JPS638073B2 - - Google Patents

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JPS638073B2
JPS638073B2 JP57225417A JP22541782A JPS638073B2 JP S638073 B2 JPS638073 B2 JP S638073B2 JP 57225417 A JP57225417 A JP 57225417A JP 22541782 A JP22541782 A JP 22541782A JP S638073 B2 JPS638073 B2 JP S638073B2
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JP
Japan
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sintered body
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技述分野］ 本発明は窒化ケイ素を主成分とするセラミツク
ス焼結部材に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］ 近年、エンジン部品等にセラミツクスが盛んに
使用されるようになつてきている。
このようなセラミツクスからなる部材は所定形
状にセラミツクスを成形し、焼結して製造される
かあるいはセラミツクス焼結体に所定形状の研削
加工を施して製造されている。
しかして、タービンロータ等の複雑形状の部材
においては、局部的に機械的強度が低く、また強
度にばらつきがあるという欠点があつた。これ
は、このような複雑な形状の部材は所定形状に成
形することが困難なため、成形しやすい形に成形
した焼結体に所定形状の研削加工を施して製造さ
れているが、その結果研削加工した面と研削加工
しない焼結したままの面（非加工面）が存在する
ことになるためであると考えられる。
本発明者は、実験の結果非加工面の機械的強度
は研削加工した面の40〜70％であり、かつ、ばら
つきが大きくて均質性に欠けるということを確認
した。従つて非加工面を局部的に有する部材にお
いては、機械的強度にばらつきが生じ、特性が低
下すると考えられる。
［発明の目的］ 本発明者らはこのような点に対処して鋭意研究
を進めた結果、非加工面がクリストバライトとイ
ツトリウムシリケートを含む表面層で構成されて
いる場合には、機械的強度の低下が非常に小さく
なることを見出した。
本発明はこのような知見に基づいてなされたも
ので、非加工面と研削加工面との両方を有する複
雑な形状の部材においても、非加工面の機械的強
度と均質性とを向上させて部材全体の特性を向上
させることを目的とする。
［発明の概要］ すなわち本発明のセラミツクス焼結部材は、焼
結助剤として少なくとも酸化イツトリウムを使用
した窒化ケイ素焼結体の非加工面が、クリストバ
ライトとイツトリウムシリケートを含む表面層で
構成されていることを特徴とする。
本発明における窒化ケイ素焼結体は、窒化ケイ
素粉末に焼結助剤として、少なくとも酸化イツト
リウムを添加して焼結したβ型または（β＋α′）
型の窒化ケイ素である。この他に好ましくは酸化
アルミニウム、更に窒化アルミニウム、あるいは
チタン、ジルコニウム、マグネシウム等の酸化物
やケイ化物等を添加して焼結したものも使用でき
る。好ましい組成は、重量％で酸化イツトリウム
10％以下（０％は含まず）を含み、更に酸化アル
ミニウム10％以下、窒化アルミニウム10％以下、
チタン、ジルコニウム、マグネシウムの酸化物、
モリブデンの炭化物のうち少なくとも１種を５％
以下含む組成である。この組成は常圧での焼結で
緻密な焼結体を得ることができる。この場合非加
工面は窒化ケイ素、クリストバライト、イツトリ
ウムシリケート以外に酸化イツトリウムまたはチ
タン、ジルコニウム、マグネシウム等の酸化物や
ケイ化物等が含有されることになる。
また、本発明において焼結助剤を適切に選ぶこ
とにより、焼結体をサイアロンと称される窒化ケ
イ素系のセラミツクスで構成することもできる。
本発明において非加工面をクリストバライト、
イツトリウムシリケートを含む表面層で構成する
には、例えば焼結助剤を含む窒化ケイ素粉末を所
定形状に成形し、焼結したのち空気中で800〜
1200℃、好ましくは900〜1100℃で１〜200時間好
ましくは５〜150時間加熱して焼結体表面を酸化
することにより達成できる。得られる表面層は
1μｍ以上あれば本発明の効果があらわれる。実
用的には100μｍ位までよく、好ましくは５〜50μ
ｍがよい。800℃未満では本発明の効果がなく、
1200℃を越えると逆に機械的強度が低下する。こ
れは焼結後の表面には微小な孔が生成されて機械
的強度が内部に比べて低いが、酸化熱処理によつ
て孔にガラス層が形成されて機械的強度が向上す
るためと考えられる。
［発明の実施例］ 次に本発明の実施例について説明する。
実施例 窒化ケイ素粉末90％（重量％−以下同じ）と酸
化イツトリウム７％と酸化アルミニウム３％とか
らなる混合物を50mm×50mm×10mmに成形し、窒素
雰囲気下で1700℃で２時間加熱して焼結した。50
mm×50mmの面を研削加工した後さらに空気中で
1000℃で150時間加熱した。非加工面はＸ線回折
によれば、窒化ケイ素、クリストバライト、イツ
トリウムシリケートの厚さ約30μｍの表面層で構
成されていることが判つた。
このようにして得られたセラミツクス焼結部材
の非加工面は機械的強度が90Kg／mm2であり、研削
加工面は100Kg／mm2であつた。更にワイブル係数
ｍは15であり、優れた均質性を示した（ワイブル
係数ｍは、均質性を表わす尺度で数値が大きい程
均質性が高い）。
比較例 実施例で使用した焼結体を同様に研削加工し、
加工後には加熱処理を施こさなかつた。この非加
工面と研削加工面はＸ線回折によれば、窒化ケイ
素、酸化イツトリウムと窒化ケイ素との結晶化合
物であつた。この非加工面の機械的強度は50Kg／
mm2であり、研削加工面の機械的強度は100Kg／mm2
であつた。この場合ワイブル係数ｍは５であつ
た。
［発明の効果］ 以上の実施例からも明らかなように本発明のセ
ラミツクス焼結部材は、非加工面が研削加工面に
比べて機械的強度の低下が少なく、かつ均質性も
向上している。
従つて、非加工面と研削加工面との両方を表面
に有する複雑な形状のセラミツクス焼結部材にお
いても、その機械的強度を高く、かつそのばらつ
きを少なく維持することができる。
本発明を適用して効果が大きいものとしては、
例えばターボチヤージヤーロータのように単純な
形状を有する軸部と複雑な形状を有する羽根部を
有する部材があげられる。射出成形で得られた羽
根車の回転軸部は研削加工を施すことが可能であ
るが、羽根部は加工が困難である。回転軸部分を
加工した羽根車に加熱処理を施すことにより機械
的強度が全体として大きい羽根車を得ることがで
きる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 焼結助剤として少なくとも酸化イツトリウム
    を使用した窒化ケイ素焼結体の非加工面が、クリ
    ストバライトとイツトリウムシリケートを含む表
    面層で構成されていることを特徴とするセラミツ
    クス焼結部材。 ２ 表面層は1μｍ〜100μｍの厚さを有する特許
    請求の範囲第１項記載のセラミツクス焼結部材。
JP57225417A 1982-12-22 1982-12-22 セラミツクス焼結部材 Granted JPS59116175A (ja)

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DE8383112793T DE3365354D1 (en) 1982-12-22 1983-12-19 Sintered ceramic body
EP83112793A EP0111922B1 (en) 1982-12-22 1983-12-19 Sintered ceramic body
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