JPH03112881A - Ｓｉ↓３Ｎ↓４質セラミックス - Google Patents
Ｓｉ↓３Ｎ↓４質セラミックスInfo
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- JPH03112881A JPH03112881A JP1251269A JP25126989A JPH03112881A JP H03112881 A JPH03112881 A JP H03112881A JP 1251269 A JP1251269 A JP 1251269A JP 25126989 A JP25126989 A JP 25126989A JP H03112881 A JPH03112881 A JP H03112881A
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
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】
［産業上の利用分野］
本発明は、高温構造材料として用いられる５ｉ３Ｎ４
（窒化けい素）質セラミックスに関する。
（窒化けい素）質セラミックスに関する。
［従来の技術］
Ｓ ｉ３Ｎ４ ｘセ−ｔｚｖ’ｙスは、ＳｉＣ（炭化け
い素）′Ｍ、セラミックスに比べ靭性が高いので、構造
材料としてはＳｉＣ貿セラミックスより優れているが、
化学的耐食性がＳｉＣ質セラミックスより劣っている。
い素）′Ｍ、セラミックスに比べ靭性が高いので、構造
材料としてはＳｉＣ貿セラミックスより優れているが、
化学的耐食性がＳｉＣ質セラミックスより劣っている。
この原因は、焼結助剤によるガラス層が原因とされてい
る。
る。
従来、化学的耐食性を向上させるため、Ｓｔ。
Ｎ４質焼結体からなる基材表面にＣＶＤ法によるＳｉ３
Ｎ４膜を形成してなる５ｔｓＮ４Ｓｔ、セラミックスが
知られている。
Ｎ４膜を形成してなる５ｔｓＮ４Ｓｔ、セラミックスが
知られている。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、上記従来のＳｉ３Ｎ４質セラミックスに
おいては、酸化等による化学的耐食性は向上することが
できるものの、基材とＳｉ３Ｎ４膜とが類似の結晶構造
をしているので、Ｓｉ３Ｎ４膜の強度により全体の強度
が支配され、強度が３〜５割程低下する問題がある。
おいては、酸化等による化学的耐食性は向上することが
できるものの、基材とＳｉ３Ｎ４膜とが類似の結晶構造
をしているので、Ｓｉ３Ｎ４膜の強度により全体の強度
が支配され、強度が３〜５割程低下する問題がある。
そこで、本発明は、耐食性を向上させ、かつ、強度劣化
の少ない５Ｌ３Ｎ、質セラミックスの提供を目的とする
。
の少ない５Ｌ３Ｎ、質セラミックスの提供を目的とする
。
［課題を解決するための手段］
前記課題を解決するため、本発明のＳｉ３Ｎ４質セラミ
ックスは、Ｓｉ、Ｎ４質焼結体からなる基材表面にＣ質
又はＢＮ質からなる０、２〜２０μｍの厚さの中間緩衝
膜を形成し、かっこの膜の上に緻密なＳｉ、Ｎ４膜を積
層してなるものである。
ックスは、Ｓｉ、Ｎ４質焼結体からなる基材表面にＣ質
又はＢＮ質からなる０、２〜２０μｍの厚さの中間緩衝
膜を形成し、かっこの膜の上に緻密なＳｉ、Ｎ４膜を積
層してなるものである。
［作 用コ
上記手段においては、基材の酸化等による侵食が５ｔ３
Ｎ４膜によって防止され、かつＳｉ３Ｎ４膜に発生した
亀裂は、中間緩衝膜でその伸展が止まる。
Ｎ４膜によって防止され、かつＳｉ３Ｎ４膜に発生した
亀裂は、中間緩衝膜でその伸展が止まる。
中間緩衝膜は、ＣＶＤ法等の気相成長法によって形成す
ることが好ましく、このようにすることにより層状構造
がコーテイング面に垂直に配向し、潤滑性が一層向上す
る。
ることが好ましく、このようにすることにより層状構造
がコーテイング面に垂直に配向し、潤滑性が一層向上す
る。
又、中間緩衝膜は、その厚さがＯ１２μｍより薄くなる
と、亀裂の伸展を止める効果が低減し、２０μｍより厚
くなると、Ｓｉ３Ｎ４膜が剥れ易くなってし、よう。中
間緩衝膜の好ましい厚さは、０．５〜１０μｍである。
と、亀裂の伸展を止める効果が低減し、２０μｍより厚
くなると、Ｓｉ３Ｎ４膜が剥れ易くなってし、よう。中
間緩衝膜の好ましい厚さは、０．５〜１０μｍである。
緻密（密度３．０ｇ／ｃｍ’以上）なＳｉ３Ｎ４膜の形
成は、ＣＶＤ法により１１００℃以上の温度で行うこと
が好ましく、この温度より低いと、Ｓｉ３Ｎ４膜中に未
反応成分（水素、塩素等）が残り、耐食性が向上しない
。ＣＶＤ法は、ＳｉＨ，Ｃｕ、で表わされるシラン系ガ
スとＮ Ｈ３を原料ガスとし、Ｎ２、Ｎ２若しくはＡｒ
のいずれか又はこれらの混合ガスをキャリアガスとして
同時に流す方法である。
成は、ＣＶＤ法により１１００℃以上の温度で行うこと
が好ましく、この温度より低いと、Ｓｉ３Ｎ４膜中に未
反応成分（水素、塩素等）が残り、耐食性が向上しない
。ＣＶＤ法は、ＳｉＨ，Ｃｕ、で表わされるシラン系ガ
スとＮ Ｈ３を原料ガスとし、Ｎ２、Ｎ２若しくはＡｒ
のいずれか又はこれらの混合ガスをキャリアガスとして
同時に流す方法である。
Ｓｉ３Ｎ４＠は、結晶質あるいは非晶質で、厚さが５μ
ｍ以上であることが好ましく、これより薄いと耐食性向
上への寄与が十分でなくなる場合がある。より好ましく
は、１０μｍ以上である。
ｍ以上であることが好ましく、これより薄いと耐食性向
上への寄与が十分でなくなる場合がある。より好ましく
は、１０μｍ以上である。
［実施例］
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
Ｓｉ３Ｎ４粉末９０重量％、Ｙ２Ｏ３（酸化イツトリウ
ム）５重量［、Ａｌ１２ｏ３ （アルミナ）５重量％の
組成で配合した成形体をＮ２ガス雰囲気中において１７
５０℃の温度で３時間かけて焼成し、Ｓｉ３Ｎ４貿焼結
体とした。
ム）５重量［、Ａｌ１２ｏ３ （アルミナ）５重量％の
組成で配合した成形体をＮ２ガス雰囲気中において１７
５０℃の温度で３時間かけて焼成し、Ｓｉ３Ｎ４貿焼結
体とした。
このＳｉ、Ｎ４質焼結体を機械加工し、３×４ｘｌＯｍ
ｍの基材（未コート品）とした。
ｍの基材（未コート品）とした。
ついで、基材の表面に、ＣＶＤ法によりＣ（カーボン）
をコーティングして厚さ２μｍの中間緩衝膜を形成した
。
をコーティングして厚さ２μｍの中間緩衝膜を形成した
。
このＣＶＤ条件は、次のとおりである。
原料ガス： Ｃ２Ｈａ 、 ３００ｃｃ／ｍｉｎキャリ
アガス： Ｎ２、 ５００ｃｃ／ｍｉｎ温 度
： Ｉ Ｚｏｏ℃ 上述した様に形成された中間緩衝膜の上に、ＣＶＤ法に
より１０００℃、１１５０℃及び１２５０℃の温度で厚
さ３０μｍのＳｉ３Ｎ４膜をそれぞれ積層して比較量、
発明品！及び発明品２とした。
アガス： Ｎ２、 ５００ｃｃ／ｍｉｎ温 度
： Ｉ Ｚｏｏ℃ 上述した様に形成された中間緩衝膜の上に、ＣＶＤ法に
より１０００℃、１１５０℃及び１２５０℃の温度で厚
さ３０μｍのＳｉ３Ｎ４膜をそれぞれ積層して比較量、
発明品！及び発明品２とした。
とのＣＶＤ条件は、次のとおりである。
原料ガス： Ｓ ｉ Ｎ２ＣｊＪ、 、２００ｃｃ／Ｕ
ａｉｎ／／ ： ＮＨ３、４００ｃｃ／ｍｉｎ
キャリアガス（Ｓ ｉ Ｎ２ Ｃ１１ｘ用）：Ｎ２、
８００ｃｃ／ｍｉｎ ／／ （Ｎ Ｈ３用）： Ｎ２、 ６００ ｃｃ／ ｍｉｎ この発明品１．２等の１３００℃の空気中の１００時間
酸化試験における酸化による重量増加率及び曲げ強度は
、未コート品並びに未コート品に直接ＣＶＤ法により１
０００℃、１１５０’Ｃ及び１２５０℃の温度で厚さ３
０μｍのＳｉ３Ｎ４膜を形成した（ＣＶＤ条件は発明品
１，２等と同じ）従来品１、従来品２及び従来品３のそ
れらを併記する第１表に示すようになり、発明品１．２
は、未コート品（基材）に比較して強度劣化がほとんど
なく、又、明らかに耐食性が向上した。
ａｉｎ／／ ： ＮＨ３、４００ｃｃ／ｍｉｎ
キャリアガス（Ｓ ｉ Ｎ２ Ｃ１１ｘ用）：Ｎ２、
８００ｃｃ／ｍｉｎ ／／ （Ｎ Ｈ３用）： Ｎ２、 ６００ ｃｃ／ ｍｉｎ この発明品１．２等の１３００℃の空気中の１００時間
酸化試験における酸化による重量増加率及び曲げ強度は
、未コート品並びに未コート品に直接ＣＶＤ法により１
０００℃、１１５０’Ｃ及び１２５０℃の温度で厚さ３
０μｍのＳｉ３Ｎ４膜を形成した（ＣＶＤ条件は発明品
１，２等と同じ）従来品１、従来品２及び従来品３のそ
れらを併記する第１表に示すようになり、発明品１．２
は、未コート品（基材）に比較して強度劣化がほとんど
なく、又、明らかに耐食性が向上した。
第 １ 表
又、
Ｃ貿からなる厚さ！
μｍの中間緩衝膜の上
に、１２５０℃のコーティング温度で厚さを変えてＳｉ
３Ｎ４膜を積層したものの、前記酸化試験における１０
００時間後、１００００時間後の酸化による重量増加率
は、第２表に示すようになり、ｔ ｏｏｏｏ時間以上の
長時間の酸化になると、５μｍ未満のＳｉ３Ｎ４膜では
酸化による重量増加率が大きくなりやすくなることがわ
かった。
３Ｎ４膜を積層したものの、前記酸化試験における１０
００時間後、１００００時間後の酸化による重量増加率
は、第２表に示すようになり、ｔ ｏｏｏｏ時間以上の
長時間の酸化になると、５μｍ未満のＳｉ３Ｎ４膜では
酸化による重量増加率が大きくなりやすくなることがわ
かった。
第２表
［発明の効果］
以上のように本発明によれば、基材の酸化等による侵食
が５ｔ３Ｎ４膜によって防止され、かつ５ｔ３Ｎ、膜に
発生した亀裂の伸展が中間緩衝膜で止まるので、耐食性
の向上に併わせて強度劣化の少ないＳｉ３Ｎ４質セラミ
ックスを得ることができる。
が５ｔ３Ｎ４膜によって防止され、かつ５ｔ３Ｎ、膜に
発生した亀裂の伸展が中間緩衝膜で止まるので、耐食性
の向上に併わせて強度劣化の少ないＳｉ３Ｎ４質セラミ
ックスを得ることができる。
Claims (1)
- （１）Ｓｉ＿３Ｎ＿４質焼結体からなる基材表面にＣ質
又はＢＮ質からなる０．２〜２０μｍの厚さの中間緩衝
膜を形成し、かつこの膜の上に緻密なＳｉ＿３Ｎ＿４膜
を積層してなるＳｉ＿３Ｎ＿４質セラミックス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1251269A JPH03112881A (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | Ｓｉ↓３Ｎ↓４質セラミックス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1251269A JPH03112881A (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | Ｓｉ↓３Ｎ↓４質セラミックス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03112881A true JPH03112881A (ja) | 1991-05-14 |
Family
ID=17220280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1251269A Pending JPH03112881A (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | Ｓｉ↓３Ｎ↓４質セラミックス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03112881A (ja) |
-
1989
- 1989-09-27 JP JP1251269A patent/JPH03112881A/ja active Pending
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