JPS63179031A - 金属−セラミツクス複合成形体及びその製造方法 - Google Patents
金属−セラミツクス複合成形体及びその製造方法Info
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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。
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、高融点無機化合物９例えば周期律表・第２．
第３．第４．第５．第６および第７周期金属の炭化物、
ホウ化物、ケイ化物、硫化物、窒化物、酸化物およびこ
れらの複合化合物と金属との複合成形体及びその製造方
法に関し、特に片面を金属としその金属と同一の金属を
マトリックスとする金属−セラミックス複合成形体に関
するもので、セラミックスで強化された部分と金属部分
とが強固に結合された複合材料とその製造方法を提供す
るものである。
第３．第４．第５．第６および第７周期金属の炭化物、
ホウ化物、ケイ化物、硫化物、窒化物、酸化物およびこ
れらの複合化合物と金属との複合成形体及びその製造方
法に関し、特に片面を金属としその金属と同一の金属を
マトリックスとする金属−セラミックス複合成形体に関
するもので、セラミックスで強化された部分と金属部分
とが強固に結合された複合材料とその製造方法を提供す
るものである。
耐熱性、＃摩耗性の向上を目的として金属とセラミック
スの両者の長所を生かしながら一つの材料として利用し
ようとする時、任意の曲率を有する広い面積で金属とセ
ラミックスの強固な接合面を有する複合材料の製造方法
が応用技術として重要となっている。
スの両者の長所を生かしながら一つの材料として利用し
ようとする時、任意の曲率を有する広い面積で金属とセ
ラミックスの強固な接合面を有する複合材料の製造方法
が応用技術として重要となっている。
従来の技術
従来、金属とセラミックスの接合方法としては金属およ
びセラミックスの部品を張り合わせて高温炉内で反応さ
せ、あるいは拡散させて強固な接合面を形成させる方法
をとる。また、溶射やＣｖＤ 、ＰＶＤ等の方法で金属
の表面にセラミックスを形成させる方法あるいはセラミ
ックスの表面に金属を形成させる方法がある。
びセラミックスの部品を張り合わせて高温炉内で反応さ
せ、あるいは拡散させて強固な接合面を形成させる方法
をとる。また、溶射やＣｖＤ 、ＰＶＤ等の方法で金属
の表面にセラミックスを形成させる方法あるいはセラミ
ックスの表面に金属を形成させる方法がある。
発明が解決しようとする問題点
しかし上記の接合方法では、ある限られた接合面積や圧
力を均等に作用させ得る単純形状の界面でしか接合を行
い得ないという本質的な限界をもっている。また、溶射
やＣＶＤ 、ＰＶＤ等の方法では接合界面に熱応力が発
生しそれが原因で破壊するのを防ぐことが重要な課題と
なっている。これらの問題は金属とセラミックスを別々
に製造したあとで両者を張り合わせたり、接合のために
使用環境とは著しく異った環境９例えば高温下で接合や
コーティング処理を行うことから結果されるのである。
力を均等に作用させ得る単純形状の界面でしか接合を行
い得ないという本質的な限界をもっている。また、溶射
やＣＶＤ 、ＰＶＤ等の方法では接合界面に熱応力が発
生しそれが原因で破壊するのを防ぐことが重要な課題と
なっている。これらの問題は金属とセラミックスを別々
に製造したあとで両者を張り合わせたり、接合のために
使用環境とは著しく異った環境９例えば高温下で接合や
コーティング処理を行うことから結果されるのである。
問題を解決するための手段
本発明によれば、あらかじめ金属と非金属の粉末混合物
層（第１層）に重ねて金属あるいは合金の粉末層（第２
層）を設けておき、第１暦に着火することにより反応進
展詩の発生熱で第２層の金属あるいは合金を溶融させて
第１層で合成されたセラミックス層の粒間へ浸透させる
ことによって金属層と合成セラミックス層あるいは金属
の浸透した金属−セラミックス層とからなる複合成形体
が製造される。このような複合材の製造方法においては
、加圧圧力下にて行うことが必要であるがこの加圧はバ
ネ圧縮法（特願昭８０−２９８８１９ ）や静水圧圧縮
法（特願昭８１−２８４８７９ ）などの任意の手段に
より少なくとも５ＭＰａの圧力下で行われる。
層（第１層）に重ねて金属あるいは合金の粉末層（第２
層）を設けておき、第１暦に着火することにより反応進
展詩の発生熱で第２層の金属あるいは合金を溶融させて
第１層で合成されたセラミックス層の粒間へ浸透させる
ことによって金属層と合成セラミックス層あるいは金属
の浸透した金属−セラミックス層とからなる複合成形体
が製造される。このような複合材の製造方法においては
、加圧圧力下にて行うことが必要であるがこの加圧はバ
ネ圧縮法（特願昭８０−２９８８１９ ）や静水圧圧縮
法（特願昭８１−２８４８７９ ）などの任意の手段に
より少なくとも５ＭＰａの圧力下で行われる。
また９合成セラミックス層たる第１暦に対して第２層の
金属の積層量を変化させることによって金属層の厚みを
任意に制御することが可能であり。
金属の積層量を変化させることによって金属層の厚みを
任意に制御することが可能であり。
また金属層をある一定量以下とすれば溶融した金属を合
成セラミックス暦にすべて浸透させて金属マトリックス
中にセラミックスを含有した単一層を形成させることも
できる。また９合成セラミックス層となる部分を複数の
原料粉末混合物層で積層させておき反応を開始・させる
ことによって厚み方向で異なる組成の材料を製造するこ
とも可能となる。
成セラミックス暦にすべて浸透させて金属マトリックス
中にセラミックスを含有した単一層を形成させることも
できる。また９合成セラミックス層となる部分を複数の
原料粉末混合物層で積層させておき反応を開始・させる
ことによって厚み方向で異なる組成の材料を製造するこ
とも可能となる。
発明の効果
本発明方法によると、高強度及び高靭性を有する金属−
セラミックス複合材料から成る基体の表面に強固に結合
された金属層を有する成形体を得ることができるため２
本発明方法は極めて実用性に優れたものである。
セラミックス複合材料から成る基体の表面に強固に結合
された金属層を有する成形体を得ることができるため２
本発明方法は極めて実用性に優れたものである。
実施例
次に実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
実施例１
減圧可能な容器内に黒鉛で内張すした金属製の鋳型を設
置し、この鋳型内（断面積１ｃ■２）にチタンとホウ素
の粉末をモル比でｌ：２の割合で十分に混合した混合粉
末０．５ｇを充填した。さらにその上に銅の粉末を０．
５ｇ充填した。バネ定数が４．８Ｘ１０’Ｎ／ＩＩの圧
縮バネを用い、 ２０ＭＰａの加圧圧力下でチタンとホ
ウ素の混合粉末に着火反応させた。チタンとホウ素の反
応により発生した反応熱により銅粉末は溶融し合成セラ
ミックスの粒間に浸透した。得られた合成品はＴｉＢ２
と銅の複合材の厚み１．８ｍｍ 、銅の厚み０．２ｍ
ｍの複合成形体であった・ 実施例２ チタンとホウ素の粉末をモル比で１：２の割合で十分に
混合した混合粉末０．５ｇと、その上に銅の粉末０．４
ｇを充填した積層体を用いて、実施例１と同様な方法で
着火反応させた。得られた合成品はＴｉＢ２ と銅の複
合材の厚み１．８ｍ＋ｓ、銅の厚み０．２ｍｍの複合成
形体であった。
置し、この鋳型内（断面積１ｃ■２）にチタンとホウ素
の粉末をモル比でｌ：２の割合で十分に混合した混合粉
末０．５ｇを充填した。さらにその上に銅の粉末を０．
５ｇ充填した。バネ定数が４．８Ｘ１０’Ｎ／ＩＩの圧
縮バネを用い、 ２０ＭＰａの加圧圧力下でチタンとホ
ウ素の混合粉末に着火反応させた。チタンとホウ素の反
応により発生した反応熱により銅粉末は溶融し合成セラ
ミックスの粒間に浸透した。得られた合成品はＴｉＢ２
と銅の複合材の厚み１．８ｍｍ 、銅の厚み０．２ｍ
ｍの複合成形体であった・ 実施例２ チタンとホウ素の粉末をモル比で１：２の割合で十分に
混合した混合粉末０．５ｇと、その上に銅の粉末０．４
ｇを充填した積層体を用いて、実施例１と同様な方法で
着火反応させた。得られた合成品はＴｉＢ２ と銅の複
合材の厚み１．８ｍ＋ｓ、銅の厚み０．２ｍｍの複合成
形体であった。
実施例３
チタンとホウ素の粉末をモル比でｌ：２の割合で十分に
混合した混合粉末０．５ｇと、その上にニッケルの粉末
０．５ｇを充填した積層体を用いて実施例１と同様な方
法で着火反応させた。得られた合成品はＴｉＢ２ とニ
ッケルの複合材の厚み１．Ｅｌｍｍ。
混合した混合粉末０．５ｇと、その上にニッケルの粉末
０．５ｇを充填した積層体を用いて実施例１と同様な方
法で着火反応させた。得られた合成品はＴｉＢ２ とニ
ッケルの複合材の厚み１．Ｅｌｍｍ。
ニッケルの厚み０．２＋ｍの複合成形体であった。
実施例４
チタンとホウ素の粉末をモル比で１＝２の割合゛で十分
に混合した混合粉末０．５ｇと、その上にアルミニウム
の粉末０．１ｇを充填した積層体を用いて実施例１と同
様な方法で着火反応させた。得られた合成品はＴｉＢ２
とアルミニウムの複合材の厚み１．５＋＋ｍ 、アル
ミニウムの厚み０．１■の複合成形体であった。
に混合した混合粉末０．５ｇと、その上にアルミニウム
の粉末０．１ｇを充填した積層体を用いて実施例１と同
様な方法で着火反応させた。得られた合成品はＴｉＢ２
とアルミニウムの複合材の厚み１．５＋＋ｍ 、アル
ミニウムの厚み０．１■の複合成形体であった。
実施例５
チタンとホウ素の粉末をモル比でｌ：２の割合で十分に
混合した混合粉末０．５ｇと、その上にチタンの粉末０
．５ｇを充填した積層体を用いて実施例１と同様な方法
で着火反応させた。得られた合成品はＴｉＢ２ 、Ｔｊ
Ｂとチタンノ複合材の厚み１．５ｍｍ。
混合した混合粉末０．５ｇと、その上にチタンの粉末０
．５ｇを充填した積層体を用いて実施例１と同様な方法
で着火反応させた。得られた合成品はＴｉＢ２ 、Ｔｊ
Ｂとチタンノ複合材の厚み１．５ｍｍ。
チタンの厚み０．３■の複合成形体であった。
第１図は合成前の粉末混合物の配置を示し、第２図は合
成後の材料中の組成分布を示す０図中符号ｌは金属粉末
層、２は金属と非金属の粉末混合物層、３は溶融凝固し
た金属層、４は合成セラミックスと浸透した金属との複
合層、５は着火治具と着火点を示す。
成後の材料中の組成分布を示す０図中符号ｌは金属粉末
層、２は金属と非金属の粉末混合物層、３は溶融凝固し
た金属層、４は合成セラミックスと浸透した金属との複
合層、５は着火治具と着火点を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ セラミックス粒子の粒間に金属マトリックスを配し
，さらに連続する層として金属マトリックスと同じ金属
層をその金属−セラミックス複合材の表面に有する金属
−セラミックス複合成形体。 ２ 金属と非金属の粉末混合物の局所に着火することに
より反応が更に混合物の次の層へと伝播する条件下で自
己増殖的に合成反応を進展させ，加圧圧力下で無機化合
物の合成と成形を同時に行う方法において，金属と非金
属の粉末混合物層（第１層）に重ねて金属あるいは合金
の粉末層（第２層）を設け，第１暦に着火することによ
り反応進展時の発生熱で第２層の金属あるいは合金を溶
融させて第１層の合成セラミックス層の粒間へ浸透させ
て成る金属−セラミックス複合成形体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62011116A JPH0611895B2 (ja) | 1987-01-20 | 1987-01-20 | 金属―セラミックス複合成形体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62011116A JPH0611895B2 (ja) | 1987-01-20 | 1987-01-20 | 金属―セラミックス複合成形体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63179031A true JPS63179031A (ja) | 1988-07-23 |
| JPH0611895B2 JPH0611895B2 (ja) | 1994-02-16 |
Family
ID=11769036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62011116A Expired - Lifetime JPH0611895B2 (ja) | 1987-01-20 | 1987-01-20 | 金属―セラミックス複合成形体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0611895B2 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58126946A (ja) * | 1982-01-25 | 1983-07-28 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 硼化物分散銅合金の製造方法 |
| JPS60128240A (ja) * | 1983-12-15 | 1985-07-09 | Kubota Ltd | 円筒状セラミックス・高クロム鋳鉄複合体の製造方法 |
| JPS61221343A (ja) * | 1985-03-26 | 1986-10-01 | Kubota Ltd | セラミックス―金属複合体の製造方法 |
-
1987
- 1987-01-20 JP JP62011116A patent/JPH0611895B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58126946A (ja) * | 1982-01-25 | 1983-07-28 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 硼化物分散銅合金の製造方法 |
| JPS60128240A (ja) * | 1983-12-15 | 1985-07-09 | Kubota Ltd | 円筒状セラミックス・高クロム鋳鉄複合体の製造方法 |
| JPS61221343A (ja) * | 1985-03-26 | 1986-10-01 | Kubota Ltd | セラミックス―金属複合体の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0611895B2 (ja) | 1994-02-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |