JPH0477699B2 - - Google Patents
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- JPH0477699B2 JPH0477699B2 JP61157280A JP15728086A JPH0477699B2 JP H0477699 B2 JPH0477699 B2 JP H0477699B2 JP 61157280 A JP61157280 A JP 61157280A JP 15728086 A JP15728086 A JP 15728086A JP H0477699 B2 JPH0477699 B2 JP H0477699B2
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Landscapes
- 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βサイアロン相と平
均粒径1.5μm以下のａ、ａ、ａ族元素化合
物相を主体とする導電性サイアロン焼結体に関す
るものである。 〔従来の技術〕 β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サイアロン焼結体は加工性に難点が
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サイアロンのうち、特にｚが１ないし
4.2である組成物に、容量比にして15〜50％の
ａ、ａ、ａ族元素の酸化物、窒化物、炭化
物、硼化物のうち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
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事実に従い、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放電加工性を改善し、さ
らに加工性に優れた焼結体を得ることが望ましい
ことが判明した。 すなわち、上記提案による導電性サイアロン
は、実施例１、２、３に見られるように電気抵抗
率がいずれの場合とも10-1（Ω・cm）以上であり、
放電加工は可能であるものの加工速度が遅い、一
定以上の厚さの焼結体のワイヤーカツトは不可能
になる等の問題点があることが明らかとなつた。
また、上記提案によるサイアロンは実施例に見ら
れるようにホツトプレス焼結を行なうことが主体
となつており、製品の形状が極めて限定されるこ
とも問題点として浮び上がつてきた。 本発明は、上記事情に鑑み、より放電加工性に
優れ、かつ本来βサイアロンが持つ耐酸化性、耐
熱衝撃性等の劣化を最小限に抑制した導電性サイ
アロン焼結体を提供と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、主として
βサイアロンおよび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
らなる導電性を有する相とからなり、Si、Al、
１種以上のａ族元素、Ｏ、Ｎからなる粒界相を
有する導電性サイアロン焼結体において、βサイ
アロンの組成式中のｚの値が０＜ｚ＜１であつ
て、前記導電性を有する相の平均粒径を1.5μm以
下とすることを特徴とする導電性サイアロン焼結
体である。上記構成の本発明導電性サイアロンに
おいてはａ族元素が添加されるが、これは常圧
焼結、ガス圧焼結等を可能にするためである。こ
こでａ族元素は焼結時に液相を形成し焼結を促
進する。そしてβサイアロン中には固溶しないた
め、焼結体中においては粒界相の主成分となる。
このような作用をもたらすためにMgO等の使用
も可能であるが、高温強度を高く保持するために
はａ族元素が望ましい。 本発明においては、βサイアロンとａ、
ａ、ａ族元素の化合物の比率としては、ａ、
ａ、ａ族元素化合物の比率を30容量％を越え
70容量％以下とし、残部をβサイアロンとするこ
とが望ましい。ここで導電性物質のうち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、これらが高融点化
合物であり、硼化物等に比較して、サイアロンの
焼結性、特性に及ぼす影響が少ないからである。
そして、これら化合物の添加量を30容量％を越え
70容量％以下とするのは、30容量％以下では導電
性粒子の相互接触が不十分で電気抵抗率を低くす
ることができず、また低抗率のバラツキも非常に
大きなものとなり、また70容量％を越えるとβサ
イアロンの本来の特長である耐酸化性、高温強度
等の低下が著しいからである。より好ましくは30
容量％を越え50容量％以下である。また、これら
化合物としてはTiの化合物を用いる場合に最も
良好な特性が得られる。ここで、これら化合物の
焼結体中での平均粒径を1.5μm以下とするのは、
種々検討の結果、こられ化合物の粒径を1.5μm以
下とした場合に、放電加工性、耐酸化性、耐熱衝
撃性等の優れた材料が得られることが判明したか
らである。 なお、本発明焼結体を製造するには、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30容量％を越え70容
量％以下のうち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1600〜2000℃において常圧または加圧窒素中で
焼結するといつた、従来より行なわれている製造
方法において、ａ、ａ、ａ族化合物につい
て粒径の小さい原料粉末を用いる、粒度分布幅の
狭い原料粉末を使用する等を考慮すればよい。 なお、焼結体は常圧又は加圧窒素中で1600〜
2000℃で行なうのが好ましい。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2000
℃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更に詳細に説明
する。 実施例 １ Si3N4粉末（粒度0.7μm、α化率93％）、AINポ
リタイプ粉末（結晶型21R、粒度2μm、98.8％）、
Al2O3粉末（粒度0.5μm、99.5％）、Y2O3粉末（粒
度1μm、99.9％）を用い、βサイアロン（Si6-z
AlzOzN8-z）において、ｚ＝0.5となるように配
合した（Y2O3量は８％一定）。これに対し、平均
粒度0.5μmのTiN粉末を20〜75容量％添加し原料
粉末とした。これらを混合、成形後1700℃、４時
間、１気圧窒素雰囲気中で焼結した。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、焼結体中のTiNの平均粒径を表１に示す。
法に関するものであり、特にβサイアロン相と平
均粒径1.5μm以下のａ、ａ、ａ族元素化合
物相を主体とする導電性サイアロン焼結体に関す
るものである。 〔従来の技術〕 β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サイアロン焼結体は加工性に難点が
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サイアロンのうち、特にｚが１ないし
4.2である組成物に、容量比にして15〜50％の
ａ、ａ、ａ族元素の酸化物、窒化物、炭化
物、硼化物のうち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
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事実に従い、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放電加工性を改善し、さ
らに加工性に優れた焼結体を得ることが望ましい
ことが判明した。 すなわち、上記提案による導電性サイアロン
は、実施例１、２、３に見られるように電気抵抗
率がいずれの場合とも10-1（Ω・cm）以上であり、
放電加工は可能であるものの加工速度が遅い、一
定以上の厚さの焼結体のワイヤーカツトは不可能
になる等の問題点があることが明らかとなつた。
また、上記提案によるサイアロンは実施例に見ら
れるようにホツトプレス焼結を行なうことが主体
となつており、製品の形状が極めて限定されるこ
とも問題点として浮び上がつてきた。 本発明は、上記事情に鑑み、より放電加工性に
優れ、かつ本来βサイアロンが持つ耐酸化性、耐
熱衝撃性等の劣化を最小限に抑制した導電性サイ
アロン焼結体を提供と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、主として
βサイアロンおよび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
らなる導電性を有する相とからなり、Si、Al、
１種以上のａ族元素、Ｏ、Ｎからなる粒界相を
有する導電性サイアロン焼結体において、βサイ
アロンの組成式中のｚの値が０＜ｚ＜１であつ
て、前記導電性を有する相の平均粒径を1.5μm以
下とすることを特徴とする導電性サイアロン焼結
体である。上記構成の本発明導電性サイアロンに
おいてはａ族元素が添加されるが、これは常圧
焼結、ガス圧焼結等を可能にするためである。こ
こでａ族元素は焼結時に液相を形成し焼結を促
進する。そしてβサイアロン中には固溶しないた
め、焼結体中においては粒界相の主成分となる。
このような作用をもたらすためにMgO等の使用
も可能であるが、高温強度を高く保持するために
はａ族元素が望ましい。 本発明においては、βサイアロンとａ、
ａ、ａ族元素の化合物の比率としては、ａ、
ａ、ａ族元素化合物の比率を30容量％を越え
70容量％以下とし、残部をβサイアロンとするこ
とが望ましい。ここで導電性物質のうち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、これらが高融点化
合物であり、硼化物等に比較して、サイアロンの
焼結性、特性に及ぼす影響が少ないからである。
そして、これら化合物の添加量を30容量％を越え
70容量％以下とするのは、30容量％以下では導電
性粒子の相互接触が不十分で電気抵抗率を低くす
ることができず、また低抗率のバラツキも非常に
大きなものとなり、また70容量％を越えるとβサ
イアロンの本来の特長である耐酸化性、高温強度
等の低下が著しいからである。より好ましくは30
容量％を越え50容量％以下である。また、これら
化合物としてはTiの化合物を用いる場合に最も
良好な特性が得られる。ここで、これら化合物の
焼結体中での平均粒径を1.5μm以下とするのは、
種々検討の結果、こられ化合物の粒径を1.5μm以
下とした場合に、放電加工性、耐酸化性、耐熱衝
撃性等の優れた材料が得られることが判明したか
らである。 なお、本発明焼結体を製造するには、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30容量％を越え70容
量％以下のうち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1600〜2000℃において常圧または加圧窒素中で
焼結するといつた、従来より行なわれている製造
方法において、ａ、ａ、ａ族化合物につい
て粒径の小さい原料粉末を用いる、粒度分布幅の
狭い原料粉末を使用する等を考慮すればよい。 なお、焼結体は常圧又は加圧窒素中で1600〜
2000℃で行なうのが好ましい。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2000
℃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更に詳細に説明
する。 実施例 １ Si3N4粉末（粒度0.7μm、α化率93％）、AINポ
リタイプ粉末（結晶型21R、粒度2μm、98.8％）、
Al2O3粉末（粒度0.5μm、99.5％）、Y2O3粉末（粒
度1μm、99.9％）を用い、βサイアロン（Si6-z
AlzOzN8-z）において、ｚ＝0.5となるように配
合した（Y2O3量は８％一定）。これに対し、平均
粒度0.5μmのTiN粉末を20〜75容量％添加し原料
粉末とした。これらを混合、成形後1700℃、４時
間、１気圧窒素雰囲気中で焼結した。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、焼結体中のTiNの平均粒径を表１に示す。
【表】
実施例 ２
実施例１と同様のSi3N4粉末、AlNポリタイプ
粉末、Al2O3粉末、Y2O3粉末を用い、ｚ＝0.4と
なるように配合し（Y2O3量は８％一定）、これに
対し、平均粒度0.1〜5μmのTiN粉末を35容量％
添加し原料粉末とした。これらを混合、成形後
1700〜1800℃、３〜５時間、１気圧窒素中で焼結
し、種々の粒径をもつTiNを含んだ焼結体を作
製した。得られた焼結体中のTiNの平均粒径、
電気抵抗率、耐熱衝撃性、耐酸化性測定結果を表
２に示す。
粉末、Al2O3粉末、Y2O3粉末を用い、ｚ＝0.4と
なるように配合し（Y2O3量は８％一定）、これに
対し、平均粒度0.1〜5μmのTiN粉末を35容量％
添加し原料粉末とした。これらを混合、成形後
1700〜1800℃、３〜５時間、１気圧窒素中で焼結
し、種々の粒径をもつTiNを含んだ焼結体を作
製した。得られた焼結体中のTiNの平均粒径、
電気抵抗率、耐熱衝撃性、耐酸化性測定結果を表
２に示す。
【表】
【表】
実施例 ３
実施例１と同様のSi3N4粉末、AlNポリタイプ
粉末、Al2O3粉末、Y2O3粉末を用い、ｚ＝0.5と
なるように配合し（Y2O3量は６％一定）、これに
対し、ａ、ａ、ａ族の各種化合物を35容量
％添加した。それらを混合、成形の後1700〜1750
℃、３〜５時間、５気圧窒素中で焼結し焼結体を
得た。得られた焼結体中の各種化合物の粒度およ
び電気抵抗率を表３に示す。
粉末、Al2O3粉末、Y2O3粉末を用い、ｚ＝0.5と
なるように配合し（Y2O3量は６％一定）、これに
対し、ａ、ａ、ａ族の各種化合物を35容量
％添加した。それらを混合、成形の後1700〜1750
℃、３〜５時間、５気圧窒素中で焼結し焼結体を
得た。得られた焼結体中の各種化合物の粒度およ
び電気抵抗率を表３に示す。
【表】
【表】
実施例 ４
実施例１と同様のSi3N4粉末、AlNポリタイプ
粉末、Al2O3粉末および各種ａ族酸化物、窒化
物粉末を用い、ｚ＝0.4となるよう配合した。各
種ａ族酸化物、窒化物は5wt％一定とした。こ
れらに対し、実施例２と同様のTiNを45vol％添
加し、混合、成形後、1700〜1780℃、５時間、10
気圧窒素中で焼結した。得られた焼結体中の
TiNの平均粒径、電気抵抗率、常温強度、高温
強度を表４に示す。
粉末、Al2O3粉末および各種ａ族酸化物、窒化
物粉末を用い、ｚ＝0.4となるよう配合した。各
種ａ族酸化物、窒化物は5wt％一定とした。こ
れらに対し、実施例２と同様のTiNを45vol％添
加し、混合、成形後、1700〜1780℃、５時間、10
気圧窒素中で焼結した。得られた焼結体中の
TiNの平均粒径、電気抵抗率、常温強度、高温
強度を表４に示す。
本発明により、放電加工性に優れ、かつ本来の
βサイアロンが持つ耐酸化性、耐熱衝撃性等の劣
化を最小限に抑制した導電性サイアロン焼結体の
製造性が可能となる。これ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、構造用部材としての応用範囲が
ある他、導電性を利用したヒーター等の分野へサ
イアロンを適用することが可能となる。
βサイアロンが持つ耐酸化性、耐熱衝撃性等の劣
化を最小限に抑制した導電性サイアロン焼結体の
製造性が可能となる。これ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、構造用部材としての応用範囲が
ある他、導電性を利用したヒーター等の分野へサ
イアロンを適用することが可能となる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 主として30容量％以上70容量％未満のβサイ
アロン（Si6―zAlzOzN8-z）相と30容量％を越え
70容量％以下の、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
なる導電性を有する相とからなり、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導電性サイアロン焼結体に
おいて、βサイアロンの組成式中のＺの値が０＜
Ｚ＜１であつて、焼結体中のａ、ａ、ａ族
元素の酸化物、窒化物、炭化物のうち１種以上の
化合物からなる導電性を有する相の平均粒径が
1.5μm以下であ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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61157280A JPS6317264A (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | 導電性サイアロン焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61157280A JPS6317264A (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | 導電性サイアロン焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6317264A JPS6317264A (ja) | 1988-01-25 |
| JPH0477699B2 true JPH0477699B2 (ja) | 1992-12-09 |
Family
ID=15646206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61157280A Granted JPS6317264A (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | 導電性サイアロン焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6317264A (ja) |
Families Citing this family (2)
| 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 |
| JP4827746B2 (ja) * | 2007-01-05 | 2011-11-30 | シャープ株式会社 | 扉開閉機構 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59207881A (ja) * | 1983-05-13 | 1984-11-26 | 工業技術院長 | セラミツク焼結体およびその製造法 |
| JPS59207880A (ja) * | 1983-05-13 | 1984-11-26 | 工業技術院長 | 窒化ケイ素焼結体の製造方法 |
-
1986
- 1986-07-04 JP JP61157280A patent/JPS6317264A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59207881A (ja) * | 1983-05-13 | 1984-11-26 | 工業技術院長 | セラミツク焼結体およびその製造法 |
| JPS59207880A (ja) * | 1983-05-13 | 1984-11-26 | 工業技術院長 | 窒化ケイ素焼結体の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6317264A (ja) | 1988-01-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |