JPH0672062B2 - 炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体の製造方法 - Google Patents
炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体の製造方法Info
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- JPH0672062B2 JPH0672062B2 JP61099634A JP9963486A JPH0672062B2 JP H0672062 B2 JPH0672062 B2 JP H0672062B2 JP 61099634 A JP61099634 A JP 61099634A JP 9963486 A JP9963486 A JP 9963486A JP H0672062 B2 JPH0672062 B2 JP H0672062B2
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、超硬工具や高温構造材または各種機能材料と
して用いられる炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体
の製造方法に関する。
して用いられる炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体
の製造方法に関する。
従来の技術 従来、炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体は、まず
金属またはその酸化物に炭素粉末または固形炭素を混合
し、高温で反応させることによって合成した炭化物粉末
と固相法等で合成した複合酸化物粉末を十分に混合した
後高温高圧下で焼結させることによって製造していた。
金属またはその酸化物に炭素粉末または固形炭素を混合
し、高温で反応させることによって合成した炭化物粉末
と固相法等で合成した複合酸化物粉末を十分に混合した
後高温高圧下で焼結させることによって製造していた。
発明が解決しようとする問題点 この方法は、製造工程が長く複雑であるため不純物が混
入しやすく、しかもエネルギー消費が非常に大きかっ
た。
入しやすく、しかもエネルギー消費が非常に大きかっ
た。
問題点を解決するための手段 本発明の特徴は、二種類以上の還元用金属粉末（反応後
には複合酸化物となる）と、酸化物（反応後には炭化物
になる）と、炭素とからなる混合物の成形体に、圧力を
かけた状態でその成形体の一部に強熱点火して燃焼反応
を起こさせ、この化学反応によって炭化物と複合酸化物
の粒子を合成し、反応熱によってこれらの粒子を焼結し
て炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体を得ることに
ある。
には複合酸化物となる）と、酸化物（反応後には炭化物
になる）と、炭素とからなる混合物の成形体に、圧力を
かけた状態でその成形体の一部に強熱点火して燃焼反応
を起こさせ、この化学反応によって炭化物と複合酸化物
の粒子を合成し、反応熱によってこれらの粒子を焼結し
て炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体を得ることに
ある。
作用 本発明によれば、加圧下で成形体に点火するだけで高密
度の炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体が容易に得
られる。したがって従来の炭化物と複合酸化物の粉末を
用いて作成する焼結体の製造方法と比較してきわめて省
エネルギーであり、しかも得られる焼結体もきわめて高
純度である。また本発明に製造方法によれば、従来の製
造方法では困難であった炭化物と複合酸化物の複合焼結
体もきわめて容易に作製できる。
度の炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体が容易に得
られる。したがって従来の炭化物と複合酸化物の粉末を
用いて作成する焼結体の製造方法と比較してきわめて省
エネルギーであり、しかも得られる焼結体もきわめて高
純度である。また本発明に製造方法によれば、従来の製
造方法では困難であった炭化物と複合酸化物の複合焼結
体もきわめて容易に作製できる。
実施例 実施例１ 出発原料として粒径10μｍ以下のアルミニウム粉末、粒
径70μｍ以下のマグネシウム粉末、平均粒径0.5μｍの
二酸化チタン（TiO2）粉末、それにアセチレンを原料と
するカーボンブラックを用い、それらを1:2:2:2のモル
比で混合後、直径10mm,高さ10mmの柱状にプレス成形し
た。この成形体を炭化ケイ素製の型材を用いた一軸加圧
真空ホットプレスを用いて焼結を行った。成形体への着
火は、タングステンフィラメントに通電することによっ
て行った。資料を室温・真空(1mmHg)雰囲気・0.1GPaの
圧力条件下で、着火用ヒーターに通電して反応を開始さ
せた。得られた焼結体をＸ線回折を用いて同定したとこ
ろ炭化チタンとマグネシウムアルミニウムスピネルの回
折線しか見られなかった。またこの焼結体の相対密度
は、91.2％であった。
径70μｍ以下のマグネシウム粉末、平均粒径0.5μｍの
二酸化チタン（TiO2）粉末、それにアセチレンを原料と
するカーボンブラックを用い、それらを1:2:2:2のモル
比で混合後、直径10mm,高さ10mmの柱状にプレス成形し
た。この成形体を炭化ケイ素製の型材を用いた一軸加圧
真空ホットプレスを用いて焼結を行った。成形体への着
火は、タングステンフィラメントに通電することによっ
て行った。資料を室温・真空(1mmHg)雰囲気・0.1GPaの
圧力条件下で、着火用ヒーターに通電して反応を開始さ
せた。得られた焼結体をＸ線回折を用いて同定したとこ
ろ炭化チタンとマグネシウムアルミニウムスピネルの回
折線しか見られなかった。またこの焼結体の相対密度
は、91.2％であった。
プロセスの化学反応式は以下のようになる。
Mg＋2Al＋2TiO2＋2C →MgAl2O4＋2TiC この化学反応式からわかるようにこの反応においては、
AlとMgによるTiO2の還元に基づいて、還元されたTi金属
がＣと反応してTiOになるとともに、AlとMgが酸素を介
して結合してMgAl2O4ができるのである。このときの反
応熱が大きいので外部から加熱しなくても試料が高温
（2000℃程度まで上昇する）になり、しかも加圧してい
るのでMgAl2O4粒子とTiC粒子が焼結してMgAl2O4‐TiC複
合焼結体が得られるのである。
AlとMgによるTiO2の還元に基づいて、還元されたTi金属
がＣと反応してTiOになるとともに、AlとMgが酸素を介
して結合してMgAl2O4ができるのである。このときの反
応熱が大きいので外部から加熱しなくても試料が高温
（2000℃程度まで上昇する）になり、しかも加圧してい
るのでMgAl2O4粒子とTiC粒子が焼結してMgAl2O4‐TiC複
合焼結体が得られるのである。
実施例２ 出発原料として粒径19μｍ以下のジルコニウム粉末、粒
径10μｍ以下のケイ素粉末、平均粒径１μｍの酸化チタ
ン粉末、それにアセチレンを原料とするカーボンブラッ
クを用い、それらを1:1:2:2のモル比で混合後、実施例
１と同様のプロセスで処理した。但し、本実施例では40
0℃まで加熱して反応を開始させた。得られた燃焼体を
Ｘ線回折を用いて同定したところ炭化チタンとケイ酸ジ
ルコニウムの回折線しか見られなかった。またこの焼結
体の相対密度は、93.5％であった。
径10μｍ以下のケイ素粉末、平均粒径１μｍの酸化チタ
ン粉末、それにアセチレンを原料とするカーボンブラッ
クを用い、それらを1:1:2:2のモル比で混合後、実施例
１と同様のプロセスで処理した。但し、本実施例では40
0℃まで加熱して反応を開始させた。得られた燃焼体を
Ｘ線回折を用いて同定したところ炭化チタンとケイ酸ジ
ルコニウムの回折線しか見られなかった。またこの焼結
体の相対密度は、93.5％であった。
このプロセスの化学反応式は、 Zr＋SiO＋2TiO2＋2C →ZrSiO4＋2TiCである。
実施例３ 出発原料として粒径10μｍ以下のチタン粉末、金属カル
シウム、焼成非晶質二酸化ケイ素（シオノギ製薬製カー
プレックスCS-5）それにアセチレンを原料とするカーボ
ンブラックを用い、それらを2:2:3:3のモル比で混合
後、実施例１と同様のプロセスで処理した。但し、本実
施例では200℃まで加熱して反応を開始させた。得られ
た焼結体をＸ線回折を用いて同定したところ炭化ケイ素
とチタン酸カルシウムの回折線しか見られなかった。ま
たこの焼結体の相対密度は、87.3％であった。
シウム、焼成非晶質二酸化ケイ素（シオノギ製薬製カー
プレックスCS-5）それにアセチレンを原料とするカーボ
ンブラックを用い、それらを2:2:3:3のモル比で混合
後、実施例１と同様のプロセスで処理した。但し、本実
施例では200℃まで加熱して反応を開始させた。得られ
た焼結体をＸ線回折を用いて同定したところ炭化ケイ素
とチタン酸カルシウムの回折線しか見られなかった。ま
たこの焼結体の相対密度は、87.3％であった。
このプロセスの化学反応式は、 2Ca＋2Ti＋3SiO3＋3C →2CaTiO3＋3SiCである。
実施例４ 出発原料として、粒径10μｍ以下のアルミニウム粉末
と、粒径10μｍ以下のチタン粉末、平均粒径１μｍの五
酸化ニオブ(Nb2O5)及びアセチレンを原料とするカーボ
ンブラックを用い、本実施例ではさらに平均粒径２μｍ
のチタン酸アルミニウム(Al2TiO5)を2:1:1:2:0.2のモル
比で混合後、実施例１と同様のプロセスで処理した。得
られた焼結体をＸ線回折を用いて同定したところ、炭化
ニオブとチタン酸アルミニウムの回折線しか見られなか
った。また、この焼結体の相対密度は、89.6％であっ
た。
と、粒径10μｍ以下のチタン粉末、平均粒径１μｍの五
酸化ニオブ(Nb2O5)及びアセチレンを原料とするカーボ
ンブラックを用い、本実施例ではさらに平均粒径２μｍ
のチタン酸アルミニウム(Al2TiO5)を2:1:1:2:0.2のモル
比で混合後、実施例１と同様のプロセスで処理した。得
られた焼結体をＸ線回折を用いて同定したところ、炭化
ニオブとチタン酸アルミニウムの回折線しか見られなか
った。また、この焼結体の相対密度は、89.6％であっ
た。
このプロセスの化学反応式は、 2Al＋Ti＋Nb2O5＋2C →Al2TiO4＋2NbCである。
また成形体に添加したチタン酸アルミニウムは化学反応
のコントロール材である。
のコントロール材である。
実施例５ 出発原料として粒径325メッシュ以下のアルミニウム粉
末、粒径325メッシュ以下の鉄粉、平均粒径１μｍの五
酸化タンタル(Ta2O5)及びアセチレンを原料とするカー
ボンブラックを用い、本実施例ではさらに平均粒径0.5
μｍの酸化アルミニウム粉末を加えた。それらを5:10:
4:8:0.4のモル比で混合後、実施例１と同様のプロセス
で処理した。得られた焼結体をＸ線回折を用いた同定し
たところ炭化タンタルとアルミニウム酸鉄それに化学反
応のコントロール材として添加した酸化アルミニウムの
回折線しか見られなかった。またこの焼結体の相対密度
は、93.7％であった。
末、粒径325メッシュ以下の鉄粉、平均粒径１μｍの五
酸化タンタル(Ta2O5)及びアセチレンを原料とするカー
ボンブラックを用い、本実施例ではさらに平均粒径0.5
μｍの酸化アルミニウム粉末を加えた。それらを5:10:
4:8:0.4のモル比で混合後、実施例１と同様のプロセス
で処理した。得られた焼結体をＸ線回折を用いた同定し
たところ炭化タンタルとアルミニウム酸鉄それに化学反
応のコントロール材として添加した酸化アルミニウムの
回折線しか見られなかった。またこの焼結体の相対密度
は、93.7％であった。
このプロセスの化学反応式は、 10Al＋5Fe＋4Ta2O5＋8C →5FeAl2O4＋8TaCである。
実施例６ 出発原料として粒径200メッシュ以下のマグネシウム粉
末、粒径400メッシュ以下のチタン粉末、粒径10μｍ以
下の二酸化タングステン(WO2)及びアセチレンを原料と
するカーボンブラックを用いた。それらを2:2:3:3のモ
ル比で混合後、実施例１と同様のプロセスで処理した。
得られた焼結体をＸ線回折を用いて同定したところα型
の炭化タングステンとチタン酸マグネシウムの回折線し
か見られなかった。またこの焼結体の相対密度は、88.7
％であった。
末、粒径400メッシュ以下のチタン粉末、粒径10μｍ以
下の二酸化タングステン(WO2)及びアセチレンを原料と
するカーボンブラックを用いた。それらを2:2:3:3のモ
ル比で混合後、実施例１と同様のプロセスで処理した。
得られた焼結体をＸ線回折を用いて同定したところα型
の炭化タングステンとチタン酸マグネシウムの回折線し
か見られなかった。またこの焼結体の相対密度は、88.7
％であった。
このプロセスの化学反応式は、 2Mg＋2Ti＋3WO3＋3C →2MgTiO3＋3WCである。
発明の効果 本発明の製造方法によれば、二種以上の還元用の粉末と
酸化物それに炭素とからなる混合物の成形体に圧力をか
けた状態で、その成形体の一部に強熱点火して燃焼反応
を起こさせるだけで炭化物と複合酸化物からなる複合焼
結体が作製できる。従って、本発明の製造方法によれ
ば、従来の炭化物粉末と複合酸化物粉末を用いた製造方
法に比較してはるかに低温のプロセスで、つまり、きわ
めて小さなエネルギーで炭化物と複合酸化物からなる複
合焼結体が作製できる。しかも、得られた焼結体は、従
来の製造方法によって作製した焼結体と全く変わらない
特性を有している。また本発明の製造方法によれば従来
の製造方法では困難であった炭化物と複合酸化物からな
る複合焼結体もきわめて容易に作製できるという特徴も
有している。
酸化物それに炭素とからなる混合物の成形体に圧力をか
けた状態で、その成形体の一部に強熱点火して燃焼反応
を起こさせるだけで炭化物と複合酸化物からなる複合焼
結体が作製できる。従って、本発明の製造方法によれ
ば、従来の炭化物粉末と複合酸化物粉末を用いた製造方
法に比較してはるかに低温のプロセスで、つまり、きわ
めて小さなエネルギーで炭化物と複合酸化物からなる複
合焼結体が作製できる。しかも、得られた焼結体は、従
来の製造方法によって作製した焼結体と全く変わらない
特性を有している。また本発明の製造方法によれば従来
の製造方法では困難であった炭化物と複合酸化物からな
る複合焼結体もきわめて容易に作製できるという特徴も
有している。
Claims (6)
- 【請求項１】二種類以上の還元用金属粉末と酸化物粉末
と炭素とからなる成形体を、加圧条件下でその成形体の
一部に点火して燃焼過程を開始させ、その後の金属粉末
と酸化物粉末それに炭素との反応及び生成した炭化物と
複合酸化物の焼結を、燃焼過程の結果発生する熱によっ
て進行させる炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体の
製造方法。 - 【請求項２】加圧・加熱の条件下で、二種類以上の還元
用金属粉末と酸化物粉末それに炭素とからなる成形体に
点火して燃焼過程を開始させることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の炭化物と複合酸化物からなる複合
焼結体の製造方法。 - 【請求項３】二種類以上の還元用金属粉末の内の少なく
とも一種が、アルミニウム粉末、マグネシウム粉末、ジ
ルコニウム粉末、及びチタン粉末から選ばれたいずれか
である特許請求の範囲第１項記載の炭化物と複合酸化物
からなる複合焼結体の製造方法。 - 【請求項４】酸化物粉末が周期律表第４族、5b族、6b族
から選ばれたいずれかの元素の酸化物である特許請求の
範囲第１項記載の炭化物と複合酸化物からなる複合焼結
体の製造方法。 - 【請求項５】二種以上の還元用金属粉末と、酸化物粉末
と、炭素と、さらに反応に関与しない酸化物粉末とから
なる成形体を、加圧条件下でその成形体の一部に点火し
て燃焼過程を開始させ、その後の金属粉末と酸化物粉末
と炭素との反応、及び生成した炭化物と複合酸化物と反
応に関与しない酸化物の焼結を、燃焼過程の結果発生す
る熱によって進行させる炭化物と複合酸化物からなる複
合焼結体の製造方法。 - 【請求項６】反応に関与しない酸化物粉末が還元用金属
粉末の酸化物である特許請求の範囲第５項記載の炭化物
と酸化物からなる複合焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61099634A JPH0672062B2 (ja) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | 炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61099634A JPH0672062B2 (ja) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | 炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62256773A JPS62256773A (ja) | 1987-11-09 |
| JPH0672062B2 true JPH0672062B2 (ja) | 1994-09-14 |
Family
ID=14252502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61099634A Expired - Lifetime JPH0672062B2 (ja) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | 炭化物と複合酸化物からなる複合焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0672062B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63190761A (ja) * | 1987-01-30 | 1988-08-08 | 京セラ株式会社 | 窒化アルミニウム質焼結体 |
| DE3812266C1 (ja) * | 1988-04-13 | 1989-08-24 | Nils Prof. Dr. 2107 Rosengarten De Claussen | |
| JP2756685B2 (ja) * | 1989-02-10 | 1998-05-25 | 株式会社豊田中央研究所 | 複合材料の製造方法および原料組成物 |
-
1986
- 1986-04-30 JP JP61099634A patent/JPH0672062B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62256773A (ja) | 1987-11-09 |
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