JPS5864278A - 非酸化物セラミツクスの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発−は高温強直が＾く、高密度を有する非酸化物す
なわち電化物中炭化物のセラミックス焼結体の製造法に
＠するものである。

轍近、セラミックス材料％に耐熱性材料としてのセラミ
ックスの開発が盛んに行なわれてお９、なかでも高温に
おいて安定な耐熱性物質である共！Ｎ軸合性化合物、４
１に窒化珪素（５ＩＩＮ４　）、炭化珪素（ＳｉＣ）が
非常圧すぐれた材料であることが知られている。

一般にセラミックスは、原料セラミックス粉末を成形焼
結して使用されるものであるが、別ＩＮ４、ＳｉＣなど
の場合は、一般の酸化物セラミックスと異なり、Ｓ焼結
性物質である丸め、率醜組成たとえば５ＩＩＮ４粉末の
みを焼結しても緻密な焼結体を得ることは内部である。

このためＳｉ、Ｎ４粉末などの場合には、Ｍｇｏ　。

Ａｔ、０．、Ｙ、０．、ＣａＯ２、ＢｅＯなどの酸化物
粉末を焼結助剤として添加して焼結することが行われて
いる。

しかして、このような焼結助剤を加えたセラミックス粉
末を使用して通常行われているプレス成形ｔして真空あ
るいは常圧で加熱焼結する方法は、焼結コストが低く工
業的に有用であるが、Ｓｉ３Ｎ２の場合焼結しても微孔
はそのまま残存するので、この方法では尚密度な焼結体
を得ることができないＯ これ九対し、＾漏下で加圧しながら焼結するホットプレ
ス法によれば、よ）緻密な焼結体を得ることがで寝るが
、この焼結体ｔｉ−温においてＩｊ１度低下が生ずる欠
点があ）、また焼結コストも−くなる。

この＾温における＊＊低下は、焼結助剤の添加によ３１
５ｉｌＮ４の粉末界ＩＱＫｍ融点物質が生成することＫ
よる−のであると考えられ、焼鮎助舜１に使用する場合
扛不可避である。

さらに焼結助剤の混合割合ｔ−減少し、あるいは焼結助
薊會添加せずに高圧ガス雰囲気中で焼結し九す、鋤完成
製などで粉末に瞬間的に高圧を加えて粉砕し友のち、焼
結するなどの方法が試みられているが、何れの方法も焼
結コストが＾く、また＾−ＩＪｋ直の低下現象が残る欠
点があり、工業的な７１法としては成功していない。上
記の間亀はＳｉＣの場合に４ｈ同様である。

本究明者らはｓ　Ｓｉ、Ｎ４粉末、りＩｃ粉本等の非酸
化物セラミックス粉末について緻密で温湯強度の＾い焼
結体′ｆｒ得るべく種々検討を行い、さきに非酸化−セ
ラミックス粉末成形体の焼結に先立って該成形体をＨ，
、ＧＯなどの還元性ガスの減圧雰囲気下、ある％Ａ＃ｉ
諷圧′＃曲気と真空＃１気の交互１１以上の繰返し、あ
るいはまた上紀遡元性双スリプラズマ雰囲気下などで活
性化処理する方法を発明し、これＫよって非酸化物セラ
ミックスの鹸化机象により止じている酸化層ｔ−除去し
て１ｍＩ温特性の劣化を解消しうろことを蒐出しえ。

しかして本発明者らはこれよりさらに焼結の進行を促進
させるべく検討を行った結果、上記した焼＃ｈ前の活性
化処理より前に非酸化物セラミックス粉末成形体を酸化
処理してやるならば駄粉末の内部まで酸化が進行し、こ
の酸化層を次の活性化処理で除去することによ）、粉末
内部のさらに活性な部分が表面となってより焼結が促進
されることを知得し、この発明に至ったものである。

卸ち、この究明は非酸化物セラミックス粉末をプレス成
形勢によって圧粉成形体としたのち、この成形体を焼結
炉に１ａ填し、該炉内を真空にして昇温を開始し、１０
００〜１８００℃に達したところでＯｌあるいはＨ，０
を１〜１〇−含む非酸化性ガス（例えばＡｒ　、Ｈａガ
ス）を炉内に導入してまず成形体の酸化処理を行い、そ
の使同温度に維持して還元性ガス（ｈえばＣＯガス）の
減圧１１囲気として活性化処理を施こす。

次いでＮ、ガス勢の非敵化性雰Ｈ気下で１６００〜！！
８０Ｇ’ＣＫＪＪ＋温して１〜５時間保持して焼結を打
うものであり、これによってよりＩＩＭ密で高温強度の
＾い焼結体を得ることができるのである。。

この究明において、酸化処理は０寓ｔ　１〜１０チ仙Ｎ
、ガス雰囲気下で行うことが好ましい。

これは、１−以下では酸化処理の効果がなく、また１０
％以上では成形体表面部が過＆［酸化し、久の活性化処
理で十分活性化できないからである。

また酸化ＪＡ１ｊｊＡ（ＤｌｋＫ行う活性化処理として
は、（１）　　Ｍ１元性ガスの減圧雰囲気下、（２）還
元性ガスの減圧雰囲気下と真空雰囲気の交互１−以Ｅの
繰返し、 （３）　　還元性ガスのプラズマ雰囲気下の例れでもよ
いが、その活性化処理温度は焼結温に以ドであることが
必要である。

還元性ガスとしてはＣＯガス、ＨよガスまたはＣＯガス
とＨ，ガスの混けが適当である。

セしてこの酸化処理とてれＫｆｔｉｃ＜活性化錫塩は１
回以上繰返すことが非酸化物セラミックス粉末の内部ま
で酸化を進行せしめ、次いで七の讃化層を還元させて活
性な表面部分を増大させることによって焼結の進行をよ
り促進させ、緻密なｗ８Ｍ体を得るうえから好ましい。

上記のようにして酸化処理、活性化処理を何った非酸化
物セラミックス粉末成形体の焼結はＮ８ガスなどの非酸
化性雰囲気下、１６００〜２８００℃、１〜５時間で行
うのがよい。１６００℃以下でＦｉ淑穎化が十分に？Ｔ
われずまた２３００℃以上になると別、Ｎ４やＳｉＣな
どの主成分の分解反応が激しくなってやはり緻密化が十
分にはなされないためである。

以下この発明を実施例により評細に説明する。

実施例１ α型金９０囁含むＳｉ３Ｎ、　（西独シュタルク社製ン
１００ｔに対してＭ２Ｏ５ｆ　’にボールミルで混合し
粉砕１ｆｒ打った。

この粉末Ｖ酸素分析をしたところ５．１１に菫饅でめっ
た。

この粉末を２ｔ／−の圧力で長さ４０箇、−４０ｍｍ、
・厚さ１０■の板に成形したのち、焼結炉内に装填した
。そして炉内を真空（真空良８Ｘ１０−’ａｔｍ）Ｋし
たのち昇温をはじめ、１８００℃に達したところでこの
温飯に＆持して０．１５　ａｔｍまで０１ｋ５−含むＮ
□ガスを導入し、次いで−たん真空（真！に＆　５　Ｘ
　１０−’　ａｔｍ　）Ｋ　してからＣＯガスを尋人し
、０．１５　ａｔｍとして併気パルプｔ−ａ１１ｊＩｌ
ｋシた。

そしてこの操作を８１繰返した。

その後炉内ｔ−ｈ度真空にしたのち炉内に鍋純度（りＮ
、カス（純！１９９．９９９ｓ）ｔ−４人した。

でして炉内圧力をＩ　ａｔｍにしたのち昇温し、１８０
０℃に２時間銖持して焼結を打った。

比較として四じ成形′ＪＩ！ｉを１８００℃の処理をせ
ずに直接焼結したもの、および１８００℃でＣＯガスの
み尋人した＆に焼結したもの會も作成し、炉を十分に冷
却後、これらの焼結体を炉から取出し、５０個の試験片
に切断して酸素含有量や曲げ強さなどのテストを行った
ところ第１表の結果が優られた。

第　ｌ　表 値、Ｊは標準偏差を示すものである。

実施例２ 実施例ｉごνけるＣＯガス害入會Ｈ８ガス導入にかえた
以外會ユ何ｒＬ４実施例１と同体の味杆で随化処理、宿
性化処理ｔｌｋ焼結を行ったが、実施例１と１０Ｊじく
徐ｒｓ偏走の小さいすぐ扛た曲ｒｉ強さｔπくした。

特許出願人　　住友電気工業株式会社 同　代理人　　弁理士　和　１）　昭

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　非酸化物瘉うミックス粉末成形体を咳成形体
   の焼結温度以下で酸化処理し、次いで活性化処ａｔ少く
   ともＩＩ！ａｔ以上繰返し打ったのも非酸化性雰囲気下
   にて焼結することを特徴とする非酸化物セラミックスの
   製造法。 （２）活性化処理を還元性ガスの減圧雰囲気下、焼結ｉ
   ｌｋ鼠以下で行なうことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の非酸化物セラミックスの製造法。 （句　活性化処理を還元性ガスの減圧Ｉ＃囲気と真空Ｉ
   Ｆ−気の交互１１！１！Ｊ以上の繰返し状態のもとて焼
   結温度以下で行なうことを４Ｉ做とする物軒−求の範囲
   第１項記載の非酸化物セラミックスの製造法。 （４）活性化処理を還元性ガスのグッズマ′！＃囲気下
   、焼結温度以下で行なうことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の非酸化物セラミツタスＯｌ！造法。 （旬　Ｉ１１元性ガスがＣＯおよび／またＬＨ８である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項乃至・第４塊の
   −ずれかの項ｋＩｃ教の非酸化物セラミックスの製造法
   。 （・）　非酸化物セラミックスが５ｉｌＮ４であること
   。 ｔ％黴とする特許請求の範囲第１項記載の非酸化物セラ
   ミックスの製造法。 （７）　　非酸化物セラミックスがＳｉＣでめることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の非酸化物セラミ
   ックスの製造法。