JPH027909B2 - - Google Patents

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JPH027909B2
JPH027909B2 JP60204985A JP20498585A JPH027909B2 JP H027909 B2 JPH027909 B2 JP H027909B2 JP 60204985 A JP60204985 A JP 60204985A JP 20498585 A JP20498585 A JP 20498585A JP H027909 B2 JPH027909 B2 JP H027909B2
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JP
Japan
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silicon nitride
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sintered body
sro
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Isao Oda
Takao Soma
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NGK Insulators Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped 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
    • C04B35/58Shaped 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
    • C04B35/584Shaped 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

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は、機械的強度、熱衝撃抵抗が大である
と共に熱伝導率が低い窒化珪素焼結体およびその
製造法に関するものである。 (従来の技術) 窒化珪素焼結体は機械的強度、破壊靭性、耐熱
性、耐熱衝撃性等に優れているため、耐熱性高強
度材料としてその用途開発が盛んに進められてい
る。 この窒化珪素は共有結合性の強い物質であり、
それ自体では焼結性が極めて悪いので、高密度焼
結体を得るためには一般的にMgO,Al2O3
Y2O3,ZrO2等の焼結助剤を加えることが知られ
ている。このうち、機械的強度と熱衝撃抵抗が大
であるものとしては、BeO,MgO,SrO,希土
類元素酸化物を含む窒化珪素焼結体が特公昭55−
46997号公報において知られている。 (発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上述した窒化珪素焼結体は高い
機械的強度と大なる耐熱衝撃性を有するが、例え
ば、断熱性を要求されるエンジン部材として使用
するときは熱伝導率が高い欠点があつた。すなわ
ち、上述した窒化珪素焼結体の熱伝導率は約0.07
(cal/cm・sec・℃)であり、エンジン部材等の
断熱性を要する部材へ適用するには高すぎる欠点
があつた。 本発明の目的は上述した欠点を解消して、高い
機械的強度と熱衝撃抵抗を維持しながら熱伝導率
が低い窒化珪素焼結体およびその製造法を提供し
ようとするものである。 (問題点を解決するための手段) 本発明は、Mg,Sr,CeおよびAlを含む窒化珪
素焼結体において、Mg,Sr,CeおよびAlが
Si3N4結晶あるいはその粒界相に固溶して酸化物
あるいは酸窒化物を形成しており、Mg,Sr,Ce
およびAlの焼結体中の含有量が、MgOに換算し
て0.5〜5重量%、SrOに換算して0.5〜5重量%、
CeO2に換算して1〜10重量%およびAl2O3に換算
して1〜20重量%含み残部が窒化珪素よりなるこ
とを特徴とするものである。 さらに本発明の窒化珪素焼結体の製造法は、
Mg,Sr,CeおよびAlの化合物を、MgOに換算
して0.5〜5重量%、SrOに換算して0.5〜5重量
%、CeO2に換算して1〜20重量%およびAl2O3
換算して1〜10重量%含み残部が窒化珪素原料粉
末よりなる調整原料を成形し、次いで窒素雰囲気
あるいは不活性ガス雰囲気中で焼成することを特
徴とするものである。 なお、原料として使用する窒化珪素粉末は、30
重量%以上のα相を含み、金属不純物が1%以下
の純度を有する粒度10μm以下の粒子から成るの
が好ましい。また、得られた焼結体中の窒化珪素
はβ相が90重量%以上含むと好ましく、さらに焼
成条件として1600℃〜1900℃の温度で0.2〜5時
間が好ましい。 (作 用) 本発明は上述した構成により、高い機械的強度
と熱衝撃抵抗を有する窒化珪素焼結体にAlの化
合物をAl2O3に換算して1〜20重量%加えること
により、Alがβ−Si3N4粒子中に固溶あるいは粒
界相中に溶解し、機械的強度と耐熱衝撃性を維持
しつつ熱伝導率を従来品の約1/5程度まで任意に
低減できることを見出したことによる。 窒化珪素にはα相とβ相との2つの結晶構造が
存在することが知られているが、温度1400℃以上
に加熱するとα相からβ相への転移が始まり、温
度が1600℃以上になると転移速度が早くなる。一
方SrOおよびMgOは温度1600℃以上に加熱され
るとSi3N4中に微量存在するSiO2と反応してSrO
−MgO−SiO2系の結晶または液相を作ると共に、
一部はSi3N4中に固溶して固溶体を作り、この両
者の働きがα相からβ相への転移と同時に起きる
ため緻密化を促進すると共にSi3N4粒子は強固に
結合するものである。 また、CeO2はSrO,MgOなどと共存した場合、
Si3N4粒子の界面に均一に分布してSrO,MgO及
びSiO2と結合して高融点の液相又は結晶を作り、
窒化珪素の緻密化に極めて効果のあるものであ
る。そして得られた焼結体は非常に微細で、かつ
均一な粒子より成り、これが本発明による窒化珪
素焼結体の緻密化と高強度化に大きく貢献してい
るものと思われる。 本発明において使用する窒化珪素粉末原料は、
好ましくはα相を30%以上含むことが必要である
が、その理由は、前述のように窒化珪素のα相よ
りβ相への転移が焼結に関与するためであり、焼
結を充分促進するためにはα相を30%以上含むこ
とが望ましい。また窒化珪素粉末中の不純物は、
高温焼成中に不純物成分の蒸発が起き、気孔の原
因となつたり添加成分と反応して低融点の液相を
作り、焼結体の高温特性を著しく劣化させるため
窒化珪素粉末は金属不純物を1%含むことが望ま
しい。さらに窒化珪素は焼結性に乏しいので、原
料粒度は細かくし、原料粉末の表面張力を大きく
することが必要であり、粒度10ミクロン以下の微
細粒子を用いると好適である。 また、添加成分の量が多くなると緻密化はする
が、過剰の添加成分が窒化珪素粒子間に多量の異
相を形成し高温材料としての特性を著しく損なう
ので好ましくない。また、Mg,SrおよびCeの化
合物を、MgOに換算して0.5重量%未満、SrOに
換算して0.5重量%未満、CeO2に換算して1重量
%未満の場合には緻密化が十分でなく機械的強度
も小さい。従つて、Mg,Sr,Ceの添加量を
MgOに換算して0.5〜5重量%、SrOに換算して
0.5〜5重量%、CeO2に換算して1〜10重量%と
限定した。また、Alの化合物をAl2O3に換算して
1重量%未満添加する場合には、熱伝導率の低下
が見出されず、20重量%より多く添加する場合に
は機械的強度が低下する。そこで、Alの化合物
をAl2O3に換算して1〜20重量%と限定した。 本発明の窒化珪素焼結体は以下の方法により製
造することができる。 まず、焼結助剤としてMg,Sr,CeおよびAlの
化合物をMgOに換算して0.5〜5重量%、SrOに
換算して0.5〜5重量%、CeO2に換算して1〜10
重量%およびAl2O3に換算して1〜20重量%を含
む残部が窒化珪素原料粉末よりなる調整原料を準
備する。この場合粉砕機は例えば回転ミル、振動
ミル、アトライターミル等を使用する。湿式粉
砕、乾式粉砕いずれでもかまわないが、調合粉末
量、玉石量、液体媒体、スラリー粘度等は粉砕方
式に応じ適宜選ばれる。液体媒体は例えばアセト
ン、アルコール、水等を用いる。粉砕時間は粉砕
方式および容量により異なるが、粉砕物が微細化
し平均粒径、BET比表面積が一定の限界値に飽
和する時間とする。平均粒径は10μm以下が好ま
しく、BET比表面積は1〜50m2/gが好ましい。 そして所定粒度に粉砕した調整原料中に必要に
応じてポリビニルアルコール等の成形助剤を加え
撹拌の後、粉砕あるいはスラリーを乾燥し成形用
粉末とする。成形用粉末を静水圧プレス等で所望
の形に成形し、窒素雰囲気あるいは不活性ガス雰
囲気中にて1600℃〜1900℃で0.2〜5時間焼成す
ると窒化珪素焼結体が得られる。 (実施例) 以下、本発明の効果を具体的実施例について説
明する。 実施例 1 純度96重量%、平均粒径0.7μm、BET比表面
積8.5m2/gの窒化珪素原料粉末と、純度98〜99
重量%、平均粒径2〜0.5μmの焼結助剤および
Al2O3の各種成分を用いて第1表に示す割合に調
合し、不純物の混入を防ぐため鉄の表面をナイロ
ン樹脂で被覆した外径7mmの玉石を用いて、粉砕
内容積1.2のナイロン樹脂製容器内で原料粉末
200gに対してアセトン500ml、玉石500gを加え、
回転数100回/分の回転ミルで300時間粉砕した。
そしてこの粉末を乾燥後、3ton/cm2の圧力で60×
60×6mmに静水圧プレス成形し、1700℃で1時間
大気圧の窒素中で無加圧焼結し、本発明の窒化珪
素焼結体(No.1〜No.12)を得た。 又、これとは別に本発明の限定範囲外のものを
同一条件でつくり、比較例の焼結体(No.13〜No.
17)とし、さらに従来品(No.18〜No.20)を用意し
た。そしてこれらの焼結体について嵩密度、熱伝
導率、強度等を比較測定した。 熱伝導率は、焼結体より加工した直径10mm、厚
さ3mmの円板を試料とし、レーザーフラツシユ法
により測定した。また、強度はJISR−1601「フア
インセラミツクスの曲げ強さ試験方法」に従つて
四点曲げ強度を測定した。得られた焼結体の嵩密
度、熱伝導率、強度は第1表に示す通りである。
【表】
【表】 第一表の結果から明らかなように、本願発明の
窒化珪素焼結体の製造法によれば、熱伝導率が低
く強度の高い窒化珪素焼結体を得られる。 (発明の効果) 以上詳細に説明したところから明らかなよう
に、本発明の窒化珪素焼結体およびその製造法に
よれば高い機械的強度と熱衝撃抵抗を有する窒化
珪素焼結体に適当量のAl2O3を添加することによ
り、高い機械的強度と熱衝撃抵抗を維持しながら
熱伝導率が低い窒化珪素焼結体を得ることができ
る。 そのため、例えば断熱性を要するエンジン部材
として本発明の窒化珪素焼結体を好適に使用する
ことができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Mg,Sr,CeおよびAlを含む窒化珪素焼結体
    において、Mg,Sr,CeおよびAlがSi3N4結晶あ
    るいはその粒界相に固溶して酸化物あるいは酸窒
    化物を形成しており、Mg,Sr,CeおよびAlの焼
    結体中の含有量がMgOに換算して0.5〜5重量
    %、SrOに換算して0.5〜5重量%、CeO2に換算
    して1〜10重量%およびAl2O3に換算して1〜20
    重量%含み残部が窒化珪素よりなることを特徴と
    する窒化珪素焼結体。 2 Mg,Sr,CeおよびAlの化合物を、MgOに
    換算して0.5〜5重量%、SrOに換算して0.5〜5
    重量%、CeO2に換算して1〜10重量%および
    Al2O3に換算して1〜20重量%含み残部が窒化珪
    素原料粉末よりなる調整原料を成形し、次いで窒
    素雰囲気あるいは不活性ガス雰囲気中で焼成する
    ことを特徴とする窒化珪素焼結体の製造法。
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4949010A (en) * 1982-02-04 1990-08-14 Tektronix, Inc. X-ray attenuating ceramic materials
US4994219A (en) * 1988-03-08 1991-02-19 Allied-Signal Inc. Method for forming a high strength silicon nitride
US4870036A (en) * 1988-03-08 1989-09-26 Allied-Signal Inc. High strength silicon nitride
JPH01230479A (ja) * 1988-03-10 1989-09-13 Ngk Spark Plug Co Ltd 内燃機関の構造部材
JPH0694390B2 (ja) * 1988-09-09 1994-11-24 日本特殊陶業株式会社 窒化珪素焼結体
US5100847A (en) * 1989-01-17 1992-03-31 Allied-Signal Inc. Super tough monolithic silicon nitride
DE69111493T2 (de) * 1990-03-12 1996-03-21 Ngk Insulators Ltd Wafer-Heizgeräte für Apparate, zur Halbleiterherstellung Heizanlage mit diesen Heizgeräten und Herstellung von Heizgeräten.
EP0484916A3 (en) * 1990-11-07 1993-06-02 Sumitomo Electric Industries, Limited Silicon nitride sintered body
US5173458A (en) * 1990-12-28 1992-12-22 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Silicon nitride sintered body and process for producing the same
US5227346A (en) * 1992-03-06 1993-07-13 The Dow Chemical Company Sialon composites and method of preparing the same
US5376602A (en) * 1993-12-23 1994-12-27 The Dow Chemical Company Low temperature, pressureless sintering of silicon nitride
JP3282456B2 (ja) * 1995-07-27 2002-05-13 宇部興産株式会社 窒化珪素粉末及びその製造方法
US6227127B1 (en) * 1998-04-28 2001-05-08 Kyocera Corporation Furnace material, heat resisting protection tube and protective member using the same sintered material
CN115472373A (zh) * 2021-06-10 2022-12-13 日亚化学工业株式会社 SmFeN系各向异性磁性粉末的制造方法和SmFeN系各向异性磁性粉末

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52122299A (en) * 1976-04-08 1977-10-14 Ngk Insulators Ltd Sintered silicon nitride article and method of making same
JPS5433511A (en) * 1977-08-19 1979-03-12 Denki Kagaku Kogyo Kk Method of making sintered body

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4134947A (en) * 1975-04-07 1979-01-16 Ngk Insulators, Ltd. Sintered silicon nitride body and a method of producing the same
US4218257A (en) * 1975-04-07 1980-08-19 Ngk Insulators, Ltd. Sintered silicon nitride body and a method of producing the same
JPS5622678A (en) * 1979-07-28 1981-03-03 Ngk Spark Plug Co Manufacture of high tenacity silicon nitride sintered body
US4376742A (en) * 1981-02-23 1983-03-15 Systems Research Laboratories, Inc. Fugitive liquid phase densification of silicon nitride
JPS59146981A (ja) * 1983-02-09 1984-08-23 日本碍子株式会社 窒化珪素焼結体およびその製造法
CA1223013A (en) * 1983-04-22 1987-06-16 Mikio Fukuhara Silicon nitride sintered body and method for preparing the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52122299A (en) * 1976-04-08 1977-10-14 Ngk Insulators Ltd Sintered silicon nitride article and method of making same
JPS5433511A (en) * 1977-08-19 1979-03-12 Denki Kagaku Kogyo Kk Method of making sintered body

Also Published As

Publication number Publication date
US4692420A (en) 1987-09-08
DE3664459D1 (en) 1989-08-24
JPS6265978A (ja) 1987-03-25
EP0218343B1 (en) 1989-07-19
EP0218343A1 (en) 1987-04-15

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