JPS62113762A - 炭化ケイ素質高強度焼結体 - Google Patents
炭化ケイ素質高強度焼結体Info
- Publication number
- JPS62113762A JPS62113762A JP60106043A JP10604385A JPS62113762A JP S62113762 A JPS62113762 A JP S62113762A JP 60106043 A JP60106043 A JP 60106043A JP 10604385 A JP10604385 A JP 10604385A JP S62113762 A JPS62113762 A JP S62113762A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon carbide
- sintered body
- sintering
- strength
- parts
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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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】
産業上の和 ′！
この発明は、耐火材料、高強度材料、耐摩耗性材料等と
して用いることのできる炭化ケイ素質高強度焼結体に関
するものである。
して用いることのできる炭化ケイ素質高強度焼結体に関
するものである。
Ｌ糺列１九
炭化ケイ索焼拮体は、耐熱性、耐熱衝撃性に１ワれた焼
結体として、従来から広く使用されている。その製造法
としてはＩ）［１圧焼結あるいは常圧焼結が採用されて
いる。
結体として、従来から広く使用されている。その製造法
としてはＩ）［１圧焼結あるいは常圧焼結が採用されて
いる。
口が ′しようと る口！、
加圧焼結方法においては、緻密で高純度のものが得られ
る反面、単純形状のものしか製造できず、しかも製造装
置が複雑で高価なものであった。
る反面、単純形状のものしか製造できず、しかも製造装
置が複雑で高価なものであった。
また常圧焼結方法にあっては、従来はホｒり素および炭
素を添加づ゛るため、固相反応ひあり、それゆえ、添加
剤の分散状態によって特性が影響され、とくに従来炭化
ケイ素は比表面ｆｉ！ｉ１０〜１５ｍ２／（ｌのものを
使用していたため、その信頼性は満足できるものではな
かった。
素を添加づ゛るため、固相反応ひあり、それゆえ、添加
剤の分散状態によって特性が影響され、とくに従来炭化
ケイ素は比表面ｆｉ！ｉ１０〜１５ｍ２／（ｌのものを
使用していたため、その信頼性は満足できるものではな
かった。
尺Ｊし医月」支
この発明は炭化ケイ索本来の保イｊづる耐熱性および耐
熱衝撃性の特徴を士かし、常圧で焼結してし信頼性の高
い高密度かつ高強度の炭化ケイ素質焼結体を１是供する
ことを目的としている。
熱衝撃性の特徴を士かし、常圧で焼結してし信頼性の高
い高密度かつ高強度の炭化ケイ素質焼結体を１是供する
ことを目的としている。
泣」し以ヱ］し
この目的を達成するために、この発明は、比表面積が２
０ｍ２／ｇ以上であるｓ； ０５０〜９７部と、ＡｌＮ
、Ｔｉ Ｎなどの窒化物１〜１０部と、Ｃ１〜１０部と
、Ａｌ２Ｏ３１〜３０部の組成を成形焼成したことを特
徴とする炭化ケイ素質１へ強度焼結体を要旨としている
。
０ｍ２／ｇ以上であるｓ； ０５０〜９７部と、ＡｌＮ
、Ｔｉ Ｎなどの窒化物１〜１０部と、Ｃ１〜１０部と
、Ａｌ２Ｏ３１〜３０部の組成を成形焼成したことを特
徴とする炭化ケイ素質１へ強度焼結体を要旨としている
。
ｐ 点を ）するための
本発明者等は、炭化ケイ素質焼結体のひずみの発生につ
いて原因を究明したところ、原料の炭化ケイ素における
含有酸素量によって焼結体の特性が大きく変化すること
を発見した。
いて原因を究明したところ、原料の炭化ケイ素における
含有酸素量によって焼結体の特性が大きく変化すること
を発見した。
炭化ケイ素はその粒子表面が常温であっても空気によっ
て酸化され、特に１μ以下のような超微粒子の場合は表
面積が大であるため、酸化の度合が大きい。
て酸化され、特に１μ以下のような超微粒子の場合は表
面積が大であるため、酸化の度合が大きい。
このような炭化ケイ素中の酸素による影響について説明
すれば、ＡＱ Ｎは、ｓ；Ｃ−ＡＱ Ｎ−Ｃ系において
液相で反応が進むため、均質性の点でホウ素よりも好ま
しい焼結助剤であるが、炭化ケイ素中の酸素による妨害
を受けやすい。そのため、従来は含有酸素量が比較的多
い炭化ケイ素（例えば約１重量％の酸素を含む炭化ケイ
素）の場合は、換言すれば比表面積が大きい炭化ケイ素
の場合は、炭化ケイ素中の酸素による妨害の度合が大き
く、ＡＱ Ｎを焼結助剤として使用できなかった。
すれば、ＡＱ Ｎは、ｓ；Ｃ−ＡＱ Ｎ−Ｃ系において
液相で反応が進むため、均質性の点でホウ素よりも好ま
しい焼結助剤であるが、炭化ケイ素中の酸素による妨害
を受けやすい。そのため、従来は含有酸素量が比較的多
い炭化ケイ素（例えば約１重量％の酸素を含む炭化ケイ
素）の場合は、換言すれば比表面積が大きい炭化ケイ素
の場合は、炭化ケイ素中の酸素による妨害の度合が大き
く、ＡＱ Ｎを焼結助剤として使用できなかった。
このような観点から、従来、炭化ケイ素中の含有酸素量
または炭化ケイ素粒子の比表面積は、少なくともＡＱ
Ｎを焼結助剤として使用する場合は、小さいほど好まし
いとされてぎたのである。ＡＱＮを添加する場合は、炭
化ケイ素中の酸素量を小さく設定すること、つまり炭化
ケイ素の比表面積を小さく設定することが必要であった
。
または炭化ケイ素粒子の比表面積は、少なくともＡＱ
Ｎを焼結助剤として使用する場合は、小さいほど好まし
いとされてぎたのである。ＡＱＮを添加する場合は、炭
化ケイ素中の酸素量を小さく設定すること、つまり炭化
ケイ素の比表面積を小さく設定することが必要であった
。
しかしながら、本発明者等は反応系の中にＣを含有させ
ることによって前述のごとき炭化ケイ素中の含有酸素に
Ｊ：る妨害を制御できることを解明した。
ることによって前述のごとき炭化ケイ素中の含有酸素に
Ｊ：る妨害を制御できることを解明した。
そこで、この発明は、このような複数成分の相互関係を
巧みに生かし、まずＣの添加により炭化ケイ素を無酸素
状態にし、しかるの５１１ Ｎを焼結助剤として焼結さ
せるものである。それゆえ反応が理想的な状態で行なわ
れる。
巧みに生かし、まずＣの添加により炭化ケイ素を無酸素
状態にし、しかるの５１１ Ｎを焼結助剤として焼結さ
せるものである。それゆえ反応が理想的な状態で行なわ
れる。
また、この発明にあっては、炭化ケイ素中のｌ！！索の
影響をうけずに、５ｉＣ−△ＱＮ−Ｃが、例えば２００
０℃以上の焼結温度において液相となるため、Ａ９はＳ
ｉと容易に置換される。したがって焼結体は含（ｉ酸素
量に関係なく均質にすることができる。
影響をうけずに、５ｉＣ−△ＱＮ−Ｃが、例えば２００
０℃以上の焼結温度において液相となるため、Ａ９はＳ
ｉと容易に置換される。したがって焼結体は含（ｉ酸素
量に関係なく均質にすることができる。
このように良好な焼結状態が得られるので、それを生か
して、本発明では、炭化ケイ素の比表面積を２０ｍ２／
ｇ以上（好しくは約４５１１１２／ｇ）にして、焼結体
の特性を一段と優れたものにしたのである。
して、本発明では、炭化ケイ素の比表面積を２０ｍ２／
ｇ以上（好しくは約４５１１１２／ｇ）にして、焼結体
の特性を一段と優れたものにしたのである。
さらに、本発明の好ましい態様にあっては炭化ケイ素を
ＡＱ２０３−Ａｌ！ Ｎ−Ｃ系の助剤で常圧焼結させ、
高靭性で強度の自焼結炭化ケイ素をつくる。その場合、
５ｉＣ−ＡＱＮは全律固溶する。したがって５ｉＣ−Ａ
Ｑ２０３−ＡＱＮ−Ｃ系では炭化ケイ素は自焼結する。
ＡＱ２０３−Ａｌ！ Ｎ−Ｃ系の助剤で常圧焼結させ、
高靭性で強度の自焼結炭化ケイ素をつくる。その場合、
５ｉＣ−ＡＱＮは全律固溶する。したがって５ｉＣ−Ａ
Ｑ２０３−ＡＱＮ−Ｃ系では炭化ケイ素は自焼結する。
この系にあっては液相焼結であり、そのため、同相焼結
のものに比べて均一な焼結組織を作りやすい。
のものに比べて均一な焼結組織を作りやすい。
また、Ａ ＋１２０３を添加しているので、Ａ２２ｏ３
がＣにより還元され、活性なＡ９が炭化ケイ素の粒界に
αＡ ＋１２０３として存在することになり、熱膨服の
差によって焼結体の歪みを除く作用をする。このため焼
結体の強度が９００Ｍ Ｐａにも達成する。また、ワイ
ブル係数は１５であり、きわめて信頼性が高くなる。
がＣにより還元され、活性なＡ９が炭化ケイ素の粒界に
αＡ ＋１２０３として存在することになり、熱膨服の
差によって焼結体の歪みを除く作用をする。このため焼
結体の強度が９００Ｍ Ｐａにも達成する。また、ワイ
ブル係数は１５であり、きわめて信頼性が高くなる。
このようなことを勘案して、この発明にあっては、組成
を次のとおりに限定した。すなわち、５ｉ０５０〜９７
部と、△Ｑ Ｎ、 ｒｉＮなとの窒化物１〜１０部と、
Ｃ１〜１０部と、Ａｌ２Ｏ３１〜３０部にしたのである
。
を次のとおりに限定した。すなわち、５ｉ０５０〜９７
部と、△Ｑ Ｎ、 ｒｉＮなとの窒化物１〜１０部と、
Ｃ１〜１０部と、Ａｌ２Ｏ３１〜３０部にしたのである
。
組成をそのように限定した理由を以下詳細に説明する。
Ａｌｌ！ Ｎ、Ｔｉ Ｎなどの窒化物は、１部より小だ
と、焼結助剤としての十分な効果が得られず、１０部よ
り大だと、強度が著しく低下する。
と、焼結助剤としての十分な効果が得られず、１０部よ
り大だと、強度が著しく低下する。
Ｃは、１部より小だと、焼結助剤として添加した窒化物
が焼結助剤として作用しなくなって強度の低下を招き、
１０部より大だと、焼結体としての耐酸化性が悪化し、
強度も低下する。
が焼結助剤として作用しなくなって強度の低下を招き、
１０部より大だと、焼結体としての耐酸化性が悪化し、
強度も低下する。
Ａｉｌ ２０３は、１部より小だと強度の向−ヒが認め
られず、３０部より大だと熱間における強度の低下が著
しくなる。
られず、３０部より大だと熱間における強度の低下が著
しくなる。
支Ｉ九
以下、この発明の実施例について説明する。
平均粒径１μの炭化ケイ素粉末をボットミルに入れて、
水を含まないアセトンを使用して、表１に示す種々の比
表面積の炭化ケイ素粉末を！ＦＪ造した。
水を含まないアセトンを使用して、表１に示す種々の比
表面積の炭化ケイ素粉末を！ＦＪ造した。
このような超微粒の各種の炭化ケイ素粉末を常温で空気
にさらし、炭化ケイ素の粒子表面を一部酸化させた。そ
のＪ：うに一部酸化された各炭化ケイ素粉末にＡＱ２０
３、ＣおよびＡｌｌ Ｎを配合し、フェノールレジンを
粘結材として角柱状に成形し、アルゴン雰囲気下で１８
００℃の温度で常圧焼結を行なって、理論密度に対し９
８〜８０％の緻密体を得た。
にさらし、炭化ケイ素の粒子表面を一部酸化させた。そ
のＪ：うに一部酸化された各炭化ケイ素粉末にＡＱ２０
３、ＣおよびＡｌｌ Ｎを配合し、フェノールレジンを
粘結材として角柱状に成形し、アルゴン雰囲気下で１８
００℃の温度で常圧焼結を行なって、理論密度に対し９
８〜８０％の緻密体を得た。
これらのものの２０℃における曲げ強度は表１に示すと
おりであった。
おりであった。
表１からも明らかなように、炭化ケイ素粉末の比表面積
が２０ｍ２／ａを超えると、曲げ強度が増加する。
が２０ｍ２／ａを超えると、曲げ強度が増加する。
また、表２は、組成と焼結温度の影響を示すためのもの
であり、本発明による５ｉＣ−ＡＱｚＯ３−Ｃ−Δ９Ｎ
系の実施例だけでなく、本発明に属さない比較例も示し
ている。比較例はとくに明記しないかぎり本発明の実施
例と同一の条件で製造した。
であり、本発明による５ｉＣ−ＡＱｚＯ３−Ｃ−Δ９Ｎ
系の実施例だけでなく、本発明に属さない比較例も示し
ている。比較例はとくに明記しないかぎり本発明の実施
例と同一の条件で製造した。
表２からも明らかなように、焼結温度が約１７００〜２
０５０ ’Ｃの範囲でのみ７００〜９００ ！ｖｌ Ｐ
ａの高強度が１ｑられる。たとえば、表２において７
９ＳｉＣ・１５Ａｌ２Ｏ３ ・４Ｃ・２ＡＱＮの実験例
では１８００℃の焼結により９００ＭＰａの強度がｔｒ
Ｐられた。
０５０ ’Ｃの範囲でのみ７００〜９００ ！ｖｌ Ｐ
ａの高強度が１ｑられる。たとえば、表２において７
９ＳｉＣ・１５Ａｌ２Ｏ３ ・４Ｃ・２ＡＱＮの実験例
では１８００℃の焼結により９００ＭＰａの強度がｔｒ
Ｐられた。
また、ΔＱ２０３の添加されていない９４３ｉＣ・４Ｃ
・２ｉＮの比較例について述べると、２１００℃での焼
結晶は５５０ＭＰａの強度が得られたが、これより低い
焼結温度（１８００℃）では２００ＭＰａと極端に低い
強度になった。
・２ｉＮの比較例について述べると、２１００℃での焼
結晶は５５０ＭＰａの強度が得られたが、これより低い
焼結温度（１８００℃）では２００ＭＰａと極端に低い
強度になった。
ｌ孔立立１
本発明は、従来とは全く逆に、炭化ケイ素粒子の比表面
積が大になるほど焼結体の曲げ強度が大きくなるという
実務上されめて顕著な効果を秦する。
積が大になるほど焼結体の曲げ強度が大きくなるという
実務上されめて顕著な効果を秦する。
また、本発明によれば、従来のものに比較して比較的低
温で焼結できる。とくに従来は実際上全く不可能とされ
ていた１ ９００℃以下の温度でも所望の焼ｉマｊが実
施できる。
温で焼結できる。とくに従来は実際上全く不可能とされ
ていた１ ９００℃以下の温度でも所望の焼ｉマｊが実
施できる。
°７、−７
１ ・・１
代理人 弁理士 田辺 撤７．・、
表１
表 ２
組 成 強 度
焼成１女ｃｎｓｒ ｃ・４Ｃ・２Ａ９Ｎ
２２０ １８ασ−手続補正歯 昭和６１年°７月３１日
焼成１女ｃｎｓｒ ｃ・４Ｃ・２Ａ９Ｎ
２２０ １８ασ−手続補正歯 昭和６１年°７月３１日
Claims (1)
- 比表面積が２０ｍ＾２／ｇ以上であるＳｉＣ５０〜９７
部と、ＡｌＮ、ＴｉＮなどの窒化物１〜１０部と、Ｃ１
〜１０部と、Ａｌ＿２Ｏ＿３１〜３０部を成形焼成した
ことを特徴とする炭化ケイ素質高強度焼結体
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60106043A JPS62113762A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | 炭化ケイ素質高強度焼結体 |
| GB8609069A GB2177421B (en) | 1985-05-20 | 1986-04-14 | Sintered body of silicon carbide and method for manufacturing the same |
| FR8606611A FR2581986B1 (fr) | 1985-05-20 | 1986-05-07 | Corps fritte en carbure de silicium, procede pour le fabriquer et ceramique industrielle qui en est constituee |
| DE19863615861 DE3615861A1 (de) | 1985-05-20 | 1986-05-10 | Sinterkoerper auf basis des siliciumcarbid und verfahren zu seiner herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60106043A JPS62113762A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | 炭化ケイ素質高強度焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62113762A true JPS62113762A (ja) | 1987-05-25 |
| JPH0522669B2 JPH0522669B2 (ja) | 1993-03-30 |
Family
ID=14423606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60106043A Granted JPS62113762A (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | 炭化ケイ素質高強度焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62113762A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015093814A (ja) * | 2013-11-13 | 2015-05-18 | コバレントマテリアル株式会社 | 金属溶融炉用保護管材料、金属溶融炉用保護管及びその製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS553396A (en) * | 1978-06-15 | 1980-01-11 | Carborundum Co | Silicon carbideealuminum nitride sintered product and its manugacture |
| JPS5930672A (ja) * | 1982-08-10 | 1984-02-18 | Noritake Co Ltd | 組合せ研削砥石 |
| JPS6054978A (ja) * | 1983-09-06 | 1985-03-29 | 住友電気工業株式会社 | 非鉄金属および非鉄合金用塑性加工工具 |
-
1985
- 1985-05-20 JP JP60106043A patent/JPS62113762A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS553396A (en) * | 1978-06-15 | 1980-01-11 | Carborundum Co | Silicon carbideealuminum nitride sintered product and its manugacture |
| JPS5930672A (ja) * | 1982-08-10 | 1984-02-18 | Noritake Co Ltd | 組合せ研削砥石 |
| JPS6054978A (ja) * | 1983-09-06 | 1985-03-29 | 住友電気工業株式会社 | 非鉄金属および非鉄合金用塑性加工工具 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015093814A (ja) * | 2013-11-13 | 2015-05-18 | コバレントマテリアル株式会社 | 金属溶融炉用保護管材料、金属溶融炉用保護管及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0522669B2 (ja) | 1993-03-30 |
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