JPH0469215B2 - - Google Patents
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- JPH0469215B2 JPH0469215B2 JP62232010A JP23201087A JPH0469215B2 JP H0469215 B2 JPH0469215 B2 JP H0469215B2 JP 62232010 A JP62232010 A JP 62232010A JP 23201087 A JP23201087 A JP 23201087A JP H0469215 B2 JPH0469215 B2 JP H0469215B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon nitride
- type silicon
- whiskers
- whisker
- 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
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- Ceramic Products (AREA)
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、ウイスカー強化プラスチツク材料
（FRP）、ウイスカー強化金属材料（FRM）又は
ウイスカー強化セラミツク材料（FRC）の補強
材として有効に使用されるβ型窒化珪素ウイスカ
ー成形体及びその製法に関する。 （従来の技術及びその問題点） 窯業協会誌91、559（1983）には、非晶質窒化珪
素に酸化イツトリウム粉末を配合し、配合物を成
形した後に焼成して、窒化珪素焼結体を製造する
方法が記載されている。この報文は酸化イツトリ
ウムを焼結助剤として焼結体を製造する方法を開
示しているのみであり、窒化珪素ウイスカー成形
体の製法についてはまつたく記載していない。 特開昭59−14700号公報には、シリカ、カーボ
ン及び氷晶石の混合物をアンモニアと窒素との混
合雰囲気中で加熱反応させてβ型窒化珪素ウイス
カーを製造する方法が記載されているが、β型窒
化珪素ウイスカー成形体の製法についてはまつた
く記載されていない。 ウイスカーを複合材料のプリフオームとして使
用するためには、粉体状ウイスカーを適当な方法
で成形しなおすのが一般的である。こうして得ら
れるプリフオーム状ウイスカーはウイスカー生成
時に比べて長さが短くなつてしまい、また、プリ
フオーム成形迄に何工程もの複雑かつ高度の技術
を要する処理をしなくてはならないので、上記方
法によるプリフオーム製造は経済的観点から満足
のいくものではない。また、各種複合材料用プリ
フオームとして使用する場合でも、上述のような
製法に頼つているために、充分な強度、硬度を有
していないという問題がある。 （発明の要旨） 本発明によれば、密度0.15〜1.1ｇ／cm3、曲げ
強度25Kg／cm2以上、硬度45Kg／cm2以上、圧縮強度
30Kg／cm2以上のβ型窒化珪素ウイスカー成形体で
あり、該成形体の90重量％以上がβ型窒化珪素ウ
イスカーからなり、該ウイスカーのうち80重量％
以上が、0.1〜5μｍの直径、２〜100μｍの長さを
有し、かつウイスカー同士でウイスカー１本につ
き１個所以上の個所で接触固着していることを特
徴とするβ型窒化珪素ウイスカー成型体が提供さ
れる。 また、本発明によれば、非晶質窒化珪素及び／
又はα型窒化珪素粉末100重量部に、稀土類元素
及び／又はアルカリ土類金属の酸化物粉末又は焼
成時に上記酸化物に転化し得る化合物粉末が酸化
物換算で0.1〜20重量部配合された混合粉末を、
所望形状のルツボ型に0.15〜1.1ｇ／cm3の範囲の
密度で充填し、含窒素非酸化性ガス雰囲気下で、
最高温度を1600〜1850℃の温度で焼成することを
特徴とする上記β型窒化珪素ウイスカー成形体の
製法が提供される。 （発明の具体的説明） 本発明のβ型窒化珪素ウイスカー成形体の曲げ
強度、硬度及び圧縮強度は、それぞれ、JIS
Z2113、JIS Z2117及びJIS Z2111に従つて測定し
た値である。 本発明のβ型窒化珪素ウイスカー成形体は、
0.15〜1.1ｇ／cm3の密度、25Kg／cm2以上の曲げ強
度、45Kg／cm2以上の硬度及び30Kg／cm2以上の圧縮
強度を有している。また、上記成形体は、その90
重量％以上がβ型窒化珪素ウイスカーからなつて
おり、さらに上記β型窒化珪素ウイスカーの80％
以上は、0.1〜5μｍの直径及び２〜100μｍの長さ
を有している。これらβ型窒化珪素ウイスカーは
成形体中でウイスカー同士がウイスカー１本につ
き１個以上の個所で接触固着しており、強固な成
形体を形成している。 本発明のβ型窒化珪素ウイスカー成形体は上述
した方法によつて調製することができる。 非晶質窒化珪素粉末は、それ自体公知の方法、
例えば四ハロゲン化珪素とアンモニアとを液相又
は気相で反応させた反応生成物を加熱処理するこ
とによつて調製することができ、通常のＸ線回折
によつて明確な回折現象が現れない、いわゆる非
晶質の粉末である。 α型窒化珪素粉末は、上記の非晶質窒化珪素粉
末を焼成する方法の他に、シリカの還元窒化法、
珪素の直接窒化法等の公知の方法で製造すること
ができる。α型窒化珪素粉末の比表面積は0.01〜
20m2／ｇ、特に２〜13m2／ｇであることが好まし
い。 稀土類元素の具体例としては、イツトリウム、
ランタン、セリウム、プラセオジウム、ネオジウ
ム、サマリウム、ユーロピユウム、ガドニウム、
ジスプロシウム、イツテルビウム等のランタン系
列元素及びスカンジウムが挙げられる。また、ア
ルカリ土類金属の具体例としては、マグネシウ
ム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等が
挙げられる。 焼成時に稀土類元素及び／又はアルカリ土類金
属の酸化物に転化し得る化合物としては、窒化珪
素ウイスカー成長時に一部又は全部が酸化物に転
化し得る化合物であればいかなる化合物を使用し
てもよく、その例としては水酸化物、炭酸塩等が
挙げられる。 稀土類元素及び／又はアルカリ土類金属の化合
物粉末の配合量は、非晶質窒化珪素及び／又はα
窒化珪素から選ばれる原料粉末100重量部当たり、
酸化物換算で0.1〜2.0重量部である。これらの配
合量が下限より小さいとウイスカーの生成が不充
分で、上限より大きいと緻密化した焼結体類似の
ものが生成し、ウイスカーによる成形体とはいえ
ず、複合材料用プリフオームとしての形態として
は不満足のものしかできない。 非晶質窒化珪素及び／又はα型窒化珪素粉末と
稀土類元素及び／又はアルカリ土類稀土類の化合
物粉末との混合粉末の調製法については特に制限
はなく、それ自体公知の方法、例えば両者を乾式
混合する方法、不活性液体中で両者を湿式混合し
た後に不活性液体を除去する方法等を採用するこ
とができる。混合装置としては、Ｖ型混合機、ボ
ールミル又は振動ボールミルが好ましく使用され
る。上記混合粉末の別の調製法としては、非晶質
窒化珪素粉末の前駆体、例えばシリコンジイミド
又はシリコンテトラミドに稀土類元素又はアルカ
リ土類金属の化合物粉末を混合分散させ、この分
散物を加熱処理する方法を採用することもでき
る。上記調製法において、非晶質窒化珪素又はそ
の前駆体を使用する場合、これらは酸素又は水分
に対してきわめて敏感であるので、制御された不
活性雰囲気下で取り扱う必要がある。 含窒化非酸化性ガスの具体例としては、窒素、
アルゴン、アンモニアあるいはこれらの混合ガス
が挙げられる。焼成条件としては、混合粉末が
1000℃から最高温度の間を平均して、0.1〜40時
間、特に４〜20時間加熱されるように設定するこ
とが好ましい。焼成時の最高温度は1850℃以下、
好ましくは1600〜1800℃の範囲内の温度である。
混合粉末の焼成の際に使用される炉については特
に制限はなく、例えば高周波誘導加熱方式、抵抗
加熱方式によるバツチ炉、ロータリー炉、プツシ
ヤー炉等を使用することができる。 本発明のβ型窒化珪素ウイスカー成形体を用い
て各種の複合材料を調製することができる。 ウイスカー強化金属材料（FRM）は、本発明
のウイスカー成形体に溶湯金属を高圧で鋳造する
方法で製造することができる。金属としてはアル
ミニウム、マグネシウム、チタンあるいはそれら
を基体とする合金が好ましく使用される。 また、ウイスカー強化セラミツク材料（FRC）
は、本発明のウイスカー成形体に、マトリツクス
となる物質、例えばガラス状物質を浸透させる方
法、化学的蒸着法（CVD法）によつて成形体の
空間をマトリツクスとなる物質で充填する方法、
あるいは成形体中の空間にマトリツクスとなるセ
ラミツク原料を充填し、高温で反応させる方法等
によつて製造することができる。 ウイスカー強化プラスチツク材料（FRP）を
製造は、本発明のウイスカー成形体にポリマー溶
融物を高圧で含浸させる方法、成形体の空間中で
重合を起こさせポリマーを形成する方法等により
製造することができる。 （発明の効果） 本発明のβ型窒化珪素ウイスカー成形体は適度
の空〓率並びに優れた曲げ強度及び硬度を有して
おり、例えばウイスカー強化金属材料を高圧鋳造
法によつて製造する場合でも、形状が崩れること
がなく、所望形状の金属材料を安定に製造するこ
とができる。 また、本発明のβ型窒化珪素ウイスカー成形体
の製法によれば、結晶化の際に生成したウイスカ
ーを切断することなく、不純物を殆ど含むことも
なく、均一で相互に強固に絡み合つたウイスカー
成形体を所望形状で、成形体製造工程を経ること
なく、結晶化と同時に製造することができる。従
つて、複合材料製造工程を短縮することができ、
コスト低減に寄与するのみでなく、より強度の高
い複合体の製造が可能となる。 （実施例） 以下に実施例を示す。 実施例 １ シリコンジイミドを1200℃で加熱分解して得ら
れた非晶質窒化珪素粉末100重量部と純度99.9％
の酸化イツトリウム１重量部とを窒素ガス雰囲気
下で振動ボールミルに入れ、１時間混合した。 厚さ７mmのカーボン製板状物がそれぞれ17mmの
間隔をおいて垂直に設けられた内径300mmの有底
円筒状カーボン製ルツボ内に、混合粉末を約0.2
ｇ／cm3の充填密度で約175mmの高さに充填した。
このルツボを抵抗加熱式炉にセツトし、窒素ガス
雰囲気下、室温から1200℃までを１時間、1200〜
1400℃を４時間、1400〜1750℃を3.5時間で昇温
し、さらに1750℃で４時間保持した。 室温に冷却した後、ルツボ内のカーボン製板状
物を取り外したところ、厚さ17mm、高さ約100mm
で、ルツボ円周と同じ幅の黄白色板状物が得られ
た。 この板状物は約0.32ｇ／cm3の密度、40.5Kg／cm2
の曲げ強度、69.5Kg／cm2の硬度及び46.2Kg／cm2の
圧縮強度を有していた。この板状物を走査型電子
顕微鏡で観察したところ、長さ５〜100μｍ、直
径0.2〜4μｍのウイスカーが主体の、ウイスカー
同士が１本につき１個以上の個所で固着して複雑
に絡み合つた像が認められた。 また、上記板状物を粉砕した粉末をＸ線回折に
よつて調べたところ、β型窒化珪素に帰属できる
回折以外の回折は殆ど認められなかつた。 実施例 ２ 非晶質窒化珪素粉末と酸化イツトリウム粉末と
の混合物を、カーボン製の板の上に内径45mmのカ
ーボン製円筒管とその中心に外径25mmのカーボン
製円柱を立て、その〓間に高さ約100mmに充填し、
これを高周波誘導炉中で加熱した以外は実施例１
と同様に実施して、内径25mm、外径45mm、高さ約
60mmの密度約0.32ｇ／cm3の黄白色円筒状成形体を
得た。 この成形体の破片を走査型電子顕微鏡で観察し
たところ、実施例１で得られた板状物の組織と非
常によく似た組織が認められ、また粉砕物のＸ線
回折による検査でもβ型窒化珪素に帰属させる回
折以外の回折は認められなかつた。 実施例 ３ 非晶質窒化珪素粉末と酸化イツトリウムとの混
合粉末を0.50ｇ／cm3の充填密度で約150mmの高さ
に充填し、昇温過程において1400〜1700℃を３時
間で昇温し、さらに1700℃で８時間保持した以外
は実施例１を繰り返して、厚さ17mm、高さ約150
mmで、ルツボ円周と同じ幅の黄白色板状物を得
た。 この板状物を走査型電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、第１図に示すように、長さ10〜100μｍ、直
径0.2〜5μｍのウイスカーが主体の、ウイスカー
同士が複雑に絡み合つた像が認められた。また、
板状物を粉砕し、Ｘ線回折によつて調べたとこ
ろ、その結晶形態はβ型窒化珪素であつた。 実施例 ４ 比表面積4.8m2／ｇのα型窒化珪素粉末120ｇ、
酸化カルシウム3.6ｇ及びエタノール600mlをボー
ルミルに入れ、10時間湿式混合した後、減圧乾燥
し、得られた塊状物を乳鉢で粉砕し混合粉末とし
た。この混合粉末を厚さ７mmのカーボン製板状物
がそれぞれ17mmの間隔をおいて垂直に設けられた
内径300mmの有底円筒状カーボンルツボ内に、混
合物を0.35ｇ／cm3の充填密度で約150mmの高さに
充填した。このルツボを抵抗加熱炉にセツトし、
窒素ガス雰囲気下、室温〜1200及びまでを２時
間、1200〜1750℃までを5.5時間で昇温し、さら
に1750℃で５時間保持した。 得られた板状物を走査型電子顕微鏡で観察した
ところ、第１図に示すように、長さ10〜100μｍ、
直径0.5〜0.7μｍのウイスカーが主体の、ウイス
カー同士が複雑に絡み合つた像が認められた。ま
た、板状物を粉砕し、Ｘ線回折によつて調べたと
ころ、その結晶形態はβ型窒化珪素であつた。 実施例 ５〜７ 酸化イツトリウムに代えて第１表に記載の化合
物を使用した以外は実施例３を繰り返した。結果
を第１表に示す。
（FRP）、ウイスカー強化金属材料（FRM）又は
ウイスカー強化セラミツク材料（FRC）の補強
材として有効に使用されるβ型窒化珪素ウイスカ
ー成形体及びその製法に関する。 （従来の技術及びその問題点） 窯業協会誌91、559（1983）には、非晶質窒化珪
素に酸化イツトリウム粉末を配合し、配合物を成
形した後に焼成して、窒化珪素焼結体を製造する
方法が記載されている。この報文は酸化イツトリ
ウムを焼結助剤として焼結体を製造する方法を開
示しているのみであり、窒化珪素ウイスカー成形
体の製法についてはまつたく記載していない。 特開昭59−14700号公報には、シリカ、カーボ
ン及び氷晶石の混合物をアンモニアと窒素との混
合雰囲気中で加熱反応させてβ型窒化珪素ウイス
カーを製造する方法が記載されているが、β型窒
化珪素ウイスカー成形体の製法についてはまつた
く記載されていない。 ウイスカーを複合材料のプリフオームとして使
用するためには、粉体状ウイスカーを適当な方法
で成形しなおすのが一般的である。こうして得ら
れるプリフオーム状ウイスカーはウイスカー生成
時に比べて長さが短くなつてしまい、また、プリ
フオーム成形迄に何工程もの複雑かつ高度の技術
を要する処理をしなくてはならないので、上記方
法によるプリフオーム製造は経済的観点から満足
のいくものではない。また、各種複合材料用プリ
フオームとして使用する場合でも、上述のような
製法に頼つているために、充分な強度、硬度を有
していないという問題がある。 （発明の要旨） 本発明によれば、密度0.15〜1.1ｇ／cm3、曲げ
強度25Kg／cm2以上、硬度45Kg／cm2以上、圧縮強度
30Kg／cm2以上のβ型窒化珪素ウイスカー成形体で
あり、該成形体の90重量％以上がβ型窒化珪素ウ
イスカーからなり、該ウイスカーのうち80重量％
以上が、0.1〜5μｍの直径、２〜100μｍの長さを
有し、かつウイスカー同士でウイスカー１本につ
き１個所以上の個所で接触固着していることを特
徴とするβ型窒化珪素ウイスカー成型体が提供さ
れる。 また、本発明によれば、非晶質窒化珪素及び／
又はα型窒化珪素粉末100重量部に、稀土類元素
及び／又はアルカリ土類金属の酸化物粉末又は焼
成時に上記酸化物に転化し得る化合物粉末が酸化
物換算で0.1〜20重量部配合された混合粉末を、
所望形状のルツボ型に0.15〜1.1ｇ／cm3の範囲の
密度で充填し、含窒素非酸化性ガス雰囲気下で、
最高温度を1600〜1850℃の温度で焼成することを
特徴とする上記β型窒化珪素ウイスカー成形体の
製法が提供される。 （発明の具体的説明） 本発明のβ型窒化珪素ウイスカー成形体の曲げ
強度、硬度及び圧縮強度は、それぞれ、JIS
Z2113、JIS Z2117及びJIS Z2111に従つて測定し
た値である。 本発明のβ型窒化珪素ウイスカー成形体は、
0.15〜1.1ｇ／cm3の密度、25Kg／cm2以上の曲げ強
度、45Kg／cm2以上の硬度及び30Kg／cm2以上の圧縮
強度を有している。また、上記成形体は、その90
重量％以上がβ型窒化珪素ウイスカーからなつて
おり、さらに上記β型窒化珪素ウイスカーの80％
以上は、0.1〜5μｍの直径及び２〜100μｍの長さ
を有している。これらβ型窒化珪素ウイスカーは
成形体中でウイスカー同士がウイスカー１本につ
き１個以上の個所で接触固着しており、強固な成
形体を形成している。 本発明のβ型窒化珪素ウイスカー成形体は上述
した方法によつて調製することができる。 非晶質窒化珪素粉末は、それ自体公知の方法、
例えば四ハロゲン化珪素とアンモニアとを液相又
は気相で反応させた反応生成物を加熱処理するこ
とによつて調製することができ、通常のＸ線回折
によつて明確な回折現象が現れない、いわゆる非
晶質の粉末である。 α型窒化珪素粉末は、上記の非晶質窒化珪素粉
末を焼成する方法の他に、シリカの還元窒化法、
珪素の直接窒化法等の公知の方法で製造すること
ができる。α型窒化珪素粉末の比表面積は0.01〜
20m2／ｇ、特に２〜13m2／ｇであることが好まし
い。 稀土類元素の具体例としては、イツトリウム、
ランタン、セリウム、プラセオジウム、ネオジウ
ム、サマリウム、ユーロピユウム、ガドニウム、
ジスプロシウム、イツテルビウム等のランタン系
列元素及びスカンジウムが挙げられる。また、ア
ルカリ土類金属の具体例としては、マグネシウ
ム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等が
挙げられる。 焼成時に稀土類元素及び／又はアルカリ土類金
属の酸化物に転化し得る化合物としては、窒化珪
素ウイスカー成長時に一部又は全部が酸化物に転
化し得る化合物であればいかなる化合物を使用し
てもよく、その例としては水酸化物、炭酸塩等が
挙げられる。 稀土類元素及び／又はアルカリ土類金属の化合
物粉末の配合量は、非晶質窒化珪素及び／又はα
窒化珪素から選ばれる原料粉末100重量部当たり、
酸化物換算で0.1〜2.0重量部である。これらの配
合量が下限より小さいとウイスカーの生成が不充
分で、上限より大きいと緻密化した焼結体類似の
ものが生成し、ウイスカーによる成形体とはいえ
ず、複合材料用プリフオームとしての形態として
は不満足のものしかできない。 非晶質窒化珪素及び／又はα型窒化珪素粉末と
稀土類元素及び／又はアルカリ土類稀土類の化合
物粉末との混合粉末の調製法については特に制限
はなく、それ自体公知の方法、例えば両者を乾式
混合する方法、不活性液体中で両者を湿式混合し
た後に不活性液体を除去する方法等を採用するこ
とができる。混合装置としては、Ｖ型混合機、ボ
ールミル又は振動ボールミルが好ましく使用され
る。上記混合粉末の別の調製法としては、非晶質
窒化珪素粉末の前駆体、例えばシリコンジイミド
又はシリコンテトラミドに稀土類元素又はアルカ
リ土類金属の化合物粉末を混合分散させ、この分
散物を加熱処理する方法を採用することもでき
る。上記調製法において、非晶質窒化珪素又はそ
の前駆体を使用する場合、これらは酸素又は水分
に対してきわめて敏感であるので、制御された不
活性雰囲気下で取り扱う必要がある。 含窒化非酸化性ガスの具体例としては、窒素、
アルゴン、アンモニアあるいはこれらの混合ガス
が挙げられる。焼成条件としては、混合粉末が
1000℃から最高温度の間を平均して、0.1〜40時
間、特に４〜20時間加熱されるように設定するこ
とが好ましい。焼成時の最高温度は1850℃以下、
好ましくは1600〜1800℃の範囲内の温度である。
混合粉末の焼成の際に使用される炉については特
に制限はなく、例えば高周波誘導加熱方式、抵抗
加熱方式によるバツチ炉、ロータリー炉、プツシ
ヤー炉等を使用することができる。 本発明のβ型窒化珪素ウイスカー成形体を用い
て各種の複合材料を調製することができる。 ウイスカー強化金属材料（FRM）は、本発明
のウイスカー成形体に溶湯金属を高圧で鋳造する
方法で製造することができる。金属としてはアル
ミニウム、マグネシウム、チタンあるいはそれら
を基体とする合金が好ましく使用される。 また、ウイスカー強化セラミツク材料（FRC）
は、本発明のウイスカー成形体に、マトリツクス
となる物質、例えばガラス状物質を浸透させる方
法、化学的蒸着法（CVD法）によつて成形体の
空間をマトリツクスとなる物質で充填する方法、
あるいは成形体中の空間にマトリツクスとなるセ
ラミツク原料を充填し、高温で反応させる方法等
によつて製造することができる。 ウイスカー強化プラスチツク材料（FRP）を
製造は、本発明のウイスカー成形体にポリマー溶
融物を高圧で含浸させる方法、成形体の空間中で
重合を起こさせポリマーを形成する方法等により
製造することができる。 （発明の効果） 本発明のβ型窒化珪素ウイスカー成形体は適度
の空〓率並びに優れた曲げ強度及び硬度を有して
おり、例えばウイスカー強化金属材料を高圧鋳造
法によつて製造する場合でも、形状が崩れること
がなく、所望形状の金属材料を安定に製造するこ
とができる。 また、本発明のβ型窒化珪素ウイスカー成形体
の製法によれば、結晶化の際に生成したウイスカ
ーを切断することなく、不純物を殆ど含むことも
なく、均一で相互に強固に絡み合つたウイスカー
成形体を所望形状で、成形体製造工程を経ること
なく、結晶化と同時に製造することができる。従
つて、複合材料製造工程を短縮することができ、
コスト低減に寄与するのみでなく、より強度の高
い複合体の製造が可能となる。 （実施例） 以下に実施例を示す。 実施例 １ シリコンジイミドを1200℃で加熱分解して得ら
れた非晶質窒化珪素粉末100重量部と純度99.9％
の酸化イツトリウム１重量部とを窒素ガス雰囲気
下で振動ボールミルに入れ、１時間混合した。 厚さ７mmのカーボン製板状物がそれぞれ17mmの
間隔をおいて垂直に設けられた内径300mmの有底
円筒状カーボン製ルツボ内に、混合粉末を約0.2
ｇ／cm3の充填密度で約175mmの高さに充填した。
このルツボを抵抗加熱式炉にセツトし、窒素ガス
雰囲気下、室温から1200℃までを１時間、1200〜
1400℃を４時間、1400〜1750℃を3.5時間で昇温
し、さらに1750℃で４時間保持した。 室温に冷却した後、ルツボ内のカーボン製板状
物を取り外したところ、厚さ17mm、高さ約100mm
で、ルツボ円周と同じ幅の黄白色板状物が得られ
た。 この板状物は約0.32ｇ／cm3の密度、40.5Kg／cm2
の曲げ強度、69.5Kg／cm2の硬度及び46.2Kg／cm2の
圧縮強度を有していた。この板状物を走査型電子
顕微鏡で観察したところ、長さ５〜100μｍ、直
径0.2〜4μｍのウイスカーが主体の、ウイスカー
同士が１本につき１個以上の個所で固着して複雑
に絡み合つた像が認められた。 また、上記板状物を粉砕した粉末をＸ線回折に
よつて調べたところ、β型窒化珪素に帰属できる
回折以外の回折は殆ど認められなかつた。 実施例 ２ 非晶質窒化珪素粉末と酸化イツトリウム粉末と
の混合物を、カーボン製の板の上に内径45mmのカ
ーボン製円筒管とその中心に外径25mmのカーボン
製円柱を立て、その〓間に高さ約100mmに充填し、
これを高周波誘導炉中で加熱した以外は実施例１
と同様に実施して、内径25mm、外径45mm、高さ約
60mmの密度約0.32ｇ／cm3の黄白色円筒状成形体を
得た。 この成形体の破片を走査型電子顕微鏡で観察し
たところ、実施例１で得られた板状物の組織と非
常によく似た組織が認められ、また粉砕物のＸ線
回折による検査でもβ型窒化珪素に帰属させる回
折以外の回折は認められなかつた。 実施例 ３ 非晶質窒化珪素粉末と酸化イツトリウムとの混
合粉末を0.50ｇ／cm3の充填密度で約150mmの高さ
に充填し、昇温過程において1400〜1700℃を３時
間で昇温し、さらに1700℃で８時間保持した以外
は実施例１を繰り返して、厚さ17mm、高さ約150
mmで、ルツボ円周と同じ幅の黄白色板状物を得
た。 この板状物を走査型電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、第１図に示すように、長さ10〜100μｍ、直
径0.2〜5μｍのウイスカーが主体の、ウイスカー
同士が複雑に絡み合つた像が認められた。また、
板状物を粉砕し、Ｘ線回折によつて調べたとこ
ろ、その結晶形態はβ型窒化珪素であつた。 実施例 ４ 比表面積4.8m2／ｇのα型窒化珪素粉末120ｇ、
酸化カルシウム3.6ｇ及びエタノール600mlをボー
ルミルに入れ、10時間湿式混合した後、減圧乾燥
し、得られた塊状物を乳鉢で粉砕し混合粉末とし
た。この混合粉末を厚さ７mmのカーボン製板状物
がそれぞれ17mmの間隔をおいて垂直に設けられた
内径300mmの有底円筒状カーボンルツボ内に、混
合物を0.35ｇ／cm3の充填密度で約150mmの高さに
充填した。このルツボを抵抗加熱炉にセツトし、
窒素ガス雰囲気下、室温〜1200及びまでを２時
間、1200〜1750℃までを5.5時間で昇温し、さら
に1750℃で５時間保持した。 得られた板状物を走査型電子顕微鏡で観察した
ところ、第１図に示すように、長さ10〜100μｍ、
直径0.5〜0.7μｍのウイスカーが主体の、ウイス
カー同士が複雑に絡み合つた像が認められた。ま
た、板状物を粉砕し、Ｘ線回折によつて調べたと
ころ、その結晶形態はβ型窒化珪素であつた。 実施例 ５〜７ 酸化イツトリウムに代えて第１表に記載の化合
物を使用した以外は実施例３を繰り返した。結果
を第１表に示す。
【表】
実施例５〜７で得られた板状物を走査型電子顕
微鏡で観察したところ、ウイスカー同士が複雑に
絡み合つた像が認められた。 比較例 １ 非晶質窒化珪素粉末と酸化イツトリウムとの混
合粉末を充填密度0.1ｇ／cm3でカーボン製ルツボ
へ充填した以外は実施例１を繰り返した。 得られた板状物の曲げ強度は15Kg／cm2、硬度は
25Kg／cm2、圧縮強度は20Kg／cm2であつた。 比較例 ２ 非晶質窒化珪素粉末と酸化イツトリウムとの混
合粉末を充填密度1.3ｇ／cm3でカーボン製ルツボ
へ充填した以外は実施例１を繰り返した。 得られたウイスカープリフオームを鋳造金型に
配置し、アルミニウム合金を800℃で上記プリフ
オームに押し込むことにより、窒化珪素ウイスカ
ー強化金属複合材料を製造しようとしたところ、
アルミニウム合金の押し込み途中でプリフオーム
が割れて、所望の複合材料を得ることができなか
つた。
微鏡で観察したところ、ウイスカー同士が複雑に
絡み合つた像が認められた。 比較例 １ 非晶質窒化珪素粉末と酸化イツトリウムとの混
合粉末を充填密度0.1ｇ／cm3でカーボン製ルツボ
へ充填した以外は実施例１を繰り返した。 得られた板状物の曲げ強度は15Kg／cm2、硬度は
25Kg／cm2、圧縮強度は20Kg／cm2であつた。 比較例 ２ 非晶質窒化珪素粉末と酸化イツトリウムとの混
合粉末を充填密度1.3ｇ／cm3でカーボン製ルツボ
へ充填した以外は実施例１を繰り返した。 得られたウイスカープリフオームを鋳造金型に
配置し、アルミニウム合金を800℃で上記プリフ
オームに押し込むことにより、窒化珪素ウイスカ
ー強化金属複合材料を製造しようとしたところ、
アルミニウム合金の押し込み途中でプリフオーム
が割れて、所望の複合材料を得ることができなか
つた。
第１図は実施例３で得られた板状物を構成する
ウイスカー（繊維状単結晶）の構造である。
ウイスカー（繊維状単結晶）の構造である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 密度0.15〜1.1ｇ／cm3、曲げ強度25Kg／cm2以
上、硬度45Kg／cm2以上、圧縮強度30Kg／cm2以上の
β型窒化珪素ウイスカー成型体であり、該成型体
の90重量％以上がβ型窒化珪素ウイスカーからな
り、該ウイスカーの80重量％以上が、0.1〜5μｍ
の直径、２〜100μｍの長さを有し、かつウイス
カー同士でウイスカー１本につき１個所以上の個
所で接触固着していることを特徴とするβ型窒化
珪素ウイスカー成型体。 ２ 非晶質窒化珪素及び／又はα型窒化珪素粉末
100重量部に、稀土類元素及び／又はアルカリ土
類金属の酸化物粉末又は焼成時に上記酸化物に転
化し得る化合物粉末が酸化物基準で0.1〜20重量
部配合された混合粉末を、所望形状のルツボ型に
0.5〜1.1ｇ／cm3の範囲の密度で充填し、含窒素非
酸化性ガス雰囲気下で、最高温度を1600〜1850°
の温度で焼成することを特徴とする、密度0.15〜
1.1ｇ／cm3、曲げ強度25Kg／cm2以上、硬度45Kg／
cm2以上、圧縮強度30Kg／cm2以上のβ型窒化珪素ウ
イスカー成型体であり、該成型体の90重量％以上
がβ型窒化珪素ウイスカーからなり、該ウイスカ
ーの80重量％以上が、0.1〜5μｍの直径、２〜
100μｍの長さを有し、かつウイスカー同士でウ
イスカー１本につき１個所以上の個所で接触固着
していることを特徴とするβ型窒化珪素ウイスカ
ー成型体の製法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61-251798 | 1986-10-24 | ||
| JP25179886 | 1986-10-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63235437A JPS63235437A (ja) | 1988-09-30 |
| JPH0469215B2 true JPH0469215B2 (ja) | 1992-11-05 |
Family
ID=17228087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62232010A Granted JPS63235437A (ja) | 1986-10-24 | 1987-09-18 | β型窒化珪素ウイスカー成形体及びその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63235437A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108892528B (zh) * | 2018-07-19 | 2020-09-04 | 燕山大学 | 一种多孔氮化硅陶瓷材料及其制备方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56100169A (en) * | 1980-01-12 | 1981-08-11 | Sumitomo Electric Industries | Manufacture of silicon nitride sintered body |
| JPS57123865A (en) * | 1981-01-27 | 1982-08-02 | Kobe Steel Ltd | Manufacture of high density silicon nitride sintered body |
| JPS5888171A (ja) * | 1981-11-17 | 1983-05-26 | 株式会社神戸製鋼所 | 高密度窒化珪素焼結体の製造方法 |
| JPS58151371A (ja) * | 1982-02-25 | 1983-09-08 | 住友電気工業株式会社 | 窒化珪素焼結体の製造法 |
| JPS6325299A (ja) * | 1986-07-18 | 1988-02-02 | Ube Ind Ltd | β型窒化珪素ウイスカ−の製法 |
| JPS632900A (ja) * | 1986-06-24 | 1988-01-07 | Ube Ind Ltd | β型窒化珪素ウイスカ−の製法 |
| JPS6365000A (ja) * | 1986-09-05 | 1988-03-23 | Ube Ind Ltd | β型窒化珪素ウイスカ−の製法 |
-
1987
- 1987-09-18 JP JP62232010A patent/JPS63235437A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63235437A (ja) | 1988-09-30 |
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