JPS61158870A - セラミツクス焼結体およびその製造方法 - Google Patents
セラミツクス焼結体およびその製造方法Info
- Publication number
- JPS61158870A JPS61158870A JP59280908A JP28090884A JPS61158870A JP S61158870 A JPS61158870 A JP S61158870A JP 59280908 A JP59280908 A JP 59280908A JP 28090884 A JP28090884 A JP 28090884A JP S61158870 A JPS61158870 A JP S61158870A
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- JP
- Japan
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- oxide
- sintered body
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- ceramic
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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］
本発明は複数種の希土類元素の酸化物を焼結助剤として
含む機械的強度の優れた窒化ケイ素系セラミックス焼結
体及びその製造方法に関する。
含む機械的強度の優れた窒化ケイ素系セラミックス焼結
体及びそ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１９０
０℃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鋼溶材料としての応用面も実用
化されている。
０℃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鋼溶材料としての応用面も実用
化されている。
従来よりこれらの焼結助剤のうち酸化イツトリウムの原
料粉末としては、高純度の酸化イツトリウム粉末が用い
られてきた。その理由は酸化イツトリウムの原料粉末中
に他の希土類元素の酸化物等の不純物が存在すると常温
および高温強度性、耐酸化性、耐熱衝撃性を満足する焼
結体は得られないとされてきたからである。
料粉末としては、高純度の酸化イツトリウム粉末が用い
られてきた。その理由は酸化イツトリウムの原料粉末中
に他の希土類元素の酸化物等の不純物が存在すると常温
および高温強度性、耐酸化性、耐熱衝撃性を満足する焼
結体は得られないとされてきたからである。
しかし他の希土類元素の酸化物等の不純物を含む酸化イ
ツトリウムの原料粉末は高純度の酸化イツトリウム粉末
に比べてはるかに安価であり、したがってこれを焼結助
剤として用いて特性の優れた窒化ケイ素系セラミックス
燻結体を得ることができれば好都合である。
ツトリウムの原料粉末は高純度の酸化イツトリウム粉末
に比べてはるかに安価であり、したがってこれを焼結助
剤として用いて特性の優れた窒化ケイ素系セラミックス
燻結体を得ることができれば好都合である。
［発明の目的］
本発明者らは、上記の点につき検討を進めた結果、焼結
助剤としての添加物の種類及び含有量を所定範囲とし、
かつ焼成条件をコントロールすることによって他の希土
類元素の酸化物等の不純物を含む酸化イツトリウムを使
用し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。
助剤としての添加物の種類及び含有量を所定範囲とし、
かつ焼成条件をコントロールすることによって他の希土
類元素の酸化物等の不純物を含む酸化イツトリウムを使
用し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、
粗製の酸化イツトリウム粉末を焼結助剤として使用し、
焼結性の向上したかつ機械的強度の優れたセラミックス
焼結体を提供することを目的とする。
粗製の酸化イツトリウム粉末を焼結助剤として使用し、
焼結性の向上したかつ機械的強度の優れたセラミックス
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は酸化イツトリウ
ムおよび酸化セリウムのいずれかを３０〜７０重量％含
む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１０１間％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）含み、更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
から選んだ少なくとも一種の化合物１０重量％以下を含
み、残部窒化ケイ素よりなるセラミックス混合物を焼成
してなることを特徴とし、また、その製造方法は上記セ
ラミックス混合物の成形体を非酸化性雰囲気中、１６５
０〜１８５０℃で焼結することを特徴とする。
ムおよび酸化セリウムのいずれかを３０〜７０重量％含
む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１０１間％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）含み、更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
から選んだ少なくとも一種の化合物１０重量％以下を含
み、残部窒化ケイ素よりなるセラミックス混合物を焼成
してなることを特徴とし、また、その製造方法は上記セ
ラミックス混合物の成形体を非酸化性雰囲気中、１６５
０〜１８５０℃で焼結することを特徴とする。
本発明の焼結助剤として用いられる希土類酸化物粉末は
３０〜７０重量％の酸化イツトリウムおよび酸化セリウ
ムのいずれかと、残部にランタン、スカンジウム等の希
土類元素の酸化物やその他の不純物を含む粗製の原料粉
末でよく、高純度の酸化イツトリウムを用いた場合に比
べて焼結湯度が低下し、また少ない添加量で焼結できる
という利点を有する。
３０〜７０重量％の酸化イツトリウムおよび酸化セリウ
ムのいずれかと、残部にランタン、スカンジウム等の希
土類元素の酸化物やその他の不純物を含む粗製の原料粉
末でよく、高純度の酸化イツトリウムを用いた場合に比
べて焼結湯度が低下し、また少ない添加量で焼結できる
という利点を有する。
このような原初粉末としては、ゼノタイム、モナズ石お
よびバストネサイトが挙げられる。ゼノタイムは酸化イ
ツトリウムリッチであり、モナズ石およびバストネサイ
トは酸化セリウムリッチである。
よびバストネサイトが挙げられる。ゼノタイムは酸化イ
ツトリウムリッチであり、モナズ石およびバストネサイ
トは酸化セリウムリッチである。
この酸化イツトリウムおよび酸化セリウムのいずれかを
含有する希土類元素酸化物および酸化アルミニウム成分
は共に焼結促進剤として機能するもので、いずれも全セ
ラミックス混合物中の１０重量％以下（ただしＯは含ま
ず）に選ばれる。その理由は１０重量％までの範囲で得
られる焼結体の機械的強度および耐熱ＩＩＩ性が優れる
からである。
含有する希土類元素酸化物および酸化アルミニウム成分
は共に焼結促進剤として機能するもので、いずれも全セ
ラミックス混合物中の１０重量％以下（ただしＯは含ま
ず）に選ばれる。その理由は１０重量％までの範囲で得
られる焼結体の機械的強度および耐熱ＩＩＩ性が優れる
からである。
本発明における他の添加成分である窒化アルミニウムは
、高温における機械的強度を増加させるとともに、焼結
促進にも寄与するものであるが、１０ｉ１量％までで耐
熱衝撃性及び、常温における強度の改善効果が大きい。
、高温における機械的強度を増加させるとともに、焼結
促進にも寄与するものであるが、１０ｉ１量％までで耐
熱衝撃性及び、常温における強度の改善効果が大きい。
更に添加成分としては、以上のほか酸化チタニウム、酸
化ジルコニウム、酸化マグネシウム、および炭化モリブ
デンがあげられ、それらのうちの１種以上を合計量で１
０重量％以下存在させることが好ましい。
化ジルコニウム、酸化マグネシウム、および炭化モリブ
デンがあげられ、それらのうちの１種以上を合計量で１
０重量％以下存在させることが好ましい。
これらの焼結助剤の添加成分の合計量はセラミックス混
合物中の１０〜１５重量％であることが好ましい。
合物中の１０〜１５重量％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。
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ＳｉＯ２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。
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ＳｉＯ２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、この焼結は常圧焼結法によっても、あるいはその
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が得
られる。
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。
平均粒度０．８μｍの窒化ケイ素粉末１００重量部、平
均粒度０．９μｍの純度６０％の酸化イツトリウム粉末
５重量部〈ゼノタイム）、平均粒度０．６μｍの酸化ア
ルミニウム粉末４重量部、平均粒度０．９μｍの窒化ア
ルミニウム粉末３重量部および平均粒度０．５μｍの酸
化チタニウム粉末１．５重量部よりなる混合粉末を、粉
砕溶媒としてｎ−ブタノールを用いゴムライニングボー
ルミルにて約２４時間粉砕混合を行なって原料粉末を調
整した。
均粒度０．９μｍの純度６０％の酸化イツトリウム粉末
５重量部〈ゼノタイム）、平均粒度０．６μｍの酸化ア
ルミニウム粉末４重量部、平均粒度０．９μｍの窒化ア
ルミニウム粉末３重量部および平均粒度０．５μｍの酸
化チタニウム粉末１．５重量部よりなる混合粉末を、粉
砕溶媒としてｎ−ブタノールを用いゴムライニングボー
ルミルにて約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％
添加配合し７００ｋｇ／ ｃ！の成形圧で所定形状に成
形した。かくして得た成形体につき、まず７００℃で加
熱処理を施し、粘結剤を揮散除去後、窒化ガス雰囲気中
、１１００℃で２時間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。
添加配合し７００ｋｇ／ ｃ！の成形圧で所定形状に成
形した。かくして得た成形体につき、まず７００℃で加
熱処理を施し、粘結剤を揮散除去後、窒化ガス雰囲気中
、１１００℃で２時間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。
また、比較例として純度９９．９％の酸化イツトリウム
粉末を用い、焼結温度を１７５０’Ｃとした外は実施例
と同様にして窒化ケイ素系セラミックス焼結体を得た。
粉末を用い、焼結温度を１７５０’Ｃとした外は実施例
と同様にして窒化ケイ素系セラミックス焼結体を得た。
上記によって得たセラミックス焼結体につき密度および
抗折強度（機械的強度）をそれぞれ測定した結果を表に
示す。
抗折強度（機械的強度）をそれぞれ測定した結果を表に
示す。
（以下余白）
なお、表中の密度は理論密度を基礎とする相対密度（％
）であり、抗折強度値は３点曲げ強度試験によるもので
試料サイズ３ｘ ３ｘ３０ （ｎ ） 、試験条件はク
ロスヘッドスピード０，５ｎ／分、スパン２Ｏｎ、温度
は常温および１２００”Ｃとし、各温度での測定は４回
行ないその平均値で示した。
）であり、抗折強度値は３点曲げ強度試験によるもので
試料サイズ３ｘ ３ｘ３０ （ｎ ） 、試験条件はク
ロスヘッドスピード０，５ｎ／分、スパン２Ｏｎ、温度
は常温および１２００”Ｃとし、各温度での測定は４回
行ないその平均値で示した。
［発明の効果］
以上説明したように本発明によるセラミックス焼結体は
安価に製造でき、しかも得られる焼結体は常温および高
温強度の優れたものである。
安価に製造でき、しかも得られる焼結体は常温および高
温強度の優れたものである。
Claims (4)
- （１）酸化イットリウムおよび酸化セリウムのいずれか
を３０〜７０重量％含む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）、残部窒化ケイ素よりな
るセラミックス混合物を焼成してなることを特徴とする
セラミックス焼結体。 - （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
ら選んだ少なくとも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項に記載のセラミックス焼
結体。 - （３）酸化イットリウムおよび酸化セリウムのいずれか
を３０〜７０重量％含む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、１
６５０〜１８５０℃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。 - （４）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
ら選んだ少なくとも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３項に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 |
|---|---|---|---|
| JP59280908A JPS61158870A (ja) | 1984-12-29 | 1984-12-29 | セラミツクス焼結体およびその製造方法 |
| GB08531882A GB2169594B (en) | 1984-12-29 | 1985-12-30 | Sintered ceramic articles and method for production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59280908A JPS61158870A (ja) | 1984-12-29 | 1984-12-29 | セラミツクス焼結体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61158870A true JPS61158870A (ja) | 1986-07-18 |
Family
ID=17631617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59280908A Pending JPS61158870A (ja) | 1984-12-29 | 1984-12-29 | セラミツクス焼結体およびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61158870A (ja) |
| GB (1) | GB2169594B (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62153170A (ja) * | 1985-12-25 | 1987-07-08 | 株式会社東芝 | 窒化ケイ素セラミツクス焼結体およびその製造方法 |
Family Cites Families (4)
| 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 |
| JPS5834428B2 (ja) * | 1979-11-22 | 1983-07-26 | 株式会社東芝 | 窒化珪素質セラミツクスの製造方法 |
| 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 JP59280908A patent/JPS61158870A/ja active Pending
-
1985
- 1985-12-30 GB GB08531882A patent/GB2169594B/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2169594A (en) | 1986-07-16 |
| GB2169594B (en) | 1988-08-24 |
| GB8531882D0 (en) | 1986-02-05 |
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