JPH08283071A - Silicon nitride sintered body and its production - Google Patents

Silicon nitride sintered body and its production

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JPH08283071A
JPH08283071A JP7082313A JP8231395A JPH08283071A JP H08283071 A JPH08283071 A JP H08283071A JP 7082313 A JP7082313 A JP 7082313A JP 8231395 A JP8231395 A JP 8231395A JP H08283071 A JPH08283071 A JP H08283071A
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JP
Japan
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silicon nitride
sintered body
weight
based sintered
fiber
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JP7082313A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshikatsu Higuchi
義勝 樋口
Kazumi Miyake
一實 三宅
Atsushi Koizumi
淳 小泉
Yuji Miki
有治 三木
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To produce a silicon nitride sintered body excellent in strength of a cast body and strength at high temp. by preparing a starting material slurry for casting from specified components at the time of producing a silicon nitride sintered body. CONSTITUTION: When a cast body made of a ceramic material cast in a prescribed shape is fired to obtain a silicon nitride sintered body, the cast body is formed by casting a slurry prepd. by kneading silicon nitride powder, AlN and oxide of a rare earth element as sintering aids and fibers as a shape retaining agent with an org. solvent not practically contg. water. The fibers are preferably silicon nitride fibers having Si-N bonds and/or Si-C bonds.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は高温で高強度を有する窒
化ケイ素系焼結体及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silicon nitride sintered body having high strength at high temperature and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】窒化ケイ素系焼結体は他のセラミックス
に比較して高温での強度に優れるため、自動車用エンジ
ンの部品やガスタービンのロータ等として開発が進んで
いる。
2. Description of the Related Art Since silicon nitride sintered bodies are superior in strength at high temperatures as compared with other ceramics, they are being developed as parts for automobile engines, rotors for gas turbines and the like.

【0003】一方、窒化ケイ素系焼結体は難焼結性であ
るためY23、Al23或いはMgO等の焼結助剤を用い
て緻密な焼結体を得るようにしている。しかしながら、
23、Al23或いはMgO等の酸化物の形態の焼結助
剤を用いると窒化ケイ素焼結体の粒界に低融点のガラス
相が残留し、高温強度が低下する傾向にある。
On the other hand, since a silicon nitride-based sintered body is difficult to sinter, a dense sintering body is obtained by using a sintering aid such as Y 2 O 3 , Al 2 O 3 or MgO. . However,
If a sintering aid in the form of an oxide such as Y 2 O 3 , Al 2 O 3 or MgO is used, a glass phase with a low melting point remains at the grain boundaries of the silicon nitride sintered body and the high temperature strength tends to decrease. is there.

【0004】高温での強度向上を図る方法として、焼成
後の冷却速度を遅くして、窒化ケイ素の粒界相にXSi
2N(XはIIIa族元素)等の結晶を析出させる方法
(特開昭62−100066号公報)、粒界相を構成す
る酸化物成分をSi34に固溶させサイアロンとして結
晶格子中に取り込む方法(特開平4−46062号公
報)、焼成助剤として希土類元素酸化物とHfO2等のIV
a族酸化物とを用いる方法(特開平4−280871号
公報)が提案されている。しかしながら、高温特に13
00℃以上での強度及び破壊靭性において満足できるも
のではなかった。
As a method for improving the strength at high temperature, the cooling rate after firing is slowed down so that XSi is added to the grain boundary phase of silicon nitride.
A method of precipitating a crystal such as O 2 N (X is a group IIIa element) (Japanese Patent Laid-Open No. 62-100066), and an oxide component constituting a grain boundary phase is solid-dissolved in Si 3 N 4 to form a crystal lattice as a sialon. Incorporation method (Japanese Patent Laid-Open No. 4-46062), rare earth element oxide and HfO 2 or the like IV as a firing aid
A method using a group a oxide (Japanese Patent Laid-Open No. 4-280871) has been proposed. However, high temperatures, especially 13
The strength and fracture toughness at 00 ° C or higher were not satisfactory.

【0005】そこで、本発明者は鋭意研究の結果、窒化
ケイ素系材料を焼結させる助剤として、AlN(窒化ア
ルミニウム)と希土類元素酸化物とを添加することで、
高温強度及び破壊靭性の両方に優れた窒化ケイ素系焼結
体を製造できるという知見を得た。
Therefore, as a result of earnest research, the present inventor added AlN (aluminum nitride) and a rare earth element oxide as an auxiliary agent for sintering a silicon nitride-based material.
It was found that a silicon nitride-based sintered body excellent in both high temperature strength and fracture toughness can be manufactured.

【0006】一方、窒化ケイ素系焼結体は未焼成の成形
体(グリーン)を加熱して焼結させるのであるが、この
成形体を成形する方法としては、プレス成形、押出し成
形、鋳込み成形(スリップキャスト)が従来から用いら
れている。
On the other hand, in the case of a silicon nitride-based sintered body, an unsintered compact (green) is heated and sintered. As a method for molding this compact, press molding, extrusion molding, cast molding ( Slip cast) has been used conventionally.

【0007】プレス成形及び押出し成形によって得られ
る成形体は単純な形状のものに限定されてしまい、ター
ビンのロータ等の複雑な形状のものには適用できない。
また、鋳込み成形は通常水を溶媒としてスラリーを調製
し、石膏型等の吸水性に優れた型にスラリーを注入し溶
媒を型に吸収させて成形体を作製するものであるので、
複雑形状の成形体を得ることができる。
Molded products obtained by press molding and extrusion molding are limited to simple shapes, and cannot be applied to complicated shapes such as turbine rotors.
In addition, cast molding is usually to prepare a slurry using water as a solvent, and to inject the slurry into a mold having excellent water absorption such as a gypsum mold to absorb the solvent into the mold to produce a molded body,
A molded product having a complicated shape can be obtained.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、複雑
形状の成形体を得るには鋳込み成形が適しているのであ
るが、焼結助剤としてAlNが含まれている場合には、
特有の問題が発生する。即ち、AlNは水との反応性が
高く、水と反応してNH3を発生し、このNH3によって
スラリーのpHが異常に高くなり、スラリー化しなくな
る。そこで、有機溶媒を用いてスラリーを作製すること
が考えられるが、有機溶媒を用いた場合には、一般に水
に比べ蒸気圧が高いため乾燥中に割れることがあり、高
密度の成形体を得ることができない。したがって、大型
で複雑形状の成形体を作製することができない。
As described above, cast molding is suitable for obtaining a molded body having a complicated shape, but when AlN is contained as a sintering aid,
Specific problems occur. That, AlN is highly reactive with water, the NH 3 generated by reacting with water, pH of the slurry by the NH 3 becomes abnormally high, not a slurry. Therefore, it is conceivable to prepare a slurry using an organic solvent. However, when an organic solvent is used, since the vapor pressure is generally higher than that of water, cracking may occur during drying, resulting in a high-density molded body. I can't. Therefore, it is not possible to manufacture a large-sized and complex shaped body.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明は、窒化ケイ素系粉体と、焼結助剤としてのAlN
(窒化アルミニウム)及び希土類元素酸化物と、形状維
持材としてのSi−N結合及び/又はSi−C結合を有す
る窒化ケイ素系ファイバーとを有機溶媒に混合してスラ
リーを調製し、このスラリーを吸水性に富む型内に流し
込んで所定形状の成形体を作製し、この成形体を焼成す
ることで窒化ケイ素系焼結体を得るようにした。
In order to solve the above problems, the present invention provides a silicon nitride powder and AlN as a sintering aid.
(Aluminum nitride) and a rare earth element oxide, and a silicon nitride fiber having a Si—N bond and / or a Si—C bond as a shape maintaining material are mixed with an organic solvent to prepare a slurry, and the slurry is absorbed by water. A molded body having a predetermined shape was produced by pouring the molded body into a mold having a good property, and the molded body was fired to obtain a silicon nitride-based sintered body.

【0010】Si34としてはα型、β型のいずれも使
用することができ、その製法としてはSiの直接窒化
法、シリカの還元・窒化法、シリコンジイミドの熱分解
法、SiH4+NH3+N2の気相反応法があり、Si34
粉体の平均粒径としては3〜0.01μm程度とする。
Either α-type or β-type can be used as Si 3 N 4 , and the production method thereof is a direct nitriding method of Si, a reduction / nitridation method of silica, a thermal decomposition method of silicon diimide, and SiH 4 + NH. There is a gas phase reaction method of 3 + N 2 and Si 3 N 4
The average particle size of the powder is about 3 to 0.01 μm.

【0011】前記希土類元素酸化物としては、Ce
23、Pr23、Nd23、Dy23、Ho23、Er
23、Tm23、Yb23、Lu23及びY23のうちの
少なくとも一種とする。
As the rare earth element oxide, Ce
2 O 3 , Pr 2 O 3 , Nd 2 O 3 , Dy 2 O 3 , Ho 2 O 3 , Er
At least one of 2 O 3 , Tm 2 O 3 , Yb 2 O 3 , Lu 2 O 3 and Y 2 O 3 .

【0012】また、窒化ケイ素系ファイバーとしては、
例えば組成割合が、50〜70重量%のSi、10〜4
0重量%のN、20重量%以下のC、及び5重量%以下
のOからなる非晶質または結晶質のファイバーを用い
る。具体的にはSi−N結合を有する窒化ケイ素系ファ
イバーの原料としてはポリシラザンがあり、Si−C結
合を有する窒化ケイ素系ファイバーの原料としてはポリ
カルボシラザンがある。
As the silicon nitride fiber,
For example, the composition ratio is 50 to 70% by weight of Si, 10 to 4
Amorphous or crystalline fibers consisting of 0% by weight N, 20% by weight or less C and 5% by weight or less O are used. Specifically, polysilazane is a raw material of a silicon nitride fiber having a Si—N bond, and polycarbosilazane is a raw material of a silicon nitride fiber having a Si—C bond.

【0013】そして、ポリシラザンやポリカルボシラザ
ン等の含珪素有機ポリマーをセラミック化して窒化ケイ
素系ファイバーを得るには、含珪素有機ケイ素ポリマー
を溶融紡糸し、これをN2、NH3、H2、真空または不
活性雰囲気あるいはこれらを組合せた雰囲気中で800
℃以上で熱処理する。特に、Si−C結合を有するポリ
マーの場合には、アンモニア中で熱処理することでCを
含まないSi34質ファイバーが得られる。
In order to obtain a silicon nitride fiber by ceramicizing a silicon-containing organic polymer such as polysilazane or polycarbosilazane, the silicon-containing organic silicon polymer is melt-spun, and N 2 , NH 3 , H 2 , 800 in a vacuum, an inert atmosphere, or a combination of these
Heat treatment at ℃ or above. In particular, in the case of a polymer having a Si-C bond, heat treatment in ammonia gives a Si 3 N 4 -free fiber containing no C.

【0014】ポリシラザンはシクロシラザン(R2SiN
R)3とクロロシラン(RnSiCl4-n)とから合成する
ことができる。ただし、RはHまたはアルキル基、n=
1,2,3の整数である
Polysilazane is cyclosilazane (R 2 SiN
It can be synthesized from R) 3 and chlorosilane (RnSiCl 4 -n). However, R is H or an alkyl group, and n =
Is an integer of 1, 2, 3

【0015】先ず、シクロシラザンとしてヘキサメチル
シクロシラザン(Me2SiNH)3を用い、これにクロロ
シランとしてトリクロロメチルシランを混合する。混合
比はモル比でヘキサメチルシクロシラザンとトリクロロ
メチルシランが1:1〜1:5、好ましくは1:3程度
とする。このような配合比とすることで溶融紡糸が可能
で、セラミックス収率の高いポリシラザンを得ることが
できる。
First, hexamethylcyclosilazane (Me 2 SiNH) 3 is used as cyclosilazane, and trichloromethylsilane is mixed as chlorosilane. The mixing ratio of hexamethylcyclosilazane and trichloromethylsilane is 1: 1 to 1: 5, and preferably about 1: 3 in terms of molar ratio. With such a blending ratio, melt spinning is possible and polysilazane with a high ceramic yield can be obtained.

【0016】上述のヘキサメチルシクロシラザンとトリ
クロロメチルシランの混合物を190〜195℃で加熱
還流する。これによってヘキサメチルシクロシラザンが
開環し、クロロシラザンオリゴマーが生成される。この
工程には約12時間かかる。
The above mixture of hexamethylcyclosilazane and trichloromethylsilane is heated to reflux at 190 to 195 ° C. As a result, hexamethylcyclosilazane is ring-opened and a chlorosilazane oligomer is produced. This process takes about 12 hours.

【0017】更に、この溶液に対してアンモニアガスを
吹き込みアンモノリシスを行う。吹き込むアンモニアガ
スの量は70リットル/時程度で、3〜4時間行うのが
よい。このアンモノリシスにより、クロロシラザンオリ
ゴマーはアミノシラザンオリゴマーとなる。
Furthermore, ammonia gas is blown into this solution to perform ammonolysis. The amount of ammonia gas blown in is about 70 liters / hour, and it is preferable to perform it for 3 to 4 hours. By this ammonolysis, the chlorosilazane oligomer becomes an aminosilazane oligomer.

【0018】次に、このアミノシラザンオリゴマーを窒
素ガス等の雰囲気中で、250〜400℃程度に加熱し
ながら脱アンモニア工程を行い、熱可塑性を示すポリシ
ラザンを調製する。ポリシラザンの軟化点は加熱の条件
により調整可能であるが、溶融紡糸を行うためには50
〜200℃程度が好ましい。
Next, the aminosilazane oligomer is subjected to a deammonification step while being heated to about 250 to 400 ° C. in an atmosphere of nitrogen gas or the like to prepare a polysilazane exhibiting thermoplasticity. The softening point of polysilazane can be adjusted by heating conditions, but it is 50 for melt spinning.
It is preferably about 200 ° C.

【0019】得られたポリシラザンを軟化点以上の温度
に保ってこれを溶融し紡糸する。この時の巻取り速度は
20〜400m/分程度がよく、これによって径が5〜
30μmのファイバーが得られる。これを前記したよう
な雰囲気で800℃以上にすることで、径が1〜20μ
mのセラミックファイバーが得られる。
The polysilazane thus obtained is melted and spun at a temperature above the softening point. At this time, the winding speed is preferably about 20 to 400 m / min, which makes the diameter 5 to 5 m.
A 30 μm fiber is obtained. By setting this to 800 ° C. or higher in the atmosphere as described above, the diameter is 1 to 20 μm.
m ceramic fibers are obtained.

【0020】セラミックファイバーの好ましい径は3〜
10μmで、好ましい長さは10〜500μm、特に1
00〜300μmが最適である。平均直径及びファイバ
ー長が大きくなりすぎると、分散性が低下し、焼成品に
欠陥が生じたり密度が低下するおそれがある。また、逆
に平均直径及びファイバー長が小さすぎると、補強効果
を充分に発揮できない。
The preferred diameter of the ceramic fiber is 3 to
10 μm, preferred length is 10-500 μm, especially 1
The optimum value is 00 to 300 μm. If the average diameter and the fiber length are too large, the dispersibility may decrease, and the baked product may have defects or the density may decrease. On the contrary, if the average diameter and the fiber length are too small, the reinforcing effect cannot be sufficiently exhibited.

【0021】また、有機溶媒としては、エタノール等の
アルコール系、トルエン等の炭化水素系、酢酸エチル等
のエステル系及びアセトン等のケトン類を用いることが
できる。
As the organic solvent, alcohols such as ethanol, hydrocarbons such as toluene, esters such as ethyl acetate, and ketones such as acetone can be used.

【0022】更に、成形体を構成する成分の割合とし
て、AlNの割合は0.5重量%〜10重量%、希土類
元素酸化物の割合は2重量%〜20重量%、ファイバー
の割合は0.01重量%〜15重量%、有機溶媒の割合
は全粉末成分に対して35重量部〜150重量部とする
ことが好ましい。AlNの添加割合を0.5重量%未満
とすると緻密な焼成体が得られず、10重量%を超える
と窒化物の形態でAl元素を添加するとしても強度低下
を引き起こすようになる。また希土類元素酸化物の添加
割合を2重量%未満とすると緻密な焼成体が得られない
か、ある程度緻密になったとしても、十分な強度が得ら
れず、20重量%を超えると助剤量が多すぎて、緻密な
焼成体が得られないか、ある程度緻密になったとして
も、十分な強度が得られない。また、ファイバーの添加
割合を0.01重量%未満とすると、十分な補強効果が
得られず、15重量%を超えると、ファイバーの分散性
が悪くなり、多量のファイバーが存在する箇所が焼結時
欠陥となり、強度が低下する。
Further, as a ratio of components constituting the molded body, the ratio of AlN is 0.5% by weight to 10% by weight, the ratio of rare earth element oxide is 2% by weight to 20% by weight, and the ratio of fibers is 0.1% by weight. It is preferable that the content of the organic solvent is 01 to 15% by weight, and the ratio of the organic solvent is 35 to 150 parts by weight with respect to all the powder components. If the proportion of AlN added is less than 0.5% by weight, a dense fired body cannot be obtained, and if it exceeds 10% by weight, the strength is lowered even if the Al element is added in the form of a nitride. If the addition ratio of the rare earth element oxide is less than 2% by weight, a dense fired body cannot be obtained, or even if it becomes dense to some extent, sufficient strength cannot be obtained. Too much, a dense fired body cannot be obtained, or sufficient strength cannot be obtained even if it becomes dense to some extent. Further, if the addition ratio of the fiber is less than 0.01% by weight, a sufficient reinforcing effect cannot be obtained, and if it exceeds 15% by weight, the dispersibility of the fiber is deteriorated and the portion where a large amount of the fiber exists is sintered. When it becomes a defect, the strength decreases.

【0023】[0023]

【作用】AlNと希土類元素酸化物の両方を焼結助剤と
して用いることで高温下での強度及び靭性に優れた窒化
ケイ素系焼結体が得られる。また、焼結体となる前の成
形体を鋳込み成形にて製作する際にスラリー中に窒化ケ
イ素系ファイバーを混ぜておくことで、乾燥時の成形体
の収縮を小さくし、成形体の機械的強度及び耐歪性を向
上させることができる。
By using both AlN and a rare earth element oxide as a sintering aid, a silicon nitride sintered body having excellent strength and toughness at high temperature can be obtained. Also, by mixing the silicon nitride fiber in the slurry when manufacturing the molded body before becoming a sintered body by cast molding, shrinkage of the molded body during drying is reduced, and the mechanical properties of the molded body are reduced. It is possible to improve strength and strain resistance.

【0024】また、前記窒化ケイ素系ファイバーは焼成
工程において、溶融流動化して繊維形状を失い、マトリ
ックス内に組込まれ均一な組織の窒化ケイ素系焼結体が
得られる。
In the firing step, the silicon nitride fiber melts and fluidizes to lose its fiber shape, and is incorporated into the matrix to obtain a silicon nitride sintered body having a uniform structure.

【0025】[0025]

【実施例】以下に本発明の実施例と比較例について述べ
る。
EXAMPLES Examples of the present invention and comparative examples will be described below.

【0026】(実施例)Si34、AlN、Yb23、Al
23の各粉末を水又はエタノールを溶媒として以下の
(表1)に示す割合で16時間混合してスラリー化し
た。そして、このスラリーに(表1)に示す割合で窒化
ケイ素系ファイバーを添加して2時間混合し、石膏型に
鋳込み成形し、3時間後に離型し、10×10×60m
mの棒状成形体とターボロータとを得た。この後、成形
体をSi34とBNが1:1の伴粉を充填したBN坩堝
に入れ、このBN坩堝を更にカーボン坩堝に入れて最高
温度1850℃、最高圧力1000kg/cm2のN2
囲気中でHIP処理した。
(Example) Si 3 N 4 , AlN, Yb 2 O 3 , Al
Each powder of 2 O 3 was mixed with water or ethanol as a solvent at a ratio shown in (Table 1) below for 16 hours to form a slurry. Then, silicon nitride fibers were added to this slurry at a ratio shown in (Table 1), mixed for 2 hours, cast-molded in a plaster mold, and after 3 hours, demolded to obtain 10 × 10 × 60 m.
m rod-shaped molded body and a turbo rotor were obtained. After that, the compact was put into a BN crucible filled with Si 3 N 4 and a powdery mixture of BN of 1: 1. The BN crucible was further put into a carbon crucible, and the maximum temperature was 1850 ° C. and the maximum pressure was 1000 kg / cm 2 . HIPed in 2 atmospheres.

【0027】(比較例)(表1)に示すようにAlNの
添加なしで、また窒化ケイ素系ファイバーの添加なし
で、或いは溶媒として水を用いて(実施例)と同一形状
の成形体を得るようにした。この後(実施例)と同一条
件でHIP処理を行った。
(Comparative Example) As shown in (Table 1), a molded product having the same shape as that of (Example) was obtained without adding AlN, without adding a silicon nitride fiber, or using water as a solvent. I did it. After this, HIP treatment was performed under the same conditions as in (Example).

【0028】上記の(実施例)及び(比較例)で得られ
た成形体(グリーン)の強度と成形体を焼成した後の1
400℃での強度を測定した。その結果を(表1)に示
す。尚、成形体の強度測定については、離型24時間
後、棒状成形体についてスパン50mmの3点曲げによ
って測定し、また焼成体の強度測定については、ターボ
ロータから3×3×40mmの試験片を切り出し、JI
SR1601に準拠する3点曲げを1400℃で実施し
た。
The strength of the molded body (green) obtained in the above (Example) and (Comparative example) and 1 after firing the molded body
The strength at 400 ° C. was measured. The results are shown in (Table 1). The strength of the compact was measured 24 hours after release from the rod-shaped compact by three-point bending with a span of 50 mm. The strength of the sintered compact was measured from a turbo rotor with a test piece of 3 × 3 × 40 mm. Cut out, JI
Three-point bending according to SR1601 was performed at 1400 ° C.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】(表1)から本発明に係る窒化ケイ素系焼
結体は成形体の強度及び高温(1400℃)での強度の
いずれにおいても優れていることが分る。これに対し
て、水を溶媒とし、窒化ケイ素系ファイバーを添加しな
いものにあっては、スラリー化せず成形体を作製するこ
とができず、窒化ケイ素系ファイバーを添加してもAl
Nを添加しないものは高温(1400℃)強度が劣り、
またAlNとY23の両方を添加した場合でも、窒化ケ
イ素系ファイバーを添加しない場合には、成形体強度及
び高温強度の双方において充分満足できる結果が得られ
なかった。
From Table 1 it can be seen that the silicon nitride sintered body according to the present invention is excellent in both the strength of the molded body and the strength at high temperature (1400 ° C.). On the other hand, in the case of using water as a solvent and not adding the silicon nitride-based fiber, it is not possible to prepare a molded product without making it into a slurry, and even if the silicon nitride-based fiber is added, Al
When N is not added, the strength at high temperature (1400 ° C) is poor,
Further, even when both AlN and Y 2 O 3 were added, satisfactory results could not be obtained both in the strength of the molded body and the high temperature strength when the silicon nitride fiber was not added.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
鋳込み成形用のスラリーを調製するにあたり、スラリー
中にSi−N結合及び/又はSi−C結合を有する窒化ケ
イ素系等のファイバーを均一に混合するようにしたの
で、実質的に水を含まない有機溶媒を用いて成形体を作
製しても成形体の強度を高く維持することができる。そ
して、スラリー中に水が含まれないので、焼成助剤とし
てAlNを用いてもスラリーのpHが異常に高くなるこ
とがなく、大型で複雑形状の成形体を製作することがで
き、また焼成助剤としてAlN及び希土類元素酸化物を
用いることで、高温での強度に優れた窒化ケイ素系焼結
体が得られる。
According to the present invention as described above,
In preparing the slurry for casting, fibers such as silicon nitride having Si-N bonds and / or Si-C bonds are uniformly mixed in the slurry, so that the organic substance substantially free of water is used. Even if a molded body is produced using a solvent, the strength of the molded body can be maintained high. Further, since water is not contained in the slurry, the pH of the slurry does not become abnormally high even if AlN is used as a firing aid, and it is possible to produce a large-sized molded article having a complicated shape. By using AlN and a rare earth element oxide as the agent, a silicon nitride-based sintered body having excellent strength at high temperature can be obtained.

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成7年5月31日[Submission date] May 31, 1995

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0026[Correction target item name] 0026

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0026】(実施例)Si34、AlN、Y23の各粉
末を水又はエタノールを溶媒として以下の(表1)に示
す割合で16時間混合してスラリー化した。そして、こ
のスラリーに(表1)に示す割合で窒化ケイ素系ファイ
バーを添加して2時間混合し、石膏型に鋳込み成形し、
3時間後に離型し、10×10×60mmの棒状成形体
とターボロータとを得た。この後、成形体をSi34
BNが1:1の伴粉を充填したBN坩堝に入れ、このB
N坩堝を更にカーボン坩堝に入れて最高温度1850
℃、最高圧力1000kg/cm2のN2雰囲気中でHI
P処理した。
(Example) Powders of Si 3 N 4 , AlN and Y 2 O 3 were mixed with water or ethanol as a solvent at a ratio shown in the following (Table 1) for 16 hours to form a slurry. Then, silicon nitride fibers were added to this slurry at a ratio shown in (Table 1), mixed for 2 hours, and cast into a gypsum mold,
After 3 hours, the mold was released to obtain a 10 × 10 × 60 mm rod-shaped compact and a turbo rotor. Then, the compact was put into a BN crucible filled with Si 3 N 4 and a BN powder having a ratio of 1: 1.
Put the N crucible in the carbon crucible further and the maximum temperature is 1850.
HI in a N 2 atmosphere with a maximum pressure of 1000 kg / cm 2
P treated.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0028[Correction target item name] 0028

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0028】上記の(実施例)及び(比較例)で得られ
た成形体(グリーン)の強度と成形体を焼成した後の1
400℃での強度を測定した。その結果を(表1)に示
す。尚、成形体の強度測定については、離型24時間
後、棒状成形体についてスパン50mmの3点曲げによ
って測定し、また焼成体の強度測定については、ターボ
ロータから3×4×40mmの試験片を切り出し、JI
SR1601に準拠する3点曲げを1400℃で実施し
た。
The strength of the molded body (green) obtained in the above (Example) and (Comparative example) and 1 after firing the molded body
The strength at 400 ° C. was measured. The results are shown in (Table 1). The strength of the compact was measured 24 hours after release from the rod-shaped compact by three-point bending with a span of 50 mm, and the strength of the sintered compact was measured with a test piece of 3 × 4 × 40 mm from a turbo rotor. Cut out, JI
Three-point bending according to SR1601 was performed at 1400 ° C.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C04B 35/64 302Z (72)発明者 三木 有治 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location C04B 35/64 302Z (72) Inventor Yuji Miki 1-4-1 Chuo, Wako-shi, Saitama Stock Company Honda Technical Research Institute

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定形状に成形したセラミック材料から
なる成形体を焼成することで得られる窒化ケイ素系焼結
体において、前記成形体は窒化ケイ素系粉体と、焼結助
剤としてのAlN(窒化アルミニウム)及び希土類元素
酸化物と、形状維持材としてのファイバーを実質的に水
を含まない有機溶媒に混練してなるスラリーを鋳込み成
形法にて成形してなることを特徴とする窒化ケイ素系焼
結体。
1. A silicon nitride-based sintered body obtained by firing a molded body made of a ceramic material molded into a predetermined shape, the molded body comprising silicon nitride-based powder and AlN (sintering aid). Aluminum nitride) and a rare earth element oxide, and a fiber formed as a shape-maintaining material are kneaded in an organic solvent substantially free of water to form a slurry, which is formed by a casting method. Sintered body.
【請求項2】 請求項1に記載の窒化ケイ素系焼結体に
おいて、前記ファイバーはSi−N結合及び/又はSi−
C結合を有する窒化ケイ素系ファイバーであることを特
徴とする窒化ケイ素系焼結体。
2. The silicon nitride-based sintered body according to claim 1, wherein the fiber has a Si—N bond and / or a Si—N bond.
A silicon nitride-based sintered body, which is a silicon nitride-based fiber having a C bond.
【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の窒化ケ
イ素系焼結体において、前記希土類元素酸化物は、Ce2
3、Pr23、Nd23、Dy23、Ho23、Er23
Tm23、Yb23、Lu23及びY23のうちの少なく
とも一種であることを特徴とする窒化ケイ素系焼結体。
3. The silicon nitride-based sintered body according to claim 1 or 2, wherein the rare earth element oxide is Ce 2
O 3, Pr 2 O 3, Nd 2 O 3, Dy 2 O 3, Ho 2 O 3, Er 2 O 3,
A silicon nitride-based sintered body characterized by being at least one of Tm 2 O 3 , Yb 2 O 3 , Lu 2 O 3 and Y 2 O 3 .
【請求項4】 請求項1乃至請求項3に記載の窒化ケイ
素系焼結体において、前記鋳込み成形法にて成形された
成形体中のAlNの割合は0.5重量%以上10重量%
以下、希土類元素酸化物の割合は2重量%以上20重量
%以下、ファイバーの割合は0.01重量%以上15重
量%以下、有機溶媒の割合は全粉末成分に対して35重
量部以上150重量部以下であることを特徴とする窒化
ケイ素系焼結体。
4. The silicon nitride-based sintered body according to claim 1, wherein the proportion of AlN in the compact formed by the casting method is 0.5% by weight or more and 10% by weight.
Below, the proportion of the rare earth element oxide is 2% by weight or more and 20% by weight or less, the proportion of the fiber is 0.01% by weight or more and 15% by weight or less, and the proportion of the organic solvent is 35 parts by weight or more and 150% by weight based on all the powder components. A silicon nitride-based sintered body characterized by being no more than 10 parts.
【請求項5】 請求項1乃至請求項4に記載の窒化ケイ
素系焼結体において、前記窒化ケイ素系ファイバーはS
i−N結合及び/又はSi−C結合を持つ有機ケイ素ポリ
マーを溶融紡糸し、これをN2、NH3、H2、真空また
は不活性雰囲気あるいはこれらを組合せた雰囲気中で8
00℃以上で熱処理したものであることを特徴とする窒
化ケイ素系焼結体。
5. The silicon nitride-based sintered body according to claim 1, wherein the silicon nitride-based fiber is S.
i-N bond and / or melt-spinning an organosilicon polymer having a Si-C bond, which in N 2, NH 3, H 2 , a vacuum or inert atmosphere or in an atmosphere in which these combinations 8
A silicon nitride-based sintered body characterized by being heat-treated at a temperature of 00 ° C. or higher.
【請求項6】 窒化ケイ素系粉体と、AlN(窒化アル
ミニウム)及び希土類元素酸化物と、形状維持材として
のファイバーを有機溶媒に均一に分散してなるスラリー
を調製し、このスラリーを型内に鋳込み成形体を製作
し、次いでこの成形体をHIP処理するようにしたこと
を特徴とする窒化ケイ素系焼結体の製造方法。
6. A slurry is prepared by uniformly dispersing silicon nitride-based powder, AlN (aluminum nitride) and a rare earth element oxide, and fibers as a shape-maintaining material in an organic solvent. A method for producing a silicon nitride-based sintered body, characterized in that a cast molded body is manufactured in step 1, and then the molded body is subjected to HIP treatment.
【請求項7】 請求項6に記載の窒化ケイ素系焼結体の
製造方法において、前記ファイバーはSi−N結合及び
/又はSi−C結合を有する窒化ケイ素系ファイバーで
あることを特徴とする窒化ケイ素系焼結体の製造方法。
7. The method for producing a silicon nitride based sintered body according to claim 6, wherein the fiber is a silicon nitride based fiber having Si—N bond and / or Si—C bond. A method for manufacturing a silicon-based sintered body.
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