JPS6319471B2 - - Google Patents
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- JPS6319471B2 JPS6319471B2 JP54021989A JP2198979A JPS6319471B2 JP S6319471 B2 JPS6319471 B2 JP S6319471B2 JP 54021989 A JP54021989 A JP 54021989A JP 2198979 A JP2198979 A JP 2198979A JP S6319471 B2 JPS6319471 B2 JP S6319471B2
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Description
本発明は炭化珪素質焼結体に関するものであ
る。特には、成形し、無加圧で焼結するいわゆる
通常焼成の方法により得られる緻密な炭化珪素質
常圧焼結体に関するものである。 炭化珪素質焼結体は、エンジニアリングセラミ
ツクスの１つとして窒化珪素質焼結体と共に有望
なものとして期待されているものであり、炭化珪
素質焼結体ないしはその製造方法に関して多くの
提案がなされている。炭化珪素は窒化珪素以上に
焼結しにくいセラミツクスであるために、多くの
提案はそのほとんどがホツトプレス法ないしはホ
ツトプレス法によつて得られる焼結体に関するも
のである。一部、炭素、炭化硼素などを含む常圧
焼結体も提案されているが、未だ充分な性能を有
するものは得られていない。さて、エンジニアリ
ングセラミツクスとして要求されるものは一般に
複雑な形状で苛酷な条件に耐えるものであること
が必要であり、この点ホツトプレスによる方法は
不適当である。周知の如く、強度等の物性はホツ
トプレス法によるものの方が優れているが、ホツ
トプレス法は形状の任意性に劣るという短所の故
に、未だ真に有用なエンジニアリングセラミツク
スとしての炭化珪素焼結体は得られていない。 そこで、本発明者はホツトプレス法によらない
通常焼成の方法によつてでもホツトプレス品と同
程度の特性をもつた炭化珪素焼結体を見出すこと
を目的に実験を重ねた結果、本発明に至つたもの
で、本発明は、ａ族元素の酸化物（第２成分）
0.1〜50重量％とアルミニウム、アルミニウム化
合物、硼素、硼素化合物、ベリリウム、ベリリウ
ム化合物から選ばれる１種以上（第３成分）0.1
〜25重量％、残部が炭化珪素（第１成分）からな
る炭化珪素質常圧焼結体を要旨とするものであ
る。 高強度の炭化珪素質焼結体をうる方法はいくつ
か提案されており、その１つに特公昭48−7486号
で開示されているａ族元素の酸化物を添加する
方法がある。この方法は、繊維補強構造をもたせ
ることにより高強度化を狙つたものである。しか
しながら、この方法では実施例からも分る通り、
21.3〜24.5Kg／mm2程度の抗折強度しか得られず、
普通にホツトプレス法で得られる50Kg／mm2以上と
いう高強度にははるかに及ばず、エンジニアリン
グセラミツクスとして実用上も未だ不充分なもの
である。 そこで、本発明者は、ａ族元素の酸化物を用
いる系に関して、より高強度を達成しうる炭化珪
素質常圧焼結体について種々検討を加えた結果、
第２成分であるａ族元素の酸化物の他に第３成
分としてアルミニウム、硼素、ベリリウム及びこ
れらの化合物を含むものが本目的を達成するに好
適なものであることを見出した。 即ち、本発明は、0.1〜50重量％、好ましくは
0.5〜30重量％のａ族元素の酸化物（第２成分）
と、0.1〜25重量％、好ましくは0.5〜20重量％の
アルミニウム、アルミニウム化合物、硼素、硼素
化合物、ベリリウム、ベリリウム化合物から選ば
れる１種以上（第３成分）、残部が炭化珪素から
なる炭化珪素質常圧焼結体が高密度かつ高強度を
有することを見出したことによりなされたもので
ある。 ａ族元素の酸化物（第２成分）は炭化珪素の
の焼結助剤として機能するものであるが、0.1重
量％以下ではほとんど焼結助剤としての役割をは
たさず、また、50重量％以上ではａ族元素の酸
化物が多くなりすぎ、例えば、低膨脹性という炭
化珪素本来の好ましい特性を失うこととなる。
ａ族元素の酸化物の中でも酸化イツトリウム、酸
化セリウム、酸化イツテルビウム、酸化デイスプ
ロシウム、酸化トリウムわけても酸化イツトリウ
ムが最も好ましいものである。 また、アルミニウム、アルミニウム化合物、硼
素、硼素化合物、ベリリウム、ベリリウム化合物
（第３成分）はａ族元素の酸化物の焼結助剤の
効果を助長するものである。即ち、ａ族元素の
酸化物の焼結助剤としての効果が前述の如く未だ
不充分であり、また、焼結体の高強度化という点
からも充分な効果をもちえないものである所をこ
れらの第３成分を特定量含有せしめることによ
り、焼結が充分に行われることになり、また焼結
体の高強度化が達成される。即ち、これらの第３
成分が量的に0.1〜25重量％含有されることが必
要で、0.1重量％以下では、これらの第３成分を
添加する効果がみられず、また25重量％以上含有
せしめても、目的とする効果がそれ以上発揮でき
ず、逆に炭化珪素の粒界に低融点化合物が多く形
成されることから、焼結体の特性（低膨脹性、高
強度性など）を劣化せしめることになる。 さらに、アルミニウム化合物としては、酸化ア
ルミニウム、炭化アルミニウム、硼素化合物とし
ては炭化硼素、酸化硼素、ベリリウム化合物とし
ては炭化ベリリウムが特に本発明の目的とする所
からみて好ましく、わけても酸化アルミニウムが
最も好ましい。 さらに、本発明の炭化珪素質常圧焼結体には少
量の炭素を含有せしめることも有効である。 本発明の炭化珪素質焼結体を得る方法は、特に
限定されるものではなく、通常の成形工程、焼成
工程を経る方法等が任意に採用できる。 本発明の炭化珪素質焼結体はホツトプレス方法
を採用しなくとも、本発明と異る構成の炭化珪素
のホツトプレス体と同程度の性能を有せしめるこ
とが可能なものである。 例 １〜24 平均粒度0.6μのβ―炭化珪素粉末と第２成分及
び第３成分として第１表に示す割合に混合した原
料粉末を機械プレスにより200Kg／cm2で成形し、
Ar雰囲気中で所定温度、所定時間（第１表に併
記）で焼成した。 得られた常圧焼結体の密度（理論密度に対する
百分率で示す）及び３点曲げ強度の測定値を第１
表に併記する。 例２で得られた常圧焼結体における炭化珪素の
結晶形はα相約80％とβ相約20％からなり、α相
の大部分は4Hタイプであつた。 例１、例３〜10で得られた常圧焼結体における
炭化珪素の結晶形はα相約30〜〜70％とβ相約70
〜30％とからなり、α相の大部分は4Hタイプで
あつた。 例11、例12で得られた常圧焼結体における炭化
珪素の結晶形はβ相約100％であつた。 例 25〜27 β―炭化珪素粉末に代えて、6Hタイプが約80
％を占めるα―炭化珪素粉末（例25）、4Hタイプ
が約80％を占めるα―炭化珪素粉末（例26）、β
―炭化珪素粉末と6Hタイプが約80％を占めるα
―炭化珪素粉末との１：１混合粉末（例27）をそ
れぞれ用いた他は例２と同様にして常圧焼結体を
得た。 得られた常圧焼結体はいずれも95％以上の密度
と45〜65Kg／mm2の曲げ強度を有していた。 また得られた常圧焼結体における炭化珪素の結
晶形は、例25にあつてはα相100％（うち4Hタイ
プ約40％、6Hタイプ約60％）、例26にあつてはα
相100％（うち4Hタイプ約100％）、例27にあつて
はα相約90％（うち4Hタイプ約70％、6Hタイプ
約30％）とβ相約10％であつた。
る。特には、成形し、無加圧で焼結するいわゆる
通常焼成の方法により得られる緻密な炭化珪素質
常圧焼結体に関するものである。 炭化珪素質焼結体は、エンジニアリングセラミ
ツクスの１つとして窒化珪素質焼結体と共に有望
なものとして期待されているものであり、炭化珪
素質焼結体ないしはその製造方法に関して多くの
提案がなされている。炭化珪素は窒化珪素以上に
焼結しにくいセラミツクスであるために、多くの
提案はそのほとんどがホツトプレス法ないしはホ
ツトプレス法によつて得られる焼結体に関するも
のである。一部、炭素、炭化硼素などを含む常圧
焼結体も提案されているが、未だ充分な性能を有
するものは得られていない。さて、エンジニアリ
ングセラミツクスとして要求されるものは一般に
複雑な形状で苛酷な条件に耐えるものであること
が必要であり、この点ホツトプレスによる方法は
不適当である。周知の如く、強度等の物性はホツ
トプレス法によるものの方が優れているが、ホツ
トプレス法は形状の任意性に劣るという短所の故
に、未だ真に有用なエンジニアリングセラミツク
スとしての炭化珪素焼結体は得られていない。 そこで、本発明者はホツトプレス法によらない
通常焼成の方法によつてでもホツトプレス品と同
程度の特性をもつた炭化珪素焼結体を見出すこと
を目的に実験を重ねた結果、本発明に至つたもの
で、本発明は、ａ族元素の酸化物（第２成分）
0.1〜50重量％とアルミニウム、アルミニウム化
合物、硼素、硼素化合物、ベリリウム、ベリリウ
ム化合物から選ばれる１種以上（第３成分）0.1
〜25重量％、残部が炭化珪素（第１成分）からな
る炭化珪素質常圧焼結体を要旨とするものであ
る。 高強度の炭化珪素質焼結体をうる方法はいくつ
か提案されており、その１つに特公昭48−7486号
で開示されているａ族元素の酸化物を添加する
方法がある。この方法は、繊維補強構造をもたせ
ることにより高強度化を狙つたものである。しか
しながら、この方法では実施例からも分る通り、
21.3〜24.5Kg／mm2程度の抗折強度しか得られず、
普通にホツトプレス法で得られる50Kg／mm2以上と
いう高強度にははるかに及ばず、エンジニアリン
グセラミツクスとして実用上も未だ不充分なもの
である。 そこで、本発明者は、ａ族元素の酸化物を用
いる系に関して、より高強度を達成しうる炭化珪
素質常圧焼結体について種々検討を加えた結果、
第２成分であるａ族元素の酸化物の他に第３成
分としてアルミニウム、硼素、ベリリウム及びこ
れらの化合物を含むものが本目的を達成するに好
適なものであることを見出した。 即ち、本発明は、0.1〜50重量％、好ましくは
0.5〜30重量％のａ族元素の酸化物（第２成分）
と、0.1〜25重量％、好ましくは0.5〜20重量％の
アルミニウム、アルミニウム化合物、硼素、硼素
化合物、ベリリウム、ベリリウム化合物から選ば
れる１種以上（第３成分）、残部が炭化珪素から
なる炭化珪素質常圧焼結体が高密度かつ高強度を
有することを見出したことによりなされたもので
ある。 ａ族元素の酸化物（第２成分）は炭化珪素の
の焼結助剤として機能するものであるが、0.1重
量％以下ではほとんど焼結助剤としての役割をは
たさず、また、50重量％以上ではａ族元素の酸
化物が多くなりすぎ、例えば、低膨脹性という炭
化珪素本来の好ましい特性を失うこととなる。
ａ族元素の酸化物の中でも酸化イツトリウム、酸
化セリウム、酸化イツテルビウム、酸化デイスプ
ロシウム、酸化トリウムわけても酸化イツトリウ
ムが最も好ましいものである。 また、アルミニウム、アルミニウム化合物、硼
素、硼素化合物、ベリリウム、ベリリウム化合物
（第３成分）はａ族元素の酸化物の焼結助剤の
効果を助長するものである。即ち、ａ族元素の
酸化物の焼結助剤としての効果が前述の如く未だ
不充分であり、また、焼結体の高強度化という点
からも充分な効果をもちえないものである所をこ
れらの第３成分を特定量含有せしめることによ
り、焼結が充分に行われることになり、また焼結
体の高強度化が達成される。即ち、これらの第３
成分が量的に0.1〜25重量％含有されることが必
要で、0.1重量％以下では、これらの第３成分を
添加する効果がみられず、また25重量％以上含有
せしめても、目的とする効果がそれ以上発揮でき
ず、逆に炭化珪素の粒界に低融点化合物が多く形
成されることから、焼結体の特性（低膨脹性、高
強度性など）を劣化せしめることになる。 さらに、アルミニウム化合物としては、酸化ア
ルミニウム、炭化アルミニウム、硼素化合物とし
ては炭化硼素、酸化硼素、ベリリウム化合物とし
ては炭化ベリリウムが特に本発明の目的とする所
からみて好ましく、わけても酸化アルミニウムが
最も好ましい。 さらに、本発明の炭化珪素質常圧焼結体には少
量の炭素を含有せしめることも有効である。 本発明の炭化珪素質焼結体を得る方法は、特に
限定されるものではなく、通常の成形工程、焼成
工程を経る方法等が任意に採用できる。 本発明の炭化珪素質焼結体はホツトプレス方法
を採用しなくとも、本発明と異る構成の炭化珪素
のホツトプレス体と同程度の性能を有せしめるこ
とが可能なものである。 例 １〜24 平均粒度0.6μのβ―炭化珪素粉末と第２成分及
び第３成分として第１表に示す割合に混合した原
料粉末を機械プレスにより200Kg／cm2で成形し、
Ar雰囲気中で所定温度、所定時間（第１表に併
記）で焼成した。 得られた常圧焼結体の密度（理論密度に対する
百分率で示す）及び３点曲げ強度の測定値を第１
表に併記する。 例２で得られた常圧焼結体における炭化珪素の
結晶形はα相約80％とβ相約20％からなり、α相
の大部分は4Hタイプであつた。 例１、例３〜10で得られた常圧焼結体における
炭化珪素の結晶形はα相約30〜〜70％とβ相約70
〜30％とからなり、α相の大部分は4Hタイプで
あつた。 例11、例12で得られた常圧焼結体における炭化
珪素の結晶形はβ相約100％であつた。 例 25〜27 β―炭化珪素粉末に代えて、6Hタイプが約80
％を占めるα―炭化珪素粉末（例25）、4Hタイプ
が約80％を占めるα―炭化珪素粉末（例26）、β
―炭化珪素粉末と6Hタイプが約80％を占めるα
―炭化珪素粉末との１：１混合粉末（例27）をそ
れぞれ用いた他は例２と同様にして常圧焼結体を
得た。 得られた常圧焼結体はいずれも95％以上の密度
と45〜65Kg／mm2の曲げ強度を有していた。 また得られた常圧焼結体における炭化珪素の結
晶形は、例25にあつてはα相100％（うち4Hタイ
プ約40％、6Hタイプ約60％）、例26にあつてはα
相100％（うち4Hタイプ約100％）、例27にあつて
はα相約90％（うち4Hタイプ約70％、6Hタイプ
約30％）とβ相約10％であつた。
【表】
＊ 比較例
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ａ族元素の酸化物0.1〜50重量％とアルミ
ニウム、アルミニウム化合物、硼素、硼素化合
物、ベリリウム、ベリリウム化合物から選ばれる
１種以上0.1〜25重量％、残部が炭化珪素からな
る炭化珪素質常圧焼結体。 ２ アルミニウム化合物が酸化アルミニウム、炭
化アルミニウムから選ばれるもの、硼素化合物が
炭化硼素、酸化硼素から選ばれるもの、ベリリウ
ム化合物が炭化ベリリウムである特許請求の範囲
第１項記載の炭化珪素質常圧焼結体。 ３ ａ族元素の酸化物が酸化イツトリウム、酸
化イツテルビウム、酸化デイスプロシウム、酸化
セリウム、酸化トリウムから選ばれる１種以上で
あるある特許請求の範囲第１項または第２項記載
の炭化珪素質常圧焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2198979A JPS55116667A (en) | 1979-02-28 | 1979-02-28 | Silicon carbide sintered body |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2198979A JPS55116667A (en) | 1979-02-28 | 1979-02-28 | Silicon carbide sintered body |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55116667A JPS55116667A (en) | 1980-09-08 |
| JPS6319471B2 true JPS6319471B2 (ja) | 1988-04-22 |
Family
ID=12070425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2198979A Granted JPS55116667A (en) | 1979-02-28 | 1979-02-28 | Silicon carbide sintered body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55116667A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02100876U (ja) * | 1989-01-30 | 1990-08-10 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5899172A (ja) * | 1981-12-07 | 1983-06-13 | 株式会社日立製作所 | 電気絶縁基板 |
| JPS58125667A (ja) * | 1982-01-21 | 1983-07-26 | 大森 守 | 複合炭化珪素焼結成形体 |
| FR2549038B1 (fr) * | 1983-07-12 | 1992-05-22 | Japan Metals & Chem Co Ltd | Formes frittees complexes en carbure de silicium et leur procede de fabrication |
| JPS59190268A (ja) * | 1983-12-16 | 1984-10-29 | 旭硝子株式会社 | 炭化ケイ素質焼結体用組成物 |
| JPS60239359A (ja) * | 1984-05-11 | 1985-11-28 | 京セラ株式会社 | 炭化珪素質焼結体及びその製法 |
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|---|---|---|---|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55116667A (en) | 1980-09-08 |
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