JPS6272582A - 高温構造部材用窒化珪素焼結部材 - Google Patents
高温構造部材用窒化珪素焼結部材Info
- Publication number
- JPS6272582A JPS6272582A JP60213493A JP21349385A JPS6272582A JP S6272582 A JPS6272582 A JP S6272582A JP 60213493 A JP60213493 A JP 60213493A JP 21349385 A JP21349385 A JP 21349385A JP S6272582 A JPS6272582 A JP S6272582A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon nitride
- zirconia
- nitride sintered
- sintered member
- thermal conductivity
- 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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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2251/00—Material properties
- F05C2251/04—Thermal properties
- F05C2251/042—Expansivity
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
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】
（産業上の利用分野）
本発明は断熱性に優れた窒化珪素焼結部材に関するもの
である。さらに詳しくは、表面にジルコニアを被覆した
表面近傍の熱伝導率の低い窒化珪素焼結部材に関するも
のである。
である。さらに詳しくは、表面にジルコニアを被覆した
表面近傍の熱伝導率の低い窒化珪素焼結部材に関するも
のである。
（従来の技術）
窒化珪素焼結部材は高温における機械的強度、耐熱性お
よび耐熱衝撃性等の点で他の無機材料あるいは金属より
優れているため、高温構造部材としての利用が考えられ
、その用途開発が盛んに進められている。
よび耐熱衝撃性等の点で他の無機材料あるいは金属より
優れているため、高温構造部材としての利用が考えられ
、その用途開発が盛んに進められている。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら窒化珪素焼結部材は熱伝導率が高く、断熱
性が劣るという欠点がある。例えばエンジン燃焼室の耐
熱性を高めるため壁面に窒化珪素焼結部材を用いる場合
にはエアギャップ等により外部に対する断熱性は向上で
きるが、熱伝導率が高いために給気が暖められ有効な圧
縮比が得られない。この場合、窒化珪素焼結部材の表面
近傍の熱伝導率が問題となる。
性が劣るという欠点がある。例えばエンジン燃焼室の耐
熱性を高めるため壁面に窒化珪素焼結部材を用いる場合
にはエアギャップ等により外部に対する断熱性は向上で
きるが、熱伝導率が高いために給気が暖められ有効な圧
縮比が得られない。この場合、窒化珪素焼結部材の表面
近傍の熱伝導率が問題となる。
耐熱性・耐食性・耐摩耗性向上を目的としてジルコニア
を表面被覆したものは特開昭５５−２８３５１号。
を表面被覆したものは特開昭５５−２８３５１号。
特開昭５７−１４０８７６号および特開昭５８−８７２
７３号において基板が金属でプラズマ溶射による場合が
示されている。また特開昭５７−１３５７７１号および
特開昭５８−１２５６７９号には基板が炭素の場合にジ
ルコニアをその表面に被覆することが示されている。し
かしながら窒化珪素焼結部材を基板として、しかも表面
近傍の断熱性向上を目的とするものは例がない。
７３号において基板が金属でプラズマ溶射による場合が
示されている。また特開昭５７−１３５７７１号および
特開昭５８−１２５６７９号には基板が炭素の場合にジ
ルコニアをその表面に被覆することが示されている。し
かしながら窒化珪素焼結部材を基板として、しかも表面
近傍の断熱性向上を目的とするものは例がない。
窒化珪素焼結部材に比ベジルコニアは熱伝導率が低く断
熱性が優れているが、高温における機械的強度が低い欠
点がある。
熱性が優れているが、高温における機械的強度が低い欠
点がある。
（問題点を解決するための手段）
本発明はこれらの欠点を解決するために窒化珪素焼結部
材の表面にジルコニアを被覆し断熱層を形成したもので
ある。
材の表面にジルコニアを被覆し断熱層を形成したもので
ある。
（作 用）
本発明は高温強度は高いが、熱伝導率が高く断熱性が悪
い窒化珪素焼結部材表面を、熱伝導率の低いジルコニア
でその表面層を被覆し、表面近傍の断熱性を改善するこ
とを目的とするものである。
い窒化珪素焼結部材表面を、熱伝導率の低いジルコニア
でその表面層を被覆し、表面近傍の断熱性を改善するこ
とを目的とするものである。
窒化珪素焼結部材とは窒化珪素常圧焼結体、ホットプレ
ス焼結体、旧Ｐ焼結体あるいは反応焼結体よりなるエン
ジン部品等の構造材である。窒化珪素焼結部材は１．Ｉ
ｇｏ、Ａｌ□０３あるいはＹ２Ｏ５等種々の添加物を含
む場合もあるが、本発明の窒化珪素焼結部材の断熱性を
改善する上で添加物は本質的な問題ではない。本発明は
この窒化珪素焼結部材の表面ヲシルコニアで被覆したも
のである。ジルコニアはＹ２Ｏ３，ＭｇＯあるいはＣａ
ｎで安定化あるいは部分安定化されたものを使用する。
ス焼結体、旧Ｐ焼結体あるいは反応焼結体よりなるエン
ジン部品等の構造材である。窒化珪素焼結部材は１．Ｉ
ｇｏ、Ａｌ□０３あるいはＹ２Ｏ５等種々の添加物を含
む場合もあるが、本発明の窒化珪素焼結部材の断熱性を
改善する上で添加物は本質的な問題ではない。本発明は
この窒化珪素焼結部材の表面ヲシルコニアで被覆したも
のである。ジルコニアはＹ２Ｏ３，ＭｇＯあるいはＣａ
ｎで安定化あるいは部分安定化されたものを使用する。
ジルコニア層の厚さは１００μｍ以下が好ましい。これ
は、窒化珪素焼結部材とジルコニアとは熱膨張率が異な
るので厚すぎると加熱・冷却の繰り返しにより剥離や貫
入が生じ易く、また表面近傍の熱伝導率を有効に低下さ
せるためには１００μｍ以下の厚さでも十分であるから
である。
は、窒化珪素焼結部材とジルコニアとは熱膨張率が異な
るので厚すぎると加熱・冷却の繰り返しにより剥離や貫
入が生じ易く、また表面近傍の熱伝導率を有効に低下さ
せるためには１００μｍ以下の厚さでも十分であるから
である。
本発明のジルコニアを表面に被覆した窒化珪素焼結部材
の製造法を述べる。本発明のジルコニアを表面に被覆し
た窒化珪素焼結部材は、窒化珪素焼結部材の表面にジル
コニアスラリーを塗布あるいはスプレーによりジルコニ
アコート層を形成させ焼成し焼き付けるか、好ましくは
プラズマ溶射によりジルコニアを被覆するなどして、窒
化珪素焼結部材の表面の一部あるいは全部をジルコニア
層で被覆したものである。窒化珪素焼結部材の表面は一
般に焼成面あるいは加工面であるためジルコニア焼き付
は層あるいは溶射層との結合力を高めるために粗面化あ
るいは反応性を上げる処理が必要である。それら処理は
例えば砥粒による研磨加工、空気中加熱による酸化ある
いはフッ酸等によるエツチングである。粗面化あるいは
反応性を上げる処理は窒化珪素焼結部材の性質により最
適方法を見出す必要がある。また、ジルコニアコート原
料あるいは溶射原料はすでに安定化あるいは部分安定化
したジルコニアを用いても、ジルコニアと安定化剤とを
焼成中あるいは溶射中に反応させて安定化あるいは部分
安定化ジルコニアとしてもよい。さらに、窒化珪素焼結
部材とジルコニアとの熱膨張率差による剥離や貫入を防
止するため中間の熱膨張率を持つ中間層を予め形成させ
てもよい。
の製造法を述べる。本発明のジルコニアを表面に被覆し
た窒化珪素焼結部材は、窒化珪素焼結部材の表面にジル
コニアスラリーを塗布あるいはスプレーによりジルコニ
アコート層を形成させ焼成し焼き付けるか、好ましくは
プラズマ溶射によりジルコニアを被覆するなどして、窒
化珪素焼結部材の表面の一部あるいは全部をジルコニア
層で被覆したものである。窒化珪素焼結部材の表面は一
般に焼成面あるいは加工面であるためジルコニア焼き付
は層あるいは溶射層との結合力を高めるために粗面化あ
るいは反応性を上げる処理が必要である。それら処理は
例えば砥粒による研磨加工、空気中加熱による酸化ある
いはフッ酸等によるエツチングである。粗面化あるいは
反応性を上げる処理は窒化珪素焼結部材の性質により最
適方法を見出す必要がある。また、ジルコニアコート原
料あるいは溶射原料はすでに安定化あるいは部分安定化
したジルコニアを用いても、ジルコニアと安定化剤とを
焼成中あるいは溶射中に反応させて安定化あるいは部分
安定化ジルコニアとしてもよい。さらに、窒化珪素焼結
部材とジルコニアとの熱膨張率差による剥離や貫入を防
止するため中間の熱膨張率を持つ中間層を予め形成させ
てもよい。
（実施例）
以下に本発明の実施例を示す。
実施例ｌ
５ｒＯ，ＭｇＯ，ＣｅＯ□およびＺｒＯ□を添加物とす
る窒化珪素常圧焼結体より加工した直径１０ｍｍ、厚さ
３＋ｎｎ＋の円板を空気中、１２００℃で２４時間酸化
し表面に酸化層を形成させ、プラズマ溶射用基板とした
。この基板の片面に第１表の溶射剤を５０−７０μｍの
厚さとなるようプラズマ溶射し、本発明の窒化珪素焼結
部材の熱伝導率測定用試料１．２．３を得た。
る窒化珪素常圧焼結体より加工した直径１０ｍｍ、厚さ
３＋ｎｎ＋の円板を空気中、１２００℃で２４時間酸化
し表面に酸化層を形成させ、プラズマ溶射用基板とした
。この基板の片面に第１表の溶射剤を５０−７０μｍの
厚さとなるようプラズマ溶射し、本発明の窒化珪素焼結
部材の熱伝導率測定用試料１．２．３を得た。
試料１．’２．３とジルコニア被覆をしない基板の比較
例４とのレーザーフラッシュ法による室温と８００℃に
おける熱伝導率の測定結果を第１表に示した。試料１．
２．３のレーザーフラッシュ法による熱伝導率の測定は
被覆面にレーザーを照射して行った。
例４とのレーザーフラッシュ法による室温と８００℃に
おける熱伝導率の測定結果を第１表に示した。試料１．
２．３のレーザーフラッシュ法による熱伝導率の測定は
被覆面にレーザーを照射して行った。
第１表
１蒜
匡
本発明品１．２．３は室温と１２００℃との間の２回の
加熱・冷却の繰り返しによっても剥離や貫しが生じなか
った。
加熱・冷却の繰り返しによっても剥離や貫しが生じなか
った。
実施例２
Ｙ２Ｏ，、ＭｇＯおよびＣｅＯ２を添加物とする窒化珪
ヌ常圧焼結体より加工した直径１０ ｍｍ 、厚さ３＋
＋＋ｍのＰ板を５０℃の製餡酸中に１時間浸漬し表面を
エララングし、プラズマ溶射用基板とした。この基板０
片面に第２表の溶射剤を５０〜７０μｍの厚さにプラズ
マ溶射し、本発明の窒化珪素焼結部材の熱伝導率測定用
試料５，６を得た。試料５，６とジルコニア被覆をしな
い同じ基板の比較例７との実施θ１と同じ方法による熱
伝導率の測定結果を第２１に示した。
ヌ常圧焼結体より加工した直径１０ ｍｍ 、厚さ３＋
＋＋ｍのＰ板を５０℃の製餡酸中に１時間浸漬し表面を
エララングし、プラズマ溶射用基板とした。この基板０
片面に第２表の溶射剤を５０〜７０μｍの厚さにプラズ
マ溶射し、本発明の窒化珪素焼結部材の熱伝導率測定用
試料５，６を得た。試料５，６とジルコニア被覆をしな
い同じ基板の比較例７との実施θ１と同じ方法による熱
伝導率の測定結果を第２１に示した。
Ｄ 第２表
本発明品５．６も室温と１２００℃との間の２０回の加
熱・冷却の繰り返しによっても剥離や貫入が生じなかっ
た。
熱・冷却の繰り返しによっても剥離や貫入が生じなかっ
た。
実施例３
１ Ｍｇ０Ｇ添加物′！″ｔ６’Ｊ化珪■ツ”７′
″焼８体より加工した直径１（１＋ｎｍ、厚さ３１１１
１１１＜７）円板を＃４００のＳｉＣ砥粒で研磨し表面
を粗面加工し、プラズマ溶射用基板とした。この基板の
片面に第３表の塗布剤と成型助剤であるポルビニルアル
コールとを水に懸濁させたスラリーを塗布し、乾燥後、
窒素雰囲気中、１５００℃で１時間加熱し、９（１−１
００μｍの厚さの焼き付は層を形成させ、本発明の窒化
珪素焼結部材の熱伝導率測定用試料８．９を得た。試料
８，９とジルコニア被覆をしない同じ基板の比較例１０
とを実施例１と同じ方法により熱伝導率を測定し、その
結果を第３表に示した。
″焼８体より加工した直径１（１＋ｎｍ、厚さ３１１１
１１１＜７）円板を＃４００のＳｉＣ砥粒で研磨し表面
を粗面加工し、プラズマ溶射用基板とした。この基板の
片面に第３表の塗布剤と成型助剤であるポルビニルアル
コールとを水に懸濁させたスラリーを塗布し、乾燥後、
窒素雰囲気中、１５００℃で１時間加熱し、９（１−１
００μｍの厚さの焼き付は層を形成させ、本発明の窒化
珪素焼結部材の熱伝導率測定用試料８．９を得た。試料
８，９とジルコニア被覆をしない同じ基板の比較例１０
とを実施例１と同じ方法により熱伝導率を測定し、その
結果を第３表に示した。
第３表
；）
本発明品８．９も室温と１２００℃との間の２０回の加
熱・冷却の繰り返しによっても剥離や貫入が生じなかっ
た。
熱・冷却の繰り返しによっても剥離や貫入が生じなかっ
た。
第１．２．３表に示したとふり本発明のプラズマ溶射に
よりジルコニアを表面に被覆した窒化珪素焼結部材は熱
伝導率が低く優れた断熱性を示すものであった。
よりジルコニアを表面に被覆した窒化珪素焼結部材は熱
伝導率が低く優れた断熱性を示すものであった。
（発明の効果）
以上のように本発明のジルコニアを表面に被覆した窒化
珪素焼結部材は窒化珪素焼結部材の高温強度とジルコニ
アの断熱性を兼ね備えたものであり、エンジン部品等高
温構造材料へ適用することにより、耐熱性と断熱性とを
同時に改善できるものであって、この種工業上火なる利
益がある。
珪素焼結部材は窒化珪素焼結部材の高温強度とジルコニ
アの断熱性を兼ね備えたものであり、エンジン部品等高
温構造材料へ適用することにより、耐熱性と断熱性とを
同時に改善できるものであって、この種工業上火なる利
益がある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ジルコニアを表面に被覆したことを特徴とする窒化
珪素焼結部材。 ２、プラズマ溶射によりジルコニアを表面に被覆した特
許請求の範囲第１項記載の窒化珪素焼結部材。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60213493A JPS6272582A (ja) | 1985-09-26 | 1985-09-26 | 高温構造部材用窒化珪素焼結部材 |
| DE8686305717T DE3669872D1 (de) | 1985-08-02 | 1986-07-25 | Verfahren zur herstellung eines bauelements aus gesintertem siliciumnitrid. |
| EP86305717A EP0211579B1 (en) | 1985-08-02 | 1986-07-25 | Method of making a silicon nitride sintered member |
| US07/112,053 US4816349A (en) | 1985-08-02 | 1987-10-22 | Zirconia-coated silicon nitride sintered member |
| US07/245,680 US4882109A (en) | 1985-08-02 | 1988-09-19 | Process of preparing zirconia-coated silicon nitride sintered member |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60213493A JPS6272582A (ja) | 1985-09-26 | 1985-09-26 | 高温構造部材用窒化珪素焼結部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6272582A true JPS6272582A (ja) | 1987-04-03 |
| JPH058152B2 JPH058152B2 (ja) | 1993-02-01 |
Family
ID=16640111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60213493A Granted JPS6272582A (ja) | 1985-08-02 | 1985-09-26 | 高温構造部材用窒化珪素焼結部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6272582A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01126285A (ja) * | 1987-11-10 | 1989-05-18 | Ngk Insulators Ltd | ジルコニアコーティグ窯道具 |
| US5683824A (en) * | 1994-09-05 | 1997-11-04 | Ngk Insulators, Ltd. | Coated ceramic member and process for production thereof |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5751178A (en) * | 1980-09-11 | 1982-03-25 | Toshiba Ceramics Co | Heat resistant material for molten light metal |
| JPS58204883A (ja) * | 1982-05-20 | 1983-11-29 | 九州耐火煉瓦株式会社 | セラミツクスで構成された摺動部を有する機械部品 |
-
1985
- 1985-09-26 JP JP60213493A patent/JPS6272582A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5751178A (en) * | 1980-09-11 | 1982-03-25 | Toshiba Ceramics Co | Heat resistant material for molten light metal |
| JPS58204883A (ja) * | 1982-05-20 | 1983-11-29 | 九州耐火煉瓦株式会社 | セラミツクスで構成された摺動部を有する機械部品 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01126285A (ja) * | 1987-11-10 | 1989-05-18 | Ngk Insulators Ltd | ジルコニアコーティグ窯道具 |
| JPH0524878B2 (ja) * | 1987-11-10 | 1993-04-09 | Nippon Gaishi Kk | |
| US5683824A (en) * | 1994-09-05 | 1997-11-04 | Ngk Insulators, Ltd. | Coated ceramic member and process for production thereof |
| US5897916A (en) * | 1994-09-05 | 1999-04-27 | Ngk Insulators, Ltd. | Process for production of coated ceramic member |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH058152B2 (ja) | 1993-02-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |