JPH01215762A - 窒化硅素焼結体の製造方法 - Google Patents
窒化硅素焼結体の製造方法Info
- Publication number
- JPH01215762A JPH01215762A JP63041040A JP4104088A JPH01215762A JP H01215762 A JPH01215762 A JP H01215762A JP 63041040 A JP63041040 A JP 63041040A JP 4104088 A JP4104088 A JP 4104088A JP H01215762 A JPH01215762 A JP H01215762A
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- JP
- Japan
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- powder
- silicon nitride
- sintering
- nitrogen gas
- sintered form
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
窒化硅素焼結体の製造方法に関し、
靭性の高い焼結体を得ることを目的とし、主成分である
窒化硅素粉末にアルミナ粉末とイツトリア粉末を焼結助
剤として添加し、混合した後にプレス成形して成形体を
作り、該成形体を窒化アルミニウム粉末中に埋設し、加
圧窒素ガス雰囲気中で焼結することにより窒化硅素焼結
体の製造方法を構成する。
窒化硅素粉末にアルミナ粉末とイツトリア粉末を焼結助
剤として添加し、混合した後にプレス成形して成形体を
作り、該成形体を窒化アルミニウム粉末中に埋設し、加
圧窒素ガス雰囲気中で焼結することにより窒化硅素焼結
体の製造方法を構成する。
本発明は靭性の高い窒化硅素焼結体の製造方法に関する
。
。
窒化硅素（以下５ｉＪ４）は１０００℃を越す高温にお
いても高い強度を示し、軽量で熱衝撃性に優れた材料と
して知られている。
いても高い強度を示し、軽量で熱衝撃性に優れた材料と
して知られている。
すなわち、Ｓｉ３Ｎ４は高温においても安定であって、
比重は３．１８５と軽く、モース硬度は９と高く、また
高温の融解金属に侵されないなどの特徴をもっている。
比重は３．１８５と軽く、モース硬度は９と高く、また
高温の融解金属に侵されないなどの特徴をもっている。
そのため、切削工具の刃、高温での耐蝕性が必要な坩堝
やノズルなどの材料として適し、またセラミックターボ
の構成材として期待されている。
やノズルなどの材料として適し、またセラミックターボ
の構成材として期待されている。
こ＼で、Ｓｉ３Ｎ４は１８００℃付近から徐々に解離す
る性質をもち、１９００℃での窒素ガスの分解圧は１気
圧である。
る性質をもち、１９００℃での窒素ガスの分解圧は１気
圧である。
Ｓｉ、Ｎ、焼結体の主な使用対象は高い強度をもつこと
が必要な部門であることから焼結体は衝撃によっても破
壊しにくい性質すなわち靭性が優れていることが必要で
ある。
が必要な部門であることから焼結体は衝撃によっても破
壊しにくい性質すなわち靭性が優れていることが必要で
ある。
それにはアスペクト比（縦／横）の高い５ｉ３Ｎａ結晶
粒が焼結体の全体に亙って分布していることが望ましい
。
粒が焼結体の全体に亙って分布していることが望ましい
。
そこで、靭性の高い５ｉＪ４焼結体を得る方法として、
従来は、 ■ イツトリア（Ｙｚ（ｈ）やアルミナ（Ａ ｌ ｚＯ
＋）のような焼結助剤を添加し、加圧状態で焼成するこ
とにより柱状結晶をした５ｉＪａを成長させる。
従来は、 ■ イツトリア（Ｙｚ（ｈ）やアルミナ（Ａ ｌ ｚＯ
＋）のような焼結助剤を添加し、加圧状態で焼成するこ
とにより柱状結晶をした５ｉＪａを成長させる。
■ 炭化硅素（ＳｉＣ）、 Ｓｉ：＋Ｎａのホイスカ（
Ｗｈｉｓｋｅｒ）を添加して焼結する。
Ｗｈｉｓｋｅｒ）を添加して焼結する。
などの方法が用いられている。
然し、■の方法はアスペクト比の高い柱状結晶を成長さ
せるには１８００℃程度の高温で１０時間以上の保持が
必要で効率が悪い。
せるには１８００℃程度の高温で１０時間以上の保持が
必要で効率が悪い。
■の方法についてはホイスカを焼結体の中に均一に分散
させることは困難である。
させることは困難である。
などの理由から実用化されてはいない。
そのため、短時間で充分に成長した柱状Ｓｉ３Ｎ４結晶
をもつ焼結体の製造方法の実用化が望まれていた。
をもつ焼結体の製造方法の実用化が望まれていた。
以上記したようにＳｉ、Ｎ、焼結体は高い靭性を持って
いることが必要で、そのためには柱状をし、アスペクト
比の高いＳｉ３Ｎ、結晶が均一に分散していることが必
要であり、これを短時間で形成できる条件を求めること
が課題である。
いることが必要で、そのためには柱状をし、アスペクト
比の高いＳｉ３Ｎ、結晶が均一に分散していることが必
要であり、これを短時間で形成できる条件を求めること
が課題である。
上記の課題は主成分である５ｉＪ４粉末にＡｌ２Ｏ３粉
末とＹ２Ｏ，粉末を焼結助剤として添加し、混合した後
にプレス成形して成形体を作り、該成形体をへＩＮ粉末
中に埋設し、５〜５００気圧の加圧窒素ガス（Ｎ２）雰
囲気中で焼結する５ｉＪｎ焼結体の製造方法をとること
により解決することができる。
末とＹ２Ｏ，粉末を焼結助剤として添加し、混合した後
にプレス成形して成形体を作り、該成形体をへＩＮ粉末
中に埋設し、５〜５００気圧の加圧窒素ガス（Ｎ２）雰
囲気中で焼結する５ｉＪｎ焼結体の製造方法をとること
により解決することができる。
先に記したように５ｉＪ４は１８００℃以上の温度で暮
華が始まる物質であり、か−る材料をプレス成形した後
、焼結して焼結体を得るには、Ｓｉ３Ｎ、の分解を防ぐ
ために耐熱材料からなる詰め粉の中に埋設して焼結する
のが常法である。
華が始まる物質であり、か−る材料をプレス成形した後
、焼結して焼結体を得るには、Ｓｉ３Ｎ、の分解を防ぐ
ために耐熱材料からなる詰め粉の中に埋設して焼結する
のが常法である。
すなわち、焼結は処理時間を短くするために約１８００
℃の高温で行うが、詰め粉を用いないと焼結密度が著し
く低下してしまう。
℃の高温で行うが、詰め粉を用いないと焼結密度が著し
く低下してしまう。
こ＼で、詰め粉の有効に働くための条件は、■ 融点が
高く、成形体と反応しない材料であること。
高く、成形体と反応しない材料であること。
■ 成形体の陰イオン成分が共通していること。
すなわち、成形体の片方の成分の蒸気圧が高まるために
成形体の解離が抑制される。
成形体の解離が抑制される。
そこで、ＳｉＪｇ成形体を焼結するには詰め粉とシテ硼
化窒素（ＢＮ ３０００℃以上で解離）、 Ａ６Ｎ（２
０００℃以上で解離）のような材料を使用すればよいが
、実験の結果はＡｆＮ粉の使用が格段に優れた結果を得
ることができた。
化窒素（ＢＮ ３０００℃以上で解離）、 Ａ６Ｎ（２
０００℃以上で解離）のような材料を使用すればよいが
、実験の結果はＡｆＮ粉の使用が格段に優れた結果を得
ることができた。
この理由は明らかではないが、恐らく解離したＡＩＮの
分解によって生じた＾ｌガスが焼結体の内部に浸透し、
焼結助剤と同様に焼結を早めると共に結晶柱状成長を促
進するためである。
分解によって生じた＾ｌガスが焼結体の内部に浸透し、
焼結助剤と同様に焼結を早めると共に結晶柱状成長を促
進するためである。
本発明は具体的には５ｉＪ４粉末８０重量部以上とＡ
ｌ ｇｏｚ粉末５重量部以下と残部がＹ２Ｏ，粉末から
なる成形体をＡＩＮ粉末からなる詰め粉の中に埋め、５
〜５００気圧のＮ２ガス雰囲気中で１〜５時間焼成する
ことにより柱状の結晶を一様にもち靭性の高い５ｉＪ４
焼結体を得るものである。
ｌ ｇｏｚ粉末５重量部以下と残部がＹ２Ｏ，粉末から
なる成形体をＡＩＮ粉末からなる詰め粉の中に埋め、５
〜５００気圧のＮ２ガス雰囲気中で１〜５時間焼成する
ことにより柱状の結晶を一様にもち靭性の高い５ｉＪ４
焼結体を得るものである。
すなわち、加圧したＮ２ガスによりＡｆＮ粉末の過剰な
解離を防ぎながら、焼結体の中にＡＩ蒸気を浸透させ、
５ｉＪｎの柱状結晶を成長させるものである。
解離を防ぎながら、焼結体の中にＡＩ蒸気を浸透させ、
５ｉＪｎの柱状結晶を成長させるものである。
〔実施例〕
Ｓｉ３Ｎ４粉末９０重量部とＡ Ｉ 、０．粉末４重量
部とＹ２Ｏ，粉末６重量部からなる混合粉末にエチルア
ルコールを加え、ボールミルを用いて充分に混合した。
部とＹ２Ｏ，粉末６重量部からなる混合粉末にエチルア
ルコールを加え、ボールミルを用いて充分に混合した。
次に、これを乾燥させた後、金型プレスにより５Ｘ６Ｘ
４０龍の成形体を作った。
４０龍の成形体を作った。
次に、坩堝に純度９９％以上のＡＩＮ粉未満たし成形体
を中央に埋めた。
を中央に埋めた。
そして１００気圧のＮ２ガス雰囲気のもとで１８００℃
で３時間焼成した。
で３時間焼成した。
このようにして得られた焼結体の気孔率は０％で緻密で
あり、またＪ ｌ５−Ｒｌ６０１ （ファインセラミッ
クスの曲げ強さ試験方法）に従って１０個の試験片につ
いて３点曲げ試験を行ったところ、その結果は曲げ強さ
は１２０Ｋｇ ｆ／龍２であり、一方、へｌＮ粉末で埋
めない比較品の曲げ強さは９５Ｋｇ ｆ／ ａｓ２であ
り、顕著な差を示した。
あり、またＪ ｌ５−Ｒｌ６０１ （ファインセラミッ
クスの曲げ強さ試験方法）に従って１０個の試験片につ
いて３点曲げ試験を行ったところ、その結果は曲げ強さ
は１２０Ｋｇ ｆ／龍２であり、一方、へｌＮ粉末で埋
めない比較品の曲げ強さは９５Ｋｇ ｆ／ ａｓ２であ
り、顕著な差を示した。
詰め粉としてＡＩＮ粉末を用いて焼結を行う本発明の実
施により靭性の高い、すなわち強度の高いＳｉ３Ｎ４焼
結体を得ることができる。
施により靭性の高い、すなわち強度の高いＳｉ３Ｎ４焼
結体を得ることができる。
Claims (1)
- 主成分である窒化硅素粉末にアルミナ粉末とイットリア
粉末を焼結助剤として添加し、混合した後にプレス成形
して成形体を作り、該成形体を窒化アルミニウム粉末中
に埋設し、加圧窒素ガス雰囲気中で焼結することを特徴
とする窒化硅素焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63041040A JPH01215762A (ja) | 1988-02-24 | 1988-02-24 | 窒化硅素焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63041040A JPH01215762A (ja) | 1988-02-24 | 1988-02-24 | 窒化硅素焼結体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01215762A true JPH01215762A (ja) | 1989-08-29 |
Family
ID=12597290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63041040A Pending JPH01215762A (ja) | 1988-02-24 | 1988-02-24 | 窒化硅素焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01215762A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62235261A (ja) * | 1986-04-07 | 1987-10-15 | 日本鋼管株式会社 | 窒化ケイ素の高密度焼結体の製造方法 |
-
1988
- 1988-02-24 JP JP63041040A patent/JPH01215762A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62235261A (ja) * | 1986-04-07 | 1987-10-15 | 日本鋼管株式会社 | 窒化ケイ素の高密度焼結体の製造方法 |
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