JPS6230666A - 高靭性窒化ケイ素焼結体及びその製造方法 - Google Patents
高靭性窒化ケイ素焼結体及びその製造方法Info
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- JPS6230666A JPS6230666A JP60169464A JP16946485A JPS6230666A JP S6230666 A JPS6230666 A JP S6230666A JP 60169464 A JP60169464 A JP 60169464A JP 16946485 A JP16946485 A JP 16946485A JP S6230666 A JPS6230666 A JP S6230666A
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- zro
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は窒化ケイ素(Si3N4)焼結体及びその製造
方法に関し、さらに詳しくはY2O3及びCeO2を固
溶し主とし主として正方晶より成るノルフェアを内蔵し
た靭性1強度の経時劣化のない高靭性窒化ケイ素焼結体
及びその製造方法に関するものである。
方法に関し、さらに詳しくはY2O3及びCeO2を固
溶し主とし主として正方晶より成るノルフェアを内蔵し
た靭性1強度の経時劣化のない高靭性窒化ケイ素焼結体
及びその製造方法に関するものである。
窒化ケイ素(Si3N<)は低比重、低熱膨張、高弾性
率の耐熱性の高いセラミックスを構成するので、エンジ
ニアリングセラミックスの1つとしてガスタービン部材
を始めとする高温構造材料としての応用が期待されてい
る。しかし、Si3N4は、共はむずかしい。そのため
SI3N4の焼結法としては、反応を利用した反応焼結
法か又はMgOやY2O、を始めとする酸化物を焼結助
剤として使用しホットプレスあるいは常圧焼結する等の
方法が行なわれている。
率の耐熱性の高いセラミックスを構成するので、エンジ
ニアリングセラミックスの1つとしてガスタービン部材
を始めとする高温構造材料としての応用が期待されてい
る。しかし、Si3N4は、共はむずかしい。そのため
SI3N4の焼結法としては、反応を利用した反応焼結
法か又はMgOやY2O、を始めとする酸化物を焼結助
剤として使用しホットプレスあるいは常圧焼結する等の
方法が行なわれている。
反応焼結法は焼結時の収縮が殆んどなく複雑な形状でも
焼結できるものの、密度が低く、強度耐食性に劣る。一
方ホットプレス法及び常圧焼結法は緻密な焼結体が得ら
れ、強度、耐食性も良いが、焼結助剤を添加するので、
高温下における強度の劣化が甚しい。また添加されてい
る焼結助剤の特性の変化によって焼結体の特性、特に高
温数域的特性が劣化してしまう。
焼結できるものの、密度が低く、強度耐食性に劣る。一
方ホットプレス法及び常圧焼結法は緻密な焼結体が得ら
れ、強度、耐食性も良いが、焼結助剤を添加するので、
高温下における強度の劣化が甚しい。また添加されてい
る焼結助剤の特性の変化によって焼結体の特性、特に高
温数域的特性が劣化してしまう。
例えば、焼結助剤としてZ r O2とA I20 、
を用いることによって焼結性向上に効果があることが報
告されているが(窯業協会誌82(12)1976)、
ZrO2の原料として単斜晶形の高純度ZrO2を使用
しており、得られた焼結体中のZ r O2の結晶形か
ら相変態による特性の劣化が確認されている。
を用いることによって焼結性向上に効果があることが報
告されているが(窯業協会誌82(12)1976)、
ZrO2の原料として単斜晶形の高純度ZrO2を使用
しており、得られた焼結体中のZ r O2の結晶形か
ら相変態による特性の劣化が確認されている。
一方ノルコニア焼結体は、高温頭載の立方晶から正方晶
を経て単斜晶に相転移するが、その際体積変化により焼
結体が破壊してしまう。この欠、αを取り除くため、通
常CaO+Mg0tY20z等を固溶させて正方晶ある
いは立方晶へ部分安定化あるいは安定化させて使用して
いる。また、準安定相である正方晶を常温で、マトリッ
クスである焼結体中に存在させた部分安定化ジルコニア
が高強度。
を経て単斜晶に相転移するが、その際体積変化により焼
結体が破壊してしまう。この欠、αを取り除くため、通
常CaO+Mg0tY20z等を固溶させて正方晶ある
いは立方晶へ部分安定化あるいは安定化させて使用して
いる。また、準安定相である正方晶を常温で、マトリッ
クスである焼結体中に存在させた部分安定化ジルコニア
が高強度。
高靭性を示すことが発表されているが、これは一つには
機械的な外部応力が加わった際に、準安定な正方晶から
室温安定相である単斜晶への相転移が誘起され、応力が
吸収されることによる。
機械的な外部応力が加わった際に、準安定な正方晶から
室温安定相である単斜晶への相転移が誘起され、応力が
吸収されることによる。
この様な準安定正方晶→単斜晶の相変態を利用した高靭
性セラミック焼結体が各種報告されているが、常温にお
いて準安定な正方晶を得るためには、緻密なマトリック
ス中に非安定のジルコニア粒子を極めて小さくして分散
させるが、あるいは安定化剤としてM gOHCa O
、Y 20 :1等を使用する方法があり、従来上り主
としてY2O,が用いられ高靭性、高強度を発現してい
る。
性セラミック焼結体が各種報告されているが、常温にお
いて準安定な正方晶を得るためには、緻密なマトリック
ス中に非安定のジルコニア粒子を極めて小さくして分散
させるが、あるいは安定化剤としてM gOHCa O
、Y 20 :1等を使用する方法があり、従来上り主
としてY2O,が用いられ高靭性、高強度を発現してい
る。
S i3NイにZrO2を分散させた焼結体については
、MgO及び安定化されたZ r O2を20重量%ま
でを含み非酸化性雰囲気でホットプレスする高靭性セラ
ミック工兵の製法(特開昭55−26857 )が提案
され、使用中の欠損や割れの少い工具を提供している。
、MgO及び安定化されたZ r O2を20重量%ま
でを含み非酸化性雰囲気でホットプレスする高靭性セラ
ミック工兵の製法(特開昭55−26857 )が提案
され、使用中の欠損や割れの少い工具を提供している。
また、破壊靭性を向上させるため、高温安定の正方晶Z
rO,が応力を受けると低温安定相の単斜晶Z r O
2へ変態し応力を緩和する機構を利用し、Si3N、基
質中に非安定化Zr’02を内蔵させた高靭性セラミッ
ク工兵も提案されている(特開昭57−71871)。
rO,が応力を受けると低温安定相の単斜晶Z r O
2へ変態し応力を緩和する機構を利用し、Si3N、基
質中に非安定化Zr’02を内蔵させた高靭性セラミッ
ク工兵も提案されている(特開昭57−71871)。
さらに、S i 3 N <焼結体中に、ZrO2粒子
を均一に分散させて機械的強度及び破壊靭性を改善する
ことを目的とし予めY2O,を固溶した酸化ジルコニウ
ム粉体をSi3N、粉体に加えて成形し窒素雰囲気中で
焼結する方法が開示されでいる (特開昭58−207
83)。
を均一に分散させて機械的強度及び破壊靭性を改善する
ことを目的とし予めY2O,を固溶した酸化ジルコニウ
ム粉体をSi3N、粉体に加えて成形し窒素雰囲気中で
焼結する方法が開示されでいる (特開昭58−207
83)。
このようにジルコニアを含むSi3N、i粘体は数多く
提案されているが、これら焼結体の経時劣化については
触れられていない。しかし、焼結体中にジルコニアを含
有する以上当然焼結体の経時劣化の問題が予測される。
提案されているが、これら焼結体の経時劣化については
触れられていない。しかし、焼結体中にジルコニアを含
有する以上当然焼結体の経時劣化の問題が予測される。
このことは部分安定化ジルコニア焼結体、中でも特に高
強度高靭性を示すY2O3によって安定化された正方晶
ジルコニアが、Zoo” 〜400°Cという比較的低
温における加熱により、準安定な正方晶がら単斜晶へ転
移を生じることによって頷かれる。この転移に伴う体積
膨張により焼結体にマイクロクラックを生じ、高靭化の
メカニズムが作用しなくなることはもとより、焼結体の
靭性1強度の低下という経時劣化が大きな問題となって
いる。特に水分の存在下では、正方晶の安定性が低下す
るために、この経時劣化は着しい。
強度高靭性を示すY2O3によって安定化された正方晶
ジルコニアが、Zoo” 〜400°Cという比較的低
温における加熱により、準安定な正方晶がら単斜晶へ転
移を生じることによって頷かれる。この転移に伴う体積
膨張により焼結体にマイクロクラックを生じ、高靭化の
メカニズムが作用しなくなることはもとより、焼結体の
靭性1強度の低下という経時劣化が大きな問題となって
いる。特に水分の存在下では、正方晶の安定性が低下す
るために、この経時劣化は着しい。
したがって、マトリックスが5isN−であるジルコニ
アを含む5izN4焼結体においても、含まれているジ
ルコニアが安定化剤を含まない非安定化ジルコニアの場
合(特開昭57−71871>はもとより、安定化剤が
Y2O,である場合(特開昭58−20783)も、2
00〜400℃という比較的低温において経時劣化を極
めて生じやすい。
アを含む5izN4焼結体においても、含まれているジ
ルコニアが安定化剤を含まない非安定化ジルコニアの場
合(特開昭57−71871>はもとより、安定化剤が
Y2O,である場合(特開昭58−20783)も、2
00〜400℃という比較的低温において経時劣化を極
めて生じやすい。
また、ジルコニアの安定化剤としてMg O* CaO
を用いた場合には、得られた焼結体の強度、f!1性が
満足すべきものではない。このように従来のジルコニア
を含む高靭性焼結体は、強度及び耐久性の点で構造材と
しての用途は限られたものとなっている。
を用いた場合には、得られた焼結体の強度、f!1性が
満足すべきものではない。このように従来のジルコニア
を含む高靭性焼結体は、強度及び耐久性の点で構造材と
しての用途は限られたものとなっている。
本発明は、従来の高靭性Si3N、焼結体のこのような
欠点を解決すべくなされたものであって高強度で、強度
及び靭性の経時劣化のほとんどない、熱安定性に優れた
高靭性5isN<焼結体を提供し、S+3N<焼結体と
しての利用範囲を大いに拡大することを目的とするもの
である。
欠点を解決すべくなされたものであって高強度で、強度
及び靭性の経時劣化のほとんどない、熱安定性に優れた
高靭性5isN<焼結体を提供し、S+3N<焼結体と
しての利用範囲を大いに拡大することを目的とするもの
である。
本発明の高靭性5izN、焼結体は、Y 20 :l及
ゾCeO2を固溶し、主とし主として正方晶より成るジ
ルコニアを30内部容量%以下を含み残部がSi3N、
から成ることを要旨とする。
ゾCeO2を固溶し、主とし主として正方晶より成るジ
ルコニアを30内部容量%以下を含み残部がSi3N、
から成ることを要旨とする。
本発明のS i3N 、は必要に応じてA1゜03.A
IN。
IN。
BeO,MgOから選ばれた1!l!!または2種以上
を焼結助剤として、S i3N 4の1〜10内部重量
%の範囲で含むことができる。
を焼結助剤として、S i3N 4の1〜10内部重量
%の範囲で含むことができる。
また、ジルコニアに固溶するY、O,及びCe Oz図
面に示すように正三角形に交わる三軸にそれぞれZr0
2.Y O1.5,CeO2のo+o1%を表示した三
角座標において、 点A (Z ro 264.5mol%、 Y Ots
35mol%、CeO20,5鎗o1%) 、gf、 B (Z ro 294.5mol%、 Y
O、、s5mol%、 CeO 20.5mol%) 点C(Z ro 295mol%、Y O+、s 2【
no I%、Ce○23mol%)、=、 D (Z
ro z92mol%、 Y O、、somol%、
CeO 28mol%)点 E (Z ro 260m
ol%、 Y O4,sO+oo1%、 CeO 24
0mol%)%) で示された特定5組成点を結ぶ線で囲まれた範囲内の組
成とすることができる。
面に示すように正三角形に交わる三軸にそれぞれZr0
2.Y O1.5,CeO2のo+o1%を表示した三
角座標において、 点A (Z ro 264.5mol%、 Y Ots
35mol%、CeO20,5鎗o1%) 、gf、 B (Z ro 294.5mol%、 Y
O、、s5mol%、 CeO 20.5mol%) 点C(Z ro 295mol%、Y O+、s 2【
no I%、Ce○23mol%)、=、 D (Z
ro z92mol%、 Y O、、somol%、
CeO 28mol%)点 E (Z ro 260m
ol%、 Y O4,sO+oo1%、 CeO 24
0mol%)%) で示された特定5組成点を結ぶ線で囲まれた範囲内の組
成とすることができる。
本発明の高靭性窒化ケイ素焼結体のvl遺方法は、Y2
O3及びCeO2を固溶し主とし主として正方晶より成
るノルコニ7を30内部重量%以下を含み、残部がSi
3N、粉末から成り、必要に応じて焼結助剤とり、 ’
CA I 2031 A I N r B e Or
M g Oh’ ラ選ハレタ1種または2種以上をSi
3N、の1〜10内部重量%の範囲で含む混合粉末を成
形し、次いで非酸化性雰囲気中で焼結することを要旨と
する。
O3及びCeO2を固溶し主とし主として正方晶より成
るノルコニ7を30内部重量%以下を含み、残部がSi
3N、粉末から成り、必要に応じて焼結助剤とり、 ’
CA I 2031 A I N r B e Or
M g Oh’ ラ選ハレタ1種または2種以上をSi
3N、の1〜10内部重量%の範囲で含む混合粉末を成
形し、次いで非酸化性雰囲気中で焼結することを要旨と
する。
本発明の高靭性窒化ケイ素焼結体は、Y2O,及びCe
O2が固溶したY20z CeO2−ZrO2系の
主として正方晶に部分安定化されたジルコニアを、S
i3N 、を基質とするマトリックス中に分散させたこ
とにより、従来より熱的に不安定とされる温度領域(2
00〜400℃)での長時間にわたる熱劣化試験後もほ
とんど変化がなく極めて高い強度を示す。
O2が固溶したY20z CeO2−ZrO2系の
主として正方晶に部分安定化されたジルコニアを、S
i3N 、を基質とするマトリックス中に分散させたこ
とにより、従来より熱的に不安定とされる温度領域(2
00〜400℃)での長時間にわたる熱劣化試験後もほ
とんど変化がなく極めて高い強度を示す。
これは、Y20= ’1ro2aに比べ、Y2O,−
CeO2−ZrO2系は、幅広い組成範囲におい主とし
て正方晶のみからなる焼結体が得られることよりもわか
るが、CeO2の添加によって安定化されたジルフェア
の結晶構造が従来のY2O,によって安定化された正方
晶ジルコニアよりも、ジルコニアの高温安定相である立
方晶の結晶構造により近くなっているためであると考え
られる。
CeO2−ZrO2系は、幅広い組成範囲におい主とし
て正方晶のみからなる焼結体が得られることよりもわか
るが、CeO2の添加によって安定化されたジルフェア
の結晶構造が従来のY2O,によって安定化された正方
晶ジルコニアよりも、ジルコニアの高温安定相である立
方晶の結晶構造により近くなっているためであると考え
られる。
この様に、本発明においては、従来上り熱的に不安定と
されるSi3N、マトリックス11月二分1牧している
。
されるSi3N、マトリックス11月二分1牧している
。
準安定正方晶ジルコニア、とりわけY2O,によって安
定化された正方晶ジルフェアの熱安定性をCeO2の同
時添加という、ノルフェアの組成を制御する方法により
一段と高め、熱的に劣化しないように改善したものであ
る。
定化された正方晶ジルフェアの熱安定性をCeO2の同
時添加という、ノルフェアの組成を制御する方法により
一段と高め、熱的に劣化しないように改善したものであ
る。
この熱的に、より安定で、劣化を示さないCeO2を添
加したY2O,−CeO2−ZrO2系の正方晶ジルコ
ニアは、準安定な正方晶であるために、Z r O2粒
子近傍に応力集中をうけた場合には、低温安定相である
単斜晶へ変態を生じ、応力を緩和する作用を有する。こ
のため、本発明の高靭性窒化ケイ素焼結体は、高強度、
高靭性を有すると共に高温強度にも優れる。また、Zr
O2の添加は、焼結時におけるS i 3 N 4の粒
成長を抑制し、焼結性の向上による硬度、耐摩耗性の改
善にも寄与する。この様にY 20 s及びCeO2が
固溶したジルコニアの微細粒子をSi3N、粒界に均一
に分散させる場合には、優れた窒化ケイ素焼結体が得ら
れる。
加したY2O,−CeO2−ZrO2系の正方晶ジルコ
ニアは、準安定な正方晶であるために、Z r O2粒
子近傍に応力集中をうけた場合には、低温安定相である
単斜晶へ変態を生じ、応力を緩和する作用を有する。こ
のため、本発明の高靭性窒化ケイ素焼結体は、高強度、
高靭性を有すると共に高温強度にも優れる。また、Zr
O2の添加は、焼結時におけるS i 3 N 4の粒
成長を抑制し、焼結性の向上による硬度、耐摩耗性の改
善にも寄与する。この様にY 20 s及びCeO2が
固溶したジルコニアの微細粒子をSi3N、粒界に均一
に分散させる場合には、優れた窒化ケイ素焼結体が得ら
れる。
しかしながら、Y 203 、Ce O2−Z r O
2粉末と、Si3N<粉末とをボールミル等を用いる通
常の混合方法を用いて混合した場合には、比重差あるい
は凝集による偏析が生じることにより、組成の不均質化
を米たし、ミクロ的にY 205tceo 2とSi3
N4とによるマトリックスを形成する領域とZ「02と
5isN4とによりマトリックスを形成する領域が区別
されるようになり、この組織の不均質化と焼結中のZr
O2の粒成艮などにより、窒化ケイ素焼結体中のジルコ
ニアが単斜晶になりやすく、熱安定性は低いものとなる
と同時に窒化ケイ素焼結体の機械的性質の向上も満足す
べきものとはなりにくい。
2粉末と、Si3N<粉末とをボールミル等を用いる通
常の混合方法を用いて混合した場合には、比重差あるい
は凝集による偏析が生じることにより、組成の不均質化
を米たし、ミクロ的にY 205tceo 2とSi3
N4とによるマトリックスを形成する領域とZ「02と
5isN4とによりマトリックスを形成する領域が区別
されるようになり、この組織の不均質化と焼結中のZr
O2の粒成艮などにより、窒化ケイ素焼結体中のジルコ
ニアが単斜晶になりやすく、熱安定性は低いものとなる
と同時に窒化ケイ素焼結体の機械的性質の向上も満足す
べきものとはなりにくい。
これに対し、予め必要量のY2O,とCeO2を固溶さ
せたZrO2粉体を用いる場合には、窒化ケイ素焼結体
中にZrO2微粒子を均質に正方晶の形で分散させるこ
とができる。本発明はこの様な新知見に基き完成された
ものであって、Y 203及びCeO2を固溶した主と
し主として正方晶からなるZrO2をSi3N、と混合
するものであるが、さらにZrO2に固溶しているY2
O,及びCe O2の一部が焼結過程において、5i=
N、中へ拡散し、焼結をも促進し、マトリックスである
Si3N、粒子と分散相であるジルコニア粒子の粒界が
強化され、これがため常温及び高温での機械的強度、破
壊靭性に優れ、また熱経時劣化のない高靭性窒化ケイ素
焼結体が得られる。
せたZrO2粉体を用いる場合には、窒化ケイ素焼結体
中にZrO2微粒子を均質に正方晶の形で分散させるこ
とができる。本発明はこの様な新知見に基き完成された
ものであって、Y 203及びCeO2を固溶した主と
し主として正方晶からなるZrO2をSi3N、と混合
するものであるが、さらにZrO2に固溶しているY2
O,及びCe O2の一部が焼結過程において、5i=
N、中へ拡散し、焼結をも促進し、マトリックスである
Si3N、粒子と分散相であるジルコニア粒子の粒界が
強化され、これがため常温及び高温での機械的強度、破
壊靭性に優れ、また熱経時劣化のない高靭性窒化ケイ素
焼結体が得られる。
本発明ではY2O3及びCeO2を固溶したジルコニア
を使用する。Y 20 、、CeO2,Z ro 2の
三成分の配合量は図面に示すような三角座標において、
点A、B、C,D、Eを結ぶ線で囲まれた範囲内である
ことが必要である。この範囲内であると正方晶の安定性
が高く耐熱性に優れ、範囲外になると大幅に耐熱性が低
下し、また8!械的特性も劣ったものとなる。
を使用する。Y 20 、、CeO2,Z ro 2の
三成分の配合量は図面に示すような三角座標において、
点A、B、C,D、Eを結ぶ線で囲まれた範囲内である
ことが必要である。この範囲内であると正方晶の安定性
が高く耐熱性に優れ、範囲外になると大幅に耐熱性が低
下し、また8!械的特性も劣ったものとなる。
すなわち1.”:f、 A (Y O+、s35mol
%)よりもY O、、。
%)よりもY O、、。
を多く含むと5izN、中に分散するジルコニア粒子は
立方晶のものが多くなり、S i3N 、焼結体の破壊
靭性等の機械的性質の改善が認められなくなる。点B
(Y O+、s 5 no 1%)ヨ’) モY O+
、s7!l’少ナイ場合には、Si3N、の焼結進行が
遅くなるとともに、耐熱性が失われる。C,+!(Y
O、、s 2 +oo1%、CeO23mol%)より
もY O1,s −Ce O2が少ない場合ら、耐熱性
が乏しいものとなる。また、D点(Ce○28mol%
)よりもCeOzが少ないと、熱安定性が劣ったものと
なり、E点(CeO 240mol%)よりもCe O
2が多い場合には、充分な811械的強度が得られない
。
立方晶のものが多くなり、S i3N 、焼結体の破壊
靭性等の機械的性質の改善が認められなくなる。点B
(Y O+、s 5 no 1%)ヨ’) モY O+
、s7!l’少ナイ場合には、Si3N、の焼結進行が
遅くなるとともに、耐熱性が失われる。C,+!(Y
O、、s 2 +oo1%、CeO23mol%)より
もY O1,s −Ce O2が少ない場合ら、耐熱性
が乏しいものとなる。また、D点(Ce○28mol%
)よりもCeOzが少ないと、熱安定性が劣ったものと
なり、E点(CeO 240mol%)よりもCe O
2が多い場合には、充分な811械的強度が得られない
。
本発明をより効果あるものとするためには、上記三成分
の配合量を図面に示すような三角座標において 点F (Z ro 269,5mol%、YO1,,3
0IIloI%tce020,5τl1o1%) 点G (Z ro 292,51Iio1%、 Y O
1,56mol%yce020,5m01%) 点H(ZrO294mol 点I (Z ro 291+o1%, Y O 1.5
0mol%, C eo 29+1mol%)点J(Z
rO265mol %) を結ぶ実線で囲まれる範囲内に選択するとよい。
の配合量を図面に示すような三角座標において 点F (Z ro 269,5mol%、YO1,,3
0IIloI%tce020,5τl1o1%) 点G (Z ro 292,51Iio1%、 Y O
1,56mol%yce020,5m01%) 点H(ZrO294mol 点I (Z ro 291+o1%, Y O 1.5
0mol%, C eo 29+1mol%)点J(Z
rO265mol %) を結ぶ実線で囲まれる範囲内に選択するとよい。
なお、Y2O,の一部をNa2o:1yb2ostLl
12o3tEr203等の希土類金属酸化物で置換する
ことも可能である。
12o3tEr203等の希土類金属酸化物で置換する
ことも可能である。
本発明において、窒化ケイ素焼結体中に含まれる上記組
成のY2O,及びC c O 2を固溶したジルコニア
の添加量を30内ff1S容量%以下に限定した理由は
、3o内部容量%以上では、S i,N 4o体の持つ
優れた特性を保持できなくなるからである。したかって
ジルフェアの添加量は3o内部容量%以下の範囲が好ま
しいが、さらに望ましくは3〜25内部容量%の範囲が
良い。
成のY2O,及びC c O 2を固溶したジルコニア
の添加量を30内ff1S容量%以下に限定した理由は
、3o内部容量%以上では、S i,N 4o体の持つ
優れた特性を保持できなくなるからである。したかって
ジルフェアの添加量は3o内部容量%以下の範囲が好ま
しいが、さらに望ましくは3〜25内部容量%の範囲が
良い。
本発明において、5isN.粉体に焼結助剤としテA
I 2 0 3 1 A I N + B e O 、
M g O h’ ラ選ばれた1種または2f!!以上
を添加するが、これはこれら焼結助剤の添加によってよ
り一層緻密な焼結体が得られるからである。添加量をS
:3N 、粉体に対して総量で1〜10内部重量%と
したのは、1%以下では緻密化の効果が充分に得られな
いからであり、10%以上になると粒界のガラス相のI
itが多くなり、Si3N4焼結体の高温機械的特性が
劣化するからである。好ましくは2〜8内部重呈%の範
囲で加えることにより、一層級密な焼結体が得られる。
I 2 0 3 1 A I N + B e O 、
M g O h’ ラ選ばれた1種または2f!!以上
を添加するが、これはこれら焼結助剤の添加によってよ
り一層緻密な焼結体が得られるからである。添加量をS
:3N 、粉体に対して総量で1〜10内部重量%と
したのは、1%以下では緻密化の効果が充分に得られな
いからであり、10%以上になると粒界のガラス相のI
itが多くなり、Si3N4焼結体の高温機械的特性が
劣化するからである。好ましくは2〜8内部重呈%の範
囲で加えることにより、一層級密な焼結体が得られる。
本発明の方法は通常次のようにして実施される。
Y2O,及びCeO2を固溶したZr(’)、粉末と5
izN4粉末、さらに必要に応じてΔ1□O=.AIN
,r3c○。
izN4粉末、さらに必要に応じてΔ1□O=.AIN
,r3c○。
MgOから選ばれた1種または2種以上の粉体を粉砕混
合した後、ポリビニールアルコール等の成形助剤を加え
て、所定の形状に成形し、窒素雰囲気等の非酸化性雰囲
気中で、常圧又は加圧下1650〜1850°C好まし
くは1670〜1730°Cで0.2〜5時間、好まし
くは0.5〜2時間焼成する。あるいは1600〜18
50’Cの非酸化性雰囲気中で100Kg/ClO2以
上の圧力でホットプレスする。
合した後、ポリビニールアルコール等の成形助剤を加え
て、所定の形状に成形し、窒素雰囲気等の非酸化性雰囲
気中で、常圧又は加圧下1650〜1850°C好まし
くは1670〜1730°Cで0.2〜5時間、好まし
くは0.5〜2時間焼成する。あるいは1600〜18
50’Cの非酸化性雰囲気中で100Kg/ClO2以
上の圧力でホットプレスする。
また、本発明の組成物は、適切な温度条件で相N密度9
5%以上の非通気性焼結体を得たのち、熱間靜水圧プレ
ス内にて、100OKH/c+a2以上のガス圧力、1
100℃以上1800℃以十の温度条件にて0.5時間
以上の焼結を行なえば、はぼ完全に緻密化し、高性能な
微粒高密度焼結体を得ることができる。
5%以上の非通気性焼結体を得たのち、熱間靜水圧プレ
ス内にて、100OKH/c+a2以上のガス圧力、1
100℃以上1800℃以十の温度条件にて0.5時間
以上の焼結を行なえば、はぼ完全に緻密化し、高性能な
微粒高密度焼結体を得ることができる。
なお、S i3N 、粉末は、α相、β相いずれを含む
ものでもよいが、α相を50重量%以上含むものが好ま
しく、不純物はCa、Fe等を3重量%以下好ましくは
1重電%以下であって、平均粒径は5μl以下、好まし
くは1μm0以下、BET比表面積は1、−50a12
/Fl好ましくは5〜30LI12/gのものがよい。
ものでもよいが、α相を50重量%以上含むものが好ま
しく、不純物はCa、Fe等を3重量%以下好ましくは
1重電%以下であって、平均粒径は5μl以下、好まし
くは1μm0以下、BET比表面積は1、−50a12
/Fl好ましくは5〜30LI12/gのものがよい。
また、 Z ro 2粉末は、結晶−大粒予め平均粒子
径が0.5μm以下、好ましくは062μI11以下の
Y2O,及びCeO2を固溶したものがよい。
径が0.5μm以下、好ましくは062μI11以下の
Y2O,及びCeO2を固溶したものがよい。
本発明の高靭性窒化ケイ素焼結体に含まれるジルコニア
は、主とし主として正方晶より成る部分安定化ジルコニ
アであるので、高強度、高靭性を示す。
は、主とし主として正方晶より成る部分安定化ジルコニ
アであるので、高強度、高靭性を示す。
本末、正方晶は準安定相であるため、試料表面の研削に
より、結晶格子がひずみ、一部は単斜晶へ転移を生じ、
表面層の残留圧縮応力により、焼結体の強化に寄与する
。この強化の程度は、研削による表面粗さと焼結体の粒
径にも依存してνする。
より、結晶格子がひずみ、一部は単斜晶へ転移を生じ、
表面層の残留圧縮応力により、焼結体の強化に寄与する
。この強化の程度は、研削による表面粗さと焼結体の粒
径にも依存してνする。
このため、本発明による主とし主として正方晶より成る
ジルコニアとは、X線回折による結晶相の測定において
、鏡面状態で正方晶を少なくとも20%以上含むジルコ
ニアをいう。正方晶系が20%以下では靭性が低いため
、正方晶系は20%以上含まれることが必要である。
ジルコニアとは、X線回折による結晶相の測定において
、鏡面状態で正方晶を少なくとも20%以上含むジルコ
ニアをいう。正方晶系が20%以下では靭性が低いため
、正方晶系は20%以上含まれることが必要である。
本発明の窒化ケイ素中に含まれるZ r O2はその1
部以上全部までHfO□によって置換しても全く同様の
特性を示すものである。
部以上全部までHfO□によって置換しても全く同様の
特性を示すものである。
本発明の実施例につき以下詳細に説明し、本発明の効果
を明らかにする。
を明らかにする。
(実施例1)
平均粒径0.7μ+n5BET非比表面積8.5+n2
/g、92%のα−3izN4を含有するS 13N−
粉末と、Y2O3とCeO2を第1表に示す割合で予め
固溶した0、02μIIlの結晶−大粒子の平均粒径で
BIET比表面積25o+2/gのZr○2粉末及び平
均粒径1.5μ輸〜0.3/j+nのA I 20 )
l A I N + B c 021 M g Oの
各焼結助剤を第1表あるいは第2表に示す割合に調合し
、変性アルコールを用いて48時時間式粉末混合を行な
った。そしてこの粉末を乾燥後2,0Lon/C1n2
の圧力で等方的に成形した後、1700°Cで1時間大
気圧窒素雰囲気中で無加圧焼結した。
/g、92%のα−3izN4を含有するS 13N−
粉末と、Y2O3とCeO2を第1表に示す割合で予め
固溶した0、02μIIlの結晶−大粒子の平均粒径で
BIET比表面積25o+2/gのZr○2粉末及び平
均粒径1.5μ輸〜0.3/j+nのA I 20 )
l A I N + B c 021 M g Oの
各焼結助剤を第1表あるいは第2表に示す割合に調合し
、変性アルコールを用いて48時時間式粉末混合を行な
った。そしてこの粉末を乾燥後2,0Lon/C1n2
の圧力で等方的に成形した後、1700°Cで1時間大
気圧窒素雰囲気中で無加圧焼結した。
得られた焼結体の嵩密度を測定すると共に3×4X40
mmに切断研摩加工し、抗折強度及び破壊靭性を測定し
第1表あるいは第2表に示した。
mmに切断研摩加工し、抗折強度及び破壊靭性を測定し
第1表あるいは第2表に示した。
抗折強度はJIS規格に従い、3 X 4 X 40
Intn試料片を用い、スパン30mm、クロスヘッド
速度0.5mm/+ninの3点曲げにより10本の平
均値を示した。
Intn試料片を用い、スパン30mm、クロスヘッド
速度0.5mm/+ninの3点曲げにより10本の平
均値を示した。
破壊靭性は、シングルエ・7ノノツチドビーム(Sin
gle Edge Nochcd Beam)法により
、曲げ強度測定試料と同一形状、加工精度の試料の3×
40aua面を引張面とし、ダイヤモンドカッターによ
り幅0.1+am、 深さ1111111、艮3 ’3
+n+nの溝を切り込み、スハン30mm、クロスへ
ノド速度0,511+o/+oinにて測定した値であ
る。
gle Edge Nochcd Beam)法により
、曲げ強度測定試料と同一形状、加工精度の試料の3×
40aua面を引張面とし、ダイヤモンドカッターによ
り幅0.1+am、 深さ1111111、艮3 ’3
+n+nの溝を切り込み、スハン30mm、クロスへ
ノド速度0,511+o/+oinにて測定した値であ
る。
第1表の試料No、1−No、7は、使用するZrO□
粉末に固溶するY O1.5及びCeO2をそれぞれ1
5mol%、8mol%に固定し、ZrO□の添加量を
0〜40容量%まで順次段階的に増やしなからS i3
N。
粉末に固溶するY O1.5及びCeO2をそれぞれ1
5mol%、8mol%に固定し、ZrO□の添加量を
0〜40容量%まで順次段階的に増やしなからS i3
N。
粉末に添加混合した本発明の第1発明例とその比較例で
ある。ZrO2を全く含まない比較例である試料No、
1では、焼結が進まず、密度、抗折強度も極めて低い。
ある。ZrO2を全く含まない比較例である試料No、
1では、焼結が進まず、密度、抗折強度も極めて低い。
また、Z r O2を本発明の組成範囲以上に添加した
比較例N007では曲げ強度、破壊靭性共に劣化してし
まう。これに対して本発明例であるN o、2〜N00
6では密度、抗折強度、破壊靭性ともに高い値を示すこ
とが明らかとなった。
比較例N007では曲げ強度、破壊靭性共に劣化してし
まう。これに対して本発明例であるN o、2〜N00
6では密度、抗折強度、破壊靭性ともに高い値を示すこ
とが明らかとなった。
試料NO68は安定化剤を全く含まないZ r O2を
使用した比較例であるが、密度、抗折強度ともに低く、
焼結体中に存在するノルコニアは単斜晶であった。また
、比較例N009は安定化剤を予め含まないZr○2粉
末とY2O3をそれぞれS i3N 4粉末に添加混合
使用したものであるが、破壊靭性。
使用した比較例であるが、密度、抗折強度ともに低く、
焼結体中に存在するノルコニアは単斜晶であった。また
、比較例N009は安定化剤を予め含まないZr○2粉
末とY2O3をそれぞれS i3N 4粉末に添加混合
使用したものであるが、破壊靭性。
抗折強度ともに11ら足すべきものではなく、焼結体中
にかなりの単科晶系ノルコニアが含まれでいた。
にかなりの単科晶系ノルコニアが含まれでいた。
この結果より、本発明において、Y2O,及びCeO2
を固溶して主として正方晶よりなるノルコニアを5is
N、に添加して混合焼結することが、いかに効果的であ
るかが判明した。
を固溶して主として正方晶よりなるノルコニアを5is
N、に添加して混合焼結することが、いかに効果的であ
るかが判明した。
第2表は、Y2O3及びCc O2を固溶し正方晶より
なるZr○2粉末のほかに焼結助剤としてMgO。
なるZr○2粉末のほかに焼結助剤としてMgO。
BeO,At20.、AIN等を添加した第2発明例で
ある。第2表において3No、10〜N o、 17は
使用rるZ r O2粉末に固溶するY O+、s及び
Ce、、をそれぞれ15mol%、8mol%に固定し
、Zr○2粉末の添加量を40容量%まで順次段階的に
増やしながらMgO,Be○+ A I 20 i 、
A I N カラ選ばしrコ焼結助剤とともに5izN
−粉末に添加混合したものである。本発明例であるN
o、 10〜No、16ではl及に比較して焼結助剤の
添加により焼結体の密度の向上が見られるとともに抗折
強度、破壊靭性とちに高い値を示すことが確認された。
ある。第2表において3No、10〜N o、 17は
使用rるZ r O2粉末に固溶するY O+、s及び
Ce、、をそれぞれ15mol%、8mol%に固定し
、Zr○2粉末の添加量を40容量%まで順次段階的に
増やしながらMgO,Be○+ A I 20 i 、
A I N カラ選ばしrコ焼結助剤とともに5izN
−粉末に添加混合したものである。本発明例であるN
o、 10〜No、16ではl及に比較して焼結助剤の
添加により焼結体の密度の向上が見られるとともに抗折
強度、破壊靭性とちに高い値を示すことが確認された。
一方ZrO2を本発明の組成範囲以上に含有する比較例
N o、 17で・は満足すべき特性が得られなかった
。
N o、 17で・は満足すべき特性が得られなかった
。
(実施例2)
実施例1で使用したと同一の平均粒径、BET比表面積
、及びα−3i3N、を有するSi3N、粉末と、Y2
O3及びCeO2を第3表に示す割合で予め固溶し、0
.02μIllの結晶−大粒子の平均粒径でBET比表
面積25m2/gのZrO2粉末を、第2表に示す割合
で調合し、変性アルコールを泪いて48rl1間湿式粉
砕混合を行なった。そしてこの粉末を乾e後2,0to
n/c+n2の圧力で等方的に成形した後1700°C
で1時間大気圧窒素雰囲気中で無加圧焼結した。
、及びα−3i3N、を有するSi3N、粉末と、Y2
O3及びCeO2を第3表に示す割合で予め固溶し、0
.02μIllの結晶−大粒子の平均粒径でBET比表
面積25m2/gのZrO2粉末を、第2表に示す割合
で調合し、変性アルコールを泪いて48rl1間湿式粉
砕混合を行なった。そしてこの粉末を乾e後2,0to
n/c+n2の圧力で等方的に成形した後1700°C
で1時間大気圧窒素雰囲気中で無加圧焼結した。
得られた焼結体について実施例1と同様に嵩密度、抗折
強度及び破壊靭性を測定した。また、焼結体表面のZr
O2の結晶相を測定した後、焼結体を300℃の電気炉
内に3000時間保持する熱劣化試験を行ない、この熱
劣化試験後の焼結体表面の結晶相及び抗折強度を測定し
た。測定した結果を第3表に示す。
強度及び破壊靭性を測定した。また、焼結体表面のZr
O2の結晶相を測定した後、焼結体を300℃の電気炉
内に3000時間保持する熱劣化試験を行ない、この熱
劣化試験後の焼結体表面の結晶相及び抗折強度を測定し
た。測定した結果を第3表に示す。
なお、結晶相の定量測定は、X線回折法により行った。
すなわち、ダイヤモンドペーストに鏡面研摩した試料片
の単斜晶の(111)面と(111)面の積分強度IM
と正方晶の(111)面および立方晶の(111)面の
積分強度I T、I Cより単斜晶量は、 の式により決定した。熱劣化試験後の単斜晶量はこれに
より求められた。次に焼結体を5μ+n以下に微粉砕し
、X線回折により同条件で単斜晶ZrO2と立方晶Zr
O2の積分強度I M+I Cを求めた。
の単斜晶の(111)面と(111)面の積分強度IM
と正方晶の(111)面および立方晶の(111)面の
積分強度I T、I Cより単斜晶量は、 の式により決定した。熱劣化試験後の単斜晶量はこれに
より求められた。次に焼結体を5μ+n以下に微粉砕し
、X線回折により同条件で単斜晶ZrO2と立方晶Zr
O2の積分強度I M+I Cを求めた。
すなわち、この粉砕の過程で焼結体中に存在していた正
方晶ZrO7は磯(成約応力によりすべて単斜晶Z r
O2へ変態すると考えられる。よって立方晶により決
定し、これより次に正方晶量を決定した。
方晶ZrO7は磯(成約応力によりすべて単斜晶Z r
O2へ変態すると考えられる。よって立方晶により決
定し、これより次に正方晶量を決定した。
本実施例ではZ、 r O2粉末とSi3N、粉末の配
合量を一定にし、ZrO2粉末に固溶しているYCl3
及びCc O2の組成を順次段階的に増やしたものであ
る。
合量を一定にし、ZrO2粉末に固溶しているYCl3
及びCc O2の組成を順次段階的に増やしたものであ
る。
@3表において3No、18− No、21はYo、5
を2ωof%としてCeO2のモル数を順次増やしたも
のである。Ce O2の添加量が少なくて本発明の組成
範囲外となる比較例であるN o、 18は曲げ強度が
充分でな(、熱劣化試験後の強度の劣化が甚しい。
を2ωof%としてCeO2のモル数を順次増やしたも
のである。Ce O2の添加量が少なくて本発明の組成
範囲外となる比較例であるN o、 18は曲げ強度が
充分でな(、熱劣化試験後の強度の劣化が甚しい。
また逆にCeO2添加量が多過ぎて本発明の組成範囲外
となる比較例No、21は熱劣化はあまりないものの、
曲げ強度破壊靭性共に充分な値が得られない。これに対
してCeO2添加量が本発明の組成範囲となるN o、
19及びNo、21は曲げ強度、破壊靭性共に所期の
値が得られると共に熱劣化試験によっても結晶相の転移
が起らず強度も劣化しないことが明らかとなった。
となる比較例No、21は熱劣化はあまりないものの、
曲げ強度破壊靭性共に充分な値が得られない。これに対
してCeO2添加量が本発明の組成範囲となるN o、
19及びNo、21は曲げ強度、破壊靭性共に所期の
値が得られると共に熱劣化試験によっても結晶相の転移
が起らず強度も劣化しないことが明らかとなった。
No、22− No、24はY 0.5を6mol%と
し、CeO2の添加量を順次増やしたものである。Ce
O2を全く含まない比較例No、22は、熱劣化試験
後に強度が著しく低下した。これに対し本発明の組成範
囲でCeO2を含むNo、23及びNo、24は曲げ強
度破壊靭性共に高く、熱劣化試験によっても結晶相の転
移が起らず、強度も劣化しないことが確認された。
し、CeO2の添加量を順次増やしたものである。Ce
O2を全く含まない比較例No、22は、熱劣化試験
後に強度が著しく低下した。これに対し本発明の組成範
囲でCeO2を含むNo、23及びNo、24は曲げ強
度破壊靭性共に高く、熱劣化試験によっても結晶相の転
移が起らず、強度も劣化しないことが確認された。
No、25− No、27はY O1.5を10mol
%とし、同球にCe O2の添加量を変化させたもので
ある。
%とし、同球にCe O2の添加量を変化させたもので
ある。
Ce O2の添加されない比較例No、25は曲げ強度
は高いものの熱劣化が甚しい。しかし、本発明の組成範
囲のCeO2を含むN o、26− N o、27は共
に所期の強度のものが得られ熱劣化が起こらない。No
。
は高いものの熱劣化が甚しい。しかし、本発明の組成範
囲のCeO2を含むN o、26− N o、27は共
に所期の強度のものが得られ熱劣化が起こらない。No
。
28及びNo、29はY O1,sを15+oo1%を
含みCe O2を本発明の組成範囲内で含む発明例であ
るが、曲げ強度、破壊靭性共に高い値が得られ熱劣化試
験によっても結晶相の転移がなく強度も劣化しない。
含みCe O2を本発明の組成範囲内で含む発明例であ
るが、曲げ強度、破壊靭性共に高い値が得られ熱劣化試
験によっても結晶相の転移がなく強度も劣化しない。
No、3O−No、32はCeO2を5mol%含有し
、Yo3.、を20mol%以上含む例であるが、本発
明の組成範囲内のY O、、、を含有するNo、30及
びNo、31は曲げ強度、破a!靭性、熱劣化試験後の
曲げ強度共に所期の値を示すが、Y O5,sを多量に
含有するNo。
、Yo3.、を20mol%以上含む例であるが、本発
明の組成範囲内のY O、、、を含有するNo、30及
びNo、31は曲げ強度、破a!靭性、熱劣化試験後の
曲げ強度共に所期の値を示すが、Y O5,sを多量に
含有するNo。
32は充分な強度が得られないことが明らかとなった。
第3表の結果より明らかなように、本発明の組成範囲内
のY2O,及びCe O2を固溶し、ノルフェアを均一
分散した窒化ケイ素焼結体は、CeO2成分をY 20
*成分と共存させたことにより高強度でありしかも熱
劣化試験後においてら高い強度を保持している。また、
熱劣化試験においても試料表面のジルコニアが正方晶か
ら単斜晶へ転移を生じることなく極めて安定であること
がtq明した。
のY2O,及びCe O2を固溶し、ノルフェアを均一
分散した窒化ケイ素焼結体は、CeO2成分をY 20
*成分と共存させたことにより高強度でありしかも熱
劣化試験後においてら高い強度を保持している。また、
熱劣化試験においても試料表面のジルコニアが正方晶か
ら単斜晶へ転移を生じることなく極めて安定であること
がtq明した。
(実施例3)
実施例1及び2の方法により調整した焼結体を用い、3
00”Cの電気炉内に所定時間保持し、熱劣化試験を行
ない、焼結体試料表面の単斜晶量を測定し、単斜晶量と
保持時間の関係を12図に示した。
00”Cの電気炉内に所定時間保持し、熱劣化試験を行
ない、焼結体試料表面の単斜晶量を測定し、単斜晶量と
保持時間の関係を12図に示した。
i11’s2図において、Y2O3のみを固溶したジル
コニアを用いた比較例であるNo、22及びNo、25
は500時間の保持で一気に単斜晶量が増加し、150
0時間では60%以上が単斜晶に)欺移した。これに対
して本発明の組成のY2O,及びCeO2を固溶した本
発明例であるN o、14. N o、26. N o
、27.及びNo。
コニアを用いた比較例であるNo、22及びNo、25
は500時間の保持で一気に単斜晶量が増加し、150
0時間では60%以上が単斜晶に)欺移した。これに対
して本発明の組成のY2O,及びCeO2を固溶した本
発明例であるN o、14. N o、26. N o
、27.及びNo。
29は単斜晶への転移が殆んど認められず、優れた熱安
定性を示すことが確認された。
定性を示すことが確認された。
本発明の高靭性窒化ケイ素焼結体及びそのV、遣方法は
、以上現明したように、Y2O,及びCeO2を予め固
溶した主として正方晶よりなるジルコニアを混合し、必
要に応じて焼結助剤としてA 1203、AIN、Be
O+MgOの1種以上を添加し、非酸化性雰囲気で焼結
するものであって、得られjこ焼結体は、従来のY2O
,のみによって安定化されたジルコニアを含む窒化ケイ
素焼結体に比べて、高緻密性であるため、常温及び高温
でのR械的強度。
、以上現明したように、Y2O,及びCeO2を予め固
溶した主として正方晶よりなるジルコニアを混合し、必
要に応じて焼結助剤としてA 1203、AIN、Be
O+MgOの1種以上を添加し、非酸化性雰囲気で焼結
するものであって、得られjこ焼結体は、従来のY2O
,のみによって安定化されたジルコニアを含む窒化ケイ
素焼結体に比べて、高緻密性であるため、常温及び高温
でのR械的強度。
靭性に優れ、さらには従来より不安定とされる温度範囲
(200’ 〜400’C)においても結晶相の帖移が
起こらず、極めて優れた熱安定性を示す。その上、無加
圧焼結においても密度9機械的強度、靭性に優れた焼結
体が工業的に安価に得られ、窒化ケイ素焼結体の応用範
囲をさらに拡大するしのである。
(200’ 〜400’C)においても結晶相の帖移が
起こらず、極めて優れた熱安定性を示す。その上、無加
圧焼結においても密度9機械的強度、靭性に優れた焼結
体が工業的に安価に得られ、窒化ケイ素焼結体の応用範
囲をさらに拡大するしのである。
この様に耐久性に一段と優れる本発明の高靭性窒化ケイ
素焼結体は、例えば、ブスタービンエンジン部品、ディ
ーゼルエンノン部品、ポンプ部品。
素焼結体は、例えば、ブスタービンエンジン部品、ディ
ーゼルエンノン部品、ポンプ部品。
高温炉用材料、メカニカルシール、耐摩耗ベアリング等
或いは切削工具としての用途に利用できるものであり、
工業的価値の極めて大きいものである。
或いは切削工具としての用途に利用できるものであり、
工業的価値の極めて大きいものである。
fjS1図はZrO2,YO15,CeO2の組成範囲
を示す三角座標図、第2図は実施例3の熱劣化試験の時
間と単斜晶量との関係を示した図である。
を示す三角座標図、第2図は実施例3の熱劣化試験の時
間と単斜晶量との関係を示した図である。
Claims (10)
- (1)Y_2O_3及びCeO_2を固溶し主として正
方晶より成るジルコニアを内部重量%で30%以下を含
み、残部をSi_3N_4とすることを特徴とする高靭
性窒化ケイ素焼結体。 - (2)ジルコニアはこれに含まれるY_2O_3、Ce
O_2が添付図面に示すように正三角形に交わる三軸に
それぞれZrO_2、YO_1_._5、CeO_2の
mol%を表示した三角座標において、 点A(ZrO_264.5mol%、YO_1_._5
35mol%、CeO_20.5mol%)点B(Zr
O_294.5mol%、YO_1_._55mol%
、CeO_20.5mol%) 点C(ZrO_295mol%、YO_1_._52m
ol%、CeO_23mol%)点D(ZrO_292
mol%、YO_1_._50mol%、CeO_28
mol%)点E(ZrO_260mol%、YO_1_
._50mol%、CeO_240mol%) で示された特定5組成点を結ぶ線で囲まれた範囲内の組
成にある特許請求の範囲第1項記載の高靭性窒化ケイ素
焼結体。 - (3)300℃大気中に3000時間保持後の焼結体に
含まれるジルコニアの単斜晶量が30%以下である特許
請求の範囲第1項または第2項記載の高靭性窒化ケイ素
焼結体。 - (4)Y_2O_3及びCeO_2を固溶し主として正
方晶より成るジルコニアを内部容量%で30%以下を含
み、Al_2O_3、AlN、BeO、MgOから選ば
れた1種または2種以上を焼結助剤としてSi_3N_
4の1〜10内部重量%の範囲で含み、残部をSi_3
N_4とすることを特徴とする高靭性窒化ケイ素焼結体
。 - (5)ジルコニアはこれに含まれるY_2O_3、Ce
O_2が添付図面に示すように正三角形に交わる三輪に
それぞれZrO_2、YO_1_._5、CeO_2の
mol%を表示した三角座標において、 点A(ZrO_264.5mol%、YO_1_._5
35mol%、CeO_20.5mol%)点B(Zr
O_294.5mol%、YO_1_._5mol%、
CeO_20.5mol%) 点C(ZrO_295mol%、YO_1_._52m
ol%、CeO_23mol%)点D(ZrO_292
mol%、YO_1_._50mol%、CeO_28
mol%)点E(ZrO_260mol%、YO_1_
._50mol%、CeO_240mol%) で示された特定5組成点を結ぶ線で囲まれた範囲内の組
成にある特許請求の範囲第4項記載の高靭性窒化ケイ素
焼結体。 - (6)300℃大気中に3000時間保持後の焼結体に
含まれるジルコニアの単斜晶量が30%以下である特許
請求の範囲第4項または第5項記載の高靭性窒化ケイ素
焼結体。 - (7)Y_2O_3、及びCeO_2を固溶し主として
正方晶より成るジルコニア粉末30内部重量%以下と残
部がSi_3N_4粉末からなる混合粉末を成形し、非
酸化性雰囲気中で焼結することを特徴とする高靭性窒化
ケイ素焼結体の製造方法。 - (8)Y_2O_3及びCeO_2を固溶し主として正
方晶より成るジルコニア粉末は、これに含まれるY_2
O_3、CeO_2が添付図面に示すように正三角形に
交わる三軸にそれぞれZrO_2、YO_1_._5、
CeO_2のmol%を表示した三角座標において、 点A(ZrO_264.5mol%、YO_1_._5
35mol%、CeO_20.5mol%) 点B(ZrO_294.5mol%、YO_1_._5
mol%、CeO_20.5mol%) 点C(ZrO_295mol%、YO_1_._52m
ol%、CeO_23mol%)点D(ZrO_292
mol%、YO_1_._50mol%、CeO_28
mol%)点E(ZrO_260mol%、YO_1_
._50mol%、CeO_240mol%) で示された特定5組成点を結ぶ線で囲まれた範囲内の組
成にある特許請求の範囲第7項記載の高靭性窒化ケイ素
の製造方法。 - (9)Y_2O_3及びCeO_2を固溶し主として正
方晶より成るジルコニア粉末30内部重量%以下と、A
l_2O_3、AlN、BeO、MgOから選ばれた1
種または2種以上の焼結助剤粉末をSi_3N_4の1
〜10内部重量%と、残部がSi_3N_4からなる混
合粉末を成形し、非酸化性雰囲気中で焼結することを特
徴とする高靭性窒化ケイ素の製造方法。 - (10)Y_2O_3及びCeO_2を固溶し主として
正方晶よりなるジルコニア粉末は、これに含まれるY_
2O_3、CeO_2が添付図面に示すように正三角形
に交わる三軸にそれぞれZrO_2、YO_1_._5
、CeO_2のmol%を表示した三角座標において、 点A(ZrO_264.5mol%、YO_1_._5
35mol%、CeO_20.5mol%) 点B(ZrO_294.5mol%、YO_1_._5
5mol%、CeO_20.5mol%) 点C(ZrO_295mol%、YO_1_._52m
ol%、CeO_23mol%)点D(ZrO_292
mol%、YO_1_._50mol%、CeO_28
mol%)点E(ZrO_260mol%、YO_1_
._50mol%、CeO_240mol%) で示された特定5組成点を結ぶ線で囲まれた範囲内の組
成にある特許請求の範囲第9項記載の高靭性窒化ケイ素
焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60169464A JPH066512B2 (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | 高靭性窒化ケイ素焼結体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60169464A JPH066512B2 (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | 高靭性窒化ケイ素焼結体及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6230666A true JPS6230666A (ja) | 1987-02-09 |
JPH066512B2 JPH066512B2 (ja) | 1994-01-26 |
Family
ID=15887050
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60169464A Expired - Lifetime JPH066512B2 (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | 高靭性窒化ケイ素焼結体及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH066512B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63123869A (ja) * | 1986-11-10 | 1988-05-27 | トヨタ自動車株式会社 | 高靭性窒化珪素焼結体 |
JPS63218584A (ja) * | 1987-03-05 | 1988-09-12 | 株式会社東芝 | セラミツクス焼結体 |
EP0358228A2 (en) * | 1988-09-09 | 1990-03-14 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Silicon nitride sintered body |
WO2023084957A1 (ja) * | 2021-11-15 | 2023-05-19 | 黒崎播磨株式会社 | 窒化珪素複合材料及びプローブ案内部品 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59152266A (ja) * | 1983-02-18 | 1984-08-30 | 東芝モノフラツクス株式会社 | ジルコニア質耐火物 |
JPS59190272A (ja) * | 1983-04-12 | 1984-10-29 | 住友電気工業株式会社 | 窒化けい素質焼結体の製造法 |
-
1985
- 1985-07-31 JP JP60169464A patent/JPH066512B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0358228A2 (en) * | 1988-09-09 | 1990-03-14 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Silicon nitride sintered body |
WO2023084957A1 (ja) * | 2021-11-15 | 2023-05-19 | 黒崎播磨株式会社 | 窒化珪素複合材料及びプローブ案内部品 |
JP2023073077A (ja) * | 2021-11-15 | 2023-05-25 | 黒崎播磨株式会社 | 窒化珪素複合材料及びプローブ案内部品 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH066512B2 (ja) | 1994-01-26 |
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