JPH08295570A - 窒化珪素−窒化硼素複合焼結体およびその製造方法 - Google Patents
窒化珪素−窒化硼素複合焼結体およびその製造方法Info
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- JPH08295570A JPH08295570A JP7120366A JP12036695A JPH08295570A JP H08295570 A JPH08295570 A JP H08295570A JP 7120366 A JP7120366 A JP 7120366A JP 12036695 A JP12036695 A JP 12036695A JP H08295570 A JPH08295570 A JP H08295570A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は窒化珪素−窒化硼素複合焼結体に関
し、特に摺動部材としての自己潤滑性に優れた複合焼結
体およびその製造方法を提供する。 【構成】 固体潤滑剤として窒化硼素（BN）を３〜15wt
％、および残部が焼結助剤および窒化珪素からなり、さ
らに窒化珪素に焼結助剤を５〜15wt％、硼素化合物を３
〜15wt％添加し焼結してなる窒化珪素−窒化硼素複合焼
結体の製造方法において、硼素化合物は窒化硼素と酸化
硼素（B2O3）からなり、酸化硼素は全窒化硼素に対し15
〜40wt％の割合とし、かつ酸化硼素は窒化硼素の熱処理
により生成することを特徴とする窒化珪素−窒化硼素複
合焼結体の製造方法であり、前記焼結助剤は、酸化チタ
ン（TiO2）を含有し、酸化チタンとその他の焼結助剤の
添加比が1.0 以下であることを特徴とする。
し、特に摺動部材としての自己潤滑性に優れた複合焼結
体およびその製造方法を提供する。 【構成】 固体潤滑剤として窒化硼素（BN）を３〜15wt
％、および残部が焼結助剤および窒化珪素からなり、さ
らに窒化珪素に焼結助剤を５〜15wt％、硼素化合物を３
〜15wt％添加し焼結してなる窒化珪素−窒化硼素複合焼
結体の製造方法において、硼素化合物は窒化硼素と酸化
硼素（B2O3）からなり、酸化硼素は全窒化硼素に対し15
〜40wt％の割合とし、かつ酸化硼素は窒化硼素の熱処理
により生成することを特徴とする窒化珪素−窒化硼素複
合焼結体の製造方法であり、前記焼結助剤は、酸化チタ
ン（TiO2）を含有し、酸化チタンとその他の焼結助剤の
添加比が1.0 以下であることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は窒化珪素−窒化硼素複合
焼結体に関し、特に摺動部材としての自己潤滑性に優れ
た複合焼結体およびその製造方法に関する。
焼結体に関し、特に摺動部材としての自己潤滑性に優れ
た複合焼結体およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般には、Si3N4 （窒化珪素）は焼結性
に劣るため、単味では焼結しないのでイットリア(Y2O3)
等の酸化物を焼結助剤として添加し焼結体を製造してい
る。最近では、耐熱機械部材として使用するために、理
論密度に近い緻密な焼結体が要望され、焼結助剤の開発
が進められている。また、焼結体の潤滑性については、
セラミックスと固体潤滑剤との複合化は知られている
が、Al2O3 −MoS2，SiC −Ｃ等との複合化が中心であっ
た。Si3N4 との複合化は固体潤滑剤が焼結阻害要因とな
るため、ほとんど見られない。一部に見られるのはホッ
トプレスによる焼結であり、常圧焼結による報告はな
い。
に劣るため、単味では焼結しないのでイットリア(Y2O3)
等の酸化物を焼結助剤として添加し焼結体を製造してい
る。最近では、耐熱機械部材として使用するために、理
論密度に近い緻密な焼結体が要望され、焼結助剤の開発
が進められている。また、焼結体の潤滑性については、
セラミックスと固体潤滑剤との複合化は知られている
が、Al2O3 −MoS2，SiC −Ｃ等との複合化が中心であっ
た。Si3N4 との複合化は固体潤滑剤が焼結阻害要因とな
るため、ほとんど見られない。一部に見られるのはホッ
トプレスによる焼結であり、常圧焼結による報告はな
い。
【０００３】この分野の公知技術として、例えば特開昭
58-60675号公報には、窒化珪素68〜98.99 重量％と、焼
結助剤として硼素、窒化硼素、硼化ランタン、硼化チタ
ンおよび硼化クロムのなかから選ばれた硼素成分の１種
又は２種以上0.01〜７重量％と、希土類元素の酸化物、
酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウ
ム、および二酸化珪素のなかから選ばれた酸化物の１種
又は２種以上を１〜25重量％含有する窒化珪素焼結体が
開示されている。
58-60675号公報には、窒化珪素68〜98.99 重量％と、焼
結助剤として硼素、窒化硼素、硼化ランタン、硼化チタ
ンおよび硼化クロムのなかから選ばれた硼素成分の１種
又は２種以上0.01〜７重量％と、希土類元素の酸化物、
酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウ
ム、および二酸化珪素のなかから選ばれた酸化物の１種
又は２種以上を１〜25重量％含有する窒化珪素焼結体が
開示されている。
【０００４】これは、BN（窒化硼素）を焼結助剤の一つ
として添加する例であるが、この公報では、その添加目
的が潤滑性の付与ではない。また、この公報の実施例に
記載されているような１または２wt％の少量では潤滑特
性は期待できない。さらに、Si3N4 焼結体に自己潤滑性
を付与すべく固体潤滑剤であるBNを複合化することが考
えられる。しかし、BNは融点が高く、Si3N4 の焼結温度
では安定な状態を保持している。この結果、Si3N4 の焼
結を阻害し、焼結過程の収縮時に気孔が発生する原因と
なり、緻密化が図れない。すなわち、焼結助剤とは逆効
果を有するものである。
として添加する例であるが、この公報では、その添加目
的が潤滑性の付与ではない。また、この公報の実施例に
記載されているような１または２wt％の少量では潤滑特
性は期待できない。さらに、Si3N4 焼結体に自己潤滑性
を付与すべく固体潤滑剤であるBNを複合化することが考
えられる。しかし、BNは融点が高く、Si3N4 の焼結温度
では安定な状態を保持している。この結果、Si3N4 の焼
結を阻害し、焼結過程の収縮時に気孔が発生する原因と
なり、緻密化が図れない。すなわち、焼結助剤とは逆効
果を有するものである。
【０００５】この対策の一つとして、ホットプレスを用
いる方法があるが、ホットプレスは単純な形状しか焼結
できないため、工業的に制約が大きいという問題があ
る。
いる方法があるが、ホットプレスは単純な形状しか焼結
できないため、工業的に制約が大きいという問題があ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、Si3N
4 −BN複合焼結体製造において、BNの添加はむしろSi3N
4 の緻密化を阻害する方向に作用するが、本発明ではこ
れの添加によって、逆に緻密化促進の作用を付与する焼
結方法を検討し、本来の機能である自己潤滑性の向上を
図ったBN添加のSi3N4 −BN複合焼結体を提供する。
4 −BN複合焼結体製造において、BNの添加はむしろSi3N
4 の緻密化を阻害する方向に作用するが、本発明ではこ
れの添加によって、逆に緻密化促進の作用を付与する焼
結方法を検討し、本来の機能である自己潤滑性の向上を
図ったBN添加のSi3N4 −BN複合焼結体を提供する。
【０００７】また、BNは2000℃付近まで安定であり、特
にＮ2 中では安定性が高く、Si3N4の焼結温度の範囲で
も安定な状態を保つ。従って、Si3N4 の焼結過程での収
縮時に気孔が発生し易くなり、さらに焼結後もBNは添加
時の積層構造をそのまま維持している。本発明は、上記
の焼結阻害要因を解決し、常圧焼結でSi3N4 −BN（固体
潤滑剤）複合セラミックスを安定して得る製造方法を提
供する。
にＮ2 中では安定性が高く、Si3N4の焼結温度の範囲で
も安定な状態を保つ。従って、Si3N4 の焼結過程での収
縮時に気孔が発生し易くなり、さらに焼結後もBNは添加
時の積層構造をそのまま維持している。本発明は、上記
の焼結阻害要因を解決し、常圧焼結でSi3N4 −BN（固体
潤滑剤）複合セラミックスを安定して得る製造方法を提
供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、固体潤滑
剤として窒化硼素（BN）を３〜15wt％、および残部が焼
結助剤および窒化珪素からなることを特徴とする窒化珪
素−窒化硼素複合焼結体によって達成される。また、上
記の目的は、窒化珪素に焼結助剤を５〜15wt％、硼素化
合物を３〜15wt％添加し焼結してなる窒化珪素−窒化硼
素複合焼結体の製造方法において、硼素化合物は窒化硼
素と酸化硼素（B2O3）からなり、酸化硼素は全窒化硼素
に対し15〜40wt％の割合とし、かつ酸化硼素は該窒化硼
素の熱処理により生成することを特徴とする窒化珪素−
窒化硼素複合焼結体の製造方法によっても達成される。
剤として窒化硼素（BN）を３〜15wt％、および残部が焼
結助剤および窒化珪素からなることを特徴とする窒化珪
素−窒化硼素複合焼結体によって達成される。また、上
記の目的は、窒化珪素に焼結助剤を５〜15wt％、硼素化
合物を３〜15wt％添加し焼結してなる窒化珪素−窒化硼
素複合焼結体の製造方法において、硼素化合物は窒化硼
素と酸化硼素（B2O3）からなり、酸化硼素は全窒化硼素
に対し15〜40wt％の割合とし、かつ酸化硼素は該窒化硼
素の熱処理により生成することを特徴とする窒化珪素−
窒化硼素複合焼結体の製造方法によっても達成される。
【０００９】さらに、上記の目的は前記焼結助剤は、酸
化チタン（TiO2）を含有し、酸化チタンとその他の焼結
助剤の添加比が1.0 以下である窒化珪素−窒化硼素複合
焼結体の製造方法によっても達成される。
化チタン（TiO2）を含有し、酸化チタンとその他の焼結
助剤の添加比が1.0 以下である窒化珪素−窒化硼素複合
焼結体の製造方法によっても達成される。
【００１０】
【作用】本発明では、固体潤滑剤であるBNを所定量含有
しているため、自己潤滑性が大幅に向上する。また、本
発明の特徴は酸化硼素を独立した形で添加するのではな
く、BNを熱処理することにより得られた酸化硼素を用い
る点にある。独立した形で添加した酸化硼素には焼結体
の緻密化に対する効果が見られなかったのに対し、BNを
熱処理して得られた酸化硼素には緻密化効果が顕著に認
められた。これは、酸化硼素とBNの親和力が熱処理によ
り一層向上し、BN粒子表面に酸化硼素が均一に分散され
たためと考えられる。さらに、酸化チタンを添加するこ
とにより焼結体組織が一層微細となり、かつ窒化珪素の
柱状晶の成長がより顕著となって強度の向上に寄与す
る。すなわち、本発明によって、Si3N4 マトリックス中
に固体潤滑剤として知られるBN粉末を取り込み、摺動特
性の向上を図ることを可能とし、機械特性に優れたSi3N
4 −BN複合セラミックスの提供を可能とした。
しているため、自己潤滑性が大幅に向上する。また、本
発明の特徴は酸化硼素を独立した形で添加するのではな
く、BNを熱処理することにより得られた酸化硼素を用い
る点にある。独立した形で添加した酸化硼素には焼結体
の緻密化に対する効果が見られなかったのに対し、BNを
熱処理して得られた酸化硼素には緻密化効果が顕著に認
められた。これは、酸化硼素とBNの親和力が熱処理によ
り一層向上し、BN粒子表面に酸化硼素が均一に分散され
たためと考えられる。さらに、酸化チタンを添加するこ
とにより焼結体組織が一層微細となり、かつ窒化珪素の
柱状晶の成長がより顕著となって強度の向上に寄与す
る。すなわち、本発明によって、Si3N4 マトリックス中
に固体潤滑剤として知られるBN粉末を取り込み、摺動特
性の向上を図ることを可能とし、機械特性に優れたSi3N
4 −BN複合セラミックスの提供を可能とした。
【００１１】以下に本発明の技術的特徴およびその限定
理由について詳述する。本発明はBNの焼結阻害要因を克
服し、常圧焼結でSi3N4 −固体潤滑剤複合セラミックス
の製造を可能としたものであり、その第一の特徴は、Si
3N4 −BNを常圧焼結で緻密にするためにBN粉末をSi3N4
に添加する前に酸化雰囲気中で熱処理を施し、BNを一部
酸化し、BNとB2O3の混合粉末にする。これを添加するこ
とにより緻密化を促進し、摺動特性に優れたSi3N4 −BN
複合焼結体が得られる。
理由について詳述する。本発明はBNの焼結阻害要因を克
服し、常圧焼結でSi3N4 −固体潤滑剤複合セラミックス
の製造を可能としたものであり、その第一の特徴は、Si
3N4 −BNを常圧焼結で緻密にするためにBN粉末をSi3N4
に添加する前に酸化雰囲気中で熱処理を施し、BNを一部
酸化し、BNとB2O3の混合粉末にする。これを添加するこ
とにより緻密化を促進し、摺動特性に優れたSi3N4 −BN
複合焼結体が得られる。
【００１２】第二の特徴は、固体潤滑剤を複合化すると
強度低下が著しいが、焼結助剤として更にTiO2を添加す
ることにより、均質な組織および一層緻密な焼結体が得
られ、強度を15〜25％向上させることができる。さら
に、その他の焼結助剤としては、Y2O3−MgAl2O4 、又は
Y2O3−Al2O3 系、或いはY2O3の代わりにZrO2を適用する
ことが好ましい。これら、焼結助剤の添加量は５wt％未
満では、その緻密化の効果は得られない。また、15％超
では、過剰な助剤による強度低下の原因となり、好まし
くない。
強度低下が著しいが、焼結助剤として更にTiO2を添加す
ることにより、均質な組織および一層緻密な焼結体が得
られ、強度を15〜25％向上させることができる。さら
に、その他の焼結助剤としては、Y2O3−MgAl2O4 、又は
Y2O3−Al2O3 系、或いはY2O3の代わりにZrO2を適用する
ことが好ましい。これら、焼結助剤の添加量は５wt％未
満では、その緻密化の効果は得られない。また、15％超
では、過剰な助剤による強度低下の原因となり、好まし
くない。
【００１３】BNは従来より固体潤滑剤として、離型剤や
摺動部の潤滑性を向上させるためによく使われてきた。
本発明は高温域まで安定なBNをSi3N4 マトリックス中に
取り込みSi3N4 自体の摺動特性を向上させたものであ
る。一般に、セラミックスと固体潤滑剤との複合化はAl
2O3 −MoS2，SiC −Ｃ等が知られている。しかしなが
ら、Si3N4 との複合化においては固体潤滑剤がSi3N4の
焼結を阻害するため、前記のごとく一部にホットプレス
を使った複合化が見られる程度で、常圧焼結による報告
は見当たらない。そこで、本発明では焼結阻害要因であ
るBNを含むSi3N4 の焼結性を向上し、常圧焼結でSi3N4
−BN複合セラミックスを製造可能とした。
摺動部の潤滑性を向上させるためによく使われてきた。
本発明は高温域まで安定なBNをSi3N4 マトリックス中に
取り込みSi3N4 自体の摺動特性を向上させたものであ
る。一般に、セラミックスと固体潤滑剤との複合化はAl
2O3 −MoS2，SiC −Ｃ等が知られている。しかしなが
ら、Si3N4 との複合化においては固体潤滑剤がSi3N4の
焼結を阻害するため、前記のごとく一部にホットプレス
を使った複合化が見られる程度で、常圧焼結による報告
は見当たらない。そこで、本発明では焼結阻害要因であ
るBNを含むSi3N4 の焼結性を向上し、常圧焼結でSi3N4
−BN複合セラミックスを製造可能とした。
【００１４】BNの添加量が15wt％超になると、緻密化が
極端に低下し気孔が多く見られ強度も大幅に低下する。
また硬度も低下するため摺動特性も逆に低下する。BNの
添加量が３％未満では、自己潤滑性の向上効果が期待で
きない。BNとB2O3の添加比を15〜40wt％に限定したの
は、15％未満では、B2O3を添加した効果は見られず緻密
化は促進されない。逆に40％超では緻密化は促進される
が、強度が極端に低下する。また、B2O3はSi3N4 の焼結
助剤として公知である。しかしながら、本発明において
は外から独立した形でB2O3を添加しても緻密化に対する
効果は見られなかった。逆にBNを熱処理してB2O3を生成
させた形で添加すると効果が認められた。これはBNとB2
O3の親和性が熱処理により一層向上しBN粒子表面に均一
に分散されているためと考えられる。
極端に低下し気孔が多く見られ強度も大幅に低下する。
また硬度も低下するため摺動特性も逆に低下する。BNの
添加量が３％未満では、自己潤滑性の向上効果が期待で
きない。BNとB2O3の添加比を15〜40wt％に限定したの
は、15％未満では、B2O3を添加した効果は見られず緻密
化は促進されない。逆に40％超では緻密化は促進される
が、強度が極端に低下する。また、B2O3はSi3N4 の焼結
助剤として公知である。しかしながら、本発明において
は外から独立した形でB2O3を添加しても緻密化に対する
効果は見られなかった。逆にBNを熱処理してB2O3を生成
させた形で添加すると効果が認められた。これはBNとB2
O3の親和性が熱処理により一層向上しBN粒子表面に均一
に分散されているためと考えられる。
【００１５】さらに、TiO2を添加することにより２成分
系（焼結助剤）に比べて焼結体組織が一層微細となり、
また柱状晶の成長がより顕著となり強度の向上に寄与す
ることを見い出した。特にTiO2を添加した系の組織には
異常に大きな粒子が少なく、ほとんど均一な組織が得ら
れている。本発明において、TiO2とそれ以外の助剤との
添加比を1.0 以下に限定したのは、緻密な焼結体は得ら
れるが、強度は逆に低下するからであり、好ましい添加
量は、添加比で0.2 付近の時に最も高い強度を示す。
系（焼結助剤）に比べて焼結体組織が一層微細となり、
また柱状晶の成長がより顕著となり強度の向上に寄与す
ることを見い出した。特にTiO2を添加した系の組織には
異常に大きな粒子が少なく、ほとんど均一な組織が得ら
れている。本発明において、TiO2とそれ以外の助剤との
添加比を1.0 以下に限定したのは、緻密な焼結体は得ら
れるが、強度は逆に低下するからであり、好ましい添加
量は、添加比で0.2 付近の時に最も高い強度を示す。
【００１６】以下本発明の実施例について、添付図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【００１７】
【実施例】本発明の実施例として、シリコンジイミドの
熱分解法（平均粒径0.2 μｍ，α化率97％）、及び金属
シリコンの直接窒化法（平均粒径0.9 μｍ，α化率92
％）により生成されたSi3N4 粉末に焼結助剤としてY
2O3，MgAl2O4 ，Al2O3 ，ZrO2，（TiO2）等を用いSi3N
4 粉末に対して５〜15％を添加する。更にBN粉末を表１
に示すような割合で混合（Si3N4 ボールミル）する。次
に20MPa の圧力で加圧成形し、その成形体を薄ゴムに詰
め真空封入後CIP （冷間静水圧加圧法）にて３００MPa
の圧力で加圧後、この成形体をＮ2 雰囲気中の炉内で焼
結させた。
熱分解法（平均粒径0.2 μｍ，α化率97％）、及び金属
シリコンの直接窒化法（平均粒径0.9 μｍ，α化率92
％）により生成されたSi3N4 粉末に焼結助剤としてY
2O3，MgAl2O4 ，Al2O3 ，ZrO2，（TiO2）等を用いSi3N
4 粉末に対して５〜15％を添加する。更にBN粉末を表１
に示すような割合で混合（Si3N4 ボールミル）する。次
に20MPa の圧力で加圧成形し、その成形体を薄ゴムに詰
め真空封入後CIP （冷間静水圧加圧法）にて３００MPa
の圧力で加圧後、この成形体をＮ2 雰囲気中の炉内で焼
結させた。
【００１８】なお、本実施例で使用したB2O3は上記のSi
3N4 を原料として、事前に大気雰囲気炉によって、熱処
理して製造されたものである。この熱処理条件は温度が
900℃で行った。本実施例による焼結体のミクロ組織写
真を図１に示す。この写真はＳＥＭ（走査型電子顕微
鏡）による4000倍のものである。この写真中で棒状で長
く伸びたSi3N4 の間を、焼結助剤が絡みあって、ガラス
状物質として埋めている。一方、BNは、写真面に垂直方
向に層状に認められ、この層状のものがほぼ均一に存在
する場合に良好な潤滑性が付与される。本実施例では、
B2O3の作用によって、このBNの緻密化阻害要因を改善し
て、相対密度で98％以上の良好な緻密化を得ている。
3N4 を原料として、事前に大気雰囲気炉によって、熱処
理して製造されたものである。この熱処理条件は温度が
900℃で行った。本実施例による焼結体のミクロ組織写
真を図１に示す。この写真はＳＥＭ（走査型電子顕微
鏡）による4000倍のものである。この写真中で棒状で長
く伸びたSi3N4 の間を、焼結助剤が絡みあって、ガラス
状物質として埋めている。一方、BNは、写真面に垂直方
向に層状に認められ、この層状のものがほぼ均一に存在
する場合に良好な潤滑性が付与される。本実施例では、
B2O3の作用によって、このBNの緻密化阻害要因を改善し
て、相対密度で98％以上の良好な緻密化を得ている。
【００１９】これらの焼結体の室温４点曲げ強度（JIS-
R-1601）を測定し、その平均強度を表１に合わせて示
す。焼結体の相対密度はｎ−ブタノール置換法で求めた
嵩密度を理論密度で除して得た値である。
R-1601）を測定し、その平均強度を表１に合わせて示
す。焼結体の相対密度はｎ−ブタノール置換法で求めた
嵩密度を理論密度で除して得た値である。
【００２０】
【表１】
【００２１】〔比較例〕次に、比較例として実施例と同
様な方法で成形した後、この成形体を表２に示す条件で
Ｎ2 雰囲気中で焼結させ、その特性値を表２に合わせて
示す。
様な方法で成形した後、この成形体を表２に示す条件で
Ｎ2 雰囲気中で焼結させ、その特性値を表２に合わせて
示す。
【００２２】
【表２】
【００２３】比較例表２の焼結助剤は全てY2O3−MgAl2O
4 系を使用したものであるが、その他のどれかの条件
が、本発明範囲外であり、表１の本発明に比較して相対
密度および室温強度が低く、その特性としては機械部材
の低グレードのものへの適用に留まる。
4 系を使用したものであるが、その他のどれかの条件
が、本発明範囲外であり、表１の本発明に比較して相対
密度および室温強度が低く、その特性としては機械部材
の低グレードのものへの適用に留まる。
【００２４】〔摺動特性〕Si3N4 とBNを複合化すること
により摺動特性が著しく向上した。図４（ａ）にリング
onディスク試験機を示す。この図でリング１は相手材料
からなり、ディスク２は試験材からなり、これらを荷重
付加状態で回転して摺動時の摩擦抵抗を測定する。各種
材料の摩擦係数の測定結果を図２〜図４に示す。まず、
図２においては、カーボンをリングとして、ディスクに
は、本発明材のSi3N4 にBNを５または10％を添加したも
のと、比較材としてAl2O3 を選んで試験したものであ
る。
により摺動特性が著しく向上した。図４（ａ）にリング
onディスク試験機を示す。この図でリング１は相手材料
からなり、ディスク２は試験材からなり、これらを荷重
付加状態で回転して摺動時の摩擦抵抗を測定する。各種
材料の摩擦係数の測定結果を図２〜図４に示す。まず、
図２においては、カーボンをリングとして、ディスクに
は、本発明材のSi3N4 にBNを５または10％を添加したも
のと、比較材としてAl2O3 を選んで試験したものであ
る。
【００２５】本発明の摩擦係数は、カーボンに対するAl
2O3 に比較して回転数の測定全範囲において、低く良好
な結果を示している。図３は試験荷重を変化させ、その
時の摩擦係数を同一材料どうしで測定したもので、本発
明のSi3N4 ＋BNは比較材のSi3N4 単体およびSKH51 に比
較して、荷重の増大に対して摩擦係数の増加が緩慢であ
り、焼付き限界荷重が最も大きい。
2O3 に比較して回転数の測定全範囲において、低く良好
な結果を示している。図３は試験荷重を変化させ、その
時の摩擦係数を同一材料どうしで測定したもので、本発
明のSi3N4 ＋BNは比較材のSi3N4 単体およびSKH51 に比
較して、荷重の増大に対して摩擦係数の増加が緩慢であ
り、焼付き限界荷重が最も大きい。
【００２６】図４においては、の本発明材料と金属
（SKH51 ）との摩擦係数はの金属（SKH51 ）どうしの
場合に比べて荷重負荷が大きいにも関わらず約10分の１
以下のレベルである。また、のSi3N4 材料と金属（SK
H51 ）との摩擦係数と比較しても同様に荷重負荷が大き
いにも関わらず約５分の１レベルであり、BNとの複合化
の効果が顕著であることがわかる。
（SKH51 ）との摩擦係数はの金属（SKH51 ）どうしの
場合に比べて荷重負荷が大きいにも関わらず約10分の１
以下のレベルである。また、のSi3N4 材料と金属（SK
H51 ）との摩擦係数と比較しても同様に荷重負荷が大き
いにも関わらず約５分の１レベルであり、BNとの複合化
の効果が顕著であることがわかる。
【００２７】
【発明の効果】本発明の窒化珪素焼結体は、潤滑剤とし
て窒化硼素の焼結阻害性を解消して、有効に添加し焼結
することによって、その機械部品としての自己潤滑性を
顕著に向上する。また、本発明は窒化珪素を熱処理する
ことによって得られる酸化硼素を焼結助剤として添加す
ることによって、焼結時の緻密化を促進し、窒化珪素の
焼結体としての機械特性を改善し、さらに製造コストの
低減に寄与する。
て窒化硼素の焼結阻害性を解消して、有効に添加し焼結
することによって、その機械部品としての自己潤滑性を
顕著に向上する。また、本発明は窒化珪素を熱処理する
ことによって得られる酸化硼素を焼結助剤として添加す
ることによって、焼結時の緻密化を促進し、窒化珪素の
焼結体としての機械特性を改善し、さらに製造コストの
低減に寄与する。
【図１】本発明に係る焼結体のミクロ組織の走査電子顕
微鏡写真である。
微鏡写真である。
【図２】本発明の実施例に係るカーボンを相手材とした
潤滑特性を示す図である。
潤滑特性を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係る荷重と潤滑特性の関係を
示す図である。
示す図である。
【図４】本発明の実施例に係る試験方法および相手リン
グの磨耗量と荷重との関係を示す図であり、（ａ）試験
方法、（ｂ）摩擦係数を示す図である。
グの磨耗量と荷重との関係を示す図であり、（ａ）試験
方法、（ｂ）摩擦係数を示す図である。
１…リング ２…ディスク
Claims (3)
- 【請求項１】 固体潤滑剤として窒化硼素（BN）を３〜
15wt％、および残部が焼結助剤および窒化珪素からなる
ことを特徴とする窒化珪素−窒化硼素複合焼結体。 - 【請求項２】 窒化珪素に焼結助剤を５〜15wt％、硼素
化合物を３〜15wt％添加し焼結してなる窒化珪素−窒化
硼素複合焼結体の製造方法において、該硼素化合物は窒
化硼素と酸化硼素（B2O3）からなり、酸化硼素は全窒化
硼素に対し15〜40wt％の割合とし、かつ酸化硼素は窒化
硼素の熱処理により生成することを特徴とする窒化珪素
−窒化硼素複合焼結体の製造方法。 - 【請求項３】 前記焼結助剤は、酸化チタン（TiO2）を
含有し、該酸化チタンとその他の焼結助剤の添加比が1.
0 以下である請求項２記載の窒化珪素−窒化硼素複合焼
結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7120366A JPH08295570A (ja) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | 窒化珪素−窒化硼素複合焼結体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7120366A JPH08295570A (ja) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | 窒化珪素−窒化硼素複合焼結体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08295570A true JPH08295570A (ja) | 1996-11-12 |
Family
ID=14784425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7120366A Pending JPH08295570A (ja) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | 窒化珪素−窒化硼素複合焼結体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08295570A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1298106A1 (en) * | 2001-04-20 | 2003-04-02 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Silicon nitride based composite sintered product and method for production thereof |
| CN114195538A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-03-18 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种致密六方氮化硼陶瓷材料的制备方法 |
-
1995
- 1995-04-24 JP JP7120366A patent/JPH08295570A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1298106A1 (en) * | 2001-04-20 | 2003-04-02 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Silicon nitride based composite sintered product and method for production thereof |
| EP1298106A4 (en) * | 2001-04-20 | 2007-04-04 | Sumitomo Electric Industries | COMPOSITE FRITTE PRODUCT BASED ON SILICON NITRIDE AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME |
| CN114195538A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-03-18 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种致密六方氮化硼陶瓷材料的制备方法 |
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