JPS63129067A - Ceramic material and manufacture - Google Patents

Ceramic material and manufacture

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Publication number
JPS63129067A
JPS63129067A JP62130034A JP13003487A JPS63129067A JP S63129067 A JPS63129067 A JP S63129067A JP 62130034 A JP62130034 A JP 62130034A JP 13003487 A JP13003487 A JP 13003487A JP S63129067 A JPS63129067 A JP S63129067A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
zirconia
ceramic material
sialon
oxide
silicon nitride
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.)
Pending
Application number
JP62130034A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
マイケル・ロバート・アンセオ
ジエームス・マクドナルド・ローソン
シヤン・スラソー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vesuvius Holdings Ltd
Original Assignee
Cookson Group PLC
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cookson Group PLC filed Critical Cookson Group PLC
Publication of JPS63129067A publication Critical patent/JPS63129067A/en
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は改良されたセラミック材料、特に改良さnたエ
ンジニアリングセラミック材料及びその製造法に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention This invention relates to improved ceramic materials, and more particularly to improved engineering ceramic materials and methods of making the same.

エンジニアリングセラミックスは珪素、アルミニウム、
ホウ素及びジルコニウムのごとき金属の酸化物、窒化物
及び炭化物のような物質である。
Engineering ceramics are silicon, aluminum,
Materials such as oxides, nitrides and carbides of metals such as boron and zirconium.

こnらは高い強度及び硬度をもつことを特徴とし、これ
らの性質は理論上はきわめて高温(〉7000℃)にお
いて保有さn得るものである。この型のセラミック材料
の中でもつとも有望なものと考えられているものはシア
ロン系(5ialon family +及びジルコニ
ア系の二つの型の材料である。
These materials are characterized by high strength and hardness, which properties can theoretically be maintained at extremely high temperatures (>7000° C.). Two types of ceramic materials of this type are considered to be the most promising: the sialon family + and the zirconia family.

シアロン系セラミックスは珪素、アルミニウム。Sialon ceramics are silicon and aluminum.

酸素、窒素を基本元素とするもの、それ故アクロニム(
acronym )である。特に有用な商業的に入手し
得るシアロンは71− si、N4結晶構造をもつが、
その珪素原子の若干がアルミニウム原子によって置き換
えられておりかつその原子価の均衡をその窒素原子の若
干が酸素原子によって置換えられているβ′−シアロン
である。これらのシアロンは通常S+5N4. At2
03 、 AtNを金属酸化物(しばしばY2O3が使
用される)と混合し、得られる粉末を所望の形に圧縮(
コンノにクト化)シ、ついで得られる素材を1710℃
までの温度に2.3時間(afew hours )焼
成することによって形成される。
Those whose basic elements are oxygen and nitrogen, hence the acronym (
acronym). Particularly useful commercially available sialons have a 71-si,N4 crystal structure;
It is β'-sialon in which some of its silicon atoms are replaced by aluminum atoms and some of its nitrogen atoms are replaced by oxygen atoms to balance the valence. These ciarons are usually S+5N4. At2
03, AtN is mixed with a metal oxide (Y2O3 is often used) and the resulting powder is compressed into the desired shape (
Then, heat the obtained material to 1710℃.
by firing to a temperature of up to 2.3 hours.

この金属酸化物の作用はアルミナ及びシリカ層(こnは
窒化珪素各校子の表面上に常に存在する)と反応して液
相を形成せしめることにあり、この液相が反応剤を溶解
せしめかつ生成物を沈澱せしめる作用を果す。この液相
(溶解された窒化物をなお含有している)を冷却すると
μ′−シアロン粒子(grains)間にガラスが形成
される。たとえばY2O3で緻密化さnftβ′−シア
ロンは約/j容1に%(DY −Si −At−0−N
ガラス及び約rs容量チのβ′−シアロンを含有する。
The action of this metal oxide is to react with the alumina and silica layers (which are always present on the surface of each silicon nitride particle) to form a liquid phase, which dissolves the reactants. It also acts to precipitate the product. When this liquid phase (still containing dissolved nitrides) is cooled, glass forms between the μ'-sialon grains. For example, nftβ'-sialon densified with Y2O3 is approximately /j volume 1% (DY -Si -At-0-N
glass and approximately rs capacity of β'-sialon.

roo℃以上の温度では、このガラスは軟化しはじめ、
強度が低下する。ガラス/シアロンは1300′cまで
の温度で加熱処理することによってこのガラスを結晶化
せしめ得る。β′−シアロン及びガラスの場合には、こ
のガラスは結晶化してY5At50,2(イツトロガー
ネット又はYAGと呼ぶ)及び少量の追加のβ′−シア
ロンを与える。ガラス/ 0’−シアロンの場合には、
この結晶化によすY2Si207 (ジ珪酸イツトリウ
ム)及び少量の追加のO′−シアロンが形成さnる。こ
の結晶化処理は該材料の室温強度全滅するが、この低減
さf′L九強度はより高い温度まで保持される。結晶化
によって強度が低下する理由は完全には判明していない
が、おそらくは結晶状YAGはもとのガラス−そnが結
晶状YAGに置換され九−よりも小さい容積を占有する
、すなわち結晶化により小さい亀裂(フラックス)が残
る、ためであると考えられろう粒界相はこれらの材料に
おける必要悪であり、これはか\る緻密化法の残存物(
remnant )である。
At temperatures above roo℃, this glass begins to soften,
Strength decreases. The glass/sialon can be crystallized by heat treatment at temperatures up to 1300'C. In the case of β'-sialon and glass, the glass crystallizes to give Y5At50,2 (termed itrogarnet or YAG) and a small amount of additional β'-sialon. In the case of glass/0'-sialon,
This crystallization results in the formation of Y2Si207 (yttrium disilicate) and a small amount of additional O'-sialon. This crystallization process destroys the room temperature strength of the material, but this reduced strength is retained up to higher temperatures. The reason why the strength decreases with crystallization is not completely clear, but it is probably because the crystalline YAG is replaced by the crystalline YAG and occupies a smaller volume than the original glass, i.e. due to crystallization. The waxy grain boundary phase is a necessary evil in these materials, thought to be due to the fact that smaller cracks (fluxes) remain, which are the residues of such densification processes (
Remnant).

別の有用なセラミックス系は正方晶ジルコニアZ r 
02  に基づくものである。正方晶ジルコニアは典型
的にはムライト、アルミナ又は立方晶ジルコニアからな
るマトリックス中に分散されている。
Another useful ceramic system is tetragonal zirconia Zr
It is based on 02. Tetragonal zirconia is typically dispersed in a matrix of mullite, alumina or cubic zirconia.

正方晶ジルコニアは転移強靭化法として既知の方法によ
って強靭化される。基本的には、この複合体を高温(少
なくとも1100℃)で焼成処理して該セラミック物質
を緻密化せしめるとジルコニアはその高温正方晶形で存
在する。冷却すると、正方晶ジルコニアはその低温単科
晶形に転移しようとする(が成功しない)。すなわち、
マトリックスがジルコニア1r:U温で準安定である正
方晶形に拘束せしめる。この転移は各ジルコニア結晶の
容積の3〜!容量チ程度の増加を伴う。これはむしロフ
レストレスドコンクリートのような圧縮応力をマトリッ
クス全体に付与するという効果をもたらす。か\るセラ
きツクス中に生ずる亀裂、はいずれも正方晶から単斜晶
への転移の引金として作用する傾向があり、この転移は
圧縮応力を生じ、その結果亀裂を閉止する傾向を与える
。この方法はマトリックスが高剛性であるはどより効率
的となる。何故ならば、高剛性のマトリックスは室温に
おいて準安定的な正方晶形t−zり良好に拘束し得るか
らである。この方法は高温では効果が低下し、200℃
以上では強靭化は全く達成されない。というのは、高温
では正方晶ジルコニアは準安定ではなくて安定な状態に
あるからである。
Tetragonal zirconia is toughened by a method known as transfer toughening. Essentially, the composite is fired at high temperatures (at least 1100° C.) to densify the ceramic material and the zirconia exists in its high temperature tetragonal form. Upon cooling, tetragonal zirconia attempts (but fails) to transform into its low-temperature monocrystalline form. That is,
The matrix of zirconia is constrained to a tetragonal form which is metastable at 1r:U temperature. This transition is 3 ~! of the volume of each zirconia crystal! Accompanied by an increase in capacity of about 1. This has the effect of imparting compressive stress throughout the matrix, similar to that of unstressed concrete. Any cracks that form in such ceramics tend to trigger a tetragonal to monoclinic transition, which creates compressive stresses that tend to close the cracks. . This method becomes more efficient if the matrix is highly rigid. This is because a highly rigid matrix can better constrain the metastable tetragonal tz structure at room temperature. This method becomes less effective at high temperatures;
Above this, toughening will not be achieved at all. This is because at high temperatures, tetragonal zirconia is not metastable but stable.

ジルコニアによって強靭化されたシアロンは剛性である
(かつ硬質であり、しかも強度が大である)ばかシでな
く、さらに最初はきわめて強靭であるのでシアロンをジ
ルコニアによって強靭化せしめることは望ましいことで
あったが、同時にジルコニアがβ′−シアロンと化学的
に反応して部分的に酸窒化ジルコニウム(zircon
ium oxynitri −des )に還元される
ことも既に当業者によって認めらnている。
Siaron toughened with zirconia is not only rigid (hard and strong, but also very strong), and is initially extremely strong, so it is desirable to toughen Siaron with zirconia. However, at the same time, zirconia chemically reacts with β'-sialon to partially form zirconium oxynitride (zircon).
It has already been recognized by those skilled in the art that the reduction to oxynitri-des) is also possible.

今般、本発明者らは、驚くべきことに、0′−シアロン
はジルコニアと反応せず、代シにジルコニアとともに安
定な複合体を形成する事実f:gめ友。
The present inventors have now surprisingly discovered the fact that 0'-sialon does not react with zirconia and instead forms a stable complex with zirconia.

本発明はこの知見に基づいて達成さf’L友ものである
The present invention has been achieved based on this knowledge.

し友がって、本発明は、ジルコニア及びO′−シアロン
又は酸窒化珪素の複合体を含有してなるセラミック材料
を提供するものである。
Accordingly, the present invention provides a ceramic material containing a composite of zirconia and O'-sialon or silicon oxynitride.

本発明のセラミック材料は組成物の全容量に基づいてs
−、、yz容量−のジルコニアを含有し得る。
The ceramic material of the present invention has s based on the total volume of the composition.
-, yz capacity - may be contained.

本発明に従うセラミック材料はげ一シアロンマトリック
ス中のジルコニアの分散体からなることができ、か\る
分散体はジルコニアの量が組成物の全容量に基づいてj
〜30容量チ、好ましくはlj−コj容量係である場合
に得らnる。
The ceramic material according to the invention may consist of a dispersion of zirconia in a sialon matrix, such dispersion having an amount of zirconia based on the total volume of the composition.
~30 capacitances, preferably lj - coj capacitances.

本発明のセラミック材料ハO′−シアロンマトリックス
中にジルコニアとイツトリア、セリア、酸化ランタン、
酸化カルシウム、酸化マグネシウム又は稀土類金属酸化
物との固溶体を含有し得る。
The ceramic material of the present invention contains zirconia, yttoria, ceria, lanthanum oxide in the O′-sialon matrix.
It may contain solid solutions with calcium oxide, magnesium oxide or rare earth metal oxides.

本発明はさらに、ジルコン、窒化珪素及び随意成分とし
てアルミナ又はアルミナの前駆体を、場合によっては反
応焼結助剤(a reaction sinte−ri
ng aid )又はその前駆体の存在下に/ !OO
T:、〜/7!rO℃の範囲の温度において反応焼結せ
しめることからなる前記定義したセラミック材料の製造
法を提供するものである。
The present invention further provides zircon, silicon nitride and optionally alumina or a precursor of alumina, optionally with a reaction sintering aid.
ng aid ) or its precursor/! OO
T:,~/7! There is provided a method for producing a ceramic material as defined above, which comprises reactive sintering at a temperature in the range of rO<0>C.

金属酸化物焼結助剤の主たる作用はジルコニアと固溶体
を形成することである。たとえば、焼結助剤はアルミナ
と及び窒化珪素上のシリカ表面層とまず反応して一時的
な(transsent )液相を形成する、この液相
は窒化珪素及びジルコンを溶解しそしてその溶液からジ
ルコニア及び0′−シアロンを沈澱せしめるものである
The main function of the metal oxide sintering aid is to form a solid solution with zirconia. For example, the sintering aid first reacts with the alumina and with the silica surface layer on the silicon nitride to form a transient liquid phase that dissolves the silicon nitride and zircon and removes the zirconia from the solution. and 0'-sialon.

本方法において使用される焼結助剤は、たとえばイツト
リア、セリア、酸化ランタン、酸化カルシウム、酸化マ
グネシウム又は稀土類金属酸化物又はこれらの化合物の
いずnかの前駆体であり得る。たとえば、本発明者等は
前記本発明の方法において使用されるアルミナと焼結助
剤とをスピネルの使用によって提供し得ることを認めた
The sintering aid used in the method can be, for example, itria, ceria, lanthanum oxide, calcium oxide, magnesium oxide or rare earth metal oxides or precursors of any of these compounds. For example, the inventors have recognized that the alumina and sintering aid used in the method of the present invention can be provided by the use of spinel.

本発明の方法に使用するに好ましいスピネルはマグネシ
ウム、カルシウム又はノ々リウムノスビネルであり、弐
MgAt204の化合物の使用が特に好ましい。
Preferred spinels for use in the process of the invention are magnesium, calcium or nororium nosbinel, with the use of compounds of 2MgAt204 being particularly preferred.

スピネルは焼結される混合物中に、最終のO′−シアロ
ンマトリックス中に所望量のアルミニウムを与えるに足
る量で配合さnる。したがって、スビネルはジルコン及
び窒化珪素の重量に基づいて70重量%までの量で、好
ましくは6〜♂重食チの量で使用することが好ましい。
The spinel is incorporated into the mixture to be sintered in an amount sufficient to provide the desired amount of aluminum in the final O'-sialon matrix. Therefore, it is preferred that Subinel be used in an amount of up to 70% by weight based on the weight of zircon and silicon nitride, preferably in an amount of 6 to 10% by weight.

上記本発明の方法に従って反応焼結さnる混合物中に配
合される種々の成分の他の前駆体も使用することができ
る、したがって、たとえば、α−シアロンマトリツクス
中のジルコニアの分散体からなる本発明のセラミック材
料はジルコン、窒化珪素、金属珪酸塩及びアルミナの混
合物を反応焼結することによって製造することができる
Other precursors of the various components incorporated into the reaction-sintered mixture according to the method of the invention described above can also be used, thus e.g. from a dispersion of zirconia in an α-sialon matrix. The ceramic material of the present invention can be produced by reactive sintering of a mixture of zircon, silicon nitride, metal silicate and alumina.

金属珪酸塩は、たとえばカルシウム、マグネシウム又は
バリウムの珪酸塩であり得る。金属珪酸塩は焼結温度ま
で加熱すると若干のジルコン及び窒化珪素と反応して液
相を形成し、こnが溶解−沈澱機構によって反応及び緻
密化全助長するものであることが認めらnるであろう。
The metal silicates can be, for example, calcium, magnesium or barium silicates. It has been found that when metal silicates are heated to sintering temperatures, they react with some zircon and silicon nitride to form a liquid phase, which promotes the reaction and densification through a dissolution-precipitation mechanism. Will.

焼結助剤として使用し得る酸化物はまた焼結条件下で酸
化物に分解する前駆体物質、友とえば炭酸塩又は炭酸水
素塩vr:、よっても提供し得る。友とえば、焼結助剤
としての酸化カルシウム及び酸化マグネシウムはそれぞ
n炭酸カルシウム及び炭酸マグネシウムによって提供し
得る。
Oxides which can be used as sintering aids can also be provided with precursor substances, such as carbonates or bicarbonates, which decompose under the sintering conditions into oxides. For example, calcium oxide and magnesium oxide as sintering aids can be provided by calcium carbonate and magnesium carbonate, respectively.

本発明者らはさらに、前述し九本発明の方法においてジ
ルコン(ZrS+04)を使用する代りにジルコニアl
Zr0□)及びシリカ(5iO7)の混合物を使用し得
ることを認め友。この修正法はジルコンの場合にはZ 
r02対5iOzの比が固定さnるに対し、ジルコニア
対シリカの比54?:所要に応じて変更し得るという利
点を有する。このことはある場合には特に有利である。
The present inventors further discovered that instead of using zircon (ZrS+04) in the method of the present invention as described above, zirconia l
Friend acknowledged that a mixture of Zr0□) and silica (5iO7) could be used. This modification method is Z in the case of zircon.
While the ratio of r02 to 5iOz is fixed, the ratio of zirconia to silica is 54? : It has the advantage of being able to be changed as required. This is particularly advantageous in certain cases.

し念がって本発明はさらに、ジルコニア、シリカ、窒化
珪素及び随意成分としてアルミナ又はその前駆体を含有
する混合物を、場合によっては焼結反応助剤又はその前
駆体の存在下で、1soo℃〜/7jO℃の温度で反応
、焼結せしめること全特徴とするジルコニア及び0′−
シアロン又は酸窒化珪素の複合体を含んでなるセラミッ
ク材料の製造法を提供するものである。
Therefore, the present invention further provides that a mixture containing zirconia, silica, silicon nitride and optionally alumina or its precursor is heated at 1 soo C., optionally in the presence of a sintering reaction aid or its precursor. Zirconia and 0'- which are characterized by being reacted and sintered at a temperature of ~/7jO℃
A method of manufacturing a ceramic material comprising a composite of sialon or silicon oxynitride is provided.

本発明に従う上記の変形法で使用さnる反応焼結助剤又
はその前駆体は前述したごときものである。さらに、こ
の方法において使用されるアルミナと焼結助剤とは化合
物の形、たとえば前述し九ごときスピネルの使用によっ
て提供することができる。
The reactive sintering aids or precursors thereof used in the above variant process according to the invention are as described above. Additionally, the alumina and sintering aids used in this method can be provided in compound form, such as through the use of spinels such as those described above.

実施例 つぎに本発明を実施例によってさらに説明する。Example Next, the present invention will be further explained by examples.

実施例1 つぎの組成物音イソプロパツール中で3fiのジルコニ
ア製混合媒体を用いて一2弘時間ゼールミル処理し几。
Example 1 The following composition was milled in an isopropyl solution for 12 hours using 3fi zirconia mixed media.

このスラIJ  Q平なべ上で乾燥しそして得られる粉
末f−20,000psi でアイソスタチックプレス
(ラバープレス)によりビレットに成形し友。
The slurry was dried on an IJQ pan and the resulting powder was formed into a billet using an isostatic press (rubber press) at 20,000 psi.

窒化珪素対ジルコン対アルミナの比を一定に保持し、一
方イットリア含量fOJ重tチから20重量%まで変動
させた。
The silicon nitride to zircon to alumina ratio was kept constant while the yttria content was varied from 1 to 20% by weight.

組成物A ジルコン     j 6.0 y 窒化珪素     j i’j f アルミナ      弘、72゛ イツトリア     o、r y 組成物B ジルコン     !!、コ? 窒化珪素     3g、3? アルミナ      弘、62 イツトリア     /、!f (ZrO□に基づいて併重1%) 組成物C ジルコン     j j、コ2 窒化珪素     j fOy アルミナ      弘、62 イツトリア     2.−1 (ZrO2に基づいて6重it%) 組成物D ジルコン     よ弘、+r? 窒化珪素     J 7,7 g アルミナ      弘、62 イツトリア     3.0f (Zr02に基づイテf重ii1%) 組成物E ジルコン     j弘、弘を 窒化珪素     37.弘? アルミナ      弘、jt イツトリア     3.7F (ZrO2に基づいて10重tqb) 組成物F ジルコン     !コ、j f 窒化珪素     j A、/ f アルミナ      弘、参2 イツトリア     7.Of < ZrO2K基づいてλ0il−1196)上述の各
組成物を炭素発熱休炉(carbon elem−en
t furnace )中で/700℃でj時間焼[し
た。
Composition A Zircon j 6.0 y Silicon nitride j i'j f Alumina Hiroshi, 72゛Itria o,ry Composition B Zircon! ! ,Ko? Silicon nitride 3g, 3? Hiroshi Alumina, 62 Itztoria /,! f (weight 1% based on ZrO□) Composition C Zircon j j, Co2 Silicon nitride j fOy Alumina Hiroshi, 62 Ittria 2. -1 (6 weight it% based on ZrO2) Composition D Zircon Yohiro, +r? Silicon nitride J 7,7 g Alumina Hiroshi, 62 Ittria 3.0f (Ite f weight II 1% based on Zr02) Composition E Zircon J Hiroshi, Hiroshi silicon nitride 37. Hiro? Alumina Hiroshi, jt Ittria 3.7F (10 weight tqb based on ZrO2) Composition F Zircon! Co, j f Silicon nitride j A, / f Alumina Hiroshi, Part 2 Ittoria 7. Of < λ0il-1196 based on ZrO2K) each of the above compositions was
The mixture was baked at /700°C for j hours in a t furnace.

焼成し、粉砕し友セラミックスのX線回折図から、イン
ドリウム無添加の場合はジルコニアは微量の窒素−安定
化された立方晶ジルコニアを含む単斜晶形であることが
認めらnた。正方晶ジルコニアのtaイツトリア含量と
ともに増加して組成物Eの場合にはりj%以上に達し次
。組成物EについてのX線回折図を第7図に示す。こ°
のX線回折図は鋼にαX線照射により得らf17’tH
ものである。
From the X-ray diffraction pattern of the fired and ground ceramics, it was found that in the case of no addition of indium, the zirconia was in the monoclinic form containing a trace amount of nitrogen-stabilized cubic zirconia. The content of tetragonal zirconia increases with the ytria content, reaching more than j% in the case of composition E. The X-ray diffraction pattern for Composition E is shown in FIG. This °
The X-ray diffraction pattern of f17'tH was obtained by irradiating steel with α-X rays.
It is something.

気孔率及び密度は第2図に示す。イツ) IJアの添加
量が少ない場合には、完全な緻密化を与えるには不十分
な一時的液相が形成される。イツトリウムの添加量が中
程度である場合には、セラミックスは部分的に緻密化さ
n、−アイソ) IJウムの添加量が多い場合にはセラ
ミックスは25%以上緻密化される。この場合大部分の
ジルコニアは正方晶ジルコニアとして安定化されている
The porosity and density are shown in FIG. If the amount of IJA added is small, an insufficient temporary liquid phase is formed to provide complete densification. When the addition amount of yttrium is moderate, the ceramic is partially densified. When the addition amount of IJ is large, the ceramic is densified by more than 25%. In this case, most of the zirconia is stabilized as tetragonal zirconia.

実施例− ジルコン(jj、4’f>、窒化珪素(J ir、i 
r )及ヒマグネシウムスピネル、 MgAt204 
、16.44 ? )を−緒に十分混脚しそして20,
000 ps iでアイソスタチックプレスによりビレ
ットに成形し友。ついで、これらのビレットを7100
℃の温度で3時間焼成し次。この温匿で焼成された生成
物はO′−シアロンマトリックス中に分散されたジルコ
ニアであつ次。この生成物の電子顕微鏡写真は倍率so
o。
Examples - Zircon (jj, 4'f>, silicon nitride (J ir, i
r) and magnesium spinel, MgAt204
, 16.44? ) and 20,
Formed into a billet using an isostatic press at 000 psi. Then, these billets were made into 7100
Next, bake for 3 hours at a temperature of ℃. The thermally calcined product is zirconia dispersed in an O'-sialon matrix. An electron micrograph of this product is shown at a magnification of so
o.

倍においてガラス粒界相を示した。It showed a glass grain boundary phase at 100% magnification.

実施例3 ジルコニア(J 6.j f ) 、シリカ(/ 7j
 f )。
Example 3 Zirconia (J 6.j f ), silica (/ 7j
f).

窒化珪素(37,参t)、アルミナ(弘、jf)及びイ
ツトリア(7,7f > f−緒に十分混和しそして2
0.000ps+でアイソスタチックプレスによりビレ
ットに成形した。ついでこのビレットf1750℃で3
時間焼成した。かく得られる生成物Fio’−シアロン
マトリックス中に分散されたジルコニアであり、その密
度FiJ、j t f7<−であつ友。
Silicon nitride (37, reference), alumina (Hiroshi, JF) and itria (7,7f > f) are thoroughly mixed together and 2
It was formed into a billet using an isostatic press at 0.000 ps+. Next, this billet f1750℃3
Baked for an hour. The product Fio' thus obtained is zirconia dispersed in a sialon matrix, with a density FiJ, j t f7<-.

実施例参 ジルコン(4LD、Of ) 、シリカ(2,0f)、
窒化珪素(弘6.Of ) 、アルミナ(!、jf )
及びイツトリア(2,2f )を十分に混和しそして2
0,000pSiでアイソスタチックプレスによりビレ
ットに成形し友。ついでこのビレッ)?/700℃で3
時間焼成した。生成物は十分に緻密であり、lj容ik
チのジルコニア及びtj容量チのO′−シアロンの組成
を有してい比。
Examples Zircon (4LD, Of), Silica (2,0f),
Silicon nitride (Hiro6.Of), alumina (!, jf)
and Ittria (2,2f) are thoroughly mixed and 2
Formed into a billet using isostatic press at 0,000 pSi. Next, this billet)? /3 at 700℃
Baked for an hour. The product is sufficiently dense, lj volume ik
It has a composition of zirconia of 1 and O'-sialon of tj capacity.

実施例! ジルコニア(76,7f ) 、シリカ(17,りt)
l窒化珪素C≠1Jt)及びイツトリア(J、7 y 
)を−緒に十分混和しそして、20,000 psi 
でアイソスタチックプレスによりビレットに成形し友。
Example! Zirconia (76,7f), silica (17,rit)
l silicon nitride C ≠ 1 Jt) and ittria (J, 7 y
) were thoroughly mixed together and heated to 20,000 psi.
It is then formed into a billet using an isostatic press.

ついでこのビレットを7700℃で5時間焼成した、こ
の生成物は酸窒化珪素マ) IJラックス中分散さnた
ジルコニアであり、その密度ij J、J 6 f/d
(であった。
This billet was then calcined at 7700° C. for 5 hours, and the product was zirconia dispersed in silicon oxynitride matrix, with a density of ij J, J 6 f/d.
(Met.

実施例6 ジルコニア(37,りt)、シリカ(/ 1.j f 
+。
Example 6 Zirconia (37, rit), silica (/1.j f
+.

窒化珪素(3r、りt)及びアルミナ(弘、72)を十
分に混和しそして20,000 psiでアイソスタチ
ックプレスによシビレットに成形し友。ついでこのビレ
ット47700℃で5時間焼成し友。生成物は3.弘7
 t/dlの密度を有してい友。
Silicon nitride (3R, Rit) and alumina (Hiroshi, 72) were thoroughly mixed and formed into a solid shape using an isostatic press at 20,000 psi. Next, this billet was fired at 47,700℃ for 5 hours. The product is 3. Hiro 7
It has a density of t/dl.

第3図は鋼f、a線照射を用いて得らnたこの組成物の
X線回折図である。このX線回折図は痕跡量の酸窒化ジ
ルコニウムに相当するごく小さいピーク′frJO°に
有する以外、すべて単斜晶ジルコニアのみであることを
示している。(イツトリアで安定化さf′したZr02
(正方晶Zr02)もま友この位tlHcビークを示す
ので、この組成物からはイットリアを除外し友ものであ
る。) 第弘図はこの組成物の倍$1000倍における電子顕微
鏡写真図である。白色の相はジルコニアであり黒色の相
LfiO′−シアロンである。この写真上に示し元標識
は70μm (マイクロメーター)を表わす。
FIG. 3 is an X-ray diffraction pattern of a composition obtained using steel f and a ray irradiation. This X-ray diffraction diagram shows that everything is composed of monoclinic zirconia, except for a very small peak 'frJO° corresponding to a trace amount of zirconium oxynitride. (Zr02 stabilized f' in Ittria
(Tetragonal Zr02) also exhibits a tlHc peak similar to that of a friend, so yttria is excluded from this composition. ) Figure 3 is an electron micrograph of this composition at a magnification of $1,000. The white phase is zirconia and the black phase is LfiO'-sialon. The original label shown on this photo represents 70 μm (micrometer).

ジルコン(26,7f l 、窒化珪素(6/、J f
 )及び窒化アルミニウム(/ 2.Of ) f十分
に混和しそしてλ0,000 p5i でアイソスタチ
ックプレスによりビレットに成形し友。ついでこのビレ
ット−f/700℃でよ時間焼成した。この生成物t′
i/’ −シアロン中に分散さnたジルコニアであり、
3.≠6f/−の密度を有してい友。この組成物はイツ
トリアを添加することなしにきわめて良好に緻密化され
たが、得られる生成物は多量の酸窒化ジルコニウムを含
有してい友。このことは銅にα線照射を用いて得らnた
この組成物のX線回折図である第5図から明らかに認め
得る。J 00におけるピークは酸窒化ジルコニウムに
起因するものである。
Zircon (26,7f l, silicon nitride (6/, J f
) and aluminum nitride (/2.Of) are thoroughly mixed and formed into a billet by isostatic pressing at λ0,000 p5i. This billet was then fired at -f/700°C for a long time. This product t'
i/' - zirconia dispersed in sialon;
3. It has a density of ≠6f/-. Although this composition was very well densified without the addition of itria, the resulting product contained a large amount of zirconium oxynitride. This can be clearly seen from FIG. 5, which is an X-ray diffraction pattern of the composition obtained by irradiating copper with α-rays. The peak at J 00 is due to zirconium oxynitride.

ジルコニアの2!el1.まではこの組成物中において
窒素により安定化さnてhる。
Zirconia 2! el1. This composition is stabilized by nitrogen.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は実施例/の組成物Eの焼結粉砕したセラミック
材料のX@回折図、第2図はイツ) IJア添加量と得
らnるセラミック材料の気孔率及び密度との関係を示す
グラフ、第3図は実施例6で得らまたセラミック材料の
XIM回折図、第ψ図はこの材料の電子顕微鏡写真図、
第!因は比較実施例7で得らnた従来技術によるセラミ
ック材料のX線回折図である。 /ング!。 イツトリア含量(Zr02含nに基づく重速%)i21
面の浄C:(内容に変更なし) 第  4  図 手続ンrn正書(方式) 1、Ii件の表示 昭和62年特 j 願 第130031、発明の名称 セラミック材料及びその¥J造法 3、補正をする省 事f1どの関係    特許出願人 任 所  イギリス国、ロンドン、イー・シイ・2・ブ
イ。 7・エイ・ディ、グレシャム・ストリート14名 称 
  クツクソン・グループ・ビーエルシー6、補正の対
象 明細書の図面の簡単な説明の欄及び図面7、補正の内容 (1)明細書、第20頁第8行〜第9行の1第4図は・
・・・・・・・・写真図、」を「第4図は同じ〈実施例
6で得られたセラミック材料の結品の構造の倍率100
0倍における電子顕微鏡写真、」と補正する。 (2)第4図を別紙の通り補正する。 尚、出願人の代表化の氏名を記載したl11iff及び
代pH権を証明する内面については昭和62年7月22
日付提出の手続補正書(方式)に添(!J L ’U 
l聞出済で寸。
Figure 1 shows the X@ diffraction diagram of the sintered and crushed ceramic material of composition E in Example 2, and Figure 2 shows the relationship between the amount of IJA added and the porosity and density of the resulting ceramic material. The graph shown in Figure 3 is an XIM diffraction diagram of the ceramic material obtained in Example 6, Figure ψ is an electron micrograph of this material,
No.! The cause is the X-ray diffraction pattern of the ceramic material according to the prior art obtained in Comparative Example 7. /Ng! . Ittria content (Gravity % based on Zr02 content n) i21
Surface cleaning C: (no change in content) Fig. 4 Procedural procedure rn official book (method) 1, Indication of Ii 1985 Special J Application No. 130031, Title of invention Ceramic materials and their manufacturing method 3, Ministry to make amendments F1 Which relationship Patent applicant's office Location: E.C.2.Buy, London, United Kingdom. 7.A.D., 14 Gresham Street Name
Kutukuson Group LLC 6, Brief description of drawings in the specification subject to amendment and Drawing 7, Contents of amendment (1) Specification, page 20, lines 8 to 9, 1, Figure 4 is・
. . . Photographic diagram," is replaced by "Figure 4 is the same (100 magnification of the structure of the ceramic material obtained in Example 6).
"Electron micrograph at 0x magnification." (2) Correct Figure 4 as shown in the attached sheet. In addition, the l11iff stating the applicant's representative name and the inside certifying the substitute pH right are dated July 22, 1986.
Attached to the procedural amendment (method) submitted on the date (!J L'U
I have already received the information.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.ジルコニア及びO′−シアロン又は酸窒化珪素の複
合体を含有してなることを特徴とするセラミック材料。
1. A ceramic material comprising a composite of zirconia and O'-sialon or silicon oxynitride.
2.組成物の全容量に基づいて5〜95容量%のジルコ
ニアを含有する特許請求の範囲第1項記載のセラミック
材料。
2. Ceramic material according to claim 1, containing from 5 to 95% by volume of zirconia, based on the total volume of the composition.
3.α−シアロンマトリツクス中のジルコニアの分散物
からなる特許請求の範囲第1項又は第2項記載のセラミ
ック材料。
3. A ceramic material according to claim 1 or 2, comprising a dispersion of zirconia in an α-sialon matrix.
4.組成物の全容量に基づいて5〜30容量%、好まし
くは15〜25容量%のジルコニアを含有する特許請求
の範囲第3項記載のセラミック材料。
4. Ceramic material according to claim 3, containing from 5 to 30% by volume of zirconia, based on the total volume of the composition, preferably from 15 to 25% by volume.
5.複合体がジルコニアとイツトリア、セリア、酸化ラ
ンタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム又は稀土類
金属酸化物との固溶体をその中に含有する特許請求の範
囲第1項ないし第4項のいずれかに記載のセラミック材
料。
5. Ceramic according to any one of claims 1 to 4, wherein the composite contains therein a solid solution of zirconia and yttria, ceria, lanthanum oxide, calcium oxide, magnesium oxide or rare earth metal oxide. material.
6.ジルコン、窒化珪素及び随意成分としてアルミナ又
はその前駆体を、焼結反応助剤又はその前駆体の存在又
は不存在下で、1500℃〜1750℃の温度で反応、
焼結せしめることを特徴とするジルコニア及びO′−シ
アロン又は酸窒化珪素の複合体を含んでなるセラミック
材料の製造法。
6. reacting zircon, silicon nitride and optionally alumina or its precursor at a temperature of 1500°C to 1750°C in the presence or absence of a sintering reaction aid or its precursor;
A method for producing a ceramic material comprising a composite of zirconia and O'-sialon or silicon oxynitride, characterized in that it is sintered.
7.ジルコニア、シリカ、窒化珪素及び随意成分として
アルミナ又はその前駆体を含有する混合物を、焼結反応
助剤又はその前駆体の存在又は不存在下で、1500℃
〜1750℃の温度で反応、焼結せしめることを特徴と
するジルコニア及びO′−シアロン又は酸窒化珪素の複
合体を含んでなるセラミック材料の製造法。
7. A mixture containing zirconia, silica, silicon nitride and optionally alumina or its precursor is heated at 1500°C in the presence or absence of a sintering reaction aid or its precursor.
A method for producing a ceramic material comprising a composite of zirconia and O'-sialon or silicon oxynitride, characterized in that it is reacted and sintered at a temperature of ~1750C.
8.焼結助剤がイツトリア、セリア、酸化ランタン、酸
化カルシウム、酸化マグネシウム又は稀土類金属酸化物
である特許請求の範囲第6項又は第7項記載の製造法。
8. 8. The manufacturing method according to claim 6 or 7, wherein the sintering aid is yttria, ceria, lanthanum oxide, calcium oxide, magnesium oxide, or a rare earth metal oxide.
9.反応に供されるアルミナ及び焼結助剤をスピネルの
ような化合物の使用によつて提供する特許請求の範囲第
1項記載の製造法。
9. 2. A method as claimed in claim 1, wherein the alumina and sintering aid used in the reaction are provided by the use of a compound such as spinel.
10.スピネルがマグネシウム,カルシウム又はバリウ
ムのスピネルである特許請求の範囲第9項記載の製造法
10. 10. The manufacturing method according to claim 9, wherein the spinel is a magnesium, calcium or barium spinel.
11.焼結反応助剤用に供される前駆体が酸化カルシウ
ム,酸化マグネシウム又は稀土類金属酸化物の前駆体で
ある特許請求の範囲第6項ないし第10項のいずれかに
記載の製造法。
11. 11. The manufacturing method according to any one of claims 6 to 10, wherein the precursor used as a sintering reaction aid is a precursor of calcium oxide, magnesium oxide, or a rare earth metal oxide.
12.スピネルを焼結される混合物中に窒化珪素の重量
に基づいて10重量%までの量で含有せしめる特許請求
の範囲第9項ないし第11項のいずれかに記載の製造法
12. 12. Process according to any of claims 9 to 11, characterized in that spinel is included in the mixture to be sintered in an amount of up to 10% by weight, based on the weight of silicon nitride.
13.ジルコン,窒化珪素,アルミナ及び金属珪酸塩の
混合物を反応、焼結せしめることを特徴とするジルコニ
ア及びα−シアロン又は酸窒化珪素の複合体を含んでな
るセラミック材料の製造法。
13. A method for producing a ceramic material comprising a composite of zirconia and α-sialon or silicon oxynitride, characterized in that a mixture of zircon, silicon nitride, alumina and a metal silicate is reacted and sintered.
14.金属珪酸塩がカルシウム,マグネシウム又はバリ
ウムの珪酸塩である特許請求の範囲第13項記載の製造
法。
14. 14. The method according to claim 13, wherein the metal silicate is a calcium, magnesium or barium silicate.
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