JPS60191063A - 窒化珪素質焼結体 - Google Patents
窒化珪素質焼結体Info
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- JPS60191063A JPS60191063A JP59043575A JP4357584A JPS60191063A JP S60191063 A JPS60191063 A JP S60191063A JP 59043575 A JP59043575 A JP 59043575A JP 4357584 A JP4357584 A JP 4357584A JP S60191063 A JPS60191063 A JP S60191063A
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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】
本発明は高温での機械的特性が劣化することなく、かつ
耐酸化性＋Ｃ優れた窒化珪素質焼結体に関するものであ
る。
耐酸化性＋Ｃ優れた窒化珪素質焼結体に関するものであ
る。
近時、高温熱機関用窒化珪素材料について、焼結に際し
て第ｍａ族酸化物を添加することにより高融点を有する
窒化珪素との化合物を粒界に生成させ、高温における機
械的特性（抗折強度など）の改善がなされている。しか
しながら、これらの焼結体に於いては高温酸化性雰囲気
中で長期間使用されることにより酸化され、寸法精度、
形状精度、抗折強度などが大巾に劣化することが明らか
となった。酸化の原因は酸化時に生成するＳｉＯ＋−第
１ａ族酸化物化合物のガラス転移温度（Ｔｇ ）が高い
ことＣζより耐酸性保護膜が形成されないことが判明し
た。
て第ｍａ族酸化物を添加することにより高融点を有する
窒化珪素との化合物を粒界に生成させ、高温における機
械的特性（抗折強度など）の改善がなされている。しか
しながら、これらの焼結体に於いては高温酸化性雰囲気
中で長期間使用されることにより酸化され、寸法精度、
形状精度、抗折強度などが大巾に劣化することが明らか
となった。酸化の原因は酸化時に生成するＳｉＯ＋−第
１ａ族酸化物化合物のガラス転移温度（Ｔｇ ）が高い
ことＣζより耐酸性保護膜が形成されないことが判明し
た。
本発明は５ＬｓＮ＋に第ｍａ族酸化物の適量を含む主成
分に対して第１ｊａ族元素及び、ＡＩＩ、 Ｔｉ 、
Ｃｒ。
分に対して第１ｊａ族元素及び、ＡＩＩ、 Ｔｉ 、
Ｃｒ。
Ｇａ、 Ｚｒ、 Ｓ、ｉの酸化物・窒化物の中より選ば
れる１種以上を添加すること蕎こより得られる組成物を
焼成すると高温における抗折強度を劣化させることなく
、かつ耐酸化性に優れた焼結体が得られることを知見し
た。
れる１種以上を添加すること蕎こより得られる組成物を
焼成すると高温における抗折強度を劣化させることなく
、かつ耐酸化性に優れた焼結体が得られることを知見し
た。
即ち、本発明は８１．８Ｎ４に第ｍａ ｍ酸化物の適量
を含む主成分１００重量部に対して第［ａ族及びＡＪ
。
を含む主成分１００重量部に対して第［ａ族及びＡＪ
。
Ｔｉ、 Ｏｒ、 Ｇａ、 Ｚｒ、、 ＳＬの酸化物又は
窒化物の中より選ばれる１種以上を０１１〜５重量％添
加することにより、完全緻密な耐酸化性保護膜を生成す
るものである。添加剤として第■ａ族及びＡｌＶ、Ｔｉ
。
窒化物の中より選ばれる１種以上を０１１〜５重量％添
加することにより、完全緻密な耐酸化性保護膜を生成す
るものである。添加剤として第■ａ族及びＡｌＶ、Ｔｉ
。
Ｏｒ、 Ｇａ、 Ｚｒ、 Ｓｉの酸化物又は窒化物を添
加することにより、複合希土類含有窒化珪素質混合組成
が酸化して生じる粉状酸化物を緻密化する効果を与える
ことが可能となる。従って酸化１こより生成する緻密な
酸化被膜が一旦表面に生成スルと、それ以後の酸素の内
部への拡散と酸化反応とを抑制する保護膜となり耐酸化
性が飛躍的に向トし、高温酸化雰囲気中における材料の
寿命が延長される。
加することにより、複合希土類含有窒化珪素質混合組成
が酸化して生じる粉状酸化物を緻密化する効果を与える
ことが可能となる。従って酸化１こより生成する緻密な
酸化被膜が一旦表面に生成スルと、それ以後の酸素の内
部への拡散と酸化反応とを抑制する保護膜となり耐酸化
性が飛躍的に向トし、高温酸化雰囲気中における材料の
寿命が延長される。
前記第’ｎａ族及びＡ６． Ｔｉ、 Ｃｒ、 Ｇａ、
Ｚｒ、 Ｓｉの酸化物又は窒化物の１種以−Ｅの添加を
Ｓｉ、ａＮ４＋こｍａ族酸化物の適量を含む主成分１０
０重量部に対し、０．５〜５重量部の範囲とした理由は
、これらの添加物が０．１重量部未満であると前記保護
膜が充分生成されないため、酸化度合が大きく、５重量
部を超えると高温における抗折強度が劣化する。
Ｚｒ、 Ｓｉの酸化物又は窒化物の１種以−Ｅの添加を
Ｓｉ、ａＮ４＋こｍａ族酸化物の適量を含む主成分１０
０重量部に対し、０．５〜５重量部の範囲とした理由は
、これらの添加物が０．１重量部未満であると前記保護
膜が充分生成されないため、酸化度合が大きく、５重量
部を超えると高温における抗折強度が劣化する。
また、本発明の主成分をＳｉ３Ｎ＋ ８０〜９６ ｍｏ
１％に対し第ｍａ族酸化物の２種以とを合計４〜２０ｍ
○工％添加したものである。Ｓｉ、３Ｎ＋が上記範囲外
のとき高温強度が著しく劣化すると共に、耐酸化特性も
若干劣る。また、第Ｈａ族酸化物を２種以りとすること
ｆこより該第■ａ族酸化物相互の反応により焼結性を促
進させることができる。
１％に対し第ｍａ族酸化物の２種以とを合計４〜２０ｍ
○工％添加したものである。Ｓｉ、３Ｎ＋が上記範囲外
のとき高温強度が著しく劣化すると共に、耐酸化特性も
若干劣る。また、第Ｈａ族酸化物を２種以りとすること
ｆこより該第■ａ族酸化物相互の反応により焼結性を促
進させることができる。
さらに、 これら第］１［ａ族酸化物の２種以Ｅの合計
が４ ｍｏ１％未満の場合、緻密化せず強度が劣化する
と共に嵩比重が低下して気孔率が多くなり、２０ｍｏ１
％を超えると高温響こおける抗折強度が著しく劣化する
と共に、耐酸化特性も劣る。
が４ ｍｏ１％未満の場合、緻密化せず強度が劣化する
と共に嵩比重が低下して気孔率が多くなり、２０ｍｏ１
％を超えると高温響こおける抗折強度が著しく劣化する
と共に、耐酸化特性も劣る。
以下に本発明を実施例に基づき詳細に説明する。
５ｉａＮ４Ｈこ第ｍａ族酸化物の中から少なくとも２種
以上を添加した混合物に、第［ａ族及びＡｌ、Ｔｉ。
以上を添加した混合物に、第［ａ族及びＡｌ、Ｔｉ。
Ｃｒ、 Ｇａ、 Ｚｒ、 Ｓｊ−の酸化物を第１表に示
す割合に添加した混合粉体をボールミルｆこて２４時間
混合した。得られたスラリーを乾燥造粒した後、プレス
成形し、真空中で脱バインダ後第１表に示す焼結条件に
より試料Ａ１〜１４までを得た。試料点７及び９はホッ
トプレスにより、試料五８は窒素雰囲気中の２．ＯＭＰ
ａにおいて１８００℃で予備焼成後、第１表に示す焼成
条件においてＨ工Ｐ処理したものである。他の試料は通
常の雰囲気焼成である。
す割合に添加した混合粉体をボールミルｆこて２４時間
混合した。得られたスラリーを乾燥造粒した後、プレス
成形し、真空中で脱バインダ後第１表に示す焼結条件に
より試料Ａ１〜１４までを得た。試料点７及び９はホッ
トプレスにより、試料五８は窒素雰囲気中の２．ＯＭＰ
ａにおいて１８００℃で予備焼成後、第１表に示す焼成
条件においてＨ工Ｐ処理したものである。他の試料は通
常の雰囲気焼成である。
上記各試料Ａ１〜１４を夫々常温及び１３００℃におけ
る３点曲げ抗折強度テストと、１３００°Ｃで１０００
時間経過後１こおける重址増（ｍｇ／ＣＩＩりによる焼
結体の酸化の度合を夫々調べて高温］こおける酎酸化試
料人１〜９は本発明の範囲内のものであり、Ｓｉ３Ｎ４
の８０〜９６ｍ０１％に対し、第ｍａ族酸化物の２種以
、Ｌを４〜２０ ｍ０１％を添加した主成分１００重量
部に対して第１．ａ族及びＡＩ、 Ｔｉ、 Ｏｒ、 Ｇ
ａ。
る３点曲げ抗折強度テストと、１３００°Ｃで１０００
時間経過後１こおける重址増（ｍｇ／ＣＩＩりによる焼
結体の酸化の度合を夫々調べて高温］こおける酎酸化試
料人１〜９は本発明の範囲内のものであり、Ｓｉ３Ｎ４
の８０〜９６ｍ０１％に対し、第ｍａ族酸化物の２種以
、Ｌを４〜２０ ｍ０１％を添加した主成分１００重量
部に対して第１．ａ族及びＡＩ、 Ｔｉ、 Ｏｒ、 Ｇ
ａ。
Ｚｒ、Ｓｉの酸化物又は窒化物の中より選ばれる１種以
Ｅを０．１〜５重量部の範囲で添加したものを、夫々の
焼結条件により得られた焼結体は１３００ ℃ｌこｔけ
る抗折強度が最低５３ Ｋｌｌ／−で、それ以りを確保
でき、酸化性テス）ｌこおける重量増がｔｏｍｇ１０１
１以下と優れている。 通常この重量増で１．。
Ｅを０．１〜５重量部の範囲で添加したものを、夫々の
焼結条件により得られた焼結体は１３００ ℃ｌこｔけ
る抗折強度が最低５３ Ｋｌｌ／−で、それ以りを確保
でき、酸化性テス）ｌこおける重量増がｔｏｍｇ１０１
１以下と優れている。 通常この重量増で１．。
ｍｇ／ｃｔＩＩ以下であることは耐酸化性保護膜が充分
形成されていることを意味するものと解されている。
形成されていることを意味するものと解されている。
これ１こ対し、本発明の範囲外の試料ＡＩＯ〜１４は常
温若しくは高温における抗折強度、及び耐酸化性が劣化
していることが理解される。即ち、試料Ａｌ０１及び１
１は第ｎａ族、 ＡＩ！、 Ｔｉ、 、 Ｃ！ｒ、 Ｇ
ａ。
温若しくは高温における抗折強度、及び耐酸化性が劣化
していることが理解される。即ち、試料Ａｌ０１及び１
１は第ｎａ族、 ＡＩ！、 Ｔｉ、 、 Ｃ！ｒ、 Ｇ
ａ。
Ｚｒ、Ｓｊ−の酸化物又は窒化物が無添加であり、この
場合耐酸化性テストにおける焼結体の重量増は１５．５
ｍｇ ／ＣＭと非常に酸化度合が大きいか又は中央部
まで酸化されており、耐酸化性が悪いことが理解される
。試料＆３はｍａ族酢酸化物ＹｑＯ３の１種のみでかつ
添加量が２ ｍ０１％と本発明の範囲外であると共に、
］Ｉａ、 ｋｌ 、 ’ｆｉ、 Ｃｒ、 Ｇａ、 Ｚｒ
、 Ｓｉの酸化物又は窒化物が無添加であり、この場合
は焼結が進行せず密度が低いためｆこ常温若しくは高温
における抗折強度が劣化して気孔率１３％以五となり使
用１こ耐えない。
場合耐酸化性テストにおける焼結体の重量増は１５．５
ｍｇ ／ＣＭと非常に酸化度合が大きいか又は中央部
まで酸化されており、耐酸化性が悪いことが理解される
。試料＆３はｍａ族酢酸化物ＹｑＯ３の１種のみでかつ
添加量が２ ｍ０１％と本発明の範囲外であると共に、
］Ｉａ、 ｋｌ 、 ’ｆｉ、 Ｃｒ、 Ｇａ、 Ｚｒ
、 Ｓｉの酸化物又は窒化物が無添加であり、この場合
は焼結が進行せず密度が低いためｆこ常温若しくは高温
における抗折強度が劣化して気孔率１３％以五となり使
用１こ耐えない。
また、試料Ａ１３はＳ’ｘ３Ｎ４が７５ ｍ０１％及び
ｚａ族酸化物が２５ ｍ０１％の主成分１００重量部に
対して添加物としてＡＪＬＪＯｓを７重量部としたもの
で全ての組成が本発明の範囲外のものである。この場合
、高温における抗折強度が著しく劣化すると共に、酸化
性テスト後も焼結体の重量増が１３ｍｇ／ｃＩＩＩとや
や大きくなりすぎる。さらに、試料Ａ１４は５ｉａＮ４
と第■ａ族酸化物との主成分は本発明の範囲内であるが
、第■ａ族、 ＡＪ 、 Ｔｉ、 Ｏｒ、 Ｇａ、 Ｚ
ｒ。
ｚａ族酸化物が２５ ｍ０１％の主成分１００重量部に
対して添加物としてＡＪＬＪＯｓを７重量部としたもの
で全ての組成が本発明の範囲外のものである。この場合
、高温における抗折強度が著しく劣化すると共に、酸化
性テスト後も焼結体の重量増が１３ｍｇ／ｃＩＩＩとや
や大きくなりすぎる。さらに、試料Ａ１４は５ｉａＮ４
と第■ａ族酸化物との主成分は本発明の範囲内であるが
、第■ａ族、 ＡＪ 、 Ｔｉ、 Ｏｒ、 Ｇａ、 Ｚ
ｒ。
Ｓｉ−の酸化物又は窒化物が７重量部と多すぎ、高温に
おける抗折強度が極度に劣化すると共に、耐酸化性テス
トも焼結体の重量増が１．２ｍｇ／ＣＭとやや大きくな
りすぎる。
おける抗折強度が極度に劣化すると共に、耐酸化性テス
トも焼結体の重量増が１．２ｍｇ／ＣＭとやや大きくな
りすぎる。
叙Ｅの如く、５ｉａＮ４に第ｍａ族酸化物の適量を含む
主成分１００重量部に対して、第ｎａ族、ＡＩ。
主成分１００重量部に対して、第ｎａ族、ＡＩ。
Ｔｉ 、 Ｏｒ、 Ｇａ、 Ｚｒ、 ５ｉｃ７）酸化物
又は窒化物の中より選ばれる１種以上を０．１〜５重量
部添加した組成物からなる焼結体は１３００℃における
抗折強度が５３Ｋｇ／ｇ−以りと充分であり、また、耐
酸化性テストに射ける重量増が１．Ｏｒｉｇ／ＱＩＦ以
下と優れていることが理解される。
又は窒化物の中より選ばれる１種以上を０．１〜５重量
部添加した組成物からなる焼結体は１３００℃における
抗折強度が５３Ｋｇ／ｇ−以りと充分であり、また、耐
酸化性テストに射ける重量増が１．Ｏｒｉｇ／ＱＩＦ以
下と優れていることが理解される。
出願人京セラ株式会社
特許庁長官 志 賀 学 殿
■、事件の表示
昭和５９年特許願第４３５７５号
２、発明の名称
窒化珪素質焼結体
３、補正をする者
事件との関係 特許比１頓人
住所 京都市山科区東野北井ノ上町５番地の２２４、補
正命令の日付 自発 ６、補正の内容 （１） 明細書第４頁第１８行目の「試料／ＰＩＬＬ〜
１４」とあるのを「試料Ａ１〜３５」と訂正する。。
正命令の日付 自発 ６、補正の内容 （１） 明細書第４頁第１８行目の「試料／ＰＩＬＬ〜
１４」とあるのを「試料Ａ１〜３５」と訂正する。。
（２１同９ＪＳ４頁第２０行目の「試料＆８」とあるの
を「試料点８．３２〜３５」と訂正する３゜（３）同第
５頁第３行目の「試料１ｉ １〜１４」とあるのを「試
料点１〜３５」と訂正する。。
を「試料点８．３２〜３５」と訂正する３゜（３）同第
５頁第３行目の「試料１ｉ １〜１４」とあるのを「試
料点１〜３５」と訂正する。。
（４） 同第５頁第４行目の１−３点曲げ抗折強度」と
あるのをｌ’−ＪＩＳＲ１６０１の４点曲げ折抗強度（
ｒ６４）」と訂正する。
あるのをｌ’−ＪＩＳＲ１６０１の４点曲げ折抗強度（
ｒ６４）」と訂正する。
（５１同第５頁第５行目の［重量増（ｍｇＺｃ−） Ｊ
とあるのを［重量増（ｍｇ／ｅＪ）Ｊと訂正する。
とあるのを［重量増（ｍｇ／ｅＪ）Ｊと訂正する。
（６） 同第６頁の第１表を別紙の如く訂正する。。
（７） 同第７頁第１行目の「試料点１〜９」とあるの
を「試料点１〜９及び１５〜３５」と訂正する。
を「試料点１〜９及び１５〜３５」と訂正する。
（８）同第７頁第９行目乃至第１０行目、第７頁第１０
行目、第７頁第１９行目、第８頁第１３行目、第８頁第
１９行目及び第９頁第７行目の［ｍｇ／ｃｄ Ｊとある
のを［ｍｇ／ｃＪ Ｊと訂正する。
行目、第７頁第１９行目、第８頁第１３行目、第８頁第
１９行目及び第９頁第７行目の［ｍｇ／ｃｄ Ｊとある
のを［ｍｇ／ｃＪ Ｊと訂正する。
以上
手続補正書（自発）
昭和ω年４月１５日
昭和５９年特許願第４３５７５号
２、発明の名称
窒化珪素質焼結体
３、補正をする者
事件との関係 特許出願人
住所 京都市山科区東野北井ノ上町５番地の２２４ 補
正命令の日付 自発 容に変更なし） 別紙 明 細 書 １、発明の名称 窒化珪素質焼結体 ２、特許請求の範囲 ｉｌｌ ８０乃至９９．８モル％の窒化珪素Ｕ＋＋ ｔ
ａ＋イオン半径が０．９７人よシも小さい周期律表第ｍ
ａ族元素の酸化物の少なくとも１種及びｔｂｌ上記周期
律表第ｍａ族元素とは異なる周期律表第１ＩＩ ａ族元
素の酸化物の少なくとも１種、前記酸化物＋ａ＋及びｔ
ｂｌは合計で０．２乃至２０モル％の址で、且つ四：（
ｂ）が１０ ： ９０乃至９０ ： １０のモル比で存
在するものとする、及び ＋ｍ＋ 前記成分（１）及びｔ＋＋）の合計量１００重
量部当り０．１乃至５重量部の、 周期律表第ｍａ族元素、Ａｌ、 Ｔｉ、 Ｏｒ、 Ｇａ
。
正命令の日付 自発 容に変更なし） 別紙 明 細 書 １、発明の名称 窒化珪素質焼結体 ２、特許請求の範囲 ｉｌｌ ８０乃至９９．８モル％の窒化珪素Ｕ＋＋ ｔ
ａ＋イオン半径が０．９７人よシも小さい周期律表第ｍ
ａ族元素の酸化物の少なくとも１種及びｔｂｌ上記周期
律表第ｍａ族元素とは異なる周期律表第１ＩＩ ａ族元
素の酸化物の少なくとも１種、前記酸化物＋ａ＋及びｔ
ｂｌは合計で０．２乃至２０モル％の址で、且つ四：（
ｂ）が１０ ： ９０乃至９０ ： １０のモル比で存
在するものとする、及び ＋ｍ＋ 前記成分（１）及びｔ＋＋）の合計量１００重
量部当り０．１乃至５重量部の、 周期律表第ｍａ族元素、Ａｌ、 Ｔｉ、 Ｏｒ、 Ｇａ
。
Ｚｒ及びＳｌから成る群より選ばれた元素の酸化物又は
窒化物の少なくとも１種の組成物から成ることを特徴と
する窒化珪素質焼結体。
窒化物の少なくとも１種の組成物から成ることを特徴と
する窒化珪素質焼結体。
３、発明の詳細な説明
〔産業上の利用分野〕
本発明は高温での耐クリープ特性や抗折強度等の機械的
特性が改善され、且つ耐酸化性に優れた新規な組成を有
する窒化珪素質焼結体に関するものである。
特性が改善され、且つ耐酸化性に優れた新規な組成を有
する窒化珪素質焼結体に関するものである。
窒化珪素質焼結体は従来よシ高温材料或いは高耐摩材料
として知られている。しかしながら、窒化珪素質は焼結
性が悪いのが欠点であり、高密度で高強度の焼結体を得
る目的で、イツトリヤ（Ｙ２Ｏ３）等の周期律表第１１
１ａ族元素の酸化物、或いは更にアルミナ（Ａ１２０３
）を配合して窒化珪素質焼結体を製造することが既に提
案されている。しかしながら、このような焼結体は室温
における抗折強度が未だ十分でなく、しかも高温下、特
に高温酸化性雰囲気中で長期間使用すると酸化を受け易
く、またクリープ特性、抗折強度、寸法精度及び形状精
度等の特性が大巾に低下することがわかった。
として知られている。しかしながら、窒化珪素質は焼結
性が悪いのが欠点であり、高密度で高強度の焼結体を得
る目的で、イツトリヤ（Ｙ２Ｏ３）等の周期律表第１１
１ａ族元素の酸化物、或いは更にアルミナ（Ａ１２０３
）を配合して窒化珪素質焼結体を製造することが既に提
案されている。しかしながら、このような焼結体は室温
における抗折強度が未だ十分でなく、しかも高温下、特
に高温酸化性雰囲気中で長期間使用すると酸化を受け易
く、またクリープ特性、抗折強度、寸法精度及び形状精
度等の特性が大巾に低下することがわかった。
従って、本発明の目的は高温での抗折強度や耐クリープ
性等の機械的特性が改善され、且つ耐酸化性にも優れた
窒化珪素質焼結体を提供するにある。
性等の機械的特性が改善され、且つ耐酸化性にも優れた
窒化珪素質焼結体を提供するにある。
本発明の他の目的は、窒化珪素質の焼結性が向上して緻
密な成形体を得るととが可能となると共に、高温での粒
成長も抑制されて、機械的特性や耐酸化物も顕著に向上
した新規組成の窒化珪素質焼結体を提供するにある。
密な成形体を得るととが可能となると共に、高温での粒
成長も抑制されて、機械的特性や耐酸化物も顕著に向上
した新規組成の窒化珪素質焼結体を提供するにある。
本発明の窒化珪素質焼結体は、次の通り組成物から成る
ことを特徴とする。。
ことを特徴とする。。
即ち、
（１１８０乃至９９．８モル％の窒化ケイ素、（ｉｎｔ
ａ＋イオン半径が０．９７λよりも小さい周期律表第■
ａ族元素の酸化物の少なくとも１種及びｔｌ）ｌ上記周
期律表第ｍａ族元累とは異なる周期律表第Ｍａ族元素の
酸化物の少なくとも１ａ、前記酸化物帽及び（１））は
合計で０．２乃至２０モル％の量で、且ツ（ａｌ ：
ｔｌ）ｌが１０ ： ９０乃至９０：１０の４７ｔ、＝
比で存在するものとする、及び曲） 前記成分（１）及
び（１１）の合計量１００重量部当シ０．１乃至５重量
部の、周期律表第■ａ族元素、ｋｌ 、 Ｔｉ、 、
Ｃｒ、 Ｇａ、 Ｚｒ及びＳｌから成る群よシ選ばれた
元素の酸化物又は窒化物の少なくとも１種の組成物から
成る窒化珪素質焼結体である。
ａ＋イオン半径が０．９７λよりも小さい周期律表第■
ａ族元素の酸化物の少なくとも１種及びｔｌ）ｌ上記周
期律表第ｍａ族元累とは異なる周期律表第Ｍａ族元素の
酸化物の少なくとも１ａ、前記酸化物帽及び（１））は
合計で０．２乃至２０モル％の量で、且ツ（ａｌ ：
ｔｌ）ｌが１０ ： ９０乃至９０：１０の４７ｔ、＝
比で存在するものとする、及び曲） 前記成分（１）及
び（１１）の合計量１００重量部当シ０．１乃至５重量
部の、周期律表第■ａ族元素、ｋｌ 、 Ｔｉ、 、
Ｃｒ、 Ｇａ、 Ｚｒ及びＳｌから成る群よシ選ばれた
元素の酸化物又は窒化物の少なくとも１種の組成物から
成る窒化珪素質焼結体である。
本発明によれば、窒化珪素に希土類元素の酸化物及びＡ
ＩＶ等の酸化物又は窒化物を配合した組成物から窒化珪
素質焼結体を製造するが、この際希土類元素の酸化物と
して、イオン半径が０．９７人よりも小さい周期律表第
■ａ族元素の酸化物とそれ以外の、即ちイオン半径が０
．９７ Ａ以上の周期律表第ｍａ族元素の酸化物との特
定量比の組合せを用いることが本発明の顕著な特徴であ
る。本発明によれば、上記特徴により窒化珪素質の焼結
性が顕著に向上し、その結果として高度に緻密化され、
抗折強度の向上した焼結体が得られると共に、高温での
耐クリープ性や抗折強度等の機械的特性に優れ、しかも
高温での耐酸化性に優れた窒化珪素質焼結体が得られる
のである。
ＩＶ等の酸化物又は窒化物を配合した組成物から窒化珪
素質焼結体を製造するが、この際希土類元素の酸化物と
して、イオン半径が０．９７人よりも小さい周期律表第
■ａ族元素の酸化物とそれ以外の、即ちイオン半径が０
．９７ Ａ以上の周期律表第ｍａ族元素の酸化物との特
定量比の組合せを用いることが本発明の顕著な特徴であ
る。本発明によれば、上記特徴により窒化珪素質の焼結
性が顕著に向上し、その結果として高度に緻密化され、
抗折強度の向上した焼結体が得られると共に、高温での
耐クリープ性や抗折強度等の機械的特性に優れ、しかも
高温での耐酸化性に優れた窒化珪素質焼結体が得られる
のである。
希土類元素の内、フンタン系列では、それらのイオン半
径は原子番号の増加と共に、わずかずつ連続的に減少す
ることが知られている。今、希土類元素について、その
３価イオン半径を示すと、下記Ａ表の通りとなる。
径は原子番号の増加と共に、わずかずつ連続的に減少す
ることが知られている。今、希土類元素について、その
３価イオン半径を示すと、下記Ａ表の通りとなる。
Ａ表 イオン半径（Ａ）
０．９７ Ａ以上 ０．９７Ａ未満
Ｌａ（１，０６） Ｃｅ（Ｃｅ”）（０，９４）Ｐｒ（
１，０１） Ｙ （０，８９） Ｎｄ（０，９９） Ｙｂ（０，８６） Ｔｈ（Ｔｈ”）（１，１０） Ｓｍ（０，９６）賑（０
，９５） Ｔ’ｂ（０，９２） Ｄ：５’（０，９０’） Ｌｕ（０，８４） Ｔｉ１１（０，８６） ＨＯ（０，８９） 語（０，９３） ＳＯ（０，８１） 本発明において、イオン半径の異なる周期律表第］［ａ
族元素の酸化物を特定の量比で組合せ使用することによ
り、優れた作用効果が得られる理由は未だ十分に解明さ
れるに至っていないが、次のように考えられる。
１，０１） Ｙ （０，８９） Ｎｄ（０，９９） Ｙｂ（０，８６） Ｔｈ（Ｔｈ”）（１，１０） Ｓｍ（０，９６）賑（０
，９５） Ｔ’ｂ（０，９２） Ｄ：５’（０，９０’） Ｌｕ（０，８４） Ｔｉ１１（０，８６） ＨＯ（０，８９） 語（０，９３） ＳＯ（０，８１） 本発明において、イオン半径の異なる周期律表第］［ａ
族元素の酸化物を特定の量比で組合せ使用することによ
り、優れた作用効果が得られる理由は未だ十分に解明さ
れるに至っていないが、次のように考えられる。
窒化珪素粉末は、シリカ（Ｓ’ｒＯｚ ）の被膜におお
われている。イオン半径の異なる希土類元素（ＲＥ ）
酸化物を２種添加すると、５ｌ−Ｏｘ −（ＲＥ）ｚｏ
ｓ 。
われている。イオン半径の異なる希土類元素（ＲＥ ）
酸化物を２種添加すると、５ｌ−Ｏｘ −（ＲＥ）ｚｏ
ｓ 。
５ｉｉＮ４− （ＲＥ）ｚＯｓの反応がおこシ、生成相
は次のような法則に従うものと思われる。即ち１．イオ
ン半径の小さい方では５ｌｏｚと反応しやすく、（ＲＥ
）２０ｓ・（ＳｉＣｈ）２、（ＲＥ）ｚｏｓ・（Ｓｌｏ
ｚ）のような化合物を焼結体中に作る。またイオン半径
の大きな方では、Ｓｉ、ｓＮ４と反応し易く、（ＲＥ）
ｚ０３−５ｉｓＮｉの化合物を焼結体中に作る。（ＲＥ
）２０ｍ −（Ｓｌｏｚ）ｚの様な化合物では、ＲＥの
イオン半径の小さい方が融点が高く、（ＲＫ）２０ｓ
−５１ｓＮ４のような化合物ではＨＥのイオン半径の大
きい方が融点が高い。
は次のような法則に従うものと思われる。即ち１．イオ
ン半径の小さい方では５ｌｏｚと反応しやすく、（ＲＥ
）２０ｓ・（ＳｉＣｈ）２、（ＲＥ）ｚｏｓ・（Ｓｌｏ
ｚ）のような化合物を焼結体中に作る。またイオン半径
の大きな方では、Ｓｉ、ｓＮ４と反応し易く、（ＲＥ）
ｚ０３−５ｉｓＮｉの化合物を焼結体中に作る。（ＲＥ
）２０ｍ −（Ｓｌｏｚ）ｚの様な化合物では、ＲＥの
イオン半径の小さい方が融点が高く、（ＲＫ）２０ｓ
−５１ｓＮ４のような化合物ではＨＥのイオン半径の大
きい方が融点が高い。
然るにイオン半径の異なるＲ’Ｅを２種Ｓｔ ＩＮ ４
に添加すると、その粒界相は高融点の結晶相で満たされ
、高温強度向上に有効である。
に添加すると、その粒界相は高融点の結晶相で満たされ
、高温強度向上に有効である。
また、ＲＦＥのイオン半径の小さい方は焼結助剤として
の効めが高く、イオン半径の大きい方は高温強度が優れ
ている傾向にある。更に、両者の組合せでは焼結性が一
層向上するものと認められる。
の効めが高く、イオン半径の大きい方は高温強度が優れ
ている傾向にある。更に、両者の組合せでは焼結性が一
層向上するものと認められる。
以上の理由によシ、本発明の優れた作用効果が説明でき
る。
る。
本発明において、窒化珪素としてはα−型或いはβ−型
の結晶構造の５ｉｓＮ４が使用される。
の結晶構造の５ｉｓＮ４が使用される。
イオン半径が０．９７ Ａ未満の周期律表第Ｈａ族元素
としては、Ａ表に挙げたものが使用され、好適な酸化物
としてイツトリヤ（Ｙ２Ｏ３） 、酸化イッテルビウム
（Ｙｂ２０ｓ ）等を挙げることができる。
としては、Ａ表に挙げたものが使用され、好適な酸化物
としてイツトリヤ（Ｙ２Ｏ３） 、酸化イッテルビウム
（Ｙｂ２０ｓ ）等を挙げることができる。
イオン半径が０．９７ Ｘ以上の周期律表第Ｚａ族元素
としては、Ａ表に挙げたものが使用され、好適なその酸
化物としては、フンタニャ（Ｌａｗ’ｓ ） 、酸化ネ
オジニウム（Ｎｃｈ＊Ｏｓ ）を挙げることができる。
としては、Ａ表に挙げたものが使用され、好適なその酸
化物としては、フンタニャ（Ｌａｗ’ｓ ） 、酸化ネ
オジニウム（Ｎｃｈ＊Ｏｓ ）を挙げることができる。
本発明において、Ｓｉ３Ｎ４と周期律表第ｍａ族元素酸
化物との合計量を基準として、５ｉａＮ４８０ 乃至９
９．８モル％、特に９０乃至９９モル％に対し周期律表
第Ｈａ族酸化物の２種以上を合計０．２乃至２０モ〜％
、特に１乃至１０七〜％添加することも重要である。５
ｉ３Ｎａが上記範囲外のとき高温強度が著しく劣化する
と共に、耐酸化特性も若干劣る。
化物との合計量を基準として、５ｉａＮ４８０ 乃至９
９．８モル％、特に９０乃至９９モル％に対し周期律表
第Ｈａ族酸化物の２種以上を合計０．２乃至２０モ〜％
、特に１乃至１０七〜％添加することも重要である。５
ｉ３Ｎａが上記範囲外のとき高温強度が著しく劣化する
と共に、耐酸化特性も若干劣る。
更に、これら周期律表第１ｅａ族酸化物の２種以上の合
計が０．２モル％未満の場合、緻密化せず強度が劣化す
ると共に嵩比重が低下して気孔率が多くなり、２０モル
％を超えると高温における抗折強度が著しく劣化すると
共に、耐酸化特性も劣る。
計が０．２モル％未満の場合、緻密化せず強度が劣化す
ると共に嵩比重が低下して気孔率が多くなり、２０モル
％を超えると高温における抗折強度が著しく劣化すると
共に、耐酸化特性も劣る。
更に、また本発明においてはイオン半径が０．９７λ未
満の周期律表２Ｂｍａ族元素酸化物ｔａｌとそれ以外の
第１１ｔ ａ族元素酸化物ｔｂｌとを１０ ： ９０乃
至９０：１０のモル比、特に３０ ： ７０乃至７０
： ３０のモル比で用いることも重要であシ、この範囲
から外れる場合には抗折強度の低下や、特に高温下での
耐クリープ性や抗折強度等の機械的特性の低下を生じる
ようになる。
満の周期律表２Ｂｍａ族元素酸化物ｔａｌとそれ以外の
第１１ｔ ａ族元素酸化物ｔｂｌとを１０ ： ９０乃
至９０：１０のモル比、特に３０ ： ７０乃至７０
： ３０のモル比で用いることも重要であシ、この範囲
から外れる場合には抗折強度の低下や、特に高温下での
耐クリープ性や抗折強度等の機械的特性の低下を生じる
ようになる。
本発明によれば、５ｉｓＮ＜に周期律表第ｍａ族の酸化
物の適量を含む主成分１００重量部に対して周期律表第
１Ｈａ族元素及びｋｌ 、 Ｔｉ 、 Ｃｒ、 Ｇａ、
Ｚｒ、 ＳＬの酸化物又は窒化物の中より選ばれる１
種以上を０．１乃至５重量％添加することによシ、完全
緻密な耐酸化性保護膜を生成するものである。
物の適量を含む主成分１００重量部に対して周期律表第
１Ｈａ族元素及びｋｌ 、 Ｔｉ 、 Ｃｒ、 Ｇａ、
Ｚｒ、 ＳＬの酸化物又は窒化物の中より選ばれる１
種以上を０．１乃至５重量％添加することによシ、完全
緻密な耐酸化性保護膜を生成するものである。
添加剤として周期律表第ｎａ族元素及びＡＪ、Ｔｉ、
Ｃｒ、 Ｇａ、 Ｚｒ、 Ｓｉの酸化物又は窒化物を添
加することにより、複合希土類含有窒化珪素質混合組成
が酸化して生じる粉状酸化物を緻密化する効果を与える
ことが可能となる。従って酸化により生成する緻密な酸
化被膜が一旦表面に生成すると、それ以後の酸素の内部
への拡散と酸化反応とを抑制する保護膜となり耐酸化性
が飛躍的に向上し、高温酸化雰囲気中における材料の寿
命が延長される。
Ｃｒ、 Ｇａ、 Ｚｒ、 Ｓｉの酸化物又は窒化物を添
加することにより、複合希土類含有窒化珪素質混合組成
が酸化して生じる粉状酸化物を緻密化する効果を与える
ことが可能となる。従って酸化により生成する緻密な酸
化被膜が一旦表面に生成すると、それ以後の酸素の内部
への拡散と酸化反応とを抑制する保護膜となり耐酸化性
が飛躍的に向上し、高温酸化雰囲気中における材料の寿
命が延長される。
前記周期律表第Ｈａ族元素及びＡｌ、 Ｔｉ 、 Ｏｒ
。
。
Ｇａ、Ｚｒ、Ｓｉ−の酸化物又は窒化物の１種以上の添
加を５ｉｓＮ４に周期律表第ｍａ族の酸化物の適量を含
む主成分１００重量部に対し、０．１乃至５重量部の範
囲とした理由は、これらの添加物が０．１重量部未満で
あると前記保護膜が充分生成されないため、酸化度合が
大きく、５重量部を超えると高温における耐クリープ性
や抗折強度が劣化する。
加を５ｉｓＮ４に周期律表第ｍａ族の酸化物の適量を含
む主成分１００重量部に対し、０．１乃至５重量部の範
囲とした理由は、これらの添加物が０．１重量部未満で
あると前記保護膜が充分生成されないため、酸化度合が
大きく、５重量部を超えると高温における耐クリープ性
や抗折強度が劣化する。
本発明の目的に特に好適な窒化珪素質焼結体は、（１１
９０乃至９９モル％（Ｄ Ｓｉ３Ｎ４、（ｉｉ）（ａｌ
ＹｂｚＯｓ 、！： （ｂｌＮα２０３との組径せ、
ここでｌａ）とｔ’ｂｌとは合計で１乃至１０モル％テ
ｔａ） ： ｔｂ）＝ ３０ ： ７０ 乃至７０ ：
３０ （７）モル比で存在するものとする、及び冊前
記（１）及び叫の合計量１００部当り０．１乃至５重量
部のＡＩＮ又Ｖ↓ＣｒＮの組成物から成るものである。
９０乃至９９モル％（Ｄ Ｓｉ３Ｎ４、（ｉｉ）（ａｌ
ＹｂｚＯｓ 、！： （ｂｌＮα２０３との組径せ、
ここでｌａ）とｔ’ｂｌとは合計で１乃至１０モル％テ
ｔａ） ： ｔｂ）＝ ３０ ： ７０ 乃至７０ ：
３０ （７）モル比で存在するものとする、及び冊前
記（１）及び叫の合計量１００部当り０．１乃至５重量
部のＡＩＮ又Ｖ↓ＣｒＮの組成物から成るものである。
これらの各成分の粉末は、所謂湿式粉砕等の手段で十分
に混合し、漱細化した後、ＴＩＲ霧造粒等に賦して乾燥
する。上記組成物の成形は、ワックス等のバインダーを
龜合したものを、圧縮成形、射出成形、Ｃｏ１ｄ １−
１’１Ｏ８ｔａｔｌＯｐｒｅｓ＋９１．ｎｇ等のそれ自
体公知の手段で行われる。
に混合し、漱細化した後、ＴＩＲ霧造粒等に賦して乾燥
する。上記組成物の成形は、ワックス等のバインダーを
龜合したものを、圧縮成形、射出成形、Ｃｏ１ｄ １−
１’１Ｏ８ｔａｔｌＯｐｒｅｓ＋９１．ｎｇ等のそれ自
体公知の手段で行われる。
得られる成形にトは、必要に応じ、予備焼成した後、不
活性雰囲気中高温下で焼結処理する。予備焼成は、不活
性雰囲気中、常圧、加圧或いは減圧下に一般に１５００
乃至１８００℃の温度で０．５乃至５時間行うのがよい
。
活性雰囲気中高温下で焼結処理する。予備焼成は、不活
性雰囲気中、常圧、加圧或いは減圧下に一般に１５００
乃至１８００℃の温度で０．５乃至５時間行うのがよい
。
焼結処理は、ｈｏｔ ３−ｓｏｓｔａｔｉ、ｃ ｐｒｅ
ｓｓｉ、ｎｇ にょシ行うのが望ましい。
ｓｓｉ、ｎｇ にょシ行うのが望ましい。
（実施例１）
以下に本発明を実施例に基づき詳細に説明する。
５ｉｓＮ４に第Ｈａ族酸化物の由から少なくとも２種以
上を添加した混合物に、周期律表第、Ｉｌａ族元素及び
ｋｌ 、 Ｔｉ 、 Ｏｒ 、 Ｇａ、 Ｚｒ、 ＳＬ
ノ酸化物を第１表に示す割合に添加した混合粉体をボー
ｉｖミルにて２４時間混合した。得られたスラリーを乾
燥造粒した後、プレス成形し、真空中で脱バインダ後第
１表に示す焼結条件により試料Ａ１〜３１までを得た。
上を添加した混合物に、周期律表第、Ｉｌａ族元素及び
ｋｌ 、 Ｔｉ 、 Ｏｒ 、 Ｇａ、 Ｚｒ、 ＳＬ
ノ酸化物を第１表に示す割合に添加した混合粉体をボー
ｉｖミルにて２４時間混合した。得られたスラリーを乾
燥造粒した後、プレス成形し、真空中で脱バインダ後第
１表に示す焼結条件により試料Ａ１〜３１までを得た。
試料Ａ７及び９はホットプレスにより、試料点８及び２
９〜３１は窒素雰囲気中の２．０ＭＰａにおいて１８０
０℃で予備焼成後、第１表に示す焼成条件においてＨＩ
Ｐ処理したものである。他の試料は通常の雰囲気焼成で
ある。上記各試料点１〜３１を夫々常温及び１３００℃
におけるＪ工５−Ｒ−１６０１４点曲げ抗折強度テスト
と、１３００℃で１０００時間経過後における重量増（
ｍｇｉｄ ）による焼結体の酸化の度合を夫々調べて高
温における耐酸化性テストとした。
９〜３１は窒素雰囲気中の２．０ＭＰａにおいて１８０
０℃で予備焼成後、第１表に示す焼成条件においてＨＩ
Ｐ処理したものである。他の試料は通常の雰囲気焼成で
ある。上記各試料点１〜３１を夫々常温及び１３００℃
におけるＪ工５−Ｒ−１６０１４点曲げ抗折強度テスト
と、１３００℃で１０００時間経過後における重量増（
ｍｇｉｄ ）による焼結体の酸化の度合を夫々調べて高
温における耐酸化性テストとした。
試料＆１〜９及び１５〜３１は本発明の範囲内のも（７
）−？？あり、５ｔ３Ｎ＜ （７） ｓｏ 〜９６ ｍ
０１％に対し、周期律表第１１１ａ族酸化物の２種以上
を４〜２０ ｍ０１％を添加した主成分１００重量部に
対して周期律表第Ｈａ族及びＡｆｆ、 Ｔｉ−、Ｏｒ、
Ｇａ、 Ｚｒ、 Ｓｉ、ノ酸化物又は窒化物の中よシ
選ばれる１種以上を０．１〜５重量部の範囲で添加した
ものを、夫々の焼結条件により得られた焼結体は１ａｏ
ｏ℃における抗折強度が最低５３ｋｇ／ｍｍ で、それ
以上を確保でき、酸化性テストにおける重量増が１．０
■／ｃｇ１以下と優れている。通常この重量増で１０
ｍｇ ／ ｃｄ以下であることは耐酸化性保護膜が充分
形成されていることを意味するものと解されている。
）−？？あり、５ｔ３Ｎ＜ （７） ｓｏ 〜９６ ｍ
０１％に対し、周期律表第１１１ａ族酸化物の２種以上
を４〜２０ ｍ０１％を添加した主成分１００重量部に
対して周期律表第Ｈａ族及びＡｆｆ、 Ｔｉ−、Ｏｒ、
Ｇａ、 Ｚｒ、 Ｓｉ、ノ酸化物又は窒化物の中よシ
選ばれる１種以上を０．１〜５重量部の範囲で添加した
ものを、夫々の焼結条件により得られた焼結体は１ａｏ
ｏ℃における抗折強度が最低５３ｋｇ／ｍｍ で、それ
以上を確保でき、酸化性テストにおける重量増が１．０
■／ｃｇ１以下と優れている。通常この重量増で１０
ｍｇ ／ ｃｄ以下であることは耐酸化性保護膜が充分
形成されていることを意味するものと解されている。
これに対し、本発明の範囲外の試料ＡＩＯ〜１４は常温
若しくは高温における抗折強度、及び耐酸化性が劣化し
ていることが理解される。即ち、試料４６１０−及び１
１は周期律表第１Ｉａ族、ＡＩ、Ｔｌ、 Ｏｒ、 Ｇａ
、 Ｚｒ、 Ｓｉ−の酸化物又は窒化物が無添加であり
、この場合耐酸化性テストにおける焼結体の重量増は１
５．５ ｍｇ／ｌ−ｄと非常に酸化度合が太きいか又は
中央部まで酸化されており、耐酸化性が悪いことが理解
される。試料Ａｉ２はｍａ族酸化物がＹｚＯｓの１種の
みで且つ添加量が２ ｍ０１％と本発明の範囲外である
と共に、周期律表第ｎａ族元素、ＡＪ 、 Ｔｉ 、
Ｃｒ、 Ｇａ、 Ｚｒ、 Ｓｉノ酸化物又は窒化物が無
添加であり、この場合は焼結が進行せず密度が低いため
に常温若しくは高温における抗折強度が劣化して気孔率
１３％以上となυ使用に耐えない。
若しくは高温における抗折強度、及び耐酸化性が劣化し
ていることが理解される。即ち、試料４６１０−及び１
１は周期律表第１Ｉａ族、ＡＩ、Ｔｌ、 Ｏｒ、 Ｇａ
、 Ｚｒ、 Ｓｉ−の酸化物又は窒化物が無添加であり
、この場合耐酸化性テストにおける焼結体の重量増は１
５．５ ｍｇ／ｌ−ｄと非常に酸化度合が太きいか又は
中央部まで酸化されており、耐酸化性が悪いことが理解
される。試料Ａｉ２はｍａ族酸化物がＹｚＯｓの１種の
みで且つ添加量が２ ｍ０１％と本発明の範囲外である
と共に、周期律表第ｎａ族元素、ＡＪ 、 Ｔｉ 、
Ｃｒ、 Ｇａ、 Ｚｒ、 Ｓｉノ酸化物又は窒化物が無
添加であり、この場合は焼結が進行せず密度が低いため
に常温若しくは高温における抗折強度が劣化して気孔率
１３％以上となυ使用に耐えない。
また、試料／Ｌ１３は５１３Ｎａが７５ ｍ０１％及び
周期律表第ｍａ族酸化物が２５ ｍ０１％の主成分１０
０重量部に対して添加物としてＡＪｚＯｓを７重量部と
したもので全ての組成が本発明の範囲外のものである。
周期律表第ｍａ族酸化物が２５ ｍ０１％の主成分１０
０重量部に対して添加物としてＡＪｚＯｓを７重量部と
したもので全ての組成が本発明の範囲外のものである。
この場合、高温における抗折強度が著しく劣化すると共
に、酸化性テスト後も焼結体の重量増が１．３ｍｇ ／
、−Ｊとやや大きくなりすぎる。更に、試料７１ｉ
１４はＳ’−５Ｎａと周期律表第ｍａ族酸化物との主成
分は本発明の範囲内であるが、周期律表第ｎａ族元素、
！’、ｌ 、 Ｔ、ｉ 、 Ｏｒ 、 Ｇａ 、 ｚｒ
、 ＳＬ （７）酸化物又は窒化物が７重量部と多す
ぎ、高温における抗折強度が極度に劣化すると共に、耐
酸化性テストも焼結体の重量増が１．２ｍｇ／ｅＪとや
や大きくなりすぎる。
に、酸化性テスト後も焼結体の重量増が１．３ｍｇ ／
、−Ｊとやや大きくなりすぎる。更に、試料７１ｉ
１４はＳ’−５Ｎａと周期律表第ｍａ族酸化物との主成
分は本発明の範囲内であるが、周期律表第ｎａ族元素、
！’、ｌ 、 Ｔ、ｉ 、 Ｏｒ 、 Ｇａ 、 ｚｒ
、 ＳＬ （７）酸化物又は窒化物が７重量部と多す
ぎ、高温における抗折強度が極度に劣化すると共に、耐
酸化性テストも焼結体の重量増が１．２ｍｇ／ｅＪとや
や大きくなりすぎる。
叙上の如く、５ｉｓＮ４に周期律表第１族酸化物の適量
を含む主成分１ｏｏｉ量部に対して周期律表第１Ｉａ族
、Ａｚ、 ＴＬ、 Ｃｒ、 Ｇａ、 Ｚｒ、 Ｓｉノ酸
化物又は窒化物の中よシ選ばれる１種以上を０．１〜５
重量部添加した組成物からなる焼結体は１３００℃にお
ける抗折強度−が５３ｋｇ／ｍｍ 以上と充分であり、
また、耐酸化性テストにおける重量増が１．０］ＴＩｇ
／ｅＪ以下と優れていることが理解される。
を含む主成分１ｏｏｉ量部に対して周期律表第１Ｉａ族
、Ａｚ、 ＴＬ、 Ｃｒ、 Ｇａ、 Ｚｒ、 Ｓｉノ酸
化物又は窒化物の中よシ選ばれる１種以上を０．１〜５
重量部添加した組成物からなる焼結体は１３００℃にお
ける抗折強度−が５３ｋｇ／ｍｍ 以上と充分であり、
また、耐酸化性テストにおける重量増が１．０］ＴＩｇ
／ｅＪ以下と優れていることが理解される。
（実施例２）
第２表に示す組成を用いる以外は実施例１と同様にして
成形体を得た。また同様のものについて、厚み０１９０
２ ｍｍ Ｘ幅４．０１ ＷＩＮ Ｘ長さ５５ ｍｍの
曲げクリープ試験片とした試料点１〜１１までを得た。
成形体を得た。また同様のものについて、厚み０１９０
２ ｍｍ Ｘ幅４．０１ ＷＩＮ Ｘ長さ５５ ｍｍの
曲げクリープ試験片とした試料点１〜１１までを得た。
試料点１〜８は通常の窒素雰囲気焼結法によるものであ
り、試料点９〜１１のものは］（ＩＰ法によって焼結し
たものである。
り、試料点９〜１１のものは］（ＩＰ法によって焼結し
たものである。
得られた各試料について、上スパン１９．１ ｗｓｍ、
下スパン３９．８ ｍｍの４点曲げで、１０００℃で１
００時間高温下および１０８ ＭＮ／ｍ２ の曲げ応力
を加えて高温におけるクリープ試験を行ない、各試料の
歪量（ε）を下記に示す第１式によりめた。
下スパン３９．８ ｍｍの４点曲げで、１０００℃で１
００時間高温下および１０８ ＭＮ／ｍ２ の曲げ応力
を加えて高温におけるクリープ試験を行ない、各試料の
歪量（ε）を下記に示す第１式によりめた。
但し第１式においてｈ＝試料の厚さ、Ｌ＝上ススパンｄ
＝たわみ量である。また、前記抗折試、験片とした試料
Ａ１〜１１について常温および１３００℃における４点
曲げ抗折強度試験と、 １３００℃で１０００時間経過
後における重量増（ｍｇｉＪ ）Ｋよる焼結体の酸化度
合をそれぞれ調べて高温におけ試料Ａ１〜５．８〜１１
のものは本発明の範囲内のものであり、窒化珪素（５Ｉ
ＳＮ４ ）の８０重量％以上と、周期律表第１ｅａ族酸
化物から選ばれ、そのうち少なくとも酸化ランタン（Ｌ
ａｗ’ｓ ） 、酸化ネオジウム（Ｎ（１２０８）およ
び酸化イッテルビウム（ＹｂｘＯｓ ）のいずれかを必
ず２種以上とを含んで主成分とし、その主成分の１００
重量部に対して周期律表第１ｒａ１！Ａ元素、Ａｊ 、
Ｔｉ、 Ｏｒ、 Ｇａ、 ＺｒおよびＳｌの酸化物ま
たは窒化物から選ばれる１種以上を０．１〜５重量部添
加したものを、それぞれの焼結条件により得られた焼結
体は１３００℃における抗折強度が最低が６４ｋｇ／門
”であシ、それ以上を確保でき、耐酸化性試験における
重量増が０．７２ ｍｇ ／ｃＪ以下とすぐれている。
＝たわみ量である。また、前記抗折試、験片とした試料
Ａ１〜１１について常温および１３００℃における４点
曲げ抗折強度試験と、 １３００℃で１０００時間経過
後における重量増（ｍｇｉＪ ）Ｋよる焼結体の酸化度
合をそれぞれ調べて高温におけ試料Ａ１〜５．８〜１１
のものは本発明の範囲内のものであり、窒化珪素（５Ｉ
ＳＮ４ ）の８０重量％以上と、周期律表第１ｅａ族酸
化物から選ばれ、そのうち少なくとも酸化ランタン（Ｌ
ａｗ’ｓ ） 、酸化ネオジウム（Ｎ（１２０８）およ
び酸化イッテルビウム（ＹｂｘＯｓ ）のいずれかを必
ず２種以上とを含んで主成分とし、その主成分の１００
重量部に対して周期律表第１ｒａ１！Ａ元素、Ａｊ 、
Ｔｉ、 Ｏｒ、 Ｇａ、 ＺｒおよびＳｌの酸化物ま
たは窒化物から選ばれる１種以上を０．１〜５重量部添
加したものを、それぞれの焼結条件により得られた焼結
体は１３００℃における抗折強度が最低が６４ｋｇ／門
”であシ、それ以上を確保でき、耐酸化性試験における
重量増が０．７２ ｍｇ ／ｃＪ以下とすぐれている。
通常この重量増で１．０ Ｔｎｇ／ｄ以下であることは
耐酸化性保護膜が充分形成されていることを意味するも
のと解される。また試料１〜５．８〜１１のものは、ク
リープ試殺において歪量（（＋は８．ＯＸ １０−’
ｍ／ｍ以下であり、クリープ特性が優れていることが理
解される。
耐酸化性保護膜が充分形成されていることを意味するも
のと解される。また試料１〜５．８〜１１のものは、ク
リープ試殺において歪量（（＋は８．ＯＸ １０−’
ｍ／ｍ以下であり、クリープ特性が優れていることが理
解される。
これに対し、本発明の範囲外の試料点６．７のものは常
温もしくは高温における抗折強度、耐酸化性およびクリ
ープ特性が劣化していることが理解される。即ち、試料
＆６のものは、窒化珪素（８１３Ｎ４）が７５重景％と
本発明の範囲外であり、このｊｌｈ 合Ｎ ｍ Ｋ オ
ｋｆ ル抗折強度は５９ ｋｇ／ｍｍ 、 １３００°
Ｃにおける抗折強度は３８ ｋｇ／ ｍｍ 、耐酸化増
量は２．４１ ｍｇ ／ ｃＪ、歪量１１）は１５．２
Ｘ ＩＱ−’ｍ／ｍであり、いずれも本発明の範囲内
の試料Ａ１〜５．８〜１１のものよシ特性が劣化してい
ることが理解される。
温もしくは高温における抗折強度、耐酸化性およびクリ
ープ特性が劣化していることが理解される。即ち、試料
＆６のものは、窒化珪素（８１３Ｎ４）が７５重景％と
本発明の範囲外であり、このｊｌｈ 合Ｎ ｍ Ｋ オ
ｋｆ ル抗折強度は５９ ｋｇ／ｍｍ 、 １３００°
Ｃにおける抗折強度は３８ ｋｇ／ ｍｍ 、耐酸化増
量は２．４１ ｍｇ ／ ｃＪ、歪量１１）は１５．２
Ｘ ＩＱ−’ｍ／ｍであり、いずれも本発明の範囲内
の試料Ａ１〜５．８〜１１のものよシ特性が劣化してい
ることが理解される。
また試料点７のものは、窒化珪素（Ｓｌ、５Ｎ４）が９
５．９七μ％および周期律表第ｍａ族醋酸化物４．１モ
ル％の主成分１００重量部に対して、添加物として、Ａ
Ｊ ｔｏ ＊の７重量部を添加したものであり、ＡＪ２
０ｍの組成割合が本発明の範囲外のものである。この場
合１３００℃における抗折強度が著しく劣化するととも
に耐酸化性試験における焼結体の重量増は３．９２ ｍ
ｇ／ｃ−と非常に値が大きく、またクリープ試験におけ
る歪量＋ｆｆ）も１３．３ Ｘ １０ ｍ／＋＋と大き
いことが理解される。
５．９七μ％および周期律表第ｍａ族醋酸化物４．１モ
ル％の主成分１００重量部に対して、添加物として、Ａ
Ｊ ｔｏ ＊の７重量部を添加したものであり、ＡＪ２
０ｍの組成割合が本発明の範囲外のものである。この場
合１３００℃における抗折強度が著しく劣化するととも
に耐酸化性試験における焼結体の重量増は３．９２ ｍ
ｇ／ｃ−と非常に値が大きく、またクリープ試験におけ
る歪量＋ｆｆ）も１３．３ Ｘ １０ ｍ／＋＋と大き
いことが理解される。
（５１！施例３）
本実施例は第３成分の配合量が限定された少ない量にあ
ることが耐酸化性の点で重要であることを立証するもの
である。
ることが耐酸化性の点で重要であることを立証するもの
である。
下記第３表に示す成分を用いる以外は実施例１と同様に
して焼結体を得た。得られた結果を第３表に示す。
して焼結体を得た。得られた結果を第３表に示す。
拵３表の結果は、ＳｒＯの添加量が増大すると常温強度
及び高温強度は増加するが、酸化による重〔発明の効果
〕 以上の通り、本発明によれば高温での抗折強度や耐クリ
ープ性等の機微的特性が改善され、且つ耐酸化性にも優
れた窒化珪素質焼結体が提供でき、種々の広範な用途に
答えうるものとなった。
及び高温強度は増加するが、酸化による重〔発明の効果
〕 以上の通り、本発明によれば高温での抗折強度や耐クリ
ープ性等の機微的特性が改善され、且つ耐酸化性にも優
れた窒化珪素質焼結体が提供でき、種々の広範な用途に
答えうるものとなった。
特許出願人 京セラ株式会社
−Ｊ−侵Ｌンし正書（自発）
昭和６０年６月Ｓ日
特許庁長官 志賀 学 殿
２、発明の名称
窒化珪素質焼結体
３、補正をする者
事件との関係 特許出願人
住所 京都市山科区東野北井ノ上町５番地の２２５、補
正の対象 昭和６０年４月１５捉出の手続補正店の補正の内容の欄 ６、補正の内容 補正の内容を次の通り補正する。
正の対象 昭和６０年４月１５捉出の手続補正店の補正の内容の欄 ６、補正の内容 補正の内容を次の通り補正する。
（１）明細書中梁１２頁第１表の試料Ｎ０１５の主成分
組成窒化珪素欄の「８５」を「９０」と訂正する。
組成窒化珪素欄の「８５」を「９０」と訂正する。
以」ニ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ＋１！ ５ｊ−ｓＮ＋ ＋こ第１ｅａ族酸化物の適量を
含む主成分１００重量部１こ対して第１ａ族元素及びＡ
Ｉ ； Ｔｉ 。 Ｏｒ、 Ｇａ、 Ｚｒ、 ＳＬの酸化物又は窒化物の中
より選ばれる１種以上を０．１〜５重量部添加したこと
を特徴とする窒化珪素質焼結体。 （２） 前記主成分は５ｉａＮ＊を８０〜９６ ｍｏ１
％１こ対し第Ｈａ族酸化物の２種以とを合計４〜２０
ｍｏ１％添加したことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の窒化珪素質焼結体。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59043575A JPS60191063A (ja) | 1984-03-06 | 1984-03-06 | 窒化珪素質焼結体 |
| US06/708,349 US4628039A (en) | 1984-03-06 | 1985-03-05 | Sintered silicon nitride body |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59043575A JPS60191063A (ja) | 1984-03-06 | 1984-03-06 | 窒化珪素質焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60191063A true JPS60191063A (ja) | 1985-09-28 |
| JPH0566337B2 JPH0566337B2 (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=12667548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59043575A Granted JPS60191063A (ja) | 1984-03-06 | 1984-03-06 | 窒化珪素質焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60191063A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0228276A2 (en) * | 1985-12-25 | 1987-07-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Sintered silicon nitride ceramic article and method for production thereof |
| JPS62202864A (ja) * | 1985-11-20 | 1987-09-07 | 京セラ株式会社 | 窒化珪素質焼結体およびその製造方法 |
| JPS63151680A (ja) * | 1986-12-16 | 1988-06-24 | 日本碍子株式会社 | 高強度常圧焼結窒化珪素焼結体およびその製造方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS523649A (en) * | 1975-06-25 | 1977-01-12 | Mitsubishi Chem Ind Ltd | Improved method for sealing |
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| JPS605077A (ja) * | 1983-06-21 | 1985-01-11 | 株式会社クボタ | 窒化けい素焼結体の製造法 |
-
1984
- 1984-03-06 JP JP59043575A patent/JPS60191063A/ja active Granted
Patent Citations (7)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0566337B2 (ja) | 1993-09-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |