JP2002179464A - 窒化珪素／炭化タングステン複合焼結体 - Google Patents
窒化珪素／炭化タングステン複合焼結体Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 強度的に優れ、低抵抗化を図ることができる
と共に、広範囲の焼成条件で安定した特性が得られ、脆
性物質である珪化タングステンの生成を抑制できる窒化
珪素／炭化タングステン複合焼結体を提供する。 【解決手段】 本発明の窒化珪素／炭化タングステン複
合焼結体は、窒化珪素及び炭化タングステンを含有する
窒化珪素／炭化タングステン複合焼結体であって、該焼
結体中に含まれる希土類元素の酸化物換算量と余剰酸素
の二酸化珪素換算量との合計が６〜２０質量％であり、
（上記希土類元素の酸化物換算量）／（上記希土類元素
の酸化物換算量＋上記余剰酸素の二酸化珪素換算量）の
モル比が０．３〜０．７であり、粒界に結晶質相を含有
し、且つ８００ＭＰａ以上の抗折強度が得られる有効焼
成温度幅が１００℃以上であることを特徴とする。
と共に、広範囲の焼成条件で安定した特性が得られ、脆
性物質である珪化タングステンの生成を抑制できる窒化
珪素／炭化タングステン複合焼結体を提供する。 【解決手段】 本発明の窒化珪素／炭化タングステン複
合焼結体は、窒化珪素及び炭化タングステンを含有する
窒化珪素／炭化タングステン複合焼結体であって、該焼
結体中に含まれる希土類元素の酸化物換算量と余剰酸素
の二酸化珪素換算量との合計が６〜２０質量％であり、
（上記希土類元素の酸化物換算量）／（上記希土類元素
の酸化物換算量＋上記余剰酸素の二酸化珪素換算量）の
モル比が０．３〜０．７であり、粒界に結晶質相を含有
し、且つ８００ＭＰａ以上の抗折強度が得られる有効焼
成温度幅が１００℃以上であることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化珪素／炭化タ
ングステン複合焼結体に関し、更に詳しくは、強度的に
優れ、低抵抗化を図ることができると共に、広範囲の焼
成条件で安定した特性が得られ、且つ脆性物質である珪
化タングステンの生成を抑制できる窒化珪素／炭化タン
グステン複合焼結体に関する。
ングステン複合焼結体に関し、更に詳しくは、強度的に
優れ、低抵抗化を図ることができると共に、広範囲の焼
成条件で安定した特性が得られ、且つ脆性物質である珪
化タングステンの生成を抑制できる窒化珪素／炭化タン
グステン複合焼結体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、窒化珪素／炭化タングステン
複合焼結体は、耐摩耗性や電気抵抗制御が容易に図れる
ことから、ベアリングボール等の耐摩耗部材やグロープ
ラグの発熱体材料として使用されている。そして、これ
らの特性を制御して必要な特性を得るための方法とし
て、その殆どは、焼結体中の炭化タングステンの添加割
合を制御する方法が採られている。一方、近年の耐摩耗
性の向上や低消費電力を目的とした電気抵抗の低抵抗化
の要請に伴い、窒化珪素／炭化タングステン複合焼結体
において、炭化タングステンの添加割合を多くしなけれ
ばならない場合がある。
複合焼結体は、耐摩耗性や電気抵抗制御が容易に図れる
ことから、ベアリングボール等の耐摩耗部材やグロープ
ラグの発熱体材料として使用されている。そして、これ
らの特性を制御して必要な特性を得るための方法とし
て、その殆どは、焼結体中の炭化タングステンの添加割
合を制御する方法が採られている。一方、近年の耐摩耗
性の向上や低消費電力を目的とした電気抵抗の低抵抗化
の要請に伴い、窒化珪素／炭化タングステン複合焼結体
において、炭化タングステンの添加割合を多くしなけれ
ばならない場合がある。
【０００３】しかし、耐摩耗性の向上や低消費電力を目
的とした電気抵抗の低抵抗化という目的を達成するため
に炭化タングステンの添加量を増量すると、材料の焼結
性が大幅に低下することがある。その結果、安定な特性
が得られる有効焼成温度幅が狭くなり、焼成炉の温度均
熱のバラツキや消耗品等の劣化に伴う温度変化等によ
り、安定した特性が得られないという問題がある。ま
た、この他に、焼結体中の炭化タングステンが窒化珪素
と反応して、脆性物質である珪化タングステンに変化す
ることにより、焼結体の機械特性や電気特性を低下させ
るという問題もある。この問題は、特に黒鉛でできてい
る焼成治具の近傍において生じ易い。そこで従来より、
耐摩耗性、電気抵抗の低抵抗化に優れるとともに、焼結
性を向上させ、安定した特性が得られる有効焼成温度幅
が広く、強度的に優れた窒化珪素／炭化タングステン複
合焼結体が求められてきた。
的とした電気抵抗の低抵抗化という目的を達成するため
に炭化タングステンの添加量を増量すると、材料の焼結
性が大幅に低下することがある。その結果、安定な特性
が得られる有効焼成温度幅が狭くなり、焼成炉の温度均
熱のバラツキや消耗品等の劣化に伴う温度変化等によ
り、安定した特性が得られないという問題がある。ま
た、この他に、焼結体中の炭化タングステンが窒化珪素
と反応して、脆性物質である珪化タングステンに変化す
ることにより、焼結体の機械特性や電気特性を低下させ
るという問題もある。この問題は、特に黒鉛でできてい
る焼成治具の近傍において生じ易い。そこで従来より、
耐摩耗性、電気抵抗の低抵抗化に優れるとともに、焼結
性を向上させ、安定した特性が得られる有効焼成温度幅
が広く、強度的に優れた窒化珪素／炭化タングステン複
合焼結体が求められてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実情に鑑
みてなされたものであり、強度的に優れ、低抵抗化を図
ることができると共に、広範囲の焼成条件で安定した特
性が得られ、且つ脆性物質である珪化タングステンの生
成を抑制できる窒化珪素／炭化タングステン複合焼結体
を提供することを目的とする。
みてなされたものであり、強度的に優れ、低抵抗化を図
ることができると共に、広範囲の焼成条件で安定した特
性が得られ、且つ脆性物質である珪化タングステンの生
成を抑制できる窒化珪素／炭化タングステン複合焼結体
を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、窒化珪素
／炭化タングステン複合焼結体中の各種成分と焼結体の
特性との関係について検討した結果、焼結助剤成分とな
る希土類元素の酸化物換算量と、余剰酸素の二酸化珪素
換算量を制御することにより、強度的に優れ、低抵抗化
を図ることができ、安定した特性が得られる有効焼成温
度幅を広げると共に、炭化タングステンが珪化タングス
テンヘ変質する反応を抑制できることを見出して本発明
を完成するに至った。
／炭化タングステン複合焼結体中の各種成分と焼結体の
特性との関係について検討した結果、焼結助剤成分とな
る希土類元素の酸化物換算量と、余剰酸素の二酸化珪素
換算量を制御することにより、強度的に優れ、低抵抗化
を図ることができ、安定した特性が得られる有効焼成温
度幅を広げると共に、炭化タングステンが珪化タングス
テンヘ変質する反応を抑制できることを見出して本発明
を完成するに至った。
【０００６】本発明の窒化珪素／炭化タングステン複合
焼結体は、窒化珪素及び炭化タングステンを含有する窒
化珪素／炭化タングステン複合焼結体であって、該焼結
体中に含まれる希土類元素の酸化物換算量と余剰酸素の
二酸化珪素換算量との合計が６〜２０質量％であり、且
つ、（上記希土類元素の酸化物換算量）／（上記希土類
元素の酸化物換算量＋上記余剰酸素の二酸化珪素換算
量）のモル比が０．３〜０．７であることを特徴とす
る。
焼結体は、窒化珪素及び炭化タングステンを含有する窒
化珪素／炭化タングステン複合焼結体であって、該焼結
体中に含まれる希土類元素の酸化物換算量と余剰酸素の
二酸化珪素換算量との合計が６〜２０質量％であり、且
つ、（上記希土類元素の酸化物換算量）／（上記希土類
元素の酸化物換算量＋上記余剰酸素の二酸化珪素換算
量）のモル比が０．３〜０．７であることを特徴とす
る。
【０００７】また、本発明の窒化珪素／炭化タングステ
ン複合焼結体は、上記焼結体中の粒界において結晶質相
が存在することを特徴とする。更に、本発明の窒化珪素
／炭化タングステン複合焼結体は、８００ＭＰａ以上の
抗折強度が得られる有効焼成温度幅が１００℃以上であ
ることを特徴とする。
ン複合焼結体は、上記焼結体中の粒界において結晶質相
が存在することを特徴とする。更に、本発明の窒化珪素
／炭化タングステン複合焼結体は、８００ＭＰａ以上の
抗折強度が得られる有効焼成温度幅が１００℃以上であ
ることを特徴とする。
【０００８】本発明の窒化珪素／炭化タングステン複合
焼結体における上記「希土類元素」としては、Ｙ、Ｓ
ｃ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｅｒ
及びＹｂ等のうちの１種又は２種以上が挙げられる。そ
して、上記「希土類元素の酸化物換算量」とは、窒化珪
素／炭化タングステン複合焼結体に含まれる希土類元素
の量を酸化物（ＲＥ2Ｏ3、ＲＥ：希土類元素）に換算し
た量である。また、本発明の窒化珪素／炭化タングステ
ン複合焼結体における上記「余剰酸素」とは、窒化珪素
内に含まれる酸素と外部添加の二酸化珪素を意味し、上
記「余剰酸素の二酸化珪素換算量」とは、上記余剰酸素
の量を二酸化珪素に換算した量を表す。尚、上記「希土
類元素の酸化物換算量」については、余剰酸素の酸化物
換算量との合計及びモル比の関係が、以下の条件を満た
している限り特に限定はない。
焼結体における上記「希土類元素」としては、Ｙ、Ｓ
ｃ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｅｒ
及びＹｂ等のうちの１種又は２種以上が挙げられる。そ
して、上記「希土類元素の酸化物換算量」とは、窒化珪
素／炭化タングステン複合焼結体に含まれる希土類元素
の量を酸化物（ＲＥ2Ｏ3、ＲＥ：希土類元素）に換算し
た量である。また、本発明の窒化珪素／炭化タングステ
ン複合焼結体における上記「余剰酸素」とは、窒化珪素
内に含まれる酸素と外部添加の二酸化珪素を意味し、上
記「余剰酸素の二酸化珪素換算量」とは、上記余剰酸素
の量を二酸化珪素に換算した量を表す。尚、上記「希土
類元素の酸化物換算量」については、余剰酸素の酸化物
換算量との合計及びモル比の関係が、以下の条件を満た
している限り特に限定はない。
【０００９】そして、本発明の窒化珪素／炭化タングス
テン複合焼結体における上記希土類元素の酸化物換算量
と上記余剰酸素の二酸化珪素換算量との合計は、通常６
〜２０質量％、好ましくは７〜１５質量％、更に好まし
くは７〜１１質量％である。この合計が６質量％未満で
は、炭化タングステンと窒化珪素の焼結に十分な助剤量
が供給されないことから、焼結性が低下し、焼成温度に
よる焼結体微構造が変動しやすくなる。その結果、安定
した特性が得られる有効焼成温度幅が狭くなると共に、
窒化珪素が分解され易くなり、その珪素成分が炭化タン
グステンと反応して、脆性物質である珪化タングステン
が生成するので好ましくない。一方、２０質量％を超え
ると、焼結体の電気抵抗値が高くなると共に、耐熱衝撃
性が低下するので好ましくない。
テン複合焼結体における上記希土類元素の酸化物換算量
と上記余剰酸素の二酸化珪素換算量との合計は、通常６
〜２０質量％、好ましくは７〜１５質量％、更に好まし
くは７〜１１質量％である。この合計が６質量％未満で
は、炭化タングステンと窒化珪素の焼結に十分な助剤量
が供給されないことから、焼結性が低下し、焼成温度に
よる焼結体微構造が変動しやすくなる。その結果、安定
した特性が得られる有効焼成温度幅が狭くなると共に、
窒化珪素が分解され易くなり、その珪素成分が炭化タン
グステンと反応して、脆性物質である珪化タングステン
が生成するので好ましくない。一方、２０質量％を超え
ると、焼結体の電気抵抗値が高くなると共に、耐熱衝撃
性が低下するので好ましくない。
【００１０】また、本発明の窒化珪素／炭化タングステ
ン複合焼結体において、（希土類元素の酸化物換算量）
／（希土類元素の酸化物換算量＋余剰酸素の二酸化珪素
換算量）のモル比は、通常０．３〜０．７、好ましくは
０．３〜０．５、更に好ましくは０．３５〜０．４５で
ある。上記モル比が０．３未満の場合は、希土類元素が
少量過ぎる結果、窒化珪素と炭化タングステンの焼結に
十分な助剤量が供給されず、焼結性が低下するので好ま
しくない。一方、上記モル比が０．７を超えると、希土
類元素が多量過ぎる結果、余剰酸素量とのバランスが悪
くなり、やはり焼結が十分に進まなくなるので好ましく
ない。
ン複合焼結体において、（希土類元素の酸化物換算量）
／（希土類元素の酸化物換算量＋余剰酸素の二酸化珪素
換算量）のモル比は、通常０．３〜０．７、好ましくは
０．３〜０．５、更に好ましくは０．３５〜０．４５で
ある。上記モル比が０．３未満の場合は、希土類元素が
少量過ぎる結果、窒化珪素と炭化タングステンの焼結に
十分な助剤量が供給されず、焼結性が低下するので好ま
しくない。一方、上記モル比が０．７を超えると、希土
類元素が多量過ぎる結果、余剰酸素量とのバランスが悪
くなり、やはり焼結が十分に進まなくなるので好ましく
ない。
【００１１】また、本発明の窒化珪素／炭化タングステ
ン複合焼結体では、粒界において希土類元素、珪素、酸
素、窒素等による非晶質相のものとする他、結晶質相を
含有するものとすることができる。かかる結晶質相が粒
界に生じることにより、高温での粒界ガラスの軟化を抑
制し、高温での機械特性を向上させることができるので
好ましい。このような結晶質相としては、例えば、ＲＥ
2Ｓｉ2Ｏ7、ＲＥ2ＳｉＯ5等が挙げられ（ＲＥ：希土類
元素）、これらのうちの１種でも２種以上含むものでも
よい。
ン複合焼結体では、粒界において希土類元素、珪素、酸
素、窒素等による非晶質相のものとする他、結晶質相を
含有するものとすることができる。かかる結晶質相が粒
界に生じることにより、高温での粒界ガラスの軟化を抑
制し、高温での機械特性を向上させることができるので
好ましい。このような結晶質相としては、例えば、ＲＥ
2Ｓｉ2Ｏ7、ＲＥ2ＳｉＯ5等が挙げられ（ＲＥ：希土類
元素）、これらのうちの１種でも２種以上含むものでも
よい。
【００１２】本発明の窒化珪素／炭化タングステン複合
焼結体は、材料の焼結性を向上させることができること
から、従来の窒化珪素／炭化タングステン複合焼結体と
比較して、安定した特性が得られる有効焼成温度幅を広
くすることができる。具体的には、８００ＭＰａ以上の
抗折強度が得られる有効焼成温度幅を１００℃以上、好
ましくは１４０℃以上、更に好ましくは１８０℃以上と
することができる。かかる有効焼成温度幅を有すること
により、焼成炉の温度均熱のバラツキや消耗品の劣化に
伴う温度変化に対しても安定した特性を確保することが
できるので好ましい。
焼結体は、材料の焼結性を向上させることができること
から、従来の窒化珪素／炭化タングステン複合焼結体と
比較して、安定した特性が得られる有効焼成温度幅を広
くすることができる。具体的には、８００ＭＰａ以上の
抗折強度が得られる有効焼成温度幅を１００℃以上、好
ましくは１４０℃以上、更に好ましくは１８０℃以上と
することができる。かかる有効焼成温度幅を有すること
により、焼成炉の温度均熱のバラツキや消耗品の劣化に
伴う温度変化に対しても安定した特性を確保することが
できるので好ましい。
【００１３】本発明の窒化珪素／炭化タングステン複合
焼結体の窒化珪素と炭化タングステンの含有量について
は特に限定はなく、通常は焼結体中、８０〜９５質量
％、好ましくは８５〜９５質量％、更に好ましくは８８
〜９４質量％である。かかる範囲とすることにより、焼
結性を低下させることなく、抵抗値の低い焼結体を得る
ことができるので好ましい。
焼結体の窒化珪素と炭化タングステンの含有量について
は特に限定はなく、通常は焼結体中、８０〜９５質量
％、好ましくは８５〜９５質量％、更に好ましくは８８
〜９４質量％である。かかる範囲とすることにより、焼
結性を低下させることなく、抵抗値の低い焼結体を得る
ことができるので好ましい。
【００１４】本発明の窒化珪素／炭化タングステン複合
焼結体を得るための焼結方法、焼結条件については、焼
結体を得ることができる限りは特に限定はない。焼結助
剤を用いても用いなくてもよく、常圧焼結でも加圧焼結
でもよい。焼結温度は通常１７００〜２０００℃であ
り、窒化珪素の分解を抑制するため、通常は窒素を含む
非酸化性ガス雰囲気中で焼結する。
焼結体を得るための焼結方法、焼結条件については、焼
結体を得ることができる限りは特に限定はない。焼結助
剤を用いても用いなくてもよく、常圧焼結でも加圧焼結
でもよい。焼結温度は通常１７００〜２０００℃であ
り、窒化珪素の分解を抑制するため、通常は窒素を含む
非酸化性ガス雰囲気中で焼結する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明について、実施例及
び比較例を挙げて具体的に説明する。原料として、窒化
珪素粉末（平均粒径０．５〜１．０μｍ）、炭化タング
ステン粉末（平均粒径０．５〜１．０μｍ）、希土類酸
化物（Ｙ2Ｏ3、Ｅｒ2Ｏ3及びＹｂ2Ｏ3〔平均粒径１．０
〜３．０μｍ〕）、及び二酸化珪素粉末（平均粒径０．
６μｍ）を用い、これを以下の表１に示した組成で配合
して原料粉末混合物を調製した。そして、該原料粉末混
合物を、窒化珪素製の球石を使用してＨ2Ｏ中で４０時
間湿式混合し、次いで湯煎乾燥し、その後、このように
して得られた粉末を窒素雰囲気下、１８００℃、２５Ｍ
Ｐａの条件で１時間かけてホットプレスで焼成し、４５
×４５×５ｍｍの焼結体Ｎｏ．１〜１２を得た。
び比較例を挙げて具体的に説明する。原料として、窒化
珪素粉末（平均粒径０．５〜１．０μｍ）、炭化タング
ステン粉末（平均粒径０．５〜１．０μｍ）、希土類酸
化物（Ｙ2Ｏ3、Ｅｒ2Ｏ3及びＹｂ2Ｏ3〔平均粒径１．０
〜３．０μｍ〕）、及び二酸化珪素粉末（平均粒径０．
６μｍ）を用い、これを以下の表１に示した組成で配合
して原料粉末混合物を調製した。そして、該原料粉末混
合物を、窒化珪素製の球石を使用してＨ2Ｏ中で４０時
間湿式混合し、次いで湯煎乾燥し、その後、このように
して得られた粉末を窒素雰囲気下、１８００℃、２５Ｍ
Ｐａの条件で１時間かけてホットプレスで焼成し、４５
×４５×５ｍｍの焼結体Ｎｏ．１〜１２を得た。
【００１６】
【表１】
【００１７】得られた焼結体Ｎｏ．１〜１２について、
焼結体の相対密度、抗折強度、比抵抗値、破壊靭性値
（ＫIC）、抗折強度が８００ＭＰａ以上得られる有効焼
成温度幅、及び珪化タングステンの発生の有無を調べ
た。その結果を以下の表２に示す。ここで、焼結体の相
対密度（％）は、アルキメデス法により焼結体の密度を
測定し、混合則で計算した理論密度に対する比で表すこ
とにより求めた。抗折強度（ＭＰａ）はＪＩＳ Ｒ１６
０１の方法により測定した。比抵抗値（μΩ・ｃｍ）
は、上記焼結体Ｎｏ．１〜１２を３ｍｍ×４ｍｍ×１５
ｍｍの形状の試験片に加工し、室温にてこの試験片の両
端に測定端子を当て、ミリオームメーターで抵抗値を測
定し、以下の記載の計算式で算出した。破壊靭性値（Ｍ
Ｐａ／ｍ1/2）はＪＩＳ Ｒ １６０７に従って求め
た。抗折強度が８００ＭＰａ以上得られる有効焼成温度
幅は放射温度計により測定した。珪化タングステンの発
生の有無はＸ線回折法により調べた。尚、上記表１及び
２において、Ｎｏ．１〜８が本発明の範囲の実施例であ
り、Ｎｏ．９〜１２が本発明の範囲外の比較例である。 比抵抗値＝（抵抗値〔μΩ〕×試料断面積〔ｃｍ2〕）
／試料長さ〔ｃｍ〕
焼結体の相対密度、抗折強度、比抵抗値、破壊靭性値
（ＫIC）、抗折強度が８００ＭＰａ以上得られる有効焼
成温度幅、及び珪化タングステンの発生の有無を調べ
た。その結果を以下の表２に示す。ここで、焼結体の相
対密度（％）は、アルキメデス法により焼結体の密度を
測定し、混合則で計算した理論密度に対する比で表すこ
とにより求めた。抗折強度（ＭＰａ）はＪＩＳ Ｒ１６
０１の方法により測定した。比抵抗値（μΩ・ｃｍ）
は、上記焼結体Ｎｏ．１〜１２を３ｍｍ×４ｍｍ×１５
ｍｍの形状の試験片に加工し、室温にてこの試験片の両
端に測定端子を当て、ミリオームメーターで抵抗値を測
定し、以下の記載の計算式で算出した。破壊靭性値（Ｍ
Ｐａ／ｍ1/2）はＪＩＳ Ｒ １６０７に従って求め
た。抗折強度が８００ＭＰａ以上得られる有効焼成温度
幅は放射温度計により測定した。珪化タングステンの発
生の有無はＸ線回折法により調べた。尚、上記表１及び
２において、Ｎｏ．１〜８が本発明の範囲の実施例であ
り、Ｎｏ．９〜１２が本発明の範囲外の比較例である。 比抵抗値＝（抵抗値〔μΩ〕×試料断面積〔ｃｍ2〕）
／試料長さ〔ｃｍ〕
【００１８】
【表２】
【００１９】（２）実施例の効果 表２より、希土類元素の酸化物換算量と余剰酸素量の二
酸化珪素換算量の合計が６〜２０質量％であり、且つ
（希土類元素の酸化物換算量）／（希土類元素の酸化物
換算量＋余剰酸素量の二酸化珪素換算量）のモル比が
０．３〜０．７である焼結体Ｎｏ．１〜８では、焼結性
に優れていることから、相対密度が９９〜１００％、抗
折強度が９３０〜１１００ＭＰａ、破壊靭性が４．７〜
５．８ＭＰａ／ｍ1/2と、いずれも比較例であるＮｏ．
９〜１２の焼結体よりも高く、しかも、脆性物質である
珪化タングステンの生成も認められないことから、強度
的に優れた焼結体であることが判る。また、比抵抗値が
２７００〜８０００μΩ・ｃｍと低いことから、グロー
プラグ等の発熱体として用いた場合に、消費電力を抑え
ることができることが判る。更に、有効焼成温度幅が１
３０〜１８０℃と幅広いことから、焼成炉の温度均熱の
バラツキや消耗品等の劣化に伴う温度変化に対しても安
定した特性が得られることが判る。
酸化珪素換算量の合計が６〜２０質量％であり、且つ
（希土類元素の酸化物換算量）／（希土類元素の酸化物
換算量＋余剰酸素量の二酸化珪素換算量）のモル比が
０．３〜０．７である焼結体Ｎｏ．１〜８では、焼結性
に優れていることから、相対密度が９９〜１００％、抗
折強度が９３０〜１１００ＭＰａ、破壊靭性が４．７〜
５．８ＭＰａ／ｍ1/2と、いずれも比較例であるＮｏ．
９〜１２の焼結体よりも高く、しかも、脆性物質である
珪化タングステンの生成も認められないことから、強度
的に優れた焼結体であることが判る。また、比抵抗値が
２７００〜８０００μΩ・ｃｍと低いことから、グロー
プラグ等の発熱体として用いた場合に、消費電力を抑え
ることができることが判る。更に、有効焼成温度幅が１
３０〜１８０℃と幅広いことから、焼成炉の温度均熱の
バラツキや消耗品等の劣化に伴う温度変化に対しても安
定した特性が得られることが判る。
【００２０】これに対し、表２より、希土類元素の酸化
物換算量と余剰酸素量の二酸化珪素換算量との合計が本
発明の範囲外であるＮｏ．９及びＮｏ．１０の焼結体、
並びに（希土類元素の酸化物換算量）／（希土類元素の
酸化物換算量＋余剰酸素量の二酸化珪素換算量）のモル
比が本発明の範囲外であるＮｏ．１１及びＮｏ．１２の
焼結体では、焼結性が低下した結果、相対密度が９３〜
９６％、抗折強度が６３０〜７１０ＭＰａ、破壊靭性が
３．７〜４．３ＭＰａ／ｍ1/2と低く、しかも、脆性物
質である珪化タングステンが生成していることから、強
度的に劣る焼結体であることが判る。また、比抵抗値が
２４０００〜７８０００μΩ・ｃｍと高いことから、グ
ロープラグ等の発熱体として用いた場合に、消費電力が
高くなることが判る。更に、有効焼成温度幅が２０〜４
０℃と狭いことから、焼成炉の温度均熱のバラツキや消
耗品等の劣化に伴う温度変化等により、安定した特性が
得られないことが判る。
物換算量と余剰酸素量の二酸化珪素換算量との合計が本
発明の範囲外であるＮｏ．９及びＮｏ．１０の焼結体、
並びに（希土類元素の酸化物換算量）／（希土類元素の
酸化物換算量＋余剰酸素量の二酸化珪素換算量）のモル
比が本発明の範囲外であるＮｏ．１１及びＮｏ．１２の
焼結体では、焼結性が低下した結果、相対密度が９３〜
９６％、抗折強度が６３０〜７１０ＭＰａ、破壊靭性が
３．７〜４．３ＭＰａ／ｍ1/2と低く、しかも、脆性物
質である珪化タングステンが生成していることから、強
度的に劣る焼結体であることが判る。また、比抵抗値が
２４０００〜７８０００μΩ・ｃｍと高いことから、グ
ロープラグ等の発熱体として用いた場合に、消費電力が
高くなることが判る。更に、有効焼成温度幅が２０〜４
０℃と狭いことから、焼成炉の温度均熱のバラツキや消
耗品等の劣化に伴う温度変化等により、安定した特性が
得られないことが判る。
【００２１】尚、本発明においては、前記具体的実施例
に示すものに限られず、目的、用途に応じて種々変更し
た実施例とすることができる。
に示すものに限られず、目的、用途に応じて種々変更し
た実施例とすることができる。
【００２２】
【発明の効果】本発明の窒化珪素／炭化タングステン複
合焼結体によれば、希土類元素の酸化物換算量と余剰酸
素の二酸化珪素換算量との合計を６〜２０質量％に制御
すると共に、焼結体中の（希土類元素の酸化物換算量）
／（希土類元素の酸化物換算量＋余剰酸素の二酸化珪素
換算量）のモル比を０．３〜０．７とすることにより、
焼結性を向上させることができる。その結果、安定した
特性が得られる有効焼成温度幅が広くなり、還元雰囲気
の影響を受けにくくなって正常な繊密化が進むことか
ら、抗折強度及び破壊靭性が高く、比抵抗値が低く、有
効焼成温度幅が広く、且つ脆性物質である珪化タングス
テンの生成を抑制することができる。これにより、耐熱
衝撃性も高い窒化珪素／炭化タングステン複合焼結体を
得ることができ、ベアリングボール等の耐摩耗部材、タ
ペットシムなどのエンジン部材、あるいは通電すること
により発熱するグロープラグ等の発熱体として好適に利
用することができる。
合焼結体によれば、希土類元素の酸化物換算量と余剰酸
素の二酸化珪素換算量との合計を６〜２０質量％に制御
すると共に、焼結体中の（希土類元素の酸化物換算量）
／（希土類元素の酸化物換算量＋余剰酸素の二酸化珪素
換算量）のモル比を０．３〜０．７とすることにより、
焼結性を向上させることができる。その結果、安定した
特性が得られる有効焼成温度幅が広くなり、還元雰囲気
の影響を受けにくくなって正常な繊密化が進むことか
ら、抗折強度及び破壊靭性が高く、比抵抗値が低く、有
効焼成温度幅が広く、且つ脆性物質である珪化タングス
テンの生成を抑制することができる。これにより、耐熱
衝撃性も高い窒化珪素／炭化タングステン複合焼結体を
得ることができ、ベアリングボール等の耐摩耗部材、タ
ペットシムなどのエンジン部材、あるいは通電すること
により発熱するグロープラグ等の発熱体として好適に利
用することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 正也 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 Ｆターム(参考） 3J101 AA02 BA10 DA20 EA43 EA44 EA75 FA15 FA60 4G001 BA04 BA08 BA09 BA24 BA32 BB04 BB08 BB09 BB24 BB32 BC42 BC52 BC54 BD13 BD16
Claims (3)
- 【請求項１】 窒化珪素及び炭化タングステンを含有す
る窒化珪素／炭化タングステン複合焼結体であって、該
焼結体中に含まれる希土類元素の酸化物換算量と余剰酸
素の二酸化珪素換算量との合計が６〜２０質量％であ
り、且つ、（上記希土類元素の酸化物換算量）／（上記
希土類元素の酸化物換算量＋上記余剰酸素の二酸化珪素
換算量）のモル比が０．３〜０．７であることを特徴と
する窒化珪素／炭化タングステン複合焼結体。 - 【請求項２】 上記焼結体中の粒界において結晶質相が
存在する請求項１記載の窒化珪素／炭化タングステン複
合焼結体。 - 【請求項３】 ８００ＭＰａ以上の抗折強度が得られる
有効焼成温度幅が１００℃以上である請求項１又は２記
載の窒化珪素／炭化タングステン複合焼結体。
Priority Applications (3)
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| JP2000374549A JP2002179464A (ja) | 2000-12-08 | 2000-12-08 | 窒化珪素／炭化タングステン複合焼結体 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000374549A JP2002179464A (ja) | 2000-12-08 | 2000-12-08 | 窒化珪素／炭化タングステン複合焼結体 |
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|---|---|
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ID=18843720
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| EP (1) | EP1213274A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002179464A (ja) |
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| CN101843168B (zh) * | 2007-10-29 | 2014-02-19 | 京瓷株式会社 | 陶瓷加热器及具备该陶瓷加热器的火花塞 |
| KR101375989B1 (ko) * | 2008-02-20 | 2014-03-18 | 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤 | 세라믹 히터 및 글로우 플러그 |
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| DE102016114929B4 (de) * | 2016-08-11 | 2018-05-09 | Borgwarner Ludwigsburg Gmbh | Druckmessglühkerze |
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| US5178647A (en) * | 1983-07-29 | 1993-01-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Wear-resistant member |
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| JP3594660B2 (ja) | 1994-08-18 | 2004-12-02 | 株式会社デンソー | セラミックヒータ |
| JP3370519B2 (ja) | 1996-07-31 | 2003-01-27 | 京セラ株式会社 | セラミックヒータ |
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| JP3411498B2 (ja) * | 1997-04-23 | 2003-06-03 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックヒータ、その製造方法、及びセラミックグロープラグ |
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| JP3933345B2 (ja) * | 1999-05-21 | 2007-06-20 | 日本特殊陶業株式会社 | 発熱抵抗体及びセラミックヒータ用発熱抵抗体並びにその製造方法、及びセラミックヒータ |
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- 2000-12-08 JP JP2000374549A patent/JP2002179464A/ja active Pending
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2001
- 2001-12-07 EP EP01310248A patent/EP1213274A3/en not_active Withdrawn
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