JPH05254944A - Production of sialon-based composite ceramics - Google Patents

Production of sialon-based composite ceramics

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JPH05254944A
JPH05254944A JP4049588A JP4958892A JPH05254944A JP H05254944 A JPH05254944 A JP H05254944A JP 4049588 A JP4049588 A JP 4049588A JP 4958892 A JP4958892 A JP 4958892A JP H05254944 A JPH05254944 A JP H05254944A
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JP
Japan
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powder
sialon
sio
aln
based composite
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JP4049588A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomohiko Ogata
知彦 尾形
Shigeru Yamaji
茂 山地
Toru Tsurumi
徹 鶴見
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Publication of JPH05254944A publication Critical patent/JPH05254944A/en
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Abstract

PURPOSE:To produce sialon-based composite ceramics having a small grain size and excellent dynamic characteristics at a low cost while ensuring a high degree of freedom of selection of powdery starting materials. CONSTITUTION:A powdery mixture prepd. by mixing SiO2 powder with AlN powder in 0.5-1.5 molar ratio of SiO2 to AlN is sintered at 1,400-1,600 deg.C under reduced pressure or in an inert atmosphere or the powdery mixture is compacted and the resulting compact is sintered at 1,400-1,600 deg.C under reduced pressure or in an inert atmosphere. The objective sialon-based composite ceramics are obtd. by utilizing a substitution reaction and a solid-solution reaction at the time of sintering.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、サイアロン系複合セ
ラミックスの製造方法に関する。特に、内燃機関(ディ
ーゼル機関等)用部品、航空・宇宙用部品、押出用ダイ
ス、成型用型、金属用切削工具、鋳造用ノズル、溶接用
ノズル、ロケーションピン、耐熱保護管、高温ガス用パ
イプ、溶解用るつぼ、圧延用ロール、連続鋳造装置用部
品等の、耐熱性や耐食性とともに高い機械的強度が要求
される用途や、電子工業におけるIC用基板、半導体製
造装置におけるステッパー類(X−Yステージ、レチク
ル、ウェハーホルダー等)等の、特に低熱膨張特性が要
求される用途に適したサイアロン系複合セラミックスを
製造する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing sialon-based composite ceramics. In particular, parts for internal combustion engines (diesel engines, etc.), parts for aerospace, extrusion dies, molding dies, metal cutting tools, casting nozzles, welding nozzles, location pins, heat resistant protection tubes, high temperature gas pipes , Melting crucibles, rolling rolls, parts for continuous casting equipment, etc. that require high mechanical strength in addition to heat resistance and corrosion resistance, IC substrates in the electronic industry, steppers in semiconductor manufacturing equipment (XY The present invention relates to a method for producing a sialon-based composite ceramic suitable for applications such as stages, reticles, wafer holders, etc., which require low thermal expansion characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】サイアロン系複合セラミックスは、よく
知られているように、酸化物セラミックスと窒化物セラ
ミックスの中間的な組成をもつ酸窒化物系セラミックス
で、耐熱性や耐食性に優れ、また、低い熱膨脹特性を示
すことから、内燃機関用部品等への応用が期待されてい
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION As is well known, sialon-based composite ceramics are oxynitride-based ceramics having an intermediate composition between oxide ceramics and nitride ceramics, and are excellent in heat resistance and corrosion resistance and low in resistance. Since it exhibits thermal expansion characteristics, it is expected to be applied to parts for internal combustion engines and the like.

【0003】そのようなサイアロン系複合セラミックス
は、従来、たとえば、英国Chapmanand Hall社刊、“Jou
rnal of Materials Science”、第11巻、第1135
〜1158頁(1976)や、内田老鶴圃刊、「窒化珪
素セラミックス2」、第109〜116頁(1990年
5月15日)に記載されるように、Si3 4 粉末とA
2 3 粉末とを粉砕しながら混合し、得られた混合粉
末を焼結することによって製造している。ところが、こ
れらの方法には、以下において説明するような問題があ
る。
Such sialon-based composite ceramics have hitherto been disclosed, for example, in "Jou", published by Chapmanand Hall in England.
rnal of Materials Science ", Volume 11, 1135
Pp. 1158 (1976) and Uchida Otsuru, "Silicon Nitride Ceramics 2", pp. 109-116 (May 15, 1990), Si 3 N 4 powder and A
It is manufactured by pulverizing and mixing with 1 2 O 3 powder and sintering the resulting mixed powder. However, these methods have problems as described below.

【0004】すなわち、これら従来の方法は、いずれ
も、Si3 4 粉末とAl2 3 粉末とを粉砕、混合す
るので、粒子径が微細で、しかも、双方の粉末間で粒子
径が大きく異なることのない粉末を使用しないと均一な
混合が難しい。そして、均一性に劣る混合粉末を使用す
ると、焼結時に偏析が起こり、内部欠陥ができて、得ら
れるサイアロン系複合セラミックスは力学的特性に劣る
ものとなる。すなわち、従来の方法は、原料粉末の選択
に関して自由度が小さい。
That is, in all of these conventional methods, since the Si 3 N 4 powder and the Al 2 O 3 powder are crushed and mixed, the particle size is fine and the particle size between both powders is large. Uniform mixing is difficult unless powders that do not differ are used. When a mixed powder having poor uniformity is used, segregation occurs during sintering, internal defects are formed, and the resulting sialon-based composite ceramic has poor mechanical properties. That is, the conventional method has a small degree of freedom in selecting the raw material powder.

【0005】また、上記従来の方法は、Al2 3 粉末
として、通常、α−Al2 3 粉末を使用するが、この
α−Al2 3 は焼結時に1600℃付近からX相(ム
ライト相)を生成し、それが溶融するために、1700
℃付近から急激な収縮が起こるようになる。そのため、
焼結温度としては、通常、1700℃以上の高温が必要
で、製造コストが高くなる。また、そのように高温で焼
結すると、結晶粒が成長して結晶粒子径が粗大になり、
得られるサイアロン系複合セラミックスは脆弱なものに
なる。さらに、異常粒成長を起こしやすく、それによる
欠陥ができやすくなるので、力学的特性や信頼性にも劣
るものとなる。
Further, the conventional methods, as Al 2 O 3 powder, usually using the α-Al 2 O 3 powder, the α-Al 2 O 3 is the X phase from the vicinity of 1600 ° C. during sintering ( 1700 to produce a mullite phase), which melts
Sudden contraction begins to occur from around ℃. for that reason,
As the sintering temperature, a high temperature of 1700 ° C. or higher is usually required, which increases the manufacturing cost. Further, when sintered at such a high temperature, crystal grains grow and the crystal grain size becomes coarse,
The resulting sialon-based composite ceramic becomes brittle. Further, abnormal grain growth is likely to occur and defects due to the abnormal grain growth are likely to occur, resulting in poor mechanical properties and reliability.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、従
来の方法の上述した問題点を解決し、原料粉末の選択に
関して自由度が大きいばかりか、より低い温度で焼結す
ることができ、結晶粒子径が微細で、力学的特性に優れ
たサイアロン系複合セラミックスを低コストで製造する
方法を提供するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional method and not only have a high degree of freedom in selecting the raw material powder, but also be able to sinter at a lower temperature, It is an object of the present invention to provide a method for producing a sialon-based composite ceramic having a fine crystal particle size and excellent mechanical properties at low cost.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、SiO2 粉末とAlN粉末とをSiO
2 /AlNがモル比で0.5〜1.5になるように混合
してなる粉末を、減圧下または不活性雰囲気下にて14
00〜1600℃で加圧焼結することを特徴とする、サ
イアロン系複合セラミックスの製造方法を提供する。混
合粉末を成形した後、焼結してもよい。この方法によれ
ば、Si3 Al3 3 5 等の、一般式が、 Si6-z Alz z 8-z (z≦4) で表わされるβ型サイアロンを主成分とするサイアロン
系複合セラミックスを得ることができる。
In order to achieve the above object, the present invention uses SiO 2 powder and AlN powder as SiO 2.
The powder obtained by mixing 2 / AlN in a molar ratio of 0.5 to 1.5 was used under reduced pressure or in an inert atmosphere to produce 14
Provided is a method for producing a sialon-based composite ceramic, which comprises performing pressure sintering at 00 to 1600 ° C. The mixed powder may be molded and then sintered. According to this method, a sialon having a β-sialon represented by the general formula as Si 6-z Al z O z N 8-z (z ≦ 4) such as Si 3 Al 3 O 3 N 5 as a main component is used. A composite ceramic material can be obtained.

【0008】また、この発明は、SiO2 粉末とAlN
粉末とをSiO2 /AlNがモル比で1.5〜3.0に
なるように混合してなる粉末を、減圧下または不活性雰
囲気下にて1450〜1650℃で加圧焼結することを
特徴とする、サイアロン系複合セラミックスの製造方法
を提供する。混合粉末を成形した後、焼結してもよい。
この方法による場合も、Si3 Al3 3 5 等の、上
述した一般式で表されるβ型サイアロンを主成分とする
サイアロン系複合セラミックスを得ることができる。
The present invention also relates to SiO 2 powder and AlN.
A powder obtained by mixing the powder with SiO 2 / AlN in a molar ratio of 1.5 to 3.0 is subjected to pressure sintering at 1450 to 1650 ° C. under reduced pressure or an inert atmosphere. Provided is a method for producing a sialon-based composite ceramic. The mixed powder may be molded and then sintered.
Also by this method, it is possible to obtain a sialon-based composite ceramics such as Si 3 Al 3 O 3 N 5 whose main component is the β-sialon represented by the above general formula.

【0009】さらに、この発明は、SiO2 粉末とAl
N粉末とをSiO2 /AlNがモル比で3.0〜5.0
になるように混合してなる粉末を、減圧下または不活性
雰囲気下にて1400〜1500℃で加圧焼結すること
を特徴とする、サイアロン系複合セラミックスの製造方
法を提供する。混合粉末を成形した後、焼結してもよ
い。この方法による場合には、上記一般式にしたがわな
いサイアロンを主成分とするサイアロン系複合セラミッ
クスが生成する。
Further, according to the present invention, SiO 2 powder and Al
N 2 powder and SiO 2 / AlN in a molar ratio of 3.0 to 5.0
The present invention provides a method for producing a sialon-based composite ceramics, which comprises press-sintering powders obtained by mixing as described above under reduced pressure or in an inert atmosphere at 1400 to 1500 ° C. The mixed powder may be molded and then sintered. According to this method, a sialon-based composite ceramic containing sialon as a main component which does not comply with the above general formula is produced.

【0010】すなわち、この発明は、従来の方法のよう
に、原料粉末として、Si3 4 粉末とAl2 3 粉末
との混合粉末を使用するのではなく、SiO2 粉末とA
lN粉末との混合粉末を使用し、焼結時における置換反
応と固溶反応を利用してサイアロン系複合セラミックス
を得るものである。以下、この発明を製造工程にしたが
ってさらに詳細に説明する。
That is, according to the present invention, unlike the conventional method, the mixed powder of Si 3 N 4 powder and Al 2 O 3 powder is not used as the raw material powder, but SiO 2 powder and A 2
A mixed powder with 1N powder is used to obtain a sialon-based composite ceramic by utilizing a substitution reaction and a solid solution reaction during sintering. Hereinafter, the present invention will be described in more detail according to the manufacturing process.

【0011】この発明においては、まず、SiO2 粉末
とAlN粉末とを含む混合粉末を調整する。後述する焼
結が、より速やかに、かつ、より均一に行なわれるよ
う、SiO2 粉末やAlN粉末の平均粒子径は3.0μ
m以下であるのが好ましい。もっとも、この3.0μm
以下という範囲は、Si3 4 粉末とAl2 3 粉末と
の混合粉末を使用する従来の方法にくらべると大変広
い。すなわち、この発明においては、より粗大な粉末で
も使用することができる。
In the present invention, first, a mixed powder containing SiO 2 powder and AlN powder is prepared. The average particle size of the SiO 2 powder or AlN powder is 3.0 μm so that the sintering described later can be performed more quickly and more uniformly.
It is preferably m or less. However, this 3.0 μm
The following range is much wider than the conventional method using a mixed powder of Si 3 N 4 powder and Al 2 O 3 powder. That is, in the present invention, even coarser powder can be used.

【0012】混合操作は、乾式でも湿式でもよい。しか
しながら、分散性をより向上させることができるという
理由で、湿式混合法によるのが好ましい。たとえば、混
合粉末にイソプロピルアルコール、エチルアルコール、
エチレングリコール、ジメチルスルホキシド等の有機分
散媒を加え、アトリーションミル、ボールミル等でよく
混合し、粉砕して混合粉末を得る。混合、粉砕後は、比
重差による偏析を防止するために、ロータリーエバポレ
ータ等を使用して減圧乾燥するのが好ましい。これによ
って、二次凝集がよく解膠し、一次粒子が極めて均一に
分散した混合粉末を得ることができる。
The mixing operation may be dry or wet. However, the wet mixing method is preferable because the dispersibility can be further improved. For example, isopropyl alcohol, ethyl alcohol,
An organic dispersion medium such as ethylene glycol or dimethyl sulfoxide is added, well mixed by an attrition mill, a ball mill or the like, and pulverized to obtain a mixed powder. After mixing and pulverizing, it is preferable to dry under reduced pressure using a rotary evaporator or the like in order to prevent segregation due to the difference in specific gravity. As a result, the secondary agglomeration is well deflocculated, and a mixed powder in which the primary particles are extremely uniformly dispersed can be obtained.

【0013】混合粉末は、SiO2 /AlNがモル比で
0.5〜5.0の範囲になるようにする。この範囲内に
おいて、SiO2 粉末やAlN粉末の平均粒子径や、後
述する第3成分の添加の有無および添加量や、焼結条件
等を考慮して決める。この比率が0.5未満では、後述
する反応が十分に起こらず、AlNが多く残存するよう
になる。また、5.0を超えると、逆にSiO2 が多く
残存するようになる。混合粉末には、得られるサイアロ
ン系複合セラミックスの密度、硬度、強度、靭性、ヤン
グ率等の力学的特性や、熱伝導率、熱膨脹率等の熱的特
性や、電気伝導率等の電気的特性を変える目的で、第3
成分を添加することができる。
The mixed powder has a molar ratio of SiO 2 / AlN of 0.5 to 5.0. Within this range, it is determined in consideration of the average particle diameter of the SiO 2 powder or AlN powder, the presence or absence of the addition of the third component described below, the addition amount, the sintering conditions, and the like. If this ratio is less than 0.5, the reaction described below does not sufficiently occur, and a large amount of AlN remains. On the other hand, when it exceeds 5.0, on the contrary, a large amount of SiO 2 remains. The mixed powder contains mechanical properties such as density, hardness, strength, toughness and Young's modulus of the obtained sialon composite ceramics, thermal properties such as thermal conductivity and thermal expansion coefficient, and electrical properties such as electrical conductivity. Third, for the purpose of changing
Ingredients can be added.

【0014】たとえば、焼結時における後述する反応を
促進し、緻密化して密度を上げたい場合には、平均粒子
径が2.0μm以下のLi2 OやY2 3 、CaO、M
gO、Ln2 3 (LnはLaおよびCeを除くランタ
ノイド)の粉末を0.5〜15重量%の範囲で添加す
る。
For example, in the case of accelerating the reaction to be described later at the time of sintering and densifying to increase the density, Li 2 O, Y 2 O 3 , CaO, M having an average particle diameter of 2.0 μm or less is used.
Powders of gO and Ln 2 O 3 (Ln is a lanthanoid excluding La and Ce) are added in the range of 0.5 to 15% by weight.

【0015】また、5〜40重量%の範囲でCeO2
Al2 3 の粉末を添加すると、焼結時に生成されるサ
イアロンにこれらが固溶し、密度が向上するようにな
る。
If CeO 2 or Al 2 O 3 powder is added in the range of 5 to 40% by weight, these will form a solid solution with sialon produced during sintering, and the density will be improved.

【0016】さらに、特に強度や靭性を向上させたい場
合には、平均粒子径が2.0μm以下のZrO2 やAl
2 3 の粉末を5〜40重量の範囲で添加したり、Si
3 4 %の粉末を5〜70重量の範囲で添加する。
Further, when it is desired to improve the strength and toughness, ZrO 2 or Al having an average particle size of 2.0 μm or less is used.
2 O 3 powder is added in the range of 5 to 40 wt.
Powder of 3 N 4 % is added in the range of 5-70 wt.

【0017】強度や靭性を向上させたい場合、5〜40
体積%の範囲のウイスカの添加も有効である。
When it is desired to improve strength and toughness, it is 5 to 40.
Addition of whiskers in the range of volume% is also effective.

【0018】すなわち、ウイスカを添加すると、サイア
ロン系複合セラミックスにおいてクラックが進行したと
き、ウイスカがそのクラックを偏向させ、さらに枝分れ
させて破壊エネルギーを吸収するようになり、また、引
き抜き効果によって破壊エネルギーが減衰されるように
なるので、破壊強度や靭性が飛躍的に向上する。ウイス
カとしては、SiC、Si3 4 等のセラミックスウイ
スカを使用することができる。そして、ウイスカの添加
は、5〜40体積%の範囲がよい。5体積%未満では、
破壊強度や靭性の向上が期待できず、また、40体積%
を超えると、ウイスカ同士は焼結性が低いために、得ら
れるサイアロン系複合セラミックスの密度が低下するよ
うになる。なお、ウイスカは、あらかじめエチルアルコ
ール、イソプロピルアルコール、トルエン等の有機溶媒
中で、ポリエチレンイミン、トリクロロオクタデシルシ
ラン等の分散剤を併用し、超音波等を用いてよく分散さ
せておくのが好ましい。
That is, when a whisker is added, when a crack progresses in the sialon-based composite ceramics, the whisker deflects the crack and further branches it to absorb the breaking energy, and also the breaking effect causes the breaking. Since the energy is attenuated, the fracture strength and toughness are dramatically improved. Ceramic whiskers such as SiC and Si 3 N 4 can be used as the whiskers. The addition of whiskers is preferably in the range of 5-40% by volume. Below 5% by volume,
Improvement of fracture strength and toughness cannot be expected, and 40% by volume
When it exceeds, since the whiskers have low sinterability, the density of the obtained sialon-based composite ceramics is lowered. The whiskers are preferably dispersed in advance in an organic solvent such as ethyl alcohol, isopropyl alcohol or toluene together with a dispersant such as polyethyleneimine or trichlorooctadecylsilane and using ultrasonic waves.

【0019】また、特に硬度やヤング率を向上させたい
場合には、平均粒子径が3.0μm以下のSiCやB4
C、TiC、ZrC、WCの粉末、平均粒子径が2.0
μm以下のSi3 4 やc−BN、TiN、ZrNの粉
末を5〜40重量%の範囲で添加する。
When it is desired to improve hardness or Young's modulus, SiC or B 4 having an average particle diameter of 3.0 μm or less is used.
C, TiC, ZrC, WC powder, average particle size 2.0
Powders of Si 3 N 4 or c-BN, TiN, and ZrN having a size of μm or less are added in the range of 5 to 40% by weight.

【0020】さらに、特に熱膨張率を低下させたい場合
には、平均粒子径が2.0μm以下のTiO2 やc−B
Nの粉末を3〜10重量%の範囲で添加する。
Further, particularly when it is desired to reduce the coefficient of thermal expansion, TiO 2 or c-B having an average particle size of 2.0 μm or less is used.
N powder is added in the range of 3 to 10% by weight.

【0021】さらにまた、特に熱伝導率や電気伝導率を
向上させたい場合には、平均粒子径が3.0μm以下の
SiCやB4 C、TiC、ZrC、WCの粉末、平均粒
子径が2.0μm以下のSi3 4 やc−BN、Ti
N、ZrNの粉末を5〜40重量%の範囲で添加する。
Furthermore, particularly when it is desired to improve the thermal conductivity and the electrical conductivity, powders of SiC, B 4 C, TiC, ZrC, and WC having an average particle diameter of 3.0 μm or less, and an average particle diameter of 2 Si 3 N 4 or c-BN or Ti with a thickness of 0.0 μm or less
Powders of N and ZrN are added in the range of 5 to 40% by weight.

【0022】また、平均粒子径が7.0μm以下のSi
やAl、Ti、Feの粉末を1〜20重量%の範囲で添
加すると、得られるサイアロン系複合セラミックスの靭
性が向上し、強度や硬度等のばらつきを小さくすること
ができるようになる。
Si having an average particle size of 7.0 μm or less
When powders of Al, Ti, and Fe are added in the range of 1 to 20% by weight, the toughness of the obtained sialon-based composite ceramics is improved, and variations in strength and hardness can be reduced.

【0023】この発明においては、次に、上述したよう
に調製した混合粉末を焼結する。これには2つの方法が
ある。
In the present invention, next, the mixed powder prepared as described above is sintered. There are two ways to do this.

【0024】1つは、混合粉末を、乾式静水圧成形法、
金型成形法、湿式スリップキャスティング成形法、射出
成形法等を用いて所望の形状に成形した後、その成形体
を加圧または無加圧下で焼結する方法である。もう1つ
は、混合粉末を成形することなく、ホットプレス成形法
や、熱間静水圧成形法(HIP法)等を用いて加圧焼結
する方法である。いずれの場合にも、焼結は、0.1To
rr. 以下の減圧雰囲気下か、窒素ガスやアルゴンガス等
の不活性雰囲気下で行う。焼結温度は、混合粉末の組成
や、第3成分の添加の有無およびその添加量等によって
異なるが、1400〜1650℃の範囲である。
First, the mixed powder is processed by a dry hydrostatic molding method,
This is a method of molding into a desired shape using a die molding method, a wet slip casting molding method, an injection molding method, etc., and then sintering the molded body under pressure or without pressure. The other is a method of pressure sintering using a hot press molding method, a hot isostatic pressing method (HIP method) or the like without molding the mixed powder. In either case, sintering is 0.1 To
rr. Perform in the following reduced pressure atmosphere or in an inert atmosphere such as nitrogen gas or argon gas. The sintering temperature is in the range of 1400 to 1650 ° C., although it varies depending on the composition of the mixed powder, the presence / absence of addition of the third component, the addition amount thereof, and the like.

【0025】加圧を伴う焼結による場合、温度分布がで
きないよう、5〜10℃/分の速度で焼結温度まで昇温
し、その温度に所望の時間保持して焼結する。このと
き、加圧は、昇温前から行ってもよく、昇温速度に合わ
せて徐々に行うようにしてもよい。また、昇温中は全く
加圧しないで、所望の焼結温度に達した時に加圧するよ
うにしてもよい。加圧を伴わない焼結の場合も、5〜1
0℃/分の速度で焼結温度まで上昇させるようにする。
In the case of sintering accompanied by pressurization, the temperature is raised to the sintering temperature at a rate of 5 to 10 ° C./minute so as to prevent temperature distribution, and the temperature is maintained for a desired time for sintering. At this time, the pressurization may be performed before the temperature rise, or may be gradually performed according to the temperature rise rate. It is also possible not to pressurize at all during the temperature rise but pressurize when the desired sintering temperature is reached. Even in the case of sintering without pressure, 5 to 1
The temperature is raised to the sintering temperature at a rate of 0 ° C./minute.

【0026】さて、上述した焼結によってサイアロン系
複合セラミックスが得られるが、得られるサイアロン系
複合セラミックスの組成は、混合粉末の組成や、焼結温
度等の焼結条件によって異なるものとなる。
The sialon-based composite ceramics can be obtained by the above-mentioned sintering. The composition of the sialon-based composite ceramics obtained varies depending on the composition of the mixed powder and the sintering conditions such as the sintering temperature.

【0027】すなわち、混合粉末の組成が0.5≦Si
2 /AlN<1.5である場合には、焼結を1400
〜1600℃の範囲で行う。得られるサイアロン系複合
セラミックスは、主として、Si3 Al3 3 5
の、一般式、 Si6-z Alz z 8-z (z≦4) で表わされるβ型サイアロンを含むものとなる。このほ
かに、Si16Al10214 、Si3 Al3 3+1.5x
5-x (x≦2)、Si12Al18398 等のサイアロン
や、Si3 4 を生成しやすい。
That is, the composition of the mixed powder is 0.5 ≦ Si.
If O 2 /AlN<1.5, sintering 1400
It is performed in the range of up to 1600 ° C. The obtained sialon-based composite ceramics mainly contains β-sialon represented by the general formula, Si 6-z Al z O z N 8-z (z ≦ 4), such as Si 3 Al 3 O 3 N 5 Becomes In addition, Si 16 Al 10 O 21 N 4 and Si 3 Al 3 O 3 + 1.5x N
5-x (x ≦ 2), sialon such as Si 12 Al 18 O 39 N 8 and Si 3 N 4 are easily generated.

【0028】サイアロンの生成過程は、次のようなもの
であると推定される。すなわち、SiO2 とAlNと
が、1300℃付近から、まず、SiO2 の溶融による
原子拡散によって、 3SiO2 +4AlN→Si3 4 +2Al2 3 なる置換反応を生じ、さらに、Si3 4 とAl2 3
とが、 Si3 4 +Al2 3 +AlN→Si3 Al3 3 5 なる固溶反応を起こしてサイアロンが生成されるものと
推定される。
The production process of sialon is presumed to be as follows. That is, SiO 2 and AlN first undergo a substitution reaction of 3SiO 2 + 4AlN → Si 3 N 4 + 2Al 2 O 3 from around 1300 ° C. by atomic diffusion due to melting of SiO 2 , and further with Si 3 N 4 . Al 2 O 3
It is presumed that and cause a solid solution reaction of Si 3 N 4 + Al 2 O 3 + AlN → Si 3 Al 3 O 3 N 5 to produce sialon.

【0029】また、混合粉末の組成が1.5≦SiO2
/AlN<3.0の場合は、焼結を1450〜1650
℃の範囲で行う。得られるサイアロン系複合セラミック
スは、やはり、主として、Si3 Al3 3 5 等の、
上記一般式で表わされるβ型サイアロンを含むものとな
るが、このほかに、Si3 Al3 3+1.5x5-x (x≦
2)、Si3 Al2.674 4 、Si2 Al3 7 N、
Si6 Al10214等のサイアロンを生成しやすい。
また、混合粉末にY2 3 、Ln2 3 の粉末や、Mg
O、CaOの粉末を添加している場合には、これらに含
まれる元素Mが固溶してなる、Mx Si12Al1216
16(x≦0.4)で代表されるα型サイアロンを主成分
とするサイアロン系複合セラミックスとなる。特に、S
iO2 の割合が多い場合には、α型サイアロンが優先し
て析出することが多い。
Further, the composition of the mixed powder is 1.5 ≦ SiO 2
/ AlN <3.0, sintering 1450 to 1650
Perform in the range of ℃. The obtained sialon-based composite ceramics are mainly composed of Si 3 Al 3 O 3 N 5, etc.
In addition to the β-sialon represented by the above general formula, Si 3 Al 3 O 3 + 1.5x N 5-x (x ≦
2), Si 3 Al 2.67 N 4 O 4 , Si 2 Al 3 O 7 N,
SiAlON such as Si 6 Al 10 O 21 N 4 is easily generated.
In addition, Y 2 O 3 , Ln 2 O 3 powder, Mg
When O and CaO powders are added, M x Si 12 Al 12 O 16 N formed by solid solution of the element M contained therein
It is a sialon-based composite ceramic containing α-sialon represented by 16 (x ≦ 0.4) as the main component. In particular, S
When the ratio of iO 2 is high, α-sialon is often preferentially deposited.

【0030】さらに、混合粉末の組成が3.0≦SiO
2 /AlN<5.0の場合は、焼結を1400〜150
0℃の範囲で行う。得られるサイアロン系複合セラミッ
クスは、Si2 Al3 7 N、Si6 Al10214
Si3 Al3 3+1.5x5-x(x≦2)、Si3 Al7
3 9 、Al6 Si6 8 9 、Si6 Al1021
4 等、上述した一般式にしたがわないサイアロンを含む
ものとなる。また、Al3 3 N、Al2 SiO5 、A
6 Si2 13、Al2 3 、Si2 ON2 、Si3
4 等が同時に生成し、SiO2 やAlNが残存すること
もある。なお、この場合に、焼結後の冷却過程や焼結後
の熱処理によってガラス成分を結晶化すると、より強度
の高いサイアロン系複合セラミックスを得ることができ
るようになる。熱処理条件は、ガラス成分によって異な
るものの、SiO2 系ガラス成分の場合、700〜12
00℃で2〜200時間程度でよい。
Furthermore, the composition of the mixed powder is 3.0 ≦ SiO.
If 2 / AlN <5.0, sintering is 1400-150
Perform in the range of 0 ° C. The sialon-based composite ceramics obtained are Si 2 Al 3 O 7 N, Si 6 Al 10 O 21 N 4 ,
Si 3 Al 3 O 3 + 1.5x N 5-x (x ≦ 2), Si 3 Al 7
O 3 N 9 , Al 6 Si 6 N 8 O 9 , Si 6 Al 10 O 21 N
It includes sialon that does not comply with the above general formula, such as 4 . In addition, Al 3 O 3 N, Al 2 SiO 5 , A
l 6 Si 2 O 13 , Al 2 O 3 , Si 2 ON 2 , Si 3 N
In some cases, 4 and the like are generated at the same time, and SiO 2 and AlN remain. In this case, if the glass component is crystallized by a cooling process after sintering or a heat treatment after sintering, a sialon-based composite ceramic having higher strength can be obtained. The heat treatment conditions differ depending on the glass component, but in the case of the SiO 2 glass component, 700 to 12
It may be about 2 to 200 hours at 00 ° C.

【0031】[0031]

【実施例】【Example】

実施例1 平均粒子径が0.02μmのSiO2 粉末と平均粒子径
が0.3μmのAlN粉末とをSiO2 /AlNがモル
比で1になるように調製し、これらの粉末を直径10mm
のSiCボールを粉砕メディアとするボールミルを使用
してエタノール中にて12時間混合、粉砕し、乾燥して
混合粉末を得た。
Example 1 SiO 2 powder having an average particle diameter of 0.02 μm and AlN powder having an average particle diameter of 0.3 μm were prepared so that the SiO 2 / AlN molar ratio was 1, and these powders had a diameter of 10 mm.
Using a ball mill having the SiC balls of No. 3 as a grinding medium, the mixture was mixed in ethanol for 12 hours, ground, and dried to obtain a mixed powder.

【0032】次に、上記混合粉末を0.1Torr. の減圧
下にて1400℃で30分ホットプレスして焼結した。
なお、加圧力は20MPa とした。
Next, the mixed powder was hot-pressed and sintered at 1400 ° C. for 30 minutes under a reduced pressure of 0.1 Torr.
The applied pressure was 20 MPa.

【0033】得られた焼結体をX線回折によって同定し
たところ、Si3 Al3 3 5 やSi3 Al3 6
3 のサイアロンが主成分で、このほかにSi3 4 等が
認められた。
The obtained sintered body was identified by X-ray diffraction. As a result, Si 3 Al 3 O 3 N 5 and Si 3 Al 3 O 6 N were obtained.
The main component is 3 sialon, and in addition to this, Si 3 N 4 etc. were recognized.

【0034】電子顕微鏡で観察したところ、結晶粒子
は、幅0.2〜0.3μm、長さ1〜2μmほどのほぼ
柱状をしていた。上述した従来の方法によるものは、3
〜5μm程度の粒状であるから、極めて微細であること
がわかる。また、 密度 :3.04g/m3 曲げ強度 :170MPa ビッカース硬度:1280 破壊靭性 :2.4MPa ・m1/2 熱膨脹率 :2.4×10-6/K であった。なお、密度はアルキメデス法によった。ま
た、曲げ強度はJIS R1601に準じて測定した。
さらに、ビーカース硬度はJIS Z2244によっ
た。さらにまた、破壊靭性は、JIS R1607に準
じ、ビッカース圧子を用いるマイクロインデンテーショ
ン法(荷重:10kgf )によった。また、熱膨脹率は、
真空理工株式会社製DL−7000型接触式熱膨脹計を
用い、常温から200℃までの平均熱膨脹率として求め
た。
When observed by an electron microscope, the crystal grains were almost columnar with a width of 0.2 to 0.3 μm and a length of 1 to 2 μm. According to the conventional method described above, 3
Since the particles are about 5 μm in size, it can be seen that the particles are extremely fine. Further, the density was 3.04 g / m 3 Bending strength: 170 MPa Vickers hardness: 1280 Fracture toughness: 2.4 MPa · m 1/2 Thermal expansion coefficient: 2.4 × 10 −6 / K. The density was measured by the Archimedes method. The bending strength was measured according to JIS R1601.
Furthermore, the beakers hardness was according to JIS Z2244. Furthermore, the fracture toughness was determined by the microindentation method (load: 10 kgf) using a Vickers indenter according to JIS R1607. The coefficient of thermal expansion is
It was determined as an average coefficient of thermal expansion from room temperature to 200 ° C. using a DL-7000 type contact thermal expansion meter manufactured by Vacuum Riko Co., Ltd.

【0035】実施例2 平均粒子径が0.02μmのSiO2 粉末と平均粒子径
が0.3μmのAlN粉末とをSiO2 /AlNがモル
比で1になるように調製し、さらに、平均粒子径が0.
2μmのY2 3 粉末を5重量%になるように添加し、
これを直径10mmのSiCボールを粉砕メディアとする
ボールミルを使用してエタノール中にて12時間混合、
粉砕し、乾燥して混合粉末を得た。
Example 2 SiO 2 powder having an average particle size of 0.02 μm and AlN powder having an average particle size of 0.3 μm were prepared so that the molar ratio of SiO 2 / AlN was 1, and the average particle size was further adjusted. The diameter is 0.
2 μm of Y 2 O 3 powder was added to 5% by weight,
This was mixed in ethanol for 12 hours using a ball mill using a 10 mm diameter SiC ball as a grinding medium.
It was crushed and dried to obtain a mixed powder.

【0036】次に、上記混合粉末を3000ml/分のN
2 気流中にて1550℃で60分ホットプレスして焼結
した。なお、加圧力は20MPa とした。
Next, the above mixed powder was mixed with N at 3000 ml / min.
Sintering was performed by hot pressing at 1550 ° C. for 60 minutes in 2 air streams. The applied pressure was 20 MPa.

【0037】得られた焼結体を実施例1と同様に同定し
たところ、Si3 Al3 3 5 やSi3 Al2.674
4 が主成分であった。結晶粒子は、実施例1によるも
のとほぼ同様の大きさ、形状であった。また、実施例1
と同様に評価したところ、 密度 :3.16g/m3 曲げ強度 :390MPa ビッカース硬度:1360 破壊靭性 :2.6MPa ・m1/2 熱膨脹率 :1.9×10-6/Kであった。
The sintered body thus obtained was identified in the same manner as in Example 1. As a result, Si 3 Al 3 O 3 N 5 and Si 3 Al 2.67 N 4 were identified.
O 4 was the main component. The crystal grains had substantially the same size and shape as those in Example 1. In addition, Example 1
When evaluated in the same manner as above, the density was 3.16 g / m 3 Bending strength: 390 MPa Vickers hardness: 1360 Fracture toughness: 2.6 MPa · m 1/2 Thermal expansion coefficient: 1.9 × 10 −6 / K.

【0038】実施例3 平均粒子径が1.2μmのSiO2 粉末と平均粒子径が
0.3μmのAlN粉末とをSiO2 /AlNがモル比
で1になるように調製し、さらに、成形性を向上させる
ために2重量%のステアリン酸を添加し、これを直径1
0mmのSiCボールを粉砕メディアとするボールミルを
使用してエタノール中にて12時間混合、粉砕し、乾燥
して混合粉末を得た。
Example 3 SiO 2 powder having an average particle diameter of 1.2 μm and AlN powder having an average particle diameter of 0.3 μm were prepared so that the molar ratio SiO 2 / AlN was 1, and the moldability was further improved. 2% by weight of stearic acid was added to improve the
A ball mill using 0 mm SiC balls as a grinding medium was mixed in ethanol for 12 hours, ground, and dried to obtain a mixed powder.

【0039】次に、上記混合粉末を金型を使用して板状
に予備成形し、さらにプラスチック製の袋に入れてラバ
ープレスラバープレス成形した。なお、予備成形時の加
圧力は30MPa とし、ラバープレス成形時の加圧力は1
00MPa とした。また、袋内は0.1Torr. に減圧して
おいた。
Next, the above-mentioned mixed powder was preformed into a plate shape by using a mold, put in a plastic bag, and subjected to rubber press rubber press molding. The pressure applied during pre-molding was 30 MPa, and the pressure applied during rubber press molding was 1 MPa.
It was set to 00 MPa. The inside of the bag was depressurized to 0.1 Torr.

【0040】次に、上記成形体を3000ml/分のN2
気流中にて1550℃で120分焼結した。なお、加圧
力は常圧とした。
Next, the above-mentioned molded body was subjected to 3000 ml / min of N 2
Sintering was performed at 1550 ° C. for 120 minutes in an air stream. The pressure was normal pressure.

【0041】得られた焼結体を実施例1と同様に同定し
たところ、Si3 Al3 3 5 のβ型サイアロンを主
成分とし、このほかにY3 Al5 12が認められた。結
晶粒子は、実施例1によるものとほぼ同様の大きさ、形
状であった。また、実施例1と同様に評価したところ、 密度 :3.02g/m3 曲げ強度 :220MPa ビッカース硬度:1180 破壊靭性 :1.4MPa ・m1/2 熱膨脹率 :2.4×10-6/Kであった。
When the obtained sintered body was identified in the same manner as in Example 1, Y 3 Al 5 O 12 was found in addition to β-sialon of Si 3 Al 3 O 3 N 5 as a main component. .. The crystal grains had substantially the same size and shape as those in Example 1. Also, when evaluated in the same manner as in Example 1, density: 3.02 g / m 3 bending strength: 220 MPa Vickers hardness: 1180 fracture toughness: 1.4 MPa · m 1/2 thermal expansion coefficient: 2.4 × 10 −6 / It was K.

【0042】実施例4 平均粒子径が1.2μmのSiO2 粉末と平均粒子径が
0.3μmのAlN粉末とをSiO2 /AlNがモル比
で2になるように調製し、さらに、平均粒子径が0.2
μmのY2 3 粉末を5重量%になるように添加し、こ
れを直径10mmのSiCボールを粉砕メディアとするボ
ールミルを使用してエタノール中にて12時間混合、粉
砕し、乾燥して混合粉末を得た。
Example 4 SiO 2 powder having an average particle diameter of 1.2 μm and AlN powder having an average particle diameter of 0.3 μm were prepared so that the molar ratio of SiO 2 / AlN was 2, and the average particle was further adjusted. Diameter is 0.2
μm Y 2 O 3 powder was added so as to be 5% by weight, and this was mixed in ethanol for 12 hours using a ball mill with a SiC ball having a diameter of 10 mm as a grinding medium, ground, dried, and mixed. A powder was obtained.

【0043】次に、上記混合粉末を3000mm/分のN
2 気流中にて1450℃で60分ホットプレスして焼結
した。なお、加圧力は20MPa とした。
Next, the above-mentioned mixed powder is mixed with N of 3000 mm / min.
Sintering was performed by hot pressing at 1450 ° C. for 60 minutes in 2 air streams. The applied pressure was 20 MPa.

【0044】得られた焼結体を実施例1と同様に同定し
たところ、Y0.2 (Si,Al)12(O,N)16のα型
サイアロンや、Si3 Al3 3 5 のβ型サイアロン
が主成分で、このほかにSiO2 やAlNが認められ
た。結晶粒子は、実施例1によるものとほぼ同様の大き
さ、形状であった。
The obtained sintered body was identified in the same manner as in Example 1. As a result, Y 0.2 (Si, Al) 12 (O, N) 16 α-sialon and Si 3 Al 3 O 3 N 5 β were obtained. The main component is type sialon, and in addition to this, SiO 2 and AlN were recognized. The crystal grains had substantially the same size and shape as those in Example 1.

【0045】次に、上記焼結体を1100℃で48時間
熱処理した。熱処理後の焼結体にはSiO2 の結晶が認
められた。また、実施例1と同様に評価したところ、 密度 :3.09g/m3 曲げ強度 :450MPa ビッカース硬度:1430 破壊靭性 :2.8MPa ・m1/2 熱膨脹率 :0.9×10-6/Kであった。
Next, the sintered body was heat-treated at 1100 ° C. for 48 hours. Crystals of SiO 2 were observed in the sintered body after the heat treatment. Further, when evaluated in the same manner as in Example 1, density: 3.09 g / m 3 flexural strength: 450 MPa Vickers hardness: 1430 fracture toughness: 2.8 MPa · m 1/2 thermal expansion coefficient: 0.9 × 10 −6 / It was K.

【0046】実施例5 平均粒子径が1.8μmのSiO2 粉末と平均粒子径が
0.3μmのAlN粉末とをSiO2 /AlNがモル比
で2になるように調製し、さらに、平均粒子径が0.2
μmのY2 3 粉末を1重量%になるように添加すると
ともに成形性を向上させるために1重量%のステアリン
酸を添加し、これを直径10mmのSiCボールを粉砕メ
ディアとするボールミルを使用してエタノール中にて1
2時間混合、粉砕し、乾燥して混合粉末を得た。
Example 5 SiO 2 powder having an average particle diameter of 1.8 μm and AlN powder having an average particle diameter of 0.3 μm were prepared so that the molar ratio SiO 2 / AlN was 2, and the average particle Diameter is 0.2
Using a ball mill in which 1 μ% of stearic acid was added to improve the moldability, and 1 μ% of Y 2 O 3 powder of μm was added, and using SiC balls of 10 mm in diameter as grinding media. Then in ethanol 1
The mixture was mixed for 2 hours, pulverized, and dried to obtain a mixed powder.

【0047】次に、上記混合粉末を金型を使用して板状
に予備成形し、さらにプラスチック製の袋に入れてラバ
ープレスラバープレス成形した。なお、予備成形時の加
圧力は30MPa とし、ラバープレス成形時の加圧力は1
00MPa とした。また、袋内は0.1Torr. に減圧して
おいた。
Next, the above-mentioned mixed powder was preformed into a plate shape by using a die, put in a plastic bag and subjected to rubber press rubber press molding. The pressure applied during pre-molding was 30 MPa, and the pressure applied during rubber press molding was 1 MPa.
It was set to 00 MPa. The inside of the bag was depressurized to 0.1 Torr.

【0048】次に、上記成形体を3000ml/分のN2
気流中にて1550℃で120分焼結した。なお、加圧
力は常圧とした。
Next, the above-mentioned molded body was subjected to 3000 ml / min of N 2
Sintering was performed at 1550 ° C. for 120 minutes in an air stream. The pressure was normal pressure.

【0049】得られた焼結体を実施例1と同様に同定し
たところ、Si2 Al3 7 NやSi6 Al10
214 、Si3 Al3 3 5 のβ型サイアロンが認め
られた。結晶粒子は、実施例1によるものとほぼ同様の
大きさ、形状であった。また、実施例1と同様に評価し
たところ、 密度 :2.86g/m3 曲げ強度 :260MPa ビッカース硬度:1160 破壊靭性 :1.6MPa ・m1/2 熱膨脹率 :1.4×10-6/K 実施例6 平均粒子径が0.02μmのSiO2 粉末と平均粒子径
が0.3μmのAlN粉末とをSiO2 /AlNがモル
比で4になるように調製し、さらに、平均粒子径が0.
2μmのY2 3 粉末を5重量%になるように添加し、
これを直径10mmのSiCボールを粉砕メディアとする
ボールミルを使用してエタノール中にて12時間混合、
粉砕し、乾燥して混合粉末を得た。
When the obtained sintered body was identified in the same manner as in Example 1, Si 2 Al 3 O 7 N and Si 6 Al 10 O were identified.
The β-sialon of 21 N 4 and Si 3 Al 3 O 3 N 5 was observed. The crystal grains had substantially the same size and shape as those in Example 1. Further, when evaluated in the same manner as in Example 1, density: 2.86 g / m 3 bending strength: 260 MPa Vickers hardness: 1160 fracture toughness: 1.6 MPa · m 1/2 thermal expansion coefficient: 1.4 × 10 −6 / K Example 6 SiO 2 powder having an average particle diameter of 0.02 μm and AlN powder having an average particle diameter of 0.3 μm were prepared so that the molar ratio SiO 2 / AlN was 4, and the average particle diameter was 0.
2 μm of Y 2 O 3 powder was added to 5% by weight,
This was mixed in ethanol for 12 hours using a ball mill using a 10 mm diameter SiC ball as a grinding medium.
It was crushed and dried to obtain a mixed powder.

【0050】次に、上記混合粉末を3000mm/分のN
2 気流中にて1400℃で60分ホットプレスして焼結
した。なお、加圧力は20MPa とした。
Next, the above-mentioned mixed powder is mixed with N of 3000 mm / min.
Sintering was carried out by hot pressing at 1400 ° C. for 60 minutes in two air streams. The applied pressure was 20 MPa.

【0051】得られた焼結体を実施例1と同様に同定し
たところ、Si3 Al3 3 5 のβ型サイアロンやS
2 Al3 7 Nが主成分で、このほかにSiO2 やA
lNが認められた。結晶粒子は、実施例1によるものと
ほぼ同様の大きさ、形状であった。また、実施例1と同
様に評価したところ、 密度 :2.74g/m3 曲げ強度 :110MPa ビッカース硬度:1180 破壊靭性 :1.2MPa ・m1/2 熱膨脹率 :0.8×10-6/K であった。
The obtained sintered body was identified in the same manner as in Example 1. As a result, it was found that Si 3 Al 3 O 3 N 5 β-sialon and S were used.
i 2 Al 3 O 7 N is the main component, and in addition to this, SiO 2 and A
1N was observed. The crystal grains had substantially the same size and shape as those in Example 1. Also, when evaluated in the same manner as in Example 1, density: 2.74 g / m 3 bending strength: 110 MPa Vickers hardness: 1180 fracture toughness: 1.2 MPa · m 1/2 thermal expansion coefficient: 0.8 × 10 −6 / It was K.

【0052】実施例7 平均粒子径が1.8μmのSiO2 粉末と平均粒子径が
0.3μmのAlN粉末とをSiO2 /AlNがモル比
で4になるように調製し、さらに、平均粒子径が0.2
μmのY2 3 粉末を2重量%になるように添加すると
ともに成形性を向上させるために1重量%のステアリン
酸を添加し、これを直径10mmのSiCボールを粉砕メ
ディアとするボールミルを使用してエタノール中にて1
2時間混合、粉砕し、乾燥して混合粉末を得た。
Example 7 SiO 2 powder having an average particle diameter of 1.8 μm and AlN powder having an average particle diameter of 0.3 μm were prepared so that the molar ratio of SiO 2 / AlN was 4, and the average particle diameter was 4 μm. Diameter is 0.2
Using a ball mill in which Y 2 O 3 powder of μm was added to 2% by weight and 1% by weight of stearic acid was added to improve moldability, and SiC balls having a diameter of 10 mm were used as grinding media. Then in ethanol 1
The mixture was mixed for 2 hours, pulverized, and dried to obtain a mixed powder.

【0053】次に、上記混合粉末を金型を使用して板状
に予備成形し、さらに、プラスチック製の袋に入れてラ
バープレス成形した。なお、予備成形時の加圧力は30
MPaとし、ラバープレス成形時の加圧力は100MPa と
した。また、袋内は0.1Torr. に減圧しておいた。
Next, the above-mentioned mixed powder was preformed into a plate shape by using a mold, and further put into a plastic bag and subjected to rubber press molding. The pressure applied during preforming is 30.
The pressure was 100 MPa at the time of rubber press molding. The inside of the bag was depressurized to 0.1 Torr.

【0054】次に、上記成形体を3000ml/分のN2
気流中にて1450℃で90分焼結した。なお、加圧力
は常圧とした。
Next, the above-mentioned molded body was subjected to 3000 ml / min of N 2
Sintering was performed at 1450 ° C. for 90 minutes in an air stream. The pressure was normal pressure.

【0055】得られた焼結体を実施例1と同様に同定し
たところ、Si2 Al3 7 NやAl2 SiO5 が主成
分で、このほかにSiO2 やAlNが認められた。結晶
粒子は、実施例1によるものとほぼ同様の大きさ、形状
であった。また、実施例1と同様に評価したところ、 密度 :2.69g/m3 曲げ強度 :85MPa ビッカース硬度:1060 破壊靭性 :1.8MPa ・m1/2 熱膨脹率 :0.8×10-6/K であった。
When the obtained sintered body was identified in the same manner as in Example 1, Si 2 Al 3 O 7 N and Al 2 SiO 5 were the main components, and in addition, SiO 2 and AlN were recognized. The crystal grains had substantially the same size and shape as those in Example 1. Further, when evaluated in the same manner as in Example 1, density: 2.69 g / m 3 flexural strength: 85 MPa Vickers hardness: 1060 fracture toughness: 1.8 MPa · m 1/2 thermal expansion coefficient: 0.8 × 10 −6 / It was K.

【0056】[0056]

【発明の効果】この発明は、SiO2 粉末とAlN粉末
とをSiO2 /AlNがモル比で0.5〜5.0になる
ように混合してなる粉末を、減圧下または不活性雰囲気
下にて1400〜1650℃で加圧焼結するか、混合粉
末を成形し、成形体を減圧下または不活性雰囲気下にて
1400〜1650℃で焼結するので、実施例にも示し
たように、結晶粒子径が微細で、力学的特性に優れたサ
イアロン系複合セラミックスを得ることができる。ま
た、従来の方法のように、Si3 4 粉末とAl23
粉末とを粉砕しながら混合することはないし、置換反応
と固溶反応を利用してサイアロンを生成させるので、原
料粉末の選択に関して自由度が大きいばかりか、より低
い温度で焼結することができて製造コストを低く抑える
ことができる。
According to the present invention, a powder obtained by mixing SiO 2 powder and AlN powder so that the molar ratio of SiO 2 / AlN becomes 0.5 to 5.0 is used under reduced pressure or in an inert atmosphere. Since it is pressure-sintered at 1400 to 1650 ° C. or the mixed powder is molded and the molded body is sintered at 1400 to 1650 ° C. under reduced pressure or in an inert atmosphere, as shown in the examples. It is possible to obtain a sialon-based composite ceramic having fine crystal particles and excellent mechanical properties. Also, as in the conventional method, Si 3 N 4 powder and Al 2 O 3
It does not mix with powder while crushing it, and because it uses the substitution reaction and solid solution reaction to produce sialon, it not only has a high degree of freedom in selecting the raw material powder, but also can be sintered at a lower temperature. The manufacturing cost can be kept low.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】SiO2 粉末とAlN粉末とをSiO2
AlNがモル比で0.5〜1.5になるように混合して
なる粉末を、減圧下または不活性雰囲気下にて1400
〜1600℃で加圧焼結することを特徴とする、サイア
ロン系複合セラミックスの製造方法。
1. A SiO 2 powder and an AlN powder are mixed with SiO 2 /
A powder obtained by mixing AlN in a molar ratio of 0.5 to 1.5 was subjected to 1400 under reduced pressure or an inert atmosphere.
A method for producing a sialon-based composite ceramic, which comprises press-sintering at 1600C.
【請求項2】SiO2 粉末とAlN粉末とをSiO2
AlNがモル比で0.5〜1.5になるように混合して
なる粉末を成形し、成形体を減圧下または不活性雰囲気
下にて1400〜1600℃で焼結することを特徴とす
る、サイアロン系複合セラミックスの製造方法。
2. A SiO 2 powder and an AlN powder are mixed with SiO 2 /
A powder obtained by mixing AlN in a molar ratio of 0.5 to 1.5 is molded, and the molded body is sintered at 1400 to 1600 ° C. under reduced pressure or in an inert atmosphere. , A method for producing a sialon-based composite ceramic.
【請求項3】SiO2 粉末とAlN粉末とをSiO2
AlNがモル比で1.5〜3.0になるように混合して
なる粉末を、減圧下または不活性雰囲気下にて1450
〜1650℃で加圧焼結することを特徴とする、サイア
ロン系複合セラミックスの製造方法。
3. SiO 2 powder and AlN powder are mixed with SiO 2 /
The powder obtained by mixing AlN in a molar ratio of 1.5 to 3.0 was subjected to 1450 under reduced pressure or an inert atmosphere.
A method for producing a sialon-based composite ceramic, which comprises press-sintering at ˜1650 ° C.
【請求項4】SiO2 粉末とAlN粉末とをSiO2
AlNがモル比で1.5〜3.0になるように混合して
なる粉末を成形し、成形体を減圧下または不活性雰囲気
下にて1450〜1650℃で焼結することを特徴とす
る、サイアロン系複合セラミックスの製造方法。
4. SiO 2 powder and AlN powder are mixed with SiO 2 /
A powder obtained by mixing AlN in a molar ratio of 1.5 to 3.0 is molded, and the molded body is sintered at 1450 to 1650 ° C. under reduced pressure or in an inert atmosphere. , A method for producing a sialon-based composite ceramic.
【請求項5】SiO2 粉末とAlN粉末とをSiO2
AlNがモル比で3.0〜5.0になるように混合して
なる粉末を、減圧下または不活性雰囲気下にて1400
〜1500℃で加圧焼結することを特徴とする、サイア
ロン系複合セラミックスの製造方法。
5. A SiO 2 powder and an AlN powder are mixed with SiO 2 /
A powder obtained by mixing AlN in a molar ratio of 3.0 to 5.0 is prepared under reduced pressure or in an inert atmosphere at 1400.
A method for producing a sialon-based composite ceramic, which comprises performing pressure sintering at ˜1500 ° C.
【請求項6】SiO2 粉末とAlN粉末とをSiO2
AlNがモル比で3.0〜5.0になるように混合して
なる粉末を成形し、成形体を減圧下または不活性雰囲気
下にて1400〜1500℃で焼結することを特徴とす
る、サイアロン系複合セラミックスの製造方法。
6. A SiO 2 powder and an AlN powder are mixed with SiO 2 /
A powder obtained by mixing AlN in a molar ratio of 3.0 to 5.0 is molded, and the molded body is sintered at 1400 to 1500 ° C. under reduced pressure or in an inert atmosphere. , A method for producing a sialon-based composite ceramic.
【請求項7】混合粉末に、Li2 O、Y2 3 、Ca
O、MgOおよびLn2 3 (LnはLaおよびCeを
除くランタノイド)から選ばれた酸化物の粉末を0.5
〜15重量%の範囲で添加する、請求項1、2、3、
4、5または6の、サイアロン系複合セラミックスの製
造方法。
7. A mixed powder containing Li 2 O, Y 2 O 3 and Ca.
0.5 of an oxide powder selected from O, MgO and Ln 2 O 3 (Ln is a lanthanoid excluding La and Ce) is used.
Added in the range of 15 to 15% by weight.
The method for producing a sialon-based composite ceramic according to 4, 5, or 6.
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