JPS60151290A - 非酸化物系セラミツク構造体の表面処理方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は非酸化物系セラミック構造体の表面処理方法に
関する。

〔従来技術〕

従来、セラミック構造体を製造３゛る場合、所定の寸法
精度を確保するするために、焼成後に研削加工を行っＣ
いる。ごのとき、セラミック構造体表面に加工傷が残り
、強度低下の要因となっている。そのため、加工後、焼
鈍処理を行い、加工により生じた加工傷および亀裂（ク
ラック）のシャープな面を鈍化することにより、強度回
復を図っている。

ところで、この焼鈍処理はガラス相の軟化を利用するた
め、比較的低＞、Ｗ（１０００〜１３００℃）で行われ
る。このため、従来法の場合は、加工傷先端の亀裂が閉
じる程度であり、比較的微少な加工傷に対しては効果を
発揮するものの、比較的大きな加工傷の大幅な鈍化、更
には加工傷を完全に除去するまでにば致っていない。

（）ｔっで、かかるセラミックｆＭ造体の加工傷を完全
に除去する方法の開発が望まれていた。

〔発明の目的〕

本発明は、上記従来技術の問題を解決するためになされ
たもので、非酸化物系セラミック構造体の表面加工傷を
完全に除去することにより、強度の向上を図ることので
きる非酸化°物系セラミック構造体の表面処理方法を提
供することを目的とする。

〔発明の構成〕

かかる目的は、本発明によれば、非酸化物系セラミ’７
り構造体の仕上げ加二［傷を除去する非酸化物系セラミ
、り構造体の表面処理方法であって、前記非酸化物系セ
ラミック構造体を不活性ガス雰囲気中において、非酸化
物系セラミック構造体を構成する非酸化物セラミックス
とガラス相が軟化Ｊ−る温度以−トで、かつ非酸化物系
セラミック構造体の焼成温度以下の温度範囲で、５〜１
０気圧の圧力を付与して焼鈍することを特徴とする非酸
。

化物系セラミック構造体の表面処理方法によって達成さ
れる。

本発明において、非酸化物系セラミック構造体の主材料
としては、窒化珪素、炭化珪素、窒化信１素等を用いる
ことができる。

焼鈍１−る雰囲気としては、不活性ガス雰囲気を用いる
。これは、非酸化物系セラミック構造体の表面における
酸化等の腐食を防止し、かつ非酸化物系セラミックスの
分解を防止するものである。

不活性ガスとしては、窒素ガス、アルゴンガス等を用い
ることができる。

焼鈍する温度としては、ガラス相と非酸化物系セラミッ
クスが軟化する温度以上であり、かつ非酸化物系セラミ
ック構造体の焼成温度（＝Ｊ近以下（但し、焼成温度を
越えない）であることが必要である。例えば、非酸化物
系セラミックスが窒化珪素の場合、１６００°Ｃ〜１８
００℃が適当である。

また、焼鈍する圧力としては、５〜１０気圧が必要であ
る。これは、上記温度範囲では、ガラス相と非酸化物系
セラミックスは熔解から分解まで進行するため、かかる
分解を防止するためである。

圧力バターンとしては、非酸化物系セラミックスの溶解
析出温度までは常圧（１気圧）とし、それ以後加圧する
パターンがよい。

〔発明の作用幼果〕

本発明の非酸化物系セラミック構造体の表面処理方法に
よれば、従来より高温で処理するため、ガラス相のみな
らず非酸化物系セラミックスも熔解析出する。このため
、亀裂は完全に除去され、強度が大幅に向上する。

また、高温時加圧しているため、ガラス相と非酸化物系
セラミックスは分解することがなく、従って高温による
強度低下は生じない。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面を参考にして説明する。

非酸化物系セラミックスとし−Ｃ窒化珪素を用い、酸化
イツトリウム（Ｙ２０□）、酸化アルミニラＪ、　（Δ
ｆｆ、ｏ、）等の焼結助剤を添加して所定形状に成形後
、約１８００℃の温度で焼成し、窒化珪素構造体を得た
。次いで、この窒化珪素構造体の表面を所定寸法になる
ように研削した。このときの窒化珪素構造体の加工面を
スケッチしたものが第１１Ｕ＋である。第１図から判る
ように、研削後のものは砥石の加工傷１と、この加工傷
１の先端に生じたクランク２が存在する。

かかる窒化珪素構造体を用いて、次の条件で表面処理を
行った。

まず、窒化珪素構造体の試験片を処理炉に入れ、内部を
窒素ガス雰囲気とした。この状態で処理炉内を所定温度
まで加熱すると共に、炉内を３通りの圧力バクーンで処
理し、焼鈍を行った。

このとき、圧力バターンとしては、第２図に示す如く、
Ａパターン：１６００℃まで常圧（１気圧）でそれ以後
１０気圧、Ｂパターン：低温時から高温時まで常時１０
気圧、Ｃパターン：常時常圧（１気圧）、の３通りで行
つた。

また、加熱の最高温度としては、上記それぞれの圧力バ
ターンについて、１３００℃、１５００℃、１６　Ｆｌ
　０℃、１７００℃、１８００℃の５通りについて行っ
た。

この結果得られた窒化珪素構造体試験片の抗折強度（ｋ
ｇ／　ｍｍ）を調べたところ、第３図に示す結果が得ら
れた。

第３図より、圧力バターンとしてはＡパターンであって
、かつ１６００℃〜１８００℃に加熱することが強度向
上に最も優れていることが判る。

この理由は、まず処理（加熱）温度について言えば、１
５００℃程度まではガラス相の溶解析出が起こるのみで
、窒化珪素の熔解析出は起ごらない。従って、第４図に
示すように、加工傷により律したクラック２と加］二傷
１の先端部３は、このガラス相で埋められる。この場合
、強度は処理しない場合に比べれば向上するものの、ガ
ラス相は窒化珪素に比べ強度が弱いため、強度の向上が
上置ではなく、また加工傷も大半は残ったままになって
いる。このため、処理温度としては、窒化珪素が熔解析
出する１６００°Ｃ以」二とすることが必要であり、か
つ窒化珪素の分解温度より低い１８００℃以下とするこ
とが必要である。

また、辻カバターンとしては、Ｃパターンの場合は、１
６００°Ｃ以上とした時、窒化珪素の溶解析出と同時に
始まる分解を阻止出来ない。従って、Ｃパターンの場合
は、第３図に示すように、１７００℃、１８００℃と温
度が上がるにつれて窒化珪素の分解が激しくなり、表面
が荒れ、強度向」二のＩＩ、ｉｌＪ果が半減している。

Ｂパターンの場合は、加圧しない場合に比べ若干強度が
向上しているものの、窒化珪素が溶解し拡散しようとす
る力を抑えてしまい、そのため強度向上効果が小さいと
解される。

一方、本発明に係るＡパターンの場合は、第３図に示す
ように、窒化珪素の溶解析出かつ分解開始温度のときに
加圧を開始するため、Ｂパターンのように窒化珪素の析
出、拡散を抑止することな（、最も望ましい表面状態と
なる。

このＡパターンで処理した試験片の加工面を第５図に示
す。第５し１より明らかなように、ガラス相のみでなく
窒化珪素自体も析出しており、クラックのみでなく加工
傷も完全にうまっている。従って、本発明の非酸化物系
セラミック構造体の表面処理力法によれば、加工傷がほ
ぼ埋めつくされて加工傷の極率半径が増大することおよ
び加工傷が主に窒化珪素により埋められることにより、
強度が大幅に向上する。この結果は第３図からも明らか
である。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発
明は、この実施例に限定されるものではなく、特許請求
の範囲に記載の範囲内で種々の実施態様が包含されるも
のである。

例えば、実施例では非酸化物系セラミックスとして窒化
珪素をもらいたため、処理温度を１６００℃〜１８００
°Ｃとしたが、材料が異なればこの処理温度は変わる。

この処理温度は、非酸化物系セラミックスが熔解析出を
開始する温度以上であり、かつ非酸化物系セラミックス
が分解する温度より低くすればよい。

また、実施例では加圧力として１０気圧を用いたが、こ
の加圧力は材料、非酸化物系セラミック構造体の大きさ
等を考慮して適宜な値とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は未処理状態における窒化珪素構造体の加工面を
示す模式図、 第２図は本発明の実施例に係る圧力バターンを示すグラ
フ、 第３図は本発明の実施例に係る３種類の圧力バターンに
おりる処理温度と抗折強度の関係を示すグラフ、 第４図は従来の表面処理を施したときの窒化珪素構造体
の加工面を示す模式図、 第５図は本発明の実施例に係る表面処理を施したときの
窒化珪素構造体の加工面を示す模式図である。 １−一−−加工傷 ２−−−−クランク（亀裂） ３−−ｍ−加工傷の先端部 纂１図 第４図 ηコで７グｇ７ １ １８２図 第３図 ｍａχ　処工￥５品Ｊ支　（゛こ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）−１１酸化物系セラミック構造体の仕上げ加工傷
   を除去する非酸化物系セラミ・ツク構造体の表面処理方
   法であって、 前記非酸化物系セラミ、り構造体を不活性ガス雰囲気中
   において、非酸化物系セラミ・ツク構造体を構成する非
   酸化物セラミックスとガラス相が軟化する温度以上で、
   かつ非酸化物系セラミック構造体の焼成温度以下の温度
   範囲で、５〜１０気圧の圧力を付与して焼鈍することを
   特徴とする非１１り化物系セラミック構造体の表面処理
   方法。