JPH0380750B2 - - Google Patents
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- JPH0380750B2 JPH0380750B2 JP61110091A JP11009186A JPH0380750B2 JP H0380750 B2 JPH0380750 B2 JP H0380750B2 JP 61110091 A JP61110091 A JP 61110091A JP 11009186 A JP11009186 A JP 11009186A JP H0380750 B2 JPH0380750 B2 JP H0380750B2
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- Ceramic Products (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明はサイアロン焼結体およびその製造方法
に関するものであり、特に、一般式Si6-zAlzOz
N8-zで表わされるβ型サイアロンのうち０＜Ｚ
＜１のものを主体とする導電性焼結体およびその
製造方法に関するものである。 〔従来の技術〕 β型サイアロン焼結体は、高温強度および耐酸
化性に優れ、熱膨張係数が小さく耐熱衝撃性が非
常に大きい等の利点があるため、近年種々の分野
において利用されている。このβ型サイアロン焼
結体は、例えば特公昭58−14391号公報または特
公昭58−52949号公報などにより知られているよ
うに、窒化ケイ素、窒化アルミニウムおよびアル
ミナからなる第１成分と、イツトリウム、スカン
ジウム、セリウム、ランタンおよびランタニド系
諸金属のうちの少なくとも１つの元素の酸化物か
らなる第２成分とからなる粉末混合物を成形し、
この成形体を加圧下または非加圧下において保護
雰囲気内で焼結することにより得られている。 しかし、β型サイアロン焼結体は加圧性に難点
があり、通常、ダイヤモンド砥石を用いて加工が
行なわれているものの、加工時間及びコストが非
常に大きくなるという問題点がある。 このため、最近、一般式Si6-zAlzOzN8-zで表わ
されるβ型サイアロンのうち、特にｚが１乃至
4.2である組成物に、容量比にして15〜50％の
ａ、ａ、ａ族の元素の酸化物、窒化物、炭化
物、硼化物のうちこれら１種以上の化合物およ
び／またはSiC、Al4C3より選ばれた１種以上を
添加することにより導電性を付与し、放電加工を
可能としたサイアロン焼結体を得ることが提案さ
れている（特開昭59−207881号公報）。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明者は、上記公知技術に従い導電性を有す
るサイアロン焼結体を作製し、放電加工して複雑
形状の製品を得るべく種々実験検討を行なつた結
果、実用的には、より一層容易に複雑形状のもの
が得られることが望ましいことが判つた。 すなわち、上記提案による導電性サイアロン焼
結体においては、高強度且つ良好な導電性を得る
ために単一組成とすることが重要であり、このた
めにはｚの範囲は１〜4.2に限定されなければな
らないとされ、また、その焼結方法も、いかなる
方法で実施しても良いわけではなく、減圧雰囲気
加圧、ホツトプレス、HIPなどが適用される、と
されている。しかしながら、実施例に示されてい
るのはホツトプレスの例のみであり、他の方法に
ついては述べられていない。そしてホツトプレス
により焼結する場合には、比較的単純な形状の焼
結体は得られるものの複雑形状の焼結体を得るこ
とは困難であり、このため、製品によつては放電
加工部分が多く必ずしも効率的で無い場合のある
ことが判つたものである。 本発明は、上記事情に鑑み、より複雑な形状の
焼結体であつて、本来βサイアロンが有する耐酸
化性等劣化することなく、且つ放電加工が可能な
導電性をあわせ持つ導電性サイアロン焼結体を提
供することを目的とするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するために本発明は、主相が主
として０＜Ｚ＜１であるβ型サイアロン相および
ａ、ａ、ａ族元素の酸化物、窒化物、炭化
物のうち１種以上の化合物からなる相から構成さ
れ、粒界相がSi、Al、１種以上のａ族元素、
Ｏ、Ｎからなる複合組織構造としたことを特徴と
するものである。上記構成の本発明導電性サイア
ロン焼結体において、主相におけるβ型サイアロ
ンとａ、ａ、ａ族元素の化合物の割合は、
β型サイアロンを30〜75容量％とし、残部が実質
的にａ、ａ、ａ族元素の化合物から成るよ
うにすることが好ましい。なお、ａ族元素は酸
化物等の形で添加し焼結時に液相を形成し、焼結
を促進することを目的とする。ａ族元素はβサ
イアロン中に固溶しないため最終的にはSi、Al、
Ｏ、Ｎを含む粒界相を形成する。ここで液相形成
のためにはMg等の元素も使用できるが高温強度
の点からａ族元素が好ましい。 本発明においてβ型サイアロンのＺの範囲を０
＜Ｚ＜１としたのは、ａ族元素を添加し常圧焼
結または加圧窒素中焼結する場合には、この範囲
内にて高強度の焼結体が得られるからである。ま
た、導電性物質としてａ、ａ、ａ族元素の
酸化物、窒化物、炭化物のうち１種以上の化合物
を選ぶのは、これらが高融点をもつ安定した化合
物であり、サイアロンの特性に悪影響を与えるこ
とが少ないからである。これら元素の硼化物も高
融点化合物ではあるがサイアロンの焼結性を著し
く低下させるため好ましくない。これら化合物の
添加量を25〜70容量％とするのは25容量％未満で
は導電性化合物粒子の相互の接触による導電経路
が得られず導電性を示さないからであり、70容量
％を越えるとβ型サイアロン本来の特長である、
耐酸化性、高温強度等が著しく損われるからであ
る。また、より好ましい添加量は30〜50容量％で
ある。 ａ、ａ、ａ族元素中ではTiの化合物を
用いる場合に最も良好な特性を持つ焼結体が得ら
れる。 上記構成の本発明導電性サイアロン焼結体は、
次のような本発明製造方法によつて得ることが出
来る。すなわち、Si3N4粉末、Al2O3粉末、AlN
ポリタイプ粉末、SiO2粉末および１種以上の
ａ族元素の酸化物又は窒化物粉末を用意し、これ
らに対し、25〜70容量％のａ、ａ、ａ族元
素の酸化物、窒化物、炭化物のうち１種以上の化
合物粉末を１種以上添加し、混合、成形の後、こ
の成形体を1600〜1900℃において常圧又は加圧窒
素中で焼結することにより、Ｚの範囲が０＜Ｚ＜
１であるβ型サイアロン相およびａ、ａ、
ａ族元素の酸化物、窒化物、炭化物のうち１種以
上の化合物からなる相を主体とし、残部が、Si、
Al、１種以上のａ族元素、Ｏ、Ｎからなる粒
界相で構成される焼結体を得ることができる。な
お、焼結は常圧又は加圧窒素中で1600〜1900℃で
行なうので好ましい。1600℃未満の焼結温度では
緻密化が十分に進まず、焼結温度が1900℃を越え
る場合には高圧の窒素ガス中で焼結した場合でも
焼結体からの分解ガスの発生を完全には抑制でき
なくなる。 また、ａ族元素の酸化物、窒化物のかわり
に、焼結中にこれら物質に変わるもの、例えば
ａ族元素の硝酸塩、水酸化物、アルコキシド等を
用いてもよい。 さらにまた、本発明において混合粉末を成形す
る際には、射出成形、プレス、ラバープレス、ス
リツプキヤスト等の成形方法を用いることがで
き、また焼結後HIP処理により更に特性の向上を
図つたり、熱処理を行ない粒界相を強化すること
も可能である。 〔実施例〕 以下、本発明を実施例に基づいて、さらに詳細
に説明する。 実施例 １ Si3N4粉末（粒度0.7μm、α化率93％）、Y2O3
粉末（粒度1μm、99.99％）、AlNポリタイプ粉末
（結晶型21R、2μm、98.8％）、Al2O3粉末、（粒度
0.5μm、99.5％）を用い焼結体のｚの値が０＜Ｚ
≦３となるように配合し、（Y2O3量は８％一定）、
これに対し、TiN（粒度1.5μm）を35容量％添加
し原料粉末とした。これらを混合、成形後、1770
℃、４時間、１気圧窒素雰囲気中で焼結した。こ
れにより得られた焼結体の常温強度、高温強度、
電気抵抗率を表１に示す。
に関するものであり、特に、一般式Si6-zAlzOz
N8-zで表わされるβ型サイアロンのうち０＜Ｚ
＜１のものを主体とする導電性焼結体およびその
製造方法に関するものである。 〔従来の技術〕 β型サイアロン焼結体は、高温強度および耐酸
化性に優れ、熱膨張係数が小さく耐熱衝撃性が非
常に大きい等の利点があるため、近年種々の分野
において利用されている。このβ型サイアロン焼
結体は、例えば特公昭58−14391号公報または特
公昭58−52949号公報などにより知られているよ
うに、窒化ケイ素、窒化アルミニウムおよびアル
ミナからなる第１成分と、イツトリウム、スカン
ジウム、セリウム、ランタンおよびランタニド系
諸金属のうちの少なくとも１つの元素の酸化物か
らなる第２成分とからなる粉末混合物を成形し、
この成形体を加圧下または非加圧下において保護
雰囲気内で焼結することにより得られている。 しかし、β型サイアロン焼結体は加圧性に難点
があり、通常、ダイヤモンド砥石を用いて加工が
行なわれているものの、加工時間及びコストが非
常に大きくなるという問題点がある。 このため、最近、一般式Si6-zAlzOzN8-zで表わ
されるβ型サイアロンのうち、特にｚが１乃至
4.2である組成物に、容量比にして15〜50％の
ａ、ａ、ａ族の元素の酸化物、窒化物、炭化
物、硼化物のうちこれら１種以上の化合物およ
び／またはSiC、Al4C3より選ばれた１種以上を
添加することにより導電性を付与し、放電加工を
可能としたサイアロン焼結体を得ることが提案さ
れている（特開昭59−207881号公報）。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明者は、上記公知技術に従い導電性を有す
るサイアロン焼結体を作製し、放電加工して複雑
形状の製品を得るべく種々実験検討を行なつた結
果、実用的には、より一層容易に複雑形状のもの
が得られることが望ましいことが判つた。 すなわち、上記提案による導電性サイアロン焼
結体においては、高強度且つ良好な導電性を得る
ために単一組成とすることが重要であり、このた
めにはｚの範囲は１〜4.2に限定されなければな
らないとされ、また、その焼結方法も、いかなる
方法で実施しても良いわけではなく、減圧雰囲気
加圧、ホツトプレス、HIPなどが適用される、と
されている。しかしながら、実施例に示されてい
るのはホツトプレスの例のみであり、他の方法に
ついては述べられていない。そしてホツトプレス
により焼結する場合には、比較的単純な形状の焼
結体は得られるものの複雑形状の焼結体を得るこ
とは困難であり、このため、製品によつては放電
加工部分が多く必ずしも効率的で無い場合のある
ことが判つたものである。 本発明は、上記事情に鑑み、より複雑な形状の
焼結体であつて、本来βサイアロンが有する耐酸
化性等劣化することなく、且つ放電加工が可能な
導電性をあわせ持つ導電性サイアロン焼結体を提
供することを目的とするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するために本発明は、主相が主
として０＜Ｚ＜１であるβ型サイアロン相および
ａ、ａ、ａ族元素の酸化物、窒化物、炭化
物のうち１種以上の化合物からなる相から構成さ
れ、粒界相がSi、Al、１種以上のａ族元素、
Ｏ、Ｎからなる複合組織構造としたことを特徴と
するものである。上記構成の本発明導電性サイア
ロン焼結体において、主相におけるβ型サイアロ
ンとａ、ａ、ａ族元素の化合物の割合は、
β型サイアロンを30〜75容量％とし、残部が実質
的にａ、ａ、ａ族元素の化合物から成るよ
うにすることが好ましい。なお、ａ族元素は酸
化物等の形で添加し焼結時に液相を形成し、焼結
を促進することを目的とする。ａ族元素はβサ
イアロン中に固溶しないため最終的にはSi、Al、
Ｏ、Ｎを含む粒界相を形成する。ここで液相形成
のためにはMg等の元素も使用できるが高温強度
の点からａ族元素が好ましい。 本発明においてβ型サイアロンのＺの範囲を０
＜Ｚ＜１としたのは、ａ族元素を添加し常圧焼
結または加圧窒素中焼結する場合には、この範囲
内にて高強度の焼結体が得られるからである。ま
た、導電性物質としてａ、ａ、ａ族元素の
酸化物、窒化物、炭化物のうち１種以上の化合物
を選ぶのは、これらが高融点をもつ安定した化合
物であり、サイアロンの特性に悪影響を与えるこ
とが少ないからである。これら元素の硼化物も高
融点化合物ではあるがサイアロンの焼結性を著し
く低下させるため好ましくない。これら化合物の
添加量を25〜70容量％とするのは25容量％未満で
は導電性化合物粒子の相互の接触による導電経路
が得られず導電性を示さないからであり、70容量
％を越えるとβ型サイアロン本来の特長である、
耐酸化性、高温強度等が著しく損われるからであ
る。また、より好ましい添加量は30〜50容量％で
ある。 ａ、ａ、ａ族元素中ではTiの化合物を
用いる場合に最も良好な特性を持つ焼結体が得ら
れる。 上記構成の本発明導電性サイアロン焼結体は、
次のような本発明製造方法によつて得ることが出
来る。すなわち、Si3N4粉末、Al2O3粉末、AlN
ポリタイプ粉末、SiO2粉末および１種以上の
ａ族元素の酸化物又は窒化物粉末を用意し、これ
らに対し、25〜70容量％のａ、ａ、ａ族元
素の酸化物、窒化物、炭化物のうち１種以上の化
合物粉末を１種以上添加し、混合、成形の後、こ
の成形体を1600〜1900℃において常圧又は加圧窒
素中で焼結することにより、Ｚの範囲が０＜Ｚ＜
１であるβ型サイアロン相およびａ、ａ、
ａ族元素の酸化物、窒化物、炭化物のうち１種以
上の化合物からなる相を主体とし、残部が、Si、
Al、１種以上のａ族元素、Ｏ、Ｎからなる粒
界相で構成される焼結体を得ることができる。な
お、焼結は常圧又は加圧窒素中で1600〜1900℃で
行なうので好ましい。1600℃未満の焼結温度では
緻密化が十分に進まず、焼結温度が1900℃を越え
る場合には高圧の窒素ガス中で焼結した場合でも
焼結体からの分解ガスの発生を完全には抑制でき
なくなる。 また、ａ族元素の酸化物、窒化物のかわり
に、焼結中にこれら物質に変わるもの、例えば
ａ族元素の硝酸塩、水酸化物、アルコキシド等を
用いてもよい。 さらにまた、本発明において混合粉末を成形す
る際には、射出成形、プレス、ラバープレス、ス
リツプキヤスト等の成形方法を用いることがで
き、また焼結後HIP処理により更に特性の向上を
図つたり、熱処理を行ない粒界相を強化すること
も可能である。 〔実施例〕 以下、本発明を実施例に基づいて、さらに詳細
に説明する。 実施例 １ Si3N4粉末（粒度0.7μm、α化率93％）、Y2O3
粉末（粒度1μm、99.99％）、AlNポリタイプ粉末
（結晶型21R、2μm、98.8％）、Al2O3粉末、（粒度
0.5μm、99.5％）を用い焼結体のｚの値が０＜Ｚ
≦３となるように配合し、（Y2O3量は８％一定）、
これに対し、TiN（粒度1.5μm）を35容量％添加
し原料粉末とした。これらを混合、成形後、1770
℃、４時間、１気圧窒素雰囲気中で焼結した。こ
れにより得られた焼結体の常温強度、高温強度、
電気抵抗率を表１に示す。
【表】
実施例 ２
実施例１と同様の粉末を用いてＺ＝0.5となる
よう配合し（Y2O3量は８％一定）、これに対し
TiNを20〜75容量％のTiNを添加し原料粉末と
した。これらを混合、成形後、実施例１と同一の
条件で焼結した。得られた焼結体の相対密度、常
温強度、高温強度、電気抵抗率を表２に示す。
よう配合し（Y2O3量は８％一定）、これに対し
TiNを20〜75容量％のTiNを添加し原料粉末と
した。これらを混合、成形後、実施例１と同一の
条件で焼結した。得られた焼結体の相対密度、常
温強度、高温強度、電気抵抗率を表２に示す。
【表】
実施例 ３
実施例２と同様の方法にてＺ＝0.5のサイアロ
ンに35容量％の各種添加物を添加したときの焼結
体の電気抵抗率を表３に示す。
ンに35容量％の各種添加物を添加したときの焼結
体の電気抵抗率を表３に示す。
【表】
実施例 ４
実施例１と同様の粉末および各種ａ族酸化
物、窒化物粉末を用い、焼結体のＺの値が0.5と
なるよう配合を行なつた。ここでａ族粉末量は
8wt％一定とした。これらに対し、TiNを40vol
％添加し、これらを混合、成形後、1780℃×４時
間、10気圧窒素中で焼結した。これにより得られ
た焼結体の常温強度、1000℃強度、電気抵抗率を
表４に示す。
物、窒化物粉末を用い、焼結体のＺの値が0.5と
なるよう配合を行なつた。ここでａ族粉末量は
8wt％一定とした。これらに対し、TiNを40vol
％添加し、これらを混合、成形後、1780℃×４時
間、10気圧窒素中で焼結した。これにより得られ
た焼結体の常温強度、1000℃強度、電気抵抗率を
表４に示す。
【表】
本発明により、高強度を有し、耐酸化性、高温
強度等に優れ、放電加工可能なβ型サイアロン焼
結体の製造が可能となつた。また本発明のサイア
ロンにより従来のサイアロンでは不可能であつた
複雑形状の穴加工等が可能となり、ダイス等とし
ての応用範囲が広がる他、導電性を利用したヒー
ター等の機能特性を利用した分野へのサイアロン
の適用をはかれるようになつた。
強度等に優れ、放電加工可能なβ型サイアロン焼
結体の製造が可能となつた。また本発明のサイア
ロンにより従来のサイアロンでは不可能であつた
複雑形状の穴加工等が可能となり、ダイス等とし
ての応用範囲が広がる他、導電性を利用したヒー
ター等の機能特性を利用した分野へのサイアロン
の適用をはかれるようになつた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 主として、30〜75容量％のβ型サイアロン
（Si6-zAlzOzN8-z）であり０＜Ｚ＜１である相と
25〜70容量％のａ、ａ、ａ族元素の酸化
物、窒化物、炭化物のうち１種以上の化合物から
なる相とからなり、Si、Al、１種以上のａ族
元素（希土類を含む）、Ｏ、Ｎからなる粒界相を
有することを特徴とする導電性サイアロン焼結
体。 ２ ａ、ａ、ａ族元素がTiであることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の導電性サ
イアロン焼結体。 ３ Si3N4粉末、Al2O3粉末、AlNポリタイプ粉
末（AlNを含む）SiO2粉末および１種以上の
ａ族元素の酸化物又は窒化物粉末および、これら
に対し、25〜70容量％のａ、ａ、ａ族元素
の酸化物、窒化物、炭化物のうち１種以上の化合
物粉末を１種以上添加し、混合、成形の後、この
成形体を1600〜1900℃において常圧又は加圧窒素
中で焼結することにより、０＜Ｚ＜１であるβ型
サイアロン相およびａ、ａ、ａ族元素の酸
化物、窒化物、炭化物のうち１種以上の化合物か
らなる相を主体として残部がSi、Al、１種以上
のａ族元素、Ｏ、Ｎからなる粒界相で構成され
る焼結体を得ることを特徴とする導電性サイアロ
ン焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61110091A JPS62265177A (ja) | 1986-05-14 | 1986-05-14 | 導電性サイアロン焼結体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61110091A JPS62265177A (ja) | 1986-05-14 | 1986-05-14 | 導電性サイアロン焼結体およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62265177A JPS62265177A (ja) | 1987-11-18 |
| JPH0380750B2 true JPH0380750B2 (ja) | 1991-12-25 |
Family
ID=14526795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61110091A Granted JPS62265177A (ja) | 1986-05-14 | 1986-05-14 | 導電性サイアロン焼結体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62265177A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02107572A (ja) * | 1988-01-28 | 1990-04-19 | Hitachi Metals Ltd | 導電性サイアロン焼結体とヒータ |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5926977A (ja) * | 1982-08-04 | 1984-02-13 | 三菱マテリアル株式会社 | 切削工具用サイアロン基セラミツク焼結材料 |
| JPS5978973A (ja) * | 1982-10-27 | 1984-05-08 | 株式会社日立製作所 | 導電性セラミツクス |
-
1986
- 1986-05-14 JP JP61110091A patent/JPS62265177A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5926977A (ja) * | 1982-08-04 | 1984-02-13 | 三菱マテリアル株式会社 | 切削工具用サイアロン基セラミツク焼結材料 |
| JPS5978973A (ja) * | 1982-10-27 | 1984-05-08 | 株式会社日立製作所 | 導電性セラミツクス |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62265177A (ja) | 1987-11-18 |
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|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |