JP3216236B2 - 低熱伝導セラミックスの製造方法 - Google Patents
低熱伝導セラミックスの製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は，反応焼結Ｓｉ3
Ｎ4 をマトリックス材とする低熱伝導率セラミックスの
製造方法に関する。
Ｎ4 をマトリックス材とする低熱伝導率セラミックスの
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，セラミックスに関して，耐衝撃
性，耐食性の向上を目的として酸化物を複合した反応焼
結系セラミックスは，例えば，特開昭６０−９６５７５
号公報に開示されたものがある。該公報に開示された窒
化珪素質複合焼結体は，金属珪素２０〜９０重量％，窒
化硼素３〜４０重量％，金属アルミニウム１〜２０重量
％及び酸化物としてＡｌ2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 ，Ｙ2 Ｏ3 ，
Ｃｒ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 ，ＭｇＯ及びＣａＯの少なくとも
１種の５〜６０重量％からなる成形体を窒素含有雰囲気
下１５００℃以下で焼成した反応焼結法によるものであ
る。そして，該窒化珪素質複合焼結体は，高合金鋼に対
する耐食性があり，耐熱衝撃性があって高強度を有する
というものである。
性，耐食性の向上を目的として酸化物を複合した反応焼
結系セラミックスは，例えば，特開昭６０−９６５７５
号公報に開示されたものがある。該公報に開示された窒
化珪素質複合焼結体は，金属珪素２０〜９０重量％，窒
化硼素３〜４０重量％，金属アルミニウム１〜２０重量
％及び酸化物としてＡｌ2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 ，Ｙ2 Ｏ3 ，
Ｃｒ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 ，ＭｇＯ及びＣａＯの少なくとも
１種の５〜６０重量％からなる成形体を窒素含有雰囲気
下１５００℃以下で焼成した反応焼結法によるものであ
る。そして，該窒化珪素質複合焼結体は，高合金鋼に対
する耐食性があり，耐熱衝撃性があって高強度を有する
というものである。
【０００３】また，特開昭６４−５９７６号公報には，
複合セラミックス及びその製造法が開示されている。該
複合セラミックスは，Ｓｉ系窒化物及び無機化合物から
なる粒子またはウィスカーが互いに絡まり固結した気孔
率３０％以下の焼結体であり，その製造方法は，無機化
合物である酸化物，炭化物，窒化物，酸窒化物，ホウ化
物およびケイ化物の少なくとも一種と，Ｓｉ粒子からな
る混合物の成形体を，窒化性雰囲気中で加熱して焼結体
粒子間にウィスカーを生成させ，ウィスカーにより粒子
間を結合するものである。
複合セラミックス及びその製造法が開示されている。該
複合セラミックスは，Ｓｉ系窒化物及び無機化合物から
なる粒子またはウィスカーが互いに絡まり固結した気孔
率３０％以下の焼結体であり，その製造方法は，無機化
合物である酸化物，炭化物，窒化物，酸窒化物，ホウ化
物およびケイ化物の少なくとも一種と，Ｓｉ粒子からな
る混合物の成形体を，窒化性雰囲気中で加熱して焼結体
粒子間にウィスカーを生成させ，ウィスカーにより粒子
間を結合するものである。
【０００４】また，特開平１−２０３２６９号公報に
は，窒化珪素質焼結体用原料の予備処理方法が開示され
ている。該窒化珪素質焼結体用原料の予備処理方法は，
窒化珪素質粉末に対して５〜２０重量％の有機金属高分
子を混合し，これを有機溶媒にてスラリーとなし，この
スラリーを粉末とした後，これを成形した成形体を，ま
たはスラリーを直接鋳込み成形を行うことによって得ら
れた成形体を，非酸化性雰囲気中もしくは真空中で，１
３５０〜１８００℃，１時間以上保持して熱処理するも
のである。
は，窒化珪素質焼結体用原料の予備処理方法が開示され
ている。該窒化珪素質焼結体用原料の予備処理方法は，
窒化珪素質粉末に対して５〜２０重量％の有機金属高分
子を混合し，これを有機溶媒にてスラリーとなし，この
スラリーを粉末とした後，これを成形した成形体を，ま
たはスラリーを直接鋳込み成形を行うことによって得ら
れた成形体を，非酸化性雰囲気中もしくは真空中で，１
３５０〜１８００℃，１時間以上保持して熱処理するも
のである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，セラミ
ックスに関して，高強度，低熱伝導を目的として，アル
ミナなどの酸化物を単独で添加しても，特性的に不十分
であることが多い。また，図２に示すように，窒化ケイ
素反応焼結のマトリックス１中に非晶質の窒化ケイ素４
を分散させたとしても，高強度を確保し，低熱伝導化す
るとは限らないものである。
ックスに関して，高強度，低熱伝導を目的として，アル
ミナなどの酸化物を単独で添加しても，特性的に不十分
であることが多い。また，図２に示すように，窒化ケイ
素反応焼結のマトリックス１中に非晶質の窒化ケイ素４
を分散させたとしても，高強度を確保し，低熱伝導化す
るとは限らないものである。
【０００６】この発明の目的は，上記の課題を解決する
ことであり，低熱伝導率で且つ高強度のセラミックスを
得るため，酸化物相と反応焼結Ｓｉ3 Ｎ4 のマトリック
スとの間の境界相に別の材料からなる介在層を存在させ
た低熱伝導セラミックスの製造方法を提供することであ
る。
ことであり，低熱伝導率で且つ高強度のセラミックスを
得るため，酸化物相と反応焼結Ｓｉ3 Ｎ4 のマトリック
スとの間の境界相に別の材料からなる介在層を存在させ
た低熱伝導セラミックス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】この発明は，酸化物の粉
末を有機ケイ素ポリマー中に浸し，前記酸化物の粉末の
表面を有機ケイ素ポリマーで濡らすステップと，前記有
機ケイ素ポリマーを熱分解させて前記酸化物の粉末の表
面を被覆するステップと，これをＳｉ粉末と混合して成
形して成形体を作製するステップと，前記成形体を窒素
雰囲気中で焼成して焼結体を作製するステップとからな
ることを特徴とする低熱伝導セラミックスの製造方法に
関する。
末を有機ケイ素ポリマー中に浸し，前記酸化物の粉末の
表面を有機ケイ素ポリマーで濡らすステップと，前記有
機ケイ素ポリマーを熱分解させて前記酸化物の粉末の表
面を被覆するステップと，これをＳｉ粉末と混合して成
形して成形体を作製するステップと，前記成形体を窒素
雰囲気中で焼成して焼結体を作製するステップとからな
ることを特徴とする低熱伝導セラミックスの製造方法に
関する。
【０００８】前記酸化物が複合酸化物である。具体的に
は，前記複合酸化物がＴｉＡｌ2 Ｏ5 ，Ｚｒ2 Ｐ
2 Ｏ7 ，Ａｌ6 Ｓｉ2 Ｏ13である。
は，前記複合酸化物がＴｉＡｌ2 Ｏ5 ，Ｚｒ2 Ｐ
2 Ｏ7 ，Ａｌ6 Ｓｉ2 Ｏ13である。
【０００９】この低熱伝導セラミックスの製造方法によ
って作製した低熱伝導セラミックスは，前記酸化物が前
記焼結体の反応焼結Ｓｉ3 Ｎ4 のマトリックスに分散し
ており，かつ前記酸化物と前記マトリックスとの境界相
に前記酸化物及び前記反応焼結Ｓｉ3 Ｎ4 とは異なる材
料からなる介在層が存在しているものである。
って作製した低熱伝導セラミックスは，前記酸化物が前
記焼結体の反応焼結Ｓｉ3 Ｎ4 のマトリックスに分散し
ており，かつ前記酸化物と前記マトリックスとの境界相
に前記酸化物及び前記反応焼結Ｓｉ3 Ｎ4 とは異なる材
料からなる介在層が存在しているものである。
【００１０】この低熱伝導セラミックスの製造方法は，
上記のように構成したので，Ｓｉ3Ｎ4 のマトリックス
中に分散する酸化物の表面に良好に境界相を形成させる
ことができる。
上記のように構成したので，Ｓｉ3Ｎ4 のマトリックス
中に分散する酸化物の表面に良好に境界相を形成させる
ことができる。
【００１１】また，この発明による製造方法で作製した
低熱伝導セラミックスは，酸化物が反応焼結Ｓｉ3 Ｎ4
のマトリックスに介在層を存在した状態で分散している
ので，フォノン散乱が生じ，セラミックスの低熱伝導化
を向上させることができ，しかも，酸化物の分散相と反
応焼結Ｓｉ3 Ｎ4 のマトリックスとの結合力を境界相で
向上させることができる。
低熱伝導セラミックスは，酸化物が反応焼結Ｓｉ3 Ｎ4
のマトリックスに介在層を存在した状態で分散している
ので，フォノン散乱が生じ，セラミックスの低熱伝導化
を向上させることができ，しかも，酸化物の分散相と反
応焼結Ｓｉ3 Ｎ4 のマトリックスとの結合力を境界相で
向上させることができる。
【００１２】一般に，セラミックスについては，高強度
化にするには組織を緻密にすることが望ましいが，組織
を緻密にすると，熱伝導率が高くなるものである。これ
に対して，この発明では，反応焼結Ｓｉ3 Ｎ4 のマトリ
ックス中に酸化物を分散させると共に，両者の境界相に
介在層を形成することによって，フォノン散乱を大きく
し，また，乱れ即ち非調和性を導入することで低熱伝導
化を達成できるものである。
化にするには組織を緻密にすることが望ましいが，組織
を緻密にすると，熱伝導率が高くなるものである。これ
に対して，この発明では，反応焼結Ｓｉ3 Ｎ4 のマトリ
ックス中に酸化物を分散させると共に，両者の境界相に
介在層を形成することによって，フォノン散乱を大きく
し，また，乱れ即ち非調和性を導入することで低熱伝導
化を達成できるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下，この発明による低熱伝導セ
ラミックスの製造方法の実施例を説明する。この発明に
よる製造方法によって作製した低熱伝導セラミックス
は，図１に示すように，酸化物２が反応焼結Ｓｉ3 Ｎ4
のマトリックス１に分散しており，しかも，酸化物２と
反応焼結Ｓｉ3 Ｎ4 のマトリックス１との境界相に酸化
物及び反応焼結Ｓｉ3 Ｎ4 とは異なる材料からなる介在
層３が形成されている。
ラミックスの製造方法の実施例を説明する。この発明に
よる製造方法によって作製した低熱伝導セラミックス
は，図１に示すように，酸化物２が反応焼結Ｓｉ3 Ｎ4
のマトリックス１に分散しており，しかも，酸化物２と
反応焼結Ｓｉ3 Ｎ4 のマトリックス１との境界相に酸化
物及び反応焼結Ｓｉ3 Ｎ4 とは異なる材料からなる介在
層３が形成されている。
【００１４】この低熱伝導セラミックスの製造方法にお
いて，酸化物２としては，チタン（Ｔｉ），アルミニウ
ム（Ａｌ），ジルコニウム（Ｚｒ），リン（Ｐ）及びケ
イ素（Ｓｉ）の元素群のうちの少なくとも１種以上の元
素と酸素（Ｏ）の化合物である。また，介在層３として
は，ケイ素（Ｓｉ）と，窒素（Ｎ），炭素（Ｃ）及び酸
素（Ｏ）のうちの一種以上の元素とからなる化合物であ
る。介在層３は，非晶質である。
いて，酸化物２としては，チタン（Ｔｉ），アルミニウ
ム（Ａｌ），ジルコニウム（Ｚｒ），リン（Ｐ）及びケ
イ素（Ｓｉ）の元素群のうちの少なくとも１種以上の元
素と酸素（Ｏ）の化合物である。また，介在層３として
は，ケイ素（Ｓｉ）と，窒素（Ｎ），炭素（Ｃ）及び酸
素（Ｏ）のうちの一種以上の元素とからなる化合物であ
る。介在層３は，非晶質である。
【００１５】この低熱伝導セラミックスの製造方法は，
次のようなステップによって達成することができる。こ
の低熱伝導セラミックスの製造方法は，酸化物の粉末を
有機ケイ素ポリマー中に浸し，酸化物粉末の表面を濡ら
すステップと，熱分解させるステップと，Ｓｉ粉末と混
合し，成形し，焼成するステップからなるものである。
この低熱伝導セラミックスの製造方法における酸化物２
は，複合酸化物であり，酸化アルミニウムチタン（Ｔｉ
Ａｌ2 Ｏ5 ），リン酸ジルコニウム（Ｚｒ2 Ｐ
2 Ｏ7 ），或いはムライト（Ａｌ6 Ｓｉ2 Ｏ13）を使用
することができるものである。
次のようなステップによって達成することができる。こ
の低熱伝導セラミックスの製造方法は，酸化物の粉末を
有機ケイ素ポリマー中に浸し，酸化物粉末の表面を濡ら
すステップと，熱分解させるステップと，Ｓｉ粉末と混
合し，成形し，焼成するステップからなるものである。
この低熱伝導セラミックスの製造方法における酸化物２
は，複合酸化物であり，酸化アルミニウムチタン（Ｔｉ
Ａｌ2 Ｏ5 ），リン酸ジルコニウム（Ｚｒ2 Ｐ
2 Ｏ7 ），或いはムライト（Ａｌ6 Ｓｉ2 Ｏ13）を使用
することができるものである。
【００１６】次に，この発明による低熱伝導セラミック
スの製造方法の一実施例を，図面を参照して説明する。
図１はこの発明による低熱伝導セラミックスの製造方法
を説明するための模式図である。実施例１では，酸化物
の粉末として平均粒径６．３μｍの複合酸化物粉末であ
るＴｉＡｌ2 Ｏ5 粉末を使用し，ＴｉＡｌ2 Ｏ5 粉末を
ポリカルボシランをトルエンで希釈した溶液中に入れ，
攪拌してＴｉＡｌ2 Ｏ5 粉末の表面を濡らし，次いで，
これを十分に乾燥させた。ＴｉＡｌ2 Ｏ5 粉末の表面に
付着したポリカルボシランを大気中にて８００℃で加熱
処理してＳｉＯ2 に転化させた。この処理によって，Ｔ
ｉＡｌ2 Ｏ5 粉末の表面をＳｉＯ2 で被覆することがで
きる。
スの製造方法の一実施例を，図面を参照して説明する。
図１はこの発明による低熱伝導セラミックスの製造方法
を説明するための模式図である。実施例１では，酸化物
の粉末として平均粒径６．３μｍの複合酸化物粉末であ
るＴｉＡｌ2 Ｏ5 粉末を使用し，ＴｉＡｌ2 Ｏ5 粉末を
ポリカルボシランをトルエンで希釈した溶液中に入れ，
攪拌してＴｉＡｌ2 Ｏ5 粉末の表面を濡らし，次いで，
これを十分に乾燥させた。ＴｉＡｌ2 Ｏ5 粉末の表面に
付着したポリカルボシランを大気中にて８００℃で加熱
処理してＳｉＯ2 に転化させた。この処理によって，Ｔ
ｉＡｌ2 Ｏ5 粉末の表面をＳｉＯ2 で被覆することがで
きる。
【００１７】ＳｉＯ2 で被覆したＴｉＡｌ2 Ｏ5 粉末
に，平均粒径０．３μｍのケイ素（Ｓｉ）粉末を所定の
割合，例えば，ＴｉＡｌ2 Ｏ5 ：３５重量％，Ｓｉ：６
５重量％等の種々の割合で配合し，蒸留水を媒体とし
て，ボールミルを用いて約３６時間程度混合した後に，
ボールミルから取り出して乾燥した。これらを乾燥後
に，これらを粉砕し，分級して成形用原料を作製した。
種々の割合で作製した種々の成形用原料をプレス法によ
り径１０ｍｍのペレット状に成形すると共に，４０×３
×４ｍｍの角棒状に成形した。ペレット状の成形体は，
熱伝導率の測定用に成形したものであり，また，角棒状
の成形体は，４点曲げ強度の測定用に成形したものであ
る。
に，平均粒径０．３μｍのケイ素（Ｓｉ）粉末を所定の
割合，例えば，ＴｉＡｌ2 Ｏ5 ：３５重量％，Ｓｉ：６
５重量％等の種々の割合で配合し，蒸留水を媒体とし
て，ボールミルを用いて約３６時間程度混合した後に，
ボールミルから取り出して乾燥した。これらを乾燥後
に，これらを粉砕し，分級して成形用原料を作製した。
種々の割合で作製した種々の成形用原料をプレス法によ
り径１０ｍｍのペレット状に成形すると共に，４０×３
×４ｍｍの角棒状に成形した。ペレット状の成形体は，
熱伝導率の測定用に成形したものであり，また，角棒状
の成形体は，４点曲げ強度の測定用に成形したものであ
る。
【００１８】これらの成形体を加熱して成形体からバイ
ンダーを除去し，９．５ａｔｍの窒素雰囲気中で最高１
４００℃まで加熱することによって焼結体を得た。この
時，Ｓｉ粉末がＳｉ3 Ｎ4 に転化し，複合酸化物である
ＴｉＡｌ2 Ｏ5 が分解生成物Ａｌ2 Ｏ3 とＴｉＯ2 にな
る。そして，複合酸化物粉末の表面には，ＳｉＯ2 又は
非晶質のＳｉ3 Ｎ4 ，即ち，ＮとＳｉとの化合物である
が窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4 ）そのものではないアモルフ
ァスになる。これらの焼結体は，図１に示すように，酸
化物２が窒化ケイ素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）のマトリックス１に
分散しており，しかも，酸化物２とＳｉ3 Ｎ4 マトリッ
クス１との境界相に酸化物２及びＳｉ3Ｎ4 とは異なる
材料からなる介在層３が形成されているものであった。
ンダーを除去し，９．５ａｔｍの窒素雰囲気中で最高１
４００℃まで加熱することによって焼結体を得た。この
時，Ｓｉ粉末がＳｉ3 Ｎ4 に転化し，複合酸化物である
ＴｉＡｌ2 Ｏ5 が分解生成物Ａｌ2 Ｏ3 とＴｉＯ2 にな
る。そして，複合酸化物粉末の表面には，ＳｉＯ2 又は
非晶質のＳｉ3 Ｎ4 ，即ち，ＮとＳｉとの化合物である
が窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4 ）そのものではないアモルフ
ァスになる。これらの焼結体は，図１に示すように，酸
化物２が窒化ケイ素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）のマトリックス１に
分散しており，しかも，酸化物２とＳｉ3 Ｎ4 マトリッ
クス１との境界相に酸化物２及びＳｉ3Ｎ4 とは異なる
材料からなる介在層３が形成されているものであった。
【００１９】また，この発明によって作製した低熱伝導
セラミックスを従来のセラミックスと比較するため，従
来のセラミックスとして，図２に示すような反応焼結Ｓ
ｉ3Ｎ4 のマトリックス１に酸化物２を被覆していない
非晶質のＳｉ3 Ｎ4 粒子４を分散させた焼結体を比較試
料として作製した。
セラミックスを従来のセラミックスと比較するため，従
来のセラミックスとして，図２に示すような反応焼結Ｓ
ｉ3Ｎ4 のマトリックス１に酸化物２を被覆していない
非晶質のＳｉ3 Ｎ4 粒子４を分散させた焼結体を比較試
料として作製した。
【００２０】ペレット状の焼結体の各試料を用いて，レ
ーザーフラッシュ法によって熱伝導率（ｗ／ｍ・ｋ）を
測定した。各試料についての結果を，図３のグラフに示
す。熱伝導率の測定結果としては，４本の試料の測定値
の平均を示している。図３は，酸化アルミニウムチタン
（ＴｉＡｌ2 Ｏ5 ）の添加量，即ち，配合量（重量％）
に対する熱伝導率（ｗ／ｍ・ｋ）の関係を示しており，
この発明によって作製した低熱伝導セラミックスの試料
を符号Ａで示し，従来の比較試料を符号Ｂで示してい
る。表面を被覆したこの発明によって作製した低熱伝導
セラミックスは，従来の酸化物２を被覆していない従来
のセラミックスより熱伝導率が低下していることが分か
る。
ーザーフラッシュ法によって熱伝導率（ｗ／ｍ・ｋ）を
測定した。各試料についての結果を，図３のグラフに示
す。熱伝導率の測定結果としては，４本の試料の測定値
の平均を示している。図３は，酸化アルミニウムチタン
（ＴｉＡｌ2 Ｏ5 ）の添加量，即ち，配合量（重量％）
に対する熱伝導率（ｗ／ｍ・ｋ）の関係を示しており，
この発明によって作製した低熱伝導セラミックスの試料
を符号Ａで示し，従来の比較試料を符号Ｂで示してい
る。表面を被覆したこの発明によって作製した低熱伝導
セラミックスは，従来の酸化物２を被覆していない従来
のセラミックスより熱伝導率が低下していることが分か
る。
【００２１】また，角棒状の焼結体の各試料を用いて，
４点曲げで各試料の強度を測定し，結果を図４のグラフ
に示す。セラミックスの強度の測定結果としては，５０
本の試料の測定値の平均を示している。図４は，酸化ア
ルミニウムチタン（ＴｉＡｌ2 Ｏ5 ）の添加量即ち配合
量（重量％）に対する強度（ＭＰａ）の関係を示してお
り，この発明による低熱伝導セラミックスの試料を符号
Ａで示し且つ従来の比較試料を符号Ｂで示している。表
面を被覆したこの発明による低熱伝導セラミックスは，
従来の被覆していないセラミックスより強度が向上して
いることが分かる。
４点曲げで各試料の強度を測定し，結果を図４のグラフ
に示す。セラミックスの強度の測定結果としては，５０
本の試料の測定値の平均を示している。図４は，酸化ア
ルミニウムチタン（ＴｉＡｌ2 Ｏ5 ）の添加量即ち配合
量（重量％）に対する強度（ＭＰａ）の関係を示してお
り，この発明による低熱伝導セラミックスの試料を符号
Ａで示し且つ従来の比較試料を符号Ｂで示している。表
面を被覆したこの発明による低熱伝導セラミックスは，
従来の被覆していないセラミックスより強度が向上して
いることが分かる。
【００２２】次に，この発明による低熱伝導セラミック
スの製造方法の別の実施例を説明する。実施例２では，
実施例１におけるポリカルボシランに換えてポリシラザ
ンを用い，そのポリシラザンで酸化物の表面を濡らした
後，アンモニア雰囲気でポリシラザンを熱分解させ，ポ
リシラザンの被覆層を非晶質のＳｉ3 Ｎ4 に転化させ
た。このようにして得た粉末原料を，上記と同様に，種
々の割合で作製した種々の成形用原料をペレット状と角
棒状の成形体に作製し，該成形体を焼成して焼結体を得
た。上記と同様に，熱伝導率と４点曲げ試験による強度
とを測定した。その結果，この実施例２による低熱伝導
セラミックスは，従来の比較試料と比較して熱伝導率に
ついて約８％の低減が達成でき，また，強度について約
１５％の向上が確認できた。
スの製造方法の別の実施例を説明する。実施例２では，
実施例１におけるポリカルボシランに換えてポリシラザ
ンを用い，そのポリシラザンで酸化物の表面を濡らした
後，アンモニア雰囲気でポリシラザンを熱分解させ，ポ
リシラザンの被覆層を非晶質のＳｉ3 Ｎ4 に転化させ
た。このようにして得た粉末原料を，上記と同様に，種
々の割合で作製した種々の成形用原料をペレット状と角
棒状の成形体に作製し，該成形体を焼成して焼結体を得
た。上記と同様に，熱伝導率と４点曲げ試験による強度
とを測定した。その結果，この実施例２による低熱伝導
セラミックスは，従来の比較試料と比較して熱伝導率に
ついて約８％の低減が達成でき，また，強度について約
１５％の向上が確認できた。
【００２３】また，この発明による低熱伝導セラミック
スの製造方法の更に別の実施例を説明する。実施例３で
は，実施例１における酸化物としてのＴｉＡｌ2 Ｏ5 に
換えてムライト（Ａｌ6 Ｓｉ2 Ｏ13）を用い，同様のス
テップによって焼結体を得た。上記と同様に，熱伝導率
と４点曲げ試験による強度とを測定した。その結果，実
施例３による低熱伝導セラミックスは，従来の比較試料
と比較して熱伝導率について約５％の低減が達成でき，
また，強度について約９％の向上が確認できた。
スの製造方法の更に別の実施例を説明する。実施例３で
は，実施例１における酸化物としてのＴｉＡｌ2 Ｏ5 に
換えてムライト（Ａｌ6 Ｓｉ2 Ｏ13）を用い，同様のス
テップによって焼結体を得た。上記と同様に，熱伝導率
と４点曲げ試験による強度とを測定した。その結果，実
施例３による低熱伝導セラミックスは，従来の比較試料
と比較して熱伝導率について約５％の低減が達成でき，
また，強度について約９％の向上が確認できた。
【００２４】また，この発明による低熱伝導セラミック
スの製造方法の他の実施例を説明する。実施例４では，
実施例１における酸化物としてのＴｉＡｌ2 Ｏ5 に換え
てリン酸ジルコニウム（Ｚｒ2 Ｐ2 Ｏ7 ）を用い，同様
のステップによって焼結体を得た。上記と同様に，熱伝
導率と４点曲げ試験による強度とを測定した。その結
果，実施例４による低熱伝導セラミックスは，従来の比
較試料と比較して熱伝導率について約６％の低減が達成
でき，また，強度について約１０％の向上が確認でき
た。
スの製造方法の他の実施例を説明する。実施例４では，
実施例１における酸化物としてのＴｉＡｌ2 Ｏ5 に換え
てリン酸ジルコニウム（Ｚｒ2 Ｐ2 Ｏ7 ）を用い，同様
のステップによって焼結体を得た。上記と同様に，熱伝
導率と４点曲げ試験による強度とを測定した。その結
果，実施例４による低熱伝導セラミックスは，従来の比
較試料と比較して熱伝導率について約６％の低減が達成
でき，また，強度について約１０％の向上が確認でき
た。
【００２５】
【発明の効果】この発明による低熱伝導セラミックスの
製造方法は，上記のように構成されているので，反応焼
結Ｓｉ3 Ｎ4 のマトリックス中に分散する酸化物の分解
生成物の全表面に良好に非晶質Ｓｉ3 Ｎ4 の介在層を存
在させることができる。そして，酸化物としては，Ｔｉ
Ａｌ2 Ｏ5 ，Ｚｒ2 Ｐ2 Ｏ7 ，Ａｌ6 Ｓｉ2 Ｏ13の複合
酸化物を使用することができる。また，この製造方法に
よって作製した低熱伝導セラミックスは，酸化物が反応
焼結Ｓｉ3 Ｎ4 のマトリックスに分散し，かつ両者の境
界相に前記酸化物及び反応焼結Ｓｉ3 Ｎ4 とは異なる材
料からなる介在層が存在しているので，フォノン散乱が
生じて低熱伝導率になり，しかも前記酸化物と前記反応
焼結Ｓｉ3 Ｎ4 とは介在層の存在によって結合力が向上
し，比較的に高強度のセラミックスを得ることができ
る。しかも，介在層は非晶質であるので，フォノン散乱
が大きく現れ，マトリックスでのフォノンが妨げられ，
熱伝導率が低くなる。
製造方法は，上記のように構成されているので，反応焼
結Ｓｉ3 Ｎ4 のマトリックス中に分散する酸化物の分解
生成物の全表面に良好に非晶質Ｓｉ3 Ｎ4 の介在層を存
在させることができる。そして，酸化物としては，Ｔｉ
Ａｌ2 Ｏ5 ，Ｚｒ2 Ｐ2 Ｏ7 ，Ａｌ6 Ｓｉ2 Ｏ13の複合
酸化物を使用することができる。また，この製造方法に
よって作製した低熱伝導セラミックスは，酸化物が反応
焼結Ｓｉ3 Ｎ4 のマトリックスに分散し，かつ両者の境
界相に前記酸化物及び反応焼結Ｓｉ3 Ｎ4 とは異なる材
料からなる介在層が存在しているので，フォノン散乱が
生じて低熱伝導率になり，しかも前記酸化物と前記反応
焼結Ｓｉ3 Ｎ4 とは介在層の存在によって結合力が向上
し，比較的に高強度のセラミックスを得ることができ
る。しかも，介在層は非晶質であるので，フォノン散乱
が大きく現れ，マトリックスでのフォノンが妨げられ，
熱伝導率が低くなる。
【図１】この発明による低熱伝導セラミックスの製造方
法で作製した低熱伝導セラミックスを示す説明図であ
る。
法で作製した低熱伝導セラミックスを示す説明図であ
る。
【図２】従来のセラミックスの一例を示す説明図であ
る。
る。
【図３】この発明によって作製した低熱伝導セラミック
スと従来のセラミックスとの酸化物添加量に対応する熱
伝導率の関係を示すグラフである。
スと従来のセラミックスとの酸化物添加量に対応する熱
伝導率の関係を示すグラフである。
【図４】この発明によって作製した低熱伝導セラミック
スと従来のセラミックスとの酸化物添加量に対応する強
度の関係を示すグラフである。
スと従来のセラミックスとの酸化物添加量に対応する強
度の関係を示すグラフである。
１ 反応焼結Ｓｉ3 Ｎ4 のマトリックス ２ 酸化物 ３ 非晶質Ｓｉ3 Ｎ4
Claims (4)
- 【請求項１】 酸化物の粉末を有機ケイ素ポリマー中に
浸し，前記酸化物の粉末の表面を有機ケイ素ポリマーで
濡らすステップと，前記有機ケイ素ポリマーを熱分解さ
せて前記酸化物の粉末の表面を被覆するステップと，こ
れをＳｉ粉末と混合して成形して成形体を作製するステ
ップと，前記成形体を窒素雰囲気中で焼成して焼結体を
作製するステップとからなることを特徴とする低熱伝導
セラミックスの製造方法。 - 【請求項２】 前記酸化物が複合酸化物であることを特
徴とする請求項１に記載の低熱伝導セラミックスの製造
方法。 - 【請求項３】 前記複合酸化物がＴｉＡｌ 2 Ｏ 5 ，Ｚｒ
2 Ｐ 2 Ｏ 7 ，Ａｌ 6 Ｓｉ 2 Ｏ 13 であることを特徴とする
請求項２に記載の低熱伝導セラミックスの製造方法。 - 【請求項４】 前記酸化物が前記焼結体の反応焼結Ｓｉ
3 Ｎ 4 のマトリックスに分散しており，かつ前記酸化物
と前記マトリックスとの境界相に前記酸化物及び前記反
応焼結Ｓｉ 3 Ｎ 4 とは異なる材料からなる介在層が存在
していることを特徴とする請求項１に記載の低熱伝導セ
ラミックスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16414592A JP3216236B2 (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 低熱伝導セラミックスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16414592A JP3216236B2 (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 低熱伝導セラミックスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05330918A JPH05330918A (ja) | 1993-12-14 |
| JP3216236B2 true JP3216236B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=15787608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16414592A Expired - Fee Related JP3216236B2 (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 低熱伝導セラミックスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3216236B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114874016A (zh) * | 2022-04-26 | 2022-08-09 | 滁州用朴新材料科技有限公司 | 一种高韧性高硬度氮化硅陶瓷刀具及其制备方法 |
-
1992
- 1992-05-29 JP JP16414592A patent/JP3216236B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05330918A (ja) | 1993-12-14 |
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