JPH02293380A - 窒化ケイ素焼結セラミック物 - Google Patents
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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】
本発明は窒化ケイ素焼結セラミックに関する.窒化ケイ
素は.高温強度.耐熱衝撃性,耐摩耗性,そして化学的
安定性に??れているので.構造材料用及び電子機器材
料用として極めて重要である.従来.窒化ケイ素材料は
.次の3つの方法のいずれかによって製造されている.
すなわち,(1)高温にてケイ素粉末を直接窒化処理す
る方法; (2)焼結助剤として知られている金属酸化
物粉末を加えることによって.市販の窒化ケイ素粉末を
高温で緻密化する方法(焼結助剤は.焼結工程時に液相
を供給することによって窒化ケイ素の緻密化を促進する
);及び(3)市販の窒化ケイ素扮末を高温・高圧で緻
密化する方法;である。
素は.高温強度.耐熱衝撃性,耐摩耗性,そして化学的
安定性に??れているので.構造材料用及び電子機器材
料用として極めて重要である.従来.窒化ケイ素材料は
.次の3つの方法のいずれかによって製造されている.
すなわち,(1)高温にてケイ素粉末を直接窒化処理す
る方法; (2)焼結助剤として知られている金属酸化
物粉末を加えることによって.市販の窒化ケイ素粉末を
高温で緻密化する方法(焼結助剤は.焼結工程時に液相
を供給することによって窒化ケイ素の緻密化を促進する
);及び(3)市販の窒化ケイ素扮末を高温・高圧で緻
密化する方法;である。
これらの窒化ケイ素材料は.切削工具やガスタービンの
ような構造物に使用されている.しかしながら,これら
の材料は脆性破壊を起こし易いために,商業的用途にお
ける有用性が限られている.セラミックの脆性は.セラ
ミックウイスカー繊維.又は粒状物等の二次相を導入す
ることによって改良することができる.これらの添加物
は亀裂生長時にエネルギーを吸収することによって強化
剤として作用する.さらに.セラミックの機械的特性は
,相容性のある金属相を導入することによって改良する
こともできる.このようなセラミック/金属複合材料す
なわち“サーメッI− (cer−■ets)”では.
金属のもつ強度と延性が,セラミックのもつ硬さ及び化
学的安定性とうまく組合わさっている.例えば米国特許
第4.332,909号明細書は.窒化ケイ素;イット
リウム.スカンジウム.セリウム,ランタン.及びラン
タニドの少なくとも1種の酸化物;並びに鉄,ニッケル
.及びコバルトの少なくとも1種の金属又は金属酸化物
;からなる組成物を開示している。多めの金属又は金属
酸化物を使用すると.これらの金属又は金属酸化物が窒
化ケイ素中において網状の連続構造を形成する.米国特
許第3.409,417号明細書は,窒化ケイ素と焼結
助剤を.鉄.コバルト,ニッケル.クロム.レニウム,
タングステン,モリブデン,又はこれらの合金で結合し
てなる,緻密な耐熱性組成物について開示している.該
組成物は.切削工具を作製するのに使用することができ
る.特開昭58−64 . 270は,少なくとも1種
の金属酸化物,少なくとも1種の金属ケイ化物,及び残
部の窒化ケイ素,.からなる混合粉末から作製される窒
化ケイ素焼結物について開示している.焼結工程時に該
金属ケイ化物が分解して.該焼結物の表面上に金inを
生成する.ロシア特許第485,999号明細書は.1
6〜20重量%のF e , 12 〜18 ffi
It%のSi3N4フィラメント状結晶.及び残部の7
.rOtを含んだサーメット組成物(粉末混合物を熱圧
することによって作製)について開示している.上記文
献に記載されているようなサーメットは.周囲温度及び
適度な高温においては単一成分のセラミックを明らかに
凌ぐn械的特性上の利点を有するけれども51000’
cを越える温度においては靭性,耐摩耗耗性5及び強度
が大きく低下して,種々の構造物用として使用置きなく
なることがよくある. 本発明によれば.焼結助剤を含有した窒化ケイ素焼結セ
ラミック物が, (1) 前記焼結セラミック物のトータル重量を基準
として. (a) 窒化ケイ素を20〜98重量%:(b)
Fe, Ni,及びCoからなる群から選ばれる少なく
ともIMの金属,又はこれらの金属の酸化物もしくは合
金を1〜80重量%;及び ( c ) ILIPACの第2. 3, 4. 1
3各グループ.又はランタニドから選ばれる元素の少な
くとも1種の酸化物,窒化物.又はケイ酸塩を0.02
〜20重量%; 含む粉末混合物を作製すること,及び (2) 成分(1)(b)が対応するケイ化物に転化す
るまで.非酸化性雰囲気中にて前記粉末混合物を130
0〜l700゜Cの温廣に加熱することによって前記粉
末混合物の各成分を反応させること. を特徴とする製造法によって作製される.さらに本発明
によれば,木製造法によって作製される焼結助剤を含有
した窒化ケイ素焼結セラミック物は.該セラミック物の
トータル重量を基準として. (a)窒化ケイ素を20
〜98重量%; (b)鉄.ニッケル,及びコバルトか
らなる群から選ばれる少なくとも1種の金属のケイ化物
を!〜80¥X量%;及び(c) +upacの第2
. 3, 4. 13各グループ.又はランタニドから
選ばれる元素の.少なくとも1種の酸化物.窒化物,又
はケイ酸塩を0.02〜約201i1%:含むことを特
徴とする.本発明の製造法によって作製された焼結セラ
ミック物は,高温において高い強度,高い靭性.そして
高い硬度を有する. 本発明の製造法において使用される窒化ケイ素は,市販
のいかなる窒化ケイ素粉末でもよい.窒化ケイ素は,&
l1成物のトータル重量を基準として.20〜98重量
%の量にて使用される.最高50重量%までの窒化ケイ
素を他の耐熱性化合物(化学的に安定であっても不安定
であってもよい)で置き換えることもできる.例えば,
窒化アルミニウム.窒化チタン,及び窒化ホウ素等の窒
化物;炭化ケイ素.炭化チタン,及び炭化ホウ素等の炭
化物:並びにニホウ化チタン,ニホウ化モリブデン.及
びニホウ化ジルコニウム等のニホウ化物;を使用して窒
化ケイ素を置き換えることができる.得られる複合材料
のある特定の性質が向上するように.耐熱性化合物を選
定することができる.例えば.&l1成物中に炭化チタ
ン又は炭化ケイ素を組み込むと,より硬い生成物が得ら
れる.窒化ケイ素粉末は,,in成物のトータル重量を
基準として1〜80重量%(好ましくは5〜25重量%
)のFe. Ni,又はCo金属と混合される.これら
の金属の酸化物もしくは合金,又はこれら金属と他の金
属との合金も使用することができる.本粉末混合物はさ
らに,Mi成物のトータル重量を基準として0.02〜
2011景%(好ましくは1−10重量%)の焼結助剤
を含む.焼結助剤の量が20%を越えると,焼結生成物
の機械的特性が低下する.本焼結助剤は, IUPAC
の第2. 3, 4. 13各グループの元素,又はラ
ンタニドの酸化物,窒化物,又はケイ酸塩である.アル
ミニウム,マグネシウムハフニウム,カルシウム.スト
ロンチウム.ジルコニウム.及びイットリウムの酸化物
が好ましい.この中では酸化アルミニウムが最も好まし
い.ケイ酸塩焼結助剤は,ケイ酸塩として加えることも
できるし,あるいは窒化ケイ素粉末の表面に常に存在し
ているシリカと酸化物もしくは窒化物焼結助剤との反応
によって必要に応じてその場で形成させることもできる
.窒化物焼結助剤を使用する場合,窒化ケイ素の表面に
本質的に存在しているシリカの他にさらにシリカを加え
るのが望ましいことがある.酸化物焼結助剤.窒化物焼
結助剤,又はケイ酸塩焼結助剤の最高50ffil%ま
でをrtlPAc第1グループ元素の酸化物で置き換え
てるよい. 材料の成形工程時における加工助剤として.バインダー
を粉末混合物に加えることができる.適切なバインダー
としては.パラフィンや他のワックス類があるが,これ
らに限定されない.バインダーの使用量は.組成物のト
ータル重量を基準として好ましくは5重量%以下である
. 焼結生成物に最適の特性を付与するためには,初期混合
物を作製するのに使用される成分が微粉砕されていなけ
ればならない(好ましくは5ミクロン以下1も好ましく
は1ミクロン以下の粒径を有する). 適切な品質の焼結生成物を得るためには.初期混合物中
の微細成分を完全に混合することが重要である.各成分
を充分な量の水性液体又は非水液体と共に微粉砕機中に
入れて高粘度スラリーを形成させ,そして所望の粒径に
応じて1〜48時間微粉砕処理を施す.非水系での微粉
砕に有用な代表的液体としては.エタノール, 1,
1.1−トリクロ口エタン,及び塩化メチレン等がある
が.これらに限定されない.必要に応じて,ハイパーマ
ー(HYPEl?MIlil?) KO−2アミン分散
剤(IcI アメリカズ(ICI Americas)
)のような市販の分散剤を加えてもよい.適切な微粉
砕機としては,ボールミル.振動ミル.及びアトリッシ
ッンミル等があるが.これらに限定されない.好ましい
のはボールミルと振動ミルである. 微粉砕処理後.得られたスラリーを噴霧乾燥してさらさ
らした粉末を形成させる.粉末を200メッシュの篩に
より篩分けすることによって凝集塊を取り除く. 本発明の粉末混合物は.加熱と圧縮を同時に行うことに
よって緻密化するのが好ましい.従って好ましい加工法
は.熱間圧縮法,熱間等圧圧縮法.及びガス圧力焼結法
である.しかしながら.冷間圧縮を行い.次いで圧力を
かけないで焼結を行った場合でも.本発明の生成物が得
られる.これら全ての方法に対して好ましい焼結温度は
1300〜1700゜Cである.焼結温度が低すぎると
.緻密化が不充分となる.焼結温度が高すぎると,窒化
ケイ素が分解する.焼結は,少なくとも1000ps
i(70.3kg/cs2)の圧力,最も好ましくは2
000 〜6000psi (141〜422kg/c
−りの圧力にて行うのが好ましい.金属と窒化ケイ素の
酸化を防止するために,窒素.水素.又はヘリウム等の
非酸化性雰囲気が使用される.好ましいのは窒素雰囲気
である.焼結セラミック物は.窒化ケイ素マトリックス
:窒化ケイ素マトリックス中に相互分散された金属ケイ
化物の顕@鏡的な゜゛島(islands)’:及び窒
化ケイ素粒子間の境界における金属酸化物相,金属窒化
物相.及び/又は金属ケイ酸塩相;から構成されている
.従来技術において開示されている材料とは異なり.本
発明の焼結物には.連続的な三次元金属相又は金属酸化
物相が存在しない.正確なメカニズムは明らかとなって
いないが.このモルホロジーは,焼結助剤によって促進
される高温不均化反応を経て起こるものと考えられる.
焼結助剤は,加熱工程時において液相を形成し,これが
窒化物及び金属(又は金属酸化物もしくは合金)に対す
る高温゛溶媒(solvent)”として作用し,そし
て窒化ケイ素と金属との反応を促進して金属ケイ化物を
形成する.冷却すると,液状焼結助剤は,窒化ケイ素粒
界においてガラスを形成する.焼結物のX線回折パター
ンから,本焼結物は.窒化ケイ素と種々の化学量論の金
属ケイ化物(例えば.CoSit, CoSi,及びC
otSi等の組合わせ)を含んだ複合物であることがわ
かる. 本発明の焼結セラミック材料は.構造材料としてのセラ
ミック分野において多J.Il多様な用途を有する.木
材料の理論密度は5以下であるので.本材料は.強度/
重量比が高いことが重要であるような用途に対して適し
ている.本発明の焼結物のユニークな機械的特性により
.本焼結物は切削工具の製造用として特に適したものと
なっている.さらに本材料は,タービンエンジン.バル
ブシール,及びかなりの耐摩耗性を必要とする他の部品
の製造にも使用することができる. 実1劃(L二則 サウスウエスト・エンジニアリング・カンパニー(So
uthwest EngineeringCompan
y; SWECO) !!!の振動ミルを使用して,下
記の紐成物サンプル(500g)を1同じ容1ilff
i度の1.1.1−トリクロロエタン中で24時間微粉
砕した.こうして得られたスラリーを噴霧乾燥して.さ
らさらした粉末を得た.窒素雰囲気下にて.本粉末を,
4000psi(292kg/cm2)の圧力及びl
500゜Cの温度にて熱間圧縮して. 45csX 4
5cm X 6amのビレットを得た(実施例1−14
) ,実施例15と16においては.本粉末を, 50
00 psi(352kg/cm2)の圧力で冷間圧縮
し5そして窒素雰囲気の大気圧下にて1600℃の温度
で焼結した.ディスプレースメント法(displac
emenL technique)(ASTM C 3
73−56)を使用して各ビレフトの密度を求め.ロッ
クウェルA硬度を測定した, MIL−STDl942
試験法を使用して,実施例l4の生成物の曲げ強さを測
定したところ,その値は619MPaであった.
ような構造物に使用されている.しかしながら,これら
の材料は脆性破壊を起こし易いために,商業的用途にお
ける有用性が限られている.セラミックの脆性は.セラ
ミックウイスカー繊維.又は粒状物等の二次相を導入す
ることによって改良することができる.これらの添加物
は亀裂生長時にエネルギーを吸収することによって強化
剤として作用する.さらに.セラミックの機械的特性は
,相容性のある金属相を導入することによって改良する
こともできる.このようなセラミック/金属複合材料す
なわち“サーメッI− (cer−■ets)”では.
金属のもつ強度と延性が,セラミックのもつ硬さ及び化
学的安定性とうまく組合わさっている.例えば米国特許
第4.332,909号明細書は.窒化ケイ素;イット
リウム.スカンジウム.セリウム,ランタン.及びラン
タニドの少なくとも1種の酸化物;並びに鉄,ニッケル
.及びコバルトの少なくとも1種の金属又は金属酸化物
;からなる組成物を開示している。多めの金属又は金属
酸化物を使用すると.これらの金属又は金属酸化物が窒
化ケイ素中において網状の連続構造を形成する.米国特
許第3.409,417号明細書は,窒化ケイ素と焼結
助剤を.鉄.コバルト,ニッケル.クロム.レニウム,
タングステン,モリブデン,又はこれらの合金で結合し
てなる,緻密な耐熱性組成物について開示している.該
組成物は.切削工具を作製するのに使用することができ
る.特開昭58−64 . 270は,少なくとも1種
の金属酸化物,少なくとも1種の金属ケイ化物,及び残
部の窒化ケイ素,.からなる混合粉末から作製される窒
化ケイ素焼結物について開示している.焼結工程時に該
金属ケイ化物が分解して.該焼結物の表面上に金inを
生成する.ロシア特許第485,999号明細書は.1
6〜20重量%のF e , 12 〜18 ffi
It%のSi3N4フィラメント状結晶.及び残部の7
.rOtを含んだサーメット組成物(粉末混合物を熱圧
することによって作製)について開示している.上記文
献に記載されているようなサーメットは.周囲温度及び
適度な高温においては単一成分のセラミックを明らかに
凌ぐn械的特性上の利点を有するけれども51000’
cを越える温度においては靭性,耐摩耗耗性5及び強度
が大きく低下して,種々の構造物用として使用置きなく
なることがよくある. 本発明によれば.焼結助剤を含有した窒化ケイ素焼結セ
ラミック物が, (1) 前記焼結セラミック物のトータル重量を基準
として. (a) 窒化ケイ素を20〜98重量%:(b)
Fe, Ni,及びCoからなる群から選ばれる少なく
ともIMの金属,又はこれらの金属の酸化物もしくは合
金を1〜80重量%;及び ( c ) ILIPACの第2. 3, 4. 1
3各グループ.又はランタニドから選ばれる元素の少な
くとも1種の酸化物,窒化物.又はケイ酸塩を0.02
〜20重量%; 含む粉末混合物を作製すること,及び (2) 成分(1)(b)が対応するケイ化物に転化す
るまで.非酸化性雰囲気中にて前記粉末混合物を130
0〜l700゜Cの温廣に加熱することによって前記粉
末混合物の各成分を反応させること. を特徴とする製造法によって作製される.さらに本発明
によれば,木製造法によって作製される焼結助剤を含有
した窒化ケイ素焼結セラミック物は.該セラミック物の
トータル重量を基準として. (a)窒化ケイ素を20
〜98重量%; (b)鉄.ニッケル,及びコバルトか
らなる群から選ばれる少なくとも1種の金属のケイ化物
を!〜80¥X量%;及び(c) +upacの第2
. 3, 4. 13各グループ.又はランタニドから
選ばれる元素の.少なくとも1種の酸化物.窒化物,又
はケイ酸塩を0.02〜約201i1%:含むことを特
徴とする.本発明の製造法によって作製された焼結セラ
ミック物は,高温において高い強度,高い靭性.そして
高い硬度を有する. 本発明の製造法において使用される窒化ケイ素は,市販
のいかなる窒化ケイ素粉末でもよい.窒化ケイ素は,&
l1成物のトータル重量を基準として.20〜98重量
%の量にて使用される.最高50重量%までの窒化ケイ
素を他の耐熱性化合物(化学的に安定であっても不安定
であってもよい)で置き換えることもできる.例えば,
窒化アルミニウム.窒化チタン,及び窒化ホウ素等の窒
化物;炭化ケイ素.炭化チタン,及び炭化ホウ素等の炭
化物:並びにニホウ化チタン,ニホウ化モリブデン.及
びニホウ化ジルコニウム等のニホウ化物;を使用して窒
化ケイ素を置き換えることができる.得られる複合材料
のある特定の性質が向上するように.耐熱性化合物を選
定することができる.例えば.&l1成物中に炭化チタ
ン又は炭化ケイ素を組み込むと,より硬い生成物が得ら
れる.窒化ケイ素粉末は,,in成物のトータル重量を
基準として1〜80重量%(好ましくは5〜25重量%
)のFe. Ni,又はCo金属と混合される.これら
の金属の酸化物もしくは合金,又はこれら金属と他の金
属との合金も使用することができる.本粉末混合物はさ
らに,Mi成物のトータル重量を基準として0.02〜
2011景%(好ましくは1−10重量%)の焼結助剤
を含む.焼結助剤の量が20%を越えると,焼結生成物
の機械的特性が低下する.本焼結助剤は, IUPAC
の第2. 3, 4. 13各グループの元素,又はラ
ンタニドの酸化物,窒化物,又はケイ酸塩である.アル
ミニウム,マグネシウムハフニウム,カルシウム.スト
ロンチウム.ジルコニウム.及びイットリウムの酸化物
が好ましい.この中では酸化アルミニウムが最も好まし
い.ケイ酸塩焼結助剤は,ケイ酸塩として加えることも
できるし,あるいは窒化ケイ素粉末の表面に常に存在し
ているシリカと酸化物もしくは窒化物焼結助剤との反応
によって必要に応じてその場で形成させることもできる
.窒化物焼結助剤を使用する場合,窒化ケイ素の表面に
本質的に存在しているシリカの他にさらにシリカを加え
るのが望ましいことがある.酸化物焼結助剤.窒化物焼
結助剤,又はケイ酸塩焼結助剤の最高50ffil%ま
でをrtlPAc第1グループ元素の酸化物で置き換え
てるよい. 材料の成形工程時における加工助剤として.バインダー
を粉末混合物に加えることができる.適切なバインダー
としては.パラフィンや他のワックス類があるが,これ
らに限定されない.バインダーの使用量は.組成物のト
ータル重量を基準として好ましくは5重量%以下である
. 焼結生成物に最適の特性を付与するためには,初期混合
物を作製するのに使用される成分が微粉砕されていなけ
ればならない(好ましくは5ミクロン以下1も好ましく
は1ミクロン以下の粒径を有する). 適切な品質の焼結生成物を得るためには.初期混合物中
の微細成分を完全に混合することが重要である.各成分
を充分な量の水性液体又は非水液体と共に微粉砕機中に
入れて高粘度スラリーを形成させ,そして所望の粒径に
応じて1〜48時間微粉砕処理を施す.非水系での微粉
砕に有用な代表的液体としては.エタノール, 1,
1.1−トリクロ口エタン,及び塩化メチレン等がある
が.これらに限定されない.必要に応じて,ハイパーマ
ー(HYPEl?MIlil?) KO−2アミン分散
剤(IcI アメリカズ(ICI Americas)
)のような市販の分散剤を加えてもよい.適切な微粉
砕機としては,ボールミル.振動ミル.及びアトリッシ
ッンミル等があるが.これらに限定されない.好ましい
のはボールミルと振動ミルである. 微粉砕処理後.得られたスラリーを噴霧乾燥してさらさ
らした粉末を形成させる.粉末を200メッシュの篩に
より篩分けすることによって凝集塊を取り除く. 本発明の粉末混合物は.加熱と圧縮を同時に行うことに
よって緻密化するのが好ましい.従って好ましい加工法
は.熱間圧縮法,熱間等圧圧縮法.及びガス圧力焼結法
である.しかしながら.冷間圧縮を行い.次いで圧力を
かけないで焼結を行った場合でも.本発明の生成物が得
られる.これら全ての方法に対して好ましい焼結温度は
1300〜1700゜Cである.焼結温度が低すぎると
.緻密化が不充分となる.焼結温度が高すぎると,窒化
ケイ素が分解する.焼結は,少なくとも1000ps
i(70.3kg/cs2)の圧力,最も好ましくは2
000 〜6000psi (141〜422kg/c
−りの圧力にて行うのが好ましい.金属と窒化ケイ素の
酸化を防止するために,窒素.水素.又はヘリウム等の
非酸化性雰囲気が使用される.好ましいのは窒素雰囲気
である.焼結セラミック物は.窒化ケイ素マトリックス
:窒化ケイ素マトリックス中に相互分散された金属ケイ
化物の顕@鏡的な゜゛島(islands)’:及び窒
化ケイ素粒子間の境界における金属酸化物相,金属窒化
物相.及び/又は金属ケイ酸塩相;から構成されている
.従来技術において開示されている材料とは異なり.本
発明の焼結物には.連続的な三次元金属相又は金属酸化
物相が存在しない.正確なメカニズムは明らかとなって
いないが.このモルホロジーは,焼結助剤によって促進
される高温不均化反応を経て起こるものと考えられる.
焼結助剤は,加熱工程時において液相を形成し,これが
窒化物及び金属(又は金属酸化物もしくは合金)に対す
る高温゛溶媒(solvent)”として作用し,そし
て窒化ケイ素と金属との反応を促進して金属ケイ化物を
形成する.冷却すると,液状焼結助剤は,窒化ケイ素粒
界においてガラスを形成する.焼結物のX線回折パター
ンから,本焼結物は.窒化ケイ素と種々の化学量論の金
属ケイ化物(例えば.CoSit, CoSi,及びC
otSi等の組合わせ)を含んだ複合物であることがわ
かる. 本発明の焼結セラミック材料は.構造材料としてのセラ
ミック分野において多J.Il多様な用途を有する.木
材料の理論密度は5以下であるので.本材料は.強度/
重量比が高いことが重要であるような用途に対して適し
ている.本発明の焼結物のユニークな機械的特性により
.本焼結物は切削工具の製造用として特に適したものと
なっている.さらに本材料は,タービンエンジン.バル
ブシール,及びかなりの耐摩耗性を必要とする他の部品
の製造にも使用することができる. 実1劃(L二則 サウスウエスト・エンジニアリング・カンパニー(So
uthwest EngineeringCompan
y; SWECO) !!!の振動ミルを使用して,下
記の紐成物サンプル(500g)を1同じ容1ilff
i度の1.1.1−トリクロロエタン中で24時間微粉
砕した.こうして得られたスラリーを噴霧乾燥して.さ
らさらした粉末を得た.窒素雰囲気下にて.本粉末を,
4000psi(292kg/cm2)の圧力及びl
500゜Cの温度にて熱間圧縮して. 45csX 4
5cm X 6amのビレットを得た(実施例1−14
) ,実施例15と16においては.本粉末を, 50
00 psi(352kg/cm2)の圧力で冷間圧縮
し5そして窒素雰囲気の大気圧下にて1600℃の温度
で焼結した.ディスプレースメント法(displac
emenL technique)(ASTM C 3
73−56)を使用して各ビレフトの密度を求め.ロッ
クウェルA硬度を測定した, MIL−STDl942
試験法を使用して,実施例l4の生成物の曲げ強さを測
定したところ,その値は619MPaであった.
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.焼結助剤を含有した窒化ケイ素焼結セラミック物で
あって,前記焼結セラミック物のトータル重量を基準と
して, (a)窒化ケイ素を20〜98重量%; (b)鉄,ニッケル,及びコバルトからな る群から選ばれる少なくとも1種の金属のケイ化物を1
〜80重量%;及び (c)IUPACの第2,3,4,13各グループ,又
はランタニドから選ばれる元素の少なくとも1種の酸化
物,窒化物,又はケイ酸塩を0.02〜20重量%; 含むことを特徴とする前記焼結セラミック物。 2.前記窒化ケイ素の最高50重量%までが,少なくと
も1種の耐熱性の,炭化物,窒化ケイ素以外の窒化物,
又はホウ化物で置き換えられていることをさらに特徴と
する,請求項1記載の焼結セラミック物。 3.請求項1に記載の窒化ケイ素焼結セラミック物を製
造する方法であって, (1)前記焼結セラミック物のトータル重 量を基準として, (a)窒化ケイ素を20〜98重量%; (b)鉄,ニッケル,及びコバルトから なる群から選ばれる少なくとも1種の金属,又はこれら
の金属の酸化物もしくは合金を1〜80重量%;及び (c)IUPACの第2,3,4,13各グループ,又
はランタニドから選ばれる元素の少なくとも1種の酸化
物,窒化物,又はケイ酸塩を0.02〜約20重量%; 含む粉末混合物を作製すること,及び (2)成分(1)(b)が対応するケイ化物に転化する
まで,非酸化性雰囲気中にて前記粉末混合物を1300
〜1700℃の温度に加熱することによって前記粉末混
合物の各成分を反応させること, を特徴とする前記製造法。 4.少なくとも1000psi(70.3kg/cm^
2)の圧力にて前記粉末混合物を加熱することをさらに
特徴とする,請求項3記載の製造法。 5.前記圧力が2000〜6000psi(141〜4
22kg/cm^2)である,請求項4記載の製造法。 6.前記の非酸化性雰囲気が窒素雰囲気である,請求項
3記載の製造法。 7.前記窒化ケイ素の最高50重量%までが,少なくと
も1種の耐熱性の,炭化物,窒化ケイ素以外の窒化物,
又はホウ化物で置き換えられていることをさらに特徴と
する,請求項3記載の製造法。 8.前記粉末混合物が, (a)窒化ケイ素を50〜93重量%; (b)鉄,ニッケル,及びコバルトからな る群から選ばれる少なくとも1種の金属を5〜25重量
%; (c)IUPACの第3グループ元素又はランタニドの
少なくとも1種の酸化物を1〜5重量%;及び (d)酸化アルミニウムを1〜5重量%; 含むことをさらに特徴とする,請求項3記載の製造法。 9.IUPACの第3グループ元素又はランタニドの前
記酸化物の全て又は一部が,充分に安定化された酸化ジ
ルコニウム,ある程度安定化された酸化ジルコニウム,
又は酸化ハフニウムで置き換えられていることをさらに
特徴とする,請求項8記載の製造法。 10.前記粉末混合物が, (a)窒化ケイ素を50〜93%重量%; (b)鉄,ニッケル,及びコバルトからな る群から選ばれる少なくとも1種の金属を5〜25重量
%; (c)IUPACの第2グループ元素の少なくとも1種
の酸化物を1〜5重量%;及び (d)酸化アルミニウムを1〜5重量%; 含むことをさらに特徴とする,請求項3記載の製造法。 11.IUPACの第2グループ元素の前記酸化物の全
て又は一部が,充分に安定化された酸化ジルコニウム,
ある程度安定化された酸化ジルコニウム,又は酸化ハフ
ニウムで置き換えられていることをさらに特徴とする,
請求項10記載の製造法。 12.請求項1又は2に記載の組成物を使用して切削工
具を作製すること。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/336,397 US5023214A (en) | 1989-04-11 | 1989-04-11 | Silicon nitride ceramics containing a metal silicide phase |
| US336397 | 1999-06-18 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH02293380A true JPH02293380A (ja) | 1990-12-04 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP (1) | JPH02293380A (ja) |
| CA (1) | CA2013907A1 (ja) |
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- 1990-04-05 CA CA002013907A patent/CA2013907A1/en not_active Abandoned
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