JPH07206528A - 窒化珪素焼結体及びその製造方法 - Google Patents
窒化珪素焼結体及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH07206528A JPH07206528A JP6001714A JP171494A JPH07206528A JP H07206528 A JPH07206528 A JP H07206528A JP 6001714 A JP6001714 A JP 6001714A JP 171494 A JP171494 A JP 171494A JP H07206528 A JPH07206528 A JP H07206528A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon nitride
- sintered compact
- nitride sintered
- sintered body
- sintering
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温強度、高温クリープ特性等に優れ、ガス
タービン等の高温部材として適した窒化珪素焼結体を提
供すること。 【構成】 窒化珪素焼結体の酸素量に対してＦ及びＣｌ
の合計含有量が２００００ｐｐｍ未満でしかもＦ含有量
が１００００ｐｐｍ未満であることを特徴とする窒化珪
素焼結体。
タービン等の高温部材として適した窒化珪素焼結体を提
供すること。 【構成】 窒化珪素焼結体の酸素量に対してＦ及びＣｌ
の合計含有量が２００００ｐｐｍ未満でしかもＦ含有量
が１００００ｐｐｍ未満であることを特徴とする窒化珪
素焼結体。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温強度、高温クリー
プ特性等の高温特性に優れた窒化珪素焼結体及びその製
造方法に関する。
プ特性等の高温特性に優れた窒化珪素焼結体及びその製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化珪素焼結体は、強度、硬度、靭性、
耐熱性、耐食性、耐熱衝撃性等に優れた材料であり、各
種産業機構部品、自動車部品等等の利用が進められてい
る。更には、窒化珪素焼結体は高温においてもその特性
の劣化が少ないので１２００℃以上での使用が要求され
るガスタービン部品等の利用が検討されている。
耐熱性、耐食性、耐熱衝撃性等に優れた材料であり、各
種産業機構部品、自動車部品等等の利用が進められてい
る。更には、窒化珪素焼結体は高温においてもその特性
の劣化が少ないので１２００℃以上での使用が要求され
るガスタービン部品等の利用が検討されている。
【０００３】窒化珪素は、共有結合性の強い物質である
ため、緻密化した焼結体を得るためには酸化物等の焼結
助剤を添加して焼結される。しかし、焼結助剤は窒化珪
素粉末の表面に存在するシリカ等と反応して焼結体中に
粒界相として残留し、窒化珪素焼結体の高温特性を低下
させる原因となっている。
ため、緻密化した焼結体を得るためには酸化物等の焼結
助剤を添加して焼結される。しかし、焼結助剤は窒化珪
素粉末の表面に存在するシリカ等と反応して焼結体中に
粒界相として残留し、窒化珪素焼結体の高温特性を低下
させる原因となっている。
【０００４】これまで、窒化珪素焼結体の高温特性を向
上させる手段として、粒界ガラス相の軟化点を高めるた
めに希土類酸化物を添加する（特公昭４８−７４８６号
公報、特公昭４９−２１０９１号公報、特公昭５２−３
６４９号公報等）、粒界ガラス相を結晶化させて軟化点
を高くする（特公昭５６−３８８公報）等の提案があ
る。また、ＨＩＰ処理や焼結体のアニール処理によって
粒界相を結晶化させる方法もある。しかしながら、これ
らの方法であっても高温特性を十分に高めた窒化珪素焼
結体を製造することはできなかった。
上させる手段として、粒界ガラス相の軟化点を高めるた
めに希土類酸化物を添加する（特公昭４８−７４８６号
公報、特公昭４９−２１０９１号公報、特公昭５２−３
６４９号公報等）、粒界ガラス相を結晶化させて軟化点
を高くする（特公昭５６−３８８公報）等の提案があ
る。また、ＨＩＰ処理や焼結体のアニール処理によって
粒界相を結晶化させる方法もある。しかしながら、これ
らの方法であっても高温特性を十分に高めた窒化珪素焼
結体を製造することはできなかった。
【０００５】一方、焼結原料である窒化珪素粉末につい
ても、高温特性を向上させるために高純度品が要求さ
れ、最も汎用的な金属珪素直接窒化法の場合には、高純
度のＳｉ粉末を窒化し、得られた窒化珪素粉末を酸によ
る精製処理を行って純度が高められている。しかしなが
ら、このようにして得られた高純度窒化珪素粉末であっ
ても高温特性に優れた焼結体を必ずしも製造することは
できなかった。
ても、高温特性を向上させるために高純度品が要求さ
れ、最も汎用的な金属珪素直接窒化法の場合には、高純
度のＳｉ粉末を窒化し、得られた窒化珪素粉末を酸によ
る精製処理を行って純度が高められている。しかしなが
ら、このようにして得られた高純度窒化珪素粉末であっ
ても高温特性に優れた焼結体を必ずしも製造することは
できなかった。
【０００６】
【本発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、１
２００℃以上の高温で使用されるガスタービン部品等と
して使用可能な高温強度、高温クリープ特性等の高温特
性に優れた窒化珪素焼結体を提供することにある。
２００℃以上の高温で使用されるガスタービン部品等と
して使用可能な高温強度、高温クリープ特性等の高温特
性に優れた窒化珪素焼結体を提供することにある。
【０００７】本発明者らは、金属不純物量及び酸素含有
量の異なる種々の窒化珪素粉末を用い、焼結助剤、焼結
方法、アニール条件等を変えて焼結体を試作し、その高
温特性を評価すると共に、焼結体の組織を詳細に解析し
た。その結果、焼結体の粒界相組成が高温での粒界相の
軟化すなわち焼結体の高温特性の低下に大きく寄与して
おり、とりわけ粒界相に存在する微量のＦ、Ｃｌ等のハ
ロゲン不純物特にＦが高温における粒界相の軟化温度の
低下に著しく寄与していることを見いだし、本発明を完
成させたものである。
量の異なる種々の窒化珪素粉末を用い、焼結助剤、焼結
方法、アニール条件等を変えて焼結体を試作し、その高
温特性を評価すると共に、焼結体の組織を詳細に解析し
た。その結果、焼結体の粒界相組成が高温での粒界相の
軟化すなわち焼結体の高温特性の低下に大きく寄与して
おり、とりわけ粒界相に存在する微量のＦ、Ｃｌ等のハ
ロゲン不純物特にＦが高温における粒界相の軟化温度の
低下に著しく寄与していることを見いだし、本発明を完
成させたものである。
【０００８】すなわち、本発明は、窒化珪素焼結体の酸
素量に対してＦ及びＣｌの合計含有量が２００００ｐｐ
ｍ未満でしかもＦ含有量が１００００ｐｐｍ未満である
ことを特徴とする窒化珪素焼結体である。更に、本発明
はこのような窒化珪素焼結体を製造する方法として、焼
結助剤を含む窒化珪素粉末を成形後、水素及び／又はア
ンモニアの分圧が０．２ａｔｍ以上の還元性雰囲気下、
温度１０００〜１５００℃で１時間以上保持した後、窒
素加圧雰囲気下、１６００℃以上の温度で焼結すること
を特徴とする窒化珪素焼結体の製造方法であり、また焼
結助剤を含む窒化珪素粉末を成形後、１ｔｏｒｒ以下の
減圧雰囲気下、温度１２００〜１４００℃で１時間以上
保持した後、窒素加圧雰囲気下、１６００℃以上の温度
で焼結することを特徴とする窒化珪素焼結体の製造方法
である。
素量に対してＦ及びＣｌの合計含有量が２００００ｐｐ
ｍ未満でしかもＦ含有量が１００００ｐｐｍ未満である
ことを特徴とする窒化珪素焼結体である。更に、本発明
はこのような窒化珪素焼結体を製造する方法として、焼
結助剤を含む窒化珪素粉末を成形後、水素及び／又はア
ンモニアの分圧が０．２ａｔｍ以上の還元性雰囲気下、
温度１０００〜１５００℃で１時間以上保持した後、窒
素加圧雰囲気下、１６００℃以上の温度で焼結すること
を特徴とする窒化珪素焼結体の製造方法であり、また焼
結助剤を含む窒化珪素粉末を成形後、１ｔｏｒｒ以下の
減圧雰囲気下、温度１２００〜１４００℃で１時間以上
保持した後、窒素加圧雰囲気下、１６００℃以上の温度
で焼結することを特徴とする窒化珪素焼結体の製造方法
である。
【０００９】以下、さらに詳しく本発明について説明す
る。
る。
【００１０】本発明者らは、上記のように、窒化珪素焼
結体の高温特性は粒界相の特性に大きく依存しており、
ハロゲン不純物の影響についても焼結体に含まれるハロ
ゲン不純物よりも粒界相におけるその濃度特にＦの影響
を強く受けている。そのため、焼結体中のハロゲン不純
物量が同じであっても粒界相量が異なる場合、粒界相に
おけるその濃度が変わり焼結体の高温特性も異なってく
る、すなわち粒界相におけるハロゲン不純物の濃度が増
加するに従って粒界相の軟化温度も下がり高温特性が低
下することを見出したものである。
結体の高温特性は粒界相の特性に大きく依存しており、
ハロゲン不純物の影響についても焼結体に含まれるハロ
ゲン不純物よりも粒界相におけるその濃度特にＦの影響
を強く受けている。そのため、焼結体中のハロゲン不純
物量が同じであっても粒界相量が異なる場合、粒界相に
おけるその濃度が変わり焼結体の高温特性も異なってく
る、すなわち粒界相におけるハロゲン不純物の濃度が増
加するに従って粒界相の軟化温度も下がり高温特性が低
下することを見出したものである。
【００１１】この場合において、粒界相におけるハロゲ
ン不純物の濃度は、粒界相を形成する原子数に対するハ
ロゲン不純物の原子数で規定するのが適切である。窒化
珪素焼結体の粒界相は、焼結助剤として添加された酸化
物と原料窒化珪素粉末の表面に存在するシリカとの反応
によって形成されているので粒界相の原子数は酸素量に
比例している。このため、本発明では、粒界相における
ハロゲン不純物の濃度を窒化珪素焼結体中の酸素量に対
するハロゲン不純物量として規定した。
ン不純物の濃度は、粒界相を形成する原子数に対するハ
ロゲン不純物の原子数で規定するのが適切である。窒化
珪素焼結体の粒界相は、焼結助剤として添加された酸化
物と原料窒化珪素粉末の表面に存在するシリカとの反応
によって形成されているので粒界相の原子数は酸素量に
比例している。このため、本発明では、粒界相における
ハロゲン不純物の濃度を窒化珪素焼結体中の酸素量に対
するハロゲン不純物量として規定した。
【００１２】すなわち、本発明では、窒化珪素焼結体中
の酸素量に対して、Ｆ及びＣｌの合計含有量が２０００
０ｐｐｍ未満好ましくは１００００ｐｐｍ未満に限定し
た。また、Ｆ及びＣｌの合計含有量が２００００ｐｐｍ
未満であっても、粒界相の高温特性に影響の大きいＦ含
有量の多少によって高温特性が変化するので、本発明に
おいては、Ｆ含有量を１００００ｐｐｍ未満好ましくは
５０００ｐｐｍ未満に限定した。すなわち、窒化珪素焼
結体中の酸素量に対してＦ及びＣｌの合計含有量が２０
０００ｐｐｍを超えるか又はＦ含有量が１００００ｐｐ
ｍを超えると粒界相の軟化温度が低下し高温特性が低下
する。
の酸素量に対して、Ｆ及びＣｌの合計含有量が２０００
０ｐｐｍ未満好ましくは１００００ｐｐｍ未満に限定し
た。また、Ｆ及びＣｌの合計含有量が２００００ｐｐｍ
未満であっても、粒界相の高温特性に影響の大きいＦ含
有量の多少によって高温特性が変化するので、本発明に
おいては、Ｆ含有量を１００００ｐｐｍ未満好ましくは
５０００ｐｐｍ未満に限定した。すなわち、窒化珪素焼
結体中の酸素量に対してＦ及びＣｌの合計含有量が２０
０００ｐｐｍを超えるか又はＦ含有量が１００００ｐｐ
ｍを超えると粒界相の軟化温度が低下し高温特性が低下
する。
【００１３】窒化珪素焼結体に含まれる焼結助剤成分以
外の金属不純物量については、粒界相に固溶して融点を
低下させたり、粒界相中に偏析して高温特性を低下させ
ることがあるので焼結助剤成分以外の金属不純物量は３
０００ｐｐｍ以下特に５００ｐｐｍ以下であることが好
ましい。
外の金属不純物量については、粒界相に固溶して融点を
低下させたり、粒界相中に偏析して高温特性を低下させ
ることがあるので焼結助剤成分以外の金属不純物量は３
０００ｐｐｍ以下特に５００ｐｐｍ以下であることが好
ましい。
【００１４】次に、本発明の製造方法について説明する
と、第１の製造方法（請求項２の発明）は、焼結助剤を
含む窒化珪素粉末の成形体を水素及び／又はアンモニア
の分圧が０．２ａｔｍ以上の還元性雰囲気下、温度１０
００〜１５００℃で１時間以上保持した後、窒素加圧雰
囲気下、１６００℃以上で焼結を行うものである。
と、第１の製造方法（請求項２の発明）は、焼結助剤を
含む窒化珪素粉末の成形体を水素及び／又はアンモニア
の分圧が０．２ａｔｍ以上の還元性雰囲気下、温度１０
００〜１５００℃で１時間以上保持した後、窒素加圧雰
囲気下、１６００℃以上で焼結を行うものである。
【００１５】本発明で使用される窒化珪素粉末は、Ｆ
ｅ、Ａｌ、Ｃａの金属不純物の合計が３０００ｐｐｍ以
下で、比表面積が７ｍ2/ｇ以上の高純度微粉末であるこ
とが好ましい。また焼結助剤については、焼結手法及び
焼成条件等の関係から一概に規定することはできない
が、窒化珪素粉末中のシリカ等と反応して高融点の粒界
相を形成し得るものが好ましい。その例をあげれば、Ｙ
2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 、Ｅｒ 2 Ｏ3 、Ｓｃ2 Ｏ3 、Ｄｙ2
Ｏ3 等である。焼結助剤の使用量は、窒化珪素粉末１０
０重量部に対し２〜１５重量部が適切であり、この混合
粉末原料を成形し焼結体製造用原料とする。成形体の成
形方法としては、プレス成形、射出成形、押し出し成
形、鋳込み成形等を採用することができ、その形状につ
いては厚みが１００ｍｍをこすような極端な肉厚でなけ
れば特に制約はない。
ｅ、Ａｌ、Ｃａの金属不純物の合計が３０００ｐｐｍ以
下で、比表面積が７ｍ2/ｇ以上の高純度微粉末であるこ
とが好ましい。また焼結助剤については、焼結手法及び
焼成条件等の関係から一概に規定することはできない
が、窒化珪素粉末中のシリカ等と反応して高融点の粒界
相を形成し得るものが好ましい。その例をあげれば、Ｙ
2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 、Ｅｒ 2 Ｏ3 、Ｓｃ2 Ｏ3 、Ｄｙ2
Ｏ3 等である。焼結助剤の使用量は、窒化珪素粉末１０
０重量部に対し２〜１５重量部が適切であり、この混合
粉末原料を成形し焼結体製造用原料とする。成形体の成
形方法としては、プレス成形、射出成形、押し出し成
形、鋳込み成形等を採用することができ、その形状につ
いては厚みが１００ｍｍをこすような極端な肉厚でなけ
れば特に制約はない。
【００１６】本発明において、焼結初期の雰囲気を水素
及び／又はアンモニアの分圧が０．２ａｔｍ以上の還元
性雰囲気としたのは、この初期段階の工程（以下、還元
処理工程ということもある）でＦ、Ｃｌ等のハロゲン不
純物を除去するためである。すなわち、窒化珪素粉末に
含まれているハロゲン不純物は比較的不安定な状態で存
在しているので通常の焼成雰囲気である窒素雰囲気等で
は大半が焼結体中に残留するが、水素及び／又はアンモ
ニアを含む還元性雰囲気下では、水素原子等と反応して
ＨＦ、ＨＣｌ等となり系外に除去することができるから
である。雰囲気中の水素及び／又はアンモニアの濃度と
しては、その分圧として０．２ａｔｍ以上は必要であ
り、０．２ａｔｍ未満では初期段階における還元反応が
不十分となってハロゲン不純物を十分に除去することが
できなくなる。
及び／又はアンモニアの分圧が０．２ａｔｍ以上の還元
性雰囲気としたのは、この初期段階の工程（以下、還元
処理工程ということもある）でＦ、Ｃｌ等のハロゲン不
純物を除去するためである。すなわち、窒化珪素粉末に
含まれているハロゲン不純物は比較的不安定な状態で存
在しているので通常の焼成雰囲気である窒素雰囲気等で
は大半が焼結体中に残留するが、水素及び／又はアンモ
ニアを含む還元性雰囲気下では、水素原子等と反応して
ＨＦ、ＨＣｌ等となり系外に除去することができるから
である。雰囲気中の水素及び／又はアンモニアの濃度と
しては、その分圧として０．２ａｔｍ以上は必要であ
り、０．２ａｔｍ未満では初期段階における還元反応が
不十分となってハロゲン不純物を十分に除去することが
できなくなる。
【００１７】還元処理工程の温度は１０００〜１５００
℃であり、１０００℃未満では雰囲気の水素及び／又は
アンモニアと窒化珪素粉末中のハロゲン不純物との反応
性が小さくなってハロゲン不純物を十分に除去すること
ができず、また１５００℃を超えると窒化珪素の液相焼
結が始まり、ハロゲン不純物が液相中に固溶して還元性
雰囲気による処理を施してもそれを容易に除去すること
ができなくなる。
℃であり、１０００℃未満では雰囲気の水素及び／又は
アンモニアと窒化珪素粉末中のハロゲン不純物との反応
性が小さくなってハロゲン不純物を十分に除去すること
ができず、また１５００℃を超えると窒化珪素の液相焼
結が始まり、ハロゲン不純物が液相中に固溶して還元性
雰囲気による処理を施してもそれを容易に除去すること
ができなくなる。
【００１８】還元処理工程の時間は少なくとも１時間は
必要であるが、その上限については特に限定されない。
しかし、極端に長い場合、製造コストの増加や焼結体に
変質をきたす恐れがあるので、例えば直径５０ｍｍの円
柱の場合には１０時間以内が好ましい。
必要であるが、その上限については特に限定されない。
しかし、極端に長い場合、製造コストの増加や焼結体に
変質をきたす恐れがあるので、例えば直径５０ｍｍの円
柱の場合には１０時間以内が好ましい。
【００１９】還元処理工程の終えた成形体は引き続いて
焼結される。その条件は、窒素加圧雰囲気下、温度１６
００℃以上である。窒素加圧雰囲気下の条件としては、
焼結時に窒化珪素の分解を抑制することができる圧力で
あれば特に問題はなく、焼結温度にもよるが２〜１０Ｋ
ｇ／ｃｍ2 の窒素加圧雰囲気が好ましい。窒素加圧雰囲
気が１０Ｋｇ／ｃｍ2 を超えても焼結体の物性には影響
を与えないが特殊な焼結設備が必要となるのでコスト高
となる。
焼結される。その条件は、窒素加圧雰囲気下、温度１６
００℃以上である。窒素加圧雰囲気下の条件としては、
焼結時に窒化珪素の分解を抑制することができる圧力で
あれば特に問題はなく、焼結温度にもよるが２〜１０Ｋ
ｇ／ｃｍ2 の窒素加圧雰囲気が好ましい。窒素加圧雰囲
気が１０Ｋｇ／ｃｍ2 を超えても焼結体の物性には影響
を与えないが特殊な焼結設備が必要となるのでコスト高
となる。
【００２０】本発明の第２の製造方法（請求項３の発
明）は、第１の製造方法で説明した成形体を１ｔｏｒｒ
以下の減圧雰囲気下、温度１２００〜１４００℃で１時
間以上保持した後、窒素加圧雰囲気下、１６００℃以上
で焼結するものである。
明）は、第１の製造方法で説明した成形体を１ｔｏｒｒ
以下の減圧雰囲気下、温度１２００〜１４００℃で１時
間以上保持した後、窒素加圧雰囲気下、１６００℃以上
で焼結するものである。
【００２１】本発明において、焼結初期における雰囲気
を１ｔｏｒｒ以下の減圧雰囲気としたのは、この初期段
階の工程（以下、減圧処理工程ということもある）にお
いてＦ、Ｃｌ等のハロゲン不純物を十分に除去するため
である。減圧処理工程の温度は１２００〜１４００℃で
あり、１２００℃未満では窒化珪素粉末中のハロゲン不
純物の揮発量が少ないのでその除去効果が十分でなくな
り、また１４００℃を超えると窒化珪素の分解が激しく
なり、重量減少、金属Ｓｉの生成等の問題が生じる。
を１ｔｏｒｒ以下の減圧雰囲気としたのは、この初期段
階の工程（以下、減圧処理工程ということもある）にお
いてＦ、Ｃｌ等のハロゲン不純物を十分に除去するため
である。減圧処理工程の温度は１２００〜１４００℃で
あり、１２００℃未満では窒化珪素粉末中のハロゲン不
純物の揮発量が少ないのでその除去効果が十分でなくな
り、また１４００℃を超えると窒化珪素の分解が激しく
なり、重量減少、金属Ｓｉの生成等の問題が生じる。
【００２２】減圧処理工程の時間は少なくとも１時間は
必要であり、１時間未満ではハロゲン不純物の揮発量が
少ないのでその十分な除去ができなくなる。処理時間の
上限については特に限定はないが、極端に長い場合、製
造コストの増加や窒化珪素の分解が起こるので、例えば
直径５０ｍｍの円柱の場合には１０時間以内が好まし
い。
必要であり、１時間未満ではハロゲン不純物の揮発量が
少ないのでその十分な除去ができなくなる。処理時間の
上限については特に限定はないが、極端に長い場合、製
造コストの増加や窒化珪素の分解が起こるので、例えば
直径５０ｍｍの円柱の場合には１０時間以内が好まし
い。
【００２３】減圧処理工程後の焼結については、窒素加
圧雰囲気下、１６００℃以上で焼結を行う。窒素加圧雰
囲気下の条件については上記した。
圧雰囲気下、１６００℃以上で焼結を行う。窒素加圧雰
囲気下の条件については上記した。
【００２４】本発明で使用される焼成炉については、上
記した還元性雰囲気及び減圧雰囲気を達成することがで
き、温度１６００℃以上の窒素加圧雰囲気中に耐えるも
のであれば特に制約はない。具体的には、還元性雰囲気
で使用する場合はモリブデン、タングステン等を発熱体
とした電気炉であり、減圧雰囲気で使用する場合はカー
ボン発熱体の電気炉である。
記した還元性雰囲気及び減圧雰囲気を達成することがで
き、温度１６００℃以上の窒素加圧雰囲気中に耐えるも
のであれば特に制約はない。具体的には、還元性雰囲気
で使用する場合はモリブデン、タングステン等を発熱体
とした電気炉であり、減圧雰囲気で使用する場合はカー
ボン発熱体の電気炉である。
【００２５】
【実施例】以下、実施例と比較例を挙げてさらに具体的
に本発明を説明する。
に本発明を説明する。
【００２６】実施例１〜８ 比較例１〜６ 金属珪素直接窒化法で得られた窒化珪素粉末９０重量
部、平均粒径１．５μｍのＹ2 Ｏ3 粉末５重量部、平均
粒径１．２μｍのＹｂ2 Ｏ3 粉末５重量部を配合し、メ
タノール中で４時間湿式混合した後乾燥し、それを１０
０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で金型成形した後更に２７００ｋ
ｇ／ｃｍ2 の圧力でＣＩＰ成形した。これらのＣＩＰ成
形体をモリブデン発熱体の電気炉に入れ、表１に示す雰
囲気、圧力及び温度で所定の時間処理した後、１０ｋｇ
／ｃｍ2 の窒素ガス雰囲気下、温度１９００℃で２時間
焼成して焼結体を製造した。
部、平均粒径１．５μｍのＹ2 Ｏ3 粉末５重量部、平均
粒径１．２μｍのＹｂ2 Ｏ3 粉末５重量部を配合し、メ
タノール中で４時間湿式混合した後乾燥し、それを１０
０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で金型成形した後更に２７００ｋ
ｇ／ｃｍ2 の圧力でＣＩＰ成形した。これらのＣＩＰ成
形体をモリブデン発熱体の電気炉に入れ、表１に示す雰
囲気、圧力及び温度で所定の時間処理した後、１０ｋｇ
／ｃｍ2 の窒素ガス雰囲気下、温度１９００℃で２時間
焼成して焼結体を製造した。
【００２７】得られた焼結体は、研削加工後、相対密度
（アルキメデス法）と１３００℃における４点曲げ強度
（島津製作所社製商品名「オートグラフＡＧ−２０００
Ａ」）を測定した。また、大気中、温度１２５０℃、引
張り応力２５０ＭＰａにおける２００時間の引張り試験
法による高温クリープ評価を行った。更には、窒化珪素
焼結体を窒化珪素製乳鉢で比表面積１ｍ2/ｇ程度に粉砕
し、酸素量を測定（機器：ＬＥＣＯ社製商品名「ＴＣ−
１３６」）すると共に、その５ｇを電気炉に入れて温度
１２００℃で１時間蒸留した後、イオンクロマト法によ
るＦ及びＣｌ量を測定した。それらの結果を表２及び表
３に示す。
（アルキメデス法）と１３００℃における４点曲げ強度
（島津製作所社製商品名「オートグラフＡＧ−２０００
Ａ」）を測定した。また、大気中、温度１２５０℃、引
張り応力２５０ＭＰａにおける２００時間の引張り試験
法による高温クリープ評価を行った。更には、窒化珪素
焼結体を窒化珪素製乳鉢で比表面積１ｍ2/ｇ程度に粉砕
し、酸素量を測定（機器：ＬＥＣＯ社製商品名「ＴＣ−
１３６」）すると共に、その５ｇを電気炉に入れて温度
１２００℃で１時間蒸留した後、イオンクロマト法によ
るＦ及びＣｌ量を測定した。それらの結果を表２及び表
３に示す。
【００２８】更に、実施例１と比較例１で得られた窒化
珪素焼結体を薄片にし、透過型電子顕微鏡（日本電子社
製「ＪＥＭ２０１０」）で分析したところ、粒界相部分
からＦとＣｌが検出された。
珪素焼結体を薄片にし、透過型電子顕微鏡（日本電子社
製「ＪＥＭ２０１０」）で分析したところ、粒界相部分
からＦとＣｌが検出された。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】
【表３】
【００３２】実施例９〜１４ 比較例７〜１０ 実施例１で得られた成形体をカーボン発熱体の電気炉に
充填し、表４に示す雰囲気圧力及び温度で所定の時間処
理した後、１０ｋｇ／ｃｍ2 の窒素ガス雰囲気下、温度
１９００℃で２時間焼成して焼結体を作製し、実施例１
と同様の評価を行った。それらの結果を表５及び表６に
示す。
充填し、表４に示す雰囲気圧力及び温度で所定の時間処
理した後、１０ｋｇ／ｃｍ2 の窒素ガス雰囲気下、温度
１９００℃で２時間焼成して焼結体を作製し、実施例１
と同様の評価を行った。それらの結果を表５及び表６に
示す。
【００３３】
【表４】
【００３４】
【表５】 （注：比較例９の焼結体には１０重量％程度の重量減少
があり、焼結体表面に金属Ｓｉの析出が認められた。）
があり、焼結体表面に金属Ｓｉの析出が認められた。）
【００３５】
【表６】
【００３６】実施例１５〜１７ 比較例１１ 金属珪素直接窒化法及びハロゲン化珪素法で得られた金
属不純物量とハロゲン不純物量の異なる市販の窒化珪素
粉末３種（Ａ、Ｂ、Ｃ）に表７に示す割合で焼結助剤を
添加し、メタノール中で４時間湿式混合し乾燥した後そ
の５０ｇを直径６０ｍｍのカーボンダイスに充填し、窒
素ガス雰囲気下、温度１８００℃、圧力４００ｋｇ／ｃ
ｍ2 で２時間のホットプレス焼結をして焼結体を製造
し、実施例１と同様の評価を行った。それらの結果を表
８及び表９に示す。
属不純物量とハロゲン不純物量の異なる市販の窒化珪素
粉末３種（Ａ、Ｂ、Ｃ）に表７に示す割合で焼結助剤を
添加し、メタノール中で４時間湿式混合し乾燥した後そ
の５０ｇを直径６０ｍｍのカーボンダイスに充填し、窒
素ガス雰囲気下、温度１８００℃、圧力４００ｋｇ／ｃ
ｍ2 で２時間のホットプレス焼結をして焼結体を製造
し、実施例１と同様の評価を行った。それらの結果を表
８及び表９に示す。
【００３７】
【表７】
【００３８】
【表８】 （注）金属不純物量は、Ｆｅ＋Ｃａ＋Ａｌ量であり原子
吸光法（ＪＩＳ Ｇ１３２２に準拠）で測定した。
吸光法（ＪＩＳ Ｇ１３２２に準拠）で測定した。
【００３９】
【表９】
【００４０】実施例１８ 比較例１２ 実施例１５で用いた窒化珪素粉末Ａに表１０に示す割合
で焼結助剤を添加し、メタノール中で４時間湿式混合し
乾燥した後その５０ｇを直径６０ｍｍのカーボンダイス
に充填し、９ｋｇ／ｃｍ2 の窒素加圧雰囲気下、温度１
９００℃、圧力４００Ｋｇ／ｃｍ2 で２時間ホットプレ
ス焼結をして焼結体を作製し、実施例１と同様の評価を
行った。それらの結果を表１１に示す。
で焼結助剤を添加し、メタノール中で４時間湿式混合し
乾燥した後その５０ｇを直径６０ｍｍのカーボンダイス
に充填し、９ｋｇ／ｃｍ2 の窒素加圧雰囲気下、温度１
９００℃、圧力４００Ｋｇ／ｃｍ2 で２時間ホットプレ
ス焼結をして焼結体を作製し、実施例１と同様の評価を
行った。それらの結果を表１１に示す。
【００４１】
【表１０】
【００４２】
【表１１】
【００４３】
【発明の効果】本発明によれば、高温強度、高温クリー
プ特性等に優れ、ガスタービン等の高温部材として適し
た窒化珪素焼結体を提供することができる。
プ特性等に優れ、ガスタービン等の高温部材として適し
た窒化珪素焼結体を提供することができる。
Claims (3)
- 【請求項１】 窒化珪素焼結体の酸素量に対してＦ及び
Ｃｌの合計含有量が２００００ｐｐｍ未満でしかもＦ含
有量が１００００ｐｐｍ未満であることを特徴とする窒
化珪素焼結体。 - 【請求項２】 焼結助剤を含む窒化珪素粉末を成形後、
水素及び／又はアンモニアの分圧が０．２ａｔｍ以上の
還元性雰囲気下、温度１０００〜１５００℃で１時間以
上保持した後、窒素加圧雰囲気下、１６００℃以上の温
度で焼結することを特徴とする請求項１記載の窒化珪素
焼結体の製造方法。 - 【請求項３】 焼結助剤を含む窒化珪素粉末を成形後、
１ｔｏｒｒ以下の減圧雰囲気下、温度１２００〜１４０
０℃で１時間以上保持した後、窒素加圧雰囲気下、１６
００℃以上の温度で焼結することを特徴とする請求項１
記載の窒化珪素焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00171494A JP3529053B2 (ja) | 1994-01-12 | 1994-01-12 | 窒化珪素焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00171494A JP3529053B2 (ja) | 1994-01-12 | 1994-01-12 | 窒化珪素焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07206528A true JPH07206528A (ja) | 1995-08-08 |
| JP3529053B2 JP3529053B2 (ja) | 2004-05-24 |
Family
ID=11509234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00171494A Expired - Fee Related JP3529053B2 (ja) | 1994-01-12 | 1994-01-12 | 窒化珪素焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3529053B2 (ja) |
-
1994
- 1994-01-12 JP JP00171494A patent/JP3529053B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3529053B2 (ja) | 2004-05-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4312899A (en) | Process for the production of oxidation-resistant sintered silicon nitride bodies with improved mechanical strength | |
| JP3438928B2 (ja) | 窒化珪素粉末の製造方法 | |
| JPH07206528A (ja) | 窒化珪素焼結体及びその製造方法 | |
| JP4651144B2 (ja) | 窒化珪素質焼結体 | |
| JP4458692B2 (ja) | 複合材料 | |
| WO2020241700A1 (ja) | 窒化ケイ素粉末及びその製造方法、並びに、窒化ケイ素焼結体の製造方法 | |
| JPH07330436A (ja) | 窒化珪素質耐熱部材およびその製造方法 | |
| JPH07223863A (ja) | 窒化珪素焼結体 | |
| EP3950583B1 (en) | Silicon nitride powder and method for producing same, and method for producing silicon nitride sintered body | |
| JPH1179848A (ja) | 窒化珪素質焼結体 | |
| JPH08133840A (ja) | 半導体製造装置用セラミックス | |
| JP2742619B2 (ja) | 窒化珪素質焼結体 | |
| EP3950582B1 (en) | Silicon nitride powder and production method therefor, and production method for silicon nitride sintered body | |
| JPH06135706A (ja) | 窒化珪素粉末 | |
| JPH0321502B2 (ja) | ||
| JPH06279124A (ja) | 窒化ケイ素焼結体の製造方法 | |
| JPH0532348B2 (ja) | ||
| JPH0687665A (ja) | 窒化珪素焼結体 | |
| JPH06263410A (ja) | 窒化けい素粉末のβ分率向上法 | |
| JP3492648B2 (ja) | ＴｉＮ−Ａｌ２Ｏ３系焼結体 | |
| JPH0952771A (ja) | 六方晶窒化ほう素焼結体及びその製造法 | |
| JP2022080053A (ja) | 窒化ケイ素粉末及びその製造方法、並びに、窒化ケイ素焼結体の製造方法 | |
| JP2946593B2 (ja) | 窒化珪素質焼結体およびその製造方法 | |
| JPH06345535A (ja) | 窒化ケイ素質焼結体の製造方法 | |
| JPH03164472A (ja) | 窒化珪素焼結体の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20031128 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20031216 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040120 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040220 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040220 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |