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JPS62153169A - 窒化ケイ素セラミツクス焼結体 - Google Patents

窒化ケイ素セラミツクス焼結体

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Publication number
JPS62153169A
JPS62153169A JP60290718A JP29071885A JPS62153169A JP S62153169 A JPS62153169 A JP S62153169A JP 60290718 A JP60290718 A JP 60290718A JP 29071885 A JP29071885 A JP 29071885A JP S62153169 A JPS62153169 A JP S62153169A
Authority
JP
Japan
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silicon nitride
sintered body
weight
ceramic sintered
nitride ceramic
Prior art date
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Pending
Application number
JP60290718A
Other languages
English (en)
Inventor
通泰 小松
博康 大田
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Priority to EP86310058A priority patent/EP0227471B2/en
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は高温における補強劣化の小さな窒化ケイ素セラ
ミックス焼結体に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］ 窒化ケイ素を主成分とするセラミックス焼結体は１９０
０’Ｃまでの優れた耐熱性を有し、ｈつ低い熱膨張係数
のため、耐熱衝撃抵抗性も優れている等の諸特性をもつ
ことからガスタービン層、ノズル等を始め各種の高強度
耐熱部品に応用が試みられている。また金属への耐食性
がよいことから溶融金属の耐溶材料としての応用面も実
用化されている。
従来より窒化ケイ素セラミックス焼結体の焼結組成とし
ては窒化ケイ素−酸化イットリウムー駿化アルミニウム
素、窒化ケイ素−酸化イットリウムー酸化アルミニウム
ー窒化アルミニウム系、窒化ケイ素−酸化イットリウム
ー酸化アルミニウムーチタニウム、マグネシウムまたは
ジルコニウムの酸化物系等が知られているが、いずれの
焼結組成であっても特に１２００’Ｃ以上における機械
的強度が劣化することがおり高温構造材料として用いる
には必ずしも満足できるものではなかった。
［発明の目的］ 本発明者らは従来の窒化ケイ素セラミックス焼結体の酸
化アルミニウムのかわりに希土類元素の酸化物、たとえ
ば酸化イツトリウムと高融点ガラスを形成する物質を用
いれば高温、特に１３００’Ｃまでの高温における強度
劣化が改善されることを見い出した。
本発明は以上のような知見にもとづいてなされたもので
、高温における機械的強度の大きな窒化ケイ素セラミッ
クス焼結体を提供することを目的とする。
［発明の概要］ すなわち本発明の窒化ケイ素セラミックス焼結体は希土
類元素の酸化物１０重間％以下（ただしＯは含まず）と
Ｈｆ、ＴａまたはＮｂの酸化物、炭化物またはケイ化物
の群から選ばれた少なくとも一種をそれぞれ１０重量％
以下（ただしＯは含まず）と、さらに必要に応じて窒化
アルミニウム１０型組％以下（ただしＯは含まず）と、
残部は窒化ケイ素よりなるセラミックス混合物を焼成し
てなることを特徴とする。
本発明の添加成分の一つである希土類元素の醸化物とし
ては酸化イツトリウム、酸化セリウム等があげられこれ
ら希土類元素の酸化物は焼結促進剤として機能するもの
で必要に応じてそれぞれ全セラミックス混合物中の１０
重辺％以下、好ましくは５重量％以下存在させる。１０
重量％をこえると得られる焼結体の機械的強度および耐
熱衝撃性が低下することがあるので好ましくない。
本発明における他の添加成分で必る１−１ｆ、　Ｔａま
たはＮｂの酸化物、炭化物またはケイ化物は前記したよ
うに希土類元素の酸化物と高温において高融点ガラスを
形成し焼結促進剤として機能するもので、これらのうち
１種以上をそれぞれ１０重量％以下、好ましくは５重量
％以下、たとえば２重塁％存在させる。また、これらの
物質の下限は０．１〜０．５重量％が好ましい。また合
計量は１５重司％以下が好ましい。
本発明においては上記の添加成分のほかに、ざらに必要
に応じて窒化アルミニウムを１０重量％以下、好ましく
は５重量％以下存在させることができる。これは高温に
おける機械的強度を増加させるとともに焼結促進にも寄
与するものであり、特に常圧焼結を行なう場合に効果が
大きい。添加量が多すぎると耐熱衝撃性が低下し、常温
における強度が劣化するので好ましくない。
これらの焼結助剤の添加成分の合計量はセラミックス混
合物の１０〜１５重量％でおることが好ましい。
本発明は上記各組成分を所定範囲内の組成比で含む混合
物をまず所要の形状に成形し、非酸化性雰囲気中、１６
５０〜１８５０’Ｃの温度で焼結する。
ここで焼結雰囲気を窒素ガスやアルゴン等非酸化性ガス
に選ぶのは酸素を含む雰囲気では高温時に窒化ケイ素が
酸化されてＳ！Ｏｚに変換し、目的とする高温高強度等
の優れた窒化ケイ素セラミックス焼結体が得られないか
らである。なお、この焼結は常圧焼結法によっても、あ
るいはその他の焼結法、例えばホットプレス法、雰囲気
加圧、熱間静水圧焼結法（ＨＩＰ）等によっても緻密な
、かつ高温機械強度や耐熱衝撃性の優れた窒化ケイ素セ
ラミックス焼結体が得られる。
［発明の実施例］ 次に本発明を実施例によって説明する。
実施例１ ９５％がα型で平均粒子径０．８μｍの窒化ケイ素粉末
１００重量部、平均粒子径０．９μｍの酸化イツトリウ
ム粉末５重量部、平均粒子径１μｍの酸化ハフニウム粉
末２重量部よりなる混合粉末を調合し、Ｉｔ／ｃｆの圧
力でプレス成形した後、窒素ガス雰囲気中、１７５０’
Ｃ，４００ｋｇ／　ｃ＋＋ｆで６０分間ホットプレス焼
結して５０ｍｍ　Ｘ　５０ＴｌｌＴＩＩ　Ｘ厚ざ５ＩＩ
ＩＴｌｌの窒化ケイ素セラミックス焼結体（Ｓ−１）を
製造した。
また比較例として実施例１における酸化ハフニウムを同
量の酸化アルミニウムにかえたほかは実施例１と同様に
して窒化ケイ素セラミックス焼結体（Ｒ−１＞を製造し
た。
実施例２ ９５％がα型で平均粒子径０．８μｍの窒化ケイ素扮末
１００重量部、平均粒子径０．９μｍの酸化イツトリウ
ム粉末５重量部、平均粒子径１μｍの酸化ハフニウム粉
末２重量部、平均粒子径１μｍの窒化アルミニウム粉末
３重量部よりなる混合粉末を調合し、ｉｔ／　ｃｔの圧
力でプレス成形した後、窒素ガス雰囲気中、１８００’
Ｃで１２０分間常圧焼結して５０ｖｖ　Ｘ　５ｈ＋ｎ　
Ｘ厚さ５■の窒化ケイ素セラミックス焼結体（ｓ−２）
を製造した。
また比較例として実施例２における酸化ハフニウムを同
量の酸化アルミニウムにかえたほかは実施例２と同様に
して窒化ケイ素セラミックス焼結体（Ｒ−２）を製造し
た。
このようにして’ｔｌＪＮした窒化ケイ素セラミックス
焼結体について室温、１２００℃、１３００℃における
抵抗強度を測定した。・ その結果を次表に示す。
（以下余白〕 表かられかるように本発明の窒化ケイ素セラミックス焼
結体は高温、特に１３００°Ｃの高温における強度劣化
が従来のものに比べて大幅に改善されている。
［発明の効果コ 以上説明したように本発明の窒化ケイ素セラミックス焼
結体によれば１３００’Ｃまでの高温における機械的強
度が優れているので、高温構造材料として有利である。
代理人　弁理士　　則　近　憲　イ信 同　　湯山幸夫 手　　続　　補　　正　　Ｂ　　（自発）１、事イ１の
表示 特願昭６０−２９０７１８号 ２、発明の名称 窒化ケイ素セラミックス焼結体 ３、補正をする者 事１′１との関係　　　特許出願人 （３０７）株式会社　　東　芝 ４、代理人 Ｔｉ０５ 東京都港区芝浦−丁目１番１号 明細書の発明の詳細な説明の１１℃ ６、補正の内容 （１）明細書第２頁２行の「補強劣化」を「強度劣化」
と訂正する。
（２）明細書第２頁１９行の「知られているが、」を「
知られている。例えばＵ　Ｓ　Ｐ　４，４０７，９７０
は５ｉ３Ｎ４−Ｙ２Ｏ２−Ａ１２０３−ＡＩＮ系に対し
てＬｉ２０　、　ＢｅＯ、ＣａＯ、Ｖ　２０５　、　Ｈ
ｎＯ２。
ＭｏＯ３、Δ０３．の第１の酸化物の中受なくとも１種
を添加して、または第１の酸化物とＢ　　２　０　、　
　、　　）１ｇＯ、Ｔｉ０　２　　、　　Ｃｒ２　０　
３　　、　　ＣｏＯ。
Ｎｉ０　　、　２ｒ０　２　　、　　Ｎｂ２　０　５　
　、　　ＨｆＯ２、丁ａ２０５の第２の酸化物の中の少
なくとも一つを組合せたものを添加することによって高
温の酸化性雰囲気における！ａ域内的劣化少ない窒化ケ
イ素系セラミックス焼結体を開示している。
またＵＳＰ　　４．’１１２，００９にはＳｉ３　Ｎ　
４−Ｙ２０３−Ａ１２０３−ＡＩＮ−Ｔｉ０２　、　Ｍ
Ｃｌ０　。
ＺｒＯ系の高温における強度のすぐれた窒化ケイ素セラ
ミックス焼結体を開示しているしかしながらｊ と訂正する。
（３）明細書第６頁１５行のｒ（Ｓ−１）Ｊを削除する
。
（４）同頁１５行の次に下記を加入する。
「実施例２・〜５ 実施例１における酸化ハフニウムのかわりに表に示す、
酸化タンタル、醸化二オビューム、炭化ハフニウム、珪
化ハフニウムをそれぞれ同ｍ加えたほかは実施例１と同
様にして製造し　Ｉこ　。　　」 （５）同頁１６行の「比較例」を「比較例１」と訂正す
る。
（６）同頁１９行のｒ（Ｒ−１）Ｊを削除する。
（７）同頁２０行の「実施例２」を「実施例６」と訂正
する。
（８）明細±第７亘９行のｒ（Ｓ−２）Ｊを削除する。
（９）同頁１０行の「比較例」を「比較例６」と訂正し
、また「実施例２」を１実施例６」と訂正する。
（１０）同頁１１行〜１２行の「実施例２」を［実施例
６」と訂正する。
（１１）同頁１３行のｒ（Ｒ−２）ｊを削除する。
（１２）明細書第８１１行以下の表を下記のように訂正
する。
表中の抗折強度は焼結体試料から切断した３×３ｘ３０
（ｍ）のサイズの試料をクロスヘッドスピード０．０５
　ｍ／ｍｉｎ、でスパン２０ｍｍで３点曲げ強度を測定
した。また試料数４個の平均値を表に示した。Ｊ 以上

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）希土類元素の酸化物１０重量％以下（ただし０は
    含まず）と、Ｈｆ、ＴａまたはＮｂの酸化物、炭化物ま
    たはケイ化物の群から選ばれた少なくとも一種をそれぞ
    れ１０重量％以下（ただし０は含まず）と、残部は窒化
    ケイ素よりなるセラミックス混合物を焼成してなること
    を特徴とする窒化ケイ素セラミックス焼結体。
  2. （２）希土類元素の酸化物１０重量％以下（ただし０は
    含まず）と、Ｈｆ、ＴａまたはＮｂの酸化物、炭化物ま
    たはケイ化物の群から選ばれた少なくとも一種をそれぞ
    れ１０重量％以下（ただし０は含まず）と、窒化アルミ
    ニウム１０重量％以下（ただし０は含まず）と、残部は
    窒化ケイ素よりなるセラミックス混合物を焼成してなる
    ことを特徴とする窒化ケイ素セラミックス焼結体。
JP60290718A 1985-12-25 1985-12-25 窒化ケイ素セラミツクス焼結体 Pending JPS62153169A (ja)

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