JPS62275067A - 窒化珪素焼結体の製造法 - Google Patents
窒化珪素焼結体の製造法Info
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- JPS62275067A JPS62275067A JP62118093A JP11809387A JPS62275067A JP S62275067 A JPS62275067 A JP S62275067A JP 62118093 A JP62118093 A JP 62118093A JP 11809387 A JP11809387 A JP 11809387A JP S62275067 A JPS62275067 A JP S62275067A
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
３、発明の詳細な説明
本発明は機械的強度、耐酸化性の優れた高密度窒化珪素
焼結体の製造法に関するものである。
焼結体の製造法に関するものである。
窒化珪素焼結体は、機械的強度、耐熱性、熱衝撃抵抗性
および耐食性等の点で金属材料より優れているため、金
属材料では使用不能な、高温で作動する各種機械部品へ
の適用が考えられ、その用途開発が盛んに進められてい
る。
および耐食性等の点で金属材料より優れているため、金
属材料では使用不能な、高温で作動する各種機械部品へ
の適用が考えられ、その用途開発が盛んに進められてい
る。
このような高温での作動を目的とした機械部品に使用す
る材料の特性としては、高温での機械的特性の他に、部
品の長時間使用時の耐久性および寸法安定性の点から耐
酸化特性が高いことが必要である。
る材料の特性としては、高温での機械的特性の他に、部
品の長時間使用時の耐久性および寸法安定性の点から耐
酸化特性が高いことが必要である。
一般に、高温用セラミンク材料としてその有望性が期待
されている窒化珪素焼結体と、炭化珪素焼結体を比較す
ると、機械的特性例えば曲げ強度、破壊靭性、熱衝撃抵
抗性等の点では窒化珪素焼結体の法が優れ、一方耐酸化
性の点では炭化珪素焼結体の方が優れていた。このため
、従来の窒化珪素焼結体はいずれも、機械的特性の改善
と同時に、耐酸化性の改善が強く要求されてきた。
されている窒化珪素焼結体と、炭化珪素焼結体を比較す
ると、機械的特性例えば曲げ強度、破壊靭性、熱衝撃抵
抗性等の点では窒化珪素焼結体の法が優れ、一方耐酸化
性の点では炭化珪素焼結体の方が優れていた。このため
、従来の窒化珪素焼結体はいずれも、機械的特性の改善
と同時に、耐酸化性の改善が強く要求されてきた。
高密度窒化珪素焼結体を得るための焼結法としては、無
加圧焼結法、加圧焼結法等が知られているが、無加圧焼
結法は各種製品を安価に大量生産することが容易である
反面、高密度化に必要な焼％の量が多く高温強度、耐酸
化性の点で不十分であった。また加圧焼結法は、より少
ない焼％で高密度な焼結体が得られるが、大型形状品、
複雑形状品を大量生産するには、生産コストが極めて高
くなるという致命的欠点があった。
加圧焼結法、加圧焼結法等が知られているが、無加圧焼
結法は各種製品を安価に大量生産することが容易である
反面、高密度化に必要な焼％の量が多く高温強度、耐酸
化性の点で不十分であった。また加圧焼結法は、より少
ない焼％で高密度な焼結体が得られるが、大型形状品、
複雑形状品を大量生産するには、生産コストが極めて高
くなるという致命的欠点があった。
本発明の窒化珪素焼結体およびその製造法は、従来のこ
れらの欠点を解決し、高密度、高強度および耐酸化性に
優れた窒化珪素焼結体およびその焼結体を無加圧焼結法
により安価で容易に製造することが可能な窒化珪素焼結
体の製造法を得ることを目的とするものである。
れらの欠点を解決し、高密度、高強度および耐酸化性に
優れた窒化珪素焼結体およびその焼結体を無加圧焼結法
により安価で容易に製造することが可能な窒化珪素焼結
体の製造法を得ることを目的とするものである。
本発明はＳｉ、Ｎ、を主成分とし、Ｙ、Ｍｇ。
Ｚｒを含む焼結体で、窒化珪素原料粉末９５〜７０重量
％と、焼％としてＹ、ＭｇおよびＺｒの各化合物をＹ２
Ｏ，に換算して１５〜２重量％、Ｍ ｇ Ｏニ換算して
１５〜０．５重量％、ＺｒＯ２に換算して１３〜０．５
重量％よりなる調整粉末を成形し、次に窒素あるいは不
活性ガス雰囲気中にて１６５０〜１８００ ℃で無加圧
焼成してなる窒化珪素焼結体の製造法である。
％と、焼％としてＹ、ＭｇおよびＺｒの各化合物をＹ２
Ｏ，に換算して１５〜２重量％、Ｍ ｇ Ｏニ換算して
１５〜０．５重量％、ＺｒＯ２に換算して１３〜０．５
重量％よりなる調整粉末を成形し、次に窒素あるいは不
活性ガス雰囲気中にて１６５０〜１８００ ℃で無加圧
焼成してなる窒化珪素焼結体の製造法である。
即ち、本発明の窒化珪素焼結体はＳｉ３Ｎ、結晶の粒界
に特定量のＹ、 Ｍｇ、 Ｚｒ、 Ｓｉ、 Ｏおよび
Ｎよりなる第２相が、焼成過程で生成し、この特定量の
組成の第２相のみが持つ極めて高い緻密化促進効果、微
構造制御効果および耐酸化性により、密度、強度および
耐酸化性に特に優れた窒化珪素焼結体を初めて得たもの
である。又、その焼結体の製造法は、Ｓｉ、Ｎ４原料粉
末中に特定種類の焼％の特定量を含む調整原料を成形し
、窒素又は不活性ガスの雰囲気中で無加圧で焼成するこ
とにより、前述のような密度、強度および耐酸化性に優
れた窒化珪素焼結体を初めて得ることができることを見
出したことに基づくものである。
に特定量のＹ、 Ｍｇ、 Ｚｒ、 Ｓｉ、 Ｏおよび
Ｎよりなる第２相が、焼成過程で生成し、この特定量の
組成の第２相のみが持つ極めて高い緻密化促進効果、微
構造制御効果および耐酸化性により、密度、強度および
耐酸化性に特に優れた窒化珪素焼結体を初めて得たもの
である。又、その焼結体の製造法は、Ｓｉ、Ｎ４原料粉
末中に特定種類の焼％の特定量を含む調整原料を成形し
、窒素又は不活性ガスの雰囲気中で無加圧で焼成するこ
とにより、前述のような密度、強度および耐酸化性に優
れた窒化珪素焼結体を初めて得ることができることを見
出したことに基づくものである。
本発明の窒化珪素焼結体の製造法について更に詳しく説
明すると、焼結体の組成としてＹ、ＭｇおよびＺｒを同
時に含み、かつその含を量がＹ ｚ Ｏｓに換算し１５
〜２重量％、ＭｇＯに換算し１５〜０、５重量％、Ｚｒ
Ｏ□に換算し１３〜０．５重量％好ましくは３．９〜０
．５重量％で、５ｉｉＮｔは９５〜７０重量％で、好ま
しくはＹとＭｇの含有割合が重量比で、Ｙ２Ｏ３／Ｍｇ
Ｏに換算し９〜１更に好ましくは４〜１．２で、相対理
論密度９５％以上、１２００°Ｃでの四点曲げ強度が６
０ｋｇ／ｍｍ”以上、大気中１２００°Ｃに１００時間
曝露したときの酸化増量が０．５■／ｃｍ２以下の窒化
珪素焼結体である。
明すると、焼結体の組成としてＹ、ＭｇおよびＺｒを同
時に含み、かつその含を量がＹ ｚ Ｏｓに換算し１５
〜２重量％、ＭｇＯに換算し１５〜０、５重量％、Ｚｒ
Ｏ□に換算し１３〜０．５重量％好ましくは３．９〜０
．５重量％で、５ｉｉＮｔは９５〜７０重量％で、好ま
しくはＹとＭｇの含有割合が重量比で、Ｙ２Ｏ３／Ｍｇ
Ｏに換算し９〜１更に好ましくは４〜１．２で、相対理
論密度９５％以上、１２００°Ｃでの四点曲げ強度が６
０ｋｇ／ｍｍ”以上、大気中１２００°Ｃに１００時間
曝露したときの酸化増量が０．５■／ｃｍ２以下の窒化
珪素焼結体である。
本発明の方法により得られる窒化珪素焼結体が、高密度
、高強度および耐酸化性に優れた特性を有する原因とし
ては次のことが考えられる。
、高強度および耐酸化性に優れた特性を有する原因とし
ては次のことが考えられる。
Ｙ、ＭｇおよびＺｒの化合物は、Ｓｉ３Ｎ、の焼％とし
て従来各々単独あるいはこれらのうちの２成分を複合し
、またはこれら以外の第３成分と組み合わせて用いられ
５１ｚＮａの緻密化促進効果を示すことが知られてきた
。しかしながらＹ、ＭｇおよびＺｒの特定量を含む本発
明の焼結体においては、（１）焼成過程の初期低温領域
でのＭｇ５ｉＯＮ系非晶質生成にもとづく粒子再配列機
構による緻密化の進行、（２）中期から後期の中高温右
頁域におけるＹ−３ｉ−０−Ｎ系非晶質生成のもとづく
α型Ｓｉ＊Ｎ４結晶のβ型Ｓｉ、Ｎ、結晶への拡散律速
相転移機構によるＳｉ３Ｎ４結晶相互の結合強度向上、
（３） Ｓ ｉｓ Ｎ ４結晶の粒界に分散したＺｒＯ
，結晶による破壊靭性の向上、および（４）Ｙ−Ｍｇ−
Ｚｒ−３ｉ −０−Ｎ系粒界相生成による耐酸化性の向
上の４つの要素が、極めて合理的に焼結過程で発現し、
その相乗効果としてＹ、Ｍｇ、Ｚｒの化合物の１つある
いは２つが合わさって発現する特性とは比べようもない
高い特性を有する焼結体となったものである。
て従来各々単独あるいはこれらのうちの２成分を複合し
、またはこれら以外の第３成分と組み合わせて用いられ
５１ｚＮａの緻密化促進効果を示すことが知られてきた
。しかしながらＹ、ＭｇおよびＺｒの特定量を含む本発
明の焼結体においては、（１）焼成過程の初期低温領域
でのＭｇ５ｉＯＮ系非晶質生成にもとづく粒子再配列機
構による緻密化の進行、（２）中期から後期の中高温右
頁域におけるＹ−３ｉ−０−Ｎ系非晶質生成のもとづく
α型Ｓｉ＊Ｎ４結晶のβ型Ｓｉ、Ｎ、結晶への拡散律速
相転移機構によるＳｉ３Ｎ４結晶相互の結合強度向上、
（３） Ｓ ｉｓ Ｎ ４結晶の粒界に分散したＺｒＯ
，結晶による破壊靭性の向上、および（４）Ｙ−Ｍｇ−
Ｚｒ−３ｉ −０−Ｎ系粒界相生成による耐酸化性の向
上の４つの要素が、極めて合理的に焼結過程で発現し、
その相乗効果としてＹ、Ｍｇ、Ｚｒの化合物の１つある
いは２つが合わさって発現する特性とは比べようもない
高い特性を有する焼結体となったものである。
本発明の窒化珪素焼結体は、その工程を第１図に例示す
るように次の方法により製造することができる。
るように次の方法により製造することができる。
すなわち、窒化珪素原料粉末９５〜７０重世％と、焼％
としてＹ、ＭｇおよびＺｒの各化合物を、Ｙ２Ｏ３に換
算して１５〜２重量％、Ｍｇ０に換算し１５〜０．５重
量％、ＺｒＯ□に換算して１３〜０．５重量％好ましく
は３．９〜０．５重量％で、好ましくはＹとＭｇの重量
比が、Ｙ２Ｏ３／ＭｇＯに換算し９〜１、更に好ましく
は４〜１．２とを含む調整原料を準備する。この場合原
料粉末の粉砕・混合は例えば回転ミル、振動ミル、アト
ライターミル等が用いられる。湿式粉砕、乾式粉砕のい
ずれでもかまわないが粉末処理、玉石量、液体媒体量等
の粉砕条件は、粉砕方式に応じて適宜選ばれる。液体媒
体はアセトン、アルコール、水等を用いる。粉砕時間は
、粉砕方式および処理量により異なるが粉砕後の粉末の
平均粒径およびＢＥＴ比表面積が一定の飽和値になる時
間とする。なお、調整原料を用意する場合、ＹおよびＭ
ｇの化合物は粉末あるいは溶液として配合してもよいが
、Ｚｒ化合物は粉末あるいは溶液として配合する方法以
外に、ジルコニア磁器製玉石を用いた粉砕工程中にその
ジルコニア磁器製玉石の摩耗により原料中にＺｒＯ□と
して加えてもよい。このジルコニア磁器製玉石の摩耗に
よりＺｒＯ２を加える場合は、あらかじめ粉砕工程にお
けるＺｒＯ２の混入量を確認し、１３〜０．５重量％の
範囲内になるよう粉砕条件を十分吟味しなければならな
い。
としてＹ、ＭｇおよびＺｒの各化合物を、Ｙ２Ｏ３に換
算して１５〜２重量％、Ｍｇ０に換算し１５〜０．５重
量％、ＺｒＯ□に換算して１３〜０．５重量％好ましく
は３．９〜０．５重量％で、好ましくはＹとＭｇの重量
比が、Ｙ２Ｏ３／ＭｇＯに換算し９〜１、更に好ましく
は４〜１．２とを含む調整原料を準備する。この場合原
料粉末の粉砕・混合は例えば回転ミル、振動ミル、アト
ライターミル等が用いられる。湿式粉砕、乾式粉砕のい
ずれでもかまわないが粉末処理、玉石量、液体媒体量等
の粉砕条件は、粉砕方式に応じて適宜選ばれる。液体媒
体はアセトン、アルコール、水等を用いる。粉砕時間は
、粉砕方式および処理量により異なるが粉砕後の粉末の
平均粒径およびＢＥＴ比表面積が一定の飽和値になる時
間とする。なお、調整原料を用意する場合、ＹおよびＭ
ｇの化合物は粉末あるいは溶液として配合してもよいが
、Ｚｒ化合物は粉末あるいは溶液として配合する方法以
外に、ジルコニア磁器製玉石を用いた粉砕工程中にその
ジルコニア磁器製玉石の摩耗により原料中にＺｒＯ□と
して加えてもよい。このジルコニア磁器製玉石の摩耗に
よりＺｒＯ２を加える場合は、あらかじめ粉砕工程にお
けるＺｒＯ２の混入量を確認し、１３〜０．５重量％の
範囲内になるよう粉砕条件を十分吟味しなければならな
い。
なお、使用するジルコニア磁器製玉石とは、ＺｒＯ２含
有量が７０重量％以上で残部が主としてＹ、０３および
／またはＭｇＯよりなる玉石で、相対密度が９０％以上
のものがよい。
有量が７０重量％以上で残部が主としてＹ、０３および
／またはＭｇＯよりなる玉石で、相対密度が９０％以上
のものがよい。
そして、十分粉砕・混合した調整原料中に必要に応じて
、ポリビニルアルコール等の成形助剤を加え撹拌の後、
粉末あるいはスラリーを乾燥し、成形用粉末とする。成
形用粉末を静水圧プレス等で所望の形に成形し、窒素雰
囲気あるいは不活性ガス雰囲気中にて、１６５０〜１８
００ ℃好ましくは１６７０〜１７５０℃で０．５〜２
時間焼成すると窒化珪素焼結体が得られる。なお、窒化
珪素原料粉末はα相を５０重量％以上含み、不純物とし
てＦｅ、Ａｌ、Ｃａ、Ｎａ、にの含有量が含量で１重量
％以下、ＢＥＴ比表面積は２０〜２ｍ”／ｇ、平均粒径
１μｍ以下のものがよい。又、Ｙ、 Ｍｇ。
、ポリビニルアルコール等の成形助剤を加え撹拌の後、
粉末あるいはスラリーを乾燥し、成形用粉末とする。成
形用粉末を静水圧プレス等で所望の形に成形し、窒素雰
囲気あるいは不活性ガス雰囲気中にて、１６５０〜１８
００ ℃好ましくは１６７０〜１７５０℃で０．５〜２
時間焼成すると窒化珪素焼結体が得られる。なお、窒化
珪素原料粉末はα相を５０重量％以上含み、不純物とし
てＦｅ、Ａｌ、Ｃａ、Ｎａ、にの含有量が含量で１重量
％以下、ＢＥＴ比表面積は２０〜２ｍ”／ｇ、平均粒径
１μｍ以下のものがよい。又、Ｙ、 Ｍｇ。
Ｚｒの化合物は焼成により酸化物あるいは酸窒化物にな
るものは全て使用可能であり、Ｙ２Ｏ３゜Ｙ（ＮＯ３）
３ 、ＭｇＯ，Ｍｇ（ＯＨ）ｚ、ＭｇＣ０ｚ 。
るものは全て使用可能であり、Ｙ２Ｏ３゜Ｙ（ＮＯ３）
３ 、ＭｇＯ，Ｍｇ（ＯＨ）ｚ、ＭｇＣ０ｚ 。
Ｍｇ（ＮＯ３）ｚ ・６ＨｚＯ，ＺｒＯ，、ＺｒＯ（
ＯＨ）ｚ等の純度９９重量％以上のものを用いる。
ＯＨ）ｚ等の純度９９重量％以上のものを用いる。
粉末として加える場合は平均粒径５μｍ以下、ＢＥＴ比
表面積１〜５０ｍ”／ｇのものが好ましく、一方硝酸塩
水溶液や、アルコキシド溶液として窒化珪素原料粉末中
に含浸させた後、酸化物に転化するこ七も可能である。
表面積１〜５０ｍ”／ｇのものが好ましく、一方硝酸塩
水溶液や、アルコキシド溶液として窒化珪素原料粉末中
に含浸させた後、酸化物に転化するこ七も可能である。
次に本発明の成分限定理由を述べる。
本発明の窒化珪素焼結体で、Ｓｉ：＋Ｎｔの含有量が９
５〜７０重量％としたのは、９５重量％を越える場合は
、焼％の量が不足となり、焼結性が不十分で密度が９５
％以上とならないためであり、７０重量％未満では５ｉ
ｓＮ、のもつ優れた機械的強度、耐熱性が損なわれるた
めである。
５〜７０重量％としたのは、９５重量％を越える場合は
、焼％の量が不足となり、焼結性が不十分で密度が９５
％以上とならないためであり、７０重量％未満では５ｉ
ｓＮ、のもつ優れた機械的強度、耐熱性が損なわれるた
めである。
またＹ、ＭｇおよびＺｒの化合物が、Ｙ２Ｏ３に換算し
１５〜２重量％、ＭｇＯに換算し１５〜０、５重量％、
ＺｒＯ２に換算し１３〜０．５重量％としたのは、Ｙ、
ＭｇおよびＺｒのいずれか１つでも、過剰あるいは不足
な組成となると、これらが焼結過程で焼％として発現す
る効果が減縮され、焼結体の密度、機械的強度、耐酸化
性が低下するためである。なお、ＺｒについてはＺｒＯ
□に換算し３．９〜０．５重量％において特に好ましい
結果が得られる。
１５〜２重量％、ＭｇＯに換算し１５〜０、５重量％、
ＺｒＯ２に換算し１３〜０．５重量％としたのは、Ｙ、
ＭｇおよびＺｒのいずれか１つでも、過剰あるいは不足
な組成となると、これらが焼結過程で焼％として発現す
る効果が減縮され、焼結体の密度、機械的強度、耐酸化
性が低下するためである。なお、ＺｒについてはＺｒＯ
□に換算し３．９〜０．５重量％において特に好ましい
結果が得られる。
次に窒化珪素焼結体の製造法において、窒化珪素原料粉
末９５〜７０重量％と、焼％としてＹ、ＭｇおよびＺｒ
の各化合物をＹ２Ｏ３に換算し１５〜２重量％、ＭｇＯ
に換算し１５〜０．５重量％、ＺｒＯ□に換算し１３〜
０．５重量％とじたのは、焼成することにより焼結体中
の５ｉｚＮ４の含有量が９５〜７０重量％、Ｙ、Ｍｇお
よびＺｒの含有量がＹ２Ｏ３に換算し１５〜２重１％、
ＭｇＯに換算し１５〜０．５重量％、ＺｒＯ２に換算し
１３〜０．５重量％とするためである。
末９５〜７０重量％と、焼％としてＹ、ＭｇおよびＺｒ
の各化合物をＹ２Ｏ３に換算し１５〜２重量％、ＭｇＯ
に換算し１５〜０．５重量％、ＺｒＯ□に換算し１３〜
０．５重量％とじたのは、焼成することにより焼結体中
の５ｉｚＮ４の含有量が９５〜７０重量％、Ｙ、Ｍｇお
よびＺｒの含有量がＹ２Ｏ３に換算し１５〜２重１％、
ＭｇＯに換算し１５〜０．５重量％、ＺｒＯ２に換算し
１３〜０．５重量％とするためである。
なお、本発明の成分限定内の窒化珪素焼結体はいずれも
耐酸化性が高いがＹとＭｇの含有量が重量比Ｙ ｚ Ｏ
ｙ ／ Ｍ ｇ Ｏに換算し９〜１の範囲が特によいと
したのは、Ｙ−Ｍｇ−Ｚ ｒ−３ｉ −０−Ｎよりなる
粒界相の耐酸化性がＹ２Ｏ３／Ｍｇ○の重量比の特定の
範囲内で特に高まるためである。
耐酸化性が高いがＹとＭｇの含有量が重量比Ｙ ｚ Ｏ
ｙ ／ Ｍ ｇ Ｏに換算し９〜１の範囲が特によいと
したのは、Ｙ−Ｍｇ−Ｚ ｒ−３ｉ −０−Ｎよりなる
粒界相の耐酸化性がＹ２Ｏ３／Ｍｇ○の重量比の特定の
範囲内で特に高まるためである。
また、相対理論密度９５％以上、１２００″Ｃでの四点
曲げ強度が６０ｋｇ／ｍｍ”以上、大気中１２００°Ｃ
で曝露した時の酸化増量が０．５■／ｃｍ”以下とした
のは高温で安定して使用可能な材料として本発明の焼結
体が具備する特性を示したものである。
曲げ強度が６０ｋｇ／ｍｍ”以上、大気中１２００°Ｃ
で曝露した時の酸化増量が０．５■／ｃｍ”以下とした
のは高温で安定して使用可能な材料として本発明の焼結
体が具備する特性を示したものである。
更に、Ｚｒの化合物を粉砕工程でジルコニア磁器製玉石
の摩耗により原料中にＺｒＣｈとして加えるのがよいと
したのは、原料粉末としてＺｒＯ。
の摩耗により原料中にＺｒＣｈとして加えるのがよいと
したのは、原料粉末としてＺｒＯ。
を加えるより、ジルコニア磁器製玉石の摩耗により加え
る方がより短い時間で均一な分散状態が得られかつ、比
重の重いジルコニア磁器による高い粉砕効果も同時に発
揮できるため、工程時間の短縮および焼結体の均質化が
より容易に達成できるためである。なお、本製造法で得
られる窒化珪素焼結体を不活性ガス、窒素あるいはそれ
らの混合ガスを圧力媒体とする熱間静水圧加圧焼結に供
することができる。
る方がより短い時間で均一な分散状態が得られかつ、比
重の重いジルコニア磁器による高い粉砕効果も同時に発
揮できるため、工程時間の短縮および焼結体の均質化が
より容易に達成できるためである。なお、本製造法で得
られる窒化珪素焼結体を不活性ガス、窒素あるいはそれ
らの混合ガスを圧力媒体とする熱間静水圧加圧焼結に供
することができる。
以下本発明実施例について説明する。
実美遺土
純度９７．１重量％、平均粒径０．７μｍ、ＢＥＴ比表
面積２０ｍ２／ｇの窒化珪素原料粉末と、純度９９〜９
８重量％、平均粒径１．４〜０．６ ｐｍ 、 ＢＥＴ
比表面積３０〜１０ｍ２／ｇのＹ２Ｏ，、ＭｇＯ。
面積２０ｍ２／ｇの窒化珪素原料粉末と、純度９９〜９
８重量％、平均粒径１．４〜０．６ ｐｍ 、 ＢＥＴ
比表面積３０〜１０ｍ２／ｇのＹ２Ｏ，、ＭｇＯ。
ＺｒＯ□各原料粉末を用いて第１表に示す割合に調合し
、表面をナイロン樹脂で被覆した外径７ ｍｍの鉄製玉
石と内容積１．２２のナイロン樹脂製容器を用いて、原
料調合物２００ｇに対し玉石５００ｇ、アセトン５００
ｄを加え、振動数１２００回／分の振動ミルで１０時間
粉砕した。その後アセトンを蒸発させ、平均粒径１００
μｍに造粒した調整粉末とした。次に、３ ｔｏｎ／ｃ
ｍ２の圧力で６０Ｘ６０Ｘ６ｍｍに静水圧プレス成形し
、第１表に示す焼成温度で各０．５時間窒化雰囲気にて
無加圧焼結し、本発明の窒化珪素焼結体（Ｎｏ、１〜Ｎ
ｏ、 １２ ）を得た。
、表面をナイロン樹脂で被覆した外径７ ｍｍの鉄製玉
石と内容積１．２２のナイロン樹脂製容器を用いて、原
料調合物２００ｇに対し玉石５００ｇ、アセトン５００
ｄを加え、振動数１２００回／分の振動ミルで１０時間
粉砕した。その後アセトンを蒸発させ、平均粒径１００
μｍに造粒した調整粉末とした。次に、３ ｔｏｎ／ｃ
ｍ２の圧力で６０Ｘ６０Ｘ６ｍｍに静水圧プレス成形し
、第１表に示す焼成温度で各０．５時間窒化雰囲気にて
無加圧焼結し、本発明の窒化珪素焼結体（Ｎｏ、１〜Ｎ
ｏ、 １２ ）を得た。
又、これとは別に本発明の限定範囲外のものを同一条件
でつくり、比較例の焼結体（Ｎｏ、１３〜Ｎｏ、 ２４
）を得た。そして、これらの焼結体のＳｉ３Ｎ、。
でつくり、比較例の焼結体（Ｎｏ、１３〜Ｎｏ、 ２４
）を得た。そして、これらの焼結体のＳｉ３Ｎ、。
Ｙ２Ｏ３、ＭｇＯ，Ｚｒ０ｚ含有量、Ｙ２０ｚ／ＭｇＯ
重量比、相対密度、室温および１２００°Ｃでの強度、
大気中に１２００″Ｃで１００時間曝露した時の酸化増
量値を測定し第１表に示した。
重量比、相対密度、室温および１２００°Ｃでの強度、
大気中に１２００″Ｃで１００時間曝露した時の酸化増
量値を測定し第１表に示した。
なお強度は、ＪＩＳＲ−１６０１ｒファインセラミック
スの曲げ強さ試験方法」に従った四点曲げ強度で、酸化
増量は、高温保持後の試料の重量増加量を表面積で除し
た値である。
スの曲げ強さ試験方法」に従った四点曲げ強度で、酸化
増量は、高温保持後の試料の重量増加量を表面積で除し
た値である。
第１表より明らかなとおり、本発明の限定内の組成のＳ
ｉ３Ｎ４．ＹｚＯｉ 、ＭｇＯおよびＺｒＯ。
ｉ３Ｎ４．ＹｚＯｉ 、ＭｇＯおよびＺｒＯ。
を含む焼結体は相対密度が９５％以上、室温強度１１０
ｋｇ／ｍｍ”以上、１２００°Ｃでの強度、６０ｋｇ
／ ｔｒｒｔａ ２以上、１２００℃で１００時間曝
露１．ｆ、−後の酸化増量０．５ｍｇ／ｃｍ”以下であ
り、比較例に比べて極めて優れた特性を示していること
が明らかである。
ｋｇ／ｍｍ”以上、１２００°Ｃでの強度、６０ｋｇ
／ ｔｒｒｔａ ２以上、１２００℃で１００時間曝
露１．ｆ、−後の酸化増量０．５ｍｇ／ｃｍ”以下であ
り、比較例に比べて極めて優れた特性を示していること
が明らかである。
実施例２
実施例１で用いた窒化珪素原料粉末および焼％原料粉末
を用い、Ｙ２Ｏ３／ＭｇＯ重量比の異なる焼結体をつく
り、その特性を比較した。結果は第２表に示すとおりで
ある。ＹｚＯ：＋／ＭｇＯが９．０〜１．０ テある焼
結体（Ｎｏ、２５． ２６． ２７ ）はそれ以外のも
の（Ｎｏ、２８．２９）に比べ相対密度、強度、酸化増
量の特性が更に優れていることが明らかである。
を用い、Ｙ２Ｏ３／ＭｇＯ重量比の異なる焼結体をつく
り、その特性を比較した。結果は第２表に示すとおりで
ある。ＹｚＯ：＋／ＭｇＯが９．０〜１．０ テある焼
結体（Ｎｏ、２５． ２６． ２７ ）はそれ以外のも
の（Ｎｏ、２８．２９）に比べ相対密度、強度、酸化増
量の特性が更に優れていることが明らかである。
実施例３
実施例１で用いた窒化珪素原料粉末および焼％粉末を用
いてＺｒＯ□のみ、原料粉末として加えたものと、ジル
コニア磁器製玉石の摩耗により加えたものとを比較した
。ジルコニア磁器製玉石は、外径７印の球状で、ＺｒＯ
□含有量が９７重量％、ＭｇＯ含存量が３重量％で比重
が５．７のものを用いた。粉砕条件、成形条件、焼成条
件は実施例１と同一とし、ＺｒＯ２をジルコニア磁器製
玉石の摩耗により加えた焼結体は粉砕時間を第３表の如
（変えることによりＺｒＯ□含有量を所定の値にした。
いてＺｒＯ□のみ、原料粉末として加えたものと、ジル
コニア磁器製玉石の摩耗により加えたものとを比較した
。ジルコニア磁器製玉石は、外径７印の球状で、ＺｒＯ
□含有量が９７重量％、ＭｇＯ含存量が３重量％で比重
が５．７のものを用いた。粉砕条件、成形条件、焼成条
件は実施例１と同一とし、ＺｒＯ２をジルコニア磁器製
玉石の摩耗により加えた焼結体は粉砕時間を第３表の如
（変えることによりＺｒＯ□含有量を所定の値にした。
第３表より明らかな如く、ジルコニア磁器製玉石の摩耗
によりＺｒＣＬを加えた焼結体（Ｎｏ、３０〜３３）は
Ｚｒ０ｚ原料粉末として加えたもの（Ｎｏ、３４）と比
較し、全く同等の極めて優れた特性を示し、更に同一の
ＺｒＯ２含有量の焼結体であるＮｏ、３３とＮｏ、３４
と比較すると粉砕時間が１／４に短縮され、しかも特性
は全く同一であり、工程短縮の点で極めて有利であるこ
とは明らかである。
によりＺｒＣＬを加えた焼結体（Ｎｏ、３０〜３３）は
Ｚｒ０ｚ原料粉末として加えたもの（Ｎｏ、３４）と比
較し、全く同等の極めて優れた特性を示し、更に同一の
ＺｒＯ２含有量の焼結体であるＮｏ、３３とＮｏ、３４
と比較すると粉砕時間が１／４に短縮され、しかも特性
は全く同一であり、工程短縮の点で極めて有利であるこ
とは明らかである。
なお、本発明の効果を特に分かりやすくするため、本発
明品のうち試料Ｎｏ、３１のものを室温強度と１２００
°Ｃにおける強度と酸化増量をとりあげて比較例陥、１
３のものと比較して第２図に示した。
明品のうち試料Ｎｏ、３１のものを室温強度と１２００
°Ｃにおける強度と酸化増量をとりあげて比較例陥、１
３のものと比較して第２図に示した。
以上述べたとおり、本発明の窒化珪素焼結体は、Ｓ ｉ
：ｌＮ４ 、 Ｙ２Ｏ：ｌ 、 Ｍ ｇ ＯおよびＺ
ｒＯ，の所定量を含むことによる相乗効果により、無加
圧焼結法においても密度、機械的強度、耐酸化特性に特
に優れた窒化珪素焼結体が工業的に安価に得られるもの
であり、例えばエンジン部品、ガスタービン部品、高温
炉用材料、高温軸受用ベアリング等の用途に利用できる
ものであって、工業的価値の極めて大きいものである。
：ｌＮ４ 、 Ｙ２Ｏ：ｌ 、 Ｍ ｇ ＯおよびＺ
ｒＯ，の所定量を含むことによる相乗効果により、無加
圧焼結法においても密度、機械的強度、耐酸化特性に特
に優れた窒化珪素焼結体が工業的に安価に得られるもの
であり、例えばエンジン部品、ガスタービン部品、高温
炉用材料、高温軸受用ベアリング等の用途に利用できる
ものであって、工業的価値の極めて大きいものである。
第１図は本発明の窒化珪素焼結体の製造法の工程図、
第２図は本発明の窒化珪素焼結体（Ｎｏ、３１）と比較
例（Ｎα１３）の室温強度、１２００ ℃の強度、酸化
増量を比べた図である。 第１図
例（Ｎα１３）の室温強度、１２００ ℃の強度、酸化
増量を比べた図である。 第１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、窒化珪素原料粉末９５〜７０重量％と、焼結助剤と
してＹ、ＭｇおよびＺｒの各化合物をＹ＿２Ｏ＿３に換
算して１５〜２重量％、ＭｇＯに換算して１５〜０．５
重量％、Ｚｒｏ＿２に換算して１３〜０．５重量％より
なる調整粉末を成形し、次に窒素あるいは不活性ガス雰
囲気中にて１６５０〜１８００℃で焼成することを特徴
とする窒化珪素焼結体の製造法。 ２、ＹとＭｇの各化合物の重量比がＹ＿２Ｏ＿３／Ｍｇ
Ｏに換算して９〜１であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の窒化珪素焼結体の製造法。 ３、Ｚｒの化合物が、ジルコニア磁器製玉石を用いた粉
砕工程中に、その玉石の摩耗により、原料中に含有させ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の窒化珪
素焼結体の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62118093A JPS62275067A (ja) | 1987-05-16 | 1987-05-16 | 窒化珪素焼結体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62118093A JPS62275067A (ja) | 1987-05-16 | 1987-05-16 | 窒化珪素焼結体の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62275067A true JPS62275067A (ja) | 1987-11-30 |
Family
ID=14727825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62118093A Pending JPS62275067A (ja) | 1987-05-16 | 1987-05-16 | 窒化珪素焼結体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62275067A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0274564A (ja) * | 1988-09-09 | 1990-03-14 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 窒化珪素焼結体 |
| JPH02120057A (ja) * | 1988-10-31 | 1990-05-08 | Toshiba Corp | サーマルヘッド |
| DE4235838A1 (de) * | 1991-10-25 | 1993-04-29 | Ngk Insulators Ltd | Waelzlager |
| JP2007217727A (ja) * | 2006-02-14 | 2007-08-30 | National Institute For Materials Science | セラミックス内包型クローズドセル構造金属を有する機能性複合材料とその製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6125677A (ja) * | 1984-07-13 | 1986-02-04 | セイレイ工業株式会社 | 籾摺機における風選装置 |
-
1987
- 1987-05-16 JP JP62118093A patent/JPS62275067A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6125677A (ja) * | 1984-07-13 | 1986-02-04 | セイレイ工業株式会社 | 籾摺機における風選装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0274564A (ja) * | 1988-09-09 | 1990-03-14 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 窒化珪素焼結体 |
| JPH02120057A (ja) * | 1988-10-31 | 1990-05-08 | Toshiba Corp | サーマルヘッド |
| DE4235838A1 (de) * | 1991-10-25 | 1993-04-29 | Ngk Insulators Ltd | Waelzlager |
| JP2007217727A (ja) * | 2006-02-14 | 2007-08-30 | National Institute For Materials Science | セラミックス内包型クローズドセル構造金属を有する機能性複合材料とその製造方法 |
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