JPH08225311A - 窒化珪素／炭化珪素複合粉末及び複合成形体並びにそれらの製造方法及び窒化珪素／炭化珪素複合焼結体の製造方法 - Google Patents
窒化珪素／炭化珪素複合粉末及び複合成形体並びにそれらの製造方法及び窒化珪素／炭化珪素複合焼結体の製造方法Info
- Publication number
- JPH08225311A JPH08225311A JP7319737A JP31973795A JPH08225311A JP H08225311 A JPH08225311 A JP H08225311A JP 7319737 A JP7319737 A JP 7319737A JP 31973795 A JP31973795 A JP 31973795A JP H08225311 A JPH08225311 A JP H08225311A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- silicon nitride
- silicon
- silicon carbide
- carbide composite
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 良好な焼結性を有し、高強度の焼結体を形成
できる窒化珪素／炭化珪素複合粉末及び複合成形体並び
にそれらの製造方法及び窒化珪素／炭化珪素複合焼結体
の製造方法を提供する。 【解決手段】 珪素粉末に炭素質粉末と焼結助剤とを混
合し、得られた混合粉末を窒素ガス含有雰囲気下におい
て熱処理して、珪素の窒化と炭化とを起こして得られ、
α型窒化珪素の含有量が全窒化珪素の３０％以上の窒化
珪素／炭化珪素複合粉末及び複合成形体である。
できる窒化珪素／炭化珪素複合粉末及び複合成形体並び
にそれらの製造方法及び窒化珪素／炭化珪素複合焼結体
の製造方法を提供する。 【解決手段】 珪素粉末に炭素質粉末と焼結助剤とを混
合し、得られた混合粉末を窒素ガス含有雰囲気下におい
て熱処理して、珪素の窒化と炭化とを起こして得られ、
α型窒化珪素の含有量が全窒化珪素の３０％以上の窒化
珪素／炭化珪素複合粉末及び複合成形体である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は窒化珪素／炭化珪素
複合粉末及び複合成形体並びにそれらの製造方法及び窒
化珪素／炭化珪素複合焼結体の製造方法に関し、特に優
れた強度、硬度、靱性、耐熱衝撃性、耐摩耗性等を有す
る窒化珪素／炭化珪素ナノコンポジットを製造するのに
適する複合粉末、複合成形体並びにそれらの製造方法及
び複合焼結体の製造方法に関する。
複合粉末及び複合成形体並びにそれらの製造方法及び窒
化珪素／炭化珪素複合焼結体の製造方法に関し、特に優
れた強度、硬度、靱性、耐熱衝撃性、耐摩耗性等を有す
る窒化珪素／炭化珪素ナノコンポジットを製造するのに
適する複合粉末、複合成形体並びにそれらの製造方法及
び複合焼結体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】窒化珪
素系セラミックス焼結体は、高強度、高耐熱性、高耐熱
衝撃性、高耐摩耗性などの点から、高温での使用条件が
苛酷な構造用セラミックスとしての利用が期待されてい
る。また、その物性を向上する目的で、種々の成分が添
加されている。中でも、炭化珪素は良好な耐酸化性、高
温強度及び機械的強度を発揮し得るセラミックス成分で
あり、窒化珪素に炭化珪素を配合したセラミックス焼結
体が提案されている。しかし、単に窒化珪素粉末と炭化
珪素粉末とを混合して得た焼結体では、ナノコンポジッ
ト構造を有することがなく、炭化珪素粉末（ミクロンオ
ーダの大きさ）は窒化珪素の粒界に存在するにとどま
る。そのため、窒化珪素中に炭化珪素が微細に分散した
ナノコンポジット構造を有する焼結体を得るために、種
々の方法が提案されている。
素系セラミックス焼結体は、高強度、高耐熱性、高耐熱
衝撃性、高耐摩耗性などの点から、高温での使用条件が
苛酷な構造用セラミックスとしての利用が期待されてい
る。また、その物性を向上する目的で、種々の成分が添
加されている。中でも、炭化珪素は良好な耐酸化性、高
温強度及び機械的強度を発揮し得るセラミックス成分で
あり、窒化珪素に炭化珪素を配合したセラミックス焼結
体が提案されている。しかし、単に窒化珪素粉末と炭化
珪素粉末とを混合して得た焼結体では、ナノコンポジッ
ト構造を有することがなく、炭化珪素粉末（ミクロンオ
ーダの大きさ）は窒化珪素の粒界に存在するにとどま
る。そのため、窒化珪素中に炭化珪素が微細に分散した
ナノコンポジット構造を有する焼結体を得るために、種
々の方法が提案されている。
【０００３】特開平2-160669号は、平均粒径１μｍ以下
の炭化珪素が粒界に分散し、かつ数ナノメータから数百
ナノメータの大きさの炭化珪素の微細粒子が窒化珪素粒
子内に分散した微細構造を有する窒化珪素−炭化珪素複
合焼結体を開示している。この複合焼結体は、液相焼結
系において平均粒径が0.5 μｍ以下の微細な炭化珪素を
生成する非晶質窒化珪素−炭化珪素複合粉末又は窒化珪
素−炭化珪素混合粉末を使用し、焼結助剤の存在下で15
00〜2300℃の温度で焼結することにより製造される。し
かし、非晶質窒化珪素−炭化珪素複合粉末は、有機珪素
化合物の気相反応法により得られるもので、非常にコス
ト高であり、かつ量産性に劣る。また、非晶質粉末は成
形性に劣るという問題がある。また、窒化珪素−炭化珪
素混合粉末として具体的に開示されているものは、上記
と同様な処方により得られた非晶質窒化珪素粉末と炭化
珪素粉末との混合粉末であり、やはり同じ問題がある。
さらに、開示されているものはすべて成形の必要がない
ホットプレスによる焼成である。
の炭化珪素が粒界に分散し、かつ数ナノメータから数百
ナノメータの大きさの炭化珪素の微細粒子が窒化珪素粒
子内に分散した微細構造を有する窒化珪素−炭化珪素複
合焼結体を開示している。この複合焼結体は、液相焼結
系において平均粒径が0.5 μｍ以下の微細な炭化珪素を
生成する非晶質窒化珪素−炭化珪素複合粉末又は窒化珪
素−炭化珪素混合粉末を使用し、焼結助剤の存在下で15
00〜2300℃の温度で焼結することにより製造される。し
かし、非晶質窒化珪素−炭化珪素複合粉末は、有機珪素
化合物の気相反応法により得られるもので、非常にコス
ト高であり、かつ量産性に劣る。また、非晶質粉末は成
形性に劣るという問題がある。また、窒化珪素−炭化珪
素混合粉末として具体的に開示されているものは、上記
と同様な処方により得られた非晶質窒化珪素粉末と炭化
珪素粉末との混合粉末であり、やはり同じ問題がある。
さらに、開示されているものはすべて成形の必要がない
ホットプレスによる焼成である。
【０００４】また特開平3-261611号は、窒化珪素／炭化
珪素複合焼結体を製造するための窒化珪素複合粉末を製
造する方法であって、金属珪素粉末と炭素質粉末とを混
合し、得られた混合物を窒素含有不活性ガス雰囲気中、
1400℃以下の温度で加熱して、金属珪素粉末の炭化反応
と窒化反応とを同時に行うことを特徴とする方法を開示
している。しかし、この複合粉末は出発材料中に焼結助
剤を含まないため、熱処理により生成する窒化珪素はβ
型になりやすく、複合粉末中のα型窒化珪素含有率を高
めるのが困難であった。また、β型の窒化珪素は針状に
粒成長するので、得られる粉末は粒径が大きく、粉砕も
困難であった。窒化珪素原料粉末には焼結性向上の観点
から、α型窒化珪素含有率が高く微粒子であることが求
められるが、開示されている方法ではこれらの条件を満
たすことができず、焼結性に劣るという問題がある。
珪素複合焼結体を製造するための窒化珪素複合粉末を製
造する方法であって、金属珪素粉末と炭素質粉末とを混
合し、得られた混合物を窒素含有不活性ガス雰囲気中、
1400℃以下の温度で加熱して、金属珪素粉末の炭化反応
と窒化反応とを同時に行うことを特徴とする方法を開示
している。しかし、この複合粉末は出発材料中に焼結助
剤を含まないため、熱処理により生成する窒化珪素はβ
型になりやすく、複合粉末中のα型窒化珪素含有率を高
めるのが困難であった。また、β型の窒化珪素は針状に
粒成長するので、得られる粉末は粒径が大きく、粉砕も
困難であった。窒化珪素原料粉末には焼結性向上の観点
から、α型窒化珪素含有率が高く微粒子であることが求
められるが、開示されている方法ではこれらの条件を満
たすことができず、焼結性に劣るという問題がある。
【０００５】なお、β型窒化珪素原料粉末を焼成して高
い特性を持つ焼結体を得る方法が報告されているが（Ｆ
Ｃレポート、1994(5) 、pp.130〜133 ）、この方法では
β型窒化珪素粉末の粒度分布の制御を行い、微細粉末化
かつ均一な粒径とすることが必要であり、またガス圧焼
結法による高温焼成が必要であることから、工程が複雑
になることが予想される。またこの報告からβ型窒化珪
素粉末が焼結性の低い粉末であることが確認された。
い特性を持つ焼結体を得る方法が報告されているが（Ｆ
Ｃレポート、1994(5) 、pp.130〜133 ）、この方法では
β型窒化珪素粉末の粒度分布の制御を行い、微細粉末化
かつ均一な粒径とすることが必要であり、またガス圧焼
結法による高温焼成が必要であることから、工程が複雑
になることが予想される。またこの報告からβ型窒化珪
素粉末が焼結性の低い粉末であることが確認された。
【０００６】したがって本発明の目的は、良好な焼結性
を有し、高強度の焼結体を形成できる窒化珪素／炭化珪
素複合粉末及び複合成形体並びにそれらの製造方法及び
窒化珪素／炭化珪素複合焼結体の製造方法を提供するこ
とである。
を有し、高強度の焼結体を形成できる窒化珪素／炭化珪
素複合粉末及び複合成形体並びにそれらの製造方法及び
窒化珪素／炭化珪素複合焼結体の製造方法を提供するこ
とである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】以上の目的に鑑み鋭意研
究の結果、本発明者等は、出発材料として珪素粉末と炭
素質粉末及び焼結助剤を使用し、特定の条件で熱処理す
れば、α型窒化珪素含有率の高い窒化珪素／炭化珪素複
合粉末又は複合成形体が得られ、それによって高い焼結
性を有する複合粉末又は複合成形体となることを発見
し、本発明を完成した。
究の結果、本発明者等は、出発材料として珪素粉末と炭
素質粉末及び焼結助剤を使用し、特定の条件で熱処理す
れば、α型窒化珪素含有率の高い窒化珪素／炭化珪素複
合粉末又は複合成形体が得られ、それによって高い焼結
性を有する複合粉末又は複合成形体となることを発見
し、本発明を完成した。
【０００８】すなわち、本発明の窒化珪素／炭化珪素複
合粉末は、珪素粉末に炭素質粉末と焼結助剤とを混合
し、得られた混合粉末を窒素ガス含有雰囲気下において
熱処理して、珪素の窒化と炭化とを起こして得られるも
ので、前記複合粉末中のα型窒化珪素の含有量が全窒化
珪素の３０％以上であることを特徴とする。
合粉末は、珪素粉末に炭素質粉末と焼結助剤とを混合
し、得られた混合粉末を窒素ガス含有雰囲気下において
熱処理して、珪素の窒化と炭化とを起こして得られるも
ので、前記複合粉末中のα型窒化珪素の含有量が全窒化
珪素の３０％以上であることを特徴とする。
【０００９】また、本発明の窒化珪素／炭化珪素複合成
形体は、珪素粉末に炭素質粉末と焼結助剤とを混合し、
得られた混合粉末から形成した成形体を窒素ガス含有雰
囲気下において熱処理して、珪素の窒化と炭化とを起こ
して得られるもので、前記複合成形体中のα型窒化珪素
の含有量が全窒化珪素の３０％以上であることを特徴と
する。
形体は、珪素粉末に炭素質粉末と焼結助剤とを混合し、
得られた混合粉末から形成した成形体を窒素ガス含有雰
囲気下において熱処理して、珪素の窒化と炭化とを起こ
して得られるもので、前記複合成形体中のα型窒化珪素
の含有量が全窒化珪素の３０％以上であることを特徴と
する。
【００１０】本発明のα型窒化珪素の含有量が全窒化珪
素の３０％以上である窒化珪素／炭化珪素複合粉末を製
造する方法は、珪素粉末に炭素質粉末と焼結助剤とを混
合し、得られた混合粉末を窒素ガス含有雰囲気下におい
て熱処理して、珪素の窒化と炭化とを起こし、その際窒
化炭化反応を1000℃〜1450℃の温度で行い、かつ少なく
とも反応開始前の温度から保持温度に到達するまでの昇
温速度を２℃／分未満にすることを特徴とする。
素の３０％以上である窒化珪素／炭化珪素複合粉末を製
造する方法は、珪素粉末に炭素質粉末と焼結助剤とを混
合し、得られた混合粉末を窒素ガス含有雰囲気下におい
て熱処理して、珪素の窒化と炭化とを起こし、その際窒
化炭化反応を1000℃〜1450℃の温度で行い、かつ少なく
とも反応開始前の温度から保持温度に到達するまでの昇
温速度を２℃／分未満にすることを特徴とする。
【００１１】本発明のα型窒化珪素の含有量が全窒化珪
素の３０％以上である窒化珪素／炭化珪素複合成形体を
製造する方法は、珪素粉末に炭素質粉末と焼結助剤とを
混合し、得られた混合粉末から成形体を形成し、前記成
形体を窒素ガス含有雰囲気下において熱処理して、珪素
の窒化と炭化とを起こし、その際窒化炭化反応を1000℃
〜1450℃の温度で行い、かつ少なくとも反応開始前の温
度から保持温度に到達するまでの昇温速度を２℃／分未
満にすることを特徴とする。
素の３０％以上である窒化珪素／炭化珪素複合成形体を
製造する方法は、珪素粉末に炭素質粉末と焼結助剤とを
混合し、得られた混合粉末から成形体を形成し、前記成
形体を窒素ガス含有雰囲気下において熱処理して、珪素
の窒化と炭化とを起こし、その際窒化炭化反応を1000℃
〜1450℃の温度で行い、かつ少なくとも反応開始前の温
度から保持温度に到達するまでの昇温速度を２℃／分未
満にすることを特徴とする。
【００１２】窒化珪素／炭化珪素複合焼結体を製造する
本発明の第一の方法は、上記窒化珪素／炭化珪素複合粉
末から成形体を形成し、前記成形体を窒素ガス含有雰囲
気中において1600℃〜2200℃で焼結することを特徴とす
る。
本発明の第一の方法は、上記窒化珪素／炭化珪素複合粉
末から成形体を形成し、前記成形体を窒素ガス含有雰囲
気中において1600℃〜2200℃で焼結することを特徴とす
る。
【００１３】窒化珪素／炭化珪素複合焼結体を製造する
本発明の第二の方法は、上記窒化珪素／炭化珪素複合成
形体を窒素ガス含有雰囲気中において1600℃〜2200℃で
焼結することを特徴とする。
本発明の第二の方法は、上記窒化珪素／炭化珪素複合成
形体を窒素ガス含有雰囲気中において1600℃〜2200℃で
焼結することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。 〔１〕出発原料 (a) 珪素粉末 本発明に使用する珪素粉末は、平均粒径が0.2 〜20μ
ｍ、特に0.3 〜10μｍであるのが好ましい。平均粒径が
0.2 μｍより小さいと、粉末表面の酸化が大であり、ま
た20μｍより大きいと均一な分散が困難となるとともに
反応性に乏しくなる。
ｍ、特に0.3 〜10μｍであるのが好ましい。平均粒径が
0.2 μｍより小さいと、粉末表面の酸化が大であり、ま
た20μｍより大きいと均一な分散が困難となるとともに
反応性に乏しくなる。
【００１５】なお、珪素粉末としては、JIS G 2312 に
規定されているような比較的低純度で安価なものから、
半導体のシリコンウェーハの破材を粉砕したような高純
度のものまで、広い範囲のものを使用することができ
る。また高純度の珪素粉末を使用した場合、Fe、Cr、Co
等の化合物あるいは単体を添加し、反応を促進すること
もできる。
規定されているような比較的低純度で安価なものから、
半導体のシリコンウェーハの破材を粉砕したような高純
度のものまで、広い範囲のものを使用することができ
る。また高純度の珪素粉末を使用した場合、Fe、Cr、Co
等の化合物あるいは単体を添加し、反応を促進すること
もできる。
【００１６】出発原料中の珪素粉末と炭素質粉末の合計
量を100 重量％としたとき、珪素粉末の含有量は、81.2
〜97.6重量％が好ましく、84.2〜93.2重量％がより好ま
しい。珪素粉末が81.2重量％より少ないと焼結体が緻密
化しずらくなり、所望の複合焼結体が得られない。また
97.6重量％より多いと炭化珪素の複合効果が十分でなく
なる。
量を100 重量％としたとき、珪素粉末の含有量は、81.2
〜97.6重量％が好ましく、84.2〜93.2重量％がより好ま
しい。珪素粉末が81.2重量％より少ないと焼結体が緻密
化しずらくなり、所望の複合焼結体が得られない。また
97.6重量％より多いと炭化珪素の複合効果が十分でなく
なる。
【００１７】(b) 炭素質粉末 本発明に使用する炭素質粉末は、微細であれば特に限定
されないが、グラファイト粉末もしくはアセチレンブラ
ック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック粉末が
好ましい。炭素質粉末は、平均粒径が20μｍ以下、特に
10μｍ以下であるのが好ましい。平均粒径が20μｍより
大きいと均一な分散が困難となる。
されないが、グラファイト粉末もしくはアセチレンブラ
ック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック粉末が
好ましい。炭素質粉末は、平均粒径が20μｍ以下、特に
10μｍ以下であるのが好ましい。平均粒径が20μｍより
大きいと均一な分散が困難となる。
【００１８】出発原料中の珪素粉末と炭素質粉末の合計
量を100 重量％としたとき、炭素質粉末の含有量は、2.
4 〜18.8重量％が好ましく、6.8 〜15.8重量％がより好
ましい。炭素質粉末が2.4 重量％より少ないと複合効果
が得られず、また18.8重量％より多いと焼結体が緻密化
しない。
量を100 重量％としたとき、炭素質粉末の含有量は、2.
4 〜18.8重量％が好ましく、6.8 〜15.8重量％がより好
ましい。炭素質粉末が2.4 重量％より少ないと複合効果
が得られず、また18.8重量％より多いと焼結体が緻密化
しない。
【００１９】(c) 窒化珪素粉末 混合粉末の成形性を良くするとともに、窒化珪素生成の
核とするために、0.1〜５μｍ、好ましくは0.1 〜３μ
ｍの平均粒径を有する窒化珪素粉末を添加してもよい。
窒化珪素粉末の添加量は、熱処理により生成する窒化珪
素と添加する窒化珪素の合計を100 重量％として、０〜
10重量％とするのが好ましく、より好ましくは０〜５重
量％とする。窒化珪素粉末の添加量が多すぎると（珪素
粉末に対する窒化珪素粉末の割合が高すぎると）、Ｓｉ
の反応焼結が不十分であり、複合効果が得られない。
核とするために、0.1〜５μｍ、好ましくは0.1 〜３μ
ｍの平均粒径を有する窒化珪素粉末を添加してもよい。
窒化珪素粉末の添加量は、熱処理により生成する窒化珪
素と添加する窒化珪素の合計を100 重量％として、０〜
10重量％とするのが好ましく、より好ましくは０〜５重
量％とする。窒化珪素粉末の添加量が多すぎると（珪素
粉末に対する窒化珪素粉末の割合が高すぎると）、Ｓｉ
の反応焼結が不十分であり、複合効果が得られない。
【００２０】(d) 炭化珪素粉末 炭化珪素粉末は、窒化珪素粉末と同様の目的、つまり珪
素粉末混合粉末の成形性を良くするとともにして炭化珪
素生成の核とするために少量添加してもよい。好ましい
炭化珪素粉末の添加量は、熱処理により生成する炭化珪
素と添加する炭化珪素との合計量を100 重量％として、
０〜10重量％であり、より好ましくは０〜５重量％であ
る。炭化珪素の添加量が多すぎると珪素の反応焼結が不
十分となり、複合効果が得られない。
素粉末混合粉末の成形性を良くするとともにして炭化珪
素生成の核とするために少量添加してもよい。好ましい
炭化珪素粉末の添加量は、熱処理により生成する炭化珪
素と添加する炭化珪素との合計量を100 重量％として、
０〜10重量％であり、より好ましくは０〜５重量％であ
る。炭化珪素の添加量が多すぎると珪素の反応焼結が不
十分となり、複合効果が得られない。
【００２１】(e) 焼結助剤粉末 複合粉末製造時の焼結助剤粉末が（ａ）周期律表３Ａ族
元素及び４Ａ族元素の酸化物からなる群より選ばれた１
種以上の化合物、又は前記（ａ）と、（ｂ）窒化アルミ
ニウムとからなる。中でも、（ａ）Ｙ2 Ｏ3 、Ｌｕ2 Ｏ
3 、Ｙｂ2 Ｏ3、ＨｆＯ2 からなる群より選ばれた少な
くとも１種の化合物が好ましく、Ｙ2 Ｏ3 単独が特に好
ましい。
元素及び４Ａ族元素の酸化物からなる群より選ばれた１
種以上の化合物、又は前記（ａ）と、（ｂ）窒化アルミ
ニウムとからなる。中でも、（ａ）Ｙ2 Ｏ3 、Ｌｕ2 Ｏ
3 、Ｙｂ2 Ｏ3、ＨｆＯ2 からなる群より選ばれた少な
くとも１種の化合物が好ましく、Ｙ2 Ｏ3 単独が特に好
ましい。
【００２２】複合成形体製造時の焼結助剤粉末が（ａ）
周期律表３Ａ族元素及び４Ａ族元素の酸化物からなる群
より選ばれた１種以上の化合物、又は（ｂ）窒化アルミ
ニウム及び／又は酸化珪素と、前記（ａ）とからなる。
中でも、（ａ）Ｙ2 Ｏ3 、Ｌｕ2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 、Ｈ
ｆＯ2 からなる群より選ばれた少なくとも１種の化合
物、又は前記（ａ）と酸化珪素とが好ましく、Ｙ2 Ｏ3
単独、又はＹ2 Ｏ3 と酸化珪素とが特に好ましい。
周期律表３Ａ族元素及び４Ａ族元素の酸化物からなる群
より選ばれた１種以上の化合物、又は（ｂ）窒化アルミ
ニウム及び／又は酸化珪素と、前記（ａ）とからなる。
中でも、（ａ）Ｙ2 Ｏ3 、Ｌｕ2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 、Ｈ
ｆＯ2 からなる群より選ばれた少なくとも１種の化合
物、又は前記（ａ）と酸化珪素とが好ましく、Ｙ2 Ｏ3
単独、又はＹ2 Ｏ3 と酸化珪素とが特に好ましい。
【００２３】焼結助剤粉末の含有量は、熱処理により生
成した複合粉末又は複合成形体の全量を100 重量％とし
て、５〜20重量％とするのが好ましく、より好ましくは
７〜15重量％とする。焼結助剤粉末が５重量％より少な
いと得られる複合粉末の焼結性が不十分であり、また20
重量％より多いと焼結体の高温強度が低くなる。
成した複合粉末又は複合成形体の全量を100 重量％とし
て、５〜20重量％とするのが好ましく、より好ましくは
７〜15重量％とする。焼結助剤粉末が５重量％より少な
いと得られる複合粉末の焼結性が不十分であり、また20
重量％より多いと焼結体の高温強度が低くなる。
【００２４】焼結助剤は、珪素粉末、炭素質粉末と一緒
に混合して窒化／炭化処理を行う。最初から焼結助剤を
添加することにより、複合粉末又は複合成形体中におけ
るα型窒化珪素の含有量が大きくなるとともに、焼結助
剤の分散状態が良くなり、焼結体特性が向上する。
に混合して窒化／炭化処理を行う。最初から焼結助剤を
添加することにより、複合粉末又は複合成形体中におけ
るα型窒化珪素の含有量が大きくなるとともに、焼結助
剤の分散状態が良くなり、焼結体特性が向上する。
【００２５】〔２〕複合粉末の製造方法 (1) 混合粉末の作製 まず、各成分を上記配合比となるように配合し、ボール
ミル、ニーダー等で十分に混合する。混合は乾式でも湿
式でも良い。湿式混合の場合には、粉末混合物に水、エ
タノール、ブタノール等の分散媒体を加える。また、適
当な有機又は無機バインダーを添加することができる。
有機バインダーとしては、例えばエチルシリケート、ポ
リエチレングリコール、ポリビニルアルコール（ＰＶ
Ａ）、アクリルエマルジョン、ポリウレタンエマルジョ
ン等が挙げられる。また、無機バインダーも添加するこ
とができる。
ミル、ニーダー等で十分に混合する。混合は乾式でも湿
式でも良い。湿式混合の場合には、粉末混合物に水、エ
タノール、ブタノール等の分散媒体を加える。また、適
当な有機又は無機バインダーを添加することができる。
有機バインダーとしては、例えばエチルシリケート、ポ
リエチレングリコール、ポリビニルアルコール（ＰＶ
Ａ）、アクリルエマルジョン、ポリウレタンエマルジョ
ン等が挙げられる。また、無機バインダーも添加するこ
とができる。
【００２６】(2) 窒化／炭化処理 次に、混合粉末を窒素含有雰囲気下で加熱し、混合粉末
中の珪素粉末を窒化すると同時に炭化する。窒化率と炭
化率は出発原料中のＣの添加量により決まる。すなわ
ち、実質的に全てのＣは珪素と結合して炭化珪素となる
ので、未反応の珪素が実質的に全て窒化珪素に転化する
ことになる。例えば、ＳｉとＣとが100 ：７のモル比で
混合されているとすると、窒化珪素と炭化珪素とのモル
比は31：７となる。
中の珪素粉末を窒化すると同時に炭化する。窒化率と炭
化率は出発原料中のＣの添加量により決まる。すなわ
ち、実質的に全てのＣは珪素と結合して炭化珪素となる
ので、未反応の珪素が実質的に全て窒化珪素に転化する
ことになる。例えば、ＳｉとＣとが100 ：７のモル比で
混合されているとすると、窒化珪素と炭化珪素とのモル
比は31：７となる。
【００２７】窒化／炭化処理の諸条件は、混合粉末の組
成等により多少変更する必要があるが、温度は1450℃以
下とする。1450℃を超える温度に加熱すると、珪素が溶
出したり、珪素の気化が起こったりするので好ましくな
い。窒化／炭化処理温度の下限は1000℃とするのが好ま
しい。1000℃未満であると、窒化／炭化反応が起こらな
いか、起こっても反応速度が低すぎる。より好ましい反
応温度は1100〜1380℃である。
成等により多少変更する必要があるが、温度は1450℃以
下とする。1450℃を超える温度に加熱すると、珪素が溶
出したり、珪素の気化が起こったりするので好ましくな
い。窒化／炭化処理温度の下限は1000℃とするのが好ま
しい。1000℃未満であると、窒化／炭化反応が起こらな
いか、起こっても反応速度が低すぎる。より好ましい反
応温度は1100〜1380℃である。
【００２８】本発明では、窒化反応の反応温度（保持温
度）付近での昇温速度を小さくする。具体的には、雰囲
気温度が900 〜1300℃以上になると、昇温速度を２℃／
分未満とし、好ましくは 0.5℃／分以下とする。昇温速
度が２℃／分以上になると、窒化反応が激しくなり、生
成される複合粉末内におけるα型窒化珪素の含有率が減
少し、複合粉末の焼結性が低下するので好ましくない。
好ましいα型窒化珪素の含有率は、複合粉末中の全窒化
珪素に対して30％以上、特に好ましくは40％以上とす
る。
度）付近での昇温速度を小さくする。具体的には、雰囲
気温度が900 〜1300℃以上になると、昇温速度を２℃／
分未満とし、好ましくは 0.5℃／分以下とする。昇温速
度が２℃／分以上になると、窒化反応が激しくなり、生
成される複合粉末内におけるα型窒化珪素の含有率が減
少し、複合粉末の焼結性が低下するので好ましくない。
好ましいα型窒化珪素の含有率は、複合粉末中の全窒化
珪素に対して30％以上、特に好ましくは40％以上とす
る。
【００２９】窒素含有雰囲気の圧力は１kgf ／cm2 以上
とするのが好ましく、より好ましくは５〜2000kgf ／cm
2 とする。窒素含有雰囲気の圧力が１kgf ／cm2 未満で
あると窒化が良好に進まない。窒化／炭化処理の反応時
間は、処理温度等により多少変化するが、一般に１〜10
時間程度とするのが好ましい。なお、窒素含有雰囲気と
は窒素含有ガスの雰囲気で、窒素含有ガスとしては窒素
ガス、窒素と水素の混合ガスあるいは窒素とアンモニア
の混合ガス等が挙げられる。
とするのが好ましく、より好ましくは５〜2000kgf ／cm
2 とする。窒素含有雰囲気の圧力が１kgf ／cm2 未満で
あると窒化が良好に進まない。窒化／炭化処理の反応時
間は、処理温度等により多少変化するが、一般に１〜10
時間程度とするのが好ましい。なお、窒素含有雰囲気と
は窒素含有ガスの雰囲気で、窒素含有ガスとしては窒素
ガス、窒素と水素の混合ガスあるいは窒素とアンモニア
の混合ガス等が挙げられる。
【００３０】(3) 粉末の粉砕 得られた窒化珪素／炭化珪素複合物を粉砕して、複合粉
末とする。粉砕はボールミル、ジェットミル、アトリシ
ョンミル等を用いて行うことができる。粉砕によって得
られる複合粉末の平均粒径は0.1 〜５μｍであるのが好
ましく、0.3 〜３μｍであるのがより好ましい。
末とする。粉砕はボールミル、ジェットミル、アトリシ
ョンミル等を用いて行うことができる。粉砕によって得
られる複合粉末の平均粒径は0.1 〜５μｍであるのが好
ましく、0.3 〜３μｍであるのがより好ましい。
【００３１】以上の条件で窒化／炭化処理を行うと、混
合粉末中の珪素粒子は炭素と反応して出発原料の珪素粒
子及び炭素粒子よりも微細な炭化珪素の微細粒子を生成
するとともに、窒化されて出発原料の珪素粒子よりも微
細なα−窒化珪素を高割合で含む窒化珪素が生成され
る。
合粉末中の珪素粒子は炭素と反応して出発原料の珪素粒
子及び炭素粒子よりも微細な炭化珪素の微細粒子を生成
するとともに、窒化されて出発原料の珪素粒子よりも微
細なα−窒化珪素を高割合で含む窒化珪素が生成され
る。
【００３２】〔３〕複合成形体の製造方法 (1) 成形体の作製 まず、各成分を上記〔２〕(1) の欄に記載したのと同じ
方法で配合し、混合する。得られた混合粉末を所望の形
状に成形するが、成形方法としてはプレス成形、スリッ
プキャスティング成形、射出成形等を使用することがで
きる。
方法で配合し、混合する。得られた混合粉末を所望の形
状に成形するが、成形方法としてはプレス成形、スリッ
プキャスティング成形、射出成形等を使用することがで
きる。
【００３３】プレス成形の場合には、分散媒体を除去後
に所望のプレス型を用いて成形を行う。スリップキャス
ティング成形の場合には、分散媒体とともに吸湿性の型
に流し込む。射出成形の場合には適当な有機又は無機バ
インダーを添加して、型内に射出する。有機バインダー
としては、例えばエチルシリケート、ポリエチレングリ
コール、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、アクリルエ
マルジョン、ポリウレタンエマルジョン等が挙げられ
る。また無機バインダーも添加することができる。複雑
な形状の成形体を作製するにはスリップキャスティング
成形や射出成形が好ましい。
に所望のプレス型を用いて成形を行う。スリップキャス
ティング成形の場合には、分散媒体とともに吸湿性の型
に流し込む。射出成形の場合には適当な有機又は無機バ
インダーを添加して、型内に射出する。有機バインダー
としては、例えばエチルシリケート、ポリエチレングリ
コール、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、アクリルエ
マルジョン、ポリウレタンエマルジョン等が挙げられ
る。また無機バインダーも添加することができる。複雑
な形状の成形体を作製するにはスリップキャスティング
成形や射出成形が好ましい。
【００３４】(2) 窒化／炭化処理 窒化／炭化処理の条件は上記[2] (2) の欄に記載したの
とほぼ同じでよいが、成形体の厚さ、出発原料粉末の粒
径等により多少変更する必要があり、温度は1450℃以下
とする。1450℃を超える温度に加熱すると、珪素が溶出
するので好ましくない。窒化／炭化処理温度の下限は10
00℃とするのが好ましい。1000℃未満であると、窒化／
炭化反応が起こらないか、起こっても反応速度が低すぎ
る。より好ましい反応温度は1200〜1400℃である。
とほぼ同じでよいが、成形体の厚さ、出発原料粉末の粒
径等により多少変更する必要があり、温度は1450℃以下
とする。1450℃を超える温度に加熱すると、珪素が溶出
するので好ましくない。窒化／炭化処理温度の下限は10
00℃とするのが好ましい。1000℃未満であると、窒化／
炭化反応が起こらないか、起こっても反応速度が低すぎ
る。より好ましい反応温度は1200〜1400℃である。
【００３５】本発明では、窒化反応の反応温度（保持温
度）付近での昇温速度を小さくする。具体的には、雰囲
気温度が900 〜1300℃以上になると、昇温速度を２℃／
分未満とし、好ましくは 0.5℃／分以下とする。昇温速
度が２℃／分以上になると、窒化反応が激しくなり、生
成される複合成形体内におけるα型窒化珪素の含有率が
減少し、複合成形体の焼結性が低下するので好ましくな
い。好ましいα型窒化珪素の含有率は、複合成形体中の
全窒化珪素に対して30％以上、特に好ましくは40％以上
とする。
度）付近での昇温速度を小さくする。具体的には、雰囲
気温度が900 〜1300℃以上になると、昇温速度を２℃／
分未満とし、好ましくは 0.5℃／分以下とする。昇温速
度が２℃／分以上になると、窒化反応が激しくなり、生
成される複合成形体内におけるα型窒化珪素の含有率が
減少し、複合成形体の焼結性が低下するので好ましくな
い。好ましいα型窒化珪素の含有率は、複合成形体中の
全窒化珪素に対して30％以上、特に好ましくは40％以上
とする。
【００３６】以上の条件で窒化／炭化処理を行うと、成
形体中の珪素粒子は炭素と反応して出発原料の珪素粒子
及び炭素粒子よりも微細な炭化珪素粒子を生成するとと
もに、窒化されて出発原料の珪素粒子よりも微細なα−
窒化珪素を含む窒化珪素が生成される。
形体中の珪素粒子は炭素と反応して出発原料の珪素粒子
及び炭素粒子よりも微細な炭化珪素粒子を生成するとと
もに、窒化されて出発原料の珪素粒子よりも微細なα−
窒化珪素を含む窒化珪素が生成される。
【００３７】〔４〕複合焼結体の製造方法 (1) 窒化珪素／炭化珪素複合焼結体を製造する本発明の
第一の方法は、まず上記〔２〕の欄に記載した窒化珪素
／炭化珪素複合粉末を上記〔３〕(1) の欄に記載したも
のと同じ方法で成形する。成形体を1600〜2200℃の温度
で、好ましくは1800〜2000℃の温度で焼結する。焼結温
度が1600℃未満であると、焼結体の緻密化が不十分にな
り、所望の特性が得られない。また焼結温度が2200℃を
超えると窒化珪素の分解が始まるので好ましくない。焼
結は非酸化性雰囲気下、好ましくは窒素ガス雰囲気下で
行う。このとき、雰囲気ガス圧は５〜2000kgf ／cm2 程
度とするのが好ましい。また、焼結温度保持時間は１〜
５時間程度とするのが好ましい。良好な焼結体密度を達
成するためにはホットプレス又はＨＩＰが好ましい。特
にＨＩＰで焼成する場合は、複雑な形状の焼結体も製造
できる。
第一の方法は、まず上記〔２〕の欄に記載した窒化珪素
／炭化珪素複合粉末を上記〔３〕(1) の欄に記載したも
のと同じ方法で成形する。成形体を1600〜2200℃の温度
で、好ましくは1800〜2000℃の温度で焼結する。焼結温
度が1600℃未満であると、焼結体の緻密化が不十分にな
り、所望の特性が得られない。また焼結温度が2200℃を
超えると窒化珪素の分解が始まるので好ましくない。焼
結は非酸化性雰囲気下、好ましくは窒素ガス雰囲気下で
行う。このとき、雰囲気ガス圧は５〜2000kgf ／cm2 程
度とするのが好ましい。また、焼結温度保持時間は１〜
５時間程度とするのが好ましい。良好な焼結体密度を達
成するためにはホットプレス又はＨＩＰが好ましい。特
にＨＩＰで焼成する場合は、複雑な形状の焼結体も製造
できる。
【００３８】(2) 窒化珪素／炭化珪素複合焼結体を製造
する本発明の第二の方法は、上記〔３〕の欄に記載した
窒化珪素／炭化珪素複合成形体を上記〔４〕(1) の欄に
記載したものと同じ方法で焼結する。なお、焼結する前
に、窒化珪素／炭化珪素複合成形体を酸化性雰囲気中に
おいて熱処理してもよい。この熱処理により窒化珪素／
炭化珪素複合成形体を構成する窒化珪素及び炭化珪素の
表面が酸化され、酸化珪素の皮膜が形成される。この皮
膜により酸化珪素を焼結助剤として添加した場合と同様
に、酸化珪素と焼結助剤が反応して焼結が促進される。
熱処理の温度は1300℃未満が好ましい。
する本発明の第二の方法は、上記〔３〕の欄に記載した
窒化珪素／炭化珪素複合成形体を上記〔４〕(1) の欄に
記載したものと同じ方法で焼結する。なお、焼結する前
に、窒化珪素／炭化珪素複合成形体を酸化性雰囲気中に
おいて熱処理してもよい。この熱処理により窒化珪素／
炭化珪素複合成形体を構成する窒化珪素及び炭化珪素の
表面が酸化され、酸化珪素の皮膜が形成される。この皮
膜により酸化珪素を焼結助剤として添加した場合と同様
に、酸化珪素と焼結助剤が反応して焼結が促進される。
熱処理の温度は1300℃未満が好ましい。
【００３９】(3) 窒化珪素／炭化珪素複合焼結体 上記方法で得られた窒化珪素／炭化珪素複合焼結体は、
窒化珪素粒子内に微細な炭化珪素粒子が分散したいわゆ
るナノコンポジット構造を有する。炭化珪素粒子は窒化
珪素粒子より熱膨張率が大きいため、窒化珪素粒子に残
留応力が働くと考えられる。また窒化珪素の粒界に分散
した微細な炭化珪素粒子は、窒化珪素の粒界すべりを抑
制するくさびのような作用をすると考えられる。
窒化珪素粒子内に微細な炭化珪素粒子が分散したいわゆ
るナノコンポジット構造を有する。炭化珪素粒子は窒化
珪素粒子より熱膨張率が大きいため、窒化珪素粒子に残
留応力が働くと考えられる。また窒化珪素の粒界に分散
した微細な炭化珪素粒子は、窒化珪素の粒界すべりを抑
制するくさびのような作用をすると考えられる。
【００４０】従って、炭化珪素／窒化珪素の比が小さい
場合、上記効果が十分に得られない。一方、炭化珪素／
窒化珪素の比が大きすぎると、分散する炭化珪素粒子が
多すぎて窒化珪素の粒成長が抑制されてしまい、焼結体
密度が十分に増大しない。以上の点から炭化珪素／窒化
珪素の重量比は５／95〜50／50が好ましく、15／85〜40
／60がより好ましい。
場合、上記効果が十分に得られない。一方、炭化珪素／
窒化珪素の比が大きすぎると、分散する炭化珪素粒子が
多すぎて窒化珪素の粒成長が抑制されてしまい、焼結体
密度が十分に増大しない。以上の点から炭化珪素／窒化
珪素の重量比は５／95〜50／50が好ましく、15／85〜40
／60がより好ましい。
【００４１】
【実施例】以下、本発明を具体的実施例によりさらに詳
細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。
細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。
【００４２】実施例１ (1) 複合粉末の作製 平均粒径が0.5 μｍの珪素粉末（JIS MSi 1 ）と、炭素
質として粒径が５μｍ以下のカーボン粉末と、平均粒径
が0.1 μｍの窒化珪素粉末と、平均粒径が0.2μｍの炭
化珪素粉末と、平均粒径が1.4 μｍのＹ2 Ｏ3 粉末と、
平均粒径が２μｍのＡｌＮ粉末とを、表１に示す割合で
（ただし、珪素粉末及び炭素質であるカーボン粉末の配
合比は、生成した複合粉末における窒化珪素、炭化珪素
及び焼結助剤の割合が表１０に示した目的配合比となる
ように、窒化珪素及び炭化珪素が生成する反応式に従っ
て計算した値である。）秤量し、ボールミルにより200
重量部のエタノールを溶媒として８０重量部のボールと
ともに18時間混合し、乾燥した。
質として粒径が５μｍ以下のカーボン粉末と、平均粒径
が0.1 μｍの窒化珪素粉末と、平均粒径が0.2μｍの炭
化珪素粉末と、平均粒径が1.4 μｍのＹ2 Ｏ3 粉末と、
平均粒径が２μｍのＡｌＮ粉末とを、表１に示す割合で
（ただし、珪素粉末及び炭素質であるカーボン粉末の配
合比は、生成した複合粉末における窒化珪素、炭化珪素
及び焼結助剤の割合が表１０に示した目的配合比となる
ように、窒化珪素及び炭化珪素が生成する反応式に従っ
て計算した値である。）秤量し、ボールミルにより200
重量部のエタノールを溶媒として８０重量部のボールと
ともに18時間混合し、乾燥した。
【００４３】得られた原料粉末を反応容器に入れ、1300
℃からの昇温速度を0.5 ℃／分として1380℃まで昇温し
た後、60分間保持した。雰囲気は窒素ガス雰囲気として
９kgf ／cm2 のガス圧下で窒化／炭化反応を起こさせた
後、200 重量部のアルコール及び200 重量部の窒化珪素
ボールとともに２リットルのポリエチレンポットに入れ
て、ボールミルで７日間粉砕し、複合粉末を調製した。
℃からの昇温速度を0.5 ℃／分として1380℃まで昇温し
た後、60分間保持した。雰囲気は窒素ガス雰囲気として
９kgf ／cm2 のガス圧下で窒化／炭化反応を起こさせた
後、200 重量部のアルコール及び200 重量部の窒化珪素
ボールとともに２リットルのポリエチレンポットに入れ
て、ボールミルで７日間粉砕し、複合粉末を調製した。
【００４４】得られた複合粉末のＸ線回折を測定し、α
型窒化珪素とβ型窒化珪素の結晶相を同定し、全窒化珪
素中のα型窒化珪素の含有率を下式で求めた。 α型窒化珪素の含有率（％）＝100 ×(102) 面と(210)
面の合計回折強度（α型窒化珪素）／（(102) 面と(21
0) 面の合計回折強度（α型窒化珪素）＋(101) 面と(21
0) 面の合計回折強度（β型窒化珪素））結果はまとめ
て表７に示す。
型窒化珪素とβ型窒化珪素の結晶相を同定し、全窒化珪
素中のα型窒化珪素の含有率を下式で求めた。 α型窒化珪素の含有率（％）＝100 ×(102) 面と(210)
面の合計回折強度（α型窒化珪素）／（(102) 面と(21
0) 面の合計回折強度（α型窒化珪素）＋(101) 面と(21
0) 面の合計回折強度（β型窒化珪素））結果はまとめ
て表７に示す。
【００４５】 表１ 原料粉末組成 重量（ｇ） 配合比（重量％） 珪素粉末 270.7 69.9 カーボン粉末 43.7 11.3 窒化珪素粉末 14.9 3.9 炭化珪素粉末 7.7 2.0 Ｙ2 Ｏ3 粉末 35.0 9.0 ＡｌＮ粉末 15.0 3.9
【００４６】(2) 複合焼結体の作製 (1) で得た複合粉末を55×35×６ｍｍの形状に圧力200k
gf／cm2 の金型プレスで予備成形した後、ＣＩＰで４ト
ン／平方センチの等方圧を加えた。次いで最高保持温度
1850℃、最高窒素ガス圧力1000kgf ／cm2 の条件でＨＩ
Ｐ焼結を行い、窒化珪素／炭化珪素複合焼結体を得た。
得られた焼結体の組織を電子顕微鏡で観察したところ、
ナノコンポジット構造を有することが分かった。
gf／cm2 の金型プレスで予備成形した後、ＣＩＰで４ト
ン／平方センチの等方圧を加えた。次いで最高保持温度
1850℃、最高窒素ガス圧力1000kgf ／cm2 の条件でＨＩ
Ｐ焼結を行い、窒化珪素／炭化珪素複合焼結体を得た。
得られた焼結体の組織を電子顕微鏡で観察したところ、
ナノコンポジット構造を有することが分かった。
【００４７】(3) 複合焼結体の物性 得られた焼結体の密度をアルキメデス法で測定した。JI
S R-1601に従って、焼結体を３ｍｍ×４ｍｍ×40ｍｍの
大きさに切断して試験片とし、３点曲げ強度試験（室温
及び1400℃）、及び破壊靭性値Ｋ1 c の測定を以下の条
件で行った結果を表７に示す。 (i) ３点曲げ強度試験：室温の場合にはスパン30ｍｍ及
びクロスヘッドスピード0.5 ｍｍ／分の条件で行い、ま
た。1400℃の場合には1400℃に昇温し１時間保持した後
上記条件で行った。 (ii)破壊靭性値：ＳＥＮＢ法（Single Edge Notched Be
am Method ）に従って求めた。
S R-1601に従って、焼結体を３ｍｍ×４ｍｍ×40ｍｍの
大きさに切断して試験片とし、３点曲げ強度試験（室温
及び1400℃）、及び破壊靭性値Ｋ1 c の測定を以下の条
件で行った結果を表７に示す。 (i) ３点曲げ強度試験：室温の場合にはスパン30ｍｍ及
びクロスヘッドスピード0.5 ｍｍ／分の条件で行い、ま
た。1400℃の場合には1400℃に昇温し１時間保持した後
上記条件で行った。 (ii)破壊靭性値：ＳＥＮＢ法（Single Edge Notched Be
am Method ）に従って求めた。
【００４８】実施例２ 実施例１で得た窒化珪素／炭化珪素複合粉末を用いて、
実施例１と同条件で成形し、実施例１と同条件でＨＩＰ
処理を経た後さらに窒素ガス雰囲気下、1500℃で２時間
保持する常圧焼結を行い、焼結体を得た。実施例１と同
様に焼結体の強度試験を行い、結果を表７に示す。
実施例１と同条件で成形し、実施例１と同条件でＨＩＰ
処理を経た後さらに窒素ガス雰囲気下、1500℃で２時間
保持する常圧焼結を行い、焼結体を得た。実施例１と同
様に焼結体の強度試験を行い、結果を表７に示す。
【００４９】実施例３ (1) 複合粉末の作製 平均粒径が0.5 μｍの珪素粉末（JIS MSi 1 ）と、炭素
質として平均粒径が500 オングストロームのアセチレン
ブラック粉末と、平均粒径が0.1 μｍの窒化珪素粉末
と、平均粒径が0.2 μｍの炭化珪素粉末と、平均粒径が
1.4 μｍのＹ2 Ｏ3 粉末とを、表２に示す割合で（ただ
し、実施例１と同様に表１０に示した目的配合比より計
算した値である。）秤量し、ボールミルにより200 重量
部のエタノールを溶媒として80重量部のボールとともに
18時間混合し、乾燥した。
質として平均粒径が500 オングストロームのアセチレン
ブラック粉末と、平均粒径が0.1 μｍの窒化珪素粉末
と、平均粒径が0.2 μｍの炭化珪素粉末と、平均粒径が
1.4 μｍのＹ2 Ｏ3 粉末とを、表２に示す割合で（ただ
し、実施例１と同様に表１０に示した目的配合比より計
算した値である。）秤量し、ボールミルにより200 重量
部のエタノールを溶媒として80重量部のボールとともに
18時間混合し、乾燥した。
【００５０】 表２ 原料粉末組成 重量（ｇ） 配合比（重量％） 珪素粉末 274.9 72.9 アセチレンブラック粉末 39.4 10.4 窒化珪素粉末 16.1 4.3 炭化珪素粉末 6.9 1.8 Ｙ2 Ｏ3 粉末 40.0 10.6
【００５１】得られた原料粉末を反応容器に入れ、1300
℃からの昇温速度を0.5 ℃／分として1380℃まで昇温し
た後、1380℃で保持せず処理を終了した。雰囲気は窒素
ガス雰囲気として９kgf ／cm2 のガス圧下で窒化／炭化
反応を起こさせた後、200 重量部のアルコール及び200
重量部の窒化珪素ボールとともに２リットルのポリエチ
レンポットに入れて、ボールミルで７日間粉砕し、複合
粉末を調製した。得られた複合粉末のα型窒化珪素の含
有率を実施例１と同様に求めた。結果を表７に示す。
℃からの昇温速度を0.5 ℃／分として1380℃まで昇温し
た後、1380℃で保持せず処理を終了した。雰囲気は窒素
ガス雰囲気として９kgf ／cm2 のガス圧下で窒化／炭化
反応を起こさせた後、200 重量部のアルコール及び200
重量部の窒化珪素ボールとともに２リットルのポリエチ
レンポットに入れて、ボールミルで７日間粉砕し、複合
粉末を調製した。得られた複合粉末のα型窒化珪素の含
有率を実施例１と同様に求めた。結果を表７に示す。
【００５２】(2) 複合焼結体の作製 (1) で得た複合粉末を直径42ｍｍの黒鉛ダイスに充填
し、９kgf ／cm2 の窒素ガス雰囲気中で、4.8 トンの荷
重で最高1850℃まで昇温して、ホットプレス焼結を行
い、窒化珪素／炭化珪素複合焼結体を得た。得られた焼
結体の組織を電子顕微鏡で観察したところ、ナノコンポ
ジット構造を有することが分かった。得られた複合焼結
体の物性を実施例１と同様に求めた。結果を表７に示
す。
し、９kgf ／cm2 の窒素ガス雰囲気中で、4.8 トンの荷
重で最高1850℃まで昇温して、ホットプレス焼結を行
い、窒化珪素／炭化珪素複合焼結体を得た。得られた焼
結体の組織を電子顕微鏡で観察したところ、ナノコンポ
ジット構造を有することが分かった。得られた複合焼結
体の物性を実施例１と同様に求めた。結果を表７に示
す。
【００５３】実施例４ 平均粒径が3.4 μｍである珪素粉末（JIS MSi 1 ）を使
用した以外は実施例３と同様にして、窒化珪素／炭化珪
素複合粉末及び焼結体を得た。得られた粉末のα型窒化
珪素の含有率を実施例１と同様に求め、結果を表７に示
す。得られた複合焼結体の物性を実施例１と同様に求め
た。結果を表７に示す。
用した以外は実施例３と同様にして、窒化珪素／炭化珪
素複合粉末及び焼結体を得た。得られた粉末のα型窒化
珪素の含有率を実施例１と同様に求め、結果を表７に示
す。得られた複合焼結体の物性を実施例１と同様に求め
た。結果を表７に示す。
【００５４】比較例１ 実施例１と同じ原料粉末を用い、1300℃からの昇温速度
を２℃／分とした以外は実施例１と同様の熱処理条件及
び窒素雰囲気下で窒化／炭化反応を起こさせた。熱処理
した後実施例１と同様にボールミルで７日間粉砕した。
を２℃／分とした以外は実施例１と同様の熱処理条件及
び窒素雰囲気下で窒化／炭化反応を起こさせた。熱処理
した後実施例１と同様にボールミルで７日間粉砕した。
【００５５】得られた窒化珪素／炭化珪素複合粉末を用
いて、実施例１と同条件で成形し、実施例１と同条件で
ＨＩＰ焼結を行い、焼結体を得た。実施例１と同様に焼
結体の強度試験及びＫ1 c の測定を行った。結果を表７
に示す。
いて、実施例１と同条件で成形し、実施例１と同条件で
ＨＩＰ焼結を行い、焼結体を得た。実施例１と同様に焼
結体の強度試験及びＫ1 c の測定を行った。結果を表７
に示す。
【００５６】比較例２ 炭素質粉末としてアセチレンブラック粉末を用いた以外
は、実施例１と同じ原料粉末を用い、比較例１と同様の
熱処理条件で窒化／炭化反応を起こさせた。熱処理した
後実施例１と同様にボールミルで７日間粉砕し、複合粉
末を調製した。
は、実施例１と同じ原料粉末を用い、比較例１と同様の
熱処理条件で窒化／炭化反応を起こさせた。熱処理した
後実施例１と同様にボールミルで７日間粉砕し、複合粉
末を調製した。
【００５７】得られた窒化珪素／炭化珪素複合粉末を用
いて、実施例１と同条件で成形し、実施例１と同条件で
ＨＩＰ焼結を行い、焼結体を得た。実施例１と同様に焼
結体の強度試験を行い、結果を表７に示す。
いて、実施例１と同条件で成形し、実施例１と同条件で
ＨＩＰ焼結を行い、焼結体を得た。実施例１と同様に焼
結体の強度試験を行い、結果を表７に示す。
【００５８】比較例３ 比較例２で得た窒化珪素／炭化珪素複合粉末を用いて、
実施例１と同条件で成形し、実施例１と同条件でＨＩＰ
処理を経た後さらに実施例２と同条件で常圧焼結を行
い、焼結体を得た。実施例１と同様に焼結体の強度試験
及び破壊靭性値Ｋ1 c の測定を行い、結果を表７に示
す。
実施例１と同条件で成形し、実施例１と同条件でＨＩＰ
処理を経た後さらに実施例２と同条件で常圧焼結を行
い、焼結体を得た。実施例１と同様に焼結体の強度試験
及び破壊靭性値Ｋ1 c の測定を行い、結果を表７に示
す。
【００５９】比較例４ Ｙ2 Ｏ3 粉末とＡｌＮ粉末を添加しない以外は、実施例
１と同様の粉末を表３に示す割合で秤量し、ボールミル
により実施例１と同じ条件で混合し、乾燥した。
１と同様の粉末を表３に示す割合で秤量し、ボールミル
により実施例１と同じ条件で混合し、乾燥した。
【００６０】 表３ 原料粉末組成 重量（ｇ） 配合比（重量％） 珪素粉末 300.6 80.4 カーボン粉末 48.5 13.0 窒化珪素粉末 16.5 4.4 炭化珪素粉末 8.5 2.3
【００６１】得られた原料粉末を反応容器に入れ、実施
例１と同じ条件で窒化／炭化反応を起こさせた。熱処理
した後の複合粉末を90重量％として、平均粒径が1.4 μ
ｍのＹ2 Ｏ3 粉末７重量％と、平均粒径が２μｍのＡｌ
Ｎ粉末３重量％とを、200 重量％のアルコール及び200
重量％の窒化珪素ボールとともに、２リットルのポリエ
チレンポットに入れて、ボールミルで７日間混合粉砕
し、実施例１と同組成となる複合粉末を調製した。得ら
れた複合粉末のα型窒化珪素の含有率を実施例１と同様
にして求めた。結果はまとめて表７に示す。
例１と同じ条件で窒化／炭化反応を起こさせた。熱処理
した後の複合粉末を90重量％として、平均粒径が1.4 μ
ｍのＹ2 Ｏ3 粉末７重量％と、平均粒径が２μｍのＡｌ
Ｎ粉末３重量％とを、200 重量％のアルコール及び200
重量％の窒化珪素ボールとともに、２リットルのポリエ
チレンポットに入れて、ボールミルで７日間混合粉砕
し、実施例１と同組成となる複合粉末を調製した。得ら
れた複合粉末のα型窒化珪素の含有率を実施例１と同様
にして求めた。結果はまとめて表７に示す。
【００６２】得られた窒化珪素／炭化珪素複合粉末を用
い、実施例１と同条件で成形し、実施例１と同条件でＨ
ＩＰ焼結を行い、窒化珪素／炭化珪素複合焼結体を得
た。得られた焼結体の強度試験を行い、結果を表７に示
す。
い、実施例１と同条件で成形し、実施例１と同条件でＨ
ＩＰ焼結を行い、窒化珪素／炭化珪素複合焼結体を得
た。得られた焼結体の強度試験を行い、結果を表７に示
す。
【００６３】実施例５ (1) 複合粉末の作製 平均粒径が0.7 μｍの珪素粉末（JIS MSi 1 ）と、炭素
質として粒径が５μｍ以下のカーボン粉末と、平均粒径
が１μｍのＬｕ2 Ｏ3 粉末とを、表４に示す割合で（た
だし、実施例１と同様に表１０に示した目的配合比より
計算した値である。）秤量し、ボールミルにより200 重
量部のエタノールを溶媒として100 重量部のボールとと
もに18時間混合し、乾燥した。
質として粒径が５μｍ以下のカーボン粉末と、平均粒径
が１μｍのＬｕ2 Ｏ3 粉末とを、表４に示す割合で（た
だし、実施例１と同様に表１０に示した目的配合比より
計算した値である。）秤量し、ボールミルにより200 重
量部のエタノールを溶媒として100 重量部のボールとと
もに18時間混合し、乾燥した。
【００６４】 表４ 原料粉末組成 重量（ｇ） 配合比（重量％） 珪素粉末 270.1 71.2 カーボン粉末 38.7 10.2 Ｌｕ2 Ｏ3 粉末 70.5 18.6
【００６５】得られた原料粉末を反応容器に入れ、1150
℃からの昇温速度を0.5 ℃／分として1230℃まで昇温し
た後、60分間保持した。雰囲気は窒素ガス雰囲気として
９kgf ／cm2 のガス圧下で窒化／炭化反応を起こさせた
後、200 重量部のアルコール及び200 重量部の窒化珪素
ボールとともに２リットルのポリエチレンポットに入れ
て、ボールミルで７日間粉砕し、複合粉末を調製した。
得られた複合粉末のα型窒化珪素の含有率を実施例１と
同様に求めた。結果を表７に示す。
℃からの昇温速度を0.5 ℃／分として1230℃まで昇温し
た後、60分間保持した。雰囲気は窒素ガス雰囲気として
９kgf ／cm2 のガス圧下で窒化／炭化反応を起こさせた
後、200 重量部のアルコール及び200 重量部の窒化珪素
ボールとともに２リットルのポリエチレンポットに入れ
て、ボールミルで７日間粉砕し、複合粉末を調製した。
得られた複合粉末のα型窒化珪素の含有率を実施例１と
同様に求めた。結果を表７に示す。
【００６６】(2) 複合焼結体の作製 (1) で得た複合粉末を用いて、実施例１と同じ条件で成
形した。この成形体を９kgf ／cm2 の窒素ガス雰囲気
中、2000℃で４時間常圧焼結し、ついで1000kgf／cm2
の窒素ガス雰囲気中、1850℃て１時間ＨＩＰ焼結した。
実施例１と同様に得られた複合焼結体の強度試験を行
い、結果を表７に示す。
形した。この成形体を９kgf ／cm2 の窒素ガス雰囲気
中、2000℃で４時間常圧焼結し、ついで1000kgf／cm2
の窒素ガス雰囲気中、1850℃て１時間ＨＩＰ焼結した。
実施例１と同様に得られた複合焼結体の強度試験を行
い、結果を表７に示す。
【００６７】実施例６ (1) 複合粉末の作製 平均粒径が0.7 μｍの珪素粉末（JIS MSi 1 ）と、炭素
質として粒径が５μｍ以下のカーボン粉末と、平均粒径
が１μｍのＬｕ2 Ｏ3 粉末と、平均粒径が２μｍのＡｌ
Ｎ粉末とを、表５に示す割合で（ただし、実施例１と同
様に表１０に示した目的配合比より計算した値であ
る。）秤量し、ボールミルにより200 重量部のエタノー
ルを溶媒として100 重量部のボールとともに18時間混合
し、乾燥した。
質として粒径が５μｍ以下のカーボン粉末と、平均粒径
が１μｍのＬｕ2 Ｏ3 粉末と、平均粒径が２μｍのＡｌ
Ｎ粉末とを、表５に示す割合で（ただし、実施例１と同
様に表１０に示した目的配合比より計算した値であ
る。）秤量し、ボールミルにより200 重量部のエタノー
ルを溶媒として100 重量部のボールとともに18時間混合
し、乾燥した。
【００６８】 表５ 原料粉末組成 重量（ｇ） 配合比（重量％） 珪素粉末 266.3 69.9 カーボン粉末 38.1 10.0 Ｌｕ2 Ｏ3 粉末 61.7 16.2 ＡｌＮ粉末 15.0 3.9
【００６９】得られた原料粉末を実施例５と同じ方法で
窒化／炭化反応を起こさせた後、200 重量部のアルコー
ル及び200 重量部の窒化珪素ボールとともに２リットル
のポリエチレンポットに入れて、ボールミルで７日間粉
砕し、複合粉末を調製した。得られた複合粉末のα型窒
化珪素の含有率を実施例１と同様に求めた。結果を表７
に示す。
窒化／炭化反応を起こさせた後、200 重量部のアルコー
ル及び200 重量部の窒化珪素ボールとともに２リットル
のポリエチレンポットに入れて、ボールミルで７日間粉
砕し、複合粉末を調製した。得られた複合粉末のα型窒
化珪素の含有率を実施例１と同様に求めた。結果を表７
に示す。
【００７０】(2) 複合焼結体の作製 (1) で得た複合粉末を用いて、実施例１と同じ条件で成
形した後、実施例５と同じ方法で常圧焼結及びＨＩＰ焼
結を行った。実施例１と同様に得られた複合焼結体の強
度試験を行い、結果を表７に示す。
形した後、実施例５と同じ方法で常圧焼結及びＨＩＰ焼
結を行った。実施例１と同様に得られた複合焼結体の強
度試験を行い、結果を表７に示す。
【００７１】比較例５ 焼結助剤としてＬｕ2 Ｏ3 粉末に替えて平均粒径１μｍ
のＩｎ2 Ｏ3 粉末を用いた以外は、実施例６と同じ原料
粉末を表６に示す割合で（ただし、実施例１と同様に表
１０に示した目的配合比より計算した値である。）秤量
し、ボールミルにより200 重量部のエタノールを溶媒と
して100 重量部のボールとともに18時間混合し、乾燥し
た。
のＩｎ2 Ｏ3 粉末を用いた以外は、実施例６と同じ原料
粉末を表６に示す割合で（ただし、実施例１と同様に表
１０に示した目的配合比より計算した値である。）秤量
し、ボールミルにより200 重量部のエタノールを溶媒と
して100 重量部のボールとともに18時間混合し、乾燥し
た。
【００７２】 表６ 原料粉末組成 重量（ｇ） 配合比（重量％） 珪素粉末 278.0 74.0 カーボン粉末 39.8 10.6 Ｉｎ2 Ｏ3 粉末 43.0 11.4 ＡｌＮ粉末 15.0 4.0
【００７３】得られた原料粉末を実施例５と同じ方法で
窒化／炭化反応を起こさせた後、200 重量部のアルコー
ル及び200 重量部の窒化珪素ボールとともに２リットル
のポリエチレンポットに入れて、ボールミルで７日間粉
砕し、複合粉末を調製した。得られた複合粉末のα型窒
化珪素の含有率を実施例１と同様に求めた。結果を表７
に示す。
窒化／炭化反応を起こさせた後、200 重量部のアルコー
ル及び200 重量部の窒化珪素ボールとともに２リットル
のポリエチレンポットに入れて、ボールミルで７日間粉
砕し、複合粉末を調製した。得られた複合粉末のα型窒
化珪素の含有率を実施例１と同様に求めた。結果を表７
に示す。
【００７４】得られた複合粉末を用いて、実施例１と同
じ条件で成形した後、実施例５と同じ方法で常圧焼結及
びＨＩＰ焼結を行った。実施例１と同様に得られた複合
焼結体の強度試験を行い、結果を表７に示す。
じ条件で成形した後、実施例５と同じ方法で常圧焼結及
びＨＩＰ焼結を行った。実施例１と同様に得られた複合
焼結体の強度試験を行い、結果を表７に示す。
【００７５】
【表７】
【００７６】表７から分かるように、窒化／炭化反応時
の昇温速度を２℃／分にした比較例１〜３の複合粉末で
は、昇温速度を0.5 ℃／分にした実施例１〜４に比べα
型窒化珪素の含有率が大きく低下した。また、焼結助剤
を含んでいない比較例４及び焼結助剤としてＩｎ2 Ｏ3
粉末を用いた比較例５では、実施例１及び実施例５、６
に比べてα型窒化珪素の含有率が大きく低下した。
の昇温速度を２℃／分にした比較例１〜３の複合粉末で
は、昇温速度を0.5 ℃／分にした実施例１〜４に比べα
型窒化珪素の含有率が大きく低下した。また、焼結助剤
を含んでいない比較例４及び焼結助剤としてＩｎ2 Ｏ3
粉末を用いた比較例５では、実施例１及び実施例５、６
に比べてα型窒化珪素の含有率が大きく低下した。
【００７７】実施例７ (1) 複合成形体の作製 平均粒径が0.5 μｍの珪素粉末（JIS MSi 1 ）と、炭素
質として粒径が５μｍ以下のカーボン粉末と、平均粒径
が0.1 μｍの窒化珪素粉末と、平均粒径が0.2μｍの炭
化珪素粉末と、平均粒径が1.4 μｍのＹ2 Ｏ3 粉末と
を、表８に示す割合で（ただし、実施例１と同様に表１
０に示した目的配合比より計算した値である。）秤量
し、ボールミルにより200 重量部のエタノールを溶媒と
して100 重量部のボールとともに18時間混合し、乾燥し
た。
質として粒径が５μｍ以下のカーボン粉末と、平均粒径
が0.1 μｍの窒化珪素粉末と、平均粒径が0.2μｍの炭
化珪素粉末と、平均粒径が1.4 μｍのＹ2 Ｏ3 粉末と
を、表８に示す割合で（ただし、実施例１と同様に表１
０に示した目的配合比より計算した値である。）秤量
し、ボールミルにより200 重量部のエタノールを溶媒と
して100 重量部のボールとともに18時間混合し、乾燥し
た。
【００７８】 表８ 原料粉末組成 重量（ｇ） 配合比（重量％） 珪素粉末 274.9 72.9 カーボン粉末 39.4 10.4 窒化珪素粉末 16.1 4.3 炭化珪素粉末 6.9 1.8 Ｙ2 Ｏ3 粉末 40.0 10.6
【００７９】得られた原料粉末を55×35×６mmの形状に
予備成形した後、ＣＩＰ装置で４トン／平方センチメー
トルの等方圧を加えた。得られた成形体を反応容器に入
れ、1200℃からの昇温速度を0.5 ℃／分として1450℃ま
で昇温した後、30分間保持した。雰囲気は20容量％の水
素ガスと80容量％の窒素ガスとの混合ガス雰囲気とし
て、９kgf ／cm2 のガス圧下で窒化／炭化反応を起こさ
せ、複合成形体を調製した。得られた複合成形体のα型
窒化珪素の含有率を実施例１と同様に求めた。結果を表
１１に示す。
予備成形した後、ＣＩＰ装置で４トン／平方センチメー
トルの等方圧を加えた。得られた成形体を反応容器に入
れ、1200℃からの昇温速度を0.5 ℃／分として1450℃ま
で昇温した後、30分間保持した。雰囲気は20容量％の水
素ガスと80容量％の窒素ガスとの混合ガス雰囲気とし
て、９kgf ／cm2 のガス圧下で窒化／炭化反応を起こさ
せ、複合成形体を調製した。得られた複合成形体のα型
窒化珪素の含有率を実施例１と同様に求めた。結果を表
１１に示す。
【００８０】(2) 複合焼結体の作製 (1) で得た複合成形体を、９kgf ／cm2 の窒素ガス雰囲
気中、2050℃で４時間常圧焼結し、ついで1000kgf ／cm
2 の窒素ガス雰囲気中、1900℃て１時間ＨＩＰ焼結し
た。得られた焼結体の組織を電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、ナノコンポジット構造を有することが分かった。実
施例１と同様に得られた複合焼結体の強度試験を行い、
結果を表１１に示す。
気中、2050℃で４時間常圧焼結し、ついで1000kgf ／cm
2 の窒素ガス雰囲気中、1900℃て１時間ＨＩＰ焼結し
た。得られた焼結体の組織を電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、ナノコンポジット構造を有することが分かった。実
施例１と同様に得られた複合焼結体の強度試験を行い、
結果を表１１に示す。
【００８１】実施例８ (1) 複合成形体の作製 実施例７で得た原料粉末を用いて、実施例７と同じ条件
で成形し、実施例７と同じ条件で窒化／炭化反応を起こ
させ、複合成形体を調製した。得られた複合成形体のα
型窒化珪素の含有率を実施例１と同様に求めた。結果を
表１１に示す。
で成形し、実施例７と同じ条件で窒化／炭化反応を起こ
させ、複合成形体を調製した。得られた複合成形体のα
型窒化珪素の含有率を実施例１と同様に求めた。結果を
表１１に示す。
【００８２】(2) 複合焼結体の作製 (1) で得た複合成形体を700 ℃の酸化雰囲気下で24時間
処理した後、実施例７と同じ条件で常圧焼結及びＨＩＰ
焼結を行った。実施例１と同様に得られた複合焼結体の
強度試験を行い、結果を表１１に示す。
処理した後、実施例７と同じ条件で常圧焼結及びＨＩＰ
焼結を行った。実施例１と同様に得られた複合焼結体の
強度試験を行い、結果を表１１に示す。
【００８３】実施例９ (1) 複合成形体の作製 実施例７で使用した原料粉末と、平均粒径が１μｍのＳ
ｉＯ2 粉末とを、表９に示す割合で（ただし、実施例１
と同様に表１０に示した目的配合比より計算した値であ
る。）秤量し、実施例７と同じ条件で混合、乾燥した。
得られた原料粉末を実施例７と同じように成形体とし、
実施例７と同じ条件で窒化／炭化反応を起こさせ、複合
成形体を調製した。得られた複合成形体のα型窒化珪素
の含有率を実施例１と同様に求めた。結果を表１１に示
す。
ｉＯ2 粉末とを、表９に示す割合で（ただし、実施例１
と同様に表１０に示した目的配合比より計算した値であ
る。）秤量し、実施例７と同じ条件で混合、乾燥した。
得られた原料粉末を実施例７と同じように成形体とし、
実施例７と同じ条件で窒化／炭化反応を起こさせ、複合
成形体を調製した。得られた複合成形体のα型窒化珪素
の含有率を実施例１と同様に求めた。結果を表１１に示
す。
【００８４】 表９ 原料粉末組成 重量（ｇ） 配合比（重量％） 珪素粉末 164.6 72.7 カーボン粉末 23.6 10.4 窒化珪素粉末 9.7 4.3 炭化珪素粉末 4.1 1.8 Ｙ2 Ｏ3 粉末 24.0 10.6 ＳｉＯ2 粉末 0.4 0.2
【００８５】(2) 複合焼結体の作製 (1) で得た複合成形体を実施例７と同じ条件で常圧焼結
及びＨＩＰ焼結を行った。実施例１と同様に得られた複
合焼結体の強度試験を行い、結果を表１１に示す。
及びＨＩＰ焼結を行った。実施例１と同様に得られた複
合焼結体の強度試験を行い、結果を表１１に示す。
【００８６】比較例６ (1) 複合成形体の作製 実施例７で得た原料粉末を用いて、実施例７と同じ条件
で成形し、実施例７と同じ条件で窒化／炭化反応を起こ
させ、複合成形体を調製した。得られた複合成形体のα
型窒化珪素の含有率を実施例１と同様に求めた。結果を
表１１に示す。
で成形し、実施例７と同じ条件で窒化／炭化反応を起こ
させ、複合成形体を調製した。得られた複合成形体のα
型窒化珪素の含有率を実施例１と同様に求めた。結果を
表１１に示す。
【００８７】(2) 複合焼結体の作製 (1) で得た複合成形体を1300℃の酸化雰囲気下で24時間
処理した後、実施例７と同じ条件で常圧焼結を行った
が、焼結体は分解して密度測定も困難な状態になったた
め、実験は中止した。
処理した後、実施例７と同じ条件で常圧焼結を行った
が、焼結体は分解して密度測定も困難な状態になったた
め、実験は中止した。
【００８８】 表１０ 生成した複合粉末又は複合成形体の目的配合比 焼結助剤 ： 母材(SiCN) 窒化珪素：炭化珪素 実施例１ ７重量％Ｙ2 Ｏ3 90重量％ 66重量％ 34重量％(1) ３重量％ＡｌＮ 実施例２ ７重量％Ｙ2 Ｏ3 90重量％ 66重量％ 34重量％(1) ３重量％ＡｌＮ 実施例３ ８重量％Ｙ2 Ｏ3 92重量％ 70重量％ 30重量％(1) 実施例４ ８重量％Ｙ2 Ｏ3 92重量％ 70重量％ 30重量％(1) 実施例５ 14.1重量％Ｌｕ2 Ｏ3 85.9重量％ 70重量％ 30重量％ 実施例６ 12.34 重量％Ｌｕ2 Ｏ3 84.66 重量％ 70重量％ 30重量％ ３重量％ＡｌＮ 実施例７ ８重量％Ｙ2 Ｏ3 92重量％ 70重量％ 30重量％(1) 実施例８ ８重量％Ｙ2 Ｏ3 92重量％ 70重量％ 30重量％(1) 実施例９ ８重量％Ｙ2 Ｏ3 91.86 重量％ 70重量％ 30重量％(1) 0.14重量％ＳｉＯ2 比較例１ ７重量％Ｙ2 Ｏ3 90重量％ 66重量％ 34重量％(1) ３重量％ＡｌＮ 比較例２ ７重量％Ｙ2 Ｏ3 90重量％ 66重量％ 34重量％(1) ３重量％ＡｌＮ 比較例３ ７重量％Ｙ2 Ｏ3 90重量％ 66重量％ 34重量％(1) ３重量％ＡｌＮ 比較例４ − 100 重量％ 66重量％ 34重量％(1) 比較例５ 8.61重量％Ｉｎ2 Ｏ3 88.39 重量％ 70重量％ 30重量％ ３重量％ＡｌＮ比較例６ ８重量％Ｙ2 Ｏ3 92重量％ 70重量％ 30重量％(1) 注（１）：原料粉末に種晶として５重量％づつ加えた窒化珪素及び炭化珪素を 含む。
【００８９】 表１１ 実施例７ 実施例８ 実施例９ 比較例６ 複合成形体のα型窒化珪素 含有率（％）(1) 100 100 100 100 ３点曲げ強度（ＭＰａ） 室温曲げ強度 575.1 730.3 563.6 − 1400℃曲げ強度 491.2 606.6 629.8 − 焼結体密度（ｇ／ｃｍ3 ） 3.27 3.29 3.30 （未測定） 注（１）： α型窒化珪素の含有率（％）＝100 ×(102) 面と(210) 面の合計 回折強度（α型窒化珪素）／（(102) 面と(210) 面の合計回折強度（α型窒化珪 素）＋(101) 面と(210) 面の合計回折強度（β型窒化珪素））
【００９０】以上の通り、実施例７〜９の複合成形体が
高いα型窒化珪素含有率を示し、またそれからなる複合
焼結体が高い曲げ強度と焼結密度を示した。
高いα型窒化珪素含有率を示し、またそれからなる複合
焼結体が高い曲げ強度と焼結密度を示した。
【００９１】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
珪素粉末と炭素質粉末と焼結助剤とを含有する混合粉末
を出発材料として用い、窒素ガス含有雰囲気中及び特定
の昇温速度で熱処理により珪素の窒化と炭化とを起こさ
せることにより、高いα型窒化珪素含有率を有する複合
粉末及び複合成形体が得られる。このため、本発明の方
法により得られた複合粉末又は複合成形体からなる複合
焼結体は優れた高温強度、耐静疲労特性、耐摩耗性及び
硬度を有する。このような特性を有する窒化珪素／炭化
珪素複合焼結体は、高温下で使用される構造部材等に好
適である。
珪素粉末と炭素質粉末と焼結助剤とを含有する混合粉末
を出発材料として用い、窒素ガス含有雰囲気中及び特定
の昇温速度で熱処理により珪素の窒化と炭化とを起こさ
せることにより、高いα型窒化珪素含有率を有する複合
粉末及び複合成形体が得られる。このため、本発明の方
法により得られた複合粉末又は複合成形体からなる複合
焼結体は優れた高温強度、耐静疲労特性、耐摩耗性及び
硬度を有する。このような特性を有する窒化珪素／炭化
珪素複合焼結体は、高温下で使用される構造部材等に好
適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 35/584 Ｃ０４Ｂ 35/58 １０２Ｆ 35/591 １０２Ｑ １０２Ｖ
Claims (15)
- 【請求項１】 珪素粉末に炭素質粉末と焼結助剤とを混
合し、得られた混合粉末を窒素ガス含有雰囲気下におい
て熱処理して、珪素の窒化と炭化とを起こして得られる
窒化珪素と炭化珪素との複合粉末において、前記複合粉
末中のα型窒化珪素の含有量が全窒化珪素の３０％以上
であることを特徴とする窒化珪素／炭化珪素複合粉末。 - 【請求項２】 請求項１に記載の窒化珪素／炭化珪素複
合粉末において、前記焼結助剤が（ａ）周期律表３Ａ族
元素及び４Ａ族元素の酸化物からなる群より選ばれた一
種以上の化合物、又は（ｂ）窒化アルミニウムと、前記
（ａ）とからなることを特徴とする窒化珪素／炭化珪素
複合粉末。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の窒化珪素／炭化
珪素複合粉末において、前記焼結助剤の含有量は、熱処
理により生成した複合粉末の全量を100 重量％として、
５〜20重量％であることを特徴とする窒化珪素／炭化珪
素複合粉末。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の窒化珪
素／炭化珪素複合粉末において、前記混合粉末は、珪素
粉末と、炭素質粉末と、焼結助剤と、窒化珪素及び／又
は炭化珪素とを混合してなることを特徴とする窒化珪素
／炭化珪素複合粉末。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の窒化珪
素／炭化珪素複合粉末において、炭化珪素／窒化珪素の
重量比は５／95〜50／50であることを特徴とする窒化珪
素／炭化珪素複合粉末。 - 【請求項６】 珪素粉末に炭素質粉末と焼結助剤とを混
合し、得られた混合粉末から形成した成形体を窒素ガス
含有雰囲気下において熱処理して、珪素の窒化と炭化と
を起こして得られる窒化珪素と炭化珪素との複合成形体
において、前記複合成形体中のα型窒化珪素の含有量が
全窒化珪素の３０％以上であることを特徴とする窒化珪
素／炭化珪素複合成形体。 - 【請求項７】 請求項６に記載の窒化珪素／炭化珪素複
合成形体において、前記焼結助剤が（ａ）周期律表３Ａ
族元素及び４Ａ族元素の酸化物からなる群より選ばれた
一種以上の化合物、又は（ｂ）窒化アルミニウム及び／
又は酸化珪素と、前記（ａ）とからなることを特徴とす
る窒化珪素／炭化珪素複合成形体。 - 【請求項８】 請求項６又は７に記載の窒化珪素／炭化
珪素複合成形体において、前記焼結助剤の含有量は、熱
処理により生成した複合成形体の全量を100 重量％とし
て、５〜20重量％であることを特徴とする窒化珪素／炭
化珪素複合成形体。 - 【請求項９】 請求項６〜８のいずれかに記載の窒化珪
素／炭化珪素複合成形体において、前記混合粉末は、珪
素粉末と、炭素質粉末と、焼結助剤と、窒化珪素及び／
又は炭化珪素とを混合してなることを特徴とする窒化珪
素／炭化珪素複合成形体。 - 【請求項１０】 請求項６〜９のいずれかに記載の窒化
珪素／炭化珪素複合成形体において、炭化珪素／窒化珪
素の重量比は５／95〜50／50であることを特徴とする窒
化珪素／炭化珪素複合成形体。 - 【請求項１１】 α型窒化珪素の含有量が全窒化珪素の
３０％以上である窒化珪素／炭化珪素複合粉末の製造方
法において、珪素粉末に炭素質粉末と焼結助剤とを混合
し、得られた混合粉末を窒素ガス含有雰囲気下において
熱処理して、珪素の窒化と炭化とを起こし、その際窒化
炭化反応を1000℃〜1450℃の温度で行い、かつ少なくと
も反応開始前の温度から保持温度に到達するまでの昇温
速度を２℃／分未満にすることを特徴とする方法。 - 【請求項１２】 α型窒化珪素の含有量が全窒化珪素の
３０％以上である窒化珪素／炭化珪素複合成形体の製造
方法において、珪素粉末に炭素質粉末と焼結助剤とを混
合し、得られた混合粉末から成形体を形成し、前記成形
体を窒素ガス含有雰囲気下において熱処理して、珪素の
窒化と炭化とを起こし、その際窒化炭化反応を1000℃〜
1450℃の温度で行い、かつ少なくとも反応開始前の温度
から保持温度に到達するまでの昇温速度を２℃／分未満
にすることを特徴とする方法。 - 【請求項１３】 窒化珪素／炭化珪素複合焼結体を製造
する方法において、請求項１〜５に記載の窒化珪素／炭
化珪素複合粉末から成形体を形成し、前記成形体を窒素
ガス含有雰囲気中において1600℃〜2200℃で焼結するこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項１４】 窒化珪素／炭化珪素複合焼結体を製造
する方法において、請求項６〜１０に記載の窒化珪素／
炭化珪素複合成形体を窒素ガス含有雰囲気中において16
00℃〜2200℃で焼結することを特徴とする方法。 - 【請求項１５】 請求項１４に記載の窒化珪素／炭化珪
素複合焼結体を製造する方法において、前記窒化珪素／
炭化珪素複合成形体を酸化性雰囲気中において1300℃未
満で熱処理した後、窒素ガス含有雰囲気中において1600
℃〜2200℃で焼結することを特徴とする方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7319737A JP2649220B2 (ja) | 1994-11-29 | 1995-11-14 | 窒化珪素／炭化珪素複合粉末及び複合成形体並びにそれらの製造方法及び窒化珪素／炭化珪素複合焼結体の製造方法 |
| US08/625,043 US5767025A (en) | 1994-03-30 | 1996-03-29 | Composite powder comprising silicon nitride and silicon carbide |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31903794 | 1994-11-29 | ||
| JP6-319037 | 1994-11-29 | ||
| JP7319737A JP2649220B2 (ja) | 1994-11-29 | 1995-11-14 | 窒化珪素／炭化珪素複合粉末及び複合成形体並びにそれらの製造方法及び窒化珪素／炭化珪素複合焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08225311A true JPH08225311A (ja) | 1996-09-03 |
| JP2649220B2 JP2649220B2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=26569580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7319737A Expired - Fee Related JP2649220B2 (ja) | 1994-03-30 | 1995-11-14 | 窒化珪素／炭化珪素複合粉末及び複合成形体並びにそれらの製造方法及び窒化珪素／炭化珪素複合焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2649220B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008024531A (ja) * | 2006-07-18 | 2008-02-07 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | セラミック構造体及びその製造方法 |
| JP2011051856A (ja) * | 2009-09-03 | 2011-03-17 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 高純度窒化ケイ素微粉末の製造方法 |
| JP2017532792A (ja) * | 2014-09-05 | 2017-11-02 | モッセイ クリーク テクノロジーズ インコーポレイテッド | ナノ構造の多孔性熱電発電機 |
| CN114262230A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-04-01 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种氮化硅-碳化硅多孔陶瓷吸波材料及其制备方法 |
| CN114956829A (zh) * | 2022-06-18 | 2022-08-30 | 江苏诺明高温材料股份有限公司 | 一种干熄焦斜道用氮化硅结合碳化硅砖及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6246965A (ja) * | 1985-08-23 | 1987-02-28 | 黒崎窯業株式会社 | ＳｉＣ−Ｓｉ↓３Ｎ↓４系複合セラミツクス及びその製法 |
| JPH03261611A (ja) * | 1990-03-09 | 1991-11-21 | Nippon Cement Co Ltd | 窒化けい素複合粉末の製造方法 |
| JPH05509074A (ja) * | 1990-07-24 | 1993-12-16 | イートン コーポレーション | 窒化珪素物品の製造方法 |
-
1995
- 1995-11-14 JP JP7319737A patent/JP2649220B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6246965A (ja) * | 1985-08-23 | 1987-02-28 | 黒崎窯業株式会社 | ＳｉＣ−Ｓｉ↓３Ｎ↓４系複合セラミツクス及びその製法 |
| JPH03261611A (ja) * | 1990-03-09 | 1991-11-21 | Nippon Cement Co Ltd | 窒化けい素複合粉末の製造方法 |
| JPH05509074A (ja) * | 1990-07-24 | 1993-12-16 | イートン コーポレーション | 窒化珪素物品の製造方法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008024531A (ja) * | 2006-07-18 | 2008-02-07 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | セラミック構造体及びその製造方法 |
| JP4714816B2 (ja) * | 2006-07-18 | 2011-06-29 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | セラミック構造体及びその製造方法 |
| JP2011051856A (ja) * | 2009-09-03 | 2011-03-17 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 高純度窒化ケイ素微粉末の製造方法 |
| JP2017532792A (ja) * | 2014-09-05 | 2017-11-02 | モッセイ クリーク テクノロジーズ インコーポレイテッド | ナノ構造の多孔性熱電発電機 |
| CN114262230A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-04-01 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种氮化硅-碳化硅多孔陶瓷吸波材料及其制备方法 |
| CN114956829A (zh) * | 2022-06-18 | 2022-08-30 | 江苏诺明高温材料股份有限公司 | 一种干熄焦斜道用氮化硅结合碳化硅砖及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2649220B2 (ja) | 1997-09-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS6256104B2 (ja) | ||
| JPH0925166A (ja) | 窒化アルミニウム焼結体およびその製造方法 | |
| US6261511B1 (en) | Method for producing ceramic composite particle | |
| US4716133A (en) | Method for production of silicon nitride sintered body | |
| US5767025A (en) | Composite powder comprising silicon nitride and silicon carbide | |
| JPH05201768A (ja) | 窒化珪素−炭化珪素質複合焼結体およびその製造方法 | |
| US5648028A (en) | Method of manufacturing a sintered composite body of silicon nitride and silicon carbide | |
| US5912200A (en) | Composite powder and method of manufacturing sintered body therefrom | |
| JP2649220B2 (ja) | 窒化珪素／炭化珪素複合粉末及び複合成形体並びにそれらの製造方法及び窒化珪素／炭化珪素複合焼結体の製造方法 | |
| KR102555662B1 (ko) | 질화규소 소결체의 제조방법 및 이에 따라 제조된 질화규소 소결체 | |
| JPH03261611A (ja) | 窒化けい素複合粉末の製造方法 | |
| JP3979680B2 (ja) | 窒化ケイ素質焼結体用窒化ケイ素粉末ならびに窒化ケイ素質焼結体およびその製造方法 | |
| JP2826080B2 (ja) | 窒化珪素／炭化珪素複合焼結体及び複合粉末の製造方法 | |
| JPH06116045A (ja) | 窒化珪素焼結体及びその製造方法 | |
| JP2855460B2 (ja) | 窒化けい素系複合粉末の製造方法 | |
| JPH08319168A (ja) | サイアロンセラミックスの製造方法 | |
| JPH06279124A (ja) | 窒化ケイ素焼結体の製造方法 | |
| JPH01145380A (ja) | 窒化珪素質焼結体の製法 | |
| JPH0559073B2 (ja) | ||
| JPH1129361A (ja) | 窒化ケイ素焼結体及びその製造方法 | |
| JP2746760B2 (ja) | 窒化珪素−炭化珪素質複合焼結体およびその製造方法 | |
| JPH08157262A (ja) | 窒化アルミニウム焼結体およびその製造方法 | |
| JPH10182237A (ja) | 窒化珪素質複合焼結体およびその製造方法 | |
| JPH01172276A (ja) | β−サイアロン質複合セラミックスの製造方法 | |
| JP2002293638A (ja) | 窒化珪素焼結体 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |