JPH0522669B2 - - Google Patents
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- JPH0522669B2 JPH0522669B2 JP60106043A JP10604385A JPH0522669B2 JP H0522669 B2 JPH0522669 B2 JP H0522669B2 JP 60106043 A JP60106043 A JP 60106043A JP 10604385 A JP10604385 A JP 10604385A JP H0522669 B2 JPH0522669 B2 JP H0522669B2
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は、耐火材料、高強度材料、耐摩耗性
材料等として用いることのできる炭化ケイ素質高
強度焼結体に関するものである。
材料等として用いることのできる炭化ケイ素質高
強度焼結体に関するものである。
従来の技術
炭化ケイ素焼結体は、耐熱性、耐熱衝撃性に優
れた焼結体として、従来から広く使用されてい
る。その製造法としては加圧焼結あるいは常圧焼
結が採用されている。
れた焼結体として、従来から広く使用されてい
る。その製造法としては加圧焼結あるいは常圧焼
結が採用されている。
発明が解決しようとする問題点
加圧焼結方法においては、緻密で高純度のもの
が得られる反面、単純形状のものしか製造でき
ず、しかも製造装置が複雑で高価なものであつ
た。
が得られる反面、単純形状のものしか製造でき
ず、しかも製造装置が複雑で高価なものであつ
た。
また常圧焼結方法にあつては、従来はホウ素お
よび炭素を添加するため、固相反応であり、それ
ゆえ、添加剤の分散状態によつて特性が影響さ
れ、とくに従来炭化ケイ素は比表面積10〜15m2／
ｇのものを使用していたため、その信頼性は満足
できるものではなかつた。
よび炭素を添加するため、固相反応であり、それ
ゆえ、添加剤の分散状態によつて特性が影響さ
れ、とくに従来炭化ケイ素は比表面積10〜15m2／
ｇのものを使用していたため、その信頼性は満足
できるものではなかつた。
発明の目的
この発明は炭化ケイ素本来の保有する耐熱性お
よび耐熱衝撃性の特徴を生かし、常圧で焼結して
も信頼性の高い高密度かつ高速度の炭化ケイ素質
焼結体を提供することを目的としている。
よび耐熱衝撃性の特徴を生かし、常圧で焼結して
も信頼性の高い高密度かつ高速度の炭化ケイ素質
焼結体を提供することを目的としている。
問題点を解決するための手段
前述のような目的を達成するために、この発明
は、SiC、窒化物（AIN又はTiN），Ｃ、及び
Al2O3の４成分のみから成り、SiCの比表面積が
20m2／ｇ以上で、SiCが50〜97重量部で、窒化物
（AlN又はTiN）が１〜10重量部で、Ｃが１〜10
重量部で、Al2O3が１〜30重量部である混合物を
成形焼成したことを特徴とする炭化ケイ素質高強
度焼結体を要旨とする。
は、SiC、窒化物（AIN又はTiN），Ｃ、及び
Al2O3の４成分のみから成り、SiCの比表面積が
20m2／ｇ以上で、SiCが50〜97重量部で、窒化物
（AlN又はTiN）が１〜10重量部で、Ｃが１〜10
重量部で、Al2O3が１〜30重量部である混合物を
成形焼成したことを特徴とする炭化ケイ素質高強
度焼結体を要旨とする。
本発明者等は、炭化ケイ素質焼結体のひずみの
発生について原因を究明したところ、原料の炭化
ケイ素における含有酸素量によつて焼結体の特性
が大きく変化することを発見した。
発生について原因を究明したところ、原料の炭化
ケイ素における含有酸素量によつて焼結体の特性
が大きく変化することを発見した。
炭化ケイ素はその粒子表面が常温であつても空
気によつて酸化され、特に1μ以下のような超微
粒子の場合は表面積が大であるため、酸化の度合
が大きい。
気によつて酸化され、特に1μ以下のような超微
粒子の場合は表面積が大であるため、酸化の度合
が大きい。
このような炭化ケイ素中の酸素による影響につ
いて説明すれば、AlNは、SiC−AlN−Ｃ系にお
いて液相で反応が進むため、均質性の点でホウ素
よりも好ましい焼結助剤であるが、炭化ケイ素中
の酸素による妨害を受けやすい。そのため、従来
は含有酸素量が比較的多い炭化ケイ素（例えば約
１重量％の酸素を含む炭化ケイ素）の場合は、換
言すれば比表面積が大きい炭化ケイ素の場合は、
炭化ケイ素中の酸素による妨害の度合が大きく、
AlNを焼結助剤として使用できなかつた。
いて説明すれば、AlNは、SiC−AlN−Ｃ系にお
いて液相で反応が進むため、均質性の点でホウ素
よりも好ましい焼結助剤であるが、炭化ケイ素中
の酸素による妨害を受けやすい。そのため、従来
は含有酸素量が比較的多い炭化ケイ素（例えば約
１重量％の酸素を含む炭化ケイ素）の場合は、換
言すれば比表面積が大きい炭化ケイ素の場合は、
炭化ケイ素中の酸素による妨害の度合が大きく、
AlNを焼結助剤として使用できなかつた。
このような観点から、従来、炭化ケイ素中の含
有酸素量または炭化ケイ素粒子の比表面積は、少
なくともAlNを焼結助剤として使用する場合は、
小さいほど好ましいとされてきたのである。
AlNを添加する場合は、炭化ケイ素中の酸素量
を小さく設定すること、つまり炭化ケイ素の比表
面積を小さく設定することが必要であつた。
有酸素量または炭化ケイ素粒子の比表面積は、少
なくともAlNを焼結助剤として使用する場合は、
小さいほど好ましいとされてきたのである。
AlNを添加する場合は、炭化ケイ素中の酸素量
を小さく設定すること、つまり炭化ケイ素の比表
面積を小さく設定することが必要であつた。
しかしながら、本発明者等は反応系の中にＣを
含有させることによつて前述のごとき炭化ケイ素
中の含有酸素による妨害を制御できることを解明
した。
含有させることによつて前述のごとき炭化ケイ素
中の含有酸素による妨害を制御できることを解明
した。
そこで、この発明は、このような複数成分の相
互関係を巧みに生かし、まずＣの添加により炭化
ケイ素を無酸素状態にし、しかるのちAlNを焼
結助剤として焼結させるものである。それゆえ反
応が理想的な状態で行なわれる。
互関係を巧みに生かし、まずＣの添加により炭化
ケイ素を無酸素状態にし、しかるのちAlNを焼
結助剤として焼結させるものである。それゆえ反
応が理想的な状態で行なわれる。
また、この発明にあつては、炭化ケイ素中の酸
素の影響をうけずに、SiC−AlN−Ｃが、例えば
2000℃以上の焼結温度において液相となるため、
AlはSiと容易に置換される。したがつて焼結体
は含有酸素量に関係なく均質にすることができ
る。
素の影響をうけずに、SiC−AlN−Ｃが、例えば
2000℃以上の焼結温度において液相となるため、
AlはSiと容易に置換される。したがつて焼結体
は含有酸素量に関係なく均質にすることができ
る。
このように良好な焼結状態が得られるので、そ
れを生かして、本発明では、炭化ケイ素の比表面
積を20m2／ｇ以上（好しくは約45m2／ｇ）にし
て、焼結体の特性を一段と優れたものにしたので
ある。
れを生かして、本発明では、炭化ケイ素の比表面
積を20m2／ｇ以上（好しくは約45m2／ｇ）にし
て、焼結体の特性を一段と優れたものにしたので
ある。
さらに、本発明の好ましい態様にあつては炭化
ケイ素をAl2O3−AlN−Ｃ系の助剤で常圧焼結さ
せ、高靭性で強度の自焼結炭化ケイ素をつくる。
その場合、SiC−AlNは全律固溶する。したがつ
てSiC−Al2O3−AlN−Ｃ系では炭化ケイ素は自
焼結する。この系にあつては液相焼結であり、そ
のため、固相焼結のものに比べて均一な焼結組織
を作りやすい。。
ケイ素をAl2O3−AlN−Ｃ系の助剤で常圧焼結さ
せ、高靭性で強度の自焼結炭化ケイ素をつくる。
その場合、SiC−AlNは全律固溶する。したがつ
てSiC−Al2O3−AlN−Ｃ系では炭化ケイ素は自
焼結する。この系にあつては液相焼結であり、そ
のため、固相焼結のものに比べて均一な焼結組織
を作りやすい。。
また、Al2O3を添加しているので、Al2O3がＣ
により還元され、活性なAlが炭化ケイ素の粒界
にαAl2O3として存在することになり、熱膨張の
差によつて焼結体の歪みを除く作用をする。この
ため焼結体の強度が900MPaにも達成する。ま
た、ワイブル係数は15であり、きわめて信頼性が
高くなる。
により還元され、活性なAlが炭化ケイ素の粒界
にαAl2O3として存在することになり、熱膨張の
差によつて焼結体の歪みを除く作用をする。この
ため焼結体の強度が900MPaにも達成する。ま
た、ワイブル係数は15であり、きわめて信頼性が
高くなる。
このようなことを勘案して、この発明にあつて
は、組成を次のとおりに限定した。すなわち、
SiC50〜97部と、AlN，TiNなどの窒化物１〜10
部と、C1〜10部と、Al2O31〜30部にしたのであ
る。
は、組成を次のとおりに限定した。すなわち、
SiC50〜97部と、AlN，TiNなどの窒化物１〜10
部と、C1〜10部と、Al2O31〜30部にしたのであ
る。
組成をそのように限定した理由を以下詳細に説
明する。
明する。
AlN，TiNなどの窒化物は、１部より小だと、
焼結助剤としての十分な効果が得られず、10部よ
り大だと、強度が著しく低下する。
焼結助剤としての十分な効果が得られず、10部よ
り大だと、強度が著しく低下する。
Ｃは、１部より小だと、焼結助剤として添加し
た窒化物が焼結助剤として作用しなくなつて強度
の低下を招き、10部より大だと、焼結体としての
耐酸化性が悪化し、強度も低下する。
た窒化物が焼結助剤として作用しなくなつて強度
の低下を招き、10部より大だと、焼結体としての
耐酸化性が悪化し、強度も低下する。
Al2O3は、１部より小だと強度の向上が認めら
れず、30部より大だと熱間における強度の低下が
著しくなる。
れず、30部より大だと熱間における強度の低下が
著しくなる。
実施例
以下、この発明の実施例について説明する。
平均粒径1μの炭化ケイ素粉末をポツトミルに
入れて、水を含まないアセトンを使用して、表１
に示す種々の比表面積の炭化ケイ素粉末を製造し
た。
入れて、水を含まないアセトンを使用して、表１
に示す種々の比表面積の炭化ケイ素粉末を製造し
た。
このような超微粒の各種の炭化ケイ素粉末を常
温で空気にさらし、炭化ケイ素の粒子表面を一部
酸化させた。そのように一部酸化された各炭化ケ
イ素粉末にAl2O3，ＣおよびAlNを配合し、フエ
ノールレジンを粘結材として角柱状に成形し、ア
ルゴン雰囲気下で1800℃の温度で常圧焼結を行な
つて、理論密度に対し98〜80％の緻密体を得た。
これらのものの20℃における曲げ強度は表１に示
すとおりであつた。
温で空気にさらし、炭化ケイ素の粒子表面を一部
酸化させた。そのように一部酸化された各炭化ケ
イ素粉末にAl2O3，ＣおよびAlNを配合し、フエ
ノールレジンを粘結材として角柱状に成形し、ア
ルゴン雰囲気下で1800℃の温度で常圧焼結を行な
つて、理論密度に対し98〜80％の緻密体を得た。
これらのものの20℃における曲げ強度は表１に示
すとおりであつた。
表１からも明らかなように、炭化ケイ素粉末の
比表面積が20m2／ｇを超えると、曲げ強度が増加
する。
比表面積が20m2／ｇを超えると、曲げ強度が増加
する。
また、表２は、組成と焼結温度の影響を示すた
めのものであり、本発明によるSiC−Al2O3−Ｃ
−AlN系の実施例だけでなく、本発明に属さな
い比較例も示している。比較例はとくに明記しな
いかぎり本発明の実施例と同一の条件で製造し
た。
めのものであり、本発明によるSiC−Al2O3−Ｃ
−AlN系の実施例だけでなく、本発明に属さな
い比較例も示している。比較例はとくに明記しな
いかぎり本発明の実施例と同一の条件で製造し
た。
本発明の製造においては、特に強度を得るため
には、焼結温度が1700℃〜2050℃の範囲が好し
い。
には、焼結温度が1700℃〜2050℃の範囲が好し
い。
発明の効果
本発明は、従来とは全く逆に、炭化ケイ素粒子
の比表面積が大になるほど焼結体の曲げ強度が大
きくなるという実務上きわめて顕著な効果を奏す
る。
の比表面積が大になるほど焼結体の曲げ強度が大
きくなるという実務上きわめて顕著な効果を奏す
る。
また、本発明によれば、従来のものに比較して
比較的低温で焼結できる。とくに従来は実際上全
く不可能とされていた1900℃以下の温度でも所望
の焼結が実施できる。
比較的低温で焼結できる。とくに従来は実際上全
く不可能とされていた1900℃以下の温度でも所望
の焼結が実施できる。
第１図は本発明に基く79SiC・15Al2O3・4C・
2AlN組成の1800℃焼結体のセラミツク組織を示
す3000倍に拡大した電子顕微鏡写真である。 表 １ SiCの比表面積 強 度 (m2/ｇ) （MPa） 10 500 15 550 20 680 25 750 40 830 45 900
2AlN組成の1800℃焼結体のセラミツク組織を示
す3000倍に拡大した電子顕微鏡写真である。 表 １ SiCの比表面積 強 度 (m2/ｇ) （MPa） 10 500 15 550 20 680 25 750 40 830 45 900
Claims (1)
- １ SiC、窒化物、Ｃ、及びAl2O3の４成分のみ
から成り、窒化物がAIN又はTiNであり、SiCの
比表面積が20m2／ｇ以上で、SiCが50〜97重量部
で、窒化物が１〜10重量部で、Ｃが１〜10重量部
で、Al2O3が１〜30重量部である混合物を成形焼
成したことを特徴とする炭化ケイ素質高強度焼結
体。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60106043A JPS62113762A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | 炭化ケイ素質高強度焼結体 |
| GB8609069A GB2177421B (en) | 1985-05-20 | 1986-04-14 | Sintered body of silicon carbide and method for manufacturing the same |
| FR8606611A FR2581986B1 (fr) | 1985-05-20 | 1986-05-07 | Corps fritte en carbure de silicium, procede pour le fabriquer et ceramique industrielle qui en est constituee |
| DE19863615861 DE3615861A1 (de) | 1985-05-20 | 1986-05-10 | Sinterkoerper auf basis des siliciumcarbid und verfahren zu seiner herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60106043A JPS62113762A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | 炭化ケイ素質高強度焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62113762A JPS62113762A (ja) | 1987-05-25 |
| JPH0522669B2 true JPH0522669B2 (ja) | 1993-03-30 |
Family
ID=14423606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60106043A Granted JPS62113762A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | 炭化ケイ素質高強度焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62113762A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6189184B2 (ja) * | 2013-11-13 | 2017-08-30 | クアーズテック株式会社 | 金属溶融炉用保護管材料、金属溶融炉用保護管及びその製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS553396A (en) * | 1978-06-15 | 1980-01-11 | Carborundum Co | Silicon carbideealuminum nitride sintered product and its manugacture |
| JPS5930672A (ja) * | 1982-08-10 | 1984-02-18 | Noritake Co Ltd | 組合せ研削砥石 |
| JPS6054978A (ja) * | 1983-09-06 | 1985-03-29 | 住友電気工業株式会社 | 非鉄金属および非鉄合金用塑性加工工具 |
-
1985
- 1985-05-20 JP JP60106043A patent/JPS62113762A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS553396A (en) * | 1978-06-15 | 1980-01-11 | Carborundum Co | Silicon carbideealuminum nitride sintered product and its manugacture |
| JPS5930672A (ja) * | 1982-08-10 | 1984-02-18 | Noritake Co Ltd | 組合せ研削砥石 |
| JPS6054978A (ja) * | 1983-09-06 | 1985-03-29 | 住友電気工業株式会社 | 非鉄金属および非鉄合金用塑性加工工具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62113762A (ja) | 1987-05-25 |
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