JPS63252966A - 窒化ケイ素質セラミツクス複合体の製造方法 - Google Patents
窒化ケイ素質セラミツクス複合体の製造方法Info
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- JPS63252966A JPS63252966A JP62088060A JP8806087A JPS63252966A JP S63252966 A JPS63252966 A JP S63252966A JP 62088060 A JP62088060 A JP 62088060A JP 8806087 A JP8806087 A JP 8806087A JP S63252966 A JPS63252966 A JP S63252966A
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- silicon nitride
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Landscapes
- Ceramic Products (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、窒化ケイ素を主成分とし窒化ケイ素ウィスカ
ーで強化したセラミックス複合体の製造方法に関する。
ーで強化したセラミックス複合体の製造方法に関する。
従来から、窒化ケイ素質セラミックスは靭性に優れしか
も高温における特性劣化が小さいため、セラミックスエ
ンジン等の高温構造部材として期待されてきた。
も高温における特性劣化が小さいため、セラミックスエ
ンジン等の高温構造部材として期待されてきた。
しかし、かかる窒化ケイ素質セラミックスもセラミック
スエンジン等として実用に供されるには信頼性において
未だ不充分であシ、特にその高温特性及び靭性を更に一
層向上させることが必要とされている。
スエンジン等として実用に供されるには信頼性において
未だ不充分であシ、特にその高温特性及び靭性を更に一
層向上させることが必要とされている。
そこで、窒化ケイ素質セラミックスの高温特性及び靭性
を向上させるために種々の方法が検討され、特に特公昭
６０−３５３１６号等に示されるごとく各種繊維を配合
して強化した複合体に関する研究が数多く行われてきた
。これ等の研究の中でもウィスカーと呼ばれる繊維状単
結晶を用いて強化する方法の開発が急速に進んできてい
る。
を向上させるために種々の方法が検討され、特に特公昭
６０−３５３１６号等に示されるごとく各種繊維を配合
して強化した複合体に関する研究が数多く行われてきた
。これ等の研究の中でもウィスカーと呼ばれる繊維状単
結晶を用いて強化する方法の開発が急速に進んできてい
る。
しかしながら、窒化ケイ素は焼結が困難であるため、通
常の焼結でも高密度で高強度の焼結体が得がたい上、繊
維やウィスカーを添加すると益々焼結が困難となり、期
待された強度や高温特性及び靭性を得ることができなか
った。従って、窒化ケイ素の繊維強化複合体の焼結には
、これ等の特性を少しでも向上させるためにホットプレ
ス法を採用せざるを得なかった。しかるに、ホットプレ
ス法は製造工程が複雑であって連続焼結が困難なため、
製品コストが非常に高くなる等の欠点があった。
常の焼結でも高密度で高強度の焼結体が得がたい上、繊
維やウィスカーを添加すると益々焼結が困難となり、期
待された強度や高温特性及び靭性を得ることができなか
った。従って、窒化ケイ素の繊維強化複合体の焼結には
、これ等の特性を少しでも向上させるためにホットプレ
ス法を採用せざるを得なかった。しかるに、ホットプレ
ス法は製造工程が複雑であって連続焼結が困難なため、
製品コストが非常に高くなる等の欠点があった。
本発明は、上記した従来の事情に鑑み、ホットプレス法
のような加圧焼結によらなくても、高強度であって、且
つ高温特性及び靭性に優れた窒化ケイ素質セラミックス
複合体を安価に製造できる方法を提供することを目的と
する。
のような加圧焼結によらなくても、高強度であって、且
つ高温特性及び靭性に優れた窒化ケイ素質セラミックス
複合体を安価に製造できる方法を提供することを目的と
する。
本発明の窒化ケイ素質セラミックス複合体の製造方法は
、１〜７０重量％のβ型窒化ケイ素ウィスカーと実質的
に残部の金属ケイ素粉末とを混合し、この混合物の成形
体を窒素ガス雰囲気中において１３００〜１５００Ｃで
窒化と同時に焼結することを特徴とするものである。
、１〜７０重量％のβ型窒化ケイ素ウィスカーと実質的
に残部の金属ケイ素粉末とを混合し、この混合物の成形
体を窒素ガス雰囲気中において１３００〜１５００Ｃで
窒化と同時に焼結することを特徴とするものである。
本方法では、金属ケイ素粉末の成形体を窒化と同時に焼
結する反応焼結によって、ホットプレス等の加圧焼結に
よらなくても緻密な窒化ケイ素質焼結体が得られる。し
かし、金属ケイ素粉末に予め通常の焼結助剤を少量添加
しておき、上記反応焼結に引き続いてＨｌ等によシ加圧
焼結するか、又は高温焼結を行い、更に加圧緻密化する
ことも可能であシ、本発明の範囲に含まれる。
結する反応焼結によって、ホットプレス等の加圧焼結に
よらなくても緻密な窒化ケイ素質焼結体が得られる。し
かし、金属ケイ素粉末に予め通常の焼結助剤を少量添加
しておき、上記反応焼結に引き続いてＨｌ等によシ加圧
焼結するか、又は高温焼結を行い、更に加圧緻密化する
ことも可能であシ、本発明の範囲に含まれる。
本発明においては、強化用の繊維としてβ型窒化ケイ素
（β−８ｉ３Ｎ４ ）ウィスカーを使用する。
（β−８ｉ３Ｎ４ ）ウィスカーを使用する。
β−８ｉ３Ｎ４ウイスカーは高温型でα型（低温型）に
比べて安定であり、反応焼結によっても損傷が少ないた
め、複合体中で本来の特性を維持して十分な補強効果が
得られる。
比べて安定であり、反応焼結によっても損傷が少ないた
め、複合体中で本来の特性を維持して十分な補強効果が
得られる。
β−３ｉ３Ｎ４ウイスカーの使用量は１〜７０重量％と
する。１重量％未満ではウィスカー添加による補強効果
がほとんどなく、７０重量％をこえると焼結体の緻密化
が困難だからである。又、使用するβ−８ｉ３Ｎ４ウイ
スカーは短径が２μｍ以下及び長さが１騙以下で、アス
被りト比（長さ／短径の比）が１０００以下のものが好
ましい。短径が２μｍをこえるとウィスカーの強度が低
下するので添加による補強効果が小さく、又長さが１０
をこえると金属ケイ素との混合中に損傷を受けやすく取
り扱いが困難だからである。
する。１重量％未満ではウィスカー添加による補強効果
がほとんどなく、７０重量％をこえると焼結体の緻密化
が困難だからである。又、使用するβ−８ｉ３Ｎ４ウイ
スカーは短径が２μｍ以下及び長さが１騙以下で、アス
被りト比（長さ／短径の比）が１０００以下のものが好
ましい。短径が２μｍをこえるとウィスカーの強度が低
下するので添加による補強効果が小さく、又長さが１０
をこえると金属ケイ素との混合中に損傷を受けやすく取
り扱いが困難だからである。
更に、本発明においては、原料粉末として金属ケイ素の
粉末を使用し、窒化と同時に焼結する反応焼結を採用し
ている。この反応焼結は窒素ガス雰囲気中において１３
００〜１５００Ｃで行う。反応温度が１３００Ｃ未満で
は窒化反応が十分に進行せず、逆に温度が１５００Ｃを
こえるとケイ素の溶融等の問題が生じるからである。又
、使用する金属ケイ素粉末は、粗粒粉末では窒化反応が
進行し難い為、平均粒径が２μｍ以下の微粉末が好まし
い。
粉末を使用し、窒化と同時に焼結する反応焼結を採用し
ている。この反応焼結は窒素ガス雰囲気中において１３
００〜１５００Ｃで行う。反応温度が１３００Ｃ未満で
は窒化反応が十分に進行せず、逆に温度が１５００Ｃを
こえるとケイ素の溶融等の問題が生じるからである。又
、使用する金属ケイ素粉末は、粗粒粉末では窒化反応が
進行し難い為、平均粒径が２μｍ以下の微粉末が好まし
い。
下表に示す配合比でβ−８ｉ３Ｎ４ウイスカー （短径
０．５μｍ、長さ５０μｍ）を金属Ｓｉ粉末（平均粒径
２μｍ）に添加し、十分に混合した後、静水圧プｖｙ、
して１０ｊＩＩｘｌＯｊＩＩ＋×４０ＩＩＩＩの成形体
を得た。
０．５μｍ、長さ５０μｍ）を金属Ｓｉ粉末（平均粒径
２μｍ）に添加し、十分に混合した後、静水圧プｖｙ、
して１０ｊＩＩｘｌＯｊＩＩ＋×４０ＩＩＩＩの成形体
を得た。
この成形体を１気圧の窒素ガス雰囲気中において１３５
０Ｃの温度で１０時間窒化させると同時に焼結して反応
焼結体を夫々製造した。
０Ｃの温度で１０時間窒化させると同時に焼結して反応
焼結体を夫々製造した。
比較例として、上記実施例と同様に実施したが、β−８
ｉ３Ｎ４ウイスカーの代りにα−８ｉ３Ｎ４ウイスカー
（短径及び長さは上記β型と同様）を４０重量％添加し
た比較例ａ、及びβ−８ｉ３Ｎ４ウイスカーを添加しな
い比較例すを夫々製造した。
ｉ３Ｎ４ウイスカーの代りにα−８ｉ３Ｎ４ウイスカー
（短径及び長さは上記β型と同様）を４０重量％添加し
た比較例ａ、及びβ−８ｉ３Ｎ４ウイスカーを添加しな
い比較例すを夫々製造した。
得られた各実施例及び比較例について、相対密度（％）
、室温及び高温（１３００Ｃ）での強度（ｋｙ／−）、
並びにシャルピー衝撃値（ｋｙ・ｍ／ｃｔｌ）を測定し
、その結果を下表に併せて示した。
、室温及び高温（１３００Ｃ）での強度（ｋｙ／−）、
並びにシャルピー衝撃値（ｋｙ・ｍ／ｃｔｌ）を測定し
、その結果を下表に併せて示した。
（注）表中の試料ａ及びｂ、並びに＊印を付した試料ｌ
及び７は比較例である。
及び７は比較例である。
上記の表から、本発明のセラミックス複合体はシャルピ
ー衝撃値が非常に高く、し、かも高温強度のも優れてい
ることがわかる。又、含有されるウィスカーがα−８ｉ
３Ｎ４の場合には、強度及びシャルピー衝撃値ともに著
しく劣ることがわかる。
ー衝撃値が非常に高く、し、かも高温強度のも優れてい
ることがわかる。又、含有されるウィスカーがα−８ｉ
３Ｎ４の場合には、強度及びシャルピー衝撃値ともに著
しく劣ることがわかる。
本発明によれば、高密度で高強度であって、高温特性や
靭性にも優れた窒化ケイ素質セラミックス複合体を安価
に提供することができる。
靭性にも優れた窒化ケイ素質セラミックス複合体を安価
に提供することができる。
従って、この窒化ケイ素質セラミックス複合体はガスタ
ービン部材やセラミックスエンジン部材等の高温強度並
びに高信頼性を要求される用途に好適なばかりか、切削
用工具等の耐摩耗部材としても優れた性能を発揮するも
のである。
ービン部材やセラミックスエンジン部材等の高温強度並
びに高信頼性を要求される用途に好適なばかりか、切削
用工具等の耐摩耗部材としても優れた性能を発揮するも
のである。
Claims (3)
- （１）１〜７０重量％のβ型窒化ケイ素ウイスカーと実
質的に残部の金属ケイ素粉末とを混合し、この混合物の
成形体を窒素ガス雰囲気中において１３００〜１５００
℃で窒化と同時に焼結することを特徴とする窒化ケイ素
質セラミックス複合体の製造方法。 - （２）β型窒化ケイ素ウイスカーは、短径が２μｍ以下
及び長さが１ｍｍ以下であることを特徴とする特許請求
の範囲（１）記載の窒化ケイ素質セラミックス複合体の
製造方法。 - （３）金属ケイ素粉末は平均粒径が２μｍ以下であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲（１）記載の窒化ケイ素
質セラミックス複合体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62088060A JPS63252966A (ja) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | 窒化ケイ素質セラミツクス複合体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62088060A JPS63252966A (ja) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | 窒化ケイ素質セラミツクス複合体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63252966A true JPS63252966A (ja) | 1988-10-20 |
| JPH0545551B2 JPH0545551B2 (ja) | 1993-07-09 |
Family
ID=13932303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62088060A Granted JPS63252966A (ja) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | 窒化ケイ素質セラミツクス複合体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63252966A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01252583A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-09 | Aisin Seiki Co Ltd | 高靭性セラミックス |
| EP0650943A1 (de) * | 1993-10-25 | 1995-05-03 | Bayer Ag | Verfahren zur Herstellung von dichten Siliciumnitrid-Werkstoffen |
| JP2011063497A (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Kubota Corp | セラミックフィルター及びセラミックフィルターの製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS627672A (ja) * | 1985-07-04 | 1987-01-14 | 株式会社 香蘭社 | 繊維強化された窒化ケイ素セラミツクの製造方法 |
-
1987
- 1987-04-10 JP JP62088060A patent/JPS63252966A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS627672A (ja) * | 1985-07-04 | 1987-01-14 | 株式会社 香蘭社 | 繊維強化された窒化ケイ素セラミツクの製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01252583A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-09 | Aisin Seiki Co Ltd | 高靭性セラミックス |
| EP0650943A1 (de) * | 1993-10-25 | 1995-05-03 | Bayer Ag | Verfahren zur Herstellung von dichten Siliciumnitrid-Werkstoffen |
| JP2011063497A (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Kubota Corp | セラミックフィルター及びセラミックフィルターの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0545551B2 (ja) | 1993-07-09 |
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