JPS5895658A - 窒化ケイ素焼結体の製造方法 - Google Patents
窒化ケイ素焼結体の製造方法Info
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- JPS5895658A JPS5895658A JP56192367A JP19236781A JPS5895658A JP S5895658 A JPS5895658 A JP S5895658A JP 56192367 A JP56192367 A JP 56192367A JP 19236781 A JP19236781 A JP 19236781A JP S5895658 A JPS5895658 A JP S5895658A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
＊＠０技術分野
本発明拡窒化ケイ素焼結体Ｏ創造方法、更に評しく杜、
高強直で焼結時の寸法収縮の小さい窒化ケイ素焼錯体Ｏ
製造方１１ＥＫ関す石。
高強直で焼結時の寸法収縮の小さい窒化ケイ素焼錯体Ｏ
製造方１１ＥＫ関す石。
発＠Ｏ技術的背景と問題点
窒化ケイ素（８１ｓＮ４） Ｂ、低熱膨張係数、高熱伝
尋率Ｏため熱衝撃に強く、機械的強度は高温でも低下せ
ず、また、各種の薬品及び溶融金属に対して極めて高い
耐食性を示すセラミックスである。
尋率Ｏため熱衝撃に強く、機械的強度は高温でも低下せ
ず、また、各種の薬品及び溶融金属に対して極めて高い
耐食性を示すセラミックスである。
そ（ｌめ、その焼結体に関しては金属溶融るつは、ガス
タービン翼などの応用面が広く期待されている。
タービン翼などの応用面が広く期待されている。
８１ｓＮａの焼結体は主として次のような方法で製造さ
れている。第１０方法唸反応焼結法と呼ばれるもので、
これは、金属ケイ素（８１）の粉末で予め必ａｔ形を成
形し、この成形体を窒素気流中で約１４００℃に加熱し
て前記成形体を窒化すゐものである。この方法において
紘、窒化反応による成形体の収縮拡小さいのでそＯ寸法
変化を生じないという一点がある反面、得られ九焼結体
が多孔構造Ｋするという欠点を有する。
れている。第１０方法唸反応焼結法と呼ばれるもので、
これは、金属ケイ素（８１）の粉末で予め必ａｔ形を成
形し、この成形体を窒素気流中で約１４００℃に加熱し
て前記成形体を窒化すゐものである。この方法において
紘、窒化反応による成形体の収縮拡小さいのでそＯ寸法
変化を生じないという一点がある反面、得られ九焼結体
が多孔構造Ｋするという欠点を有する。
他の方法として杜、８１ｓＮｎの粉末に各°種の焼結助
剤（例えば、ＭｌＯ，Ｙ諺Ｏｓ ）を所定量添加して圧
着体として成形し、これを例えば黒１ＩｈＩＩ中で１７
００〜１８００ｃに加熱しながら加圧すると−うホット
プレス法がある。こＯ方法によれば、緻密質で高密度の
窒化ケイ素焼結体が得られるが、反面、ζＯ焼結時にお
ける寸法変化が大きく寸法精ｔ。
剤（例えば、ＭｌＯ，Ｙ諺Ｏｓ ）を所定量添加して圧
着体として成形し、これを例えば黒１ＩｈＩＩ中で１７
００〜１８００ｃに加熱しながら加圧すると−うホット
プレス法がある。こＯ方法によれば、緻密質で高密度の
窒化ケイ素焼結体が得られるが、反面、ζＯ焼結時にお
ける寸法変化が大きく寸法精ｔ。
高い焼結体を得ることは困難であ為。
ヒれら従来の方法における以上のような問題点を解決す
るために、例えば８１ｓＮ４０１）末とＳＩＯ初末と−
へのような焼結助剤から成る混合粉末にステアシン酸の
ような粘結剤を添加し先後、加圧して成形体とし、こｆ
Ｄ＠形体を冷気流中で加熱して成形体中の８１を窒化し
て焼結体とする方法が提案されている（特会＠ ４８−
３８４４１１号参照）。
るために、例えば８１ｓＮ４０１）末とＳＩＯ初末と−
へのような焼結助剤から成る混合粉末にステアシン酸の
ような粘結剤を添加し先後、加圧して成形体とし、こｆ
Ｄ＠形体を冷気流中で加熱して成形体中の８１を窒化し
て焼結体とする方法が提案されている（特会＠ ４８−
３８４４１１号参照）。
上記し友方法の場合、８１（）粉末が窒化するときその
系？ｉ尭熱する。し九がって、８１粉末が微細であって
全体としてＯＮｍと反応する表面積が大き−と、窒化反
応による熱量が増大しその系の温度が上昇する。温度が
８１０融点以上になると、８１全体が電化する前に８１
０粉末が塊状に凝集し、以後烏の浸透拡散が進行しに＜
＜１食、得られた焼結体が不均一となって破損、ひび割
れ等の原因を招く。
系？ｉ尭熱する。し九がって、８１粉末が微細であって
全体としてＯＮｍと反応する表面積が大き−と、窒化反
応による熱量が増大しその系の温度が上昇する。温度が
８１０融点以上になると、８１全体が電化する前に８１
０粉末が塊状に凝集し、以後烏の浸透拡散が進行しに＜
＜１食、得られた焼結体が不均一となって破損、ひび割
れ等の原因を招く。
このような事態は、用いるＳｌの粉末を粗粒とし全体と
しての表面積を小さくすれば防ぐことはで！為、しかし
表から、その場合に杜、得られた焼結体が緻密化せず、
機械的強度は低下するという一点を生じ、緻密化Ｏため
にはよシ高温での焼結を必要とする。
しての表面積を小さくすれば防ぐことはで！為、しかし
表から、その場合に杜、得られた焼結体が緻密化せず、
機械的強度は低下するという一点を生じ、緻密化Ｏため
にはよシ高温での焼結を必要とする。
尭−Ｏ＠的
本−明は、機械的強度が大きく、しかも焼結時の寸法変
化の小さい窒化ケイ素焼細体Ｏ１ｌ造方法ＯＸ供を目的
とする。
化の小さい窒化ケイ素焼細体Ｏ１ｌ造方法ＯＸ供を目的
とする。
発明の概要
本発一方法紘１粒１１２μ−以下の金属ケイ素（Ｓｌ）
Ｏ湯末と窒化ケイ素（８１ｓＮ４）の粉末と周期律表１
−１！Ｏ酸化−〇＠）末と酸化アル１＝ウム（ＡｊｓＯ
ｍ）の粉末とから賦る議会着京を、加圧成形して圧粉体
とし、ついで、鎗記圧看体を窒化焼結した後、〜得られ
え焼結−を非酸化性雰囲気中で１７５０〜１８５０ｃｅ
ｉｉｔ域で緻密化することを特徴とする。
Ｏ湯末と窒化ケイ素（８１ｓＮ４）の粉末と周期律表１
−１！Ｏ酸化−〇＠）末と酸化アル１＝ウム（ＡｊｓＯ
ｍ）の粉末とから賦る議会着京を、加圧成形して圧粉体
とし、ついで、鎗記圧看体を窒化焼結した後、〜得られ
え焼結−を非酸化性雰囲気中で１７５０〜１８５０ｃｅ
ｉｉｔ域で緻密化することを特徴とする。
本尭明方法にかかる滉合聯末において、Ｓｔ の粉末
は焼結体の原産を成形する丸めの成分であル、かつ８１
ｓＮａ源として機能する。用いゐＳｌの粉末はその粒径
が２μｍ以下であることが必要で−、２＃購を超えると
得られる焼結体が緻密化しない、また、Ｓｌの粉末は混
合粉末において６０〜９０重量俗の範囲内で含有されて
いることが好壕しく、６０重量％未満の場合には原型を
成形するときに困難性が生じひいてはそれが焼結体の高
強度化に悪影響を及ぼす、また、９０重量％を超えると
、窒化反応時の発熱量が大きくなｐすぎて、８１ の粉
末の凝集化現象を招き易すくなる。
は焼結体の原産を成形する丸めの成分であル、かつ８１
ｓＮａ源として機能する。用いゐＳｌの粉末はその粒径
が２μｍ以下であることが必要で−、２＃購を超えると
得られる焼結体が緻密化しない、また、Ｓｌの粉末は混
合粉末において６０〜９０重量俗の範囲内で含有されて
いることが好壕しく、６０重量％未満の場合には原型を
成形するときに困難性が生じひいてはそれが焼結体の高
強度化に悪影響を及ぼす、また、９０重量％を超えると
、窒化反応時の発熱量が大きくなｐすぎて、８１ の粉
末の凝集化現象を招き易すくなる。
混合粉末における周期律表ｇａｌＮＯ酸化物及びムＪｉ
ｏｓは得られる焼結体の緻密化に寄与する成分であ）、
高強度化・耐食性を高める九めに必要である０周期律表
１ａｆｅの酸化物としては、８１ｍ０ｓｅＹ＊Ｏｓ
＃ Ｌ＆ｓＯｓ ｅ Ｃｇｏｓ ＠ Ｐｒ５Ｏ
ｓ ｅ Ｎｄ雪Ｏｓ 、 ８１１１１０１ ＊
ＤＦ嘗Ｏｓ ｍＴｈへなどをあげることができる
が、これらのうち、Ｙｓ Ｏｎ 、 Ｃｇｏｓは焼結体
の特悴をとくに向上させるので好んで用いられる。
ｏｓは得られる焼結体の緻密化に寄与する成分であ）、
高強度化・耐食性を高める九めに必要である０周期律表
１ａｆｅの酸化物としては、８１ｍ０ｓｅＹ＊Ｏｓ
＃ Ｌ＆ｓＯｓ ｅ Ｃｇｏｓ ＠ Ｐｒ５Ｏ
ｓ ｅ Ｎｄ雪Ｏｓ 、 ８１１１１０１ ＊
ＤＦ嘗Ｏｓ ｍＴｈへなどをあげることができる
が、これらのうち、Ｙｓ Ｏｎ 、 Ｃｇｏｓは焼結体
の特悴をとくに向上させるので好んで用いられる。
周期律表１ａ族の酸化物の粉末の粒径はｌ＃鯛以下、Ａ
１１ａｓＯ粉末の粒ａａｏ、ｓμ簿以下の微粉末である
仁とが好ましく、それぞれ社、混合粉末の１０重量％以
下及び６１重量％以下の配合量であることが好ましい、
Ｓ金粉末において、残部は８１ｓＮ４の粉末によって構
成される。こζで５ｉｓＮａＦｉ８ｉ の窒化に伴う
発熱を抑制する機能を果す、七の粒径は焼結体を緻密化
するために２μ輌以下であることが好★しい。
１１ａｓＯ粉末の粒ａａｏ、ｓμ簿以下の微粉末である
仁とが好ましく、それぞれ社、混合粉末の１０重量％以
下及び６１重量％以下の配合量であることが好ましい、
Ｓ金粉末において、残部は８１ｓＮ４の粉末によって構
成される。こζで５ｉｓＮａＦｉ８ｉ の窒化に伴う
発熱を抑制する機能を果す、七の粒径は焼結体を緻密化
するために２μ輌以下であることが好★しい。
本発明にかかる拠金粉末は、上記した各成分を必須とし
て構成されるが、焼結体の特性を向上させる丸めに、混
合粉末には更に、窒化アルｌ＝−りム（ムＩＮ）、酸化
チタニウム（ＴｉＯｓ）、酸化ジルコ１りム（ＺｒＯｓ
）の群から選ばれる少くとも１種の鉋舎物の粉末を配合
することが好ましい、 Ａ／Ｎｏｔ＊ｏ場合に社、粒径
１ｊ１ｍ以下でその配合貴社６重量も以下、Ｔｉｅｓの
粉末の場合には、粒径ＯＪｓｗｍ以下で１重量％以下、
Ｚｒ０ｍの粉末の場合には、粒１１０．Ｉｓ＊以下で１
重量％以下に設定され為ことが好オしい。
て構成されるが、焼結体の特性を向上させる丸めに、混
合粉末には更に、窒化アルｌ＝−りム（ムＩＮ）、酸化
チタニウム（ＴｉＯｓ）、酸化ジルコ１りム（ＺｒＯｓ
）の群から選ばれる少くとも１種の鉋舎物の粉末を配合
することが好ましい、 Ａ／Ｎｏｔ＊ｏ場合に社、粒径
１ｊ１ｍ以下でその配合貴社６重量も以下、Ｔｉｅｓの
粉末の場合には、粒径ＯＪｓｗｍ以下で１重量％以下、
Ｚｒ０ｍの粉末の場合には、粒１１０．Ｉｓ＊以下で１
重量％以下に設定され為ことが好オしい。
このようにして各成分を配合して成る混金看末を、所定
の方法で加圧＃！形して所望形状ｏＦＥｅ体とする。加
圧成形は通常、室温下、１００〜ｘｏＯＭ／ｊの圧力で
行なわれる。
の方法で加圧＃！形して所望形状ｏＦＥｅ体とする。加
圧成形は通常、室温下、１００〜ｘｏＯＭ／ｊの圧力で
行なわれる。
得られた圧粉体を、ついで、烏雰囲気中て温度！２００
〜１５０００Ｋｍ成して電化焼結すゐ、このとき、発生
する反応熱を奪って窒化反応を促進させるために、Ｎ！
は通流しておくことが好ましい、圧粉体中の８１ａ窒化
されて８１ｍＮａとなシ、かつ全体が強固に焼結される
。温度が１，２００ Ｃよに低い場合に拡、上記の窒化
反応は起生ぜず、逆Ｋｔｓｏ。
〜１５０００Ｋｍ成して電化焼結すゐ、このとき、発生
する反応熱を奪って窒化反応を促進させるために、Ｎ！
は通流しておくことが好ましい、圧粉体中の８１ａ窒化
されて８１ｍＮａとなシ、かつ全体が強固に焼結される
。温度が１，２００ Ｃよに低い場合に拡、上記の窒化
反応は起生ぜず、逆Ｋｔｓｏ。
Ｃを超えると反応系を徒らに加熱するだけとｆｋ）熱エ
ネルギー的に拡不経済である。
ネルギー的に拡不経済である。
得られた窒化ケイ素焼結体は、つぎに、非酸化性雰囲気
の中で１７５０−１８８０ ＣＫ加熱して緻密化する。
の中で１７５０−１８８０ ＣＫ加熱して緻密化する。
ζＯＯ密化処理にあって拡、外部から供給する熱エネル
イーを有効たらしめ、かつ、８１１Ｎ４０ｓ発を抑制す
るために、全体を１１１１Ｉｌ！容器の中に収納して行
なうことが好ましい、非酸化性雰囲気としては１通常、
Ｎ２ガス雰−気が適用される。また、緻密化九理時の温
度が１７５００よ〉低い鳩舎には、そＯ緻密化が必ずし
も充分に違Ｊｉｃされず、逆に１０・℃を超えゐと焼結
体（０Ｍ発現象が顕著Ｋを）経済的に不興である。
イーを有効たらしめ、かつ、８１１Ｎ４０ｓ発を抑制す
るために、全体を１１１１Ｉｌ！容器の中に収納して行
なうことが好ましい、非酸化性雰囲気としては１通常、
Ｎ２ガス雰−気が適用される。また、緻密化九理時の温
度が１７５００よ〉低い鳩舎には、そＯ緻密化が必ずし
も充分に違Ｊｉｃされず、逆に１０・℃を超えゐと焼結
体（０Ｍ発現象が顕著Ｋを）経済的に不興である。
発−ｏ＊１／ｉｆ４
実施例１
１！＠１−５１１ｗｓ１−５ｌ１＠車７８．ｆ３１Ｃ７
８，８重量１り。
８，８重量１り。
粒１ｋ１４ｓｍｅｌｌｓ）ｔの粉末１０１（１０重量−
）９粒１１０−８ ｓｍ ＯＹｌ ＯａＯ粉末！！ｊ（
５重量−）１粒１１０．２５ｗ５ｏｈ４＊ｏｍ＠＠＊＠
Ｉ （Ｚ 重１１ ） ｅ 粒径ｘ、ｏｓｍＯＡｊＮ
Ｏ＠１章３ｇ（３重量９６）１粒子ｆ１０．５μ畷０Ｔ
Ｉ０，０１１＊ＧＪ＃（０，１１ｔ％”）を充分に混合
した。
）９粒１１０−８ ｓｍ ＯＹｌ ＯａＯ粉末！！ｊ（
５重量−）１粒１１０．２５ｗ５ｏｈ４＊ｏｍ＠＠＊＠
Ｉ （Ｚ 重１１ ） ｅ 粒径ｘ、ｏｓｍＯＡｊＮ
Ｏ＠１章３ｇ（３重量９６）１粒子ｆ１０．５μ畷０Ｔ
Ｉ０，０１１＊ＧＪ＃（０，１１ｔ％”）を充分に混合
した。
得られ九混合肴車を５００ｆｆ／−の圧力で加圧成形し
て、え”Ｃ＠ ｌ＄ ｗｍ横３５ｍ厚み１０ｍＯ４［Ｉ
Ｉｋ圧粉体としえ、ζＯ１Ｅ湯体Ｏ嵩ｌＩＲはｔ、Ｓ＃
／−であつ九。
て、え”Ｃ＠ ｌ＄ ｗｍ横３５ｍ厚み１０ｍＯ４［Ｉ
Ｉｋ圧粉体としえ、ζＯ１Ｅ湯体Ｏ嵩ｌＩＲはｔ、Ｓ＃
／−であつ九。
ζＯＦＥＯ体を３１／ｋｒＯｋ＆気流中で、室温から１
ｓｏｏ”ｃｔでは１００いｒＯ昇昇温変度１１００℃か
ら１４００℃までは１１’Ｃ／ＭＯ昇温速度でｍ熱し、
１４００”ＣでＳ時間保持して電化焼結しえ。
ｓｏｏ”ｃｔでは１００いｒＯ昇昇温変度１１００℃か
ら１４００℃までは１１’Ｃ／ＭＯ昇温速度でｍ熱し、
１４００”ＣでＳ時間保持して電化焼結しえ。
得られ１ＩＬ−鐘体を）＆寥−気中、１７８０℃で１２
０分間加熱鵡麿して緻密化しえ。
０分間加熱鵡麿して緻密化しえ。
焼結体の嵩密ｔ３．２３Ｍｄ、！１点−け強さ＄１１Ｃ
ｒ／ｍ／（室温）、圧粉体からの収縮率７％であつ九。
ｒ／ｍ／（室温）、圧粉体からの収縮率７％であつ九。
実施例２〜８
粒径の異なる各成分の粉末を表に示した組成で配合し、
実施例１と同様の方法で圧物体とした。
実施例１と同様の方法で圧物体とした。
圧粉体を拘気流中で表に示した焼結条件で焼結した。得
られ九焼結体の嵩一度、３点曲げ強さく室温）、収縮率
を調定した０以盾 表に示す。
られ九焼結体の嵩一度、３点曲げ強さく室温）、収縮率
を調定した０以盾 表に示す。
発明の効果
以上Ｏ説明で明らかなように、本発明方法によって得ら
れた窒化ケイ素の焼結体は、その機械的強度が高い、し
かも焼結時における収縮率が小さく寸法変化が少ないの
で、所望する形状の焼結体を寸法精度よく作製すること
ができ、その工業的価値は大である。
れた窒化ケイ素の焼結体は、その機械的強度が高い、し
かも焼結時における収縮率が小さく寸法変化が少ないの
で、所望する形状の焼結体を寸法精度よく作製すること
ができ、その工業的価値は大である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｔ 粒＃に２５ｗ５以下の金属ケイ素の粉末と窒化ケイ
ＳＯ粉末と周期律表１ａ族の酸化物の粉末と酸化アルＲ
１りム０粉末とから成る混合粉末を、加圧底形して圧扮
体とし、ついで、前、配圧ＩＩ体を窒化焼結し良後。 得られた焼結体を非酸化性雰囲・気中で１７６０〜１８
３００の温度で緻密化するヒとを特徴とする窒化ケイ素
焼結体０製造方法。 １ 前記温金粉末が、更に、窒化アル１．−ラム、酸化
チタエク＾、酸化ジルコニウムから選ばれる多くとも１
１１０化合物の粉末を含有し九特許請求０＠１ｌ１１１
項記載の窒化ケイ素焼細体Ｏ調造方法。 龜 前記１舎場末が１粒＠２＃畷以下０金属ケイ素Ｏ幹
末６０〜９０重量へと粒径ｌ＃拳以下の周期律表１１ｍ
１ｉｏ酸化物０粉末１０重量％以下と粒ＳＯ，ＳμｌＲ
以下の酸化アル（ニウムの粉末５重量％以下と残Ｓａ粒
＠２ｆｉｗｉ以下Ｏ窒化ケイｇｏ粉末とから成る特許請
求の範−謳１項記載の窒化ケイ素鉤結体Ｏ製造方法。 表 前記混合粉末が、更に１粒＠ｌ細以下の窒化アル擢
エウ＾の粉末５重量％以下、粒＠０．６μ禦以下Ｏ酸化
チタニウムＯ粉末１重量以下、粒径０．５ ＃ｌ以下Ｏ
ＩＩ化ジルコニウムの粉末１重量％以下の少くなくと％
１１１４）を特徴とする特許請求の範８８３項記載の窒
化ケイ素焼結体の製造方法。 翫 前記窒化処理を、窒素ガス中、 １２０Ｇ−１００
℃の温度域で行なう特許請求の範■第１項記載の窒化ケ
イ素焼結＊０製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56192367A JPS5895658A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 窒化ケイ素焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56192367A JPS5895658A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 窒化ケイ素焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5895658A true JPS5895658A (ja) | 1983-06-07 |
| JPH0224789B2 JPH0224789B2 (ja) | 1990-05-30 |
Family
ID=16290098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56192367A Granted JPS5895658A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 窒化ケイ素焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5895658A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4578363A (en) * | 1984-01-23 | 1986-03-25 | Kennecott Corporation | Silicon carbide refractories having modified silicon nitride bond |
| JPS6344929A (ja) * | 1986-08-11 | 1988-02-25 | N R D:Kk | 衝撃圧縮による高密度セラミツクス粉末成形体の製造方法 |
| US4746635A (en) * | 1985-05-25 | 1988-05-24 | Kabushiki Kaisha Riken | High strength and high hardness alumina-zirconia-silicon carbide sintered ceramic composite and its manufacturing process |
| EP1256368A2 (en) * | 2001-05-11 | 2002-11-13 | Asahi Glass Company Ltd. | Method for sealing a silicon nitride filter and composition for sealing |
| US7588628B2 (en) | 2002-08-28 | 2009-09-15 | Noritake Co., Limited | Microporous ceramic materials |
-
1981
- 1981-11-30 JP JP56192367A patent/JPS5895658A/ja active Granted
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4578363A (en) * | 1984-01-23 | 1986-03-25 | Kennecott Corporation | Silicon carbide refractories having modified silicon nitride bond |
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| JPH0521020B2 (ja) * | 1986-08-11 | 1993-03-23 | Enu Aaru Deii Kk | |
| EP1256368A2 (en) * | 2001-05-11 | 2002-11-13 | Asahi Glass Company Ltd. | Method for sealing a silicon nitride filter and composition for sealing |
| EP1256368A3 (en) * | 2001-05-11 | 2002-12-18 | Asahi Glass Company Ltd. | Method for sealing a silicon nitride filter and composition for sealing |
| US7118706B2 (en) | 2001-05-11 | 2006-10-10 | Asahi Glass Company, Limited | Method of sealing a silicon nitride filter |
| US7588628B2 (en) | 2002-08-28 | 2009-09-15 | Noritake Co., Limited | Microporous ceramic materials |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0224789B2 (ja) | 1990-05-30 |
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