JPS623077A - 窒化けい素質焼結体の製法 - Google Patents
窒化けい素質焼結体の製法Info
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- JPS623077A JPS623077A JP60142696A JP14269685A JPS623077A JP S623077 A JPS623077 A JP S623077A JP 60142696 A JP60142696 A JP 60142696A JP 14269685 A JP14269685 A JP 14269685A JP S623077 A JPS623077 A JP S623077A
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- silicon nitride
- sintered body
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、特に高温耐酸化性に優れた高温構造材料とし
て適用される窒化けい素質焼結体の製法に関する。
て適用される窒化けい素質焼結体の製法に関する。
（発明の背景）
近年、窒化けい素を主体とする焼結体は自動車用エンジ
ン部品やガスタービンエンジン等の高温構造材料への応
用が進められており、特に高温における耐酸化性に優れ
た材質が盛に研究されていることは周知の通りである。
ン部品やガスタービンエンジン等の高温構造材料への応
用が進められており、特に高温における耐酸化性に優れ
た材質が盛に研究されていることは周知の通りである。
（先行技術の説明）
従来、窒化けい素を高温構造材料に適用するたａ１５Ｋ
、Ｍｇ、 Ｃａ、 ｋｌ 、 Ｙ、 ５ｉ（７）単体や
これらの化合物を焼結助剤として高温抗折強度及び高温
耐酸化性を向上させることが一般的である。しかしなが
ら、これらの焼結助剤によっては未だ充分な高温耐酸化
性を有する焼結体が得られていない。
、Ｍｇ、 Ｃａ、 ｋｌ 、 Ｙ、 ５ｉ（７）単体や
これらの化合物を焼結助剤として高温抗折強度及び高温
耐酸化性を向上させることが一般的である。しかしなが
ら、これらの焼結助剤によっては未だ充分な高温耐酸化
性を有する焼結体が得られていない。
例えば、Ｖステム自リサーチ・フポラトリー発行のファ
イナルレポート（１９７１年６月３０日〜１９７４年１
１ 月３０日）１インターナル・ストラフチア−・アン
ド・フィジカル・プロバティーズーオプ・セラミックス
・アンド・ハイテンバヲチアーズにはＭｇＯ添加系であ
るツートン社の窒化けい素焼結体Ｅ（Ｓ−１１０及びＥ
（Ｓ −１３０について高温耐酸化性（酸化重量増で評
価）に関するデータが報告されている。この報告（第２
３図）によると１４００’ｃの高温中に２２時間曝した
後の焼結体の酸化増量は約１．５ ｍｇ ／ ｃｄ及び
約０．８ ｍｇ ／ ｅＪであるとしている。
イナルレポート（１９７１年６月３０日〜１９７４年１
１ 月３０日）１インターナル・ストラフチア−・アン
ド・フィジカル・プロバティーズーオプ・セラミックス
・アンド・ハイテンバヲチアーズにはＭｇＯ添加系であ
るツートン社の窒化けい素焼結体Ｅ（Ｓ−１１０及びＥ
（Ｓ −１３０について高温耐酸化性（酸化重量増で評
価）に関するデータが報告されている。この報告（第２
３図）によると１４００’ｃの高温中に２２時間曝した
後の焼結体の酸化増量は約１．５ ｍｇ ／ ｃｄ及び
約０．８ ｍｇ ／ ｅＪであるとしている。
しかしながら、現在の技術の目標としてはなお一層の向
上が望まれている。
上が望まれている。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明者は上記現状に鑑み鋭意研究の結果、窒化けい素
に対し酸化イッテルビウム（ＹｂｇＯｓ ） 及びモリ
ブデン化合物を適ｊｌ添加した原料粉末を焼成すると１
４００℃の高温雰囲気中に２４時間曝してもその時の酸
化増量は約０．４ ｍｇ／ Ｊ以下であり、特に１１０
０〜１３００℃における酸化増量が約０．２ ｍｇ／−
以下と著じるしく向上していることが分り九。
に対し酸化イッテルビウム（ＹｂｇＯｓ ） 及びモリ
ブデン化合物を適ｊｌ添加した原料粉末を焼成すると１
４００℃の高温雰囲気中に２４時間曝してもその時の酸
化増量は約０．４ ｍｇ／ Ｊ以下であり、特に１１０
０〜１３００℃における酸化増量が約０．２ ｍｇ／−
以下と著じるしく向上していることが分り九。
（発明の目的）
本発明は高温構造材料として充分な高温抗折強度を有し
ていて、さらに高温耐酸化性が著じるしく向上した窒化
けい素質焼結体を得るための製法を提供することを目的
とする。
ていて、さらに高温耐酸化性が著じるしく向上した窒化
けい素質焼結体を得るための製法を提供することを目的
とする。
（問題を解決するための手段）
本発明によれば酸化イッテ、ルビラムを１〜２０重量％
と、モリブデン化合物を０．１−１０重量％と、残部が
主として窒化けい素とからなる混合粉体を成形後、非酸
化性雰囲完中で焼成することを特徴とする窒化けい素質
焼結体の製法が提供される。
と、モリブデン化合物を０．１−１０重量％と、残部が
主として窒化けい素とからなる混合粉体を成形後、非酸
化性雰囲完中で焼成することを特徴とする窒化けい素質
焼結体の製法が提供される。
また、上記酸化イッテルビウムとモリブデン化り
金物とが好ましくはＭｏ／ Ｙｂが０．０Ｙ〜０．５の
比率で添加される窒化けい素質焼結体の製法が提供され
る。
比率で添加される窒化けい素質焼結体の製法が提供され
る。
酸化イッテルビウムは窒化けい素の焼結助剤として一般
的な前記ＭＰ、、ＡＩ。Ｙ等の単体又は化合物と比べ特
に高温耐酸化性については有利であることが分った。そ
の理由を例えば酸化イットリウＡ （Ｙ雪Ｏｓ ）と比
較する。酸化イッテルビウム（ＹｂｔＣｎ ）を添加し
た場合、高温雰囲気中において窒化けい素質焼結体表面
はシリケートガラス中にα−クリストバフイトと酸化イ
ッテルビウムのダイシリケートが点在した相となシ、比
較的融点の低いシリケートガラスが高温雰囲気において
軟化し易く、そのため外部からの酸素の侵入を防止する
。したがって、常温から１４００℃程度まで繰返し使用
すると酸化被膜の割れや剥れなどが生じに ′くい
ものと考えられる。これに対し、例えば焼結助剤として
酸化イツトリウム（ＹｚＯ＊ ）を添加したものでは
高温雰囲気中において焼結体表面にはα−クリストバフ
イトと酸化イツトリウムのダイクリケードだけで、シリ
ケートガラスの存在は無いか又は最少である。このよう
な酸化表面は硬質の粉末状結晶のみしか存在しないので
、このような焼結体を常温から１４００℃程度まで繰返
し使用した場合、焼結体表面の酸化被膜の割れや剥れが
容易に発生し、焼結体内部への酸素の侵入を防止するこ
とができず酸化を抑制することができないものと考えら
れる。
的な前記ＭＰ、、ＡＩ。Ｙ等の単体又は化合物と比べ特
に高温耐酸化性については有利であることが分った。そ
の理由を例えば酸化イットリウＡ （Ｙ雪Ｏｓ ）と比
較する。酸化イッテルビウム（ＹｂｔＣｎ ）を添加し
た場合、高温雰囲気中において窒化けい素質焼結体表面
はシリケートガラス中にα−クリストバフイトと酸化イ
ッテルビウムのダイシリケートが点在した相となシ、比
較的融点の低いシリケートガラスが高温雰囲気において
軟化し易く、そのため外部からの酸素の侵入を防止する
。したがって、常温から１４００℃程度まで繰返し使用
すると酸化被膜の割れや剥れなどが生じに ′くい
ものと考えられる。これに対し、例えば焼結助剤として
酸化イツトリウム（ＹｚＯ＊ ）を添加したものでは
高温雰囲気中において焼結体表面にはα−クリストバフ
イトと酸化イツトリウムのダイクリケードだけで、シリ
ケートガラスの存在は無いか又は最少である。このよう
な酸化表面は硬質の粉末状結晶のみしか存在しないので
、このような焼結体を常温から１４００℃程度まで繰返
し使用した場合、焼結体表面の酸化被膜の割れや剥れが
容易に発生し、焼結体内部への酸素の侵入を防止するこ
とができず酸化を抑制することができないものと考えら
れる。
また、モリブデン化合物を添加する理由は高温雰囲気中
での使用の際にＭｏが焼結体から揮散して表層の前記シ
リケートガラスの生成を促進させ前記の酸化抑制効果を
助長するものと考えられる。
での使用の際にＭｏが焼結体から揮散して表層の前記シ
リケートガラスの生成を促進させ前記の酸化抑制効果を
助長するものと考えられる。
尚、酸化イッテルビウム（ＹｂｔＯｓ ） カ１ 重１
に５未満及びＭｏ化合物が０．１ Ｈ量％未満では前記
シリケートガラスを充分生成させることができず、酸化
抑制効果を充分果すことができない。また前記酸化イッ
テルビウム（−ｆｂｚｏｓ ）が２０重量％及びモリブ
デン化合物が１０重量％を超えると高温強度が劣化する
。
に５未満及びＭｏ化合物が０．１ Ｈ量％未満では前記
シリケートガラスを充分生成させることができず、酸化
抑制効果を充分果すことができない。また前記酸化イッ
テルビウム（−ｆｂｚｏｓ ）が２０重量％及びモリブ
デン化合物が１０重量％を超えると高温強度が劣化する
。
上記組成の好ましい添加量は酸化イッテルビウムが２〜
ＩＯ重量％で、モリブデン化合物力ｏ。５〜３重ｉ％で
ある。またこれらの添加の比率は金属換算にてＭｏ／
Ｙｂが０．０１−０．５であり、好ましくは００５〜０
．３５である。上記の比率が０．０１未満であるとＭｏ
による酸化被膜中のガラスの促進効果が薄れ、特に１０
００〜１．３００℃での耐酸化性が劣化し、一方０．５
を超えると、Ｍｏ化合物が粒界にＭ。
ＩＯ重量％で、モリブデン化合物力ｏ。５〜３重ｉ％で
ある。またこれらの添加の比率は金属換算にてＭｏ／
Ｙｂが０．０１−０．５であり、好ましくは００５〜０
．３５である。上記の比率が０．０１未満であるとＭｏ
による酸化被膜中のガラスの促進効果が薄れ、特に１０
００〜１．３００℃での耐酸化性が劣化し、一方０．５
を超えると、Ｍｏ化合物が粒界にＭ。
Ｓ１１として多量に残留し機械的特性が劣化するものと
考えられる。
考えられる。
（実施例）
平均粒径０．５ ａｍ以下のａ −５ｉｓＮ４にＹｂｇ
Ｏｓ及び各種モリブデン化合物を第１表に示す割合にて
配合４／ ｓエタノ−／Ｌ／媒体を用いてウレタンボー
ルにて２４時間分散混合したのち、得られた混合粉体に
バインダとしてバフフィンワックス＆＆加して造粒し、
それを成形圧１ｔ／ｅＪで金型成形を打つた。得られた
成形体を夫々第１表の焼成条件にて焼成した。試料３〜
５については１７７０〜２０２０℃範囲内で３段階に夫
々ガス圧力を変えて焼成（ガス圧焼結法）を行った。得
られた各試料＆１〜７について常温及び高温（１３００
℃）の抗折強度と、ｉ ｉｏｏ℃及び１４００℃におけ
る酸化増量について評価した。抗折強度の測定は３ Ｘ
４ Ｘ ４０１！１ｊｌｌの試験片にＱ、３ ｍｍの
Ｃ面処理を行いＪ工ＳＲ−１６０１に規定される４点曲
げ法により実施した。酸化増量については前記Ｊ工Ｓ抗
折試験片を大気中１１００℃及び１４００℃にて２４時
間保持した結果の増量を試験片表面積で割った値で示し
た。
Ｏｓ及び各種モリブデン化合物を第１表に示す割合にて
配合４／ ｓエタノ−／Ｌ／媒体を用いてウレタンボー
ルにて２４時間分散混合したのち、得られた混合粉体に
バインダとしてバフフィンワックス＆＆加して造粒し、
それを成形圧１ｔ／ｅＪで金型成形を打つた。得られた
成形体を夫々第１表の焼成条件にて焼成した。試料３〜
５については１７７０〜２０２０℃範囲内で３段階に夫
々ガス圧力を変えて焼成（ガス圧焼結法）を行った。得
られた各試料＆１〜７について常温及び高温（１３００
℃）の抗折強度と、ｉ ｉｏｏ℃及び１４００℃におけ
る酸化増量について評価した。抗折強度の測定は３ Ｘ
４ Ｘ ４０１！１ｊｌｌの試験片にＱ、３ ｍｍの
Ｃ面処理を行いＪ工ＳＲ−１６０１に規定される４点曲
げ法により実施した。酸化増量については前記Ｊ工Ｓ抗
折試験片を大気中１１００℃及び１４００℃にて２４時
間保持した結果の増量を試験片表面積で割った値で示し
た。
また、第２表に示す比較例生試料＆８については平均粒
径０．５．Ｌ以下のα−６’ｒｓＮａの９２．７重量％
にＹ２Ｏ３ｆ ６．２１重量％及びＭｏＯ３を１．０９
重量％を添加混合後、前記と同様に成形体を作成し、こ
れを前記試料点３〜５と同様の焼成を行った。これにつ
いて１３００℃の抗折強度及び１４００℃での酸化増量
を前記の方法にて実施した。試料点９及び１０は上述の
文献に記載されたツートン社のＭｇＯ添加糸、窒化けい
素であるＨ８−１１０及びＨ８−１３０の酸化増量を示
した。
径０．５．Ｌ以下のα−６’ｒｓＮａの９２．７重量％
にＹ２Ｏ３ｆ ６．２１重量％及びＭｏＯ３を１．０９
重量％を添加混合後、前記と同様に成形体を作成し、こ
れを前記試料点３〜５と同様の焼成を行った。これにつ
いて１３００℃の抗折強度及び１４００℃での酸化増量
を前記の方法にて実施した。試料点９及び１０は上述の
文献に記載されたツートン社のＭｇＯ添加糸、窒化けい
素であるＨ８−１１０及びＨ８−１３０の酸化増量を示
した。
第１表から理解されるように、ＹｂｚＯｓを添加しない
試料＆１のものは抗折強度及び酸化増量が使用に耐えな
いほど低下している。試料点６はＭｏ化合物が無添加の
場合であシ、抗折強度が常温、高温共にある程度までの
ものが得られているが、酸化増量が１１００℃及び１４
００℃が０．５ ｍｇ ／ Ｊ及び０．６１ ｍｇ ／
、−ＩＪと未だ高い値を示している。また、試料Ａ７
はＭｏＯＳの添加愈が多くかつＭｏ ／ Ｔｈ が０６
５７と大きい場合であり、抗折強度及び酸化増量ともに
劣化している。
試料＆１のものは抗折強度及び酸化増量が使用に耐えな
いほど低下している。試料点６はＭｏ化合物が無添加の
場合であシ、抗折強度が常温、高温共にある程度までの
ものが得られているが、酸化増量が１１００℃及び１４
００℃が０．５ ｍｇ ／ Ｊ及び０．６１ ｍｇ ／
、−ＩＪと未だ高い値を示している。また、試料Ａ７
はＭｏＯＳの添加愈が多くかつＭｏ ／ Ｔｈ が０６
５７と大きい場合であり、抗折強度及び酸化増量ともに
劣化している。
これに対し本発明の組成範囲内のものは抗折強度および
酸化増量とも優れており、特に１１００℃での酸化増量
は０．２ ｍｇ ／ ｅＪと卓越している。
酸化増量とも優れており、特に１１００℃での酸化増量
は０．２ ｍｇ ／ ｅＪと卓越している。
さらに、第２表は比較例を示したものであり、試料点８
のＹ ２０ ｓ を使用したものでは、抗折強度には差
がないが、酸化増量は０．４ ｍｇ ／ ｃＪと、Ｙｔ
）２０ｚを使用した方が耐酸化性に関しては有利である
ことが理解される。尚、試料悪９及び１０と比べると耐
酸化性に関し本発明が著しく向上していることが理解さ
れる。
のＹ ２０ ｓ を使用したものでは、抗折強度には差
がないが、酸化増量は０．４ ｍｇ ／ ｃＪと、Ｙｔ
）２０ｚを使用した方が耐酸化性に関しては有利である
ことが理解される。尚、試料悪９及び１０と比べると耐
酸化性に関し本発明が著しく向上していることが理解さ
れる。
Claims (2)
- （１）酸化イッテルビウムを１〜１５重量％と、モリブ
デン化合物を０．１〜５重量％と、残部が主として窒化
けい素とからなる混合粉体を成形後、非酸化性雰囲気中
で焼成することを特徴とする窒化けい素質焼結体の製法
。 - （２）前記酸化イッテルビウムとモリブデン化合物とが
金属換算にてＭｏ／Ｙｂが０．０１〜０．５の比率で添
加されている特許請求の範囲第１項記載の窒化けい素質
焼結体の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60142696A JPH0627030B2 (ja) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | 窒化けい素質焼結体の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60142696A JPH0627030B2 (ja) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | 窒化けい素質焼結体の製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS623077A true JPS623077A (ja) | 1987-01-09 |
| JPH0627030B2 JPH0627030B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=15321414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60142696A Expired - Fee Related JPH0627030B2 (ja) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | 窒化けい素質焼結体の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0627030B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63248773A (ja) * | 1987-04-02 | 1988-10-17 | 京セラ株式会社 | 黒色系窒化けい素質焼結体 |
| US4920085A (en) * | 1987-04-02 | 1990-04-24 | Kyocera Corporation | Silicon nitride sintered body and process for preparation thereof |
| US5114888A (en) * | 1989-11-21 | 1992-05-19 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Silicon nitride sintered body and method for producing same |
| US5219500A (en) * | 1987-04-02 | 1993-06-15 | Kyocera Corporation | Silicon nitride sintered body and process for preparation thereof |
-
1985
- 1985-06-28 JP JP60142696A patent/JPH0627030B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63248773A (ja) * | 1987-04-02 | 1988-10-17 | 京セラ株式会社 | 黒色系窒化けい素質焼結体 |
| US4920085A (en) * | 1987-04-02 | 1990-04-24 | Kyocera Corporation | Silicon nitride sintered body and process for preparation thereof |
| US5219500A (en) * | 1987-04-02 | 1993-06-15 | Kyocera Corporation | Silicon nitride sintered body and process for preparation thereof |
| US5114888A (en) * | 1989-11-21 | 1992-05-19 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Silicon nitride sintered body and method for producing same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0627030B2 (ja) | 1994-04-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |