JPS61158868A - セラミツクス焼結体の製造方法 - Google Patents
セラミツクス焼結体の製造方法Info
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- JPS61158868A JPS61158868A JP59280906A JP28090684A JPS61158868A JP S61158868 A JPS61158868 A JP S61158868A JP 59280906 A JP59280906 A JP 59280906A JP 28090684 A JP28090684 A JP 28090684A JP S61158868 A JPS61158868 A JP S61158868A
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- Japan
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- silicon nitride
- sintered body
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- ceramic sintered
- oxide
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/584—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
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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】
［発明の技術分野］
本発明は安価に製造でき、しかも機械的特性の優れた窒
化ケイ素を主成分とするセラミックス焼結体の製造方法
に関する。
化ケイ素を主成分とするセラミックス焼結体の製造方法
に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］
窒化ケイ素を主成分とするセラミックス焼結体は、 １
９００℃までの優れた耐熱性を有し、かつ低い熱膨張係
数のため、耐熱衝撃抵抗性も優れている等の緒特性をも
つことからガスタービン翼、ノズル等を始め各種の高強
度耐熱部品に応用が試みられている。また金属への耐食
性がよいことから溶融金属の耐溶材料としての応用面も
実用化されている。
９００℃までの優れた耐熱性を有し、かつ低い熱膨張係
数のため、耐熱衝撃抵抗性も優れている等の緒特性をも
つことからガスタービン翼、ノズル等を始め各種の高強
度耐熱部品に応用が試みられている。また金属への耐食
性がよいことから溶融金属の耐溶材料としての応用面も
実用化されている。
この窒化ケイ素の原料としては、多くの場合α相型が使
用されており、このα相型を使用することによって始め
て高強度な焼結体が得られるとされてきた。
用されており、このα相型を使用することによって始め
て高強度な焼結体が得られるとされてきた。
しかしながら、窒化ケイ素粉末のもう一方の存在形態で
あるβ相型は、α相型に比べはるかに安価であるととも
に、構造内の全酸素量がα相型に比べて少ないことや焼
結させたときに相転移がない等の理由により、焼結時の
重量減が小さいという利点を有している。従って、この
β相型窒化ケイ素を原料として、特性の優れた窒化ケイ
素系セラミックス焼結体が製造できれば好都合である。
あるβ相型は、α相型に比べはるかに安価であるととも
に、構造内の全酸素量がα相型に比べて少ないことや焼
結させたときに相転移がない等の理由により、焼結時の
重量減が小さいという利点を有している。従って、この
β相型窒化ケイ素を原料として、特性の優れた窒化ケイ
素系セラミックス焼結体が製造できれば好都合である。
［発明の目的１
本発明者らは焼結助剤としての添加物の種類および含量
を所定範囲内とし、かつ焼成条件をコントロールするこ
とによってβ相型窒化ケイ素を主成分とする窒化ケイ素
粉末を原料として用いた窒化ケイ素系セラミックス焼結
体が優れた特性を有することを見出した。
を所定範囲内とし、かつ焼成条件をコントロールするこ
とによってβ相型窒化ケイ素を主成分とする窒化ケイ素
粉末を原料として用いた窒化ケイ素系セラミックス焼結
体が優れた特性を有することを見出した。
本発明は以上のような知見に基づいてなされたもので、
安価なβ相型窒化ケイ素粉末を原料とし、焼結時の重量
減少が小さく、かつ焼結上り面の粗度が細かいとともに
機械的強度も優れた窒化ケイ素系セラミックス焼結体を
提供することを目的とする。
安価なβ相型窒化ケイ素粉末を原料とし、焼結時の重量
減少が小さく、かつ焼結上り面の粗度が細かいとともに
機械的強度も優れた窒化ケイ素系セラミックス焼結体を
提供することを目的とする。
［発明の概要］
すなわち本発明のセラミックス焼結体の製造方法は、希
土類元素の酸化物１０重量％以下（ただしＯは含まず）
、酸化アルミニウム１０重量％以下（ただし０は含まず
）、窒化アルミニウム１０重量％以下（ただし０は含ま
ず）、ざらに要すれば酸化チタニウム、酸化ジルコニウ
ム、酸化マグネシウムおよび炭化モリブデンの群から選
ばれた少なくとも１種の化合物１０重量％以下と、残部
はβ相を５０％以上含む窒化ケイ素よりなるセラミック
ス混合物の成形体を非酸化性雰囲気中、１６５０〜１８
５０℃で焼結することを特徴とする。
土類元素の酸化物１０重量％以下（ただしＯは含まず）
、酸化アルミニウム１０重量％以下（ただし０は含まず
）、窒化アルミニウム１０重量％以下（ただし０は含ま
ず）、ざらに要すれば酸化チタニウム、酸化ジルコニウ
ム、酸化マグネシウムおよび炭化モリブデンの群から選
ばれた少なくとも１種の化合物１０重量％以下と、残部
はβ相を５０％以上含む窒化ケイ素よりなるセラミック
ス混合物の成形体を非酸化性雰囲気中、１６５０〜１８
５０℃で焼結することを特徴とする。
本発明の主成分である窒化ケイ素は、β相型を５０〜１
００％含有するもので、この範囲内であればいかように
も選択することができ、例えば一般にβ相型窒化ケイ素
粉末として市販されているものを用い得る。
００％含有するもので、この範囲内であればいかように
も選択することができ、例えば一般にβ相型窒化ケイ素
粉末として市販されているものを用い得る。
本発明において窒化ケイ素に添加すべき必須の成分であ
る希土類元素の酸化物、酸化アルミニウムおよび窒化ア
ルミニウム成分は共に焼結促進剤として機能し、それぞ
れ全セラミックス混合物中の１０重量％以下（ただし０
は含まず）に選ばれる。
る希土類元素の酸化物、酸化アルミニウムおよび窒化ア
ルミニウム成分は共に焼結促進剤として機能し、それぞ
れ全セラミックス混合物中の１０重量％以下（ただし０
は含まず）に選ばれる。
ここで希土類元素の酸化物としては酸化イツトリウムや
酸化セリウム等があげられ、このうち特に酸化イツトリ
ウムが好ましい。あるいはこれらの酸化物の混合物を使
用してもさしつかえない。
酸化セリウム等があげられ、このうち特に酸化イツトリ
ウムが好ましい。あるいはこれらの酸化物の混合物を使
用してもさしつかえない。
本発明の添加成分としては、以上の他、酸化チタニウム
、酸化ジルコニウム、酸化マグネシラｔ。
、酸化ジルコニウム、酸化マグネシラｔ。
および炭化モリブデンがあげられ、これらのうちの１種
以上を合計量で１０重量％以下存在させることが望まし
い。
以上を合計量で１０重量％以下存在させることが望まし
い。
また、窒化ケイ素の添加成分の合計量は１０〜１５重量
％の範囲であることが好ましい。
％の範囲であることが好ましい。
本発明は上記各組成分を所定範囲内の組成比で含む混合
物をまず所要の形状に成形し、非酸化性雰囲気中、１６
５０〜１８５０℃の温度で焼結する。ここで焼結雰囲気
を窒素ガスやアルゴン等非酸化性ガスに選ぶのは酸素を
含む雰囲気では高温時に窒化ケイ素が酸化されてＳｉ
０２に変換し、目的とする高温高強度等の優れたセラミ
ックス焼結体が得られないからである。なおこの焼結は
いわゆる常圧焼結法によっても緻密な、かつ高温機械強
度や耐熱衝撃性の優れた窒化ケイ素系焼結体を得られる
が、その他の焼結法、例えばホットプレス法雰囲気加圧
、熱間静水圧焼結法（ＨＩＰ）等によっても勿論同様の
性能を備えた焼結体が得られる。
物をまず所要の形状に成形し、非酸化性雰囲気中、１６
５０〜１８５０℃の温度で焼結する。ここで焼結雰囲気
を窒素ガスやアルゴン等非酸化性ガスに選ぶのは酸素を
含む雰囲気では高温時に窒化ケイ素が酸化されてＳｉ
０２に変換し、目的とする高温高強度等の優れたセラミ
ックス焼結体が得られないからである。なおこの焼結は
いわゆる常圧焼結法によっても緻密な、かつ高温機械強
度や耐熱衝撃性の優れた窒化ケイ素系焼結体を得られる
が、その他の焼結法、例えばホットプレス法雰囲気加圧
、熱間静水圧焼結法（ＨＩＰ）等によっても勿論同様の
性能を備えた焼結体が得られる。
［発明の実施例］
以下本発明を実施例によって説明する。
実施例１
平均粒度１μ鋼の５０％β相型の窒化ケイ素粉末８９重
量％、平均粒度０，８μｌの酸化イツトリウム粉末５重
量％、平均粒度０．６μ−の酸化アルミニウム粉末３重
量％、平均粒度０．９μｍの窒化アルミニウム粉末３重
量％よりなる混合粉末を溶媒としてｎ−ブタノールを用
いゴムライニングボールミルにて２４時間粉砕混合を行
なって原料粉末を調整した。
量％、平均粒度０，８μｌの酸化イツトリウム粉末５重
量％、平均粒度０．６μ−の酸化アルミニウム粉末３重
量％、平均粒度０．９μｍの窒化アルミニウム粉末３重
量％よりなる混合粉末を溶媒としてｎ−ブタノールを用
いゴムライニングボールミルにて２４時間粉砕混合を行
なって原料粉末を調整した。
この原料粉末にステアリン酸（粘結剤）を重量比で７％
添添加台し７００ｃｇ ／ ｃ！の成形圧で成形した。
添添加台し７００ｃｇ ／ ｃ！の成形圧で成形した。
かくして得た成形体につき、まず１００℃で加熱処理を
施し、粘結剤を揮散除去後、窒素ガス雰囲気中１１５０
℃で２時間で常圧焼結を行ない窒化ケイ素系セラミック
ス焼結体を得た。
施し、粘結剤を揮散除去後、窒素ガス雰囲気中１１５０
℃で２時間で常圧焼結を行ない窒化ケイ素系セラミック
ス焼結体を得た。
実施例２
実施例１において５０％β相型窒化ケイ素粉末の代りに
１００％β相型の窒化ケイ素粉末を用いる以外は実施例
１と同様にして窒化ケイ素系セラミックス焼結体を得た
。
１００％β相型の窒化ケイ素粉末を用いる以外は実施例
１と同様にして窒化ケイ素系セラミックス焼結体を得た
。
実施例３〜４
実施例１の組成に平均粒径０．５μｍの酸化チタニウム
１．５重量％（実施例３）または平均粒径０．９μｍの
炭化モリブデン３重量％（実施例４）を追加した以外は
実施例１と同様にして窒化ケイ素系セラミックス焼結体
を得た。
１．５重量％（実施例３）または平均粒径０．９μｍの
炭化モリブデン３重量％（実施例４）を追加した以外は
実施例１と同様にして窒化ケイ素系セラミックス焼結体
を得た。
比較例１
実施例１において５０％β相型窒化ケイ素粉末の代りに
９５％のα相型窒化ケイ素粉末を用いる以外は実施例１
と同様にして窒化ケイ素系セラミックス焼結体を得た。
９５％のα相型窒化ケイ素粉末を用いる以外は実施例１
と同様にして窒化ケイ素系セラミックス焼結体を得た。
このようにして得たセラミックス焼結体につき焼結重量
減、抗折強度（機械的強度）および表面粗度を測定した
結果を表に示す。
減、抗折強度（機械的強度）および表面粗度を測定した
結果を表に示す。
［発明の効果］
以上説明したように本発明により得られるセラミックス
焼結体は、焼結時の重量減が小さく、また得られる焼結
体は表面粗度が小さく、しかもα相型の窒化ケイ素粉末
を原料とした場合と同程度の機械的強度を有するもので
ある。
焼結体は、焼結時の重量減が小さく、また得られる焼結
体は表面粗度が小さく、しかもα相型の窒化ケイ素粉末
を原料とした場合と同程度の機械的強度を有するもので
ある。
Claims (3)
- （１）希土類元素の酸化物１０重量％以下（ただし０は
含まず）、酸化アルミニウム１０重量％以下（ただし０
は含まず）、窒化アルミニウム１０重量％以下（ただし
０は含まず）、残部はβ相を５０％以上含む窒化ケイ素
であるセラミックス混合物の成形体を非酸化性雰囲気中
、１６５０〜１８５０℃で焼結することを特徴とするセ
ラミックス焼結体の製造方法。 - （２）窒化ケイ素の一部を、酸化チタニウム、酸化ジル
コニウム、酸化マグネシウムおよび炭化モリブデンの群
から選ばれた少なくとも１種の化合物１０重量％以下で
置換してなる特許請求の範囲第１項記載のセラミックス
焼結体の製造方法。 - （３）希土類元素の酸化物が酸化イットリウムである特
許請求の範囲第１項記載のセラミックス焼結体の製造方
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59280906A JPS61158868A (ja) | 1984-12-29 | 1984-12-29 | セラミツクス焼結体の製造方法 |
| GB08531881A GB2171092A (en) | 1984-12-29 | 1985-12-30 | Silicon nitride ceramics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59280906A JPS61158868A (ja) | 1984-12-29 | 1984-12-29 | セラミツクス焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61158868A true JPS61158868A (ja) | 1986-07-18 |
| JPH0535107B2 JPH0535107B2 (ja) | 1993-05-25 |
Family
ID=17631588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59280906A Granted JPS61158868A (ja) | 1984-12-29 | 1984-12-29 | セラミツクス焼結体の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61158868A (ja) |
| GB (1) | GB2171092A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4346151B2 (ja) * | 1998-05-12 | 2009-10-21 | 株式会社東芝 | 高熱伝導性窒化けい素焼結体およびそれを用いた回路基板並びに集積回路 |
| CN100432017C (zh) * | 2006-07-28 | 2008-11-12 | 北京工业大学 | 快速制备高强度氮化硅-氮化硼可加工陶瓷的方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55116671A (en) * | 1979-02-27 | 1980-09-08 | Tokyo Shibaura Electric Co | Manufacture of silicon nitride sintered body |
| JPS59116176A (ja) * | 1982-12-23 | 1984-07-04 | 株式会社東芝 | セラミツクス焼結体の製造方法 |
| JPS59182276A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-17 | 株式会社東芝 | 窒化ケイ素焼結体 |
| JPH0250076A (ja) * | 1988-08-10 | 1990-02-20 | Iseki & Co Ltd | 穀粒乾燥機の伝動装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5823345B2 (ja) * | 1979-02-22 | 1983-05-14 | 株式会社東芝 | セラミックス焼結体の製造方法 |
| JPS5826077A (ja) * | 1981-08-10 | 1983-02-16 | 株式会社東芝 | セラミツクス焼結体及びその製造方法 |
| JPS5841770A (ja) * | 1981-09-01 | 1983-03-11 | 株式会社東芝 | セラミツクス焼結体及びその製造方法 |
-
1984
- 1984-12-29 JP JP59280906A patent/JPS61158868A/ja active Granted
-
1985
- 1985-12-30 GB GB08531881A patent/GB2171092A/en not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55116671A (en) * | 1979-02-27 | 1980-09-08 | Tokyo Shibaura Electric Co | Manufacture of silicon nitride sintered body |
| JPS59116176A (ja) * | 1982-12-23 | 1984-07-04 | 株式会社東芝 | セラミツクス焼結体の製造方法 |
| JPS59182276A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-17 | 株式会社東芝 | 窒化ケイ素焼結体 |
| JPH0250076A (ja) * | 1988-08-10 | 1990-02-20 | Iseki & Co Ltd | 穀粒乾燥機の伝動装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0535107B2 (ja) | 1993-05-25 |
| GB8531881D0 (en) | 1986-02-05 |
| GB2171092A (en) | 1986-08-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |