JPS623073A - 窒化珪素質焼結体 - Google Patents

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】 （発明の分野） 本発明は、窒化珪素質焼結体に関し、より詳細には、高
強度でしかも耐酸化性、経済性に優れた窒化珪素質焼結
体に関する。

（従来技術） 窒化珪素を主成分とする窒化珪素焼結体は、高強度、耐
摩耗性、耐酸化性および耐熱衝撃性等に優れる材料とし
て注目され、例えばガスタービン、ノズル等をはじめあ
らゆる分野でその応用が行なわれている。

窒化珪素質焼結体は、窒化珪素単独での焼結が困難なた
め一般に希土類元素の酸化物等焼結助剤を含有させて焼
結を行なうことにより得られるが、特に焼結助剤として
酸化イソ）　ＩＪウム等を用いると、高温熱機関用材料
として優れた性能を示すことが知られている。

通常、このような希土類元素、特に酸化イツトリウムは
、ゼノタイムを原料鉱石として精製されることによって
得られている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、酸化イツトリウムは、その焼結体への添
加剤として有望視される反面、他分野における需要と重
なシ、著しく高価なものとなりつつあり、酸化イツトリ
ウムを原料として用いる窒化珪素質焼結体自体も高価と
ならざるを得ないのが現状である。そのため、添加剤と
して酸化イツトリウムに代わるものの開発が望まれる。

本発明者等は上記の問題点に対し研究を行なつタ結ｉ、
−ｔ’ツタイムからの酸化イツトリウムの精製の際の残
渣成分に注目し２、これを窒化珪素質焼結体の添加成分
として用いることによシ、高強度のしかも耐酸化性に優
れた焼結体が得られることを知見した。

（発明の剛的） 従って、本発明の目的は、強度、耐酸化性に優れ、且つ
安価な窒化珪素質焼結体を提供するものである。

（発明の構成） 本発明によれば、ジスプロシウムを主体とする希土類酸
化物複合体と、窒化珪素微粉末とを主成分とする原料組
成物を成形後、焼結して得られる窒化珪素質焼結体が提
供される。

（問題点を解決するための手段） 以下に本発明の詳細な説明する。

本発明によれば、窒化珪素に対する添加剤、即ち焼結助
剤として、ジスプロシウムを主体とする希土類酸化物複
合体を用いることが極めて重要である。

ジスプロシウムを主体とする希土類酸化物複合体はジス
プロシウムを５０重量％以上含むもので、その他の希土
類酸化物とし、てＨｏ、Ｅｒ、Ｙ等の酸化物が混合ある
いは固溶した状態で複合化したものである。

本発明によれば、前述の複合体を焼結助剤として用いる
ことにより、後述する実施例からも明らかなように、優
れた強度と耐酸化性を有する焼結体が得られる。

このような希土類酸化物複合体は、例えばＤｙ２Ｏ３と
ＨＯ２０３の精製物を仮焼あるいはＤｙ、Ｈｏの溶液か
ら沈殿させて合成することも可能であるが、天然物とし
てゼノタイムからの酸化イツトリウムを精製した際の残
査成分とし、て産出される。ゼ／′タイムの代表的組成
は Ｙ２Ｏ３６０（ｗｔ％）　　■２０３＜　０．１　（ｖ
ｖｔ％）ＳｍｚＯｓ　２．ＯＮｄｚＯ３他 であり、このうち、有用なＹ２Ｏ３、Ｅｒｇ’３　　を
取った残査は主としてＤｙｚＯａを多く含むものである
。

通常、この精製後の残査成分は、そのほとんどが廃棄さ
れているため、これら廃棄物の利用および経済性からも
有効である。なお、との残査成分を用いる場合は、粉砕
工程を経て平均粒径を３μｍ以下にすることが望ましい
。

本発明において、希土類酸化物複合体は原料粉末中０．
５乃至１０重量％、特に２乃至７重量％の割合で窒化珪
素微粉末と調合される。複合体の量が０．５重量％未満
であると、焼結性が劣化し、強度、耐酸化性共に低下し
、１０重１％を超えると、酸化に対する耐久性が劣化す
るとともに、熱膨張係数が大きくなシ熱衝撃に対しても
弱くなる。

焼結工程では通常の方法が採用され、温度１７００℃以
上で窒素雰囲気中、または虹ガス等の不活性雰囲気中で
、雰囲気加圧焼結法、常圧焼結法、ホットプレス法、Ｈ
工Ｐ法等によシ焼結することができる。

また、本発明によれば、希土類酸化物複合体の他に窒化
珪素微粉末の量が８０重量％以」二の範囲で、他０）Ｆ
Ａ加物、例えばＡ４ｚＯｘ　、　ＭｇＯ，ＡＪＮ等を配
合することも可能である。

以下、本発明を次の例で説明する。

（実施例） 比表面積９　ｍ／ｇの窒化珪素微粉末と第１表に示す組
成から成る希土類酸化物複合体を用いて、第２表の割合
で配合し、第２表に示した焼結条件により、焼結させ、
＆１〜＆５の焼結体を得た。

なお、第１表に示す２種の希土類酸化物複合体はいずれ
もゼノタイムの酸化イツトリウムの精製後の残査成分を
用いた。

得られた焼結体に対し、アルキメデス法により比重をＪ
ＩＳ　Ｒ１６０１に従って４点曲げ（試験片：４　Ｘ　
３　Ｘ　４２　ｍｍ　）により抗折強度を測定した。

また、耐酸化性試験はＪ工Ｓ　Ｒ１６０１抗折強度試験
用の試験片を大気中で１２００℃、２４時間保持し、そ
の結果の重量増を試験片の面積で除算した値を記した。

また、比較のだめに、焼結助剤として第１表の量比に従
いＹ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３を用いたものを作製しくＡ６，
７）、同様な特性の測定を行なった。

測定の結果、第２表からも明らかな通り、本発明の焼結
体（Ａ１〜５）はいずれも約７０　ｋｇ　／　ｍｍ２以
上の高強度を示し、しかも酸化増量が０．５　ｍｇ々２
と優れた耐酸化性を示した。

これに対し、従来のＹ２Ｏ３を焼結助剤として用いた場
合（塵６）は、強度は大きいものの耐酸化性が劣るもの
で、Ｙ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３を添加したもの（Ａ　７
　）は耐酸化性には優れるものの強度は本発明と比較し
ても低いものであった。

また、本発明のＤｙ系添加物の量が１０重量％を越える
と（遥８）強度、耐酸化性共に低いものであった。

（発明の効果） 本発明によれば、窒化珪素に対する焼結助剤としてジス
プロシウムを主体とする希土類酸化物複合体を用いるこ
とによシ、強度および耐酸化性に優れた焼結体が得られ
、しかも複合体としてゼノタイムからの酸化イツトリウ
ムの精製後の残渣成分を用いることにより、経済性に優
れ安価な窒化珪素質焼結体が得られる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ジスプロシウムを主体とする希土類酸化物複合体
   と、窒化珪素微粉末とを主成分とする原料組成物を成形
   後、焼結して得られる窒化珪素質焼結体。
2. （２）前記希土類酸化物複合体が、原料組成物中０．５
   乃至１０重量％の量で配合される特許請求の範囲第１項
   記載の窒化珪素質焼結体。