JPS5930770A - ＳｉＣ−Ｓｉ↓３Ｎ↓４系焼結複合セラミクス - Google Patents
ＳｉＣ−Ｓｉ↓３Ｎ↓４系焼結複合セラミクスInfo
- Publication number
- JPS5930770A JPS5930770A JP57140833A JP14083382A JPS5930770A JP S5930770 A JPS5930770 A JP S5930770A JP 57140833 A JP57140833 A JP 57140833A JP 14083382 A JP14083382 A JP 14083382A JP S5930770 A JPS5930770 A JP S5930770A
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- sic
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- sintered
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、新規な５ｉＣ−８〜Ｎ４系焼結複合セラミク
ス材料に関し、よシ詳しくは、゛繊維状ＳｉＣを分散含
有し、高い電気伝導性を備えた放電加工可能なＳｉ３Ｎ
４焼結体に関する。
ス材料に関し、よシ詳しくは、゛繊維状ＳｉＣを分散含
有し、高い電気伝導性を備えた放電加工可能なＳｉ３Ｎ
４焼結体に関する。
Ｓｉ３Ｎ４を主成分とする貿化ケイ素系セラミクスは、
強度、耐酸化性、耐摩耗性、耐熱衝特性等に優れている
ので、ガスタービン用耐熱部材、熱交換器用材料等とし
て、又、耐摩耗性に優れているので各種形泳のダイカス
ト型材やノズル等の材料のＳｉ；ｔＮ４セラミクスを得
る為には、熱１ｆ−ｊｌ加圧成形法、いわゆるポットプ
レス法によることが好贅しいときれている。しかるに、
この方法においでは、Ｓｉ３Ｎ４素材を比較的単純な形
状の押し型内で加圧する為、例えば橙械用歯車、ガスタ
ービン用翼車等の複雑な形状の部品を成形製造すること
は、困難であシ、この点がホットプレス法の大きな技術
的制約となり一〇いるう従って、 Ｓｉ３Ｎ４系セラミ
クスの神々の浸れた特性を有効に本＋１用（２、在来の
金属１ｆＡｉ−＋に代えてこれ全各種の構造用相料とし
て広範に使用する為にＣ４、企押１桐料と同様にｌり「
電の形状にＩＩ精度に加工し得る技術及び／又は新規材
料の開発が必要である。例えば、ガスタービン用免車の
製造には、単純な切削前」、のみならず、征次元的加工
も必要である。金属材料製のガスタービン用翼車や複雑
な形状の型材等のＭＪ！造に際しては、放電加工による
商精度の曲面加］二かり能であるが、電気伝導性の低い
イノ１ユ来のＳｉ３Ｎ４糸セラミクスについで（４、放
１＋九力ＬＥ ｆ行なうことは不可能であった。
強度、耐酸化性、耐摩耗性、耐熱衝特性等に優れている
ので、ガスタービン用耐熱部材、熱交換器用材料等とし
て、又、耐摩耗性に優れているので各種形泳のダイカス
ト型材やノズル等の材料のＳｉ；ｔＮ４セラミクスを得
る為には、熱１ｆ−ｊｌ加圧成形法、いわゆるポットプ
レス法によることが好贅しいときれている。しかるに、
この方法においでは、Ｓｉ３Ｎ４素材を比較的単純な形
状の押し型内で加圧する為、例えば橙械用歯車、ガスタ
ービン用翼車等の複雑な形状の部品を成形製造すること
は、困難であシ、この点がホットプレス法の大きな技術
的制約となり一〇いるう従って、 Ｓｉ３Ｎ４系セラミ
クスの神々の浸れた特性を有効に本＋１用（２、在来の
金属１ｆＡｉ−＋に代えてこれ全各種の構造用相料とし
て広範に使用する為にＣ４、企押１桐料と同様にｌり「
電の形状にＩＩ精度に加工し得る技術及び／又は新規材
料の開発が必要である。例えば、ガスタービン用免車の
製造には、単純な切削前」、のみならず、征次元的加工
も必要である。金属材料製のガスタービン用翼車や複雑
な形状の型材等のＭＪ！造に際しては、放電加工による
商精度の曲面加］二かり能であるが、電気伝導性の低い
イノ１ユ来のＳｉ３Ｎ４糸セラミクスについで（４、放
１＋九力ＬＥ ｆ行なうことは不可能であった。
Ｓｉ３Ｎ４に市気伝）８性の高いＭＩ化ケイ素、炭化子
タン等の第二成分粉末又は粒子ｆＧ加してＳｉ３Ｎ４焼
結材料全体の電気伝導性を改善することにょシ、放電加
工をｎｆ能ならしめようとする試みもなされている。し
ｙハしながら、放電加工全可能とする程曳にまで５ｉ３
Ｎ１材料の比抵抗を低下させるには、炭化ケイ素、炭化
チタン等の粉末又は粒子をＳｉ３Ｎ４！ｊｔ＠の３０粥
或いはそｔＬ以上添加混合−する必要がある。この場合
、Ｓｉ３Ｎ４桐料の放ｔｌｉ加工は可能となったと（７
ても、Ｓｉ ３Ｎ４焼結相料木米の優ｆ’Ｌ ７’Ｃ特
性が損われることが多く、特に高ｄｔｄ強度が著るしく
低−トするという大きな欠点を伴う。
タン等の第二成分粉末又は粒子ｆＧ加してＳｉ３Ｎ４焼
結材料全体の電気伝導性を改善することにょシ、放電加
工をｎｆ能ならしめようとする試みもなされている。し
ｙハしながら、放電加工全可能とする程曳にまで５ｉ３
Ｎ１材料の比抵抗を低下させるには、炭化ケイ素、炭化
チタン等の粉末又は粒子をＳｉ３Ｎ４！ｊｔ＠の３０粥
或いはそｔＬ以上添加混合−する必要がある。この場合
、Ｓｉ３Ｎ４桐料の放ｔｌｉ加工は可能となったと（７
ても、Ｓｉ ３Ｎ４焼結相料木米の優ｆ’Ｌ ７’Ｃ特
性が損われることが多く、特に高ｄｔｄ強度が著るしく
低−トするという大きな欠点を伴う。
本発明者は、公知のＳ ｉ ３Ｎ４糸材料の加工上の間
也点を解消若しくは軽減すべく種々ｔＩＩ＋死を重ねた
結果、Ｓ ｉ ３Ｎ４中に特定量の繊維状ＳｉＣ結晶（
通常ひけ結晶或いはクィスヵーと呼ばれでいる）を分散
含イＪする焼結蝮合桐料が、その・２・求を満足させる
ことを見出した。即ち、本発明は、Ｓｉ３Ｎ４中にＳｉ
３Ｎ４事量の５〜５０重量％の節、曲内で長を１０〜５
００μｍ１太さ０．１ ヘ司０／１ｍの繊維状ＳｉＣ結
晶を分散含有し、１Ω−測り、下の比抵抗を有すること
全特徴とするＳ ｉ ３Ｎ４糸焼結複合セラミクスに係
る。
也点を解消若しくは軽減すべく種々ｔＩＩ＋死を重ねた
結果、Ｓ ｉ ３Ｎ４中に特定量の繊維状ＳｉＣ結晶（
通常ひけ結晶或いはクィスヵーと呼ばれでいる）を分散
含イＪする焼結蝮合桐料が、その・２・求を満足させる
ことを見出した。即ち、本発明は、Ｓｉ３Ｎ４中にＳｉ
３Ｎ４事量の５〜５０重量％の節、曲内で長を１０〜５
００μｍ１太さ０．１ ヘ司０／１ｍの繊維状ＳｉＣ結
晶を分散含有し、１Ω−測り、下の比抵抗を有すること
全特徴とするＳ ｉ ３Ｎ４糸焼結複合セラミクスに係
る。
本発明においては、長さ１０〜５００７ｚｒｎ 、太さ
０．１〜１０ｔｔｍの繊維状ＳｉＣ結晶の使用を必須と
する。長感が１０７１ｍ未満の場合に（１、粒状ＳｉＣ
を加えて成形した場合と同様の結果を生じ、Ｓｉ３Ｎ４
本来のＭ１沼１特性を得がたい。一方、長さが５ （１
０１ｔｍを超える場合には、成形中に互に絡まり合って
成形操作を妨げ、ち密な成形体の製造が困難となる。
０．１〜１０ｔｔｍの繊維状ＳｉＣ結晶の使用を必須と
する。長感が１０７１ｍ未満の場合に（１、粒状ＳｉＣ
を加えて成形した場合と同様の結果を生じ、Ｓｉ３Ｎ４
本来のＭ１沼１特性を得がたい。一方、長さが５ （１
０１ｔｍを超える場合には、成形中に互に絡まり合って
成形操作を妨げ、ち密な成形体の製造が困難となる。
又、繊維状ＳｉＣの太さが０．１．ｐｍｍ綱網場合には
、成形中に繊維が破断して、粒状ＳｉＣを使用する場合
と同様の結果になる。又、太さが１０７１ｍを−Ｆ回る
場合には、十分な電気伝導性を与える為に１１多ｈ１の
ＳｉＣを加える必要を生じ、Ｓｉ３Ｎ４の特性全変化さ
せる。Ｓ ｉ ３Ｎ４に対する繊維状ＳｉＣ結晶の問は
、前者１００Ｌ廿部に対し後者５〜５０止童部とする。
、成形中に繊維が破断して、粒状ＳｉＣを使用する場合
と同様の結果になる。又、太さが１０７１ｍを−Ｆ回る
場合には、十分な電気伝導性を与える為に１１多ｈ１の
ＳｉＣを加える必要を生じ、Ｓｉ３Ｎ４の特性全変化さ
せる。Ｓ ｉ ３Ｎ４に対する繊維状ＳｉＣ結晶の問は
、前者１００Ｌ廿部に対し後者５〜５０止童部とする。
ＳｉＣの量がＳｉ３Ｎ４重景の５％未満の場合には、焼
結体の電気伝導性が十分に改善烙ｔ１ず、一方５０％を
」−回る場合には焼結体の放電加工性はよシ向上するも
ののち密度が低下する傾向がある。
結体の電気伝導性が十分に改善烙ｔ１ず、一方５０％を
」−回る場合には焼結体の放電加工性はよシ向上するも
ののち密度が低下する傾向がある。
繊維状ＳｉＣ結酷の添加酸は、Ｓｉ３Ｎ４］Ｊ量の１０
〜４０％とすることがよシ好ましい。
〜４０％とすることがよシ好ましい。
本発明の５ｉＣ−８ｉ３Ｎ４系焼結複合セラミクスは、
次の様にして製造される。
次の様にして製造される。
（１） 粒度０．１〜５７１ｍ程度のＳｉ３Ｎ４粉末
に所定惰の繊維状ＳｉＣ結晶全添加混合し、均一に分数
させた後、混合物重量の０．１〜２％程度の粘結剤を加
え、成形及び乾燥後、焼結して、所望の複合セラミクス
とする。粘結剤としては、好捷しくはポリビニ７レアル
コール ギン酸ソーダ等の水、アルコール或いはその他の有機溶
剤溶液が使用される。Ｓｉ３Ｎ４ 、ＳｉＣ及び粘結剤
からなるペーストは射出成形、押出し成績等により所定
形状に成形さノ１，、イ（すられた成形体は、加熱又は
減圧下に予備乾燥き）１、次いで６ ０ ０ ’Ｃ以Ｆ
に加熱して粘結剤を除去芒ノＬる。次いで乾燥し／ζ成
形体を加圧又は非加圧ド１６００〜１ ８ ！ｉ （１
℃程属の紐度で焼結する。
に所定惰の繊維状ＳｉＣ結晶全添加混合し、均一に分数
させた後、混合物重量の０．１〜２％程度の粘結剤を加
え、成形及び乾燥後、焼結して、所望の複合セラミクス
とする。粘結剤としては、好捷しくはポリビニ７レアル
コール ギン酸ソーダ等の水、アルコール或いはその他の有機溶
剤溶液が使用される。Ｓｉ３Ｎ４ 、ＳｉＣ及び粘結剤
からなるペーストは射出成形、押出し成績等により所定
形状に成形さノ１，、イ（すられた成形体は、加熱又は
減圧下に予備乾燥き）１、次いで６ ０ ０ ’Ｃ以Ｆ
に加熱して粘結剤を除去芒ノＬる。次いで乾燥し／ζ成
形体を加圧又は非加圧ド１６００〜１ ８ ！ｉ （１
℃程属の紐度で焼結する。
（１１） 或いは、粒度１〜１０１１Ｉｎ程度のケイ
Ｊ粉禾に繊維状’ＳｉＣ結晶を加え、更に上記と同様に
ＭＩＪ結ハ１］を加えて？また均一なペースト金冷１ｆ
１１加圧成形等によりｐ）「定形状に成形（また後、乾
燥・し、窒素雰囲気Ｆ１２００〜１４００℃捏／ｌで焼
成して、ケイ素ｆ窒化ケイ累に変化させる。本方法にふ
・いては、焼結体中のＳ ｉ ３Ｎ４とＳｉＣとの割合
が所定の範囲となる様に、ケイ素粉末と繊維状ＳｉＣ結
晶と全予め配合しておく。
Ｊ粉禾に繊維状’ＳｉＣ結晶を加え、更に上記と同様に
ＭＩＪ結ハ１］を加えて？また均一なペースト金冷１ｆ
１１加圧成形等によりｐ）「定形状に成形（また後、乾
燥・し、窒素雰囲気Ｆ１２００〜１４００℃捏／ｌで焼
成して、ケイ素ｆ窒化ケイ累に変化させる。本方法にふ
・いては、焼結体中のＳ ｉ ３Ｎ４とＳｉＣとの割合
が所定の範囲となる様に、ケイ素粉末と繊維状ＳｉＣ結
晶と全予め配合しておく。
尚、上記（１ン及び（１１）のいずれの場合にも、必要
に応じΔＩｇＯ， ＡｈＯａ、Ｚｒ０２ 並びにＹ２
Ｏ２、Ｌａ２０３ 等のうンタ二ド酸化物等の酸化物
１、Ａ／Ｎ ＋ Ｂ ｅＮ２等の窒化物等の焼結助剤の
併用全妨げない。
に応じΔＩｇＯ， ＡｈＯａ、Ｚｒ０２ 並びにＹ２
Ｏ２、Ｌａ２０３ 等のうンタ二ド酸化物等の酸化物
１、Ａ／Ｎ ＋ Ｂ ｅＮ２等の窒化物等の焼結助剤の
併用全妨げない。
本発明の５ｉＣ−８ｉ３Ｎ４系焼結複合セラミクスは、
＾い電気伝界性金有しているので、放電加工性に優れで
いる。ＳｉＣを粉末又は粒子として使用する場片には、
各粒子成分が非電導性のＳｉ３Ｎ４成分により取シ囲′
！２れ、孤立した状態となυやすいので、電気伝導性を
十分に高める為には、多桁の使用が必要になり、前述の
如く、焼結体の特性を低下させる。しかるに１、本発明
においては、繊維状ＳｉＣ結晶がＳｉ３Ｎ４焼結体の補
強材としても機能するので、常温及び高幅におけるＳｉ
３Ｎ４焼結体の機械的特性をも改善するという効果も奏
される。
＾い電気伝界性金有しているので、放電加工性に優れで
いる。ＳｉＣを粉末又は粒子として使用する場片には、
各粒子成分が非電導性のＳｉ３Ｎ４成分により取シ囲′
！２れ、孤立した状態となυやすいので、電気伝導性を
十分に高める為には、多桁の使用が必要になり、前述の
如く、焼結体の特性を低下させる。しかるに１、本発明
においては、繊維状ＳｉＣ結晶がＳｉ３Ｎ４焼結体の補
強材としても機能するので、常温及び高幅におけるＳｉ
３Ｎ４焼結体の機械的特性をも改善するという効果も奏
される。
この様な本発明の５ｉＣ５ｉ３Ｎ４系焼結体は、高温で
使用さ７１．る複雑な形状の機械部分の製造を可能とし
、又大聖の焼結体から多量の小型部品を効率良く製造す
ることをも可能とするものである。
使用さ７１．る複雑な形状の機械部分の製造を可能とし
、又大聖の焼結体から多量の小型部品を効率良く製造す
ることをも可能とするものである。
実施例１
５ｉ３Ｎ４粉禾（０，５〜２１１ｒｎ） ｌ ００−
＠（Ｎ部に焼結助剤としてのＭｇ０５１１重量部、よく
分散したＳｉＣクイスカ−（太チ０．１〜５１１ｍ、長
さ５ （１〜５００／／ｍ）ｍられｆｃペーストを減圧
ろ過性により薄板状に成形し、１３０°Ｃで１０時間乾
燥した後、３００に７／祠の加圧−ｌ’ １８００ ’
Ｃで焼結して１０（）％４１１対密度０焼結体をイ（す
た。
＠（Ｎ部に焼結助剤としてのＭｇ０５１１重量部、よく
分散したＳｉＣクイスカ−（太チ０．１〜５１１ｍ、長
さ５ （１〜５００／／ｍ）ｍられｆｃペーストを減圧
ろ過性により薄板状に成形し、１３０°Ｃで１０時間乾
燥した後、３００に７／祠の加圧−ｌ’ １８００ ’
Ｃで焼結して１０（）％４１１対密度０焼結体をイ（す
た。
得らねた焼結体の比視、抗、室部強度、１［１１詞強度
（１３００’Ｃ）及び砂川を一第１表に示す。
（１３００’Ｃ）及び砂川を一第１表に示す。
本発明焼結体の電気伝導性は、放箱加工呵能な程度に茜
く、又特に高温における機械的特性に優れていることが
明らかである。
く、又特に高温における機械的特性に優れていることが
明らかである。
実施例２
Ｓ ｉ ３Ｎ４に対するＳｉＣクイスカーの％Ｉを４０
重が部とした以外は実施例１と同様にして焼結体を得た
。得られた焼結体の物性を第１表に併せて示す。
重が部とした以外は実施例１と同様にして焼結体を得た
。得られた焼結体の物性を第１表に併せて示す。
比較例ｌ
ＳｉＣクイスカーを使用しない以外は実施例１と同様に
して焼結体を（１７−た。焼結体の物性は第１表に示す
ｊ＋ｉＩ＃）である。
して焼結体を（１７−た。焼結体の物性は第１表に示す
ｊ＋ｉＩ＃）である。
ｑＳ１表
（以上）
Claims (1)
- Ｑ） Ｓｉ３Ｎ４中にＳ ｉ ３Ｎ４東最の５〜５０
％の範囲内で長さ１０〜５００１’ｍｓ大さＯ，１〜１
１３μ（ｍの繊維状ＳｉＣ結晶を分散含有し、ｌΩ−σ
以下の比抵抗を仔することをｌｌ−＋徴とする５ｉＣ−
５ｉ３Ｎ４系焼結複合セラミクス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57140833A JPS6035316B2 (ja) | 1982-08-12 | 1982-08-12 | ＳｉＣ−Ｓｉ↓３Ｎ↓４系焼結複合セラミクス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57140833A JPS6035316B2 (ja) | 1982-08-12 | 1982-08-12 | ＳｉＣ−Ｓｉ↓３Ｎ↓４系焼結複合セラミクス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5930770A true JPS5930770A (ja) | 1984-02-18 |
| JPS6035316B2 JPS6035316B2 (ja) | 1985-08-14 |
Family
ID=15277769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57140833A Expired JPS6035316B2 (ja) | 1982-08-12 | 1982-08-12 | ＳｉＣ−Ｓｉ↓３Ｎ↓４系焼結複合セラミクス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6035316B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS627672A (ja) * | 1985-07-04 | 1987-01-14 | 株式会社 香蘭社 | 繊維強化された窒化ケイ素セラミツクの製造方法 |
| JPS6270266A (ja) * | 1985-09-20 | 1987-03-31 | 日本特殊陶業株式会社 | 切削工具用複合焼結体の製造方法 |
| JPS62230680A (ja) * | 1986-03-31 | 1987-10-09 | 住友電気工業株式会社 | セラミツクス複合体の製造方法 |
| JPS63265864A (ja) * | 1987-04-22 | 1988-11-02 | Yoshida Kogyo Kk <Ykk> | 高強度Ｓｉ３Ｎ４―ＳｉＣウィスカー複合体 |
| JPS6432003A (en) * | 1987-07-28 | 1989-02-02 | Mazda Motor | Apex seal of rotary piston engine and manufacture thereof |
| JPS6452683A (en) * | 1987-06-09 | 1989-02-28 | Sandvik Ab | Whisker of like reinforced ceramic cutting tool material |
| US4855262A (en) * | 1986-11-25 | 1989-08-08 | Battelle Memorial Institute | Method of manufacturing silicon nitride composition reinforced with silicon carbide whiskers having silicon oxide coating |
| EP0419151A2 (en) * | 1989-09-18 | 1991-03-27 | Ngk Insulators, Ltd. | Sintered ceramic composite body and method of manufacturing same |
| EP0419150A2 (en) * | 1989-09-18 | 1991-03-27 | Ngk Insulators, Ltd. | Sintered ceramic composite body and method of manufacturing same |
| US5356842A (en) * | 1990-12-26 | 1994-10-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Composite ceramic powder and production process thereof |
-
1982
- 1982-08-12 JP JP57140833A patent/JPS6035316B2/ja not_active Expired
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS627672A (ja) * | 1985-07-04 | 1987-01-14 | 株式会社 香蘭社 | 繊維強化された窒化ケイ素セラミツクの製造方法 |
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| JPH0585506B2 (ja) * | 1985-09-20 | 1993-12-07 | Ngk Spark Plug Co | |
| JPS62230680A (ja) * | 1986-03-31 | 1987-10-09 | 住友電気工業株式会社 | セラミツクス複合体の製造方法 |
| JPH0443876B2 (ja) * | 1986-03-31 | 1992-07-17 | Sumitomo Electric Industries | |
| US4855262A (en) * | 1986-11-25 | 1989-08-08 | Battelle Memorial Institute | Method of manufacturing silicon nitride composition reinforced with silicon carbide whiskers having silicon oxide coating |
| US4888310A (en) * | 1986-11-25 | 1989-12-19 | Battelle Memorial Institute | Pulverulent silicon nitride composition including oxidized silicon carbide whiskers |
| JPH0550470B2 (ja) * | 1987-04-22 | 1993-07-29 | Yoshida Kogyo Kk | |
| JPS63265864A (ja) * | 1987-04-22 | 1988-11-02 | Yoshida Kogyo Kk <Ykk> | 高強度Ｓｉ３Ｎ４―ＳｉＣウィスカー複合体 |
| JPS6452683A (en) * | 1987-06-09 | 1989-02-28 | Sandvik Ab | Whisker of like reinforced ceramic cutting tool material |
| JPH0791122B2 (ja) * | 1987-06-09 | 1995-10-04 | サンドビック アクティエボラーグ | 切削工具用のタフネス強化セラミック材料 |
| JPS6432003A (en) * | 1987-07-28 | 1989-02-02 | Mazda Motor | Apex seal of rotary piston engine and manufacture thereof |
| EP0419151A2 (en) * | 1989-09-18 | 1991-03-27 | Ngk Insulators, Ltd. | Sintered ceramic composite body and method of manufacturing same |
| US5217932A (en) * | 1989-09-18 | 1993-06-08 | The Tokyo Electric Power Co., Ltd. | Sintered ceramic composite body and method of manufacturing same |
| US5196386A (en) * | 1989-09-18 | 1993-03-23 | The Tokyo Electric Power Company, Incorporated | Sintered ceramic composite body and method of manufacturing same |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6035316B2 (ja) | 1985-08-14 |
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