JPS632861A - 導電性サイアロンおよびその製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はサイアロン焼結体およびその製造方法に関する
ものであり、特に、−般式Ｓｉ、−，Ａｆｌ。

Ｏ，Ｎ、−、で表わされるβ型サイアロンを主体とする
導電性焼結体およびその製造方法に関するものである。

［従来の技術］ β型サイアロン焼結体は、高温強度および耐酸化性に優
れ、熱膨張係数が小さく耐熱ｍ撃性が非常に大きい等の
利点があるため、近年種々の分野において利用されてい
る。このβ型サイアロン焼結体は、例えば特公昭５ｇ−
１４３９１号公報または特公昭５ｇ−５２９４９号公報
などにより知られているように。

窒化ケイ素、窒化アルミニウムおよびアルミナからなる
第１成分と、イツトリウム、スカンジウム、セリウム、
ランタンおよびランタニド系譜金属のうちの少なくとも
１つの元素の酸化物からなる第２成分とからなる粉末混
合物を成形し、この成形体を加圧下または非加圧下にお
いて保護雰囲気内で焼結することにより得られている。

しかし、β型サイアロン焼結体は加工性に難点があり１
通常、ダイヤモンド砥石を用いて加工が行なわれている
ものの、加工時間及びコストが非常に大きくなるという
問題点がある。

このため、最近、−般式ＳＬ、２Ａｌ、０２Ｎ、−，で
表わされるβ型サイアロンのうち、特に２が１乃至４．
２である組成物に、容量比にして１５〜５０％の■ａ。

Ｖａ、ＶＩａ族の元素の酸化物、窒化物、炭化物、硼化
物のうちこれら１種以上の化合物および／またはＳｉＣ
，Ａｌ□０．より選ばれた１種以上を添加することによ
り導電性を付与し、放電加工を可能としたサイアロン焼
結体を得ることが提案されている（特開昭５９−２０７
８８１号公報）。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明者は、上記公知技術に従い導電性を有するサイア
ロン焼結体を作製し、放電加工して複雑形状の製品を得
るべく種々実験検討を行なった結果、実用的には、より
一層容易に複雑形状のものが得られることが望ましいこ
とが判った。

すなわち、上記提案による導電性サイアロン焼結体にお
いては、高強度かつ良好な導電性を得るために単一組成
とすることが重要であり、このためには２の範囲は１〜
４．２に限定されなければならないとされ、また、その
焼結方法も、いかなる方法で実施しても良いわけではな
く、減圧雰囲気加圧、ホットプレスなどが適用される（
これらの処理後、ＨＩＰ処理を加えることも可）とされ
ている。しかしながら、ホットプレスなどにより焼結す
る場合には、比較的単純な形状の焼結体は得られるもの
の複雑形状の焼結体を得ることは困難であり、このため
、製品によっては放電加工部分が多く必ずしも効率的で
無い場合のあることが判ったものである。

本発明は、上記事情に鑑み、より複雑な形状の焼結体で
あって、本来βサイアロンが有する耐酸化性等劣化する
ことなく、かつ放電加工が可能な導電性をあわせ持つ導
電性サイアロン焼結体を提供することを目的とするもの
である。

ｃ問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明は、主相が主としてβ
型サイアロンとＴｉの炭窒化物固溶体から構成され、粒
界相がＳＬ、Ａｌ、Ｙの酸窒化物からなる複合組織構造
としたことを特徴とするものである。上記構成の本発明
導電性サイアロン焼結体において、主相におけるβ型サ
イアロンとＴｉの炭窒化物固溶体の割合は、β型サイア
ロンを３０〜７５容量％とし、残部が実質的にＴｉの炭
窒化物固溶体から成るようにすることが好ましい。

本発明において、導電性物質としてＴｉの炭窒化物固溶
体（以下、　Ｔ　ｉ　（Ｃ，Ｎ）と記す）を用いるのは
次の理由による。すなわち、前述した公知例などによっ
て知られているようにｒＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族の炭化物
、窒化物、硼化物、珪化物などによっても導電性をもつ
サイアロン焼結体を得ることができるが、比較的複雑な
形状の焼結体を得ることが可能な常圧焼結又はガス圧焼
結による焼結性を考慮すると、Ｔｉの炭化物および窒化
物が最も好適であるからである。そして、この場合でも
Ｔｉ単独の炭化物、窒化物ではなく炭窒化物固溶体を用
いるのは固溶体中のＣとＮの比率を変えることにより種
々の電気抵抗率をもつ焼結体が容易に得られるからであ
る。また、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）の添加量を２５〜７０容量％
とするのは、２５容量％未満ではＴｉ（Ｃ，Ｎ）粒子の
相互の接触による導電経路が導電くなり所望の導電性を
示さないからであり、−方、７０容量％を越えて含有す
る場合にはβ型サイアロン本来の性質である耐酸化性、
高温強度等が著しく損われるからである。なお、本発明
においては。

Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）の添加量を３０〜５０容量％とすると、
より好ましい結果が得られる。

また、本発明におイテ、Ｓ　ｘ　＠−２Ａ　Ｒ、ｏ２Ｎ
、−。

で表わされるβサイアロンにおいて２の範囲を０くｚ＜
１としたのは、焼結助剤を添加し常圧焼結または加圧室
素中焼結する場合には、この範囲内にて高強度の焼結体
が得られるからである。

上記構成の本発明導電性サイアロン焼結体は、次のよう
な本発明製造方法によって得ることが出来るものである
。すなわち、まず、Ｓｉ、Ｎ４粉末、Ａｌ、Ｏ，粉末、
ＡＩＮポリタイプ粉末およびＹ２Ｏ。

粉末からなる原料粉末を準備し、この原料粉末に対して
２５〜７０容量％のＴｉの炭窒化物固溶体粉末を添加し
、混合して成形した後、この成形体を１６００〜１９０
０℃において常圧又は加圧窒素中で焼結することにより
、β型サイアロン相およびＴｉの炭窒化物固溶体相を主
体とし残部がＳｉ−Ａｌ−Ｙ酸窒化物の粒界相から構成
される導電性を有する焼結体を得ることが出来るもので
ある。

また、本発明における上記焼結は、加圧窒素中で１６０
０℃〜１９００℃の温度で行なうことが好ましく、１９
００℃を越える温度での焼結では高圧の窒素ガス中で焼
結した場合でも焼結体の分解を完全には抑制できなくな
る。

更にまた、本発明において、原料粉末を成形するに際し
ては、射出成形、プレス、ラバープレス、スリップキャ
スト等の成形方法を用いることができ、また焼結後ＨＩ
Ｐ処理により更に特性の向上を図ることも可能である。

［実施例］ 以下、本発明を実施例に基づいて、さらに詳細に説明す
る。

実施例ｌ Ｓｉ３Ｎ４粉末（粒度０．７　ｐ　ｍ、α化率９３％）
、Ｙ２Ｏ、粉末（粒度１μｍ、９９．９９％）、ＡＩＮ
ポリタイプ粉末（結晶型２１Ｒ１粒度２　μｍ、９８Ｊ
％）、　Ａｌ。

Ｏ１粉末（粒度０．５μｍ、９９．５％）を用いＳｉ、
Ｎ４−４％ＡＩＮポリタイプー５％Ａｌ、Ｏ，−８％Ｙ
２０゜の組成に配合し、これに対してＴ　ｉ　Ｃａ　、
　ｖ　Ｎ　ｏ　、　３　（粒度１．５μｍ）、ＴｉＣ，
、ｓＮ、、ｓ（粒度１．５μｍ）およびＴ　ｉ　Ｃ６、
３Ｎ　ｏ　、　ｖ　（粒度１．５μｍ）を夫々２０〜７
５容量％添加して原料粉末とした。次に、これらを混合
し成形した後、１７８０℃、４時間、１気圧窒素中にて
焼結を行なった。得られた種々の組成のサイアロン焼結
体の密度、強度、電気抵抗率等を第１表乃至第３表に示
す。

第１表 第１表（つづき） 第２表 第２表（つづき） 第３表 第１表乃至第３表に示した結果から、本発明におけるＴ
ｉ（Ｃ，Ｎ）の添加量は２５〜７０容量％、好ましくは
３０〜５０容量％であることがわかる。

［発明の効果］ 本発明により、耐酸化性、高温強度等に優れ。

かつ種々の電気抵抗率をもつ比較的複雑な形状の導電性
β型サイアロン焼結体でも製造が可能となり、放電加工
による複雑形状の加工がより容易に出来るようになった
。このため、従来サイアロンが使用されていた強度材料
分野以外への用途１例えば、導電性を利用した加熱抵抗
体等の機能特性を活用した分野へのサイアロン焼結体の
適用も図れるようになる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）主として、３０〜７５容量％のβ型サイアロンか
   らなる相と２５〜７０容量％のＴｉの炭窒化物固溶体か
   らなる相とからなり、Ｓｉ、Ａｌ、Ｙの酸窒化物からな
   る粒界相を有することを特徴とする導電性サイアロン焼
   結体。
2. （２）Ｓｉ＿３Ｎ＿４粉末、Ａｌ＿２Ｏ＿３粉末、Ａｌ
   Ｎポリタイプ粉末、およびＹ＿２Ｏ＿３粉末からなる原
   料粉末に、この原料粉末に対して２５〜７０容量％のＴ
   ｉの炭窒化物固溶体粉末を添加し、混合して成形した後
   、この成形体を１６００〜１９００℃において常圧又は
   加圧窒素中で焼結することにより、β型サイアロン相お
   よびＴｉの炭窒化物固溶体相を主体とし残部がＳｉ−Ａ
   ｌ−Ｙ酸窒化物の粒界相から構成される焼結体を得るこ
   とを特徴とする導電性サイアロン焼結体の製造方法。