳｉＣｗとを混合することに伴なう前記のような欠
点は完全に解消される。
５ｔＯ−と加熱することによってＳｉＣのウィスカーを
高い収率で生成させ得るカーボンはカーボンブラックだ
けである。カーボンブラック以外のカーボンは、ＳｉＯ
２とともに同じ条件で加熱した場合、はとんどＳｉＣの
粒子のみを生成させ、ある場合にはウィスカーの生成が
認められる場合もあるが、その量はきわめてわずかであ
る。したがって５ｉＣｐを生成させるための炭素源とし
ては、カーボンブラック以外のすべてのカーボンが使用
でき、これには、石炭コークス、石油コークス、活性炭
、グラファイト、木炭、樹脂炭、砂糖炭、炭素繊維等が
含まれる。
高い収率で生成させ得るカーボンはカーボンブラックだ
けである。カーボンブラック以外のカーボンは、ＳｉＯ
２とともに同じ条件で加熱した場合、はとんどＳｉＣの
粒子のみを生成させ、ある場合にはウィスカーの生成が
認められる場合もあるが、その量はきわめてわずかであ
る。したがって５ｉＣｐを生成させるための炭素源とし
ては、カーボンブラック以外のすべてのカーボンが使用
でき、これには、石炭コークス、石油コークス、活性炭
、グラファイト、木炭、樹脂炭、砂糖炭、炭素繊維等が
含まれる。
５ｉＣｐオよびＳ ｉ Ｃｗ （７）混合物は、５ｉＯ
ｚ粉末に２４項のカーボンを加えて均一に混合し、 ＳｉＣ鵞 ＋ ３Ｃ→ ＳｉＣ＋２ＣＯ・・・・・・
（１）で表わされる反応が進行する条件で加熱すること
によって容易に得られ、５ｉＣｐとＳｉＣｗとの比率は
、使用された２種類のカーボンの配合比率に依存する。
ｚ粉末に２４項のカーボンを加えて均一に混合し、 ＳｉＣ鵞 ＋ ３Ｃ→ ＳｉＣ＋２ＣＯ・・・・・・
（１）で表わされる反応が進行する条件で加熱すること
によって容易に得られ、５ｉＣｐとＳｉＣｗとの比率は
、使用された２種類のカーボンの配合比率に依存する。
ただしく１）式の反応を完全に進行させるために、理論
量よりも過剰のカーボンを使用することが望ましい。ま
た反応温度は、（１）式の反応に一般に適用されている
温度である１３００〜１８００℃の範囲が適用できる。
量よりも過剰のカーボンを使用することが望ましい。ま
た反応温度は、（１）式の反応に一般に適用されている
温度である１３００〜１８００℃の範囲が適用できる。
Ｓ ｉｏｚ粉末および２種類のカーボンの混合物は、必
要に応じて種々の添加物を含有し得る。添加剤としては
、ウィスカー形成時の温度で蒸発してウィスカーが成長
するのに必要な空間を提供する空間形成剤であり、一般
に食塩が最も適している。
要に応じて種々の添加物を含有し得る。添加剤としては
、ウィスカー形成時の温度で蒸発してウィスカーが成長
するのに必要な空間を提供する空間形成剤であり、一般
に食塩が最も適している。
またＦｅ ＊ Ｃｏ ＩＮｌなどの金属を含む壇類をウ
ィスカー生成促進剤として添加してもよい。
ィスカー生成促進剤として添加してもよい。
上記のような成分からなる原料粉末混合物は、たとえば
黒鉛ルツボ中で１３００〜１８００℃、好ましくは１５
５０〜１６５０℃の温度で加熱することによって、５ｉ
Ｃｐとこれに均一に分散てれたＳｆＣｗとからなる粉末
を生成する。この粉末中には、過剰に添加されたカーボ
ンの余剰分が残存するが、この残存カーボンは、生成粉
末をたとえば空気中で約６０００に数時間加熱すること
で容易にＣｏｔとして除去することができる。このよう
にして得られた複合材料粉末は、通常の粉末冶金技術に
したがって成形および焼結することによシ、容易に成形
品とすることが可能である。
黒鉛ルツボ中で１３００〜１８００℃、好ましくは１５
５０〜１６５０℃の温度で加熱することによって、５ｉ
Ｃｐとこれに均一に分散てれたＳｆＣｗとからなる粉末
を生成する。この粉末中には、過剰に添加されたカーボ
ンの余剰分が残存するが、この残存カーボンは、生成粉
末をたとえば空気中で約６０００に数時間加熱すること
で容易にＣｏｔとして除去することができる。このよう
にして得られた複合材料粉末は、通常の粉末冶金技術に
したがって成形および焼結することによシ、容易に成形
品とすることが可能である。
実施例
コロイダルシリカ １５０重量部
コークス粉末 １２０重量部
カーボンブラック ３０重量部
塩化コバルト ２重量部
上記の各成分の微粉末（１５０メツシユ以下）をミキサ
ーで均一に混合し、この混合物を人造黒鉛製ルツボに詰
め、アルゴン気流中で１６００℃に１時間保持した。生
成物をルツボから取り出し、空気中で６００℃で３時間
加熱して残存カーボンを除去した。
ーで均一に混合し、この混合物を人造黒鉛製ルツボに詰
め、アルゴン気流中で１６００℃に１時間保持した。生
成物をルツボから取り出し、空気中で６００℃で３時間
加熱して残存カーボンを除去した。
得られた生成物は、顕微鏡による観察の結果、均一な粒
径のほぼ球形の粒子と、直径０．２〜０．８μｍ１長さ
２０〜８０μｍのウィスカーとの均一な混合物であり、
粒子とウィスカーとの比率は約８０：２０であった。ま
たＸ線回折により、粒子およびウィスカーがほぼ純粋な
炭化ケイ素であり、ウィスカーは炭化ケイ素の単結晶で
あることが確認された。
径のほぼ球形の粒子と、直径０．２〜０．８μｍ１長さ
２０〜８０μｍのウィスカーとの均一な混合物であり、
粒子とウィスカーとの比率は約８０：２０であった。ま
たＸ線回折により、粒子およびウィスカーがほぼ純粋な
炭化ケイ素であり、ウィスカーは炭化ケイ素の単結晶で
あることが確認された。
この生成物を、窒化ホウ素で内壁を被覆した黒鉛製モー
ルドに充填し、窒素気流中、１８００℃、４００ｈ／ｃ
ｄ 、 ６ Ｑ分間の条件でホットプレスを行った。
ルドに充填し、窒素気流中、１８００℃、４００ｈ／ｃ
ｄ 、 ６ Ｑ分間の条件でホットプレスを行った。
得られた焼結物から、３Ｘ３Ｘ４０ｍの寸法の角棒状の
試料を切り出し、この試料について、下部スパン２０ｍ
、クロスヘッドスピード０．５ｍ／分の条件で３点曲げ
強でを求め、室温で７９ ｂ ／ｙノ、１３００℃で４
２に４／−の結果を得た。
試料を切り出し、この試料について、下部スパン２０ｍ
、クロスヘッドスピード０．５ｍ／分の条件で３点曲げ
強でを求め、室温で７９ ｂ ／ｙノ、１３００℃で４
２に４／−の結果を得た。
すだ比較のために、別個に得られたＳｉＣ微粒子８０１
鮭部とＳｉＣウィスカー２０重量部とをミキサーで均一
に混合し、上記と同じ条件で焼結したのち試料を切り出
した。この比較試料の曲げ強さは、室温で３５ Ｋ４／
ｗｊ、 １３００℃で３０ｒｌｆ／−であった○ １、事件の表示 尊願■住 昭和６０年８月１２日提出の特許願 ２、発明の名称 粉末冶金用複合材料の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 第３森ビル３階 氏 名 （６６４７）弁理士 １）澤 博 昭
□電話０３（５９１）５０９５番 ゛−−−−−
−１・５、補正の対象 ・−，４，’、ノ ロ、補正の内容 明細１ｉＦ第１頁第１４行、同第２頁第８行、および同
第２頁第１０行の「炭火」をそれぞれ「炭化」と補正す
る。
鮭部とＳｉＣウィスカー２０重量部とをミキサーで均一
に混合し、上記と同じ条件で焼結したのち試料を切り出
した。この比較試料の曲げ強さは、室温で３５ Ｋ４／
ｗｊ、 １３００℃で３０ｒｌｆ／−であった○ １、事件の表示 尊願■住 昭和６０年８月１２日提出の特許願 ２、発明の名称 粉末冶金用複合材料の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 第３森ビル３階 氏 名 （６６４７）弁理士 １）澤 博 昭
□電話０３（５９１）５０９５番 ゛−−−−−
−１・５、補正の対象 ・−，４，’、ノ ロ、補正の内容 明細１ｉＦ第１頁第１４行、同第２頁第８行、および同
第２頁第１０行の「炭火」をそれぞれ「炭化」と補正す
る。
以上
手 続 補 正 Ｈ（自発）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ＳｉＯ＿２の微小粒子に、カーボンブラックと、カーボ
ンブラック以外のカーボンの粉末とを混合し、不活性雰
囲気中で、 ＳｉＯ＿２＋３Ｃ→ＳｉＣ＋２ＣＯ の反応が進行する温度で所定時間加熱することにより、
ＳｉＣの微小粒子と、これに均一に分散するＳｉＣのウ
ィスカーとを生成させることを特徴とする粉末冶金用複
合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60175677A JPS6241762A (ja) | 1985-08-12 | 1985-08-12 | 粉末冶金用複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60175677A JPS6241762A (ja) | 1985-08-12 | 1985-08-12 | 粉末冶金用複合材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6241762A true JPS6241762A (ja) | 1987-02-23 |
Family
ID=16000303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60175677A Pending JPS6241762A (ja) | 1985-08-12 | 1985-08-12 | 粉末冶金用複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6241762A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4952533A (en) * | 1988-08-15 | 1990-08-28 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Silicon carbide ceramic bonding compositions |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6024047A (ja) * | 1984-04-27 | 1985-02-06 | Hitachi Ltd | ダイオ−ド |
-
1985
- 1985-08-12 JP JP60175677A patent/JPS6241762A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6024047A (ja) * | 1984-04-27 | 1985-02-06 | Hitachi Ltd | ダイオ−ド |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4952533A (en) * | 1988-08-15 | 1990-08-28 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Silicon carbide ceramic bonding compositions |
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