JPH05506066A - 耐熱性金属物品の窒化方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 耐熱性金属物品の窒化方法 発明の分野 本発明は窒化方法に関する。さらに詳細に述べると、本発明は金属及び半金属の 物品の窒化方法に関する。

発明の背景 多くの金属及び半金属の窒化物は融点が高く、耐酸化性である。現在、これらの 窒化物の粉末を一つの物体に固め、つぎにこの物体を高い温度と圧力においてホ ットプレス又は熱間静水圧プレスして緻密化物体を製造している。この種の操作 は高価な装置及び通常長い時間を必要とする。又、この種の加熱及びプレス操作 後の物体は甚だしい応力状態に置かれていることが多い。

本発明の目的は耐熱性の金属及び半金属の物品の窒化方法を提供する二さであっ て、この方法によって、金属又は半金属の窒化物からなる緻密化された、亀裂の ない物体、これらの窒化物の複合物、これらの窒化物の被覆及び理論的密度より 低密度の、金属及び半金属の物品の窒化物が生成される。

発明の概要 本発明の一つの部分によれば、耐熱性の窒化物形成金属又は半金属の物品の、新 しくかつ優れた窒化方法はつぎの工程を含む： 工程１．金属又は半金属を圧縮した物品をセラミック絶縁物質で緊密に接触させ て包み込み、電子オーブン内に置く。

工程２．電子オーブン内に窒素含有雰囲気を導入する。

工程３．電子オーブンにマイクロ波エネルギーを加えることによって、金属又は 半金属の物品を窒素含有雰囲気を含む電子オーブン内でマイクロ波エネルギーに よって、金属又は半金属を窒素と反応させるのに十分な温度に加熱する。

工程４．金属又は半金属の物品を上記の温度で、その金属又は半金属を金属窒化 物又は半金属窒化物に変換させるのに十分な時間保持する。

本発明の別の面によれば、金属又は半金属の物品に窒化物被覆を行うための新し くかつ優れた方法はつぎの工程を含む： 工程１．金属又は半金属を圧縮した物品をセラミック絶縁物質で緊密に接触させ て包み込み、電子オーブン内に置く。

工程２．電子オーブン内に窒素含有雰囲気を導入する。

工程３．電子オーブンにマイクロ波エネルギーを加えることによって、金属又は 半金属の物品を窒素含有雰囲気を含む電子オーブン内でマイクロ波エネルギーに よっ′て、その金属又は半金属を窒素と反応させるのに十分な温度に加熱する。

工程４．金属又は半金属の物品を、上記の温度で、その物品の金属窒化物被覆又 は半金属窒化物被覆を形成するのに十分な時間保持する。

本発明の別の面によれば、耐熱性の酸化物形成金属又は半金属の物品に酸化物被 覆を行うための新しくかつ優れた方法はつぎの工程を含む： 工程１．耐熱性の酸化物形成金属又は半金属を圧縮した物品をセラミック絶縁物 質で緊密に接触させて包み込み、電子オーブン内に入れる。

工程２．電子オーブン内に酸素含有雰囲気を導入する工程３．電子オーブンにマ イクロ波エネルギーを加えることによって、耐熱性の酸化物形成金属又は半金属 の物品を雰囲気を含む電子オーブン内でマイクロ波エネルギーによって、その耐 熱性の酸化物形成金属又は半金属を雰囲気に含まれる酸素と反応させるのに十分 な温度に加熱する。

工程４．耐熱性の酸化物形成金属又は半金属の物品を上記の温度で、その物品の 酸化物被覆を形成するのに十分な時間保持する。

本発明の別の面によれば、耐熱性の炭化物形成金属又は半金属の製品に炭化物被 覆を行うための新しくかつ優れた方法はつぎの工程を含む： 工程１．耐熱性の炭化物形成金属又は半金属を圧縮した物品をセラミック絶縁物 質で緊密に接触させて包み込み、電子オーブン内に置く。

工程２．１ｉ子オーブン内に炭素含有雰囲気を導入する。

工程３．電子オーブンにマイクロ波エネルギーを加えることによって、耐熱性の 炭化物形成金属又は半金属の物品を炭素含有雰囲気を含む電子オーブン内でマイ クロＥ　波エネルギーによって、その耐熱性の炭化物形成金属又は半金属を雰囲 気に含まれるメタンと反応させるのに十分な温度に加熱する。

工程４．耐熱性の炭化物形成金属又は半金属の物品を、上記の温度で、その物品 の炭化物被覆を形成するのに十分な時間保持する。

本発明の別の面によれば、耐熱性の「炭素（ｃａ＋ｂｏ）　Ｊ窒化物形成金属又 は半金属の物品に金属の炭素窒化物被覆を行うための新しくかつ優れた方法はつ ぎの工程を含む：　工程１．耐熱性の［炭素］窒化物形成金属又は半金属を圧縮 した物品をセラミック絶縁物質で緊密に接触させて包み込み、電子オーブン内に 入れる。

工程２．電子オーブン内に炭素及び窒素含有雰囲気を導入する。

工程３．電子オーブンにマイクロ波エネルギーを加えることによって、耐熱性の 「炭素」窒化物形成金属又は半金属の物品を炭素及び窒素含有雰囲気を含む電子 オーブン内でマイクロ波エネルギーによって、耐熱性の「炭素」窒化物形成金属 又は半金属を雰囲気に含まれるメタン及び窒素と反応させるのに十分な温度に加 熱する。

工程４．耐熱性の「炭素」窒化物形成金属又は半金属の物品を、上記の温度で、 その物品の炭素窒化物被覆を形成するのに十分な時間保持する。

好ましい実施態様の詳細な説明 ＡＩを指す。又「半金属」はＳｉ及びＢのような耐熱性の窒化物形成非金属を指 す）： １）耐熱性金属、耐熱性金属窒化物、アルミニウム、珪素及びホウ素からなる群 から選ばれる１以上の物質を選ばれた形状物に圧縮する（すなわち、粉末をプレ スして形成する）、 ２）この形状物の周りを、平均粒子大きさが２ミクロれる粒状物質のセラミック 集合体で緊密に接触させて色質的にマイクロ波とカップリングしないものでなけ ればならない；そして ３）マイクロ波を用い、包み込まれた形成物を、ＮＨ，又はＮ２−Ｎ２　、ＮＨ ｑ　Ｎ２　ｓ　Ｎｚ　Ａ　ｒのよ分を窒化物に変換させ、形成された窒化物を緻 密化するのに必要な温度に加熱する。

実施例Ｉ 本発明の実証において、ニオブを５０重量％、タングステンを２０重量％及び窒 化チタンを３０重量％含有する粉末の混合物を直径及び厚さが１インチの円板に プレスした。

電子オーブン内にアルミナれんがの容器を置き、その中に、粒度が１５０乃至４ ２５ミクロンのイツトリアの粗粒を入れ、この粗粒で円板を取囲んだ。この電子 オーブンに、標準−エネルギー（１，６ｋＷ）及び標準周波数（２，４５ＧＨｒ 　）のマイクロ波装置を装備した。

加熱操作時に、円板を流動窒素の環境下でＩＮ分間１．６ｋＷの最大エネルギー レベルに暴露し・た。その後電子オーブンの電源スィッチを「オフ」の位置に動 かし、窒素を流しながら円板を周囲温度まで冷却した。冷却後、円板をオーブン 内の容器から取り出した。イツトリアの粒子はブラシで簡単に除去された。

円板の亀裂を目視により点検し、その後円板の物理的特性を決定した。

試験結果によれば円板は完全に焼結されており、亀裂はなかった。標準の水銀注 入（ｉｎＨｕｓｉｏｎ）多孔度測定方法によれば真の密度は７．６８ｇ／ｃｃで あり、開放多孔度（ｏｐｅｎ　ｐｏｒｏｓｉｔｙ　）は４０％、独立（ｃｌｏｓ ｅｄ）多孔度は４％であった。

分析によれば、円板は窒化ニオブを５３．５％、窒化チタンを２７．９％及びタ ングステンを１８，６％含有していた。

実施例■ 本発明の別の例示において、ニオブを５０重量％、タンゲステンを２０重量％及 び窒化チタンを３０重量％含有する粉末の混合物を直径及び厚さが１インチの円 板にプレスした。アルミナれんがの容器の中に、粒子の大きさが１５０乃至４２ ５ミクロンのアルミナの粗粒を入れ、この粗粒で円板を取囲んだ。この場合はイ ツトリアでなくアルミナの粗粒を用いた。この装置を電子オーブン内に置き、円 板に含まれる金属を実施例Ｉに記載するような金属の窒化物に変換させそして焼 結させた。

処理された円板の亀裂を目視により点検し、その後円板の物理的特性を決定した 。試験結果によれば円板は完全に焼結されており、亀裂はなかった。標準の水銀 注入多孔度測定方法によれば真の密度は７．７ｇ／ｃｃであり、開放多孔度は４ ２％、独立多孔度は４％であった。分析によれば、円板は窒化ニオブを５３重量 ％、窒化チタンを２８重量％及びタングステンを１９重量％含有していた。

実施例■ 純度が９９％、粒度が３２５−メツシュの粒子である粉末の混合物を円板にプし ・スした。この粉末の混合物は元素の珪素を８８．１重量％、酸化イツトリウム を９．５重量％及び酸化アルミニウムを２．４重量％含有していた。又、プレス された円板の直径は１インチ、厚さは０．５インチであった。加熱操作の前に、 粒度が１５０乃至４２５ミクロンのイツトリアの粗粒をアルミナれんがの容器に 入れ、この粗粒で円板を取囲んだ。この容器を電子オーブン内に置いた。実施例 ■に記載した手順によりこのプレスされた円板を窒化物複合物に変換させ、焼結 させた。

目視検査によれば、処理された円板に亀裂は認められなかった。その処理された 円板は、９２．５重量％の窒化珪素、６．０重量％の酸化イツトリウム及び１． ５重量％の酸化アルミニウムからなるように、理論密度３．２ｇ／ｃｃの組成物 に変換するように設計された。寸法測定によれば処理円板の密度は理論密度の７ ０％であった。

十分な密度を得るためには、温度（＋４００乃至１８７５℃）及び暴露時間（１ ０乃至１００分）の制御が必要である。しかしこの実験は、本開発により窒化珪 素系のセラミック組成物が合成できることを示した。

実施例■ ９９、９５％より高純度の珪素粉末を概略寸法が直径２インチ、長さ１．７５イ ンチの円筒形の成型体にプレスした。

この試料を、平均粒度約２ミクロンの窒化珪素−２重量％イツトリアの粉末を入 れた窒化ホウ素のるつぼ内に置いた。るつぼの周りにアルミナの繊維板を置いた 。この装置を電子オーブン内に置き、オーブンに窒素ガスを満たした。

成型体の温度を熱電対によって監視し、オーブン内で１４００℃に約２３時間加 熱した。成型体の窒化珪素への変換率は７８％より大であった。

実施例■ 珪素（＞　９９．９５％）８６９重量％、イツトリア９．８Ｍ量％及びアルミナ ３．３重量％からなる粉末の混合物をブレシトし、成型体にプレスし、実施例■ に記載したるつぼに入れ、実施例■に記載した装置をオーブン内に置いた。

オーブンにアルゴンガスを満たした。つぎに、成型体の温度を約１０００℃に上 げた。つぎに、窒素を電子オーブン内に流し、温度を１４００’ｃに上げた。電 子オーブンにおける合計処理時間は約２４時間であった。成型体の窒化珪素への 変換率は７５％より大であった。

珪素の棒と窒素との直接反応による窒化珪素の合成は当業界において知られてい る。しかし、粉末を使用すること及び粉末からの成型体を加熱するのにマイクロ 波照射を用いることは新規である。元素の珪素が窒化珪素に変換するのに十分な 温度までマイクロ波を用いて加熱できることは、知られていなかった。

実施例■ ニオブ−１重量％ジルコニウム（Ｎｂ−１２ｒ）合金の　−３２５メツシユ粉末 試料を直径１インチ、厚さ０５インチの円板にプレスした。この円板を、実施例 ■に記載したように電子オーブン内に置き、アルゴンを流しながら９０分間最大 エネルギーレベル（１，６ｋＷ）に暴露させた。

オーブンの環境をアルゴン流れから窒素流れに変え、窒素環境のもとに最大エネ ルギーレベルにおいて５分間加熱した。窒素環境下で円板を冷却し、電子オーブ ンから取出した。

目視検査によれば処理された円板に亀裂はなかった。

顕微鏡検査によれば、処理された円板の表面は著しく窒化されていたが、円板の 内部は金属性であった。表面の窒化物の大部分は窒化ジルコニウムであると同定 された。

そしてその窒化物層の下の組成は急速にニオブと窒化ジルコニウムの混合物に変 化した。窒化された層の深さは１乃至２ｍｍであった。

この表面被覆方法は、別の反応性ガスを用いることによって別の化合物による表 面被覆に使用できる。例えば、オーブンの中に酸素（空気）を流すことによって 、耐熱性の酸化物形成「金属」又は半金属の表面を被覆できる（ここで耐熱性の 酸化物形成「金属」はＺ　ｒ　、Ｈｆ　−、Ｙ　％Ｓｃ及び希土類元素、Ｕ、Ｔ ｈ、Ｔｉ、ＡＩ、Ｃｒを指し、そして「半金属」はＳｉを指す）。同様に、メタ ン、アセチレン、ブタン又はそれらの、アルゴン、ヘリウム、又は水素との混合 物のような炭素含有雰囲気をオーブン内に流すことによって、耐熱性の炭化物形 成金属又は半金属の表面を被覆できる（ここで耐熱性の炭化物形成「金属」はＴ ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ５Ｔａ、Ｖ、Ｃｒ。

Ｍｏ、及びＷを指し、「半金属」はＳｉ及びＢを指す）。

又、メタン、アセチレン、ブタン又はそれらの、アルゴン、ヘリウム、水素又は アンモニアとの混合物のような炭素含有ガスと窒素とのガス混合物をオーブン内 に流すことによって、耐熱性の炭素窒化物形成金属又は半金属の表面を被覆でき る（ここで耐熱性の「炭素」窒化物形成「金属」はＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ及び Ｔａを指し、そして「半金属」はＳｉ及びＢを指す）。窒化物、酸化物及び炭化 物を形成する、これらの例と同様な方法で、どのような混合相（例示済みの、「 炭素」窒化物のような）も製造できる。オキシ炭化物及びオキシ窒化物（すなわ ち、５ｔ−０−Ｎ）の製造が可能であり、そしてそれらは混合金属相（すなわち 、Ｓ　ｉ　−Ａ　Ｉ　−０−Ｎ）として用いられる。この被覆方法は、るつぼ、 ビット、及びバイトのような被覆物品を、必要とされる特性を持つ特殊な被覆物 で被覆するのに極めて有益である。

耐熱性金属、珪素及びアルミニウムからなる耐熱性金属複合物が一つの操作で速 やかにそして効率的に窒化物に変換され、緻密化される。又、窒化珪素のような マイクロ波とカップリングしがたいものが、マイクロ波−カッブリング元素の珪 素からかなりの程度焼結され、緻密化複合物に形成される。

本発明は耐熱性窒化物の製造及び緻密化のみに限られない。ホウ化物、炭化物及 び珪化物のような他の金属間化合物物質が、本方法を用い、適切な物質と条件を 選ぶだけで容易にかつ効率的に製造されそして緻密化される。

本発明において、必要な熱をマイクロ波照射のフラックスにより供給しながら気 体反応によって窒化珪素を製造することは現状の技術に対する大きな改善である 。他の目的のために、金属間化合物、複合物及び被覆物のような物質が本方法に よって製造可能である。複合物における物質の組合わせは、複合物中に反応性成 分と反応性のない成分を含ませることによって変えることができる。

ある物質の硬いセラミックコーティングをビット、バイト、及びるつぼ上に形成 させることができる；そして、物品の表面を炭素−窒化物のような金属間化合物 の混合物で被覆できる。

第１１■、及び■表に、元素の珪素粉末（単独で又は６重量％のＹ２Ｏ３を生成 させるのに適正な量の酸化イツトリウム［又は硝酸イツトリウム］及び１．５％ のＡｌ２Ｏ３を生成させるのに適正な量の酸化アルミニウム［又は硝酸アルミニ ラムコを代表的な場合きして加え）の多くの成型体試料に対し、窒化珪素を生成 させるため窒素雰囲気中でマイクロ波処理を行ったときの処理条件及び得られた データを示す。第１１■、及び■表に記載する珪素のマイクロ波反応に対し、１ ．６ｋＷの一定電力、又は０乃至６ｋＷの可変電力の、標準周波数（２，４５Ｇ Ｈｚ）のマイクロ波アプリケーターを用いた。数インチまでの厚さ及び４インチ を超える直径の試験体の場合、窒化は一様であること及び窒化物は成型体の全体 にわたり均等に分布していることが実験により示された。酸化鉄（これは従来の 窒化操作において一般的に窒化触媒として添加される）を標準的な３乃至５重量 ％の濃度において試験した。この酸化鉄を添加しても、添加しなくても窒化はほ ぼ同じであった。このことは非常に重要である。何故なら酸化鉄を添加すると粒 界に混合された酸化物相の融点が低くなり、そのため生成する窒化珪素の高温で の使用温度が低下するからである。このように、マイクロ波を照射される物質は 有害な酸化鉄の添加を必要としないのでマイクロ波照射による窒化珪素は従来の 反応−焼結（＋ｅａｃｔｉｏｎ−ｂｏｎｄｅｄ　）による窒化珪素より決定的に 有利である。

又、マイクロ波加熱は反応−焼結窒化珪素（すなわち、ｒＲＢｓＮＪ）を製造す るための珪素の窒化を増進させることが定量的に示されている。マイクロ波によ る窒化の場合、珪素金属を窒化珪素に約９５重量％変換させるのに１３５０℃に おいて約１２時間を必要とするにすぎない。これに反し、従来の窒化は同じ変換 率を達成するのに約１６０時間を必要とする。換言すれば、マイクロ波による窒 化時間は従来の窒化時間の１０分の１未満でよい。

ＲＢＳＮは、部品の寸法が窒化の前後において本質的に同じであるので重要であ り、珪素の反応性窒化方法の特異な特徴であるｍ−寸法の変わらない部品を生産 するという点で。窒化前の珪素成型体の寸法は、窒化後の部品の寸法と本質的に 同じである。従って本方法によって窒化珪素の正味形状　（ｎｅ＋−５ｈａｐり に近い部品を製造できる。

窒化珪素のマイクロ波による形成がこのように効率的であるという事実は粒子一 対一粒子の接触面において窒素の反応が増進されることに起因すると考えられる 。マイクロ波エネルギーは一般に粒子の境界に優先的に吸収される。粒子の境界 領域に微小アーク放電　（ｍｉｃ＋６−ｘ＋ｃｈｉｎｇｌが発生すると考えられ る。いづれの場合においても、珪素の窒化は著しく増進される。窒化珪素（これ は完全に窒化された珪素である）はマイクロ波を余り吸収しない。従って、珪素 金属が容易に加熱され、そして、窒素雰囲気が用いられるときはまた容易に窒化 珪素に変換されるということは注目されるべきである。

本発明は金属間化合物の研究者に対し、これらの物質の製造及び緻密化のための 迅速な、そして効率的な方法ならびにそれらの物質の組成を提供する。

本発明の好ましい実施態様を示し、かつ説明したが、それらに関する各種の変更 及び修正は、請求の範囲によって規定される発明の範囲に含まれることは当業者 にとって明白である。

第１表 窒素雰囲気におけるマイクロ波−反応珪素物質に関するデータ２　８ｇ、＋　９ ．５　２．４ ３　１００．０ ４　９５．２　２．９１．９ ５　９０．６　８．０　＋、４ ６　８８、＋　９．５　２．４ ７　ｇｌｌ、＋　９．５　２．４ ８　８８、＋　９゜５２．４ ９　８１１、＋　９．５　２．４ １０８８、＋９．５　２．４ ＋１　４４．０５　４．７５　＋、２　５０．０＋２　９５．２　２．９　１． ９ １３　９５．２　２．９　１．９ ２　７９．８　＋２．０　６．５　１．６３　７６．９　２３．１ ４　２３．５　６８．＋　２．６　５．７５　３７．６　５４．４　６．８　１ ．２６　７４．２　１７．５　６．７　１．７７　７１、Ｇ　２Ｑ、４　６．８ 　１．７８　２８．２　６１．２　ｇ、４　２．１９　２９．４　６Ｇ、＋　８ ．４　２．１１０　６５．９　２５Ｊ　７．０　＋、７第■表 マイクロ波照射条件、６　ｋＷ、　２．４５ＧＨｚの処理装置使用時試験体寸法 Ｌ　Ｄ＝７．０　（１７，７１静水圧　１９９８．３２８２３．７　１２００− 　〜３０ｈ＝２．０（５，０１１０，０ＱＯｐｓｉ　１４０（１２Ｄ＝１．０　 （２，５＋　一方向　１３．２４　１９．４４　１２６０　、１５００−　５ｈ ＝ｏ。６７（１，７）　４．ＤＯＯｐｘｉ　Ｉ４００　１５３０３　Ｄ＝１．０ 　（２，５１一方向　３．５７　５．１５　１２６０　１５０Ｑ　５ｈ＝０．２ ５（（１，６４１４，０００ｐｓｉ　１４００　１５３Ｇ４　Ｄ＝１．４　（３ ，６１静水圧　９０．６１１０Ｇ、１４　１２３５−　１７００　２０ｈ＝２． ０（５，０）　１０，０００ｐｓｉ　１３７０５　Ｄ＝１．　Ｏ（２，５１一方 向　１２．７４　１４．９９　１２３５−　１７００　２０ｈ：０．６３（＋、 ６）　４，０００ｐｓｉ　１３７０６　Ｄ＝］、　０　（２，５ン　一方向　＋ ５．Ｈ２１，３０１３８０−１７ｈ：０．７４（１，９１４，００（ｌｐｓｉ　 １４００７　Ｄ＝１．０　（２，５）　一方向　１７．６５　２４．６４　１３ ００−　２７ｈ：０．７１（１，８）　１０，０００ｐｓｉ　１４００８　Ｄ＝ １．０　（２，５）　一方向　＋３．４４　１５．１５　１４３５−　１５５０ −　＋５ｈ：０．５４　（１，４）　１Ｇ、　０００ｐｓｉ　１４７０　１８０ ０９　Ｄ＝１．０　（２，５１一方向　＋３．６９　１５．５１　１４３５−　 １５５０−　＋５ｈ４．５５（１，７１５，（１（ｌＧｐｓｉ　１４７０　１８ ＧＯ１０Ｄ＝１．０　（２，５＋　一方向　１３．９２　１１１１９　１２５０ −　＋５０ｈ：０．６８（＋、７）　４．００Ｇｐｓｉ　１３５０ＩＩ　Ｄ＝１ ．０　（２，５１一方向　１１．５１　１４．２９　１２７５−　２６ｈ＝０． ５４（１，４］　４，０００ｐ＋ｉ　１４００１２　Ｄ＝１．　Ｏ＋２．５）　 静水圧　１１．４０　１５．９７　１３６０−　５４ｈ＝０．５４（１，４）　 １０，０００ｐ＋ｉ　１４００＋３　０＝１．４　（３，６１静水圧　１４（１ ，３７１９２，１＋　＋３Ｈ−１４５０−５０ｂ＝３．５（８，９１１０，０Ｇ Ｏｐ＋ｉ　１４００　１６００第■表（続き） マイクロ波照射条件、６Ｋｗ、２．４５ＧＨｚの処理装置使用時及び繊維 粗粒 粗粒 第■表 百分率　反応 基準二　基準・ の最終　の合計 混合物を重量で５０１５０にブレンドしたもの。

素材全体にわたり窒素が完全に均一に分布していた。

要　約　書 耐熱性の窒化物形成金属又は半金属の物品を窒化する方法が記載されている。圧 縮した金属又は半金属物品を電子オーブンの中に置き、窒素含有気体を電子オー ブンに導入する。電子オーブン内にマイクロ波エネルギーを加えることにより、 前記金属及び半金属を窒素で反応させるのに十分な温度に加熱する。金属又は半 金属の物品を耐熱性窒化物の物品にに変換するのに十分な時間、この金属又は半 金属をその温度に維持する。それに加え、マイクロ波加熱により金属又は半金属 に酸化物、炭化物又は炭素−窒化物の被覆のような被覆を施す方法が記載されて いる。

国際調査報告

Claims (34)

【特許請求の範囲】
1. １．下記の工程を含む、耐熱性の窒化物形成金属又は半金属の物品の窒化方法： 工程１）金属又は半金属の物品をセラミック絶縁物質で緊密に接触させて包み込 み、電子オーブン内に置く工程、 工程２）前記電子オーブン内に窒素含有雰囲気を導入する工程、 工程３）前記電子オーブンにマイクロ波エネルギーを加えることによって、前記 金属又は半金属の物品を前記電子オーブン内で窒素含有雰囲気下で、その物品を 前記窒素と反応させるのに十分な温度に加熱する工程、そして 工程４）前記金属又は半金属の物品を前記温度で、その物品を耐熱性窒化物の物 品に変換させるのに十分な時間保持する工程。
2. ２．前記物品が珪素、ホウ素、チタン、タンタル、ハフニウム、ジルコニウム、 ニオブ及びそれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項１に記載の方法。
3. ３．前記物品が珪素、イットリア、アルミナ、酸化鉄、炭素、鉄、窒化珪素及び それらの混合物からなる群から選ばれる物質を含む、請求項１に記載の方法。
4. ４．前記マイクロ波エネルギーが、２．４５ＧＨｚの電子オーブンで発生される 、請求項１に記載の方法。
5. ５．平均粒度が一４乃至＋１００メッシュの粒子状物質からなるセラミック集合 体で緊密に接触させて包み込まれた前記金属又は半金属の物品を耐熱性セラミッ ク容器に収容する、請求項１に記載の方法。
6. ６．前記工程３の温度が１，０００℃より高い、請求項１に記載の方法。
7. ７．珪素から窒化珪素に約９５％変換させるため、前記工程４における時間が、 工程３の温度約１３５０℃において約１２時間である、請求項２に記載の方法。
8. ８．前記耐熱性窒化物の物品の密度が理論密度の８５％以下である、請求項１に 記載の方法。
9. ９．前記窒素含有雰囲気が、Ｎ２、ＮＨ３、Ｈ２、Ａｒ及びそれらの混合物から なる群から選ばれる気体を含む、請求項１に記載の方法。
10. １０．下記の工程を含む、金属又は半金属の物品を金属窒化物で被覆するための 方法； 工程１）金属又は半金属の物品をセラミック絶縁物質で緊密に接触させて包み込 み、電子オーブン内に置く工程、 工程２）前記電子オーブン内に窒素含有雰囲気を導入する工程、 工程３）前記電子オーブンにマイクロ波エネルギーを加えることによって、前記 金属又は半金属の物品を前記電子オーブン内で窒素含有雰囲気下で、その物品を 前記窒素と反応させるのに十分な温度に加熱する工程、そして 工程４）前記金属又は半金属の物品を前記温度で、その物品の窒化物被覆を形成 するのに十分な時間保持する工程。
11. １１．前記耐熱性金属の物品が珪素、ホウ素、チタン、タンタル、ハフニウム、 ジルコニウム、ニオブ及びそれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項１０ に記載の方法。
12. １２．前記物品が珪素、イットりア、アルミナ、酸化鉄、炭素、鉄、窒化珪素及 びそれらの混合物からなる群から選ばれる物質を含む、請求項１０に記載の方法 。
13. １３．前記マイクロ波エネルギーが、２．４５ＧＨｚの電子オーブンで発生され る、請求項１０に記載の方法。
14. １４．平均粒度が−４乃至＋１００メッシュの粒子状物質からなるセラミック集 合体で緊密に接触させて包み込まれた前記金属及び半金属の物品を耐熱性セラミ ック容器に収容する、請求項１０に記載の方法。
15. １５．前記工程３の温度が１，０００℃より高い、請求項１０に記載の方法。
16. １６．前記工程４における時間が１５０時間未満である、請求項１０に記載の方 法。
17. １７．前記窒素含有雰囲気が、Ｎ２、ＮＨ３、Ｈ２、Ａｒ及びそれらの混合物か らなる群から選ばれる気体を含む、請求項１０に記載の方法。
18. １８．下記の工程を含む、耐熱性金属又は半金属の物品を酸化物で被覆するため の方法： 工程１）金属又は半金属の物品をセラミック絶縁物質で緊密に接触させて包み込 み、電子オーブン内に置く工程、 工程２）前記電子オーブン内に酸素含有雰囲気を導入する工程、 工程３）前記電子オーブンにマイクロ波エネルギーを加えることによって、前記 金属又は半金属の物品を前記電子オーブン内で前記雰囲気下で、その物品と前記 雰囲気中の前記酸素を反応させるのに十分な温度に加熱する工程、そして 工程４）前記金属又は半金属の物品を前記温度で、その物品の酸化物被覆を形成 するのに十分な時間保持する工程。
19. １９．前記金属又は半金属の物品が珪素、チタン、イットリウム、スカンジウム 、希土類元素、ハフニウム、アルミニウム、クロム、ウラン、トリウム、ジルコ ニウム及びそれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項１８に記載の方法。
20. ２０．前記半金属が珪素である、請求項１８に記載の方法。
21. ２１．前記マイクロ波エネルギーが、２．４５ＧＨｚの電子オーブンで発生され る、請求項１８に記載の方法。
22. ２２．平均粒度が−４乃至＋１００メッシュの粒子状物質からなるセラミック集 合体で緊密に接触させて包み込まれた前記金属又は半金属の物品を耐熱性セラミ ック容器に収容する、請求項１８に記載の方法。
23. ２３．前記工程２における雰囲気が、前記電子オーブン内ヘの空気の流れによっ て与えられる、請求項１８に記載の方法。
24. ２４．下記の工程を含む、金属又は半金属の物品を炭化物で被覆するための方法 ： 工程１）金属又は半金属の物品をセラミック絶縁物質で緊密に接触させて包み込 み、電子オーブン内に置く工程、 工程２）前記電子オーブン内に炭素含有雰囲気を導入する工程、 工程３）前記電子オーブンにマイクロ波エネルギーを加えることによって、前記 金属又は半金属の物品を前記電子オーブン内で前記雰囲気下で、その物品と前記 雰囲気中の前記メタンを反応させるのに十分な温度に加熱する工程、そして 工程４）前記金属又は半金属の物品を前記温度で、その物品の炭化物被覆を形成 するのに十分な時間保持する工程。
25. ２５．前記金属又は半金属の物品が珪素、チタン、タングステン、ハフニウム、 タンタル、ホウ素、バナジウム、クロム、モリブデン、ジルコニウム、ニオブ及 びそれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項２４に記載の方法。
26. ２６．前記炭素含有雰囲気がメタン、アセチレン、ブタン、アルゴン及びそれら の混合物からなる群から選ばれる気体を含む、請求項２４に記載の方法。
27. ２７．前記マイクロ波エネルギーが、２．４５ＧＨｚの電子オーブンで発生され る、請求項２４に記載の方法。
28. ２８．セラミック絶縁物質で緊密に接触させて包み込まれた前記金属又は半金属 の物品を耐熱性セラミック容器に収容する、請求項２４に記載の方法。
29. ２９．下記の工程を含む、金属又は半金属の物品を金属の炭素−室化物で被覆す るための方法：工程１）金属又は半金属の物品をセラミック絶縁物質で緊密に接 触させて包み込み、電子オーブン内に置く工程、 工程２）前記電子オーブン内に炭素及び窒素含有雰囲気を導入する工程、 工程３）前記電子オーブンにマイクロ波エネルギーを加えることによって、前記 金属又は半金属の物品を前記電子オーブン内で前記雰囲気下で、その物品と前記 雰囲気中の前記メタン及び窒素を反応させるのに十分な温度に加熱する工程、そ して工程４）前記金属又は半金属の物品を前記温度で、その物品の炭素−窒化物 被覆を形成させるのに十分な時間保持する工程。
30. ３０．前記金属又は半金属の物品が珪素、ホウ素、チタン、ハフニウム、タンタ ル、ジルコニウム、ニオブ及びそれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項 ２９に記載の方法。
31. ３１．前記炭素及び窒素含有雰囲気が窒素、メタン、アセチレン、ブタン、アル ゴン及びそれらの混合物からなる群から選ばれる気体を含む、請求項２９に記載 の方法。
32. ３２．前記マイクロ波エネルギーが、２．４５ＧＨｚの電子オーブンで発生され る、請求項２９に記載の方法。
33. ３３．平均粒度が−４乃至＋１００メッシュの粒子状物質からなるセラミック集 合体で緊密に接触させて包み込まれた前記金属又は半金属の物品を耐熱性セラミ ック容器に収容する、請求項２９に記載の方法。
34. ３４．下記の工程を含む、珪素の物品を窒化するための方法： 工程１）９９．９５％より高純度の珪素、８６．９ｗ／ｏ、イットリア、９．８ ｗ／ｏ、及びアルミナ、３．３Ｗ／ｏで本質的に構成される粉末の混合物をプレ スし、成型された物品を形成させる工程、工程２）前記成型された物品を窒化ホ ウ素のるつぼの中に収容されている、粒度約２ミクロンの窒化珪素−２ｗ／ｏイ ットリアの粉末中に包み込み、前記るつぼをアルミナ繊維板で覆いそして電子オ ーブンの中に置く工程、 工程３）前記電子オーブン内にアルゴン雰囲気を導入する工程、 工程４）前記電子オーブンにマイクロ波エネルギーを加えることによって、前記 珪素の物品を前記アルゴン雰囲気下で約１０００℃に加熱する工程、工程５）前 記電子オーブン内に窒素雰囲気を導入する工程、 工程６）前記電子オーブンにマイクロ波エネルギーを加えることによって前記珪 素の物品の前記温度を前記窒素雰囲気下で約１４００℃まで上げる工程、そして 工程７）前記珪素の物品を前記工程６の温度に、前記珪素の物品中の珪素の７５ ％より多くを窒化ケイ素に変換させるのに十分な時間保持する工程、そして前記 珪素の物品は約２４時間、マイクロ波エネルギーによって加熱される工程。