JPH0159996B2 - - Google Patents
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- JPH0159996B2 JPH0159996B2 JP60072532A JP7253285A JPH0159996B2 JP H0159996 B2 JPH0159996 B2 JP H0159996B2 JP 60072532 A JP60072532 A JP 60072532A JP 7253285 A JP7253285 A JP 7253285A JP H0159996 B2 JPH0159996 B2 JP H0159996B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon nitride
- glass
- temperature
- sintered body
- pressure
- Prior art date
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- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、圧媒ガスに対するシール材としてガ
ラスを用いた熱間静水圧加圧（以下HIPという）
法による窒化珪素焼結体の製造方法に関し、特に
シール材による汚染を受けないで清浄な高密度窒
化珪素焼結体を製造し得る方法に関するものであ
る。
ラスを用いた熱間静水圧加圧（以下HIPという）
法による窒化珪素焼結体の製造方法に関し、特に
シール材による汚染を受けないで清浄な高密度窒
化珪素焼結体を製造し得る方法に関するものであ
る。
［従来の技術］
熱効率の向上、燃料の節約、低公害化、軽量化
等を実現し得る機器として、高温ガスタービン、
デイーゼルエンジン、MHD発電機などの高温稼
動機器の開発が近年活発に行なわれている。これ
ら機器の開発はひとえに高温構造材料の開拓にか
かつており、これら高温構造材料の開発が注目さ
れているが、従来汎用されている一般的耐熱金属
では、上記用途に係る高温下で満足できる機械的
強度を発揮できるとは限らず、新素材の開発が望
まれている。一方資源の乏しい耐熱金属材料を節
約すべきであるという観点もあり、比較的豊富に
存在するSi、Al、Ｏ、Ｎなどを原料とするセラ
ミツクスを高温構造材料として利用するという方
向が打出されつつある。
等を実現し得る機器として、高温ガスタービン、
デイーゼルエンジン、MHD発電機などの高温稼
動機器の開発が近年活発に行なわれている。これ
ら機器の開発はひとえに高温構造材料の開拓にか
かつており、これら高温構造材料の開発が注目さ
れているが、従来汎用されている一般的耐熱金属
では、上記用途に係る高温下で満足できる機械的
強度を発揮できるとは限らず、新素材の開発が望
まれている。一方資源の乏しい耐熱金属材料を節
約すべきであるという観点もあり、比較的豊富に
存在するSi、Al、Ｏ、Ｎなどを原料とするセラ
ミツクスを高温構造材料として利用するという方
向が打出されつつある。
又かかる高温構造材料の開発は、高硬度部材
（例えば工具）や耐食材料としての用途を目的と
しても同様にその重要性が認識され、大きな関心
が寄せられている。
（例えば工具）や耐食材料としての用途を目的と
しても同様にその重要性が認識され、大きな関心
が寄せられている。
これらセラミツクス高温構造材料の中でも、特
に窒化珪素（Si3N4）は高温下で充分な強度を有
し化学的に安定で熱衝撃にも強い材料として注目
されている。
に窒化珪素（Si3N4）は高温下で充分な強度を有
し化学的に安定で熱衝撃にも強い材料として注目
されている。
この場合、窒化珪素系材料は難焼結性であるた
め、高密度の焼結体を得る技術としては、
Al2O3、MgO、Y2O3などの焼結助剤を添加する
ことにより焼結を容易にして常圧焼結する方法
や、焼結時に圧力を加える方法などが広く利用さ
れている。とくに後者については、1000〜3000
Kg／cm2もの高圧力を等方的に加えることができる
HIP法が、高密度化および均質性の観点から、非
常に優れた方法として期待されている。
め、高密度の焼結体を得る技術としては、
Al2O3、MgO、Y2O3などの焼結助剤を添加する
ことにより焼結を容易にして常圧焼結する方法
や、焼結時に圧力を加える方法などが広く利用さ
れている。とくに後者については、1000〜3000
Kg／cm2もの高圧力を等方的に加えることができる
HIP法が、高密度化および均質性の観点から、非
常に優れた方法として期待されている。
HIP法を用いる場合、大きく分けて２つの方法
がある。ひとつは、ある程度の焼結助剤を加え、
常圧焼結法などによつて気孔が閉塞状態となる程
度まで焼結し、その後HIP法を用いてこの気孔を
圧潰し高密度化する方法であり、他方は気密性材
料を用いて多孔性成形体の表面を圧媒ガスから遮
断し、圧媒ガスが気孔中に浸透することを防ぎな
がら圧力のみを作用させて圧縮・焼結する方法で
ある。後者は、焼結助剤を加えなくとも高密度の
焼結体が得られるなどの特徴を有するが、HIP処
理に際して1700℃以上の高温が必要であるため、
成形体表面をシールする材料の選択が非常に難し
い等、技術開発要素が多い。シール用材料として
は、モリブデン、タンタル、タングステンなどの
高融点金属やガラス系材料が実験室的に使用され
ているが、工業的利用の観点からは価格の点で問
題の少ないガラス系材料が有利と考えられてい
る。
がある。ひとつは、ある程度の焼結助剤を加え、
常圧焼結法などによつて気孔が閉塞状態となる程
度まで焼結し、その後HIP法を用いてこの気孔を
圧潰し高密度化する方法であり、他方は気密性材
料を用いて多孔性成形体の表面を圧媒ガスから遮
断し、圧媒ガスが気孔中に浸透することを防ぎな
がら圧力のみを作用させて圧縮・焼結する方法で
ある。後者は、焼結助剤を加えなくとも高密度の
焼結体が得られるなどの特徴を有するが、HIP処
理に際して1700℃以上の高温が必要であるため、
成形体表面をシールする材料の選択が非常に難し
い等、技術開発要素が多い。シール用材料として
は、モリブデン、タンタル、タングステンなどの
高融点金属やガラス系材料が実験室的に使用され
ているが、工業的利用の観点からは価格の点で問
題の少ないガラス系材料が有利と考えられてい
る。
ガラス系材料をシール材に使用する方法として
は、ガラス製の容器中に成形体を真空封入する方
法（ガラスカプセル法）や、低軟化点ガラスの粉
末中に成形体を配置し、そのまま減圧下などで加
熱昇温して、ガラスを溶融させ、溶融ガラスを介
して成形体を圧縮する方法（ガラス浴法：特開昭
52−58714、特開昭54−89405等）などがある。た
とえば、特開昭54−89405には窒化珪素への適用
例が記載されており、ガラス材としてB2O3を含
むガラスが好ましいとされている。またこのよう
なガラスの例としては、80.3重量％のSiO2、12.2
重量％B2O3、2.8重量％Al2O3、4.0重量％Na2O、
0.4重量％K2Oおよび0.3重量％CaOからなるガラ
ス（パイレツクス：登録商標）；58重量％SiO2、
９重量％B2O3、20重量％Al2O3、５重量％CaOお
よび８重量％MgOからなるガラス；96.7重量％
SiO2、2.9重量％B2O3、0.4重量％Al2O3からなる
ガラス（バイコール：登録商標）などが好適例と
して挙げられる。
は、ガラス製の容器中に成形体を真空封入する方
法（ガラスカプセル法）や、低軟化点ガラスの粉
末中に成形体を配置し、そのまま減圧下などで加
熱昇温して、ガラスを溶融させ、溶融ガラスを介
して成形体を圧縮する方法（ガラス浴法：特開昭
52−58714、特開昭54−89405等）などがある。た
とえば、特開昭54−89405には窒化珪素への適用
例が記載されており、ガラス材としてB2O3を含
むガラスが好ましいとされている。またこのよう
なガラスの例としては、80.3重量％のSiO2、12.2
重量％B2O3、2.8重量％Al2O3、4.0重量％Na2O、
0.4重量％K2Oおよび0.3重量％CaOからなるガラ
ス（パイレツクス：登録商標）；58重量％SiO2、
９重量％B2O3、20重量％Al2O3、５重量％CaOお
よび８重量％MgOからなるガラス；96.7重量％
SiO2、2.9重量％B2O3、0.4重量％Al2O3からなる
ガラス（バイコール：登録商標）などが好適例と
して挙げられる。
［発明が解決しようとする問題点］
本発明者らは、上記の様な低軟化点ガラスを使
用する方法についてかねてより研究を行なつてお
り、これら低軟化点ガラスを使用する場合の問題
点を見い出した。
用する方法についてかねてより研究を行なつてお
り、これら低軟化点ガラスを使用する場合の問題
点を見い出した。
この問題点とは、SiO2以外のガラス成分であ
るNa2OやMgOなどがHIP処理温度によつては、
揮発して内部の窒化珪素を汚染し、結晶粒界部に
低軟化点のガラス相を形成する傾向があり、高温
強度の大きい焼結体の製造に対して重要な障害と
なることである。この問題は、焼結助剤を含むも
のおよび含まないもののいずれについても認めら
れた。この場合、特開昭57−106575に示される方
法によりHIP処理前の成形体表面に、CIP法を適
用してバリア層（例えばBN層）を形成すること
も考えられたが、揮発成分による汚染の防止には
余り効果がないことが分かつた。もつともBN層
を付与しない場合には、直接接触による反応が顕
著であり、Y2O3およびAl2O3を焼結助剤として添
加したような時には反応層の厚さが１mm以上にも
達することを見出している。
るNa2OやMgOなどがHIP処理温度によつては、
揮発して内部の窒化珪素を汚染し、結晶粒界部に
低軟化点のガラス相を形成する傾向があり、高温
強度の大きい焼結体の製造に対して重要な障害と
なることである。この問題は、焼結助剤を含むも
のおよび含まないもののいずれについても認めら
れた。この場合、特開昭57−106575に示される方
法によりHIP処理前の成形体表面に、CIP法を適
用してバリア層（例えばBN層）を形成すること
も考えられたが、揮発成分による汚染の防止には
余り効果がないことが分かつた。もつともBN層
を付与しない場合には、直接接触による反応が顕
著であり、Y2O3およびAl2O3を焼結助剤として添
加したような時には反応層の厚さが１mm以上にも
達することを見出している。
また、このような揮発性成分を含むガラスの使
用は、HIP装置内部の炉材をも汚染し、これらの
耐久性を損なつたりするなどHIP処理の実施にお
ける色々な問題が見い出された。
用は、HIP装置内部の炉材をも汚染し、これらの
耐久性を損なつたりするなどHIP処理の実施にお
ける色々な問題が見い出された。
［発明が解決しようとする問題点］
本発明は叙上の如き従来技術の欠点を排除すべ
くなされたものである。本発明者らは叙上の欠点
を排すべく、揮発性の成分は勿論のこと、その他
の成分もほとんど含まない石英ガラスをシール用
ガラス材として実験を行なつた。その結果石英ガ
ラスは1200℃以上の高温下で結晶化しやすいとい
う特性を有している為、高温下での軟化により一
時的にシールができても、該高温下でさらに保持
しておくと上述の結晶化が進みHIPの加圧開始時
点では既に全てが結晶化してしまつており、この
結晶化したガラスが加圧によつて衝撃的に割れシ
ール機能がうまく発揮されないばかりか、内部の
成形体をも破損する場合の多いことを経験した。
これを回避する方法を種々検討した結果、本発明
に到達したのである。
くなされたものである。本発明者らは叙上の欠点
を排すべく、揮発性の成分は勿論のこと、その他
の成分もほとんど含まない石英ガラスをシール用
ガラス材として実験を行なつた。その結果石英ガ
ラスは1200℃以上の高温下で結晶化しやすいとい
う特性を有している為、高温下での軟化により一
時的にシールができても、該高温下でさらに保持
しておくと上述の結晶化が進みHIPの加圧開始時
点では既に全てが結晶化してしまつており、この
結晶化したガラスが加圧によつて衝撃的に割れシ
ール機能がうまく発揮されないばかりか、内部の
成形体をも破損する場合の多いことを経験した。
これを回避する方法を種々検討した結果、本発明
に到達したのである。
［問題点を解決する為の手段］
本発明の要点はHIP処理の全工程中に下記の各
工程を含める様にした点に存在する。
工程を含める様にした点に存在する。
多孔性成形体の表面を、難焼結性であつて窒化
珪素との反応性が低いバリア材で覆う工程、 耐熱性容器内に、二酸化珪素粉末中に埋設した
状態で上記成形体を配置し、かつ上記二酸化珪素
粉末を可撓性炭素材で囲繞するとともに可撓性炭
素材と耐熱性容器内壁との間にバリア材を配置す
る工程、 上記耐熱性容器全体を熱間静水圧加圧装置内に
入れ、真空脱気及び窒化ガス置換を行う工程、 熱間静水圧加圧装置内部を窒化ガス雰囲気とし
たまま加熱昇温し、クリストバライトの融点以上
の温度に到達した後、圧媒ガスを供給する工程、 クリストバライトの融点以上の温度の下で所定
圧力下に保持する工程。
珪素との反応性が低いバリア材で覆う工程、 耐熱性容器内に、二酸化珪素粉末中に埋設した
状態で上記成形体を配置し、かつ上記二酸化珪素
粉末を可撓性炭素材で囲繞するとともに可撓性炭
素材と耐熱性容器内壁との間にバリア材を配置す
る工程、 上記耐熱性容器全体を熱間静水圧加圧装置内に
入れ、真空脱気及び窒化ガス置換を行う工程、 熱間静水圧加圧装置内部を窒化ガス雰囲気とし
たまま加熱昇温し、クリストバライトの融点以上
の温度に到達した後、圧媒ガスを供給する工程、 クリストバライトの融点以上の温度の下で所定
圧力下に保持する工程。
［作用］
本発明では、まず成形体の表面を、難焼結性で
あつて窒化珪素との反応性が低いバリア材（例え
ばBN層）で覆つておき、該成形体を石英ガラス
などの二酸化珪素粉末中に埋設した状態で耐熱性
の容器中に入れ、これをHIP装置内に装着する。
HIP処理の実行に当たつては、真空脱気、次いで
窒素ガス置換を行なつた後、好ましくは100Kg／
cm2以下の窒素ガス雰囲気下で、二酸化珪素の高温
結晶相であるクリストバライトの融点（約1725
℃）以上に昇温して、二酸化珪素を完全に溶融せ
しめた後、圧媒ガスを注入加圧してHIP処理を行
なう。尚HIP処理中の保持温度は、クリストバラ
イトの融点以上の温度であることが好ましい。
あつて窒化珪素との反応性が低いバリア材（例え
ばBN層）で覆つておき、該成形体を石英ガラス
などの二酸化珪素粉末中に埋設した状態で耐熱性
の容器中に入れ、これをHIP装置内に装着する。
HIP処理の実行に当たつては、真空脱気、次いで
窒素ガス置換を行なつた後、好ましくは100Kg／
cm2以下の窒素ガス雰囲気下で、二酸化珪素の高温
結晶相であるクリストバライトの融点（約1725
℃）以上に昇温して、二酸化珪素を完全に溶融せ
しめた後、圧媒ガスを注入加圧してHIP処理を行
なう。尚HIP処理中の保持温度は、クリストバラ
イトの融点以上の温度であることが好ましい。
ところで二酸化珪素（石英ガラスなど）を完全
に溶融せしめた時点、すなわち成形体のシールが
完了した時点における窒化ガスの圧力は、該時点
における温度［〓］に対し、次式以上の圧力［気
圧］とすることが好ましく、これによつて窒化珪
素の分解を可及的に抑制することができる。
に溶融せしめた時点、すなわち成形体のシールが
完了した時点における窒化ガスの圧力は、該時点
における温度［〓］に対し、次式以上の圧力［気
圧］とすることが好ましく、これによつて窒化珪
素の分解を可及的に抑制することができる。
PN2＝exp｛（100.2−213400／Ｔ＋100）／3.974｝
上記において窒素ガス雰囲気は100Kg／cm2以下
が好ましいと述べたのは、シール層内部に余り高
い圧力が閉じ込められると、HIP処理後の減圧過
程でシール層が内圧により破裂する可能性がある
ためである。
が好ましいと述べたのは、シール層内部に余り高
い圧力が閉じ込められると、HIP処理後の減圧過
程でシール層が内圧により破裂する可能性がある
ためである。
窒化珪素成形体としては、既存の成形法すなわ
ちCIP法や射出成形法、スリツプキヤステイング
法で成形されたもの、およびこれらの手法で成形
されたものを更に仮焼して成形体強度を向上させ
たもの等が使用可能である。
ちCIP法や射出成形法、スリツプキヤステイング
法で成形されたもの、およびこれらの手法で成形
されたものを更に仮焼して成形体強度を向上させ
たもの等が使用可能である。
また本発明では、HIP処理保持温度がかなり高
くなるため、焼結助剤を15重量％以上も含むよう
なものは、結晶粒が粗大化することもあり、焼結
助剤の量が少ないものを選択することが好まし
い。焼結助剤としては、Y2O3、Sc2O3、Al2O3な
どの酸化物のほか、AlN、TiNなどの窒化物な
どが使用できるが、もちろんこれらは非制限的な
例示であり、更には焼結助剤を含まないものにも
適用可能であることは言うまでもない。
くなるため、焼結助剤を15重量％以上も含むよう
なものは、結晶粒が粗大化することもあり、焼結
助剤の量が少ないものを選択することが好まし
い。焼結助剤としては、Y2O3、Sc2O3、Al2O3な
どの酸化物のほか、AlN、TiNなどの窒化物な
どが使用できるが、もちろんこれらは非制限的な
例示であり、更には焼結助剤を含まないものにも
適用可能であることは言うまでもない。
本発明の実施に当たつて、窒化珪素と二酸化珪
素が直接接触する様な条件で行なうと、これらの
接触界面に酸窒化珪素（Si2N2O）が生成する。
このSi2N2Oは、用途によつては好ましくない影
響を発揮する場合もあり、このような場合には、
反応防止層として成形体と二酸化珪素との間に、
難焼結性でかつ窒化珪素と反応しにくいバリア層
を介在させることが必要である。該バリア材とし
てはBN（窒化硼素）が非制限的に掲げられる。
BN層の成形方法も非制限的であるが、例えば特
開昭57−106578に記載された加圧法などが使用で
きる。なおこのバリア層を形成しておくと、HIP
処理後の二酸化珪素焼結体の分離性が極めて容易
になるという効果もある。
素が直接接触する様な条件で行なうと、これらの
接触界面に酸窒化珪素（Si2N2O）が生成する。
このSi2N2Oは、用途によつては好ましくない影
響を発揮する場合もあり、このような場合には、
反応防止層として成形体と二酸化珪素との間に、
難焼結性でかつ窒化珪素と反応しにくいバリア層
を介在させることが必要である。該バリア材とし
てはBN（窒化硼素）が非制限的に掲げられる。
BN層の成形方法も非制限的であるが、例えば特
開昭57−106578に記載された加圧法などが使用で
きる。なおこのバリア層を形成しておくと、HIP
処理後の二酸化珪素焼結体の分離性が極めて容易
になるという効果もある。
HIP処理後の降温工程は、自然放冷により行な
つてもよいが、この場合前記ガラスが石英ガラス
であると、その熱膨張係数（７×10-7／℃）と窒
化珪素のそれ（３〜3.4×10-6／℃）との差が大
きいことが原因となつて焼結体に割れを生じるこ
とがある。これを防止する方法として前述のバリ
ア層の形成のほか、降温速度を更に遅くして二酸
化珪素を結晶せしめるという方法も採用できる。
この場合バリア層がなければ、窒化珪素と二酸化
珪素の界面には前記のSi2N2Oのほか100μｍ前後
あるいはそれより薄い石英ガラス層が残ることが
多い。この石英ガラス層はサンドブラステイング
法などにより除去することも可能であるが、前述
の如く用途によつては好ましくないこともあるの
で、はじめからバリア層を形成しておくことが推
奨される。
つてもよいが、この場合前記ガラスが石英ガラス
であると、その熱膨張係数（７×10-7／℃）と窒
化珪素のそれ（３〜3.4×10-6／℃）との差が大
きいことが原因となつて焼結体に割れを生じるこ
とがある。これを防止する方法として前述のバリ
ア層の形成のほか、降温速度を更に遅くして二酸
化珪素を結晶せしめるという方法も採用できる。
この場合バリア層がなければ、窒化珪素と二酸化
珪素の界面には前記のSi2N2Oのほか100μｍ前後
あるいはそれより薄い石英ガラス層が残ることが
多い。この石英ガラス層はサンドブラステイング
法などにより除去することも可能であるが、前述
の如く用途によつては好ましくないこともあるの
で、はじめからバリア層を形成しておくことが推
奨される。
なお使用する二酸化珪素としては、本発明の目
的からして99％以上の純度のものが好ましく、透
明石英ガラス、不透明石英ガラス、水晶、クリス
トバライトなどが使用可能であり、形態としては
粉末は勿論、一部に板状または筒状の石英などを
加えて、粉末の嵩高度の低さを補つてもよい。
的からして99％以上の純度のものが好ましく、透
明石英ガラス、不透明石英ガラス、水晶、クリス
トバライトなどが使用可能であり、形態としては
粉末は勿論、一部に板状または筒状の石英などを
加えて、粉末の嵩高度の低さを補つてもよい。
［実施例］
実施例 １
H.C.シユタルク社の窒化珪素粉末（グレード
LC−12）をCIP法により、2ton／cm2の圧力で成
形後、100φ×80H（mm）に加工した。本成形体の
密度は1.86ｇ／cm3であつた。この成形体表面に
CIP法によりBN層を８mmの厚さで付与した。次
いで第１図に示す様にBN被覆成形体１（２は
BN層）を石英ガラス粉末３に埋設させて黒鉛ル
ツボ４内に配置した。尚５はBN粉であつて溶融
した石英ガラス３がルツボ４に固着するのお防止
する役割を果たす。また、６はグラフオイルであ
り、BN粉５と石英ガラスの混合を防止する役割
を果たす。全体をHIP装置内に入れ、真空脱気
後、窒素ガスによる置換操作を行ない約５Kg／cm2
の窒素ガスを充填した。HIP装置のヒーターに加
熱電力を投入し、1800℃に昇温して１時間半保持
した後、圧力媒体としてアルゴンガスを加圧注入
すると同時に更に昇温して、最終的に2000℃、
1500Kg／cm2にして２時間保持した。降温・減圧
後、黒鉛容器をHIP装置から取り出し、透明なガ
ラス状の石英に覆われた窒化珪素焼結体を回収し
た。石英ガラスとBNを割つて取り出した焼結体
の密度は約99％まで緻密化していた。
LC−12）をCIP法により、2ton／cm2の圧力で成
形後、100φ×80H（mm）に加工した。本成形体の
密度は1.86ｇ／cm3であつた。この成形体表面に
CIP法によりBN層を８mmの厚さで付与した。次
いで第１図に示す様にBN被覆成形体１（２は
BN層）を石英ガラス粉末３に埋設させて黒鉛ル
ツボ４内に配置した。尚５はBN粉であつて溶融
した石英ガラス３がルツボ４に固着するのお防止
する役割を果たす。また、６はグラフオイルであ
り、BN粉５と石英ガラスの混合を防止する役割
を果たす。全体をHIP装置内に入れ、真空脱気
後、窒素ガスによる置換操作を行ない約５Kg／cm2
の窒素ガスを充填した。HIP装置のヒーターに加
熱電力を投入し、1800℃に昇温して１時間半保持
した後、圧力媒体としてアルゴンガスを加圧注入
すると同時に更に昇温して、最終的に2000℃、
1500Kg／cm2にして２時間保持した。降温・減圧
後、黒鉛容器をHIP装置から取り出し、透明なガ
ラス状の石英に覆われた窒化珪素焼結体を回収し
た。石英ガラスとBNを割つて取り出した焼結体
の密度は約99％まで緻密化していた。
比較例 １
実施例１と同様の窒化珪素粉末を、最初の保持
温度を1700℃とした以外は実施例１と同様に処理
した。HIP処理後、黒鉛ルツボから取り出した石
英ガラスは黒色を帯びかつクラツク様のものが認
められた。このガラスとBNを除去して窒化珪素
焼結体を取り出したところ、大きなクラツクが５
〜６本生じており、密度も60％強とほとんど緻密
化しておらず、かつ表面に金属Siと思われる粉が
付着していた。
温度を1700℃とした以外は実施例１と同様に処理
した。HIP処理後、黒鉛ルツボから取り出した石
英ガラスは黒色を帯びかつクラツク様のものが認
められた。このガラスとBNを除去して窒化珪素
焼結体を取り出したところ、大きなクラツクが５
〜６本生じており、密度も60％強とほとんど緻密
化しておらず、かつ表面に金属Siと思われる粉が
付着していた。
この処理におけるシール不良の原因を調査すべ
く、別途1700℃での保持を終了した後100Kg／cm2
に加圧するところまでのテストを実施した。1700
℃での保持後、降温・減圧して取り出した石英ガ
ラスは完全に白色結晶化しており、かつ外圧によ
り大きく割れを生じていた。
く、別途1700℃での保持を終了した後100Kg／cm2
に加圧するところまでのテストを実施した。1700
℃での保持後、降温・減圧して取り出した石英ガ
ラスは完全に白色結晶化しており、かつ外圧によ
り大きく割れを生じていた。
実施例 ２
酸化イツトリウム５重量％および酸化アルミニ
ウム２重量％を含む窒化珪素粉末を、CIP法で成
形した後、窒素雰囲気中1750℃にて30分一次焼成
した。CIP法によりこの成形体表面にBN層を約
３mmの厚さで付与した後、第１図のように黒鉛ル
ツボ４内に配置した。この黒鉛容器をHIP装置に
入れ、実施例１と同様の操作にて処理した。ただ
し、最初の保持温度、最終の保持温度をともに
1750℃とした。取り出した黒鉛容器内の石英ガラ
スは透明であり、内部の焼結体密度は3.2ｇ／cm3
でほぼ真密度化されていた。また焼結体表面は全
体にほぼ黒色で色むらなども認められなかつた。
ウム２重量％を含む窒化珪素粉末を、CIP法で成
形した後、窒素雰囲気中1750℃にて30分一次焼成
した。CIP法によりこの成形体表面にBN層を約
３mmの厚さで付与した後、第１図のように黒鉛ル
ツボ４内に配置した。この黒鉛容器をHIP装置に
入れ、実施例１と同様の操作にて処理した。ただ
し、最初の保持温度、最終の保持温度をともに
1750℃とした。取り出した黒鉛容器内の石英ガラ
スは透明であり、内部の焼結体密度は3.2ｇ／cm3
でほぼ真密度化されていた。また焼結体表面は全
体にほぼ黒色で色むらなども認められなかつた。
比較例 ２
実施例２と同様のテストを、埋設ガラスをパイ
レツクスガラスに替えて行なつた。得られた焼結
体の密度は実施例２とほぼ同じであつたが、その
表面は白色まだら状でガラス成分の浸透によると
思われる反応を生じていた。この焼結体を切断し
て反応層の厚さを測定したところ厚い部分は約
1.5mmあり、焼結体として使用し得ない状態であ
ることが分かつた。
レツクスガラスに替えて行なつた。得られた焼結
体の密度は実施例２とほぼ同じであつたが、その
表面は白色まだら状でガラス成分の浸透によると
思われる反応を生じていた。この焼結体を切断し
て反応層の厚さを測定したところ厚い部分は約
1.5mmあり、焼結体として使用し得ない状態であ
ることが分かつた。
［発明の効果］
本発明は上記の様に構成されているので、ガラ
ス系材料を圧力媒体のシールとして使用すること
により高密度の焼結体が得られると共に、ガラス
材中の二酸化珪素以外の成分による汚染や反応を
回避することができ、高純度かつ表面性状にすぐ
れた製品の供給が可能になつた。
ス系材料を圧力媒体のシールとして使用すること
により高密度の焼結体が得られると共に、ガラス
材中の二酸化珪素以外の成分による汚染や反応を
回避することができ、高純度かつ表面性状にすぐ
れた製品の供給が可能になつた。
第１図はHIP処理に付す為の準備状態を示す断
面図である。
面図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 窒化珪素を主成分とする多孔性成形体の表面
をガラス系材料でガラスシールし、熱間静水圧プ
レス処理を行つて高密度の窒化珪素焼結体を製造
する方法において、 多孔性成形体の表面を難焼結性であつて窒化珪
素との反応性が低いバリア材で覆う工程 耐熱性容器内に二酸化珪素粉末中に埋設した状
態で上記成形体を配置し、かつ上記二酸化珪素粉
末を可撓性炭素材で囲繞するとともに可撓性炭素
材と耐熱性容器内壁との間にバリア材を配置する
工程 上記耐熱性容器全体を熱間静水圧加圧装置内に
入れ真空脱気及び窒化ガス置換を行う工程 熱間静水圧加圧装置内部を窒素ガス雰囲気とし
たまま加熱昇温し、クリストバライトの融点以上
の温度に到達し前記二酸化珪素粉末を完全に溶融
せしめた後、圧媒ガスを供給する工程 クリストバライトの融点以上の温度の下で所定
圧力下に保持する工程 を含むことを特徴とする高密度窒化珪素焼結体の
製造方法。 ２ 窒素ガス雰囲気を形成するときの窒素ガス分
圧を圧媒ガス供給開始時の温度をＴ〔℃〕とした
時、次式 PN2＝exp｛（100.2−213400／Ｔ＋100）／3.974｝ 以上の値とする特許請求の範囲第１記項載の高密
度窒化珪素焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60072532A JPS61232271A (ja) | 1985-04-08 | 1985-04-08 | 高密度窒化珪素焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60072532A JPS61232271A (ja) | 1985-04-08 | 1985-04-08 | 高密度窒化珪素焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61232271A JPS61232271A (ja) | 1986-10-16 |
| JPH0159996B2 true JPH0159996B2 (ja) | 1989-12-20 |
Family
ID=13492046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60072532A Granted JPS61232271A (ja) | 1985-04-08 | 1985-04-08 | 高密度窒化珪素焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61232271A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4959950B2 (ja) * | 2005-03-29 | 2012-06-27 | 京セラ株式会社 | 焼結体および配線基板 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS581074B2 (ja) * | 1975-11-08 | 1983-01-10 | 住友電気工業株式会社 | ネツカンセイスイアツセイケイホウ |
| JPS57106575A (en) * | 1980-12-19 | 1982-07-02 | Kobe Steel Ltd | Manufacture of high density silicon nitride sintered body |
-
1985
- 1985-04-08 JP JP60072532A patent/JPS61232271A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61232271A (ja) | 1986-10-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |