JPH044268B2 - - Google Patents
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- JPH044268B2 JPH044268B2 JP59156174A JP15617484A JPH044268B2 JP H044268 B2 JPH044268 B2 JP H044268B2 JP 59156174 A JP59156174 A JP 59156174A JP 15617484 A JP15617484 A JP 15617484A JP H044268 B2 JPH044268 B2 JP H044268B2
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- ceramics
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Description
（産業上の利用分野）
本発明は鑞付けが可能な表面層を有するSi3N4
を主成分とするセラミツクス複合組成物及びその
製造法に関する。 （従来技術） セラミツクスと金属を鑞接する際には一般にセ
ラミツクスと金属鑞の濡れ性を上げるためにセラ
ミツクス表面を金属化（メタライズ）処理した後
鑞付けが行われている。 従来からAl2O3セラミツクスなどの酸化物セラ
ミツクスをメタライズする方法としてMo、Ｗな
どの高融点金属とMnの混合粉末を用いて加湿H2
中で処理を行うテレフンケン法（高融点金属法）
が知られている。母材セラミツクスがAl2O3の場
合にはMo、Ｗの一部とMnの大部分が酸化され
てAl2O3及びAl2O3セラミツクスに含まれている
ガラス成分と反応し液相を形成してメタライズ層
中の空隙部分を埋め接着強度が向上する。 しかしながら母材がSi3N4を主成分とするセラ
ミツクスである場合には上記の様な液相が形成さ
れないため母材Si3N4セラミツクスとメタライズ
層の接着強度は非常に低く構造材料としての使用
に耐え得るものではない。 酸化物セラミツクスをメタライズするもう１つ
の方法として酸化物セラミツクスとCu板をはり
合わせ、大気中で加熱してCuを酸化させながら
酸化物セラミツクスと反応させる方法が報告され
ているが、母材がSi3N4を主成分とするセラミツ
クスの場合大気中1000℃付近で加熱を行うと、母
材Si3N4セラミツクスが酸化し、性能が著しく低
下することがわかつた。 またTi、Zrなどの活性な金属と、これと低融
点の合金を作るNi、Cu、Agとを共晶組成にした
金属ソルダーを用い、真空中で加熱してセラミツ
クスと金属を接合する方法も知られているが、
10-5Torr前後の高真空が必要であり工業的な方
法とは言えない。 （発明が解決しようとする問題点） 以上述べた様に従来からあるメタライズ方法で
は鑞付けが可能なSi3N4セラミツクスを作製する
ことは不可能であつた。本発明者らはこの問題を
解決し、Si3N4セラミツクスの鑞付けを可能にす
るべく研究を重ねた結果、本発明の鑞付可能な
Si3N4系セラミツクス複合組成物及びその製造方
法を完成するに至つた。 （問題点を解決するための手段） 即ち本発明のSi3N4を主成分とするセラミツク
ス複合組成物は、Mo、Nb、Ta、Ti、Ｗの１種
又は２種以上とＢ、Ｃ、Ｎ、Siの１種又は２種以
上からなる化合物と、Si3N4と周期律表のａ族
元素並びにSi、Al、Mgの１種又は２種以上と
Ｎ、Ｏの１種又は２種からなる化合物よりなる薄
い組成物をその表面に有することを特徴とするも
のである。 又本発明のセラミツクス複合組成物の製造方法
は、成形されたSi3N4を主成分とするセラミツク
スの上にMo、Nb、Ta、Ti、Ｗの１種又は２種
以上とＢ、Ｃ、Ｎの１種又は２種以上を含む化合
物群よりなる粉末とSi3N4を主成分とするセラミ
ツクス粉末の混合組成物よりなる層を設けしかる
後に焼結することを特徴とするものである。 （作用） 本発明が従来のメタライズ方法と最も大きく異
なる点はSi3N4セラミツクスの焼結体にメタライ
ズ処理を施すのではなく焼結前の成形体上に
Mo、Nb、Ta、Ti、Ｗの炭化物、硼化物、窒化
物の粉末とSi3N4を主成分とする粉末の混合粉末
よりなる層を形成し、しかる後にSi3N4セラミツ
クス母材と表面層を同時に焼結して鑞付け可能な
面を形成するところにある。この時金属粉末と混
合するSi3N4を主成分とする粉末にはAl2O3、
MgO周期律表ａ族元素の酸化物の１種又は２
種以上が含まれている。 このため焼結後のSi3N4セラミツクス母材と表
面層の界面においては母材セラミツクスの結晶粒
子と表面層の結晶粒子が複雑に入り組んだ構造に
なつており、原子拡散による接合以外に機械的に
も界面の接着強度が向上する。 さらに表面層がMo、Nb、Ta、Ti、Ｗの炭化
物、硼化物、窒化物とSi3N4を主成分とするセラ
ミツクスの複雑に入り組んだ組織となり、しかも
表面層中のSi3N4を主成分とするセラミツクス母
材Si3N4セラミツクスが結合しているために母材
セラミツクスと表面層の接着強度が大巾に向上し
た。 ここで表面層中のMo、Nb、Ta、Ti、Ｗの炭
化物、硼化物、窒化物とSi3N4の組成比は金属と
鑞付けする際に高い鑞付け強度を維持するため次
の通りである。 母材Si3N4セラミツクスと表面層の接着強度を
上げるためには表面層中のSi3N4を主成分とする
セラミツクス粉末の割合を大きくすればよいが、
反面Si3N4が体積で60％以上になると金属鑞と表
面層との接着強度が急激に低下するために表面層
中のSi3N4の割合は60体積％以下に抑えなければ
ならない。これは表面層中に含まれている化合物
を全て原子に換算してMo、Nb、Ta、Ti、Ｗの
１種又は２種以上とSiのモル比が１以上であるこ
とにほぼ対応している。 表面層と母材Si3N4セラミツクスの熱膨張係数
に差があるため焼結後の冷却途中で熱応力が発生
し母材セラミツクスを破壊する恐れがあり表面層
の厚みはできるだけ薄く抑えた方が良い。表面層
と母材Si3N4セラミツクスとの熱膨張係数の差が
４×10-4以内であれば焼結後の表面層の厚さを１
mm以内に抑えた場合には焼結後の冷却途中で母材
Si3N4を破壊するほどの熱応力は発生せず問題な
く使用できた。これに対して表面層と母材Si3N4
セラミツクスとの熱膨張係数の差が４×10-6以内
であつても表面層の厚さが１mmを越えるような場
合には焼結後の冷却中に母材Si3N4セラミツクス
内部の表面層との界面近傍に発生する熱応力によ
つて母材Si3N4セラミツクス中に亀裂が発生する
場合があつた。また表面層と母材Si3N4セラミツ
クスとの熱膨張係数の差が４×10-6以上の場合で
も表面層の厚さをさらに薄くすることによつて母
材Si3N4中に亀裂が発生するのを抑えることがで
きた。 また、表面層にMo、Nb、Ta、Ti、Ｗの炭化
物、硼化物、窒化物を用いることにより上記金属
の単体を用いる場合に比べて、メタライズ面の耐
酸化性、耐食性が向上する。Si3N4セラミツクス
を高温構造材料として用いる場合にはこの耐酸化
性が非常に重要となる。Mo、Nb、Ta、Ti、Ｗ
はいずれも酸化し易い金属であり、金属単体に代
えて上記金属の炭化物、硼化物、窒化物を用いる
ことにより耐酸化性を飛躍的に向上させることが
できた。 （実施例） 以下本発明を詳細な実施例によつて説明する。 実施例 １ 平均粒径0.1μｍのSi3N4粉末95体積％と平均粒
径0.05μｍのMgO粉末５体積％よりなる粉末をボ
ールミルを用いてエチルアルコール中で３日間湿
式混合した。この混合粉末を金型プレスを用いて
成形し、この成形体上面にWCと上記のSi3N4−
５体積％MgO混合粉末を第１表に示す割合で混
合した粉末を散布した後、更に軽く圧縮し表面層
と母材Si3N4セラミツクスを密着させた。この複
合体をN21気圧中1700℃で圧力を掛けずに焼結し
た。焼結後の表面層の厚さは0.3mmであつた。表
面層をＸ線回折で分析した結果WC、WSi2、
W5SiB2とβ型Si3N4のピークが観察された。こ
の表面層と鋼の間に銀鑞をはさみ、H2気流中650
℃で鑞付けを行つた。 これらのSi3N4セラミツクスと鋼の接合体の剪
断試験の結果を第１表に示す。 表面層中に60体積％以下のSi3N4を含む試料で
はSi3N4セラミツクスと鋼の接合強度が大きく剪
断強度が10Kg／mm2を越す試料があつた。 この時表面層中のSi3N4の含有量によつて破断
する部分が異なり表面層中に30体積％以下の
Si3N4を含む試料では剪断試験でSi3N4セラミツ
クス母材と表面層の界面で剥離しSi3N4が30〜60
体積％含まれる試料では表面層中或は銀鑞中で破
断した。表面層中のSi3N4量が60体積％を越す試
料では銀鑞と表面層の接着強度が低下するために
剪断試験を行うと銀鑞と表面層の界面で破断し強
度が小さかつた。
を主成分とするセラミツクス複合組成物及びその
製造法に関する。 （従来技術） セラミツクスと金属を鑞接する際には一般にセ
ラミツクスと金属鑞の濡れ性を上げるためにセラ
ミツクス表面を金属化（メタライズ）処理した後
鑞付けが行われている。 従来からAl2O3セラミツクスなどの酸化物セラ
ミツクスをメタライズする方法としてMo、Ｗな
どの高融点金属とMnの混合粉末を用いて加湿H2
中で処理を行うテレフンケン法（高融点金属法）
が知られている。母材セラミツクスがAl2O3の場
合にはMo、Ｗの一部とMnの大部分が酸化され
てAl2O3及びAl2O3セラミツクスに含まれている
ガラス成分と反応し液相を形成してメタライズ層
中の空隙部分を埋め接着強度が向上する。 しかしながら母材がSi3N4を主成分とするセラ
ミツクスである場合には上記の様な液相が形成さ
れないため母材Si3N4セラミツクスとメタライズ
層の接着強度は非常に低く構造材料としての使用
に耐え得るものではない。 酸化物セラミツクスをメタライズするもう１つ
の方法として酸化物セラミツクスとCu板をはり
合わせ、大気中で加熱してCuを酸化させながら
酸化物セラミツクスと反応させる方法が報告され
ているが、母材がSi3N4を主成分とするセラミツ
クスの場合大気中1000℃付近で加熱を行うと、母
材Si3N4セラミツクスが酸化し、性能が著しく低
下することがわかつた。 またTi、Zrなどの活性な金属と、これと低融
点の合金を作るNi、Cu、Agとを共晶組成にした
金属ソルダーを用い、真空中で加熱してセラミツ
クスと金属を接合する方法も知られているが、
10-5Torr前後の高真空が必要であり工業的な方
法とは言えない。 （発明が解決しようとする問題点） 以上述べた様に従来からあるメタライズ方法で
は鑞付けが可能なSi3N4セラミツクスを作製する
ことは不可能であつた。本発明者らはこの問題を
解決し、Si3N4セラミツクスの鑞付けを可能にす
るべく研究を重ねた結果、本発明の鑞付可能な
Si3N4系セラミツクス複合組成物及びその製造方
法を完成するに至つた。 （問題点を解決するための手段） 即ち本発明のSi3N4を主成分とするセラミツク
ス複合組成物は、Mo、Nb、Ta、Ti、Ｗの１種
又は２種以上とＢ、Ｃ、Ｎ、Siの１種又は２種以
上からなる化合物と、Si3N4と周期律表のａ族
元素並びにSi、Al、Mgの１種又は２種以上と
Ｎ、Ｏの１種又は２種からなる化合物よりなる薄
い組成物をその表面に有することを特徴とするも
のである。 又本発明のセラミツクス複合組成物の製造方法
は、成形されたSi3N4を主成分とするセラミツク
スの上にMo、Nb、Ta、Ti、Ｗの１種又は２種
以上とＢ、Ｃ、Ｎの１種又は２種以上を含む化合
物群よりなる粉末とSi3N4を主成分とするセラミ
ツクス粉末の混合組成物よりなる層を設けしかる
後に焼結することを特徴とするものである。 （作用） 本発明が従来のメタライズ方法と最も大きく異
なる点はSi3N4セラミツクスの焼結体にメタライ
ズ処理を施すのではなく焼結前の成形体上に
Mo、Nb、Ta、Ti、Ｗの炭化物、硼化物、窒化
物の粉末とSi3N4を主成分とする粉末の混合粉末
よりなる層を形成し、しかる後にSi3N4セラミツ
クス母材と表面層を同時に焼結して鑞付け可能な
面を形成するところにある。この時金属粉末と混
合するSi3N4を主成分とする粉末にはAl2O3、
MgO周期律表ａ族元素の酸化物の１種又は２
種以上が含まれている。 このため焼結後のSi3N4セラミツクス母材と表
面層の界面においては母材セラミツクスの結晶粒
子と表面層の結晶粒子が複雑に入り組んだ構造に
なつており、原子拡散による接合以外に機械的に
も界面の接着強度が向上する。 さらに表面層がMo、Nb、Ta、Ti、Ｗの炭化
物、硼化物、窒化物とSi3N4を主成分とするセラ
ミツクスの複雑に入り組んだ組織となり、しかも
表面層中のSi3N4を主成分とするセラミツクス母
材Si3N4セラミツクスが結合しているために母材
セラミツクスと表面層の接着強度が大巾に向上し
た。 ここで表面層中のMo、Nb、Ta、Ti、Ｗの炭
化物、硼化物、窒化物とSi3N4の組成比は金属と
鑞付けする際に高い鑞付け強度を維持するため次
の通りである。 母材Si3N4セラミツクスと表面層の接着強度を
上げるためには表面層中のSi3N4を主成分とする
セラミツクス粉末の割合を大きくすればよいが、
反面Si3N4が体積で60％以上になると金属鑞と表
面層との接着強度が急激に低下するために表面層
中のSi3N4の割合は60体積％以下に抑えなければ
ならない。これは表面層中に含まれている化合物
を全て原子に換算してMo、Nb、Ta、Ti、Ｗの
１種又は２種以上とSiのモル比が１以上であるこ
とにほぼ対応している。 表面層と母材Si3N4セラミツクスの熱膨張係数
に差があるため焼結後の冷却途中で熱応力が発生
し母材セラミツクスを破壊する恐れがあり表面層
の厚みはできるだけ薄く抑えた方が良い。表面層
と母材Si3N4セラミツクスとの熱膨張係数の差が
４×10-4以内であれば焼結後の表面層の厚さを１
mm以内に抑えた場合には焼結後の冷却途中で母材
Si3N4を破壊するほどの熱応力は発生せず問題な
く使用できた。これに対して表面層と母材Si3N4
セラミツクスとの熱膨張係数の差が４×10-6以内
であつても表面層の厚さが１mmを越えるような場
合には焼結後の冷却中に母材Si3N4セラミツクス
内部の表面層との界面近傍に発生する熱応力によ
つて母材Si3N4セラミツクス中に亀裂が発生する
場合があつた。また表面層と母材Si3N4セラミツ
クスとの熱膨張係数の差が４×10-6以上の場合で
も表面層の厚さをさらに薄くすることによつて母
材Si3N4中に亀裂が発生するのを抑えることがで
きた。 また、表面層にMo、Nb、Ta、Ti、Ｗの炭化
物、硼化物、窒化物を用いることにより上記金属
の単体を用いる場合に比べて、メタライズ面の耐
酸化性、耐食性が向上する。Si3N4セラミツクス
を高温構造材料として用いる場合にはこの耐酸化
性が非常に重要となる。Mo、Nb、Ta、Ti、Ｗ
はいずれも酸化し易い金属であり、金属単体に代
えて上記金属の炭化物、硼化物、窒化物を用いる
ことにより耐酸化性を飛躍的に向上させることが
できた。 （実施例） 以下本発明を詳細な実施例によつて説明する。 実施例 １ 平均粒径0.1μｍのSi3N4粉末95体積％と平均粒
径0.05μｍのMgO粉末５体積％よりなる粉末をボ
ールミルを用いてエチルアルコール中で３日間湿
式混合した。この混合粉末を金型プレスを用いて
成形し、この成形体上面にWCと上記のSi3N4−
５体積％MgO混合粉末を第１表に示す割合で混
合した粉末を散布した後、更に軽く圧縮し表面層
と母材Si3N4セラミツクスを密着させた。この複
合体をN21気圧中1700℃で圧力を掛けずに焼結し
た。焼結後の表面層の厚さは0.3mmであつた。表
面層をＸ線回折で分析した結果WC、WSi2、
W5SiB2とβ型Si3N4のピークが観察された。こ
の表面層と鋼の間に銀鑞をはさみ、H2気流中650
℃で鑞付けを行つた。 これらのSi3N4セラミツクスと鋼の接合体の剪
断試験の結果を第１表に示す。 表面層中に60体積％以下のSi3N4を含む試料で
はSi3N4セラミツクスと鋼の接合強度が大きく剪
断強度が10Kg／mm2を越す試料があつた。 この時表面層中のSi3N4の含有量によつて破断
する部分が異なり表面層中に30体積％以下の
Si3N4を含む試料では剪断試験でSi3N4セラミツ
クス母材と表面層の界面で剥離しSi3N4が30〜60
体積％含まれる試料では表面層中或は銀鑞中で破
断した。表面層中のSi3N4量が60体積％を越す試
料では銀鑞と表面層の接着強度が低下するために
剪断試験を行うと銀鑞と表面層の界面で破断し強
度が小さかつた。
【表】
実施例 ２
実施例１と同様の方法にて作製したSi3N4セラ
ミツクスの成形体の上面に60体積％のMo2C、
NbC、TaC、TiC、WCの各粉末と40体積％の母
材Si3N4セラミツクスと同一組成の粉末の混合物
の成形体を重ねN21atm中、200Kg／cm2の加圧下
1700℃でホツトプレスした。 ホツトプレス後の表面層の厚さは全て0.4mm前
後になる様に調整した。この表面層上にNiめつ
きを施し、H2気流中900℃でNiを拡散処理した後
H2気流中650℃で鋼に銀鑞付けした。これらの
Si3N4セラミツクスと鋼の接合体の剪断試験の結
果を第２表に示す。 ホツトプレス後表面層のＸ線回折を行うと第２
表に示すように炭化物以外にも、珪化物、硼珪化
物などの生成が認められた。珪化物の生成に関し
ては表面層中のSi3N4及び母材Si3N4と金属が反
応して生成したものと考えられる。さらにSi3N4
と金属並びにホツトプレスの際に炭素型とセラミ
ツクス成形体の間に離型剤として介在させたBN
の３者が反応して硼珪化物が生成したものと考え
られる。 実施例Ｇ〜Ｋの各試料を大気中400℃で１時間
保持したが、顕著な酸化は認められなかつた。一
方比較のためにMo、Nb、Ta、Ti、Ｗの各金属
を同一条件で酸化試験したところ、酸化皮膜の生
成が認められ、炭化物を使用することによる耐酸
化性の向上が確認できた。 実施例 ３ 実施例１と同様の方法にて作製したSi3N4セラ
ミツクスの成形体の上面に50体積％のWCと50体
積％の母材Si3N4セラミツクスと同一組成の粉末
の混合物の成形体を重ね、N21atm中200Kg／cm2
の加圧下1700℃でホツトプレスした。この時表面
層成形体の厚さを変化させることによりホツトプ
レス後の表面層の厚さが0.1〜２mmの各種厚さに
なるように調整した。 表面層をＸ線回折で分析した結果WC、WSi2、
W5SiB2とβ型Si3N4のピークが観察された。こ
の表面層上にNiめつきを施しH2中900℃でNiを
拡散処理した後、H2中650℃で鋼に銀鑞付けし
た。上記Si3N4、セラミツクスと鋼の接合体の剪
断試験の結果を第３表に示す。
ミツクスの成形体の上面に60体積％のMo2C、
NbC、TaC、TiC、WCの各粉末と40体積％の母
材Si3N4セラミツクスと同一組成の粉末の混合物
の成形体を重ねN21atm中、200Kg／cm2の加圧下
1700℃でホツトプレスした。 ホツトプレス後の表面層の厚さは全て0.4mm前
後になる様に調整した。この表面層上にNiめつ
きを施し、H2気流中900℃でNiを拡散処理した後
H2気流中650℃で鋼に銀鑞付けした。これらの
Si3N4セラミツクスと鋼の接合体の剪断試験の結
果を第２表に示す。 ホツトプレス後表面層のＸ線回折を行うと第２
表に示すように炭化物以外にも、珪化物、硼珪化
物などの生成が認められた。珪化物の生成に関し
ては表面層中のSi3N4及び母材Si3N4と金属が反
応して生成したものと考えられる。さらにSi3N4
と金属並びにホツトプレスの際に炭素型とセラミ
ツクス成形体の間に離型剤として介在させたBN
の３者が反応して硼珪化物が生成したものと考え
られる。 実施例Ｇ〜Ｋの各試料を大気中400℃で１時間
保持したが、顕著な酸化は認められなかつた。一
方比較のためにMo、Nb、Ta、Ti、Ｗの各金属
を同一条件で酸化試験したところ、酸化皮膜の生
成が認められ、炭化物を使用することによる耐酸
化性の向上が確認できた。 実施例 ３ 実施例１と同様の方法にて作製したSi3N4セラ
ミツクスの成形体の上面に50体積％のWCと50体
積％の母材Si3N4セラミツクスと同一組成の粉末
の混合物の成形体を重ね、N21atm中200Kg／cm2
の加圧下1700℃でホツトプレスした。この時表面
層成形体の厚さを変化させることによりホツトプ
レス後の表面層の厚さが0.1〜２mmの各種厚さに
なるように調整した。 表面層をＸ線回折で分析した結果WC、WSi2、
W5SiB2とβ型Si3N4のピークが観察された。こ
の表面層上にNiめつきを施しH2中900℃でNiを
拡散処理した後、H2中650℃で鋼に銀鑞付けし
た。上記Si3N4、セラミツクスと鋼の接合体の剪
断試験の結果を第３表に示す。
【表】
【表】
ホツトプレス後の厚さが２mmの表面層を形成し
た場合にはホツトプレスの冷却過程で発生する熱
応力が母材Si3N4セラミツクスの破壊強度を越え
母材セラミツクス内部に亀裂が生じた。これに対
して表面層の厚さが１mm以下の場合には全く同一
の焼結条件でホツトプレスしたにもかかわらず母
材セラミツクス内部には亀裂が発生しなかつた。
この時母材Si3N4セラミツクスのホツトプレス後
の厚みが全ての試料で５mmになるように統一して
おいた。銀鑞付け後の剪断強度は第３表に示す結
果となつた。 実施例 ４ 平均粒径0.1μｍのSi3N4粉末90体積％と平均粒
径0.05μｍのAl2O3粉末５体積％、平均粒径0.5μｍ
のY2O3粉末５体積％よりなる粉末をボールミル
を用いてエチルアルコール中で３日間湿式混合し
た。この混合粉末を金型プレスを用いて成形し、
この成形体上面にMo2Cと上記のSi3N4−５体積
％Al2O3−５体積％Y2O3混合粉末を第４表に示す
割合で混合した粉末を散布した後、更に軽く圧縮
し表面層と母材Si3N4セラミツクスを密着させ
た。この複合体をN21気圧中1800℃で圧力を掛け
ずに焼結した。焼結後の表面層の厚さは0.5mmで
あつた。表面層をＸ線回折で分析した結果
Mo2C、MO3Si2、MoSi2とβ型Si3N4のピークが
観察された。この表面層と鋼の間に銀鑞をはさみ
H2気流中650℃で鑞付けを行つた。これらの
Si3N4セラミツクスと鋼の接合体の剪断試験の結
果を第４表に示す。 表面層中に60体積％以下のSi3N4を含む試料で
はSi3N4セラミツクスと鋼の接合強度が大きく剪
断強度が10Kg／mm2を越す試料があつた。
た場合にはホツトプレスの冷却過程で発生する熱
応力が母材Si3N4セラミツクスの破壊強度を越え
母材セラミツクス内部に亀裂が生じた。これに対
して表面層の厚さが１mm以下の場合には全く同一
の焼結条件でホツトプレスしたにもかかわらず母
材セラミツクス内部には亀裂が発生しなかつた。
この時母材Si3N4セラミツクスのホツトプレス後
の厚みが全ての試料で５mmになるように統一して
おいた。銀鑞付け後の剪断強度は第３表に示す結
果となつた。 実施例 ４ 平均粒径0.1μｍのSi3N4粉末90体積％と平均粒
径0.05μｍのAl2O3粉末５体積％、平均粒径0.5μｍ
のY2O3粉末５体積％よりなる粉末をボールミル
を用いてエチルアルコール中で３日間湿式混合し
た。この混合粉末を金型プレスを用いて成形し、
この成形体上面にMo2Cと上記のSi3N4−５体積
％Al2O3−５体積％Y2O3混合粉末を第４表に示す
割合で混合した粉末を散布した後、更に軽く圧縮
し表面層と母材Si3N4セラミツクスを密着させ
た。この複合体をN21気圧中1800℃で圧力を掛け
ずに焼結した。焼結後の表面層の厚さは0.5mmで
あつた。表面層をＸ線回折で分析した結果
Mo2C、MO3Si2、MoSi2とβ型Si3N4のピークが
観察された。この表面層と鋼の間に銀鑞をはさみ
H2気流中650℃で鑞付けを行つた。これらの
Si3N4セラミツクスと鋼の接合体の剪断試験の結
果を第４表に示す。 表面層中に60体積％以下のSi3N4を含む試料で
はSi3N4セラミツクスと鋼の接合強度が大きく剪
断強度が10Kg／mm2を越す試料があつた。
【表】
この時表面層中のSi3N4の含有量によつて破断
する部分が異なり表面層中に30体積％以下の
Si3N4を含む試料では剪断試験でSi3N4セラミツ
クス母材と表面層の界面で剥離しSi3N4が30〜60
体積％含まれる試料では表面層中或は銀鑞中で破
断した。表面層中のSi3N4が60体積％を越す試料
では銀鑞と表面層の接着強度が低下するために剪
断試験を行うと銀鑞と表面層の界面で破断し強度
が小さかつた。 実施例 ５ 平均粒径0.1μｍSi3N4粉末85体積％と平均粒径
0.1μｍのAl2O3粉末10％、平均粒径0.5μｍのCeO2
粉末５体積％よりなる粉末をボールミルを用いて
エチルアルコール中で３日間湿式混合した。この
混合粉末を金型プレスを用いて成形しこの成形体
上面に50体積％のTiNと50体積％の母材Si3N4セ
ラミツクスと同一組成の粉末の混合物の成形体を
重ねN21気圧中200Kg／cm2の加圧下1700℃でホツ
トプレスした。 この時表面層成形体の厚さを変化させることに
よりホツトプレス後の表面層の厚さが0.1〜２mm
の各種厚さになるように調整した。表面層をＸ線
回折で分析した結果TiNとβ型Si3N4のピークが
観察された。この表面層上にNiめつきを施しH2
中900℃でNiを拡散処理した後H2中650℃で鋼に
銀鑞付けした。上記Si3N4セラミツクスと鋼の接
合体の剪断試験の結果を第５表に示す。
する部分が異なり表面層中に30体積％以下の
Si3N4を含む試料では剪断試験でSi3N4セラミツ
クス母材と表面層の界面で剥離しSi3N4が30〜60
体積％含まれる試料では表面層中或は銀鑞中で破
断した。表面層中のSi3N4が60体積％を越す試料
では銀鑞と表面層の接着強度が低下するために剪
断試験を行うと銀鑞と表面層の界面で破断し強度
が小さかつた。 実施例 ５ 平均粒径0.1μｍSi3N4粉末85体積％と平均粒径
0.1μｍのAl2O3粉末10％、平均粒径0.5μｍのCeO2
粉末５体積％よりなる粉末をボールミルを用いて
エチルアルコール中で３日間湿式混合した。この
混合粉末を金型プレスを用いて成形しこの成形体
上面に50体積％のTiNと50体積％の母材Si3N4セ
ラミツクスと同一組成の粉末の混合物の成形体を
重ねN21気圧中200Kg／cm2の加圧下1700℃でホツ
トプレスした。 この時表面層成形体の厚さを変化させることに
よりホツトプレス後の表面層の厚さが0.1〜２mm
の各種厚さになるように調整した。表面層をＸ線
回折で分析した結果TiNとβ型Si3N4のピークが
観察された。この表面層上にNiめつきを施しH2
中900℃でNiを拡散処理した後H2中650℃で鋼に
銀鑞付けした。上記Si3N4セラミツクスと鋼の接
合体の剪断試験の結果を第５表に示す。
【表】
ホツトプレス後の厚さが２mmの表面層を形成し
た場合にはホツトプレスの冷却過程で発生する熱
応力が母材Si3N4セラミツクスの破壊強度を越え
母材セラミツクス内部に亀裂が生じた。これに対
して表面層の厚さが１mm以下の場合には全く同一
の焼結条件でホツトプレスしたにもかかわらず母
材セラミツクス内部には亀裂が発生しなかつた。
この時母材Si3N4セラミツクスのホツトプレス後
の厚みが全ての試料で５mmになるように統一して
おいた。銀鑞付け後の剪断強度は第５表に示す結
果となつた。 （発明の効果） 以上説明したように本発明によれば鑞付接着強
度の高いSi3N4を主成分とするセラミツクス組成
物が得られる。又そのような組成物が簡易な方法
によつて得られる。
た場合にはホツトプレスの冷却過程で発生する熱
応力が母材Si3N4セラミツクスの破壊強度を越え
母材セラミツクス内部に亀裂が生じた。これに対
して表面層の厚さが１mm以下の場合には全く同一
の焼結条件でホツトプレスしたにもかかわらず母
材セラミツクス内部には亀裂が発生しなかつた。
この時母材Si3N4セラミツクスのホツトプレス後
の厚みが全ての試料で５mmになるように統一して
おいた。銀鑞付け後の剪断強度は第５表に示す結
果となつた。 （発明の効果） 以上説明したように本発明によれば鑞付接着強
度の高いSi3N4を主成分とするセラミツクス組成
物が得られる。又そのような組成物が簡易な方法
によつて得られる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Si3N4を主成分とするセラミツクス表面に、
Mo、Nb、Ta、Ti、Ｗの１種又は２種以上と
Ｂ、Ｃ、Ｎ、Siの１種又は２種以上からなる化合
物と、Si3N4と周期律表のａ族元素並びにSi、
Al、Mgの１種又は２種以上とＮ、Ｏの１種又は
２種からなる化合物よりなる薄い組成物層を有す
ることを特徴とするセラミツクス複合体。 ２ Si3N4を主成分とするセラミツクス表面上の
薄い組成物層のMo、Nb、Ta、Ti、Ｗの１種又
は２種以上とＢ、Ｃ、Ｎ、Siの１種又は２種以上
からなる化合物と周期律表のａ族元素並びに
Si、Al、Mgの１種又は２種以上とＮ、Ｏの１種
又は２種からなる化合物とSi3N4の混合物の体積
比が２／３以上である特許請求の範囲第１項記載
のセラミツクス複合体。 ３ Si3N4を主成分とするセラミツクス表面の薄
い組成物層の厚さが１mm以下である特許請求の範
囲第１項記載のセラミツクス複合体。 ４ 成形されたSi3N4を主成分とするセラミツク
スの上にMo、Nb、Ta、Ti、Ｗの１種又は２種
以上とＢ、Ｃ、Ｎの１種又は２種以上を含む化合
物群よりなる粉末とSi3N4を主成分とするセラミ
ツクス粉末の混合組成物よりなる層を設けしかる
後に焼結することを特徴とするセラミツクス複合
体の製造法。 ５ 特許請求の範囲第４項に記載のMo、Nb、
Ta、Ti、Ｗの１種又は２種以上とＢ、Ｃ、Ｎの
１種又は２種以上を含む化合物群よりなる粉末と
Si3N4を主成分とするセラミツクス粉末の混合組
成物の体積比が２／３以上である特許請求の範囲
第４項記載のセラミツクス複合体の製造法。 ６ 特許請求の範囲第４項に記載の焼結を行う際
に加圧しながら焼結する特許請求の範囲第４項記
載のセラミツクス複合体の製造法。 ７ 特許請求の範囲第４項に記載の焼結を行う際
に、非酸化性雰囲気中で焼結する特許請求の範囲
第４項記載のセラミツクス複合体の製造法。 ８ 特許請求の範囲第４項に記載のMo、Nb、
Ta、Ti、Ｗの１種又は２種以上とＢ、Ｃ、Ｎの
１種又は２種以上を含む化合物群よりなる粉末と
混合するSi3N4を主成分とするセラミツクスが母
材のSi3N4を主成分とするセラミツクスと同一組
成を持つ特許請求の範囲第４項記載のセラミツク
ス複合体の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59156174A JPS6140871A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 鑞付け可能なＳｉ↓３Ｎ↓４系セラミツクス複合組成物及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59156174A JPS6140871A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 鑞付け可能なＳｉ↓３Ｎ↓４系セラミツクス複合組成物及びその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6140871A JPS6140871A (ja) | 1986-02-27 |
| JPH044268B2 true JPH044268B2 (ja) | 1992-01-27 |
Family
ID=15621968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59156174A Granted JPS6140871A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 鑞付け可能なＳｉ↓３Ｎ↓４系セラミツクス複合組成物及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6140871A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6265991A (ja) * | 1985-09-13 | 1987-03-25 | 株式会社東芝 | 高熱伝導性セラミツクス基板 |
| JPH0174376U (ja) * | 1987-11-09 | 1989-05-19 | ||
| JP2719942B2 (ja) * | 1988-12-03 | 1998-02-25 | 日本特殊陶業株式会社 | 窒化珪素焼結体及びその製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5551774A (en) * | 1978-10-06 | 1980-04-15 | Kyoto Ceramic | Composition and method for metallizing nonnoxide ceramic body |
| JPS5551777A (en) * | 1978-10-07 | 1980-04-15 | Ngk Spark Plug Co | Silicon nitride sintered body with metallized surface and its manufacture |
-
1984
- 1984-07-25 JP JP59156174A patent/JPS6140871A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6140871A (ja) | 1986-02-27 |
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