JPH02248364A

JPH02248364A - 窒化珪素焼結体の製造法

Info

Publication number: JPH02248364A
Application number: JP1068200A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Hanzawa; 茂半澤; Hiroto Matsuda; 弘人松田
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1989-03-20
Filing date: 1989-03-20
Publication date: 1990-10-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、窒化珪素と窒化硼素からなる焼結体に関する
もので、特に自己潤滑性の良好な窒化珪素焼結体の製造
法に係る。ここに、自己潤滑性とは、潤滑油を供給しな
くとも自ら良好な潤滑機能を有する性質をいう。

本発明の製造法により得られた焼結体は、潤滑油の使用
が困難であるような高温あるいは高腐食環境下で使用す
ると効果的である。

（従来の技術）窒化珪素（ｓ　１３Ｎ４　）と窒化硼素（ＢＮ）を混合
して焼結しようとする試みは多くなされている（特開昭
５６−１２０５７５号など）。これらの方法は、主に常
圧プレス法あるいはホットプレス法で通常の窒化珪素焼
結体を焼成しようとするもので、本願の目的とする無潤
滑の状態で用いることのできる特性を有する窒化珪素焼
結体は、知られていなかった。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、窒化硼素は他の物質と極めて反応しにく
い物質であることから、窒化珪素に窒化硼素を混入させ
て焼結させようとしても高緻密質の焼結体を得ることは
困難であった。

また、窒化珪素と窒化硼素を混合したものをホットプレ
ス法により高緻密化を狙った技術もあるが、このような
ホットプレス法では単純形状なものしか造れず、後加工
に多大な労力と費用を要していた。

本発明の解決しようとする課題は、このような問題点を
解決し、窒化珪素と窒化硼素系のセラミクス粉末に所定
の焼結助剤を所定量添加して原料粉末を作製し、かつこ
の原料粉末をガラスカプセルを用いて熱間等方静水圧プ
レス（以下ｒＨＩＰ」という）処理することで、自己潤
滑性の高い焼結体を得ることにある。

（課題を解決するための手段）前記課題を解決するための本発明の第１の発明の窒化珪
素焼結体の製造法は、窒化珪素原料粉末と窒化硼素原料
粉末の混合物８０〜９８ｗｔ％に、ＳｒＯ：Ｏ，１〜８
ｗｔ％、ＭｇＯ：０．３〜８ｗｔ％、ＣｅＯｘ　：　０
．５〜ｌ　０ｗｔ％からなる焼結助剤を総量２〜２０ｗ
ｔ％の範囲で添加し、混合した後成形し、この成形体を
ガラス材で被覆して密封した後、熱間等方静水圧プレス
したことを特徴とする。

本発明の第２の発明の窒化珪素焼結体の製造法は、前記
窒化珪素原料粉末と前記窒化硼素原料粉末の配合比が重
量比で８０／２０〜９９．５／０．５の範囲にあること
を特徴とする。

本発明の第３の発明の窒化珪素焼結体は、前記第１の発
明または第２の発明の製造法とを用いて得られた焼結体
であることを特徴とする。

窒化珪素と窒化硼素の二元系としたのは、これらの二元
系粉末原料を焼結することで自己潤滑性の良好な材質と
なるからである。

前記原料粉末に所定の焼結助剤を添加して得られた成形
体をガラス材で封止しＨＩＰ処理したのは、焼結体の高
緻密化、高耐久性化を図るためにガラスカプセルＨＩＰ
法を除くと実用可能なものは現状では他にないためであ
る。

本発明者の実験によると、窒化珪素と窒化硼素の混合材
を原料として常圧焼結法あるいはＮ３ガス圧焼結法によ
り焼結したが、得られた焼結体は充分に緻密化せず高耐
久性の摺動部材を得ることは不可能であった。またホッ
トプレス法により得られた焼結体は、高緻密化するもの
の、材料に異方性を生じ、耐久性が悪かった。

以下、本発明の実施例について説明する。

（実施例）夫１皿＝１（＋）製造条件５ｉｓＮ４粉末とＢＮ粉末の配合比９１／３゜５ｉｓＮ
４粉末とＢＮ粉末の総量９４ｗｔ％に、焼結助剤として
ＳｒＯ：　１ｗｔ％、ＭｇＯ：２ｗｔ％、ＣｅＯｓ：３
ｗｔ％を添加したものを原料粉末とした。これらの原料
粉末を、常圧焼結法。

Ｎ、ガス圧焼結法、ホットプレス法、ガラスカプセルＨ
ＩＰ法によりそれぞれ焼結した。第１表にその製造条件
を示す。

（２）耐久テスト前記各種焼結法により得られた焼結体について耐久テス
トをころがり試験により行なった。試験条件は、回転数
：　１２０Ｏｒｐｍ、接触応力＝５００ｋｇｆ／ｍｍ”
、ボール数：３個、潤滑油：なしであった、その結果は
第１表に示されるとおりであった。

（以下、余白。）第１表から明らかなように、試験ＰｋＬｌ、２．３は、
焼結体の密度が理論密度の９８％に達せずころがり寿命
も短く、理論密度が高く、ころがり寿命が良好な焼結法
は、試験１１ｈ４のガラスカプセル［１１Ｐ法を用いた
もののみであった。なお、第１表中、○印は良好、Ｘ印
は不可を示す。

及五史−ユ実施例１と原料および焼結助剤の重量％を変えてホット
プレス法、ガラスカプセル１（ＩＰ法によりそれぞれ焼
結体を得た。そして焼結体の対理論密度およびころがり
寿命を測定した（試験条件は実施例１と同じ）。その結
果は第２表に示すとおりであった。なお、第２表中、Ｏ
印は良好、Δ印は使用条件がゆるやかな場合には適用可
能、Ｘ印は不可を示す。

（以下、余白、）第２表に示すように、この実施例２においては、特にホ
ットプレス法による焼結体の対理論密度およびころがり
寿命とが不良であった。また、相対的に理論密度および
ころがり寿命が低くなっているが、これは、焼結助剤に
Ｃｅ　Ｏ！のみを用いたことに起因するものと考えられ
る。

夫胤五−Ｊ実施例３では、５ｉ−Ｎ、粉末とＢＮ粉末の配合比を９
６対４とし、その総量を変化させ、各種の焼結助剤を所
定量添加した。原料および焼結助剤の種類等は第３表に
示すとおりである。これらの原料および焼結助剤を用い
てガラスカプセルＨｔｐ法により焼結した。焼結体の特
性評価および試験条件は実施例１と同じである。

（以下、余白、）焼結体の理論密度およびころがり密度を測定したところ
、第３表に示すように、焼結助剤のＳ「０、ＭｇＯ，Ｃ
ｅ０ａが所定量かつその総量が所定範囲以内であるとき
高緻密焼結体が得られ、ころがり寿命も良好であった。

その量はＳｒＯが０．１〜８ｗｔ％、ＭｇＯが０．３〜
８ｗｔ％、ＣｅＯｘが０．５〜／０．ｗｔ％であり、そ
の総量が２〜２０ｗｔ％の範囲であった。

失ＩＬｕ実施例４は、原料の５ｉｓＮａ粉末とＢＮ粉末の配合比
を変化させた。用いた焼結助剤の種類および量は、Ｓｒ
Ｏ：　１ｗｔ、％５Ｍｇ０　：　２ｗｔ％、ＣｅＯ，：
　３ｗｔ％である。

成形後ガラスカプセルＨＩＰ法で焼結し、実施例１と同
様の測定、評価をした結果は第４表に示すとおりである
。

（以下、余白。）第４表に示すように、原料粉末のＳ：３Ｎ４粉末とＢＮ
粉末の配合比が８０／２０〜９９．５／０．．５の範囲
で高い理論密度値が得られ、ころがり寿命も良好であっ
た。

（発明の効果）以上説明したように本発明の窒化珪素焼結体の製造法に
よれば、５ｉ−Ｎ−粉末とＢＮ粉末および焼結助剤の組
合わせた所定の原料粉末をガラスカプセルＨＩＰ処理す
ることにより、極めて実用的な自己潤滑性の高い焼結体
の作成が可能であった。得られた焼結体は、ころがり寿
命が長く、耐久性が良好であった。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）窒化珪素原料粉末と窒化硼素原料粉末の混合物８
０〜９８ｗｔ％に、焼結助剤を２〜２０ｗｔ％の範囲で
添加し、混合した後成形し、この成形体をガラス材で被
覆した後、熱間等方静水圧プレスすることを特徴とする
窒化珪素焼結体の製造法。
（２）前記窒化珪素原料粉末と前記窒化硼素原料粉末の
配合比が重量比で８０／２０〜９９．５／０．５の範囲
にあることを特徴とする請求項１に記載の窒化珪素焼結
体の製造法。
（３）請求項１または請求項２のいずれか一項に記載の
製造法を用いて得られた窒化珪素焼結体。