JPS5925751B2 - 緻密質窒化珪素磁器の製造法 - Google Patents

緻密質窒化珪素磁器の製造法

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JPS5925751B2
JPS5925751B2 JP52100314A JP10031477A JPS5925751B2 JP S5925751 B2 JPS5925751 B2 JP S5925751B2 JP 52100314 A JP52100314 A JP 52100314A JP 10031477 A JP10031477 A JP 10031477A JP S5925751 B2 JPS5925751 B2 JP S5925751B2
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silicon nitride
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善憲 服部
保 宮地
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NGK Spark Plug Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 窒化珪素(Si3N、)質磁器は、特有の低い熱膨張性
と高い機械的強度を具え、耐熱性も優れているため各種
の高強度耐熱材料として注目されているが、焼結性に難
があるため、とれの改善について種々の提案がなされて
いるがいずれも耐熱性、特に窒化珪素質磁器特有の欠点
とされる大気中において高温に曝されたとき生ずる発泡
性に不満があり、これの解決が強く要求されていた。
本発明は上記の問題点を解消し、従来得られなかった優
れた緒特性を具えた窒化珪素質磁器の量産を可能とする
もので、別紙三元系組成図の点A。
B、CおよびDを結ぶ4辺形区域によって定められた割
合のSi3N4と、Ta205およびAl2O3、ただ
し点A、B、CおよびDは S 13 N4 T a205 Al 203
A 65.0% 32.0% 3.0%B
、65.0% 15.0% 20.0%C79
,0% 1.0% 20.0%1) 96.
0% 1.0% 3.0%からなる混合粉末を
成形、黒鉛マツフル内において焼成するか、常法により
黒鉛型内においてホットプレスすることを特徴としたも
ので、以下実施例について説明する。
実施例 1 平均粒径1μのSi3N4粉末、平均粒径1,5μのT
a205粉末、平均粒径1μのAl2O3粉末(いずれ
も市販品)を各種の割合に配合、常法により有機質の結
合剤を加えて製造した原料粉末を2000kg/cr?
tの圧力で5X10X30mmの寸法にプレス成型し、
一旦N2雰囲気において500°Cに加熱して有機質結
合剤を除去した後、黒鉛のマツフル内に収態して加熱、
m[fflして得た試料/161〜.%、16、および
上記試料//61〜16の内、/166〜8の組成の混
合原料粉末を黒鉛型に詰め1750℃の温度に保ちなが
ら200kg/iの圧力で20分間のホットプレスを行
なって得た試料/166 ’〜8′につイテ諸特性を測
定した結果を第1表に示す。
第1表から明らかにされるように、本発明の範囲内の試
料、%1〜12はホットプレスによって製作したA66
’〜8′を含め範囲外の試料/l613〜16に比し
て焼成温度を著しく低下させるにも拘らず耐熱性、抗折
力を高め、熱膨張係数の低下に対しても効果を示した。
上記実施例において、主成分のSi3N4に対して副成
分として特定の割合で添加したTa205とAl2O3
によって耐熱性を初め優れた緒特性が得られた理由は、
組成中のTa2O,とAl2O3の両者がまず固溶して
主成分のSi3N4と反応U致密な焼結体を生成したの
ち、Ta205が雰囲気中の炭素によって還元されTa
Cを生じ該TaC特有の高融点、高熱伝導性によって焼
結体の耐熱性を高めて発泡を抑制し、かつその高い機械
的強度がこれと固溶する同じく高い機械的強度を有する
A1□03とによって抗折力を高めるものと考えられる
しかして、本発明の出発原料として主成分のSi3N4
と副成分のTa205 、Al 203の配合割合を、
容量百分比で5i3N465.0〜96.0%、Ta2
0510〜32.0%、Al2033.0〜20.0%
の範囲内において、別紙三元系組成図A、B、Cおよび
Dの各点を結ぶ4辺形区域内に限定する理由は、第1表
の試料/I61〜12および6′〜8′によって示され
るように上記区域内の組成がいずれも1700℃以下の
低温において焼結するに拘らず耐熱性を特徴とする特性
を高い数値に維持するに対して、区域外の試料413,
14,15および16はいずれも抗折力が著しく低いた
め実用性に乏しいからである。
次に本発明の前記A、B、CおよびDの各点を結ぶ4辺
形区域内の組成に対して、Mg07 Ca OtBaO
等のアルカリ土類金属の酸化物の少量を添加することに
よって、主成分Si3N+中に存在すル族離のSiO2
と副成分子a206.Al2O3の融液の粘性を低下し
て焼結湯度を引下げ、緻密化を促進するが、過度の添加
は抗折力及び耐熱性の低下をもたらし熱膨張係数の増大
をもたらすため総合的に判断した場合、下記の実施例に
よって明らかにされるように主成分Si3N4副成分子
a 205 、Al203からなる原料粉末100重量
部に対し、5重量部が実用化の限度と考えられる。
実施例 2 別紙三元系組成図においてA、B、CおよびDの各点を
結んだ本発明の4辺形区域内の略々中央に打点される試
料/V;7の主成分Si3N4と副成分子a205 t
A1203の混合粉末100重量部に対してアルカリ
土類金属の酸化物を種々の重量部で添加した他は実施例
1と同様に製作した試料の緒特性を第2表に示す。
なお、上記実施例1および2においては、副成分、雄刃
0成分共に直接酸化物を出発原料として使用したが、常
法に従って加熱によって酸化物となる他の化合物、例え
ば塩類を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の基本成分を示す三元系組成図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 容量百分比で別紙三元組成図の点A、B、Cおよび
    Dを結ぶ4辺形区域によってそれぞれ定められた割合の
    Si3N4と、Ta205およびAl2O3、ただし点
    A、B、CおよびDは S 14 N4 T a 205 A 120
    3A 65.0% 32.0% 3.0%B
    65.0% 15.0% 20.0%C79
    ,0% 1.0% 20.0%D 96゜0
    % 1,0% 3.0%からなる混合粉末を成
    形、黒鉛マツフル内において焼成するか、上記混合粉末
    を黒鉛型内においてホットプレスすることを特徴とした
    緻密質窒化珪素磁器の製造法。 2 容量百分比で別紙三元組成図の点A、B、Cおよび
    Dを結ぶ4辺形区域によってそれぞれ定められた割合の
    Si3N4と、Ta205およびAl2O3、ただし点
    A、B、CおよびDは Si3N4 Ta205 A1203A
    65.0% 32.0% 3.0%B 65
    .0% 15.0% 20.0%C79,0%
    1.0% 20.0%Si3N4 Ta20
    5 A1203A 96.0% 1.0%
    3.0%からなる混合粉末100重量部に対して
    アルカリ土類金属の酸化物の1種または2種以上を5重
    量部以下の割合で添加した粉末を成形、黒鉛マツフル内
    において焼成°するか、上記粉末を黒鉛型内においてホ
    ットプレスすることを特徴とした緻密質窒化珪素磁器の
    製造法。
JP52100314A 1977-08-22 1977-08-22 緻密質窒化珪素磁器の製造法 Expired JPS5925751B2 (ja)

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