JPH046160A - 窒化珪素焼結体の製造方法 - Google Patents

窒化珪素焼結体の製造方法

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JPH046160A
JPH046160A JP2109128A JP10912890A JPH046160A JP H046160 A JPH046160 A JP H046160A JP 2109128 A JP2109128 A JP 2109128A JP 10912890 A JP10912890 A JP 10912890A JP H046160 A JPH046160 A JP H046160A
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silicon nitride
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Hiromichi Kobayashi
廣道 小林
Keiji Matsuhiro
啓治 松廣
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、窒化珪素焼結体の製造方法に関するもので、
特に高温静水圧プレス(HIP)を用いた窒化珪素焼結
体の製造方法に関する。
(従来の技術) 従来より、高温静水圧プレスを用いた高緻密質の窒化珪
素焼結体の製造方法としては、窒化珪素粉末に焼結助剤
および有機バインダを添加し、プレス成形等により成形
した成形体にガラスを被覆して高温静水圧プレスする方
法(特公昭59−35870号公報)や、窒化珪素粉末
に焼結助剤を添加しプレス成形等により成形した成形体
を常圧下で1600〜1750℃の温度範囲で熱処理し
、熱処理後の成形体を高温静水圧プレスする方法(特公
昭63−57388号公報)が知られている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、従来の高温静水圧プレスを用いた窒化珪
素焼結体の製造方法によると、粒界相の組成が高融点の
ものや難焼結性物質を製造する場合、高温強度に優れた
窒化珪素焼結体が得られないという問題があった。
また本発明者は、ガラスカプセルを被覆する高温静水圧
プレスを実施する前に一定の条件のもとて成形体を予備
焼結することにより成形体の開気孔が無くなることを知
見した。
本発明は、この知見にもとづいて前記問題点を解決する
ためになされたもので、前記予備焼結を用いることによ
って複雑形状の成形体を高緻密に焼成可能にし、かつ耐
熱性、耐酸化性および高温強度に優れる窒化珪素焼結体
の製造方法を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) そのために、本発明による窒化珪素焼結体の製造方法は
、Y203.Er2O3,Tmz O3、Yb2O3、
Lux Ollのうちのいずれか2種以上を焼結助剤と
して含む窒化珪素混合粉末を成形し、この成形体を窒素
雰囲気中1750〜1950″C19,5気圧下で熱処
理を行った後、ガラスにより被覆して高温静水圧プレス
焼結することを特徴とする。
前述した窒化珪素の製造方法において、予備焼成として
行う熱処理の温度の範囲を1750〜1950℃とした
のは、1750℃よりも熱処理温度が低いと開気孔を無
くすることができず、高温静水圧プレス時にガラスがこ
の開気孔を通して浸透しやすいからである。また195
0℃以下としたのは、1950℃を超えると窒化珪素の
分解が起り予備焼成後の成形体の表面に開気孔を生じ、
この開気孔から高温静水圧プレス時にガラスが浸透しや
すいためである。すなわち、このように高温静水圧プレ
ス時に開気孔からガラスが浸透するため、高温静水圧プ
レス焼成で得られた窒化珪素焼結体は、ガラス成分の影
響を受けて高温強度が低下するからである。また、この
温度の範囲外で熱処理を行うと、成形体の密度を90%
以上とすることが困難である。
高温静水圧プレスの前に行う成形体のガラスによる表面
被覆は成形体表面にガラスを直接被覆するほか、ガラス
カプセルに入れ脱気を行うこともできる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。
大JiiLL二」」2 第1図に製造工程を示すように、第1表に示す実施例1
〜11における窒化珪素焼結体の製造方法は、母材とし
ての窒化珪素粉末に焼結助剤としてYt Os 、Er
r Ox 、Tmg off 、Ybz Os 、L 
u x Osのうちのいずれか2種を混合し、この混合
物を成形し、予備焼成として熱処理を行った後、ガラス
カプセルにて高温静水圧プレス焼結する。
まず、金属または陽イオンの不純物(C,Aβ、Fe、
Mg、Ca等)0,1重量%を含み、酸素含有量2.2
重量%、平均粒径0.5μm、BET比表面積15m”
/gの窒化珪素原料粉末に焼結助剤としてY、O,、E
r2O3,Tm2O3、Yb20.、Lu20−のうち
のいずれが2種を約8〜13重量%添加し、この窒化珪
素原料粉末を窒化珪素質磁器製玉石と水を加えナイロン
樹脂製容器を用いて混合粉砕した。このとき、混合粉砕
は玉石と水を前述の窒化珪素原料粉末200gに対し玉
石1.8kg、水300m1を加え、振動ミルにより振
動数1200回/分で3時間行った。得られた混合物を
120℃、24時間乾燥させ、メツシュが149μmの
篩を使用して整粒し成形用粉末とした。次に7ton/
am”の圧力で静水圧プレスを行い、50X40X6m
mの成形体を作製した。得られた成形体は、9′、5気
圧、窒素雰囲気下、1750〜1950℃の範囲内の温
度で熱処理を行った。その後、熱処理を行った成形体を
ガラスカプセルに入れ脱気を行い、第2図に示すように
、1850〜1950℃、500〜2000気圧の条件
で高温静水圧プレスにより焼結した。焼結後、ガラスカ
プセルを除去した窒化珪素焼結体をさらに窒素雰囲気下
で1400℃で6時間結晶化処理を行った。このような
方法により実施例1〜11を得た。
また、比較例1〜3における窒化珪素焼結体は熱処理を
行わず、比較例4.5は熱処理温度が1750〜195
0℃の範囲外とした。
ここに窒化珪素焼結体の製造に使用した焼結助剤ならび
に熱処理および高温静水圧プレスの条件を第1表に示す
得られた窒化珪素焼結体(実施例1〜11および比較例
1〜5)について密度、四点曲げ強度を測定した。密度
はアルキメデス法により行い、四点曲げ強度は室温およ
び1400℃について「ファインセラミックスの曲げ強
さ試験法J  (JIS規格R−1601)に従って測
定した。結果は第1表に示す。なお、ここに示した密度
および四点曲げ強度の値は焼結体3個についての試験結
果の平均値である。
試験の結果、実施例1〜11および比較例1〜5につい
て密度の差は小さかった。四点曲げ強度については、室
温下による測定では比較例5を除くと、実施例1−11
および比較例1〜4ともに比較的良好な値を示したが、
1400℃における高温曲げ強度は、実施例1〜11で
は高い値を維持したが、比較例1〜5ではいずれも実施
例1〜11に比べ低い値となった。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明の窒化珪素焼結体の製造方
法によると、高温静水圧プレス処理前に成形体を175
0〜1950℃の温度範囲で予備焼成として熱処理を行
うことにより高緻密質で高温強度に優れた窒化珪素焼結
体を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例のフローチャートを示す図、第
2図は本発明の実施例の高温静水圧プレス処理時におけ
る時間と温度ならびに圧力の関係を示す特性図である。 出願入量 日本碍子株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Y_2O_3、Er_2O_3、Tm_2O_3
    、Yb_2O_3、Lu_2O_3のうちのいずれか2
    種以上を焼結助剤として含む窒化珪素混合粉末を成形し
    、この成形体を窒素雰囲気中1750〜1950℃、9
    .5気圧下で熱処理を行った後、ガラスにより被覆して
    高温静水圧プレス焼結することを特徴とする窒化珪素焼
    結体の製造方法。
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