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JP2001181046A - Inorganic fiber bound ceramics, method for producing the same and high-surface accuracy member using the same - Google Patents

Inorganic fiber bound ceramics, method for producing the same and high-surface accuracy member using the same

Info

Publication number
JP2001181046A
JP2001181046A JP36231499A JP36231499A JP2001181046A JP 2001181046 A JP2001181046 A JP 2001181046A JP 36231499 A JP36231499 A JP 36231499A JP 36231499 A JP36231499 A JP 36231499A JP 2001181046 A JP2001181046 A JP 2001181046A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inorganic
fiber
crystalline
inorganic fiber
substance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP36231499A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Matsunaga
賢二 松永
Shinji Kajii
紳二 梶井
Toshihiko Nunogami
俊彦 布上
Toshihiro Ishikawa
敏弘 石川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ube Industries Ltd filed Critical Ube Industries Ltd
Priority to JP36231499A priority Critical patent/JP2001181046A/en
Publication of JP2001181046A publication Critical patent/JP2001181046A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Inorganic Fibers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a material having high fracture resistance and excellent in surface smoothness and to provide a method for producing the material. SOLUTION: The ceramics comprise inorganic fibers containing (a) an amorphous substance composed of Si, M, C and O, (b) an aggregate of crystalline microparticles of β-SiO2, MC and C and an amorphous substance of SiO2 and MO2 (M denotes Ti or Zr) or (c) a mixture of the amorphous substance (a) with the aggregate (b) and an inorganic substance containing (d) an amorphous substance composed of Si and O, as necessary, M, (e) a crystalline substance composed of crystalline SiO2 and/or MO2 or (f) a mixture of the above amorphous substance (d) with the above crystalline substance (e) and further containing crystalline microparticles composed of MC having <=100 nm particle diameter dispersed therein or the crystalline microparticles composed of the MC having <=100 nm particle diameter and crystalline particles composed of the MC having >100 nm to 1, 000 nm particle diameter dispersed therein and present so as to fill interstices among the inorganic fibers. The content of the inorganic fibers is >=80 vol.%.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は極めて高い表面平滑
性、及び高い破壊抵抗を有し、さらに1300℃以上の空気
中でも優れた力学的特性を発現する無機繊維結合セラミ
ックス、及びその製造方法並びにそれを用いた高表面精
度部材に関する。特に、極めて高い表面精度を有し、か
つ高い破壊抵抗を要求される部材、たとえば、高い製品
寸法公差が必要になる、はめあい部、ねじ部、摺動部、
メカニカルシール部、あるいはガスジェネレータエンジ
ン用部品に適用出来る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inorganic fiber-bound ceramic having extremely high surface smoothness and high puncture resistance and exhibiting excellent mechanical properties even in air at 1300 ° C. or higher, a method for producing the same, and a method for producing the same The present invention relates to a high-precision member using the same. In particular, members having extremely high surface accuracy and requiring high breaking resistance, such as fitting parts, screw parts, sliding parts, which require high product dimensional tolerances,
It can be applied to mechanical seal parts or parts for gas generator engines.

【0002】[0002]

【従来の技術及びその課題】炭化ケイ素、窒化ケイ素な
どに代表される単体のセラミックス材料は、高い耐熱
性、及び硬度を有しており、かつ表面加工を施すことに
より優れた表面平滑性を示すことから、油が潤滑剤とし
て使用できない高温領域、或いは極低温領域で転がり軸
受、すべり軸受等の摺動材として使用されている。ま
た、これらの単体セラミックスは、1300℃以上の高温で
優れた強度を示すことから、高効率ガスタービン用部材
として期待されていた。しかし、単体セラミックス固有
の欠点である脆さを有しており、内在する小さな気孔、
或いはクラックに非常に敏感であり、その特性は著しく
低下する。信頼性を上げるためには、脆さを改善し破壊
時の抵抗を大きくする、すなわち破壊エネルギを上げる
必要がある。
2. Description of the Related Art A simple ceramic material represented by silicon carbide, silicon nitride and the like has high heat resistance and hardness, and shows excellent surface smoothness when subjected to surface processing. Accordingly, oil is used as a sliding material for rolling bearings, sliding bearings, and the like in a high-temperature region or an extremely low-temperature region where oil cannot be used as a lubricant. In addition, since these simple ceramics exhibit excellent strength at a high temperature of 1300 ° C. or higher, they have been expected as members for high-efficiency gas turbines. However, it has the weakness inherent in simple ceramics, and has small internal pores,
Alternatively, it is very sensitive to cracks and its properties are significantly reduced. In order to increase reliability, it is necessary to improve brittleness and increase resistance at the time of breaking, that is, to increase breaking energy.

【0003】カーボン繊維強化カーボン基複合材料(以
下、C/C複合材料と記載する)並びにセラミックス繊
維強化セラミックス基複合材料(以下、CMCと記載す
る)は、上記のような単体セラミックスの脆さを、高温
特性を低下させることなく改善した材料であり、超高温
材料として盛んに研究が進められている。
[0003] The carbon fiber reinforced carbon matrix composite material (hereinafter referred to as C / C composite material) and the ceramic fiber reinforced ceramic matrix composite material (hereinafter referred to as CMC) have the above-mentioned brittleness of a single ceramic. It is a material that has been improved without deteriorating high-temperature characteristics, and has been actively studied as an ultra-high-temperature material.

【0004】これらの複合材料は、化学蒸着気相法(CV
D法)、化学浸透気相法(CVI法)、ポリマー含浸法(PIP
法)、或いはホットプレス法により製造されている。何
れの方法においても、特に連続繊維で強化された複合材
料は、内部に気孔が残存しやすく、単体のセラミックス
に比べて緻密性が低い。そのため機械加工後の表面には
気孔が露出した部分が存在し、その周辺においては、繊
維、並びにマトリックスの欠落が発生しやすくなる。ま
た、表面に露出した気孔に異物が混入すると摺動材など
の場合は、摩擦抵抗の増大が起こる。したがって、複合
材料においては、表面の平滑性を向上させ、表面に露出
する気孔をなくす必要がある。CMCの1種であるセラ
ミックス繊維強化ガラスセラミックス基複合材料は、比
較的緻密性が高いが、マトリックス材料がガラスである
ことから、1200℃以上の高温ではマトリックスの軟化に
より、強度が低下する。よって、1300℃以上の高温での
使用は困難である。
[0004] These composites are prepared by chemical vapor deposition (CV).
D method), chemical osmosis gas phase method (CVI method), polymer impregnation method (PIP
Method) or hot press method. In any of the methods, in particular, a composite material reinforced with continuous fibers tends to have pores remaining therein and has a lower density than a single ceramic. Therefore, there is a portion where the pores are exposed on the surface after machining, and in the periphery thereof, the fiber and the matrix are likely to be missing. In addition, if foreign matter enters the pores exposed on the surface, in the case of a sliding material or the like, the frictional resistance increases. Therefore, in a composite material, it is necessary to improve the smoothness of the surface and eliminate pores exposed on the surface. Ceramic fiber-reinforced glass-ceramic-based composite materials, which are one type of CMC, have relatively high density, but since the matrix material is glass, the strength is reduced due to the softening of the matrix at 1200 ° C. or higher. Therefore, use at a high temperature of 1300 ° C. or more is difficult.

【0005】C/C複合材料、又はSiC/SiC複合材料
の表面の緻密性を改善する手段として、表面コーティン
グが考えられるが、コーティング行程の追加はコスト高
をまねくことになる。また、熱衝撃、及び異物の衝突に
より、或いは、母材と異なる物質をコーティングした場
合は熱膨張差によりコーティング膜が剥離する。
As a means for improving the surface compactness of the C / C composite material or the SiC / SiC composite material, surface coating can be considered, but the additional coating step increases the cost. Further, the coating film is peeled off due to a thermal shock and collision of a foreign substance, or when a substance different from the base material is coated, due to a difference in thermal expansion.

【0006】[0006]

【課題を解決する技術的手段】本発明の目的は、破壊抵
抗が大きく、かつ表面コーティングをしなくても表面の
平滑性に優れた材料、及びその製造方法を提供すること
であり、極めて高い表面精度を有し、かつ高い破壊抵抗
を要求される部材、たとえば、高い製品寸法公差が必用
になる、はめあい部、ねじ部、摺動部、メカニカルシー
ル部、あるいはガスジェネレータエンジン用部品に適用
出来る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a material having a high breaking resistance and excellent surface smoothness without a surface coating, and a method for producing the same. It can be applied to parts that have surface accuracy and high fracture resistance, such as fitting parts, screw parts, sliding parts, mechanical seal parts, or parts for gas generator engines that require high product dimensional tolerances. .

【0007】本発明によれば、(a)Si、M、C及びOか
らなる非晶質物質、(b)β-SiC、MC及びCの結晶質微
粒子と、SiO2及びMO2の非晶質物質との集合体(MはT
i又はZrを示す)、又は(c)上記(a)の非晶質物質と上記
(b)の集合体との混合物を含有する無機質繊維と、この
無機質繊維の間隙を充填するように存在する、(d)Si及
びO、場合によりMからなる非晶質物質、(e)結晶質のS
iO2及び/又はMO2からなる結晶質物質、又は(f)上記
(d)の非晶質物質と上記(e)の結晶質物質との混合物を含
有し、かつ100nm以下の粒径のMCからなる結晶質微粒
子が分散した無機物質、又は100nm以下の粒径のMCか
らなる結晶質微粒子と100nm超〜1000nmの粒径のMCか
らなる結晶質粒子が分散した無機物質とからなり、上記
無機繊維の含有量が80体積%以上であり、さらに、上記
の無機質繊維と上記無機物質、及び無機質繊維同士との
境界層として1000nm以下の粒径のMCからなる結晶質粒
子が分散した1〜1000nmの非晶質及び/又は結晶質の炭
素が非整合的に混在した層が存在する無機繊維結合セラ
ミックスであって、該無機繊維結合セラミックスの表面
が十点平均粗さ(Rz)5μm(基準長さ3mm)以下であ
り、また破壊試験において応力−変位曲線が非線形挙動
を示し即時破壊しないことを特徴とする無機繊維結合セ
ラミックスが提供される。
According to the present invention, (a) an amorphous substance composed of Si, M, C and O, (b) crystalline fine particles of β-SiC, MC and C, and an amorphous substance of SiO 2 and MO 2 (M is T
i or Zr), or (c) the amorphous material of (a) and the above
(b) an inorganic fiber containing a mixture with the aggregate of (b), an amorphous material consisting of (d) Si and O, and optionally M, present so as to fill gaps between the inorganic fibers, (e) crystal Quality S
a crystalline substance consisting of SiO 2 and / or MO 2 or (f)
(d) an inorganic substance containing a mixture of the amorphous substance and the crystalline substance of (e), and in which crystalline fine particles of MC having a particle diameter of 100 nm or less are dispersed, or a particle having a particle diameter of 100 nm or less. It is composed of an inorganic substance in which crystalline fine particles composed of MC and crystalline particles composed of MC having a particle diameter of more than 100 nm to 1000 nm are dispersed, and the content of the inorganic fiber is 80% by volume or more, and further, the inorganic fiber And the above-mentioned inorganic substance, and 1 to 1000 nm of amorphous and / or crystalline carbon in which crystalline particles composed of MC having a particle size of 1000 nm or less are dispersed as an interface layer between inorganic fibers and the inorganic fibers are inconsistently mixed. Inorganic fiber-bound ceramics with a layer, the surface of the inorganic fiber-bound ceramics has a ten-point average roughness (Rz) of 5 μm or less (reference length 3 mm) or less, and the stress-displacement curve is non-linear in a fracture test. Inorganic fiber characterized by not showing instantaneous destruction A fiber bonded ceramic is provided.

【0008】さらに、本発明によれば、主としてSiCの
結晶構造からなる無機繊維であって、2A族、3A族及び3B
族の金属原子からなる群から選ばれる少なくとも1種の
金属原子を含有する無機繊維が最密充填に極めて近い構
造に結合し、繊維間には1〜50nmの炭素を主成分とする
境界層が形成されている無機繊維結合セラミックスであ
って、該無機繊維結合セラミックスの表面が十点平均粗
さ(Rz)5μm(基準長さ3mm)以下であり、また破壊試
験において応力−変位曲線が非線形挙動を示し即時破壊
しないことを特徴とする無機繊維結合セラミックスが提
供される。
Further, according to the present invention, there is provided an inorganic fiber mainly comprising a crystal structure of SiC, wherein the inorganic fiber comprises a 2A group, a 3A group and a 3B group.
Inorganic fibers containing at least one metal atom selected from the group consisting of group metal atoms are bonded to a structure that is very close to close-packed, and a boundary layer mainly composed of 1 to 50 nm carbon is formed between the fibers. The formed inorganic fiber-bonded ceramics, wherein the surface of the inorganic fiber-bonded ceramics has a ten-point average roughness (Rz) of 5 μm or less (reference length of 3 mm) or less, and the stress-displacement curve is non-linear in a fracture test. And an inorganic fiber-bonded ceramic characterized by not being destroyed immediately.

【0009】さらに、本発明によれば、内面層と表面層
とからなる無機繊維であって、内面層が、(a)Si、M、
C及びOからなる非晶質物質、(b)β-SiC、MC及びC
の結晶質超微粒子と、SiO2及びMO2の非晶質物質との
集合体(MはTi又はZrを示す。)、又は(c)上記(a)の非晶
質物質と上記(b)の集合体との混合物を含有する無機質
物質で構成され、表面層が(d)Si及びO、場合によりM
からなる非晶質物質、(e)結晶質のSiO2及び/又はMO
2からなる結晶質物質、又は(f)上記(d)の非晶質物質と
上記(e)の結晶質物質との混合物を含有する無機質物質
で構成され、かつ、表面層の厚さT(単位μm)がT=aD(こ
こで、aは0.023〜0.053の範囲内の数値であり、Dは無機
繊維の直径(単位μm)である。)を満足する無機繊維の積
層物を、(g)金属又はガラス容器内に真空封入して、不
活性ガス雰囲気中、800〜1600℃の範囲の温度で1000〜1
0000kg/cm2の等方加圧下で処理するか、あるいはカーボ
ンダイスにセットして、不活性ガス雰囲気中、800〜190
0℃の範囲の温度で100〜1000kg/cm2の加圧下でホットプ
レス処理した後、金属又はガラス容器から、あるいはカ
ーボンダイスから処理した無機繊維の積層物集合体を取
出し、不活性ガス雰囲気中、1550〜2000℃の範囲の温度
で1000〜10000kg/cm2の等方加圧下で処理するか、又
は、(h)カーボンダイスにセットして、不活性ガス雰囲
気中、1500〜2000℃の範囲の温度で100〜1000kg/cm2
加圧下でホットプレス処理し、(i)得られた無機繊維結
合セラミックスを表面加工することを特徴とする表面が
十点平均粗さ(Rz)5μm(基準長さ3mm)以下である無
機繊維結合セラミックスの製造方法が提供される。
Further, according to the present invention, there is provided an inorganic fiber comprising an inner surface layer and a surface layer, wherein the inner surface layer comprises (a) Si, M,
Amorphous substance consisting of C and O, (b) β-SiC, MC and C
Crystalline and ultrafine particles aggregate of an amorphous substance of SiO 2 and MO 2 of the (M represents Ti or Zr.), Or (c) the amorphous substance and the above-mentioned (a) (b) Consisting of an inorganic substance containing a mixture with the aggregate of (d), wherein the surface layer is composed of (d) Si and O, and
Amorphous material consisting of (e) crystalline SiO 2 and / or MO
2 , or (f) an inorganic material containing a mixture of the amorphous material of (d) and the crystalline material of (e), and a thickness T of the surface layer ( A laminate of inorganic fibers satisfying T = aD (where a is a numerical value in the range of 0.023 to 0.053, and D is the diameter of the inorganic fibers (unit μm)) is expressed by (g ) Vacuum sealed in a metal or glass container, and in an inert gas atmosphere at a temperature in the range of
Treat under isostatic pressure of 0000 kg / cm 2 or set in a carbon die, and in an inert gas atmosphere, 800 to 190
After hot-pressing under a pressure of 100 to 1000 kg / cm 2 at a temperature in the range of 0 ° C., take out the processed aggregate of inorganic fibers from a metal or glass container, or from a carbon die, in an inert gas atmosphere. either treated with isotropic pressure of 1000~10000kg / cm 2 at a temperature in the range of 1,550-2,000 ° C., or, (h) is set to carbon die, in an inert gas atmosphere, the range of 1500 to 2000 ° C. Hot-pressing under a pressure of 100 to 1000 kg / cm 2 at a temperature of (i) surface treatment of the obtained inorganic fiber-bound ceramics, characterized in that the surface has a ten-point average roughness (Rz) of 5 μm (standard A method for producing an inorganic fiber-bound ceramic having a length of 3 mm or less is provided.

【0010】さらに、本発明によれば、(a)ケイ素原子
に対する炭素原子の割合がモル比で1.5以上であるポリ
シラン或いはその加熱反応物に、2A族、3A族及び3B族の
金属元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属
元素含有有機ケイ素重合体を調製する第1行程、(b)金属
元素含有有機ケイ素重合体を溶融紡糸して紡糸繊維を得
る第2行程、(c)紡糸繊維を酸素含有雰囲気中50〜170℃
で加熱して不融化繊維を調製する第3行程、(d)不融化繊
維、又は不融化繊維を不活性ガス中で無機化した無機化
繊維から予備形状物を製作し、これを型内に仕込み、真
空、不活性ガス、還元ガス及び炭化水素からなる群から
選ばれる少なくとも1種からなる雰囲気中で、1700〜220
0℃の温度範囲で加圧する第4行程、(e)得られた無機繊
維結合セラミックスを表面加工する第5行程からなるこ
とを特徴とする表面が十点平均粗さ(Rz)5μm(基準長
さ3mm)以下である無機繊維結合セラミックスの製造方
法が提供される。
Furthermore, according to the present invention, (a) a polysilane having a molar ratio of carbon atoms to silicon atoms of 1.5 or more or a heat-reacted product thereof comprises a metal element of group 2A, 3A or 3B. A first step of preparing at least one metal element-containing organosilicon polymer selected from the group, (b) a second step of melt-spinning the metal element-containing organosilicon polymer to obtain a spun fiber, (c) a spun fiber The oxygen containing atmosphere in 50 ~ 170 ℃
The third step of preparing the infusibilized fiber by heating in (d) infusible fiber, or a preliminary shape from the mineralized fiber obtained by mineralizing the infusible fiber in an inert gas, and put this in a mold Charge, vacuum, in an atmosphere consisting of at least one selected from the group consisting of an inert gas, a reducing gas and a hydrocarbon, 1700 to 220
The surface has a ten-point average roughness (Rz) of 5 μm (reference length), which comprises a fourth step of applying pressure in a temperature range of 0 ° C., and a fifth step of (e) surface-treating the obtained inorganic fiber-bound ceramics. 3 mm) or less is provided.

【0011】また、本発明によれば、前記載の無機繊維
結合セラミックスからなる高表面精度部材が提供され
る。
Further, according to the present invention, there is provided a high-precision member made of the above-mentioned inorganic fiber-bound ceramics.

【0012】本発明では、内部構造の異なる2種類の無
機繊維結合セラミックスを提案している。まず、本発明
の請求項1の無機繊維結合セラミックスについて説明す
る。無機質繊維は(a)Si、M、C及びOからなる非晶質
物質、(b)β-SiC、MC及びCの結晶質微粒子と、SiO
2及びMO2の非晶質物質との集合体(MはTi又はZrを示
す)、又は(c)上記(a)の非晶質物質と上記(b)の集合体と
の混合物で構成される。(b)におけるβ-SiCとMCとは
それらの固溶体として存在することもでき、またMCは
炭素欠損状態であるMC1-x(xは0以上で1未満の数であ
る。)として存在することもできる。無機質繊維を構成
する各元素の割合は、通常、Si:30〜60重量%、M:0.5〜
35重量%、好ましくは1〜10重量%、C:25〜40重量%、O:
0.01〜30重量%である。無機質繊維の相当直径は一般に5
〜20μmである。
The present invention proposes two types of inorganic fiber-bound ceramics having different internal structures. First, the inorganic fiber-bonded ceramic according to claim 1 of the present invention will be described. The inorganic fibers are (a) an amorphous substance composed of Si, M, C and O, (b) crystalline fine particles of β-SiC, MC and C, and SiO 2.
2 and an aggregate of MO 2 and an amorphous material (M represents Ti or Zr), or (c) a mixture of the amorphous material of (a) and the aggregate of (b). You. β-SiC and MC in (b) can also exist as a solid solution thereof, and MC exists as MC 1-x (x is a number of 0 or more and less than 1) in a carbon-deficient state. You can also. The ratio of each element constituting the inorganic fiber is usually Si: 30 to 60% by weight, M: 0.5 to
35% by weight, preferably 1 to 10% by weight, C: 25 to 40% by weight, O:
It is 0.01 to 30% by weight. The equivalent diameter of inorganic fibers is generally 5
2020 μm.

【0013】無機質繊維は本発明の無機繊維結合セラミ
ックス中に80体積%以上、好ましくは85〜91体積%存在す
る。それぞれの無機質繊維の表面には、非晶質及び/又
は結晶質の炭素が、1〜1000nmの範囲、好ましくは10〜3
00nmの厚さで境界層として非整合的に層状に生成してい
る。そして、この無機質繊維の間隙を充填するように緻
密に、(d)Si及びO、場合によりMからなる非晶質物
質、(e)結晶質のSiO2及び/又はMO2からなる結晶質
物質、又は(f)上記(d)の非晶質物質と上記(e)の結晶質
物質との混合物の無機質物質が存在している。即ち、無
機質繊維同士の境界、及び無機質物質と無機質繊維の境
界に非晶質及び/又は結晶質の炭素が非整合に層状に存
在している。
The inorganic fiber is present in the inorganic fiber-bound ceramic of the present invention in an amount of 80% by volume or more, preferably 85 to 91% by volume. On the surface of each inorganic fiber, amorphous and / or crystalline carbon is in the range of 1 to 1000 nm, preferably 10 to 3 nm.
It is formed as a boundary layer with a thickness of 00 nm in an inconsistent layer. Then, (d) an amorphous substance composed of Si and O, and possibly M, and (e) a crystalline substance composed of crystalline SiO 2 and / or MO 2 so as to fill the gaps of the inorganic fibers. Or (f) an inorganic substance of a mixture of the amorphous substance of (d) and the crystalline substance of (e). That is, amorphous and / or crystalline carbon is present in a layered manner at the boundary between the inorganic fibers and at the boundary between the inorganic substance and the inorganic fiber in an inconsistent manner.

【0014】さらに、上記無機物質中には、100nm以下
の粒径のMCからなる結晶質微粒子、又は100nm以下の
粒径のMCからなる結晶質微粒子と100nm超〜1000nmの
粒径のMCからなる結晶質粒子が分散している。また、
上記炭素層には、1000nm以下の粒径のMCからなる結晶
質粒子が分散している。上記無機物質中及び炭素層に含
まれる100nm超〜1000nmの粒径のMCからなる結晶質粒
子は0.01〜5体積%混在させることが好ましい。また、10
0nm以下の粒径のMCからなる結晶質微粒子は0.1〜5体
積%混在させることが好ましい。
Further, in the above-mentioned inorganic substance, crystalline fine particles composed of MC having a particle diameter of 100 nm or less, or crystalline fine particles composed of MC having a particle diameter of 100 nm or less and MC having a particle diameter of more than 100 nm to 1000 nm are included. Crystalline particles are dispersed. Also,
In the carbon layer, crystalline particles made of MC having a particle size of 1000 nm or less are dispersed. Crystalline particles of MC having a particle size of more than 100 nm to 1000 nm contained in the inorganic substance and in the carbon layer are preferably mixed at 0.01 to 5% by volume. Also, 10
It is preferable to mix 0.1 to 5% by volume of crystalline fine particles made of MC having a particle size of 0 nm or less.

【0015】次に、本発明の請求項2の無機繊維結合セ
ラミックスについて説明する。請求項2の無機繊維結合
セラミックスを構成する繊維材は、主としてSiC結晶の
焼結構造からなり、良好に焼結した領域ではSiC結晶間
で強固な界面強度を発現しており、破壊はSiCの結晶粒
内で進行する。この結合体を構成する繊維材の破面観察
では、このようなSiCの粒内破壊が繊維材断面の少なく
とも30%以上の領域で認められる。なお、上記繊維材の
破断面では、SiC結晶間の粒内破壊により観察される良
好な焼結領域と、粒内破壊領域が混在している場合もあ
る。
Next, the inorganic fiber-bonded ceramic according to the second aspect of the present invention will be described. The fiber material constituting the inorganic fiber-bonded ceramics according to claim 2 mainly has a sintered structure of SiC crystals, and in a region where sintering is excellent, a strong interface strength is exhibited between the SiC crystals. Proceeds within the crystal grains. Observation of the fracture surface of the fibrous material constituting this bonded body shows that such intragranular fracture of SiC is observed in at least 30% or more of the cross section of the fibrous material. In the fracture surface of the fibrous material, a favorable sintered region observed due to intragranular fracture between SiC crystals and an intragranular fracture region may be mixed.

【0016】前記繊維材は、2A族、3A族及び3B族の金属
元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属原子
を含有する。繊維材を構成する元素の割合は、通常、S
i:55〜70重量%、C:30〜45重量%、M(2A族、3A族及
び3B族の金属元素):0.05〜4.0重量%、好ましくは、0.
1〜2.0重量%である。2A族、3A族及び3B族の金属元素の
中では、特にBe、Mg、Y、Ce、B、Alが好ましく、こ
れらはいずれもSiCの焼結助剤として知られているもの
で、また有機ケイ素ポリマーのSi−H結合と反応し得る
キレート化合物やアルキシド化合物が存在するものであ
る。この金属の割合が過度に少ないと繊維材の十分な結
晶性が得られず、その割合が過度に高くなると、粒界破
壊が多くなり力学的特性の低下を招くことになる。
[0016] The fibrous material contains at least one metal atom selected from the group consisting of group 2A, group 3A and group 3B metal elements. The ratio of the elements constituting the fiber material is usually S
i: 55 to 70% by weight, C: 30 to 45% by weight, M (metal element of Group 2A, 3A and 3B): 0.05 to 4.0% by weight, preferably 0.
It is 1 to 2.0% by weight. Among the metal elements of groups 2A, 3A and 3B, particularly preferred are Be, Mg, Y, Ce, B, and Al, all of which are known as sintering aids for SiC. There are chelate compounds and alkoxide compounds that can react with the Si—H bond of the silicon polymer. If the proportion of the metal is too small, sufficient crystallinity of the fiber material cannot be obtained, and if the proportion is too high, the intergranular fracture will increase and the mechanical properties will decrease.

【0017】上記繊維材の全て或いは大部分は多角形状
に変形し、最密充填構造に極めて近い状態に充填されて
いる。また、繊維と繊維との境界領域には1〜50nmの炭
素を主成分とする境界層が形成されており、上記に示し
た構造を反映して、1600℃における強度が室温強度の80
%以上の極めて高い力学的特性を発現する。
All or most of the above-mentioned fiber material is deformed into a polygonal shape and is filled in a state very close to the close-packed structure. Further, in the boundary region between fibers, a boundary layer mainly composed of carbon of 1 to 50 nm is formed, and the strength at 1600 ° C. is 80% of room temperature strength, reflecting the structure shown above.
It exhibits extremely high mechanical properties of at least%.

【0018】また、上記繊維材は、1方向に引き揃えら
れたシート状物の積層状態と同様の配向状態、2次元織
物の積層状態と同様の配向状態、3次元織物の状態と同
様の配向状態、或いはランダム配向状態のいずれか又は
それらの複合組織からなることができる。これらは、目
的とする形状物に要求される力学的特性により暫時選択
されるものである。
The above-mentioned fibrous material has the same orientation as the laminated state of the sheet-like materials aligned in one direction, the same orientation as the laminated state of the two-dimensional fabric, and the same orientation as the three-dimensional fabric. State, or a randomly oriented state, or a composite structure thereof. These are temporarily selected depending on the mechanical properties required for the target shape.

【0019】本発明の請求項1並びに2の無機繊維結合
セラミックスに共通して重要なことは、無機繊維結合セ
ラミックスの気孔率が2%以下と極めて緻密であることか
らホーニング加工、或いはラッピング加工等の機械加工
により表面を十点平均粗さ(Rz)5μm(基準長さ3mm)
以下に仕上げることが可能であり、表面に気孔等のボイ
ドが露出していないということである。またこれに加え
て、破壊試験において応力(荷重)−変位(ひずみ)曲
線が非線形挙動を示し即時破壊することなく、万が一表
面にクラックが発生しても一機に最終破壊にまでいたら
ないということである。
What is important in common with the inorganic fiber-bound ceramics of the first and second aspects of the present invention is that the porosity of the inorganic fiber-bound ceramics is extremely low at 2% or less, so that honing, lapping, etc. Surface has 10-point average roughness (Rz) 5μm (standard length 3mm)
It is possible to finish as follows, which means that voids such as pores are not exposed on the surface. In addition to this, the stress (load) -displacement (strain) curve shows nonlinear behavior in the fracture test and does not break immediately, so that even if a crack occurs on the surface, it does not reach the final failure in one machine. It is.

【0020】次に、本発明の無機繊維結合セラミックス
の製造方法について説明する。本発明では2種の無機繊
維結合セラミックスを提案しているので、それぞれにつ
いて説明する。まず、請求項1の無機繊維結合セラミッ
クスの製造方法について説明する。本発明の原料として
使用される無機質繊維は、例えば特開昭62-289641号公
報に記載の方法に従って、無機質繊維を酸化性雰囲気下
に500〜1600℃の範囲の温度で加熱することによって調
製することができる。この無機質繊維(M:Ti)は宇部興
産株式会社からチラノ繊維(登録商標)として市販されて
いる。無機質繊維の形態については特別に制限はなく、
連続繊維、連続繊維を切断したチョップ状短繊維、或い
は連続繊維を一方向に引き揃えたシート状物又は織物で
あることができる。
Next, a method for producing the inorganic fiber-bound ceramics of the present invention will be described. Since the present invention proposes two types of inorganic fiber-bound ceramics, each will be described. First, a method for producing an inorganic fiber-bound ceramic according to claim 1 will be described. The inorganic fiber used as a raw material of the present invention is prepared by heating the inorganic fiber at a temperature in the range of 500 to 1600 ° C under an oxidizing atmosphere, for example, according to the method described in JP-A-62-289641. be able to. This inorganic fiber (M: Ti) is commercially available from Ube Industries, Ltd. as Tyranno Fiber (registered trademark). There is no particular limitation on the form of the inorganic fiber,
It may be a continuous fiber, a chopped short fiber obtained by cutting the continuous fiber, or a sheet-like material or woven fabric in which the continuous fibers are aligned in one direction.

【0021】上記の繊維を空気、純酸素、オゾン、水蒸
気、炭酸ガスなどの酸化性雰囲気で加熱処理することに
よって無機質繊維の表面層が形成される。無機質繊維の
表面層の厚さT(μm)が、T=aD(ここで、aは0.023〜0.053
の範囲内の数値であり、Dは無機質繊維の直径(単位μm)
である。)を満足するように、加熱処理条件を選択する
ことが必要である。表面層の厚さを上記範囲に厳密に制
御することにより、気孔率が2%以下の極めて緻密な無機
繊維結合セラミックスを調製することが可能になる。
The above fibers are subjected to a heat treatment in an oxidizing atmosphere such as air, pure oxygen, ozone, water vapor or carbon dioxide to form a surface layer of inorganic fibers. The thickness T (μm) of the surface layer of the inorganic fiber is T = aD (where a is 0.023 to 0.053
Where D is the diameter of the inorganic fiber (unit: μm)
It is. It is necessary to select heat treatment conditions so as to satisfy ()). By strictly controlling the thickness of the surface layer within the above range, an extremely dense inorganic fiber-bound ceramic having a porosity of 2% or less can be prepared.

【0022】これにより、内面層と表面層とからなる無
機繊維であって、内面層が、(a)Si、M、C及びOから
なる非晶質物質、(b)β-SiC、MC及びCの結晶質超微
粒子と、SiO2及びMO2の非晶質物質との集合体(MはT
i又はZrを示す。)、又は(c)上記(a)の非晶質物質と上記
(b)の集合体との混合物を含有する無機質物質で構成さ
れ、表面層が(d)Si及びO、場合によりMからなる非晶
質物質、(e)結晶質のSiO2及び/又はMO2からなる結
晶質物質、又は(f)上記(d)の非晶質物質と上記(e)の結
晶質物質との混合物を含有する無機質物質で構成され、
かつ、表面層の厚さT(単位μm)がT=aD(ここで、aは0.02
3〜0.053の範囲内の数値であり、Dは無機繊維の直径(単
位μm)である。)を満足する無機繊維が得られる。
Thus, the inorganic fiber comprises an inner surface layer and a surface layer, wherein the inner surface layer comprises (a) an amorphous substance comprising Si, M, C and O, (b) β-SiC, MC and Aggregate of crystalline ultrafine particles of C and amorphous materials of SiO 2 and MO 2 (M is T
Indicates i or Zr. ) Or (c) the amorphous material of (a) above and
(b) an amorphous substance comprising a mixture with the aggregate of (b), wherein the surface layer is composed of (d) an amorphous substance composed of Si and O, and optionally M; (e) crystalline SiO 2 and / or MO 2 , or (f) an inorganic substance containing a mixture of the amorphous substance of (d) and the crystalline substance of (e),
And the thickness T (unit μm) of the surface layer is T = aD (where a is 0.02
It is a numerical value within the range of 3 to 0.053, and D is the diameter (unit: μm) of the inorganic fiber. An inorganic fiber satisfying (3) is obtained.

【0023】本発明においては、上記の無機質繊維から
なる積層物を作製し、ついで所定の形状に成形した後
に、Ti及びその合金、Ta及びその合金、ステンレス鋼及
び軟鋼等の金属又はシリカガラス、パイレックス、及び
結晶化ガラス等のガラス容器に真空封入し、熱間等方加
圧下で第一段目の処理をすることにより、無機質繊維か
らなる積層物が完全に緻密化した半製品が得られる。熱
間等方加圧処理の温度は800〜1600℃の範囲内であり、
等方圧力は1000〜10000kg/cm2の範囲内である。あるい
は、本発明においては、上記の無機質繊維からなる積層
物を作製し、カーボンダイスにセットし、800〜1900℃
の範囲の温度で、100〜1000kg/cm2の範囲の圧力により
ホットプレスすることにより、無機質繊維からなる積層
物が完全に緻密化した半製品が得られる。
In the present invention, a laminate comprising the above-mentioned inorganic fibers is prepared, and then formed into a predetermined shape, and then a metal such as Ti and its alloys, Ta and its alloys, stainless steel and mild steel, or silica glass, Pyrex, vacuum sealed in a glass container such as crystallized glass, and subjected to the first stage treatment under hot isostatic pressing to obtain a semi-finished product in which a laminate made of inorganic fibers is completely densified . The temperature of hot isostatic pressing is in the range of 800 to 1600 ° C,
The isotropic pressure is in the range 1000-10000 kg / cm 2 . Alternatively, in the present invention, a laminate made of the above-mentioned inorganic fibers is prepared, set on a carbon die, and heated to 800 to 1900 ° C.
By hot-pressing at a temperature in the range of 100 to 1000 kg / cm 2 and a pressure in the range of 100 to 1000 kg / cm 2 , a semi-finished product in which the laminate of inorganic fibers is completely densified can be obtained.

【0024】次いで、容器あるいはカーボンダイスより
無機質繊維からなる積層物が完全に緻密化した半製品を
取出し、不活性ガス雰囲気中、1550〜2000℃の範囲の温
度で1000〜10000kg/cm2の熱間等方加圧下で再び処理す
る。
Next, a semi-finished product in which the laminate made of inorganic fibers is completely densified is taken out of the container or the carbon die, and heated in an inert gas atmosphere at a temperature in the range of 1550 to 2000 ° C. and 1000 to 10000 kg / cm 2 . Work up again under isostatic pressing.

【0025】或いは、上記の無機質繊維からなる積層物
をカーボンダイスにセットして、不活性ガス雰囲気中、
1500〜2000℃の範囲の温度で100〜1000kg/cm2の加圧下
でホットプレス処理する。
Alternatively, a laminate made of the above-mentioned inorganic fibers is set in a carbon die, and is placed in an inert gas atmosphere.
Hot pressing at a temperature in the range of 1500 to 2000 ° C. and under a pressure of 100 to 1000 kg / cm 2 .

【0026】その後、得られた無機繊維結合セラミック
スを所定の形状に切断し、表面をホーニング加工、或い
はラッピング加工等により表面を十点平均粗さ(Rz)5
μm(基準長さ3mm)以下に仕上げる。
Thereafter, the obtained inorganic fiber-bonded ceramic is cut into a predetermined shape, and the surface is honed or lapped to make the surface have a ten-point average roughness (Rz) 5.
Finish up to μm (standard length 3mm) or less.

【0027】次に、請求項2の無機繊維結合セラミック
スの製造方法について説明する。この製造方法は、(a)
ケイ素原子に対する炭素原子の割合がモル比で1.5以上
であるポリシラン或いはその加熱反応物に、2A族、3A族
及び3B族の金属元素からなる群から選ばれる少なくとも
1種の金属元素含有有機ケイ素重合体を調製する第1行
程、(b)金属元素含有有機ケイ素重合体を溶融紡糸して
紡糸繊維を得る第2行程、(c)紡糸繊維を酸素含有雰囲気
中50〜170℃で加熱して不融化繊維を調製する第3行程、
(d)不融化繊維、又は不融化繊維を不活性ガス中で無機
化した無機化繊維から予備形状物を製作し、これを型内
に仕込み、真空、不活性ガス、還元ガス及び炭化水素か
らなる群から選ばれる少なくとも1種からなる雰囲気中
で、1700〜2200℃の温度範囲で加圧する第4行程、(e)得
られた無機繊維結合セラミックスを表面加工する第5行
程からなる。
Next, a method for producing an inorganic fiber-bound ceramic according to claim 2 will be described. This manufacturing method comprises the steps of (a)
Polysilane having a molar ratio of carbon atoms to silicon atoms of 1.5 or more or a heat-reacted product thereof, at least one selected from the group consisting of group 2A, group 3A and group 3B metal elements.
A first step of preparing one kind of metal element-containing organosilicon polymer, (b) a second step of melt-spinning the metal element-containing organosilicon polymer to obtain a spun fiber, and (c) the spun fiber in an oxygen-containing atmosphere. The third step of preparing the infusible fiber by heating at 50 to 170 ° C.
(d) Infusible fiber, or a preform is manufactured from mineralized fibers obtained by mineralizing infusible fibers in an inert gas, charged in a mold, vacuum, inert gas, reducing gas and hydrocarbons. A fourth step of applying pressure in a temperature range of 1700 to 2200 ° C. in an atmosphere of at least one selected from the group consisting of: (e) a fifth step of surface-treating the obtained inorganic fiber-bound ceramics.

【0028】第1行程 第1行程では、前駆重合体である金属含有有機ケイ素重
合体を調製する。ポリシランは、例えば「有機ケイ素化
合物の化学」化学同人(1972年)に記載の方法に従い、1
種類以上のジクロロシランを、ナトリウムを用いた脱塩
素反応させることにより得られる、鎖状又は環状の重合
体であり、その数平均分子量は通常300〜1000である。
本発明におけるポリシランは、ケイ素の側鎖として、水
素原子、低級アルキル基、フェニル基又はシリル基を有
することができるが、何れの場合も、ケイ素原子に対す
る炭素原子の割合がモル比で1.5以上であることが必要
である。この条件を満足しないと、繊維中の炭素の全て
が不融化の際に導入された酸素と共に、焼結に至るまで
の昇温過程で炭酸ガスとして脱離し、繊維間の境界炭素
層が形成されないので好ましくない。
First Step In the first step, a metal-containing organosilicon polymer as a precursor polymer is prepared. Polysilane, for example, according to the method described in `` Chemistry of Organosilicon Compounds '' Chemistry Doujin (1972), 1
A chain or cyclic polymer obtained by subjecting more than one kind of dichlorosilane to a dechlorination reaction using sodium, and its number average molecular weight is usually 300 to 1,000.
The polysilane in the present invention can have a hydrogen atom, a lower alkyl group, a phenyl group or a silyl group as a side chain of silicon.In any case, the ratio of carbon atoms to silicon atoms is 1.5 or more in a molar ratio. It is necessary to be. If this condition is not satisfied, all of the carbon in the fibers is desorbed as carbon dioxide in the process of raising the temperature up to sintering together with the oxygen introduced during infusibility, and no boundary carbon layer between the fibers is formed. It is not preferable.

【0029】本発明におけるポリシランは、上記の鎖状
又は環状のポリシランを加熱して得られる、ポリシラン
結合単位に加えて一部にカルボシラン結合を含む有機ケ
イ素重合体を包含する。このような有機ケイ素合体はそ
れ自体公知の方法で調製することができる。調製法の例
としては、鎖状又は環状のポリシランを400〜700℃の比
較的高い温度で加熱反応する方法、このポリシランにフ
ェニル基含有ポリボロシロキサンを加えて250〜500℃の
比較的低い温度で加熱反応する方法を挙げることができ
る。こうして得られる有機ケイ素重合体の数平均分子量
は通常1000〜5000である。
The polysilane in the present invention includes an organosilicon polymer partially obtained by heating the above-mentioned chain or cyclic polysilane and having a carbosilane bond in addition to a polysilane bond unit. Such an organosilicon combination can be prepared by a method known per se. Examples of the preparation method include a method of heating and reacting a linear or cyclic polysilane at a relatively high temperature of 400 to 700 ° C., and adding a phenyl group-containing polyborosiloxane to this polysilane to a relatively low temperature of 250 to 500 ° C. And a heat reaction method. The number average molecular weight of the organosilicon polymer thus obtained is usually from 1,000 to 5,000.

【0030】フェニル含有ポリボロシロキサンは、特開
昭53-42300号公報及び同53-50299号公報に記載の方法に
従って調製することができる。例えば、フェニル含有ポ
リボロシロキサンは、ホウ酸と1種類以上のジオルガノ
クロロシランとの脱塩酸縮合反応によって調製すること
ができ、その数平均分子量は通常500〜10000である。フ
ェニル基含有ポリボロシロキサンの添加量は、ポリシラ
ン100重量部に対して通常15重量部以下である。
The phenyl-containing polyborosiloxane can be prepared according to the methods described in JP-A-53-42300 and JP-A-53-50299. For example, phenyl-containing polyborosiloxanes can be prepared by the dehydrochlorination condensation reaction of boric acid with one or more diorganochlorosilanes, the number average molecular weight of which is usually from 500 to 10,000. The amount of the phenyl group-containing polyborosiloxane is usually 15 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the polysilane.

【0031】ポリシランに対して、2A族、3A族及び3B族
の金属元素を含有する化合物の所定量を添加し、不活性
ガス中、通常250〜350℃の範囲の温度で1〜10時間反応
することにより、原料である金属元素含有有機ケイ素重
合体を調製することができる。上記金属元素は、最終的
に得られる焼結SiC繊維結合体中の金属元素の含有割合
が0.05〜4.0重量%になる割合で使用され、具体的割合は
本発明の教示に従って当業者が適宜に決定することがで
きる。また、上記の金属元素含有有機ケイ素重合体は、
ポリシランのケイ素原子の少なくとも一部が、金属原子
と酸素原子を介してあるいは介さずに結合された構造を
有する、橋かけ重合体である。
A predetermined amount of a compound containing a metal element belonging to Group 2A, 3A or 3B is added to polysilane, and the mixture is reacted in an inert gas at a temperature usually in the range of 250 to 350 ° C. for 1 to 10 hours. By doing so, a metal element-containing organosilicon polymer as a raw material can be prepared. The metal element is used in such a manner that the content ratio of the metal element in the finally obtained sintered SiC fiber composite is 0.05 to 4.0% by weight, and the specific ratio is appropriately determined by those skilled in the art according to the teachings of the present invention. Can be determined. Further, the metal element-containing organosilicon polymer,
A crosslinked polymer having a structure in which at least a part of silicon atoms of polysilane is bonded to a metal atom via or without an oxygen atom.

【0032】第1工程で添加される2A族、3A族及び3B族
の金属元素を含有する化合物としては、前記金属元素の
アルコキシド、アセチルアセトキシド化合物、カルボニ
ル化合物、シクロペンタジエニル化合物等を用いること
ができ、例えば、ベリリウムアセチルアセトナ−ト、マ
グネシウムアセチルアセトナ−ト、イットリウムアセチ
ルアセトナ−ト、セリウムアセチルアセトナ−ト、ほう
酸ブトキシド、アルミニウムアセチルアセトナ−ト等を
挙げることができる。これらはいずれも、ポリシラン或
いはその加熱反応物との反応時に生成する有機ケイ素ポ
リマ−中のSi−H結合と反応して、それぞれの金属元素
がSiと直接あるいは他の元素を介して結合した構造を生
成し得るものである。
As the compound containing a metal element of group 2A, 3A or 3B added in the first step, alkoxide, acetylacetoxide compound, carbonyl compound, cyclopentadienyl compound or the like of the metal element is used. Examples thereof include beryllium acetylacetonate, magnesium acetylacetonate, yttrium acetylacetonate, cerium acetylacetonate, butoxide borate, and aluminum acetylacetonate. Each of these has a structure in which each metal element is bonded to Si directly or via another element by reacting with a Si-H bond in an organosilicon polymer generated upon reaction with polysilane or a heated reactant thereof. Can be generated.

【0033】第2工程 第2工程においては、金属元素含有有機ケイ素重合体の
紡糸繊維を得る。前駆重合体である金属元素含有有機ケ
イ素重合体を溶融紡糸及び乾式紡糸のようなそれ自体公
知の方法によって紡糸し、紡糸繊維を得ることができ
る。
Second Step In the second step, a spun fiber of a metal element-containing organosilicon polymer is obtained. A spun fiber can be obtained by spinning a metal element-containing organosilicon polymer as a precursor polymer by a method known per se such as melt spinning and dry spinning.

【0034】第3工程 第3工程においては、紡糸繊維を酸素含有雰囲気中50〜1
70℃で加熱して不融化繊維を調製する。不融化の目的
は、紡糸繊維を構成するポリマ−間に酸素原子による橋
かけ点を形成させて、後続の無機化工程において不融化
繊維が溶融せず、かつ隣接する繊維同士が融着しないよ
うにすることである。酸素含有雰囲気を構成するガスと
しては、不融化時間は不融化温度に依存するが、通常、
数分〜30時間である。不融化繊維中の酸素の含有量は8
〜16重量%になるようにコントロ−ルすることが望まし
い。この酸素の大部分は、次工程の無機化後も繊維中に
残存し、最終の焼結に至るまでの昇温過程において、無
機繊維中の余剰炭素をCOガスとして脱離させる重要な
働きをする。尚、酸素含有量が8重量%より少ない場合
は、無機繊維中の余剰炭素が必要以上に残存し、昇温過
程においてSiC結晶の回りに偏析して安定化するためSi
Cの焼結を阻害し、また、16重量%よりも多い時は、無
機繊維中の余剰炭素が完全に脱離して繊維間の境界炭素
層が生成しない。これらは、いずれも得られる材料の力
学的特性に悪影響を及ぼす。
Third Step In the third step, the spun fiber is placed in an oxygen-containing atmosphere at 50 to 1
Heat at 70 ° C to prepare infusible fibers. The purpose of the infusibilization is to form a bridge point by oxygen atoms between the polymers constituting the spun fibers so that the infusibilized fibers do not melt and the adjacent fibers do not fuse together in the subsequent mineralization step. It is to be. As the gas constituting the oxygen-containing atmosphere, the infusibilization time depends on the infusibilization temperature, but usually,
A few minutes to 30 hours. The oxygen content in the infusible fiber is 8
It is desirable to control the amount to be about 16% by weight. Most of this oxygen remains in the fibers even after mineralization in the next step, and plays an important role in desorbing excess carbon in the inorganic fibers as CO gas in the temperature rising process until final sintering. I do. If the oxygen content is less than 8% by weight, excess carbon in the inorganic fibers remains more than necessary and segregates around the SiC crystal during the heating process to stabilize.
When the sintering of C is inhibited, and when the content is more than 16% by weight, surplus carbon in the inorganic fibers is completely eliminated, so that a boundary carbon layer between the fibers is not generated. All of these adversely affect the mechanical properties of the resulting material.

【0035】前記不融化繊維は、さらに不活性雰囲気中
で予備加熱することが好ましい。不活性雰囲気を構成す
るガスとしては、窒素、アルゴンなどを例示することが
できる。加熱温度は通常150〜800℃であり、加熱時間は
数分しかないし20時間である。不融化繊維を不活性雰囲
気中で予備加熱することによって、繊維への酸素の取り
込みを防止しつつ、繊維を構成するポリマ−の橋かけ反
応をより進行させ、前駆体重合体からの不融化繊維の優
れた伸びを維持しつつ、強度をより向上させることがで
きる、これにより、次工程の無機化を作業性よく安定に
行うことができる。
It is preferable that the infusible fiber is further preheated in an inert atmosphere. Examples of the gas constituting the inert atmosphere include nitrogen and argon. The heating temperature is usually 150-800 ° C., and the heating time is only a few minutes to 20 hours. By preheating the infusibilized fiber in an inert atmosphere, while preventing incorporation of oxygen into the fiber, the crosslinking reaction of the polymer constituting the fiber is further advanced, and the infusibilized fiber from the precursor polymer is formed. The strength can be further improved while maintaining excellent elongation, whereby the mineralization in the next step can be stably performed with good workability.

【0036】第4工程 第4工程においては、不融化繊維を、連続式又は回分式
で、アルゴンのような不活性ガス雰囲気中、1000〜1700
℃の範囲内の温度で加熱処理して、無機化する。
Fourth Step In the fourth step, the infusibilized fiber is continuously or batchwise treated in an inert gas atmosphere such as argon at 1000 to 1700.
Heat treatment at a temperature in the range of ° C. to mineralize.

【0037】次いで、無機化繊維をシ−ト形状物、織物
形状物又はチョップ形状物に成形後、それらの少なくと
も1種からなる予備形状物を作製する。次いで、予備形
状物を型内に仕込み真空、不活性ガス、還元ガス及び炭
化水素からなる群から選ばれる少なくとも1種からなる
雰囲気中で、1700〜2200℃の温度範囲で加圧する。尚、
第4工程で加圧するまでの昇温過程において、上記CO
の脱離速度に合わせた加圧プログラムを組み込んでも良
い。
Next, the mineralized fiber is formed into a sheet shape, a woven shape or a chop shape, and a preliminary shape made of at least one of them is produced. Next, the preform is charged into a mold and pressurized in a temperature range of 1700 to 2200 ° C. in an atmosphere composed of at least one selected from the group consisting of vacuum, inert gas, reducing gas and hydrocarbon. still,
In the heating process up to pressurization in the fourth step, the CO
A pressurization program according to the desorption speed of the gas may be incorporated.

【0038】また、第4工程においては、不融化繊維か
ら予備形状物を製作し、これを加圧用の型内に仕込み、
同型内で無機化も行う以外は、上記と同様の方法を行っ
てもよい。
In the fourth step, a preform is manufactured from the infusibilized fiber, and the preform is placed in a press mold.
The same method as described above may be performed except that the mineralization is performed in the same mold.

【0039】第5工程 第4工程終了後、型内より結合体を取り出し、所定形状
に切断し、ホーニング加工、或いはラッピング加工等に
より結合材表面を十点平均粗さ(Rz)5μm(基準長さ3m
m)以下に仕上げる。
Fifth Step After the fourth step, the binder is taken out of the mold, cut into a predetermined shape, and the surface of the binder is honed or lapped to have a ten-point average roughness (Rz) of 5 μm (reference length). 3m
m) Finish below.

【0040】[0040]

【実施例】以下に本発明を更に詳しく説明するために実
施例及び比較例を示す。以下において、最終製品の力学
的特性は次のように測定した。 [力学的特性の評価]島津製オートグラフを用いて応力
(荷重)−変位(ひずみ)曲線を測定すると共に、最大
曲げ強さを求めた。試験片は、幅4mm、高さ3mm、長さ40
mmとした。また、破壊抵抗を評価するために、シェブロ
ンノッチ入り試験片(幅4mm、高さ3mm、ノッチ:0.8mm<
リガメント先端>-2.8mm)を用いた3点曲げ試験(クロス
ヘッド速度0.05mm/min)により応力−変位曲線を測定
し、その面積から破壊エネルギーを算出した。
EXAMPLES Examples and comparative examples are shown below to explain the present invention in more detail. In the following, the mechanical properties of the final product were measured as follows. [Evaluation of Mechanical Properties] A stress (load) -displacement (strain) curve was measured using an autograph manufactured by Shimadzu, and the maximum bending strength was determined. The test piece is 4mm wide, 3mm high, 40 length
mm. To evaluate the fracture resistance, a test piece with a chevron notch (width 4 mm, height 3 mm, notch: 0.8 mm <
The stress-displacement curve was measured by a three-point bending test (crosshead speed 0.05 mm / min) using a ligament tip> -2.8 mm), and the fracture energy was calculated from the area.

【0041】[表面平滑性の評価]Tokyo Seimitsu製
表面粗さ計を用いて、基準長さ3mmで十点平均粗さ(R
z)を測定した。
[Evaluation of surface smoothness] manufactured by Tokyo Seimitsu
Using a surface roughness meter, measure the 10-point average roughness (R
z) was measured.

【0042】実施例1 繊維径10μmのチラノ繊維(登録商標:宇部興産株式会社
製)を950℃の空気中で15時間加熱処理し表面層と内面層
からなる無機質繊維を作製した。繊維表面にはa=0.030
に相当する平均約300nmの均一な表面層が形成されてい
た。次に、この無機質繊維を1方向に配向させたシート
を作製し、100mm×100mmに切断した後、0/90°に50枚を
交互積層して、カーボンダイス中にセットし、アルゴン
雰囲気下、温度1800℃、500kgf/cm2の圧力でホットプレ
ス処理し、無機繊維結合セラミックスを得た。その後、
本結合体を所定の試験片サイズに切断し、表面をラッピ
ング加工し、請求項1の無機繊維結合セラミックスを得
た。
Example 1 Tyranno fibers having a fiber diameter of 10 μm (registered trademark: manufactured by Ube Industries, Ltd.) were subjected to heat treatment in air at 950 ° C. for 15 hours to produce inorganic fibers comprising a surface layer and an inner layer. A = 0.030 on the fiber surface
, A uniform surface layer having an average of about 300 nm was formed. Next, a sheet in which the inorganic fibers were oriented in one direction was prepared, cut into 100 mm × 100 mm, and 50 sheets were alternately laminated at 0/90 °, set in a carbon die, and placed under an argon atmosphere. Hot pressing was performed at a temperature of 1800 ° C. and a pressure of 500 kgf / cm 2 to obtain an inorganic fiber-bound ceramic. afterwards,
The bonded body was cut into a predetermined test piece size, and the surface was lapped to obtain the inorganic fiber-bound ceramic of claim 1.

【0043】得られた無機繊維結合セラミックスの表面
を観察した。無機繊維結合セラミックスの表面の写真を
図1に示す。本結合体は、非常に緻密であり、気孔は観
察されなかった。また、試験片表面の粗さは、Rz=4.08
μmであった。
The surface of the obtained inorganic fiber-bound ceramics was observed. FIG. 1 shows a photograph of the surface of the inorganic fiber-bound ceramics. The conjugate was very dense and no pores were observed. The surface roughness of the test piece was Rz = 4.08
μm.

【0044】この無機繊維結合セラミックスの室温、並
びに1400℃における曲げ試験での応力−変位曲線を図2
示す。無機繊維結合セラミックスの応力−変位曲線は、
非線形挙動を示しており、即時破壊は起こしていない。
また、シェブロンノッチ入り試験片を用いて3点曲げ試
験により求めた破壊エネルギは、2350J/m2であった。
FIG. 2 shows a stress-displacement curve of this inorganic fiber-bound ceramic in a bending test at room temperature and at 1400 ° C.
Show. The stress-displacement curve of inorganic fiber bonded ceramics is
It shows non-linear behavior and no immediate destruction has occurred.
The breaking energy determined by a three-point bending test using a test piece with a chevron notch was 2350 J / m 2 .

【0045】窒化ケイ素、又は炭化ケイ素の平滑材での
破壊試験では、応力−変位曲線が線形挙動を示し、最大
荷重で即時に破断する。また、「ファインセラミック
ス、p.981(1993)ファインセラミックス技術研究組合、
深澤孝幸ら」によると、破壊抵抗の向上を目的としてウ
イスカを添加した複合化炭化ケイ素の破壊エネルギー
は、200J/m2以下と報告されている。請求項1の無機繊
維結合セラミックスの破壊抵抗が優れていることがわか
る。
In a fracture test of a silicon nitride or silicon carbide smooth material, the stress-displacement curve shows a linear behavior and breaks immediately at the maximum load. Also, "Fine Ceramics, p.981 (1993) Fine Ceramics Technology Research Association,
According to Takayuki Fukasawa et al., The fracture energy of composite silicon carbide to which whisker is added for the purpose of improving the fracture resistance is reported to be 200 J / m 2 or less. It can be seen that the inorganic fiber-bonded ceramic of claim 1 has excellent fracture resistance.

【0046】実施例2 まず、ナトリウム400gを含有する無水キシレンに、窒素
ガス気流下にキシレンを加熱環流させながら、ジメチル
ジクロロシラン1Lを滴下し、引き続き10時間加熱環流し
沈殿物を生成させた。この沈殿をろ過し、メタノール、
次いで水で洗浄して、白色のポリジメチルシラン420gを
得た。次に、ジフェニルジクロロシラン750g、及びホウ
酸124gを窒素ガス雰囲気下にn-ブチルエーテル中、100
〜120℃で加熱し、生成した白色樹脂状物をさらに真空
中400℃で1時間加熱処理することによって、フェニル基
含有ポリボロシキサン530gを得た。前述で得られたポリ
ジメチルシラン100部にこのフェニル基含有ポリボロシ
ロキサン4部を添加し、窒素ガス雰囲気中、350℃で5時
間熱縮合して、高分子量の有機ケイ素重合体を得た。こ
の有機ケイ素重合体100部を溶解したキシレン溶液にア
ルミニウム-トリ-(sec-ブトキシド)を7部加え、窒素ガ
ス気流下、310℃で架橋反応させることによって、ポリ
アルミノカルボシランを合成した。これを245℃で溶融
紡糸し、空気中140℃で5時間加熱処理した後、更に窒素
中300℃で10時間加熱して不融化繊維を得た。この不融
化繊維を窒素中1500℃で連続焼成し、炭化ケイ素系連続
無機繊維を合成した。この繊維を1方向に引き揃えた積
層体を作製し、カーボンダイス内に仕込んだ後、圧力50
MPa、温度2000℃でホットプレス成形した。得られた成
型品を所定形状に切断し、表面をラッピング加工して請
求項2の無機繊維結合セラミックスを得た。
Example 2 First, 1 L of dimethyldichlorosilane was added dropwise to anhydrous xylene containing 400 g of sodium while heating and refluxing xylene under a stream of nitrogen gas, followed by heating under reflux for 10 hours to form a precipitate. This precipitate was filtered, and methanol,
Then, it was washed with water to obtain 420 g of white polydimethylsilane. Next, 750 g of diphenyldichlorosilane and 124 g of boric acid were added in a nitrogen gas atmosphere in n-butyl ether to 100 g.
The resulting white resinous material was further heated at 400 ° C. for 1 hour in a vacuum to obtain 530 g of a phenyl group-containing polyboroxane. 4 parts of this phenyl group-containing polyborosiloxane was added to 100 parts of the polydimethylsilane obtained above, and thermally condensed at 350 ° C. for 5 hours in a nitrogen gas atmosphere to obtain a high molecular weight organosilicon polymer. A polyaluminocarbosilane was synthesized by adding 7 parts of aluminum-tri- (sec-butoxide) to a xylene solution in which 100 parts of the organosilicon polymer was dissolved, and performing a cross-linking reaction at 310 ° C. under a nitrogen gas stream. This was melt-spun at 245 ° C., heat-treated in air at 140 ° C. for 5 hours, and further heated in nitrogen at 300 ° C. for 10 hours to obtain infusible fibers. The infusibilized fiber was continuously fired at 1500 ° C. in nitrogen to synthesize silicon carbide continuous inorganic fiber. After preparing a laminate in which these fibers are aligned in one direction, and charged in a carbon die, a pressure of 50
Hot press molding was carried out at a pressure of 2000 ° C. at a pressure of MPa. The obtained molded product was cut into a predetermined shape, and the surface was wrapped to obtain the inorganic fiber-bound ceramic of claim 2.

【0047】得られた無機繊維結合セラミックスの表面
を観察した。無機繊維結合セラミックスの表面の写真を
図3に示す。本結合体は、非常に緻密であり、気孔は観
察されなかった。また、試験片表面の粗さは、Rz=1.05
μmであった。
The surface of the obtained inorganic fiber-bound ceramics was observed. FIG. 3 shows a photograph of the surface of the inorganic fiber-bound ceramics. The conjugate was very dense and no pores were observed. The surface roughness of the test piece was Rz = 1.05.
μm.

【0048】この無機繊維結合セラミックスの室温、並
びに1600℃における曲げ試験での応力−変位曲線を図4
示す。無機繊維結合セラミックスは、最大荷重を示した
後も応力を負担しており、即時破壊は起こしていない。
また、シェブロンノッチ入り試験片を用いて3点曲げ試
験により求めた破壊エネルギは、1200J/m2であった。
FIG. 4 shows a stress-displacement curve of this inorganic fiber-bound ceramic in a bending test at room temperature and at 1600 ° C.
Show. The inorganic fiber-bonded ceramic bears the stress even after exhibiting the maximum load, and does not break immediately.
The breaking energy obtained by a three-point bending test using a test piece with a chevron notch was 1200 J / m 2 .

【0049】比較例1 大和田製C/C複合材料を所定寸法に切断し、本発明の
無機繊維結合セラミックスと同様に表面をラッピング加
工した。
Comparative Example 1 A C / C composite material manufactured by Owada was cut to a predetermined size, and the surface was lapped in the same manner as the inorganic fiber-bound ceramics of the present invention.

【0050】得られたC/C複合材料の表面を観察し
た。C/C複合材料の表面の写真を図5に示す。本複合
材料は、気孔、クラックを含んでおり、試験片表面に
は、それらが露出していた。表面の粗さは、Rz=5.72μm
であり、気孔部においては測定範囲を大きく超えた。ま
た、このC/C複合材料の室温における曲げ試験での応
力−変位曲線を図6示す。このC/C複合材料は、最大
荷重を示した後も応力を負担しており、即時破壊は起こ
していない。
The surface of the obtained C / C composite material was observed. FIG. 5 shows a photograph of the surface of the C / C composite material. This composite material contained pores and cracks, which were exposed on the surface of the test piece. Surface roughness is Rz = 5.72μm
In the pores, the measurement range was greatly exceeded. FIG. 6 shows a stress-displacement curve of the C / C composite material in a bending test at room temperature. This C / C composite material bears the stress even after exhibiting the maximum load, and does not cause immediate destruction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明の実施例1で得られた無機繊維
結合セラミックスの表面組織を示す図面に代える電子顕
微鏡写真である。
FIG. 1 is an electron microscope photograph instead of a drawing showing a surface structure of an inorganic fiber-bound ceramic obtained in Example 1 of the present invention.

【図2】図2は、本発明の実施例1で得られた無機繊維
結合セラミックスの応力と変位の関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between stress and displacement of the inorganic fiber-bound ceramic obtained in Example 1 of the present invention.

【図3】図3は、本発明の実施例2で得られた無機繊維
結合セラミックスの表面組織を示す図面に代える電子顕
微鏡写真である。
FIG. 3 is an electron micrograph instead of a drawing showing a surface structure of the inorganic fiber-bound ceramic obtained in Example 2 of the present invention.

【図4】図4は、本発明の実施例2で得られた無機繊維
結合セラミックスの応力と変位の関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between stress and displacement of the inorganic fiber-bound ceramic obtained in Example 2 of the present invention.

【図5】図5は、本発明の比較例1で得られたC/C複
合材料の表面組織を示す図面に代える電子顕微鏡写真で
ある。
FIG. 5 is an electron microscope photograph instead of a drawing showing the surface texture of the C / C composite material obtained in Comparative Example 1 of the present invention.

【図6】図6は、本発明の比較例1で得られたC/C複
合材料の応力と変位の関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between stress and displacement of the C / C composite material obtained in Comparative Example 1 of the present invention.

フロントページの続き (72)発明者 石川 敏弘 山口県宇部市大字小串1978番地の5 宇部 興産株式会社宇部研究所内 Fターム(参考) 4G001 BA77 BA86 BB04 BB13 BB14 BB22 BB25 BB26 BB60 BB67 BB86 BC42 BC43 BC54 BE03 BE22 BE35 4L037 CS29 CS30 FA01 FA03 FA05 FA17 PA49 PS02 PS10 UA17Continuation of the front page (72) Inventor Toshihiro Ishikawa 5, 1978 Kogushi, Ube City, Ube City, Yamaguchi Prefecture Ube Research & Development Co., Ltd. Ube Research Laboratory F term (reference) 4G001 BA77 BA86 BB04 BB13 BB14 BB22 BB25 BB26 BB60 BB67 BB86 BC42 BC43 BC54 BE03 BE22 BE35 4L037 CS29 CS30 FA01 FA03 FA05 FA17 PA49 PS02 PS10 UA17

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(a)Si、M、C及びOからなる非晶質物
質、(b)β-SiC、MC及びCの結晶質微粒子と、SiO2
及びMO2の非晶質物質との集合体(MはTi又はZrを示
す)、又は(c)上記(a)の非晶質物質と上記(b)の集合体と
の混合物を含有する無機質繊維と、この無機質繊維の間
隙を充填するように存在する、(d)Si及びO、場合によ
りMからなる非晶質物質、(e)結晶質のSiO2及び/又は
MO2からなる結晶質物質、又は(f)上記(d)の非晶質物
質と上記(e)の結晶質物質との混合物を含有し、かつ100
nm以下の粒径のMCからなる結晶質微粒子が分散した無
機物質、又は100nm以下の粒径のMCからなる結晶質微
粒子と100nm超〜1000nmの粒径のMCからなる結晶質粒
子が分散した無機物質とからなり、上記無機繊維の含有
量が80体積%以上であり、さらに、上記の無機質繊維と
上記無機物質、及び無機質繊維同士との境界層として10
00nm以下の粒径のMCからなる結晶質粒子が分散した1
〜1000nmの非晶質及び/又は結晶質の炭素が非整合的に
混在した層が存在する無機繊維結合セラミックスであっ
て、該無機繊維結合セラミックスの表面が十点平均粗さ
(Rz)5μm(基準長さ3mm)以下であり、また破壊試験
において応力−変位曲線が非線形挙動を示し即時破壊し
ないことを特徴とする無機繊維結合セラミックス。
1. A (a) Si, M, amorphous material consisting of C and O, with the crystalline particles of (b) β-SiC, MC and C, SiO 2
And an aggregate of an amorphous material of MO 2 (M represents Ti or Zr), or (c) an inorganic material containing a mixture of the amorphous material of (a) and the aggregate of (b). (D) an amorphous material consisting of Si and O, and possibly M, and (e) a crystalline material consisting of crystalline SiO 2 and / or MO 2 , which is present so as to fill the gaps between the fibers and the inorganic fibers. A substance, or (f) a mixture of the amorphous substance of (d) and the crystalline substance of (e), and
Inorganic substance in which crystalline fine particles composed of MC having a particle diameter of less than 100 nm are dispersed, or crystalline particles composed of MC having a particle diameter of less than 100 nm and crystalline particles composed of MC having a particle diameter of more than 100 nm to 1,000 nm are dispersed. Consisting of a substance, the content of the inorganic fiber is 80% by volume or more, and the inorganic fiber and the inorganic substance, and 10% as a boundary layer between the inorganic fibers.
Crystalline particles composed of MC having a particle size of 00 nm or less are dispersed 1
An inorganic fiber-bonded ceramic having a layer in which amorphous and / or crystalline carbon having a thickness of up to 1000 nm is inconsistently mixed, wherein the surface of the inorganic fiber-bound ceramic has a ten-point average roughness (Rz) of 5 μm ( Inorganic fiber-bonded ceramics having a reference length of 3 mm) or less, and exhibiting non-linear behavior in stress-displacement curves in a fracture test and not immediately breaking.
【請求項2】主としてSiCの結晶構造からなる無機繊維
であって、2A族、3A族及び3B族の金属原子からなる群か
ら選ばれる少なくとも1種の金属原子を含有する無機繊
維が最密充填に極めて近い構造に結合し、繊維間には1
〜50nmの炭素を主成分とする境界層が形成されている無
機繊維結合セラミックスであって、該無機繊維結合セラ
ミックスの表面が十点平均粗さ(Rz)5μm(基準長さ3m
m)以下であり、また破壊試験において応力−変位曲線
が非線形挙動を示し即時破壊しないことを特徴とする無
機繊維結合セラミックス。
2. An inorganic fiber mainly comprising a crystal structure of SiC, wherein the inorganic fiber containing at least one metal atom selected from the group consisting of metal atoms of groups 2A, 3A and 3B is closest packed. To a structure very close to
An inorganic fiber-bound ceramic having a boundary layer mainly composed of carbon having a thickness of 〜50 nm and having a ten-point average roughness (Rz) of 5 μm (reference length of 3 m).
m) Inorganic fiber-bonded ceramics, characterized in that the stress-displacement curve shows a non-linear behavior in a fracture test and does not break immediately.
【請求項3】内面層と表面層とからなる無機繊維であっ
て、内面層が、(a)Si、M、C及びOからなる非晶質物
質、(b)β-SiC、MC及びCの結晶質超微粒子と、SiO
2及びMO2の非晶質物質との集合体(MはTi又はZrを示
す。)、又は(c)上記(a)の非晶質物質と上記(b)の集合体
との混合物を含有する無機質物質で構成され、表面層が
(d)Si及びO、場合によりMからなる非晶質物質、(e)結
晶質のSiO2及び/又はMO2からなる結晶質物質、又は
(f)上記(d)の非晶質物質と上記(e)の結晶質物質との混
合物を含有する無機質物質で構成され、かつ、表面層の
厚さT(単位μm)がT=aD(ここで、aは0.023〜0.053の範囲
内の数値であり、Dは無機繊維の直径(単位μm)であ
る。)を満足する無機繊維の積層物を、(g)金属又はガラ
ス容器内に真空封入して、不活性ガス雰囲気中、800〜1
600℃の範囲の温度で1000〜10000kg/cm2の等方加圧下で
処理するか、あるいはカーボンダイスにセットして、不
活性ガス雰囲気中、800〜1900℃の範囲の温度で100〜10
00kg/cm2の加圧下でホットプレス処理した後、金属又は
ガラス容器から、あるいはカーボンダイスから処理した
無機繊維の積層物集合体を取出し、不活性ガス雰囲気
中、1550〜2000℃の範囲の温度で1000〜10000kg/cm2
等方加圧下で処理するか、又は、(h)カーボンダイスに
セットして、不活性ガス雰囲気中、1500〜2000℃の範囲
の温度で100〜1000kg/cm2の加圧下でホットプレス処理
し、(i)得られた無機繊維結合セラミックスを表面加工
することを特徴とする表面が十点平均粗さ(Rz)5μm
(基準長さ3mm)以下である無機繊維結合セラミックス
の製造方法。
3. An inorganic fiber comprising an inner surface layer and a surface layer, wherein the inner surface layer comprises (a) an amorphous substance comprising Si, M, C and O, and (b) β-SiC, MC and C Crystalline ultrafine particles and SiO
2 and an aggregate of MO 2 and an amorphous material (M represents Ti or Zr), or (c) a mixture of the amorphous material of (a) and the aggregate of (b). Composed of inorganic substances
(d) an amorphous material consisting of Si and O, optionally M, (e) a crystalline material consisting of crystalline SiO 2 and / or MO 2 , or
(f) It is composed of an inorganic substance containing a mixture of the amorphous substance of the above (d) and the crystalline substance of the above (e), and the thickness T (unit μm) of the surface layer is T = aD ( Here, a is a numerical value within the range of 0.023 to 0.053, and D is a diameter of the inorganic fiber (unit: μm).) Sealed, in an inert gas atmosphere, 800-1
Treat at a temperature in the range of 600 ° C under an isostatic pressure of 1000 to 10,000 kg / cm 2 or set in a carbon die, and in an inert gas atmosphere, at a temperature in the range of 800 to 1900 ° C,
After hot-pressing under a pressure of 00 kg / cm 2 , take out the processed aggregate of inorganic fibers from a metal or glass container or from a carbon die, and in an inert gas atmosphere, a temperature in the range of 1550 to 2000 ° C. in either processed with isotropic pressure of 1000~10000kg / cm 2, or, (h) is set to carbon die, in an inert gas atmosphere, 100 to 1000 / cm 2 at a temperature in the range of 1500 to 2000 ° C. (I) Surface treatment of the obtained inorganic fiber-bound ceramics characterized by the fact that the surface has a ten-point average roughness (Rz) of 5 μm
(Reference length: 3 mm) A method for producing an inorganic fiber-bound ceramic having a length of not more than 3 mm.
【請求項4】(a)ケイ素原子に対する炭素原子の割合が
モル比で1.5以上であるポリシラン或いはその加熱反応
物に、2A族、3A族及び3B族の金属元素からなる群から選
ばれる少なくとも1種の金属元素含有有機ケイ素重合体
を調製する第1行程、(b)金属元素含有有機ケイ素重合体
を溶融紡糸して紡糸繊維を得る第2行程、(c)紡糸繊維を
酸素含有雰囲気中50〜170℃で加熱して不融化繊維を調
製する第3行程、(d)不融化繊維、又は不融化繊維を不活
性ガス中で無機化した無機化繊維から予備形状物を製作
し、これを型内に仕込み、真空、不活性ガス、還元ガス
及び炭化水素からなる群から選ばれる少なくとも1種か
らなる雰囲気中で、1700〜2200℃の温度範囲で加圧する
第4行程、(e)得られた無機繊維結合セラミックスを表面
加工する第5行程からなることを特徴とする表面が十点
平均粗さ(Rz)5μm(基準長さ3mm)以下である無機繊
維結合セラミックスの製造方法。
(A) a polysilane having a molar ratio of carbon atoms to silicon atoms of 1.5 or more, or a heat-reacted product thereof, comprising at least one metal selected from the group consisting of group 2A, 3A, and 3B metal elements; The first step of preparing a kind of metal element-containing organosilicon polymer, (b) the second step of melt-spinning the metal element-containing organosilicon polymer to obtain a spun fiber, (c) the spun fiber in an oxygen-containing atmosphere 50 The third step of preparing the infusible fiber by heating at ~ 170 ° C, (d) preparing a preform from the infusible fiber, or the mineralized fiber obtained by mineralizing the infusible fiber in an inert gas, In a mold, vacuum, an inert gas, a reducing gas and at least one selected from the group consisting of hydrocarbons, in an atmosphere consisting of at least one, pressurized in a temperature range of 1700 to 2200 ° C., the fourth step, (e) obtained Characterized in that it consists of a fifth step of surface-treating inorganic fiber-bound ceramics That the surface ten-point average roughness (Rz) 5 [mu] m (reference length 3mm) method for producing a less is inorganic fibers bonded ceramics.
【請求項5】請求項1又は請求項2記載の無機繊維結合
セラミックスからなる高表面精度部材。
5. A high-precision member comprising the inorganic fiber-bonded ceramic according to claim 1 or 2.
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