(57)【要約】  本発明は、材料の緻密化または材料の集成体の圧密化のための方法および装置に関し、チャンバー（１１）内に配置された加湿材料または加湿集成体に一軸力および焼結温度をチャンバー（１１）内で同時に加えることからなる単一焼結工程が実施され、力は、チャンバー（１１）内で互いに向かって移動可能な少なくとも二つのピストン（１２）によって加えられ、各ピストンは、焼結中に排出される流体を回収するためのハウジング（１４）を有し、アセンブリはチャンバー（１１）およびピストン（１２）からなり、焼結工程が液状媒体または超臨界流体媒体中で完全に実施されるように密閉される。
2020520885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料の緻密化または材料の集成体の圧密化のための方法であって、
チャンバー（１１）内に配置された前記材料または前記集成体に、一軸力および焼結温度を前記チャンバー（１１）内で同時に加えることからなる単一焼結工程を備え、
前記力は、前記チャンバー（１１）内で互いに向かって移動可能な少なくとも二つのピストン（１２）によって加えられ、
前記チャンバー（１１）および前記ピストン（１２）から形成されるユニットは、前記焼結工程が液状流体媒体または超臨界流体媒体中で完全に実施されるように液密性を有する、方法。
【請求項２】
前記チャンバー（１１）および前記ピストン（１２）から形成される前記ユニットが、各ピストンによって支持される少なくとも一つのシーリング要素（１５）により液密化される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ピストン（１２）の変位中に前記シーリング要素が前記シーリング要素の可動領域内で移動させられるために前記可動領域が冷却される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
その中で前記少なくとも二つのピストンが前記一軸力を前記材料または前記材料の集成体に加える前記チャンバー（１１）の一区間のみが加熱され、かつ、各可動領域と前記チャンバー（１１）の前記区間との間に中間冷却領域が形成され、各中間冷却領域における冷却は、このように加熱される前記区間と、対応する可動領域との間に中間温度の領域を形成するために決定される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記焼結工程の前に、前記材料または前記材料の集成体の含水量が特定され、この含水量が、液状流体媒体または超臨界流体中で前記焼結工程を実施するために任意選択的に調整される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記焼結工程の前に、前記材料または前記材料の集成体を圧縮する工程が実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記材料または前記集成体が圧縮の前または後に加湿される、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも一つのピストン（１２）は、焼結工程中に排出される流体の少なくとも一部を回収するために、前記少なくとも一つのシーリング要素（１５）と、緻密化される前記材料あるいは圧密化される材料の集成体と接触することが意図された前記ピストンの端部との間に配置されるハウジング（１４）を備える、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
３５０ＭＰａ以下の圧力および５００℃以下の焼結温度が前記焼結工程中に前記チャンバー（１１）内で加えられる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法を実施するための低温焼結装置であって、
緻密化される材料または圧密化される材料の集成体を収容するよう意図されたチャンバー（１１）と、
前記材料または前記集成体を焼結温度にするための加熱手段と、
前記材料または前記材料の集成体に一軸力を加えるために、前記チャンバー（１１）内で移動可能な少なくとも二つのピストン（１２）と、
を具備し、
各ピストン（１２）は、
前記チャンバー（１１）と前記ピストン（１２）とによって形成されるユニットを液密にするための少なくとも一つのシーリング要素（１５）と、
前記焼結工程中に排出される流体の少なくとも一部を回収するために、前記少なくとも一つのシーリング要素（１５）と、緻密化される材料または圧密化される材料の集成体と接触することが意図された前記ピストン（１２）の端部との間に配置されたハウジング（１４）と、
を具備する、装置。
【請求項１１】
前記シーリング要素（１５）がシーリングガスケットである、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記シーリング要素（１５）が前記ピストン（１２）の変位中に前記シーリング要素の可動領域内を移動するために、前記装置は各可動領域を冷却するための第１の冷却手段（１９）を備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１の冷却手段は冷却剤供給回路に接続されたジャケットを備え、冷却剤は、対応するシーリング要素（１５）の冷却を保証するために、前記ジャケットによって画定された前記ハウジング内で循環するように意図される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記加熱手段が前記チャンバー（１１）の一区間のみを加熱することを意図しているために、前記装置は、前記区間と前記シーリング要素の前記可動領域との間に配置された前記チャンバー（１１）の一部分を冷却するための第２の冷却手段を備え、前記第２の冷却手段は、前記一部分が、前記可動領域の温度と中央区間の温度との中間の温度を有するように構成される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
少なくとも一つの力伝達要素を備え、各力伝達要素は、前記ピストン（１２）の一つと、前記材料または材料の集成体との間に挿入されるように意図される、請求項１０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状流体媒体または超臨界流体媒体中で完全に実施される焼結工程を含む、材料を緻密化するかまたは材料の集成体を圧密化するための方法に関する。
【０００２】
本発明はまた、当該方法を実施するための低温焼結装置に関する。
【０００３】
本発明は、粉末冶金の分野およびセラミックの分野の両方に用途がある。
【背景技術】
【０００４】
金属または非金属粉末の焼結による緻密化による部品の製造方法は、医療分野（義歯、人工関節など）、輸送分野（触媒コンバーター、ベアリングなど）、エネルギー分野（太陽光発電、風力タービンなどのタイプのエネルギー変換システム）、エレクトロニクス分野（組み込み電子機器、ヒートシンクなどのシステム）など、多くの技術分野で成長している。
【０００５】
焼結工程は、高密度材料を得る上で重要な役割を果たすことが知られている。
【０００６】
今日まで、特にセラミック材料の場合、理論密度の少なくとも９５％を達成するには、粉末を１０００℃を超える焼結温度にする必要がある。
【０００７】
焼結の駆動力である自由表面エネルギーの減少は、圧力をかけることによって、または熱効果（２段階焼結（ＴＳＳ）、マイクロ波焼結（ＭＷＳ）、放電プラズマ焼結、フラッシュ焼結（ＦＳ）、高温加圧焼結（ＨＰＳ）など）による材料の拡散のためのプロセスを奨励することによって奨励されてもよい。
【０００８】
圧力をかけることは高密度化に有益であることが認められているが、この方法に必要な高温は、以下のような、いくつかの技術的障壁を生み出す。
・準安定材料または低温で分解する材料の焼結（これらの材料はこのような方法で焼結するのが非常に困難である）
・複数の材料の同時焼結が、熱安定性、焼結開始速度および温度の違い、個々の成分間の化学的および／または物理的適合性によって妨げられること
・省エネルギーおよび／または低生産コスト基準に関して使用される温度条件の非適合性
【０００９】
この焼結温度を下げるために、ナノ粒子の高い表面積／体積比に起因してナノサイズの粉末（粒径は通常１０〜１００ｎｍ）の使用が重要な解決策として浮上しているが、これは、特に高温での拡散プロセスを促進するために強力な駆動力を生じる。
【００１０】
ＢａＴｉＯ３粉末の場合、８００℃のオーダーの焼結温度が報告されている。
【００１１】
ナノ結晶セラミックの別の利点は、より高い硬度を有するそのようなセラミックを得ることが可能であることであり、これにより、従来のセラミックよりも優れた性能レベルが得られる。こうした特性は高い機械的性能レベルをもたらす。
【００１２】
しかしながら、こうしたナノサイズの粉末の使用に伴う焼結温度の低下には限界があり、こうした粉末を高密度化するためには依然として高温が必要である。
【００１３】
さらに、高密度化および粒状成長の効果間の競合は、非常に粗い粒子を含む不均一な微細構造の形成につながることがあり、これは最終的には高密度化に有害である。
【００１４】
「冷間焼結プロセス」と呼ばれる最近の方法は、水性溶媒と混合されかつ金型内に配置された粉末に、二つの可動ピストンによる一軸力および温度を加えることからなる。ピストンにはガスケットが付いておらず、これは、実際、システムを非液密とし、焼結中に水は蒸発して金型から持続的に排出される。使用される最大温度および圧力はそれぞれ、１〜１８０分の時間にわたって２００℃と５００ＭＰａ未満である。この方法により、多くの場合、追加の熱処理を行った後、９５％の緻密度を実現できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、その設計およびその動作方法が簡単な、材料を緻密化しあるいはセラミック／セラミック集成体またはセラミック／金属集成体などの材料の集成体を圧密化するための方法を提案することにより、先行技術の欠点を克服し、理論密度の少なくとも９５％を達成する部品を得ながら焼結温度を大幅に下げることを可能にすることを目的とする。
【００１６】
本発明はまた、上記方法を実施するための焼結装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この目的のために、本発明は、材料（結晶またはアモルファスである、金属および酸化物、硫酸塩、炭酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩などのタイプまたは非酸化物タイプのセラミックなど）を高密度化するための方法または材料の集成体（セラミック／セラミック、セラミック／金属、金属／金属など）を圧密化するための方法に関し、当該方法は、チャンバー内に配置された材料または集成体に、一軸力および焼結温度をチャンバー内で同時に加えることからなる単一焼結工程を備え、力は、チャンバー内で互いに向かって移動可能な少なくとも二つのピストンによって加えられ、チャンバーおよびピストンから形成されたユニットは、焼結工程が液状流体媒体または超臨界流体媒体中で完全に実施されるように液密性を有する。
【００１８】
本発明の一実施形態によれば、少なくとも一つのピストンは、焼結工程中に排出される流体の少なくとも一部を回収するために、少なくとも一つのシーリング要素と、高密度化される材料または圧密化される材料の集成体と接触することが意図されたピストンの端部との間に配置されるハウジングを備える。
【００１９】
したがって本発明は、典型的には５００℃未満の低温および５０ないし３５０ＭＰａの圧力での、材料の高密度化あるいは材料の集成体の圧密化を可能にする。
【００２０】
したがって、そうしたプロセスは、高く、そして均一な緻密度を有する低コスト部品の製造を可能にする。
【００２１】
焼結工程が水溶液中で行われる場合、焼結中にこの溶液をその液体状態または超臨界状態に維持することで、大気圧下で水に難溶性の無機材料の溶解度を大幅に高めることができることが観察される。したがって、これらの材料の高密度化が大幅に増進させられ、そして、これは、これらの材料の高密度化のためにこれまで使用されてきた温度よりもはるかに低い温度に関してである。
【００２２】
有利なことには、水が材料または材料の集成体を水和するために使用される場合、本方法を特に経済的なものとするために、焼結工程中に、３７３℃未満の温度および２２ＭＰａを超える圧力が通常適用される。さらに、焼結工程中に溶媒として水を使用することにより、この方法は公衆衛生の観点から特に環境に優しく安全となる。
【００２３】
この水溶液は、高密度化される材料または圧密化される材料に応じて、塩基性または酸性であってもよい。
【００２４】
焼結される材料の化学的性質がそれを必要とする場合、水性溶媒は非水性溶媒で置き換えられてもよい。
【００２５】
本発明は、焼結工程中の溶解、沈殿および水放出反応の同時制御を可能にする。
【００２６】
本発明の方法の一実施形態によれば、上記チャンバーおよび上記ピストンから形成されたユニットは、各ピストンによって支持された少なくとも一つのシーリング要素によって液密化される。
【００２７】
したがって、各ガスケットは、これらのピストンが静止していようと動いていようと、チャンバーとピストンとによって形成されるユニットの液密性（漏れ止め性）を保証するために、チャンバーの一区間と協働するように配置される。
【００２８】
このユニットの液密性は、有利なことには、焼結工程全体にわたって、水溶液または溶媒を液体または超臨界状態で維持することを可能にする。
【００２９】
シーリング要素は、ピストンの変位中に、シーリング要素の可動領域内で移動させられるため、これらの可動領域は冷却されることが有利である。
【００３０】
したがって、これらのシーリング要素を、それが劣化してチャンバーを密封する機能をもはや発揮しなくなる可能性がある温度よりも十分に低く維持することが可能である。
【００３１】
好ましくは、各シーリング要素はまた、上記焼結温度および上記一軸力が加えられる反応ゾーンからある距離だけ離れて配置される。
【００３２】
有利なことには、その中で少なくとも二つのピストンが材料または材料の集成体に一軸力を加えるチャンバーの一区間のみが加熱され、各可動領域とチャンバーの当該区間との間に中間冷却領域が形成され、こうして加熱される区間と、対応する可動領域との間に中間温度の領域を形成するために各中間冷却領域での冷却が決定される。
【００３３】
もちろん、シーリング要素は、この場合、このように加熱される区間から遠く離れている。
【００３４】
例として、それは冷却フィンによってなされる空気冷却であってもよい。
【００３５】
本発明の方法の別の実施形態によれば、焼結工程の前に、材料または材料の集成体の含水量が決定され、それは、液状流体媒体または超臨界流体媒体中で上記焼結工程を実施するために任意選択的に調整される。
【００３６】
その外面は、適量の水溶液または非水性溶媒で加湿される。有利なことには、その外面の湿潤は均一に実施される。
【００３７】
本発明の方法のさらに別の実施形態によれば、焼結工程の前に、例えば冷間静水圧圧縮によって、材料または材料の集成体を圧縮する工程が実施される。
【００３８】
好ましくは、上記材料または上記集成体は、圧縮の前または後に加湿される。
【００３９】
したがって、それは水の場合には水和であってもよい。材料は粉末であるため、その水和の前に、水との反応性を高め、その水和をより均一にするために、その表面をヒドロキシル化することが可能である。
【００４０】
本発明の方法のさらに別の実施形態によれば、上記一軸力は、上記ピストンを使用して直接、または力伝達要素によって加えられる。
【００４１】
有利なことには、上記ピストンおよび／または力伝達要素は、製造される部品の形状を画定するために互いに協働する押圧面を有する。
【００４２】
好ましくは、３５０ＭＰａ以下の圧力および５００℃以下の焼結温度が、上記焼結工程中に上記チャンバーにおいて加えられる。
【００４３】
５００℃以下の焼結温度の使用は、有利なことには、固体状態拡散の現象を回避し、粒状成長を防止することを可能にする。
【００４４】
本発明は、上述した方法を実施するための低温焼結装置にも関する。
【００４５】
本発明によれば、当該装置は、
緻密化される材料または圧密化される材料の集成体を収容することが意図されたチャンバーと、
材料または集成体を焼結温度にするための加熱手段と、
材料または材料の集成体に一軸力を加えるためにチャンバー内で移動可能な少なくとも二つのピストンとを備え、
各ピストンは、チャンバーとピストンとによって形成されるユニットを液密にするための少なくとも一つのシーリング要素と、焼結工程中に排出される流体の少なくとも一部を回収するために、少なくとも一つのシーリング要素と、緻密化される材料または圧密化される材料の集成体と接触することが意図されたピストンの端部との間に配置されるハウジングとを具備する。
【００４６】
有利なことには、このハウジングは、少なくとも一つのシーリング要素と、材料または材料の集成体と接触する各ピストンの基部との間に配置された円形溝の形態であり、この溝は、高密度化中に放出される流体を収集するためのリザーバとして機能する。
【００４７】
本発明の装置の一態様によれば、上記加熱手段は加熱ベルトまたは加熱バンドからなる。
【００４８】
好ましくは、この加熱ベルトは、均一な熱分布を保証するために個々の加熱要素を備える。
【００４９】
本発明の別の有利な実施形態によれば、加熱手段は、誘導効果による加熱を可能にするコイルからなる。加熱ベルトの形態のこのコイルは、例えば銅からなる少なくとも一つの巻線から構成される。加熱手段のこの形態は、急速な加熱時間を得ることを可能にする。例として、２０分で４５０℃に到達することが可能である。
【００５０】
本発明の装置の別の態様によれば、これらのシーリング要素はシーリングガスケット、好ましくはテフロン（登録商標）ガスケットまたはシリコーンガスケットである。
【００５１】
本発明の装置の別の態様によれば、これらのシーリング要素は、ピストンの変位中にシーリング要素の可動領域を移動するため、上記装置は各可動領域を冷却するための第１の冷却手段を備える。
【００５２】
好ましくは、上記第１の冷却手段は、水などの冷却剤を供給する回路に接続されたジャケットを備え、冷却剤は、ジャケットの内壁と接触する対応するシーリング要素の冷却を保証するために、上記ジャケットによって画定されるハウジング内で循環するように意図される。
【００５３】
有利なことには、上記加熱手段はチャンバーの一区間のみを加熱することが意図されているので、上記装置は、この区間とシーリング要素の可動領域との間に配置された上記チャンバーの一部を冷却するための第２の冷却手段を備え、この第２の冷却手段は、当該部分が可動領域および中央区間の温度の中間の温度を有するように構成される。
【００５４】
単なる例示として、上記第２の冷却手段は、チャンバーの本体から突出しかつ空気冷却を保証する冷却フィンからなる。
【００５５】
各シーリング要素のそうした冷却は、有利なことには、これらのシーリング要素の劣化を伴わずに、より高い温度の使用を可能にする。
【００５６】
本発明の装置のさらに別の態様によれば、装置は少なくとも一つの力伝達要素を備え、各力伝達要素は、上記ピストンの一つと、上記材料または上記材料の集成体との間に挿入されるよう意図される。
【００５７】
好ましくは、上記ピストンおよび／または力伝達要素は、製造される部品の形状を画定するために互いに協働する押圧面を有する。
【００５８】
単なる例として、各力伝達要素は、インコネル（登録商標）製のディスクなどの柔軟な部品である。
【００５９】
好ましくは、各力伝達要素の直径は、各ピストンの押圧面の直径よりも大きい。
【００６０】
本発明のその他の利点、目的および特定の特徴は、完全に非限定的な説明として、添付の図面に関して提示される以下の説明から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の特定の一実施形態による低温焼結装置の斜視図である。
【図２】図１の焼結装置の二つのピストンのうちの一つを示す図であり、このピストンによって支持されたシーリングガスケットを示している。
【図３】図１の焼結装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
まず、図面は一定の縮尺で描かれていないことに注意されたい。
【００６３】
図１ないし図３は、本発明の特定の一実施形態による低温焼結装置１０を概略的に示している。
【００６４】
この装置１０は、セラミック粉末などの高密度化される材料を受け入れるように意図されたチャンバー１１を備える。この粉末は、チャンバー１１内に導入される前に、その未焼結多孔性を低減するために圧縮され、次いで均一に加湿される。もちろん、このようにして得られた混合物を圧縮する前に、水性または非水性溶媒、そうでなければ水性および非水性溶媒の混合物を、この粉末と組み合わせることが可能である。
【００６５】
この装置１０はまた、このように圧縮され水和された粉末に一軸力を加えるために、チャンバー１１内で互いに向かってスライドする二つのピストン１２を備える。
【００６６】
各ピストン１２は、高密度化される粉末と接触するように意図されたその自由端部に配置された押圧面１３と、焼結工程中に排出される液体形態の流体のオーバーフローを収集するための円形溝によって形成されるリザーバ１４と、ピストンの押圧面１３から距離を置いて配置されたシーリング要素１５とを有する。このシーリング要素１５はここではテフロン（登録商標）ガスケットである。
【００６７】
チャンバー１１内をスライドする二つのピストン１２によって支持されたガスケットにより、ピストン１２およびチャンバー１１によって形成されるユニットを完全に閉鎖することができ、すなわち、焼結工程中に流体が常に内部に保持されるように当該ユニットを封止することができる。
【００６８】
装置１０はまた、チャンバー１１の上記区間を加熱するための加熱バンド１６を備えており、チャンバー１１内では、二つのピストン１２が、このように圧縮され加湿された粉末に一軸力を加える。
【００６９】
有利なことに、加熱バンド１６は、このように圧縮され加湿された粉末に５００℃未満の焼結温度を適用するように構成される。熱電対などの一つ以上の温度プローブ１７は、制御電子機器（図示せず）によるその調整を目的として、この焼結温度を制御することを可能にする。
【００７０】
装置１０はまた、その空気冷却領域を形成するために、加熱バンド１６によって加熱されたチャンバー１１の上記区間の両側に配置された冷却フィン１８を備える。そうした空気冷却によって、焼結領域での温度の実質的な低下を回避することができる。
【００７１】
ピストン１２によって支持されたシーリング要素１５は、ピストンのスライド中にチャンバー１１の可動領域内を移動し、装置１０はまた各可動領域を冷却するための手段１９，２０を備える。
【００７２】
ここで、これらの冷却手段は、各可動領域に関して、内部ハウジングを画定するジャケットを備え、内壁はチャンバー１１の一体部分である。このハウジングは、対応するシーリングガスケットの冷却を保証するために、ハウジングの内部を循環する水などの冷却剤を供給するための回路に接続される。たとえば、このガスケットを２００℃未満の温度に維持することも可能である。
【００７３】
したがって、圧縮された粉末は、少量の水または溶媒の存在下で、圧力・温度ペアリングにさらされる。粒子間接触ゾーンでの局所的な応力勾配は、固体／液体／固体界面での溶解現象と、系の細孔を徐々に満たす沈殿とを引き起こす。
【００７４】
有利なことには、粒子の初期サイズが維持されることが観察され、これによってナノスケール構造を保存することが可能になる。さらに、焼結工程が適切な温度および圧力条件下で実施される場合、準安定材料の結晶構造も維持または誘起され得る。
【００７５】
本発明の実施方法のいくつかの例を以下に示す。
【００７６】
実施例１：硫酸塩（セラミックの焼結）
【００７７】
使用される硫酸マンガン一水和物粉末はマイクロメートルの粒径を持ち、自然に水和される（ＭｎＳＯ４．Ｈ２Ｏ、２Ｈ２Ｏ）。
【００７８】
粉末は水と混合されておらず、予圧縮されていない。
【００７９】
それは、１００℃または２００℃の温度および３５０ＭＰａの圧力で、３０分間、水熱焼結にさらされるために、液密チャンバー内に直接導入される。
【００８０】
得られた材料は、硫酸マンガン一水和物型構造を保持し、１００℃で９４％の、そして２００℃で９５％のオーダーの緻密度を有する。
【００８１】
実施例２：シリカ（セラミックスの焼結）
【００８２】
（アモルファス）シリカ粉末の粒子サイズは７０ｎｍである。それは水（３３ｗｔ％）と混合される。混合物は予圧縮されておらず、３００℃の温度および１９０ＭＰａの圧力で３０分間、水熱焼結にさらされるために、本発明の装置の液密チャンバー内に導入される。得られた材料はアモルファスシリカであり、７５％のオーダーの緻密度を有する。
【００８３】
シリカ粉末を水性溶媒（２０ｗｔ％）と混合する場合、それは、予圧縮され（冷間静水圧圧縮、５００ＭＰａ、５分間）、続いて、３００℃および３５０ＭＰａで３０分間、水熱焼結にさらされるために、本発明の装置の液密チャンバー内に導入される。得られた材料はアモルファスシリカであり、溶媒が純水である場合、８５％のオーダーの緻密度を有する。
【００８４】
実施例３：α石英（セラミックの焼結）
【００８５】
（アモルファス）シリカ粉末の粒子サイズは５０ｎｍである。それは水酸化ナトリウム（溶媒の２０ｗｔ％）の５Ｍ水溶液と混合され、予圧縮され（冷間静水圧圧縮、５００ＭＰａ、５分間）、その後、３００℃、３５０ＭＰａで９０分間、水熱焼結にさらされるために本発明の装置の液密チャンバー内に導入される。得られた材料は結晶性であって、α石英構造を有し、９６％のオーダーの緻密さを有する。
【００８６】
実施例４：アナターゼＴｉＯ２（セラミックの焼結）
【００８７】
アナターゼ構造のＴｉＯ２の粉末は、１５ｎｍの微結晶のサブミクロンクラスター（１００〜２００ｎｍ）から構成される。それは、続いて、水と混合される（１０ｗｔ％）。それは、続いて、予圧縮工程にかけられる（冷間静水圧圧縮、２００ＭＰａ、５分間）。
【００８８】
得られた圧縮混合物は、３３０℃の温度および３５０ＭＰａの圧力で１時間、焼結にさらされるために液密チャンバー内に導入される。得られた材料は、アナターゼ構造であって、結晶サイズが保持されており、６２％のオーダーの緻密度を有する。
【００８９】
実施例５：ナノ構造複合材料の焼結
【００９０】
この粉末は、厚さおよびシリカＳｉＯ２組成が均一なシェルでコーティングされた、マンガン酸化物Ｌａ0.67Ｓｒ0.33ＭｎＯ３コア（３０ｎｍのナノ粒子）を持つコアシェル型ナノ粒子から構成される。この層の厚さは自由に調整できる（少なくとも２ｎｍ）。粉末は水酸化ナトリウム（溶媒の２０ｗｔ％）の０．２Ｍ水溶液と混合され、予圧縮され（冷間静水圧圧縮、５００ＭＰａ、５分間）、続いて３００°Ｃおよび３５０ＭＰａで９０分間、水熱焼結にさらされるために本発明の装置の液密チャンバー内に導入される。得られた材料は、マンガン酸化物ナノ粒子がアモルファスおよびシリカ緻密化マトリックス中に均一に分散している０‐３タイプの構造化された複合体である。相対密度は７７〜８３％の範囲内にあり、シリカ層の初期厚さの関数として変化する（７７％では１０ｎｍ、８３％では２ないし５ｎｍ）。焼結中、マンガン酸化物ナノ粒子のサイズは変化せず、コアおよびマトリックス間の界面相の形成は観察されないが、これはマンガン酸化物／シリカの界面が保持されることを意味する。
【符号の説明】
【００９１】
１０  低温焼結装置
１１  チャンバー
１２  ピストン
１３  押圧面
１４  ハウジング（リザーバ）
１５  シーリング要素
１６  加熱バンド
１７  温度プローブ
１８  冷却フィン
１９  冷却手段
２０  冷却手段
【図１】
2020520885.tif 000003
【図２】
2020520885.tif 000004
【図３】
2020520885.tif 000005
【国際調査報告】
2020520885.tif 000006
2020520885.tif 000007
2020520885.tif 000008
2020520885.tif 000009