JPH0694390B2 - 窒化珪素焼結体 - Google Patents
窒化珪素焼結体Info
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- JPH0694390B2 JPH0694390B2 JP63224764A JP22476488A JPH0694390B2 JP H0694390 B2 JPH0694390 B2 JP H0694390B2 JP 63224764 A JP63224764 A JP 63224764A JP 22476488 A JP22476488 A JP 22476488A JP H0694390 B2 JPH0694390 B2 JP H0694390B2
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- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- 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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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエンジン部品や切削工具など,高強度・耐摩耗
性・耐熱性材料として適用される窒化珪素焼結体に関す
る。
性・耐熱性材料として適用される窒化珪素焼結体に関す
る。
窒化珪素の焼結性,機械的特性を向上させるために,副
成分を添加する種々の研究,提案がなされている。例え
ば,本出願人はMgO及びZrO2を特定割合で配合せしめる
製法について出願し,公告された(特公昭60-16388,同6
0-20346)。又,Sr,Mg,Ce,Zr化合物,更にはAl化合物を
含む焼結体も提案されている(特公昭61-40621,特開昭6
2-65976)。
成分を添加する種々の研究,提案がなされている。例え
ば,本出願人はMgO及びZrO2を特定割合で配合せしめる
製法について出願し,公告された(特公昭60-16388,同6
0-20346)。又,Sr,Mg,Ce,Zr化合物,更にはAl化合物を
含む焼結体も提案されている(特公昭61-40621,特開昭6
2-65976)。
本発明は焼結性,機械的特性(強度・靱性等)をより一
層向上せしめ,加えて耐酸化性の点でも優れた新規な窒
化珪素焼結体を開発することを目的とする。
層向上せしめ,加えて耐酸化性の点でも優れた新規な窒
化珪素焼結体を開発することを目的とする。
本発明は上述の課題を下記手段によって解決する。
本発明の窒化珪素焼結体は、焼結体における重量%で、
Mg0.5〜7.0%(MgO換算)、Zr0.5〜7.0%(ZrO2換
算)、Ce0.5〜10.0%(CeO2換算)、残部Si3N4からな
る。
Mg0.5〜7.0%(MgO換算)、Zr0.5〜7.0%(ZrO2換
算)、Ce0.5〜10.0%(CeO2換算)、残部Si3N4からな
る。
さらに、上記手段において好ましくは、焼結体における
重量%で、Mg2〜5%(MgO換算)、Zr2〜5%(ZrO2換
算)、Ce2〜8%(CeO2換算)、残部Si3N4からなる窒化
珪素焼結体である。
重量%で、Mg2〜5%(MgO換算)、Zr2〜5%(ZrO2換
算)、Ce2〜8%(CeO2換算)、残部Si3N4からなる窒化
珪素焼結体である。
また、好ましくは、前記焼結体中のMgO、ZrO2、及びCeO
2各成分を各頂点とし、その各成分量を前記三成分の合
量を1とした場合の重量比で表わしているMgO、ZrO2及
びCeO2の三成分系三角座標(MgO,ZrO2,CeO2)におい
て、各点A(0.6,0.3,0.1)、B(0.6,0.1,0.3)、C
(0.1,0.1,0.8)、D(0.1,0.8,0.1)を結ぶ直線で画さ
れた範囲内にあり、かつ、 MgO、ZrO2及びCeO2の合量が前記焼結体における重量%
で3〜20%である窒化珪素焼結体である。
2各成分を各頂点とし、その各成分量を前記三成分の合
量を1とした場合の重量比で表わしているMgO、ZrO2及
びCeO2の三成分系三角座標(MgO,ZrO2,CeO2)におい
て、各点A(0.6,0.3,0.1)、B(0.6,0.1,0.3)、C
(0.1,0.1,0.8)、D(0.1,0.8,0.1)を結ぶ直線で画さ
れた範囲内にあり、かつ、 MgO、ZrO2及びCeO2の合量が前記焼結体における重量%
で3〜20%である窒化珪素焼結体である。
また、好ましくは、2段焼結を行なったことを特徴とす
る窒化珪素焼結体である。
る窒化珪素焼結体である。
上記基本組成において,Mg,Zr及びCeはSi,N,およびOと
相まってSi3N4粒子間に液相を生成し,その後の降温過
程でガラス状に固化してSi3N4粒子同士を結合させて緻
密化させるのであるが,特定割合のMg,Zr及びCeの配合
によってこの緻密化作用を相乗的に発揮し得るものと考
えられる。又,これら三成分の配合によって,Si3N4柱
状結晶の発達を促進し,強度,靱性,耐熱性のより一層
の向上に寄与し得ると考えられる。
相まってSi3N4粒子間に液相を生成し,その後の降温過
程でガラス状に固化してSi3N4粒子同士を結合させて緻
密化させるのであるが,特定割合のMg,Zr及びCeの配合
によってこの緻密化作用を相乗的に発揮し得るものと考
えられる。又,これら三成分の配合によって,Si3N4柱
状結晶の発達を促進し,強度,靱性,耐熱性のより一層
の向上に寄与し得ると考えられる。
各成分の量限定理由は,上述の三成分の相乗的な緻密化
作用及びSi3N4柱状結晶発達作用に基づく,高密度,高
強度,高靱性及び高耐熱性の窒化珪素焼結体を作るため
の最適範囲を採択したものである。より詳述すれば次の
通りである。尚,「%」は特記しない限り重量%であ
る。そして、特記しない限りMg、Zr、及びCe各成分量
は、MgO換算等の酸化物換算で表わす。
作用及びSi3N4柱状結晶発達作用に基づく,高密度,高
強度,高靱性及び高耐熱性の窒化珪素焼結体を作るため
の最適範囲を採択したものである。より詳述すれば次の
通りである。尚,「%」は特記しない限り重量%であ
る。そして、特記しない限りMg、Zr、及びCe各成分量
は、MgO換算等の酸化物換算で表わす。
(a)Mg,Zr,Ceの下限値 いずれかの成分が下限(0.5%)未満であると,緻密化
作用及びSi3N4柱状結晶発達作用を効果的に発揮できな
い。
作用及びSi3N4柱状結晶発達作用を効果的に発揮できな
い。
特に,MgOが下限未満であると,焼成時において緻密化に
必要な液相を充分に生成できない。
必要な液相を充分に生成できない。
(b)Mg,Zr,Ceの上限値 いずれかの成分が上限を越えても,上記相乗的な作用を
得ることができない。特に, ・Mg:上限(7.0%)を越えると,焼成時にMgOが揮発し
て,気孔を多く発生し,緻密にならない。
得ることができない。特に, ・Mg:上限(7.0%)を越えると,焼成時にMgOが揮発し
て,気孔を多く発生し,緻密にならない。
・Zr:ZrO2は,焼成中にZrOxNyCz(x,y,zは任意の数)で
表わされる結晶性化合物を生ずる。なお、Cはヒータや
炉材、焼成雰囲気中のCOガス、又は成形用有機バインダ
の熱分解物より取り込まれる。この化合物は大気中で約
700℃以上に加熱されると再びZrO2となり,その際にモ
ル体積が増加する。従って,上限(7.0%)を越える
と,耐酸化性が著しく損われ焼結体に亀裂が発生する。
表わされる結晶性化合物を生ずる。なお、Cはヒータや
炉材、焼成雰囲気中のCOガス、又は成形用有機バインダ
の熱分解物より取り込まれる。この化合物は大気中で約
700℃以上に加熱されると再びZrO2となり,その際にモ
ル体積が増加する。従って,上限(7.0%)を越える
と,耐酸化性が著しく損われ焼結体に亀裂が発生する。
・Ce:上限(10.0%)を越えると,ガラス相が過剰とな
り,強度・靱性が著しく低下する。
り,強度・靱性が著しく低下する。
この基本組成に基づき,本発明によれば強度80kgf/mm2
以上,破壊靱性6MPam1/2以上,相対密度95%以上のもの
が得られ,耐酸化性0.3mg/cm2(800℃,100時間後の増
量)以下のものが得られる。
以上,破壊靱性6MPam1/2以上,相対密度95%以上のもの
が得られ,耐酸化性0.3mg/cm2(800℃,100時間後の増
量)以下のものが得られる。
Mg,Zr,Ceの各成分量は夫々好ましくは2〜5%,2〜5
%,2〜8%にするとよい。三成分の相乗的な緻密化作用
及びSi3N4柱状結晶発達作用をより効果的に発揮させる
ことができる。各成分量をMgO換算等の酸化物換算で規
定したのは,Mg,Zr,Ceは焼結体中において単体又は種々
の化合物例えば酸化物,窒化物,炭化物として存在し得
るからである。具体的には,MgO,ZrO2(特に立方晶),C
eO2の他,Mg2SiO4(フォルステライト),更には複雑な
固溶体例えばZrOxNyCz(x,y,zは数を示す)として存在
するものもある。尚,Mg,Zr及びCe成分の混合比や焼成方
法の違い等によって異なった形態を採る。例えば,立方
晶ZrO2は常圧焼成又は加圧焼成のいずれによっても存在
し得るが,Mg2SiO4は加圧焼成によってしか存在し得な
い。これらの副成分はSi3N4粒界において結晶質相ある
いは非晶質ガラス相として存在する。
%,2〜8%にするとよい。三成分の相乗的な緻密化作用
及びSi3N4柱状結晶発達作用をより効果的に発揮させる
ことができる。各成分量をMgO換算等の酸化物換算で規
定したのは,Mg,Zr,Ceは焼結体中において単体又は種々
の化合物例えば酸化物,窒化物,炭化物として存在し得
るからである。具体的には,MgO,ZrO2(特に立方晶),C
eO2の他,Mg2SiO4(フォルステライト),更には複雑な
固溶体例えばZrOxNyCz(x,y,zは数を示す)として存在
するものもある。尚,Mg,Zr及びCe成分の混合比や焼成方
法の違い等によって異なった形態を採る。例えば,立方
晶ZrO2は常圧焼成又は加圧焼成のいずれによっても存在
し得るが,Mg2SiO4は加圧焼成によってしか存在し得な
い。これらの副成分はSi3N4粒界において結晶質相ある
いは非晶質ガラス相として存在する。
Mg,Zr,Ce成分の合量は3〜20%が好ましく,さらに,好
ましくは6〜15%にするとよい。3%未満では充分な緻
密化作用を発揮できず,一方20%を越えるとSi3N4本来
の特性である強度,靱性を活かせない傾向がある。
ましくは6〜15%にするとよい。3%未満では充分な緻
密化作用を発揮できず,一方20%を越えるとSi3N4本来
の特性である強度,靱性を活かせない傾向がある。
Mg,Zr,Ce成分は夫々単独では上述の作用を充分発揮し得
ない。従って,三成分の相対量を制御することにより,
Si3N4焼結体の一層の特性向上を図ることができる。即
ち,前記基本特性の条件下でかつMg,Zr,Ce成分の合量3
〜20%の条件下において,さらに各成分が図に示すよう
な三成分系三角座標(MgO,ZrO2,CeO2)において点A,B,
C,D A(0.6,0.3,0.1) B(0.6,0.1,0.3) C(0.1,0.1,0.8) D(0.1,0.8,0.1) を結ぶ直線で画された範囲内にあるとよい。この範囲内
の場合,強度,靱性,密度,耐酸化性について各90kgf/
mm2以上,6.5MPam1/2以上,96%以上,0.3mg/cm2以下の特
性が得られる。Mg,Zr,Ceの三成分の相乗的な緻密化作用
及びSi3N4柱状結晶発達作用を充分に発揮させ得る。
尚,この三角座標はMg,Zr,Ce成分を各頂点とし,その各
成分量を三成分の合量を1とした場合の相対値(重量
比)で示したものである。
ない。従って,三成分の相対量を制御することにより,
Si3N4焼結体の一層の特性向上を図ることができる。即
ち,前記基本特性の条件下でかつMg,Zr,Ce成分の合量3
〜20%の条件下において,さらに各成分が図に示すよう
な三成分系三角座標(MgO,ZrO2,CeO2)において点A,B,
C,D A(0.6,0.3,0.1) B(0.6,0.1,0.3) C(0.1,0.1,0.8) D(0.1,0.8,0.1) を結ぶ直線で画された範囲内にあるとよい。この範囲内
の場合,強度,靱性,密度,耐酸化性について各90kgf/
mm2以上,6.5MPam1/2以上,96%以上,0.3mg/cm2以下の特
性が得られる。Mg,Zr,Ceの三成分の相乗的な緻密化作用
及びSi3N4柱状結晶発達作用を充分に発揮させ得る。
尚,この三角座標はMg,Zr,Ce成分を各頂点とし,その各
成分量を三成分の合量を1とした場合の相対値(重量
比)で示したものである。
本発明Si3N4焼結体の製造条件としては,例えば次の通
りである。Si3N4及びMg,Zr,Ce成分の原料粉末はBET比表
面積5m2/g以上のものを用いるとよい。Si3N4粉末はα
率が50%以上であるとよい。Mg,Zr,Ce成分の原料粉末と
しては,酸化物,又焼成過程で酸化物に変化し得るもの
例えば塩(炭酸塩等),水酸化物などを用いるとよい。
これらの配合粉末を成形した後の焼成は,非加圧(常
圧)焼結によって行ない得る。従って,複雑形状品であ
っても,高強度等の優れた特性を有するSi3N4焼結体を
簡便に製造できる。焼成温度は1500〜1800℃にするとよ
い。特に,常圧焼結後,二次焼結として雰囲気加圧焼結
を行なうとよい。前述したMg,Zr,Ce成分による相乗的な
緻密化作用をより効果的に発揮させることができる。こ
の場合,10気圧以上の窒素分圧を有する加圧雰囲気中で
行なうとよい。二次焼結における焼成温度は1700〜1900
℃にするとよい。
りである。Si3N4及びMg,Zr,Ce成分の原料粉末はBET比表
面積5m2/g以上のものを用いるとよい。Si3N4粉末はα
率が50%以上であるとよい。Mg,Zr,Ce成分の原料粉末と
しては,酸化物,又焼成過程で酸化物に変化し得るもの
例えば塩(炭酸塩等),水酸化物などを用いるとよい。
これらの配合粉末を成形した後の焼成は,非加圧(常
圧)焼結によって行ない得る。従って,複雑形状品であ
っても,高強度等の優れた特性を有するSi3N4焼結体を
簡便に製造できる。焼成温度は1500〜1800℃にするとよ
い。特に,常圧焼結後,二次焼結として雰囲気加圧焼結
を行なうとよい。前述したMg,Zr,Ce成分による相乗的な
緻密化作用をより効果的に発揮させることができる。こ
の場合,10気圧以上の窒素分圧を有する加圧雰囲気中で
行なうとよい。二次焼結における焼成温度は1700〜1900
℃にするとよい。
本発明のSi3N4焼結体は後記測定条件下で相対密度が95
%以上,好ましくは97%以上,強度80kgf/mm2以上,好
ましくは90kgf/mm2以上,靱性6MPam1/2以上,好ましく
は6MPam1/2以上,酸化増量0.30mg/cm2以下,好ましくは
0.15mg/cm2以下のものを対象とする。かかるSi3N4焼結
体は,自動車エンジン部材例えばピストン,バルブ;切
削工具;摺動部材例えばベアリングボール,熱機関部材
例えばガスタービンロータなどに好適である。
%以上,好ましくは97%以上,強度80kgf/mm2以上,好
ましくは90kgf/mm2以上,靱性6MPam1/2以上,好ましく
は6MPam1/2以上,酸化増量0.30mg/cm2以下,好ましくは
0.15mg/cm2以下のものを対象とする。かかるSi3N4焼結
体は,自動車エンジン部材例えばピストン,バルブ;切
削工具;摺動部材例えばベアリングボール,熱機関部材
例えばガスタービンロータなどに好適である。
以下,本発明の実施例を説明する。併せて比較例につい
ても述べる。
ても述べる。
実施例1 BET比表面積10m2/gのSi3N4粉末,同20m2/gのMgCO3粉
末,同14m2/gのZrO2粉末,および同13m2/gのCeO2粉末を
第1表に示す割合で秤量し,Si3N4製のポットミルおよ
び球石を用いて16時間湿式混合した。乾燥後,1500kg/cm
2の圧力で金型プレスし,1気圧の窒素雰囲気中1700℃で
2時間焼成することにより,窒化珪素焼結体No.1〜No.1
6を製造した。
末,同14m2/gのZrO2粉末,および同13m2/gのCeO2粉末を
第1表に示す割合で秤量し,Si3N4製のポットミルおよ
び球石を用いて16時間湿式混合した。乾燥後,1500kg/cm
2の圧力で金型プレスし,1気圧の窒素雰囲気中1700℃で
2時間焼成することにより,窒化珪素焼結体No.1〜No.1
6を製造した。
次に,得られた焼結体の各特性を以下の方法によって測
定,算出し,その結果も第1表に示す。
定,算出し,その結果も第1表に示す。
(a)相対密度:アルキメデス法 (b)強度:JIS-R1601 (c)破壊靱性:IS(Indentation Strength)法 (d)耐酸化性:大気中800℃で100時間放置したときの
酸化増量 第1表から明らかなように,実施例の焼結体(試料No.1
〜10)はいずれも,常圧焼結であるにも拘らず,密度,
強度及び破壊靱性について優れた値を示す。酸化増量も
実用上問題を生じないレベルである。一方,比較例の焼
結体(試料No.11〜16)については,特性が不充分であ
る。即ち,No.11〜13のように三成分のいずれかが欠如し
ている場合,緻密化が不充分となる。No.14のようにMg
量が過剰な場合,やはり緻密化が不充分となる。No.15
のようにZr量が過剰である場合耐酸化性で劣る。No.16
のようにCe量が過剰な場合,粒界ガラス相が過剰で強度
・靱性が低下する。
酸化増量 第1表から明らかなように,実施例の焼結体(試料No.1
〜10)はいずれも,常圧焼結であるにも拘らず,密度,
強度及び破壊靱性について優れた値を示す。酸化増量も
実用上問題を生じないレベルである。一方,比較例の焼
結体(試料No.11〜16)については,特性が不充分であ
る。即ち,No.11〜13のように三成分のいずれかが欠如し
ている場合,緻密化が不充分となる。No.14のようにMg
量が過剰な場合,やはり緻密化が不充分となる。No.15
のようにZr量が過剰である場合耐酸化性で劣る。No.16
のようにCe量が過剰な場合,粒界ガラス相が過剰で強度
・靱性が低下する。
実施例2 前記実施例1の焼結体(試料No.1,2,3,8,9)を更に80気
圧の窒素雰囲気中1800℃で2時間焼成することにより,
Si3N4焼結体No.17〜21を製造した。これらの焼結体の特
性を前記同様にして調べた結果を第2表に示す。
圧の窒素雰囲気中1800℃で2時間焼成することにより,
Si3N4焼結体No.17〜21を製造した。これらの焼結体の特
性を前記同様にして調べた結果を第2表に示す。
第2表から明らかなように,この二段焼結によって得ら
れた焼結体は完全に緻密化したものとなり,更に高強
度,高靱性となる。
れた焼結体は完全に緻密化したものとなり,更に高強
度,高靱性となる。
以上の如く本発明によれば,Mg,Zr,Ce成分の相乗効果に
よりSi3N4の焼結性を向上せしめて緻密化(高密度化)
でき,強度・靱性の機械的諸特性,更には耐酸化性に優
れた新規なSi3N4焼結体を開発することに成功したもの
である。又,かかる焼結体を量産性に適した製法をもっ
て提供し得たものである。
よりSi3N4の焼結性を向上せしめて緻密化(高密度化)
でき,強度・靱性の機械的諸特性,更には耐酸化性に優
れた新規なSi3N4焼結体を開発することに成功したもの
である。又,かかる焼結体を量産性に適した製法をもっ
て提供し得たものである。
特に、焼結体における重量%で、Mg2〜5%(MgO換
算)、Zr2〜5%(ZrO2換算)、Ce2〜8%(CeO2換
算)、残部Si3N4からなる窒化珪素焼結体は、焼結体の
緻密化及びSi3N4柱状晶の発達において優れている。
算)、Zr2〜5%(ZrO2換算)、Ce2〜8%(CeO2換
算)、残部Si3N4からなる窒化珪素焼結体は、焼結体の
緻密化及びSi3N4柱状晶の発達において優れている。
また、焼結体中のMgO、ZrO2、及びCeO2各成分を各頂点
とし、その各成分量を前記三成分の合量を1とした場合
の重量比で表わしているMgO、ZrO2及びCeO2の三成分系
三角座標(MgO,ZrO2,CeO2)において、各点A(0.6,0.
3,0.1)、B(0.6,0.1,0.3)、C(0.1,0.1,0.8)、D
(0.1,0.8,0.1)を結ぶ直線で画された範囲内にあり、
かつ、MgO、ZrO2及びCeO2の合量が前記焼結体における
重量%で3〜20%である窒化珪素焼結体は、焼結体の緻
密度及びSi3N4柱状晶の発達度が向上して、強度90kgf/m
m以上、靱性6.5MPam1/2以上、密度96%以上、耐酸化性
0.3mg/cm2以下の優れた特性が得られる。
とし、その各成分量を前記三成分の合量を1とした場合
の重量比で表わしているMgO、ZrO2及びCeO2の三成分系
三角座標(MgO,ZrO2,CeO2)において、各点A(0.6,0.
3,0.1)、B(0.6,0.1,0.3)、C(0.1,0.1,0.8)、D
(0.1,0.8,0.1)を結ぶ直線で画された範囲内にあり、
かつ、MgO、ZrO2及びCeO2の合量が前記焼結体における
重量%で3〜20%である窒化珪素焼結体は、焼結体の緻
密度及びSi3N4柱状晶の発達度が向上して、強度90kgf/m
m以上、靱性6.5MPam1/2以上、密度96%以上、耐酸化性
0.3mg/cm2以下の優れた特性が得られる。
また、2段焼結を行なうことにより、焼結体は一層緻密
化され、更に高強度・高靱性となる。
化され、更に高強度・高靱性となる。
尚,本発明の焼結体はSi3N4の副成分として三成分のみ
を必須とすればよく,特公昭61-40621のようにSrを必須
としないので,管理等の手間を大幅に簡略化でき,工業
的量産の見地から極めて優れる。加えて,同公報のもの
に比して,三副成分系であるにも拘らず強度及び破壊靱
性について同レベルを維持できる。しかも硬度及び耐酸
化性については優れると期待される。
を必須とすればよく,特公昭61-40621のようにSrを必須
としないので,管理等の手間を大幅に簡略化でき,工業
的量産の見地から極めて優れる。加えて,同公報のもの
に比して,三副成分系であるにも拘らず強度及び破壊靱
性について同レベルを維持できる。しかも硬度及び耐酸
化性については優れると期待される。
従って,本発明のSi3N4焼結体は,自動車エンジン部
材,耐摩耗部材,切削工具等,各種の高温高強度材料と
して広く利用できる。
材,耐摩耗部材,切削工具等,各種の高温高強度材料と
して広く利用できる。
第1図はMg,Zr及びCe成分の組成範囲(酸化物換算)を
示す三角座標図を表わす。
示す三角座標図を表わす。
Claims (4)
- 【請求項1】焼結体における重量%で、Mg0.5〜7.0%
(MgO換算)、Zr0.5〜7.0%(ZrO2換算)、Ce0.5〜10.0
%(CeO2換算)、残部Si3N4からなることを特徴とする
窒化珪素焼結体。 - 【請求項2】焼結体における重量%で、Mg2〜5%(MgO
換算)、Zr2〜5%(ZrO2換算)、Ce2〜8%(CeO2換
算)、残部Si3N4からなることを特徴とする請求項1に
記載の窒化珪素焼結体。 - 【請求項3】前記焼結体中のMgO、ZrO2、及びCeO2各成
分を各頂点とし、その各成分量を前記三成分の合量を1
とした場合の重量比で表わしているMgO、ZrO2及びCeO2
の三成分系三角座標(MgO,ZrO2,CeO2)において、 各点A(0.6,0.3,0.1)、B(0.6,0.1,0.3)、C(0.1,
0.1,0.8)、D(0.1,0.8,0.1)を結ぶ直線で画された範
囲内にあり、かつ、 MgO、ZrO2及びCeO2の合量が前記焼結体における重量%
で3〜20%であることを特徴とする請求項1又は2に記
載の窒化珪素焼結体。 - 【請求項4】2段焼結を行なったことを特徴とする請求
項1〜3に記載の窒化珪素焼結体。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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EP89116661A EP0358228B1 (en) | 1988-09-09 | 1989-09-08 | Silicon nitride sintered body |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH0274564A JPH0274564A (ja) | 1990-03-14 |
JPH0694390B2 true JPH0694390B2 (ja) | 1994-11-24 |
Family
ID=16818863
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63224764A Expired - Lifetime JPH0694390B2 (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | 窒化珪素焼結体 |
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EP (1) | EP0358228B1 (ja) |
JP (1) | JPH0694390B2 (ja) |
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JPS6016388B2 (ja) * | 1978-11-04 | 1985-04-25 | 日本特殊陶業株式会社 | 高靭性セラミック工具の製法 |
JPS5815371B2 (ja) * | 1979-11-09 | 1983-03-25 | 株式会社池貝 | 圧縮包装機 |
JPS6016390B2 (ja) * | 1980-10-20 | 1985-04-25 | 住友電気工業株式会社 | 経靭セラミック工具材料の製造方法 |
US4777822A (en) * | 1981-02-05 | 1988-10-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of hot rolling copper |
JPS57166371A (en) * | 1981-04-02 | 1982-10-13 | Sumitomo Electric Industries | Manufacture of non-oxide ceramics |
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JPS57188468A (en) * | 1982-03-09 | 1982-11-19 | Tokyo Shibaura Electric Co | Manufacture of high density silicon nitride sintered body |
JPS59146981A (ja) * | 1983-02-09 | 1984-08-23 | 日本碍子株式会社 | 窒化珪素焼結体およびその製造法 |
JPS59190272A (ja) * | 1983-04-12 | 1984-10-29 | 住友電気工業株式会社 | 窒化けい素質焼結体の製造法 |
JPS59190271A (ja) * | 1983-04-12 | 1984-10-29 | 住友電気工業株式会社 | 窒化けい素質焼結体の製造法 |
JPS6054976A (ja) * | 1983-09-02 | 1985-03-29 | 日本碍子株式会社 | 窒化珪素焼結体 |
JPS6065766A (ja) * | 1983-09-21 | 1985-04-15 | 株式会社クボタ | 窒化けい素系セラミツクの焼結法 |
US4449989A (en) * | 1983-09-26 | 1984-05-22 | Gte Laboratories Incorporated | Coated silicon nitride cutting tools |
JPS60131865A (ja) * | 1983-12-21 | 1985-07-13 | 株式会社東芝 | 窒化ケイ素セラミツクスの製造方法 |
JPS61178472A (ja) * | 1985-01-31 | 1986-08-11 | アイシン精機株式会社 | 窒化珪素焼結体の熱処理法 |
DE3662391D1 (en) * | 1985-04-08 | 1989-04-20 | Sumitomo Electric Industries | Process for preparation of sintered silicon nitride |
JPS6265976A (ja) * | 1985-09-17 | 1987-03-25 | 日本碍子株式会社 | 窒化珪素焼結体およびその製造法 |
JPS6265978A (ja) * | 1985-09-17 | 1987-03-25 | 日本碍子株式会社 | 窒化珪素焼結体およびその製造法 |
US4696778A (en) * | 1986-01-31 | 1987-09-29 | Gte Laboratories Incorporated | Process for sintering silicon nitride articles |
JPS62246865A (ja) * | 1986-04-16 | 1987-10-28 | 日本碍子株式会社 | 窒化珪素焼結体およびその製造法 |
JPS62292674A (ja) * | 1986-06-11 | 1987-12-19 | 住友電気工業株式会社 | 窒化珪素質焼結体およびその製造方法 |
JP2505179B2 (ja) * | 1986-12-16 | 1996-06-05 | 日本碍子株式会社 | 高強度常圧焼結窒化珪素焼結体およびその製造方法 |
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-
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- 1989-09-07 US US07/403,289 patent/US5049531A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-09-08 DE DE8989116661T patent/DE68906838T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-09-08 EP EP89116661A patent/EP0358228B1/en not_active Expired - Lifetime
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