JPH0723270B2 - 窒化ケイ素系セラミックス部品 - Google Patents
窒化ケイ素系セラミックス部品Info
- Publication number
- JPH0723270B2 JPH0723270B2 JP4314275A JP31427592A JPH0723270B2 JP H0723270 B2 JPH0723270 B2 JP H0723270B2 JP 4314275 A JP4314275 A JP 4314275A JP 31427592 A JP31427592 A JP 31427592A JP H0723270 B2 JPH0723270 B2 JP H0723270B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon nitride
- nitride ceramics
- sintered body
- component according
- sintering
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は窒化ケイ素系セラミック
ス部品に関し、さらに詳しくは、機械的強度に優れた常
圧焼結により得られた窒化ケイ素系セラミックス部品に
関する。
ス部品に関し、さらに詳しくは、機械的強度に優れた常
圧焼結により得られた窒化ケイ素系セラミックス部品に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、例えばセラミックス焼結体を
使用して軸受けやボールベアリングのような高い精度を
要求される製品を製造する場合には、最終寸法より大き
めの製品を比較的低い精度で成形して焼成し、このよう
にして得たセラミックス焼結体に研削加工を施して最終
形状とすることが行われていた。
使用して軸受けやボールベアリングのような高い精度を
要求される製品を製造する場合には、最終寸法より大き
めの製品を比較的低い精度で成形して焼成し、このよう
にして得たセラミックス焼結体に研削加工を施して最終
形状とすることが行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な方法で製造されたセラミックス部品では、研削過程で
ミクロな鋭角状の切欠きが生じ、このため機械的強度が
低下して所期の特性を得ることができないという問題が
あった。
な方法で製造されたセラミックス部品では、研削過程で
ミクロな鋭角状の切欠きが生じ、このため機械的強度が
低下して所期の特性を得ることができないという問題が
あった。
【０００４】特にこのように高い機械的強度を要求され
るセラミックス部品として窒化ケイ素系セラミックス焼
結体からなる部品を用いる場合には、緻密な構造とな
り、かつ密度が理想密度に近いものとなる焼結方法とし
てホットプレスを用いていた。
るセラミックス部品として窒化ケイ素系セラミックス焼
結体からなる部品を用いる場合には、緻密な構造とな
り、かつ密度が理想密度に近いものとなる焼結方法とし
てホットプレスを用いていた。
【０００５】しかしながらホットプレスにより焼結され
た窒化ケイ素系セラミックス焼結体は機械的強度は高い
が、複雑形状とすることは困難であった。また高温高圧
下で行うホットプレスは設備も専用の特殊な炉などが必
要であり、コストも高く、より良い方法が望まれてき
た。
た窒化ケイ素系セラミックス焼結体は機械的強度は高い
が、複雑形状とすることは困難であった。また高温高圧
下で行うホットプレスは設備も専用の特殊な炉などが必
要であり、コストも高く、より良い方法が望まれてき
た。
【０００６】一方、常圧焼結により焼結された窒化ケイ
素系セラミックス焼結体は、複雑形状とすることは容易
であるが、１００ｋｇ／ｍｍ2 に満たない機械的強度し
かなかった。
素系セラミックス焼結体は、複雑形状とすることは容易
であるが、１００ｋｇ／ｍｍ2 に満たない機械的強度し
かなかった。
【０００７】本発明はこのような従来の欠点を鑑みてな
されたものであり、機械的強度がホットプレスにより焼
結された窒化ケイ素系セラミックス焼結体と同等であ
り、かつ容易に複雑形状にすることができ、コストの低
減も図れる常圧焼結により焼結された窒化ケイ素系セラ
ミックス焼結体からなるセラミックス部品を提供するこ
とを目的とする。
されたものであり、機械的強度がホットプレスにより焼
結された窒化ケイ素系セラミックス焼結体と同等であ
り、かつ容易に複雑形状にすることができ、コストの低
減も図れる常圧焼結により焼結された窒化ケイ素系セラ
ミックス焼結体からなるセラミックス部品を提供するこ
とを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の窒化ケイ素系セ
ラミックス部品は、常圧焼結により得られる窒化ケイ素
系セラミックス焼結体から任意に抽出した少なくとも２
５試料の抗折強度を３点曲げにより測定したとき、その
平均が１０５ｋｇ／ｍｍ2 以上であることを特徴とする
ものである。
ラミックス部品は、常圧焼結により得られる窒化ケイ素
系セラミックス焼結体から任意に抽出した少なくとも２
５試料の抗折強度を３点曲げにより測定したとき、その
平均が１０５ｋｇ／ｍｍ2 以上であることを特徴とする
ものである。
【０００９】さらに本発明の窒化ケイ素系セラミックス
部品は、常圧焼結により得られる窒化ケイ素系セラミッ
クス焼結体を所定の形状に研削加工し、この窒化ケイ素
系セラミックス焼結体の焼結温度よりも低い温度で、か
つそのガラス相の軟化温度よりも高い温度で加熱処理し
てなる窒化ケイ素系セラミックス部品である。
部品は、常圧焼結により得られる窒化ケイ素系セラミッ
クス焼結体を所定の形状に研削加工し、この窒化ケイ素
系セラミックス焼結体の焼結温度よりも低い温度で、か
つそのガラス相の軟化温度よりも高い温度で加熱処理し
てなる窒化ケイ素系セラミックス部品である。
【００１０】本発明における窒化ケイ素系セラミックス
部品に存在するガラス相は、窒化ケイ素系セラミックス
焼結体を製造する際にあらかじめ添加する焼結助剤であ
る酸化イットリウム，酸化アルミニウムおよび窒化アル
ミニウムより選ばれた１種または２種以上からなるもの
である。
部品に存在するガラス相は、窒化ケイ素系セラミックス
焼結体を製造する際にあらかじめ添加する焼結助剤であ
る酸化イットリウム，酸化アルミニウムおよび窒化アル
ミニウムより選ばれた１種または２種以上からなるもの
である。
【００１１】また本発明における加熱処理温度は、窒化
ケイ素系セラミックス焼結体のガラス相である酸化イッ
トリウム，酸化アルミニウムおよび窒化アルミニウムの
軟化点である８００℃以上の温度である必要がある。ま
た大気中のように酸素の存在下であっても窒化ケイ素系
セラミックス焼結体の酸化がほとんど進行しない温度と
して１１００℃以下の温度である必要がある。
ケイ素系セラミックス焼結体のガラス相である酸化イッ
トリウム，酸化アルミニウムおよび窒化アルミニウムの
軟化点である８００℃以上の温度である必要がある。ま
た大気中のように酸素の存在下であっても窒化ケイ素系
セラミックス焼結体の酸化がほとんど進行しない温度と
して１１００℃以下の温度である必要がある。
【００１２】また加熱処理時間としては１〜２４時間が
適当であるが、加熱処理温度が低いと加熱処理時間は長
時間を要し、加熱処理温度が高いと加熱処理時間は短時
間で済む傾向がある。一般的に製品の品質としては、加
熱処理温度が低く加熱処理時間が長い方が加熱処理温度
が高く加熱処理時間が短いものより良い。
適当であるが、加熱処理温度が低いと加熱処理時間は長
時間を要し、加熱処理温度が高いと加熱処理時間は短時
間で済む傾向がある。一般的に製品の品質としては、加
熱処理温度が低く加熱処理時間が長い方が加熱処理温度
が高く加熱処理時間が短いものより良い。
【００１３】
【作用】本発明によれば、研削加工の際に生じたミクロ
な鋭角状の切欠きが熱処理により丸められる。また常圧
焼結により得られる窒化ケイ素系セラミックス部品の表
面には二酸化ケイ素からなるサブミクロン単位のきわめ
て薄い酸化膜層が形成され、窒化ケイ素系セラミックス
部品の表面を保護する。これらの相互作用により、窒化
ケイ素系セラミックス部品の機械的強度は一層向上し、
従来のホットプレスにより得られる窒化ケイ素系セラミ
ックス部品と同等の機械的強度の窒化ケイ素系セラミッ
クス部品が得られる。
な鋭角状の切欠きが熱処理により丸められる。また常圧
焼結により得られる窒化ケイ素系セラミックス部品の表
面には二酸化ケイ素からなるサブミクロン単位のきわめ
て薄い酸化膜層が形成され、窒化ケイ素系セラミックス
部品の表面を保護する。これらの相互作用により、窒化
ケイ素系セラミックス部品の機械的強度は一層向上し、
従来のホットプレスにより得られる窒化ケイ素系セラミ
ックス部品と同等の機械的強度の窒化ケイ素系セラミッ
クス部品が得られる。
【００１４】
【実施例】以下本発明の実施例について説明する。 ・実施例１ Ｓｉ3 Ｎ4 １００重量部 Ｙ2 Ｏ3 ５重量部 ＡｌＮ ３重量部 Ａｌ2 Ｏ3 ３重量部 上記の混合粉末にバインダーを加えて平板状に加圧成形
し、７００℃で３時間脱脂した後、常圧にて１７５０℃
で３時間焼成して１００ｍｍ×１００ｍｍ×１２ｍｍの
平板状の窒化ケイ素系セラミックス焼結体を得た。
し、７００℃で３時間脱脂した後、常圧にて１７５０℃
で３時間焼成して１００ｍｍ×１００ｍｍ×１２ｍｍの
平板状の窒化ケイ素系セラミックス焼結体を得た。
【００１５】次いで、この平板状の窒化ケイ素系セラミ
ックス焼結体の最終仕上げとして粒度＃４００のダイヤ
モンドディスクを用いて３ｍｍ×４ｍｍ×４０ｍｍに裁
断して角棒状の試験試料を作り、そのうち２４試料をそ
のまま標点間距離２０ｍｍで３点曲げにより抗折強度を
測定し（比較例１）、残りの２５試料を大気中、１００
０℃で２時間熱処理を施した後同じ条件で抗折強度を測
定した（実施例１）。その結果は表１の通りであった。
ックス焼結体の最終仕上げとして粒度＃４００のダイヤ
モンドディスクを用いて３ｍｍ×４ｍｍ×４０ｍｍに裁
断して角棒状の試験試料を作り、そのうち２４試料をそ
のまま標点間距離２０ｍｍで３点曲げにより抗折強度を
測定し（比較例１）、残りの２５試料を大気中、１００
０℃で２時間熱処理を施した後同じ条件で抗折強度を測
定した（実施例１）。その結果は表１の通りであった。
【００１６】
【表１】 またこれらのワイブル分布は図１（実施例１）および図
２（比較例１）に示した通りであった。 ・実施例２ Ｓｉ3 Ｎ4 １００重量部 Ｙ2 Ｏ3 ５重量部 Ａｌ2 Ｏ3 ２重量部 上記の混合粉末にバインダーを加えて平板状に加圧成形
し、７００℃で３時間脱脂した後、常圧にて１７５０℃
で３時間焼成して１００ｍｍ×１００ｍｍ×１２ｍｍの
平板状の窒化ケイ素系セラミックス焼結体を得た。
２（比較例１）に示した通りであった。 ・実施例２ Ｓｉ3 Ｎ4 １００重量部 Ｙ2 Ｏ3 ５重量部 Ａｌ2 Ｏ3 ２重量部 上記の混合粉末にバインダーを加えて平板状に加圧成形
し、７００℃で３時間脱脂した後、常圧にて１７５０℃
で３時間焼成して１００ｍｍ×１００ｍｍ×１２ｍｍの
平板状の窒化ケイ素系セラミックス焼結体を得た。
【００１７】次いで、この平板状の窒化ケイ素系セラミ
ックス焼結体の最終仕上げとして粒度＃６００のダイヤ
モンドディスクを用いて３ｍｍ×４ｍｍ×４０ｍｍに裁
断して角棒状の試験試料を作り、そのうち６試料をその
まま標点間距離２０ｍｍで３点曲げにより抗折強度を測
定し（比較例２）、残りの２５試料を大気中、１０００
℃で２時間熱処理を施した後同じ条件で抗折強度を測定
した（実施例２）。その結果は表２の通りであった。
ックス焼結体の最終仕上げとして粒度＃６００のダイヤ
モンドディスクを用いて３ｍｍ×４ｍｍ×４０ｍｍに裁
断して角棒状の試験試料を作り、そのうち６試料をその
まま標点間距離２０ｍｍで３点曲げにより抗折強度を測
定し（比較例２）、残りの２５試料を大気中、１０００
℃で２時間熱処理を施した後同じ条件で抗折強度を測定
した（実施例２）。その結果は表２の通りであった。
【００１８】
【表２】 またこれらのワイブル分布は図３（実施例２）および図
４（比較例２）に示した通りであった。
４（比較例２）に示した通りであった。
【００１９】
【発明の効果】以上明らかなように、本発明の常圧焼結
により得られる窒化ケイ素系セラミックス部品は、研削
加工が施されているにもかかわらずその機械的強度は非
常に大きく、軸受け部品やベアリング等の構造部品に有
利に使用することができる。
により得られる窒化ケイ素系セラミックス部品は、研削
加工が施されているにもかかわらずその機械的強度は非
常に大きく、軸受け部品やベアリング等の構造部品に有
利に使用することができる。
【００２０】また従来のように非酸化性雰囲気下（窒素
雰囲気下や不活性雰囲気下など）で加熱処理する必要が
ないので、加熱処理が容易でまた大気を使用するのでコ
ストの低減も図れた。
雰囲気下や不活性雰囲気下など）で加熱処理する必要が
ないので、加熱処理が容易でまた大気を使用するのでコ
ストの低減も図れた。
【００２１】また窒化ケイ素系セラミックス部品に使用
する焼結体は、常圧焼結により焼結を行うので、ホット
プレスにより焼結を行う際より炉などの設備も簡単にで
き、コストの低減を図れ、メンテナンスも容易になっ
た。
する焼結体は、常圧焼結により焼結を行うので、ホット
プレスにより焼結を行う際より炉などの設備も簡単にで
き、コストの低減を図れ、メンテナンスも容易になっ
た。
【図１】本発明の実施例１のワイブル分布を示すグラフ
である。
である。
【図２】本発明の比較例１のワイブル分布を示すグラフ
である。
である。
【図３】本発明の実施例２のワイブル分布を示すグラフ
である。
である。
【図４】本発明の比較例２のワイブル分布を示すグラフ
である。
である。
Claims (6)
- 【請求項１】常圧焼結により得られる窒化ケイ素系セラ
ミックス焼結体から任意に抽出した少なくとも２５試料
の抗折強度を３点曲げにより測定したとき、その平均が
１０５ｋｇ／ｍｍ2 以上であることを特徴とする窒化ケ
イ素系セラミックス部品。 - 【請求項２】常圧焼結により得られる窒化ケイ素系セラ
ミックス焼結体を所定の形状に研削加工し、この窒化ケ
イ素系セラミックス焼結体の焼結温度よりも低い温度
で、かつそのガラス相の軟化温度よりも高い温度で加熱
処理してなる請求項１記載の窒化ケイ素系セラミックス
部品。 - 【請求項３】窒化ケイ素系セラミックス部品に存在する
ガラス相は、あらかじめ添加した焼結助剤からなるガラ
ス相である請求項１または請求項２記載の窒化ケイ素系
セラミックス部品。 - 【請求項４】焼結助剤は、酸化イットリウム，酸化アル
ミニウムおよび窒化アルミニウムより選ばれた１種また
は２種以上である請求項３記載の窒化ケイ素系セラミッ
クス部品。 - 【請求項５】表面にきわめて薄い二酸化ケイ素からなる
酸化膜層を有する請求項１ないし請求項４いずれか１項
に記載の窒化ケイ素系セラミックス部品。 - 【請求項６】加熱処理温度は８００〜１１００℃である
請求項１ないし請求項５いずれか１項に記載の窒化ケイ
素系セラミックス部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4314275A JPH0723270B2 (ja) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | 窒化ケイ素系セラミックス部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4314275A JPH0723270B2 (ja) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | 窒化ケイ素系セラミックス部品 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61195213A Division JPS6355180A (ja) | 1986-08-22 | 1986-08-22 | 窒化ケイ素系セラミックス部品の製造方法 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00094899A Division JP3283238B2 (ja) | 1999-01-06 | 1999-01-06 | 窒化ケイ素系セラミックス部品およびその製造方法 |
| JP11000949A Division JPH11292633A (ja) | 1999-01-06 | 1999-01-06 | 窒化ケイ素系セラミックス部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05194060A JPH05194060A (ja) | 1993-08-03 |
| JPH0723270B2 true JPH0723270B2 (ja) | 1995-03-15 |
Family
ID=18051404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4314275A Expired - Lifetime JPH0723270B2 (ja) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | 窒化ケイ素系セラミックス部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0723270B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5827472A (en) * | 1994-10-19 | 1998-10-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process for the production of silicon nitride sintered body |
| CN108203300B (zh) * | 2018-02-07 | 2021-09-17 | 陕西科谷新材料科技有限公司 | 一种高韧性、高电阻率碳化硅陶瓷的制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60122783A (ja) * | 1983-12-02 | 1985-07-01 | 工業技術院長 | セラミックスの製造法 |
| JPS60151290A (ja) * | 1984-01-19 | 1985-08-09 | トヨタ自動車株式会社 | 非酸化物系セラミツク構造体の表面処理方法 |
-
1992
- 1992-10-30 JP JP4314275A patent/JPH0723270B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05194060A (ja) | 1993-08-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |