JPS6389479A - セラミック複合体の製造方法 - 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、第一のセラミック塊の少なくとも一部の小孔
内に多結晶の第二のセラミックを組込むことにより互い
に接続された小孔を有する自己支持セラミツク塊を修正
する方法に係り、更に詳細には親金属の酸化反応生成物
として形成され元の互いに接続された小孔の少なくとも
一部を占める多結晶のセラミックを有する自己支持セラ
ミツク塊及びその製造方法に係る。

従来の技術 本願の主題は、１９８４年３月１６日付けの米国特許出
願第５９１．３９２号の一部継続出願である１９８５年
２月２６日付けの米国特許出願第７０５．７８７号の一
部継続出願である１９８５年９月１７日付けの米国特許
出願第７７６．９６４号の一部継続出願である１９８６
年１月１５日付けにて出願され本願出願人と同一の譲受
人に譲渡された米国特許出願第８１８，９４３号に関連
している。これらの米国特許出願には親金属前駆体より
酸化反応生成物として成長する自己支持セラミツク塊を
製造する方法が記載されている。溶融親金属は気を目酸
化剤と反応せしめられて酸化反応生成物が形成され、溶
融親金属は酸化反応生成物を経て酸化剤へ向けて移行し
、これにより互いに接続された金属含有成分若しくは互
いに接続された小孔を含む多結晶セラミツク塊が連続的
に形成される。このプロセスは、親金属としてのアルミ
ニウムが空気中にて酸化される如き場合には、合金化さ
れたドーパントを使用することにより向上される。この
方法は、１９８４年７日２０日付けの米国特許出願第６
３２．６３６号の一部継続出願である１９８５年６月２
５日付けの米国特許出願第７４７．７８８号の一部継続
出願である１９８５年９月１７日付けの米国特許出願第
７７６゜９６５号の一部継続出願であり、１９８６年１
月２７日付けにて出願され本願出願人と同一の譲受人に
詣渡された米国特許出願第８２２，９９９号に記載され
ている如く、金属前駆体の表面に適用される外的ドーパ
ントを使用することにより改善された。

また本願の主題は、１９８５年２月４日付けの米国特許
出願第６９７，８７６号の一部継続出願であり、１９８
６年１月１７日付けにて出願され本願出願人と同一の譲
受人に譲渡された米国特許出願第８１９，３９７号にも
関連している。これらの米国特許出願には、酸化反応生
成物を親金属より充填材の浸透可能な塊中へ成長させ、
これにより充填材をセラミックマトリックスにて浸透さ
せることにより自己支持セラミック複合材を製造する新
規な方法が記載されている。

上述の全ての本願出願人と同一の譲受人に譲渡された米
国特許出願に記載された内容が参照により本願に組込ま
れたものとする。

上述の本願出願人と同一の譲受人に譲渡された各米国特
許出願に共通の事柄は、酸化反応生成物と随意の親金属
前駆体の一種又はそれ以上の酸化されていない成分、又
は空孔、又はそれらの両方を含むセラミック塊の実施例
が記載されているということである。酸化反応生成物は
金属相にて部分的に又はほぼ完全に置換えられてよい互
いに接続された小孔を有している。互いに接続された小
孔は酸化反応生成物が形成される際の温度、酸化反応が
進行せしめられる時間、親金属の組成、ドーパント材の
存在の如き種々の因子に大きく依存している。互いに接
続された小孔の一部はセラミック塊の表面より近接可能
であり、或いは機械加工、切削、研削、破砕等の後処理
工程により近接可能にされる。

発明の概要 端的に言えば、本発明は多結晶の第二のセラミック成分
を含む、即ち多結晶の第二のセラミック成分が組込まれ
た自己支持セラミツク塊を製造する方法に関するもので
ある。第二のセラミック成分は元のセラミック塊の特性
を変化させ修正し又は向上させるに十分なものである。

本発明の方法によれば、前述の本願出願人と同一の譲受
人に譲渡された米国特許出願に記載されている如き酸化
剤にて親金属を酸化反応させることによりセラミック塊
が形成される。セラミック塊は一次元又はそれ以上の次
元にてセラミック塊の少なくとも一部に分散された互い
に接続された小孔を有するよう製造され、互いに接続さ
れた小孔はセラミック塊の少なくとも一つの外面に少な
くとも部分的に現われ又はこれより近接可能であり、又
は近接可能にされる。第二のセラミック又はその前駆体
がそれが互いに、接続された小孔の少なくとも一部に浸
透又は含浸するよう近接可能な表面に於てセラミック塊
と接触せしめられ、しかる後必要ならば加熱及び結晶化
等が行われ、これにより第二のセラミック成分を含むセ
ラミック塊が形成される。

本発明の自己支持セラミック塊は溶融親金属が酸化剤と
反応することにより形成された互いに接続された反応生
成物のクリスタライトと、セラミック塊の表面に少なく
とも部分的に現われ又はこれより近接可能であり又は近
接可能にされる互いに接続された小孔とを有する多結晶
のセラミック生成物を含んでいる。互いに接続された小
孔の少なくとも一部は多結晶の第二のセラミックを含ん
でいる。

本明細書に於て使用されている次の各用語はそれぞれ以
下の如く定義される。

「セラミック」とは、古典的な意味、即ち非金属及び無
機質材のみよりなっているという意味でのセラミック塊
に限定されるものとして狭義に解釈されるべきものでは
なく、一種又はそれ以上の金属成分若しくは小孔（互い
に接続された小孔及び孤立した小孔）を少量又は実質的
な量（最も典型的には約１〜４０ｖｏ１％の範囲内であ
るが、更に高い含有量であってもよい）含んでいるとし
ても、組成又は主たる特性に関し優勢的にセラミック的
である塊を指している。

「酸化反応生成物」とは、金属が電子を他の元素、化合
物又はそれらの組合せに与え又はそれらと共有した任意
の酸化された状態での一種又はそれ以上の金属を意味す
る。従ってこの定義に於ける「酸化反応生成物」は、一
種又はそれ以上の金属と本明細書に記載されている如き
酸化剤との反応生成物を含むものである。

「酸化剤」とは、一種又はそれ以上の適当な電子受容体
又は電子分担元素を意味し、セラミックを成長させるた
めのプロセス条件に於て固体、液体、ガス（蒸気）、又
はこれらの組合せ（例えば固体とガス）であってよい。

「親金属」とは、比較的純粋の金属、不純物若しくは合
金成分を含む市販の金属、合金、及び金属間化合物を指
すものである。或る特定の金属が言及される場合には、
その金属は特に断わらない限り上述の定義にて解釈され
なければならない。

例えばアルミニウムが親金属である場合には、アルミニ
ウムは比較的純粋の金属（例えば純度９９゜７％の市販
のアルミニウム）、又は公称の不純物として約１ｗｔ％
のケイ素及び鉄を含む１１００アルミニウム、又は例え
ば５０５２の如きアルミニウム合金であってよい。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

実施例 本発明の方法によれば、互いに接続された小孔を有する
自己支持セラミック塊が製造される。互いに接続された
小孔は少なくとも部分的に外面（又は表面）に現われて
おり、或いは外面より近接可能であり、又は後処理によ
り近接可能にされる。かなりの又は実質的な量の互いに
接続された小孔が最終的なセラミック構造体と一体とな
る多結晶の第二のセラミックにて充填又は浸透され、こ
れにより第一のセラミック塊の幾つかの特性が修正又は
改善され、又は向上される。これより本発明を親金属と
してアルミニウムが使用される特定の実施例について説
明するが、ケイ素、チタン、スズ、ジルコニウム、ハフ
ニウムの如き他の親金属が使用されてもよい。

第１図に於て、先ず多結晶の第一の自己支持セラミック
塊１２が用意される。このセラミック塊は例えば前述の
本願出願人と同一の論受入に穣渡された米国特許出願の
何れかの方法により形成される。従って後に詳細に説明
する如くドープされていてよい第一の親金属、例えばア
ルミニウムが酸化反応生成物に対する前駆体として用意
される。

親金属は酸化環境中に於て適当な温度範囲内の或る温度
に加熱され溶融される。この温度又はこの温度範囲内に
於ては、溶融親金属は酸化剤と反応し、これにより多結
晶の酸化反応生成物を形成する。酸化反応生成物の少な
くとも一部は溶融親金属と酸化剤との間にてこれらに接
触した状態に維持され、これにより溶融親金属が酸化反
応生成物を経て酸化剤と接触するよう吸引され、これに
より酸化反応生成物が酸化剤と先に形成された酸化反応
生成物との界面に連続的に形成される。この反応は、符
号１０にて全体的に示された酸化反応生成物よりなり、
互いに接続された小孔１３若しくは互いに接続された金
属含有成分１４を有する多結晶のセラミック塩１２を形
成するに十分な時間に亙り継続される。互いに接続され
た小孔１３及び互いに接続された金属含有成分１４は一
次元又はそれ以上の次元にて互いに接続されており、多
結晶材料の一部又は実質的に全体に亙り分散されている
。多結晶の酸化反応生成物の形成中にその場に於て形成
されたこれらの小孔１３及び金属成分１４は、少なくと
も部分的にセラミック塊の表面１５の如き少なくとも一
つの表面に現われ又はこれより近接可能であり、又は機
械加工や破砕等により近接可能にされる。小孔及び金属
の一部は島の如く孤立していてよい。互いに接続された
状態及び孤立した状態の小孔１３及び金属成分１４の体
積率は、セラミック塩１２を製造する際に使用される温
度、時間、ドーパント、及び第一の親金属の種類の如き
条件に大きく依存している。

本発明の好ましい実施例に於ては、第２図に示されてい
る如く多結晶材料の一部又は実質的に全てに亙り分散さ
れた互いに接続された小孔１３を有する自己支持セラミ
ック塩１２を製造すべく、実質的に全ての互いに接続さ
れた金属成分１４が除去され又は除去されなければなら
ない。互いに接続された金属成分１４の全て又はかなり
の部分を除去すべく、酸化反応プロセスが完了せしめら
れる。即ち金属相が酸化反応生成物を形成するよう完全
に反応せしめられ、又はほぼ完全に反応せしめられると
、互いに接続された金属成分１４はセラミック塩１２よ
り吸引され、元の金属成分の位置に互いに接続された小
孔１３が形成され、金属成分は酸化されて表面１５上に
追加のセラミックを形成する。酸化反応プロセスが完了
せしめられると、酸化反応生成物は少なくとも部分的に
互いに接続された高体積率の小孔１３を有するようにな
る。例えば約１１２５℃に於て空気中にて処理されたア
ルミニウムより形成されたセラミック塩は、全ての第一
の親金属が酸化される前に成長が停止されると、約２０
〜３０ｖｏ１％の金属１４と約２〜５　ｖｏ１％の小孔
１３とを含んでおり、また全ての第一の親金属の酸化が
完了するよう処理されると、酸化反応プロセスが完了し
た時点に於ては約１〜３　ｖｏ１％の金属成分１４と約
２５〜３０　　ｖｏ１％（又はそれ以上）の小孔とを含
んでいる。

互いに接続された金属成分１４を除去する第二の方法は
、るつぼ又は他の耐火容器２０内に収容された不活性の
床１８内にセラミック塩１２を配置することである（第
３図参照）。次いで容器２０及びその内容物が不活性雰
囲気（例えばアルゴン又は他の任意の非反応性ガス）を
宵する炉内に配置され、金属成分１４が高い蒸気圧をを
するようになる温度に加熱される。この温度又は好まし
い温度範囲は、セラミック境内の金属成分１４の最終組
成の如き因子に応じて変化されてよい。好適な温度に於
ては、互いに接続された金属成分１４はセラミック塩よ
り蒸発する。しかし雰囲気が不活性であるので追加の酸
化反応生成物は形成されない。これらの温度を維持する
ことにより、互いに接続された金属成分１４は・蒸発し
続け、炉内の適当な排気装置により炉より排除される。

互いに接続された金属成分１４を除去する第三の方法は
、セラミック塩１２を適当な浸出液２２中に浸漬し、こ
れにより互いに接続された金属成分１４を溶解し又は分
散させることである（第４図参照）。浸出液２２は任意
の酸性又はアルカリ性の液体又はガスであってよく、金
属成分１４の組成、浸漬時間等の因子に依存する。親金
属としてアルミニウムが使用され、従って互いに接続さ
れた金属成分１４中にアルミニウムが存在する場合には
、ＭＣＩが好適な酸浸出液であることが解っている。ま
たセラミック塩がケイ素を含有する場合には、Ｎ　ａ　
ＯＨやＫＯＨが使用可能なアルカリ浸出液である。セラ
ミック塊を浸出液２２中に浸漬する時間は金属成分１４
の量及び種類や、互いに接続された金属成分１４が表面
１５に対し如何なる位置に存在するかに依存する。互い
に接続された金属成分１４が存在する位置がセラミック
塊１２内の深い位置であればある程、金属１４を浸出す
るための時間が長くなり、セラミック塊は浸出液２２中
に長時間に亙り浸漬される。この浸出工程は浸出液を加
熱することにより、又は浸出液の浴を撹拌することによ
り促進されてよい。セラミック塊１２はそれが浸出液２
２より取出された後には、水にて洗浄されることにより
残留する浸出液が除去されなければならない。

実質的に全ての互いに接続された金属成分１４が除去さ
れると、溶融親金属の酸化剤との酸化反応により形成さ
れ好ましくは第一のセラミック塊１０の約５〜４５ｖｏ
１％を占める互いに接続された小孔１３を有する多結晶
の酸化反応生成物を含む第一の自己支持セラミック塊１
２が形成される。

最終的な製品の特性を改善し向上させるべく、多結晶の
第二のセラミックが小孔中に組込まれる。

種々の多結晶のセラミックが小孔に組込まれそれと一体
的にされてよく、かかるセラミックはセラミックに対す
る前駆体を含んでいる。例えばクロム酸の溶液にてセラ
ミック塊を含浸することにより、クロミアが小孔中に組
込まれてよい。含浸されたセラミック塊はクロム酸を分
解してレジリウム又はクロミアの付着層が残存し得るに
十分な温度に加熱される。このプロセス工程は典型的に
は十分な厚さのクロミアを形成するよう繰返される。

クロミア成分は例えばセラミック塊の熱伝導性を低下さ
せる場合に有用である。更に他の有用な例として、低融
点のシリカガラスの如き前駆体やテトラエチル−オルト
シリケートの如き材料よりケイ素がセラミック塊の小孔
中に組込まれてもよい。

この場合にも十分な厚さのクロミアを得るためには、複
数回浸漬及びシリカ付着物への転換を行うことが好まし
く又は必要とされる。シリカ成分はセラミック塊の電導
性を低下させ、従ってシリカを含むセラミック塊は加熱
要素として有用である。

前述の如く、第一のセラミック塊は前述の本願出願人と
同一の譲受人に譲渡された米国特許出願に記載された方
法に従って適当な親金属より製造される。本発明の一つ
の好ましい実施例に於ては、親金属の表面に隣接し接触
した状態に配置された浸透可能な充填材の塊又は床を使
用することにより複合材料が製造され、製造プロセスは
酸化反応生成物が適当な障壁手段により郭定された境界
まで充填材の床に浸透するまで継続される。プリフォー
ムとして成形されていることが好ましい充填材の塊は、
酸化剤が気相酸化剤である場合には、酸化剤が充填材に
浸透して親金属に接触することができ、充填材内に於て
酸化反応生成物が成長し得るに十分なほど多孔質であり
又は浸透性を宵している。或いは酸化材は充填材内に含
まれ又は充填材を含んでいてよい。充填材は典型的には
セラミックよりなる粒子、粉末、平板状小片、中空体、
球、繊維、ホイスカなどの如き任意の適当な材料であっ
てよい。更に充填材の床は強化棒、板、ワイヤの格子を
含んでいてよい。セラミック複合材料を含むかかる多結
晶セラミック構造体に於ては、一般に、酸化反応生成物
クリスタライトは互いに接続された状態にあり、小孔や
金属含有成分は少くとも部分的に互いに接続された状態
にあり、セラミック塊の外面より近接可能である。

前述の本願出願人と同一の譲受人に譲渡された米国特許
出願に記載されている如く、親金属との関連で使用され
るドーパント材は場合によっては、特に親金属としてア
ルミニウムが使用される系に於ては、酸化反応プロセス
に好ましく影響する。

ドーパント材の機能はドーパント材それ自身以外の多数
の因子に依存する。例えばかかる因子として、二種又は
それ以上のドーパントが使用される場合に於ける特定の
ドーパントの組合せ、ドーパントの濃度、酸化環境、プ
ロセス条件などがある。

親金属との関連で使用されるドーパントは、（１）親金
属の合金成分として与えられてよく、（２）親金属の表
面の少なくとも一部に適用されてもよく、（３）充填材
が使用される場合には、充填材又は充填材のプリフォー
ムの一部又は全てに適用され又は組込まれてよく、又は
これらの方法（１）〜（３）の二つ又はそれ以上の任意
の組合せが採用されてもよい。例えば合金化されたドー
パントがそれ単独で又は外的に適用された第二のドーパ
ントとの組合せにて使用されてよい。上述の方法（３）
の場合であって、追加のドーパントが充填材に適用され
る場合には、そのドーパントの適用は前述の本願出願人
と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願に記載されて
いる如く任意の好適な態様にて行なわれてよい。　親金
属がアルミニウムであり、特に酸化剤として空気が使用
される場合に有用なドーパントとして、それぞれ単独で
、又は互いに組合された状態で、或いは後述の如き他の
ドーパントとの組合せにて使用されるマグネシウム、亜
鉛、ケイ素がある。これらの金属又はこれらの金属の適
当な供給源が、得られるドープされた金属の総重量を基
準に約０．１〜１０ｖｔ％の濃度にてアルミニウムをベ
ースとする親金属中に合金化されてよい。これらのドー
パント材又はそれらの適当な供給源（例えばＭｇＯ１Ｚ
　ｎ　ＯＮ又は５１０２）は親金属に対し外的に適用さ
れてもよい。かくして酸化されるべき親金属１ｇ当り約
０．０００８ｇ以上の量又はＭｇ　Ｏが適用される親金
属の表面の１１１Ｘ２当り０．００３ｇ以上の量にてＭ
ｇ　Ｏを表面ドーパントとして使用することにより、親
金属としてアルミニウムーケイ素合金を使用し、酸化剤
として空気を使用してアルミナのセラミックも号造体を
製造することができる。

空気により酸化される親金属としてのアルミニウムに有
効なドーパント材の他の例として、ナトリウム、ゲルマ
ニウム、スズ、鉛、リチウム、カルシウム、ボロン、リ
ン、イツトリウムがあり、これらは酸化剤及びプロセス
条件に応じて単独で又は一種又はそれ以上の他のドーパ
ントとの組合せにて使用されてよい。セリウム、ランタ
ン、プラセオジム、ネオジム、サマリウムの如き希土類
元素も有用なドーパントであり、これらは特に他のドー
パントとの組合せにて使用される場合に有用である。前
述の本願出願人と同一の譲受人に譲渡された米国特許出
願に記載されている如き全てのドーパント材は、親金属
がアルミニウムをベースとする合金である場合に多結晶
の酸化反応生成物の成長を促進させる点に於て有効であ
る。

前述の如く固体、液体、又は気体（ガス状）酸化剤又は
これらの酸化剤の組合せが親金属に使用されてよい。例
えば典型的な酸化剤として、酸素、窒素、ハロゲン、イ
オウ、リン、ヒ素、炭素、ボロン、セレン、テルル、及
びこれらの化合物や組合せ、例えば酸素供給源としての
シリカや、炭素供給源としてのメタン、エタン、プロパ
ン、アセチレン、エチレン、プロピレンや、空気、Ｈ２
／Ｈ２０ＳＣｏ／ＣＯ２の如き混合物があり（これらに
限定されるものではない）、後者の二つ（即ちＨ２／Ｈ
２０及びＣｏ／ＣＯ２）が雰囲気の酸素活量を低減する
点で有用である。

上述の如く任意の適当な酸化剤が使用されてよいが、気
相酸化剤が好ましい。但し二種又はそれ以上の酸化剤が
組合された状態で第一の親金属に使用されてもよい。気
相酸化剤が親金属及び充填材との関連で使用される場合
には、充填材は気相酸化剤に対し浸透性ををし、従って
充填材の床が酸化剤に曝されると、気相酸化剤は充填材
の床に浸透し、その内部の溶融親金属と接触する。「気
相酸化剤」なる用語は、酸化雰囲気を与える蒸発された
材料、即ち通常ガス状の材料を意味する。

例えば酸素又は酸素を含をするガス状混合物（例えば空
気）は、酸化物が必要とされる酸化反応生成物である場
合には好ましい気相酸化剤であり、一般に空気が経済性
の理由から好ましい。或る酸化剤が特定のガスや蒸気を
含宵するものと認定される場合には、このことは認定さ
れたガス又は蒸気が使用される酸化環境中に於て得られ
る条件下に於て親金属に対する唯一の又は主要な又は少
なくとも重要な酸化手段である酸化剤を意味する。

例えば空気の主要な成分は窒素であるが、空気の酸素成
分は酸素が窒素よりもかなり強力な酸化剤であるので、
親金属に対する唯一の酸化手段である。従って空気は「
酸素含有ガス」の酸化剤の範鴫に属するが、「窒素含有
ガス」の酸化剤の範鴫には属さない。本明細書に於ける
「窒素含有ガス」の酸化剤の一例は、約９６ｖｏ１９６
の窒素と約４ｖｏ１％の水素とを含有するフォーミング
ガスである。

親金属及び充填材との関連で固体酸化剤が使用される場
合には、固体酸化剤は一般に充填材と混合された粒子の
形態にて充填材の床全体に又は充填材の床のうち必要と
されるセラミック複合体を含む部分に分散され、或いは
充填材の粒子に被覆として適用される。かくしてボロン
や炭素の如き元素、二酸化ケイ素の如き還元可能な化合
物、又は親金属のホウ化反応生成物よりも熱力学的安定
性の低い幾つかのホウ化物を含む任意の好適な固体酸化
剤が使用されてよい。例えば第一の親金属がアルミニウ
ムである場合に於て固体酸化剤としてボロン又は還元可
能なホウ化物が使用される場合には、得られる酸化反応
生成物はホウ化アルミニウムである。

場合によっては、固体酸化剤を用いる場合にも親金属の
酸化反応が迅速に進行し、酸化反応プロセスの発熱性に
起因して酸化反応生成物が溶融することかある。かかる
現象が生じると、セラミック塊の微細組織の均一性が損
われることがある。

反応性の低い比較的不活性の充填材を組成物中に混合す
ることにより、かかる急激な発熱反応を回避することが
できる。かかる好ましい不活性の充填材の一例は、形成
されるべき酸化反応生成物と同一の充填材である。

親金属及び充填材との関連で液体酸化剤が使用される場
合には、充填材の床全体又はその必要とされるセラミッ
ク塊を含む部分が酸化剤にて含浸される。例えば充填材
はそれを酸化剤にて含浸させるべく、酸化剤にて被覆さ
れ又は酸化剤中に浸漬されてよい。「液体酸化剤」とは
酸化反応条件下に於て液体である酸化剤を意味し、従っ
て液体酸化剤は酸化反応条件に於て溶融状態になる塊の
如き固体前駆体を有していてよい。或いは液体酸化剤は
充填材の一部又は全てを含浸するために使用され、適当
な酸化剤を供給すべく酸化反応条件に於て溶融又は分解
する材料の溶液の如き液体前駆体であってよい。上述の
定義に於ける液体酸化剤の例として低融点のガラスがあ
る。

１９８６年５月８日付にて出願され本願出願人と同一の
論受入に譲渡された米国特許出願節８６１．０２４号に
記載されている如く、気相酸化剤がセラミック塊の形成
に使用される場合に於て、酸化反応生成物が障壁手段を
越えて成長することを防止すべく、充填材又は充填材プ
リフォームとの関連で障壁手段が使用されてもよい。障
壁手段は正確な境界を有するセラミック塊を形成するこ
とを容易にする。適当な障壁手段は、本発明のプロセス
条件下に於ても或る程度の一体性を維持し、蒸発せず、
気相酸化剤に対し浸透性を存し、しかも酸化反応生成物
がそれ以上継続的に成長することを局部的に阻止し停止
し干渉し又は阻害することのできる任意の材料、化合物
、元素、組成物などであってよい。親金属がアルミニウ
ムである場合に好適な障壁手段として、硫化カルシウム
（ＰＩａｓｔｅｒ　ｏｆ’　Ｐａｒｉｓ）　ｓケイ酸カ
ルシウム、ボートランドセメント、及びそれらの混合物
があり、これらは典型的には充填材の表面にスラリー又
はベーストとして適用される。またこれらの障壁手段は
加熱されると消失する適当な可燃性材料又は揮発性材料
を含んでいてよく、又は障壁手段の多孔性及び浸透性を
増大させるべく加熱されると分解する材料を含んでいて
よい。更に障壁手段はプロセス中に発生することがある
収縮や割れを低減すべく適当な耐火粒子を含んでいてよ
い。充填材の床又はプリフォームの熱膨張係数と実質的
に同一の熱膨張係数を有する粒子が特に好ましい。例え
ばプリフォームがアルミナを含み、得られるセラミック
がアルミナを含む場合には、障壁手段は好ましくは約２
０〜１０００のメツシュ寸法（これ以上細かくてもよい
）を有するアルミナ粒子と混合されてよい。他の好適な
障壁手段として、少なくとも一端に於て開口し気相酸化
剤が充填材の床に浸透し溶融親金属に接触することを許
す耐火セラミック又は金属製の容器がある。

以下の例は本発明の詳細な説明するためのものである。

例 互いに接続された小孔を有するセラミック塊が前述の本
願出願人の同一の譲受人に譲渡された米国特許出願の方
法により形成された。詳細には、３０％のカオリンと７
０％のアルミナ（Ｅ６７　、Ｎ。

ｒｔｏｎ　Ｃｏｍｐａｎｙ）とよりなる厚さ０．６ｃｍ
、直径７゜６ｃｍのプリフォームが、その一つの面につ
いてはケイ素粉末にて被覆され、他の全ての面について
は３０％のシリカを含有する硫化カルシウムの水スラリ
ーにて被覆された。アルミニウム合金３８０．１の小片
がプリフォームのケイ素にて被覆された面と接触する状
態にて配置され、その組立体が空気中にて４８時間に亘
り９００℃に加熱された。その結果金属を含むアルミナ
マトリックスがプリフォームに浸透した。

アルミニウム合金を溶解すべくプリフォームの表面が５
０％の塩酸水溶液にて４時間に亘り処理された。乾燥後
にはディスクの表面層よりアルミニウムが溶解しており
、３３％の有孔度を有する厚さ１關の表面層が形成され
ていることが認られた。次いでディスクは水１５０１当
り１４ｇのＣ「０３を含有するクロム酸の水溶液にて処
理さた。

ディスクは溶液より取出された後５５０℃に加熱された
。クロム酸の浸透及び加熱のかかるサイクルが１０回行
われ、その段階に於てはディスクの厚さ１　ｍｍの表面
層の有孔度は前記処理により酸化クロムが付着したこと
に起因して約５〜１０９６１：低減されていることが認
められた。またディスクの重量は１５．６％増大してい
た。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は互いに接続された小孔及び互いに接続された金
属成分を有するセラミック塊の解図である。 第１Ａ図は第１図の線１八−ＩＡに沿う拡大部分断面図
である。 第２図は互いに接続された金属成分の実質的な部分が除
去された後に於ける第１図のセラミック塊を示す解図的
断面図である。 第３図はるつぼ内に収容された不活性の床内に埋設され
互いに接続された金属成分を蒸発させるべく炉内に装入
されるべきセラミック塊を示す解図的断面図である。 第４図は互いに接続された金属成分を除去すべく溶媒侵
出液中に浸漬されたセラミック塊を示す解図的断面図で
ある。 １２・・・セラミック塊、１３・・・互いに接続された
小孔、１４・・・互いに接続された金属成分、１５・・
・表面、１８・・・不活性の床、２０・・・耐火容器、
２２・・・浸出液 特許出願人　　　ランキサイド・テクノロジー・カンパ
ニー争エルψビー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融親金属が酸化剤にて酸化されることにより形
   成された多結晶の酸化反応生成物を含み、セラミック塊
   の一つ又はそれ以上の表面より少くとも部分的に近接可
   能な互いに接続された小孔と前記小孔の少なくとも一部
   に配置された第二のセラミック成分とを有する自己支持
   セラミック塊。
2. （２）多結晶の第二のセラミック成分を含む自己支持セ
   ラミック塊を製造する方法にして、 溶融親金属が酸化反応生成物にて酸化されることにより
   、形成された多結晶の酸化反応生成物と、セラミック塊
   の一つ又はそれ以上の表面より少なくとも部分的に近接
   可能な互いに接続された小孔とを含む自己支持セラミッ
   ク塊を用意する工程と、前記小孔の少なくとも一部に多
   結晶の第二のセラミック成分を配置し、これにより第二
   のセラミック成分を含むセラミック塊を形成する工程と
   、を含む方法。
3. （３）多結晶の第二のセラミック成分を含む自己支持セ
   ラミック塊を製造する方法にして、 溶融親金属が酸化反応生成物にて酸化されることにより
   形成された多結晶の酸化反応生成物と、セラミック塊の
   一つ又はそれ以上の表面より少なくとも部分的に近接可
   能な互いに接続された小孔とを含む自己支持セラミック
   塊を用意する工程と、前記セラミック塊の前記表面を前
   記互いに接続された小孔の少なくとも一部を充填するこ
   とのできる或る量のセラミック前駆体と接触させる工程
   と、 前記互いに接続された小孔の少なくとも一部を前記或る
   量の前記前駆体の少なくとも一部にて充填して前記第二
   のセラミックを形成し、これにより前記第二のセラミッ
   クを含むセラミック塊を形成する工程と、 を含む方法。