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JPH0248513B2 - - Google Patents
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JPH0248513B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0248513B2
JPH0248513B2 JP60194872A JP19487285A JPH0248513B2 JP H0248513 B2 JPH0248513 B2 JP H0248513B2 JP 60194872 A JP60194872 A JP 60194872A JP 19487285 A JP19487285 A JP 19487285A JP H0248513 B2 JPH0248513 B2 JP H0248513B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sintered body
nitride powder
composite sintered
temperature
weight
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP60194872A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6256376A (en
Inventor
Kazuya Takada
Yoshihiko Numata
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.)
Tokuyama Corp
Original Assignee
Tokuyama Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokuyama Corp filed Critical Tokuyama Corp
Priority to JP60194872A priority Critical patent/JPS6256376A/en
Publication of JPS6256376A publication Critical patent/JPS6256376A/en
Publication of JPH0248513B2 publication Critical patent/JPH0248513B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(産業上の利用分野) 本発明は窒化アルミニウムと窒化ホウ素を含有
する高密度が複合焼結体の製造方法に関する。 (従来の技術及び発明が解決しようとする問題
点) 窒化ケイ素や炭化ケイ素などのいわゆる非酸化
物系セラミツクスは、高温高強度材料として最近
特に注目されているセラミツクスであるが、これ
の焼結体は一旦焼結すると、後加工による任意形
状の付与は非常に困難となり、この問題が実用上
のひとつの大きな難点とされている。このため酸
化物では最近ガラスの中に微細な雲母の結晶を多
数析出させたガラスセラミツクスや、天然又は合
成雲母の粉末をホツトプレスして得られるいわゆ
るマイカセラミツクスが開発されている。これら
のセラミツクスは普通工具で切削、研削可能なマ
シーナブルセラミツクスであり、セラミツクスの
加工性を改良したものとして有用なものである。
また非酸化性セラミツクスの中では六方晶の窒化
ホウ素が層状黒鉛構造であることからその焼結体
は普通工具で切削、研削が可能であり古くから実
用化されている。しかしながら、前記の各種マシ
ーナブルセラミツクスは易加工性であるという長
所はあるが、反面“やわらかい”、“弱い”という
根本的な欠点を有しており、セラミツクスとして
広汎に利用されるという状況にはなつていない。 本発明者等は非酸化物系のマシーナブルセラミ
ツクスについて鋭意研究した結果、窒化アルミニ
ウム、窒化ホウ素及び周期律表第a族金属又は
第a族金属より選ばれた少くとも一種の金属化
合物からなる新規な複合焼結体を開発し既に提案
した。(特開昭60−195059号公報)該複合焼結体
は機械的破断面が多角形状の結晶粒が緊密に充填
され、その充填された粒子の粒界面の一部又は全
部に薄層状の結晶粒が介在した状態で構成された
焼結体で、普通工具によつて高速切削が可能であ
り、しかも曲げ強度が組成によつては35Kg/mm2
上と、高強度セラミツクス並みの強さを有する画
期的なセラミツクスである。本発明者等は該複合
焼結体の製造方法について鋭意研究した結果、窒
化アルミニウム粉末、窒化ホウ素粉末および周期
律表第a族金属又は第a族金属より選ばれた
少なくとも1種の金属化合物の混合粉末を焼成し
て複合焼結体を得るに際し、該複合焼結体の形状
に応じて特定温度領域に於ける平均昇温速度を調
節する事が、該複合焼結体の均質性に著しく影響
を及ぼす事を見出し、本発明を完成するに到つ
た。 (問題を解決するための手段) 即ち、本発明は窒化アルミニウム粉末、窒化ホ
ウ素粉末及び周期律表第a族金属又は第a族
金属より選ばれた少なくとも1種の金属又は金属
化合物を含む混合粉末を焼成して複合焼結体を得
るに際し、少なくとも1400〜1750℃の温度領域に
於ける平均速度R(単位:℃/分)が、下記式0.1
S/V≦R≦2.0×S/V(但し、Sは複合焼結体の表 面積(単位:cm2)、Vは複合焼結体の体積(単
位:cm3)を満足するように昇温する事を特徴とす
る複合焼結体の製造方法である。 本発明で使用される窒化アルミニウム粉末は何
ら制限されるものではなく、いかなるものでも採
用することができる。本発明の方法により、ち密
な複合焼結体を得る場合は、原料の窒化アルミニ
ウム粉末の平均粒子径(遠心式粒度分布測定装
置、例えば堀場製作所製のCAPA500などで測定
した凝集粒子の平均粒径を言う)は5μm以下であ
ることが好ましい。好適には3μm以下、最も好適
には2μm以下の粉末が採用される。特に3μm以下
の粒子を70容量%以上含む粉末が好適である。ま
た、高熱伝導性の複合焼結体を得る場合はAlN
の含有量(AlN粉末の窒素の含有量から計算さ
れる)は90重量%以上の窒化アルミニウム粉末が
好適に採用され、更には94重量%以上、また、さ
らに好適には97重量%以上の粉末が採用される。 また高熱伝導性の複合焼結体を得る場合は、酸
素含有量が3重量%以下、好ましくは1.5重量%
以下の窒化アルミニウム粉末を用いることが好ま
しい。 本発明に於いて好適に使用される窒化アルミニ
ウム粉末としては、平均粒子径が2μm以下の粉末
で、3μm以下の粒子を70容量%以上含み、酸素含
有量が3.0重量%以下、且つ窒化アルミニウム組
成をAlNとするとき含有する陽イオン不純物が
0.5重量%以下である窒化アルミニウム粉末であ
る。このような窒化アルミニウム粉末を用いた場
合は、得られる複合焼結体の熱伝導率の向上と共
に高温での機械的強度の低下を抑制することがで
きるために本発明で好適に使用される。就中、平
均粒子径が2μm以下の粉末で、3μm以下の粒子を
70容量%以上含み、酸素含有量が1.5重量%以下、
且つ窒化アルミニウム組成をAlNとするとき含
有する陽イオン不純物が0.3重量%以下である窒
化アルミニウム粉末を用いた場合には、得られた
複合焼結体の熱伝導率の向上と高温での機械的強
度の低下の抑制効果とが著しいため、本発明では
特に好適に使用される。 前記窒化アルミニウム粉末の製法は特に限定さ
れず公知の方法が採用できる。 前記窒化ホウ素粉末も特に限定されずいかなる
ものも使用することが出来る。一般に好適に使用
される代表的なものを例示すれば次の通りであ
る。 一般に好適に使用される窒化ホウ素粉末は、窒
化ホウ素の純度が99.0重量%以上で、平均粒子径
が5μm以下のものである。また該窒化ホウ素粉末
の製法も特に限定されず公知の方法が採用出来
る。 また、前記周期律表第a族金属及び第a族
金属から選ばれた少くとも一種の金属又は金属化
合物(以下、単に焼結助剤と呼ぶこともある。)
は特に限定されず公知のものを使用出来る。特に
好適に使用される代表的なものを例示すると次の
通りである。該周期律表第a族からなる金属と
しては一般にベリリウム、カルシウム、ストロン
チウム、バリウム等が好適である。また周期律表
第a族からなる金属としてはイツトリウム又は
ランタン族金属が好適に使用され、より具体的に
挙げればイツトリウム、ランタン、セリウム、プ
ラセオジム、ネオジム、プロメシウム、サマリウ
ム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、
ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリ
ウム、イツテルビウム、ルテチウム等、特にイツ
トリウム、ランタン、セリウム、ネオジム等が好
適である。これらの周期律表第a族又は第a
族よりなる金属化合物は特に限定されず窒化アル
ミニウム粉末及び/又は窒化ホウ素粉末の焼結助
剤として公知の前記金属化合物が使用出来る。一
般には例えば硝酸塩、炭酸塩、アルミン酸塩、ハ
ロゲン化物、酸化物等の化合物が好適に使用され
る。 また本発明の複合焼結体を構成する各成分の組
成比は該複合焼結体に要求される性状に応じて広
い範囲から選択できる。一般には、例えば窒化ア
ルミニウム粉末を60〜95重量部、好ましくは70〜
90重量部に対して、窒化ホウ素粉末を5〜40重量
部、好ましくは10〜30重量部の範囲で選べば良
い。また、周期律表第a族金属及び第a族金
属より選ばれた少なくとも一種の金属又は金属化
合物の添加量は、後述する焼成時の昇温速度との
かね合いで選べば良いが、通常窒化アルミニウム
粉末と窒化ホウ素粉末との合計量に対し、該金属
の最高原子価の酸化物に換算して0.01〜10重量
%、好ましくは0.05〜5重量%含まれるように添
加するのが良い。尚焼結助剤は必らずしも窒化ア
ルミニウム粉末又は窒化ホウ素粉末に添加する必
要はなく、予め窒化アルミニウム粉末又は窒化ホ
ウ素粉末の製造時に焼結助剤が含まれるように該
粉末の製造原料中に混合しても良い。 勿論、前記原料以外に結合剤、解膠剤、可塑剤
等の添加混合は必要に応じて適宜採用することが
できる。 本発明における前記窒化アルミニウム粉末、窒
化ホウ素粉末及び焼結助剤との混合は特に限定さ
れず、乾式混合であつても湿式混合であつてもよ
い。特に好適な実施態様は湿式混合すなわち液体
分散媒体を使用する湿式状態での混合である。該
液体分散媒体は特に限定されず、一般に使用され
る水、アルコール類、炭化水素類またはこれらの
混合物が好適に使用される。特に工業的に最も好
適に採用されるのは、メタノール、エタノール、
ブタノールなどの炭素原子数4以下の低級アルコ
ール類である。 また、前記の混合に使用する湿式混合装置とし
ては、特に限定されず公知のものが使用される
が、特に純度の高い窒化アルミニウム粉末及び窒
化ホウ素粉末の混合に使用する場合には、材質に
基因する不純物成分を生じないものを選ぶのが好
ましい。例えば、材質としては窒化アルミニウム
自身あるいはポリエチレン、ポリウレタン、ナイ
ロンなどのプラスチツク材料あるいはこれらで被
覆された材質などを選定すればよい。 本発明における焼成の具体的な態様としては、
前記窒化アルミニウム粉末と窒化ホウ素粉末に焼
結助剤を添加した混合粉末を適当な成形手段、例
えば乾式プレス法、ラバープレス、押出し法、射
出法、ドクターブレードシート成形法などによつ
て目的の形状に成形した後これを適当なるつぼ、
サヤ材などの上に設置して真空又は大気圧の非酸
化性雰囲気下、例えば、窒素ガス、ヘリウムガ
ス、アルゴンガス等の雰囲気下、あるいは2〜
100気圧程度の窒素ガス加圧下に高温で焼成する
方法が挙げられる。あるいは前記混合粉末を直
接、20〜500Kg/cm2程度の機械的圧力を加えつつ真
空又は大気圧の非酸化性雰囲気下あるいは2〜
100気圧程度の窒素ガス加圧下、高温で焼成する
方法が採用される。焼成温度としては真空又は大
気圧の非酸化性雰囲気の場合は、1750〜2100℃好
ましくは1800〜2050℃の温度が好適に採用され2
〜100気圧の窒素ガス加圧下では1750〜2400℃好
ましくは1800〜2300℃の温度が好適に採用され
る。尚、本発明に於ける温度は、混合粉末を入れ
た黒鉛るつぼの表面を放射温度計により測定し、
黒鉛るつぼ内のガス温度を示すように補償した値
である。 該焼成の際の焼成条件として最も重要なものは
昇温速度であり、特に1400〜1750℃の温度範囲の
平均昇温速度R(単位:℃/分)が0.1×S/V≦R ≦2.0×S/V好ましくは0.2×S/V≦R≦1.5×S/
V (但し、Sは複合焼結体の表面積(単位:cm2)、V
は複合焼結体の体積(単位:cm3))満足するよう
に昇温する事が肝要である。 とりわけ、複合焼結体のS/Vが4以下であるよ うな場合、上記条件を満足するように焼成を行な
う事は、非常に良好な結果をもたらす。 ここで、複合焼結体の表面積S及び体積Vと
は、目的とする組成の複合焼結体が理論密度まで
完全に緻密化したと仮定した場合の形状に対して
求めた値である。現実の焼結体密度は、理論密度
よりは小さい事が普通であるから、平均昇温速度
を決定する際には予め理論密度に達した場合の複
合焼結体の最終形状を想定し、これを基に、S及
びVを算出するのが良い。 上記の平均昇温速度が速過ぎると、焼結の際の
粒子が粒成長しつつ気孔が粒界を通つて抜け出す
速度と粒成長による粒内への気孔封じ込みの速度
との間のバランスがとれず、緻密かつ均一な焼結
体とする事が難しい。また、平均昇温速度が速過
ぎると被焼成物の表面と内部の温度差が大きくな
る為、焼結助剤として添加した酸化物などが複合
焼結体の内部に偏在しがちになる等、均一な焼結
体を得る上で好ましくない。この様な悪影響は、
一般に複合焼結体のS/Vが小さい程大きくなり、 特にS/Vが4以下の場合に顕著となる。 逆に、平均昇温速度が遅過ぎると、緻密化が充
分に進行する以前に焼結助剤が揮散してしまい、
緻密な焼結体が得られない傾向がある。 尚、上記の平均昇温速度は、添加される焼結助
剤の種類及び量に応じて最適な範囲がある為、焼
結助剤に応じて適宜決定する事が望ましい。 更に、焼結助剤の種類と添加量が同じ場合に
は、一般には常圧焼結又はガス圧下焼結の場合の
方がホツトプレス焼結の場合より上記の平均昇温
速度を高目に設定するのが良い。 昇温速度の決定に於いて肝要な事は、昇温の過
程での焼結助剤の過度の揮散が無く、また焼結後
には焼結助剤成分が偏在することのないような昇
温条件を選定する事である。 上記の昇温の方法としては、1400〜1750℃の温
度範囲で単一の昇温速度を設定する事が工業的に
は好ましいが、その他にも複数段の速度勾配或い
は連続的に変化する速度勾配をもつ昇温プログラ
ムを設定することも可能である。 また、1400℃に達する迄の昇温速度は特に制限
されず、どの様な昇温速度であつても良い。しか
し、工業的な生産性の見地から、一般には前記し
た平均昇温速度より速くすることによつて全体の
焼成時間を短縮する事が好ましい。 一方、1750℃から焼成温度に更に昇温する必要
のある場合の昇温速度も特に制限されないが、一
般には前記の平均昇温速度を維持する事が望まし
い。 さて、この様にして昇温した後、引き続き、好
ましくは1750〜2400℃の焼成温度で焼成を行な
う。焼成時間は、焼成温度、焼結助剤の種類と
量、及び平均昇温速度によつて異なるが、通常は
30分〜72時間、好ましくは3時間〜24時間の範囲
から選択される。また、前述した複合焼結体の
S/Vが小さい程、一般に焼成時間は長くすること が好ましく、複合焼結体のS/Vが極端に小さい場 合には、上記範囲より更に長い焼成時間を要する
こともある。 (効果) 本発明の方法により得られた複合焼結体は、高
密度で高熱伝導性を示し、また機械的強度にも優
れ、さらに普通工具による切削加工が可能である
という特徴も有している。 該窒化アルミニウム粉末及び窒化ホウ素粉末に
特定の焼結助剤を加えた系で、このような高密度
で高熱伝導性を有する複合焼結体の得られる昇温
速度条件が、上述の如く複合焼結体の表面積を体
積で割つた値と極めて簡潔な式によつて関係づけ
られる事は、本発明者等が数多くの実験結果を詳
細に検討して初めて明らかになつた事であり、従
来公知の技術からは到底予測できなかつた事であ
る。 従来、複合焼結体の大きさ、形状等が変化した
場合、これを焼成する為の昇温速度条件は試行錯
誤により求める以外に方法が無かつた事を思え
ば、本発明により予め最適な昇温速度条件を設定
できる事は画期的で、その工業的価値は誠に多大
である。 本発明の製造方法により得られる複合焼結体
は、従来六方晶窒化ホウ素焼結体が用いられてい
た用途分野に於いて、特に制限されず使用し得
る。また、本発明で得られた複合焼結体は、従来
公知のマシナブルセラミツクスの用途分野で好適
に用いられるのは勿論の事、前述のとおり、機械
的強度にも優れているという特徴を有するため、
従来のマシナブルセラミツクスを用いる事のでき
なかつた全く新しい用途分野、とりわけ強度を要
求される機械部品等にも用いる事ができる。上記
の複合焼結体の用途を具体的に挙げれば、電気絶
縁性と熱伝導性の特性を生かした半導体基板やヒ
ートシンク:耐食性、耐熱性及び強度の特性を生
かしてルツボ、ボート、パイプ、バルブ、治具等
に好適に使用される。また、機械加工性、強度、
潤滑性等の特性を利用して軸受、案内面等に好適
に用いられ、更に、プラスチツク等の射出成型用
の型としても用いられる。 以下、実施例によつて本発明を具体的に例示す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。 実施例 1 平均粒子径が1.31μmで3μm以下の粒子が90容
量%を占め、且つ表1に示す組成の窒化アルミニ
ウム粉末80重量部と、平均粒子径2.5μmで5μm以
下の粒子の割合が95容量%で且つ純度が99.5%の
六方晶窒化ホウ素粉末20重量部、及びカルシウム
アルミネート(3CaO・Al2O3)0.2重量部とを、
ナイロン製ポツトとナイロンコーテイングしたボ
ールを用い、エタノールを分散媒体として均一に
ボールミル混合した。 得られた混合粉末を乾燥した後、約1000gを、
六方晶窒化ホウ素粉末を内壁にコーテイングした
内径100mmの黒鉛型に入れ、200Kg/cm2で一軸加圧
しつつ、約1気圧の窒素ガス中で、2000℃の温度
で18時間焼成した。 尚、得られる複合焼結体の理論密度は、窒化ア
ルミニウム及び六方晶窒化ホウ素のそれぞれの理
論密度3.26g/cm3及び2.27g/cm3を用いて、3.00g/
cm3と計算される。複合焼結体が理論密度に達した
とすれば、その外寸は100mmφ×42mmとなるから、
S/Vの値は0.88となる。そこで、1400℃から2000 ℃迄の昇温速度を1℃/minとし、室温から1400
℃迄は5℃/minで昇温した。 降温速度は2℃/minとし、室温に冷却後、焼
結体を取り出した。焼結体の外寸は、100mmφ×
43mmであつた。 表1 窒化アルミニウム粉末分析値 AlN含有量 97.8% 元 素 含有量 Mg <5(ppm) Cr 21( 〃 ) Si 125( 〃 ) Zn 9( 〃 ) Fe 20( 〃 ) Cu <5( 〃 ) Mn 5( 〃 ) Ni 27( 〃 ) Ti <5( 〃 ) Co <5( 〃 ) Al 64.8(wt%) N 33.4( 〃 ) O 1.1( 〃 ) C 0.11( 〃 ) 得られた焼結体は白色で、密度は2.96g/cm3
あつた。また、この焼結体を切断したところ、内
部まで白色でムラのない事が判つた。また、荷電
粒子放射化分析によつて酸素量を測定したとこ
ろ、0.4重量%であつた。この焼結体からホツト
プレス軸に垂直な方向及び平行な方向にスパンを
とれるように約3mm角の柱状試験片を切り出し、
1500番のサンドペーパー仕上げをして、クロスヘ
ツドスピード0.5mm/minスパン20mmの3点曲げ
強度を測定した。その結果、ホツトプレス軸に垂
直な方向にスパンをとつた場合の平均強度は38
Kg/mm2、ホツトプレス軸に平行な方向にスパンを
とつた場合の平均強度は18Kg/mm2であつた。 また、同じ焼結体から直径約10mm、厚さ2.5mm
の円板状試料を切り出し、室温における熱伝導率
をレーザーフラツシユ法で求めたところ、ホツト
プレス軸に垂直な方向は100W/m.k、ホツトプ
レス軸に平行な方向は85W/m.Kであつた。 更に、得られた複合焼結体の加工性を調べたと
ころ、超硬ドリルによる穿孔、超硬バイトによる
高速切削のいずれも容易に行なえ、快削性である
事が判つた。 比較例 1 実施例1に於いて、1400℃から2000℃迄の昇温
速度を5℃/min.に変えた以外は実施例1と同
様にして実施した。 得られた焼結体の外観は実施例1で得られた焼
結体と同様のものであつたが、切断して内部を調
べたところ、外側5mm程度は白いものの、その内
側は黒色である事が判つた。 X線マイクロアナライザによる分析の結果、複
合焼結体の黒色の部分は、白色の部分に較べて
Caが多い事が判り、焼結助剤が焼結体の内部に
偏在した為に黒色になつたものと推察された。 また、荷電粒子放射化分析によつて酸素量を測
定したところ、白色の部分は0.5重量%であつた
のに対し、黒色の部分は1.5重量%と、かなり多
かつた。また、実施例1と同様にして3点曲げ強
度を測定したところ、ホツトプレス軸に垂直な方
向にスパンをとつた場合は23Kg/mm2であつた。 更に、熱伝導率を測定した結果、白色の部分
は、82W/m.Kであつたのに対し、黒色の部分は
45W/m.Kと低い事が判り、複合焼結体の黒色の
部分は、偏在した焼結助剤及び酸素の為に、単に
着色したのみでなく、物性も劣つている事が判つ
た。 実施例 2 実施例1に於いて得た混合粉末を乾燥した後、
約250gを実施例1と同様の黒鉛型に入れ、200
Kg/cm2で一軸加圧しつつ約1気圧の窒素ガス中で
1900℃の温度で6時間焼成した。 得られる複合焼結体が理論密度に達したとすれ
ば、その外寸は100mmφ×11mmとなるから、S/Vの 値は2.2となる。そこで、室温から1400℃迄の昇
温速度は10℃/minとし、1400℃から1900℃迄の
昇温速度として表2に示した種々の値を採用し
た。焼成後、実施例1と同様にして取り出した焼
結体の外寸は、100mmφ×11mmであつた。得られ
た複合焼結体の性質を表2に併せて示した。尚、
No.4は比較例である。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a method for manufacturing a high-density composite sintered body containing aluminum nitride and boron nitride. (Prior art and problems to be solved by the invention) So-called non-oxide ceramics such as silicon nitride and silicon carbide are ceramics that have recently attracted particular attention as high-temperature, high-strength materials. Once sintered, it becomes extremely difficult to give it a desired shape through post-processing, and this problem is considered to be one of the major practical difficulties. For this reason, in the field of oxides, glass ceramics in which many fine mica crystals are precipitated in glass, and so-called mica ceramics obtained by hot-pressing natural or synthetic mica powder have recently been developed. These ceramics are machinable ceramics that can be cut and ground with ordinary tools, and are useful as ceramics with improved workability.
Furthermore, among non-oxidizing ceramics, hexagonal boron nitride has a layered graphite structure, so its sintered body can be cut and ground with ordinary tools, and has been in practical use for a long time. However, although the above-mentioned various machinable ceramics have the advantage of being easy to process, they also have fundamental drawbacks such as being "soft" and "weak", so they cannot be widely used as ceramics. I'm not used to it. As a result of intensive research on non-oxide-based machinable ceramics, the present inventors discovered a novel material consisting of aluminum nitride, boron nitride, and at least one metal compound selected from Group A metals or Group A metals of the periodic table. We have already developed and proposed a composite sintered body. (Japanese Unexamined Patent Publication No. 195059/1983) The composite sintered body is tightly packed with crystal grains whose mechanical fracture surfaces are polygonal, and thin layered crystals are formed on part or all of the grain interface of the packed particles. It is a sintered body composed of grains, which can be cut at high speed with ordinary tools, and has a bending strength of 35 kg/mm 2 or more depending on the composition, which is comparable to high-strength ceramics. It is a revolutionary ceramic with As a result of intensive research into the manufacturing method of the composite sintered body, the present inventors found that aluminum nitride powder, boron nitride powder, and at least one metal compound selected from Group A metals or Group A metals of the periodic table. When firing a mixed powder to obtain a composite sintered body, adjusting the average heating rate in a specific temperature range depending on the shape of the composite sintered body can significantly improve the homogeneity of the composite sintered body. The present invention was completed based on the findings that (Means for solving the problem) That is, the present invention provides a mixed powder containing aluminum nitride powder, boron nitride powder, and at least one metal or metal compound selected from Group A metals or Group A metals of the periodic table. When obtaining a composite sintered body by firing, the average speed R (unit: °C/min) in the temperature range of at least 1400 to 1750 °C is determined by the following formula 0.1
S/V≦R≦2.0×S/V (where, S is the surface area of the composite sintered body (unit: cm 2 ), and V is the volume of the composite sintered body (unit: cm 3 ). This is a method for producing a composite sintered body, which is characterized by In order to obtain a composite sintered body, the average particle size of the raw material aluminum nitride powder (mean particle size of aggregated particles measured with a centrifugal particle size distribution analyzer, such as Horiba's CAPA500) must be 5 μm or less. Preferably, the powder is 3 μm or less, most preferably 2 μm or less. Particularly suitable is a powder containing 70% by volume or more of particles of 3 μm or less. AlN if you want to get the body
Aluminum nitride powder with a nitrogen content (calculated from the nitrogen content of the AlN powder) of 90% by weight or more is preferably used, more preferably 94% by weight or more, and even more preferably 97% by weight or more. will be adopted. In addition, when obtaining a composite sintered body with high thermal conductivity, the oxygen content is 3% by weight or less, preferably 1.5% by weight.
It is preferable to use the following aluminum nitride powder. The aluminum nitride powder preferably used in the present invention has an average particle diameter of 2 μm or less, contains 70% by volume or more of particles of 3 μm or less, has an oxygen content of 3.0% by weight or less, and has an aluminum nitride composition. When is AlN, the cationic impurity contained is
Aluminum nitride powder containing 0.5% by weight or less. When such aluminum nitride powder is used, it is preferably used in the present invention because it can improve the thermal conductivity of the resulting composite sintered body and suppress a decrease in mechanical strength at high temperatures. In particular, powders with an average particle diameter of 2 μm or less, and particles of 3 μm or less
Contains 70% by volume or more, oxygen content 1.5% by weight or less,
In addition, when using aluminum nitride powder containing cationic impurities of 0.3% by weight or less when the aluminum nitride composition is AlN, the thermal conductivity of the obtained composite sintered body is improved and the mechanical properties at high temperatures are improved. Since it has a remarkable effect of suppressing a decrease in strength, it is particularly preferably used in the present invention. The method for producing the aluminum nitride powder is not particularly limited, and any known method can be used. The boron nitride powder is not particularly limited, and any powder can be used. Typical examples that are generally suitably used are as follows. Generally, the boron nitride powder preferably used has a boron nitride purity of 99.0% by weight or more and an average particle size of 5 μm or less. Further, the method for producing the boron nitride powder is not particularly limited, and any known method can be employed. Further, at least one metal or metal compound selected from the group a metals and group a metals of the periodic table (hereinafter sometimes simply referred to as a sintering aid).
is not particularly limited, and any known material can be used. Typical examples that are particularly preferably used are as follows. Generally, beryllium, calcium, strontium, barium, etc. are suitable as the metal of Group a of the periodic table. Yttrium or lanthanum group metals are preferably used as metals belonging to group a of the periodic table. More specifically, yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium,
Dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, etc., particularly yttrium, lanthanum, cerium, neodymium, etc. are suitable. These periodic table group a or group a
The metal compound of the group is not particularly limited, and the metal compounds known as sintering aids for aluminum nitride powder and/or boron nitride powder can be used. In general, compounds such as nitrates, carbonates, aluminates, halides, and oxides are preferably used. Further, the composition ratio of each component constituting the composite sintered body of the present invention can be selected from a wide range depending on the properties required of the composite sintered body. Generally, for example, 60 to 95 parts by weight of aluminum nitride powder, preferably 70 to 95 parts by weight,
Based on 90 parts by weight, the amount of boron nitride powder may be selected in the range of 5 to 40 parts by weight, preferably 10 to 30 parts by weight. In addition, the amount of at least one metal or metal compound selected from group a metals and group a metals of the periodic table may be selected in consideration of the temperature increase rate during firing, which will be described later, but it is usually nitrided. It is preferable to add the powder in an amount of 0.01 to 10% by weight, preferably 0.05 to 5% by weight, calculated as the highest valence oxide of the metal, based on the total amount of aluminum powder and boron nitride powder. It should be noted that the sintering aid does not necessarily have to be added to the aluminum nitride powder or boron nitride powder, and the raw materials for the production of the aluminum nitride powder or boron nitride powder should be prepared in advance so that the sintering aid is included in the production of the aluminum nitride powder or boron nitride powder. It may be mixed inside. Of course, in addition to the above-mentioned raw materials, binders, peptizers, plasticizers, and the like may be added and mixed as necessary. The mixing of the aluminum nitride powder, boron nitride powder, and sintering aid in the present invention is not particularly limited, and may be dry mixing or wet mixing. A particularly preferred embodiment is wet mixing, ie mixing in the wet state using a liquid dispersion medium. The liquid dispersion medium is not particularly limited, and commonly used water, alcohols, hydrocarbons, or mixtures thereof are preferably used. In particular, methanol, ethanol,
Lower alcohols having 4 or less carbon atoms, such as butanol. In addition, the wet mixing device used for the above mixing is not particularly limited and any known device may be used. However, when used for mixing particularly high purity aluminum nitride powder and boron nitride powder, It is preferable to choose one that does not produce any impurity components. For example, the material may be aluminum nitride itself, a plastic material such as polyethylene, polyurethane, nylon, or a material coated with these materials. Specific aspects of firing in the present invention include:
The mixed powder obtained by adding a sintering aid to the aluminum nitride powder and boron nitride powder is formed into the desired shape by an appropriate molding method, such as dry pressing, rubber pressing, extrusion, injection, doctor blade sheet molding, etc. After molding it into a suitable crucible,
Place it on top of pod wood, etc., under a non-oxidizing atmosphere of vacuum or atmospheric pressure, for example, under an atmosphere of nitrogen gas, helium gas, argon gas, etc.
One example is a method of firing at high temperature under nitrogen gas pressure of about 100 atmospheres. Alternatively, the mixed powder may be directly applied in a non-oxidizing atmosphere at vacuum or atmospheric pressure while applying mechanical pressure of about 20 to 500 kg/ cm2 , or
The method used is firing at high temperatures under nitrogen gas pressure of about 100 atmospheres. In the case of a non-oxidizing atmosphere of vacuum or atmospheric pressure, the firing temperature is preferably 1750 to 2100°C, preferably 1800 to 2050°C.
Under nitrogen gas pressure of ~100 atmospheres, a temperature of 1750 to 2400°C, preferably 1800 to 2300°C is suitably employed. The temperature in the present invention is determined by measuring the surface of the graphite crucible containing the mixed powder using a radiation thermometer.
This is a value compensated to indicate the gas temperature inside the graphite crucible. The most important firing condition during the firing is the temperature increase rate, especially when the average temperature increase rate R (unit: °C/min) in the temperature range of 1400 to 1750 °C is 0.1 × S / V ≦ R ≦ 2.0 ×S/V preferably 0.2×S/V≦R≦1.5×S/
V (However, S is the surface area of the composite sintered body (unit: cm 2 ), V
It is important to raise the temperature so as to satisfy the volume of the composite sintered body (unit: cm 3 ). Particularly, when the S/V of the composite sintered body is 4 or less, performing firing to satisfy the above conditions brings about very good results. Here, the surface area S and volume V of the composite sintered body are values determined for the shape assuming that the composite sintered body having the target composition is completely densified to the theoretical density. The actual density of a sintered body is usually smaller than the theoretical density, so when determining the average temperature increase rate, assume in advance the final shape of the composite sintered body when the theoretical density is reached, and It is better to calculate S and V based on . If the above average temperature increase rate is too fast, the balance between the rate at which pores escape through grain boundaries while grains grow during sintering and the rate at which pores are confined within the grains due to grain growth will be affected. It is difficult to form a dense and uniform sintered body. In addition, if the average temperature increase rate is too fast, the temperature difference between the surface and the inside of the object to be fired will increase, and oxides added as sintering aids will tend to be unevenly distributed inside the composite sintered body. This is not preferable in obtaining a uniform sintered body. This kind of negative impact is
Generally, the smaller the S/V of the composite sintered body, the larger the S/V becomes, especially when the S/V is 4 or less. On the other hand, if the average temperature increase rate is too slow, the sintering aid will volatilize before densification has sufficiently progressed.
There is a tendency that a dense sintered body cannot be obtained. Note that the above-mentioned average temperature increase rate has an optimum range depending on the type and amount of the sintering aid added, so it is desirable to appropriately determine it depending on the sintering aid. Furthermore, when the type and amount of sintering aids are the same, the above average temperature increase rate is generally set higher for normal pressure sintering or gas pressure sintering than for hot press sintering. It's good to do that. In determining the temperature increase rate, it is important to ensure that the temperature is raised so that there is no excessive volatilization of the sintering aid during the temperature increase process, and that the sintering aid component is not unevenly distributed after sintering. It is about selecting the conditions. As for the above heating method, it is industrially preferable to set a single heating rate in the temperature range of 1,400 to 1,750°C, but there are also other methods such as multiple speed gradients or continuously changing speeds. It is also possible to set up a heating program with a gradient. Further, the rate of temperature increase until reaching 1400°C is not particularly limited, and any rate of temperature increase may be used. However, from the standpoint of industrial productivity, it is generally preferable to shorten the overall firing time by increasing the temperature increase rate faster than the above-mentioned average rate. On the other hand, when it is necessary to further raise the temperature from 1750° C. to the firing temperature, the rate of temperature increase is not particularly limited, but it is generally desirable to maintain the above-mentioned average rate of temperature increase. Now, after raising the temperature in this manner, firing is then preferably performed at a firing temperature of 1750 to 2400°C. Firing time varies depending on firing temperature, type and amount of sintering aid, and average heating rate, but usually
The time period is selected from the range of 30 minutes to 72 hours, preferably 3 hours to 24 hours. In addition, the smaller the S/V of the composite sintered body mentioned above, the longer the firing time is generally preferable. If the S/V of the composite sintered body is extremely small, the firing time is longer than the above range. Sometimes it takes. (Effects) The composite sintered body obtained by the method of the present invention exhibits high density and high thermal conductivity, and also has excellent mechanical strength and can be cut with ordinary tools. There is. As mentioned above, the heating rate conditions for producing a composite sintered body with high density and high thermal conductivity are determined by the system in which a specific sintering aid is added to the aluminum nitride powder and boron nitride powder. The fact that the surface area of a solid body is related to the value divided by its volume by an extremely simple formula was only revealed by the present inventors after a detailed study of numerous experimental results, and it was not previously known. This was something that could not have been predicted from the current technology. Conventionally, when the size, shape, etc. of a composite sintered body changes, the only way to determine the heating rate conditions for firing it is through trial and error. Being able to set the heating rate conditions is revolutionary, and its industrial value is truly enormous. The composite sintered body obtained by the manufacturing method of the present invention can be used without particular limitation in fields of application in which hexagonal boron nitride sintered bodies have conventionally been used. In addition, the composite sintered body obtained by the present invention is not only suitable for use in the field of conventionally known machinable ceramics, but also has excellent mechanical strength as described above. For,
It can also be used in completely new fields of application where conventional machinable ceramics could not be used, particularly in mechanical parts that require strength. Specific uses of the above composite sintered bodies include semiconductor substrates and heat sinks that take advantage of their electrical insulation and thermal conductivity properties; crucibles, boats, pipes, and valves that take advantage of their corrosion resistance, heat resistance, and strength properties. , jigs, etc. In addition, machinability, strength,
Utilizing its lubricity and other properties, it is suitably used for bearings, guide surfaces, etc., and is also used as molds for injection molding of plastics and the like. EXAMPLES The present invention will be specifically illustrated below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Example 1 Particles with an average particle size of 1.31 μm and 3 μm or less accounted for 90% by volume, and 80 parts by weight of aluminum nitride powder had the composition shown in Table 1, and the ratio of particles with an average particle size of 2.5 μm and 5 μm or less was 95% by weight. 20 parts by weight of hexagonal boron nitride powder with a purity of 99.5% by volume and 0.2 parts by weight of calcium aluminate (3CaO Al 2 O 3 ),
Using a nylon pot and a nylon-coated ball, the mixture was uniformly mixed in a ball mill using ethanol as a dispersion medium. After drying the obtained mixed powder, about 1000g
Hexagonal boron nitride powder was placed in a graphite mold with an inner diameter of 100 mm and coated on the inner wall, and the mold was fired at a temperature of 2000°C for 18 hours in nitrogen gas at about 1 atm while being uniaxially pressurized at 200 Kg/cm 2 . The theoretical density of the obtained composite sintered body is 3.00 g/cm 3 using the theoretical densities of 3.26 g/cm 3 and 2.27 g/cm 3 of aluminum nitride and hexagonal boron nitride, respectively.
It is calculated as cm 3 . If the composite sintered body reaches its theoretical density, its outer dimensions will be 100mmφ x 42mm, so
The value of S/V is 0.88. Therefore, we set the temperature increase rate from 1400℃ to 2000℃ to 1℃/min, and
The temperature was raised at a rate of 5°C/min. The temperature decreasing rate was 2° C./min, and the sintered body was taken out after cooling to room temperature. The external dimensions of the sintered body are 100mmφ×
It was 43mm. Table 1 Analysis of aluminum nitride powder AlN content 97.8% Element Content Mg <5 (ppm) Cr 21 ( ) Si 125 ( ) Zn 9 ( ) Fe 20 ( ) Cu <5 ( ) Mn 5 ( ) Ni 27 ( ) Ti <5 ( ) Co <5 ( ) Al 64.8 (wt%) N 33.4 ( ) O 1.1 ( ) C 0.11 ( ) The obtained sintered body is white. , the density was 2.96 g/cm 3 . When this sintered body was cut, it was found that the inside was white and even. Further, when the amount of oxygen was measured by charged particle activation analysis, it was found to be 0.4% by weight. A columnar test piece of approximately 3 mm square was cut out from this sintered body so that the span could be taken in the direction perpendicular and parallel to the hot press axis.
After finishing with 1500 grit sandpaper, the three-point bending strength was measured at a crosshead speed of 0.5 mm/min and a span of 20 mm. As a result, the average strength when the span is taken perpendicular to the hot press axis is 38
Kg/mm 2 , and the average strength when the span was taken in the direction parallel to the hot press axis was 18 Kg/mm 2 . Also, from the same sintered body, the diameter is about 10 mm and the thickness is 2.5 mm.
A disk-shaped sample was cut out, and the thermal conductivity at room temperature was determined by the laser flash method.The thermal conductivity in the direction perpendicular to the hot press axis was 100 W/mK, and in the direction parallel to the hot press axis was 85 W/mK. Furthermore, when the workability of the obtained composite sintered body was investigated, it was found that it was easy to perform both drilling with a carbide drill and high-speed cutting with a carbide bit, and was found to be free-cutting. Comparative Example 1 A test was carried out in the same manner as in Example 1 except that the temperature increase rate from 1400°C to 2000°C was changed to 5°C/min. The appearance of the obtained sintered body was similar to that of the sintered body obtained in Example 1, but when it was cut and the inside was examined, it was found that the outer part of about 5 mm was white, but the inner part was black. I found out what happened. As a result of analysis using an X-ray microanalyzer, the black part of the composite sintered body was
It was found that there was a large amount of Ca, and it was assumed that the black color was caused by the sintering aid being unevenly distributed inside the sintered body. Furthermore, when the amount of oxygen was measured by charged particle activation analysis, it was found to be 0.5% by weight in the white part, while it was 1.5% by weight in the black part, which was considerably higher. Further, when the three-point bending strength was measured in the same manner as in Example 1, it was 23 Kg/mm 2 when the span was taken in the direction perpendicular to the hot press axis. Furthermore, as a result of measuring the thermal conductivity, the white part was 82W/mK, while the black part was 82W/mK.
It was found that the black part of the composite sintered body was not only colored but also had poor physical properties due to unevenly distributed sintering aid and oxygen. Example 2 After drying the mixed powder obtained in Example 1,
Approximately 250g was placed in the same graphite mold as in Example 1, and 200g
In nitrogen gas at about 1 atm while uniaxially pressurizing at Kg/cm 2
It was baked at a temperature of 1900°C for 6 hours. If the obtained composite sintered body reaches the theoretical density, its outer dimensions will be 100 mmφ x 11 mm, so the value of S/V will be 2.2. Therefore, the temperature increase rate from room temperature to 1400°C was set to 10°C/min, and various values shown in Table 2 were adopted as the temperature increase rate from 1400°C to 1900°C. After firing, the sintered body was taken out in the same manner as in Example 1, and the outer dimensions were 100 mmφ×11 mm. The properties of the obtained composite sintered body are also shown in Table 2. still,
No. 4 is a comparative example.

【表】 ** 内側の黒色部分について、 ホツトプレス
軸に垂直な方向の値を示した。
*** 実施例1と同様にして測定した。
実施例 3 実施例1に於いて用いたと同じ窒化アルミニウ
ム粉末85重量部と、窒化ホウ素粉末15重量部と、
酸化イツトリウム1重量部とを実施例1と同様の
方法で混合した。 得られた混合粉末を乾燥した後、約290gをゴ
ム型に充填し、2000Kg/cm2の圧力で静水圧プレス
し、外径60mm、長さ60mmの円柱状成形体とした。 この成形体を、六角晶窒化ホウ素粉末を内壁に
コーテイングした黒鉛ルツボに入れ、約1気圧の
窒素ガス中で、1900℃の温度で12時間焼成した。 尚、得られる複合焼結体の理論密度は、実施例
1と同様にして3.06g/cm3と計算される。複合焼
結体が理論密度に達したとすれば、その外寸は49
mmφ×50mmとなるからS/Vの値は1.2となる。そこ で1400℃から1900℃迄の昇温速度を1.5℃/min
とし、室温から1400℃迄は10℃/minで昇温し
た。 降温速度は2℃/minとし、室温に冷却後、焼
結体を取り出した。焼結体の外寸は50mmφ×51mm
であつた。この焼結体は白色で、密度は2.90g/
cm3であつた。また、また、この焼結体を切断した
ところ、内部まで白色でムラのない事が判つた。
また、酸素含有量は0.6重量%であつた。この焼
結体から約3mm角の柱状試験片を切り出し、実施
例1と同様にして3点曲げ強度を測定したとこ
ろ、平均強度は32Kg/mm2であつた。 また、実施例1と同様にして測定した熱伝導率
は92W/m.Kであつた。 更に、この焼結体の加工性を調べたところ、実
施例1で得たものと同様に快削性である事が判つ
た。 実施例 4 実施例1に於いて用いたと同じ窒化アルミニウ
ム粉末80重量部と、窒化ホウ素20重量部と、酸化
カルシウム2重量部とを、実施例1と同様の方法
で混合した。得られた混合粉末を乾燥した後、約
2gを六方晶窒化ホウ素粉末を内壁にコーテイン
グした内径20mmの黒鉛型に入れ、150Kg/cm2で加圧
しつつ、約1気圧の窒素ガス中で1850℃の温度で
4時間焼成した。 尚、得られる複合焼結体が理論密度に達したと
すれば、その外寸は20mmφ×2.1mmとなるから、
S/Vの値は12となる。そこで、1400℃から1850℃ 迄の昇温速度を15℃/minとし、室温から1400℃
迄は20℃/minで昇温した。 焼成後、実施例1と同様にして取り出した焼結
体の外寸は、20mmφ×2.1mmであつた。焼結体は
白色で、密度は2.99g/cm3であつた。また、この
焼結体を切断したところ、内部まで白色でムラの
無い事が判つた。また、この焼結体の物性は、実
施例1で得た焼結体と同様であつた。 実施例 5 実施例1に於いて用いたと同じ窒化アルミニウ
ム80重量部と、窒化ホウ素20重量部と、酸化スト
ロンチウム3重量部とを実施例1と同様の方法で
混合した。得られた混合粉末を乾燥した後、約
1.9gを金型に充填し、1500Kg/cm2の圧力で一軸プ
レスし、31mm×31mm×1.2mmの板状成形体とした。 この成形体を、六方晶窒化ホウ素粉末をコーテ
イングした黒鉛板ではさみ、約8気圧の窒素ガス
中で、1900℃の温度で12時間焼成した。 尚得られる複合焼結体が理論密度に達したとす
れば、その外寸は25mm×25mm×1mmとなるから、
S/Vの値は22となる。そこで1400℃から1900℃迄 の昇温速度を15℃/minとし、室温から1400℃迄
は25℃/minで昇温した。 焼成後、実施例1と同様にして取り出した焼結
体の外寸は、25mm×25mm×1mmであつた。焼結体
は白色で、密度は2.96g/cm2であつた。またこの
焼結体を切断したところ、内部まで白色でムラの
無い事が判つた。 この焼結体から約3mm幅に試験片を切り出し、
1500番のサンドペーパー仕上げをして、クロスヘ
ツドスビード0.5mm/minスパン10mmの3点曲げ
強度を測定したところ、平均強度は35Kg/mm2であ
つた。 また、同じ焼結体から直径10mmの円板状試料を
切り出し、室温に於ける熱伝導率をレーザーフラ
ツシユ法で求めたところ、88W/m.Kであつた。 得られた複合焼結体の酸素量を荷電粒子放射化
分析によつて測定したところ、0.35%であつた。
更に、複合焼結体の加工性を調べたところ、実施
例1で得たものと同様、快削性である事が判つ
た。 実施例 6 実施例5に於いて酸化ストロンチウムを酸化ラ
ンタンに変え、それ以外は実施例5と同様に実施
した。得られた焼結体は内部まで白色で、外寸、
密度共実施例5で得られたものと同様であつた。 また実施例5と同様にして物性を測定したとこ
ろ、曲げ強度は37Kg/mm2、熱伝導率は8W/m.Kで
あつた。 実施例5と同様にして求めた酸素量は0.42%で
あつた。 更に、複合焼結体の加工性を調べたところ、実
施例1で得たものと同様快削性である事が判つ
た。
[Table] ** For the inner black part, the values in the direction perpendicular to the hot press axis are shown.
*** Measured in the same manner as in Example 1.
Example 3 85 parts by weight of the same aluminum nitride powder used in Example 1 and 15 parts by weight of boron nitride powder,
1 part by weight of yttrium oxide was mixed in the same manner as in Example 1. After drying the obtained mixed powder, about 290 g was filled into a rubber mold and hydrostatically pressed at a pressure of 2000 Kg/cm 2 to form a cylindrical molded body with an outer diameter of 60 mm and a length of 60 mm. This compact was placed in a graphite crucible whose inner wall was coated with hexagonal boron nitride powder, and fired at a temperature of 1900° C. for 12 hours in nitrogen gas at about 1 atm. The theoretical density of the obtained composite sintered body is calculated as 3.06 g/cm 3 in the same manner as in Example 1. If the composite sintered body reaches its theoretical density, its external dimensions are 49
Since mmφ×50mm, the value of S/V is 1.2. Therefore, the temperature increase rate from 1400℃ to 1900℃ was set at 1.5℃/min.
The temperature was raised from room temperature to 1400°C at a rate of 10°C/min. The temperature decreasing rate was 2° C./min, and the sintered body was taken out after cooling to room temperature. The external dimensions of the sintered body are 50mmφ x 51mm
It was hot. This sintered body is white and has a density of 2.90g/
It was warm at cm3 . Furthermore, when this sintered body was cut, it was found that the inside was white and even.
Further, the oxygen content was 0.6% by weight. A columnar test piece approximately 3 mm square was cut out from this sintered body, and its three-point bending strength was measured in the same manner as in Example 1, and the average strength was 32 Kg/mm 2 . Further, the thermal conductivity measured in the same manner as in Example 1 was 92 W/mK. Furthermore, when the workability of this sintered body was examined, it was found that it had free machinability similar to that obtained in Example 1. Example 4 80 parts by weight of the same aluminum nitride powder used in Example 1, 20 parts by weight of boron nitride, and 2 parts by weight of calcium oxide were mixed in the same manner as in Example 1. After drying the obtained mixed powder, about 2 g was placed in a graphite mold with an inner diameter of 20 mm whose inner wall was coated with hexagonal boron nitride powder, and heated at 1850°C in nitrogen gas at about 1 atm while pressurizing at 150 Kg/cm 2 . It was baked at a temperature of 4 hours. Furthermore, if the obtained composite sintered body reaches the theoretical density, its outer dimensions will be 20 mmφ x 2.1 mm, so
The value of S/V is 12. Therefore, the temperature increase rate from 1400℃ to 1850℃ is set to 15℃/min, and the temperature rises from room temperature to 1400℃.
Until then, the temperature was raised at 20°C/min. After firing, the sintered body was taken out in the same manner as in Example 1, and the outer dimensions were 20 mmφ×2.1 mm. The sintered body was white and had a density of 2.99 g/cm 3 . Furthermore, when this sintered body was cut, it was found that the interior was white and even. Further, the physical properties of this sintered body were similar to those of the sintered body obtained in Example 1. Example 5 80 parts by weight of the same aluminum nitride used in Example 1, 20 parts by weight of boron nitride, and 3 parts by weight of strontium oxide were mixed in the same manner as in Example 1. After drying the obtained mixed powder, approx.
1.9 g was filled into a mold and uniaxially pressed at a pressure of 1500 Kg/cm 2 to form a plate-shaped molded product of 31 mm x 31 mm x 1.2 mm. This compact was sandwiched between graphite plates coated with hexagonal boron nitride powder and fired at a temperature of 1900° C. for 12 hours in nitrogen gas at about 8 atmospheres. If the obtained composite sintered body reaches the theoretical density, its outer dimensions will be 25 mm x 25 mm x 1 mm, so
The value of S/V is 22. Therefore, the temperature was raised at a rate of 15°C/min from 1400°C to 1900°C, and at 25°C/min from room temperature to 1400°C. After firing, the sintered body was taken out in the same manner as in Example 1 and had external dimensions of 25 mm x 25 mm x 1 mm. The sintered body was white and had a density of 2.96 g/cm 2 . When this sintered body was cut, it was found that the inside was white and even. A test piece approximately 3 mm wide was cut out from this sintered body.
When finished with 1500 grit sandpaper and measured for three-point bending strength with a crosshead bead of 0.5 mm/min and a span of 10 mm, the average strength was 35 Kg/mm 2 . In addition, a disk-shaped sample with a diameter of 10 mm was cut from the same sintered body, and its thermal conductivity at room temperature was determined by the laser flash method, and it was 88 W/mK. The oxygen content of the obtained composite sintered body was measured by charged particle activation analysis and was found to be 0.35%.
Furthermore, when the workability of the composite sintered body was examined, it was found that it was free-cutting, similar to that obtained in Example 1. Example 6 In Example 5, strontium oxide was changed to lanthanum oxide, and the same procedure as in Example 5 was carried out except for that. The obtained sintered body is white inside, and the outer dimensions and
The density was also similar to that obtained in Example 5. Further, when the physical properties were measured in the same manner as in Example 5, the bending strength was 37 Kg/mm 2 and the thermal conductivity was 8 W/mK. The oxygen content determined in the same manner as in Example 5 was 0.42%. Furthermore, when the workability of the composite sintered body was examined, it was found that it had free machinability similar to that obtained in Example 1.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 窒化アルミニウム粉末、窒化ホウ素粉末及び
周期律表第a族金属又は第a族金属より選ば
れた少くとも1種の金属又は金属化合物を含む混
合粉末を焼成して複合焼結体を得るに際し、少な
くとも1400〜1750℃の温度領域に於ける平均昇温
速度R(単位:℃/分)が、下記式 0.1×S/V≦R≦2.0×S/V (但し、Sは複合焼結体の表面積(単位:cm2)で
あり、Vは複合焼結体の体積(単位:cm3)であ
る。) を満足するように昇温することを特徴とする複合
焼結体の製造方法。
[Claims] 1. Composite sintering by sintering a mixed powder containing aluminum nitride powder, boron nitride powder, and at least one metal or metal compound selected from Group A metals or Group A metals of the periodic table. When obtaining solids, the average temperature increase rate R (unit: °C/min) in the temperature range of at least 1400 to 1750 °C is determined by the following formula: 0.1×S/V≦R≦2.0×S/V (however, S is the surface area (unit: cm 2 ) of the composite sintered body, and V is the volume (unit: cm 3 ) of the composite sintered body. How the body is manufactured.
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