JPH08283072A - 窒化ケイ素系焼結体及びその製造方法 - Google Patents
窒化ケイ素系焼結体及びその製造方法Info
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- JPH08283072A JPH08283072A JP7086623A JP8662395A JPH08283072A JP H08283072 A JPH08283072 A JP H08283072A JP 7086623 A JP7086623 A JP 7086623A JP 8662395 A JP8662395 A JP 8662395A JP H08283072 A JPH08283072 A JP H08283072A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 成形体強度及び高温での強度に優れた窒化ケ
イ素系焼結体を得る。 【構成】 成形用の混練物を調製するにあたり、混練物
中にＳi−Ｎ結合及び／又はＳi−Ｃ結合を有する有機ケ
イ素ポリマーを混合するようにしたので、成形体の強度
を高く維持することができる。また焼成助剤としてＡl
Ｎ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。
イ素系焼結体を得る。 【構成】 成形用の混練物を調製するにあたり、混練物
中にＳi−Ｎ結合及び／又はＳi−Ｃ結合を有する有機ケ
イ素ポリマーを混合するようにしたので、成形体の強度
を高く維持することができる。また焼成助剤としてＡl
Ｎ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。
Description
【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。
化ケイ素系焼結体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化ケイ素系焼結体は他のセラミックス
材料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。
材料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。
【０００３】一方、窒化ケイ素系焼結体は難焼結性であ
るためＹ2Ｏ3、Ａl2Ｏ3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、
Ｙ2Ｏ3、Ａl2Ｏ3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。
るためＹ2Ｏ3、Ａl2Ｏ3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、
Ｙ2Ｏ3、Ａl2Ｏ3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。
【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
Ｏ2Ｎ（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Ｓi3Ｎ4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。
後の冷却速度を遅くして、窒化ケイ素の粒界相にＸＳi
Ｏ2Ｎ（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Ｓi3Ｎ4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。
【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。
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。
【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、射出成
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。
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、射出成
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。
【０００７】プレス成形及び射出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。こ
れに対し、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、大型で複雑形状の成形体を得ることができる。
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。こ
れに対し、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、大型で複雑形状の成形体を得ることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、大型
で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、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。
で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、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。
【０００９】また、有機バインダーを添加した射出成形
の場合には、形状にもよるが、脱脂工程に１０〜１００
時間程度必要なため、量産には向かない。
の場合には、形状にもよるが、脱脂工程に１０〜１００
時間程度必要なため、量産には向かない。
【００１０】
【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
る有機ケイ素ポリマーとを実質的に水を含まない有機溶
媒に混合してスラリーを調製し、或いは有機溶媒を用い
ずに軟化点以上の温度で有機ケイ素ポリマーと他の粉末
成分を混合してスラリーを調製し、このスラリーを型内
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。
発明は、窒化ケイ素粉体と、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
る有機ケイ素ポリマーとを実質的に水を含まない有機溶
媒に混合してスラリーを調製し、或いは有機溶媒を用い
ずに軟化点以上の温度で有機ケイ素ポリマーと他の粉末
成分を混合してスラリーを調製し、このスラリーを型内
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。
【００１１】Ｓi3Ｎ4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、Ｓi3Ｎ4
粉体の平均粒径としては３〜０．０１μｍ程度とする。
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、Ｓi3Ｎ4
粉体の平均粒径としては３〜０．０１μｍ程度とする。
【００１２】前記希土類元素酸化物としては、Ｃe
2Ｏ3、Ｐr2Ｏ3、Ｎd2Ｏ3、Ｄy2Ｏ3、Ｈo2Ｏ3、Ｅr
2Ｏ3、Ｔm2Ｏ3、Ｙb2Ｏ3、Ｌu2Ｏ3及びＹ2Ｏ3のうちの
少なくとも一種とする。
2Ｏ3、Ｐr2Ｏ3、Ｎd2Ｏ3、Ｄy2Ｏ3、Ｈo2Ｏ3、Ｅr
2Ｏ3、Ｔm2Ｏ3、Ｙb2Ｏ3、Ｌu2Ｏ3及びＹ2Ｏ3のうちの
少なくとも一種とする。
【００１３】また、有機ケイ素ポリマーとしては、例え
ば組成割合が、４５〜７０重量％のＳi、１０〜４０重
量％のＮ、２０重量％以下のＣ、及び５重量％以下のＯ
からなるものを用いる。具体的にはＳi−Ｎ結合を有す
る有機ケイ素ポリマーとしてはポリシラザンがあり、Ｓ
i−Ｃ結合を有する有機ケイ素ポリマーとしてはポリカ
ルボシラザン、ポリカルボシランがある。
ば組成割合が、４５〜７０重量％のＳi、１０〜４０重
量％のＮ、２０重量％以下のＣ、及び５重量％以下のＯ
からなるものを用いる。具体的にはＳi−Ｎ結合を有す
る有機ケイ素ポリマーとしてはポリシラザンがあり、Ｓ
i−Ｃ結合を有する有機ケイ素ポリマーとしてはポリカ
ルボシラザン、ポリカルボシランがある。
【００１４】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
素系セラミックスを得るには、含珪素有機ケイ素ポリマ
ーを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Ｓi3Ｎ4
質粉体が得られる。
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
素系セラミックスを得るには、含珪素有機ケイ素ポリマ
ーを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Ｓi3Ｎ4
質粉体が得られる。
【００１５】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
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
【００１６】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熱可塑性を示し
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。
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熱可塑性を示し
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。
【００１７】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。
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。
【００１８】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。
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。
【００１９】次に、このアミノシラザンオリゴマーを窒
素ガス等の不活性ガス中で、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。得られたポリシラザンとＳi3Ｎ
4粉末、ＡlＮ粉末及び希土類元素粉末とを混合し、有機
溶媒を用いない場合にはポリシラザンの軟化温度以上で
混練を行う。因みに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、３００℃以下、例えば５０〜
２００℃である。
素ガス等の不活性ガス中で、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。得られたポリシラザンとＳi3Ｎ
4粉末、ＡlＮ粉末及び希土類元素粉末とを混合し、有機
溶媒を用いない場合にはポリシラザンの軟化温度以上で
混練を行う。因みに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、３００℃以下、例えば５０〜
２００℃である。
【００２０】また、有機溶媒を用いる場合には、エアタ
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が好
ましい。有機溶媒を用いない場合には、軟化状態にある
ポリシラザンを用いる。
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が好
ましい。有機溶媒を用いない場合には、軟化状態にある
ポリシラザンを用いる。
【００２１】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％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、有機ケイ素ポリマーの割合は５重量％以上５０重量
％以下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、有機ケ
イ素ポリマーの添加割合を５重量％未満とすると成形性
が悪くなり、５０重量％を超えると強度低下を引き起こ
す。
て、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、有機ケイ素ポリマーの割合は５重量％以上５０重量
％以下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、有機ケ
イ素ポリマーの添加割合を５重量％未満とすると成形性
が悪くなり、５０重量％を超えると強度低下を引き起こ
す。
【００２２】
【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
形体を製作する際に有機ケイ素ポリマーをバインダーと
して成形することで、通常の射出成形用のバインダーを
用いる場合に比べ、脱脂工程を大幅に短縮できる。
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
形体を製作する際に有機ケイ素ポリマーをバインダーと
して成形することで、通常の射出成形用のバインダーを
用いる場合に比べ、脱脂工程を大幅に短縮できる。
【００２３】また、前記有機ケイ素ポリマーは焼成工程
において、溶融流動化してマトリックス内に組込まれ、
クラックの発生等のない均一な組織の窒化ケイ素系焼結
体が得られる。
において、溶融流動化してマトリックス内に組込まれ、
クラックの発生等のない均一な組織の窒化ケイ素系焼結
体が得られる。
【００２４】
【実施例】有機溶剤を用いて成形体を作製したものを
（実施例１）、有機溶剤を用いず溶融ポリシラザンを用
いて成形体を作製したものを（実施例２）として以下に
述べる。
（実施例１）、有機溶剤を用いず溶融ポリシラザンを用
いて成形体を作製したものを（実施例２）として以下に
述べる。
【００２５】（実施例１）軟化温度９０℃に調整したポ
リシラザン３０ｇをシクロヘキサン１００ｇに溶解し
た。このポリシラザン溶液を、Ｓi3Ｎ4８５ｇ、ＡlＮ３
ｇ、Ｌu2Ｏ3１２ｇとともに窒素を１００ｃｃ／ｍｉｎ
の割合で流動させたニーダーに添加し、２時間混練し、
Ｂ型粘度計による測定で９８poiseの混練物を得た。混
練物を６ｋｇ／ｃｍ2の圧力で金型へモールドして、１
０×１０×８０ｍｍ及び３０×５０×６ｍｍの成形体を
得た。次いで、上記成形体を窒素雰囲気中で昇温速度１
℃／ｍｉｎの速度で８０℃に加熱し２時間保持して溶媒
を除去した。この後、成形体をＳi3Ｎ4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
１００ｋｇ／ｃｍ2のＮ2雰囲気中でＨＩＰ処理した。
リシラザン３０ｇをシクロヘキサン１００ｇに溶解し
た。このポリシラザン溶液を、Ｓi3Ｎ4８５ｇ、ＡlＮ３
ｇ、Ｌu2Ｏ3１２ｇとともに窒素を１００ｃｃ／ｍｉｎ
の割合で流動させたニーダーに添加し、２時間混練し、
Ｂ型粘度計による測定で９８poiseの混練物を得た。混
練物を６ｋｇ／ｃｍ2の圧力で金型へモールドして、１
０×１０×８０ｍｍ及び３０×５０×６ｍｍの成形体を
得た。次いで、上記成形体を窒素雰囲気中で昇温速度１
℃／ｍｉｎの速度で８０℃に加熱し２時間保持して溶媒
を除去した。この後、成形体をＳi3Ｎ4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
１００ｋｇ／ｃｍ2のＮ2雰囲気中でＨＩＰ処理した。
【００２６】（実施例２）軟化温度８０℃に調整したポ
リシラザン３０ｇを、Ｓi3Ｎ4８５ｇ、ＡlＮ３ｇ、Ｌu2
Ｏ3７ｇとともに窒素を１００ｃｃ／ｍｉｎの割合で流
動させたニーダーに添加し、９０℃で２時間混練した。
混練物を６ｋｇ／ｃｍ2の圧力で金型へモールドして、
１０×１０×８０ｍｍ及び３０×５０×６ｍｍの成形体
を得た。この後、成形体をＳi3Ｎ4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１０
０ｋｇ／ｃｍ2のＮ2雰囲気中でＨＩＰ処理した。
リシラザン３０ｇを、Ｓi3Ｎ4８５ｇ、ＡlＮ３ｇ、Ｌu2
Ｏ3７ｇとともに窒素を１００ｃｃ／ｍｉｎの割合で流
動させたニーダーに添加し、９０℃で２時間混練した。
混練物を６ｋｇ／ｃｍ2の圧力で金型へモールドして、
１０×１０×８０ｍｍ及び３０×５０×６ｍｍの成形体
を得た。この後、成形体をＳi3Ｎ4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１０
０ｋｇ／ｃｍ2のＮ2雰囲気中でＨＩＰ処理した。
【００２７】上記の（実施例１）及び（実施例２）で得
られた各成形体（グリーン）の強度と各成形体を焼成し
た後の１４００℃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、１０×
１０×８０ｍｍの棒状テストピースについてスパン５０
ｍｍ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、３０×５０×６ｍｍの成形体から焼成後３
×３×４０ｍｍの試験片を切り出し、ＪＩＳＲ１６０１
に準拠する３点曲げを１４００℃で実施した。
られた各成形体（グリーン）の強度と各成形体を焼成し
た後の１４００℃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、１０×
１０×８０ｍｍの棒状テストピースについてスパン５０
ｍｍ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、３０×５０×６ｍｍの成形体から焼成後３
×３×４０ｍｍの試験片を切り出し、ＪＩＳＲ１６０１
に準拠する３点曲げを１４００℃で実施した。
【００２８】
【表１】
【００２９】（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。
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。
【００３０】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
成形体中にＳi−Ｎ結合及び／又はＳi−Ｃ結合を有する
有機ケイ素ポリマーを均一に混合するようにしたので、
有機溶媒に溶かし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。
成形体中にＳi−Ｎ結合及び／又はＳi−Ｃ結合を有する
有機ケイ素ポリマーを均一に混合するようにしたので、
有機溶媒に溶かし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。
【００３１】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。
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。
【００３２】また、有機溶媒の代りに溶融した有機ケイ
素ポリマーをＳi3Ｎ4及び焼結助剤と混練し、この混練
物から成形体を作製するようにすれば、温度調整は面倒
であるが有機溶媒を用いた場合よりも更に高性能の窒化
ケイ素系焼結体が得られる。
素ポリマーをＳi3Ｎ4及び焼結助剤と混練し、この混練
物から成形体を作製するようにすれば、温度調整は面倒
であるが有機溶媒を用いた場合よりも更に高性能の窒化
ケイ素系焼結体が得られる。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年５月３１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】また、有機溶媒を用いる場合には、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が好ま
しい。
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が好ま
しい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】（実施例１）軟化温度９０℃に調整したポ
リシラザン３０ｇをシクロヘキサン１００ｇに溶解し
た。このポリシラザン溶液を、Ｓi3Ｎ4８５ｇ、ＡlＮ３
ｇ、Ｌu2Ｏ3１２ｇとともに窒素を１００ｃｃ／ｍｉｎ
の割合で流動させたニーダーに添加し、２時間混練し、
Ｂ型粘度計による測定で９８poiseの混練物を得た。混
練物を６ｋｇ／ｃｍ2の圧力で金型へモールドして、１
０×１０×８０ｍｍ及び３０×５０×６ｍｍの成形体を
得た。次いで、上記成形体を窒素雰囲気中で昇温速度１
℃／ｍｉｎの速度で８０℃に加熱し２時間保持して溶媒
を除去した。この後、成形体をＳi3Ｎ4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℃、圧力１０
０ｋｇ／ｃｍ2のＮ2雰囲気中でＨＩＰ処理した。
リシラザン３０ｇをシクロヘキサン１００ｇに溶解し
た。このポリシラザン溶液を、Ｓi3Ｎ4８５ｇ、ＡlＮ３
ｇ、Ｌu2Ｏ3１２ｇとともに窒素を１００ｃｃ／ｍｉｎ
の割合で流動させたニーダーに添加し、２時間混練し、
Ｂ型粘度計による測定で９８poiseの混練物を得た。混
練物を６ｋｇ／ｃｍ2の圧力で金型へモールドして、１
０×１０×８０ｍｍ及び３０×５０×６ｍｍの成形体を
得た。次いで、上記成形体を窒素雰囲気中で昇温速度１
℃／ｍｉｎの速度で８０℃に加熱し２時間保持して溶媒
を除去した。この後、成形体をＳi3Ｎ4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℃、圧力１０
０ｋｇ／ｃｍ2のＮ2雰囲気中でＨＩＰ処理した。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２６】（実施例２）軟化温度８０℃に調整したポ
リシラザン３０ｇを、Ｓi3Ｎ4８５ｇ、ＡlＮ３ｇ、Ｌu2
Ｏ3７ｇとともに窒素を１００ｃｃ／ｍｉｎの割合で流
動させたニーダーに添加し、９０℃で２時間混練した。
混練物を６ｋｇ／ｃｍ2の圧力で金型へモールドして、
１０×１０×８０ｍｍ及び３０×５０×６ｍｍの成形体
を得た。この後、成形体をＳi3Ｎ4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℃、圧力１００ｋ
ｇ／ｃｍ2のＮ2雰囲気中でＨＩＰ処理した。
リシラザン３０ｇを、Ｓi3Ｎ4８５ｇ、ＡlＮ３ｇ、Ｌu2
Ｏ3７ｇとともに窒素を１００ｃｃ／ｍｉｎの割合で流
動させたニーダーに添加し、９０℃で２時間混練した。
混練物を６ｋｇ／ｃｍ2の圧力で金型へモールドして、
１０×１０×８０ｍｍ及び３０×５０×６ｍｍの成形体
を得た。この後、成形体をＳi3Ｎ4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℃、圧力１００ｋ
ｇ／ｃｍ2のＮ2雰囲気中でＨＩＰ処理した。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】上記の（実施例１）及び（実施例２）で得
られた各成形体（グリーン）の強度と各成形体を焼成し
た後の１４００℃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、１０×
１０×８０ｍｍの棒状テストピースについてスパン５０
ｍｍ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、３０×５０×６ｍｍの成形体から焼成後３
×４×４０ｍｍの試験片を切り出し、ＪＩＳＲ１６０１
に準拠する３点曲げを１４００℃で実施した。
られた各成形体（グリーン）の強度と各成形体を焼成し
た後の１４００℃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、１０×
１０×８０ｍｍの棒状テストピースについてスパン５０
ｍｍ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、３０×５０×６ｍｍの成形体から焼成後３
×４×４０ｍｍの試験片を切り出し、ＪＩＳＲ１６０１
に準拠する３点曲げを１４００℃で実施した。
Claims (5)
- 【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Ｓi−Ｎ結合及び／又は
Ｓi−Ｃ結合を有する有機ケイ素ポリマーからなること
を特徴とする窒化ケイ素系焼結体。 - 【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、前記希土類元素酸化物は、Ｃe2Ｏ3、Ｐr2Ｏ3、
Ｎd2Ｏ3、Ｄy2Ｏ3、Ｈo2Ｏ3、Ｅr2Ｏ3、Ｔm2Ｏ3、Ｙb2
Ｏ3、Ｌu2Ｏ3及びＹ2Ｏ3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。 - 【請求項３】 請求項１に記載の窒化ケイ素系焼結体に
おいて、前記成形体中の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、有機ケイ素ポリマーの割合は５重
量％以上５０重量％以下であることを特徴とする窒化ケ
イ素系焼結体。 - 【請求項４】 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、Ｓi−Ｎ結合及び
／又はＳi−Ｃ結合を持つ有機ケイ素ポリマーとを実質
的に水を含まない有機溶媒に均一に分散してなる混練物
を調製し、この混練物を型内に鋳込んで成形体を製作
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。 - 【請求項５】 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、Ｓi−Ｎ結合及び
／又はＳi−Ｃ結合を持つ有機ケイ素ポリマーを含む混
合物を該有機ケイ素ポリマーの軟化点以上の温度で混練
・調製し、この混練物を型内に鋳込んで成形体を製作
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7086623A JPH08283072A (ja) | 1995-04-12 | 1995-04-12 | 窒化ケイ素系焼結体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7086623A JPH08283072A (ja) | 1995-04-12 | 1995-04-12 | 窒化ケイ素系焼結体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08283072A true JPH08283072A (ja) | 1996-10-29 |
Family
ID=13892159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7086623A Pending JPH08283072A (ja) | 1995-04-12 | 1995-04-12 | 窒化ケイ素系焼結体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08283072A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112585087A (zh) * | 2018-08-24 | 2021-03-30 | 昭和电工株式会社 | 含硅氧化物被覆氮化铝粒子的制造方法和含硅氧化物被覆氮化铝粒子 |
-
1995
- 1995-04-12 JP JP7086623A patent/JPH08283072A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112585087A (zh) * | 2018-08-24 | 2021-03-30 | 昭和电工株式会社 | 含硅氧化物被覆氮化铝粒子的制造方法和含硅氧化物被覆氮化铝粒子 |
| CN112585087B (zh) * | 2018-08-24 | 2022-04-12 | 昭和电工株式会社 | 含硅氧化物被覆氮化铝粒子的制造方法和含硅氧化物被覆氮化铝粒子 |
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