JPS59184770A - 窒化珪素焼結体およびその製造法 - Google Patents
窒化珪素焼結体およびその製造法Info
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- JPS59184770A JPS59184770A JP58057915A JP5791583A JPS59184770A JP S59184770 A JPS59184770 A JP S59184770A JP 58057915 A JP58057915 A JP 58057915A JP 5791583 A JP5791583 A JP 5791583A JP S59184770 A JPS59184770 A JP S59184770A
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/584—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
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- C04B35/597—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon oxynitride, e.g. SIALONS
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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】
本発明は高温強度および面温りリープ符性に特に愛れた
窒化珪素焼結体およびその製造法に関するものである。
窒化珪素焼結体およびその製造法に関するものである。
一般に窒化珪素焼結体は金属に比べ比較的高温度におい
て恢れた機械的特性を有しているので、高温での作動を
目的とするカスタービン用部品、断熱エンジン用部品、
尚混用ボールベアリング、谷柿尚渦炉用部品寺の横危A
′A料として最近特に注目されている。
て恢れた機械的特性を有しているので、高温での作動を
目的とするカスタービン用部品、断熱エンジン用部品、
尚混用ボールベアリング、谷柿尚渦炉用部品寺の横危A
′A料として最近特に注目されている。
従来の窒化珪素焼結体は、例えば窒化珪素原料粉末にM
gO、At208. Y2O3,0eO2等から選はれ
る焼結助剤を加え、非酸化性雰囲気中で無加圧あるいは
加圧状態で焼結する方法、si′e未成形体を窒素カス
中で焼成する反応焼結法あるいはS1粉末にM2O、A
t、08. Y2O3等の焼結助剤を加えた成形体を屋
累カス中で反76焼結した後、更に高温で無加圧あるい
は加圧状態で焼結する方法等が知られている。
gO、At208. Y2O3,0eO2等から選はれ
る焼結助剤を加え、非酸化性雰囲気中で無加圧あるいは
加圧状態で焼結する方法、si′e未成形体を窒素カス
中で焼成する反応焼結法あるいはS1粉末にM2O、A
t、08. Y2O3等の焼結助剤を加えた成形体を屋
累カス中で反76焼結した後、更に高温で無加圧あるい
は加圧状態で焼結する方法等が知られている。
しかしながら、従来のを化珪素焼結体のうち、無加圧焼
結法によって得られる窒化珪素焼結体部品等は、141
00″Cぐらいの高温度で使用すると高温強度の不足か
ら耐久性に極めて乏しいものであった。また、加圧焼結
すなわちホットプレス法あるいはホットアイソスタテイ
タブレス法により得られる焼結体の場合は、製品形状の
大型化、複釦化、量産化に際し技術面および価格面の画
面で部「決困難な致館的問題がある。
結法によって得られる窒化珪素焼結体部品等は、141
00″Cぐらいの高温度で使用すると高温強度の不足か
ら耐久性に極めて乏しいものであった。また、加圧焼結
すなわちホットプレス法あるいはホットアイソスタテイ
タブレス法により得られる焼結体の場合は、製品形状の
大型化、複釦化、量産化に際し技術面および価格面の画
面で部「決困難な致館的問題がある。
本発明の窒化珪素焼結体およびその製造法は、従来のこ
れらの欠点を解決し、筒温強度、尚鍋クリープ特性に愛
れた窒化珪素焼結体およびそのちε紐体を無加圧焼結法
により安価で容易に製造することが可能な堅化珪素焼結
体の製造法を得ることを目的としたものである。
れらの欠点を解決し、筒温強度、尚鍋クリープ特性に愛
れた窒化珪素焼結体およびそのちε紐体を無加圧焼結法
により安価で容易に製造することが可能な堅化珪素焼結
体の製造法を得ることを目的としたものである。
本発明は5i8N、 、 MgO、Al2O8の特定割
合よりなる調合物を窒素又は不活性カスシ上吐気中で無
加圧焼結することにより、に゛L結紐体5i8N、結晶
を主成分とし、第2相としてマダイ・シウムザイアロン
結晶およびフォルステライト結晶のいずれか1つ以上を
含む高温強度および高′/+rAクリープ特性に後れた
全く新しい窒化珪素焼結体を究明したことに基づくもの
である。
合よりなる調合物を窒素又は不活性カスシ上吐気中で無
加圧焼結することにより、に゛L結紐体5i8N、結晶
を主成分とし、第2相としてマダイ・シウムザイアロン
結晶およびフォルステライト結晶のいずれか1つ以上を
含む高温強度および高′/+rAクリープ特性に後れた
全く新しい窒化珪素焼結体を究明したことに基づくもの
である。
すなわち、本発明のハヒ紐体はM、OおよびAl2O8
の合量が6風量%を越え80重足%以1でそのMgO/
A7o の11(欧化が4f〜19であり、かう残部
8 が主としてS l a N 4よりなる窒化珪素焼結体
であって、特にSi3N、の主結晶の他に第2相として
一般式M9v2S 1a−y+V2A ly −x O
y N s −y (ただしo<x<y<s )好まし
くはo 、 9 <x/、、で表わされるマグネシウム
ライアロン結晶又は一般式M、SiO,で表わされるフ
ォルステライト結晶のいずれか1つ以上を含む規ね11
体である。
の合量が6風量%を越え80重足%以1でそのMgO/
A7o の11(欧化が4f〜19であり、かう残部
8 が主としてS l a N 4よりなる窒化珪素焼結体
であって、特にSi3N、の主結晶の他に第2相として
一般式M9v2S 1a−y+V2A ly −x O
y N s −y (ただしo<x<y<s )好まし
くはo 、 9 <x/、、で表わされるマグネシウム
ライアロン結晶又は一般式M、SiO,で表わされるフ
ォルステライト結晶のいずれか1つ以上を含む規ね11
体である。
本発明の至化珪素焼結体を史にJトシ<説明する。
第1図は不発明の焼結体を透過型′電子顕倣蜆で銭察し
た倣仔j危を示ず4具であり、■が5i8N、結晶、2
がマグネシウムサイアロン結晶、3がフォルステライト
結晶である。各結晶の1+1」にはカラスはd3められ
ず、結晶同士がZjf iJに結合していることか一!
11」る。またマダイシウムサイアロン結晶のりおよび
Al含イJhtを各々の特′1′:1ミX線強反より分
析し)一般式MyX/2 S l a −y+x/□A
1y−x Oy N B−y中のXとyの比x/yに
換算するとその比は0.90以上となっている。
た倣仔j危を示ず4具であり、■が5i8N、結晶、2
がマグネシウムサイアロン結晶、3がフォルステライト
結晶である。各結晶の1+1」にはカラスはd3められ
ず、結晶同士がZjf iJに結合していることか一!
11」る。またマダイシウムサイアロン結晶のりおよび
Al含イJhtを各々の特′1′:1ミX線強反より分
析し)一般式MyX/2 S l a −y+x/□A
1y−x Oy N B−y中のXとyの比x/yに
換算するとその比は0.90以上となっている。
以上のMl+ <不発明の焼結体の似悔危+’1 %主
或匁分のSi8N4結晶の粒界が、第2相であるマグネ
シウムサイアロン結晶と7オルステライト結晶とによっ
て構成きれ、実質的にSi8N4の結晶粒界が死金にマ
グネシウムサイアロン結晶、フォルステライト結晶等の
第2相に結晶化したものであって、それによりをれた高
温強度、昼温りリープ材性を有するものである。
或匁分のSi8N4結晶の粒界が、第2相であるマグネ
シウムサイアロン結晶と7オルステライト結晶とによっ
て構成きれ、実質的にSi8N4の結晶粒界が死金にマ
グネシウムサイアロン結晶、フォルステライト結晶等の
第2相に結晶化したものであって、それによりをれた高
温強度、昼温りリープ材性を有するものである。
一般に5i8N、は単独では極めて焼結性に乏しい。
そのため無加圧′JA範により高密度化するには、ヵ゛
己成過程で液相を生成するかL結促進剤等の5i8N、
の緻密化を助ける物質を加える必安がある。その物質は
焼成過程で取札となり、818N4の歎wl化に極めて
有効な役k」を朱たずが、乃゛ε結終了後納品れL界に
カラスとして残任し、焼石外の高温強jすを+jk下す
るJ東回となる。
己成過程で液相を生成するかL結促進剤等の5i8N、
の緻密化を助ける物質を加える必安がある。その物質は
焼成過程で取札となり、818N4の歎wl化に極めて
有効な役k」を朱たずが、乃゛ε結終了後納品れL界に
カラスとして残任し、焼石外の高温強jすを+jk下す
るJ東回となる。
しかし本発明で限定される組成のM、OおよびAl2O
8を含有する焼結体では、焼成過程においてますS工、
My 、 At、 O、Nよりなる散Ahaが生成し
、次−にこの液不目の助けによりSi8N4.のボ・り
苗化が促辿どれ焼結体の上皮が向上し、jlり俊にイ1
;成した液相の大部分がマグネシウムサイアロン結晶フ
ォルステライト結晶に結晶化し、カラスとして残留する
量が非常に少なくなるものである。
8を含有する焼結体では、焼成過程においてますS工、
My 、 At、 O、Nよりなる散Ahaが生成し
、次−にこの液不目の助けによりSi8N4.のボ・り
苗化が促辿どれ焼結体の上皮が向上し、jlり俊にイ1
;成した液相の大部分がマグネシウムサイアロン結晶フ
ォルステライト結晶に結晶化し、カラスとして残留する
量が非常に少なくなるものである。
マグネシウムサイアロン結晶およびフォルステライト結
晶組の結晶はカラスに比べ成分イオンの移1hII速度
が格段に遅いため、高温で応力を受けた場合においても
、塑性変形を起こしにくい0このため、これらの結晶を
b l a N 4結晶の結晶粒界に含み、しかもカラ
スかほとんどない本発明の焼結体は、高温強度および高
温クリープ特性か;t* k二重に向上したものである
。
晶組の結晶はカラスに比べ成分イオンの移1hII速度
が格段に遅いため、高温で応力を受けた場合においても
、塑性変形を起こしにくい0このため、これらの結晶を
b l a N 4結晶の結晶粒界に含み、しかもカラ
スかほとんどない本発明の焼結体は、高温強度および高
温クリープ特性か;t* k二重に向上したものである
。
そして本先明の焼結体は5i8N、結晶が98〜65永
尿%、マグネシウムサイアロン結晶か25〜o、1爪垣
%および/またはフォルステライト結晶か15〜0.1
MJi%、カラスが1爪h%以−トよりなり、更に相対
密度が95%以上であるので、高温強度および高温クリ
ープ特性のいずれもか極めて愛れたものとなっている。
尿%、マグネシウムサイアロン結晶か25〜o、1爪垣
%および/またはフォルステライト結晶か15〜0.1
MJi%、カラスが1爪h%以−トよりなり、更に相対
密度が95%以上であるので、高温強度および高温クリ
ープ特性のいずれもか極めて愛れたものとなっている。
従って不発明の焼結体のMgOおよびAl2O8の合量
が6亀畝%を越え30重重%以下であることは極めて大
切なことであり、6車量%以下では焼結体のMW化が不
十分で相対密度が低く実用的な弛度が得られず、一方3
0車量%を越えるとri’l記第2相が十分結晶化せず
、ガラスの割合か増え、高温強度の低下を招くので好ま
しくない。
が6亀畝%を越え30重重%以下であることは極めて大
切なことであり、6車量%以下では焼結体のMW化が不
十分で相対密度が低く実用的な弛度が得られず、一方3
0車量%を越えるとri’l記第2相が十分結晶化せず
、ガラスの割合か増え、高温強度の低下を招くので好ま
しくない。
又、’!70/A l。(7)車it比を4〜19とす
るのは、8 ■量比が4未満の組成および19を越えた組成のいずれ
においても、第2相の結晶化が不十分でガラスのまま残
存し、高い高温強度が得られないためである。
るのは、8 ■量比が4未満の組成および19を越えた組成のいずれ
においても、第2相の結晶化が不十分でガラスのまま残
存し、高い高温強度が得られないためである。
更に\一般式MtJx/ ”1a−y+x/2”y−x
Oy N5−y(ただしo<xくy<s )で表わさ
れるマグネシウムサイアロン結晶の組成が、Xとyの比
で+1 、9 <x/yとしたのは、V9が0.9未渦
の場合、マダイ・シウムサイアロン結晶およびフォルス
テライト結晶の安定性が不十分で高温でカラス化しやず
〈クイ−ましくないためである。
Oy N5−y(ただしo<xくy<s )で表わさ
れるマグネシウムサイアロン結晶の組成が、Xとyの比
で+1 、9 <x/yとしたのは、V9が0.9未渦
の場合、マダイ・シウムサイアロン結晶およびフォルス
テライト結晶の安定性が不十分で高温でカラス化しやず
〈クイ−ましくないためである。
又、焼結体の相対密度が95%以上で、空気中における
1400°Cでの四点曲げ強度が30”9/1nn2以
上としたのは、高温機械部品用材料に必妥な開気孔が実
質的に無く、かつ実用的な高温強度を有するという特性
を満足するためである。なお、第2図に本発明の組成限
定範囲を示しておく。
1400°Cでの四点曲げ強度が30”9/1nn2以
上としたのは、高温機械部品用材料に必妥な開気孔が実
質的に無く、かつ実用的な高温強度を有するという特性
を満足するためである。なお、第2図に本発明の組成限
定範囲を示しておく。
以下、本発明の冨化珪素焼結体の製造方法を第3図に示
す工程図に基づいて詳述する。酸素含有+獄が2 !l
f 、FM、%以下、好ましくは1.52Jf、kt%
以下の高純度¥化珪素原料粉米に、品純度おすOお・よ
びAl2O8粉末をその合量が6恵坩%を越え80東磁
%以下で、かつM90/At2o8の車鼠比を4〜19
となるように調整して加える。この調合物を回転ミル、
振動ミル、アトライターミル等により粉砕する。湿式粉
6′C1乾式粉砕いずれでもかまわないが、Si3N、
の酸化をできるたけ防ぐため、粉砕妹体はベンゼン、キ
シレン、エーテル等か好ましく、史に谷d〜内は3≦素
を充j呉する方か打丁しい。
す工程図に基づいて詳述する。酸素含有+獄が2 !l
f 、FM、%以下、好ましくは1.52Jf、kt%
以下の高純度¥化珪素原料粉米に、品純度おすOお・よ
びAl2O8粉末をその合量が6恵坩%を越え80東磁
%以下で、かつM90/At2o8の車鼠比を4〜19
となるように調整して加える。この調合物を回転ミル、
振動ミル、アトライターミル等により粉砕する。湿式粉
6′C1乾式粉砕いずれでもかまわないが、Si3N、
の酸化をできるたけ防ぐため、粉砕妹体はベンゼン、キ
シレン、エーテル等か好ましく、史に谷d〜内は3≦素
を充j呉する方か打丁しい。
ti!71合物が十分微細化するまで粉砕した後、容器
から取り出し、乾燥、整粒し、成形用粉末とする。
から取り出し、乾燥、整粒し、成形用粉末とする。
この場合す「留により粉末に一時的な粘結剤であるポリ
ビニルアルコール等の成形助剤を加えてもよい。そして
この成形用粉末を静水圧プレス成形法。
ビニルアルコール等の成形助剤を加えてもよい。そして
この成形用粉末を静水圧プレス成形法。
押出成形法、射出成形法等により所望の形状に成形し、
大気圧の窒素あるいは不活性カス雰囲気中、無加圧で焼
成する。焼成温度は1650〜1850″C好ましくは
1700〜1750°C1焼成時間は0.2〜2 hr
がよい。
大気圧の窒素あるいは不活性カス雰囲気中、無加圧で焼
成する。焼成温度は1650〜1850″C好ましくは
1700〜1750°C1焼成時間は0.2〜2 hr
がよい。
なお、本発明に用いる窒化珪素原料粉末は、金属不純物
の総置が1車量%以下でα−8i8N4結晶含有量が8
omffi%以上好ましくは90]C量%以上、BET
比表面積が5〜50 m27g 好ましくは7〜20
m2/すで、平均粒径が5μm以下好ましくは2μm以
下のものを用いるとより好ましいものである。又、Mシ
0およびAl、03は純度99うふ以上、平均粒a 5
μm以下、BET比表111 +tj 5〜50 m
”7gのものか特によいが焼成することによりM、Oお
よびAl2O,になるものは全て便用司龍であり、例え
はP9丁足のMすO/Alo 組成に調整したアルコ
キシド8 加水分可動、合金水和物等も用いることもできる。
の総置が1車量%以下でα−8i8N4結晶含有量が8
omffi%以上好ましくは90]C量%以上、BET
比表面積が5〜50 m27g 好ましくは7〜20
m2/すで、平均粒径が5μm以下好ましくは2μm以
下のものを用いるとより好ましいものである。又、Mシ
0およびAl、03は純度99うふ以上、平均粒a 5
μm以下、BET比表111 +tj 5〜50 m
”7gのものか特によいが焼成することによりM、Oお
よびAl2O,になるものは全て便用司龍であり、例え
はP9丁足のMすO/Alo 組成に調整したアルコ
キシド8 加水分可動、合金水和物等も用いることもできる。
次に不発明の焼結体の製造法において、〜i化珪累原料
粉末の酸素含有示を2爪h(%原寸とすることは最も大
切で、2本flit%を越える「駿素を2む場、合は、
MgO−At208−5in2三成分よりなる低融点組
成の物質が生成し、マグネシウムサイアロン結晶および
フォルステライト結晶の生成を阻害するので高温強度の
低下が避けられない。又、焼成温度を1650〜185
0°Cとするのは、1650”C未満では、焼結が十分
進まず焼結体Vtxが低いためであり、1850°Cを
越えるとb l a N 4が分解し蒸発してしまうた
めである。
粉末の酸素含有示を2爪h(%原寸とすることは最も大
切で、2本flit%を越える「駿素を2む場、合は、
MgO−At208−5in2三成分よりなる低融点組
成の物質が生成し、マグネシウムサイアロン結晶および
フォルステライト結晶の生成を阻害するので高温強度の
低下が避けられない。又、焼成温度を1650〜185
0°Cとするのは、1650”C未満では、焼結が十分
進まず焼結体Vtxが低いためであり、1850°Cを
越えるとb l a N 4が分解し蒸発してしまうた
めである。
更に、窒化珪素原料粉末中の金属不純物の総量が1 篤
Jik%以下がよいのは、金属不純物であるFe 、
Ti 、 Cia 、 Na 、 K等の総量が1車量
%を越えると513N41M00 * Al2O8と反
応し生成する低融点のカラスの蚕か増加し、焼結体の高
温強度を低下させるからである。
Jik%以下がよいのは、金属不純物であるFe 、
Ti 、 Cia 、 Na 、 K等の総量が1車量
%を越えると513N41M00 * Al2O8と反
応し生成する低融点のカラスの蚕か増加し、焼結体の高
温強度を低下させるからである。
又、窒化珪素原料粉末中のα−8i8N4結晶含有垣を
80爪鍼%以上としたのは、出発原料中のα−b l
a N 4結晶含有尿が80重量%未満では、焼fJ体
の強度か実用的な強度に達しないためである。
80爪鍼%以上としたのは、出発原料中のα−b l
a N 4結晶含有尿が80重量%未満では、焼fJ体
の強度か実用的な強度に達しないためである。
史に、窒化珪素原料粉末のBET比表1fil槓が2〜
50 m2/ がよいのは2 、n2/、以下では焼結
性に乏り しく十分緻密化゛℃ないためであり、50m/g以上で
は粉体の凝集力が強くなり、MgOおよびAt20.粉
末との均一な混合が困難となるからであり、又平均粒径
を5μm以下としたのは5μmを越えると焼結性に乏し
く十分PI1.活化しないためである。
50 m2/ がよいのは2 、n2/、以下では焼結
性に乏り しく十分緻密化゛℃ないためであり、50m/g以上で
は粉体の凝集力が強くなり、MgOおよびAt20.粉
末との均一な混合が困難となるからであり、又平均粒径
を5μm以下としたのは5μmを越えると焼結性に乏し
く十分PI1.活化しないためである。
なお本発明の屋化珪素焼結体中の313 N 4 K?
j晶およびフォルステライト結晶は粉末X線回折法によ
り同定し、マグネシウムサイアロン結晶は特性X線分析
装置付透過型電子顕微鏡による観察で、結晶がマグネシ
ウムサイアロン特有の格子像を示しかつ、Mg、 AJ
、 Siを同時に含有することにより同定する。
j晶およびフォルステライト結晶は粉末X線回折法によ
り同定し、マグネシウムサイアロン結晶は特性X線分析
装置付透過型電子顕微鏡による観察で、結晶がマグネシ
ウムサイアロン特有の格子像を示しかつ、Mg、 AJ
、 Siを同時に含有することにより同定する。
又、マグネシウムサイアロン結晶の組成x/yは次式に
より求める。
より求める。
’J −2V(1+2R)
ここで、Rは結晶中のMgとAlのモル比M(J/At
テあり、クリ−プ速度−(C1iC11ff−Lor
i ) %デルによる薄膜定量分析法に基づいて測定す
る。強度はJIS R−1601rファインセラミック
スの曲げ強さ試験方法」に従った四点曲げ強度で、高温
クリープ特性は四点曲げ強度測定方法と同一条件で、空
気中1200°Cにて’l Okg/、Im”の#J爪
を加え歪み率0.8%のときのクリープ速度である。
テあり、クリ−プ速度−(C1iC11ff−Lor
i ) %デルによる薄膜定量分析法に基づいて測定す
る。強度はJIS R−1601rファインセラミック
スの曲げ強さ試験方法」に従った四点曲げ強度で、高温
クリープ特性は四点曲げ強度測定方法と同一条件で、空
気中1200°Cにて’l Okg/、Im”の#J爪
を加え歪み率0.8%のときのクリープ速度である。
以下、本発明の効果を具体的実施例について説門する。
実施例 1
酸素含有量1.4重量%、金属不純物含有鼠の総和がo
、9本M%、BET比表面積す、3m/9、平均粒径3
.4μmの窒化珪素原料粉末に純度98%以上、BET
比表面積12 m /LJ、平均粒径2am(DM、O
およびA12o8原料粉末を第iyに記載する配合割合
に一合した。ル司合粉禾500シ、ナイロン皮儲玉石1
に9、ベンゼン1000mlを内容積2)のプラスチッ
ク容器に入れ、窒素ガスで封じた後、回転ミルにて10
0回転/分で800時l)l!ll粉砕した。
、9本M%、BET比表面積す、3m/9、平均粒径3
.4μmの窒化珪素原料粉末に純度98%以上、BET
比表面積12 m /LJ、平均粒径2am(DM、O
およびA12o8原料粉末を第iyに記載する配合割合
に一合した。ル司合粉禾500シ、ナイロン皮儲玉石1
に9、ベンゼン1000mlを内容積2)のプラスチッ
ク容器に入れ、窒素ガスで封じた後、回転ミルにて10
0回転/分で800時l)l!ll粉砕した。
粉砕終了後、スラリーを釜素ガス中90°Cで乾燥し、
丈に目開き300μmの師をinJして整粒し、成形用
粉末とした。この粉末を200に!7/C,n2の圧力
で60 X 60 X 7 (am)に予備成形した後
、ゴム袋に包み、2,5tb 形体とした。この成形体を高純度黒鉛製ルツボに入れ、
大気圧の窒素ガス中で第1表に記載する焼成温度で80
分間無加圧焼結し、/FQ 1〜ili 11の本発明
の窒化珪累焼結体を得た。
丈に目開き300μmの師をinJして整粒し、成形用
粉末とした。この粉末を200に!7/C,n2の圧力
で60 X 60 X 7 (am)に予備成形した後
、ゴム袋に包み、2,5tb 形体とした。この成形体を高純度黒鉛製ルツボに入れ、
大気圧の窒素ガス中で第1表に記載する焼成温度で80
分間無加圧焼結し、/FQ 1〜ili 11の本発明
の窒化珪累焼結体を得た。
又、これとは別に本発明の限定範囲外のものを同一条件
でつくり比較例の焼結体くA12〜AL19〕とした。
でつくり比較例の焼結体くA12〜AL19〕とした。
そしてこれらの焼結体について相対密度、四点曲げ強度
、空気中1200’Cでのクリープ速度、結晶相等を比
較測定した。結果を第1表に示す。又、不発明の実施例
と比較例の温度・強度特性を第4図に示す。
、空気中1200’Cでのクリープ速度、結晶相等を比
較測定した。結果を第1表に示す。又、不発明の実施例
と比較例の温度・強度特性を第4図に示す。
第1表および第4図の結果から明らかなように、本発明
の窒化珪素焼結体の製造法によって得られた窒化珪素焼
結体は、518N4結晶とともに、マグネシウムサイア
ロン結晶およびフォルステライト結晶のいずれか1つ以
上が必ず生成し、全気中における1400℃での四点曲
げ強度が40に八−以上で、1200°Cでのクリープ
速度が7 X 10−’ hr−1以下をボし、比較例
の1400°Cでの強度が80にに12以下で、120
0°Cでのクリープ速度が1xlOhr 以上である
のに比べ高温での強度低下が少く、非′mに板れた特性
を有していることが認められる。特に本発明のA5 、
A6 、 A7 。
の窒化珪素焼結体の製造法によって得られた窒化珪素焼
結体は、518N4結晶とともに、マグネシウムサイア
ロン結晶およびフォルステライト結晶のいずれか1つ以
上が必ず生成し、全気中における1400℃での四点曲
げ強度が40に八−以上で、1200°Cでのクリープ
速度が7 X 10−’ hr−1以下をボし、比較例
の1400°Cでの強度が80にに12以下で、120
0°Cでのクリープ速度が1xlOhr 以上である
のに比べ高温での強度低下が少く、非′mに板れた特性
を有していることが認められる。特に本発明のA5 、
A6 、 A7 。
A、 84才1400″Cでの強度が50%12以上と
極めて恢れた特性を有する。
極めて恢れた特性を有する。
又、マグネシウムサイアロン結晶およびフォルステライ
ト結晶は各々単独で含む場合も十分愛れた特性を発揮す
るが、両方同時に含む場合に最も優れた品温強度と高温
クリープ特性を示ずことが明瞭である。
ト結晶は各々単独で含む場合も十分愛れた特性を発揮す
るが、両方同時に含む場合に最も優れた品温強度と高温
クリープ特性を示ずことが明瞭である。
実施例 2
実施例1の本発明品應4.扁5.煮6.應7゜A8に含
まれる一般式Mすx/□516−y+x/2Aly−X
OyN8−yで表わされるマグネシウムサイアロン結晶
のXとyの比x/yを測定した。結果を第2表に示す。
まれる一般式Mすx/□516−y+x/2Aly−X
OyN8−yで表わされるマグネシウムサイアロン結晶
のXとyの比x/yを測定した。結果を第2表に示す。
比較例A 16 、 A 17の値も併記した。
第2表
第2表に示すように、X今が0.9を越えるマグネシウ
ムサイアロン結晶を含む場合は141JO″Cでの四点
曲げ強度が40 臀−”以上であるが、X/yが0.9
未満では2 o kq/n−以下である。従って、焼結
体中のマグネシウムサイアロン結晶の袷が0.9以上で
ある本発明の数値限定内のものは、高温強度か特に高い
ことが確認される。
ムサイアロン結晶を含む場合は141JO″Cでの四点
曲げ強度が40 臀−”以上であるが、X/yが0.9
未満では2 o kq/n−以下である。従って、焼結
体中のマグネシウムサイアロン結晶の袷が0.9以上で
ある本発明の数値限定内のものは、高温強度か特に高い
ことが確認される。
以上述べた通り、本発明の窒化珪素焼結体およびその製
造法は所定鼠および所定比のMgOおよびAl2O8を
含む窒化珪素焼結体で、第2相としてマグネシウムサイ
アロン結晶洒および/またはフォルステライト結晶を含
むものであり、Si8N4 結晶の粒界に生成しやすい
カラスの鼠か非′吊に少いため高温強度、高温クリープ
特性に特に後れた焼結体が工業的に安価に容易に製造口
■能となったものであり、高温構造材料特に高温カスタ
ービンエンジン用部品、高温用ボールベアリング、各槓
高温炉用部品等に利用でき、工業的価値は極めて大であ
る。
造法は所定鼠および所定比のMgOおよびAl2O8を
含む窒化珪素焼結体で、第2相としてマグネシウムサイ
アロン結晶洒および/またはフォルステライト結晶を含
むものであり、Si8N4 結晶の粒界に生成しやすい
カラスの鼠か非′吊に少いため高温強度、高温クリープ
特性に特に後れた焼結体が工業的に安価に容易に製造口
■能となったものであり、高温構造材料特に高温カスタ
ービンエンジン用部品、高温用ボールベアリング、各槓
高温炉用部品等に利用でき、工業的価値は極めて大であ
る。
第1図は本発明の焼結体A7の結晶粒界を透過型電子顕
微鏡で観察した微構造を示す写真、第2図は本発明の組
成限定範囲を示した図、第3図は本発明の窒化珪素焼結
体の製造法の工程図、第4図は本発明および比較例の窒
化珪素焼結体の四点曲げ強度の温度による変化を比較し
た図である。 ■・・・Si3N、結晶、2・・・マグネシウムサイア
ロン結晶、8・・・フォルステライト結晶。 特許出願人 日本碍子体式会社 第1図1 第2図 −Myθ (里f幻 第3図 第4図 温泉(OC)
微鏡で観察した微構造を示す写真、第2図は本発明の組
成限定範囲を示した図、第3図は本発明の窒化珪素焼結
体の製造法の工程図、第4図は本発明および比較例の窒
化珪素焼結体の四点曲げ強度の温度による変化を比較し
た図である。 ■・・・Si3N、結晶、2・・・マグネシウムサイア
ロン結晶、8・・・フォルステライト結晶。 特許出願人 日本碍子体式会社 第1図1 第2図 −Myθ (里f幻 第3図 第4図 温泉(OC)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 h M、OおよびAl2O8の合胤が6*に%を越え
30重量%以下でそのMg”’AI O(7;l 重量
%が8 4〜19であり、かつ残部が主として5i8N。 よりなることを特徴とする窒化珪素焼結体。 2− Di結体中に含まれる結晶が5i8N、結晶を
主成分とし、第2相として一般式 M9X/ 516−y+x//2A′y−xoyNB−
y (ただし0<Xくy<8)で表わされるマグネシウ
ムサイアロン結晶又は一般式M、SiO4で表わされる
フォルステライト結晶のうちのいずれが1つ以上を含む
特許請求の範囲第1項記戦の窒化珪素焼結体。 8、 マグネシウムサイアロン結晶の化学組成が一般式
中のx (yの比で0.9 <、 x/y、Cた1だし
X/y<: 1 )である特許請求の範囲第2項記載の
至化珪素焼結体。 4 焼結体の相対密度が95%以上で、空気中における
1400°Cで−め四点曲げ強度が30に弓、72以上
である特許請求の範囲第1項、第2項又は第3項記載の
窒化珪素焼結体。 !1. 酸素含有量2瓜組%以下の窒化珪素原料粉末
に、MすOおよびAl2O8の合斌が6MLMχ%を越
え30蔦瓜%以下でかつ”vVht o の車b18 比が4〜19となるように加えて調合物をつくり、成形
後、菫素又は不活性ガス雰囲気中で、1650〜185
0°Cで焼成することを特徴とする蛋化珪素焼結体の製
造法。 6 窒化珪素原料粉末が金属不純物の含七鼠が11%以
下で、かつα−818N、納品含有屓が80mm%以上
、BET比& [111b カ2〜50 m27゜で、
史に平均粒径が5μm以下の粉末である特許請求の範囲
第5項記載の窒化珪素焼結体の製造法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58057915A JPS59184770A (ja) | 1983-04-04 | 1983-04-04 | 窒化珪素焼結体およびその製造法 |
US06/502,288 US4558018A (en) | 1983-04-04 | 1983-06-08 | Silicon nitride sintered bodies and a method for producing the same |
CA000430008A CA1201732A (en) | 1983-04-04 | 1983-06-09 | Silicon nitride sintered bodies and a method for producing the same |
EP83303457A EP0126820B1 (en) | 1983-04-04 | 1983-06-15 | Silicon nitride sintered bodies and a method for producing the same |
DE8383303457T DE3374302D1 (en) | 1983-04-04 | 1983-06-15 | Silicon nitride sintered bodies and a method for producing the same |
US06/776,456 US4640903A (en) | 1983-04-04 | 1985-09-16 | Silicon nitride sintered bodies and a method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58057915A JPS59184770A (ja) | 1983-04-04 | 1983-04-04 | 窒化珪素焼結体およびその製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59184770A true JPS59184770A (ja) | 1984-10-20 |
JPS61315B2 JPS61315B2 (ja) | 1986-01-07 |
Family
ID=13069287
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58057915A Granted JPS59184770A (ja) | 1983-04-04 | 1983-04-04 | 窒化珪素焼結体およびその製造法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US4558018A (ja) |
EP (1) | EP0126820B1 (ja) |
JP (1) | JPS59184770A (ja) |
CA (1) | CA1201732A (ja) |
DE (1) | DE3374302D1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022541208A (ja) * | 2019-07-16 | 2022-09-22 | 青島瓷興新材料有限公司 | 金属還元による窒化ケイ素粉末の製造方法 |
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---|---|---|---|---|
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JPS62158166A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-14 | 三菱化学株式会社 | 窒化珪素混合粉末の製造法 |
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JPH0695554B2 (ja) * | 1987-10-12 | 1994-11-24 | 工業技術院長 | 単結晶マグネシアスピネル膜の形成方法 |
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CN113429211B (zh) * | 2021-08-27 | 2021-11-02 | 中南大学湘雅医院 | 一种氮化硅陶瓷材料及其制备方法 |
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-
1983
- 1983-04-04 JP JP58057915A patent/JPS59184770A/ja active Granted
- 1983-06-08 US US06/502,288 patent/US4558018A/en not_active Expired - Lifetime
- 1983-06-09 CA CA000430008A patent/CA1201732A/en not_active Expired
- 1983-06-15 DE DE8383303457T patent/DE3374302D1/de not_active Expired
- 1983-06-15 EP EP83303457A patent/EP0126820B1/en not_active Expired
-
1985
- 1985-09-16 US US06/776,456 patent/US4640903A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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EP0126820A2 (en) | 1984-12-05 |
US4640903A (en) | 1987-02-03 |
US4558018A (en) | 1985-12-10 |
DE3374302D1 (en) | 1987-12-10 |
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CA1201732A (en) | 1986-03-11 |
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