JPS6197167A

JPS6197167A - 窒化珪素焼結体およびその製造法

Info

Publication number: JPS6197167A
Application number: JP59217696A
Authority: JP
Inventors: 樋口　松夫; 修小村; 久雄竹内
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1984-10-17
Filing date: 1984-10-17
Publication date: 1986-05-15

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は圧延ロール、切削工具に使用しつる高密度で、
靭性、及び特に耐摩耗性に優れた窒化珪素焼結体および
その製造法に関する０〔従来の技術〕窒化珪素焼結体は、高−における強度、耐食性、耐摩耗
性に優れていることから、近時、ガスタービン、ディー
ゼルエンジン用部材への応用が検討されている。

しかし窒化珪素（ＳＬＮ）は珪素と窒素の共有結合化合
物であるため単独では焼結が困難である。

このために、ＭｇＯ１ＡｊＯＳＹＯなどの焼結助剤を添
加して焼結されている。これら焼結助剤の添加によって
窒化珪素焼結体の耐摩耗性が改善されるが、鉄基金属を
加工する切削工具、圧延ロール等の工具に用いる場合に
は、耐摩耗性が満足しつるものとは云えない現状にある
。

この原因は、前記のＷ結助剤が靭性に寄与しない粒子と
して粒界層に存在し、耐摩性を下げることと、更には窒
化珪素自身が鉄系金属及び合金との反応性に富むことな
どから耐摩耗性が今一つ充分でなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は前記従来の窒化珪素焼結体の有する耐摩耗性を
改善し、切削工具、圧延ロール等の耐摩耗性が要求され
る工具へ使用可能な窒化珪素焼結体及びその製造法を提
供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこの目的を達するために、ＩＩＩＬ　％　ｍａ
　Ｎｍｂ　、　ｒｖａ族の元素の酸化物、窒化物のうち
の１種以上を焼結助剤として０．１〜２０重量％、Ｚｒ
Ｂ２、ＴｉＢ２の一方又は両方０．０１〜３０重量％、
残部Ｓｉ。

Ｎ　からなる組成の窒化物焼結体としたことにある。

本発明はまた上記焼結体を得るに当って、上記組成から
なる圧粉成形体をホットプレスを用いることなしに、１
７００〜２０００Ｃ，１〜２０００気圧の窒素雰囲気中
で０．１〜１０時間保持することにより焼結できること
を見出したものである。

本発明で焼結助剤として使用するｎａ　、　ｍａ　、　
ｍｂ・ＩＶ、族の元素の酸化物、窒化物としては、Ｍｇ
Ｏ１Ａｌｏ　、ＹＯ５ＺｒＯ、ｋｔＮＳＭｇＮ　ｓＹＭ
ｓＺｒＨが挙げられる。

圧粉成形する原料粉末は、焼結性や１粉末相互の分散性
を良くするため、粒径１μｍ以下とするのが良い。

原料混合粉末は加圧成形した後、１６５０〜１９５０　
ｔＺ’の１気圧以上の窒素雰囲気で０．１〜１０時間、
ホットプレスすることにより焼結できるが、ホットプレ
スを用いず、無加圧下で、１７００〜２０００Ｃ，１〜
２０００気圧の窒素雰囲気中で０．１〜１０時間保持す
ることによっても焼結できる。

（作用〕本発明合金組成において、ＺｒＢ　　、　ＴｉＢ　　を
含有せしめた理由は、これらは鉄系金属や合金との反応
性が小さく、シかも焼結助剤とＳｉ、Ｎ４との親和性が
良好で、焼結体内に強固に存在し耐摩性向上に寄与する
。しかしその添加量が０．０１重量％未満では効果を生
ぜず、３０重量％を超えると、焼結体強度の低下が生ず
るので、その添加量を０．０１〜３０重ｆｆｉ％とする
ものである。

焼結助剤の添加量は、０．１重量％未満ではＴｉＥ　。

ＺｒＢ　の添加により焼結による緻密化が充分進行せず
、２０１■を超えると’Ｉ　Ｔｉ　ＢＸ　Ｚ　ｒＢ　２
の添加効果が低下するので、０．１〜２０重量％の範囲
とするものである。

〔実施例〕

市販Ｓｉ３Ｎ４粉末と、ＡＩ　Ｏ、ＭｇＯ１Ｙ２０３、
Ａ４Ｎ。

ＺｒＯ、ＹＮ　ｓおよびＴｉＢ　　５ＺｒＢ　　を下表
に示す組成割合に配合した後、アトライターにて粒径１
μｍ以下となるように粉砕、混合した０次いで、この混
合粉末を試験片形状に２００’９／６１の圧力で金型を
用いて成形し、更に冷間静水圧プレスで２　ｔ、４の圧
力を加え、窒素雰囲気で、常圧焼結、雰囲気加圧焼結法
などにより種々の条件で焼結した。

得られた各焼結体の特性値を比較例と共に下表に示した
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来のＳｉ３Ｎ４焼結体に比し耐摩耗
性に優れた焼結体を提供できる０出願人　　住友電気工業株式会社７ぐ　　　　゛

Claims

【特許請求の範囲】

（１）焼結助剤としてIIａ、IIIａ、IIIｂ、IVａ族の元
素の酸化物、窒化物のうちの１種以上０．１〜２０重量
％、ＺｒＢ＿２、ＴｉＢ＿２の一方又は両方０．０１〜
３０重量％、残部Ｓｉ＿３Ｎ＿４からなる組成を有する
ことを特徴とする窒化珪素焼結体。
（２）焼結助剤がＭｇＯ、Ａｌ＿２Ｏ＿３、Ｙ＿２Ｏ＿
３、ＺｒＯ＿３、ＡｌＮ、Ｍｇ＿３Ｎ＿２、ＹＮ、Ｚｒ
Ｎのうちから選ばれたものである特許請求の範囲（１）
項に記載の窒化珪素焼結体。
（３）IIａ、IIIａ、IIIｂ、IVａ族の元素の酸化物、窒
化物のうちの１種以上０．１〜２０重量％、ＺｒＢ＿２
、ＴｉＢ＿２の一方又は両方０．０１〜３０重量％、残
部Ｓｉ＿３Ｎ＿４の組成の粉末を成形し、この圧粉成形
体を１７００〜２０００℃、１〜２０００気圧の窒素雰
囲気中で０．１〜１０時間焼結を行なうことを特徴とす
る窒化珪素焼結体の製造法。