JPS61266359A - 窒化珪素焼結体の製造法 - Google Patents
窒化珪素焼結体の製造法Info
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- JPS61266359A JPS61266359A JP60107249A JP10724985A JPS61266359A JP S61266359 A JPS61266359 A JP S61266359A JP 60107249 A JP60107249 A JP 60107249A JP 10724985 A JP10724985 A JP 10724985A JP S61266359 A JPS61266359 A JP S61266359A
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- nitride sintered
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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
- C04B35/593—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 obtained by pressure sintering
- C04B35/5935—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 obtained by pressure sintering obtained by gas pressure sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- 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
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】
（産業上の利用分野）
本発明は高温における機械的強度の優れた実質的に粒界
相が結晶化している高密度窒化珪素焼結体およびその製
造法に関するものであり、さらに詳しくは焼結助剤とＣ
ｒ２Ｏ３、、ＭｎＯ，Ｃｏｏ、 Ｎｉｐ、 Ｎｂ２Ｏ２
およびＭｏｂ、から選ばれる一種又は二種以上とを所定
量含有し大型製品あるいは大量焼成が可能な高密度窒化
珪素焼結体に関するものである。
相が結晶化している高密度窒化珪素焼結体およびその製
造法に関するものであり、さらに詳しくは焼結助剤とＣ
ｒ２Ｏ３、、ＭｎＯ，Ｃｏｏ、 Ｎｉｐ、 Ｎｂ２Ｏ２
およびＭｏｂ、から選ばれる一種又は二種以上とを所定
量含有し大型製品あるいは大量焼成が可能な高密度窒化
珪素焼結体に関するものである。
（従来の技術）
窒化珪素焼結体は高温における機械的強度、耐熱性、熱
衝撃抵抗性および耐食性等の点で金属材料より優れてい
るため、金属材料が使用できない高温構造部材への適用
が考えられ、その用途開発が盛んに進められている。
衝撃抵抗性および耐食性等の点で金属材料より優れてい
るため、金属材料が使用できない高温構造部材への適用
が考えられ、その用途開発が盛んに進められている。
窒化珪素は共有結合性の物質で容易には固相焼結ができ
ないためＭｇＯ，ＳｒＯ，Ｓｅ、Ｏ，Ｙ２Ｏ３，ＺｒＯ
。
ないためＭｇＯ，ＳｒＯ，Ｓｅ、Ｏ，Ｙ２Ｏ３，ＺｒＯ
。
希土類元素酸化物、Ａｌ□０３． ＡｌＮ等を添加し、
焼成温度でガラス相を生成させ緻密化する液相焼結が行
われている。このため、得られる焼結体は粒界に焼成中
生成したガラス相を多く含むものである。
焼成温度でガラス相を生成させ緻密化する液相焼結が行
われている。このため、得られる焼結体は粒界に焼成中
生成したガラス相を多く含むものである。
従って使用温度が高くなると粒界のガラス相が軟化し、
機械的強度、クリープ変形、クリープ破壊を原因とする
疲労特性や耐酸化性が劣化する。
機械的強度、クリープ変形、クリープ破壊を原因とする
疲労特性や耐酸化性が劣化する。
このため粒界相を結晶化しガラス相を無くす方法が研究
されている。特開昭５５−３３９７号公報には、Ｙ２Ｏ
。右よび５ｉ（ｌ□を添加して焼成し粒界にＹ２Ｏ，・
２Ｓ１０２および１０Ｙ２０３・９ＳｉＯ□・Ｓｉ３Ｎ
、の結晶相を含む窒化珪素焼結体が示されている。特開
昭５６−５９６７４号公報にはＹ２Ｏ３を添加して焼成
し、粒界にＸＹ２Ｏ３・ｙＳｉ、Ｎ、の結晶相を含む窒
化珪素焼結体が示されている。また、特開昭５９−８６
７０号公報には（Ｓｉ、Ｍｇ、Ｙ）（０，Ｎ）で示され
るメリライト鉱物相が粒界相である窒化珪素焼結体が示
されている。さらに特公昭５８−５０９４４号公報には
Ｙ２Ｏ３あるいはＣｅＯ２を添加した窒化珪素焼結体を
再加熱し、粒界相にＹ２Ｏ，・Ｓｉ、Ｎ。
されている。特開昭５５−３３９７号公報には、Ｙ２Ｏ
。右よび５ｉ（ｌ□を添加して焼成し粒界にＹ２Ｏ，・
２Ｓ１０２および１０Ｙ２０３・９ＳｉＯ□・Ｓｉ３Ｎ
、の結晶相を含む窒化珪素焼結体が示されている。特開
昭５６−５９６７４号公報にはＹ２Ｏ３を添加して焼成
し、粒界にＸＹ２Ｏ３・ｙＳｉ、Ｎ、の結晶相を含む窒
化珪素焼結体が示されている。また、特開昭５９−８６
７０号公報には（Ｓｉ、Ｍｇ、Ｙ）（０，Ｎ）で示され
るメリライト鉱物相が粒界相である窒化珪素焼結体が示
されている。さらに特公昭５８−５０９４４号公報には
Ｙ２Ｏ３あるいはＣｅＯ２を添加した窒化珪素焼結体を
再加熱し、粒界相にＹ２Ｏ，・Ｓｉ、Ｎ。
あるいはＣｅ２Ｄ、・Ｓｉ３Ｎ、を結晶化させる方法が
示されている。これらの粒界相を結晶化した窒化珪素焼
結体はいずれも高温強度が向上している。特願昭５９−
１８６２８７号公報はＹ２Ｏ３、ＭｇＯおよびＣｅＯ□
を所定量含み、常圧焼結により充分緻密化し、粒界相が
結晶化し高温強度が高く耐酸化性、静的疲労特性が優れ
ている窒化珪素焼結体に関するものである。
示されている。これらの粒界相を結晶化した窒化珪素焼
結体はいずれも高温強度が向上している。特願昭５９−
１８６２８７号公報はＹ２Ｏ３、ＭｇＯおよびＣｅＯ□
を所定量含み、常圧焼結により充分緻密化し、粒界相が
結晶化し高温強度が高く耐酸化性、静的疲労特性が優れ
ている窒化珪素焼結体に関するものである。
（発明が解決しようとする問題点）
これらの粒界相を結晶化した窒化珪素焼結体は常圧焼結
あるいはホットプレスで緻密化機降温過程で粒界のガラ
ス相が結晶化する。特開昭５９−２０７８７９号公報お
よび特開昭５９−２１３６７６号公報には焼結助剤とし
て希土類元素とｌａ族元素を含む窒化珪素焼結体におい
て複雑な形状又は大型の形状のものを焼結すると第二相
が粒界相に不均一に分布し、て偏析し窒化珪素焼結体内
の緒特性のバラつきが大きくなりまた強度低下する欠点
に対し、焼結助剤を窒化物あるいは酸窒化物として添加
することにより複雑な形状又は大型の形状のものを焼結
することを可能にしている。また特願昭５９−１８６２
８７号公報に示したＹ２Ｏ３、Ｍｇ口およびＣｅＯ□を
所定量含む窒化珪素焼結体は降温速度が速い場合、粒界
相が充分結晶化せず、降温速度が遅い場合粒界相の結晶
粒子が大きく成長し粗大粒子の粒界相結晶となる。粒界
相の結晶化が不充分である場合には高温強度、耐酸化性
、静的疲労特性を向上させるために再加熱処理し粒界相
を結晶化しなくてはならない。また粒界相の結晶粒子が
粗大になった場合は粒界相の結晶粒子の界面にクラック
が生じて著しく強度が低下する。焼結助剤を窒化物ある
いは酸窒化物にすると粒界相のＯ，Ｎの組成が変化し、
析出する結晶相が変化して特性が劣化する。このため実
質的に粒界相が結晶化しなおかつ結晶化した粒界結晶粒
子が細かい焼結体を得るためには降温速度を限定する必
要がある。
あるいはホットプレスで緻密化機降温過程で粒界のガラ
ス相が結晶化する。特開昭５９−２０７８７９号公報お
よび特開昭５９−２１３６７６号公報には焼結助剤とし
て希土類元素とｌａ族元素を含む窒化珪素焼結体におい
て複雑な形状又は大型の形状のものを焼結すると第二相
が粒界相に不均一に分布し、て偏析し窒化珪素焼結体内
の緒特性のバラつきが大きくなりまた強度低下する欠点
に対し、焼結助剤を窒化物あるいは酸窒化物として添加
することにより複雑な形状又は大型の形状のものを焼結
することを可能にしている。また特願昭５９−１８６２
８７号公報に示したＹ２Ｏ３、Ｍｇ口およびＣｅＯ□を
所定量含む窒化珪素焼結体は降温速度が速い場合、粒界
相が充分結晶化せず、降温速度が遅い場合粒界相の結晶
粒子が大きく成長し粗大粒子の粒界相結晶となる。粒界
相の結晶化が不充分である場合には高温強度、耐酸化性
、静的疲労特性を向上させるために再加熱処理し粒界相
を結晶化しなくてはならない。また粒界相の結晶粒子が
粗大になった場合は粒界相の結晶粒子の界面にクラック
が生じて著しく強度が低下する。焼結助剤を窒化物ある
いは酸窒化物にすると粒界相のＯ，Ｎの組成が変化し、
析出する結晶相が変化して特性が劣化する。このため実
質的に粒界相が結晶化しなおかつ結晶化した粒界結晶粒
子が細かい焼結体を得るためには降温速度を限定する必
要がある。
以上のように粒界相が実質的に結晶化する窒化珪素焼結
体においては焼成後の降温過程を制御しないと、結晶化
過程を構成する結晶核形成過程と結晶成長過程のバラン
スがとれず好ましい粒界相の結晶相が得られない。この
ため降温速度を限定する必要があるが、大量焼成や大型
製品の焼成では炉や製品自体の熱容量のために充分速い
降温速度にはならず粒界相の結晶粒子が粗大化し、その
結晶粒子の界面にクラックが生じ著しく強度が低下する
。
体においては焼成後の降温過程を制御しないと、結晶化
過程を構成する結晶核形成過程と結晶成長過程のバラン
スがとれず好ましい粒界相の結晶相が得られない。この
ため降温速度を限定する必要があるが、大量焼成や大型
製品の焼成では炉や製品自体の熱容量のために充分速い
降温速度にはならず粒界相の結晶粒子が粗大化し、その
結晶粒子の界面にクラックが生じ著しく強度が低下する
。
本発明はこれらの欠点を解決するために行われたもので
ある。すなわち本発明は粒界相が実質的に結晶化してお
り高温強度が高く耐酸化性が良好であり、クリープ変形
あるいはサブクリティカルタラツクグロースが起こらず
、疲労特性が優れておりなおかつ焼成による緻密化の後
に遅い降温速度であっても粒界相が細かい結晶粒子に結
晶化し大量焼成あるいは大型製品の焼成が可能な高密度
窒化珪素焼結体を見出し、その製造法の確立を目的とす
るものである。さらに詳しく述べるならば本発明は焼成
後の緻密化過程で肉厚製品であっても降温速度の遅い製
品内部まで粒界相が細かい結晶粒子に結晶化し均一な製
品が得られる粒界相が実質的に結晶化した窒化珪素焼結
体を見出すことを目的とするものである。
ある。すなわち本発明は粒界相が実質的に結晶化してお
り高温強度が高く耐酸化性が良好であり、クリープ変形
あるいはサブクリティカルタラツクグロースが起こらず
、疲労特性が優れておりなおかつ焼成による緻密化の後
に遅い降温速度であっても粒界相が細かい結晶粒子に結
晶化し大量焼成あるいは大型製品の焼成が可能な高密度
窒化珪素焼結体を見出し、その製造法の確立を目的とす
るものである。さらに詳しく述べるならば本発明は焼成
後の緻密化過程で肉厚製品であっても降温速度の遅い製
品内部まで粒界相が細かい結晶粒子に結晶化し均一な製
品が得られる粒界相が実質的に結晶化した窒化珪素焼結
体を見出すことを目的とするものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明は主成分がＳｉ、Ｎ、と焼結助剤とであり、粒界
相の結晶化制御剤としてＣｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ
、 ＮｂおよびＭＯの化合物の中の一種または二種以上
を含み、粒界相が実質的に結晶化していることを特徴と
する窒化珪素焼結体およびＳｉ、Ｎ、と焼結助焼と、粒
界相の結晶化制御剤であるＣｒ、 Ｍｎ、Ｃｏ、 Ｎｉ
、 ＮｂおよびＭｏの化合物の中の一種または二種以上
とから成る調合粉末を成形焼成することを特徴とする窒
化珪素焼結体の製造法である。
相の結晶化制御剤としてＣｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ
、 ＮｂおよびＭＯの化合物の中の一種または二種以上
を含み、粒界相が実質的に結晶化していることを特徴と
する窒化珪素焼結体およびＳｉ、Ｎ、と焼結助焼と、粒
界相の結晶化制御剤であるＣｒ、 Ｍｎ、Ｃｏ、 Ｎｉ
、 ＮｂおよびＭｏの化合物の中の一種または二種以上
とから成る調合粉末を成形焼成することを特徴とする窒
化珪素焼結体の製造法である。
（作 用）
本願の窒化珪素焼結体をさらに詳しく説明する。
窒化珪素焼結体は加圧焼結、無加圧焼結に限らず、焼成
中に焼結助剤および窒化珪素原料に含まれるＳｉ３Ｎ、
と５１０２とが反応して粒界ガラス相を形成し、再配列
過程、溶解析出過程より構成される液相焼結の過程を経
て緻密化される。粒界相が結晶化する窒化珪素焼結体に
おいては緻密化後の降温過程で粒界ガラス相は結晶核形
成過程と結晶成長過程より構成される結晶化過程を経て
結晶化する。この場合Ｃｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ、
ＮｂおよびＭＯの化合物は粒界ガラス相に溶解するか
あるいは近傍に存在し結晶核形成過程と結晶成長過程と
を制御あるいは促進して粒界ガラス相が結晶化する過程
を制御するもので、特に降温速度が遅い場合であっても
窒化珪素焼結体の粒界相全体を細かい結晶粒子に結晶化
させるものである。好ましくは結晶化制御剤のＣｒ、
Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ、 ＮｂおよびＭＯの化合物の中
の一種または二種以上はそれぞれＣｒ２Ｏ３、ＭｎＤ、
Ｃａｎ、 Ｎｉｐ。
中に焼結助剤および窒化珪素原料に含まれるＳｉ３Ｎ、
と５１０２とが反応して粒界ガラス相を形成し、再配列
過程、溶解析出過程より構成される液相焼結の過程を経
て緻密化される。粒界相が結晶化する窒化珪素焼結体に
おいては緻密化後の降温過程で粒界ガラス相は結晶核形
成過程と結晶成長過程より構成される結晶化過程を経て
結晶化する。この場合Ｃｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ、
ＮｂおよびＭＯの化合物は粒界ガラス相に溶解するか
あるいは近傍に存在し結晶核形成過程と結晶成長過程と
を制御あるいは促進して粒界ガラス相が結晶化する過程
を制御するもので、特に降温速度が遅い場合であっても
窒化珪素焼結体の粒界相全体を細かい結晶粒子に結晶化
させるものである。好ましくは結晶化制御剤のＣｒ、
Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ、 ＮｂおよびＭＯの化合物の中
の一種または二種以上はそれぞれＣｒ２Ｏ３、ＭｎＤ、
Ｃａｎ、 Ｎｉｐ。
Ｎｂ２Ｏ，およびＭ２Ｏ３に換算して合計が０．０５−
３重量％であると良い。Ｃｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ
、 ＮｂおよびＭｏの化合物はそれぞれＣｒ、０．、
ＭｎＯ，Ｃｏｎ、 Ｎｉｐ、 Ｎｂ２Ｏ５およびＭ２Ｏ
３に換算して０．０５重量％未満であっても結晶化制御
剤として作用しないとは言えないが、実験上あるいは製
造上において均一な混合分散が困難であり、一方３重量
％を超えると粒界ガラス相が実質的に結晶化しにくくな
りガラス相が残留して窒化珪素焼結体の高温特性が劣化
する。
３重量％であると良い。Ｃｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ
、 ＮｂおよびＭｏの化合物はそれぞれＣｒ、０．、
ＭｎＯ，Ｃｏｎ、 Ｎｉｐ、 Ｎｂ２Ｏ５およびＭ２Ｏ
３に換算して０．０５重量％未満であっても結晶化制御
剤として作用しないとは言えないが、実験上あるいは製
造上において均一な混合分散が困難であり、一方３重量
％を超えると粒界ガラス相が実質的に結晶化しにくくな
りガラス相が残留して窒化珪素焼結体の高温特性が劣化
する。
本発明の窒化珪素焼結体の焼結助剤とは焼成中に窒化珪
素原料中のＳｉ、Ｎ、およびＳ１０□と反応し粒界相に
酸窒化物ガラスを生成し、降温過程で生成した酸窒化物
ガラスが結晶化するもので、好ましくはＭｇ、 Ｂｒ、
Ｓｃ、 Ｙ、 Ｚｒ 、 ランタニド元素、
Ａｌ の化合物の中の一種または二種以上が用いられる
。
素原料中のＳｉ、Ｎ、およびＳ１０□と反応し粒界相に
酸窒化物ガラスを生成し、降温過程で生成した酸窒化物
ガラスが結晶化するもので、好ましくはＭｇ、 Ｂｒ、
Ｓｃ、 Ｙ、 Ｚｒ 、 ランタニド元素、
Ａｌ の化合物の中の一種または二種以上が用いられる
。
Ｃｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎ’ｉ、 ＮｂおよびＭｏの
化合物は酸窒化物ガラスの結晶化過程を制御するもので
ある。さらに好ましくは焼結助剤としてＹおよびＭｇの
化合物、あるいはＹ、 ＭｇおよびＣｅの化合物を用い
ると良い。
化合物は酸窒化物ガラスの結晶化過程を制御するもので
ある。さらに好ましくは焼結助剤としてＹおよびＭｇの
化合物、あるいはＹ、 ＭｇおよびＣｅの化合物を用い
ると良い。
ＹおよびＭｇの化合物を用いる場合は常圧焼結では緻密
化しにくいので加圧焼結が用いられる。ＹおよびＭｇの
化合物は焼成中窒化珪素原料中のＳｉ３Ｎ４およびＳｌ
Ｏ□と反応して酸化物、酸窒化物あるいは窒化物となり
粒界相にＹ 、 Ｍｇ、 Ｓｉ、 ＯおよびＮを主成分
とするガラス相を生成するが、この粒界ガラス相は降温
過程で結晶化する。この時Ｃｒ、 Ｍｎ。
化しにくいので加圧焼結が用いられる。ＹおよびＭｇの
化合物は焼成中窒化珪素原料中のＳｉ３Ｎ４およびＳｌ
Ｏ□と反応して酸化物、酸窒化物あるいは窒化物となり
粒界相にＹ 、 Ｍｇ、 Ｓｉ、 ＯおよびＮを主成分
とするガラス相を生成するが、この粒界ガラス相は降温
過程で結晶化する。この時Ｃｒ、 Ｍｎ。
Ｃｏ、 Ｎｉ、 ＮｂおよびＭｏの化合物は結晶化を制
御する。
御する。
一方、Ｙ、 ＭｇおよびＣｅの化合物を焼結助剤として
用いるならば、窒化珪素原料中のＳｉ、Ｎ、およびＳｉ
Ｏ□と反応して酸化物、酸窒化物あるいは窒化物となり
、粒界相にＹ、 Ｍｇ、 Ｃｅ、 Ｓｉ、 ０およびＮ
を主成分とするガラス相を生成し、常圧窒素雰囲気下に
おいて再配列過程と溶解析出過程とから構成される液相
焼結の過程を経て緻密化が容易に行われる。この粒界ガ
ラス相は降温過程で実質的に結晶化する。この時Ｃｒ、
Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ、 ＮｂおよびＭｏの化合物は
結晶化を制御する。さらにこの場合５ｉｓＮ４の含有量
が７５−９５％、Ｙの含有量がＹ２Ｏ３に換算して２−
１５重量％、Ｍｇの含有量がＭｇＯに換算して１−１０
重量％、Ｃｅの含有量がＣｅＯ□に換算して１−１０重
量％、Ｃｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ、 ＮｂおよびＭ
ｏの含を量がそれぞれＣｒ２Ｏ３、ＭｎＯ，Ｃｏｎ、
Ｎｉｐ、 Ｎｂ２Ｏ，およびＭｎＯ３に換算して合計が
０．０５−３重量％であることが好ましい。
用いるならば、窒化珪素原料中のＳｉ、Ｎ、およびＳｉ
Ｏ□と反応して酸化物、酸窒化物あるいは窒化物となり
、粒界相にＹ、 Ｍｇ、 Ｃｅ、 Ｓｉ、 ０およびＮ
を主成分とするガラス相を生成し、常圧窒素雰囲気下に
おいて再配列過程と溶解析出過程とから構成される液相
焼結の過程を経て緻密化が容易に行われる。この粒界ガ
ラス相は降温過程で実質的に結晶化する。この時Ｃｒ、
Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ、 ＮｂおよびＭｏの化合物は
結晶化を制御する。さらにこの場合５ｉｓＮ４の含有量
が７５−９５％、Ｙの含有量がＹ２Ｏ３に換算して２−
１５重量％、Ｍｇの含有量がＭｇＯに換算して１−１０
重量％、Ｃｅの含有量がＣｅＯ□に換算して１−１０重
量％、Ｃｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ、 ＮｂおよびＭ
ｏの含を量がそれぞれＣｒ２Ｏ３、ＭｎＯ，Ｃｏｎ、
Ｎｉｐ、 Ｎｂ２Ｏ，およびＭｎＯ３に換算して合計が
０．０５−３重量％であることが好ましい。
Ｓｉ、Ｎ４の含有量が９５重量％を超える場合焼結助剤
の量が不足となり充分緻密化せず、また７５重量％未満
であるとｓｔ、Ｎ、の持つ優れた機械的性質、耐熱性が
充分発揮されない。また焼結助剤のＹ、 ＭｇおよびＣ
ｅの含有量がＹ２Ｏ３に換算して２−１５重量％。
の量が不足となり充分緻密化せず、また７５重量％未満
であるとｓｔ、Ｎ、の持つ優れた機械的性質、耐熱性が
充分発揮されない。また焼結助剤のＹ、 ＭｇおよびＣ
ｅの含有量がＹ２Ｏ３に換算して２−１５重量％。
ＭｇＯに換算して１−１０重量％、 ＣｅＯ２に換算し
て１−１０重量％の範囲からいずれか一種でも不足ある
いは過剰である組成になると焼成過程で焼結助剤として
充分な効果が得られず緻密化しないか、降温過程で充分
結晶化せず、粒界相にガラス相が多く残留する。また結
晶化制御剤であるＣｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ。
て１−１０重量％の範囲からいずれか一種でも不足ある
いは過剰である組成になると焼成過程で焼結助剤として
充分な効果が得られず緻密化しないか、降温過程で充分
結晶化せず、粒界相にガラス相が多く残留する。また結
晶化制御剤であるＣｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ。
ＮｂおよびＭｏの化合物の一種または二種以上がそれぞ
れＣｒ２Ｏ３，ＭｎＯ，Ｃａｎ、 Ｎｉｐ、 Ｎｂ２Ｏ
５およびＭａｎ、として合計で０．０５重量％未満であ
っても結晶化制御剤として働かないとは言えないが実験
上あるいは製造上において均一な混合分散が困難であり
、一方、３重量％を超えると降温過程で９粒界相にガラ
ス相が多く残留する。このため機械的強度、高温特性が
悪くなる。
れＣｒ２Ｏ３，ＭｎＯ，Ｃａｎ、 Ｎｉｐ、 Ｎｂ２Ｏ
５およびＭａｎ、として合計で０．０５重量％未満であ
っても結晶化制御剤として働かないとは言えないが実験
上あるいは製造上において均一な混合分散が困難であり
、一方、３重量％を超えると降温過程で９粒界相にガラ
ス相が多く残留する。このため機械的強度、高温特性が
悪くなる。
Ｙ、 ＭｇおよびＣｅの化合物と結晶化制御剤とを含む
窒化珪素焼結体のＣｕＫａ線によるＸ線回折分析結果の
回折線の例を第１図に示した。
窒化珪素焼結体のＣｕＫａ線によるＸ線回折分析結果の
回折線の例を第１図に示した。
本発明の窒化珪素焼結体は主として第１図ａのβ−３ｉ
、Ｎ４相の回折線を示すが、その他に粒界結晶相の回折
線である第１図すおよびＣまたはｂあるいはＣは回折線
を示す。この中箱１図Ｃで示される回折線はＪＣＰＤＳ
カード３０−１４６２に示されるＳｉ、Ｎ４・１０Ｙ２
０３・９ＳｉＯ□の回折線と一致するものである。さら
に別にα−３ｉ、Ｎ、相の回折線が見出される場合もあ
る。同じ＜Ｙ、Ｍｇ＃よびＣｅの化合物と結晶化制御剤
とを含む窒化珪素焼結体の電子顕微鏡により観察した微
構造の例を第２図に示した。第２図においてＳｉ３Ｎ、
で示した粒子は５ｉｓＮ、結晶粒子であるが、粒界相で
あるその他の部分は第２図においてＸで示したように電
子線回折を起こす結晶粒子で占められており、ガラス相
は殆んど含まれない。また、電子顕微鏡下におけるエネ
ルギー分散型Ｘ線元素分析計により元素分析を行うと、
粒界の結晶相は陽イオンとしてＹ 、 Ｍｇ、 Ｃｅお
よびＳｉを主成分として含むことが見出され、Ｎｂ、
ＮｉおよびＣｏの中の一種または二種以上を多く含む場
合、粒界相の結晶相とは別にＮｂ、 ＮｉあるいはＣＯ
を多く含む粒子が微構造中に見出される。さらに電子線
エネルギー損失分光法により粒界の結晶相には陰イオン
として０とＮを含むことが見出された。
、Ｎ４相の回折線を示すが、その他に粒界結晶相の回折
線である第１図すおよびＣまたはｂあるいはＣは回折線
を示す。この中箱１図Ｃで示される回折線はＪＣＰＤＳ
カード３０−１４６２に示されるＳｉ、Ｎ４・１０Ｙ２
０３・９ＳｉＯ□の回折線と一致するものである。さら
に別にα−３ｉ、Ｎ、相の回折線が見出される場合もあ
る。同じ＜Ｙ、Ｍｇ＃よびＣｅの化合物と結晶化制御剤
とを含む窒化珪素焼結体の電子顕微鏡により観察した微
構造の例を第２図に示した。第２図においてＳｉ３Ｎ、
で示した粒子は５ｉｓＮ、結晶粒子であるが、粒界相で
あるその他の部分は第２図においてＸで示したように電
子線回折を起こす結晶粒子で占められており、ガラス相
は殆んど含まれない。また、電子顕微鏡下におけるエネ
ルギー分散型Ｘ線元素分析計により元素分析を行うと、
粒界の結晶相は陽イオンとしてＹ 、 Ｍｇ、 Ｃｅお
よびＳｉを主成分として含むことが見出され、Ｎｂ、
ＮｉおよびＣｏの中の一種または二種以上を多く含む場
合、粒界相の結晶相とは別にＮｂ、 ＮｉあるいはＣＯ
を多く含む粒子が微構造中に見出される。さらに電子線
エネルギー損失分光法により粒界の結晶相には陰イオン
として０とＮを含むことが見出された。
以上のＹ、 ＭｇおよびＣｅを焼結助剤として含む窒化
珪素焼結体のように本発明の窒化珪素焼結体の粒界相は
電子顕微鏡で観察した微構造において実質的にガラス相
を含まない結晶相より成るものでありＸ線回折分析にお
いて明確な回折線を示す。
珪素焼結体のように本発明の窒化珪素焼結体の粒界相は
電子顕微鏡で観察した微構造において実質的にガラス相
を含まない結晶相より成るものでありＸ線回折分析にお
いて明確な回折線を示す。
これらの粒界相の結晶相は一種の結晶相から成る場合も
、二種以上の結晶から成る場合も可能である。このよう
に実質的に粒界相が結晶化する本発明の窒化珪素焼結体
においてＣｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ、 Ｎｂおよび
Ｍｏの化合物の中の一種または二種以上の結晶化制御剤
を用いることにより、この結晶化制御剤が焼成過程で緻
密化のために粒界相に生成する酸窒化物ガラス相に溶解
するかあるいは粒界ガラス相の近傍に存在して粒界ガラ
ス相が、降温過程で結晶化する時に遅い降温速度におい
ても細かい結晶粒子に結晶化させるものである。このた
め大量焼成や大型製品の焼成においても降温速度の遅い
炉の部分や製品の中心部まで細かい結晶粒子に粒界ガラ
ス相が均一に結晶化して、強度の高い製品が得られるも
のである。
、二種以上の結晶から成る場合も可能である。このよう
に実質的に粒界相が結晶化する本発明の窒化珪素焼結体
においてＣｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ、 Ｎｂおよび
Ｍｏの化合物の中の一種または二種以上の結晶化制御剤
を用いることにより、この結晶化制御剤が焼成過程で緻
密化のために粒界相に生成する酸窒化物ガラス相に溶解
するかあるいは粒界ガラス相の近傍に存在して粒界ガラ
ス相が、降温過程で結晶化する時に遅い降温速度におい
ても細かい結晶粒子に結晶化させるものである。このた
め大量焼成や大型製品の焼成においても降温速度の遅い
炉の部分や製品の中心部まで細かい結晶粒子に粒界ガラ
ス相が均一に結晶化して、強度の高い製品が得られるも
のである。
本発明の窒化珪素焼結体の製造法は前述した窒化珪素焼
結体の組成においてその微構造および特性を持つ焼結体
を製造する方法である。以下に本発明の窒化珪素焼結体
の製造法について詳しく述べる。
結体の組成においてその微構造および特性を持つ焼結体
を製造する方法である。以下に本発明の窒化珪素焼結体
の製造法について詳しく述べる。
窒化珪素原料粉末と焼結助剤とＣｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、
Ｎｉ。
Ｎｉ。
ＮｂおよびＭＯの化合物の中から選ばれる結晶化制御剤
とを調合する焼結助剤としてはＭｇ、 Ｂｒ、 Ｓｃ、
Ｙ。
とを調合する焼結助剤としてはＭｇ、 Ｂｒ、 Ｓｃ、
Ｙ。
Ｚｒ、 ランタニド元素、Ａｌの化合物の一種または
二種以上が好ましく特にＹおよびＭｇの化合物が良い。
二種以上が好ましく特にＹおよびＭｇの化合物が良い。
あるいは焼結助剤としてＹの化合物をＹ２Ｏ３に換算し
て２−１５重量％、Ｍｇの化合物をＭｇＯに換算して１
−１０重量％およびＣｅの化合物をＣｅＯ２に換算して
１−１０重量％が好ましい。窒化珪素原料粉末、焼結助
剤および結晶化制御剤であるＣｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、
Ｎｉ、 ＮｂおよびＭｏの化合物は製造法等により不純
物の種類や量が異なるが不純物は一般に窒化珪素焼結体
の粒界相にガラス相として残留し高温における機械的強
度、耐酸化性および疲労特性を低下させる原因となる。
て２−１５重量％、Ｍｇの化合物をＭｇＯに換算して１
−１０重量％およびＣｅの化合物をＣｅＯ２に換算して
１−１０重量％が好ましい。窒化珪素原料粉末、焼結助
剤および結晶化制御剤であるＣｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、
Ｎｉ、 ＮｂおよびＭｏの化合物は製造法等により不純
物の種類や量が異なるが不純物は一般に窒化珪素焼結体
の粒界相にガラス相として残留し高温における機械的強
度、耐酸化性および疲労特性を低下させる原因となる。
このため各原料粉末は純度９６重量％以上で特に陽イオ
ン不純物は１重量％以下であることが好ましい。また焼
結助剤あるいは結晶化制御剤であるＣｒ、 Ｍｎ、 Ｃ
ｏ、 Ｎｉ、 ＮｂおよびＭｏの化合物は焼結体中で酸
化物、酸窒化物あるいは窒化物となるが原料としては焼
結助剤の成分およびＣｒ、 Ｍｎ。
ン不純物は１重量％以下であることが好ましい。また焼
結助剤あるいは結晶化制御剤であるＣｒ、 Ｍｎ、 Ｃ
ｏ、 Ｎｉ、 ＮｂおよびＭｏの化合物は焼結体中で酸
化物、酸窒化物あるいは窒化物となるが原料としては焼
結助剤の成分およびＣｒ、 Ｍｎ。
Ｃｏ、 Ｎｉ、 Ｍｏの塩あるいはアルコキシド等の化
合物あるいはそれらの溶液状態で配合し、後に酸化物等
に添加することもできる。しかしこの場合酸化雰囲気で
熱処理を行うので窒化珪素原料粉末のＳｉ３Ｎ、が酸化
されたり緻密化を阻害する分離ガスが発生するのでむし
ろＹ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＣｅＯ２＋ Ｃｒ２Ｏ３＋ＭｎＯ
，Ｃｏｄ、 Ｎｉｐ、 Ｎｂ２Ｏ５あるいはＭＯ０３等
の酸化物粉末を用いた方が好ましい。
合物あるいはそれらの溶液状態で配合し、後に酸化物等
に添加することもできる。しかしこの場合酸化雰囲気で
熱処理を行うので窒化珪素原料粉末のＳｉ３Ｎ、が酸化
されたり緻密化を阻害する分離ガスが発生するのでむし
ろＹ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＣｅＯ２＋ Ｃｒ２Ｏ３＋ＭｎＯ
，Ｃｏｄ、 Ｎｉｐ、 Ｎｂ２Ｏ５あるいはＭＯ０３等
の酸化物粉末を用いた方が好ましい。
原料粉末の粉砕混合は振動ミル、回転ミル、アトライタ
ーミル等を用い、水または有機溶媒を使用する湿式法あ
るいは乾式法で行う。この場合粉砕混合に用いる玉石の
摩耗による不純物の混入を防ぐため、ナイロン樹脂被覆
鉄製玉石、窒化珪素質磁器製玉石あるいは焼結助剤とし
て用いる化合物自体の玉石を用いるのが好ましい。粉砕
時間は粉砕方式および処理量により異なるが、粉砕後の
粉末の平均粒径およびＢＢＴ比表面積が一定の飽和値に
なるまで粉砕することが好ましい。粉砕混合して得られ
た調合粉末は湿式粉砕法を用いる場合には乾燥し、通常
の乾式プレス成形法、押し出し成形法、スリップキャス
ト成形法あるいは射出形成法に、静水圧プレスを組み合
わせる等して所望の形状に成形する。この成形体を加圧
焼結あるいは無加圧焼結にて緻密化し、降温冷却して窒
化珪素焼結体が得られる。また加圧雰囲気でＳｉ３Ｎ、
の蒸発を抑制しながら緻密化のために２０００℃までの
高温で焼成することもできる。焼結助剤がＹ、 Ｍｇお
よびＣｅの化合物である場合には窒素雰囲気あるいは不
活性ガス雲囲気中において１６５０−１８００℃で充分
な時間無加圧焼結するのが好ましい。この場合不活性ガ
ス雰囲気中ではＳｉ３Ｎ、が分解蒸発し易く緻密な焼結
体が得られない場合があるので窒素雰囲気である方が好
ましい。
ーミル等を用い、水または有機溶媒を使用する湿式法あ
るいは乾式法で行う。この場合粉砕混合に用いる玉石の
摩耗による不純物の混入を防ぐため、ナイロン樹脂被覆
鉄製玉石、窒化珪素質磁器製玉石あるいは焼結助剤とし
て用いる化合物自体の玉石を用いるのが好ましい。粉砕
時間は粉砕方式および処理量により異なるが、粉砕後の
粉末の平均粒径およびＢＢＴ比表面積が一定の飽和値に
なるまで粉砕することが好ましい。粉砕混合して得られ
た調合粉末は湿式粉砕法を用いる場合には乾燥し、通常
の乾式プレス成形法、押し出し成形法、スリップキャス
ト成形法あるいは射出形成法に、静水圧プレスを組み合
わせる等して所望の形状に成形する。この成形体を加圧
焼結あるいは無加圧焼結にて緻密化し、降温冷却して窒
化珪素焼結体が得られる。また加圧雰囲気でＳｉ３Ｎ、
の蒸発を抑制しながら緻密化のために２０００℃までの
高温で焼成することもできる。焼結助剤がＹ、 Ｍｇお
よびＣｅの化合物である場合には窒素雰囲気あるいは不
活性ガス雲囲気中において１６５０−１８００℃で充分
な時間無加圧焼結するのが好ましい。この場合不活性ガ
ス雰囲気中ではＳｉ３Ｎ、が分解蒸発し易く緻密な焼結
体が得られない場合があるので窒素雰囲気である方が好
ましい。
・またこの場合は常圧窒素雰囲気下１６５０−１８００
℃の焼成で充分に緻密化するので加圧焼結や加圧窒素雰
囲気下の焼結を行うまでもない。焼結助剤がＹ、 Ｍｇ
およびＣｅの化合物である場合、常圧焼結雰囲気下の焼
結では焼成温度が１６５０℃未満であると焼成が不充分
で緻密化せず、１８００℃を超えるとＳｉ、Ｎ、の分解
・蒸発が激しく緻密な焼結体が得られない。さらに本発
明の窒化珪素焼結体の製造方では降温過程で粒界相が実
質的に結晶相に変化するものである。Ｃｒ、 Ｍｎ、
Ｃｏ、 Ｎｉ、 ＮｂおよびＭＯの化合物の中から選ば
れる結晶化制御剤は主として遅い降温速度において粒界
相の結晶化を制御するので、粒界相が結晶化する温度に
おいて降温速度が速いと結晶化が充分起こらない場合が
ある。焼成機急速に冷却する等して粒界相の結晶化が不
十分である場合には、結晶化温度での再加熱により粒界
相を実質的に結晶相に変化させることもできる。
℃の焼成で充分に緻密化するので加圧焼結や加圧窒素雰
囲気下の焼結を行うまでもない。焼結助剤がＹ、 Ｍｇ
およびＣｅの化合物である場合、常圧焼結雰囲気下の焼
結では焼成温度が１６５０℃未満であると焼成が不充分
で緻密化せず、１８００℃を超えるとＳｉ、Ｎ、の分解
・蒸発が激しく緻密な焼結体が得られない。さらに本発
明の窒化珪素焼結体の製造方では降温過程で粒界相が実
質的に結晶相に変化するものである。Ｃｒ、 Ｍｎ、
Ｃｏ、 Ｎｉ、 ＮｂおよびＭＯの化合物の中から選ば
れる結晶化制御剤は主として遅い降温速度において粒界
相の結晶化を制御するので、粒界相が結晶化する温度に
おいて降温速度が速いと結晶化が充分起こらない場合が
ある。焼成機急速に冷却する等して粒界相の結晶化が不
十分である場合には、結晶化温度での再加熱により粒界
相を実質的に結晶相に変化させることもできる。
焼結助剤がＹおよび財の化合物あるいはＹ、Ｍｇおよび
Ｃｅの化合物である場合結晶化の起こる１５００℃から
１０００℃の降温過程では降温速度が１０℃／分よりも
遅い方が粒界相が充分に結晶化すので好ましい。
Ｃｅの化合物である場合結晶化の起こる１５００℃から
１０００℃の降温過程では降温速度が１０℃／分よりも
遅い方が粒界相が充分に結晶化すので好ましい。
以上のように本発明の窒化珪素焼結体の製造法は窒化珪
素原料粉末と焼結助剤とＣｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ
。
素原料粉末と焼結助剤とＣｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ
。
ＮｂおよびＭＯの化合物の一種または二種以上とを所定
量調合し、これを成形し焼成して窒化珪素焼結体を製造
する方法であり得られる窒化珪素焼結体は降温速度が遅
い場合でも細かい結晶粒子に粒界相が実質的に結晶相に
変化し機械的強度が高（耐酸化性や疲労特性が優れてい
るものである。
量調合し、これを成形し焼成して窒化珪素焼結体を製造
する方法であり得られる窒化珪素焼結体は降温速度が遅
い場合でも細かい結晶粒子に粒界相が実質的に結晶相に
変化し機械的強度が高（耐酸化性や疲労特性が優れてい
るものである。
（実施例）
以下に本発明の実施例について説明する。
実施例１
純度９７．１％、平均粒径Ｑ、７ ｐｍ ５ＢＥＴ比表
面積２０ｍ２／ｇの窒化珪素原料粉末と純度９８−９９
％、平均粒径０．６−１ μｍ 、 ＢＥＴ比表面積８
−８−２Ｏ／ｇのＹ２Ｏ３およびＭｇＯの各原料粉末と
純度９８−９９．９％、平均粒径０．５−３ μｍ 、
ＢＥＴ比表面積５−１０ｍ”／ｇのＣｒ、０．。
面積２０ｍ２／ｇの窒化珪素原料粉末と純度９８−９９
％、平均粒径０．６−１ μｍ 、 ＢＥＴ比表面積８
−８−２Ｏ／ｇのＹ２Ｏ３およびＭｇＯの各原料粉末と
純度９８−９９．９％、平均粒径０．５−３ μｍ 、
ＢＥＴ比表面積５−１０ｍ”／ｇのＣｒ、０．。
ＭｎＯ，Ｃｏｎ、 ＮｒＯ，Ｎｂ２Ｏ５あるいはＭｏｏ
、とを第１表記載の割合で調合し、窒化珪素質磁器製玉
石と内容積１．２１のナイロン樹脂製容器を用いて原料
調合物２００ｇに対して玉石１．２ｋｇ、水５００ｍＪ
を加え、振動数１２００回／分の振動ミルで１０時間粉
砕した。
、とを第１表記載の割合で調合し、窒化珪素質磁器製玉
石と内容積１．２１のナイロン樹脂製容器を用いて原料
調合物２００ｇに対して玉石１．２ｋｇ、水５００ｍＪ
を加え、振動数１２００回／分の振動ミルで１０時間粉
砕した。
その微水を蒸発させ粒径１００μｍに造粒し加圧焼結用
粉末とした。次にカーボン型を用い直径５０ｍｍ×厚さ
５ｍｍの円板状製品と直径５０ｍｍｘ高さ５０ｍｍの円
柱状製品とを温度１７００℃、圧力３００ ｋｇ／ｃｍ
”で１時間加圧焼結し、炉温を１５００から１０００℃
まで降温速度１０℃／分で降温して本発明の窒化珪素焼
結体Ｎαｌ〜６を得た。また結晶化制御剤としてＣｒ。
粉末とした。次にカーボン型を用い直径５０ｍｍ×厚さ
５ｍｍの円板状製品と直径５０ｍｍｘ高さ５０ｍｍの円
柱状製品とを温度１７００℃、圧力３００ ｋｇ／ｃｍ
”で１時間加圧焼結し、炉温を１５００から１０００℃
まで降温速度１０℃／分で降温して本発明の窒化珪素焼
結体Ｎαｌ〜６を得た。また結晶化制御剤としてＣｒ。
Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ、 Ｎｂおよびｌｏの化合物を添
加しない本発明の組成限定範囲外の窒化珪素焼結体を同
一条件で作製し比較例の窒化珪素焼結体Ｎα７，８を得
た。窒化珪素焼結体Ｎα１〜８の化学分析の結果、窒化
珪素焼結体Ｎｏ、 １〜８はＹ、 Ｍｇ、 Ｃｒ、 Ｃ
ｏ、 Ｎｉ、 ＮｂおよびＭｏの組成は調合組成にほぼ
一致した。これらの円板状製品、円柱状製品の焼結体の
嵩密度、粒界相の状態および室温と１０００℃における
四点曲げ強度を第１表に示した。
加しない本発明の組成限定範囲外の窒化珪素焼結体を同
一条件で作製し比較例の窒化珪素焼結体Ｎα７，８を得
た。窒化珪素焼結体Ｎα１〜８の化学分析の結果、窒化
珪素焼結体Ｎｏ、 １〜８はＹ、 Ｍｇ、 Ｃｒ、 Ｃ
ｏ、 Ｎｉ、 ＮｂおよびＭｏの組成は調合組成にほぼ
一致した。これらの円板状製品、円柱状製品の焼結体の
嵩密度、粒界相の状態および室温と１０００℃における
四点曲げ強度を第１表に示した。
焼結体の嵩密度はアルキメデス法により測定した。四点
曲げ強度はＪＩＳ Ｒ−１６０１ｒファインセラミック
スの曲げ強さ試験法」に従って測定した。四点曲げ強度
試料および静的疲労特性の測定試料は円板状製品および
円柱状製品から所定形状に切り出されたものである。ま
た粒界相状態の結晶相はＣｕＫα線によるＸ線回折分析
および電子顕微鏡観察の結果から求めたものであり、Ｘ
１回折分析においてＳｉ３Ｎ４以外の回折線を示し、な
右かつ微構造中にＳｉ３Ｎ、以外の結晶を含むことを確
認できたものである。
曲げ強度はＪＩＳ Ｒ−１６０１ｒファインセラミック
スの曲げ強さ試験法」に従って測定した。四点曲げ強度
試料および静的疲労特性の測定試料は円板状製品および
円柱状製品から所定形状に切り出されたものである。ま
た粒界相状態の結晶相はＣｕＫα線によるＸ線回折分析
および電子顕微鏡観察の結果から求めたものであり、Ｘ
１回折分析においてＳｉ３Ｎ４以外の回折線を示し、な
右かつ微構造中にＳｉ３Ｎ、以外の結晶を含むことを確
認できたものである。
ガラス相の有無は微構造中において電子回折を起こさな
い部分をガラス相としてその有無を観察した結果である
。粒子粗大化とは焼結体を光学顕微鏡観察し後述する第
３図のように粒界相の結晶が部分的にでも１００μｍ程
度まで成長しているものである。このように粗大化して
いる場合は必ず焼結体にクラックが発生し強度が低下し
た。
い部分をガラス相としてその有無を観察した結果である
。粒子粗大化とは焼結体を光学顕微鏡観察し後述する第
３図のように粒界相の結晶が部分的にでも１００μｍ程
度まで成長しているものである。このように粗大化して
いる場合は必ず焼結体にクラックが発生し強度が低下し
た。
このようにＹ２Ｏ３およびＭｇＯを焼結助剤として加圧
焼結した窒化珪素焼結体において直径５０Ｘ厚さ５［Ｉ
Ｉｍの円板状製品では熱容量が小さく充分に迷い降温速
度で降温できるので本発明Ｎα１〜６、比較例７，８と
もに細かい結晶粒子に粒界相が結晶化して高い強度を示
したが、直径５０×高さ５０ｍ＋ｎの円柱状製品では熱
容量が大きく製品内部では降温速度が遅く、結晶化制御
剤を含まない比較例Ｎα７，８は粒界相の結晶粒子が粗
大化して焼結体にクラックを生じ強度が４２０ＭＰａ以
下に低下した。これに対して本発明品Ｎα１〜６は結晶
化制御剤であるＣｒ、［１、、Ｍｎ口、 Ｃｏｄ、 Ｎ
ｉＯ，Ｎｂ２Ｏ，あるいはＭｏｂ、の効果により円柱状
製品においても内部まで細かい結晶粒子に結晶化し、円
板状製品と同等の６７０ＭＰａ以上の強度を示した。
焼結した窒化珪素焼結体において直径５０Ｘ厚さ５［Ｉ
Ｉｍの円板状製品では熱容量が小さく充分に迷い降温速
度で降温できるので本発明Ｎα１〜６、比較例７，８と
もに細かい結晶粒子に粒界相が結晶化して高い強度を示
したが、直径５０×高さ５０ｍ＋ｎの円柱状製品では熱
容量が大きく製品内部では降温速度が遅く、結晶化制御
剤を含まない比較例Ｎα７，８は粒界相の結晶粒子が粗
大化して焼結体にクラックを生じ強度が４２０ＭＰａ以
下に低下した。これに対して本発明品Ｎα１〜６は結晶
化制御剤であるＣｒ、［１、、Ｍｎ口、 Ｃｏｄ、 Ｎ
ｉＯ，Ｎｂ２Ｏ，あるいはＭｏｂ、の効果により円柱状
製品においても内部まで細かい結晶粒子に結晶化し、円
板状製品と同等の６７０ＭＰａ以上の強度を示した。
実・絶倒２
純度９７．１％、平均粒径０．’７ ／Ｊｍ 、 ＢＢ
Ｔ比表面積２０＋ｎ２／ｇの窒化珪素原料粉末と純度９
８−９９％、平均粒径０．６−２ ｐｍ 、 ＢＢＴ比
表面積８−３０ｍ”／ｇのＹ２Ｏ３゜ＭｇＯおよびＣｅ
Ｏ□の各゛原料粉末と純度９ｇ−９９，９％、平均粒径
０．５−３ μｍ 、 ＢＩＥＴ比表面積５−５−１Ｏ
／ｇのＣｒ、０．、、 ＭｎＯ，Ｃｏｎ、 Ｎｉｐ、
Ｎｂ２Ｏ５あるいはＭｏｂ、とを第２表記載の割合で調
合し、実施例１と同じ方法で粉砕混合し成形用粉末とし
た。次に３ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で静水圧プレスし６０
Ｘ６０Ｘ６ ｍｍの角板状製品および直径８０ｍｍｘ高
さ８０ｍｍの円柱状製品の成形体を作製し、第１表記載
の焼成温度で各３０分間窒素雰囲気下で無加圧焼結し炉
を１５００℃から１０００℃までの降温速度１０℃／分
で降温し本発明の窒化珪素焼結体Ｎｏ、 ９〜２４を得
た。またこれらとは別に本発明の組成限定範囲外のもの
を同一条件で作成し比較例の窒化珪素焼結体Ｎｏ、２５
〜４１を得た。これらの焼結体の化学分析の結果、窒化
珪素焼結体Ｎα９〜４１のＹ、 Ｍｇ、 Ｃｅ、 Ｎｂ
、 ＮｉおよびＣｏの組成は調合組成にほぼ一致した。
Ｔ比表面積２０＋ｎ２／ｇの窒化珪素原料粉末と純度９
８−９９％、平均粒径０．６−２ ｐｍ 、 ＢＢＴ比
表面積８−３０ｍ”／ｇのＹ２Ｏ３゜ＭｇＯおよびＣｅ
Ｏ□の各゛原料粉末と純度９ｇ−９９，９％、平均粒径
０．５−３ μｍ 、 ＢＩＥＴ比表面積５−５−１Ｏ
／ｇのＣｒ、０．、、 ＭｎＯ，Ｃｏｎ、 Ｎｉｐ、
Ｎｂ２Ｏ５あるいはＭｏｂ、とを第２表記載の割合で調
合し、実施例１と同じ方法で粉砕混合し成形用粉末とし
た。次に３ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で静水圧プレスし６０
Ｘ６０Ｘ６ ｍｍの角板状製品および直径８０ｍｍｘ高
さ８０ｍｍの円柱状製品の成形体を作製し、第１表記載
の焼成温度で各３０分間窒素雰囲気下で無加圧焼結し炉
を１５００℃から１０００℃までの降温速度１０℃／分
で降温し本発明の窒化珪素焼結体Ｎｏ、 ９〜２４を得
た。またこれらとは別に本発明の組成限定範囲外のもの
を同一条件で作成し比較例の窒化珪素焼結体Ｎｏ、２５
〜４１を得た。これらの焼結体の化学分析の結果、窒化
珪素焼結体Ｎα９〜４１のＹ、 Ｍｇ、 Ｃｅ、 Ｎｂ
、 ＮｉおよびＣｏの組成は調合組成にほぼ一致した。
これらの角板状製品の焼結体の嵩密度、粒界相の状態お
よび室温と１０００℃における四点曲げ強度を第２表、
第３表に示した。
よび室温と１０００℃における四点曲げ強度を第２表、
第３表に示した。
さらに角板状製品の焼結体で１０００℃の四点曲げ強度
の高かった本発明の窒化珪素焼結体Ｎα９〜２４と比較
例の窒化珪素焼結体Ｎα２５〜３４の円柱状製品の焼結
体の嵩密度、粒界相状態および室温と１０００℃の四点
曲げ強度を第２表、第３表に示した。さらに円柱状製品
で粒界相の結晶が粗大化せずクラックの無い本発明の窒
化珪素焼結体Ｎα９〜２４の同じ円柱状製品の疲労特性
として１０００℃、１００時間の静的荷重においても破
壊しない応力、その時の変形量を第２表に示した。
の高かった本発明の窒化珪素焼結体Ｎα９〜２４と比較
例の窒化珪素焼結体Ｎα２５〜３４の円柱状製品の焼結
体の嵩密度、粒界相状態および室温と１０００℃の四点
曲げ強度を第２表、第３表に示した。さらに円柱状製品
で粒界相の結晶が粗大化せずクラックの無い本発明の窒
化珪素焼結体Ｎα９〜２４の同じ円柱状製品の疲労特性
として１０００℃、１００時間の静的荷重においても破
壊しない応力、その時の変形量を第２表に示した。
焼結体の嵩密度、四点曲げ強度は実施例１と同じ方法で
測定した。疲労特性は四点曲げ強度の測定と同一の寸法
の試料に同一の方法により１０００℃で一定応力を１０
０時間荷重し、破壊するかどうか調べた。その時の四点
曲げ試料のたわみ量を測定し、引張面の変形量を求めた
。粒界相状態についても実施例１と同じ方法で調べたが
ｂおよびＣで示される結晶は後述する第１図にそれぞれ
す、 ｃで示される位置に回折線を示し、なおかつ微構
造中にＳＩ３Ｎ４以外の結晶相を含むことを確認できた
ものである。Ｃｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ、 Ｎｂあ
るいはＭＯを多く含んだ粒子とは電子顕微鏡観察におい
てエネルギー分散型Ｘ線元素分析計により西素分析を行
った結果、微構造中に特にＣｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎ
ｉ、 ＮｂあるいはＭＯが多く含まれる粒子が見出され
たものである。ガラス相の有無および粒子の粗大化とは
実施例１と同じ方法で判定した。
測定した。疲労特性は四点曲げ強度の測定と同一の寸法
の試料に同一の方法により１０００℃で一定応力を１０
０時間荷重し、破壊するかどうか調べた。その時の四点
曲げ試料のたわみ量を測定し、引張面の変形量を求めた
。粒界相状態についても実施例１と同じ方法で調べたが
ｂおよびＣで示される結晶は後述する第１図にそれぞれ
す、 ｃで示される位置に回折線を示し、なおかつ微構
造中にＳＩ３Ｎ４以外の結晶相を含むことを確認できた
ものである。Ｃｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ、 Ｎｂあ
るいはＭＯを多く含んだ粒子とは電子顕微鏡観察におい
てエネルギー分散型Ｘ線元素分析計により西素分析を行
った結果、微構造中に特にＣｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎ
ｉ、 ＮｂあるいはＭＯが多く含まれる粒子が見出され
たものである。ガラス相の有無および粒子の粗大化とは
実施例１と同じ方法で判定した。
本発明の窒化珪素焼結体Ｎｏ、１２のＣｕＫα線による
Ｘ線回折分析結果の回折線を第１図に示した。このうち
ａで示される回折線はβ−８１３Ｎ４であり、ｂＣで示
される回折線は粒界結晶相の回折線であり、ＣはＪＣＰ
ＳＤ カード３０−１４６２ で示されるＳｉ３Ｎ、
・１０Ｙ２０３・９Ｓｉ０２の面間隔に一致するもの
である。また本発明の窒化珪素焼結体Ｎα１４の電子顕
微鏡で観察した微構造写真を第２図に示した。このうち
ｓｌ、Ｎ、で示される部分はＳｉ、Ｎ、結晶粒子であり
、Ｘで示される部分が電子回折をする結晶質の粒界相で
ありガラス相は無い。また比較例の窒化珪素焼結体Ｎｏ
、２９の円柱状製品の内部断面の光学顕微鏡で観察した
微構造写真を第３図に示した。粒界相の結晶粒子が１０
０μｍ以上に粗大化した部分と細かい部分とがあった。
Ｘ線回折分析結果の回折線を第１図に示した。このうち
ａで示される回折線はβ−８１３Ｎ４であり、ｂＣで示
される回折線は粒界結晶相の回折線であり、ＣはＪＣＰ
ＳＤ カード３０−１４６２ で示されるＳｉ３Ｎ、
・１０Ｙ２０３・９Ｓｉ０２の面間隔に一致するもの
である。また本発明の窒化珪素焼結体Ｎα１４の電子顕
微鏡で観察した微構造写真を第２図に示した。このうち
ｓｌ、Ｎ、で示される部分はＳｉ、Ｎ、結晶粒子であり
、Ｘで示される部分が電子回折をする結晶質の粒界相で
ありガラス相は無い。また比較例の窒化珪素焼結体Ｎｏ
、２９の円柱状製品の内部断面の光学顕微鏡で観察した
微構造写真を第３図に示した。粒界相の結晶粒子が１０
０μｍ以上に粗大化した部分と細かい部分とがあった。
以上のようにＹ２Ｏ３，Ｍｇ［ｌおよびＣｅＯ２を焼結
助剤とし、て無加圧焼結した窒化珪素焼結体において６
０Ｘ６０Ｘ６ｍｍ角板状製品では熱容量が小さく充分速
い降温速度で降温できるので結晶化制御剤であるＹ２Ｏ
３、ＭｇＯ，ＣａＯ，Ｎｉｐ、 Ｎｂ、０．およびＹ０
Ｏ３の添加量が過多で降温過程で充分結晶化せず粒界相
にガラス相が残留した比較例Ｎα３５〜４１を除く本発
明品、 Ｎα９〜２４、比較例Ｎｏ、２５〜３４は、
細かい結晶粒子に粒界相が結晶化し高い強度を示したが
、直径８０×高さ８０ｍｍの円柱状製品では熱容量が大
きく製品内部では降温速度が遅く、結晶化制御剤を含ま
ない比較例Ｎｏ、２５−３４は粒界相の結晶粒子が粗大
化して焼結体にクラックを生じ強度が５２０ＭＰａ以下
に低下し、た。これに対して本発明品ＮＯ３９〜２４は
結晶化制御剤であるＣｒ２Ｏ３，ＭｎＯ，Ｃａｎ、 Ｎ
ｉｐ、 Ｎｂ２Ｏ５あるいはＭ２Ｏ３の効果により円柱
状製品においても内部まで細かい結晶粒子に結晶化し、
角板状製品と同等の６５０ＭＰａ以上の強度を示した。
助剤とし、て無加圧焼結した窒化珪素焼結体において６
０Ｘ６０Ｘ６ｍｍ角板状製品では熱容量が小さく充分速
い降温速度で降温できるので結晶化制御剤であるＹ２Ｏ
３、ＭｇＯ，ＣａＯ，Ｎｉｐ、 Ｎｂ、０．およびＹ０
Ｏ３の添加量が過多で降温過程で充分結晶化せず粒界相
にガラス相が残留した比較例Ｎα３５〜４１を除く本発
明品、 Ｎα９〜２４、比較例Ｎｏ、２５〜３４は、
細かい結晶粒子に粒界相が結晶化し高い強度を示したが
、直径８０×高さ８０ｍｍの円柱状製品では熱容量が大
きく製品内部では降温速度が遅く、結晶化制御剤を含ま
ない比較例Ｎｏ、２５−３４は粒界相の結晶粒子が粗大
化して焼結体にクラックを生じ強度が５２０ＭＰａ以下
に低下し、た。これに対して本発明品ＮＯ３９〜２４は
結晶化制御剤であるＣｒ２Ｏ３，ＭｎＯ，Ｃａｎ、 Ｎ
ｉｐ、 Ｎｂ２Ｏ５あるいはＭ２Ｏ３の効果により円柱
状製品においても内部まで細かい結晶粒子に結晶化し、
角板状製品と同等の６５０ＭＰａ以上の強度を示した。
実施例３
実施例２と同じ方法で第２表の本発明の窒化珪素焼結体
Ｎα１７と同じ調合組成の角板状製品の成形体と第３表
の比較例の窒化珪素焼結体Ｎα２９の角板状製品の成形
体を作製し、第４表に示した焼成温度および１５００℃
から１０００℃までの降温速度で焼成し、本発明の窒化
珪素焼結体Ｎα４３−４５および比較例の焼結体Ｎα４
２．Ｎα４６−４９を得た。これらの本発明および比較
例の窒化珪素焼結体Ｎｏ、４２−４９について実施例２
と同じ方法により測定した嵩密度、粒界相状態、四点曲
げ強度を第４表に示した。さらに１０００℃の四点曲げ
強度の高い本発明の窒化珪素焼結体Ｎｏ、４３−４５お
よび比較例の窒化珪素焼結体Ｎｏ。
Ｎα１７と同じ調合組成の角板状製品の成形体と第３表
の比較例の窒化珪素焼結体Ｎα２９の角板状製品の成形
体を作製し、第４表に示した焼成温度および１５００℃
から１０００℃までの降温速度で焼成し、本発明の窒化
珪素焼結体Ｎα４３−４５および比較例の焼結体Ｎα４
２．Ｎα４６−４９を得た。これらの本発明および比較
例の窒化珪素焼結体Ｎｏ、４２−４９について実施例２
と同じ方法により測定した嵩密度、粒界相状態、四点曲
げ強度を第４表に示した。さらに１０００℃の四点曲げ
強度の高い本発明の窒化珪素焼結体Ｎｏ、４３−４５お
よび比較例の窒化珪素焼結体Ｎｏ。
４７について実施例２と同じ方法により測定した疲労特
性として１０００℃、１００時間の静的荷重においても
破壊しない応力その時の変形量を第３表に示した。
性として１０００℃、１００時間の静的荷重においても
破壊しない応力その時の変形量を第３表に示した。
このようにＹ２Ｏ３，ＭｇおよびＣｅＯ□を焼結助剤と
して無加圧焼結した６０Ｘ６０Ｘ６ ｍｌｌ１角板状製
品の無加圧焼結体において比較例Ｎα４７に示すように
降温速度が適当であれば細かい結晶粒子に粒界相が結晶
化したが比較例Ｎα４８．４９に示すように降温速度が
遅いと粒界相の結晶粒子が粗大化し焼結体にクラックが
生じて強度が４４０ＭＰａ以下に低下した。また比較例
Ｎｏ、４２．４６に示すように降温速度が速いと充分粒
界相が結晶化せずガラス相が残留して特に１０００℃の
強度が低下した。これに対して本発明品Ｎｏ、４４．４
５に示すように結晶化制御剤を含む場合には降温速度が
遅くても細かい結晶粒子に粒界相が結晶化し６９０ Ｍ
Ｐａ以上の高い強度を示した。
して無加圧焼結した６０Ｘ６０Ｘ６ ｍｌｌ１角板状製
品の無加圧焼結体において比較例Ｎα４７に示すように
降温速度が適当であれば細かい結晶粒子に粒界相が結晶
化したが比較例Ｎα４８．４９に示すように降温速度が
遅いと粒界相の結晶粒子が粗大化し焼結体にクラックが
生じて強度が４４０ＭＰａ以下に低下した。また比較例
Ｎｏ、４２．４６に示すように降温速度が速いと充分粒
界相が結晶化せずガラス相が残留して特に１０００℃の
強度が低下した。これに対して本発明品Ｎｏ、４４．４
５に示すように結晶化制御剤を含む場合には降温速度が
遅くても細かい結晶粒子に粒界相が結晶化し６９０ Ｍ
Ｐａ以上の高い強度を示した。
実施例１．２および３からも明らかなとおり、Ｓｉ３Ｎ
、と、焼結助剤とを主成分としてＣｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ
。
、と、焼結助剤とを主成分としてＣｒ、 Ｍｎ、 Ｃｏ
。
Ｎｉ、 ＮｂおよびＭｏの化合物の一種または二種以上
の結晶化制御剤を含む本発明の窒化珪素焼結体は、大型
製品であってもあるいは降温速度が遅い場合であっても
、粒界相の結晶粒子が成長して粗大化することなく細か
い結晶粒子に粒界相が結晶化し強度が低下しない。焼結
助剤としてＹおよびＭｇの化合物あるいはＹ、 Ｍｇお
よびＣｅの化合物が好ましく、その場合嵩密度が３．２
ｇ ／ ｃｍ’と高密度であり、粒界相が実質的に結晶
化しており、室温および１０００℃の四点曲げ強度がと
もに６５０ ＭＰａ以上と高く、焼結助剤がＹ、 Ｍｇ
およびＣｅの化合物の場合１０００℃におけろ静疲労特
性が優れており６２５ ＭＰａの応力下でも１００時間
以上破壊せず、また変形しないことがわかる。
の結晶化制御剤を含む本発明の窒化珪素焼結体は、大型
製品であってもあるいは降温速度が遅い場合であっても
、粒界相の結晶粒子が成長して粗大化することなく細か
い結晶粒子に粒界相が結晶化し強度が低下しない。焼結
助剤としてＹおよびＭｇの化合物あるいはＹ、 Ｍｇお
よびＣｅの化合物が好ましく、その場合嵩密度が３．２
ｇ ／ ｃｍ’と高密度であり、粒界相が実質的に結晶
化しており、室温および１０００℃の四点曲げ強度がと
もに６５０ ＭＰａ以上と高く、焼結助剤がＹ、 Ｍｇ
およびＣｅの化合物の場合１０００℃におけろ静疲労特
性が優れており６２５ ＭＰａの応力下でも１００時間
以上破壊せず、また変形しないことがわかる。
（発明の効果）
以上述べたとおり本発明の窒化珪素焼結体およびその製
造法はＳｉ、Ｎ、と焼結助剤とを含有し粒界相が実質的
に結晶化しているもので、結晶化制御剤として、Ｃｒ、
Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ、 Ｎｂおよび勤の中の一種ま
たは二種以上を含有することにより大量焼成、大型製品
の焼成が可能であり、密度、機械的強度、耐酸化性およ
び疲労特性がきわめて優れた窒化珪素焼結体とその製造
法である。本発明の窒化珪素焼結体は大量焼成、大型製
品の焼成ができるので安価で複雑形状品も製造が可能で
あることからエンジン部品、ガスタービン部品等の機械
構造材料として種々の用途への利用が可能である。その
場合本発明の窒化珪素焼結体は大量焼成、大型製品であ
っても均ニな焼結体が得られるので材料に対する信頼性
が大幅に改善されるものであり工業的価値が極めて大き
いものである。
造法はＳｉ、Ｎ、と焼結助剤とを含有し粒界相が実質的
に結晶化しているもので、結晶化制御剤として、Ｃｒ、
Ｍｎ、 Ｃｏ、 Ｎｉ、 Ｎｂおよび勤の中の一種ま
たは二種以上を含有することにより大量焼成、大型製品
の焼成が可能であり、密度、機械的強度、耐酸化性およ
び疲労特性がきわめて優れた窒化珪素焼結体とその製造
法である。本発明の窒化珪素焼結体は大量焼成、大型製
品の焼成ができるので安価で複雑形状品も製造が可能で
あることからエンジン部品、ガスタービン部品等の機械
構造材料として種々の用途への利用が可能である。その
場合本発明の窒化珪素焼結体は大量焼成、大型製品であ
っても均ニな焼結体が得られるので材料に対する信頼性
が大幅に改善されるものであり工業的価値が極めて大き
いものである。
第１図は本発明、の窒化珪素焼結体Ｎα１２のＣｕＫα
線によるＸ線回折分析結果の回折線を示す線図、第２図
は本発明の窒化珪素焼結体Ｎα１４の電子顕微鏡で観察
した粒子構造を示す代用写真、第３図は本発明の組成限
定範囲外の窒化珪素焼結体Ｎα２９の光学顕微鏡で観察
した粒子構造を示す代用写真である。 第１図
線によるＸ線回折分析結果の回折線を示す線図、第２図
は本発明の窒化珪素焼結体Ｎα１４の電子顕微鏡で観察
した粒子構造を示す代用写真、第３図は本発明の組成限
定範囲外の窒化珪素焼結体Ｎα２９の光学顕微鏡で観察
した粒子構造を示す代用写真である。 第１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、焼結助剤と、粒界相の結晶化制御剤としてＣｒ、Ｍ
ｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＮｂおよびＭｏの化合物の中の一種ま
たは二種以上とを含み、粒界相が実質的に結晶化してい
ることを特徴とする窒化珪素焼結体。 ２、粒界相の結晶化制御剤としてＣｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、ＮｂおよびＭｏの化合物の中の一種または二種以上
をそれぞれＣｒ＿２Ｏ＿３、ＭｎＯ、ＣｏＯ、ＮｉＯ、
Ｎｂ＿２Ｏ＿５およびＭｏＯ＿３に換算して０．００５
〜３重量％含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の窒化珪素焼結体。 ３、焼結助剤としてＭｇ、Ｂｒ、Ｓｃ、Ｙ、Ｚｒ、ラン
タニド元素、Ａｌの化合物の中の一種または二種以上を
含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
項記載の窒化珪素焼結体。 ４、焼結助剤としてＹおよびＭｇの化合物を含むことを
特徴とする特許請求の範囲第３項記載の窒化珪素焼結体
。 ５、焼結助剤としてＹ、ＭｇおよびＣｅの化合物を含む
ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の窒化珪素
焼結体。 ６、焼結助剤としてＹの化合物をＹ＿２Ｏ＿３に換算し
て２−１５重量％、Ｍｇの化合物をＭｇＯに換算して１
−１０重量％およびＣｅの化合物をＣｅＯ＿２に換算し
て１−１０重量％含むことを特徴とする特許請求の範囲
第５項記載の窒化珪素焼結体。 ７、Ｓｉ＿３Ｎ＿４と焼結助剤と粒界相の結晶化制御剤
としてＣｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＮｂおよびＭｏの化合
物の中の一種または二種以上とよりなる調合粉末を成形
し、焼成あるいは加圧焼結することを特徴とする窒化珪
素焼結体の製造法。 ８、粒界相の結晶化制御剤としてＣｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、ＮｂおよびＭｏの化合物の中の一種または二種以上
をそれぞれＣｒ＿２Ｏ＿３、ＭｎＯ、ＣｏＯ、ＮｉＯ、
Ｎｂ＿２Ｏ＿５およびＭｏＯ＿３に換算して０．０５−
３重量％含むことを特徴とする特許請求の範囲第７項記
載の窒化珪素焼結体の製造法。 ９、焼結助剤としてＭｇ、Ｂｒ、Ｓｃ、Ｙ、Ｚｒ、ラン
タニド元素、Ａｌの化合物の中の一種または二種以上を
調合することを特徴とする特許請求の範囲第７項または
第８項記載の窒化珪素焼結体の製造法。 １０、焼結助剤としてＹおよびＭｇの化合物を調合する
ことを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の窒化珪素
焼結体の製造法。 １１、Ｓｉ＿３Ｎ＿４と焼結助剤としてＹの化合物をＹ
＿２Ｏ＿３に換算して２−１５重量％、Ｍｇの化合物を
ＭｇＯに換算して１−１０重量％およびＣｅの化合物を
ＣｅＯ＿２に換算して１−１０重量％と、粒界相の結晶
化制御剤としてＣｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＮｂおよびＭ
ｏの化合物の中の一種または二種以上をそれぞれ Ｃｒ＿２Ｏ＿３、ＭｎＯ、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｎｂ＿２Ｏ
＿５およびＭｏＯ＿３に換算して０．０５−３重量％と
を調合し、得られた調合粉末を成形し、次に窒素あるい
は不活性ガス雰囲気中で焼成することを特徴とする特許
請求の範囲第９項記載の窒化珪素焼結体の製造法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60107249A JPS61266359A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | 窒化珪素焼結体の製造法 |
| EP86303770A EP0202899B2 (en) | 1985-05-20 | 1986-05-19 | A Silicon nitride sintered body and a method of producing the same |
| DE8686303770T DE3673560D1 (de) | 1985-05-20 | 1986-05-19 | Siliziumnitridformkoerper und verfahren zu seiner herstellung. |
| US07/394,305 US4977112A (en) | 1985-05-20 | 1989-08-16 | Silicon nitride sintered body and a method of producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60107249A JPS61266359A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | 窒化珪素焼結体の製造法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1338666A Division JPH02192465A (ja) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | 窒化珪素焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61266359A true JPS61266359A (ja) | 1986-11-26 |
| JPH0232230B2 JPH0232230B2 (ja) | 1990-07-19 |
Family
ID=14454259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60107249A Granted JPS61266359A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | 窒化珪素焼結体の製造法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4977112A (ja) |
| EP (1) | EP0202899B2 (ja) |
| JP (1) | JPS61266359A (ja) |
| DE (1) | DE3673560D1 (ja) |
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| JPH0259472A (ja) * | 1988-08-24 | 1990-02-28 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 窒化珪素焼結体 |
| JPH04214077A (ja) * | 1990-01-29 | 1992-08-05 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 窒化珪素焼結体およびその製造方法 |
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| DE3844881C2 (de) * | 1987-11-26 | 1999-01-07 | Ngk Insulators Ltd | Homogener Siliciumnitrid-Sinterkörper |
| DE3839701C3 (de) * | 1987-11-26 | 1994-08-04 | Ngk Insulators Ltd | Verfahren zur Herstellung eines homogenen Siliciumnitrid-Sinterkörpers |
| JPH0662340B2 (ja) * | 1988-05-12 | 1994-08-17 | インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン | セラミツクの製造方法 |
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