JPS63303864A - サイアロン焼結体の製造方法 - Google Patents

サイアロン焼結体の製造方法

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JPS63303864A
JPS63303864A JP62137741A JP13774187A JPS63303864A JP S63303864 A JPS63303864 A JP S63303864A JP 62137741 A JP62137741 A JP 62137741A JP 13774187 A JP13774187 A JP 13774187A JP S63303864 A JPS63303864 A JP S63303864A
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JP
Japan
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sialon
powder
sintered body
sintering
rare
Prior art date
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Pending
Application number
JP62137741A
Other languages
English (en)
Inventor
Tatsuya Shiogai
達也 塩貝
Yukio Kishi
幸男 岸
Mutsuo Hayashi
睦夫 林
Senjo Yamagishi
山岸 千丈
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.)
Taiheiyo Cement Corp
Original Assignee
Nihon Cement Co Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高温において高強度および耐酸化性を有するサ
イアロン質焼結体の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
サイアロン、特にβ−サイアロン焼結体(St6−zA
tzozNs−z )は高温強度、熱衝撃抵抗性、耐酸
化性に優れていることから、エンジン部品やガスタービ
ン部品への応用が盛んに研究されており、将来有望なセ
ラミックスの一つである。
その製造方法の一つとしてβ−サイアロン粉末の成形体
を窒素中、高温で焼結する方法が提案されている。この
方法はβ−サイアロン組成になっている粉末の成形体を
焼結する方法であるため、焼結後の組成が均一で、β−
サイアロン本来の特徴を発揮できると期待されているが
、焼結時に液相ができにくいためか、特にZ=3.0以
下の粉末を用いた場合、強度の低い焼結体しか得られな
いという欠点があった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明者らは強度の高いサイアロン焼結体を得るため鋭
意研究し、特定の添加剤を添加して成形後焼結すること
により目的を達することを見出し、本発明に至った。
〔問題点を解決するための手段〕
すなわち本発明の要旨はサイアロン粉末に、希土類酸化
物、希土類窒化物、At、0.、AtN、MgO,Mg
5N*、ZrO2、ZrNの中から選ばれた一種以上を
添加し、成形後焼結することを特徴とするサイアロン焼
結体の製造方法にある。
以下に本発明の詳細な説明する。
本発明に使用するサイアロン粉末としては、一般的には
S i@ 、AzzozNs−2で表わされる連続固溶
体であるβ−サイアロンを用いるのが好ましく、また、
高強度のサイアロン焼結体を得るためにはZ値が0.5
〜2.5であることが好ましい。
本発明で用・いるβ−サイアロン粉末はいくつかの方法
で合成できる。例えば目的のZ値になるようにSin、
、At!03、カーボンを配合した混合粉末をN2また
はアンモニア雰囲気、1300〜1550℃で焼成し、
還元窒化して合成されたβ−サイアロン粉末またはS 
i (NH)、とAt、 0.、AtN、Atの内一種
または二種を所望のZ値に配合してN、またはNH3中
で焼成して合成したβ−サイアロン粉末または3i、 
fi、t203、AtNを所望のZ値に配合した混合原
料をN、中で窒化して合成されたβ−サイアロン粉末が
挙げられ、その平均粒径は2μm以下が好ましい。2μ
mより大きい粒径のものを使用すると添加剤との混合が
不十分となり、高強度の焼結体を得られないおそれがあ
シ好ましくない。
次に添加剤としては希土類酸化物、希土類窒化物、Mg
O、Mg5Nz、At、 03、AtN、 ZrO2、
ZrNが挙げられる。これらの中の一種以上を選んで使
用する。これらの金属酸化物、金属窒化物はできるだけ
細いものがよく、平均粒径が5μm以下のものがよい。
粒径が5μmを超えるとβ−サイアロン粉末と添加剤と
の混合が不均一になることもあシ、それが焼結体の強度
低下を来すので好ましくない。   ゛ 添加する金属酸化物、金属窒化物の合計重量はβ−サイ
アロン粉末100重量部に対して1〜30重量部配合す
る必要がある。1重量部未満では添加量が少なすぎて効
果が小さく、高強度の焼結体が得られない場合がある。
また30重量部を超えると添加量が多すぎて焼結体の粒
界相が粒成長してかえって強度が低下したシ、ガラス相
が多くなりすぎてβ−サイアロン焼結体本来の特徴であ
る高温強度が低下したり、耐酸化性が低下したシして好
ましくない。
次に本発明によるβ−サイアロン焼結体の製造方法の1
例を説明する。
前記したよりなβ−サイアロン粉末に添加剤として希土
類酸化物、希土類窒化物、MgO1Mg5Nx、At、
 O8、AzN、 ZrO2、ZrNの中から選ばれた
一種以上を適宜配合し、プラスチック裂のボールミル等
慣用の装置を用いて十分混合する。
得られたβ−サイアロン粉末と添加剤の混合物を所望の
形状に成形し、その成形体を窒素、アルゴン等の非酸化
雰囲気の焼結炉あるいは真空の焼結炉に挿入し、160
0〜1900℃、10〜180分程度保持することによ
り所望のサイアロン焼結体をつくることができる。
〔作用〕
本発明の作用機構はまだ明確ではないが、下記のように
推測される。β−サイアロン粉末、特にZ値が低い粉末
の成形体を焼結した場合、焼結中に焼結の原動力となる
液相の生成が少ないため、焼結を十分進行させることが
できず、十分緻密な焼結体を得ることができないと考え
られる。
しかし本発明の如くβ−サイアロン粉末に、希土類酸化
物、希土類窒化物、MgO,Mg、N、、At、03、
At N %Z r Ot、ZrNの中から選ばれた一
種以上を添加することによシ、焼結時にβ−サイアロン
粉末の一部と添加剤とが焼結を十分進行させるに適量な
液相を生成して焼結を十分進行させることができるため
と考えられる。
〔実施例〕
β−サイアロン粉末は下記の方法で合成した。
SiO鵞粉米粉末本アエロジル社製「AERO8IL−
380」)およびAt、 O,粉末ぐ日本アエロジル社
製1’−ALMINUMOXIDEJ )をZ値カ0.
5.1.5.2.5になるように配合し、さらにカーボ
ンブラック(東海カーボン社M[シーストロ00J)を
Sin、とAt、 O,の合計量100重量部に対し、
45.39.35重量部添加し、十分混合後車素気流中
、1480℃、6時間焼成し、その焼成物を空気中70
0℃で加熱して残留カーボンを酸化除去して得られた合
成物をX線回折で調べたところ、いずれもβ−サイアロ
ン粉末であった。
このようにして得られた3種類のβ−サイアロン粉末に
平均粒径が2μm以下の添加剤を表1に示す割合に配合
し、エタノールを加えたのちプラスチック製のボールミ
ルを使用して十分混合したのち乾燥し、メノウ乳鉢で軽
く解砕したのち、直径50謹φの円板状に300Ktf
/Jの圧力でプレス成形し、1000胸f/ctAでC
IP成形した。その成形体を窒素ガス雰囲気中(1気圧
)、1780℃、60分間焼結した。得られた焼結体を
JISR−1601(ファインセラミックスの曲げ強さ
試験方法)にしたがって切断研磨加工して、それぞれの
試験片をつくり、室温および1300℃における曲げ試
験および焼結体の気孔率の測定を行い、結果を同表に示
した。
比較例として添加剤を添加しないで焼結した場合および
添加剤の添加量を変えて焼結した場合の結果も同表に併
記した。
〔発明の効果〕
β−サイアロン粉末に添加剤として希土類酸化物、希土
類窒化物、MgO,Mg、N、、Altos、AtN、
 ZrO2、ZrNQ中から選ばれた一種以上を添加後
成形して焼結することにより、高温強度と耐酸化性に優
れたβ−サイアロン焼結体を工業的に得ることができる
ようになった。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. サイアロン粉末に、希土類酸化物、希土類窒化物、Zr
    O_2、ZrN、MgO、Mg_3N_2、Al_2O
    _3、AlNの中から選ばれた一種以上を添加し、成形
    後焼結することを特徴とするサイアロン焼結体の製造方
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