JPH04951B2 - - Google Patents
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- JPH04951B2 JPH04951B2 JP59279237A JP27923784A JPH04951B2 JP H04951 B2 JPH04951 B2 JP H04951B2 JP 59279237 A JP59279237 A JP 59279237A JP 27923784 A JP27923784 A JP 27923784A JP H04951 B2 JPH04951 B2 JP H04951B2
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
＜産業上の利用分野＞
本発明は、サイアロン系焼結体の強度を増加さ
せる新規の強化方法に関するものである。 ＜従来の技術＞ サイアロンを含む窒化ケイ素系セラミツクスの
強化方法としては、焼結体の粒界相を結晶化させ
る方法、Y2O3等の添加物を用い結晶粒を柱状化
する方法、あるいはウイスカーを分散させる等の
試みがある。しかしながら粒界の結晶化法は製造
プロセスが煩雑であることや、大型形状の焼結体
では内部まで結晶化を均一に行うことが困難であ
る等の欠点がある。また、添加物を加える方法は
焼結体柱に多量の液相が残留するために室温強度
は増加するが高温における強度の低下及び高温に
おける耐酸化性の低下等の欠点がある。更にウイ
スカーを分散させた焼結体はウイスカーの分散が
不十分だとウイスカーの二次粒子が欠陥となつて
焼結体の強度が十分でないことがあつたりする。 ＜発明が解決しようとする課題＞ 本発明は以上の様な従来法の欠点を解消し、簡
単な方法でサイアロン系焼結体を実質的に強化し
強度の高い耐酸化性に富む新規な焼結耐を提供せ
んとするものである。 ＜課題を解決するための手段＞ 本発明者らは、この問題に関して鋭意研究を行
つた結果次の様な方法でサイアロン系焼結体の強
化が可能であることを見出した。即ち必要により
焼結助剤を添加したサイアロン組成の原料粉末に
サイアロンより熱膨張係数の大きい炭化ケイ素粉
末を粉末状で添加し、通常の混合成形および焼結
方法で焼結体を製造することにより、サイアロン
系焼結体の高強度化を達成せんとするものであ
る。 なお、本発明で対象としているのは、一般式
Si6−zAlZOzNB-z（式中ｚは0.25〜4.2の数値を表
す）の組成を有するβ−サイアロンである。ｚが
0.25未満では窒化ケイ素の性状に近くなり、また
ｚが4.2を超えるとβ−サイアロンに固溶できな
い余剰成分が粒界に析出し、β−サイアロンの有
する溶融金属に対する濡れ性、耐食性及び耐酸化
性に優れるという利点が失われるので好ましくな
い。 ＜作用＞ サイアロンへの炭化ケイ素の添加は次の様な作
用を有する。サイアロン系焼結耐の熱膨張係数は
（3.0×3.5）×10-6／℃であり炭化ケイ素は4.3×
10-6／℃である。サイアロン原料粉末に焼結助剤
を加えた混合粉末に、全混合粉末中の炭化ケイ素
の割合が５〜95重量％となるような量の炭化ケイ
素を添加した混合粉末の成形体を1600〜1950℃で
焼結するとサイアロン中に炭化ケイ素が均一に分
散した焼結体が得られる。サイアロンと炭化ケイ
素は上述のように熱膨張係数がSiC＞Si3N4の関
係にあるため、冷却の過程で炭化ケイ素がサイア
ロン焼結体を引張り焼結体全体に圧縮応力が作用
する。そのため焼結体を外部応力によつて破断さ
せるには、焼結体自体の強度に加えて炭化ケイ素
とマトリツクスの熱膨張係数の差による圧縮応力
に打勝つ必要がある。即ち、焼結体の強度は増加
する。このことから炭化ケイ素の添加量はできる
だけ多い方が高い強度を有する焼結体が得られる
ことになる。 炭化ケイ素添加量を増加させることは添加物の
種類および量を検討することにより解決される。
即ち本発明では最高95重量％の炭化ケイ素を添加
して緻密な焼結体が得られた。また焼結助剤およ
び炭化ケイ素の添加方法を工夫し、均一な混合粉
末を得ておくことは極めて重要な事である。それ
故サイアロンに対する添加剤を先に本発明者らが
提案したアルコキシド法による原料調整の段階で
混合する方法（特願昭58−212925、特願昭59−
64946）あるいは炭化ケイ素を液相で混合し、次
いで固相の炭化ケイ素として析出させる方法は有
効である。本発明の原理による強化方法はサイア
ロン−炭化ケイ素系に限定されるものではなく、
サイアロンより大きな熱膨張係数を持つ添加物を
用いたサイアロン系焼結体に共通して考えられる
現象で、TiC（熱膨張係数；9.3×10-6／℃）、
TaC（7.1×10-6／℃）等の炭化物、TiN（9.4×
10-6／℃）、TaN（3.6 10-6／℃）、HfN（6.9×
10-6／℃）等の窒化物を添加物に用いた場合にも
効果がある。 実施例 １ 平均粒径0.6mmの窒化ケイ素粉末、平均粒径
3.0μｍの窒化アルミニウム粉末および平均粒径
0.8μｍの酸化アルミニウム粉末をそれぞれ91.3、
2.0および6.7重量％の割合で混合した粉末に平均
粒径0.6μｍの炭化ケイ素および焼結助剤を第１表
に示す割合で混合し、ボールミルで混合粉砕し、
比表面積10cm3／ｇ以上の混合粉末を得た。 この粉末を1850℃で300Kg／cm2の圧力下、窒素
雰囲気中で60分間加圧焼結してｚ≒0.5のβ−サ
イアロン系焼結体を得た。得られた焼結体の特性
を第１表に示す。
せる新規の強化方法に関するものである。 ＜従来の技術＞ サイアロンを含む窒化ケイ素系セラミツクスの
強化方法としては、焼結体の粒界相を結晶化させ
る方法、Y2O3等の添加物を用い結晶粒を柱状化
する方法、あるいはウイスカーを分散させる等の
試みがある。しかしながら粒界の結晶化法は製造
プロセスが煩雑であることや、大型形状の焼結体
では内部まで結晶化を均一に行うことが困難であ
る等の欠点がある。また、添加物を加える方法は
焼結体柱に多量の液相が残留するために室温強度
は増加するが高温における強度の低下及び高温に
おける耐酸化性の低下等の欠点がある。更にウイ
スカーを分散させた焼結体はウイスカーの分散が
不十分だとウイスカーの二次粒子が欠陥となつて
焼結体の強度が十分でないことがあつたりする。 ＜発明が解決しようとする課題＞ 本発明は以上の様な従来法の欠点を解消し、簡
単な方法でサイアロン系焼結体を実質的に強化し
強度の高い耐酸化性に富む新規な焼結耐を提供せ
んとするものである。 ＜課題を解決するための手段＞ 本発明者らは、この問題に関して鋭意研究を行
つた結果次の様な方法でサイアロン系焼結体の強
化が可能であることを見出した。即ち必要により
焼結助剤を添加したサイアロン組成の原料粉末に
サイアロンより熱膨張係数の大きい炭化ケイ素粉
末を粉末状で添加し、通常の混合成形および焼結
方法で焼結体を製造することにより、サイアロン
系焼結体の高強度化を達成せんとするものであ
る。 なお、本発明で対象としているのは、一般式
Si6−zAlZOzNB-z（式中ｚは0.25〜4.2の数値を表
す）の組成を有するβ−サイアロンである。ｚが
0.25未満では窒化ケイ素の性状に近くなり、また
ｚが4.2を超えるとβ−サイアロンに固溶できな
い余剰成分が粒界に析出し、β−サイアロンの有
する溶融金属に対する濡れ性、耐食性及び耐酸化
性に優れるという利点が失われるので好ましくな
い。 ＜作用＞ サイアロンへの炭化ケイ素の添加は次の様な作
用を有する。サイアロン系焼結耐の熱膨張係数は
（3.0×3.5）×10-6／℃であり炭化ケイ素は4.3×
10-6／℃である。サイアロン原料粉末に焼結助剤
を加えた混合粉末に、全混合粉末中の炭化ケイ素
の割合が５〜95重量％となるような量の炭化ケイ
素を添加した混合粉末の成形体を1600〜1950℃で
焼結するとサイアロン中に炭化ケイ素が均一に分
散した焼結体が得られる。サイアロンと炭化ケイ
素は上述のように熱膨張係数がSiC＞Si3N4の関
係にあるため、冷却の過程で炭化ケイ素がサイア
ロン焼結体を引張り焼結体全体に圧縮応力が作用
する。そのため焼結体を外部応力によつて破断さ
せるには、焼結体自体の強度に加えて炭化ケイ素
とマトリツクスの熱膨張係数の差による圧縮応力
に打勝つ必要がある。即ち、焼結体の強度は増加
する。このことから炭化ケイ素の添加量はできる
だけ多い方が高い強度を有する焼結体が得られる
ことになる。 炭化ケイ素添加量を増加させることは添加物の
種類および量を検討することにより解決される。
即ち本発明では最高95重量％の炭化ケイ素を添加
して緻密な焼結体が得られた。また焼結助剤およ
び炭化ケイ素の添加方法を工夫し、均一な混合粉
末を得ておくことは極めて重要な事である。それ
故サイアロンに対する添加剤を先に本発明者らが
提案したアルコキシド法による原料調整の段階で
混合する方法（特願昭58−212925、特願昭59−
64946）あるいは炭化ケイ素を液相で混合し、次
いで固相の炭化ケイ素として析出させる方法は有
効である。本発明の原理による強化方法はサイア
ロン−炭化ケイ素系に限定されるものではなく、
サイアロンより大きな熱膨張係数を持つ添加物を
用いたサイアロン系焼結体に共通して考えられる
現象で、TiC（熱膨張係数；9.3×10-6／℃）、
TaC（7.1×10-6／℃）等の炭化物、TiN（9.4×
10-6／℃）、TaN（3.6 10-6／℃）、HfN（6.9×
10-6／℃）等の窒化物を添加物に用いた場合にも
効果がある。 実施例 １ 平均粒径0.6mmの窒化ケイ素粉末、平均粒径
3.0μｍの窒化アルミニウム粉末および平均粒径
0.8μｍの酸化アルミニウム粉末をそれぞれ91.3、
2.0および6.7重量％の割合で混合した粉末に平均
粒径0.6μｍの炭化ケイ素および焼結助剤を第１表
に示す割合で混合し、ボールミルで混合粉砕し、
比表面積10cm3／ｇ以上の混合粉末を得た。 この粉末を1850℃で300Kg／cm2の圧力下、窒素
雰囲気中で60分間加圧焼結してｚ≒0.5のβ−サ
イアロン系焼結体を得た。得られた焼結体の特性
を第１表に示す。
【表】
実施例 ２
窒素ケイ素、炭化ケイ素および焼結助剤を第２
表に示す割合で配合し、ボールミルを用いて48時
間混合粉砕した粉末を実施例１と同様に条件でホ
ツトプレスし、ｚ≒1.0のβ−サイアロン系焼結
体を得た。得られた焼結体の特性を第２表に示
す。尚、原料粉末の粒度は実施例１と同一であ
る。
表に示す割合で配合し、ボールミルを用いて48時
間混合粉砕した粉末を実施例１と同様に条件でホ
ツトプレスし、ｚ≒1.0のβ−サイアロン系焼結
体を得た。得られた焼結体の特性を第２表に示
す。尚、原料粉末の粒度は実施例１と同一であ
る。
【表】
実施例 ３
窒素ケイ素、炭化ケイ素および焼結助剤を第３
表に示す割合で配合し、ボールミルを用いて48時
間混合粉砕した粉末を実施例１と同様の条件でホ
ツトプレスを行い、ｚ≒2.0のβ−サイアロン系
焼結体を得た。得られた焼結体の特性を第３表に
示す。尚、原料粉末の粒度は実施例１と同一であ
る。
表に示す割合で配合し、ボールミルを用いて48時
間混合粉砕した粉末を実施例１と同様の条件でホ
ツトプレスを行い、ｚ≒2.0のβ−サイアロン系
焼結体を得た。得られた焼結体の特性を第３表に
示す。尚、原料粉末の粒度は実施例１と同一であ
る。
【表】
【表】
比較例
下記第４表に、SiCを添加しない場合の例を示
す。
す。
【表】
＜発明の効果＞
本発明による効果は次の様なものである。
(1) サイアロン系焼結体は、炭化ケイ素を添加す
ることによつて強化される。 (2) 焼結体の耐酸化性は低下しない。 (3) 焼結体に添加する強化材の種類、添加量に応
じて焼結体の特性（例えば電気、熱伝導性、熱
衝撃性等）の自在に制御できる。 (4) 焼結体の強度のバラツキが少なくなる。
ることによつて強化される。 (2) 焼結体の耐酸化性は低下しない。 (3) 焼結体に添加する強化材の種類、添加量に応
じて焼結体の特性（例えば電気、熱伝導性、熱
衝撃性等）の自在に制御できる。 (4) 焼結体の強度のバラツキが少なくなる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一般式Si6−zAlZOzNB-z（式中ｚは0.25〜4.2の
数値を表す）で表されるサイアロン系焼結体の製
造に際し、必要により焼結助剤を添加したサイア
ロン組成の原料粉末に熱膨張係数がサイアロンの
それよりは大きな炭化ケイ素粉末を添加して1600
〜1950℃の温度範囲で焼結することにより、得ら
れる焼結体に圧縮応力を内在せしめることを特徴
とするサイアロン系焼結体の強化方法。 ２ 炭化ケイ素粉末の添加量が、必要により焼結
助剤を添加したサイアロン組成の原料粉末に炭化
ケイ素粉末を添加した混合粉末中の炭化ケイ素の
割合が５〜95重量％となるような量であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の焼結体の
強化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59279237A JPS61158867A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 窒化ケイ素系焼結体の強化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59279237A JPS61158867A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 窒化ケイ素系焼結体の強化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61158867A JPS61158867A (ja) | 1986-07-18 |
| JPH04951B2 true JPH04951B2 (ja) | 1992-01-09 |
Family
ID=17608346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59279237A Granted JPS61158867A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 窒化ケイ素系焼結体の強化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61158867A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62148370A (ja) * | 1985-12-23 | 1987-07-02 | 工業技術院長 | 高耐酸化性窒化ケイ素系セラミツクスの製造方法 |
| JPS63134567A (ja) * | 1986-11-21 | 1988-06-07 | 株式会社豊田中央研究所 | セラミツクス複合体 |
| CN108863399A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-11-23 | 深圳市东川技术研究有限公司 | 赛隆电加热新材料的烧结工艺 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5025609A (ja) * | 1973-03-14 | 1975-03-18 | ||
| JPS5874570A (ja) * | 1981-10-23 | 1983-05-06 | エレクトロシユメルツヴエルク・ケンプテン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 多結晶窒化ケイ素と炭化ケイ素から成る実際に孔の無い成形体、および同成形体の均衡熱間圧縮による製造法 |
| JPS5891070A (ja) * | 1981-11-27 | 1983-05-30 | 旭硝子株式会社 | 炭化珪素と窒化珪素の複合焼結体の製法 |
| 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 |
-
1984
- 1984-12-28 JP JP59279237A patent/JPS61158867A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5025609A (ja) * | 1973-03-14 | 1975-03-18 | ||
| JPS5874570A (ja) * | 1981-10-23 | 1983-05-06 | エレクトロシユメルツヴエルク・ケンプテン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 多結晶窒化ケイ素と炭化ケイ素から成る実際に孔の無い成形体、および同成形体の均衡熱間圧縮による製造法 |
| JPS5891070A (ja) * | 1981-11-27 | 1983-05-30 | 旭硝子株式会社 | 炭化珪素と窒化珪素の複合焼結体の製法 |
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61158867A (ja) | 1986-07-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |