JPH0672051B2 - 炭化珪素質焼結体及びその製造法 - Google Patents

炭化珪素質焼結体及びその製造法

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JPH0672051B2
JPH0672051B2 JP60067692A JP6769285A JPH0672051B2 JP H0672051 B2 JPH0672051 B2 JP H0672051B2 JP 60067692 A JP60067692 A JP 60067692A JP 6769285 A JP6769285 A JP 6769285A JP H0672051 B2 JPH0672051 B2 JP H0672051B2
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は放電加工が可能でかつ、高温強度の高い炭化珪
素質焼結体及びその製造法に関するものである。
（従来の技術及び問題点） 炭化珪素質焼結体は、耐酸化性、耐蝕性、耐熱性、耐熱
衝撃性、高温強度等の種々の優れた特性を有するため、
高温ガスタービン用部品、自動車エンジン用部品及び耐
蝕部材などとして好適な材料である。
炭化珪素質焼結体の代表的な製法には、高温加圧焼結法
（ホツトプレス法）及び硼素系添加物やアルミニウム系
添加物と共に炭素等の焼結促進剤を加えて非酸化性雰囲
気中で焼成するという無加圧焼結法が知られている。
近年、SiC-B-C系、SiC-B-Al-C系の焼結に関する研究が
盛んに行なわれ、高強度、高密度の焼結体がホットプレ
ス法及び無加圧法により得られているが、これらの問題
として、焼成時に異常粒成長が起こり易く、強度劣化の
原因となっていることがある。
更に、両者の焼結法には共通した難点の一つとして、得
られた焼結体の導電性が低いという問題があり、そのた
め放電加工をすることはできない。したがって、精密な
微細加工が要求される、例えば、精密な微細孔を有する
噴射ノズルなどの用途に向く炭化珪素質焼結体の製作は
できなかった。
（問題を解決するための手段） 本発明者は以上の点に鑑み研究の結果、高温強度が高く
かつ放電加工をすることの可能な炭化珪素質焼結体を開
発した。
即ち本発明は、AINが0.5〜５重量％、Ti化合物がTiに換
算して0.5〜３重量％、Ｃが0.5〜８重量％及び残部が実
質的にSiCとからなり、室温時体積比抵抗が10Ω・cm以
下であり、理論密度に対する相対比重が90％以上である
ことを特徴とする炭化珪素質焼結体と、AINが0.5〜５重
量％、Ti化合物がTiに換算して0.5〜３重量％、Ｃが0.5
〜８重量％及び残部が実質的にSiCとからなる圧粉成形
体を非酸化性雰囲気中において2000〜2300℃の温度で焼
結することを特徴とする炭化珪素質焼結体の製造法、で
ある。
本発明により提供される炭化珪素質焼結体は高温で高強
度のものであるが、その理由は次のごとく考えられる。
SiC-B-C系に比べ、SiC-B-Al-C系は異常粒成長しやすい
ことが良く知られ、その理由は明確ではないが、AlとＢ
が共存すると低融点物質が生成するためと言われてい
る。
このような異常粒成長しやすい系にTiC等のTi化合物を
添加すると、Al、ＢはSiC中に固溶し得るがTiは固溶で
きず、原子半径の大きなTi元素が粒界に存在することに
なり、これが粒成長を抑制していると考えられる。
そうすると、焼結体には異常粒成長が生ぜず、依然とし
て10μ以下の微細な結晶粒子で全体が構成されることと
なる結果、焼結体は密度も高く、したがって高い強度を
維持することができる。
本発明の焼結体は組織的には、大部分が10μ以下の微細
な炭化珪素粒子からなり、その中にTiC、TiN等の粒子が
分散しているのである。
また本発明の焼結体は体積比抵抗が低く、放電加工を施
すことが可能なものであるが、その理由は前述のごとく
TiはAl、Ｂ等のようにSiC中に固溶することはできず、
粒界に存在する他はなくしかもそれが、SiC粒界に均一
かつ連続的に散在することとなるため、この粒界のTiを
介して電気が通り易くなって導電性が生じるものと考え
られる。
次ぎに、本発明において組成成分比の範囲を特定してい
る理由を述べる。
まず、AlNについては、これが0.5重量％より少ないと実
質的にSiC−Ｂ−Ｃ系にTi化合物を添加した系と変わり
なく、この場合はTiは焼結阻害として働き、焼結が進ま
ず緻密体が得られないからであり、５％を越えるとAlと
Ｃとの反応性が作用して焼結性が不充分となる。
Tiについては、これがTiに換算して0.5重量％より少な
いと、異常粒成長を抑制する効果がなく、３重量％を越
えると緻密化を阻害し、焼結不充分となる。Ｃについて
は、これが0.5％よりも少ないと焼結が進まず、８％を
越えると組織体の残炭量が増え、緻密化及び強度劣化が
生じる。
体積比抵抗値につていは、10Ω・cmを越えるものは加工
時の放電が発生し難く、焼結体に放電加工を施すことが
できない。
理論密度に対する相対密度については、90％より低いと
高強度な焼結体が得られない。
焼成雰囲気及び焼成温度については、2000℃未満では焼
結が進まず、2300℃を越えるとSiCの昇華分解が激しく
なり高強度な焼結体が得られない。
なお、本発明では更に、Ｂを含有せしめることが推奨さ
れるが、その理由は焼結性を向上させることを目的とし
ているのであるが、３重量％を越えるとAl元素が焼結に
及ぼす効果よりもＢ元素の効果が大きくなり、Ti元素の
焼結阻害の影響が大きくなり緻密体が得られないので好
ましくない。
（実施例） 例1: SiC粉末（平均粒径0.4μのα−SiC）とAlN粉末（平均粒
径１μ）とＢ及びＢ化合物（平均粒径0.8）とを、表１
に示すような配合比になるようにして各種試料１〜18を
作成した。
それら配合粉末をエタノール溶媒を用いてポットミルに
てウレタンボールをメディアとして湿式混合した後、乾
燥し、得られた混合粉末に表１に示す炭素量となるよう
にフェノール樹脂を添加し、更にアセトン溶媒を添加し
て乳鉢内で充分に混練したのち、アセトン溶媒を揮散さ
せ、軽く解砕後、パン造粒機を用いて造粒を行って成形
用原料を得た。
成形は金型ブレスを用い、成形圧1.5t/cm2で行い、焼成
はAr雰囲気中で20℃/minの昇温速度で昇温し表１に記載
の条件で保持後、放冷した。
焼結体密度はアルキメデス法にて行い、曲げ強度はJIS
規定の４点曲げ法にて評価した。
例2: SiC粉末（平均粒径0.3μのβ‐SiC）とAlN粉末（平均粒
径１μ）とＢ及ひＢ化合物（平均粒径0.8）とを、表１
に示すような配合比になるようにして、各種試料19〜21
を作成した。
それら配合粉末をエタノール溶媒を用いてポットミルに
てウレタンボールをメディアとして湿式混合した後、乾
燥し、得られた混合粉末に表１に示す炭素量となるよう
にフェノール樹脂を添加し、更にアセトン溶媒を添加し
て乳鉢内で充分に混練したのち、アセトン溶媒を揮散さ
せ、軽く解砕後、パン造粒機を用いて造粒を行って成形
用原料を得た。その後、成形、焼成は例１の場合と同じ
に行い、焼結体の密度、曲げ強度測定も例１と同様に行
った。
表１の各試料１〜21のデータから判るように、AlNが本
発明の範囲外であると、焼結が不充分となり相対密度も
かなり低くなり、Tiが本発明範囲より少ないと、異常粒
成長を起こして強度は低下し、比抵抗も非常に高くな
る。
また、Ｃが範囲外になると、密度が低くなり強度は極端
に劣化する。
焼成温度が本発明範囲外であると、強度が低下し、全く
使用不能なものも得られる （発明の効果） 以上に記載したように、本発明によれば高温強度が高く
しかも体積比抵抗が低い炭化珪素質焼結体が提供され
る。
したがって、元来非常に硬度が高くダイアモンドを使用
しても切削、穿孔等の機械加工が非常に困難であった問
題点を、本発明の放電加工ができる新規な炭化珪素質焼
結体の提供によって一挙に解決し得ることとなつた。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】AINが0.5〜５重量％、Ti化合物がTiに換算
    して0.5〜３重量％、Ｃが0.5〜８重量％及び残部が実質
    的にSiCとからなり、室温時体積比抵抗が10Ω・cm以下
    であり、理論密度に対する相対比重が90％以上であるこ
    とを特徴とする炭化珪素質焼結体。
  2. 【請求項２】Ｂ又はＢ化合物がＢに換算して３重量％以
    下含有してなる特許請求の範囲第１項記載の炭化珪素質
    焼結体。
  3. 【請求項３】AINが0.5〜５重量％、Ti化合物がTiに換算
    して0.5〜３重量％、Ｃが0.5〜８重量％及び残部が実質
    的にSiCとからなる圧粉成形体を非酸化性雰囲気中にお
    いて2000〜2300℃の温度で焼成することを特徴とする炭
    化珪素質焼結体の製造法。
  4. 【請求項４】圧粉成形体がＢ又はＢ化合物がＢに換算し
    て３重量％以下含有している特許請求の範囲第３項記載
    の炭化珪素質焼結体の製造法。
JP60067692A 1985-03-30 1985-03-30 炭化珪素質焼結体及びその製造法 Expired - Lifetime JPH0672051B2 (ja)

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