JPH0681002A - Whisker coated with superfine particle, sintered compact containing the whisker and their production - Google Patents
Whisker coated with superfine particle, sintered compact containing the whisker and their productionInfo
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- JPH0681002A JPH0681002A JP4216767A JP21676792A JPH0681002A JP H0681002 A JPH0681002 A JP H0681002A JP 4216767 A JP4216767 A JP 4216767A JP 21676792 A JP21676792 A JP 21676792A JP H0681002 A JPH0681002 A JP H0681002A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、無機材料、金属材料ま
たは単体元素の超微粒子で表面が被覆されたウィスカ
ー、それを含有する焼結体およびそれらの製造方法に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to whiskers whose surface is coated with an inorganic material, a metal material or ultrafine particles of a single element, a sintered body containing the whiskers and a method for producing them.
【０００２】本発明のウィスカーは、その表面が超微粒
子で被覆されており、焼結体へ混合すればその効果が大
きく在来の焼結体より強度の大なる焼結体が得られる。The whiskers of the present invention are coated with ultrafine particles on the surface thereof, and when mixed with a sintered body, the effect is great and a sintered body having a higher strength than a conventional sintered body can be obtained.
【０００３】[0003]
【従来の技術】焼結体の強度向上特に靭性向上のために
ウィスカーを焼結体マトリックス中に分散混合させて焼
結体を作ることが行われている。このときのウィスカー
はマトリックスの強度より十分に強く、破壊時にウィス
カーによる引抜き抗力が大きくなる点を利用するもので
ある。2. Description of the Related Art In order to improve the strength of a sintered body, especially toughness, whiskers are dispersed and mixed in a sintered body matrix to form a sintered body. The whiskers at this time are sufficiently stronger than the strength of the matrix, and the advantage is that the pullout drag force by the whiskers becomes large at the time of breakage.
【０００４】この目的に使われるウィスカーは、加工や
表面処理が行われることなくそのまま利用されている。
表面の処理を行う場合は材料を特定化するとか、この材
料に応じた特定の処理条件の設定を要する等の特別なケ
ースが多くコスト的にも適当といえるものはないのが現
状である。The whiskers used for this purpose are used as they are without any processing or surface treatment.
In the present situation, there are many special cases in which the material is specified or a specific processing condition is set according to the material when the surface is processed, and there is no one that can be said to be appropriate in terms of cost.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記したように焼結体
の強化材料として使用されるウィスカーには強度の他
に、マトリクスとの高い結合性も要求される。マトリク
スとの結合性を高めるためにウィスカーの表面を腐食性
材料例えば酸またはアルカリ、溶媒などで処理したり、
表面を被覆材料で被覆したりすることで一応成形体の物
性は向上するものの、コスト高であったり、期待される
値まではその物性値が向上しないという問題点があり、
より向上された物性値の成形体を製造するためのかつ低
コストの材料の開発が求められるのである。As described above, whiskers used as a reinforcing material for a sintered body are required to have high bondability with a matrix in addition to strength. Treating the surface of the whiskers with a corrosive material such as an acid or alkali, a solvent, etc. to enhance the bondability with the matrix,
Although the physical properties of the molded body are improved by coating the surface with a coating material, there is a problem that the cost is high and the physical property values do not improve up to the expected values.
Therefore, it is required to develop a low-cost material for producing a molded product having improved physical properties.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】かかる課題解決のために
本発明者らは鋭意研究の結果無機材料、金属材料または
単体元素の超微粒子で表面が被覆されたウィスカーが焼
結体用の強化材料としてきわめて好適するものであるこ
とを見出して本発明を完成したのである。そしてここで
用いる無機材料、金属材料または単体元素の超微粒子で
表面が被覆されたウィスカーはこれ迄にこの技術分野に
おいて知られていない新しい材料である。In order to solve such a problem, the inventors of the present invention have earnestly studied, and as a result, a whisker having a surface coated with an inorganic material, a metal material or ultrafine particles of a single element is a reinforcing material for a sintered body. The present invention has been completed by finding that it is extremely suitable as The inorganic material, metallic material, or whiskers whose surface is coated with ultrafine particles of a single element used here are new materials that have not been known in this technical field.
【０００７】この本発明の無機材料、金属材料または単
体元素の超微粒子で表面が被覆されたウィスカーは、気
相法によって生成された無機材料、金属材料または単体
元素の超微粒子が含まれる流れの中に被覆されるべきウ
ィスカーを導入し、上記の超微粒子と上記の被覆される
べきウィスカーとを超微粒子が活性な状態において接触
させることによって得られるものであることをも本発明
者らは見出したのである。従ってこの超微粒子で表面が
被覆されたウィスカーの製造方法も本発明に含まれるも
のである。The whiskers whose surface is coated with the inorganic material, the metallic material or the ultrafine particles of the elemental element of the present invention can be used for the flow containing the inorganic material, the metallic material or the ultrafine particles of the elemental element produced by the vapor phase method. The present inventors have also found that it is obtained by introducing whiskers to be coated therein and bringing the above-mentioned ultrafine particles and the above-mentioned whiskers to be coated into contact with each other in an active state of the ultrafine particles. It was. Therefore, a method for producing a whisker whose surface is coated with the ultrafine particles is also included in the present invention.
【０００８】すなわち、本発明の無機材料、金属材料ま
たは単体元素の超微粒子で表面が被覆されたウィスカー
は、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法例えばＲＦプラズマ法（Ra
dioFrequency Plasma）、レーザー法などによって気相
において生成された無機材料、金属材料または単体元素
の超微粒子が含まれる流れの中に被覆されるべきウィス
カーを連続的にまたは半連続的に供給し、上記の超微粒
子と上記の被覆されるべきウィスカーとを超微粒子が活
性な状態において接触させて両者を接着させ、もって被
覆されるべきウィスカーに強固に超微粒子が結合し固着
した全く新規の材料として得ることができる。That is, the whiskers whose surface is coated with the inorganic material, the metallic material or the ultrafine particles of the single element according to the present invention are the CVD method or the PVD method such as the RF plasma method (Ra).
dioFrequency Plasma), whiskers to be coated are continuously or semi-continuously supplied in a flow containing an inorganic material, a metallic material or ultrafine particles of a single element generated in a gas phase by a laser method, etc. The ultrafine particles and the above-mentioned whiskers to be coated are brought into contact with each other while the ultrafine particles are in an active state to bond them, and thus a completely new material in which the ultrafine particles are firmly bonded and fixed to the whiskers to be coated is obtained. be able to.
【０００９】すなわち、本発明はウィスカーの表面に均
一な膜ではなく、超微粒子（０.００５μｍ〜１μｍ）
を強固に付着させることにより、表面に突起を有する被
覆を行うものである。これにより化学的に複合焼結体マ
トリクスとウィスカーとの結合性を高めるだけでなく、
表面に突起を有する被覆であることによる物理的な、マ
トリクスとのグリップ力の向上を計り、成形体の物性の
向上を実現するものである。又この被覆は表面の全部で
はなく一部で十分に効果的である。That is, the present invention is not a uniform film on the surface of the whiskers, but ultrafine particles (0.005 μm to 1 μm).
Is strongly adhered to the surface to form a coating having projections. This not only enhances the chemical bond between the composite sintered body matrix and the whiskers, but also
The coating having projections on the surface improves the physical gripping force with the matrix to improve the physical properties of the molded product. Also, the coating is fully effective on some, but not all, of the surface.
【００１０】本発明の超微粒子で表面が被覆されるウィ
スカーには、無機材料由来の、例えばガラス繊維、石
綿、ロックウール、シリコンカーバイドなどのウィスカ
ー、金属材料由来の、例えばＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、
Ｔｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｗなどのウィスカーが挙げられる。The whiskers whose surface is coated with the ultrafine particles of the present invention include whiskers derived from inorganic materials such as glass fiber, asbestos, rock wool and silicon carbide, and those derived from metallic materials such as Fe, Ni and Co. Al,
Examples of the whiskers include Ti, Au, Ag and W.
【００１１】これらのウィスカーは平均径０.０５μｍ
〜２.０μｍ、平均長１μｍ〜２００μｍ程度のもので
ありうるが、径および長さにおいてこれらよりも大きい
平均径３μｍ〜２０μｍ、平均長２０μｍ〜１０００μ
ｍのものも含まれるものとする。These whiskers have an average diameter of 0.05 μm.
.About.2.0 .mu.m, average length 1 .mu.m to 200 .mu.m, but diameter and length larger than these average diameter 3 .mu.m to 20 .mu.m, average length 20 .mu.m to 1000 .mu.m.
m items are also included.
【００１２】上記したウィスカーの表面を被覆する超微
粒子の構成成分は、得られる超微粒子で表面が被覆され
たウィスカーに対して希望される性質および機能に応じ
て、表面が被覆されるべきウィスカーとは同一であるか
または異なった種々の無機材料、金属材料または単体元
素であって、これらの具体例としては、種々の無機物
質、例えば酸化物であるＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、
Ｙ2Ｏ3、ＣａＯなど、窒化物であるＳｉ3Ｎ4、ＡｌＮ、
ＢＮなど、炭化物であるＷＣ、ＳｉＣなど、ほう素化物
であるＢＰ、ＢＮなど、単体金属、例えばＳｉ、Ａｌ、
Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｗなど、および金属間
化合物および合金の種々のもの、並びにこれらの材料を
複合したもの単体元素、例えばＣ、Ｂなどが挙げられ
る。The constituents of the ultrafine particles for coating the surface of the above-mentioned whiskers are the whiskers to be coated on the surface according to the desired properties and functions of the obtained whisker having the surface coated with the ultrafine particles. Are the same or different inorganic materials, metallic materials or elemental elements, and specific examples thereof include various inorganic materials such as oxides Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 ,
Y 2 O 3 , CaO, and other nitrides such as Si 3 N 4 , AlN,
BN and the like, carbides such as WC and SiC, and borides such as BP and BN, and other simple metals such as Si and Al,
Examples include Ni, Co, Cu, Fe, Ti, W, and various intermetallic compounds and alloys, and simple elements such as C and B that are a composite of these materials.
【００１３】無機材料、金属材料または単体元素のウィ
スカーを被覆する超微粒子はその平均粒径が１μｍ以下
のもの、通常は０.１μｍ以下のものである。The ultrafine particles for coating the inorganic material, the metallic material or the whiskers of the simple substance have an average particle diameter of 1 μm or less, usually 0.1 μm or less.
【００１４】この無機材料、金属材料または単体元素の
超微粒子は公知の技術手段で生成させることができ、例
えばアーク放電によるプラズマジェットの発生によるも
の、アーク溶解によるもの、高周波プラズマの発生によ
るもの、ガス中蒸発法によるものなどの物理的手段で生
成させるか、または無機または金属材料蒸気の還元また
は酸化を伴う化学的手段で生成させることができる。The inorganic material, the metallic material or the ultrafine particles of a simple element can be generated by a known technical means, for example, by the generation of a plasma jet by arc discharge, by the arc melting, by the generation of high frequency plasma, It can be produced by physical means, such as by vaporization in gas, or by chemical means involving the reduction or oxidation of inorganic or metallic material vapors.
【００１５】本発明によれば上記のようにして生成され
た無機材料、金属材料または単体元素の超微粒子が含ま
れる気体流の中に、被覆されるべき無機材料、金属材料
または単体元素のウィスカーを任意の手段によって導入
し、超微粒子と、被覆されるべきウィスカーとを超微粒
子が活性な状態において接触させるのである。この場
合、超微粒子は物理的または化学的手段で生成せしめら
れたばかりのものでそれ自体はいわば発生期の状態、す
なわち、遊離ラジカルを有していて活性化されている状
態にあることから、ウィスカーとの接触によってウィス
カーとは共有結合的に結合し、両者は強固に化学結合す
ることになる。このようにして無機材料、金属材料また
は単体元素のウィスカーの表面を超微粒子が強固に被覆
した形態のウィスカーとして本発明のウィスカーが得ら
れるのである。According to the present invention, the inorganic material, the metallic material, or the whiskers of the metallic element or the elementary element to be coated is contained in the gas flow containing the ultrafine particles of the inorganic material, the metallic material or the elementary element produced as described above. Is introduced by any means to bring the ultrafine particles into contact with the whiskers to be coated in the active state of the ultrafine particles. In this case, the ultrafine particles have just been produced by physical or chemical means, and are themselves in the nascent state, that is, in the state of having free radicals and being activated. By contact with the whiskers, they are covalently bonded to each other, and the whiskers are strongly chemically bonded to each other. In this way, the whiskers of the present invention can be obtained as whiskers in a form in which the surface of the inorganic material, the metallic material or the whiskers of a single element is strongly coated with ultrafine particles.
【００１６】ウィスカーを超微粒子が含まれる気流へ供
給する手段としては、粉体供給に用いるスクリューフィ
ーダーや振動フィーダーを用いて定量供給することが出
来、供給されたウィスカーは、例えばキャリヤガスによ
り搬送されて超微粒子が含まれる気流中に投入される。As a means for supplying whiskers to the air flow containing ultrafine particles, a screw feeder or a vibrating feeder used for powder supply can be used in a fixed amount, and the supplied whiskers are carried by, for example, a carrier gas. And is thrown into an air stream containing ultrafine particles.
【００１７】ウィスカー供給装置の後段に分散装置を挿
入してウィスカー同志が団塊を形成したり、くっつき合
ったりすることなく単体の状態で分散する様にすれば更
に良い。又分散の手段としてキャリヤガス中にて流速２
０ｍ／ｓ以上に保つ様に十分に長く供給管路を持たせる
事によって分散状態を良好に保つ事も出来る。It is more preferable to insert a dispersing device in the latter stage of the whisker supplying device so that the whiskers can be dispersed as a single body without forming a nodule or sticking together. As a means of dispersion, a flow velocity of 2 in the carrier gas
It is also possible to keep the dispersion state good by providing the supply conduit long enough to keep it at 0 m / s or more.
【００１８】この無機材料、金属材料または単体元素の
ウィスカーと超微粒子との接触は必要によって繰返すこ
とができ、そして超微粒子の被覆量を所望のものに設定
することができる。さらにこの超微粒子の種類を変えて
上記の接触を繰返すことができ、このようにして複数成
分の材料を被覆することもできる。The contact between the inorganic material, the metallic material or the whiskers of the single element and the ultrafine particles can be repeated if necessary, and the coating amount of the ultrafine particles can be set to a desired value. Further, the above-mentioned contact can be repeated by changing the type of the ultrafine particles, and in this way, it is possible to coat the materials of a plurality of components.
【００１９】このようにして無機材料、金属材料または
単体元素の超微粒子で表面が被覆された無機材料、金属
材料または単体元素のウィスカーが得られるが、被覆さ
れるウィスカーに対するこれを被覆する超微粒子の量比
は、所望のウィスカーに希望される性質および機能に応
じて広い範囲で変えうるもので、例えば被覆されるウィ
スカーに対し超微粒子が０.０１重量％〜６０重量％で
あるような割合でありうる。又表面の被覆率でいえば１
％以上９０％まで、すなわちウィスカー表面のほぼ全体
が被覆されたものまで用いうるが、好ましくは１０〜７
０％の範囲のものが用いられる。In this way, whiskers of an inorganic material, a metallic material or a single element whose surface is coated with ultrafine particles of an inorganic material, a metallic material or a single element can be obtained. The amount ratio of can be varied in a wide range depending on the desired properties and functions of the desired whisker, for example, a ratio such that the ultrafine particles are 0.01% by weight to 60% by weight with respect to the coated whisker. Can be The surface coverage is 1
% To 90%, that is, whisker surfaces almost entirely covered can be used, but preferably 10 to 7
Those in the range of 0% are used.
【００２０】本発明によって、例えばガラス超微粒子、
炭素超微粒子、Ａｌ2Ｏ3超微粒子、Ａｌ超微粒子、Ｓｉ
Ｃ超微粒子、Ｔｉ超微粒子などによってその表面が被覆
された無機材料のウィスカー、例えばシリコンカーバイ
ド、窒化ほう素、酸化アルミニウムなどのウィスカー、
金属材料のウィスカー、例えば鉄、アルミ、チタン、
銅、金、銀、ニッケル、コバルト、タングステンなどの
ウィスカーが得られる。According to the present invention, for example, ultrafine glass particles,
Ultrafine carbon particles, Al 2 O 3 ultrafine particles, Al ultrafine particles, Si
Inorganic material whiskers whose surface is coated with C ultrafine particles, Ti ultrafine particles, etc., such as silicon carbide, boron nitride, aluminum oxide whiskers,
Whiskers of metallic materials, such as iron, aluminum, titanium,
Whiskers of copper, gold, silver, nickel, cobalt, tungsten, etc. are obtained.
【００２１】これらの超微粒子で表面が被覆されたウィ
スカーは、焼結原料に配合し得られたマトリックスを適
宜な成型手段で成型し焼成するとマトリックス間の接着
性が超微粒子の被覆によって顕著に改善され、得られる
焼結体の強度は超微粒子を被覆しないものを強化材料と
したものに比較して１.５倍程度に達する。In the whiskers whose surface is coated with these ultrafine particles, when the matrix obtained by blending with the sintering raw material is molded by an appropriate molding means and baked, the adhesion between the matrices is remarkably improved by the coating of the ultrafine particles. The strength of the obtained sintered body reaches about 1.5 times as high as that of the sintered body not coated with ultrafine particles as the reinforcing material.
【００２２】ここでウィスカーと配合される焼結原料に
は、金属または合金粉末、例えば亜鉛粉末、マグネシウ
ム粉末、アルミニウム粉末、チタン粉末、鉄粉末、アル
ミニウム合金粉末、マグネシウム合金粉末、無機材料粉
末、例えば酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、などが挙
げられる。The sintering raw material to be blended with the whiskers is a metal or alloy powder, for example, zinc powder, magnesium powder, aluminum powder, titanium powder, iron powder, aluminum alloy powder, magnesium alloy powder, inorganic material powder, for example. Aluminum oxide, silicon dioxide, etc. are mentioned.
【００２３】本発明によるウィスカーの複合焼結体に対
する強化効果は従来の引き抜き抗力による効果の向上の
他、表面の粒子状突起によりクラックの先端が湾曲する
又は偏向するため一層抗力が高くなり、又接触面が大き
くなるため応力集中がなく複合体そのものの強度向上に
役立つ。The strengthening effect of the whisker on the composite sintered body according to the present invention is not only improved by the conventional pulling drag force, but also the drag force is further increased because the tip of the crack is curved or deflected by the particulate projections on the surface. Since the contact surface is large, there is no stress concentration, which helps improve the strength of the composite itself.
【００２４】又本発明では被覆されるウィスカーと被覆
材料たる超微粒子の組み合わせは本発明の方法によれば
制限を受けないから被覆材料を適当に選択してウィスカ
ーとマトリックスとの結合力をコントロールする（界面
制御）事が出来、ある程度自由に強度を設定出来る。In the present invention, the combination of the whiskers to be coated and the ultrafine particles as the coating material is not limited according to the method of the present invention, so that the coating material is appropriately selected to control the binding force between the whiskers and the matrix. (Interface control) can be performed, and strength can be set freely to some extent.
【００２５】つぎに本発明を実施例によって説明するこ
とにする。Next, the present invention will be described by way of examples.
【００２６】実施例 １ ＳｉＣウィスカーをＡｌ2Ｏ３で被覆した粒子の製造 アルミニウム粉末（Ａｌ）をアルゴンガスと酸素を高周
波加熱して得られる高温プラズマ中に供給し、アルミナ
（Ａｌ2Ｏ3）微粒子を含む気体流を生成させた。この気
体流下部にＳｉＣウィスカーを導入し、ＳｉＣウィスカ
ーをアルミナ微粒子で被覆したウィスカーを製造した。Example 1 Production of particles in which SiC whiskers were coated with Al 2 O 3 Aluminum powder (Al) was supplied into a high temperature plasma obtained by high frequency heating of argon gas and oxygen, and alumina (Al 2 O 3 ) was supplied. A gas stream containing particulates was generated. SiC whiskers were introduced into the lower part of the gas flow to produce whiskers in which the SiC whiskers were coated with alumina fine particles.
【００２７】使用した装置は図１に示される構成を有す
るものである。The device used has the configuration shown in FIG.
【００２８】すなわち、本装置は図１のＡで示されるプ
ラズマトーチ、Ｄで示されるチャンバー、Ｅで示される
超微粒子原料供給装置、Ｂで示される超微粒子で被覆さ
れるべき原料ウィスカーの供給装置およびＧで示される
超微粒子回収部より成る。That is, the present apparatus is a plasma torch shown by A in FIG. 1, a chamber shown by D, an ultrafine particle raw material feeding apparatus shown by E, and a raw material whisker feeding apparatus shown by B shown in FIG. And G for the ultrafine particle recovery section.
【００２９】プラズマトーチＡは内径４４mm、長さ１５
０mmの石英管（１）を主体とし、外側に高周波発振用の
コイル（２）が取りつけられ、その外側には冷却用の外
套管（３）が設けられている。プラズマトーチの上部に
は噴出方向が接線方向、軸方向および半径方向のガス噴
出口（４）、（５）、（６）が設けられ、この噴出口に
ガスの供給源（７）、（８）、（９）からアルゴン２０
リットル／分、酸素１０リットル／分が供給される。こ
の噴出ガスは印加された高周波電源によってプラズマ化
され、プラズマトーチ内でプラズマ焔を形成する。Plasma torch A has an inner diameter of 44 mm and a length of 15
A 0 mm quartz tube (1) is mainly used, a coil (2) for high frequency oscillation is attached to the outside, and a jacket tube (3) for cooling is provided on the outside. Gas outlets (4), (5) and (6) whose ejection directions are tangential, axial and radial are provided in the upper part of the plasma torch, and gas supply sources (7) and (8) are provided at these ejection ports. ), (9) to Argon 20
L / min and oxygen 10 L / min are supplied. This jetted gas is turned into plasma by the applied high frequency power source, and forms a plasma flame in the plasma torch.
【００３０】プラズマトーチの下部には超微粒子原料供
給口（１０）が設けられアルミ粉末はフィーダーＥを使
ってキャリヤガス６リットル／分とともに０.５ｇ／分
の割合でプラズマ焔中に導入される。An ultrafine particle raw material supply port (10) is provided in the lower part of the plasma torch, and aluminum powder is introduced into the plasma flame using a feeder E at a rate of 0.5 g / min together with a carrier gas of 6 l / min. .
【００３１】チャンバーＤは内径４４０mm、長さ１８０
０mmの管（１６）とその外側の冷却用の外套管（１７）
とから成る。Chamber D has an inner diameter of 440 mm and a length of 180
0 mm tube (16) and outer jacket tube (17) for cooling
It consists of and.
【００３２】Ｂの部分に設けられた原料供給部におい
て、被覆されるべきウィスカーはフィーダーＦにより１
ｇ／分の割合で２１からのキャリヤガスＡｒ １０リッ
トル／分により送り出されて、Ｃゾーンに導入される。In the raw material supply section provided in the portion B, the whiskers to be coated are
The carrier gas Ar from 21 at a rate of g / min is delivered with 10 l / min and introduced into the C zone.
【００３３】このようにしてＳｉＣウィスカーはＣの場
所において活性な状態のアルミナ超微粒子と接触し、Ｓ
ｉＣウィスカー表面を超微粒子のアルミナが被覆する。In this way, the SiC whiskers come into contact with the alumina ultrafine particles in the active state at the position of C, and S
The surface of the iC whiskers is covered with ultrafine particles of alumina.
【００３４】得られたウィスカー（φ＝０.５、ｌ＝１
〜３０μｍ）にはアルミナ超微粒子（０.０１〜０.０５
μｍ主として０.０２μｍ）が均一に被覆されていた。
このウィスカーをエタノール中で超音波により強力に分
散させたものを観察してみると、上記によって被覆した
アルミナ超微粒子はＳｉＣウィスカーとは分離せず、強
固な超微粒子被覆ができていることが判明した。Obtained whiskers (φ = 0.5, l = 1
~ 30 μm) ultrafine alumina particles (0.01-0.05)
.mu.m, mainly 0.02 .mu.m) was uniformly coated.
Observation of a strong dispersion of the whiskers in ethanol by ultrasonic waves revealed that the alumina ultrafine particles coated as described above were not separated from the SiC whiskers and a strong ultrafine particle coating was formed. did.
【００３５】実施例 ２ 実施例１で使用した装置によって、ＳｉＣウィスカーに
カーボンの超微粒子を被覆した。Example 2 SiC whiskers were coated with ultrafine carbon particles by the apparatus used in Example 1.
【００３６】すなわち、アルゴン３０リットル／分、プ
ラズマトーチに導入してプラズマ焔を形成させ、これに
反応ガス供給口（２２）よりメタンガス（ＣＨ4）を３
リットル／分の割合で導入し、カーボンの超微粒子を生
成させた。That is, 30 liters / minute of argon was introduced into the plasma torch to form a plasma flame, and methane gas (CH 4 ) was supplied to the reactor 3 from the reaction gas supply port (22).
It was introduced at a rate of 1 / min to generate ultrafine carbon particles.
【００３７】次いで被覆されるべきＳｉＣウィスカー
（φ０.５μｍ）を１ｇ／分の割合で導入し、ＳｉＣウ
ィスカーとカーボン超微粒子を接触させ、被覆した。Then, SiC whiskers (φ0.5 μm) to be coated were introduced at a rate of 1 g / min, and the SiC whiskers were brought into contact with the ultrafine carbon particles to coat them.
【００３８】得られたＳｉＣウィスカー（φ０.５μ
ｍ）には、カーボン超微粒子（０.０１〜０.０５μｍ主
として０.０３μｍ）が均一に被覆されていた。この被
覆繊維をエタノール中で超音波により強力に分散させた
ものを観察してみると、上記によって被覆したカーボン
超微粒子はＳｉＣウィスカーとは分離せず、強固な超微
粒子被覆ができていることが判明した。The obtained SiC whiskers (φ 0.5 μ
m) was uniformly coated with ultrafine carbon particles (0.01 to 0.05 μm, mainly 0.03 μm). Observation of the coated fibers strongly dispersed in ethanol by ultrasonic waves reveals that the carbon ultrafine particles coated as described above do not separate from the SiC whiskers and a strong ultrafine particle coating is formed. found.
【００３９】実施例 ３ 実施例１によって製造したアルミナ超微粒子で表面が被
覆されたＳｉＣウィスカーを用いて強化複合焼結体を作
った。この複合体と超微粒子で表面が被覆されていない
同一のウィスカーを用いて作った強化複合焼結体とをそ
の曲げ強度について試験した。試験方法はＪＩＳ Ｒ１
６０１による３点曲げ試験によった。Example 3 A reinforced composite sintered body was prepared using the SiC whiskers whose surface was coated with the ultrafine alumina particles produced in Example 1. This composite and a reinforced composite sintered body made of the same whiskers whose surface was not coated with ultrafine particles were tested for their flexural strength. The test method is JIS R1
According to 601 three-point bending test.
【００４０】ここで試験した強化複合焼結体はアルミナ
とＳｉＣウィスカーを８：２（重量比）で混合した複合
体で、このアルミナの一部をＳｉＣウィスカーの表面に
超微粒子として被覆した。被覆したアルミナはＳｉＣウ
ィスカーに対して２０％（重量）とした。この複合体を
十分均一に混合しφ＝４０mm、ｔ＝７mmに成形し、ホッ
トプレスで１７００℃−３１８kgf／cm２で１時間アル
ゴン雰囲気下に焼結した。この結果を表１に示す。The reinforced composite sintered body tested here was a composite of alumina and SiC whiskers mixed at 8: 2 (weight ratio), and a part of this alumina was coated on the surface of the SiC whiskers as ultrafine particles. The coated alumina was 20% (weight) with respect to the SiC whiskers. This composite was mixed sufficiently uniformly, shaped into φ = 40 mm and t = 7 mm, and sintered by hot pressing at 1700 ° C.-318 kgf / cm 2 for 1 hour under an argon atmosphere. The results are shown in Table 1.
【００４１】表１中で対照例とあるのはＳｉＣウィスカ
ーをそのまま用いて他は上記と同一条件で焼結した複合
体の例である。ここで使用したアルミナは平均径０.４
μｍで炭化ケイ素ウィスカーは０.５μｍ、ｌ＝１〜３
０μｍである。In Table 1, a control example is an example of a composite body which was sintered under the same conditions as above except that SiC whiskers were used as they were. The alumina used here has an average diameter of 0.4
Silicon carbide whiskers are 0.5 μm in μm, l = 1 to 3
It is 0 μm.
【００４２】 相対密度は理論密度に対する割合で焼結体の焼結程度を
示す指標である。[0042] The relative density is an index showing the degree of sintering of the sintered body as a ratio to the theoretical density.
【図１】本発明の超微粒子で表面が被覆されたウィスカ
ーを製造するための装置の一具体例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a specific example of an apparatus for producing whiskers whose surface is coated with ultrafine particles of the present invention.
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成５年５月２０日[Submission date] May 20, 1993
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００２[Name of item to be corrected] 0002
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【０００２】本発明のウィスカーは、その表面が超微粒
子で被覆されており、焼結体へ混合すればその効果が大
きく従来の焼結体より強度の大なる焼結体が得られる。
これらの焼結体は電気絶縁材料、例えば半導体基板、プ
リント配線基板等、高硬度高精度の機械工作用材料、例
えば切削工具、ダイス軸受など、機能材料として粒界コ
ンデンサー、湿度センサーなどの有用な材料となりう
る。The whiskers of the present invention are coated with ultrafine particles on the surface thereof, and when mixed with a sintered body, the effect is great and a sintered body having a strength higher than that of a conventional sintered body can be obtained.
These sintered bodies are useful as electrical insulating materials, for example, semiconductor substrates, printed wiring boards and the like, materials for high hardness and high precision machining, such as cutting tools and die bearings, and are useful as functional materials such as grain boundary capacitors and humidity sensors. It can be a material.
【手続補正２】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２０[Correction target item name] 0020
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２０】本発明によって、例えばガラス超微粒子、
炭素超微粒子、Ａｌ2Ｏ3超微粒子、Ａｌ超微粒子、Ｓｉ
Ｃ超微粒子、Ｔｉ超微粒子などによってその表面が被覆
された無機材料のウィスカー、例えばシリコンカーバイ
ド、窒化ほう素、酸化アルミニウムなどのウィスカー、
金属材料のウィスカー、例えば鉄、アルミニウム、チタ
ン、銅、金、銀、ニッケル、コバルト、タングステンな
どのウィスカーが得られる。According to the present invention, for example, ultrafine glass particles,
Ultrafine carbon particles, Al 2 O 3 ultrafine particles, Al ultrafine particles, Si
Inorganic material whiskers whose surface is coated with C ultrafine particles, Ti ultrafine particles, etc., such as silicon carbide, boron nitride, aluminum oxide whiskers,
Whiskers of metallic materials such as iron, aluminum, titanium, copper, gold, silver, nickel, cobalt, and tungsten are obtained.
【手続補正３】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２１[Correction target item name] 0021
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２１】これらの超微粒子で表面が被覆されたウィ
スカーは、焼結原料に配合し得られたマトリックスを適
宜な成型手段で成型し焼成するとマトリックスとの接着
性が超微粒子の被覆によって顕著に改善され、得られる
焼結体の強度は超微粒子を被覆しないものを強化材料と
したものに比較して１.５倍程度に達する。In the whiskers whose surface is coated with these ultrafine particles, when the matrix obtained by blending with the sintering raw material is molded by an appropriate molding means and baked, the adhesion with the matrix is remarkably improved by the coating of the ultrafine particles. The strength of the obtained sintered body reaches about 1.5 times as high as that of the sintered body not coated with ultrafine particles as the reinforcing material.
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２４[Name of item to be corrected] 0024
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２４】又本発明では被覆されるウィスカーと被覆
材料たる超微粒子の組み合わせは本発明の方法によれば
制限を受けないから被覆材料を適当に選択してウィスカ
ーとマトリックスとの結合力をコントロール（界面制
御）する事が出来、ある程度自由に強度を設定出来る。In the present invention, the combination of the whiskers to be coated and the ultrafine particles as the coating material is not limited by the method of the present invention, so that the coating material is appropriately selected to control the binding force between the whiskers and the matrix ( The interface can be controlled, and the strength can be freely set to some extent.
【手続補正５】[Procedure Amendment 5]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２６[Correction target item name] 0026
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２６】実施例 １ ＳｉＣウィスカーをＡｌ2Ｏ３の超微粒子で被覆した粒
子の製造 アルミニウム粉末（Ａｌ）をアルゴンガスと酸素を高周
波加熱して得られる高温プラズマ中に供給し、アルミナ
（Ａｌ2Ｏ3）超微粒子を含む気体流を生成させた。この
気体流下部にＳｉＣウィスカーを導入し、ＳｉＣウィス
カーをアルミナ超微粒子で被覆したウィスカーを製造し
た。Example 1 Production of particles in which SiC whiskers were coated with ultrafine particles of Al 2 O 3 Aluminum powder (Al) was supplied into a high temperature plasma obtained by high frequency heating of argon gas and oxygen, and alumina (Al 2 O 3) to produce a gaseous stream containing ultrafine particles. SiC whiskers were introduced into the lower part of the gas flow to produce whiskers in which the SiC whiskers were coated with alumina ultrafine particles.
【手続補正６】[Procedure correction 6]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２８[Correction target item name] 0028
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２８】すなわち、本装置は図１のＡで示されるプ
ラズマトーチ、Ｄで示されるチャンバー、Ｅで示される
超微粒子原料供給装置、Ｆで示される超微粒子で被覆さ
れるべき原料ウィスカーの供給装置およびＧで示される
超微粒子回収部より成る。That is, the apparatus is a plasma torch shown by A in FIG. 1, a chamber shown by D, an ultrafine particle raw material supply apparatus shown by E, and a raw material whisker supply apparatus shown by F which is to be coated with ultrafine particles. And G for the ultrafine particle recovery section.
【手続補正７】[Procedure Amendment 7]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３１[Correction target item name] 0031
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００３１】チャンバーＤは内径４４０mm、長さ８００
mmの管（１６）とその外側の冷却用の外套管（１７）と
から成る。Chamber D has an inner diameter of 440 mm and a length of 800
mm tube (16) and outer jacket (17) for cooling.
【手続補正８】[Procedure Amendment 8]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３２[Name of item to be corrected] 0032
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００３２】原料ウィスカー供給口（２０）から被覆さ
れるべきウィスカーはフィーダーＦにより１ｇ／分の割
合で２１からのキャリヤガスＡｒ １０リットル／分に
より送り出されて、Ｃゾーンに導入される。The whiskers to be coated from the raw material whisker supply port (20) are fed by the feeder F at a rate of 1 g / min with a carrier gas Ar of 10 l / min from 21 and introduced into the C zone.
【手続補正９】[Procedure Amendment 9]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３５[Correction target item name] 0035
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００３５】実施例 ２ 実施例１で使用した装置で、Ｅで示される超微粒子原料
供給装置部分をメタンガス用のガスボンベに代えた装置
によって、ＳｉＣウィスカーにカーボンの超微粒子を被
覆した。Example 2 SiC whiskers were coated with ultrafine particles of carbon by the apparatus used in Example 1 except that the gas cylinder for methane gas was used in place of the ultrafine particle raw material supply apparatus shown by E.
【手続補正１０】[Procedure Amendment 10]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３６[Correction target item name] 0036
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００３６】すなわち、アルゴン３０リットル／分、プ
ラズマトーチに導入してプラズマ焔を形成させ、これに
ガス供給口（１１）、超微粒子原料供給口（１０）より
メタンガス（ＣＨ4）を３リットル／分の割合で導入
し、カーボンの超微粒子を生成させた。That is, 30 l / min of argon was introduced into the plasma torch to form a plasma flame, and 3 l / m of methane gas (CH 4 ) was supplied from the gas supply port (11) and the ultrafine particle raw material supply port (10). It was introduced at a rate of minutes to generate ultrafine particles of carbon.
【手続補正１１】[Procedure Amendment 11]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３８[Correction target item name] 0038
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００３８】得られたＳｉＣウィスカー（φ０.５μ
ｍ）には、カーボン超微粒子（０.０１〜０.０５μｍ主
として０.０３μｍ）が均一に被覆されていた。この被
覆ウィスカーをエタノール中で超音波により強力に分散
させたものを観察してみると、上記によって被覆したカ
ーボン超微粒子はＳｉＣウィスカーとは分離せず、強固
な超微粒子被覆ができていることが判明した。The obtained SiC whiskers (φ 0.5 μ
m) was uniformly coated with ultrafine carbon particles (0.01 to 0.05 μm, mainly 0.03 μm). Observation of the coated whiskers strongly dispersed in ethanol by ultrasonic waves reveals that the carbon ultrafine particles coated as described above do not separate from the SiC whiskers and a strong ultrafine particle coating is formed. found.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 濱田 美明 埼玉県川越市末広町３−４−８ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Miaki Hamada 3-4-8 Suehiro-cho, Kawagoe City, Saitama Prefecture
Claims (7)
微粒子で表面が被覆されたウィスカー。1. A whisker whose surface is coated with an inorganic material, a metal material, or ultrafine particles of a single element.
ｍ〜１μｍの範囲のものである請求項１の表面が被覆さ
れたウィスカー。2. The ultrafine particles have an average particle size of 0.005 μm.
The surface-coated whisker of claim 1, which is in the range of m-1 μm.
属材料または単体元素の超微粒子が含まれる流れの中に
被覆されるべきウィスカーを導入し、上記の被覆される
べきウィスカーを超微粒子と活性な状態において接触さ
せることからなる、無機材料、金属材料または単体元素
の超微粒子で表面が被覆されたウィスカーの製造方法。3. A whisker to be coated is introduced into a flow containing an inorganic material, a metallic material, or ultrafine particles of a simple element produced by a vapor phase method, and the whiskers to be coated are referred to as ultrafine particles. A method for producing a whisker having a surface coated with ultrafine particles of an inorganic material, a metal material or a simple element, which comprises contacting in an active state.
微粒子が含まれる流れが、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法によ
って作られるものである請求項３に記載の製造方法。4. The manufacturing method according to claim 3, wherein the flow containing the inorganic material, the metal material, or the ultrafine particles of the single element is produced by the CVD method or the PVD method.
４に記載の製造方法。5. The manufacturing method according to claim 4, wherein the PVD method is an RF plasma method.
微粒子で表面が被覆されたウィスカーを強化材とした焼
結体。6. A sintered body using whiskers, the surface of which is coated with an inorganic material, a metal material, or ultrafine particles of a single element, as a reinforcing material.
微粒子で表面が被覆されたウィスカーを強化材として複
合焼結体マトリックス中に分散させ、この強化材を分散
させた焼結体マトリックスを焼結することからなる、焼
結体の製造方法。7. A whisker whose surface is coated with an inorganic material, a metallic material or ultrafine particles of a single element is dispersed as a reinforcing material in a composite sintered body matrix, and the sintered body matrix in which this reinforcing material is dispersed is baked. A method for producing a sintered body, which comprises binding.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4216767A JPH0681002A (en) | 1992-08-14 | 1992-08-14 | Whisker coated with superfine particle, sintered compact containing the whisker and their production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4216767A JPH0681002A (en) | 1992-08-14 | 1992-08-14 | Whisker coated with superfine particle, sintered compact containing the whisker and their production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0681002A true JPH0681002A (en) | 1994-03-22 |
Family
ID=16693589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4216767A Pending JPH0681002A (en) | 1992-08-14 | 1992-08-14 | Whisker coated with superfine particle, sintered compact containing the whisker and their production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0681002A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997009471A1 (en) * | 1995-09-01 | 1997-03-13 | Otsuka Kagaku Kabushiki Kaisha | Surface-coated whisker |
| JP2011032541A (en) * | 2009-08-03 | 2011-02-17 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Nanosize particle, negative electrode material for lithium ion secondary battery containing the nanosize particle, negative electrode for lithium ion secondary battery, lithium ion secondary battery, and method for producing the nanosize particle |
-
1992
- 1992-08-14 JP JP4216767A patent/JPH0681002A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997009471A1 (en) * | 1995-09-01 | 1997-03-13 | Otsuka Kagaku Kabushiki Kaisha | Surface-coated whisker |
| JP2011032541A (en) * | 2009-08-03 | 2011-02-17 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Nanosize particle, negative electrode material for lithium ion secondary battery containing the nanosize particle, negative electrode for lithium ion secondary battery, lithium ion secondary battery, and method for producing the nanosize particle |
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