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    公开号:WO1986004890A1
    申请号:PCT/JP1986/000069
    申请日:1986-02-14
    公开日:1986-08-28
    发明作者:Masaru Ogata；Shuichi Takeda
    申请人:Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho；
    IPC主号:B01J3-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] -焼一 結―方 法
    [0003] 発明の技術分野
    [0004] 本発明は、 金属粉末、 セ ラ ミ ッ ク ス粉末および金属粉 末 と セ ラ ミ ッ ク ス粉末の混合粉末の焼結方法に関 し、 さ らに詳し く は、 上記粉末に圧力を加えなが らテ ル ミ ッ ト 反応によって上記粉末を加熱する焼結方法に関する も の である。
    [0005] 発明の背景技術
    [0006] 粉末を出発原料と してこ れを焼結し て塊状体にするい わゆる焼結法は、 金属、 セ ラ ミ ッ ク ス、 な らびに こ れ ら の複合材料に従来か ら広 く 用い られている。
    [0007] 焼結法における最大の課題は、 緻密で、 微細な結晶粒 か ら成る塊状体を得る こ とである。 緻密化促進のた め に ホ ッ ト · プ レ スや熱間静水圧 プ レ ス な どを利用 した加圧 焼結法があ り 、 それぞれ 5 0 0 気圧、 2 , 0 0 0 気圧程度の圧 力が用い られている。 こ れ ら よ り 高い圧力で加熱する た めには、 例えば特公昭 3 6 - 2 3 4 6 3 号に示さ れてい る よ う 超高圧、 高温発生装置を使用する必要があ り 、 こ れに よ れば I 万気圧以上の圧力で焼結を行 う こ と がで き る。
    [0008] 例えば、 非平衡相よ り 成る合金粉末を I 万気圧以上で 焼結する こ と に よ り 、 緻密で微細組織の焼結体を得る焼 結法が考え られる。 超高圧焼結法における問題は次の点である。
    [0009] ① 固体の圧力媒体を用いる ため、 静水圧性に乏 し く 、 焼結体に異方性が生じ る。
    [0010] ② 加熱は試料外部に設けたヒ ー タ 又は試料自体に通電 し て抵抗発熱を利用するため、 大容量の電源装置を必要 と づ 。
    [0011] ③ 電気絶縁性の耐火物材料に好適な物質が無く 、 2 , 0 0 0 C以上の高温加熱がむずか しい。
    [0012] ④ 加熱速度が遅いため、 昇温過程で'拡散が起 り、 結晶 粒が粗大化する。
    [0013] 発 明 の 開 示
    [0014] 本発明は前述の事情に鑑みてな されたもので、 その 目 的は、 従来技術の不具合を解消する ために、 超高圧下で 短時間に高温加熱を行な う こ と に よ って高融点物質でさ え も緻密な焼結が達成される金属粉末、 セ ラ ミ ッ ク ス粉 末ま たはそれ らの混合物の焼結方法を提供する こ と であ ο
    [0015] 本発明の他の 目的は、 金属粉末、 セ ラ ミ ッ ク ス粉末ま たはそれ らの混合物を加圧状態でテ ル ミ ッ ト 反応の発熱 に よ って加熱する焼結方法を提供する こ と である。
    [0016] 本発明の更に他の 目的は、 得 られるべき焼結体がテ ル ミ ッ ト 反応生成物に よ って侵食されない よ う に保護さ れ る金属粉末、 セ ラ ミ ッ ク ス粉末ま たはそれ らの混合物の 焼結方法を提供する こ と であ る。 前記諸目的を達成する ために、 本発明の第一態様に よ れば、 金属粉末、 セ ラ ミ ッ ク ス粉末ま たはそれ らの混合 物を加圧状態でテ ル ミ ッ 卜 反応の発熱に よ っ て加熱する 前記粉末ま たは混合物の焼結方法が提供される。
    [0017] 本発明の第二態様に よれば、 被焼結粉末とテ ル ミ ッ 卜 組成物 と の間に六方晶窒化硼素そ して / ま たはタ ン タ ノレ 製の遮断物が配置せ しめ られる前記第一態様に記載の焼 結方法が提供さ れる。
    [0018] 本発明の第 Ξ態様に よれば、 被焼結粉末の全外周部に テ ル ミ ッ 卜 組成物を配置しテ ル ミ ッ ト 反応の発熱に よつ て被焼結粉末を加熱する と共に、 テ ル ミ ッ ト 反応生成物 の一部ま たは全部を溶融せ し め'、 それに よ,つて静水圧的 に被焼結粉末を加圧する前記第一態様に記載の焼結方法 が提供さ れる。
    [0019] 本発明の第四態様に よれば、 テ ル ミ ッ 卜 組成物が酸化 鉄粉末と ア ル ミ ニ ウ ム粉末の混合物、 ま たは酸化鉄粉末 と シ リ コ ン粉末の混合物、 ま たは酸化鉄粉末と ア ル ミ 二 ゥ ム粉末な らびに シ リ コ ン粉末の混合物であ る前記第一 乃至第三態様のいずれか一つに記載の焼結方法が提供さ れる。
    [0020] 本発明の第五態様に よ れば、 テ ル ミ ッ ト 反応に と も う 圧力が一万気 以上であ る前記第一態様に記載の焼結 方法。
    [0021] 本発明の第六態様に よれば、 被焼結粉末が Τι Β2 ， ZrB2 HfB2 のそれぞれ単独か、 ま たはこ れ らの混合物か、 ま たはこ れ ら を基とする化合物の単独 ま たは混合物である 前記第一ま たは第五態様のいずれか一つに記載の焼結方 法が提供さ れる。
    [0022] 本発明の第七態様に よれば、 被焼結粉末が I 以下の 粒子径であ る前記第一態様に記載の焼結方法が提供さ れ 本発明の第八態様に よ れば、 β2ま たは Zr£2 ま たは H f B2 の粉末ま たはこ れ らの二つ以上の混合物を加圧状 態でテ ル ミ ッ ト 組成物の反応熱に よ って焼結して耐熱、 耐摩耗導電性、 らびに中性子遮断性高密度焼結体を製 造す.る前記第一態様に記載の焼結方法が提供さ れる。
    [0023] 本発明の第九態様に よ れば、 テ ル ミ ツ 卜 反応に と も な う 圧力が一万気圧以上である前記第八態様に記載の焼結 方法が提供さ れる。
    [0024] 図 面 の 簡単 な 説 明
    [0025] 添附の図面は本発明の焼結方法を達成する一具体例 と し ての超高圧装置における組立物の配置を示す一部切欠 き概略縦断面図であ る。
    [0026] 発明の最良の態様の説明
    [0027] 本発明の超高 E焼結法においては、 短時間に高温加熱 を達成 し得る化学反応の発熱 と な る、 いわゆるテ ル ミ ッ 卜 反応を利用する。
    [0028] 例えば 03 粉末 I モ ル と 粉末 I モ ルの組成を有 する混合物を着火する と、
    [0029] F 203 + 2 Λ£ → Α£ 2 0Ά + 2 F e
    [0030] の反応が I 秒以下で完了 し、 204 αιί の熱が短時間に放 出さ れる。
    [0031] そ して被焼結粉末の周囲にテ ル ミ ッ ト 組成物を配置す る こ と に よって被焼結粉末を きわめて短時間に加熱する こ と がで き る。 ま た、 反応に よってテ ル ミ ッ ト 組成物は 溶融 し、 被焼結粉末を静水圧的に加圧する。 更に、 加熱 が き わめて短時間に完了する ため、 テ ル ミ ッ ト 組成物を. 保持する耐火物は従来の抵抗加熱では実現さ れ い高温 加熱に も耐える こ と ができ る。 加熱温度はテル ミ ッ ト 組 成物の充塡量、 組成比あるいは種類を変化させる.こ と に よ り 調節でき る。 例えば還元性金属粉末と し て の代り に St、 Γ¾、 M ^ Cな な どが使用でき る。
    [0032] ま た _Fe2 O3の代 り に ^β Ο、 ί^ 304あるいはその他生成 自 由エ ネ ル ギ ー の小さい酸化物を用いる こ とがで き る。 更に酸化物 と金属の組合せばか り でな く 、 生成 自由 エ ネ ル ギ 一 の小さい炭火物、 窒化物、 ホ ウ 化物粉末と それ ら を還元でき る金属粉末を組合せて も よい。 但し、 大き な 化学反応熱を生成する組成物であっても火薬の よ う に ガ ス相を生成する ものは、 著 しい圧力 も 同時に発生する た め用いる こ とはでき ¾い。
    [0033] テ ル ミ ッ ト 組成物 と被焼結粉末との間には テ ノレ ミ ソ ト 反応生成物に よって焼結体が侵食さ れるい よ う にするた め に例えば六方晶窒化硼素ゃタ ン タ ル な どの層を設ける のが望ま しい。
    [0034] テ ル ミ ッ ト の着火は、 テ ル ミ ッ ト 組成物の一部又は全 部をテ ル ミ ッ ト 組成物又は別途に装着 し た ヒ ータ に通電 加熱 して行な う 。
    [0035] 例えば、 F e203 I モ ル、 A£ 2 モル よ り 成るテ ル ミ ッ ト 組成物を 2 万気圧に加圧 した状態ではテル ミ ソ ト.組成物 の一部がおよ そ 830 〜 1 ,000 X： に達する と着火をする。
    [0036] 上記、 テ ル ミ ッ ト 反応を利用 し た本発明の焼結方法を、 下記の実施例に従って、 更に詳細に説明する。
    [0037] 実施例 I.
    [0038] 325 メ ッシュよ ^細かい粒度を持つ β2 粉末 （ セ ラ ッ ク 社製 ） 7.0 ^ を直.径 2 2 丽の 円板状に金型を用いて冷間 成形 し た。 ^203粉末 と 粉末をモ ル比で I 対 2 で混合 し たテ ル ミ ッ ト 組成物 I S · 3 f を二分割 しそれぞれ直径 2 2 龍 に冷間金型成形 し た二枚の円板の間に前記 S2 円板を六方晶窒化ホ ウ素の薄層を介 して配置させた。 こ の組立物をベル ト 型の超高圧発生装置の中に充塡 し た。 第 I 図は、 超高圧発生装置への配置状態を示 し たも の で ある。 引用符号 I ， 2 はそれぞれシ リ ン ダおよびア ン ビ ルで超高圧発生容器を形成する。 3 はパイ ロ フ イ ラ イ ト 製のガス ケ ッ ト で圧力を封止する。 4 はパイ ロ フ ィ ラ イ ト 製の断熱材である。 5 は銅板、 6 は鋼製 リ ン グ、 7 は 鋼板 （ 又はモ リ ブ デ ン板 ） 、 S はセ ラ ミ ッ ク製断熱材で あ り 、 こ れ らに よって円筒状、 黒鉛ヒ ー タ 9 に電気を供 給する組立物を構成する。 1 0 はパイ ロ フ イ ラ イ ト 製断 熱材、 I I , I I はそれぞれ六方晶窒化ホ ウ素およ び / ま たはタ ン タ ル製の円筒 と薄板で、 I 2 の テ ル ミ ツ ト 組成物と ヒ ー タ および被焼結粉末 （ Γ ι β2 ) I 3 と の 反応防止お よび電気的絶縁の働き をする。
    [0039] ア ン ビ ル に荷重を加え、 試料室に 2 万気 の圧力を発 生さ せたのち対向 したア ン ビ ル か ら ヒ ー タ に通電し試料 室を加熱 し た と こ ろ、 試料室が ？ 20 1Cに達 した時点でテ ル ミ ッ ト 組成物が 自発的に着火 し た。
    [0040] テ ル ミ ッ ト の着火は、 黒鉛 ヒ ー タ の電気抵抗の温度係 数が負であ る ため に急激な温度上昇 'に よる電気抵抗の減. 少に よって容易に検出でき る。 ま たテ ル ミ ッ ト の着火に よ り 、 ア ン ビ ル間の距離が減少する こ と か ら も着火が検 出で き る。
    [0041] 着火直後に ヒ ー タ に よ る加熱を停止 し、 テ ル ミ ッ ト 反 応熱に よ り 被焼結粉末を加熱 し た。 本実施例におけ るテ ル ミ ッ ト の発熱量は、 お よ そ I (^であ 、 既知の熱 力学諸デー タ か ら見積った試料室の到達温度は 2 5 9 0 Ό である。 テ ル ミ ッ ト 反応は I 秒以下で完了するが、 圧力 を保持 した ま ま 5 分間保持 して試料部を冷却 したのち、 圧力を除去し、 Β2 を 回収 し た。
    [0042] Τ ι ί 粉末は完全に緻密な焼結体 と るってお 、 ア ル キ メ デス法で測定 した相対密度は、 9 9 % 以上であった C 尚従来 7^ β2 の単味の焼結体でこ の よ う な緻密 ¾ も のは 得 られていない。
    [0043] 実施例 2.
    [0044] 実施例 I で得 られた ァ S2 焼結体は、 金属と 同程度の 電気伝導性を示す特異な セ ラ ミ ッ ク スである こ とが導電 テ ス ト に よって確認さ れた。 ま た放電切断によ って容易 に加工で き た。
    [0045] 焼結体の ヌ 一 プ硬さは、 4， 100 と著 し く 硬 く 、 超 硬合金に容易に傷をつける こ と ができ た。
    [0046] 実施例 3.
    [0047] テ ル ミ ッ ト 組成物の量を 36 . 7 ^ に して圧力 を I 万気 圧に し た以外は実施例 I と同様の条件でテ ス ト を行なつ た。 テ ル ミ ッ ト 反応発熱量は約 3 5 ^ であ り ： Γ t S2 の 融点 （ 既知のデー タ では 2 ,9S0 1C ) 以上に加熱さ れる と 見積られ た。 こ の実施例でも Γ¾ β2 粉末は緻密 ¾焼結体 と して得 られた。
    [0048] 光学顕微鏡を用いて結晶粒径を観察 し た と こ ろ著 し く 成長粗大化を してお り 、 平均 100 〜 200 /^であ った。 出 発原料がお よ そ I 0 βτηである こ と か ら、 著しい高温ま で 加熱でき たこ と が判明 し た。
    [0049] 実施例 4
    [0050] 粒度 325 メ ッ シ ュ以下の 57β2 粉末 （ セ ラ ッ ク社製 ） 20 . 0 9 を その他の条件は実施例 I と 全ぐ 同様の条件で 焼結テ ス ト を行 つた。 5 S2 は嶽密 焼結体の状態で 得 られ、 良好 ¾電気伝導性を示 し た。 ま た硬度が大き く 超硬合金に傷をつける こ とのでき る こ と が確認さ れた。 実施例 5.
    [0051] 粒度 325 メ ッ シ ュ以下の Ζτ·β2 粉末 （ セ ラ ッ ク社製 ） 1 1 . 3 f を 2 4 ^の量の e203 / Al = レ2 モ ル比組成の テ ル ミ ッ ト 組成物を用いそれ以外は実施例 I と同 じ条件 で焼結テ ス ト を行 ¾つた。 本実施例の反応発熱量は約 23 であ り 、 試料部の到達温度はお よ そ 2640 X：と見積ら れた。
    [0052] 本実施例でも Ζτ·β2 は緻密る 灰色、 金属光沢を呈する 焼結体 と して得 られ、 電気の良導体であった。 ま た結晶 粒の'成長は認め られず微細る組'織で構成さ れる高硬度の 焼結体で超硬合金に容易に傷をつけ る こ と ができ た。 実施例 6.
    [0053] 実施例 5 で得 られた焼結体を放電加工の一種であ る NC 型 ワ イ ヤ カ ツ ト 装置を用い厚さ し 5 露 、 幅 3 霞 、 長さ 20 皿の棒状に切断した。 切断は超硬合金の ワ イ ヤ カ ツ ト と 同様に きわめて容易であ り 、 切断面の表面も平滑であつ た ο
    [0054] 従来のセ ラ ミ ッ ク ス例えば 2 03 、 Ζτ02 、 S i3 N4 が 電気の絶縁体でダ イ ヤ モ ン ドに よ る加工、 切断を行るわ な ければな らるいの と較べ放電加工性にす ぐれる点はェ 業的に き わめて有用であ る。
    [0055] さ らに上記 β2 棒状体に通電し赤〜白熱状態に加熱 - I o - し たが、 棒状体に何 ら変化は認め られず、 す ぐれた耐熱 性、 耐酸化性が確認さ れた。
    [0056] 実施例 7.
    [0057] 平均粒度およ そ 0 · 5 び 結晶化率およそ ？ 0 % の 3 N4 ( シ ュ タ ル ク社製 ） し 6 f を直径 1 2 . 8 篇高さ 7.2 丽 に 金型冷間成形 し た。 こ の円板体の上下面および側面を厚 さ 0. 1 露の タ ン タ ル板で囲み、 更に、 六方晶窒化硼素を 介 して、 e203 / ^ =レ2 モ ル比組成のテ ル ミ ッ ト 組成 物 1 0 . 1 ^ でと り 囲んだ、 こ れを図 I と 同様に超高圧装 置の中に設置し、 I 万気圧に加圧後テ ル ミ ッ ト に着火 し た。 本実施例のテ ル ミ ッ ト 反応熱は I 0 であ る。
    [0058] 得 られた焼結体は、 直径 I I'. 7 丽の緻密 ¾ 円板状で、 半径方向に収縮していた。 ベ ル ト 型超高圧装置では上下 の対向する ア ン ビ ル で加圧する ため、 加圧 と直角の半径 方向は、 初期直径よ り 若干膨張するのが一般的である。 こ れ に対 して本実施例でみ られた半径方向の収縮は、 そ の周囲に配置し たテ ル ミ ッ ト 組成物が着火に よ り溶融し、 静水-圧的に加圧 し た こ と を示 している。 得られた焼結体 の栢対密度は 9 7 % 以上で、 X線回折に よ り完全に ^結 晶に相変態 し た良好な焼結体であった。
    [0059] 実施例 S.
    [0060] テ ル ミ ッ ト 組成物の量を実施例 7 の 2 倍に し、 他は実 施例 7 と全く 同じ条件でテ ス ト し た。 実施例 7 と 同じ く 相対密度 ？ 7 ダ。以上の焼結体が得られた。 焼結体断面の X線回折では ^栢 と 共に α相がか ¾ り 存在する こ と が明 らかにる つた。 α:相は低温、 ^相は高温で安定る構造で あ り、 本実施例では実施例 7 よ り 発熱量を増加 し たに も かかわ らずむ し ろ試料部が低温になったこ と を示し てい る。 こ の理由 と しては、 S N4 が熱伝導率が著 し く 小さ いために表面温度が著 し く 上昇し、 テ ル ミ ッ ト 組成物 と の間に配置 し た六方晶窒化ホ ウ 素および S 4 被焼結物 の表面層が分解的に蒸発 し、 断熱的な ガ ス栢を形成 し た ため と推定さ れる。 本発明法で熱伝導率の低い物質を焼 結する場合には、 焼結体寸法に制限がある こ と を示すも の と考え られ る。 し か し、 このこ とは、 本発明法の欠点 の I つ とはるっても ； 結合助剤な しに単珠の 'S t3N4 焼結 体が得 られる とい う 大き ¾効果を否定する ものでは い。 実施例 9.
    [0061] 5 重量グ。 F2 O3、 3 重量％ 203 残部の S t3N4 よ り 成る 粉末の混合物 9 ^ を 36 .7 の Fe203 ノ A - レク モ ル比 組成のテ ル ミ ッ ト組成物を用い実施例 I と同様に配置し、 2 万気圧で焼結テ ス ト を行な った。 緻密 円板状焼結体 が得ら れ、 円板表面で測定 した硬さは ピ ツ カ 一 ス I，？ 50 /ν,π であった。
    [0062] Υ203、 Al 03、 MfO ¾ どの焼結助剤を用いれば、 S 3N4 は常圧焼結が可能であ る。 し か し窒素雰囲気中で I 気圧、 1 750 1C で焼結し た本実施例 と 同じ結成の常圧焼結体の 硬さは ビ ッ カ ー ス し 300 〜 1 , 400 /ιά であ り 、 本発明 法に よ り 著 し く 高硬度にな る こ と がわかった。 ま た、 大 き 荷重で押 しつけ た ビッ カ ー ス硬さ試験の圧痕の角か ら発生する亀裂長さ に よって破壊靱性を測定するいわゆ る マ イ ク ロ イ ンデノテー シ ョ ン法で求め た は | 〜
    [0063] 一 3 一 3 1 0 MNm 2 であ り 、 前記常圧焼結体の 4.5 〜 5.5 ΜΝτη 2 のおよ そ 2 倍の靱性が得 られた。
    [0064] 本実施例の よ う に、 焼結助剤を添加 して S 13 N4 を焼結 する場合、 液栢焼結と ¾る ため、 結晶粒が著 し く 成長す る。 例えば S i3 N4 の I 次粒子径が 0.5 # であって も得 ら れる焼結体の 5t3N4 はおよ そ 5 〜 1 0 倍の大き さ に成長 する。 こ れは常圧、 高圧両方で共通 して起る現象である。
    [0065] 一方、 本実施例で得られた焼結体の S¾3N4 結 粒径を 電子顕微鏡で調べた と こ ろ、 約 0.5 ^の粒成長はほ とん ど見られなかった。 常] £·焼結よ り 高密度に り 、 かつ結晶粒が成長しに く い本発明法の効果が、 前記の よ う る高硬度、 高靱性の原 因 と推定さ れる。 実施例 I 0.
    [0066] J IS SKH 5 7 相当の高速度鋼粉末 2 0 ^ を第 I 図の I 3 に示す位置に充塡した。 ま すこ第— I 図の I 2 に示 し た テ ル ミ ッ ト 組成物 と し て 03 / S t = 2/3 の モ ル比組成 物を 2 5 用い I 万気圧 ま で加圧 し、 黒鉛ヒ ー タ に通電 して加熱 した。 試料部温度が 480 Ό に達し た時点で前記 テ ル ミ ッ ト に着火し た。 - I 3 - 本実施例のテ ル ミ ッ ト 発熱量は I 6 mg で あ り 、 反応 速度は を用いたテ ル ミ ッ ト よ り 遅い。 着火後 5 分間保 持 し、 除圧し た と こ ろ、 高速度鋼の緻密 焼結体が得 ら れた。 焼結体の相対密度は I 00 % であった。 こ の よ う に 本発明方法に よ れば、 短時間で緻密 金属焼結体が得ら し る O
    [0067] 実施例 I I.
    [0068] e - | S 重量％ Cr - 2 重量％ M。 の組成を持つフ ェ ラ ィ ト 系ス テ ン レ ス 鋼 ^末に 2 体積 相当の 0. 1 よ り 細 かい r - ア ル ミ ナを添加 し、 高エ ネ ル ギ ー ボ ー ル ミ ルを 用いて 2 0 時間混合 し、 フ ェ ラ イ ト 結晶粒を I ^1以下に 微細化する と と も にア ル ミ'ナを均一に分散さ せた。
    [0069] こ の混合物粉末 2 0 ^ を実施例 I 0 と全く 同様に配置 し 2 万気圧で着火 し焼結し た。 但し本実施例では実施例 1 0 の黒铅 ヒ ー タ を使用せず、 ガ ス ケ ッ ト 部よ り 直径 I の e - ^^ 合金線を揷入 し、 その回路の一部を、 ^203/ Si よ り 成るテ ル ミ ッ ト 組成物に接触さ せておいた。 着 ikは こ の F e - ^ 合金線に電気を供給する こ と に よ っ て 行なった。 得 られた焼結体は、 焼結の ま まの硬さ が ビ ッ カ ー ス硬さ で S60 / 、 800 の高温硬さ が 3 I 0 / 、 S00 TCで一時間焼も ど し たのちの硬さ が 720 と 著し く 高硬度であった。 高圧下での短時間急速加熱であ るた め、 著 し く 微細 結晶粒よ り 成 り 、 1 000 倍で光学顕微 鏡観察を行なっても 、 ア ル ミ ナ の検出およびス テ ン レ ス - I 4 - の結晶粒径の測定は困難であった。
    [0070] 以上の如 く 、 本発明法は高圧力 と 高温を加える こ と が 可能であ り焼結が困難な高融点セ ラ ミ ッ ク スゃ高融点金 属の焼結に きわめて有効である。 上記実施例は本発明の 実施例の一部を示 し た も のであ って、 例えば ，^^， Be Zr , Υ ， Th , Τ ι , Hf , Cr , L a , Sm , Er どの元素の酸 化物、 Ί I , Ζτ ,Bf , V , N b , T a , Ai , S , Th , U ¾ どの窒 化物、 Τ ι , Ζτ , Hf ， V , Nb , T a , S ， W ,Μο , Crな どの炭 化物、 C , Ai , V , Nb， T a， Ti , ZT ,:Si， Sc， Y な どの ホ ゥ化物を基 とする セ ラ ミ ッ ク焼結体の製造法に用い る こ と ができ る。
    [0071] ま た、 ， 。 な どの高融点金属の緻密る焼結法 と し て も有効である。 .更にま た、 高圧下で短時間に加熱でき る こ とか ら、 結晶粒を成長さ せ ¾いで焼結でき 、 各種金 属、 合金および金属と セ ラ ミ ッ ク ス の複合体の焼結に適 用でき る。
    [0072] こ の結果、 工業的に き わめて有用 ¾ 材料を製造するこ と ができ る。 例えば、 実施例に示 し た ァ1 β2 , ΖτΒϊ ， Hf B2 は従来法では高密度の焼結体と しては得 られ ¾ か つ たも ので、 高硬度、 高融点、 耐食、 耐酸化性を利用 し、 耐熱材料、 耐食材料、 耐摩耗材料、 切削工具 ¾ どに適用 でき る。 更にそのす ぐれた導電性 と 耐熱性に よ り 、 高温 用発熱体、 電気接点材、 電極材料と して適用でき る。 ま た、 その導電性に よ り 放電加工が可能 とい う 特徵も 備え - I 5 - ている。 更に ま た、 中性子吸収断面積が大き く 、 原子炉 用の中性子遮断壁と して用いる こ とができ る。
    [0073] 一方、 S t 3 の焼結体は高硬度、 高靱性とい う 特徵に よ り 、 従来よ り長寿命の切削工具 と して有望である。 本 発明法で焼結さ れた高速度鋼や粒子分散ス テ ン レ ス 鋼は す ぐれた工具材料であ り 、 粒子 分散ス テ ン レ ス 鋼は耐食、 耐エ ロ 一 ジ ョ ン用材料お よび耐熱材料と して有望である。
    [0074] こ の よ う に本発明法は、 ほ とん ど全ての材料焼結に適 用可能で工業的に有用な材料を製造する こ と がで き る。
    [0075] 尚本発明の実施に あ たっては、 圧力は高い程、 望ま し いが特に I 万気圧以上の超高圧に限定さ れる も のでは く 、 例えば数百 の ホ ッ ト プ レ ス に適用 して も よ い こ とは言 う ま でも るい。
    [0076] 本発明の焼結方法に よ れば、 下記の著 しい効果を得る こ とができ る。
    [0077] ① 超高圧、 高温の加熱が可能であ るため、 従来焼結で き な かった高融点物質の緻密 焼結が可能である。
    [0078] ② 超高圧、 急速焼結のため、 結晶粒を粗大化させない で *緻密 ¾焼結体が得 られる。
    [0079] ③ 大容量の加熱電源が不要であ り 、 短時間加熱のた め 圧力容器材料に加わる熱負荷が小さい。
    权利要求:
    Claims
    請 求 の 範 囲 し 金属粉末、 セ ラ ミ ッ ク ス粉末ま たは金属粉末 と セ ラ ミ ッ ク ス粉末の混合物を加圧状態でテ ル ミ ッ ト 反応の発 熱に よ って加熱する前記粉末の焼結方法。
    2. 被焼結粉末とテ ル ミ ッ ト 組成物 との間に六方晶窒化 硼素そ して / ま たはタ ン タ ル製の遮断物を配置する特許 請求の範囲第 I 項記載の焼結方法。
    3. 被焼結粉末の外周全部にテ ル ミ ッ ト 組成物を配置し テ ル ミ ッ ト 反応の発熱に よって被焼結粉末を加熱する と 共にテ ル ミ ッ ト 反応生成物の一部又は全部を溶融 し、 そ れに よ って静水圧的に被焼結粉末を加圧する こ と を特徵 と-する特許請求の範囲第 I 項記載の焼結方法。
    4. テ ル ミ ッ ト 組成物が酸化鉄粉末と ア ル ミ ニ ウ ム 粉末 の混合物、 ま たは酸化鉄粉末と シ リ コ ン粉末の混合物、 ま たは酸化鉄粉末と ア ル ミ ニ ゥ ム粉末 と シ リ コ ン粉末の 混合物である こ と を特徵とする特許請求の範囲第 I 〜 3 項のいずれか一項記載の焼結方法。
    5. 圧力が一万気圧以上である こ と を特徵とする前記特 許請求の範囲第 I 項記載の焼結方法。
    6. 被焼結^末が： S2 , Z r β2 ま たは 5 2 のそれぞれ 単鈸か、 ま たはこ れ らの混合物か、 ま たはこ れ ら を基と する化合物の単独ま たは混合物であ る こ と を特徵 とする 特許請求の範囲第 I ま たは 5 項記載の焼結方法。
    7. 被焼結粉末が I 以下の粒子径であ る こ と を特徵 と する特許請求の範囲第 I 項記載の焼結方法。
    8. ι Β2 ま たは Z r β 2 ま たは 5 S2 の粉末ま たはそれ ら の二以上の混合物を加圧状態でテ ル ミ ッ ト 組成物の反応 熱に よって焼結して耐熱、 耐摩耗導電性、 な らびに 中性 子遮断性高密度焼結体を製造する特許請求の範囲第 I 項 記載の焼結方法。
    9- 圧力が I 万気圧以上である こ と を特徵 とする特許請 求の範囲第 S 項記載の焼結方法。
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