JPS6041025B2 - セラミツク材の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセラミック材の製造方法に関する。

本発明の特徴の１つに依れば、該製造方法は、９母重量
％までの窒化ケイ素と、１乃至６の重量％の窒化アルミ
ニュウムと、０．５乃至５０重量％のシリカと、０．０
５乃至６の重量％のアルミナとを含有する混合物を１２
００ｏｏ乃至２０００００の温度で加熱する段階を包含
し、この場合該混合体中のシリカの１部分は、該温度に
おいて窒化ケイ素に含有される不純物として存在し、窒
化ケイ素、窒化アルミニュウム、アルミナ及びシリカは
、該温度において反応可能な組成物を生成し、該組成物
は混合物の重量の少なくとも９５％を構成し、該組成物
中のシリカは、窒化アルミニュウムとのモル比が１：２
となるように存在し、アルミナは、残りの窒化アルミニ
ュゥムとのモル比が１：１となるよう存在し、該反応可
能な組成物の成分は共に反応して所望のセラミック材を
生成する。窒化ケイ素、窒化アルミニュウム、シリカ及
びアルミナの相対比率は、該組成物中のケイ素アルミニ
ュゥム、窒素及び酸素の原子比が６−Ｚ：Ｚ：８−Ｚ：
Ｚとなるようなものであることが望ましく、この場合Ｚ
はそれぞれゼロより大きくて５以下である。本発明の別
の特徴に依る方法は、窒化ケイ素を含有しないが、混合
物の重量の４０％乃至６０％の窒化アルミニュウムと、
重量の１５％乃至４５％のシリカと、重量の０．０５％
乃至５０％のアルミナとを含有する混合物を１２０００
０乃至２０００ｑ０の温度で加熱する段階を包含し、窒
化アルミニュウム、アルミナ及びシリカの相対比率は、
混合物の重量の少なくとも９５％を構成する反応可能な
組成物を該温度にて生成するようなものであり、この場
合該組成物中のシリカは、窒化アルミニュウムの１部と
のモル比が１：２となるように存在し、アルミナは残り
の窒化アルミニュウムとのモル比が１：１となるように
存在し、該組成物中のケイ素、アルミニュウム、窒素乃
び酸素の原子比が６−Ｚ：Ｚ：８一Ｚ：Ｚであり、この
場合のＺは４より大きく５以下であり、該反応可能な組
成物の成分は互いに反応して所望のセラミック材を生成
する。

該温度において混合物中のアルミナの少なくとも１部は
窒化アルミニュウムに含有される不純物として存在すれ
ば好都合である。

該温度において混合物中に存在する成分の少なくとも１
部は、反応して加熱段階中に所望の単数又は複数の必要
な成分を生成するために反応する化合物として、混合物
を形成するために使用される出発物質に導入すれば好都
合である。

該化合物は、オキシ窒化ケイ素、オキシ窒化アルミニュ
ウム、ケイ酸エチル又は水酸化アルミニュウムであれば
好都合である。

該加熱段階中、混合物に圧力を加えることが望ましい。

同様に該温度において、溶融ガラスが混合物中に存在す
ることが望ましい。溶融ガラスは、アルミノケィ酸塩ガ
ラス又はマンガンガラス又はリチウムガラスであれば好
都合である。

代案として、溶融ガラスはマグネシウムガラスである。

マグネシウムガラスは、混合物中に存在する酸化マグネ
シウムとガラス形成化合物とが加熱行程中に反応するこ
とによって生成されれば好都合である。ガラス形成化合
物はシリカであれば好都合である。

本発明に従いセラミック材を製造するに当たり、原料混
合物の各成分が前述し特許請求の範囲に規定した値内に
ない場合においても、ケイ素、アルミニウム、窒素及び
酸素の原子比が前述した式に合致するセラミック相が得
ることはできるが、同時に他の相も形成され、その結果
、得られるセラミック材全体の構造が弱くなる。

すなわち、そのような他の相は、前述した式に合致する
セラミック相とは、熱的特性が異なっており、この熱的
特性の相違によって結晶粒界に割れが発生する。特に、
そのような他の相がガラス相である場合には、得られる
セラミック材の高温強度が低下する。本発明の方法に従
えば、実質的に前述の式に合致するセラミック相のみか
ら成るセラミック材が得られる。

かくして、本発明の方法によってセラミック材を、用途
に応じて他の添加物と混合することによって所望の性質
を有するセラミック製品が得られることになる。本発明
の特徴及び利点は、実施例を示す添附の図面を参照して
以下に詳述する。

図面を参照すると、先ず第１例において、セラミック材
は、７８．４８重量％の粉末状窒化ケイ素と、１４．７
６重量％の粉末状窒化アルミニュウムと、６．７母重量
％の粉末状シリカとで構成される出発物質から生成され
たものである。

この混合物において、使用した粉末状窒化ケイ素は、Ｑ
位相の材料を８塁重量％含有し、平均の粒子寸法は３ミ
クロンである。粉末状窒化アルミニュウムは、平均粒子
寸法が】１．５ミクロンの８００組型としてコッホーラ
ィト（Ｋｏｃｈ一Ｌｉ亀ｔ）によって供給したものであ
るが、使用に当り、平均粒子寸法が６ミクロンとなるよ
うに粉砕した。使用した粉末状シリカは、純粋な沈降シ
リカとしてホブキン・アンド・ウイルアム・リミテツド
（ＨｏｐｋｉｎａｎｄＷｉｌｌｉａｍｓＬｉｍｉにｄ）
によって供給されるものである。前記混合物に使用した
出発物質のうちの粉末状窒化ケイ素は、窒化ケイ素の粒
子を被覆するものとして出来不純シリカを含有し、窒化
アルミニュゥムは生来不純アルミナを含有した。かくて
、第１例の出発混合体は窒化アルミニュウムの他にアル
ミナを窒化ケイ素の他にシリカを含有したことが理解さ
れる。更に、出発物質の窒化ケイ素及び窒化アルミニュ
ウムに含有される不純物が所望のセラミック材を生成す
るための後の反応に参加することは明らかであるから、
前記混合物を形成する前に、該出発物質中の不純物の基
準を、高速中性子活性化分析によって決定した。次に後
文より明らかになるように、出発物質を前記組成にする
場合、該不純物を考慮した。前述の特別な出発物質を使
用した場合、粉末状窒化ケイ素のシリカ含有量は４重量
％、窒化アルミニュウムのアルミナ含有量は６重量％で
あることがわかった。かくて、混合物の全体組成は、実
際、窒化ケイ素が７５．３４重量％、窒化アルミニュウ
ムが１３．８７重量％、アルミナが０．８９重量％、及
びシリカが９．９重量％であった。この組成は、第１図
の点Ａにおいて決定され、この図面において、轍線は不
純物を含有しない純粋な材料に相当することは明らかで
ある。前述の混合物を形成するために、必要量の出発物
質をコ。

ィドミルに導入し、そこで、液体挺体としてイソフ。ロ
ピル・アルコールを使用して混合し、混合物の平均粒子
寸法が３ミクロン以下になるまで連続的に混合した。次
に混合物を乾燥させた後で粉末の塊をなくすためにふる
いにかけた。その後で、出発物質の不純物の基準が前述
の処理過程によって影響を受けているか否かを確認する
ために混合物中の不純物の定量を行ったが、コロイド・
ミルによる混合、又は乾燥あるいはふるい作業によって
変化していないことが判明した。次に該混合物をグラフ
アィト製ダイス型のダイス空所に充填し、該ダイス空所
の１端を閉鎖するグラフアイトプラグ上に導入した。次
にグラフアィトポンチを組合わせて充填物を粉末にし、
この場合全てのグラフアイト面は０．０２５４伽（０．
０１″）のオーダーの深さまで窒化ホウ素を噂霧によっ
て予め被覆された粉末状充填物と接触する。次に該組成
物はプレス内に導入されるが、この場合のプレス内の温
度及び圧力を、３０分間に渡って、それぞれ１８００ｏ
ｏ及び９．７トン／の（１．５トン／平方ィンチ）まで
同時に増加させた。次に混合物は該温度及び圧力で１時
間保持され、この状態で、混合体の成分は反応して所望
のセラミック材を生成した。冷却してから反応生成物を
ダイス型から取出した後、該生成物中の結晶位相を、Ｃ
ｒ−ＫＱ単色放射のュニカム（Ｕｎｉｃａｍ）分光計を
使用するＸ線回折によって検出した。Ｘ線分析によって
、反応生成物は、ほぼ全体が単一結晶位相を有するセラ
ミック材で構成されることが判明し、その式は次のよう
に表わされ、Ｓｉ６−Ｚ ＡＩＺ Ｎ８‐Ｚ ○
ｚこの場合Ｚは１に等しい。

同様に該セラミック材は、Ｂ位相の窒化ケイ素の結晶構
造を基材とする結晶構造を有することが判明し、この場
合｛ａ）及びＷの単位格子の寸法はそれぞれ７．６４８
及び２．９３８であり、８位相の窒化ケイ素の場合の値
はそれぞれ７．６２３と２．９１４である（第２図参照
）。前記例の混合物を使用し、出発物質に含有される不
純物を考慮した場合、高い反応温度において、混合物は
、５１．３モル％の窒化ケイ素と、０．８モル％のアル
ミナと、３２．２モル％の窒化アルミニュゥムと、１５
．７モル％のシリカを含有する反応可能な組成物で全体
が構成される。かくて、反応可能な組成物において、シ
リカは、窒化アルミニュゥムの１部との必要なモル比が
１：２で存在し（３１．４モル％）、アルミナは、残り
の窒化アルミニュゥムとの必要なモル比が１：１で存在
する（０．８モル％）。第１図の状態図において、影を
つけた三角形の区域Ｂは、アルミナ、窒化アルミニュゥ
ム、シリカ及び窒化ケイ素の可能な各種混合物の限界を
定めるものであり、該混合物において、アルミナ、シリ
カ、及び窒化アルミニュウムは必要なモル比で存在し、
加熱によって反応可能な複合物で全体が構成される。か
くて、前記例の混合物の場合、所定の組成に到達すると
、不純物を考慮して、混合物の組成物全体（点Ａで示す
）が三角形区域Ｂによって定められる限界内にあるよう
に、各種の出発物質の分量を計算した。前記例の混合物
によって形成される反応可能な組成物において、ケイ素
、アルミニュウム、窒素、酸素の原子比は、６−Ｚ：Ｚ
：８一Ｚ：Ｚ（この場合のＺはそれぞれ１に等しい）で
あることは容易に計算可能である。かくて、該反応可能
な組成物中のケイ素、アルミニウム、窒素及び酸素は、
反応生成物であるセラミック材において必要な割合で存
在した。しかしながら、必要な原子比のケイ素、アルミ
ニュウム、窒素及び酸素を含有し、高い圧力温度にて反
応可能な組成物によって全体が構成される他の混合物を
使用可能であることを理解されたく、この適当な混合物
は第１図の線Ｃ上にある。本発明の第２例において、次
の式で表わされるセラミック材を生成することを必要と
した。

Ｓｉ６−Ｚ ＡＩ２ Ｎ６‐ｚ ○ｚこの場合Ｚ
は２．１に等しい。該セラミック材の生成に当り、第１
例の出発物質を再度使用したが、出発物質が、３０．総
重量％の窒化アルミニュウムと、５０．４４重量％の窒
化ケイ素と、１８．総重量％のシＩＪ力で構成されるよ
うな割合で混ぜ合わせた。かくて、出発物質の窒化アル
ミニュウム及び窒化ケイ素中の不純物を考慮して、混合
物の全組成は、アルミニュゥムが、２９．０丸重量％、
窒化ケイ素が４８．４２重量％、シリカが２０．７重量
％、アルミナが１．８５重量％であり、この組成は第１
図の点Ｄによって示す。次に第１例の過程を繰り返した
。この場合加熱プレス過程における高温にて、混合物は
、５０モル％の窒化アルミニュウム、２４．３５モル％
の窒化ケイ素、２４．３５モル％のシリカ、及び１．３
モル％のアルミナを含有する反応可能な組成物で全体が
構成された。かくて、反応可能な組成物において、シリ
カは、室化アルミニュウムの１部とのモル比が１：２で
存在し（４８．７モル％）、アルミナは、残りの窒化ア
ルミニュウムとのモル比が１：１で存在した（１．３モ
ル％）。更に、ケイ素：アルミニュウム：窒素：酸素の
原子比が、６−Ｚ：Ｚ：８−Ｚ：Ｚ（この場合Ｚは２．
１に等しい）であることは容易に計算できる。かくて、
ケイ素、アルミニュゥム、窒素及び酸素は、生成すべき
セラミック材に必要な割合で反応可能な組成物中に存在
した。この場合も同様に、この例のセラミック材に必要
な原子比を有し、高い圧力温度にて反応可能な組成物で
全体が構成される他の混合物を使用してもよく、第１図
の線Ｅはかかる混合物の可能な組成を示すものである。
第２図から明らかなように、第２例の方法によって得ら
れるセラミック材の場合、ａ及びｃの単位格子の寸法は
それぞれ７．６４及び２．９６２である。本発明の第３
例においては第１例の過程を繰り返したが、この場合、
出発混合物を、４３．９頚重量％の窒化アルミニュウム
と、２７．６５重量％の窒化ケイ素と、２８．３０重量
％のシリカで構成した。かくて、出発物質中の不純物を
考慮して、混合物の実際の組成は、窒化アルミニュウム
が４１．３４重土％、窒化ケイ素が２６．Ｍ重量％、シ
リカが２９．４８重量％及びアルミナが２．６４重量％
であり、この混合物は第１図の点Ｆで示す。加熱プレス
過程の高温において、混合物は、１１．０４モル％の窒
化ケイ素、５８．８０モル％の窒化アルミニュゥム、２
８．６４モル％のシリカ及び１．５２モル％のアルミナ
で構成される反応可能な組成物を形成した。かくて、前
例の如く、反応可能な組成物中のケイ素、アルミニュウ
ム、窒素、酸素の原子比が、６一Ｚ：Ｚ：８−Ｚ：Ｚ（
Ｚは３に等しい）であるようなこの例の混合物を使用し
ても、窒化アルミニュウム、シリカ及びアルミナは正確
に必要なモル比にあったことがわかる。かくて、期待さ
れるように、反応可能な組成物の成分は、加熱プレス反
応の高温にて相互に反応してＺが３に等しい前述の式で
表わされるセラミック材を生成する。第２図に図示する
如く、セラミック材のａ及びＣの単位格子の寸法はそれ
ぞれ７．７０と２．職６であった。第４例においても同
一な過程を繰り返したが、この場合、出発混合物を、重
量にして４８．３３％の窒化アルミナと、重量にして２
０．１２％の窒化ケイ素と、重量にして３１．５５％の
シリカとで構成した。かくて、出発物質の不純物を考慮
して、混合物の実際の組成は、窒化アルミニュウムが重
量にて４５．４３％、窒化ケイ素が重量にして１９．３
１％、シリカが重量にして３２．３６％、及びアルミナ
が重量にして２．９０％であり、該混合物は第１図の点
Ｇにて示す。容易に計算できるように、加熱プレス過程
の高温において、該混合物を、室化アルミニュウムの１
部とのモル比が１：２のシリカと、残りの拳化アルミニ
ュゥムとのモル比が１：１のァルミナとを含有する反応
可能な組成物で全体として構成した。更に、この反応可
能な組成物において、ケイ素：アルミニュウム：窒素：
酸素の原子比は、６−Ｚ：Ｚ：８‐Ｚ：Ｚであり、この
場合Ｚは３．３に等しい。かくて期待どうり、加熱プレ
ス反応の生成物のセラミックス位相は、ほぼ全体が単一
結晶位相を有するセラミック材で構成されＺが３．３に
等しい前記式で表わされる。第２図に示す如く、セラミ
ック材のａ及びｃの単位格子の寸法はそれぞれ７．７０
３と２．９９１であった。第５例の場合、前に使用した
出発物質をカンパニー・オブ・アメリカ（Ｃｏｍｐａｎ
ｙｏｆＡｍｅｒｉｃａ）によって供給されるＸＡＩ母型
の粉末アルミナと混合して、６０．重量量％の窒化ケイ
素と、２０．箱重量％の窒化アルミニュウムと、７．９
重量％のシリカと、１１．２重量％のアルミナとを含有
する混合物を形成した。かくて、出発物質の不純物を考
慮して、該混合物の実際の組成は、窒化ケイ素が斑．１
８重量％、窒化アルミニュウムが１９．０８重量％、シ
リカが１０．３２重量％及びアルミナが１２．４２重量
％であった。該混合物は第１図の点日で示す。かかる混
合物を準備して前例の如く加熱プレスし、加熱プレス温
度にて、必要なモル比の窒化アルミニュウム、シＩＪ力
及びアルミナを含有する反応可能な組成物を構成した。
更に、該反応可能な組成物において、ケイ素：アルミニ
ュウム：窒素：酸素の原子比が、６一Ｚ：Ｚ：８−Ｚ：
Ｚ（この場合Ｚは２に等しい）であることは容易にわか
る。従って、この場合も、反応生成物であるセラミック
材は、Ｚが２である前記式によって表わされる。第５例
の別型において、Ｚが２の前記式によって表わされるセ
ラミック材は、この場合、最初の混合物が、６４．７５
重量％の窒化ケイ素と、１５．３５重量％の窒化アルミ
ニユウムと、２．６５重量％のシリカと１７．２５重量
％のアルミニュウムを含有しているが、同一の出発物質
から生成された。

出発物質中の不純物を考慮して、この組成は第１図の１
にて示される。前記例の方法は、同様に、シリカ、アル
ミナ及び窒化アルミニュゥムのみで構成される出発物質
を用いても実施可能であることは明らかである。

しかし、当然のことながら窒化ケイ素を含有しない該混
合物を使用した場合、前述の原子比（この場合Ｚは常に
４より大きい）にするために必要な割合でケイ素、アル
ミニュウム、窒素及び酸素を含有する反応可能な組成物
が加熱プレスによって形成される。かくて、窒化ケイ素
を含有しない混合物から得られるセラミックス材は、前
記式において常に４を越えるＺ値を示す。この理由は、
第１図の線Ｊを参照すれば容易に判明し、該線上の組成
を有する混合物において、ケイ素、アルミニュウム、窒
素、酸素は必要な原子比にて存在し、Ｚが４に等しい前
記式で表わされるセラミック材を生成する。かくて、線
Ｊは窒化アルミニュウム／シリカの鞠線を通過し、これ
は当然のことながら、窒化ケイ素を包含しない位直に相
当することがわかる。影をつけた区域Ｂ内にある混合物
の窒化ケイ素の含有量が減少すると、該混合物によって
得られるセラミック材を表わす前記式のＺの値は増加す
ることが理解される。従って、混合物が、ＡＩＮ，ＡＩ
２，０３及びＳｉ０２によって決定される三角形区域、
すなわち当然のことながらＳｉが４の含有量がゼロであ
る区域にある場合、該混合物は必然的にＺの値が４を越
えるセラミックス材を生成する。第６例において窒化ケ
イ素を含有しない効果を明らかにするため、前例の出発
物質を使用して、重量にして５１．４５％の窒化アルミ
ニュウム、１９．１８％のアルミナ、及び重量にして２
９．３７％のシリカより成る混合物を作った。

かくて、出発物質中の不純物を考慮して、該混合体の実
測組成は、窒化アルミニュウムが４８．７５重量％（６
２．７８モル％）、アルミナが２１．７９重量％（１１
．２５モル％）及びシリカが２９．５２重量％（２５．
９７モル％）であった。該混合物は前例における如く処
理し、１８５０００にて加熱プレスした。この場合談温
度において、該混合物の９５重量％以上は、窒化アルミ
ニュウムの１部とのモル比が１：２で存在するシリカと
、残りの窒化アルミニュゥムとのモル比が１：１で存在
するアルミナとを含有する反応可能な組生物で構成され
る。更にこの加熱プレス温度において、反応可能な組成
物の成分は、互いに反応して、Ｚの値が４．６に等しい
前記式で表わされるセラミック材を生成した。該セラミ
ック材のａ及びｃの単位格子の寸法は、それぞれ７．７
４５△と３．０１２Ａであった。当然のことながら、前
記式において４を越えるＺ値を有するセラミック材は、
同様に窒化ケイ素を含有する出発混合物から生成可能で
ある。かくて第７例において、重量にして１０．１９％
のシリカ、重量にして４０．７７％のアルミナ、重量に
して３３．磯％の窒化アルミニュウム及び１５．０６％
の窒化ケイ素より成る出発混合物を１８５０ｏｏにて加
熱プレスすることによって４．６のＺ値を有するセラミ
ック材が生成された。この場合全ての出発物質は第５例
において使用したものである。かくて、出発物質中の不
純物を考慮して、該混合物は、１２．１５モル％のシリ
力、２８．３６モル％のアルミナ、５２．４６モル％の
窒化アルミニュウム及び７．０３モル％の窒化ケイ素よ
り成る。これらの数字から、該混合物は、加熱プレス温
度において、必要なモル比のシリカ、ァルミナ及び窒化
アルミニュウムを含有する反応可能な組成物を９５重量
％以上含有することが容易に計算できる。反応生成物で
あるセラミック材は、前例のセラミック材と同じ寸法の
ａ及びｃの単位格子を有した。前例の各々において、出
発混合物を加熱プレスすることによって、必要なモル比
の窒化アルミニュウム、アルミナ及びシリカを包含する
のみならず、全容積が出発混合物で構成される反応可能
な組成物が形成されることがわかる。

しかしながら、混合物の少なくとも９５％を構成する反
応可能な組成物を除く他の材料は、加熱プレス温度の混
合物中に存在可能なことが理解される。該他の材料は、
１種類以上の出発物質の過剰量を包有する形にしてもよ
く、加熱プレス中に生成されるセラミック材の高密度化
を助けるために溶融ガラスを生成するようにすることが
望ましい。溶融ガラスは、アルミノー、ホウケイ酸ガラ
ス又はケイ酸鉄ガラスであれば好都合であり、代替物と
しては、マグネシウムガラス、マンガンガラス又はリチ
ウムガラスがあげられる。マグネシウムガラスの場合、
出発混合物は、酸化マグネシウム及びガラス形成剤を含
有するようなものであることが望ましく、この場合ガラ
ス形成剤はシリカの形であることが望ましい。前記例の
各々において、出発混合物は、反応可能な組成物に実際
必要な成分を互いに混合することによって形成された。

しかしながら、反応可能な組成物に必要な一種類以上の
成分は、加熱プレス作業中、必要な該成分に分解される
化合物として出発物質に導入してもよいことは明らかで
ある。かくて、例えば、反応可能な組成物にアルミナを
加えるために出発物質に水酸化アルミニュウムを、又反
応可能な組成物に必要なシリカを加えるためケイ酸エチ
ルを出発物質に加えることができる。出発物質に加える
他の適当な添加物は、オキシ窒化ケイ素（シリカ及び窒
化ケイ素を与えるため）及びオキシ窒化アルミニュウム
（アルミナ及び窒化アルミニュウムを与えるため）であ
る。前文に記載した説明によって、本発明の第８例にて
示すＺの値が２の前記式で表わされるセラミック材は、
８．９処重量％の窒化ケイ素、２９．３亀重量％の窒化
アルミニュウム、１重量％のシリカ及び６０．０重量％
のオキシ窒化ケイ素より成る出発混合物を１７００午０
で１時間加熱プレスすることによって生成された。該混
合物において、オキシ窒化ケイ素の粒子の平均寸法は２
ミクロンであり、これはノートン・カンパニー・オブ・
アメリカ（ＮｏれｏｎＣｏｍｐａｎｙｏｆＡｍｅｒｉｃ
ａ）によって供給されるものであり、他の出発物質は前
例にて使用したものと同じであった。

オキシ窒化ケイ素は、遊離窒化ケイ素と表面が不純のシ
リカを含有することがわかったが、分析によって、これ
らがオキシ窒化ケイ素を生成するのに必要なモル比で存
在することが判明した。かくて、出発混合物の組成を計
算するために、オキシ窒化ケイ素を純粋な物質と見なす
ことができた。更に、２モルのオキシ室化ケイ素は１モ
ルの窒化ケイ素及び１モルのシリカと当量なので、この
当量を考慮し、同様に室化ケイ素及び窒化アルミニュウ
ム中の不純物を考慮して、出発混合物の効果的な全体組
成は、窒化ケイ素が５１．０９重量％（２６．４２モル
％）、窒化アルミニュウムが２７．５り重量％（４８．
６９モル％）、アルミナが１．７母重量％（１．２５モ
ル％）、及びシリカが１９．＄重量％（２３．６３％）
であった。加熱プレス過程の高温において、該混合物は
、窒化アルミニュウムの１部とのモル比が１：２で存在
するシリカと、残りの窒化アルミニュウムとのモル比が
１：１で存在するァルミナとを含有する反応可能な組成
物によって９５％以上が構成された。本発明の方法を実
施するに当り、出発物質の競縞は、１２００つ○以上で
行なわなければならず、この温度以下では、必要なセラ
ミック材を生成するために必要な反応がほとんど又は全
く生じない。

しかしながら競精溢度は２０００℃を越えてはならず、
この温度を越えると含有される成分のうち少なくとも何
種類かは解離する著しい頃向が見られる。しかしながら
、５に近いＺ値を有する前記式で表わされるセラミック
材を生成する必要がある場合、反応する成分の固溶度を
増加させるように、前述の好適範囲以上の温度で燐結し
なければならない。このために、第６及び第７例のよう
にＺ値の高い物質を生成する場合、１８５０午０で加熱
プレスを行った。更に、前記例において、加熱段階は、
圧力を加えて行ってきたが、圧力を加えずに加熱するこ
とも可能であることに留意されたい。

以下に本発明の実施の態様を列記する。

【１）９箱重量％までの窒化ケイ素と、１乃至６の重量
％の窒化アルミニュウムと、０．５乃至５の重量％のシ
リカと、０．０５乃至６の重量％のアルミナとを含有す
る混合物を１２００００乃至２０００午○の温度で加熱
する段階を包含し、この場合該混合物中のシリカの１部
分が、該温度において峯化ケイ素に含有される不純物と
して存在し、窒化ケイ素、窒化アルミニュウム、アルミ
ナ及びシリカが、該温度において反応可能な組成物を生
成し、該組成物が、混合物の重量の少なくとも９５％を
構成し、該組成物中のシリカが、窒化アルミニュウムの
１部とのモル比が１：２となるように存在し、アルミナ
は、残りの窒化アルミニュウムとのモル比が１：１とな
るように存在し、該反応可能な組成物の成分が、互いに
反応し合って必要なセラミック材を生成することを特徴
とするセラミック材の製造方法。

■ 窒化ケイ素、窒化アルミニュウム、シリカ、及びア
ルミナの相対比は、該組成物中のケイ素：アルミニュウ
ム：窒素：酸素の原子比が、６−Ｚ：Ｚ：８−Ｚ：Ｚと
なるようなものであることが望ましく、この場合Ｚはそ
れぞれゼロより大きくて５以下であることを特徴とする
前記第１項のセラミック材の製造方法。

‘３｝ 窒化ケイ素を含有しないが、４０乃至６の重量
％の窒化アルミニュゥムと、１５乃至４５重量％のシリ
カと、０．０５乃至５の重量％のアルミナとを含有する
混合物を１２００ｑｏ乃至２０００午０の温度で加熱す
る段階を包含し、拳化アルミニュウム、アルミナ、及び
シリカの相対比が、少なくとも９５重土％を構成する反
応可能な組成物を該温度にて生成するようなものであり
、この場合該組成物中のシリカは、窒化アルミニュウム
の１部とのモル比が１：２となるように存在し、アルミ
ナは残りの窒化アルミニュウムとのモル比が１：１とな
るように存在し、該組成物中のケイ素、アルミニュウム
、窒素、酸素の原子比が６−Ｚ：Ｚ：８一Ｚ：Ｚであり
、この場合のＺが４より大きく５以下であり、該反応可
能な組成物の成分が互いに反応し合って必要なセラミッ
ク材を生成することを特徴とするセラミック材の製造方
法。

｛４ー 該温度において混合物中のアルミナの少なくと
も１部が、窒化アルミニュウムに含有される不純物とし
て存在することを特徴とする前項のいずれかに記載の方
法。

【５｝ 該温度において混合物中に存在する成分の少な
くとも１部が、反応して加熱段階中に所望の単数又は複
数の必要な成分を生成する化合物としての混合物を生成
するために使用される出発物質に導入されることを特徴
とする前項のいずれかに記載の方法。

ｔ６｝ 談化合物が、オキシ窒化ケイ素、オキシ室化ア
ルミニュウム、ケイ酸エチル又は水酸化アルミニュウム
であることを特徴とする第５項記載の方法。

｛７１ 該加熱段階中、該混合物に圧力を加えることを
特徴とする前項のいずれかに記載の方法。

‘８） 該温度の該混合物中には溶融ガラスが存在する
ことを特徴とする前項のいずれかに記載の方法。■ 談
溶融ガラスが、アルミノケィ酸塩ガラス、ホウケィ酸ガ
ラス又はケイ酸鉄ガラス又はマンガンガラスあるいはリ
チウムガラスであることを特徴とする第８項記載の方法
。

ＯＱ 該溶融ガラスがマグネシュウムガラスであること
を特徴とする第８項記載の方法。

（１１）該マグネシウムガラスが、鼓混合物中に存在す
る酸化マグネシウムとガラス形成化合物とが加熱過程中
に反応することによって生成されることを特徴とする第
１０頁記載の方法。

（１２） 該ガラス形成化合物がシリカであることを特
徴とする第１１項記載の方法。

（１３）第１項乃至第１２項のいずれかに記載した方法
によって生成されるセラミック材。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法に使用可能な窒化アルミニュウ
ム、シリカ、アルミナ及び窒化ケイ素より成る各種混合
物の組成を実例によって示す第４状態図である。 第２図は、本説明文に記載した実施例に従って生成され
るセラミック材の単位格子の寸法を示すグラフである。
ＦＩＧ．１． ＦＩＧ．２．

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 珪素アルミニウムオキシナイトライドセラミツク材
   を製造する方法であつて、０〜９８重量％に窒化珪素と
   、１〜６０重量％の窒化アルミニウムと、０．５〜５０
   重量％のシリカと、０．０５〜６０重量％のアルミナと
   から成る混合物を１２００℃から２０００℃の間の温度
   下に加熱する工程を含み、ここで、前記温度下における
   前記混合物中のシリカの全部ではないが一部が窒化珪素
   によつて含有された不純物として存在し、更に、前記温
   度下における前記混合物中のシリカが窒化アルミニウム
   とのモル比が１：２となるように存在し、前記温度下に
   おける前記混合物中のアルミナが残りの窒化アルミニウ
   ムとのモル比が１：１となるように存在し、前記混合物
   の各成分が前記温度下において互いに反応して所望のセ
   ラミツク材を生成するようにしたことを特徴とする前記
   方法。 ２ 珪素アルミニウムオキシナイトライドセラミツク材
   を製造する方法であつて、第１の構成分と第２の構成分
   とから成る混合物を１２００℃から２０００℃の間の温
   度下に加熱する工程を含み、前記第１の構成分は、前記
   混合物の少なくとも９５重量％を構成し、且つ、０〜９
   ８重量％の窒化珪素と、１〜６０重量％の窒化アルミニ
   ウムと、０．５〜５０重量％のシリカと、０．０５〜６
   ０重量％のアルミナとから成り、ここで、前記シリカの
   全部ではないが一部が前記窒化珪素によつて含有された
   不純物として存在し、また、前記第２の構成分は、前記
   混合物の残りの部分を構成し、且つ、ホウケイ酸塩ガラ
   ス、ケイ酸鉄、マンガンガラスまたはリチウムガラスの
   形状の溶融ガラスから成り、更に、前記混合物の第１の
   構成分中で、シリカが窒化アルミニウムとのモル比が１
   ：２となるように存在し、アルミナが残りの窒化アルミ
   ニウムとのモル比が１：１となるように存在し、前記混
   合物の第１の構成分の各成分が前記温度下において互い
   に反応して所望のセラミツク材を生成するようにしたこ
   とを特徴とする前記方法。