JPS62256776A - ウイスカ強化コ−デイエライトセラミツク製品およびその製造方法 - Google Patents

ウイスカ強化コ−デイエライトセラミツク製品およびその製造方法

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JPS62256776A
JPS62256776A JP62101129A JP10112987A JPS62256776A JP S62256776 A JPS62256776 A JP S62256776A JP 62101129 A JP62101129 A JP 62101129A JP 10112987 A JP10112987 A JP 10112987A JP S62256776 A JPS62256776 A JP S62256776A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はウィスカ強化コープイエライ１〜セラミツク製
品Ｊ５よびその製造方法に関する。
（従来の技術とその問題点） 長い間、ガラス、ガラスセラミックス、焼結セラミック
ス、プラスチックス、および金属を強化するため、無別
ウィスカＪ５よびファイバの使用が行われてさ゛た。通
常、ウィスカの語は長い単結晶ファイバに使用される。
一般に、ウィスカは厚さが約１００ミクロン以下で長さ
と直径の比が少なくとも１００のものである。
ウィスカは、その固有の形状、高り弾性率、および高い
引張張力のため１種々のは材の強ＩＬ材として広範囲に
使用されてきた。例えば、結晶母材に分散する場合、１
クイスカは結晶の粒界に治つｌζ位置を占め、材料のク
リープ抵抗をかなり改善することができる。これは例え
ば、見１１トクリープを生じるために必要な剪断長さａ
５よび／または追加された剪断の複雑さの増加に依るも
のである。
また、多種のウィスカの高弾性率および引張張力は、優
れた強度対重量および剛性対重量を示す複合製品を形成
することができる。例えば、炭化物、窒化物および酸化
物のような非常に硬い低ボ度共有結合化合物から調製さ
れたウィスカは、大抵の金属よりも高い弾性率を示し、
多くの場合。
その型苗に比例して考えられる鋼よりも強い。
ウィスカと比較すると、一般にファイバは多結晶または
ア〔ルファスであると見なされる。ファイバによって与
えられる複合体を強化する改良の基礎的手段を理解する
ための広範囲の研究では、そのｔＦＩＭ４は剪断による
ファイバに対する母材の荷重移動であることを示した。
この荷重移動は応力を比較的長い高率のファイバに移し
、さらにファイバは母材中の割れ目の伝搬を妨げるよう
に働く。
基礎的な強化ｄ構は、ウィスカ含有複合体における機構
と同じであるが、母材によってウィスカに移された荷重
量はウィスカの長さとアスペクトの比に依存する。従っ
て、ウィスカが矩いと破断応力に荷重をかけることがな
く、その結果、強化能力の十分な長所を得ることができ
ない。
・ライス力の長さとアスペク）・の比のほかに、加えら
れた応ノ〕に関連したウィスカの配向と、ウィスカの端
部での応力集中が、ファイバを用いると可能となるよう
な強度よりも低い強度にする。従って、ウィスカ強化複
合体は、（諸性質をファイバ軸に治って測定する場合）
類似の成分から製造された単一方向に配向した連続ファ
イバ複合体よりｉｂ、ｔ！！ましい傭械的性質が低いこ
とが一般に明らかである。しかし、ウィスカ含有複合体
は、連続ファイバ含有複合体よりも利点を有し、殆ど肉
眼で等り性である。
ＳＩＣファイバおよびウィスカは多数の金属Ｊ５よσ非
金属母材の強化材どして示された。例えば、米国特許第
４．３２４，８４３号は、ガラスセラミック母材をアル
ミノシリケート、リチウムアルミノシリケート、マグネ
シウムアルミノシリケートおよびこれらの組合ゼの組成
系から選択されるＳｉＣファイバ強化ガラスセラミック
複合体の製造を記載している。米国特許第４，４６４，
４７５号は、バリウムオスミライトが優れた結晶相を構
成するＳｉＣファイバ強化ガラスセラミック複合体の製
造を開示している。米国特許第４，４６４，１９２号は
、ガラスセラミック母材がリチウムアルミノシリケート
、７グネシウムアルミノシリケート、アルミノシリケー
ト、およびこれらの組合せの群から選ばれるＳＩＣウィ
スカ強化ガラスとガラスセラミックの複合体を記載して
いる。
前記母材は約１３００℃までの温度を使用するために適
している。この温度範囲を超えると、これらの組成では
、強化７１イバとウィスカに荷重を伝えるために十分な
高い粘度を与える程、耐火性が十分でない。従って、母
材は過度に変形し、複合体は荷重を受ける能力を喪失す
る。
ファイバ強化ガラス複合体の分野では、米国特許第４．
４６４．１９２号は、ガラス母材に埋め込まれたウィス
カまた１よ切断ファイバから成る強化複合体製品の調製
を６１１示している。この特許は、注入成型によって、
高シリノＪガラス、ホウ珪Ｍ塩ガラスまたはアルミノシ
リケートガラスの丹材内にアルミナ、黒鉛、炭化珪素お
よび／または窒化物を分散させたり西ファイバ（長さが
約１．９ｃｍ　（０，７５インチ）、平均直径が＝５〜
５０ミクロン）から成る複合体製品の製造を詳細に記載
している。米国特許第４，３１４，８５２号（ま、高シ
ワ力ガラス、ホ・ン珪酸ガラスＪ３よびアルミノシリケ
ートの群から選ばれるガラス母材に埋め込まれた連続Ｓ
ｉＣファイバから成る強化複合体製品の製造を記載して
いる。
全セラミック母材、すなわち、殆どガラス買の相がない
セラミック母材の強化榔構は、アール・ダブリュ・ライ
スによる「ビラミンク母材の強イヒＲ＠Ｊ　　（ｃｅｒ
ｌ！、Ｅｎ（１，ＳＣｉ、　Ｐｒ０Ｃ，、２（７〜８）
６６１〜７０１　（１９８１）　）によって明らかにさ
れた。
これらのセラミックスのファイバに対する強化門構は、
荷重移動、予備応力、亀裂障害、亀裂撓みＪ３よびファ
イバ引出しを含む。しかし、また特に、強化のため複合
体に組み込まれた第２の相は、局所的な応力と割れ目の
成長に対して多くの位置源と好ましい経路を与える。従
って、若干の複合体は、純粋なセラミック母材自体より
もかなり低い圧縮力を示し、引張力の減少となる圧縮荷
重下に、損傷を受けることになる。
セラミック母材と強化相との間の化学的相溶性は、勿論
、複合体セラミック系の基本的な要求である。米国特許
第４，４８５，１７９号は、炭化珪素ファイバが特に一
定のガラスセラミック母材材料に対して高い反応性を示
すことをｎ０示している。この特許は、この反応性を和
らげるために使用される母材相の化学的な改良を記述し
ている。この特許が承りように、相溶性は使用条件下だ
けでなく、複合体製造の工程で出合う条件下でも必要で
ある。
例えば、炭化ケイ素は米国特許第４，２９７．１４０号
に示されるように、コーディエライト製造のための一定
のセラミックパッチで泡立ちを促すことを示した。
コーディエライトはむしろ広い温度範囲にわたって低い
熱膨張率を示すことが知られている結晶のマグネシウム
アルミニウムメタシリケート材料＜２ＭｇＯ・２Ａ９Ｊ
ｚＯ３・５ＳｉＯ２）である。
従ってセラミック体におけるこの相の主要部は本体に優
れた耐熱′ｆｉ＋２性を与える。
この優れた耐熱極ｉ！！性と耐火性によって、主結晶相
としてコーディエライトまたは置換コーディエライトか
ら成る押出した単一体のセラミックハニカム構造は、モ
ーター乗物や薪ストーブによる燃焼排気ガスの処理の触
媒担体やフィルタとして広範囲の用途が見出された。米
国特許第３，８８５，９７７丹は、クレー、タルクおよ
びアルミナの押出しできるバッチ混合物からこのような
本体を製造することを記述しており、これらの成分は反
応してコーディエライトを形成し、押出された本体は成
形後焼成する。
この特許に記載されたようなコーディエライト製品は、
多くの応用に対して十分な強度と耐熱衝撃性を示したが
、モーター乗物に使用するような一定の用途では、繰り
返し広範囲にわたる物理的熱的衝撃が含まれる。従って
、製品が損＠する範囲を最小にするためには注息深い包
装が必要である。これらの応用のため特に、モノリシッ
クコーディエライト＠通の強度および／または耐熱衝撃
性の改善が有利である。
従って、本発明の主要な目的は、改良された強度および
／または耐熱衝撃性を提供する強化コーディエライトセ
ラミック体を提供することである。
さらに本発明の目的はクレー含有バッチ材料から強化コ
ーディエライトセラミックを与える方法を提供すること
である。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、改良された強度と耐熱衝撃性を示すウィスカ
強化コーディエライトセラミック体と、その製造方法を
提供する。本発明によって提供されるコーディエライト
セラミックスは、従来の押出または他の成形ブＯ１７ス
によって製造され、その結果、現在利用されているあら
ゆる形状で、しかし改善された物理的熱的性質を示すセ
ラミック製品を提供することができる。
本発明によって４足供されるウィスカ強化セラミック体
は、主相（少なくとも約５０容吊％）がコーディエライ
トである約６０〜９５重量％の酸化物結晶相を有する多
結晶コーディエラ・イトセラミックスである。さらにセ
ラミック体は、強化炭化珪素ウィスカ相を有し、この相
はセラミック体の約５〜４０中吊％を偶成する。
本発明によるウィスカ強化コーディエライトセラミック
の製造は、必要なコーディエライト結晶相を、強化炭化
珪素ウィスカ相を破壊せずに選ばれた原料のセラミック
パッチ材料から発現させることができる。まずセラミッ
クパッチをＭｇＯ１Ａ免ｚ　０３　、Ｓ：　Ｏｚおよび
、任意に選ばれた他の酸化物から成る通常の原料から配
合し、炭化珪素のウィスカをその中に均一に分散させる
。バッチを以下に述べるように、焼成後、重量パーセン
トｒ−１約５〜４０％ノＳｉＣ、２５〜５４％（７）Ｓ
ｉＯｚ、１８〜４８％のＡ９Ｊ２０３、および５〜１９
％のＭｇＯまたは同市の酸化物を主成分とする混合した
酸化物一炭化物組成を生成するａ’１合で、配合づ′る
。
均一に分散させた炭化珪素ウィスカを有する配合バッチ
を１次に押出、乾燥圧縮、スリップキャスティングまた
は加熱圧縮のような適当なセラミック成形プロセスによ
って製品予備成形体に成形する。好適例では、弾性混合
物を形成するために適するビヒクルとバッチをブレンド
して、この混合物を押出および乾燥によって製品予備成
形体に成形する。
１！７られた多面成形体を次に焼成して、吸収された水
分や一時的なビヒクル成分をそこから除去する。この焼
成は、セラミック体に存在する有機物を酸化するために
十分な温度で、しかちバッチ原料をコーディエライトに
変化させるためには不十分な温度で、酸化条件下で行わ
れる。
最後に、予備成形体を非酸化雰囲気で、その中のマグネ
シウム、アルミニウムおよび珪素源の物質を結晶コーデ
ィエライトに変化させるために十分な温度まで焼成する
。この最後の焼成は、酸化も還元もない窒素のような中
性のｒ：（！１１気で行う場合、強化炭化珪素ウィスカ
に支障のある損傷を与えることなく、高結晶性のコーデ
ィエライトを発現させることができる。従って、バッチ
原料と炭化珪素ウィスカとの間の重大な有害な相互作用
、またはコーディエライト相がこれらのバッチ原料から
発現づる反応経路との相互作用ツメ化められない。
本発明によって提供される強化コーアイエライトセラミ
ックスの￥ＩＪ　３３に有用なビラミックバッチの原料
は、適当に選択することができる。高純度クレー、クル
り、シリカ、アルミナ、水酸１ヒアルミニウムおよびマ
グネシア（ＭｇＯ）生成原料が、このようなセラミック
スに常用されるが、ここでもこれで十分である。しかし
、良く知られているように、コーディエライト製品の熱
膨張と耐火性は、カルシア（ｃａｂ）や、ソーダや荷性
カリのようなアルカリのような不純物の存在によって逆
に影響を受ける。従って、最適な耐火性や耐熱衝撃性が
製品に要求される場合、Ｃａ、Ｎａｊ＞よびＫを殆に３
まないバッチ原料が利用される。゛極めて低い膨張の押
出コーディエライトセラミック体の製造のＩこめ市販さ
れている好ましいバッチ材料は、クレー、タルクおよび
アルミナであり、クレーは一般に積層されたものよりも
平板のカオリナイトクレーを構成する。平板カオリンは
ｆＪ＠カオリナイトクレーの多面処理によって製造でき
、あるいｔよりレーを含む原料バッチは結晶積層を平板
に破砕する方法で処理できる。
原料バッチへの炭化珪素ウィスカの導入は、ウィスカの
形態によって複雑になる。これらのウィスカの市販品と
して入手できる形状は、極めて小さい断面の高アスペク
ト比結晶ファイバであり、例えば、一般的には直径が１
００ミクロン以下であり、長さ対直径のアスペクト比が
少なくとも５：１である。市場の供給者から受けとった
とき、これらのファイバは一般に集塊状であり、ファイ
バの塊りをセラミック体に直接添加すると、不適当な配
合になり、複合体の弱点になる。
セラミックパッチにＳｉＣ「ウィスカを適当に配合する
には、ファイバの関りを砕き、完全に均一にウィスカを
分散させる必要がある。これを完全に行うために必要な
技術は、まず水のような適当な液体の中で、ボールミル
またはシェアミキサーを用いてウィスカを分散させて、
ウィスカスラリーを形成することぐある。次に°クレー
、タルクおよびアルミナのようなセラミックパッチ材料
を剪断混合しながらウィスカに添加して、均一に湿らせ
、材料を分散させる。
得られたスラリーは、最終生成物においてコーディエラ
イトを形成するために必要なＭ（］　０．ＡＱ＜０３Ｊ
ｊよび５ｉＯｚの割合を生じる吊でセラミックパッチ材
料と共にＳｉＣウィスカを含み、好ましくは、次に乾燥
させて、均一に分散させたＳｉＣウィスカを含む乾燥バ
ッチ混合物を与える。
スプレー乾燥は、スラリーを乾燥し、バッチ中に均一に
ウィスカを分散ぜさる適当な技術である。
焼成によってコーディエライトに変化させるために適し
ている予備成形体に乾燥バッチを成形するには、多くの
既知の技術の中から行うことができる。コーディエライ
ト製品において望まれる多孔率によって、バッチを適当
なバインタと混合し、予備成形体の形状に圧縮し、ある
いは、加熱圧縮方法によって成形することかできる。
セラミックハニカムのような平担またｔよ薄壁コーディ
エライトセラミック製品を製造販売するために、好まし
い成形技術は押出である。押出に適しているバッチ混合
物は、バッチを適当な液体ビヒクルと混合して乾燥ウィ
スカ含有バッチから調製することができる。ビヒクルは
、焼成曲に破損を妨げるように形成後、バッチ塑性形成
性と十分な生の強度を与えるために必要な押出助剤と水
を含む。また、押出助剤はウィスカスラリーに混入する
前にビラミックバッヂ材７斗と混合する。
進塁′、押出助剤はバインダと可塑剤を含み、メチルセ
ルローズとアルカリステアレートは使用した押出助剤の
若干の例である。一般に２５〜３５％の水を合むこのタ
イプのバッチは充分に可塑性であるから、非常に薄いす
なわち１朋以下の壁寸法から成る予備成形体に押出して
容易に成形することができる。また可塑化したバッチを
圧延または圧縮（二よって手軽に成形し、次に圧延また
は圧縮した部材を直接使用し、または焼１ｆｔ、１１′
１にさらに複雑な形状に組立てることができる。
例えば米国特許第４，３２９，１６２号からも知られる
ように、焼成した生成物の多孔度を調整し、焼成時に空
隙を生じるように、燃焼するバッチ内で黒鉛のような桑
剤を含まぜて、高いまたは低い多孔率を達成することが
できる。このような添加は、炭化珪素ウィスカ用と反対
に作用しない本発明のプロセスにも用いることができる
。
ＳｉＣウィスカ含有の未処理のセラミック体をコーディ
エライト含有セラミック製品に加工するために使用され
る焼成方法は、得られたセラミックの性り１に臨界的に
作用する。コーディエライトセラミックスのための進塁
゛の焼成プロセスは、未処理のセラミック体を空気中で
約１３４０”〜１４５０°Ｃの範囲内の温度まで、セラ
ミック体の枯品化を完了するために十分な浸透時間で焼
成することから成る。このような処理は、焼成プロセス
中に・ライス力と１仲または２種以上のバッチ材料との
間の強い相Ｈ作用が弱い変形した生成物を生じさせるの
で、ＳｉＣウィスカを含有する生成物の焼成には使用す
ることができない。
本発明方法によれば、望ましいウィスカ強化製品は、２
段階プロセスで得られ、このプロセスでは、セラミック
体に存在する有橢物を燃焼し、吸収した水を除去する温
度まで、空気中で未処理セラミック体を焼成する。これ
は、一般的には、約８００〜９００°Ｃの温度範囲まで
加熱する必要がある。
この最初の加熱段階の後に、未処理セラミック体をざら
に非酸化雰囲気で加熱し、冷却後点検し、望ましい場合
には、セラミック体を完全に結晶イヒさせるために十分
な最終温度まで冷却する。約１３４０〜１４５０℃の温
度範囲が一般に、このために適当である。
木５℃明方法によるクレー含有体を焼成するために用い
られる好ましい非酸化雰囲気は、主として、あるいは全
部、窒素から成る。ヘリウムまたはアルゴンのような他
の不活性ガスを単独で使用する場合、劣った性質を与え
、炭化物ウィスカ相に損傷を与え、あるいは、あまり良
く焼結せずにセラミック体をコーディエライトに変化さ
せる。
以下、本発明をさらに実施例により説明する。
（実　施　例） コーディエライト含有セラミックの製造に適しているセ
ラミックパッチを調製する。次にバッチの組成を重量品
で示す。
原　　　　　　料　　　　　　　　　　　　　　　　小
　　吊　　部ジョーシアカオリンハイドライト ＭＰクレー　　　　　　　　　　　　　　１９．３０ジ
ヨージアカオリングロマツクス ＬＬクレー　　　　　　　　　　　　　　１６．３６フ
１イザ−ＭＰ９６−２８タルク　　　　　３０．８５ア
ルカン６７０１アルミナ　　　　　　　　　１０．４６
７スブリイ４０１２黒鉛　　　　　　　　　２３．０３
メチルセルロ一ス可塑剤／結合剤　　　　４．０アルカ
リステアレート押出助剤　　　　　０．５これらを完全
に混合し、均一のバッチを形成する。
ｊｒ：１られた乾燥混合物を高速度で混合しながら、１
〜２重量％のＳｉＣウィスカを含む水スラリーに添加す
る。ウィスカはアル］化学会社から市販されでｄ３つ、
長さが１０〜３０ミクロン、直径が１〜３ミクロンの寸
法が普通である。ウィスカスラリーを約１０分間高速で
混合したあと、セラミックパッチを添加してウィスカ凝
集物を完全に分散さぜる。
予備混合したセラミックパッチ材料を必要な酸化物含量
にするために十分な分母でウィスカスラ’）　　Ｌ　ａ
加する。ＭＱ　Ｏ，Ａ　’２．ｚ　０３　ｔｊヨＵｓ　
ｉＯ２のためのＳｉＣとセラミックパッチ萌駆体のに］
合は、コーディエライト生ｌｆｃ物の１５％のＳｉＣ濃
度となるようにザる。ウィスカバッチスラリーの高速混
合は、全バッチ材料が完全に湿り、均質に分散するまで
続ける。次に得られたスラリーをウィスカ含有粉末バッ
チ材料までスプレー乾燥する。
次に乾燥バッチにリトルフォードミキサーで水を添加し
て、乾燥バッチ材料がら押出バッチを調製する。水を全
バッチの約３唖１％の水準まで添加し、５分間混合して
バッチを均質にする。混合したバッチを約４２．１８　
Ｋｆｉ／ｃｉ　（６００ｐｓｉ　）にて押出し、円形断
面の約０．８ｃ、直径の押出０ツドを形成する。
このようにしてｊｑられた未処ａｔラミック押出Ｏツド
を次に乾燥し、コーディエライトセラミックスに変える
ため焼成する。まずロッドを完全燃焼スケジュールで焼
成するが、これは空気中で室温から８５０　′Ｃまでの
温度にて、約４０時間焼成し、その後室温まで検査のた
めに冷却する。その後、ロッドを窒素雰囲気中で約１０
時間加熱するように１４００℃まで焼成し、１４００℃
で１０時間均熱し、次に約り００℃／時の炉冷ＦＡＮ度
で室温まで冷１ＪＪｖる。
約１５重量％のＳｉＣウィスカと残りの結晶コーディエ
ライトを含む得られたウィスカ強化ロッドは、同じ酸化
物組成を有するが、強化ＳＩＣウィスカ添加を含まない
標準コーディエライトロッドと一緒に物理的性質を評価
する。数本の標準ロッドを通常のコーディエライト製品
の方法で、検査のための冷却なしで１４００℃まで空気
中で焼成する。
残りの標準ロッドは、窒素中で行われる第２段階に用い
て、ＳｉＣ強化製品のための上記２段階焼成によって処
］Ｉ！する。どの場合にも酸化物材料をコーディエライ
トに完全に変化して得られる。
下の表１は、これら３群の各々の評価の結果を示す。各
市に対して表■には、破壊強度の平均係ｆｉ（ＭＯＲ）
をＫｇ／ｃｔｉ　（１）Ｓｉ　）で、平均熱膨張係数（
ｃＴＥ）２５〜９００℃で測定し決定しＣ−１で、弾性
率（Ｅ）をに’Ｊ／ｃｔｉ　（ｐｓｉ　）で表しテイル
。また焼成材料についての平均多孔度、各試料について
の熱ダウンショックにお【プる相対的な耐ＴＩＩ損性を
示す熱衝撃パラメーター（ＴＳＰ）を各群について示し
ている。熱衝撃パラメーターの値は、一定の材料につい
て、破壊強度係数、弾性率、および熱膨張係数を、次式
から計ｎした。
０Ｒ ＴＳＰ＝□ （Ｅ）（ｃＴＥ） 表１に示すため、ＳｉＣウィスカ強化ロッドを製品タイ
プＡとみなし、ウィスカを含まない窒素ｘＦＸ焼ロッド
をタイプＢと、ウィスカを含まない空気低炉ロッドをタ
イプＣとした。
表１−コーｆイエライｌ−％ｕ品の物理的性質製品　　
ＭＯＲＣＴＥ　　　　　Ｅ ８２２．５　　　　　　　　　　０．２４　ｘ１０’Ａ
　　＜１１，７００）　　３．０９　ｘｌＯ’　　＜　
３．３Ｇ　ｘ１０’　）　　１１２８　７％１０８．９
　　　　　　　　　　０．１７　ｘ１０６８　　　＜１
，５５０）　　　１．８４ｘ１０−’　　＜２．４５ｘ
１０６）　　　３４２　　５６％１４４．１　　　　　
　　　　　０．１ｆ３　ｘ１０６Ｃ（２，０５（））　
　　１．５０ｘ１０−６（２，３１ｘ１０’＞　　　５
７３　　５Ｇ％前記ｆ−夕から示されるように、比較的
熱膨張係数が高いＳｉＣウィスカを混入したため、タイ
プへの製品はウィスカを含まない製品よりも若干高い熱
膨張係数を示すが、それにもかかわらず、タイプＡの製
品は他のウィスカを含まない製品よりもかなり高い耐熱
衝撃性を示す。この結果は、ウィスカ強化製品の強度が
非常に高いことによるものであり、ＳｉＣウィスカを含
まないでＦＡ製された他のコープイエライ［・製品と比
較した場合、約５倍の強度の増加を示す。
ウィスカ強化製品の多孔度の減少は注目されるが、この
変量は多孔度調整剤の使用によるだけでなく、バッチの
ウィスカ含量と焼成スケジュールによるものであり、製
品組成を極端に変更することなく、広い範囲内で調整す
ることができる。一般にこのような多孔度の変化はセラ
ミック体の熱膨張だけでなく材料の強度／弾性率比に殆
ど影響を与えない。従って、表１に示した熱！Ｉｊ　９
パラメーターは、材料内のウィスカの影響が大きいこと
を正確に反映しでいると考えられ、強度の増加が大きく
なる程、多孔度を減少させると考えることができる。
本発明によって提供される好ましい製品は、１０〜２０
重量％のＳｉＣウィスカと、残りの８０〜９０１吊％を
構成するコーディエライトを含有する。従って製品は全
体の組成が１０〜２０％のＳｉ　Ｃ，９〜１５％のＭｇ
Ｏ，２６〜３７％のＡ９Ｊ２０５、および３７〜４８％
のＳｉＯ□を主成分とで・る。この組成範囲内では、３
５１．５７（！？／　ｃｉ　（５，０ＯＯｐｓｉ　）を
超える破壊強度係数を有するウィスカ強化コーディエラ
イトセラミック製造は日常入手できるものである。
前記実施例は酸化物の殆ど全成分がコーディエライト結
晶に変化するコーディエライトセラミック製造について
述べているが、他の結晶相は、製品に（ｊ在しても性質
に不利益を与えず、あるいは殆ど別の処理を必要としな
いようなウィスカとコーディエライト初晶とを相溶でき
ることが期待される。優勢な（５０容吊％よりも大きい
）結晶相としてコーディエライトを含む製品に任意に存
在する追加の結晶相の例としては、ムライ１−（３／１
２０３　・２ＳｉＯ２）およびサフイリン（ＭＬ］ａＡ
Ｑ、＋・ＳｉＯ□３）がある。
同様に、セラミックパッチ組成中のＭｃ＋Ｏ，ＡＱ、ｚ
ｏ、および５ｉＯｚとは別の酸化物は、このような添加
物が、コーディエライトが優８５な結晶相を偶成する必
要性と両立できるならば、含まれてもよい。良く知られ
ているように、多くの二価の金兄カチオンは、その結晶
構造を不当に変えることなく、コーディエライト結晶中
にマグネシウムを置換することができる。このようなカ
チオンはＭｎ、Ｎｉ、ｌ”ｅおよσＣＯを含む。従って
、本発明によって提供されるウィスカ強化セラミックス
は、ＭｇＯの全合同のうち、モルに対してモルを基準に
して、表示されたモル数まで、すなわら、ＭｎＯは約０
．９８まで、ＮｉＯは約０．２５まで、Ｃｏｏは約０．
１５まで、そしてＦｅＯは約０．４０までＭｇＯの全合
同を一部置換することができる。Ｍｎ　Ｏ＋Ｎｉ　Ｏ＋
−Ｃｏ　Ｏ＋Ｆｅ　Ｏの全合同は、全ＲＯ含ｆｆｉ　＜
Ｍｖ　Ｏプラス他の酸化物）の０．９８七ルを超えず、
残りはＭｇＯである。従って、本文中で使用するコーデ
ィエライトの語は、一般にマグネシウムコーディエライ
トだけでなく、マンガンコーディエライトのような置換
されたコーディエライト、Ｊ３よび良く知られた構造の
普通のコーディエライト結晶の類似物のようなものを指
す。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）（ａ）製品の６０〜９５重量％を構成し、少なく
    ともコーディエライトを優位に含む酸化物結晶相、およ
    び （ｂ）製品の５〜４０重量％を構成する炭化珪素ウィス
    カ相から成るウイスカ強化コーディエライトセラミック
    製品。
  2. （２）重量％で、５〜４０％のＳｉＣ、２５〜５４％の
    ＳｉＯ＿２、１８〜４８％のＡｌ＿２Ｏ＿３、および５
    〜１９％のＲＯを主成分とし、ＲＯはＭｇＯを主成分と
    し、随意に、ＲＯの全含量のうち表示されたモル数まで
    、すなわちＭｎＯは０．９８まで、ＮｉＯは０．２５ま
    で、ＣｏＯは０．１５まで、そしてＦｅＯは０．４０ま
    でから成り、しかもＭｎＯ＋ＮｉＯ＋ＣｏＯ＋ＦｅＯの
    全量が０．９８を超えない群から選ばれたＭｇＯを一部
    置換する１種または２種以上の酸化物を含有する組成で
    ある特許請求の範囲第１項記載のセラミック製品。
  3. （３）ＲＯがＭｇＯを主成分とし、酸化物結晶相がマグ
    ネシウムコーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ＿２Ｏ＿
    ３・５ＳｉＯ＿２）を主成分とする特許請求の範囲第２
    項記載のセラミック製品。
  4. （４）重量％で、１０〜２０％のＳｉＣウイスカ、９〜
    １５％のＭｇＯ、２６〜３７％のＡｌ＿２Ｏ＿３、およ
    び３７〜４８％のＳｉＯ＿２を主成分とし、３５１．５
    Ｋｇ／ｃｍ＾２（５０００ｐｓｉ）より多い破壊強度係
    数を有する、ウイスカ強化コーディエライト材料から形
    成された特許請求の範囲第３項記載のセラミック製品。
  5. （５）（ａ）酸化物のＳｉＯ＿２、Ａｌ＿２Ｏ＿３およ
    びＲＯ（ＲＯはＭｇＯおよび、随意に、ＭｎＯ、ＣｏＯ
    、ＦｅＯおよびＮｉＯの１種または２種以上である）の
    ための原料と共に炭化珪素を含むセラミックパッチを配
    合し、このパッチは、焼成後、重量％で、５〜４０％の
    ＳｉＣ、２５〜４５％のＳｉＯ＿２、１８〜４８％のＡ
    ｌ＿２Ｏ＿３および５〜１９％のＲＯを主成分とし、Ｒ
    ＯはＭｇＯを主成分とし、随意に、ＲＯの全含量のうち
    表示されたモル数まで、すなわちＭｎＯは０．９８まで
    、ＮｉＯは０．２５まで、ＣｏＯは０．１５まで、そし
    てＦｅＯは０．４０までから成り、しかもＭｎＯ＋Ｎｉ
    Ｏ＋ＣｏＯ＋ＦｅＯの全量が０．９８を超えない群から
    選ばれたＭｇＯを一部置換する１種または２種以上の酸
    化物を含有する酸化物一炭化物組成を生成するために有
    効な割合で配合し、 （ｂ）セラミックパッチを、セラミック製品のための予
    備成形体に形成し、 （ｃ）予備成形体を、酸化物のための原料をコーディエ
    ライト結晶相に初期転化するために少なくとも十分な温
    度まで焼成し、予備成形体をコーディエライトの形成を
    完了するために十分な時間、前記温度に維持すると共に
    、予備成形体を焼成している間に約９００℃を超える焼
    成温度まで成形体の周囲を非酸化焼成雰囲気にする各工
    程から成るウィスカ強化コーディエライトセラミック製
    品の製造方法。
  6. （６）セラミックパッチを配合する工程が、 （ａ）水性スラリー中で炭化珪素ウィスカを分散し、 （ｂ）酸化物のための原料をスラリーに添加し、原料中
    に均一に分散し、そして （ｃ）炭化珪素が均一に分散して含まれるセラミックパ
    ッチを与えるようにスラリーを乾燥する各工程から成る
    特許請求の範囲第５項記載の方法。
  7. （７）セラミックパッチをセラミック製品に対する予備
    成形体に形成する工程が、 （ａ）セラミックパッチを水性ビヒクルと混合し、押出
    しできる混合物に形成し、そして （ｂ）混合物を押出してセラミック製品のための予備成
    形体を与える 各工程から成る特許請求の範囲第５項記載の方法。
  8. （８）予備成形体を焼成する工程が、 （ａ）予備成形体を、中に存在するビヒクル成分を酸化
    するために十分で、しかも酸化によつてＳｉＣウィスカ
    にロスを生じない程度の温度まで酸化雰囲気で焼成し、 （ｂ）その後に予備成形体を、中に少なくとも優位にコ
    ーディエライトを含む結晶相を発現させるために十分な
    温度と時間で、非酸化雰囲気で焼成する 各工程から成る特許請求の範囲第５項記載の方法。
  9. （９）酸化雰囲気が空気であり、非酸化雰囲気が１００
    ％窒素である特許請求の範囲第８項記載の方法。
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