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JP2855460B2 - Method for producing silicon nitride-based composite powder - Google Patents

Method for producing silicon nitride-based composite powder

Info

Publication number
JP2855460B2
JP2855460B2 JP2026083A JP2608390A JP2855460B2 JP 2855460 B2 JP2855460 B2 JP 2855460B2 JP 2026083 A JP2026083 A JP 2026083A JP 2608390 A JP2608390 A JP 2608390A JP 2855460 B2 JP2855460 B2 JP 2855460B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
powder
silicon nitride
sio
composite powder
silicon carbide
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP2026083A
Other languages
Japanese (ja)
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JPH03232707A (en
Inventor
豊 秋山
順一郎 箱島
惠三 塚本
千丈 山岸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiheiyo Cement Corp
Original Assignee
Taiheiyo Cement Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Taiheiyo Cement Corp filed Critical Taiheiyo Cement Corp
Priority to JP2026083A priority Critical patent/JP2855460B2/en
Publication of JPH03232707A publication Critical patent/JPH03232707A/en
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Publication of JP2855460B2 publication Critical patent/JP2855460B2/en
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  • Ceramic Products (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は窒化けい素系複合粉末の製造方法に関し、詳
しくは高強度を有する窒化けい素系複合焼結体の原料と
なる炭化けい素・窒化けい素系複合粉末の製造方法に関
するものである。
The present invention relates to a method for producing a silicon nitride-based composite powder, and more particularly, to a method for producing silicon nitride-based composite sintered material having high strength. The present invention relates to a method for producing a silicon nitride-based composite powder.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

窒化けい素系セラミックス(窒化けい素、サイアロン
など)は高温強度、耐摩耗性などに優れているため、各
種耐火物材料、エンジン部材など構造用セラミックス材
料として注目されているが、単体セラミックスでは破壊
靭体性が低いため、炭化けい素と複合して、破壊靭性値
を向上させる試みがなされており、炭化けい素との複合
化方法として炭化けい素粉末と窒化けい素系粉末(例え
ば、窒化けい素粉末、サイアロン粉末)とを混合して焼
成する方法がとられている。
Silicon nitride ceramics (silicon nitride, sialon, etc.) have been attracting attention as structural ceramic materials such as various refractory materials and engine members because of their excellent high-temperature strength and wear resistance. Because of its low toughness, attempts have been made to increase the fracture toughness value by combining with silicon carbide, and as a method of combining with silicon carbide, silicon carbide powder and silicon nitride-based powder (for example, nitrided (Silicon powder, sialon powder) and firing the mixture.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、炭化けい素粉末と窒化けい素粉末とを
慣用の方法であるボールミルなどで混合しても、両粉末
が完全に均一に分散した混合粉末は得難い。そのため、
混合粉末を用いた焼結体の破壊靭性値は、単体の窒化け
い素系焼結体のそれと比較して僅かな特性向上効果しか
得られず、不均一となっている混合部分が、焼結体とし
た場合に欠陥となり、逆に強度低下をまねくといった問
題点があった。
However, even if the silicon carbide powder and the silicon nitride powder are mixed by a conventional method such as a ball mill, it is difficult to obtain a mixed powder in which both powders are completely and uniformly dispersed. for that reason,
The fracture toughness value of the sintered body using the mixed powder shows only a slight property improvement effect compared to that of a single silicon nitride based sintered body. There was a problem that when it was made into a body, it became a defect, and on the contrary, the strength was reduced.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明者らは、炭化けい素粉末と窒化けい素系粉末の
分散が均一となるよう、炭化けい素粉末と窒化けい素系
粉末を連続した同一製造プロセス内で合成する方法を種
々検討した結果、均一に分散した複合粉末を得るに至
り、本複合粉末を焼結してなる複合結晶体が、破壊靭
性、強度ともに従来の技術による焼結体よりも優れてい
ることを見出し、本発明を完成するに至った。
The present inventors have studied various methods for synthesizing silicon carbide powder and silicon nitride powder in the same continuous manufacturing process so that the dispersion of silicon carbide powder and silicon nitride powder becomes uniform. Led to a homogeneously dispersed composite powder, and found that the composite crystal obtained by sintering the composite powder is superior in both fracture toughness and strength to the sintered body according to the prior art, and the present invention It was completed.

すなわち、本発明は、SiO2質粉末と金属Si粉末、又は
SiO2質粉末とAl2O3質粉末と金属Si粉末を炭素質粉末と
混合して、窒素含有不活性ガス雰囲気中で、主として金
属Si粉末と炭素質粉末とにより炭化反応を行なう第1焼
成工程と、SiO2質粉末と炭素質粉末、又はSiO2質粉末と
Al2O3質粉末と炭素質粉末とにより還元窒化反応を行な
う第2焼成工程とを連続して行なうことを特徴とする窒
化けい素系複合粉末の製造方法である。
That is, the present invention, SiO 2 quality powder and metal Si powder, or
First baking in which SiO 2 powder, Al 2 O 3 powder and metal Si powder are mixed with carbon powder and a carbonization reaction is mainly carried out with the metal Si powder and carbon powder in a nitrogen-containing inert gas atmosphere. Process, SiO 2 powder and carbon powder, or SiO 2 powder
A method for producing a silicon nitride-based composite powder, characterized by continuously performing a second firing step of performing a reduction nitridation reaction with an Al 2 O 3 powder and a carbonaceous powder.

以下本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.

(出発原料) 本発明に使用する出発原料である金属Si粉末、SiO2
粉末、Al2O3質粉末及び炭素質粉末は、慣用のものが使
用できる。
(Starting Raw Material) As the starting raw materials used in the present invention, conventional metal Si powder, SiO 2 powder, Al 2 O 3 powder and carbonaceous powder can be used.

金属Si粉末は通常の金属けい素であり、その純度とし
ては95%以上、望ましくは98%以上である。
Metallic Si powder is ordinary metallic silicon, and its purity is 95% or more, preferably 98% or more.

SiO2質粉末としては、例えばホワイトカーボン、シリ
カゲル、けい石粉末、エチルシリケートなどの有機化合
物からの加水分解物などが挙げられる。
Examples of the SiO 2 powder include hydrolysates of organic compounds such as white carbon, silica gel, silica powder, and ethyl silicate.

Al2O3質粉末としては通常のアルミナ粉末の他、アル
ミナアエロジル、水酸化アルミニウム、アルミニウムア
ルコキシドなどの加水分解物などがあ挙げられる。
Examples of the Al 2 O 3 powder include, in addition to ordinary alumina powder, hydrolysates such as alumina aerosil, aluminum hydroxide, and aluminum alkoxide.

また、炭素質粉末は炭化けい素の炭素源及び還元窒化
反応の還元剤として配合するものであり、カーボンブラ
ックなどの無定形炭素のほか、加熱により炭素を分解生
成するフェノール樹脂、ユリヤ樹脂などカーボン前駆物
質も含まれる。
The carbonaceous powder is blended as a carbon source of silicon carbide and a reducing agent in the reductive nitridation reaction. In addition to amorphous carbon such as carbon black, phenol resins and urea resins which decompose and generate carbon by heating are used. Precursors are also included.

上記各原料粉末の細かさは特に限定するものではない
が、金属Siについては平均粒径10μm以下、他の原料粉
末においては、平均粒径5μm以下のものを使用するこ
とが好ましい。
The fineness of each of the raw material powders is not particularly limited, but it is preferable to use metal Si having an average particle size of 10 μm or less, and other material powders having an average particle size of 5 μm or less.

(配合比) 上記出発原料を用いて、窒化けい素系複合粉末を合成
するための原料配合としては、以下の通りである。
(Blending ratio) The raw material blend for synthesizing the silicon nitride-based composite powder using the above-mentioned starting materials is as follows.

(1)炭化けい素・窒化けい素を主とする複合粉末を合
成する場合 原料としてSiO2質粉末、金属Si粉末及び炭素質粉末を
用い、その配合比は、モル比でC/(SiO2+Si)≧2とす
る。
(1) In the case of synthesizing a composite powder mainly composed of silicon carbide and silicon nitride, SiO 2 powder, metal Si powder and carbon powder are used as raw materials, and the compounding ratio is C / (SiO 2 + Si) ≧ 2.

この際、炭素の配合量に上限はないが、必要以上に配
合することは経済的に不利を招くのみであり、モル比で
C/(SiO2+Si)=2〜5の範囲が好ましい。
At this time, there is no upper limit on the amount of carbon compounded. However, if the amount of carbon is more than necessary, it is only economically disadvantageous.
C / (SiO 2 + Si) = 2 to 5 is preferred.

また、Si/(SiO2+Si)の配合比は、炭化けい素の必
要量で配合される。高密度、高強度の材料を必要とする
場合には、Si/(SiO2+Si)の配合比(モル比)を0.5以
下とするのが好ましい。これ以上になると、常圧焼結し
た場合、焼結体の密度が挙がらず、ポーラスな焼結体と
なり、強度が低下する。ただし、ホットプレスなどの加
圧焼結を行なう場合には、緻密化が進むので、上記配合
範囲にこだわらなくても良好な焼結体が得られる。
The mixing ratio of Si / (SiO 2 + Si) is determined by the required amount of silicon carbide. When a high-density, high-strength material is required, the mixing ratio (molar ratio) of Si / (SiO 2 + Si) is preferably 0.5 or less. Above this, in the case of normal pressure sintering, the density of the sintered body does not increase, resulting in a porous sintered body and reduced strength. However, when pressure sintering such as hot pressing is performed, densification proceeds, so that a good sintered body can be obtained without being particular about the above-mentioned mixing range.

(2)炭化けい素・サイアロンを主とする複合粉末を合
成する場合 SiO2質粉末、Al2O3質粉末、炭素質粉末及び金属Si粉
末を用い、SiO2質粉末とAl2O3質粉末の配合比は、モル
比で 0.017<Al2O3/(Al2O3+SiO2)<0.54 とする。上記のモル比はサイアロンの一般式(Si6zAl
zOzN8)におけるz値が0.2〜4.2に相当するもので
ある。
(2) When synthesizing a composite powder mainly composed of silicon carbide and sialon, SiO 2 powder, Al 2 O 3 powder, carbon powder and metal Si powder are used, and SiO 2 powder and Al 2 O 3 powder are used. The mixing ratio of the powder is 0.017 <Al 2 O 3 / (Al 2 O 3 + SiO 2 ) <0.54 in molar ratio. The above molar ratio is based on the general formula of Sialon (Si 6 −z Al
z O z N 8 - z values at z) is equivalent to the 0.2 to 4.2.

本発明では上記範囲内で、特定の組成値を限定するも
のではないが、好ましい範囲としては、 0.026<Al2O3/(Al2O3+SiO2)<0.44 である。前記の範囲よりAl2O3が少ない場合は、生成す
るサイアロン粉末のAl固定量が均一になりにくく、ま
た、多い場合には、AlN通の副生物が生成しやすい。
In the present invention, a specific composition value is not limited within the above range, but a preferable range is 0.026 <Al 2 O 3 / (Al 2 O 3 + SiO 2 ) <0.44. When the amount of Al 2 O 3 is smaller than the above range, the amount of fixed Al in the sialon powder to be formed is difficult to be uniform, and when the amount is large, by-products such as AlN are easily generated.

また、SiO2質粉末、炭素質粉末及び金属Si粉末の配合
比は、モル比でSi/(SiO2+Si)≧2とする。
The compounding ratio of the SiO 2 powder, the carbon powder and the metal Si powder is set to Si / (SiO 2 + Si) ≧ 2 in molar ratio.

(混合) 上記いずれの配合においても、各原料を慣用の装置を
用いて混合し、配合原料とする。
(Mixing) In any of the above blending, each raw material is mixed using a conventional apparatus to obtain a blended raw material.

(焼成) 次に配合原料を反応させて、複合粉末を合成する工程
について説明する。
(Firing) Next, a process of reacting the compounding raw materials to synthesize a composite powder will be described.

本発明において配合原料を反応させるために使用する
装置は、慣用の各雰囲気炉(例えば回転キルン、流動層
式焼成炉、プッシャー炉等)でよい。
In the present invention, the apparatus used for reacting the compounding raw materials may be a conventional atmosphere furnace (for example, a rotary kiln, a fluidized-bed firing furnace, a pusher furnace, etc.).

本発明においては、配合原料を窒素含有不活性ガス雰
囲気下で反応させる際に、まず、主として金属Siを炭化
し、炭化けい素を生成する温度での第1焼成工程と、Si
O2又はSiO2とAl2O3を還元窒素化し、主として窒化けい
素又はサイアロンを生成する温度での第2焼成工程を連
続して行なうことが重要である。
In the present invention, when reacting the blended raw materials in a nitrogen-containing inert gas atmosphere, first, a first firing step at a temperature that mainly carbonizes metal Si and generates silicon carbide;
It is important to continuously perform the second firing step at a temperature at which O 2 or SiO 2 and Al 2 O 3 are reduced and nitrogenated to generate mainly silicon nitride or sialon.

(1)第1焼成工程 主として炭素けい素を生成する第1焼成工程は、金属
Siの炭化反応が主となり、一部金属Siの窒化及びSiO2
還元窒化反応が行われる。
(1) First sintering step The first sintering step, which mainly produces carbon silicon, is performed using metal.
The carbonization reaction of Si is mainly performed, and nitridation of metal Si and reduction nitridation reaction of SiO 2 are partially performed.

この工程での焼成温度としては、通常1250〜1420℃で
ある。これ以上の温度では金属Siが溶融してしまい、目
的の複合粉末が得られず、これ以下では金属Siの炭化が
進まない。反応が進みやすく、温度制御がしやすい点か
ら、1300〜1400℃の範囲が好ましい。
The firing temperature in this step is usually 1250 to 1420 ° C. If the temperature is higher than this, the metal Si melts, and the desired composite powder cannot be obtained. If the temperature is lower than this, carbonization of the metal Si does not proceed. The temperature is preferably in the range of 1300 to 1400 ° C. in that the reaction easily proceeds and the temperature is easily controlled.

焼成時間は、最終的に複合される炭化けい素の量によ
り決定されるが、少なくとも1時間以上は必要である。
The firing time is determined by the amount of silicon carbide finally combined, but at least one hour or more is required.

(2)第2焼成工程 主として、窒化けい素又はサイアロンを生成する第2
焼成工程は、SiO2又はSiO2とAl2O3が還元窒化反応によ
り、窒化けい素又はサイアロンとなる温度領域の工程で
あり、通常1400〜1550℃の温度である。これ以上の温度
では還元炭化反応により、材料の炭化が多くなり、複合
粉末の炭化けい素量を制御できにくくなる。また、これ
以下の温度では、還元窒化の反応が遅く、複合粉末の作
製温度として好ましくない。還元窒化反応を効率的に行
なうために、1450〜1530℃の温度領域が好ましい。
(2) Second baking step The second baking step mainly produces silicon nitride or sialon.
The firing step is a step in a temperature range where SiO 2 or SiO 2 and Al 2 O 3 are converted into silicon nitride or sialon by a reductive nitridation reaction, and is usually at a temperature of 1400 to 1550 ° C. At a temperature higher than this, carbonization of the material increases due to the reduction carbonization reaction, and it becomes difficult to control the amount of silicon carbide in the composite powder. If the temperature is lower than this, the reduction nitridation reaction is slow, which is not preferable as the temperature for producing the composite powder. In order to carry out the reductive nitriding reaction efficiently, a temperature range of 1450 to 1530 ° C. is preferable.

反応時間としては、焼成温度により異なるが、2〜10
時間程度がその目安となり、これより短い時間では未反
応の酸化物が残存しやすく、また、この範囲以上長時間
保持しても、既に反応は完結しており、経済的に不利と
なる。
The reaction time varies depending on the firing temperature, but is 2 to 10
The time is a rough standard. If the time is shorter than this range, unreacted oxide tends to remain. Even if the reaction time is longer than this range, the reaction has already been completed, which is economically disadvantageous.

これらの焼成工程において、炭化けい素の生成、窒化
けい素又はサイアロンの生成時にそれぞれ焼成工程内で
段階的に温度を上昇させても差し支えない 以上のように、主として炭化けい素を生成する温度に
おける第1焼成工程に引き続き、主として窒化けい素又
はサイアロンを生成する温度に昇温して第2焼成工程を
行なって得られた複合粉末には、目的とした炭化けい素
・窒化けい素複合粉末又は炭化けい素・サイアロン複合
粉末の他に、未反応のカーボンが含まれている。この残
留未反応カーボンは空気中で酸化処理を行なうことによ
り容易に除去することができ、目的とした複合粉末を得
ることができる。
In these firing steps, the formation of silicon carbide, the generation of silicon nitride or sialon may be stepwise increased in the firing step, respectively.As described above, mainly at the temperature at which silicon carbide is generated Continuing from the first firing step, the composite powder obtained by performing the second firing step by raising the temperature to a temperature at which silicon nitride or sialon is mainly produced includes the intended silicon carbide / silicon nitride composite powder or It contains unreacted carbon in addition to the silicon carbide / sialon composite powder. This residual unreacted carbon can be easily removed by performing an oxidation treatment in air, and a desired composite powder can be obtained.

〔作用〕[Action]

本発明のごとく、主として炭化けい素を生成すう温度
領域で焼成した後、主として窒化けい素又はサイアロン
を生成する温度領域に昇温して焼成する方法により、炭
化けい素と窒化けい素又はサイアロンとを一連の連続プ
ロセスにより合成した場合には、炭化反応と窒化反応が
連続しているため、炭化物と窒化物とが極めて均一に分
散した複合粉末が合成される。とりわけ、このような方
法で合成した複合粉末では、nmオーダーの分散相を有す
るいわゆるナノコンポッジトとなり、強度、破壊靭性が
大幅に改善され、硬度、耐摩耗性が向上する。
As in the present invention, after sintering mainly in a temperature range in which silicon carbide is generated, the temperature is mainly increased to a temperature range in which silicon nitride or sialon is generated, and sintering is performed. Is synthesized by a series of continuous processes, since the carbonization reaction and the nitridation reaction are continuous, a composite powder in which carbides and nitrides are extremely uniformly dispersed is synthesized. In particular, the composite powder synthesized by such a method becomes a so-called nanocomposite having a dispersed phase on the order of nm, and has significantly improved strength and fracture toughness, and improved hardness and wear resistance.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例によって本発明を説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.

実施例1〜5 けい石粉末(共立窯業(株)製「SP−3」、平均粒
径:0.5μm)、カーボン粉末(三菱化成(株)製「MA20
0RB」)及び金属シリコン粉末(山石金属(株)製「HiS
i−600S」、平均粒径:5.5μm)を、第1表のように配
合し、ポットミルで混合後、第1表に示す焼成条件で炭
化工程及び窒化工程を連続して行なった。
Examples 1 to 5 silica powder ("SP-3" manufactured by Kyoritsu Ceramics Co., Ltd., average particle size: 0.5 μm), carbon powder ("MA20" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
0RB ") and metallic silicon powder (" HiS "manufactured by Yamaishi Metal Co., Ltd.)
i-600S ”, average particle size: 5.5 μm) were mixed as shown in Table 1 and mixed by a pot mill. Then, the carbonizing step and the nitriding step were continuously performed under the firing conditions shown in Table 1.

得られた粉末を空気中700℃で6時間脱炭素処理を行
ない、炭化けい素・窒化けい素複合粉末を得た。得られ
た複合粉末のX線回折結果の回折ピーク比率より求めた
SiC:Si3N4生成割合を第1表に示す。
The obtained powder was subjected to a decarbonizing treatment at 700 ° C. for 6 hours in the air to obtain a silicon carbide / silicon nitride composite powder. It was determined from the diffraction peak ratio of the X-ray diffraction result of the obtained composite powder.
Table 1 shows the SiC: Si 3 N 4 generation ratio.

また、得られた複合粉末に焼結助剤としてY3O3とAl2O
3をそれぞれ5重量%づつ添加し、プレス成形後、窒素
中1780℃で3時間昇圧焼結した焼結体について、JIS R
1601に従って測定した曲げ試験強度及びインデンテーシ
ョン法により測定した破壊靭性値の結果を第1表に示
す。
In addition, Y 3 O 3 and Al 2 O are used as sintering aids in the obtained composite powder.
3 was added in an amount of 5% by weight, and after press molding, the sintered body was pressurized and sintered at 1780 ° C. for 3 hours in nitrogen.
Table 1 shows the results of the bending test strength measured according to 1601 and the fracture toughness measured by the indentation method.

比較例1〜3 炭化けい素(イビデン(株)製「ベータランダムウル
トラファイン」)と窒化けい素粉末(信濃化学工業
(株)製「KSN−10M」)とをポットミルで混合後、実施
例1〜5と同様に焼結助剤を配合して成形、焼結し、得
られた測定結果を第1表に示す。
Comparative Examples 1 to 3 After mixing silicon carbide (“Beta Random Ultra Fine” manufactured by Ibiden Co., Ltd.) and silicon nitride powder (“KSN-10M” manufactured by Shinano Chemical Industry Co., Ltd.) using a pot mill, Example 1 was used. In the same manner as in Examples 5 to 5, a sintering aid was blended, molded and sintered, and the measurement results obtained are shown in Table 1.

実施例6〜10 SiO2粉末(多木化学(株)製「ゼオシール1100
V」)、Al2O3粉末(日本アエロジル(株)製「Aluminum
Oxide C」)、カーボン粉末(三菱化成(株)製「MA20
0RB」)及び金属シリコン粉末(山石金属(株)製「HiS
i−600S」、平均粒径:5.5μm)を第2表のように配合
し、ポットミルで混合後、第2表に示す条件で焼結し
た。
Examples 6 to 10 SiO 2 powder (Zeoseal 1100 manufactured by Taki Kagaku Co., Ltd.)
V "), Al 2 O 3 powder (" Aluminum "manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.)
Oxide C "), carbon powder (MA20 manufactured by Mitsubishi Kasei Corporation)
0RB ") and metallic silicon powder (" HiS "manufactured by Yamaishi Metal Co., Ltd.)
i-600S ”, average particle size: 5.5 μm) as shown in Table 2, mixed by a pot mill, and sintered under the conditions shown in Table 2.

得られた粉末を空気中700℃で6時間脱炭素処理を行
ない炭化けい素・サイアロン系複合粉末を得た。得られ
た複合粉末のX線回析結果、ならびに焼結助剤としてY2
O3を3重量%づつ添加して 成形後、窒素中1760℃で3時間常圧焼結した焼結体につ
いて、実施例1〜5と同様にして得られた曲げ試験強度
及び破壊靭性値の測定結果を第2表に示す。
The obtained powder was decarbonized at 700 ° C. for 6 hours in the air to obtain a silicon carbide / sialon composite powder. X-ray diffraction results of the obtained composite powder, and Y 2
Add O 3 by 3% by weight Table 2 shows the measurement results of the bending test strength and the fracture toughness value obtained in the same manner as in Examples 1 to 5 for the sintered body which was sintered under normal pressure at 1760 ° C. in nitrogen for 3 hours after molding.

比較例4〜6 SiO2粉末(多木化学(株)製「ゼオシール1100
V」)、Al2O3粉末(日本アエロジル(株)製「Alumiunm
Oxide C」)、カーボン粉末(三菱化成(株)製「MA20
0RB」)をサイアロン一般式(Si6zAlzOzN8)にお
けるz値が0.5となるように配合し、1450℃でで6時間
焼成して得られたサイアロン粉末と炭化けい素(イビデ
ン(株)製ベータランダムウルトラファイン)とをポッ
トミルで混合後、実施例6〜10と同様に焼結助剤を配合
し、焼結し、得られた測定結果を第2表に示す。
Comparative Examples 4 to 6 SiO 2 powder (Zeoseal 1100 manufactured by Taki Kagaku Co., Ltd.)
V "), Al 2 O 3 powder (" Alumiunm "manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.)
Oxide C "), carbon powder (MA20 manufactured by Mitsubishi Kasei Corporation)
0RB ") sialon general formula (Si 6 - z Al z O z N 8 - z values at z) is formulated to 0.5, silicon carbide and sialon powder obtained by firing for 6 hours at at 1450 ° C. After mixing with a powder (Ibiden Co., Ltd. Beta Random Ultra Fine) in a pot mill, a sintering aid was blended and sintered in the same manner as in Examples 6 to 10, and the measurement results obtained are shown in Table 2. .

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明は、主として、金属Si粉末と炭素質粉末とが反
応して炭化けい素を生成する第1段階の焼成工程を行な
った後、SiO2質粉末と炭素質粉末、又はSiO2質粉末及び
Al2O3質粉末と炭素質粉末とにより還元窒化反応を行な
い、窒化けい素、サイアロンなどの窒化けい素系粉末を
生成する第2段階の焼成工程を連続して行なうことによ
り、炭化けい素粉末と窒化けい素系粉末が反応段階で均
一に分散し、ナノコンポジットに複合化された複合粉末
を製造することができる。
The present invention is primarily after the metal Si powder and carbonaceous powder was subjected to the first stage of the firing step to produce a silicon carbide reacts, SiO 2 quality powder and carbonaceous powder, or SiO 2 quality powder and
By performing a reductive nitridation reaction between the Al 2 O 3 -based powder and the carbonaceous powder and continuously performing a second-stage firing step for producing silicon nitride-based powders such as silicon nitride and sialon, silicon carbide is obtained. The powder and the silicon nitride-based powder are uniformly dispersed in the reaction stage, and a composite powder composited into a nanocomposite can be manufactured.

本発明の方法により合成された炭化けい素・窒化けい
素系複合体粉末又は炭化けい素・サイアロン系複合粉末
は、炭化けい素が極めて均一に分散した粉末であるた
め、本複合粉末から製造される複合セラミックスは、従
来の混合粉末から製造される複合セラミックスに比較し
て、強度、破壊靭性ともに格段に改善された優れたエン
ジニアリングセラミックス材料である。
The silicon carbide / silicon nitride-based composite powder or silicon carbide / sialon-based composite powder synthesized by the method of the present invention is a powder in which silicon carbide is extremely uniformly dispersed, and therefore, is manufactured from the present composite powder. Is a superior engineering ceramic material with significantly improved strength and fracture toughness compared to conventional composite ceramics manufactured from mixed powders.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C01B 31/36 C01B 31/36 A C04B 35/626 C04B 35/58 102Q 35/56 101P (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C01B 21/068 C04B 35/58 C04B 35/56 C01B 21/082 C01B 31/36──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI C01B 31/36 C01B 31/36 A C04B 35/626 C04B 35/58 102Q 35/56 101P (58) Fields surveyed (Int.Cl. . 6, DB name) C01B 21/068 C04B 35/58 C04B 35/56 C01B 21/082 C01B 31/36

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】SiO2質粉末と金属Si粉末、又はSiO2質粉末
とAl2O3質粉末と金属Si粉末を炭素質粉末と混合して、
窒素含有不活性ガス雰囲気中で、主として金属Si粉末と
炭素質粉末とにより1225〜1400℃の温度で炭化反応を行
なう第1焼成工程と、SiO2質粉末と炭素質粉末、又はSi
O2質粉末とAl2O3質粉末と炭素質粉末とにより1400〜155
0℃の温度で還元窒化反応を行なう第2焼成工程とを連
続して行なうことを特徴とする窒化けい素系複合粉末の
製造方法。
1. An SiO 2 material powder and a metal Si powder, or a mixture of an SiO 2 material powder, an Al 2 O 3 material powder and a metal Si powder with a carbon material powder,
A first baking step in which a carbonization reaction is carried out at a temperature of 1225 to 1400 ° C. mainly with a metal Si powder and a carbonaceous powder in a nitrogen-containing inert gas atmosphere, and an SiO 2 powder and a carbonaceous powder or Si
O 2 quality powder and Al 2 O 3 by the quality powder and carbonaceous powder 1400-155
A method for producing a silicon nitride-based composite powder, comprising continuously performing a second firing step of performing a reduction nitridation reaction at a temperature of 0 ° C.
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