JPH01138173A - 窒化ケイ素焼結体 - Google Patents
窒化ケイ素焼結体Info
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- JPH01138173A JPH01138173A JP62295327A JP29532787A JPH01138173A JP H01138173 A JPH01138173 A JP H01138173A JP 62295327 A JP62295327 A JP 62295327A JP 29532787 A JP29532787 A JP 29532787A JP H01138173 A JPH01138173 A JP H01138173A
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- Japan
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- silicon nitride
- beo
- thermal conductivity
- shock resistance
- sintered body
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- Pending
Links
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/584—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は窒化ケイ素焼結体に係り、より詳しく述べると
耐熱衝撃性に優れた窒化ケイ素焼結体に関する。
耐熱衝撃性に優れた窒化ケイ素焼結体に関する。
〔従来の技術と発明が解決しようとする問題点〕窒化ケ
イ素焼結体は最も有望な構造用セラミックスとして広く
研究、開発され、一部では実用化されている。窒化ケイ
素焼結体の焼結助剤としてはイツトリア、アルミナ、マ
グネシアが代表的であるが、その他いろいろな助剤を添
加することが検討され、提案されている。しかしながら
、窒化ケイ素焼結体の耐熱衝撃性の改良に注目したちの
は少ない。
イ素焼結体は最も有望な構造用セラミックスとして広く
研究、開発され、一部では実用化されている。窒化ケイ
素焼結体の焼結助剤としてはイツトリア、アルミナ、マ
グネシアが代表的であるが、その他いろいろな助剤を添
加することが検討され、提案されている。しかしながら
、窒化ケイ素焼結体の耐熱衝撃性の改良に注目したちの
は少ない。
特願昭６１−１５４６１３号明細書は、重力または遠心
力を利用してＺｒＯ□−５ｉＪ−系材料の組成を製品の
肉厚方向に連続的に変化させ、断熱性、耐熱応力性の高
いセラミックスを製造する方法を開示する。
力を利用してＺｒＯ□−５ｉＪ−系材料の組成を製品の
肉厚方向に連続的に変化させ、断熱性、耐熱応力性の高
いセラミックスを製造する方法を開示する。
特開昭６１−２８６２８５号公報は、熱膨張係数の小さ
い粒子の母材に熱膨張係数の大きい粒子で被覆した成形
体を焼成して強化したセラミックスを開示する。
い粒子の母材に熱膨張係数の大きい粒子で被覆した成形
体を焼成して強化したセラミックスを開示する。
また、特開昭６２−３０６７９号公報は、焼結助剤とし
てＭｇＯを添加した窒化ケイ素焼結体の表面を酸化して
酸化被膜で覆って強化した高強度、高熱衝撃性の窒化ケ
イ素系セラミックスを開示する。
てＭｇＯを添加した窒化ケイ素焼結体の表面を酸化して
酸化被膜で覆って強化した高強度、高熱衝撃性の窒化ケ
イ素系セラミックスを開示する。
これらは耐熱衝撃性に着目した数少ない窒化ケイ素系セ
ラミックスの例であるが、本発明は高熱伝導性のある助
剤を添加して耐熱衝撃性を向上させた窒化ケイ素焼結体
に向けられている。
ラミックスの例であるが、本発明は高熱伝導性のある助
剤を添加して耐熱衝撃性を向上させた窒化ケイ素焼結体
に向けられている。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明は、上
記目的を達成するために、窒化ケイ素結晶の粒界にＢｅ
Ｏを分散して成る窒化ケイ素焼結体を提供する。
記目的を達成するために、窒化ケイ素結晶の粒界にＢｅ
Ｏを分散して成る窒化ケイ素焼結体を提供する。
［１ｅＯは熱伝導率が高いので、これが粒界に分散して
存在することによって窒化ケイ素焼結体の全体としての
熱伝導率が向上し、ひいて耐熱衝撃性が改良される。粒
界にＢｅＯを分散させるためには、窒化ケイ素の焼結助
剤中に少なくともＢｅを含む酸化物、例えばｆｌｅａ（
ｂｅｒｙｌ Ｉ ｉａ） 、 ３Ｄｅ０４ｊ！ｚｏｓ
・ｅｓｉｏ２（ｂｅｒｙｌ） 、 ＢｅＯ・八Ｍ’２０
ｚ（ｃｂｒｙｓｏｂｅｒｙｌ） 、 ２ＢｅＯ・５ｉ０
２（ｐｈｅｎａｃｉｔｅ） 、などを添加する。１３ｅ
Ｏの添加量は焼結体の全重量を基準に０．５〜２０ｗｔ
％、より好ましくは２〜８ｗｔ％の範囲内が好ましい。
存在することによって窒化ケイ素焼結体の全体としての
熱伝導率が向上し、ひいて耐熱衝撃性が改良される。粒
界にＢｅＯを分散させるためには、窒化ケイ素の焼結助
剤中に少なくともＢｅを含む酸化物、例えばｆｌｅａ（
ｂｅｒｙｌ Ｉ ｉａ） 、 ３Ｄｅ０４ｊ！ｚｏｓ
・ｅｓｉｏ２（ｂｅｒｙｌ） 、 ＢｅＯ・八Ｍ’２０
ｚ（ｃｂｒｙｓｏｂｅｒｙｌ） 、 ２ＢｅＯ・５ｉ０
２（ｐｈｅｎａｃｉｔｅ） 、などを添加する。１３ｅ
Ｏの添加量は焼結体の全重量を基準に０．５〜２０ｗｔ
％、より好ましくは２〜８ｗｔ％の範囲内が好ましい。
ｌ１ｅＯの添加量が少ないと窒化ケイ素焼結体の熱伝導
率向上の効果が少なく、一方ＢｅＯを過分に添加すると
、窒化ケイ素焼結体の熱伝導率は向上するが、断熱性が
低下したり、強度が低下すという不都合のほか、ＢｅＯ
は水蒸気と高温でＢｅＯ＋Ｉ（ｚＯ：Ｂｅ（ＯＨ）２な
る反応を起こすので２０ｗｔ％より多くない方が好まし
い。
率向上の効果が少なく、一方ＢｅＯを過分に添加すると
、窒化ケイ素焼結体の熱伝導率は向上するが、断熱性が
低下したり、強度が低下すという不都合のほか、ＢｅＯ
は水蒸気と高温でＢｅＯ＋Ｉ（ｚＯ：Ｂｅ（ＯＨ）２な
る反応を起こすので２０ｗｔ％より多くない方が好まし
い。
ＢｅＯが窒化ケイ素焼結体の粒界に分散する態様は基本
的にＢｅＯが含まれていればよく、上記各種の添加剤の
形態あるいはこれらが窒化ケイ素や他の助剤と反応して
生成する粒界結晶の形態のいずれとして存在してもよい
。粒界相は全体として結晶であることが熱伝導率や強度
が大きいので好ましい。これらのうち特に好ましい粒界
相はＢｅＯ−Δ１２０３−ＳｉＯｚ系である。
的にＢｅＯが含まれていればよく、上記各種の添加剤の
形態あるいはこれらが窒化ケイ素や他の助剤と反応して
生成する粒界結晶の形態のいずれとして存在してもよい
。粒界相は全体として結晶であることが熱伝導率や強度
が大きいので好ましい。これらのうち特に好ましい粒界
相はＢｅＯ−Δ１２０３−ＳｉＯｚ系である。
第１図にＢｅＯのほか、−ｆｆｉ的に窒化ケイ素の焼結
助剤として用いられるＭｇＯ、＾１２０．などの熱伝導
率（気孔率ゼロとして）を、第２図に同じく線膨張率を
示す、これらの図に見られるように、ＢｅＯは＾１２’
ｓ 、 ＭｇＯ等と比べて線膨張係数は変らないが、熱
伝導率はそれらよりかなり高い。従って、窒化ケイ素焼
結体の粒界にＢｅＯを分散させることにより、窒化ケイ
素焼結体の熱伝導率を高くし、熱衝撃抵抗を向上するこ
とが可能である。
助剤として用いられるＭｇＯ、＾１２０．などの熱伝導
率（気孔率ゼロとして）を、第２図に同じく線膨張率を
示す、これらの図に見られるように、ＢｅＯは＾１２’
ｓ 、 ＭｇＯ等と比べて線膨張係数は変らないが、熱
伝導率はそれらよりかなり高い。従って、窒化ケイ素焼
結体の粒界にＢｅＯを分散させることにより、窒化ケイ
素焼結体の熱伝導率を高くし、熱衝撃抵抗を向上するこ
とが可能である。
この窒化ケイ素焼結体の製法は助剤としてＢｅを含む酸
化物を添加する以外、慣用の窒化ケイ素焼結体の製法に
従うことができる。
化物を添加する以外、慣用の窒化ケイ素焼結体の製法に
従うことができる。
例」工
窒化ケイ素に焼結助剤としてＢｅ０４ｕ＋ｔ％、ＭｇＡ
Ｎｚ０４３ ｗｔ％、Ｙ２０＋ ３ ｗｔ％を添加し混
合した。
Ｎｚ０４３ ｗｔ％、Ｙ２０＋ ３ ｗｔ％を添加し混
合した。
次にこの粉末をプレス成形し、１７５０℃、９ａｔｍＮ
２雰囲気で焼成し、径φ２０ｍｍ、厚さ１０＋ａｎ＋の
焼結体を得な、先ずこの焼結体の熱伝導率を定常熱流法
により測定した結果０．１ｃａｌ ／ ｓｅｃ ・’Ｃ
・ｃｍ （２０℃）であった。粒界に形成された相はＸ
線回折によるとＢｅＯ・ＡＬ□＋ 、 ２１３ｅＯ−Ｓ
ｉＯ２であることが確認された。
２雰囲気で焼成し、径φ２０ｍｍ、厚さ１０＋ａｎ＋の
焼結体を得な、先ずこの焼結体の熱伝導率を定常熱流法
により測定した結果０．１ｃａｌ ／ ｓｅｃ ・’Ｃ
・ｃｍ （２０℃）であった。粒界に形成された相はＸ
線回折によるとＢｅＯ・ＡＬ□＋ 、 ２１３ｅＯ−Ｓ
ｉＯ２であることが確認された。
次に同様にして径φ５０ｍｍ、厚さ２０…ｍの板状焼結
体を製作した。これを電気炉で加熱し、取り出し直後に
水中に投下し、耐熱衝撃温度を調べた。
体を製作した。これを電気炉で加熱し、取り出し直後に
水中に投下し、耐熱衝撃温度を調べた。
その結果５００℃まで破壊しないことが解った。
匠λ亘此１１■
次に比叔のなめに焼結助剤としてＭＨＡ１２０４５ Ｉ
ＩＩｔ％、Ｙ２Ｏ３５ＩＩＩｔ％添加したものについて
、例１と同様の方法で熱伝導率および耐熱衝撃温度を調
べた結果、それぞれ０．０５ｃａｌ／ ｓｅｃ’Ｃ−ｃ
ｍ（２０℃）および４００℃であった。
ＩＩｔ％、Ｙ２Ｏ３５ＩＩＩｔ％添加したものについて
、例１と同様の方法で熱伝導率および耐熱衝撃温度を調
べた結果、それぞれ０．０５ｃａｌ／ ｓｅｃ’Ｃ−ｃ
ｍ（２０℃）および４００℃であった。
以上より、ＢｅＯを粒界に分散させることにより熱衝撃
抵抗が増大することが確認された。
抵抗が増大することが確認された。
本発明によれば、窒化ケイ素結晶粒界にＢｅＯを分散さ
せることにより窒化ケイ素焼結体の熱伝導率を高め、そ
れによって耐熱衝撃性を向上することができる。
せることにより窒化ケイ素焼結体の熱伝導率を高め、そ
れによって耐熱衝撃性を向上することができる。
第１図及び第２図はＢｅＯを含む結晶質酸化物のそれぞ
れ熱伝導率及び線膨張率を示す図である。
れ熱伝導率及び線膨張率を示す図である。
Claims (1)
- １．窒化ケイ素結晶の粒界にＢｅＯを分散して成ること
を特徴とする窒化ケイ素焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62295327A JPH01138173A (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | 窒化ケイ素焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62295327A JPH01138173A (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | 窒化ケイ素焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01138173A true JPH01138173A (ja) | 1989-05-31 |
Family
ID=17819179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62295327A Pending JPH01138173A (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | 窒化ケイ素焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01138173A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01230479A (ja) * | 1988-03-10 | 1989-09-13 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 内燃機関の構造部材 |
| JPH03218975A (ja) * | 1990-01-23 | 1991-09-26 | Ngk Insulators Ltd | 窒化珪素体 |
-
1987
- 1987-11-25 JP JP62295327A patent/JPH01138173A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01230479A (ja) * | 1988-03-10 | 1989-09-13 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 内燃機関の構造部材 |
| JPH03218975A (ja) * | 1990-01-23 | 1991-09-26 | Ngk Insulators Ltd | 窒化珪素体 |
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