JPS63170284A - セラミツクウイスカ−成形体 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、機械的強度が高く、耐熱性に優れており、繊
維強化金属成形体の製造用プリフォーム、セラミックフ
ィルター、耐火断熱材等に好ましく使用されるセラミッ
クウィスカー成形体に関するものである。

（従来の技術） 従来のセラミックウィスカー成形体は、ガラス質結合剤
を使用したものであり、セラミックウィスカーにガラス
と成形用の有機バインダーを加え、均一に撹拌した後、
成形し、焼成することにより製造されていた。

（発明が解決しようとする問題点） 前記従来法によりｆＡ造されたセラミックウィスカー成
形体は、強度が低く、ガラス質結合剤を使用するため、
高温では使用できないという欠点を有していた。特に前
記ガラス質結合剤を使用したプリフォームにおいては、
繊維強化金属成形体を高圧鋳造法により成形する場合に
、プリフォームの強度が低いので成形中にプリフォーム
が破損することがあり、製品製造上に問題があった。ま
た結合剤がガラス質であるため、ウィスカーを使用して
得られる各種製品をガラス質結合剤の溶融する温度以上
では使用することができず、セラミックウィスカーの耐
熱温度が約１６００℃というウィスカーの優れた耐熱性
を充分に利用することができなかった。

（発明の目的） 本発明は、前記従来法の欠点を解決し、強度が高く、耐
熱温度の上限付近の温度まで使用可能なセラミックウィ
スカー成形体を提供することにある。

（問題点を解決するための技術的手段）本発明は、セラ
ミックウィスカーが有機珪素化合物の熱分解により生成
する無機物により結合されてなるセラミックウィスカー
成形体に関する。

本発明において、セラミックウィスカーとしては、α−
５ｉＮ　　、β−Ｓｉ３Ｎ４またはＳｉＣつイスカーが
用いられる。前記セラミックウィスカーの製造方法とし
ては、特に制限はないが、例えば以下の製法が挙げられ
る。すなわち、シリコンジイミドあるいはシリコンテト
ラアミドを仮焼して得られるアモルファス窒化珪素を出
発原料とし、これをＦｅ　−３ｉ　Ｏ２の存在下、焼成
するとα−３ｉＮ　　ウィスカーが、Ｙ２Ｏ３の存在下
、焼成するとβ−３ｉ３Ｎ４ウィ、スカーが、ｃ十ｃｏ
ガスの存在下、焼成するとＳｉｄウィスカーが、それぞ
れ得られる。

有機珪素化合物としては、熱分解により主としてＳｉと
Ｃまたは主としてＳｉ　とＮからなる！！機物に転換し
うるちので、有機溶媒に可溶のものが用いられる。特に
珪素と炭素との結合を主な骨格成分とする有機珪素重縮
合体、例えばポリカルボシラン、ポリチタノカルボシラ
ン等、あるいは珪素と窒素との結合を主な骨格成分とす
る有機シラザン重合体が本発明の使用に適している。

本発明のセラミックウィスカー成形体は以下の製法によ
り得られる。

まず、有機珪素化合物を有機溶媒に溶解し、これにセラ
ミックウィスカーを均一に分散する。有機溶媒としては
、有機珪素化合物が溶解するものであればよく、例えば
ｎ−ヘキサン、トルエン、キシレン等が用いられる。セ
ラミックウィスカーと有機珪素化合物の割合は有機珪素
化合物の熱分解により生成する無機物の量がセラミック
ウィスカーに対して２〜４０！ｉｉ％となるように有機
珪素化合物を加えることが望ましい、有機珪素化合物の
添加量が少なすぎると成形体の強度が不十分となる。ま
た有機珪素化合物の添加量を多くしても多くしたことに
よる利点はなく、経済的でない。

次いで、有機溶媒を蒸発除去し、金型成形等により所望
の形状に成形することにより、セラミックウィスカー同
士の接合点が有機珪素化合物によって接合されたグリー
ン体が得られる。このグリーン体を１０００〜１９００
℃の温度で焼成することにより、セラミックウィスカー
成形体が得られる。焼成雰囲気としては、不活性ガス雰
囲気あるいはアンモニアを一部含む不活性ガス雰囲気が
好ましい、焼成により有機珪素化合物は主としてＳｉＣ
あるいはＸ線的に無定形であるＳｉＣまたはこれらの混
合物、もしくは主としてＳｉ３Ｎ４あるいはシリコンオ
キシナイトライドまたはこれらの混合物に転換する。こ
れらの有機珪素化合物の熱分解により生成した無機物は
セラミックウィスカー同士を強固に結合する。この！！
機物は１３００℃以上の温度では主として結晶質のＳｉ
ＣあるいはＳｉ３Ｎ４またはシリコジオキシナイトライ
トからなり、耐熱性は１６００℃以上もあるため、セラ
ミックウィスカー成形体の最高使用温度は１６００℃付
近にまでなる。

以上により有機溶媒可溶の有機珪素化合物を結合剤とし
て使用することにより、高強度でしかも高温まで使用で
きるセラミックウィスカー成形体を得ることができる。

（実施例） 以下、実施例により本発明を説明する。

実施例１ α−３ｉ３Ｎ４ウイスカー１００重量部を、ポリジメチ
ルシランの熱分解重縮合により得られたポリカルボシラ
ン１５重量部をｎ−ヘキサン３００重量部に溶解した溶
液に加え、均一に分散した後、溶媒を蒸発除去させて、
α−３ｉ３Ｎ、ウィスカーにｎ−ヘキサンが５０重量部
包含された粉末を得た。これを金型成形によりボード状
に成形し、室温で乾燥することにより、α−５ｉ３Ｎ４
ウイスカーの接点がポリカルボシランで接合されたグリ
ーン体を得た。これを窒素雰囲気下、１３００℃で焼成
することにより、α−８１３Ｎ４ウイスカーの接点が主
にＳｉＣにより接合された成形体を得た。

この成形体の曲げ強度は１．１ｋｇ／ｃＪであった。こ
の成形体を用いて高圧鋳造法によりアルミニウム６０６
１のＦＲＭを製造したところ、ウィスカー成形体の破損
もなく、良好なＦＲＭを得た。

実施例２ 実施例１のα−３ｉＮ　　ウィスカーをβ−Ｓｉ３Ｎ４
ウイスカーに、ポリカルボシランをポリチタノカルボシ
ランにかえたほかは、実施例１と同様にしてグリーン体
を得た。これをアンモニアガスを５ｖｏＪ％含有した窒
素ガス雰囲気下、１５００℃で焼成することにより、β
−８１３Ｎ４ウイスカーの接点が主にＳｉ３Ｎ４および
シリコンオキシナイトライドにより接合された成形体を
得た。この成形体の曲げ強度は１５１ｑｒ／ａＪであっ
た。

この成形体を用いて、ＣＶＤ法により１５００℃におい
て、四塩化珪素、アンモニアおよび水素の混合ガスによ
り、Ｓｉ３Ｎ４を気相析出させ、β−Ｓ　ｉ３Ｎ　４ウ
イスカーにより強化された窒化珪素成形体を得ることが
できた。

実施例３ 実施例１のα−Ｓｉ３Ｎ４ウイスカーをＳｉＣウィスカ
ーにかえたほかは、実施例１と同様にしてグリーン体を
得た。これをＡｒ中で１６００’Ｃで焼成することに、
しり、ＳｉＣウィスカーの接点が主にＳｉＣにより接合
された成形体を得た。この成形体の曲げ強度は１６１ｑ
ｒ／−であった。

この成形体を用いて実施例１と同様にして、ＦＲＭを製
造したところ、良好なＦＲＭが得られた。

実施例４ メチルジクロロシランとアンモニアの反応により得られ
た環状シラザンをＫＨを触媒として室温下で重合させ、
続いてＣＨ３Ｉを用いて処理することによりシラザンポ
リマーを得た０次いで、実施例１のポリカルボシランを
前記シラザンポリマーにかえたほかは、実施例１と同様
にしてグリーン体を得た。これを窒素雰囲気下、１４０
０’Ｃで焼成することにより、α−５ｉ３Ｎ４ウイスカ
ーの接点が主にＳｉ３Ｎ４およびシリコンオキシナイト
ライドにより接合された成形体を得た。この成形体の曲
げ強度は８　ｋｓｒ　／　ａＪであった。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックウィスカーが有機珪素化合物の熱分解
   により生成する無機物により結合されてなるセラミック
   ウィスカー成形体。
2. （２）該セラミックウィスカーがα−Ｓｉ＿３Ｎ＿４、
   β−Ｓｉ＿３Ｎ＿４またはＳｉＣウィスカーである特許
   請求の範囲第１項記載のセラミックウィスカー成形体。