JPS63239160A - 無機化合物成形体の製造方法 - 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、無機化合物２例えば周期律表ｆｆ１２゜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、１ｉ＆化物、窒化物、酸化物およびこ
れらの複合化合物あるいは金属との複合材あるいは金属
間化合物の成形体の製造方法または金属成形体あるいは
セラミックス成形体の表面に無機化合物の厚肉コーティ
ングを行う方法に関するものである。

従来の技術 従来、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あるいは金属
との複合材あるいは金属間化合物の成形体を製造するに
は、まず成形体を構成する無機化合物粉末を製造し、こ
の粉末成形体をホットプレスやＨＩＰあるいは常圧にて
高温炉内で長時間焼結させることによって製造が実施さ
れてきた。

また金属成形体あるいはセラミックス成形体の表面に無
機化合物をコーティングする方法としては溶射法、ＣＶ
Ｄ法、ＰＶＤ法などがある。これらの方法はコーティン
グ層の形成に時間がかかるため薄膜のコーティングに有
効であるが、１ｍ層以上の厚肉のコーティング技術とし
ては作業効率上適当ではない。

特に最近では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加圧方向に沿って進展さ
せ、急速な一方向加圧操作によって無機化合物の合成と
成形あるいは厚肉セラミックコーティングを同時に行う
経済的な方法が提案されている。（特願昭８０−２９８
８１１３号、特願昭６０−２９８８２０号） しかし、これらの方法は合成反応の伝播方向と加圧方向
をほぼ一致させているために効率良くち密化できる反面
、広い面積での合成あるいはコーティングを行うこと、
さらには複雑形状の合成成形は難しい、すなわち、広い
面積で同時に着火するか、もしくはち密化に支障がない
程度に多点着火、多線着火を行う必要があるからである
。

発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、広い面積で合成反応を加圧方向とほぼ
直交する方向に伝播させ、逐次等方圧下でち密化を行い
板状あるいは管状のち密な成形体を得る方法、また金属
成形体あるいはセラミックス成形体の表面に無機化合物
の厚肉コーティングを行う方法を提供することを目的と
する。

問題点を解決するための手段 本発明方法に従えば、まず金属と非金属の粉末混合物を
金属製の容器に挿入し容器内を真空引きあるいは窒素、
酸素等の反応性ガスに置換して着火治具とともに封入し
たのち加圧媒体中に保持する０次に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
次の層に伝播する条件下で自己増殖的に合成反応を加圧
方向に直交する方向に進展させ９合成と同時に無機化合
物の成形体を得るか、あるいは粉末混合物と一緒にコー
ティングの対象たる金属あるいはセラミツ゛　クスの成
形体を金属製の密封容器に封入し加圧下にて着火１合成
を行う、この時発生する反応熱によって金属製の密封容
器が溶解して適切な圧縮圧力が作用しなくなることを避
けるために金属製の密封容器の壁の肉厚は適度に厚く、
また熱を放散させるために熱伝導の良い物質を選択する
必要がある。このような金属として、銅あるいは銅合金
が望ましい。また密封容器の金属を溶解させないように
加圧媒体として熱伝導の良い水、油、溶融塩あるいは低
融点金属が用いられる。これらの加圧媒体の選択は９反
応系の環境温度、密封容器の材質や厚み等によって適宜
選択することが望ましい。

また２合成の進展に伴う体積収縮は圧力媒体としての液
体と圧力平衡にある気体の膨張によって補われるように
して圧力低下がほとんど生じないようにすることが重要
である。

本発明方法で用いられる圧力容器としては、第１図に示
すような液体加圧方式のオートクレーブに圧力低下防止
用のアキュムレータを接続したものを用いるか、あるい
は第２図に示すようなガス加圧方式の高圧容器例えばＨ
ＩＰを用いることができる６反応系の環境温度を高くす
る必要がある時は低融点金属を入れた容器をＨＩＰ中で
加熱することで液体金属による加圧を行うことができる
。

本発明方法の特徴は前記したように合成反応の伝播を加
圧方向とほぼ直交するように行わせることにより広い面
積で合成を回部にする方法を提供するものであり、また
等方加圧のための加圧媒体として液体を用いることによ
り反応による発生熱を吸収して液体中に放散させ、効率
的に無機化合物の成形体やコーティングを行うことがで
きるのである。

本発明方法に従えば９反応の進展する方向と圧縮圧力の
作用する方向は、はとんどの場合マクロ的には直交する
が９局部的にみると加圧媒体たる液体に近いところでは
反応の伝播速度が遅くなり粉末混合物の中心部分では相
対的に速くなる。従って局部的には反応の進展する方向
と圧力の作用する方向とはほとんど一致していると考え
られるので効率的なち密化、成形化を行うことができる
のである。

発明の効果 本発明方法に従えば、広い面積で合成反応を伝播させる
ことができること、また加圧方法として等方加圧が可能
な液体を加圧媒体として用いるために、任意の曲面形状
に無機化合物の成形体を製造するか、コーティングをす
ることができる。このような技術は広い応用範囲が期待
でき１例えば厚肉のセラミックコーティングを施したガ
スタービン翼の製造、セラミック管あるいは板材等の複
雑形状の材料が製造可能であり９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 チタンとホウ素の粉末をモル比１１：９の割合で十分に
混合した混合粉末を肉厚１ｍｍの銅製の容器に２■の厚
さで充填し、その端部に着火治具（２本の銅線の端部に
１ｍｍ径の白金線を溶接したもの）を配置した状態で真
空封入した０次にアキュムレータを接続し加圧媒体とし
て水を満たした加圧容器中に上記銅製容器を挿入し、常
温、　２５ＭＰａの圧力下で着火治具に電流を瞬時流し
て着火し９反応を開始させた０反応終了後、加圧容器内
を除圧し銅製容器を取りだしてＴｉＢ−Ｔｉ系複合成形
体の製造を完了した。成形体の組織はち密化されており
。

気孔率３％の板状の成形体が得られた。

実施例２ チタンとホウ素の粉末をモル比１：２の割合で十分に混
合した混合粉末を肉厚２ｍ１６の銅製の容器に２＋ｓａ
＋の厚さで充填し、その端部に着火治具を配置した状態
で真空封入した０次に実施例１と同様に加圧容器中に上
記銅製容器を挿入し、常温、　２５ＭＰａの圧力下で合
成を行い板状のＴｉＢ２！形体を得た。

実施例３ チタンと炭素の粉末をモル比１：１の割合で十分に混合
した混合粉末を、肉厚１Ｈの銅製の容器に３ｍｍの厚さ
で充填し、その端部に着火治具を配置した状態で真空封
入した０次に実施例１と同様に加圧容器中に上記銅製容
器を挿入し３００’Ｃ，２５ＭＰａの圧力下で合成を行
い板状のＴｉＣ成形体を得た。

実施例４ ジルコニウムとホウ素の粉末をモル比１：２の割合で十
分に混合した混合粉末を肉厚２■の銅製の容器に２＋ｍ
ｍの厚さで充填し、その端部に着火治具を配置した状態
で真空封入した０次に実施例１と同様に加圧容器中に上
記銅製容器を挿入し、常温２５ＭＰａの圧力下で合成を
行い板状のＺ　ｒＢ２成形体を得た。

実施例５ チタンとアジ化ナトリウム（ＮａＮ＋　）の粉末をモル
比３：１の割合で十分に混合した混合粉末を、肉厚１ｍ
ｍの銅製の容器に２ｍｍの厚さでＮ２ガス中で充填し、
その端部に着火治具を配置した状態で封入した０次に実
施例１と同様に加圧容器中に上記銅製容器を挿入し、常
温、　２５ＭＰａの圧力下で合成を行い板状のＴｉＮ成
形体を得た。

実施例６ チタンとホウ素と炭素の粉末をモル比３：４：１の割合
で十分に混合した混合粉末を肉厚２ｍｍの銅製の容器に
２鵬層の厚さで充填し、その端部に着火治具を配置した
状態で真空封入した。次に実施例１と同様に加圧容器中
に上記銅製容器を挿入し、常温、　２５ＭＰａの圧力下
で合成を行い板状のＴｉＢ２−ＴｉＣ複合成形体を得た
。

実施例７ チタンとホウ素の粉末をモル比　１：２の割合で含有し
、かつ銅の粉末を４０重量％含有する混合粉末を、肉厚
１ｍｍの銅製の容器に２ｍｍの厚さで充填し、その端部
に着火治具を配置した状態で真空封入した０次に実施例
１と同様に加圧容器中に上記銅製容器を挿入し、常温、
　２５ＭＰａの圧力下で合成を行い板状のＴｉＢ２−Ｃ
ｕ複合成形体を得た。

実施例８ ニッケルとアルミニウムの粉末をモル比【：１の割合で
十分に混合した混合粉末を肉厚１層厘の銅製の容器に３
層厘の厚さで充填し、その端部に着火治具を配置した状
態で真空封入した０次に実施例１と同様に加圧容器中に
上記銅製容器を挿入し、３０００Ｇ　、　２５ＭＰａの
圧力下で合成を行い板状のＮｉＡｌ成形体を得た。

実施例９ 肉厚１１の銅製の容器に厚さｌｅｍ　　のチタン板を挿
入した。更にチタンとホウ素の粉末をモル比１：２の割
合で十分に混合した混合粉末をチタン板の両側に２層層
の厚さで充填し、その端部に着火治具を配置した状態で
真空封入した。実施例１と同様に加圧容器中に上記銅製
容器を挿入し、常温。

２５ＭＰａの圧力下で合成を行った。このようにしてチ
タン板を芯材としてその上にＴｉＢ２が強固にコーティ
ングされた板状の成形体を得た。

実施例１０ 肉厚１ｍｍの銅製の容器に厚さ　１ＩＩＩ１１　　の銅
板を挿入した。更にチタンとホウ素の粉末をモル比１：
２の１１Ａ合で十分に混合した混合粉末を銅板の両側に
２ｍｍの厚さで充填し、その端部に着火治具を配置した
状態で真空封入した。実施例１と同様に加圧容器中に上
記銅製容器を挿入し、常温、２５ＭＰａの圧力下で合成
を行った。このようにして銅板を芯材としてその上にＴ
ｉＢ２が強固にコーティングされた板状の成形体を得た
。

実施例１１ 肉厚−１ｍ腸の銅製の容器に厚さ　１ｍｍ　　のチタン
板を挿入した。　更にチタンと炭素の粉末をモル比ｌ：
１の割合で十分に混合した混合粉末をチタン板の両側に
２ｍｍの厚さで充填し、その端部に着火治具を配置した
状態で真空封入した。実施例１と同様に加圧容器中に上
記銅製容器を挿入し、３００°Ｃ１２５ＭＰａの圧力下
で合成を行った。このようにしてチタン板を芯材として
その上にＴｉＣが強固にコーティングされた板状の成形
体を得た。

実施例１２ 肉厚ｌａｍの銅製の容器に厚さ　１１　のジルコニウム
板を挿入した。更にジルコニウムとホウ素の粉末をモル
比１：２の割合で十分に混合した混合粉末を、ジルコニ
ウム板の片側に２ｍ１ｌの厚さで充填し、その端部に着
火治具を配置した状態で真空封入した。実施例１と同様
に加圧容器中に上記銅製容器を挿入し、常温、　２５Ｍ
Ｐａの圧力下で合成を行った。このようにしてジルコニ
ウム板の上にＺ　ｒＢ２が強固にコーティングされた板
状の成形体を得た。

実施例１３ 肉厚ｌａｍの銅製の容器に厚さ１ｍｓ＋　　のニオブ板
を挿入した。ｄにニオブとホウ素の粉末をモル比１：２
の割合で十分に混合した混合粉末をニオブ板の片側に２
腸膳の厚さで充填し、その端部に着火治具を配置した状
態で真空封入した。実施例１と同様に加圧容器中に上記
銅製容器を挿入し、常温。

２５ＭＰａの圧力下で合成を行った。このようにしてニ
オブ板の上にＮ　ｂＢｚが強固にコーティングされた板
状の成形体を得た。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明方法によって無機化合物の
成形体を製造する装置を示し、第３図および第４図は回
じ装置を用いることによって無機化合物の厚肉コーティ
ングを行う方法を示しているものである。これらの図中
符号ｌは圧力容器。 ２は加熱昇温装置、３は着火装置、４は加圧ポンプ、５
はアキュムレータ、６は液体の圧力媒体。 ７は気体の圧力媒体、８は金属型の密封容器、９は混合
粉末原料、１０は着火治具、１１は導線。 １２は液体を入れる容器、１３はコーティングの対象と
なる成形体を示す。 特許出願人　工業技術院長　飯　塚　幸　三盲３５：１ 番２１！１ 猶４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　金属と非金属の粉末混合物を金属製の容器に挿入し
   て、容器内を真空引きあるいは反応性ガスに置換して着
   火治具とともに封入したのち、加圧媒体として気体と圧
   力平衡にある液体を用いて圧力の低下を防止しながら、
   高圧液体中で粉末混合物の局所に着火することにより自
   己増殖的に合成反応を加圧方向と直交する方向に進展さ
   せ、無機化合物の合成と成形を同時に効率良く行い成形
   体を得る無機化合物成形体の製造方法。 ２　コーティングを行う金属成形体あるいはセラミック
   ス成形体を、その表面に配した金属と非金属の粉末混合
   物とともに金属製の容器に挿入して容器内を真空引きあ
   るいは反応性ガスに置換して着火治具とともに封入した
   のち、加圧媒体として気体と圧力平衡にある液体を用い
   て圧力の低下を防止しながら、高圧液体中で粉末混合物
   の局所に着火することにより自己増殖的に合成反応を加
   圧方向と直交する方向に進展させ、無機化合物の合成と
   同時に金属成形体あるいはセラミックス成形体の表面に
   無機化合物の厚肉コーティングを効率良く行う方法。