JPH0426552A - 複合セラミックス製品およびその製造方法 - Google Patents
複合セラミックス製品およびその製造方法Info
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- JPH0426552A JPH0426552A JP2129267A JP12926790A JPH0426552A JP H0426552 A JPH0426552 A JP H0426552A JP 2129267 A JP2129267 A JP 2129267A JP 12926790 A JP12926790 A JP 12926790A JP H0426552 A JPH0426552 A JP H0426552A
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Landscapes
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- Producing Shaped Articles From Materials (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、窒化珪素系の複合セラミックス製品とその製
造方法に関する。
造方法に関する。
［従来の技術］
窒化珪素系セラミックスは、高強度、高靭性であり、自
動車用部品材料等としても実用化の趨勢にある。しかし
耐熱衝撃性が不十分なために、その用途が制限されてい
る。
動車用部品材料等としても実用化の趨勢にある。しかし
耐熱衝撃性が不十分なために、その用途が制限されてい
る。
一方、六方晶窒化硼素系セラミックスは耐熱衝撃性が優
れている。しかし強度や耐摩耗性が不十分なために、構
造部材としては広く使用されるに至っていない。
れている。しかし強度や耐摩耗性が不十分なために、構
造部材としては広く使用されるに至っていない。
窒化珪素の有する高強度、高靭性を備え、かつ。
窒化硼素の耐熱衝撃性を備えたセラミックスが製造でき
ると好ましいことから、これらのセラミックスの複合化
が試みられている０例えば鉄と鋼。
ると好ましいことから、これらのセラミックスの複合化
が試みられている０例えば鉄と鋼。
１９８９、第９号、第１９８〜２０５頁や新素材マニュ
アル１９８８年第５集Ｐ、６９には窒化珪素に窒化硼素
を複合させた複合セラミックスが開示されている。しか
しこの複合セラミックスは水中急冷法で測定した耐熱衝
撃性（ΔＴｃ）は窒化硼素を１０ｔｉｔ％複合したもの
で６００℃、 ４０ｖｔ％複合したもので９００ｍ程度
であるため、熱衝撃が大きい環境で構造部材として用い
る事は難しい。また、窒化硼素の含有量を高めてΔＴｃ
を改善するとセラミック製品の気孔率が大きくなるため
に、複合体の密度は１０ｔｉｔ％のもので２．４５ｇ／
ｃｍ’、 ４０＋ｔ％のもので１．５９ｇ／ｃｍｊと低
く、また強度も低い。
アル１９８８年第５集Ｐ、６９には窒化珪素に窒化硼素
を複合させた複合セラミックスが開示されている。しか
しこの複合セラミックスは水中急冷法で測定した耐熱衝
撃性（ΔＴｃ）は窒化硼素を１０ｔｉｔ％複合したもの
で６００℃、 ４０ｖｔ％複合したもので９００ｍ程度
であるため、熱衝撃が大きい環境で構造部材として用い
る事は難しい。また、窒化硼素の含有量を高めてΔＴｃ
を改善するとセラミック製品の気孔率が大きくなるため
に、複合体の密度は１０ｔｉｔ％のもので２．４５ｇ／
ｃｍ’、 ４０＋ｔ％のもので１．５９ｇ／ｃｍｊと低
く、また強度も低い。
［発明が解決しようとする課題］
例えば、ΔＴｃが１０００℃以上、好ましくは１２００
℃以上の窒化珪素系セラミックスが製造できると。
℃以上の窒化珪素系セラミックスが製造できると。
自動車のエンジン部品材料等としても使用できるために
好ましい。またΔＴｃが１２００℃以上の窒化珪素系セ
ラミックス製品が、泥漿鋳込み法と常圧焼結法で製造で
きると、複雑な形状のものが安価に製造できるために更
に好ましい。
好ましい。またΔＴｃが１２００℃以上の窒化珪素系セ
ラミックス製品が、泥漿鋳込み法と常圧焼結法で製造で
きると、複雑な形状のものが安価に製造できるために更
に好ましい。
本発明は、窒化硼素を複合させた窒化珪素系複合セラミ
ックスであって、ΔＴｃが１２００℃以上であり、かつ
泥漿鋳込み法と常圧焼結法とで製造が可能な複合セラミ
ックス製品とその製造方法を提供する事を課題としてい
る。
ックスであって、ΔＴｃが１２００℃以上であり、かつ
泥漿鋳込み法と常圧焼結法とで製造が可能な複合セラミ
ックス製品とその製造方法を提供する事を課題としてい
る。
［課題を解決するための手段］
本発明者等は、窒化珪素粉３０〜９０＆ｔ％に対し、Ｂ
ＥＴ法で測定して１００ｍ”／ｇ以上、好ましくは１０
０〜５００ｍ”／ｇの比表面積を有する窒化硼素を５〜
４５ｗｔ％、焼結助剤を５〜３０ｔｚｔ％含有せしめ、
水と分散剤を加えて粘度が５．０ボイス好ましくは３．
０ポイズ以下の泥漿を作成し、この泥漿を用いて泥漿鋳
込み法および常圧焼結法でセラミックス製品を製造した
が、このセラミックス製品はΔ丁ｃが１２００℃以上で
、極めて優れた耐熱衝撃性を有していた。
ＥＴ法で測定して１００ｍ”／ｇ以上、好ましくは１０
０〜５００ｍ”／ｇの比表面積を有する窒化硼素を５〜
４５ｗｔ％、焼結助剤を５〜３０ｔｚｔ％含有せしめ、
水と分散剤を加えて粘度が５．０ボイス好ましくは３．
０ポイズ以下の泥漿を作成し、この泥漿を用いて泥漿鋳
込み法および常圧焼結法でセラミックス製品を製造した
が、このセラミックス製品はΔ丁ｃが１２００℃以上で
、極めて優れた耐熱衝撃性を有していた。
窒化珪素粉としては、粒度が約１μ鑞の市販の窒化珪素
粉１例えば５ＮＰ−８５あるいは０．６μ閣の５ＮＰ１
０−Ｐ（日本重化学工業■製）を使用する事ができる。
粉１例えば５ＮＰ−８５あるいは０．６μ閣の５ＮＰ１
０−Ｐ（日本重化学工業■製）を使用する事ができる。
１００〜５００ｍ”／ｇの比表面積を有する窒化硼素は
、六方晶の窒化ＷＩＩ素である例えばＫＢＮ （信越化
学■製、比表面積：約１１６ｍ”／ｇ）やアモルファス
窒化硼素である１例えばＭＢＮ ２５０（三井東圧■製
、比表面積：２４０ｍ”／ｇ）を用いることができる。
、六方晶の窒化ＷＩＩ素である例えばＫＢＮ （信越化
学■製、比表面積：約１１６ｍ”／ｇ）やアモルファス
窒化硼素である１例えばＭＢＮ ２５０（三井東圧■製
、比表面積：２４０ｍ”／ｇ）を用いることができる。
本発明で窒化硼素は、窒化珪素セラミックスの焼結微細
構造を改善するために含有せしめる。含有せしめる窒化
硼素の比表面積が１００ｍ２／ｇ未満で１粒子が大きい
時は、セラミックス製品のΔＴｃの改善の程度が少ない
、しかし比表面積が５００ｍ１ｇ超の微粒子は改善効果
もそれ程向上されずまた高価であり、また入手が容易で
はない。
構造を改善するために含有せしめる。含有せしめる窒化
硼素の比表面積が１００ｍ２／ｇ未満で１粒子が大きい
時は、セラミックス製品のΔＴｃの改善の程度が少ない
、しかし比表面積が５００ｍ１ｇ超の微粒子は改善効果
もそれ程向上されずまた高価であり、また入手が容易で
はない。
本発明では窒化珪素粉３０〜９０ｗｔ％に対して。
窒化硼素は５〜４５ｗｔ％含有せしめる。窒化硼素が５
ｖｔ％未満では、後で述べるが焼結微細構造の改善が不
十分でΔＴｃは１２００℃以下である。また窒化硼素を
４５ｔｉｔ％超含有せしめると、複合セラミックス製品
の強度が低下する。
ｖｔ％未満では、後で述べるが焼結微細構造の改善が不
十分でΔＴｃは１２００℃以下である。また窒化硼素を
４５ｔｉｔ％超含有せしめると、複合セラミックス製品
の強度が低下する。
本発明では、配合した原料に焼結助剤として例えばアル
ミナ・イツトリア系やコージェライト系のものを５〜３
０ｖｔ％加え１分散剤を加えた水を分散媒として、粘度
が５ボイズ以下好ましくは３．０ボイズ以下の泥漿とす
る。焼結助剤が５ｗｔ％未満では緻密なセラミックス製
品が得られない。また３０ｖｔ％超ではセラミックス製
品の常温や高温での強度や硬度が低下する。
ミナ・イツトリア系やコージェライト系のものを５〜３
０ｖｔ％加え１分散剤を加えた水を分散媒として、粘度
が５ボイズ以下好ましくは３．０ボイズ以下の泥漿とす
る。焼結助剤が５ｗｔ％未満では緻密なセラミックス製
品が得られない。また３０ｖｔ％超ではセラミックス製
品の常温や高温での強度や硬度が低下する。
本明細書で泥漿の粘度とは１．ＩＩＳ Ｚ ８８０９に
よる粘度計校正用標準液で校正された回転型粘度計で測
定した粘度をいうが、窒化珪素粉の粒度分布や分散剤の
種類や泥漿のＰＨ等を調整して、粘度を５ポイズ以下好
ましくは３．０ボイズ以下とする。
よる粘度計校正用標準液で校正された回転型粘度計で測
定した粘度をいうが、窒化珪素粉の粒度分布や分散剤の
種類や泥漿のＰＨ等を調整して、粘度を５ポイズ以下好
ましくは３．０ボイズ以下とする。
本発明では、流動性の優れた泥漿を用いるが、粘度を５
．０ポイズ以下好ましくは３．０ポイズ以下とする事に
よって、グリーン成形体の密度を向上させることができ
る。従って焼結時の密度が向上し、ΔＴｃが１２００℃
以上の複合セラミックス製品となる。
．０ポイズ以下好ましくは３．０ポイズ以下とする事に
よって、グリーン成形体の密度を向上させることができ
る。従って焼結時の密度が向上し、ΔＴｃが１２００℃
以上の複合セラミックス製品となる。
十分に粒子を分散させた上記の泥漿を用い、例えば石膏
型を用いた泥漿鋳込み法によりグリーン成形体を製造す
る。
型を用いた泥漿鋳込み法によりグリーン成形体を製造す
る。
このグリーン成形体は、常圧焼結法によって、例えば１
６５０℃の窒素雰囲気炉で焼結する。
６５０℃の窒素雰囲気炉で焼結する。
以上の方法によって、本発明の複合セラミックス製品が
得られる。
得られる。
［作用］
窒化珪素のセラミックス製品は、窒化珪素粒子が相互に
焼結してマトリックスを形成している。
焼結してマトリックスを形成している。
しかし窒化珪素粒子の相互の焼結部は窒化珪素粒子の内
部とは組織が異なるし、また焼結体には微細な空孔が残
存して、焼結微細構造を形成している。
部とは組織が異なるし、また焼結体には微細な空孔が残
存して、焼結微細構造を形成している。
本発明で、窒化硼素を複合させるとΔ丁Ｃが１２００℃
以上となる理由は必ずしも明らかではないが、本発明で
用いる窒化硼素は極めて微細な粉状であり、且つ表面積
も大きいために、含有せしめた窒化硼素が窒化珪素のマ
トリックスに取り込まれて、結晶核として作用して、あ
るいは析出相の核として作用して、あるいは窒化珪素粒
子の表面と反応して、あるいはその他の作用によって、
焼結微細構造を改善し、セラミックス製品の耐熱衝撃性
を向上させたものと考えられる。
以上となる理由は必ずしも明らかではないが、本発明で
用いる窒化硼素は極めて微細な粉状であり、且つ表面積
も大きいために、含有せしめた窒化硼素が窒化珪素のマ
トリックスに取り込まれて、結晶核として作用して、あ
るいは析出相の核として作用して、あるいは窒化珪素粒
子の表面と反応して、あるいはその他の作用によって、
焼結微細構造を改善し、セラミックス製品の耐熱衝撃性
を向上させたものと考えられる。
［実施例１．］
本発明者等は、粒度が約１μ履の市販の窒化珪素粉７５
％ｉｔ％と、下記の比表面積の窒化硼素を１０ｗｔ％と
コージェライト（焼結助剤）を１５１１℃％とを配合し
、粘度が０．４〜０．８ポイズの泥漿を作成した。窒化
硼素は、比表面積が２０ｍ２／ｇ、 ８０ｍ″／ｇ。
％ｉｔ％と、下記の比表面積の窒化硼素を１０ｗｔ％と
コージェライト（焼結助剤）を１５１１℃％とを配合し
、粘度が０．４〜０．８ポイズの泥漿を作成した。窒化
硼素は、比表面積が２０ｍ２／ｇ、 ８０ｍ″／ｇ。
１１０ｍ”／ｇ、 ２４０ｍ”／ｇのものを比較した。
各泥漿は石膏鋳型に着肉させて、直径６０■φ、厚さ６
ｍｍの各グリーン成形体とした。各グリーン成形体を常
圧で１６５０℃の窒素雰囲気炉を用いて焼結し。
ｍｍの各グリーン成形体とした。各グリーン成形体を常
圧で１６５０℃の窒素雰囲気炉を用いて焼結し。
各種の複合セラミックス製品を製造した。この複合セラ
ミックス製品について測定した。水中急冷法によるΔＴ
ｃを第１図に示した。
ミックス製品について測定した。水中急冷法によるΔＴ
ｃを第１図に示した。
第１図にみられる如く、比表面積が２０ｍ”／ｇ。
８０ｍ２／ｇの窒化硼素を使用した比較材の複合セラミ
ックスのΔτＣは約１０００〜１０５０℃であるが、比
表面積が１１０ｍ”／ｇ、 ２４０ｍ２／Ｈの窒化硼素
を使用した本発明の複合セラミックスのΔＴｃは１２０
０℃以上で、耐熱衝撃性は顕著に向上している。
ックスのΔτＣは約１０００〜１０５０℃であるが、比
表面積が１１０ｍ”／ｇ、 ２４０ｍ２／Ｈの窒化硼素
を使用した本発明の複合セラミックスのΔＴｃは１２０
０℃以上で、耐熱衝撃性は顕著に向上している。
［実施例２］
本発明者等は、粒度が１μ■の市販の窒化珪素粉に下記
の比表面積の窒化硼素を配合量を変えて配合し、実施例
１と同様の方法で粘度が０．４〜１．０ポイズの泥漿を
作成した。窒化硼素は、比表面積が１１０ｍ”／ｇと２
４０ｍ”／ｇのものを用いた。この泥漿を用いて実施例
１と同様の複合セラミックスを製造し、水中急冷法によ
るΔＴｃを調査した。第２図はその結果である。尚第２
図で・は比較例で、窒化硼素を配合しなかった窒化珪素
セラミックスの例である。
の比表面積の窒化硼素を配合量を変えて配合し、実施例
１と同様の方法で粘度が０．４〜１．０ポイズの泥漿を
作成した。窒化硼素は、比表面積が１１０ｍ”／ｇと２
４０ｍ”／ｇのものを用いた。この泥漿を用いて実施例
１と同様の複合セラミックスを製造し、水中急冷法によ
るΔＴｃを調査した。第２図はその結果である。尚第２
図で・は比較例で、窒化硼素を配合しなかった窒化珪素
セラミックスの例である。
第２図にみられる如く、比表面積が１１０ｍ２／ｇおよ
び２４０ｍ”／ｇの窒化硼素は、５重量部以上配合させ
ると、複合セラミックス製品のΔＴｃは大幅に向上する
。
び２４０ｍ”／ｇの窒化硼素は、５重量部以上配合させ
ると、複合セラミックス製品のΔＴｃは大幅に向上する
。
［実施例３コ
本発明者等は１粒度が０．６μ脂と１μ曙の市販の窒化
珪素粉と、比表面積が１００〜２５０ｍ”／ｇの窒化硼
素を用いて、実施例１で述べたと同じ形状の本発明の各
種の複合セラミックス製品を製造した。
珪素粉と、比表面積が１００〜２５０ｍ”／ｇの窒化硼
素を用いて、実施例１で述べたと同じ形状の本発明の各
種の複合セラミックス製品を製造した。
その製造方法と、主な特性を第１表に示した。第１表に
みられる如く、本発明の複合セラミックス製品は、耐熱
衝撃性に優れるが、構造部材として必要な他の特性も十
分に満足するセラミックス製品である。
みられる如く、本発明の複合セラミックス製品は、耐熱
衝撃性に優れるが、構造部材として必要な他の特性も十
分に満足するセラミックス製品である。
［発明の効果コ
本発明の複合セラミックス製品は、水中急冷法で測定し
た耐熱衝撃性（ΔＴｃ）が１２００℃以上で熱衝撃に強
いために、例えば自動車エンジン部品材料等の熱衝撃が
大きい環境で使用される部材として好ましい。
た耐熱衝撃性（ΔＴｃ）が１２００℃以上で熱衝撃に強
いために、例えば自動車エンジン部品材料等の熱衝撃が
大きい環境で使用される部材として好ましい。
本発明の複合セラミックス製品は、泥漿鋳込み法と常圧
焼結法とで製造できるために、形状が複雑な製品を製造
することが可能であり、製造コストも安い
焼結法とで製造できるために、形状が複雑な製品を製造
することが可能であり、製造コストも安い
第１図は窒化硼素の比表面とΔＴｃの関係の例を示す図
、 第２図は窒化硼素の配合量とΔＴｃの関係の例を示す図
、である。
、 第２図は窒化硼素の配合量とΔＴｃの関係の例を示す図
、である。
Claims (2)
- （１）窒化珪素粉３０〜９０重量％と、ＢＥＴ法で測定
して１００ｍ＾２／ｇ以上の比表面積を有する窒化硼素
５〜４５重量％と焼結助剤５〜３０重量％とからなり、
泥漿鋳込み法および常圧焼結法により製造したセラミッ
クス製品であることを特徴とする、複合セラミックス製
品 - （２）窒化珪素粉３０〜９０重量％と、ＢＥＴ法で測定
して１００ｍ＾２／ｇ以上の比表面積を有する窒化硼素
を５〜４５重量％と焼結助剤を５〜３０重量％とを配合
し、水と分散剤を加えて粘度が５．０ポイズ以下の泥漿
を作成し、この泥漿を用いて泥漿鋳込み法および常圧焼
結法でセラミックス製品を製造することを特徴とする、
水中急冷法で測定した耐熱衝撃性（ΔＴｃ）が１２００
℃以上である複合セラミックス製品の製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2129267A JPH0426552A (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | 複合セラミックス製品およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2129267A JPH0426552A (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | 複合セラミックス製品およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0426552A true JPH0426552A (ja) | 1992-01-29 |
Family
ID=15005353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2129267A Pending JPH0426552A (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | 複合セラミックス製品およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0426552A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6159553A (en) * | 1998-11-27 | 2000-12-12 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Thermal barrier coating for silicon nitride |
-
1990
- 1990-05-21 JP JP2129267A patent/JPH0426552A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6159553A (en) * | 1998-11-27 | 2000-12-12 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Thermal barrier coating for silicon nitride |
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