JPS61201665A - 窒化珪素質焼結体およびその製造方法 - Google Patents
窒化珪素質焼結体およびその製造方法Info
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- JPS61201665A JPS61201665A JP60040727A JP4072785A JPS61201665A JP S61201665 A JPS61201665 A JP S61201665A JP 60040727 A JP60040727 A JP 60040727A JP 4072785 A JP4072785 A JP 4072785A JP S61201665 A JPS61201665 A JP S61201665A
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- sintered body
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- compound
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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】
（発明の分野）
本発明は、高温での耐酸化性及び高温での機械的強度に
優れた窒化珪素質焼結体及びその製造方法に関するもの
である。
優れた窒化珪素質焼結体及びその製造方法に関するもの
である。
（従来技術及びその問題点）
従来から、高温高強度に優れた窒化珪素質材料としては
、主成分の窒化珪素に対し、希土類元素の酸化物を添加
したものが使用される。その理由は希土類元素の酸化物
を添加することにより、粒界に生成される窒化珪素との
化合物が高融点のものであるため、焼結体自体も高温高
強度のものと成り得ることによる。
、主成分の窒化珪素に対し、希土類元素の酸化物を添加
したものが使用される。その理由は希土類元素の酸化物
を添加することにより、粒界に生成される窒化珪素との
化合物が高融点のものであるため、焼結体自体も高温高
強度のものと成り得ることによる。
しかしながら、そのような希土類元素添加の窒化珪素賞
焼結体は、高温において酸化雰囲気で長時間使用される
と酸化されて、例えばＲＥ１ＳｉｓＯＪｅ→Ｒ［１ｔＳ
ｉｚＯｔのような反応により希土類のシリケートを生じ
、該シリケートは融点が高くガラス転移温度（Ｔｇ）が
高いためにガラス状層を形成せず粉状となってしまい、
よって焼結体の表面層を密閉する保護膜とはならない。
焼結体は、高温において酸化雰囲気で長時間使用される
と酸化されて、例えばＲＥ１ＳｉｓＯＪｅ→Ｒ［１ｔＳ
ｉｚＯｔのような反応により希土類のシリケートを生じ
、該シリケートは融点が高くガラス転移温度（Ｔｇ）が
高いためにガラス状層を形成せず粉状となってしまい、
よって焼結体の表面層を密閉する保護膜とはならない。
それ故、焼結体の内部にまで酸化が進み、そうした窒化
珪素質焼結体は高温での耐酸化性に劣るものとなる。
珪素質焼結体は高温での耐酸化性に劣るものとなる。
これを解決すべく、希土類＋アルミナ又は希土類＋シリ
カ系などの添加が行なわれたが、十分な効果が達成でき
ず、更に高温での強度が低下するなどの問題が生じてい
る。
カ系などの添加が行なわれたが、十分な効果が達成でき
ず、更に高温での強度が低下するなどの問題が生じてい
る。
（問題点を解決するための手段）
本発明者等は鋭意研究を進めた結果、窒化珪素の添加物
としてＳｒの単体もしくはその化合物と、希土類元素（
Ｒｅ）を含む系であって、Ｓ ｒ ／ Ｒｅの原子比を
特定範囲に規定することにより、粒界相に高融点のＲｅ
鵞ＳｒＯ＊＋ ５ｒＲｅＪ２．５ｒｓＳｉＯｓの複合酸
化物の生成による保護膜を有効的に形成させることがで
き、高温強度を劣化させることなしに、高温耐酸化性が
飛躍的に向上した窒化珪素質焼結体を得ることができる
ことを知見した。
としてＳｒの単体もしくはその化合物と、希土類元素（
Ｒｅ）を含む系であって、Ｓ ｒ ／ Ｒｅの原子比を
特定範囲に規定することにより、粒界相に高融点のＲｅ
鵞ＳｒＯ＊＋ ５ｒＲｅＪ２．５ｒｓＳｉＯｓの複合酸
化物の生成による保護膜を有効的に形成させることがで
き、高温強度を劣化させることなしに、高温耐酸化性が
飛躍的に向上した窒化珪素質焼結体を得ることができる
ことを知見した。
即ち、本発明においては、窒化珪素８０重量％以上は、
ストロンチウム（Ｓｒ）の単体もしくはその化合物と、
希土類元素量４ （Ｒｅ ）を含む化合物とを合量で２
０重量％以下含み、理論密度に対する相対比重が９５％
以上の窒化珪素質焼結体であって、前記Ｓ ｒ ／ Ｒ
６原子比が０．０１乃至１００する窒化珪素質焼結体が
提供される。
ストロンチウム（Ｓｒ）の単体もしくはその化合物と、
希土類元素量４ （Ｒｅ ）を含む化合物とを合量で２
０重量％以下含み、理論密度に対する相対比重が９５％
以上の窒化珪素質焼結体であって、前記Ｓ ｒ ／ Ｒ
６原子比が０．０１乃至１００する窒化珪素質焼結体が
提供される。
さらに本発明では、窒化珪素８０重量％以上と、ストロ
ンチウム（Ｓｒ）の単体もしくはその化合物と希土類元
素（Ｒｅ）を含む化合物とを合量で２０重量％以下であ
って、焼結体としてのＳｒ／Ｒｅ原子比が０．０１乃至
１００の比率になるように配合された混合粉末を成形し
、１気圧以上の非酸化性雰囲気中で焼成することを特徴
とする窒化珪素質焼結体の製造方法が提供される。
ンチウム（Ｓｒ）の単体もしくはその化合物と希土類元
素（Ｒｅ）を含む化合物とを合量で２０重量％以下であ
って、焼結体としてのＳｒ／Ｒｅ原子比が０．０１乃至
１００の比率になるように配合された混合粉末を成形し
、１気圧以上の非酸化性雰囲気中で焼成することを特徴
とする窒化珪素質焼結体の製造方法が提供される。
次に、本発明に係る基本的技術事項を説明する。
本発明の焼結体は、上記構成により、焼結体の粒界相に
ＲｅｚＳｒＯｅ、 ５ｒＲｓ＊Ｑｖ＋ ５ｒｓＳｉＯｓ
の複合酸化物が生成されるが、この複合酸化物は、それ
自体高融点であるため、焼結体の高温使用時には窒化珪
素の表面に高粘度のガラス質被膜として存在するため、
外部からの０２の侵入を抑制することの高温及び低温を
くり返す使用状況下（例えば、ガスタービン等）で、被
膜にクランクが発生し難くいため、クランクから０！の
侵入を阻止することができる。
ＲｅｚＳｒＯｅ、 ５ｒＲｓ＊Ｑｖ＋ ５ｒｓＳｉＯｓ
の複合酸化物が生成されるが、この複合酸化物は、それ
自体高融点であるため、焼結体の高温使用時には窒化珪
素の表面に高粘度のガラス質被膜として存在するため、
外部からの０２の侵入を抑制することの高温及び低温を
くり返す使用状況下（例えば、ガスタービン等）で、被
膜にクランクが発生し難くいため、クランクから０！の
侵入を阻止することができる。
本発明によれば、窒化珪素を８０重量％以上、好ましく
は９０重量％以上、およびＳｒの単体もしくはその化合
物（以下、単にＳｒ系と記することもある）と希土類元
素を含む化合物（以下、単にＲｅ系と記することもある
）から成る添加物が２０重量％以下、好ましくは１０重
量％以下の割合で合量されることが必要である。上記範
囲よりも窒化珪素の量が少なく、添加物の量が過剰にな
ると、焼結体の強度が低下し、耐酸化性も低下する傾向
にある。
は９０重量％以上、およびＳｒの単体もしくはその化合
物（以下、単にＳｒ系と記することもある）と希土類元
素を含む化合物（以下、単にＲｅ系と記することもある
）から成る添加物が２０重量％以下、好ましくは１０重
量％以下の割合で合量されることが必要である。上記範
囲よりも窒化珪素の量が少なく、添加物の量が過剰にな
ると、焼結体の強度が低下し、耐酸化性も低下する傾向
にある。
なお、本発明での化合物とは、いずれも塩、酸化物、炭
化物、窒化物の少なくとも１種である。
化物、窒化物の少なくとも１種である。
さらに本発明では、粒界相に上述の複合酸化物を生成さ
せ、焼結体の表面層に保護膜を形成させする上で、Ｓ
ｒ ／ Ｒ＠原子比を０．０１乃至１００． 好まし
くは０．１乃至１０とするとともにＲｅおよびＳｒの原
子の５０ａ ｔｏ１１％以上が窒化珪素の粒界相に存在
することが極めて重要である。即ち、上記原子比が０．
０１未満であると希土類元素の量が過剰となり、粒界相
は結晶層となり易く、ガラス状層が形成されず本発明で
の耐酸化性を得ることができない。
せ、焼結体の表面層に保護膜を形成させする上で、Ｓ
ｒ ／ Ｒ＠原子比を０．０１乃至１００． 好まし
くは０．１乃至１０とするとともにＲｅおよびＳｒの原
子の５０ａ ｔｏ１１％以上が窒化珪素の粒界相に存在
することが極めて重要である。即ち、上記原子比が０．
０１未満であると希土類元素の量が過剰となり、粒界相
は結晶層となり易く、ガラス状層が形成されず本発明で
の耐酸化性を得ることができない。
また逆に、１００よりも大きいと、Ｓｒが過剰となり、
焼結自体が困難となるため、強度が低下する傾向にある
。さらに、粒界相への存在が上記範囲よりも少ないと、
粒界相での複合酸化物が生成され難くなり、本発明の効
果を得ることができない。
焼結自体が困難となるため、強度が低下する傾向にある
。さらに、粒界相への存在が上記範囲よりも少ないと、
粒界相での複合酸化物が生成され難くなり、本発明の効
果を得ることができない。
なお、本発明に使用される窒化珪素は、α型。
β型いずれでも使用でき、３μ以下、特に１μ以下の粒
径のものが好適に使用される。
径のものが好適に使用される。
本発明によれば、上述した添加物の他に、ＡＩ。
Ｔ ｉ 、Ｃｒ 、Ｇ ａ 、 Ｚ ｒ ＋ Ｓ ｉ
＋ Ｍ Ｏ＋ Ｗの単体もしくは、それらの化合物、
詳しくは酸化物、炭化物、窒化物の少なくとも１種を焼
結体の混合組木発明の焼結体の製造に当たっては、上述
した組成における混合粉末を例えば、金型プレス成型。
＋ Ｍ Ｏ＋ Ｗの単体もしくは、それらの化合物、
詳しくは酸化物、炭化物、窒化物の少なくとも１種を焼
結体の混合組木発明の焼結体の製造に当たっては、上述
した組成における混合粉末を例えば、金型プレス成型。
ラバープレス、押出成形、泥漿鋳込成形、射出成形１圧
縮成形、ホットプレス等の通常のセラミックの成形方法
により、目的とする形状に合わせて選択して成形を行な
う。
縮成形、ホットプレス等の通常のセラミックの成形方法
により、目的とする形状に合わせて選択して成形を行な
う。
次に成形物は、焼結されるが、焼結時は窒化珪素の酸化
を防ぐために少なくとも１気圧以上の非酸化性雰囲気中
で行なう必要がある。この場合、特にＮ２中で行なうの
が好ましい。
を防ぐために少なくとも１気圧以上の非酸化性雰囲気中
で行なう必要がある。この場合、特にＮ２中で行なうの
が好ましい。
法により異なるが、焼結体の緻密化を高めるためにも少
なくとも１６００℃以上の温度で行なうべきである。
なくとも１６００℃以上の温度で行なうべきである。
焼結方法は、公知の方法のいずれでも行なうことができ
るが、特に、ガス圧プレス法（ＧＰＳ）。
るが、特に、ガス圧プレス法（ＧＰＳ）。
ホットプレス法（ＨＰ）、熱間静水圧プレス法（ＨＩ
Ｐ） 、非加圧焼成法（ＰＬ）等のいずれでも使用でき
る。
Ｐ） 、非加圧焼成法（ＰＬ）等のいずれでも使用でき
る。
本発明者等は上述の製造方法によれば、理論密度に対す
る相対比重が９５％以上の焼結体を得ることができ、且
つ焼結体中のＲｅおよびＳｒの原子の５０ａ ｔｏ−％
以上が窒化珪素の粒界相に存在することを確認した。
る相対比重が９５％以上の焼結体を得ることができ、且
つ焼結体中のＲｅおよびＳｒの原子の５０ａ ｔｏ−％
以上が窒化珪素の粒界相に存在することを確認した。
本発明を次の例で説明する。
実施例
窒化珪素に対し、各種の添加物を種々の割合で配合し、
得られた焼結体について、特性を測定した。
得られた焼結体について、特性を測定した。
なお、窒化珪素は平均粒径０．６μ−のα−３ｉ、Ｎ。
を用い、各配合成分を第１表に示す割合に配合し、エタ
ノール媒体を用いウレタンボールを入れて２４時間分散
混合したのち、得られた混合粉体にバインダーとしてパ
ラフィンワックスを添加して造粒し、それを成形圧ｉｔ
／−で金型成形を行った。
ノール媒体を用いウレタンボールを入れて２４時間分散
混合したのち、得られた混合粉体にバインダーとしてパ
ラフィンワックスを添加して造粒し、それを成形圧ｉｔ
／−で金型成形を行った。
得られた成形体を第２表に示す焼成条件において焼成し
た。
た。
得られた焼結体は、常温、 １３００℃、 １４００℃
における高温強度および酸化増量を測定した。結果は第
２表に示す。
における高温強度および酸化増量を測定した。結果は第
２表に示す。
なお、高温強度の測定は、４Ｘ３Ｘ３５ｍの寸法に研削
された各試験片に０．３ｍのＣ面処理を行い、ＪＩＳＲ
−１６０１に規定される４点曲げ法によって実施した。
された各試験片に０．３ｍのＣ面処理を行い、ＪＩＳＲ
−１６０１に規定される４点曲げ法によって実施した。
酸化増量については、前記ＪＩＳ抗折試験片を大気中１
３００℃、１００時間保持の結果の増量を試験片表面積
で割った値で表した。
３００℃、１００時間保持の結果の増量を試験片表面積
で割った値で表した。
第１表
傘印は本発明の範囲外のものを示す、 注
１） ５Ｉｓ１１４． ｋ系。
１） ５Ｉｓ１１４． ｋ系。
ｋ系の全量１００重量部に対する量で示す。
第２表に基づき、本発明の焼結体についてその効果を説
明する。
明する。
試料ｍｌ、４．５に示すように％ ５ｉｓＮａ の量が
８０重量％を割ると、極端に強度および耐酸化性の低下
が見られ、特に阻４ではＳｒＯの量が多い焼結体では緻
密化されなかった。また、Ｓｒ化合物の量が少なく、Ｓ
ｒ／Ｒｅ比が０．０１以下になると、若干強度および耐
酸化性の低下が見られる。一方、他の添加物を加えた系
では、特にＩｋ８． ９．１０．１１において耐酸化性
が向上するとともに強度の向上がみられる。しかしなが
ら、添加物の量が多すぎる場合（１’＆１２２．２３．
２４）では、強度および耐酸化性が低下する傾向にある
。添加物中のＳｒ （化合物）の量を増やし、Ｓｒ／Ｒ
ｅ比が１０．０を越えるころから、若干強度の低下が見
られるが、いずれも常温、 １３００’Ｃ，１４００℃
で優れた強度を、また耐酸化性を示した。
８０重量％を割ると、極端に強度および耐酸化性の低下
が見られ、特に阻４ではＳｒＯの量が多い焼結体では緻
密化されなかった。また、Ｓｒ化合物の量が少なく、Ｓ
ｒ／Ｒｅ比が０．０１以下になると、若干強度および耐
酸化性の低下が見られる。一方、他の添加物を加えた系
では、特にＩｋ８． ９．１０．１１において耐酸化性
が向上するとともに強度の向上がみられる。しかしなが
ら、添加物の量が多すぎる場合（１’＆１２２．２３．
２４）では、強度および耐酸化性が低下する傾向にある
。添加物中のＳｒ （化合物）の量を増やし、Ｓｒ／Ｒ
ｅ比が１０．０を越えるころから、若干強度の低下が見
られるが、いずれも常温、 １３００’Ｃ，１４００℃
で優れた強度を、また耐酸化性を示した。
（発明の効果）
上述した如く、本発明によれば、優れた耐酸化性及び高
温強度を有する焼結体が提供され、具体的には、常温及
び高温（１４００℃）で５５ｋｇ／鶴２以上（４点曲げ
）の強度を、また酸化増量では、１．０ｍｇ／−以下に
抑えることができる。
温強度を有する焼結体が提供され、具体的には、常温及
び高温（１４００℃）で５５ｋｇ／鶴２以上（４点曲げ
）の強度を、また酸化増量では、１．０ｍｇ／−以下に
抑えることができる。
本発明により、窒化珪素質焼結体を高温での強度を低下
させることなく、高温耐酸化性に非常に優れたものとす
ることにより、従来の窒化珪素質焼結体の使用範囲を拡
張することが可能となり、ガスタービンエンジン部品な
どに好適に用イることができる。
させることなく、高温耐酸化性に非常に優れたものとす
ることにより、従来の窒化珪素質焼結体の使用範囲を拡
張することが可能となり、ガスタービンエンジン部品な
どに好適に用イることができる。
Claims (3)
- （１）窒化珪素８０重量％以上は、ストロンチウム（Ｓ
ｒ）の単体もしくはその化合物と、希土類元素（Ｒｅ）
を含む化合物とを合量 で２０重量％以下とから成り、理論密度に対する相対比
重が９５％以上の窒化珪素質焼結体であって、前記Ｓｒ
／Ｒｅ原子比が０．０１乃至１００であり、且つＲｅお
よびＳｒの原子の５０ａｔｏｍ％以上が窒化珪素の粒界
相に存在することを特徴とする窒化珪素質焼結体。 - （２）前記焼結体中の混合組成１００重量部に対し、Ａ
ｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｗの単体、
もしくはそれらの化合物の少なくとも１種を５重量部以
下含有する特許請求の範囲第１項記載の窒化珪素質焼結
体。 - （３）窒化珪素８０重量％以上と、ストロンチウム（Ｓ
ｒ）の単体もしくはその化合物と希土類元素（Ｒｅ）を
含む化合物とを合量で２０重量％以下であって、焼結体
としてのＳｒ／Ｒｅ原子比が０．０１乃至１００になる
ように配合された混合粉末を成形し、１気圧以上の非酸
化性雰囲気中で焼成することを特徴とする窒化珪素質焼
結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60040727A JPS61201665A (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | 窒化珪素質焼結体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60040727A JPS61201665A (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | 窒化珪素質焼結体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61201665A true JPS61201665A (ja) | 1986-09-06 |
Family
ID=12588650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60040727A Pending JPS61201665A (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | 窒化珪素質焼結体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61201665A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01141875A (ja) * | 1987-11-26 | 1989-06-02 | Ngk Insulators Ltd | 均質窒化珪素焼結体およびその製造方法 |
| JPH0488582U (ja) * | 1990-12-13 | 1992-07-31 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5546977A (en) * | 1978-09-30 | 1980-04-02 | Komori Printing Mach Co Ltd | Paper turning device for both-side printing of printing machine |
| JPS59146981A (ja) * | 1983-02-09 | 1984-08-23 | 日本碍子株式会社 | 窒化珪素焼結体およびその製造法 |
| JPS6040726A (ja) * | 1983-08-11 | 1985-03-04 | Shuichi Kitamura | ポンプ付デイ−ゼル機関 |
| JPH0566337A (ja) * | 1991-09-10 | 1993-03-19 | Canon Inc | カメラ用レンズのモ−タ制御装置 |
-
1985
- 1985-02-28 JP JP60040727A patent/JPS61201665A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5546977A (en) * | 1978-09-30 | 1980-04-02 | Komori Printing Mach Co Ltd | Paper turning device for both-side printing of printing machine |
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| JPH0488582U (ja) * | 1990-12-13 | 1992-07-31 |
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