JP2001206774A - 窒化珪素質焼結体 - Google Patents
窒化珪素質焼結体Info
- Publication number
- JP2001206774A JP2001206774A JP2000017943A JP2000017943A JP2001206774A JP 2001206774 A JP2001206774 A JP 2001206774A JP 2000017943 A JP2000017943 A JP 2000017943A JP 2000017943 A JP2000017943 A JP 2000017943A JP 2001206774 A JP2001206774 A JP 2001206774A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon nitride
- sintered body
- oxide
- group
- crystal phase
- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】常温から１０００℃までの強度、静的疲労特
性、耐酸化性および耐摩耗性に優れた窒化珪素質焼結体
を提供する。 【解決手段】窒化珪素を主結晶相とし、その粒界相に、
ＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2Ｏ5および／またはＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2
（ただし、ＲＥは周期律表第３ａ族元素のうちの１種以
上）で表される結晶相と、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆｅ
およびＮｂのうち少なくとも１種の窒化物、炭化物およ
び珪化物から選ばれる少なくとも１種の結晶相とを含む
ことを特徴とする。
性、耐酸化性および耐摩耗性に優れた窒化珪素質焼結体
を提供する。 【解決手段】窒化珪素を主結晶相とし、その粒界相に、
ＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2Ｏ5および／またはＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2
（ただし、ＲＥは周期律表第３ａ族元素のうちの１種以
上）で表される結晶相と、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆｅ
およびＮｂのうち少なくとも１種の窒化物、炭化物およ
び珪化物から選ばれる少なくとも１種の結晶相とを含む
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンエン
ジン用部品、自動車用部品、工具用部品あるいはその他
の耐摩耗性を要する構造用部品に好適な窒化珪素質焼結
体に関するものである。
ジン用部品、自動車用部品、工具用部品あるいはその他
の耐摩耗性を要する構造用部品に好適な窒化珪素質焼結
体に関するものである。
【０００２】
【従来技術】窒化珪素質焼結体は、従来から高強度を有
するとともに、耐熱性、耐熱衝撃性、耐酸化性に優れた
材料として注目され、エンジニアリングセラミックス、
特にガスタービンエンジン用部品や自動車用部品などの
熱機関用部品、さらには耐摩耗性を必要とする工具用部
品や砂利粉砕機等の一般産業用部品として応用が進めら
れている。
するとともに、耐熱性、耐熱衝撃性、耐酸化性に優れた
材料として注目され、エンジニアリングセラミックス、
特にガスタービンエンジン用部品や自動車用部品などの
熱機関用部品、さらには耐摩耗性を必要とする工具用部
品や砂利粉砕機等の一般産業用部品として応用が進めら
れている。
【０００３】特に、近年、直噴型のエンジンの出現によ
り高圧タイプの燃料噴射機が必要となり、本噴射機に窒
化珪素を用いる例が見られる。しかし、これは高圧での
摺動部品であり、窒化珪素質焼結体は、高温でも高強度
を有するものの、それ自体では耐摩耗性が実用的には不
十分であり、耐摩耗性と高温強度とを兼ね備えるととも
に、高温での負荷が加わるため静的疲労特性と耐酸化性
に優れた材料が要望されていた。
り高圧タイプの燃料噴射機が必要となり、本噴射機に窒
化珪素を用いる例が見られる。しかし、これは高圧での
摺動部品であり、窒化珪素質焼結体は、高温でも高強度
を有するものの、それ自体では耐摩耗性が実用的には不
十分であり、耐摩耗性と高温強度とを兼ね備えるととも
に、高温での負荷が加わるため静的疲労特性と耐酸化性
に優れた材料が要望されていた。
【０００４】ところで、窒化珪素質焼結体は、主体とな
る窒化珪素自体が難焼結材であることから、希土類酸化
物や酸化アルミニウム、酸化マグネシウム等の焼結助剤
を配合して焼結させることにより高密度化、高強度化が
図られている。
る窒化珪素自体が難焼結材であることから、希土類酸化
物や酸化アルミニウム、酸化マグネシウム等の焼結助剤
を配合して焼結させることにより高密度化、高強度化が
図られている。
【０００５】すなわち、一般に窒化珪素質焼結体は、窒
化珪素粉末に対して、上記焼結助剤を添加した混合粉末
を所定形状に成形した後、非酸化性雰囲気中において１
６００〜２０００℃の温度で焼成される。その場合、常
圧窒素中では１８００℃より高い温度では窒化珪素が分
解することから、通常、加圧した窒素雰囲気中で窒化珪
素の分解を抑制しながら焼成することによって、高温で
の焼成を実現し、高温強度の優れた焼結体を得ることが
できる。また、窒化珪素粒子の粒界に存在する焼結助剤
成分を結晶化させて粒界の耐熱性を高めることによっ
て、高温強度に優れた焼結体が得られている。
化珪素粉末に対して、上記焼結助剤を添加した混合粉末
を所定形状に成形した後、非酸化性雰囲気中において１
６００〜２０００℃の温度で焼成される。その場合、常
圧窒素中では１８００℃より高い温度では窒化珪素が分
解することから、通常、加圧した窒素雰囲気中で窒化珪
素の分解を抑制しながら焼成することによって、高温で
の焼成を実現し、高温強度の優れた焼結体を得ることが
できる。また、窒化珪素粒子の粒界に存在する焼結助剤
成分を結晶化させて粒界の耐熱性を高めることによっ
て、高温強度に優れた焼結体が得られている。
【０００６】一方、耐摩耗性を改善するために、金属珪
化物を窒化珪素質焼結体に含有させることが提案されて
いる。例えば、特公平６−６２３３９号公報には、Ｎ
ｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷの中から１種以上を含ま
せることにより、焼成中にＮｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏまた
はＷの珪化物を形成させ、耐摩耗性を向上することが記
載されている。
化物を窒化珪素質焼結体に含有させることが提案されて
いる。例えば、特公平６−６２３３９号公報には、Ｎ
ｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷの中から１種以上を含ま
せることにより、焼成中にＮｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏまた
はＷの珪化物を形成させ、耐摩耗性を向上することが記
載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、焼結助
剤として希土類酸化物や酸化アルミニウム、酸化マグネ
シウム等を用いると、焼結助剤の融点が低いため、低温
での焼成が可能となり、窒化珪素粒子の粒成長を抑制で
きる。その結果、常温における強度向上が可能となる
が、焼結助剤の融点が低いため焼結体中の粒界相が低温
から軟化し、高温強度が低下するという問題があった。
剤として希土類酸化物や酸化アルミニウム、酸化マグネ
シウム等を用いると、焼結助剤の融点が低いため、低温
での焼成が可能となり、窒化珪素粒子の粒成長を抑制で
きる。その結果、常温における強度向上が可能となる
が、焼結助剤の融点が低いため焼結体中の粒界相が低温
から軟化し、高温強度が低下するという問題があった。
【０００８】また、加圧焼結により高温で焼成した焼結
体は、高温強度の向上は可能であるが、窒化珪素粒子の
粒成長の制御が困難であるため、常温強度の低下を防げ
ず、また、硬度も低下するという問題があった。
体は、高温強度の向上は可能であるが、窒化珪素粒子の
粒成長の制御が困難であるため、常温強度の低下を防げ
ず、また、硬度も低下するという問題があった。
【０００９】さらに、粒界相を結晶化した焼結体は、高
温における粒界相の軟化を抑制できるため、粒界相の軟
化が原因となるクリープ変形やクリープ破壊を発生しな
いが、変形を伴わないサブクリティカルクラックグロー
ス（以下、単にＳＣＧという。）による静的疲労を起こ
し、高温時における応力破断時間が短縮するという問題
があった。また、結晶化した粒界相によっては、耐酸化
性が悪いために、粒界相が優先的に酸化され、高温酸化
雰囲気中で酸化が進み、特性が劣化するという問題点が
あった。
温における粒界相の軟化を抑制できるため、粒界相の軟
化が原因となるクリープ変形やクリープ破壊を発生しな
いが、変形を伴わないサブクリティカルクラックグロー
ス（以下、単にＳＣＧという。）による静的疲労を起こ
し、高温時における応力破断時間が短縮するという問題
があった。また、結晶化した粒界相によっては、耐酸化
性が悪いために、粒界相が優先的に酸化され、高温酸化
雰囲気中で酸化が進み、特性が劣化するという問題点が
あった。
【００１０】一方、特公平６−６２３３９号公報に記載
されている珪化物を含有させた窒化珪素質焼結体は、耐
摩耗性は優れているものの、静的疲労特性が十分ではな
く、また、加圧焼結しているために、常温強度が十分で
ないという問題があった。
されている珪化物を含有させた窒化珪素質焼結体は、耐
摩耗性は優れているものの、静的疲労特性が十分ではな
く、また、加圧焼結しているために、常温強度が十分で
ないという問題があった。
【００１１】従って、本発明は、常温から１０００℃ま
での強度、静的疲労特性、耐酸化性および耐摩耗性に優
れた窒化珪素質焼結体を提供することを目的とする。
での強度、静的疲労特性、耐酸化性および耐摩耗性に優
れた窒化珪素質焼結体を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、窒化珪素を主
成分とする窒化珪素質焼結体の機械的特性が、粒界結晶
相によって決定されるとの知見に基づくものであり、窒
化珪素を主結晶相とし、その粒界相に特定の結晶を形成
させることにより、常温から１０００℃までの強度、高
温での静的疲労特性、耐酸化性および耐摩耗性を改善す
るものである。
成分とする窒化珪素質焼結体の機械的特性が、粒界結晶
相によって決定されるとの知見に基づくものであり、窒
化珪素を主結晶相とし、その粒界相に特定の結晶を形成
させることにより、常温から１０００℃までの強度、高
温での静的疲労特性、耐酸化性および耐摩耗性を改善す
るものである。
【００１３】即ち、本発明の窒化珪素質焼結体は、窒化
珪素を主結晶相とし、その粒界相に、ＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2Ｏ5
および／またはＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2（ＲＥは周期律表
第３ａ族元素のうちの１種以上）で表される結晶相と、
Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、ＦｅおよびＮｂのうち少なくと
も１種の窒化物、炭化物および珪化物から選ばれる少な
くとも１種の結晶相とを含むことを特徴とするものであ
る。
珪素を主結晶相とし、その粒界相に、ＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2Ｏ5
および／またはＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2（ＲＥは周期律表
第３ａ族元素のうちの１種以上）で表される結晶相と、
Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、ＦｅおよびＮｂのうち少なくと
も１種の窒化物、炭化物および珪化物から選ばれる少な
くとも１種の結晶相とを含むことを特徴とするものであ
る。
【００１４】ＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2Ｏ5および／またはＲＥ3Ａ
ｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2（ＲＥは周期律表第３ａ族元素のうちの
１種以上）は、高温でも安定で、耐酸化性に優れている
ため、高温での強度を高める効果があり、かつ、Ｗ、Ｍ
ｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、ＦｅおよびＮｂから選ばれる少なくと
も１種の窒化物、炭化物、珪化物から選ばれる少なくと
も１種の結晶相と共存することによって、静的疲労特性
および耐摩耗性に優れた窒化珪素質焼結体を提供するこ
とができる。
ｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2（ＲＥは周期律表第３ａ族元素のうちの
１種以上）は、高温でも安定で、耐酸化性に優れている
ため、高温での強度を高める効果があり、かつ、Ｗ、Ｍ
ｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、ＦｅおよびＮｂから選ばれる少なくと
も１種の窒化物、炭化物、珪化物から選ばれる少なくと
も１種の結晶相と共存することによって、静的疲労特性
および耐摩耗性に優れた窒化珪素質焼結体を提供するこ
とができる。
【００１５】特に、周期律表第３ａ族元素が酸化物換算
で２〜１０重量％、アルミニウムが酸化物換算で２〜５
重量％、過剰酸素が二酸化珪素換算で０．５〜５重量
％、残部が窒化珪素からなる組成物１００重量部に対し
て、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、ＦｅおよびＮｂのうち少な
くとも１種を酸化物換算で０．５〜５重量部の割合で含
有することが好ましい。この組成により、ＲＥ2Ｓｉ3Ｎ
2Ｏ5および／またはＲＥ 3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2結晶相が発現
しやすく、その結果、耐酸化性、高温強度、静的疲労特
性がさらに優れるとともに、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆ
ｅおよびＮｂのうち少なくとも１種の窒化物、炭化物、
珪化物などが形成し、十分な耐摩耗性を提供できる。
で２〜１０重量％、アルミニウムが酸化物換算で２〜５
重量％、過剰酸素が二酸化珪素換算で０．５〜５重量
％、残部が窒化珪素からなる組成物１００重量部に対し
て、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、ＦｅおよびＮｂのうち少な
くとも１種を酸化物換算で０．５〜５重量部の割合で含
有することが好ましい。この組成により、ＲＥ2Ｓｉ3Ｎ
2Ｏ5および／またはＲＥ 3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2結晶相が発現
しやすく、その結果、耐酸化性、高温強度、静的疲労特
性がさらに優れるとともに、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆ
ｅおよびＮｂのうち少なくとも１種の窒化物、炭化物、
珪化物などが形成し、十分な耐摩耗性を提供できる。
【００１６】また、Ｘ線回折において、Ｓｉ3Ｎ4（２０
０）のピーク強度に対するＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2Ｏ5（２１１）
および／またはＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2（１０２）（ＲＥ
は周期律表第３ａ族元素のうちの１種以上）のピーク強
度比が０．０１以上であることが好ましく、これによ
り、耐酸化性と静的疲労特性に優れた窒化珪素質焼結体
を安定して得ることができる。
０）のピーク強度に対するＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2Ｏ5（２１１）
および／またはＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2（１０２）（ＲＥ
は周期律表第３ａ族元素のうちの１種以上）のピーク強
度比が０．０１以上であることが好ましく、これによ
り、耐酸化性と静的疲労特性に優れた窒化珪素質焼結体
を安定して得ることができる。
【００１７】さらに、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆｅおよ
びＮｂから選ばれる少なくとも１種の窒化物、炭化物、
珪化物からなる結晶粒子の平均粒径が３μｍ以下である
ことが好ましく、さらに耐摩耗性と強度を高めることが
できる。
びＮｂから選ばれる少なくとも１種の窒化物、炭化物、
珪化物からなる結晶粒子の平均粒径が３μｍ以下である
ことが好ましく、さらに耐摩耗性と強度を高めることが
できる。
【００１８】さらにまた、窒化珪素質焼結体の相対密度
が９９％以上であることが好ましく、これにより強度と
耐酸化性を高めることができる。
が９９％以上であることが好ましく、これにより強度と
耐酸化性を高めることができる。
【００１９】また、Ａｌ2ＲＥ4Ｏ9（ＲＥは周期律表第
３ａ族元素のうちの少なくとも１種）で表される結晶相
を粒界相に含むことが好ましい。これにより、耐酸化性
をさらに向上することができる。
３ａ族元素のうちの少なくとも１種）で表される結晶相
を粒界相に含むことが好ましい。これにより、耐酸化性
をさらに向上することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の窒化珪素質焼結体では、
窒化珪素からなる主結晶相の粒界に、ＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2Ｏ5
および／またはＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2（ＲＥは周期律表
第３ａ族元素のうちの１種以上）と、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、
Ｍｎ、ＦｅおよびＮｂから選ばれる１種以上の窒化物、
炭化物および珪化物から選ばれる１種以上の結晶相とを
存在せしめることによって、強度、静的疲労特性、耐酸
化性および耐摩耗性に優れた窒化珪素質焼結体を実現す
るものである。
窒化珪素からなる主結晶相の粒界に、ＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2Ｏ5
および／またはＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2（ＲＥは周期律表
第３ａ族元素のうちの１種以上）と、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、
Ｍｎ、ＦｅおよびＮｂから選ばれる１種以上の窒化物、
炭化物および珪化物から選ばれる１種以上の結晶相とを
存在せしめることによって、強度、静的疲労特性、耐酸
化性および耐摩耗性に優れた窒化珪素質焼結体を実現す
るものである。
【００２１】すなわち、ＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2Ｏ5および／また
はＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2（ＲＥは周期律表第３ａ族元素
のうちの１種以上）の粒界結晶相は、従来の窒化珪素質
焼結体の粒界結晶相であるメリライト（ＲＥ2Ｏ3・Ｓｉ
3Ｎ4）やウォラストナイト（ＲＥＳｉ2Ｎ）等（ＲＥは
周期律表第３ａ族元素のうちの１種以上）に比較して、
熱的・化学的に安定であるため粒界相が優先的に酸化さ
れず、その結果強度低下を抑制できる。したがって、上
記の粒界結晶相は、焼結体の耐酸化性を改善し、室温か
ら１０００℃までの強度を優れたものとしている。
はＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2（ＲＥは周期律表第３ａ族元素
のうちの１種以上）の粒界結晶相は、従来の窒化珪素質
焼結体の粒界結晶相であるメリライト（ＲＥ2Ｏ3・Ｓｉ
3Ｎ4）やウォラストナイト（ＲＥＳｉ2Ｎ）等（ＲＥは
周期律表第３ａ族元素のうちの１種以上）に比較して、
熱的・化学的に安定であるため粒界相が優先的に酸化さ
れず、その結果強度低下を抑制できる。したがって、上
記の粒界結晶相は、焼結体の耐酸化性を改善し、室温か
ら１０００℃までの強度を優れたものとしている。
【００２２】特に、Ｘ線回折において、Ｓｉ3Ｎ4（２０
０）のピーク強度に対するＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2Ｏ5（２１１）
および／またはＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2（１０２）（ＲＥ
は周期律表第３ａ族元素のうちの１種以上）のピーク強
度比が０．０１以上、特に０．１以上、さらに好適には
０．２以上であると、これらの結晶の添加効果が顕著に
なり、耐酸化性と静的疲労特性に優れた窒化珪素質焼結
体が得られる。
０）のピーク強度に対するＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2Ｏ5（２１１）
および／またはＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2（１０２）（ＲＥ
は周期律表第３ａ族元素のうちの１種以上）のピーク強
度比が０．０１以上、特に０．１以上、さらに好適には
０．２以上であると、これらの結晶の添加効果が顕著に
なり、耐酸化性と静的疲労特性に優れた窒化珪素質焼結
体が得られる。
【００２３】なお、Ｘ線回折は、理学電気製のＸ線回折
装置を用いて、管球Ｃｕ、管電圧５０ｋＶ、管電流２０
０ｍＡ、縦型ゴニオメータ２軸、ステップ幅０．０２
°、係数時間０．０５ｓｅｃの条件でステップスキャン
にて測定し、バックグラウンドを最大高さから差し引い
た値をピーク高さとした。
装置を用いて、管球Ｃｕ、管電圧５０ｋＶ、管電流２０
０ｍＡ、縦型ゴニオメータ２軸、ステップ幅０．０２
°、係数時間０．０５ｓｅｃの条件でステップスキャン
にて測定し、バックグラウンドを最大高さから差し引い
た値をピーク高さとした。
【００２４】また、ＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2Ｏ5（２１１）、ＲＥ
3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2（１０２）（ＲＥは周期律表第３ａ族
元素のうちの１種以上）の面間隔は、それぞれ２．７７
７Å、２．７８３Åと近く、ピークは２θが３６°付近
に現れるが、重なって一つのピークとなることがある。
しかし、この重なったピークがＳｉ3Ｎ4（２００）との
ピークに対して１％以上あれば問題はないため、実際は
１つのピークのみを使用してピーク比を算出することと
した。
3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2（１０２）（ＲＥは周期律表第３ａ族
元素のうちの１種以上）の面間隔は、それぞれ２．７７
７Å、２．７８３Åと近く、ピークは２θが３６°付近
に現れるが、重なって一つのピークとなることがある。
しかし、この重なったピークがＳｉ3Ｎ4（２００）との
ピークに対して１％以上あれば問題はないため、実際は
１つのピークのみを使用してピーク比を算出することと
した。
【００２５】さらに、本発明の窒化珪素質焼結体は、
Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、ＦｅおよびＮｂから選ばれる１
種以上の窒化物、炭化物、珪化物などの結晶粒子を含
む。これらの結晶粒子は、硬質粒子として知られてお
り、焼結体中に分散させることにより、硬度を高めて耐
摩耗性を改善することができる。これらの硬質粒子の中
で、特にＷＳｉ2、Ｃｕ2Ｓｉ、ＦｅＳｉ2およびＮｂＣ
が好ましい。
Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、ＦｅおよびＮｂから選ばれる１
種以上の窒化物、炭化物、珪化物などの結晶粒子を含
む。これらの結晶粒子は、硬質粒子として知られてお
り、焼結体中に分散させることにより、硬度を高めて耐
摩耗性を改善することができる。これらの硬質粒子の中
で、特にＷＳｉ2、Ｃｕ2Ｓｉ、ＦｅＳｉ2およびＮｂＣ
が好ましい。
【００２６】特に、上記の結晶粒子の平均粒径が３μｍ
以下、特に１μｍ以下であると、硬質粒子の分散により
耐摩耗性をさらに高めるとともに、粒子分散により強度
をさらに向上させることができる。
以下、特に１μｍ以下であると、硬質粒子の分散により
耐摩耗性をさらに高めるとともに、粒子分散により強度
をさらに向上させることができる。
【００２７】また、ＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2Ｏ5および／またはＲ
Ｅ3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2（ＲＥは周期律表第３ａ族元素のう
ちの１種以上）の結晶相と、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆ
ｅ、Ｎｂから選ばれる１種以上の窒化物、炭化物、珪化
物から選ばれる１種以上の結晶相とを共存させることに
より、静的疲労特性の劣化の一因であるＳＣＧの原因と
なるキャビティの発生が抑制される。したがって、静的
疲労特性の改善が期待できる。
Ｅ3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2（ＲＥは周期律表第３ａ族元素のう
ちの１種以上）の結晶相と、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆ
ｅ、Ｎｂから選ばれる１種以上の窒化物、炭化物、珪化
物から選ばれる１種以上の結晶相とを共存させることに
より、静的疲労特性の劣化の一因であるＳＣＧの原因と
なるキャビティの発生が抑制される。したがって、静的
疲労特性の改善が期待できる。
【００２８】また、Ａｌ2ＲＥ4Ｏ9（ＲＥは周期律表第
３ａ族元素のうちの少なくとも１種）で表される結晶相
が粒界相に含まれることが好ましい。この結晶相は、窒
素を含有しないため、ＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2Ｏ5および／または
ＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2（ＲＥは周期律表第３ａ族元素の
うちの１種以上）結晶相に比べて耐酸化性に優れるた
め、焼結体の耐酸化性をさらに向上することができる。
３ａ族元素のうちの少なくとも１種）で表される結晶相
が粒界相に含まれることが好ましい。この結晶相は、窒
素を含有しないため、ＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2Ｏ5および／または
ＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2（ＲＥは周期律表第３ａ族元素の
うちの１種以上）結晶相に比べて耐酸化性に優れるた
め、焼結体の耐酸化性をさらに向上することができる。
【００２９】さらに、窒化珪素質焼結体の相対密度が９
９％以上、特に好ましくは９９．５％以上であると焼結
体中の気孔を低減できるため、高温強度をさらに高める
ことができるとともに、表面積が低減するため、耐酸化
性を高めることができる。
９％以上、特に好ましくは９９．５％以上であると焼結
体中の気孔を低減できるため、高温強度をさらに高める
ことができるとともに、表面積が低減するため、耐酸化
性を高めることができる。
【００３０】本発明の窒化珪素質焼結体は、窒化珪素か
らなる主成分に対し、副成分として、周期律表第３ａ族
元素を酸化物換算で２〜１０重量％、アルミニウムを酸
化物換算で２〜５重量％、過剰酸素を二酸化珪素換算で
０．５〜５重量％の割合で含有されることが好適で、組
成を上記の範囲内にすることにより、焼成過程で液相が
十分に発生し、緻密体を得やすくなるとともに、高温焼
成が不要となり、窒化珪素の粒成長を抑制して、常温強
度を高める効果がある。また、焼結体中の粒界相の分率
が適正化され、高温強度を高める効果がある。
らなる主成分に対し、副成分として、周期律表第３ａ族
元素を酸化物換算で２〜１０重量％、アルミニウムを酸
化物換算で２〜５重量％、過剰酸素を二酸化珪素換算で
０．５〜５重量％の割合で含有されることが好適で、組
成を上記の範囲内にすることにより、焼成過程で液相が
十分に発生し、緻密体を得やすくなるとともに、高温焼
成が不要となり、窒化珪素の粒成長を抑制して、常温強
度を高める効果がある。また、焼結体中の粒界相の分率
が適正化され、高温強度を高める効果がある。
【００３１】本発明に用いられる周期律表第３ａ族元素
としては、Ｙ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｍ等が挙げ
られるが、特に有意差は認められないが、安価に入手で
きる点でＹが好ましい。周期律表第３ａ族元素は、酸化
物換算で２〜１０重量％、特に４〜８重量％であること
が望ましい。ＲＥ（周期律表第３ａ族元素）量が上記の
範囲内にあると、粒界結晶相としてメリライト（ＲＥ2
Ｏ3・Ｓｉ3Ｎ4）や、ウォラストナイト（ＲＥＳｉ2Ｎ）
等（ＲＥは周期律表第３ａ族元素のうちの１種以上）の
耐酸化性に劣った結晶相を避けることができ、ＲＥ2Ｓ
ｉ3Ｎ2Ｏ5および／またはＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2結晶相
（ＲＥは周期律表第３ａ族元素のうちの１種以上）を形
成しやすくすることができる。
としては、Ｙ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｍ等が挙げ
られるが、特に有意差は認められないが、安価に入手で
きる点でＹが好ましい。周期律表第３ａ族元素は、酸化
物換算で２〜１０重量％、特に４〜８重量％であること
が望ましい。ＲＥ（周期律表第３ａ族元素）量が上記の
範囲内にあると、粒界結晶相としてメリライト（ＲＥ2
Ｏ3・Ｓｉ3Ｎ4）や、ウォラストナイト（ＲＥＳｉ2Ｎ）
等（ＲＥは周期律表第３ａ族元素のうちの１種以上）の
耐酸化性に劣った結晶相を避けることができ、ＲＥ2Ｓ
ｉ3Ｎ2Ｏ5および／またはＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2結晶相
（ＲＥは周期律表第３ａ族元素のうちの１種以上）を形
成しやすくすることができる。
【００３２】また、アルミニウムの酸化物換算による含
有量が、２〜５重量％、特に２．５〜４重量％の範囲内
にあると、粒界相の結晶化が容易になり、低温での焼結
性を高める効果がある。
有量が、２〜５重量％、特に２．５〜４重量％の範囲内
にあると、粒界相の結晶化が容易になり、低温での焼結
性を高める効果がある。
【００３３】さらに、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆｅおよ
びＮｂから選ばれる１種以上は、周期律表第３ａ族元素
が酸化物換算で２〜１０重量％、アルミニウムが酸化物
換算で２〜５重量％、過剰酸素が二酸化珪素換算で０．
５〜５重量％、残部が窒化珪素からなる組成物１００重
量部に対して、酸化物換算で０．５〜５重量部含有する
ことが望ましく、０．６〜３重量部の割合で含有するこ
とがさらに好適である。
びＮｂから選ばれる１種以上は、周期律表第３ａ族元素
が酸化物換算で２〜１０重量％、アルミニウムが酸化物
換算で２〜５重量％、過剰酸素が二酸化珪素換算で０．
５〜５重量％、残部が窒化珪素からなる組成物１００重
量部に対して、酸化物換算で０．５〜５重量部含有する
ことが望ましく、０．６〜３重量部の割合で含有するこ
とがさらに好適である。
【００３４】これらの成分は、焼結体の緻密化を阻害せ
ず、耐摩耗性を向上し、静的疲労特性を改善する効果が
ある。なお、タングステンの酸化物はＷＯ3、モリブデ
ンの酸化物はＭｏＯ3、銅の酸化物はＣｕ2Ｏ、マンガン
の酸化物はＭｎＯ2、鉄の酸化物はＦｅ2Ｏ3、ニオブの
酸化物はＮｂ2Ｏ5として扱う。
ず、耐摩耗性を向上し、静的疲労特性を改善する効果が
ある。なお、タングステンの酸化物はＷＯ3、モリブデ
ンの酸化物はＭｏＯ3、銅の酸化物はＣｕ2Ｏ、マンガン
の酸化物はＭｎＯ2、鉄の酸化物はＦｅ2Ｏ3、ニオブの
酸化物はＮｂ2Ｏ5として扱う。
【００３５】さらに、本発明の窒化珪素質焼結体は、過
剰酸素を含むものである。この過剰酸素量が過剰酸素を
二酸化珪素換算で０．５〜５重量％、特に１．５〜３．
５重量％の範囲内にあると、周期律表第３ａ元素のダイ
シリケートやモノシリケート等の結晶相の析出を抑制
し、非晶質膜が粒界に形成するのを防ぐため、高温強度
や静的疲労特性の劣化を防止できる。
剰酸素を含むものである。この過剰酸素量が過剰酸素を
二酸化珪素換算で０．５〜５重量％、特に１．５〜３．
５重量％の範囲内にあると、周期律表第３ａ元素のダイ
シリケートやモノシリケート等の結晶相の析出を抑制
し、非晶質膜が粒界に形成するのを防ぐため、高温強度
や静的疲労特性の劣化を防止できる。
【００３６】なお、過剰酸素とは、焼結体中の全酸素量
から焼結体中のＲＥ（周期律表第３ａ族元素）酸化物
（ただし、ＲＥ2Ｏ3で換算する）及びＡｌ、Ｗ、Ｍｏ、
Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｂから選ばれる１種以上が化学量
論的に形成した酸化物に用いられる酸素を除いた残りの
酸素をいい、その殆ど全てが窒化珪素原料に含有される
酸素、または焼結助剤として添加する二酸化珪素として
混入するものである。したがって、本発明の過剰酸素は
全て二酸化珪素（ＳｉＯ2）で存在すると仮定する。
から焼結体中のＲＥ（周期律表第３ａ族元素）酸化物
（ただし、ＲＥ2Ｏ3で換算する）及びＡｌ、Ｗ、Ｍｏ、
Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｂから選ばれる１種以上が化学量
論的に形成した酸化物に用いられる酸素を除いた残りの
酸素をいい、その殆ど全てが窒化珪素原料に含有される
酸素、または焼結助剤として添加する二酸化珪素として
混入するものである。したがって、本発明の過剰酸素は
全て二酸化珪素（ＳｉＯ2）で存在すると仮定する。
【００３７】なお、本発明の窒化珪素質焼結体におい
て、ＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2Ｏ5、ＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2、Ａｌ2
ＲＥ4Ｏ9（ＲＥは周期律表第３ａ族元素のうちの１種以
上）や、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、ＦｅおよびＮｂから選
ばれる少なくとも１種の窒化物、炭化物、珪化物などの
粒界結晶相は、上記の結晶が形成されている限り、その
結晶粒子内に他元素を固溶していても、何ら差し支えな
い。
て、ＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2Ｏ5、ＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2、Ａｌ2
ＲＥ4Ｏ9（ＲＥは周期律表第３ａ族元素のうちの１種以
上）や、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、ＦｅおよびＮｂから選
ばれる少なくとも１種の窒化物、炭化物、珪化物などの
粒界結晶相は、上記の結晶が形成されている限り、その
結晶粒子内に他元素を固溶していても、何ら差し支えな
い。
【００３８】次に、本発明にかかる窒化珪素質焼結体を
製造するための方法について説明する。まず、出発原料
として窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）粉末、周期律表第３ａ族元
素酸化物（ＲＥ2Ｏ3）粉末、酸化アルミニウム（Ａｌ2
Ｏ3）粉末、酸化タングステン（ＷＯ3）粉末、酸化モリ
ブデン（ＭｏＯ3）粉末、酸化銅粉末（Ｃｕ2Ｏ）、酸化
マンガン粉末（ＭｎＯ2）、酸化鉄粉末（Ｆｅ2Ｏ3）、
酸化ニオブ粉末（Ｎｂ2Ｏ5）から選ばれる１種以上、所
望により酸化珪素（ＳｉＯ2）の粉末を用意し、これら
を前述したような比率で調製する。
製造するための方法について説明する。まず、出発原料
として窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）粉末、周期律表第３ａ族元
素酸化物（ＲＥ2Ｏ3）粉末、酸化アルミニウム（Ａｌ2
Ｏ3）粉末、酸化タングステン（ＷＯ3）粉末、酸化モリ
ブデン（ＭｏＯ3）粉末、酸化銅粉末（Ｃｕ2Ｏ）、酸化
マンガン粉末（ＭｎＯ2）、酸化鉄粉末（Ｆｅ2Ｏ3）、
酸化ニオブ粉末（Ｎｂ2Ｏ5）から選ばれる１種以上、所
望により酸化珪素（ＳｉＯ2）の粉末を用意し、これら
を前述したような比率で調製する。
【００３９】なお、これらの酸化物は、上記以外の化学
式で表される酸化物を用いてもかまわないが、組成は上
記の化学式で算出するものとする。例えば、ＣｅＯ2粉
末を用いることができる。ただし、添加量は化学式Ｃｅ
2Ｏ3で算出する必要がある。
式で表される酸化物を用いてもかまわないが、組成は上
記の化学式で算出するものとする。例えば、ＣｅＯ2粉
末を用いることができる。ただし、添加量は化学式Ｃｅ
2Ｏ3で算出する必要がある。
【００４０】なお、酸化珪素成分としては、窒化珪素粉
末中に不可避的に含まれる不純物酸素が用いられるが、
この不純物酸素が少ない原料を用いる場合には、上記組
成に対してさらにＳｉＯ2粉末を添加すれば良く、この
時の過剰酸素（ＳｉＯ2）量は、窒化珪素に含まれてい
る酸素をＳｉＯ2に換算した量と添加したＳｉＯ2粉末と
の合計量である。
末中に不可避的に含まれる不純物酸素が用いられるが、
この不純物酸素が少ない原料を用いる場合には、上記組
成に対してさらにＳｉＯ2粉末を添加すれば良く、この
時の過剰酸素（ＳｉＯ2）量は、窒化珪素に含まれてい
る酸素をＳｉＯ2に換算した量と添加したＳｉＯ2粉末と
の合計量である。
【００４１】そして、上記のように所定の割合で調製し
た混合粉末を、公知の成形手段、例えば金型プレス成
形、鋳込み成形、押出成形、射出成形、冷間静水圧プレ
ス成形等により任意の形状に成形する。しかる後、得ら
れた成形体を公知の焼成手段、例えば常圧焼成法、窒素
ガス圧焼成法等により１６５０〜１８００℃非酸化性雰
囲気中で焼成して相対密度９９％以上に緻密化する。
た混合粉末を、公知の成形手段、例えば金型プレス成
形、鋳込み成形、押出成形、射出成形、冷間静水圧プレ
ス成形等により任意の形状に成形する。しかる後、得ら
れた成形体を公知の焼成手段、例えば常圧焼成法、窒素
ガス圧焼成法等により１６５０〜１８００℃非酸化性雰
囲気中で焼成して相対密度９９％以上に緻密化する。
【００４２】ここで、上記焼成温度を限定した理由は、
焼成温度が１６５０℃より低いと十分な緻密体が得られ
ず、１８００℃を越えると窒化珪素粒子の粒成長が著し
くなり常温強度の向上が困難であるためである。
焼成温度が１６５０℃より低いと十分な緻密体が得られ
ず、１８００℃を越えると窒化珪素粒子の粒成長が著し
くなり常温強度の向上が困難であるためである。
【００４３】なお、相対密度９５％程度の窒化珪素質焼
結体に対して、窒素またはアルゴンガスによって１００
０気圧以上の高圧下で熱処理する、いわゆる熱間静水圧
焼成（ＨＩＰ）を施し、緻密化することもできる。
結体に対して、窒素またはアルゴンガスによって１００
０気圧以上の高圧下で熱処理する、いわゆる熱間静水圧
焼成（ＨＩＰ）を施し、緻密化することもできる。
【００４４】次に得られた焼結体を８００℃〜１３００
℃で熱処理することにより粒界相の一部を結晶化させる
ことが望ましい。処理温度が８００℃より低いと粒界相
の結晶化が難しく、１３００℃を越えると、窒化珪素質
焼結体中の粒界相が他の結晶相に結晶化してしまう傾向
があるためである。
℃で熱処理することにより粒界相の一部を結晶化させる
ことが望ましい。処理温度が８００℃より低いと粒界相
の結晶化が難しく、１３００℃を越えると、窒化珪素質
焼結体中の粒界相が他の結晶相に結晶化してしまう傾向
があるためである。
【００４５】特に、結晶化処理にあたっては、粒界相中
にＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2Ｏ5および／またはＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ7
Ｎ2（ＲＥは周期律表第３ａ族元素のうちの１種以上）
で表される結晶相およびＡｌ2ＲＥ4Ｏ9（ＲＥは周期律
表第３ａ族元素のうちの１種以上）を析出させる上で
は、９００℃〜１０００℃で核生成を促し、１１００℃
〜１２００℃で核生成させるという多段の熱処理をする
ことが望ましい。熱処理時の雰囲気は大気中等の酸化雰
囲気や窒素、アルゴン等の非酸化性雰囲気のいずれでも
構わない。
にＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2Ｏ5および／またはＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ7
Ｎ2（ＲＥは周期律表第３ａ族元素のうちの１種以上）
で表される結晶相およびＡｌ2ＲＥ4Ｏ9（ＲＥは周期律
表第３ａ族元素のうちの１種以上）を析出させる上で
は、９００℃〜１０００℃で核生成を促し、１１００℃
〜１２００℃で核生成させるという多段の熱処理をする
ことが望ましい。熱処理時の雰囲気は大気中等の酸化雰
囲気や窒素、アルゴン等の非酸化性雰囲気のいずれでも
構わない。
【００４６】本発明の窒化珪素質焼結体は、使用温度が
８００℃〜１０００℃の耐熱部材として有用であり、特
にガスタービン用部品、自動車用高温部品などに好適に
使用されるものである。
８００℃〜１０００℃の耐熱部材として有用であり、特
にガスタービン用部品、自動車用高温部品などに好適に
使用されるものである。
【００４７】
【実施例】出発原料として窒化珪素粉末（ＢＥＴ比表面
積９ｍ2／ｇ、α率９２％、酸素量１．０重量％）と、
各種の周期律表第３ａ族元素酸化物（ＲＥＯ2またはＲ
Ｅ2Ｏ3）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化タング
ステン（ＷＯ3）、酸化モリブデン（ＭｏＯ3）、酸化銅
（Ｃｕ2ＯまたはＣｕＯ）、酸化マンガン（ＭｎＯ2）、
酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）、二酸化
珪素（ＳｉＯ2）の粉末を用い、焼結体中における組成
が表１および表２に示す割合となるように調合し、溶媒
とともに窒化珪素ボールにて混合粉砕した後、スプレー
ドライヤーで乾燥造粒して顆粒を製作し、該顆粒を金型
に充填して１００ＭＰａの圧力で金型プレス成形するこ
とにより成形体を作製した。
積９ｍ2／ｇ、α率９２％、酸素量１．０重量％）と、
各種の周期律表第３ａ族元素酸化物（ＲＥＯ2またはＲ
Ｅ2Ｏ3）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化タング
ステン（ＷＯ3）、酸化モリブデン（ＭｏＯ3）、酸化銅
（Ｃｕ2ＯまたはＣｕＯ）、酸化マンガン（ＭｎＯ2）、
酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）、二酸化
珪素（ＳｉＯ2）の粉末を用い、焼結体中における組成
が表１および表２に示す割合となるように調合し、溶媒
とともに窒化珪素ボールにて混合粉砕した後、スプレー
ドライヤーで乾燥造粒して顆粒を製作し、該顆粒を金型
に充填して１００ＭＰａの圧力で金型プレス成形するこ
とにより成形体を作製した。
【００４８】そして、得られた成形体を炭化珪素質のこ
う鉢に入れて、カーボンヒーターを用い、常圧窒素雰囲
気中にて１７５０℃の温度まで昇温し、この温度にて５
時間保持した後炉冷し、窒化珪素質焼結体を製作した。
さらに、得られた焼結体は、多段加熱を行うため、まず
８００℃で３時間熱処理した後、試料Ｎｏ．１〜３８お
よび４１〜４５を１０００℃、試料Ｎｏ．３９を６００
℃、試料Ｎｏ．４０を１４００℃でそれぞれ１０時間保
持し、熱処理を行った。
う鉢に入れて、カーボンヒーターを用い、常圧窒素雰囲
気中にて１７５０℃の温度まで昇温し、この温度にて５
時間保持した後炉冷し、窒化珪素質焼結体を製作した。
さらに、得られた焼結体は、多段加熱を行うため、まず
８００℃で３時間熱処理した後、試料Ｎｏ．１〜３８お
よび４１〜４５を１０００℃、試料Ｎｏ．３９を６００
℃、試料Ｎｏ．４０を１４００℃でそれぞれ１０時間保
持し、熱処理を行った。
【００４９】そして、得られた窒化珪素質焼結体の主結
晶相及び粒界を構成する結晶相について、Ｘ線回折によ
り分析するとともに、ＪＩＳＲ１６０１の形状に加工し
て試験片を作製し、これらの試料を用いて、ＪＩＳＲ１
６０１に基づく室温及び１０００℃での４点曲げ強度、
静的疲労特性、耐酸化性の測定を行った。
晶相及び粒界を構成する結晶相について、Ｘ線回折によ
り分析するとともに、ＪＩＳＲ１６０１の形状に加工し
て試験片を作製し、これらの試料を用いて、ＪＩＳＲ１
６０１に基づく室温及び１０００℃での４点曲げ強度、
静的疲労特性、耐酸化性の測定を行った。
【００５０】また、静的疲労特性は１０００℃の大気中
で曲げ試験で行い、７００ＭＰａの一定応力を負荷した
ときの破断時間（応力破断時間）で評価した。また、耐
酸化性は１０００℃で１０００時間の大気中での暴露試
験によるによる重量増加量で評価した。結果を表１およ
び表２に示す。
で曲げ試験で行い、７００ＭＰａの一定応力を負荷した
ときの破断時間（応力破断時間）で評価した。また、耐
酸化性は１０００℃で１０００時間の大気中での暴露試
験によるによる重量増加量で評価した。結果を表１およ
び表２に示す。
【００５１】
【表１】
【００５２】
【表２】
【００５３】ここで、表１、表２において、組成のＳＮ
は窒化珪素を表し、ＲＥ2Ｏ3は周期律表第３ａ族元素の
酸化物を表す。また、粒界結晶相として、Ｘ、Ｙ、Ｚ
は、それぞれＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2Ｏ5、ＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ
7Ｎ2、Ａｌ2ＲＥ4Ｏ9を表し、Ａはアパタイト、Ｗはウ
ォラストナイト、Ｍはメリライト、Ｄはダイシリケート
を表す。また、Ｇは粒界相が結晶化しておらず非晶質で
あることを表す。さらに、α割合とは、ＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2
Ｏ5（２１１）および／またはＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ
2（１０２）（ＲＥは周期律表第３ａ族元素のうちの１
種以上）のＳｉ3Ｎ4（２００）に対するピーク比を示
し、β粒径とは、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｂの
うち少なくとも１種の窒化物、炭化物、珪化物から選ば
れる少なくとも１種の結晶粒子の粒径を示している。
は窒化珪素を表し、ＲＥ2Ｏ3は周期律表第３ａ族元素の
酸化物を表す。また、粒界結晶相として、Ｘ、Ｙ、Ｚ
は、それぞれＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2Ｏ5、ＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ
7Ｎ2、Ａｌ2ＲＥ4Ｏ9を表し、Ａはアパタイト、Ｗはウ
ォラストナイト、Ｍはメリライト、Ｄはダイシリケート
を表す。また、Ｇは粒界相が結晶化しておらず非晶質で
あることを表す。さらに、α割合とは、ＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2
Ｏ5（２１１）および／またはＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ
2（１０２）（ＲＥは周期律表第３ａ族元素のうちの１
種以上）のＳｉ3Ｎ4（２００）に対するピーク比を示
し、β粒径とは、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｂの
うち少なくとも１種の窒化物、炭化物、珪化物から選ば
れる少なくとも１種の結晶粒子の粒径を示している。
【００５４】本発明の試料Ｎｏ．１〜２３、２５〜３８
は常温強度が１０００ＭＰａ以上、１０００℃の高温強
度が８００ＭＰａ以上、静的疲労特性において応力破断
時間が５０時間以上、耐酸化性の重量増加量が０．２ｍ
ｇ／ｃｍ2以下、耐摩耗試験における摩耗体積が１５ｍ
ｍ3以下であった。
は常温強度が１０００ＭＰａ以上、１０００℃の高温強
度が８００ＭＰａ以上、静的疲労特性において応力破断
時間が５０時間以上、耐酸化性の重量増加量が０．２ｍ
ｇ／ｃｍ2以下、耐摩耗試験における摩耗体積が１５ｍ
ｍ3以下であった。
【００５５】一方、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆｅおよび
Ｎｂのうち少なくとも１種の酸化物含有量が０重量％と
本発明の範囲外の試料Ｎｏ．２４は、常温強度が１０９
０ＭＰａ、１０００℃の高温強度が８９０ＭＰａ、静的
疲労特性において応力破断時間が１００時間以上、耐酸
化性の重量増加量が０．１５ｍｇ／ｃｍ2であったが、
耐摩耗試験における摩耗体積が２１ｍｍ3と大きかっ
た。
Ｎｂのうち少なくとも１種の酸化物含有量が０重量％と
本発明の範囲外の試料Ｎｏ．２４は、常温強度が１０９
０ＭＰａ、１０００℃の高温強度が８９０ＭＰａ、静的
疲労特性において応力破断時間が１００時間以上、耐酸
化性の重量増加量が０．１５ｍｇ／ｃｍ2であったが、
耐摩耗試験における摩耗体積が２１ｍｍ3と大きかっ
た。
【００５６】また、粒界相にＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2Ｏ5および／
またはＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2のない本発明の範囲外の試
料Ｎｏ．３９〜４５は、いずれも静的疲労特性が３０時
間以下と短かかった。
またはＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2のない本発明の範囲外の試
料Ｎｏ．３９〜４５は、いずれも静的疲労特性が３０時
間以下と短かかった。
【００５７】
【発明の効果】本発明の窒化珪素質焼結体は、窒化珪素
からなる主結晶相の粒界相に特定の結晶相を析出させる
ことにより、常温から１０００℃までの強度、静的疲労
特性、耐酸化性および耐酸化性に優れた窒化珪素質焼結
体を作製することができる。
からなる主結晶相の粒界相に特定の結晶相を析出させる
ことにより、常温から１０００℃までの強度、静的疲労
特性、耐酸化性および耐酸化性に優れた窒化珪素質焼結
体を作製することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G001 BA01 BA03 BA04 BA08 BA12 BA32 BA73 BB21 BB24 BB31 BB32 BB37 BB48 BB49 BB51 BC12 BC57 BD11 BD12 BD14 BD15 BD18 BD37 BE22 BE26 BE33
Claims (6)
- 【請求項１】窒化珪素を主結晶相とし、その粒界相に、
ＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2Ｏ5および／またはＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2
（ＲＥは周期律表第３ａ族元素のうちの１種以上）で表
される結晶相と、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、ＦｅおよびＮ
ｂのうち少なくとも１種の窒化物、炭化物および珪化物
から選ばれる少なくとも１種の結晶相とを含むことを特
徴とする窒化珪素質焼結体。 - 【請求項２】周期律表第３ａ族元素が酸化物換算で２〜
１０重量％、アルミニウムが酸化物換算で２〜５重量
％、過剰酸素が二酸化珪素換算で０．５〜５重量％、残
部が窒化珪素からなる組成物１００重量部に対して、
Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、ＦｅおよびＮｂのうち少なくと
も１種を酸化物換算で０．５〜５重量部の割合で含有す
ることを特徴とする請求項１記載の窒化珪素質焼結体。 - 【請求項３】Ｘ線回折において、Ｓｉ3Ｎ4（２００）の
ピーク強度に対するＲＥ2Ｓｉ3Ｎ2Ｏ5（２１１）および
／またはＲＥ3ＡｌＳｉ2Ｏ7Ｎ2（１０２）（ＲＥは周期
律表第３ａ族元素のうちの１種以上）のピーク強度比が
０．０１以上であることを特徴とする請求項１または２
記載の窒化珪素質焼結体。 - 【請求項４】Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、ＦｅおよびＮｂか
ら選ばれる少なくとも１種の窒化物、炭化物、珪化物か
らなる結晶粒子の平均粒径が３μｍ以下であることを特
徴とする請求項１乃至３記載の窒化珪素質焼結体。 - 【請求項５】相対密度が９９％以上であることを特徴と
する請求項１乃至４のうちいずれかに記載の窒化珪素質
焼結体。 - 【請求項６】さらにＡｌ2ＲＥ4Ｏ9（ＲＥは周期律表第
３ａ族元素のうちの少なくとも１種）で表される結晶相
を粒界相に含むことを特徴とする請求項１乃至５のうち
いずれかに記載の窒化珪素質焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000017943A JP4651144B2 (ja) | 2000-01-24 | 2000-01-24 | 窒化珪素質焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000017943A JP4651144B2 (ja) | 2000-01-24 | 2000-01-24 | 窒化珪素質焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001206774A true JP2001206774A (ja) | 2001-07-31 |
| JP4651144B2 JP4651144B2 (ja) | 2011-03-16 |
Family
ID=18544861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000017943A Expired - Fee Related JP4651144B2 (ja) | 2000-01-24 | 2000-01-24 | 窒化珪素質焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4651144B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002293639A (ja) * | 2001-03-29 | 2002-10-09 | Kyocera Corp | 窒化珪素質焼結体 |
| JP2008288110A (ja) * | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミックヒータ |
| US7642209B2 (en) | 2003-08-26 | 2010-01-05 | Kyocera Corporation | Silicon nitride sintered material and method for manufacturing |
| US8227726B2 (en) | 2006-05-18 | 2012-07-24 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ceramic heater and glow plug |
| WO2019044153A1 (ja) * | 2017-08-30 | 2019-03-07 | ボッシュ株式会社 | グロープラグ用のセラミックヒータ及びグロープラグ用のセラミックヒータの製造方法 |
| CN109804253A (zh) * | 2016-10-31 | 2019-05-24 | 京瓷株式会社 | 探针卡用基板、探针卡和检测装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0987037A (ja) * | 1995-07-18 | 1997-03-31 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 窒化ケイ素質焼結体とその製造方法 |
| JPH09100168A (ja) * | 1995-10-03 | 1997-04-15 | Mitsubishi Materials Corp | 窒化珪素質焼結体及びその製造方法 |
| JPH09157028A (ja) * | 1995-11-30 | 1997-06-17 | Kyocera Corp | 窒化珪素質焼結体およびその製造方法 |
| JPH11236269A (ja) * | 1998-02-25 | 1999-08-31 | Kyocera Corp | 窒化珪素質焼結体およびそれを用いた切削工具 |
-
2000
- 2000-01-24 JP JP2000017943A patent/JP4651144B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0987037A (ja) * | 1995-07-18 | 1997-03-31 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 窒化ケイ素質焼結体とその製造方法 |
| JPH09100168A (ja) * | 1995-10-03 | 1997-04-15 | Mitsubishi Materials Corp | 窒化珪素質焼結体及びその製造方法 |
| JPH09157028A (ja) * | 1995-11-30 | 1997-06-17 | Kyocera Corp | 窒化珪素質焼結体およびその製造方法 |
| JPH11236269A (ja) * | 1998-02-25 | 1999-08-31 | Kyocera Corp | 窒化珪素質焼結体およびそれを用いた切削工具 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002293639A (ja) * | 2001-03-29 | 2002-10-09 | Kyocera Corp | 窒化珪素質焼結体 |
| JP4671524B2 (ja) * | 2001-03-29 | 2011-04-20 | 京セラ株式会社 | 窒化珪素質焼結体の製造方法 |
| US7642209B2 (en) | 2003-08-26 | 2010-01-05 | Kyocera Corporation | Silicon nitride sintered material and method for manufacturing |
| US8227726B2 (en) | 2006-05-18 | 2012-07-24 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ceramic heater and glow plug |
| JP2008288110A (ja) * | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミックヒータ |
| CN109804253A (zh) * | 2016-10-31 | 2019-05-24 | 京瓷株式会社 | 探针卡用基板、探针卡和检测装置 |
| WO2019044153A1 (ja) * | 2017-08-30 | 2019-03-07 | ボッシュ株式会社 | グロープラグ用のセラミックヒータ及びグロープラグ用のセラミックヒータの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4651144B2 (ja) | 2011-03-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7192899B2 (en) | Silicon nitride sintered body having high heat conductivity and silicon nitride structural element | |
| JP2001206774A (ja) | 窒化珪素質焼結体 | |
| JP3208181B2 (ja) | 窒化ケイ素系焼結体 | |
| JP3290685B2 (ja) | 窒化ケイ素系焼結体 | |
| JPH07330436A (ja) | 窒化珪素質耐熱部材およびその製造方法 | |
| JP3426823B2 (ja) | 窒化珪素質焼結体およびその製造方法 | |
| JPH09157028A (ja) | 窒化珪素質焼結体およびその製造方法 | |
| US6297184B1 (en) | Sintered product of silicon nitride | |
| JP4671524B2 (ja) | 窒化珪素質焼結体の製造方法 | |
| JP3124863B2 (ja) | 窒化珪素質焼結体及びその製法 | |
| JP3667145B2 (ja) | 窒化珪素質焼結体 | |
| JP2746761B2 (ja) | 窒化珪素−炭化珪素質複合焼結体の製造方法 | |
| JPH09142935A (ja) | 窒化珪素質焼結体およびその製造方法 | |
| JPH1081568A (ja) | 窒化珪素−炭化珪素複合焼結体及びその製造方法 | |
| JP2684250B2 (ja) | 窒化珪素質焼結体及びその製造方法 | |
| JP3124867B2 (ja) | 窒化珪素質焼結体及びその製造方法 | |
| JPH05139840A (ja) | 窒化珪素質焼結体およびその製造方法 | |
| JP3810236B2 (ja) | 窒化珪素質焼結体及びその製造方法 | |
| JP2783720B2 (ja) | 窒化珪素質焼結体及びその製法 | |
| JP3034099B2 (ja) | 窒化珪素質焼結体およびその製造方法 | |
| JP3216973B2 (ja) | 窒化珪素質焼結体及びその製造方法 | |
| JP2000247747A (ja) | 窒化珪素質焼結体 | |
| JP3662628B2 (ja) | 窒化珪素質焼結体およびその製造方法 | |
| JP3207045B2 (ja) | 窒化珪素質焼結体の製造方法 | |
| JP3207065B2 (ja) | 窒化珪素質焼結体 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070119 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091028 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091222 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100218 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100608 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100706 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101116 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101214 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4651144 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131224 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |