JPS5934676B2 - Method for producing a reaction fired product containing β′-Sialon as the main component - Google Patents

Method for producing a reaction fired product containing β′-Sialon as the main component

Info

Publication number
JPS5934676B2
JPS5934676B2 JP51137916A JP13791676A JPS5934676B2 JP S5934676 B2 JPS5934676 B2 JP S5934676B2 JP 51137916 A JP51137916 A JP 51137916A JP 13791676 A JP13791676 A JP 13791676A JP S5934676 B2 JPS5934676 B2 JP S5934676B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
powder
reaction
sialon
temperature
fired
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP51137916A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5363413A (en
Inventor
正章 森
法平 高井
保 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Coorstek KK
Original Assignee
Toshiba Ceramics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Ceramics Co Ltd filed Critical Toshiba Ceramics Co Ltd
Priority to JP51137916A priority Critical patent/JPS5934676B2/en
Publication of JPS5363413A publication Critical patent/JPS5363413A/en
Publication of JPS5934676B2 publication Critical patent/JPS5934676B2/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はβ′サイアロンを主成分とする反応焼成体の製
造方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing a reaction fired product containing β'sialon as a main component.

従来、β′−サイアロン(β’ 5ialon )を主
成分とする反応焼成体の製造方法としては、種々の方法
が提案されている。
Conventionally, various methods have been proposed as methods for producing reaction-fired products containing β'-sialon (β' 5ialon) as a main component.

たとえばシリカ粉末とアルミニウム粉末との混合圧粉体
を窒素含有非酸化性ガス雰囲気中で焼成せしめてβ′−
サイアロンを主成分とする反応焼成体を製造する方法が
行なわれている。
For example, a mixed green compact of silica powder and aluminum powder is fired in a nitrogen-containing non-oxidizing gas atmosphere to produce β'-
A method of producing a reaction-fired body containing Sialon as a main component has been carried out.

しかし、この方法により得た反応焼成体は気孔率が40
%以上と緻密性に劣り、かつその気孔径が0.1〜10
μと大きく、このため強度、耐酸化性、化学的安定性(
特に耐アルカリ性)が低く、高温のアルミニウム溶湯に
対する耐蝕性が劣り、しかも通気性が高く、実用性に乏
しい欠点があった。
However, the reaction fired body obtained by this method has a porosity of 40
% or more, the density is poor, and the pore size is 0.1 to 10
It has a large μ, which gives it strength, oxidation resistance, and chemical stability (
In particular, it has low alkali resistance), poor corrosion resistance against high-temperature molten aluminum, and high air permeability, making it impractical.

本発明は上記欠点を解消するためになされたもので、優
れた耐酸化性、耐化学的安定性およびAA、Zn、Pb
などの非鉄金属溶湯に対する耐蝕性を有するβ′−
サイアロンを主成分とする反応焼結体の製造方法、並び
に、上記特性の他に緻密で寸法安定性が良好で、かつ強
度、硬度、耐熱衝撃性、および耐熱性の高いβ′−サイ
アロンを主成分とする反応焼成体の製造方法を提供する
ことを目的とする。
The present invention was made to eliminate the above-mentioned drawbacks, and has excellent oxidation resistance, chemical stability, and AA, Zn, Pb
β′- has corrosion resistance against molten non-ferrous metals such as
A method for producing a reaction sintered body mainly composed of sialon, and a method for producing a reaction sintered body mainly composed of β'-sialon, which has the above properties as well as denseness, good dimensional stability, and high strength, hardness, thermal shock resistance, and heat resistance. It is an object of the present invention to provide a method for producing a reaction fired body as a component.

以下、本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.

まず、蒸発シリカ粉末20〜80重量%およびアルミニ
ウム粉末80〜20重量%からなる混合粉末100重量
部に対し、金属シリコン粉10〜1000重量部を加え
充分混合して出発原料粉とする。
First, 10 to 1000 parts by weight of metal silicon powder is added to 100 parts by weight of a mixed powder consisting of 20 to 80% by weight of evaporated silica powder and 80 to 20% by weight of aluminum powder, and the mixture is thoroughly mixed to obtain a starting raw material powder.

つづいて、この出発原料粉を種々の成形法、たとえば金
型プレス、ラバープレス、スリップキャスティング、押
出成形などにより所望形状に成形した後、この圧粉体を
窒素含有非酸化性ガス雰囲気中で1200〜1550°
Cの温度下にて焼成せしめてβ′−サイアロンを主成分
とする反応焼成体を造る。
Subsequently, this starting raw material powder is molded into a desired shape by various molding methods, such as mold pressing, rubber pressing, slip casting, extrusion molding, etc., and then the green compact is heated to 1200°C in a nitrogen-containing non-oxidizing gas atmosphere. ~1550°
The reaction product is fired at a temperature of C to produce a reaction fired product containing β'-sialon as a main component.

本発明に使用する蒸発シリカ(Volati led
−8ilica)は通常の非晶質または結晶質シリカと
異なり、超微粉で不純物も少ないことから反応性が良好
で、β′−サイアロンの生成量が多く、かつ焼成時間も
短縮でき、シリカ粉末として最も好適である。
Volatile silica used in the present invention
Unlike ordinary amorphous or crystalline silica, silica is an ultrafine powder with few impurities, so it has good reactivity, produces a large amount of β'-SiAlON, and can shorten the firing time. Most preferred.

本発明に使用するアルミニウム粉末としては、たとえば
アルミニウムの涙滴状アトマイズ粉(噴霧粉)、鱗片状
搗砕粉等を挙げることができ、とくに粒度が50メツシ
ユより細かい粉末を用いることが望ましい。
Examples of the aluminum powder used in the present invention include teardrop-shaped atomized aluminum powder (sprayed powder), scale-shaped ground powder, etc., and it is particularly desirable to use a powder with a particle size of less than 50 mesh.

本発明に使用する金属シリコン粉末は粒度が200メツ
シユより細かいものを用いることが望ましく、その性状
は結晶質でも非結晶質でもよい。
The metal silicon powder used in the present invention preferably has a particle size of less than 200 mesh, and its properties may be crystalline or amorphous.

又場合によってはフェロシリコン粉末も使用可能である
In some cases, ferrosilicon powder can also be used.

本発明における蒸発シリカ粉末とアルミニウム粉末との
比(SiO2粉末乙M粉末)を上記範囲に限定した理由
は、S i02 粉末/Al粉末の比を20/80(
重量割合)より小さくすると、未反応のAlが雑存した
り、A6Nおよび/またはY−相ササイアロン生成量が
多くなり、必然的にβ′−サイアロンの生成量が減少し
て強固な反応焼成体が得られないからである。
The reason why the ratio of evaporated silica powder to aluminum powder (SiO2 powder O M powder) in the present invention is limited to the above range is that the ratio of Si02 powder/Al powder is 20/80 (
If the weight ratio is smaller, unreacted Al may coexist, the amount of A6N and/or Y-phase sialon will increase, and the amount of β'-sialon will inevitably decrease, resulting in a strong reaction fired product. This is because it cannot be obtained.

一方S i02粉末/Al粉末の比が80 /20を越
えると、未反応の5i02が残存したり、ムライト、X
−相、0′−サイアロン(酸窒化珪素(Si2ON2)
ニAl2O3が固溶した固溶体)の生成量が多くなり、
これに伴なって得られた反応焼成体の特性(強度、耐蝕
性等)が阻害されるからである。
On the other hand, if the ratio of Si02 powder/Al powder exceeds 80/20, unreacted 5i02 may remain, mullite,
-phase, 0'-sialon (silicon oxynitride (Si2ON2)
(solid solution containing Al2O3) increases,
This is because the properties (strength, corrosion resistance, etc.) of the reaction-fired body obtained are impaired accordingly.

好ましい範囲は5i02粉末/Al粉末の比が63/3
7〜50150である。
The preferred range is a ratio of 5i02 powder/Al powder of 63/3.
7 to 50150.

本発明における蒸発シリカ粉末とアルミニウム粉末の混
合粉末100重量部に対する金属シリコン粉末の配合量
を上記範囲に限定した理由は、金属シリコン粉末の配合
量を10重量部未満にすると、所期の目的である反応焼
成体の特性向上化が充分達成できず、一方その金属シリ
コン粉末の配合量が1000重量部を越えると、金属シ
リコン粉末量が多(なり過ぎ、昇温過程でのSiの融合
が生じて窒化反応が阻害されるから、このSiの融合化
を阻止するために焼成条件を厳密に管理しなければなら
ず、操作の煩雑化、コストの高騰化を招くためである。
The reason why the amount of metal silicon powder is limited to the above range with respect to 100 parts by weight of the mixed powder of evaporated silica powder and aluminum powder in the present invention is that if the amount of metal silicon powder is less than 10 parts by weight, it will not be possible to achieve the intended purpose. If the characteristics of a certain reaction-fired body cannot be sufficiently improved and the amount of metal silicon powder added exceeds 1000 parts by weight, the amount of metal silicon powder becomes too large (too much, and Si fusion occurs during the temperature rising process). This is because the nitriding reaction is inhibited, and therefore, the firing conditions must be strictly controlled to prevent this fusion of Si, leading to complicated operations and increased costs.

この場合、金属シリコン粉末の配合割合は、β′−サイ
アロンの生成量を多くし、強固な組織の反応焼成体を得
る観点から、これに配合する混合粉末(SiO□粉末と
AA粉末とからなる)の混合比を上述した範囲内で適宜
選定することが望ましい。
In this case, the blending ratio of the metal silicon powder is determined from the viewpoint of increasing the amount of β'-SiAlON produced and obtaining a reaction fired body with a strong structure. ) is desirably selected as appropriate within the above-mentioned range.

具体的には、5i02粉末/Al粉末の比が65/35
〜45155(重量割合)の混合粉末を用いる場合、該
混合粉末100重量部に対し金属シリコン粉末を10〜
1000重量部配合する。
Specifically, the ratio of 5i02 powder/Al powder is 65/35.
When using a mixed powder of ~45155 (weight ratio), 10~45155 (weight ratio) of metal silicon powder is added to 100 parts by weight of the mixed powder.
Add 1000 parts by weight.

またSiO2粉末/AA粉末の比が80 /20〜65
/35、或いは45155〜20/80(重量割合)の
混合粉末を用いる場合は、該混合粉末100重量部に対
し金属シリコン粉末を40〜1000重量部、好ましく
は60〜1000重量部配合することが望ましい。
Also, the ratio of SiO2 powder/AA powder is 80/20~65
/35, or 45155 to 20/80 (weight ratio), 40 to 1000 parts by weight, preferably 60 to 1000 parts by weight of metal silicon powder may be added to 100 parts by weight of the mixed powder. desirable.

本発明に使用する窒素含有非酸化性ガスとは、たとえば
窒素ガス単独、或いは窒素ガスとアルゴンガスまたはネ
オンガスなどの不活性ガス、あるいは水素ガス、アンモ
ニアガス等との混合ガス等を挙げることができる。
Examples of the nitrogen-containing non-oxidizing gas used in the present invention include nitrogen gas alone, nitrogen gas and an inert gas such as argon gas or neon gas, or a mixed gas of hydrogen gas, ammonia gas, etc. .

本発明において、焼成温度を上記範囲に限定した理由は
、焼成温度を1200°C未満にすると、成形体の窒化
反応速度が遅く、反応焼成体を得るのに長時間要し、一
方その温度が1550’Cを越えると、Si成分、Si
O2成分或いはS i 3 N4成分の揮発散逸が生じ
て多孔質となったり、Y−相ササイアロン生成量が多く
なったり、焼成亀裂を発生し易くなるからである。
In the present invention, the reason why the firing temperature is limited to the above range is that when the firing temperature is less than 1200°C, the nitriding reaction rate of the molded body is slow and it takes a long time to obtain a reaction fired body; When the temperature exceeds 1550'C, Si component, Si
This is because the O2 component or the S i 3 N4 component volatilizes and dissipates, resulting in a porous structure, an increased amount of Y-phase sashyalon, and sintering cracks.

好ましい焼成温度および焼成時間は1400〜1500
℃の温度下で5〜20時間焼成することである。
The preferred firing temperature and firing time are 1400 to 1500
℃ temperature for 5 to 20 hours.

次に、本願第2の発明を説明する。Next, the second invention of the present application will be explained.

まず、本願第1の発明により得た反応焼成体を粉砕し、
この粉砕粉を適宜のバインダーを使用して成形するか、
或いは該反応焼成体そのまま、または必要に応じてダイ
ヤモンドカッター、研磨機等で加工するかした後、これ
を非反応性の詰粉に埋没させ、非酸化性雰囲気下で16
00〜1900℃の温度にて加熱処理せしめてβ′−サ
イアロンを主成分とする反応焼結体を造る。
First, the reaction sintered body obtained according to the first invention of the present application is pulverized,
Shape this pulverized powder using an appropriate binder, or
Alternatively, the reaction fired body may be used as it is, or after being processed with a diamond cutter, polisher, etc. as necessary, it is buried in non-reactive packing powder and heated for 16 hours in a non-oxidizing atmosphere.
A reaction sintered body containing β'-sialon as a main component is produced by heat treatment at a temperature of 00 to 1900°C.

すなわち、前述した第1の発明にあってはその焼成原料
を効率よくβ′−サイアロンに反応せしめる方法であっ
て、そOXX湿温度1200〜1550℃に制限したも
のであるが、本願第2の発明は生成したβ′−サイアロ
ン成分の成形体をさらに焼成して緻密化するためになさ
れたものである。
That is, the first invention described above is a method for efficiently reacting the firing raw material to β'-sialon, and the OXX humidity temperature is limited to 1200 to 1550°C, but the second invention of the present invention The present invention was made in order to further sinter and densify the formed body of the β'-sialon component produced.

この場合、単に1600〜19000Cに昇温するのみ
では前述したように一部揮散されβ′サイアロン成分の
ものとして得難くなる。
In this case, if the temperature is simply raised to 1,600 to 19,000 C, as described above, a portion of the component will be volatilized, making it difficult to obtain the β' sialon component.

しかるに耐熱性を有し、かつβ′−サイアロンと反応し
ないような詰粉中に埋設して1600〜1900℃に昇
温するものである。
However, it is embedded in a stuffing powder that has heat resistance and does not react with β'-sialon and is heated to 1,600 to 1,900°C.

本願第2の発明に使用する非反応性の詰粉としては、た
とえば窒化硼素粉(BN)、窒化アルミニウム粉(Al
N )、窒化珪素粉、黒鉛粉等を挙げることができる。
Examples of the non-reactive packing powder used in the second invention of the present application include boron nitride powder (BN), aluminum nitride powder (Al
N), silicon nitride powder, graphite powder, etc.

本願第2の発明で使用する非酸化性ガスとは、たとえば
窒素ガス、アンモニアガス、或いはアルゴンガス、ネオ
ンガスなどの不活性ガスから選ばれる単独ガス、或いは
混合ガスである。
The non-oxidizing gas used in the second invention of the present application is a single gas or a mixed gas selected from inert gases such as nitrogen gas, ammonia gas, argon gas, and neon gas.

本願第2の発明において加熱処理温度を上記範囲に限定
した理由は、その温度を1600℃より低い温度にする
と、焼成体中のAl2O3やA7Nのβ′−サイアロン
への固溶促進化を充分達成できず、一方その温度が19
00℃より高くなると、詰粉中に埋没してあってもSi
O2成分やSi3N4成分の揮散量が多くなってβ′−
サイアロンの生成量が減少したり、Y−相ササイアロン
増加したりして、焼成体表面に多孔質変質層が形成され
るからである。
The reason why the heat treatment temperature is limited to the above range in the second invention of the present application is that if the temperature is lower than 1600°C, the solid solution of Al2O3 and A7N into β'-sialon in the fired body is sufficiently promoted. On the other hand, the temperature is 19
If the temperature rises above 00°C, Si will disappear even if it is buried in the packed powder.
The amount of volatilization of O2 component and Si3N4 component increases and
This is because a porous altered layer is formed on the surface of the fired body due to a decrease in the amount of sialon produced or an increase in Y-phase sialon.

この場合、好ましい加熱処理温度は1700〜1.75
00Gの範囲である。
In this case, the preferable heat treatment temperature is 1700 to 1.75
It is in the range of 00G.

なお、この加熱処理温度は上述した焼成温度(1200
〜1550℃)よりはるかに高いことがら、この加熱処
理時に焼成体のSi成分、SiO2成分或いはSi3N
4成分の揮発散逸が起こるのではないかと考えられるが
、耐熱性があり、β−サイアロンと反応し難い詰粉中に
埋没して焼成するため、揮散が抑制される。
Note that this heat treatment temperature is the above-mentioned firing temperature (1200
During this heat treatment, the Si component, SiO2 component, or Si3N component of the fired body is
It is thought that volatilization and dissipation of the four components may occur, but volatilization is suppressed because the powder is buried and fired in the stuffing powder, which is heat resistant and does not easily react with β-sialon.

又一旦上述した焼成温度で得た反応焼成体は高温度下で
の熱安性が著しく向上し、上記加熱処理温度(1600
〜1900℃)ではほとんど上述した成分の揮散化は起
こらない。
Furthermore, the thermal stability of the reaction-fired product obtained at the above-mentioned firing temperature is significantly improved under the high-temperature conditions.
~1900°C), the above-mentioned components hardly volatilize.

なお、第1の発明においては、必要に応じて上述した蒸
発シリカ粉末とアルミニウム粉末と金属シリコン粉末と
の混合物に少量(0,2〜10重量%)のアルミナ微粉
末、窒化珪素微粉末、窒化アルミニウム微粉末を添加し
、これを出発原料粉として用いてもよい。
In the first invention, if necessary, a small amount (0.2 to 10% by weight) of fine alumina powder, fine silicon nitride powder, and fine nitride powder are added to the mixture of the above-mentioned evaporated silica powder, aluminum powder, and metal silicon powder. Fine aluminum powder may be added and used as the starting raw material powder.

また、第1の発明においては、必要に応じて窒化反応O
焼結性を向上すること、耐蝕性、耐熱衝撃性を向上する
こと、および大型製品の製造を可能にする目的から、上
述したシリカ粉末とアルミニウム粉末と金属シリコン粉
末とに、中粒、粗粒のアルミナ、窒化珪素、炭化珪素、
β′−サイアロン、ジルコニア或いはジルコンを配合し
て出発原料としてもよい。
In addition, in the first invention, the nitriding reaction O
For the purpose of improving sintering properties, improving corrosion resistance, thermal shock resistance, and making it possible to manufacture large products, medium-grained and coarse-grained alumina, silicon nitride, silicon carbide,
β'-sialon, zirconia or zircon may be blended as a starting material.

さらに、本発明においては、必要に応じて上記第1、第
2の発明で得たβ′−サイアロンを主成分とする反応焼
成体を再粉砕して微粒、中粒、粗粒に篩分けし、これら
を混合した混合粒を常法に従って成形した後、この成形
体を窒素含有雰囲気中で1600〜20000C程度の
温度にてβ′−サイアロンを主成分とする焼結体を製造
してもよい。
Furthermore, in the present invention, if necessary, the reaction fired product containing β'-sialon as a main component obtained in the first and second inventions is re-pulverized and sieved into fine, medium, and coarse particles. A sintered body containing β'-sialon as a main component may be produced by molding the mixed grains of these in accordance with a conventional method, and then heating the molded body at a temperature of about 1,600 to 20,000 C in a nitrogen-containing atmosphere. .

この場合、焼成中における成形体の収縮をかなり抑制し
て変形、亀裂を皆無にでき、かつ大型形状物の製造を可
能にする他、著しく気孔率の小さイ超緻密質のβ′−サ
イアロンを主成分とする焼結体を得ることができる。
In this case, shrinkage of the molded product during firing can be significantly suppressed, deformation and cracking can be completely eliminated, and in addition to making it possible to manufacture large-sized products, it is also possible to produce ultra-dense β′-sialon with extremely low porosity. A sintered body having the main component can be obtained.

しかして、本発明によれば所定混合比の蒸発シリカ粉末
とアルミニウム粉末との混合粉末に金属シリコン粉末を
所定量配合して出発原料とし、これを成形し、窒素含有
非酸化性ガス雰囲気中で一定温度範囲下にて焼成せしめ
ることにより、寸法安定性が良好で、かつ優れた耐酸化
性、耐化学的安定性(とくに耐アルカリ性)、およびA
l。
According to the present invention, a predetermined amount of metal silicon powder is blended into a mixed powder of evaporated silica powder and aluminum powder at a predetermined mixing ratio to form a starting material, which is then molded in a nitrogen-containing non-oxidizing gas atmosphere. By firing under a certain temperature range, it has good dimensional stability, excellent oxidation resistance, chemical stability (especially alkali resistance), and A
l.

Zn、Pbなどの非鉄金属、及び鉄金属溶湯に対する耐
蝕性を有し、その他強度、硬度、耐熱衝撃性および耐熱
性が高い緻密質のβ′−サイアロンを主成分とする反応
焼成体を得ることができる。
To obtain a reaction sintered body mainly composed of dense β'-sialon, which has corrosion resistance against non-ferrous metals such as Zn and Pb, and molten ferrous metals, and has high strength, hardness, thermal shock resistance, and heat resistance. I can do it.

このような本発明方法による種々の優れた特性を有する
反応焼成体の生成機構は明らかではないが、本発明者等
の研究によれば次のような反応により生成されるものと
考えられる。
The mechanism by which reaction-fired products having various excellent properties are produced by the method of the present invention is not clear, but according to research conducted by the present inventors, it is believed that the products are produced by the following reaction.

1)1000℃以下では、 3Si02+4A#→3Si+2A1203・・・・・
・σ)2Al十N2→2AIN ・・・・
・・卸1i)10oo’C以上では、 3 S 1−1−2N2→β−8i 3 N4
・・・・・・■β仁Si3N4へのAl2O3,Al
Nの固溶→β′−サイアロン ・・・・・・ ′(IV
)すなわち、1ooo°C以下では融点660°Cのア
ルミニウム粉末が溶融して蒸発シリカ粉末、金属シリコ
ン粉末の間隔に浸透し、5102粉末と密接した際に上
記α)の反応式に示す如く活性の高いSlを生成する。
1) Below 1000℃, 3Si02+4A#→3Si+2A1203...
・σ) 2Al + N2 → 2AIN ・・・・
...Wholesale 1i) At 10oo'C or higher, 3 S 1-1-2N2 → β-8i 3 N4
・・・・・・■Al2O3, Al to β-ni Si3N4
Solid solution of N → β′-Sialon ・・・・・・ ′(IV
) That is, below 100°C, aluminum powder with a melting point of 660°C melts and penetrates into the space between the evaporated silica powder and metal silicon powder, and when it comes into close contact with the 5102 powder, it becomes active as shown in the reaction formula α) above. Generates high Sl.

また、同時にアルミニウム粉末は600’C位で(II
)の反応式に示す如く窒化反応が起ってA7N となり
、かつ一部のアルミニウム粉末はA7N被膜で覆われ、
6600C以上になっても粉末状態を維持する。
At the same time, the aluminum powder was heated to about 600'C (II
) As shown in the reaction formula, a nitriding reaction occurs to form A7N, and some of the aluminum powder is covered with an A7N film.
Maintains powder state even at temperatures above 6600C.

なお、上記α)、([)の反応は発熱反応であり、この
発熱により成形体温度が上昇して、後述する(III)
、 (IV)の反応を促進すると共に、その([)、
(IV)の反応に連続的に移行される。
Note that the reactions α) and ([) above are exothermic reactions, and this heat generation increases the temperature of the compact, which will be described later in (III).
, promotes the reaction of (IV), and its ([),
Continuously transferred to reaction (IV).

つづいて、■000°C以上では成形体中の金属シリコ
ン粉末は上記σ)、(Dの反応により生成したAl2O
3やA7N結晶により個々分離されるため、上記(I)
、 (I)および(III)の反応での発熱によりSi
の融点(14200G)以上になっても、その金属シリ
コン粉末の融合は阻止される。
Continuing, ■ At temperatures above 000°C, the metal silicon powder in the molded body is
3 and A7N crystals, the above (I)
, due to the exothermic reaction of (I) and (III), Si
Even if the temperature exceeds the melting point of (14200G), the fusion of the metal silicon powder is prevented.

しかも、上記(I)の反応で生成されるSiは活性が高
くかつ微細であるため、(III)の反応式に示す如(
容易に窒化反応されてβ−8i 3 N4となり、これ
によって当初配合した金属シリコン粉末の分離を促進す
ると共に、その金属シリコン粉末が上記α)の反応で生
成したSiと融合するのを阻止される。
Moreover, since the Si produced in the reaction (I) above is highly active and fine, the reaction formula (III) shows the reaction (
It easily undergoes a nitriding reaction to become β-8i 3 N4, which promotes the separation of the initially mixed metal silicon powder and prevents the metal silicon powder from fusing with the Si generated in the reaction α) above. .

したがって、当初配合した金属シリコン粉末は互に融合
したり、生成したSi と融合したりすることなく粉末
状態が保持され、上記(IIII)の反応式に示す如く
効率よく窒化反応されてβ−8i3N4を生成し、これ
によって充分な量のβ−8i3N4が生成され、かつ未
反応Siの残存率が著しく低下する。
Therefore, the initially mixed metal silicon powder is maintained in a powder state without fusing with each other or with the generated Si, and is efficiently nitrided to β-8i3N4 as shown in reaction formula (III) above. is produced, thereby a sufficient amount of β-8i3N4 is produced, and the residual rate of unreacted Si is significantly reduced.

次いで、上記(I)、 [)の反応で生成されたAl2
O3およびAlN と上記(III)の反応で生成され
た充分な量のβ−8i3N4とが(IV)の反応式に示
す如く固溶反応してβ′−サイアロンが生成される。
Next, the Al2 produced in the reaction of (I) and [) above
O3 and AlN and a sufficient amount of β-8i3N4 produced in the above reaction (III) undergo a solid solution reaction as shown in reaction formula (IV) to produce β'-sialon.

以上、本発明によれば上記(I)〜(IV)の反応によ
り上述した種々の特性を有するβ′−サイアロンを主成
分とする反応焼成体を簡単かつ効率よく得ることができ
るものと考えられる。
As described above, it is believed that according to the present invention, a reaction sintered body containing β'-sialon as a main component having the above-mentioned various properties can be easily and efficiently obtained by the reactions (I) to (IV) above. .

また、本願第2の発明によれば、−上記反応焼成体をさ
らに非反応性詰粉に埋没し非酸化性雰囲気下で1600
〜1900’Cの温度にて加熱処理することにより、焼
結性が進行すると共に上述したAl2O3,AlN と
β−8i3N4 との固溶反応が促進されてβ′−サイ
アロンの生成が増加するため、上述した種々の特性のう
ち、とくに緻密性、寸法安定性、耐酸化性、強度がさら
に向上されたβ′−サイアロンを主成分とする反応焼成
体を得ることができる。
Further, according to the second invention of the present application, - the above-mentioned reaction fired body is further buried in a non-reactive stuffing powder and heated for 1,600 hours in a non-oxidizing atmosphere.
By heat treatment at a temperature of ~1900'C, sinterability progresses and the solid solution reaction between Al2O3, AlN and β-8i3N4 described above is promoted and the production of β'-sialon increases. Among the various properties mentioned above, it is possible to obtain a reaction-sintered body containing β'-sialon as a main component, which has further improved compactness, dimensional stability, oxidation resistance, and strength.

したがって、本願第1、第2の発明により得た反応焼成
体は、上述した種々の優れた特性を有するため、次に示
すような多種多様の分野に応用できる。
Therefore, since the reaction-fired products obtained according to the first and second inventions of the present application have the various excellent properties described above, they can be applied to a wide variety of fields as shown below.

■ 溶融非鉄金属用耐火物 溶融炉ライニング材、溶融非鉄金属輸送用パイプ、溶融
非鉄金属測温用熱電対保護管、低圧鋳造用ストーク、連
続鋳造用ノズル、タップホール用インサートノズル、溶
融非鉄金属流量調整弁、溶融非鉄金属用ポンプ摺動部材
(ホットチャンバーのピストン、シリンダー)、グーズ
ネツク、ゲルマニウム或いはシリコン等の半導体溶解用
ルツボ。
■ Refractory melting furnace lining materials for molten nonferrous metals, pipes for transporting molten nonferrous metals, thermocouple protection tubes for temperature measurement of molten nonferrous metals, stalks for low pressure casting, nozzles for continuous casting, insert nozzles for tap holes, flow rate of molten nonferrous metals Regulating valves, pump sliding parts for molten non-ferrous metals (hot chamber pistons, cylinders), goosenecks, crucibles for melting semiconductors such as germanium or silicon.

■ 溶鋼用耐火物 連続鋳造用各種ノズル、スライディングノズル用プレー
ト、イマージョンパイプ。
■ Various nozzles for continuous casting of refractories for molten steel, plates for sliding nozzles, and immersion pipes.

■ 機械部品 熱交換器、ピストンエンジンにおけるピストンヘッドお
よびシリンダー、ガスタービンエンジンの燃焼室構造材
(ロータ、ステータ、シュラウド等)、ロケットノズル
■ Mechanical parts heat exchangers, piston heads and cylinders in piston engines, combustion chamber structural materials (rotors, stators, shrouds, etc.) in gas turbine engines, rocket nozzles.

■ 耐蝕材料 耐酸、耐アルカリ容器、塩素或いは硫化水素ガスの輸送
用パイプ、塩素ガス吹込管、プラスチックなどの焼成炉
の内張材。
■ Corrosion-resistant materials Acid-resistant and alkali-resistant containers, pipes for transporting chlorine or hydrogen sulfide gas, chlorine gas injection pipes, and lining materials for firing furnaces such as plastic.

次に、本発明の詳細な説明する。Next, the present invention will be explained in detail.

実施例 1〜4 下記第1表に示す如き出発原料粉をVミキサーで乾式混
合し、ラバープレス(1ton/i ) K:j:り成
形してio”X100 XIOcmの圧粉体とした後
、この圧粉体を窒素雰囲気中で昇温速度100°C/H
rの条件下にて1450℃まで高め、その温度下で10
時間保持して焼成せしめ4種のβ′−サイアロンを主成
分とする反応焼成体を得た。
Examples 1 to 4 The starting raw material powders as shown in Table 1 below were dry mixed in a V-mixer and molded using a rubber press (1 ton/i) to form a green compact of io"X100XIOcm. This green compact was heated at a rate of 100°C/H in a nitrogen atmosphere.
Raise the temperature to 1450℃ under the condition of r and 10℃ under that temperature.
By holding and firing for a certain period of time, a reaction fired product containing four types of β'-sialon as a main component was obtained.

これに対し、比較例として珪石微粉末とAAアトマイズ
粉(−250メツシユ)をVミキサーで混合して出発原
料とし、これをラバープレス(Iton /ci )に
より成形して10”X100 X10HcrrLの成
形体とした後、これを実施例1〜4と同じ条件で焼成せ
しめβ′−サイアロンを主成分とする反応焼成体を得た
On the other hand, as a comparative example, silica fine powder and AA atomized powder (-250 mesh) were mixed in a V mixer as a starting material, and this was molded with a rubber press (Iton/ci) to form a 10" x 100 x 10 HcrrL compact. This was then fired under the same conditions as in Examples 1 to 4 to obtain a reaction fired product containing β'-sialon as a main component.

しかして、上記実施例1〜4および比較例で得たβ′−
サイアロンを主成分とする反応焼成体の物性を調べた。
Therefore, the β'-
The physical properties of a reaction-fired body containing Sialon as the main component were investigated.

その結果を同第1表に併記した。上記第1表から明らか
な如く、本発明により得た反応焼成体は従来の方法によ
り得た反応焼成体に比して、β′−サイアロンの含有率
、強度、耐化学的安定性および、耐酸化性の全てにおい
て著しく優れていることがわかる。
The results are also listed in Table 1. As is clear from Table 1 above, the reaction-fired body obtained by the present invention has a higher β'-sialon content, strength, chemical stability, and acid resistance than the reaction-fired body obtained by the conventional method. It can be seen that it is extremely excellent in all aspects of chemical properties.

実施例 5〜6 上記実施例2および実施例3の反応焼成体を、黒鉛製容
器内の窒化珪素60重量索条窒化硼素40重量受からな
る詰粉に埋設し、窒素雰囲気下で昇温速度200℃/H
rの条件下にて1700℃まで高め、この温度下で4時
間保持して加熱処理せしめ、その後200℃/Hrの条
件下で降温して徐冷し焼成体を得た。
Examples 5 to 6 The reaction-fired bodies of Examples 2 and 3 above were buried in a packed powder consisting of 60 weight silicon nitride wires and 40 weight boron nitride wires in a graphite container, and the heating rate was adjusted under a nitrogen atmosphere. 200℃/H
The temperature was raised to 1700° C. under the condition of r, and the temperature was maintained for 4 hours for heat treatment, and then the temperature was lowered and slowly cooled under the condition of 200° C./hr to obtain a fired body.

得られた焼成体の物性を調べたところ下記第2表の如き
結果となった。
When the physical properties of the obtained fired body were examined, the results were as shown in Table 2 below.

上表から明らかな如く、一旦焼成して得た反応焼成体(
実施例2,3のもの)をさらに加熱処理することにより
、得られた焼成体は加熱処理前のものに比してβ′−サ
イアロンの含有量、緻密性、耐アルカリ性、耐酸化性が
著しく向上されることがわかる。
As is clear from the above table, the reaction fired product (
By further heat-treating the products of Examples 2 and 3, the resulting fired products had significantly higher β'-sialon content, density, alkali resistance, and oxidation resistance than those before the heat treatment. I can see that it will be improved.

以上詳述した如く、本発明によれば、寸法安定性が良好
で、かつ優れた耐酸化性、耐化学的安定性、およびAl
、Zny Cut Pbなどの非鉄金属溶湯に対する耐
蝕性を有し、その他強度、硬度、耐熱衝撃性および耐熱
性が高< 、稲蝮n鉄金属用耐火物、溶鋼用耐火物など
広範囲の分野に有効に利用できる緻密なβ′−サイアロ
ンを主成分とする反応焼成体を提供できる。
As detailed above, according to the present invention, it has good dimensional stability, excellent oxidation resistance, chemical stability, and Al
It has corrosion resistance against molten nonferrous metals such as Zny Cut Pb, and has high strength, hardness, thermal shock resistance, and heat resistance, and is effective in a wide range of fields such as refractories for ferrous metals and refractories for molten steel. It is possible to provide a reaction-sintered body containing dense β'-sialon as a main component, which can be used for.

また、本願第2の発明によれば、上述した緒特性のうち
、とりわけ緻密性、機械的強度、耐アルカリ性および耐
酸化性を著しく向上したβ′−サイアロンを主成分とす
る焼成体を提供できるものである。
Further, according to the second invention of the present application, it is possible to provide a fired body mainly composed of β'-sialon, which has significantly improved compactness, mechanical strength, alkali resistance, and oxidation resistance among the above-mentioned properties. It is something.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 蒸発シリカ粉末20〜80重索条、アルミニウム粉
末80〜20重索条からなる混合粉末100重量部に対
し、金属シリコン粉末10〜1000重量部を加え充分
混合して出発原料粉とし、これを成形して圧粉体とした
後、この圧粉体を窒素含有非酸化性ガス雰囲気中で12
00〜1550°Cの温度下にて焼成せしめることを特
徴とするβ′−サイアロンを主成分とする反応焼成体の
製造方法。 2 蒸発シリカ粉末20〜80重索条、アルミニウム粉
末80〜20重索条からなる混合粉末100重量部に対
し、金属シリコン粉末1 ’0〜1000重量部を加え
充分混合して出発原料粉とし、これを成形して成形体と
した後、この成形体を窒素含有非酸化性ガス雰囲気中で
1200〜1550°Cの温度下にて焼成せしめて焼成
体とし、つづいてこの焼成体を非反応性詰粉に埋没し非
酸化性ガス雰囲気下で1600〜19000Cの温度に
て加熱処理せしめることを特徴とするβ′−サイアロン
を主成分とする反応焼成体の製造方法。
[Claims] 1. 10 to 1000 parts by weight of metallic silicon powder are added to 100 parts by weight of a mixed powder consisting of 20 to 80 layers of evaporated silica powder and 80 to 20 layers of aluminum powder, and the mixture is thoroughly mixed. After forming the raw material powder into a green compact, the green compact is heated for 12 hours in a nitrogen-containing non-oxidizing gas atmosphere.
1. A method for producing a reaction fired product containing β'-Sialon as a main component, the method comprising firing at a temperature of 00 to 1550°C. 2. To 100 parts by weight of a mixed powder consisting of evaporated silica powder with 20 to 80 layers and aluminum powder with 80 to 20 layers, add 1'0 to 1000 parts by weight of metal silicon powder and mix thoroughly to obtain a starting raw material powder, After molding this into a molded body, this molded body is fired at a temperature of 1200 to 1550°C in a nitrogen-containing non-oxidizing gas atmosphere to form a fired body. 1. A method for producing a reaction fired product containing β'-sialon as a main component, which comprises immersing it in packed powder and heat-treating it at a temperature of 1,600 to 19,000 C in a non-oxidizing gas atmosphere.
JP51137916A 1976-11-17 1976-11-17 Method for producing a reaction fired product containing β′-Sialon as the main component Expired JPS5934676B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP51137916A JPS5934676B2 (en) 1976-11-17 1976-11-17 Method for producing a reaction fired product containing β′-Sialon as the main component

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP51137916A JPS5934676B2 (en) 1976-11-17 1976-11-17 Method for producing a reaction fired product containing β′-Sialon as the main component

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5363413A JPS5363413A (en) 1978-06-06
JPS5934676B2 true JPS5934676B2 (en) 1984-08-23

Family

ID=15209672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP51137916A Expired JPS5934676B2 (en) 1976-11-17 1976-11-17 Method for producing a reaction fired product containing β′-Sialon as the main component

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5934676B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5814392B2 (en) * 1978-12-27 1983-03-18 科学技術庁無機材質研究所長 Manufacturing method of Sialon sintered body
US4331771A (en) * 1980-05-12 1982-05-25 Norton Company High density silicon oxynitride
JPS5823346B2 (en) * 1980-06-11 1983-05-14 科学技術庁無機材質研究所長 Production method of α-sialon sintered body

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5363413A (en) 1978-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4243621A (en) β'-Sialon sintered body and a method for manufacturing the same
JP3311755B2 (en) Reaction-bonded silicon carbide refractory products
JPH07144968A (en) Method for converting silicon nitride from alpha phase to beta phase and apparatus for it
JP2871410B2 (en) High thermal conductive silicon nitride sintered body and method for producing the same
JPS6210954B2 (en)
JPS629548B2 (en)
JPS5934676B2 (en) Method for producing a reaction fired product containing β′-Sialon as the main component
US3287478A (en) Method of sintering aluminum nitride refractories
JPH09183666A (en) High heat conductivity silicon nitride sintered compact and its production
US5510304A (en) Coarse reaction bonded silicon nitride
JPS6335593B2 (en)
US3199993A (en) Sintered bodies being resistant to heat, oxidation and wear
JP3124865B2 (en) Silicon nitride sintered body and method for producing the same
JP3194344B2 (en) Boron nitride-containing material and method for producing the same
KR100308922B1 (en) Method of Manufacturing Silicon Nitride Bonded Silicon Carbide Composites by Silicon Nitriding Reaction
JP2927149B2 (en) Method for producing boron nitride-containing inorganic material
JPH08119719A (en) Brick containing carbon and aluminum silicon carbide
JPS5943436B2 (en) Method for manufacturing dense β′-sialon sintered body
JP2916934B2 (en) Method for producing sialon-based sintered body
JP3696300B2 (en) Silicon nitride sintered body and method for producing the same
JPH0224789B2 (en)
JPS589882A (en) Super hard heat-resistant ceramics and manufacture
JP2543353B2 (en) Method for producing silicon nitride based sintered body
JPS5915113B2 (en) Method for manufacturing dense β′-sialon sintered body
JPH10502325A (en) Sintered silicon nitride parts