JP3486642B2 - 窒化ケイ素原料粉末の高純度化処理方法 - Google Patents
窒化ケイ素原料粉末の高純度化処理方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車，機械装置，化
学装置，宇宙航空機器などの広い分野において使用され
る各種機械構造部品の素材として利用でき、優れた強度
を有するファインセラミックス材料を得るのに好適な安
価な窒化ケイ素粉末を提供することができる窒化ケイ素
原料粉末の高純度化処理方法および窒化ケイ素粉末に関
するものである。
学装置，宇宙航空機器などの広い分野において使用され
る各種機械構造部品の素材として利用でき、優れた強度
を有するファインセラミックス材料を得るのに好適な安
価な窒化ケイ素粉末を提供することができる窒化ケイ素
原料粉末の高純度化処理方法および窒化ケイ素粉末に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】窒化ケイ素を主成分とする焼結体は、常
温および高温で化学的に安定であり、高い機械的強度を
有するため、軸受などの摺動部材，ターボチャージャロ
ータなどのエンジン部材として好適な材料である。
温および高温で化学的に安定であり、高い機械的強度を
有するため、軸受などの摺動部材，ターボチャージャロ
ータなどのエンジン部材として好適な材料である。
【０００３】従来より、高強度な窒化ケイ素質焼結体を
得るには、α型の窒化ケイ素を主成分とする原料粉末が
必要と言われており、一般に、α型窒化ケイ素の含有率
が９０重量％以上の市販粉末が使用されている。
得るには、α型の窒化ケイ素を主成分とする原料粉末が
必要と言われており、一般に、α型窒化ケイ素の含有率
が９０重量％以上の市販粉末が使用されている。
【０００４】従来、α型の窒化ケイ素を主成分とする原
料粉末を用いるのは、 １．α型の窒化ケイ素粉末は微粉末であり、焼結性が高
いこと、 ２．α型の窒化ケイ素は焼結中にα型からβ型への相転
移が起こり、柱状結晶が発達した組織となることにより
強度および靭性が向上すること、 等の理由からであった。
料粉末を用いるのは、 １．α型の窒化ケイ素粉末は微粉末であり、焼結性が高
いこと、 ２．α型の窒化ケイ素は焼結中にα型からβ型への相転
移が起こり、柱状結晶が発達した組織となることにより
強度および靭性が向上すること、 等の理由からであった。
【０００５】
【発明の解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たα型を出発原料とする窒化ケイ素粉末は、α型の含有
量を制御する必要があるため、原料粉末の合成過程が複
雑になり、原料が高価なものになるという問題点があっ
た。
たα型を出発原料とする窒化ケイ素粉末は、α型の含有
量を制御する必要があるため、原料粉末の合成過程が複
雑になり、原料が高価なものになるという問題点があっ
た。
【０００６】一方、β型を主成分とする窒化ケイ素粉末
としては、耐火物の原料として使用する粉末が知られて
いる。また、β型を主成分とする窒化ケイ素粉末を原料
とする焼結体としては、Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏ
ｃ．５７巻２５ページ（１９７４年）や、特開昭５８−
１５１３７１号等が知られている。
としては、耐火物の原料として使用する粉末が知られて
いる。また、β型を主成分とする窒化ケイ素粉末を原料
とする焼結体としては、Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏ
ｃ．５７巻２５ページ（１９７４年）や、特開昭５８−
１５１３７１号等が知られている。
【０００７】しかし、β型を主成分とする窒化ケイ素粉
末は粒子が粗く、α相の含有率が低いため、柱状組織が
得られず、高強度の焼結体は得られないことから、高強
度のβ型窒化ケイ素質焼結体を製造するための原料粉末
としては使用されていなかった。
末は粒子が粗く、α相の含有率が低いため、柱状組織が
得られず、高強度の焼結体は得られないことから、高強
度のβ型窒化ケイ素質焼結体を製造するための原料粉末
としては使用されていなかった。
【０００８】本発明者の一人は、先に、高窒素分圧下で
高温での焼結が可能となるガス圧焼結法を開発しこれを
提案した（特許第１，２４７，１８３号）。また、ガス
圧焼結法によると、従来は焼結性が低いと考えられてい
たβ型窒化ケイ素粉末を用いても、高密度まで焼結でき
ることを示した（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｍａｔｅｒｉ
ａｌｓ ｓｃｉｅｎｃｅ 第１１巻１１０３〜１１０７
ページ（１９７６年）および特公昭５８−１５１３７１
号）。
高温での焼結が可能となるガス圧焼結法を開発しこれを
提案した（特許第１，２４７，１８３号）。また、ガス
圧焼結法によると、従来は焼結性が低いと考えられてい
たβ型窒化ケイ素粉末を用いても、高密度まで焼結でき
ることを示した（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｍａｔｅｒｉ
ａｌｓ ｓｃｉｅｎｃｅ 第１１巻１１０３〜１１０７
ページ（１９７６年）および特公昭５８−１５１３７１
号）。
【０００９】さらに、別の特許出願（平成元年３月２９
日付三友出願）で、高純度のβ型窒化ケイ素粉末の粒度
分布を調整することにより、高強度なβ型窒化ケイ素質
焼結体が得られることを示した。
日付三友出願）で、高純度のβ型窒化ケイ素粉末の粒度
分布を調整することにより、高強度なβ型窒化ケイ素質
焼結体が得られることを示した。
【００１０】さらにまた、低純度の粉末を用いても、適
度な粒度調整により、比較的高強度の焼結体が得られる
ことを示した（特願平３−２４５８６８号）。さらにま
た、焼結助剤と焼成条件の最適化により、焼結体の機械
的特性が向上することを示した（特願平３−２４６１１
３号，特願平３−３３８８４４号，特願平３−３３９０
０８号）。
度な粒度調整により、比較的高強度の焼結体が得られる
ことを示した（特願平３−２４５８６８号）。さらにま
た、焼結助剤と焼成条件の最適化により、焼結体の機械
的特性が向上することを示した（特願平３−２４６１１
３号，特願平３−３３８８４４号，特願平３−３３９０
０８号）。
【００１１】これらの発明では、特願平３−３３８８３
３号に示しているように、粒度調整された粉末を用いる
こととしている。しかしながら、低純度の原料粉末を用
いると、粒度調整や焼結技術を改良しても、原料中の不
純物（主にＦｅまたはＦｅ−Ｓｉ）が原因となって焼結
中に欠陥が生成し、強度低下やばらつきの増大を招くこ
とがあった。また、Ｆｅが存在するとマトリックスであ
るＳｉ３Ｎ４と反応して、それ自身Ｆｅ−Ｓｉ系の溶融
合金を作製すると共にＳｉ３Ｎ４を分解する。このた
め、Ｆｅ−Ｓｉ粒子以上の大きさの気孔が形成され、破
壊源となり強度が低下する。したがって、強度が高くそ
してまた強度のばらつきが小さい（すなわちワイブル係
数が大きい）窒化ケイ素質焼結体を得ることができるよ
うにすることが課題として残っていた。
３号に示しているように、粒度調整された粉末を用いる
こととしている。しかしながら、低純度の原料粉末を用
いると、粒度調整や焼結技術を改良しても、原料中の不
純物（主にＦｅまたはＦｅ−Ｓｉ）が原因となって焼結
中に欠陥が生成し、強度低下やばらつきの増大を招くこ
とがあった。また、Ｆｅが存在するとマトリックスであ
るＳｉ３Ｎ４と反応して、それ自身Ｆｅ−Ｓｉ系の溶融
合金を作製すると共にＳｉ３Ｎ４を分解する。このた
め、Ｆｅ−Ｓｉ粒子以上の大きさの気孔が形成され、破
壊源となり強度が低下する。したがって、強度が高くそ
してまた強度のばらつきが小さい（すなわちワイブル係
数が大きい）窒化ケイ素質焼結体を得ることができるよ
うにすることが課題として残っていた。
【００１２】
【発明の目的】本発明は、上述した従来の課題にかんが
みてなされたものであって、安価な耐火物グレードのβ
型窒化ケイ素粉末を原料とし、これに酸処理を施すこと
によって、強度低下の原因となるＦｅを主体とする不純
物を低減し、強度の向上と強度のばらつきの低減をはか
った窒化ケイ素質焼結体を得るのに適した窒化ケイ素粉
末を提供することを目的としている。
みてなされたものであって、安価な耐火物グレードのβ
型窒化ケイ素粉末を原料とし、これに酸処理を施すこと
によって、強度低下の原因となるＦｅを主体とする不純
物を低減し、強度の向上と強度のばらつきの低減をはか
った窒化ケイ素質焼結体を得るのに適した窒化ケイ素粉
末を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる窒化ケイ
素原料粉末の高純度化処理方法は、安価な耐火物グレー
ドのβ型窒化ケイ素粉末を原料として用いることが可能
であって、β型を８０重量％以上含む窒化ケイ素原料粉
末を粉砕処理した後、有機酸を含有した有機溶媒で処理
する構成としたことを特徴としており、また、β型を８
０重量％以上含む窒化ケイ素原料粉末を有機酸を含有し
た有機溶媒中で粉砕処理した後、粉末と有機溶媒を分離
処理する構成としたことを特徴としている。
素原料粉末の高純度化処理方法は、安価な耐火物グレー
ドのβ型窒化ケイ素粉末を原料として用いることが可能
であって、β型を８０重量％以上含む窒化ケイ素原料粉
末を粉砕処理した後、有機酸を含有した有機溶媒で処理
する構成としたことを特徴としており、また、β型を８
０重量％以上含む窒化ケイ素原料粉末を有機酸を含有し
た有機溶媒中で粉砕処理した後、粉末と有機溶媒を分離
処理する構成としたことを特徴としている。
【００１４】
【００１５】本発明に係わる窒化ケイ素原料粉末の高純
度化処理方法において、出発原料粉末は、β型を８０重
量％以上含む窒化ケイ素原料粉末を用いる。この場合、
粒子の大きさは規定しないが、通常は、平均粒径が２μ
ｍ以上である。本発明では、β型の窒化ケイ素の特性に
合わせた処理を施すので、α型の含有量が多くなると不
適当であるので、β型を８０重量％以上含むものに限定
した。
度化処理方法において、出発原料粉末は、β型を８０重
量％以上含む窒化ケイ素原料粉末を用いる。この場合、
粒子の大きさは規定しないが、通常は、平均粒径が２μ
ｍ以上である。本発明では、β型の窒化ケイ素の特性に
合わせた処理を施すので、α型の含有量が多くなると不
適当であるので、β型を８０重量％以上含むものに限定
した。
【００１６】このβ型を８０重量％以上含む窒化ケイ素
原料粉末に対する酸処理には、有機酸を含有した有機溶
媒を用い、原料粉末の粉砕処理と同時にあるいは粉砕処
理の後に行う。
原料粉末に対する酸処理には、有機酸を含有した有機溶
媒を用い、原料粉末の粉砕処理と同時にあるいは粉砕処
理の後に行う。
【００１７】酸の濃度は、不純物除去する金属不純物の
種類によって決まるので、特に規定はしないが、Ｆｅの
除去には０．１規定程度の濃度がよい。
種類によって決まるので、特に規定はしないが、Ｆｅの
除去には０．１規定程度の濃度がよい。
【００１８】有機酸としては、有機溶剤に溶けて金属不
純物を溶解することができるものであればよく、その種
類は特に規定しない。また、有機溶剤は有機酸を溶解す
るものであればよく、その種類は特に規定しないが、一
般には、カルボン酸（ＨＣＯＯＨ，ＣＨ３ＣＯＯＨ，Ｃ
２Ｈ５ＣＯＯＨなど）とメタノール，エタノール，プロ
パノールの組み合せなどが用いられる。この場合、有機
酸と有機溶剤の比は特に規定しないが、１：１〜１：２
程度の濃度がよい。そして、これらの組み合せは、比較
的安価であり、金属不純物の溶解能力も高い。
純物を溶解することができるものであればよく、その種
類は特に規定しない。また、有機溶剤は有機酸を溶解す
るものであればよく、その種類は特に規定しないが、一
般には、カルボン酸（ＨＣＯＯＨ，ＣＨ３ＣＯＯＨ，Ｃ
２Ｈ５ＣＯＯＨなど）とメタノール，エタノール，プロ
パノールの組み合せなどが用いられる。この場合、有機
酸と有機溶剤の比は特に規定しないが、１：１〜１：２
程度の濃度がよい。そして、これらの組み合せは、比較
的安価であり、金属不純物の溶解能力も高い。
【００１９】酸処理と粉砕処理を同時に行う場合は、粉
砕の媒体として有機酸を含有した有機溶媒を用い、これ
に粉砕媒体（ボールミルボール等）を添加して粉砕と不
純物除去を同時に行う。これにより、粒度調整されたＦ
ｅ不純物の少ない粉末が得られる。
砕の媒体として有機酸を含有した有機溶媒を用い、これ
に粉砕媒体（ボールミルボール等）を添加して粉砕と不
純物除去を同時に行う。これにより、粒度調整されたＦ
ｅ不純物の少ない粉末が得られる。
【００２０】酸処理の時間は、原料中のＦｅの含有量が
０．５重量％以下となりかつ５μｍ以上の大きさのＦｅ
主体の粒子が無くなるまで行うのがよい。酸処理を別工
程で行う場合は、通常は、２〜２４時間の処理で不純物
は低減する。酸処理と粒度調整を同時に行う場合は、粒
度調整に要する時間にあわせて時間を決めれば良く、通
常は、２〜１００時間程度の時間の処理を行う。このよ
うな処理を行った後において、窒化ケイ素粉末中に０．
５重量％を超えるＦｅが含まれていたり５μｍ以上のＦ
ｅ主体の粒子が含まれていると、強度低下の原因とな
る。
０．５重量％以下となりかつ５μｍ以上の大きさのＦｅ
主体の粒子が無くなるまで行うのがよい。酸処理を別工
程で行う場合は、通常は、２〜２４時間の処理で不純物
は低減する。酸処理と粒度調整を同時に行う場合は、粒
度調整に要する時間にあわせて時間を決めれば良く、通
常は、２〜１００時間程度の時間の処理を行う。このよ
うな処理を行った後において、窒化ケイ素粉末中に０．
５重量％を超えるＦｅが含まれていたり５μｍ以上のＦ
ｅ主体の粒子が含まれていると、強度低下の原因とな
る。
【００２１】高純度化処理を施した粉末は、焼結助剤を
添加して成形した後焼結される。このときの焼結助剤と
しては、特に特定しないが、通常は、周期律表のＩＩＩ
ａ族の酸化物，酸化アルミニウム，酸化マグネシウム，
酸化カルシウム，酸化ジルコニウム，窒化アルミニウム
から選ばれ、０．２〜１０．０重量％添加することが望
ましい。また、成形法には、静水圧プレス成形，射出成
形，鋳込み成形など、通常の成形法が採用できる。成形
後の焼成は、５００気圧以下の窒素ガス圧下で１６００
〜２１００℃の温度で行うことが望ましい。
添加して成形した後焼結される。このときの焼結助剤と
しては、特に特定しないが、通常は、周期律表のＩＩＩ
ａ族の酸化物，酸化アルミニウム，酸化マグネシウム，
酸化カルシウム，酸化ジルコニウム，窒化アルミニウム
から選ばれ、０．２〜１０．０重量％添加することが望
ましい。また、成形法には、静水圧プレス成形，射出成
形，鋳込み成形など、通常の成形法が採用できる。成形
後の焼成は、５００気圧以下の窒素ガス圧下で１６００
〜２１００℃の温度で行うことが望ましい。
【００２２】
（実施例１）表１の実施例１の欄に示す不純物組成を持
ち、平均粒径：２．５μｍ，最大粒径：２０μｍでβ型
含有量が９９重量％の窒化ケイ素粉末を出発原料として
用い、この出発原料粉末１ｋｇに、１０ ｍｏｌの蟻酸
を１０００ｃｃのエタノールに溶かした溶液を分散剤と
して用い、窒化ケイ素質焼結体のボールを添加したボー
ルミルで９４時間処理し、粉砕処理と高純度化処理を同
時に行った。
ち、平均粒径：２．５μｍ，最大粒径：２０μｍでβ型
含有量が９９重量％の窒化ケイ素粉末を出発原料として
用い、この出発原料粉末１ｋｇに、１０ ｍｏｌの蟻酸
を１０００ｃｃのエタノールに溶かした溶液を分散剤と
して用い、窒化ケイ素質焼結体のボールを添加したボー
ルミルで９４時間処理し、粉砕処理と高純度化処理を同
時に行った。
【００２３】この処理で得られたスラリーを沈殿槽に入
れてエタノールを除去し、再度エタノールで洗浄した
後、ロータリーエバポレータで乾燥した。
れてエタノールを除去し、再度エタノールで洗浄した
後、ロータリーエバポレータで乾燥した。
【００２４】乾燥後に得られた処理粉末の不純物組成は
表１の酸処理後の不純物量の欄に示すように、Ｆｅをは
じめとする金属不純物が減少しており、また、酸素不純
物量の増加も少ないものであった。なお、この処理後の
粒度は、平均粒径：０．８μｍ，最大粒径：２．０μｍ
であった。
表１の酸処理後の不純物量の欄に示すように、Ｆｅをは
じめとする金属不純物が減少しており、また、酸素不純
物量の増加も少ないものであった。なお、この処理後の
粒度は、平均粒径：０．８μｍ，最大粒径：２．０μｍ
であった。
【００２５】次に、粒度調整された粉末に、表３に示す
ように、酸化イットリウム１．６重量％と酸化ネオジム
２．４重量％とを添加し、さらにエタノールを添加して
ボールミルで２時間混合した。次いで、窒素ガス中でス
プレードライヤーを用いて乾燥した後、２０ＭＰａの圧
力で金型成形し、その後、２００ＭＰａの圧力でラバー
プレスを行うことによって、６ｍｍ×６ｍｍ×５０ｍｍ
の成形体を得た。
ように、酸化イットリウム１．６重量％と酸化ネオジム
２．４重量％とを添加し、さらにエタノールを添加して
ボールミルで２時間混合した。次いで、窒素ガス中でス
プレードライヤーを用いて乾燥した後、２０ＭＰａの圧
力で金型成形し、その後、２００ＭＰａの圧力でラバー
プレスを行うことによって、６ｍｍ×６ｍｍ×５０ｍｍ
の成形体を得た。
【００２６】この成形体を同じく表３に示すように５０
気圧の窒素ガス中において１９００℃で４時間焼成した
後、８００メッシュのダイヤモンドホイールで平面研削
し、３ｍｍ×４ｍｍ×４０ｍｍの形状に加工して曲げ強
度測定用試験片とした。
気圧の窒素ガス中において１９００℃で４時間焼成した
後、８００メッシュのダイヤモンドホイールで平面研削
し、３ｍｍ×４ｍｍ×４０ｍｍの形状に加工して曲げ強
度測定用試験片とした。
【００２７】そして、各試験片２０本について、ＪＩＳ
Ｒ１６０１に準じた室温３点曲げにより曲げ強さを測
定したところ、同じく表３に示すように、焼結体の平均
強度は８００ＭＰａ、強度のばらつきを示すワイブル係
数は２５であってばらつきの小さいものとなっており、
低純度の原料粉末を用いているにもかかわらず、本発明
による不純物除去処理を施すことによって、強度低下が
少なくかつ強度のばらつきが小さい高品質のファインセ
ラミックス材料が得られていることが確認された。
Ｒ１６０１に準じた室温３点曲げにより曲げ強さを測
定したところ、同じく表３に示すように、焼結体の平均
強度は８００ＭＰａ、強度のばらつきを示すワイブル係
数は２５であってばらつきの小さいものとなっており、
低純度の原料粉末を用いているにもかかわらず、本発明
による不純物除去処理を施すことによって、強度低下が
少なくかつ強度のばらつきが小さい高品質のファインセ
ラミックス材料が得られていることが確認された。
【００２８】また、曲げ試験を行った焼結体を走査型顕
微鏡で観察したところ、強度が低い方から５本の焼結体
の破壊の起点はボイドであった。
微鏡で観察したところ、強度が低い方から５本の焼結体
の破壊の起点はボイドであった。
【００２９】（比較例１）ボールミルの分散剤として、
蟻酸を溶かしたエタノール溶液を用いる代わりに、エタ
ノールだけを用いたほかは、実施例１と同様の工程で、
原料粉末の粉砕，分級，助剤添加，乾燥，成形，焼成，
加工を行って焼結体を得た。そして、ここで得た焼結体
の曲げ強さを測定したところ、表４に示す結果であっ
た。また、ここで用いた原料粉末の不純物組成は、表２
に示すように、Ｆｅをはじめとする金属不純物の含有量
は多いものとなっており、高純度化されずにこのまま使
用している。
蟻酸を溶かしたエタノール溶液を用いる代わりに、エタ
ノールだけを用いたほかは、実施例１と同様の工程で、
原料粉末の粉砕，分級，助剤添加，乾燥，成形，焼成，
加工を行って焼結体を得た。そして、ここで得た焼結体
の曲げ強さを測定したところ、表４に示す結果であっ
た。また、ここで用いた原料粉末の不純物組成は、表２
に示すように、Ｆｅをはじめとする金属不純物の含有量
は多いものとなっており、高純度化されずにこのまま使
用している。
【００３０】この結果、表４に示すように、２０本の焼
結体の平均強度は５５０ＭＰａ，強度のばらつきを示す
ワイブル係数は９であり、不純物除去処理を施さないプ
ロセスでは、強度低下とばらつきが大きくなっているこ
とが確認された。
結体の平均強度は５５０ＭＰａ，強度のばらつきを示す
ワイブル係数は９であり、不純物除去処理を施さないプ
ロセスでは、強度低下とばらつきが大きくなっているこ
とが確認された。
【００３１】また、曲げ試験を行った焼結体を走査型電
子顕微鏡で観察したところ、強度が低い方から５本の焼
結体の破壊の起点はすべてＦｅを主体とする異物であっ
た。
子顕微鏡で観察したところ、強度が低い方から５本の焼
結体の破壊の起点はすべてＦｅを主体とする異物であっ
た。
【００３２】（実施例２）
Ｆｅ含有量：１．８重量％，Ｃａ含有量：０．１重量
％，酸素含有量：１．８重量％を不純物として含み、平
均粒径：１０μｍ，最大粒径：２００μｍでβ型含有量
が９０重量％の窒化ケイ素粉末を出発原料として用い、
この出発原料をエタノールと窒化ケイ素質焼結体のボー
ルを用いたボールミルで２００時間粉砕処理し、乾燥し
た後、ジェット粉砕機と乾式の分級機を使用して粉砕分
級を行い、表１の実施例２の欄に示すように、Ｆｅ含有
量：１．５重量％，Ｃａ含有量：０．０８重量％，酸素
含有量：２．２重量％を不純物を含み、平均粒径：０．
５μｍ，最大粒径：１．２μｍの粉末を得た。
％，酸素含有量：１．８重量％を不純物として含み、平
均粒径：１０μｍ，最大粒径：２００μｍでβ型含有量
が９０重量％の窒化ケイ素粉末を出発原料として用い、
この出発原料をエタノールと窒化ケイ素質焼結体のボー
ルを用いたボールミルで２００時間粉砕処理し、乾燥し
た後、ジェット粉砕機と乾式の分級機を使用して粉砕分
級を行い、表１の実施例２の欄に示すように、Ｆｅ含有
量：１．５重量％，Ｃａ含有量：０．０８重量％，酸素
含有量：２．２重量％を不純物を含み、平均粒径：０．
５μｍ，最大粒径：１．２μｍの粉末を得た。
【００３３】次いで、前記粉末に対し、表１の実施例２
の酸処理の欄に示す組成の酸で高純度化処理を行ったと
ころ、同じく表２の実施例２の酸処理後の不純物量の欄
に示すように、金属不純物量は低減したものとなってい
た。
の酸処理の欄に示す組成の酸で高純度化処理を行ったと
ころ、同じく表２の実施例２の酸処理後の不純物量の欄
に示すように、金属不純物量は低減したものとなってい
た。
【００３４】続いて、前記粉末に、表３の実施例２の焼
結助剤の欄に示す組成の焼結助剤を添加し、さらにエタ
ノールを添加してボールミルで２時間混合した。次い
で、空気中でスプレードライヤーを用いて乾燥した後、
２０ＭＰａの圧力で金型成形し、その後、２００ＭＰａ
の圧力でラバープレスを行うことによって、６ｍｍ×６
ｍｍ×５０ｍｍの成形体を得た。
結助剤の欄に示す組成の焼結助剤を添加し、さらにエタ
ノールを添加してボールミルで２時間混合した。次い
で、空気中でスプレードライヤーを用いて乾燥した後、
２０ＭＰａの圧力で金型成形し、その後、２００ＭＰａ
の圧力でラバープレスを行うことによって、６ｍｍ×６
ｍｍ×５０ｍｍの成形体を得た。
【００３５】この成形体を同じく表３の実施例２の焼結
条件の欄に示す種々の焼結条件で焼成した後、８００メ
ッシュのダイヤモンドホイールで平面研削し、３ｍｍ×
４ｍｍ×４０ｍｍの形状に加工して曲げ強度測定用試験
片とした。
条件の欄に示す種々の焼結条件で焼成した後、８００メ
ッシュのダイヤモンドホイールで平面研削し、３ｍｍ×
４ｍｍ×４０ｍｍの形状に加工して曲げ強度測定用試験
片とした。
【００３６】そして、各試験片２０本について、ＪＩＳ
Ｒ１６０１に準じた室温３点曲げにより曲げ強さを測
定したところ、同じく表３の実施例２に示すように、何
れの条件においても強度が高くワイブル係数が大きい
（強度のばらつきが小さい）ファインセラミックス材料
が得られていることが確認された。
Ｒ１６０１に準じた室温３点曲げにより曲げ強さを測
定したところ、同じく表３の実施例２に示すように、何
れの条件においても強度が高くワイブル係数が大きい
（強度のばらつきが小さい）ファインセラミックス材料
が得られていることが確認された。
【００３７】また、曲げ試験を行った焼結体のうち強度
の低い５本を走査型電子顕微鏡で観察したところ、破壊
の起点はボイドであった。
の低い５本を走査型電子顕微鏡で観察したところ、破壊
の起点はボイドであった。
【００３８】（比較例２）
実施例２と同じ出発原料を用い、実施例２と同じ工程で
粉砕・分級処理を施し、表２の比較例２の欄に示すよう
に、Ｆｅ含有量：１．５重量％，Ｃａ含有量：０．０８
重量％，酸素含有量：２．２重量％の不純物を含み、平
均粒径：０．５μｍ，最大粒径：１．２μｍの粉末を得
た。
粉砕・分級処理を施し、表２の比較例２の欄に示すよう
に、Ｆｅ含有量：１．５重量％，Ｃａ含有量：０．０８
重量％，酸素含有量：２．２重量％の不純物を含み、平
均粒径：０．５μｍ，最大粒径：１．２μｍの粉末を得
た。
【００３９】続いて、前記粉末に、表４の比較例２の焼
結助剤の欄に示す組成の焼結助剤を添加し、さらにエタ
ノールを添加してボールミルで２時間混合した。次い
で、空気中でスプレードライヤーを用いて乾燥した後、
２０ＭＰａの圧力で金型成形し、その後、２００ＭＰａ
の圧力でラバープレスを行うことによって、６ｍｍ×６
ｍｍ×５０ｍｍの成形体を得た。
結助剤の欄に示す組成の焼結助剤を添加し、さらにエタ
ノールを添加してボールミルで２時間混合した。次い
で、空気中でスプレードライヤーを用いて乾燥した後、
２０ＭＰａの圧力で金型成形し、その後、２００ＭＰａ
の圧力でラバープレスを行うことによって、６ｍｍ×６
ｍｍ×５０ｍｍの成形体を得た。
【００４０】この成形体を同じく表４の比較例２の焼結
条件の欄に示す種々の焼結条件で焼成した後、８００メ
ッシュのダイヤモンドホイールで平面研削し、３ｍｍ×
４ｍｍ×４０ｍｍの形状に加工して曲げ強度測定用試験
片とした。そして、各試験片２０本について、ＪＩＳ
Ｒ１６０１に準じた室温３点曲げにより曲げ強さを測定
したところ、同じく表４に示すように、何れの条件にお
いても強度およびワイブル係数の点で実施例１、２に劣
る材料しか得られなかった。
条件の欄に示す種々の焼結条件で焼成した後、８００メ
ッシュのダイヤモンドホイールで平面研削し、３ｍｍ×
４ｍｍ×４０ｍｍの形状に加工して曲げ強度測定用試験
片とした。そして、各試験片２０本について、ＪＩＳ
Ｒ１６０１に準じた室温３点曲げにより曲げ強さを測定
したところ、同じく表４に示すように、何れの条件にお
いても強度およびワイブル係数の点で実施例１、２に劣
る材料しか得られなかった。
【００４１】また、曲げ試験を行った焼結体のうち強度
の低い５本を走査型電子顕微鏡で観察したところ、破壊
の起点はＦｅを主体とする異物が多いものとなってい
た。
の低い５本を走査型電子顕微鏡で観察したところ、破壊
の起点はＦｅを主体とする異物が多いものとなってい
た。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】
【表３】
【００４５】
【表４】
【００４６】
【発明の効果】上述するように、本発明によれば、安価
な耐火物グレードのβ型窒化ケイ素原料粉末を使用した
としても、このβ型窒化ケイ素粉末に対して高純度化処
理を施し、この高純度化処理した窒化ケイ素粉末を成形
・焼結することによって、強度が高くかつ強度のばらつ
きが小さい特性の優れた窒化ケイ素質焼結体を得ること
が可能になるという著しく優れた効果がもたらされる。
な耐火物グレードのβ型窒化ケイ素原料粉末を使用した
としても、このβ型窒化ケイ素粉末に対して高純度化処
理を施し、この高純度化処理した窒化ケイ素粉末を成形
・焼結することによって、強度が高くかつ強度のばらつ
きが小さい特性の優れた窒化ケイ素質焼結体を得ること
が可能になるという著しく優れた効果がもたらされる。
フロントページの続き
(72)発明者 安 藤 元 英
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日
産自動車株式会社 内
(56)参考文献 特開 平３−45506（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−254809（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C01B 21/068
C04B 35/626
Claims (4)
- 【請求項１】 β型を８０重量％以上含む窒化ケイ素原
料粉末を粉砕処理した後、有機酸を含有した有機溶媒で
処理することを特徴とする窒化ケイ素原料粉末の高純度
化処理方法。 - 【請求項２】 上記有機酸を含有した有機溶媒での処理
を２〜２４時間行うことを特徴とする請求項１に記載の
窒化ケイ素原料粉末の高純度化処理方法。 - 【請求項３】 β型を８０重量％以上含む窒化ケイ素原
料粉末を、有機酸を含有した有機溶媒中で粉砕処理した
後、粉末と有機溶媒を分離処理することを特徴とする窒
化ケイ素原料粉末の高純度化処理方法。 - 【請求項４】 上記有機酸を含有した有機溶媒での処理
を２〜１００時間行うことを特徴とする請求項３に記載
の窒化ケイ素原料粉末の高純度化処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31865192A JP3486642B2 (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | 窒化ケイ素原料粉末の高純度化処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31865192A JP3486642B2 (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | 窒化ケイ素原料粉末の高純度化処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06166504A JPH06166504A (ja) | 1994-06-14 |
| JP3486642B2 true JP3486642B2 (ja) | 2004-01-13 |
Family
ID=18101518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31865192A Expired - Lifetime JP3486642B2 (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | 窒化ケイ素原料粉末の高純度化処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3486642B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3565425B2 (ja) * | 2000-09-20 | 2004-09-15 | 日立金属株式会社 | 窒化ケイ素質粉末の製造方法および窒化ケイ素質焼結体の製造方法 |
-
1992
- 1992-11-27 JP JP31865192A patent/JP3486642B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06166504A (ja) | 1994-06-14 |
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