JPS6230668A - 焼結性の良好な窒化珪素粉末を製造する方法 - Google Patents
焼結性の良好な窒化珪素粉末を製造する方法Info
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- JPS6230668A JPS6230668A JP61172917A JP17291786A JPS6230668A JP S6230668 A JPS6230668 A JP S6230668A JP 61172917 A JP61172917 A JP 61172917A JP 17291786 A JP17291786 A JP 17291786A JP S6230668 A JPS6230668 A JP S6230668A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
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- C04B35/584—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、セラミック物品を製造する方法に関するもの
であり、特には焼結用添加剤を均質に分散せしめた窒化
珪素物品を製造する方法に関する。
であり、特には焼結用添加剤を均質に分散せしめた窒化
珪素物品を製造する方法に関する。
セラミック処理における主要な問題は、ハイテク用途向
けに好適な所要の性質を具備するセラミック材料を再現
性良く且つ高い信頼性の下で製造しうるか否かである。
けに好適な所要の性質を具備するセラミック材料を再現
性良く且つ高い信頼性の下で製造しうるか否かである。
材料性質の再現性の欠如は、特定されたミクロ組織の発
現をコントロールしえないことにある。どのようなミク
ロ組織が発現すかは、焼結材料に対しては、出発粉末の
特性、生の突固め体ミクロ組織並びに焼結及び粗化プロ
セスに依存する。焼成中に起るプロセスについて多数の
有意義な研究が為されてきたけれども多くの研究者は焼
結中に発現するミクロ組織は粉末特性と生のミクロ組織
によっておおよそ決定されると信じている。従って、一
層強靭な且つ一層信頼性のあるセラミックに対する鍵と
なる因子は、破壊につながる傷や空洞をほとんど生成し
ない新たな処理技術の開発にある。
現をコントロールしえないことにある。どのようなミク
ロ組織が発現すかは、焼結材料に対しては、出発粉末の
特性、生の突固め体ミクロ組織並びに焼結及び粗化プロ
セスに依存する。焼成中に起るプロセスについて多数の
有意義な研究が為されてきたけれども多くの研究者は焼
結中に発現するミクロ組織は粉末特性と生のミクロ組織
によっておおよそ決定されると信じている。従って、一
層強靭な且つ一層信頼性のあるセラミックに対する鍵と
なる因子は、破壊につながる傷や空洞をほとんど生成し
ない新たな処理技術の開発にある。
発明の概要
本発明に従えば、焼結用添加剤を均質に分散せしめた窒
化珪素物品を製造する為の改善された方法が提供される
。この方法は次の段階を包含する二段階1−窒化珪素粒
子を分散試剤中に分散せしめて窒化珪素スラリを形成す
ること、 段階2−該窒化珪素スラリに焼結用添加剤溶液を添加し
て7未満のpHを有する均質スラリを形成すること、 段階5−段階2の生成物を乾燥して、窒化珪素粒子上に
焼結用添加剤の実質上一様なコーティングを有する乾燥
粉末を形成すること、 段階4一段階3からの生成物の焼結用添加剤をそれらの
相当する酸化物に変換すること、段階5一段階4からの
生成物を窒化珪素物品に成形すること、及び 段階6一段階5からの生成物を1700°C未満の温度
で無加圧焼結して、理論密度の98%を越える密度を有
する高密化窒化珪素物品を形成すること 2種のSi3N4基セラミック、即ち6 wlo Y2
O3を焼結助剤として有するもの(PY6と表示)と6
wlo YzOs及び2 Wlo A 1zosを焼
結助剤として有するもの(AY(Sと表示)を例にとっ
て本発明の改善プロセスを説明する。但し、本処理技術
は焼結用添加剤として酸化物を使用するその他のセラミ
ック系にも適用しうる。
化珪素物品を製造する為の改善された方法が提供される
。この方法は次の段階を包含する二段階1−窒化珪素粒
子を分散試剤中に分散せしめて窒化珪素スラリを形成す
ること、 段階2−該窒化珪素スラリに焼結用添加剤溶液を添加し
て7未満のpHを有する均質スラリを形成すること、 段階5−段階2の生成物を乾燥して、窒化珪素粒子上に
焼結用添加剤の実質上一様なコーティングを有する乾燥
粉末を形成すること、 段階4一段階3からの生成物の焼結用添加剤をそれらの
相当する酸化物に変換すること、段階5一段階4からの
生成物を窒化珪素物品に成形すること、及び 段階6一段階5からの生成物を1700°C未満の温度
で無加圧焼結して、理論密度の98%を越える密度を有
する高密化窒化珪素物品を形成すること 2種のSi3N4基セラミック、即ち6 wlo Y2
O3を焼結助剤として有するもの(PY6と表示)と6
wlo YzOs及び2 Wlo A 1zosを焼
結助剤として有するもの(AY(Sと表示)を例にとっ
て本発明の改善プロセスを説明する。但し、本処理技術
は焼結用添加剤として酸化物を使用するその他のセラミ
ック系にも適用しうる。
第1の粉末処理方法は焼結添加剤の無機塩の使用に基づ
くものである。
くものである。
この方法は、分散したSi3N4粉末スラリに、AY6
に対しては硝酸アルミニウム及び硝酸イツトリウムそし
てPY6に対しては硝酸イツトリウムのような焼結用添
加剤の水溶液の添加を基礎としている。マグネシウム、
ランタン、セリウム、ハフニウム、ジルコニウム及び希
土類の可溶性塩のような他の焼結用添加剤も使用可能で
ある。
に対しては硝酸アルミニウム及び硝酸イツトリウムそし
てPY6に対しては硝酸イツトリウムのような焼結用添
加剤の水溶液の添加を基礎としている。マグネシウム、
ランタン、セリウム、ハフニウム、ジルコニウム及び希
土類の可溶性塩のような他の焼結用添加剤も使用可能で
ある。
一般に、予備粉砕(ミリング)Si3N4粉末が、高誘
電率溶液中に、超音波液体処理装置及び/或いは湿式粉
砕(ミリング)技術の使用により分散せしめられる。分
散試剤は、低分子量アルコール、アセトン、NH4OH
のような弱アルカリ媒体或いは1 wlo <えん酸ア
ンモニウム溶液のような弱酸性媒体でありうる。焼結用
添加剤の硝酸塩溶液を含有する、生成分散体は7.0未
満のpHと約16g/lのスリップ密度を有し、そして
固体分含有率は約30〜35容積%である。その後、こ
の分散体は噴霧乾燥若しくはパン乾燥(皿状のパン上で
の乾燥)を施されて、ゆるく凝集した粉末(噴霧乾燥粉
末の場合には球状)を先成し、続いてN2/空気の下で
400〜500℃において焼成されて硝酸塩をそれらの
相当する酸化物に分解する。
電率溶液中に、超音波液体処理装置及び/或いは湿式粉
砕(ミリング)技術の使用により分散せしめられる。分
散試剤は、低分子量アルコール、アセトン、NH4OH
のような弱アルカリ媒体或いは1 wlo <えん酸ア
ンモニウム溶液のような弱酸性媒体でありうる。焼結用
添加剤の硝酸塩溶液を含有する、生成分散体は7.0未
満のpHと約16g/lのスリップ密度を有し、そして
固体分含有率は約30〜35容積%である。その後、こ
の分散体は噴霧乾燥若しくはパン乾燥(皿状のパン上で
の乾燥)を施されて、ゆるく凝集した粉末(噴霧乾燥粉
末の場合には球状)を先成し、続いてN2/空気の下で
400〜500℃において焼成されて硝酸塩をそれらの
相当する酸化物に分解する。
こうして調製された粉末は従来方式でボールミル処理さ
れた材料より15〜五〇倍高い表面積を有している。等
圧静圧プレス成形技術、スリップ鋳造成形技術等により
作製されたビレットが1700℃未満の温度においてそ
して周囲圧力において、改善された強度及び信頼性をも
って、理論密度の約98.0%まで焼結されうる。硝酸
塩以外にも、酢酸塩、蓚酸塩及び乳酸塩のような他の無
機塩もまた本方法に適用されうる。
れた材料より15〜五〇倍高い表面積を有している。等
圧静圧プレス成形技術、スリップ鋳造成形技術等により
作製されたビレットが1700℃未満の温度においてそ
して周囲圧力において、改善された強度及び信頼性をも
って、理論密度の約98.0%まで焼結されうる。硝酸
塩以外にも、酢酸塩、蓚酸塩及び乳酸塩のような他の無
機塩もまた本方法に適用されうる。
金属アルフキシト前駆体を使用するまた別の方法は、A
Y6セラミツクに対してはS i −0−Y−0−3i
−0−AIのようなネットワークを恐らく有する無機質
ゲルを生成する為制限された量のN20の存在下でアル
ミニウムアルコキシド(アルミニウムエトキシド、アル
ミニウムイソプロポキシド或いはアルミニウムテトラブ
トキシド)とイツトリウムイソプロポキシドとの重合(
即ち加水分解と重縮合)反応を基礎とする。この方法の
利点は・所望される多成分酸化物のすべてが加水分解と
重縮合後に充分に定義された化学量論でもって生成され
うることである。一般に、この方法から調製されたガラ
ス質相ははるかに低目の処理温度で形成されうる。
Y6セラミツクに対してはS i −0−Y−0−3i
−0−AIのようなネットワークを恐らく有する無機質
ゲルを生成する為制限された量のN20の存在下でアル
ミニウムアルコキシド(アルミニウムエトキシド、アル
ミニウムイソプロポキシド或いはアルミニウムテトラブ
トキシド)とイツトリウムイソプロポキシドとの重合(
即ち加水分解と重縮合)反応を基礎とする。この方法の
利点は・所望される多成分酸化物のすべてが加水分解と
重縮合後に充分に定義された化学量論でもって生成され
うることである。一般に、この方法から調製されたガラ
ス質相ははるかに低目の処理温度で形成されうる。
例えば、アルフキシト前駆体がSi3N4の充分に分散
されたアルコール溶液に添加される。
されたアルコール溶液に添加される。
無機重合体がアルコキシドの加水分解によりSi3N4
粒子上に形成される。無機重合体をそれらの相当する酸
化物に変換する焼成段階後、Si3N4は焼結用添加剤
の酸化物で均質に被覆される。
粒子上に形成される。無機重合体をそれらの相当する酸
化物に変換する焼成段階後、Si3N4は焼結用添加剤
の酸化物で均質に被覆される。
その後、焼成粉末はペレット或いはビレットに成形され
そして無加圧焼結されて高密化物品を形成する。
そして無加圧焼結されて高密化物品を形成する。
ペレットとしてそしてビレットとして成形された処理ず
みAY6材料の焼結性の研究結果が表■及び表Hにそれ
ぞれ表覧されている。結果は、本方法によって処理され
た粉末が一層反応性でありそしてペレットは生のペレッ
トの密度に無関係に200 psi Ngの下で171
0℃において理論密度まで焼結されうろことを示してい
る。本粉末の優秀性は焼結温度及び圧力が低い程顕著で
ある。
みAY6材料の焼結性の研究結果が表■及び表Hにそれ
ぞれ表覧されている。結果は、本方法によって処理され
た粉末が一層反応性でありそしてペレットは生のペレッ
トの密度に無関係に200 psi Ngの下で171
0℃において理論密度まで焼結されうろことを示してい
る。本粉末の優秀性は焼結温度及び圧力が低い程顕著で
ある。
従来型式のボールミル処理された粉末を使用した対照用
ロットに対しての97.5%と比較して、本ペレットは
60 pat N2圧力の下で1750℃において99
0%以上に焼結された。一般に、本発明に従う5isN
4の焼結用添加剤の化学的処理は、減少せる温度及び圧
力での焼結性に関してまた焼結圧粉体の粒寸のコントロ
ールに関して新たな技術的可能性を提供する。新規な焼
結過程において焼結されたこれらビレットAY6、PY
6の機械′的性質が周囲温度から1200°Cまで評価
された。
ロットに対しての97.5%と比較して、本ペレットは
60 pat N2圧力の下で1750℃において99
0%以上に焼結された。一般に、本発明に従う5isN
4の焼結用添加剤の化学的処理は、減少せる温度及び圧
力での焼結性に関してまた焼結圧粉体の粒寸のコントロ
ールに関して新たな技術的可能性を提供する。新規な焼
結過程において焼結されたこれらビレットAY6、PY
6の機械′的性質が周囲温度から1200°Cまで評価
された。
その結果は、従来型式のボールミル処理された粉末から
処理されそしてAY6材料に対して1850℃、200
psi N2過剰圧そしてPY6材料に対しては19
00℃、200psiNz過剰圧において焼結されたビ
レットから得られたデータに匹敵ししかももつと高い信
頼性を有した。
処理されそしてAY6材料に対して1850℃、200
psi N2過剰圧そしてPY6材料に対しては19
00℃、200psiNz過剰圧において焼結されたビ
レットから得られたデータに匹敵ししかももつと高い信
頼性を有した。
実験例
概説:本発明において使用したSi3N4粉末は本件出
願人によりSN502の表示者において製造されている
ものである。5N502粉末は5IC14とNH,(気
体)との反応により生成される高純度材料である。この
粉末は、92%以下のα−313N4.7%β−5is
Naそして1%未満の遊離Stから成る結晶性材料であ
る。表WJ積は約2.5〜4. Otn2/りである。
願人によりSN502の表示者において製造されている
ものである。5N502粉末は5IC14とNH,(気
体)との反応により生成される高純度材料である。この
粉末は、92%以下のα−313N4.7%β−5is
Naそして1%未満の遊離Stから成る結晶性材料であ
る。表WJ積は約2.5〜4. Otn2/りである。
硝酸イツトリウム(999%純度)及び試薬等級硝酸ア
ルミニウムはAE SARジョンソンマシイ社から購
入されそして焼結用添加剤を調製するのに使用された。
ルミニウムはAE SARジョンソンマシイ社から購
入されそして焼結用添加剤を調製するのに使用された。
原料SN502粉末は通常、スフットマーレイ(5eo
tt Murray )ミルにおいて513N4 ミ
ル媒体を使用して40重量%ステアリン酸と共に48〜
72時間粉砕処理された。粉砕SN502の粒寸は、α
1〜12ミクロンであり、50重量%は0.6ミクロン
未満でありそして85重量%が2.0ミクロン未満であ
る。処理後の代表的粒寸は、0.8〜20ミク田ンであ
り、50重量%は5ミクロン未満でありそして55重量
%は10ミク四ン未満である。
tt Murray )ミルにおいて513N4 ミ
ル媒体を使用して40重量%ステアリン酸と共に48〜
72時間粉砕処理された。粉砕SN502の粒寸は、α
1〜12ミクロンであり、50重量%は0.6ミクロン
未満でありそして85重量%が2.0ミクロン未満であ
る。処理後の代表的粒寸は、0.8〜20ミク田ンであ
り、50重量%は5ミクロン未満でありそして55重量
%は10ミク四ン未満である。
wlo Y2O3及び2 wlo Alto3を有する
窒化珪素セラミックはAr1と表示されそして6 Wl
o Y2O,1を有する窒化珪素セラミックはPY6と
表示されるO PY、5の場合、上述のようにして調製された3 7、
09のSN502窒化珪素粉末が、100−の1 wl
o <えん酸アンモニウム溶液、27.5mlの硝酸イ
ツトリウム溶液(86,69/lのY2O3に相当する
濃度)及び72−水と混合された。混合物は、窒化珪素
粉末を完全に分散せしめる為ヒートシステムズウルトラ
ーソニック社製モデルW375超音波液体処理機を使用
して30分間超音波分散処理された。スラリの最終pH
はt87であった。約50 w10粉末含有率を有する
生成スラリか約190〜200℃において2oo*/h
rの送給率でBuChi 190ミニスプレイドライヤ
を使用して噴霧乾燥された。
窒化珪素セラミックはAr1と表示されそして6 Wl
o Y2O,1を有する窒化珪素セラミックはPY6と
表示されるO PY、5の場合、上述のようにして調製された3 7、
09のSN502窒化珪素粉末が、100−の1 wl
o <えん酸アンモニウム溶液、27.5mlの硝酸イ
ツトリウム溶液(86,69/lのY2O3に相当する
濃度)及び72−水と混合された。混合物は、窒化珪素
粉末を完全に分散せしめる為ヒートシステムズウルトラ
ーソニック社製モデルW375超音波液体処理機を使用
して30分間超音波分散処理された。スラリの最終pH
はt87であった。約50 w10粉末含有率を有する
生成スラリか約190〜200℃において2oo*/h
rの送給率でBuChi 190ミニスプレイドライヤ
を使用して噴霧乾燥された。
噴霧乾燥された粉末はその後450℃で2捧時時間焼成
されて、イツ) IJウムの硝酸塩を酸化物に変換した
。
されて、イツ) IJウムの硝酸塩を酸化物に変換した
。
Ar1の場合、上述のようにして調製された500gの
SN502窒化珪素粉末が、2.5gのくえん酸アンモ
ニウム、377rntの硝酸イツトリウム溶液(B6.
89/LのY2O3に相当する濃度)、460ゴの硝酸
アルミニウム溶液(24,0り/lのAl2O3相当量
を含有)及び4001I!7!の1N水酸化アンモニウ
ム溶液と混合された。混合物はSi3N4ミリング媒体
を使用して16時時間式粉砕混錬処理された。このスラ
リは350メツシユ篩を通して分篩された。スラリの密
度は約139/−であった。スラリの最終は5.60で
あった。約35%粉末含有率を有する生成スラリか19
0〜200℃においてAnhydro 5pray D
ryerを使用した場合には2L/hrの送給速度で或
いはBuchi190ミニ噴霧乾燥器を使用した場合に
は200mA/hrの送給速度で噴霧乾燥された。その
後、噴霧乾燥粉末は500℃で2A時間焼成されて、イ
ツトリウム及びアルミニウムの硝酸塩を酸化物に変換し
た。
SN502窒化珪素粉末が、2.5gのくえん酸アンモ
ニウム、377rntの硝酸イツトリウム溶液(B6.
89/LのY2O3に相当する濃度)、460ゴの硝酸
アルミニウム溶液(24,0り/lのAl2O3相当量
を含有)及び4001I!7!の1N水酸化アンモニウ
ム溶液と混合された。混合物はSi3N4ミリング媒体
を使用して16時時間式粉砕混錬処理された。このスラ
リは350メツシユ篩を通して分篩された。スラリの密
度は約139/−であった。スラリの最終は5.60で
あった。約35%粉末含有率を有する生成スラリか19
0〜200℃においてAnhydro 5pray D
ryerを使用した場合には2L/hrの送給速度で或
いはBuchi190ミニ噴霧乾燥器を使用した場合に
は200mA/hrの送給速度で噴霧乾燥された。その
後、噴霧乾燥粉末は500℃で2A時間焼成されて、イ
ツトリウム及びアルミニウムの硝酸塩を酸化物に変換し
た。
生成する化学処理粉末の表面積は従来のボールミル処理
粉末の12.0〜1五Qm2/り範囲とは対照的に1&
0〜22.0m”/gの範囲を有した。
粉末の12.0〜1五Qm2/り範囲とは対照的に1&
0〜22.0m”/gの範囲を有した。
125α直径で約17の重量の小さなペレットが、wc
ダイ内で210 MNm−2(5Q、 000 pgi
g)においてプレス成形された。こうして調製されたペ
レットの生の密度は理論密度の5α0〜55,0%の範
囲にあり、これはバインダーとしてステアリン酸を使用
してプレスされたペレットの密度より全般的に低い。
ダイ内で210 MNm−2(5Q、 000 pgi
g)においてプレス成形された。こうして調製されたペ
レットの生の密度は理論密度の5α0〜55,0%の範
囲にあり、これはバインダーとしてステアリン酸を使用
してプレスされたペレットの密度より全般的に低い。
乾燥された化学処理ずみの粉末が、4w10ステアリン
酸を使用し且つメタノール/トルエン混合物中で1時間
粉砕混錬処理され、続いて溶剤を除去する為50〜60
℃において大気中で乾燥された。
酸を使用し且つメタノール/トルエン混合物中で1時間
粉砕混錬処理され、続いて溶剤を除去する為50〜60
℃において大気中で乾燥された。
乾燥粉末は2α0メツシユ篩を通して分篩され、その後
20,000〜5 QOOOpsigにおいて125σ
径ベレツトにダイブレスされた。こうしてmWされたペ
レットは理論密度の66.5〜68,0%の範囲の密度
を有した。オレイン酸がやはりバインダとして使用され
た。
20,000〜5 QOOOpsigにおいて125σ
径ベレツトにダイブレスされた。こうしてmWされたペ
レットは理論密度の66.5〜68,0%の範囲の密度
を有した。オレイン酸がやはりバインダとして使用され
た。
AY6及びPY6セラミツクにおけるビレットの作製二
次の2種の成形技術を使用して1%“×1v2”×礪”
ビレットを作製した。
次の2種の成形技術を使用して1%“×1v2”×礪”
ビレットを作製した。
20〜269の化学処理ずみ噴霧乾燥AY6/PY6粉
末が、4w10ステアリン酸を使用して、ゴム製型内で
170 MNm”−2(25,OOOpsi )におい
てプレスされた。その後、ビレットはデシケータ内で乾
燥されそしてバインダーが450℃での加熱により除去
された。生成ビレットの生の密度は通常理論密度の65
.0〜67.0%の範囲にあった。
末が、4w10ステアリン酸を使用して、ゴム製型内で
170 MNm”−2(25,OOOpsi )におい
てプレスされた。その後、ビレットはデシケータ内で乾
燥されそしてバインダーが450℃での加熱により除去
された。生成ビレットの生の密度は通常理論密度の65
.0〜67.0%の範囲にあった。
りの粉砕粒子を、カーボワックス、水酸化アンモニウム
及びくえん酸アンモニウムを含有するスリップ溶液9g
中に懸濁せしめ、続いてこれら粒子を懸濁媒体に対して
透過性の材料に対接して形成される床の形態に一軸付着
せしめた。この技術は、「コロイドろ過」プロセスに類
似している。その後、ビレット(1%′×1捧“X%“
)をデシケータ内で一晩(12hr)乾燥し、続いてバ
インダーを除去した。生成ビレットの生の密度は理論密
度の約65.0〜67.0%の範囲であった。
及びくえん酸アンモニウムを含有するスリップ溶液9g
中に懸濁せしめ、続いてこれら粒子を懸濁媒体に対して
透過性の材料に対接して形成される床の形態に一軸付着
せしめた。この技術は、「コロイドろ過」プロセスに類
似している。その後、ビレット(1%′×1捧“X%“
)をデシケータ内で一晩(12hr)乾燥し、続いてバ
インダーを除去した。生成ビレットの生の密度は理論密
度の約65.0〜67.0%の範囲であった。
焼結
使用された焼結過程は、AY6/PY6サンプルを収納
するグラファイト製ボートを焼結炉に置くことから開始
される。炉は排気されそして空気を除去する為3回窒素
で充満される。炉は窒素を流しながら約り0℃/分の割
合で選択された等温焼結温度まで上昇される。焼結挙動
を確認する為、時濶零は等温保持温度に到達した時間と
された。
するグラファイト製ボートを焼結炉に置くことから開始
される。炉は排気されそして空気を除去する為3回窒素
で充満される。炉は窒素を流しながら約り0℃/分の割
合で選択された等温焼結温度まで上昇される。焼結挙動
を確認する為、時濶零は等温保持温度に到達した時間と
された。
温度はマイクロオブテイヤルパイロメータを使用して管
理される。焼結後の密度は水中への浸漬により測定され
た。X線回折解析がCo−にα放射を使用して実施され
た。
理される。焼結後の密度は水中への浸漬により測定され
た。X線回折解析がCo−にα放射を使用して実施され
た。
破壊係数試験バーは、高密化賦形体からダイヤモンド鋸
で切出されそして320グリッド仕上げまで研摩された
。大半の強度試験パーは、α05XIIL10XtO’
寸法のものでありそして室温、1000℃、120・0
℃及び1400℃においてそれぞれ試験された。得られ
た破壊係数データは、最小二乗法によりワイブル(We
ibull )パラメータ(rrL)を計算するコンピ
ュータプログラムを有するワイプル統計機を使用して解
析された。
で切出されそして320グリッド仕上げまで研摩された
。大半の強度試験パーは、α05XIIL10XtO’
寸法のものでありそして室温、1000℃、120・0
℃及び1400℃においてそれぞれ試験された。得られ
た破壊係数データは、最小二乗法によりワイブル(We
ibull )パラメータ(rrL)を計算するコンピ
ュータプログラムを有するワイプル統計機を使用して解
析された。
例
例1 表1におけるサンプル1〜4を参照されたい。小
さなペレツ)(t25z径X約10g重量)がwc製グ
イ内で210MNm−2(5Q、OOOpal)におい
てプレスされた。こうして調製された生のペレット化の
密度は理論密度の約51,0〜54.6%であった。こ
れらペレットが200 psi N2過剰圧を使用して
1760℃において理論密度の99%を越える密度にま
で焼結された。焼結手順は、1400℃で1時間保持し
、続いて焼結温度で2時間保持するというものであった
。
さなペレツ)(t25z径X約10g重量)がwc製グ
イ内で210MNm−2(5Q、OOOpal)におい
てプレスされた。こうして調製された生のペレット化の
密度は理論密度の約51,0〜54.6%であった。こ
れらペレットが200 psi N2過剰圧を使用して
1760℃において理論密度の99%を越える密度にま
で焼結された。焼結手順は、1400℃で1時間保持し
、続いて焼結温度で2時間保持するというものであった
。
例2 表1におけるサンプル5〜16を参照されたい。
化学処理されたAY6セラミツク粉末が4w10ステア
リン酸を使用して粉砕混錬されその後2111.000
〜5 a、OOOpglgにおいて1.25 cm径ペ
レットにダイブレスされた。こうして調製されたペレッ
トは理論密度の645〜68.0%の範囲の生の密度を
有した。その後バインダー除去工程が行われた。焼結手
順は例1と同じであった。
リン酸を使用して粉砕混錬されその後2111.000
〜5 a、OOOpglgにおいて1.25 cm径ペ
レットにダイブレスされた。こうして調製されたペレッ
トは理論密度の645〜68.0%の範囲の生の密度を
有した。その後バインダー除去工程が行われた。焼結手
順は例1と同じであった。
例33つの等圧静圧プレスされたAY6ビレツトが前記
A等圧静圧プレスの項で記載したようにして作製された
。これらビレットは約43〜46psiN2過剰圧力を
使用して1765℃で焼結された。焼結手順は次の通り
であった:1400℃で1時間保持しそして焼結温度で
3時間保持。結果は次の通りまとめられる: 1 1765 a3 @圧プレス 994
五122 17155 43 等圧プレ
ス 991 五253 1765 46
等圧プレス 99.8 188来SN502粉末
ロツトSN66 例41つのスリップ鋳造AY6ビレツトが前記Bスリッ
プ@造の項で記載したようにして作製された。化学処理
粉末は懸濁体調製に先立って一晩予備ミリング処理され
た。このビレットは43pj1N2過剰圧力を使用して
1765℃で焼結された。
A等圧静圧プレスの項で記載したようにして作製された
。これらビレットは約43〜46psiN2過剰圧力を
使用して1765℃で焼結された。焼結手順は次の通り
であった:1400℃で1時間保持しそして焼結温度で
3時間保持。結果は次の通りまとめられる: 1 1765 a3 @圧プレス 994
五122 17155 43 等圧プレ
ス 991 五253 1765 46
等圧プレス 99.8 188来SN502粉末
ロツトSN66 例41つのスリップ鋳造AY6ビレツトが前記Bスリッ
プ@造の項で記載したようにして作製された。化学処理
粉末は懸濁体調製に先立って一晩予備ミリング処理され
た。このビレットは43pj1N2過剰圧力を使用して
1765℃で焼結された。
焼結密度は理論密度の9973%であった(AY6五2
829/−に晶く)。(SN502粉末ロツト S N
66 ) 例53つのスリップ鋳1AY6ビレツトが作製された。
829/−に晶く)。(SN502粉末ロツト S N
66 ) 例53つのスリップ鋳1AY6ビレツトが作製された。
これらビレットは12 pal過剰圧力を使用して17
65℃で焼結された。焼結密度は理論密度の99%を越
えた。
65℃で焼結された。焼結密度は理論密度の99%を越
えた。
1、 1765 12 スリップ鋳造 99.
6 2.422、 1765 12 スリップ
鋳造 99.3 2.18五 1765 12
スリップ鋳造 ?9.2 2.144、 17
65 12 スリップ鋳造 98.7 179
対照ボールミルAY6サンプル 例62つのスリップ鋳造AY6ビレツトが12paiN
2過剰圧を使用して1690℃で焼結された。焼結密度
は理論密度の98.0〜98.4%の範囲であった。
6 2.422、 1765 12 スリップ
鋳造 99.3 2.18五 1765 12
スリップ鋳造 ?9.2 2.144、 17
65 12 スリップ鋳造 98.7 179
対照ボールミルAY6サンプル 例62つのスリップ鋳造AY6ビレツトが12paiN
2過剰圧を使用して1690℃で焼結された。焼結密度
は理論密度の98.0〜98.4%の範囲であった。
1 1690°−12psi 9B、4% β−
5i3N42、 1690°−12psi 9a、0
% β−5i3N4例71つのスリップ鋳造AY6
ビレツトが連続N2気流を流しつつ1690℃、周囲圧
力において焼結された。焼結密度は理論密度の9a0%
であった。X+v11回折の結果、完全なαからβ−5
t3N4相転移が実現されたことが判った。
5i3N42、 1690°−12psi 9a、0
% β−5i3N4例71つのスリップ鋳造AY6
ビレツトが連続N2気流を流しつつ1690℃、周囲圧
力において焼結された。焼結密度は理論密度の9a0%
であった。X+v11回折の結果、完全なαからβ−5
t3N4相転移が実現されたことが判った。
例82つのスリップ鋳& P Y 6ピレツト(60w
10 YzOx )が55〜60 psi N2過剰圧
を使用して1850℃で焼結された。焼結密度は理論密
度の97.0〜9a2%であった。
10 YzOx )が55〜60 psi N2過剰圧
を使用して1850℃で焼結された。焼結密度は理論密
度の97.0〜9a2%であった。
1 1850℃−55palN29&2% β−51
3N42、 1850℃−60psi N2 97.
0% β−5i3N4例9 f2psiN2過剰圧を
使用して1755℃で焼結されたAY6ビレツト及び周
囲圧力を使用して1690℃で焼結されたAY6ビレツ
トに対する機械的試験データは次の通りである;焼結密
度 破壊係数(Ka i ) ℃ AY61765℃−12ps1 99.5−99.8
117 101 63例1055〜60 pal N2
過剰圧力を使用して1850℃で焼結されたPY6ビレ
ツトに対する機械的試験データは次の通りであった:焼
結密度 破壊係数(Ks i ) チャー)A及びBは、化学処理されたパン乾燥AY6材
料対対照サンプルとしての従来方式でボールミル処理さ
れた粉末のペレットの焼結研究結果を例示する。
3N42、 1850℃−60psi N2 97.
0% β−5i3N4例9 f2psiN2過剰圧を
使用して1755℃で焼結されたAY6ビレツト及び周
囲圧力を使用して1690℃で焼結されたAY6ビレツ
トに対する機械的試験データは次の通りである;焼結密
度 破壊係数(Ka i ) ℃ AY61765℃−12ps1 99.5−99.8
117 101 63例1055〜60 pal N2
過剰圧力を使用して1850℃で焼結されたPY6ビレ
ツトに対する機械的試験データは次の通りであった:焼
結密度 破壊係数(Ks i ) チャー)A及びBは、化学処理されたパン乾燥AY6材
料対対照サンプルとしての従来方式でボールミル処理さ
れた粉末のペレットの焼結研究結果を例示する。
A 粉末−3N 502 + CL 5 wlo A
12031850° 200psi’ 99
,8 99.218108 200psi
97.2 96.617609 200
psl 97.4 97.01700
6 200psi 912 95.
818158 60 plIt料 99.4
99! 41725° 150 psi
9五4 8941710° 6
0psi 918 87.1来 5N
502−02−24が200 psi N2過剰圧にお
いて使用された。
12031850° 200psi’ 99
,8 99.218108 200psi
97.2 96.617609 200
psl 97.4 97.01700
6 200psi 912 95.
818158 60 plIt料 99.4
99! 41725° 150 psi
9五4 8941710° 6
0psi 918 87.1来 5N
502−02−24が200 psi N2過剰圧にお
いて使用された。
未来5N502−02−37が60p日i N2過剰圧
において使用された。
において使用された。
B 粉末−A Y 6 + t 5 wlo Y2O3
1725° 60psi 94.4 9
0.5来 5N502−02024が200 pal
N2過剰圧において使用された。
1725° 60psi 94.4 9
0.5来 5N502−02024が200 pal
N2過剰圧において使用された。
来米5N502−02−37が60 pml N2過剰
圧において使用された。
圧において使用された。
化学処理された(パン乾燥AY6)ビレット対従来ボー
ルミル粉末からのビレットの機械的強度試験が更に例示
される。(粉末ロツ) SN502−02−24゜スリ
ップ鋳造により成形。焼結条件は200paiNz過剰
圧を使用して1850℃。
ルミル粉末からのビレットの機械的強度試験が更に例示
される。(粉末ロツ) SN502−02−24゜スリ
ップ鋳造により成形。焼結条件は200paiNz過剰
圧を使用して1850℃。
2つのビレットは同一ボート内で焼結)更に、化学処理
AY6(噴霧乾燥)ビレット対従来ボールミル粉末から
のビレットの特性比較が例示される(焼結条件=40〜
45 psi N2過剰圧を使用して1765℃、14
00℃で1時間保持そして焼結温度で・3時間保持、粉
末ロット:5N60−63、成形法:等圧静圧プレス)
。
AY6(噴霧乾燥)ビレット対従来ボールミル粉末から
のビレットの特性比較が例示される(焼結条件=40〜
45 psi N2過剰圧を使用して1765℃、14
00℃で1時間保持そして焼結温度で・3時間保持、粉
末ロット:5N60−63、成形法:等圧静圧プレス)
。
化学処理 99.0 114Ks1 1
3(102−127,9バー) 表 ■ 2. 5N66 等圧プレス
991五 5N66 等圧プ
レス 9984、 5N66
スリップ鋳造 997z 5N66
# 7.IJ7ブ鋳造 9938、
5N66 # スリップ鋳造 996
12 psi N2過剰圧を使用して1765℃で焼結
された化学処理AY6ビレツトの機械的強度は次の通り
である: 密度、 破壊係数 ksi 6〜12psiN2過剰圧を使用して1690℃で焼結
された化学処理AY6ビレツトの機械的強度は次の通り
である: 破壊係数 ksi サンプル m度 周囲温度 1000℃ 12
00℃6バーノ 4パーツ 6バーノ
55−60psiN2過剰圧を使用して1850℃で焼
結された化学処理PY6ビレツトの機械的強度は次の通
りである: 破壊係数ksi 個々の被覆粒子のオージェ解析は、窒化珪素粒子が焼結
用添加剤イツ) IJア及びアルミナの実質一様な被覆
を有していることを実証した。
3(102−127,9バー) 表 ■ 2. 5N66 等圧プレス
991五 5N66 等圧プ
レス 9984、 5N66
スリップ鋳造 997z 5N66
# 7.IJ7ブ鋳造 9938、
5N66 # スリップ鋳造 996
12 psi N2過剰圧を使用して1765℃で焼結
された化学処理AY6ビレツトの機械的強度は次の通り
である: 密度、 破壊係数 ksi 6〜12psiN2過剰圧を使用して1690℃で焼結
された化学処理AY6ビレツトの機械的強度は次の通り
である: 破壊係数 ksi サンプル m度 周囲温度 1000℃ 12
00℃6バーノ 4パーツ 6バーノ
55−60psiN2過剰圧を使用して1850℃で焼
結された化学処理PY6ビレツトの機械的強度は次の通
りである: 破壊係数ksi 個々の被覆粒子のオージェ解析は、窒化珪素粒子が焼結
用添加剤イツ) IJア及びアルミナの実質一様な被覆
を有していることを実証した。
深。さ EV 272 379 510 1378
1606 17450 11Q、448.2 7.
5 9.3 16.750 6.922.330
.1 B、4 14.5 17.7100 &
524,726.0 49 14.1 21.8150
8.519.1 16.1 6.6 16.8
3工0200 IQ、324.2173 6.8
13.0 2&4、i!50 1五628.42五7
0.0 34.3 α0噴霧乾燥(AY6) 原子% CN OAL SI Y o 8.8 113.45.6 &6 12
.8 18.050 5.8 23.2 28.7
3.61&4 22.3100 9.5 14.
4 19.2 7.2 2t9 27.9150
47 1に、8 12.2 9.0 1B、3 4
0.0200 9.9 25.2 17.8 4.
8 2α8214250 1五1 31.9 2B
、4 0.0 26.7 [1,0以上、本発明
について具体的に説明したが、本発明の精神内で多くの
改善を為しうろことを銘記されたい。
1606 17450 11Q、448.2 7.
5 9.3 16.750 6.922.330
.1 B、4 14.5 17.7100 &
524,726.0 49 14.1 21.8150
8.519.1 16.1 6.6 16.8
3工0200 IQ、324.2173 6.8
13.0 2&4、i!50 1五628.42五7
0.0 34.3 α0噴霧乾燥(AY6) 原子% CN OAL SI Y o 8.8 113.45.6 &6 12
.8 18.050 5.8 23.2 28.7
3.61&4 22.3100 9.5 14.
4 19.2 7.2 2t9 27.9150
47 1に、8 12.2 9.0 1B、3 4
0.0200 9.9 25.2 17.8 4.
8 2α8214250 1五1 31.9 2B
、4 0.0 26.7 [1,0以上、本発明
について具体的に説明したが、本発明の精神内で多くの
改善を為しうろことを銘記されたい。
/1− □
代理人の氏名 倉 内 基 弘 。
−一1−−”
〆一、
を
同 風 間 弘 志・ 1N、
2・
2・
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)焼結添加剤を均質に分散せしめた窒化珪素物品を製
造する方法であつて、 段階1−窒化珪素粒子を分散試剤中に分散せしめて窒化
珪素スラリを形成すること、 段階2−該窒化珪素スラリに焼結用添加剤溶液を添加し
て7未満のpHを有する均質スラリを形成すること、 段階5−段階2の生成物を乾燥して、窒化珪素粒子上に
焼結用添加剤の実質上一様なコーティングを有する乾燥
粉末を形成すること、 段階4−段階3からの生成物の焼結用添加剤をそれらの
相当する酸化物に変換すること、 段階5−段階4からの生成物を窒化珪素物品に成形する
こと、及び段階6−段階5からの生成物を1700℃未
満の温度で無加圧焼結して、理論密度の98%を越える
密度を有する高密化窒化珪素物品を形成することを包含
する窒化珪素物品製造方法。 2)分散試剤が高誘電率を有する溶液である特許請求の
範囲第1項記載の方法。 3)分散が湿式ボールミル処理により行われる特許請求
の範囲第1項記載の方法。 4)成形が20,000〜50,000psigでのプ
レスにより行われる特許請求の範囲第1項記載の方法。 5)焼結が理論密度の99%を越える密度を有する高密
化窒化珪素物品を形成する為窒素中1735℃以下の温
度で行われる特許請求の範囲第1項記載の方法。 6)焼結添加剤が、イツトリウム、アルミニウム、マグ
ネシウム、ランタン、セリウム、ハフニウム、ジルコニ
ウム、希土類及びその組合せの可溶性塩から成る群から
選択される特許請求の範囲第1項記載の方法。 7)可溶性塩が硝酸塩である特許請求の範囲第6項記載
の方法。 8)成形が等圧静圧プレスにより行われる特許請求の範
囲第1項記載の方法。 9)成形がスリップ鋳造により行われる特許請求の範囲
第1項記載の方法。 10)温度が1860℃以下である特許請求の範囲第5
項記載の方法。 11)分散試剤が、くえん酸アンモニウム及び酢酸アン
モニウムを含む1規定水酸化アンモニウム溶液である特
許請求の範囲第1項記載の方法。 12)高密化窒化珪素物品を製造する方法であつて、段
階1−窒化珪素粒子に焼結用添加剤酸化物の実質上一様
なコーティングを被覆すること、 段階2−段階1の生成物から窒化珪素物品を成形するこ
と、 段階3−段階2からの生成物を1700℃未満の温度に
おいて無加圧焼結して理論密度の98%を越える密度を
有する高密化窒化珪素物品を形成することを包含する高
密化窒化珪素物品製造方法。 13)約15〜20ミクロンの平均メジアン粒寸と約1
5〜22m^2/gの表面積を有し、そして焼結用添加
剤の実質一様なコーティングを有する窒化珪素粒子から
成る窒化珪素粉末。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US761457 | 1985-08-01 | ||
| US76145785A | 1985-08-19 | 1985-08-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6230668A true JPS6230668A (ja) | 1987-02-09 |
| JPH0788258B2 JPH0788258B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=25062249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61172917A Expired - Lifetime JPH0788258B2 (ja) | 1985-08-01 | 1986-07-24 | 焼結性の良好な窒化珪素粉末を製造する方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0212344A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0788258B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62158166A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-14 | 三菱化学株式会社 | 窒化珪素混合粉末の製造法 |
| JPS62158167A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-14 | 三菱化学株式会社 | 窒化珪素混合粉末の製造方法 |
| WO2017203738A1 (ja) * | 2016-05-27 | 2017-11-30 | 住友電気工業株式会社 | 焼結体およびそれを含む切削工具 |
| JP2022533706A (ja) * | 2019-05-20 | 2022-07-25 | バテル エナジー アライアンス,エルエルシー | 緻密なグラファイトを作製するための放電プラズマ焼結方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3637506A1 (de) * | 1986-11-04 | 1988-05-05 | Bayer Ag | Verfahren zur herstellung von ingenieurkeramischen pulvern mit additiven |
| JPH0662340B2 (ja) * | 1988-05-12 | 1994-08-17 | インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン | セラミツクの製造方法 |
| EP0449990A4 (en) * | 1988-12-22 | 1993-01-27 | Norton Company | Uniformly-coated ceramic particles |
| CA2058075C (en) * | 1990-12-26 | 1996-07-02 | Akira Yamakawa | Composite ceramic powder and production process thereof |
| CN106495703B (zh) * | 2016-10-27 | 2019-11-22 | 中国工程物理研究院材料研究所 | 一种氮化硅密封环的制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56149379A (en) * | 1980-04-21 | 1981-11-19 | Toyota Motor Co Ltd | Manufacture of silicon nitride sintered body |
| JPS5864280A (ja) * | 1981-10-12 | 1983-04-16 | 住友電気工業株式会社 | 非酸化物セラミツクス焼結体の製造法 |
| US4487840A (en) * | 1983-06-21 | 1984-12-11 | Cornell Research Foundation, Inc. | Use of silicon in liquid sintered silicon nitrides and sialons |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56149378A (en) * | 1980-04-21 | 1981-11-19 | Toyota Motor Co Ltd | Manufacture of silicon nitride sintered body |
| JPS60151273A (ja) * | 1984-01-19 | 1985-08-09 | トヨタ自動車株式会社 | セラミツク被膜付き金属化合物の微粉末の製造方法 |
-
1986
- 1986-07-24 JP JP61172917A patent/JPH0788258B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1986-07-25 EP EP86110318A patent/EP0212344A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56149379A (en) * | 1980-04-21 | 1981-11-19 | Toyota Motor Co Ltd | Manufacture of silicon nitride sintered body |
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| JPS62158166A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-14 | 三菱化学株式会社 | 窒化珪素混合粉末の製造法 |
| JPS62158167A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-14 | 三菱化学株式会社 | 窒化珪素混合粉末の製造方法 |
| WO2017203738A1 (ja) * | 2016-05-27 | 2017-11-30 | 住友電気工業株式会社 | 焼結体およびそれを含む切削工具 |
| JP2022533706A (ja) * | 2019-05-20 | 2022-07-25 | バテル エナジー アライアンス,エルエルシー | 緻密なグラファイトを作製するための放電プラズマ焼結方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0212344A1 (en) | 1987-03-04 |
| JPH0788258B2 (ja) | 1995-09-27 |
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