JPS62197370A - 窒化珪素焼結体 - Google Patents

窒化珪素焼結体

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JPS62197370A
JPS62197370A JP61033716A JP3371686A JPS62197370A JP S62197370 A JPS62197370 A JP S62197370A JP 61033716 A JP61033716 A JP 61033716A JP 3371686 A JP3371686 A JP 3371686A JP S62197370 A JPS62197370 A JP S62197370A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は耐酸化性あるいは耐摩耗性に優れた窒化珪素焼
結体に関するものである。
（従来の技術） 窒化珪素焼結体は焼成面または加工面にてガスタービン
部材、高温構造部材として使用されるが、あるいは特開
昭６０−１６１３８３号公報または特開昭６０−２００
８８２号公報に開示されているように、窒化珪素焼結体
表面をＣＶＤ法（化学気相法）による窒化珪素膜で被覆
し、表面の欠陥を埋めて強度を向上させて使用されてい
る。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上述した焼成面または加工面で部材を構成
した窒化珪素焼結体では、高温で使用すると耐酸化性、
耐摩耗性がＶ温使用時に比べて劣化するため、ガスター
ビン部材や高温構造部材として使用した場合その寿命が
著しく制限される欠点があった。
また、ＣＶＤ法により窒化珪素被覆を施した窒化珪素焼
結体では、窒化珪素膜と焼結体とが反応して被覆層が破
壊してその効果が無くなる欠点があった。
本発明の目的は上述した不具合を解消して、特に高温で
の耐酸化性あるいは耐摩耗性に優れた窒化珪素焼結体を
提供しようとするものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明の窒化珪素焼結体は、炭化珪素を表面に被覆した
ことを特徴とするもので、特に上記炭化珪素の被覆を化
学気相法により形成したことを特徴とするものである。
（作　用） 上述した構成において、高温強度は高いが耐酸化性およ
び耐摩耗性の点で劣る窒化珪素焼結体の表面を、窒化珪
素焼結体と共存性があると共に耐酸化性あるいは耐摩耗
性の良い結晶質炭化珪素で被覆することにより、特に高
温での耐酸化性あるいは耐摩耗性を改善した窒化珪素焼
結体を得ている。
なお、窒化珪素焼結体とは窒化珪素常圧焼結体。
ホットプレス焼結体、ＨＩＰ焼結体等を意味し種々の添
加物を含む場合もあるが、本発明において被覆されるべ
き窒化珪素焼結体中の添加物は被覆により耐酸化性ある
いは耐摩耗性を向上する上では本質的な問題でないため
、どの焼結体でも使用可能である。また、炭化珪素の被
ｉ層の厚さは製法により種々であるが、１０〜３００μ
−が好適である。その理由は、厚さが１０μｍ以下では
均一に被覆するのが難しくなると共に３００μ−以上で
は炭化珪素被覆層と窒化珪素焼結体との熱膨張の違いに
よる剥離等の接合不良が顕著になるためである。
ざらに、被覆される窒化珪素素地の熱膨張係数は被覆層
である炭化珪素の熱膨張係数に近いほど好適である。
以下、本発明の窒化珪素焼結体の製造法を述べる。窒化
珪素焼結体の表面は一般に焼成面あるいは加工面である
が、炭化珪素を被覆する面はどちらであっても良い。
被覆層を形成する方法としては、Ｓ　ｉ　ＣＡ　４　Ｗ
とＣ３Ｈｓ等のガスを気相中で反応させ焼結体表面に被
覆層を形成する化学気相法９表面に炭素を塗布し１６０
０〜１１００℃で溶融Ｓｉを浸漬させて反応させ表面に
被覆層を形成する反応焼結被覆法や表面に炭素を塗布し
１１００℃に加熱して３ｉ　３Ｎ＋＋３Ｃ→３Ｓｉ　Ｃ
＋２Ｎ２の反応により被覆層を形成する表面反応炭化法
等が考えられる。なお、上述したいずれの方法によって
も、生成する炭化珪素はα型またはβ型の結晶質である
。
また、本発明においては窒化珪素焼結体の熱膨張係数を
上げて被覆層である炭化硅素の熱膨張係数に近づけるこ
とが好適であり、その方法としては窒化珪素焼結体の粒
界に熱膨張の高い結晶相。
例えばフォルステライト（２Ｍ９０・５ｉＯｚ）。
エンスタタイト（Ｍ（Ｉ　０−８ｉ　０２　）、イツト
リウムシリケート（Ｙ２　Ｓｉ　２０７　）、イツトリ
ウムシリカ酸窒化物（Ｙ−３ｉ　　−０−Ｎ）等の結晶
相あるいはこれらの固溶体を析出させると好適である。
（実施例） 以下、本発明の実施例を示す。
実施例１ 第１表記載の添加物組成、熱膨張係数を有する窒化珪素
焼結体焼成面あるいは加工面に第１表記載の原料ガス温
度により化学気相法により第１表記載の結晶構造の炭化
珪素膜を形成させ、本発明の炭化珪素焼結体Ｎ０．１〜
１ｏｌｌｒ得た。これらの焼結体の中３０ｍｍφｘ　１
０＋ｎｌの全面を１０〜１５０μｍの厚さ被覆した試料
及び炭化珪素膜で被覆しない３０１１１Ｒ１φＸ　１０
１１１１！１ｔの比較例の窒化珪素焼結体Ｎｏ。
１１〜１２について１４００℃、　１ｏｏｈの空気中酸
化を行い酸化増量を測定し、単位面積当りの酸化増量を
算出し第１表に記載した。また本発明の炭化珪素被覆窒
化珪素焼結体Ｎｏ、１〜１０の中３５ｎ＋ｍφＸ　８＋
＋ｕｎｔのリング試料の曲面を１５０〜３００μｍの厚
さ炭化珪素膜で被覆した試料と６１ｍ　ｘ　１６ａ＋ｍ
ｘ　１０ｎｍの直方体（ブロック）の６ｍｍ　ｘ　１６
ｎ＋ｍの一面を炭化珪素膜で被覆した試料と同形状の炭
化珪素膜で被覆しない比較例の窒化珪素焼結体Ｎｏ　、
　１１．１３．１５゜１７、１９について被覆面及び相
当する面を鏡面研磨し、６００℃でブロックオンリング
法により摩耗特性試験を行った。この時の荷重は２ｋｇ
、回転数は１１０００ｒｐ１で１０時間行い、直方体試
料の摩耗減量がら比摩耗量を算出し、この結果を第１表
に記載した。
第１表に示すとおり、化学気相法により炭化珪素で表面
を被覆した本発明の窒化珪素焼結体は耐酸化性、耐摩耗
性において被覆していない比較例より著しく優れている
。
実施例２ 第２表記載の添加物組成、熱膨張係数を有する窒化珪素
焼結体の表面に炭素を塗布し、第２表記載の温度で溶融
Ｓｉと反応させ表面にβ型の結晶質炭化珪素膜を形成さ
せ研磨し、本発明の炭化珪素被覆窒化珪素焼結体Ｎｏ、
２１〜２３を得た。炭化珪素を被覆しない比較例の窒化
珪素焼結体Ｎｏ。
２４〜２６とともに実施例１と同じく酸化試験、耐摩耗
試験を行った。酸化増量及び比摩耗量を第２表に示した
。
第２表から明らかなとおり、表面で反応させて炭化珪素
被膜を形成させる方法による本発明の炭化珪素を被覆し
た窒化珪素焼結体は、炭化珪素を被覆しない比較例の窒
化珪素焼結体に比べて耐酸化性が著しく向上する。しか
し耐摩耗性は向上しなかった。
実施例３ 第３表記載の添加物組成、熱膨張係数を有する窒化珪素
焼結体の表面に炭素を塗布し第３表記載の温度で窒化珪
素焼結体と反応させ表面にβ型の結晶質炭化珪素膜を形
成させ本発明の炭化珪素被覆窒化珪素焼結体Ｎｏ、２７
〜２９を得た。炭化珪素を被覆しない比較例の窒化珪素
焼結体Ｎｏ、３０〜３２とともに実施例１と同じく酸化
試験、耐摩耗試験を行った。酸化増量及び比摩耗面を第
３表に示した。
第３表から明らかなとおり、表面で反応させて炭化珪素
被膜を形成させる方法による本発明の炭化珪素を被覆し
た窒化珪素焼結体は、炭化珪素を被覆しない比較例の窒
化珪素焼結体に比べて耐酸化性が茗しく向上する。しか
し耐摩耗性は向上しなかった。
（発明の効果） 以上のように、本発明の炭化珪素を表面に被覆した窒化
珪素焼結体は、窒化珪素焼結体の＾湿強度と炭化珪素の
耐酸化性、耐摩耗性を兼ね備えたものであり、ガスター
ビンエンジン用〇−ター。
ターボチャージャー用ローター等のエンジン部品等高温
構造材料へ適用することにより、耐酸化性あるいは耐摩
耗性を改善できるものである。また、特に、化学気相法
により、炭化珪素を表面被覆した本発明の窒化珪素焼結
体は、耐酸化性とＴＩ４摩耗性とを同時に改善できるも
のである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、炭化珪素を表面に被覆したことを特徴とする窒化珪
    素焼結体。 ２、前記炭化珪素の表面被覆を化学気相法により形成し
    たことを特徴とする窒化珪素焼結体。
JP61033716A 1986-02-20 1986-02-20 窒化珪素焼結体 Granted JPS62197370A (ja)

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