JPH08253365A - 窒化ケイ素焼結体の製造方法 - Google Patents

窒化ケイ素焼結体の製造方法

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JPH08253365A
JPH08253365A JP7084691A JP8469195A JPH08253365A JP H08253365 A JPH08253365 A JP H08253365A JP 7084691 A JP7084691 A JP 7084691A JP 8469195 A JP8469195 A JP 8469195A JP H08253365 A JPH08253365 A JP H08253365A
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一久 板倉
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Abstract

(57)【要約】 【構成】窒化ケイ素Si34及び複数種類の焼結助剤を
含む原料より出発して窒化ケイ素焼結体を製造する方法
において、少なくとも2種類以上の焼結助剤同士を予め
所定温度で反応させ、反応物を他の原料成分と混合し、
成形し、焼成することを特徴とする。 【効果】焼結助剤同士を成形前に予め反応させておくこ
とにより、多量の有機バインダ−を添加した場合であっ
ても脱脂体及び焼結体の亀裂発生を防止することができ
る。その結果、均質で緻密な窒化ケイ素焼結体を得るこ
とができ、大型あるいは複雑な形状の高温構造部品への
適用が容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、窒化ケイ素焼結体の
製造方法に関する。この方法によって製造された窒化ケ
イ素焼結体は、ガスタービン部品、ターボチャージャー
ロータ、切削工具等に利用され、中でも特に成形時に有
機バインダーを必要とする複雑形状の部品に好適に利用
されうる。
【0002】
【従来の技術】窒化ケイ素を主成分とし、これに焼結助
剤として希土類元素、周期律表の5a族又は6a族元素
の酸化物を添加してなる焼結体は、構造材料としての高
温特性に優れている。従来、この種の焼結体として、イ
ットリウムY、ランタンLa系及びクロムCrを必須と
するもの(特開昭58−60676号)、希土類元素、
ヴァナジウムV及び(ニオブNb、タンタルTa、C
r、モリブデンMo、タングステンW)のうちから1種
以上を必須とするもの(特公平6−62339号)、希
土類元素、バリウムBa等2a族元素及びCr等を必須
とするもの(特公平4−55992号)、イッテルビウ
ムYb及びMoを必須とするもの(特公平6−2703
0号)、希土類元素、ストロンチウムSr及びWを必須
とするもの(特公平6−74175号)が知られてい
る。
【0003】いずれの焼結体も、原料粉末を成形する製
造過程において有機バインダ−(成形助剤)が添加され
ている。複雑形状の製品の成形手段として汎用されてい
る射出成形法の場合は、他の成形法に比べて特に有機バ
インダーの添加量が多い。このような有機バインダー
は、成形工程を経ると、役割を終えるので、加熱により
揮発又は分解除去(一般に「脱脂」という。)される。
しかも脱脂が不十分であると、脱脂体やその後の焼結体
に亀裂が生じたり、焼成工程での緻密化を阻害したりす
る等の問題があることから、脱脂の効果だけを考えれ
ば、できるだけ長時間又は高温で十分に脱脂するのが望
ましい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、焼結助剤成分
の中には、主成分とともに焼結体として緻密化する前
に、脱脂工程で異種の焼結助剤同士互いに反応して粒子
結合するものがある。成形体は、脱脂工程でその熱によ
って膨張しようとするが、この粒子結合が膨張を妨げて
脱脂後に亀裂を誘発する。また、射出成形体の場合、有
機バインダ−が成形体外部に揮発しようとするのをこの
粒子結合が障壁となって遮断するために、肉厚部分の有
機バインダーが炭化して脱脂体内部に残り、結局は焼結
体に亀裂や気孔を生じる。かといって、焼結助剤同士が
反応しないように短時間又は低温で脱脂すると、前記の
ように脱脂不十分となる。従って、亀裂や気孔を生じさ
せずに十分な脱脂を行うことを、脱脂の条件のみで管理
することは、きわめて困難であった。それ故、この発明
の目的は、脱脂条件を厳密に管理しなくても亀裂や気孔
のほとんどない焼結体の製造方法を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の窒化ケイ素焼結体の製造方法は、窒化ケ
イ素Si34及び複数種類の焼結助剤を含む原料より出
発して窒化ケイ素焼結体を製造する方法において、少な
くとも2種類以上の焼結助剤同士を予め所定温度で反応
させ、反応物を他の原料成分と混合し、成形し、焼成す
ることを特徴とする。
【0006】上記の趣旨からして、この発明では、原料
が有機バインダ−(成形助剤)を含み、成形工程と焼成
工程との間に脱脂工程が介在する製造方法に対して、特
に有効である。ただし、本発明でいう有機バインダ−に
は、成形助剤として使用される全ての有機物成分を含
み、結合剤のみに限らず、または結合剤に代えて、可塑
剤、溶媒、分散剤等を原料中に含む方法にも本発明は適
用可能である。また、脱脂工程を焼成工程と区別するこ
となく連続的に処理する製造方法にも適用可能である。
要するに原料中に焼成工程以前に炭化しうる有機物を含
む製造方法に適用可能である。また、脱脂工程と区別し
て仮焼工程が必要な場合、脱脂工程と焼成工程との間に
仮焼工程が介在してもよい。
【0007】
【作用】本発明では、予め低温で反応しやすい焼結助剤
同士を反応させ、反応物(またはその粉砕物)を他の原
料成分と混合し、必要に応じて粉砕し、成形し、焼成す
るので、高温で長時間脱脂しても脱脂中に焼結助剤同士
の新たな粒子結合を生じることがない。従って、脱脂工
程で成形体の膨張を妨げたり、成形体外部に揮発しよう
とする有機バインダーの通路を遮断するものが存在しな
い。その結果、亀裂が生じたり、除去されるべき炭素が
残ったりすることもない。
【0008】本発明は、焼結助剤として少なくとも2種
類以上の酸化物を用いるときに特に有効である。異種の
酸化物同士は反応して結合しやすいからである。酸化物
のうち少なくとも1種類以上がYb23,Y23,Er
23などの希土類元素酸化物であり、他の1種類以上が
25,Nb25,Ta25などの5a族元素の酸化物
及びCr23,MoO3,WO3などの6a族元素の酸化
物から選ばれることが望ましい。最も望ましいのは、た
とえばYb23とV25とが、600℃程度の温度で反
応してYbVO4を生成するように、脱脂の行われる温
度に近い比較的低温で反応する酸化物の組み合わせとし
て用いられる場合である。
【0009】脱脂は、300℃未満では有機バインダ−
成分の除去が不十分となり、800℃を超えるとSi3
4の酸化が進行するため300℃〜800℃の範囲内
で行うことが望ましい。また、焼結助剤同士を予め反応
させる温度は、その脱脂温度と同等又はそれより高いの
が望ましい。焼結助剤同士を予め充分反応させるととも
に、未反応物が脱脂中に新たに反応しないようにするた
めである。ただし、1,100℃を越えると、反応物が
凝集するとともに反応物自身の焼結が進行し、その凝集
粒子がその後のSi34等他の成分との混合工程におい
ても砕かれずに焼結体中に偏在して残り、破壊の起点と
なりうるので、反応させる温度は、1,100℃以下が
望ましい。
【0010】
【実施例】純度99%以上の希土類元素酸化物粉末と純
度99%以上の5a族元素酸化物及び6a族元素酸化物
のうち1種以上の粉末とSi34粉末とを、表1に示す
組成割合となるよう準備した。表1の組成中、希土類元
素酸化物、5a族元素酸化物及び6a族元素酸化物以外
の残部は、Si34である。
【0011】先ず、Si34粉末以外の粉末を混合した
後、表1の反応条件に示す温度・時間で空気中にて反応
させた。そして、反応物(化合物を生成しなかった未反
応の残留物を含む)をSi34粉末と混合し、有機バイ
ンダーとして無機粉末合量に対して5vol%のパラフ
ィン系ワックスを溶媒とともに添加し、噴霧乾燥して顆
粒を得た。この顆粒を50mm×50mm×20mmの
角板状に加圧成形し、表1に示す条件で熱処理後又は熱
処理することなく、窒素雰囲気炉で焼成することによっ
て、この発明に属するNo.1〜10の焼結体を製造し
た。熱処理は、焼成とは別に脱脂を目的としておこなっ
た操作である。熱処理後の成形体(すなわち脱脂体)に
ついては、焼成前に一旦炉外に取り出し、亀裂の有無を
肉眼で観察した。後述のNo.11,12,13,15
についても同様に観察した。
【0012】別途、上記反応物、未反応の残留物及びS
34粉末の合量に有機バインダーとして50vol%
のポリエチレン又はポリスチレン等の熱可塑性樹脂及び
パラフィン系ワックスを添加し、混練機にて混練した
後、押出機にて直径3〜5mm程度、長さ2〜5mmの
円柱状の、ペレットを得た。このペッレットを用いてタ
ービンローターの形状に射出成形し、表1に示す条件で
熱処理後又は熱処理することなく、窒素雰囲気炉で焼成
することによって、この発明に属するNo.11,12
の焼結体を製造した。
【0013】No.1〜10、特にNo.1,2との比
較のために、Si34以外の原料粉末を予め反応させる
ことなく、すべての無機粉末原料を1度に混合し、有機
バインダーとして無機粉末合量に対して5vol%のパ
ラフィン系ワックスを溶媒とともに添加し、噴霧乾燥し
て顆粒を得た。この顆粒を50mm×50mm×20m
mの角板状に加圧成形し、表1に示す条件で熱処理後又
は熱処理することなく、非熱処理品のみ窒素雰囲気炉で
焼成することによって、比較用のNo.13,14の脱
脂体又は焼結体を製造した。No.13については、脱
脂体に亀裂が生じていたので、窒素雰囲気炉での焼成を
中止したものである。
【0014】また、No.11,12、特にNo.11
との比較のために、Si34以外の原料粉末を予め反応
させることなく、すべての無機粉末原料を1度に混合し
たこと以外は、前記のNo.11,12と同様にして射
出成形し、表1に示す条件で熱処理したところ、脱脂体
に亀裂が生じていたので、窒素雰囲気炉での焼成を中止
した。この脱脂体の符号は、No.15である。すべて
の焼結体につき、亀裂の有無を肉眼で観察した。その結
果を、製造条件とともに表1に示す。
【0015】
【表1】 表1に示すように、この発明に属する焼結体No.1〜
12は、脱脂体及び焼結体のいずれも亀裂が生じていな
かった。これに対して、No.13及びNo.14は、
焼結助剤同士を予め加熱反応させていない以外は、それ
ぞれNo.1及びNo.2と同一条件で製造しようとし
たにも拘わらず、脱脂段階で亀裂が生じた。また、N
o.15は、焼結助剤同士を予め加熱反応させていない
以外は、No.11と同一条件で製造したにも拘わら
ず、焼結体に亀裂が生じた。これは、焼結助剤同士を予
め加熱反応させずに成形し、脱脂ないし焼成すると、焼
結にいたる前に焼結助剤同士が粒子結合し、脱脂工程で
成形体の膨張を妨げたり、成形体外部に揮発しようとす
る有機バインダ−成分の通路を遮断したりすることによ
るものと考えられる。
【0016】
【発明の効果】以上のように、この発明の製造方法によ
れば、焼結助剤同士を成形前に予め反応させておくこと
により、多量の有機バインダ−を添加した場合であって
も脱脂体及び焼結体の亀裂発生を防止することができ
る。その結果、均質で緻密な窒化ケイ素焼結体を得るこ
とができ、大型あるいは複雑な形状の高温構造部品への
適用が容易となる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 窒化ケイ素Si34及び複数種類の焼結
    助剤を含む原料より出発して窒化ケイ素焼結体を製造す
    る方法において、少なくとも2種類以上の焼結助剤同士
    を予め所定温度で反応させ、反応物を他の原料成分と混
    合し、成形し、焼成することを特徴とする窒化ケイ素焼
    結体の製造方法。
  2. 【請求項2】 原料が有機バインダーを含み、成形した
    後に有機バインダ−を加熱により除去する脱脂を行うこ
    とを特徴とする請求項1に記載の窒化ケイ素焼結体の製
    造方法。
  3. 【請求項3】 予め反応させる焼結助剤が、酸化物であ
    る請求項1又は2に記載の窒化ケイ素焼結体の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 酸化物のうち少なくとも1種類以上が希
    土類元素酸化物であり、他の1種類以上が周期律表5a
    族元素酸化物及び6a族元素酸化物の中から選ばれる請
    求項3に記載の窒化ケイ素焼結体の製造方法。
  5. 【請求項5】 脱脂が300℃〜800℃の温度で行わ
    れ、焼結助剤同士を予め反応させる温度が脱脂の温度と
    同等又はそれより高いことを特徴とする請求項2〜4の
    いずれかに記載の窒化ケイ素焼結体の製造方法。
  6. 【請求項6】 焼結助剤同士を予め反応させる温度が、
    1,100℃以下である請求項1〜5のいずれかに記載
    の窒化ケイ素焼結体の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2002009916A1 (fr) * 2000-07-28 2002-02-07 Ngk Insulators,Ltd. Article presentant un aspect de nid d'abeille
CN104152144A (zh) * 2014-03-28 2014-11-19 北京大学工学院包头研究院 一种功能化合物及其制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002009916A1 (fr) * 2000-07-28 2002-02-07 Ngk Insulators,Ltd. Article presentant un aspect de nid d'abeille
CN104152144A (zh) * 2014-03-28 2014-11-19 北京大学工学院包头研究院 一种功能化合物及其制备方法
CN104152144B (zh) * 2014-03-28 2017-02-22 北京大学包头创新研究院 一种功能化合物及其制备方法

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