(57)【要約】  【課題】  熱伝導性が高いセラミック部材および熱伝導部材を提供する。  【解決手段】  内周面が空間と接する構造体であって、構造体はマグネシウムを含有する窒化珪素質焼結体からなり、構造体は、空間と接する内周面から構造体の厚み方向に存在する第１の領域１と、第１の領域１以外の第２の領域２とからなり、第１の領域１に存在するマグネシウムの含有量が、第２の領域２に存在するマグネシウムの含有量より多い。このような構成であると、マグネシウムは窒化珪素の結晶粒子に固溶しにくいので、窒化珪素の結晶粒子のアスペクト比が大きくなるのを抑制し、窒化珪素の結晶粒子が充填されやすくなると考えられる。それにより、第１の領域１の密度を高めることができ、熱伝導性を向上することができる。【選択図】図１
2014125412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面が空間と接する構造体であって、該構造体はマグネシウムを含有する窒化珪素質焼結体からなり、前記構造体は、前記空間と接する内周面から厚み方向に存在する第１の領域と、該第１の領域以外の第２の領域とからなり、前記第１の領域に存在する前記マグネシウムの含有量が、前記第２の領域に存在する前記マグネシウムの含有量より多いことを特徴とするセラミック部材。
【請求項２】
単位面積当たりの気孔の個数が、前記第１の領域が前記第２の領域よりも少ないことを特徴とする請求項１に記載のセラミック部材。
【請求項３】
前記構造体はさらにアルミニウムを含有してなり、前記第２の領域が、前記構造体の外周面から該構造体の厚み方向に存在する第３の領域と、該第３の領域以外の第４の領域とからなり、前記第３の領域に存在する前記アルミニウムの含有量が、前記第４の領域に存在する前記アルミニウムの含有量より多いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセラミック部材。
【請求項４】
前記マグネシウムの含有量が、前記第２の領域側から前記第１の領域側に向けて増加していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のセラミック部材。
【請求項５】
前記アルミニウムの含有量が、前記第４の領域側から前記第３の領域側に向けて増加していることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のセラミック部材。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかのセラミック部材の前記空間に熱源が配置されてなることを特徴とする熱伝導部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック部材および熱伝導部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、アルミニウムなどの金属の溶解において、金属を加熱して溶融するためのヒーターを溶湯金属の浸食から保護するために、少なくとも一部が溶湯金属に浸漬された状態で使用される構造体、例えば、一方端が封止された管状体であるセラミック部材が使用されている。
【０００３】
また、金属粉末やセラミックス等の焼成においては、金属粉末やセラミックスを収容して使用される構造体、例えば、箱状の容器であるセラミック部材が使用されている。
【０００４】
上記構造体としては、一般的に、耐熱性に優れる窒化珪素質焼結体が用いられている。このような窒化珪素質焼結体を作製するにあたっては、通常、焼結助剤成分が添加される。例えば、特許文献１では、焼結助剤成分として金属元素酸化物が添加された窒化珪素質焼結体が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2002−12474号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１で提案された窒化珪素質焼結体を用いて、内周面が空間と接する構造体を作製すると、製造時の焼成処理により空間と接する内周面から焼結助剤成分が揮散するため、内周面近傍の領域では、焼結助剤成分の揮散により、密度が低下することで、熱伝導性が低下する。それゆえ、このような構造体の内周面側の空間にヒーター等の熱源を配置する場合には、熱源の熱を効率よく外部に伝えることができないという問題があった。また、内周面側の空間に金属粉末やセラミックスを配置する場合には、金属粉末やセラミックスを焼成後に放熱させるときに、金属粉末やセラミックスの熱を効率よく外部に伝えることができないという問題があった。
【０００７】
本発明は上述のような課題を解決するために提案されたものであって、その目的は、熱伝導性が高いセラミック部材およびこれを用いた熱伝導部材を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のセラミック部材は、内周面が空間と接する構造体であって、該構造体はマグネシウムを含有する窒化珪素質焼結体からなり、前記構造体は、前記空間と接する内周面から前記構造体の厚み方向に存在する第１の領域と、該第１の領域以外の第２の領域とからなり、前記第１の領域に存在する前記マグネシウムの含有量が、前記第２の領域に存在する前記マグネシウムの含有量より多いことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の熱伝導部材は、上記セラミック部材の前記空間に熱源が配置されてなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のセラミック部材によれば、内周面が空間と接する構造体であって、構造体はマ
グネシウムを含有する窒化珪素質焼結体からなり、構造体は、空間と接する内周面から構造体の厚み方向に存在する第１の領域と、第１の領域以外の第２の領域とからなり、第１の領域に存在するマグネシウムの含有量が、第２の領域に存在するマグネシウムの含有量より多い。このような構成であると、マグネシウムは窒化珪素の結晶粒子に固溶しにくいので、窒化珪素の結晶粒子のアスペクト比の増大を抑制し、窒化珪素の結晶粒子が充填されやすくなると考えられる。このような現象に起因して、第１の領域の密度を高めることができ、熱伝導性を向上することができる。
【００１１】
また、本発明の熱伝導部材によれば、上記セラミック部材の空間に熱源が配置されてなることから、熱伝導性が向上した熱伝導部材とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態のセラミック部材の一例を示す、（ａ）はセラミック部材の縦断面図で、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ’線におけるセラミック部材の断面を拡大した図である。
【図２】本実施形態のセラミック部材の他の一例を示す、セラミック部材の断面図である。
【図３】本実施形態のセラミック部材を用いた熱伝導部材の一例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本実施形態のセラミック部材の一例を示す、（ａ）はセラミック部材の縦断面図で、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ’線におけるセラミック部材の断面を拡大した図である。
【００１４】
本実施形態のセラミック部材10は、内周面20が空間と接する構造体であって、マグネシウムを含有する窒化珪素質焼結体からなる。そして、セラミック部材10は空間と接する内周面20から厚み方向に存在する第１の領域１と、第１の領域１以外の第２の領域２とからなる。ここで、本実施形態における第１の領域１とは、図１（ｂ）のＸ−Ｘ’線における断面（以下、単に断面ともいう。）において内周面20から外周面21までの厚みＴに対して、構造体の内周面20からの厚みが50％以内の領域をいう。なお、図１（ｂ）に、厚みＴが50％となる位置を破線12で示している。
【００１５】
また、セラミック部材10は、第１の領域１に存在するマグネシウムの含有量が、第２の領域２に存在するマグネシウムの含有量より多い。なお、第１の領域１においてマグネシウムは酸化マグネシウムとして存在していることが好適であるが、一部がその他の化合物または単体で存在していても構わない。
【００１６】
このような構成であると、マグネシウムは窒化珪素の結晶粒子に固溶しにくいので、窒化珪素の結晶粒子のアスペクト比の増大を抑制し、窒化珪素の結晶粒子が充填されやすくなると考えられる。このような現象に起因して、第１の領域１の密度を高めることができ、熱伝導性を向上することができる。
【００１７】
また、第１の領域１および第２の領域２におけるマグネシウムの含有量の比較は、例えば、電子線マイクロ分析装置（ＥＰＭＡ）を用いて、Ｍｇ元素の存在量を面分析で測定して比較すればよい。
【００１８】
また、図１に示すセラミック部材10は、一方端が封止された管状体（有底筒状体）であるが、本発明はこの形状に特定されるものではなく、内部に空間を有する形状であればよく、一方端が封止されているのみならず、両端が封止されている、もしくは両端ともに封止されていなくてもかまわない。例えば、本発明のセラミック部材は筒状（リング等の環
状も含む），筐体状，球状であってもよい。
【００１９】
また、本実施形態における窒化珪素質焼結体とは、主結晶相として窒化珪素を全質量に対して80質量％以上含有し、特に85質量％以上含有すると熱伝導率および機械的強度がより高まる傾向があるため好適である。さらに、窒化珪素からなる相に不可避不純物が含まれていても何ら差し支えないことはいうまでもない。また、窒化珪素の成分量の測定は、蛍光Ｘ線分析法またはＩＣＰ（Inductively  Coupled  Plasma）発光分析法を用いればよく、窒化珪素質焼結体が含有する珪素の含有量を測定し、その珪素の含有量から窒化珪素の含有量に換算して求めればよい。ここで、粒界相において珪素を含む成分（窒化珪素を除く）が存在するものの、窒化珪素質焼結体全体における成分としては微量であるため、窒化珪素の含有量の算出に当たっては、窒化珪素質焼結体に含まれる珪素はすべて窒化珪素を構成するものとみなせばよい。
【００２０】
また、本実施形態のセラミック部材10は、単位面積当たりの気孔の個数が、第１の領域１が第２の領域２よりも少ないことが好適である。このような構成であると、第１の領域１の密度を高めることができ、熱伝導性をより向上することができる。
【００２１】
なお、セラミック部材10の第１の領域１および第２の領域２の気孔の個数は、断面において、単位面積当たりの個数をそれぞれの領域で求めればよく、例えば、構造体の断面を研磨し、光学顕微鏡を用いて、倍率を200倍にしてその断面をＣＣＤカメラで撮影し、画
像解析装置（（株）ニレコ製LUZEXシリーズ）により画像内の１視野測定面積を2.25×10
−２ｍｍ２、測定視野数を20、つまり測定総面積を4.5×10−１ｍｍ２として単位面積当
たりの気孔の個数をカウントし、第１の領域１および第２の領域２における気孔の個数を比較すればよい。
【００２２】
図２は、本実施形態のセラミック部材の他の一例を示す、セラミック部材の断面図である。
【００２３】
セラミック部材10’は、窒化珪素質焼結体にマグネシウムとアルミニウムとを含有してなり、第２の領域２が、構造体の外周面21から構造体の厚み方向に存在する第３の領域３と、第３の領域３以外の第４の領域４とからなり、第３の領域３に存在するアルミニウムの含有量が、第４の領域４に存在するアルミニウムの含有量より多い。ここで、第３の領域３とは、断面において、第２の領域２の厚みＴ’に対して、構造体の外周面21からの厚みが50％以内の領域をいう。なお、図２において、第２の領域２の厚みＴ’に対して、構造体の外周面21からの厚みが50％となる位置を破線13で示している。
【００２４】
このような構成であると、第３の領域３に第４の領域４よりもアルミニウムの含有量が多いため、第３の領域３おいて、窒化珪素の粒界相にアルミニウムが酸化アルミニウムとして存在する量が多いことで、窒化珪素の結晶粒子同士が強く結合し、その結果、窒化珪素質焼結体における第３の領域３の機械的強度が高まる。つまり、セラミック部材10’は、他の物体と接触機会のある第３の領域３の機械的強度が高いため、他の物体と接触しても破損しにくく信頼性が高い。また、構造体の最外周側の領域である第３の領域３における機械的強度が高まることにより、セラミック部材10’全体としても機械的強度が高まる傾向がある。なお、アルミニウムは酸化アルミニウムとして存在していることが好適であるが、一部がその他の化合物または単体で存在していてもかまわない。
【００２５】
また、第３の領域３および第４の領域４におけるアルミニウムの含有量の比較は、例えば、電子線マイクロ分析装置（ＥＰＭＡ）を用いて、断面において、Ａｌ元素の存在量を面分析でそれぞれの領域で測定して比較すればよい。
【００２６】
また、本実施形態のセラミック部材10および10’は、マグネシウムの含有量が第２の領域２側から第１の領域１側に向けて増加していることが好適である。このような構成であると、第１の領域１側から第２の領域２側に向かう熱伝導が特異的に低下するのを抑制できるため、第１の領域１側から第２の領域２側に効率よく熱を伝えることができる。
【００２７】
また、本実施形態のセラミック部材10’は、アルミニウムの含有量が、第４の領域４側から第３の領域３側に向けて増加していることが好適である。このような構成であると、第４の領域４側から第３の領域３側に向かって機械的強度を高めることができる。言い換えれば、外周側に向けて強度を高めることができ、セラミック部材10’全体として機械的強度をより高めることができる。
【００２８】
ここで、マグネシウムまたはアルミニウムが、セラミック部材10，10’の断面において、第２の領域２側から第１の領域１側に向けて、または第４の領域４側から第３の領域３側に向けて増加しているかどうかは、例えば以下に示すようにして、セラミック部材10，10’の断面における、元素の含有量の濃度分布を確認すればよい。
【００２９】
まず、構造体の断面において、第２の領域２側から第１の領域１側に向けて、または第４の領域４側から第３の領域３側に向けて少なくとも各領域内で５個所以上選択する。そして、選択されたそれらの個所においてマグネシウムまたはアルミニウムの含有量を電子線マイクロ分析装置（ＥＰＭＡ）を用いた面分析で測定する。そして、その測定値の分布が構造体の断面における測定した元素の濃度分布を示しているとみなせばよい。濃度分布をみたとき、第２の領域２側から第１の領域１側に向けて、または第４の領域４側から第３の領域３側に向けて測定元素の濃度が増加傾向にあるかは測定値を最小二乗法により近似して増減を判断すればよい。
【００３０】
なお、マグネシウムおよびアルミニウムの含有量の濃度分布は、例えば、電子線マイクロ分析装置（ＥＰＭＡ）を用いて、中空セラミック部材10，10’の断面において、面分析のかわりに線分析で確認してもかまわない。
【００３１】
また、本実施形態のセラミック部材10，10’は、窒化珪素の粒界相がＦｅＳｉ２，ＷＳｉ２，ＣｒＳｉ２，ＮｉＳｉ２およびＭｏＳｉ２の少なくとも１種を含んでいることが好適である。
【００３２】
珪化物は熱力学的に安定しているため、粒界相に上記珪化物が含まれていると、機械的応力や熱応力がかかった場合でも粒界相が相変態を起こしにくい。したがって、セラミック部材10，10’の高温における耐熱衝撃性を向上させることができる。
【００３３】
粒界相は、上述した珪化物のうち、特にＦｅＳｉ２およびＷＳｉ２を含んでいることが好適である。この理由は、ＦｅＳｉ２およびＷＳｉ２の結晶構造が特に近似しており、これらの珪化物が隣接すると、セラミック部材10，10’の使用環境温度が高い場合も機械的強度が安定することから、高温における耐熱衝撃性をさらに向上できるからである。
【００３４】
本実施形態のセラミック部材10，10’の機械的特性は、４点曲げ強度が650ＭＰａ以上
であり、動的弾性率が300ＧＰａ以上であり、ビッカース硬度（Ｈｖ）が13ＧＰａ以上で
あり、破壊靱性（Ｋ１Ｃ）が５ＭＰａｍ１／２以上であることが好適である。これら機械的特性が上記範囲であることにより、セラミック部材10，10’を熱伝導部材として用いた場合に、特に、耐クリープ性やヒートサイクルに対する耐久性を向上させることができるため、高い信頼性が得られるとともに長期間にわたって使用することができる。
【００３５】
なお、本実施形態のセラミック部材10，10’が、多孔体である場合には、その機械的特
性は、室温における４点曲げ強度が35ＭＰａ以上であり、800℃における４点曲げ強度が25ＭＰａ以上であり、動的弾性率が35ＧＰａ以上であり、ビッカース硬度（Ｈｖ）が13Ｇ
Ｐａ以上であり、破壊靱性（Ｋ１Ｃ）が５ＭＰａｍ１／２以上であることが好適である。
【００３６】
ここで、４点曲げ強度については、ＪＩＳ  Ｒ  1601−2008（ＩＳＯ  17565：2003（
ＭＯＤ））に準拠して測定すればよい。ただし、セラミック部材10，10’の厚みＴが薄く、切り出した試験片の厚みを３ｍｍとすることができない場合には、厚みＴをそのまま試験片の厚みＴとして評価するものとし、その結果が上記数値を満足することが好適である。
【００３７】
また、セラミック部材10，10’の動的弾性率は、ＪＩＳ  Ｒ  1602−1995で規定される超音波パルス法に準拠して測定すればよい。ただし、厚みＴが薄く、セラミック部材10，10’から切り出した試験片の厚みを10ｍｍとすることができない場合には、片持ち梁共振法を用いて評価するものとし、その結果が上記数値を満足することが好適である。
【００３８】
ビッカース硬度（Ｈｖ）および破壊靱性（Ｋ１Ｃ）については、それぞれＪＩＳ  Ｒ  1610−2003（ＩＳＯ  14705：2000（ＭＯＤ））およびＪＩＳ  Ｒ  1607−1995に規定さ
れる圧子圧入法（ＩＦ法）に準拠して測定すればよい。なお、セラミック部材10，10’が多孔体である場合には、ビッカース硬度（Ｈｖ）については、ナノインデンテーション法を用いればよい。また、セラミック部材10，10’の厚みＴが薄く、セラミック部材10，10’から切り出した試験片の厚みをそれぞれＪＩＳ  Ｒ  1610−2003およびＪＩＳ  Ｒ  1607−1995の圧子圧入法（ＩＦ法）で規定する0.5ｍｍおよび３ｍｍとすることができない
ときには、厚みＴをそのまま試験片の厚みとして評価して、その結果が上記数値を満足することが好適である。ただし、そのままの厚みＴの試験片で評価して上記数値を満足することができないほどに厚みＴが薄いとき、例えば0.2ｍｍ以上0.5ｍｍ未満のときには、セラミック部材10，10’に加える試験力および押込荷重をいずれも0.245Ｎとし、試験力お
よび押込荷重を保持する時間をいずれも15秒としてビッカース硬度（Ｈｖ）および破壊靱性（Ｋ１Ｃ）を測定すればよい。
【００３９】
そして、本実施形態の熱伝導部材は、上述したセラミック部材10，10’からなり、空間に熱源を配置して用いることが好適である。
【００４０】
本実施形態の熱伝導部材は、上述した通り、熱伝導性が向上したセラミック部材10または10’からなることから、熱源によって供給される熱の損失を抑制し、外部に熱を効率よく伝えることができる。このような熱伝導部材としては、例えば、ヒーターチューブが挙げられる。また、空間に熱源のない熱伝導部材であってもよく、このような熱伝導部材としては、バーナーチューブ，ラジアントチューブ等が挙げられる。さらに、セラミック部材を，熱電対用保護管，ラドル，ストーク，脱ガス用ロータ，釣具用ガイド部材，シールリング，焼成用容器，球状またはころ状の転動体等に用いることもできる。
【００４１】
図３は、本実施形態のセラミック部材を用いた熱伝導部材の一例を示す縦断面図である。
【００４２】
図３に示す熱伝導部材30は、アルミニウムなどの金属の溶解において用いられるものであり、ヒーター５と、ヒーター５を内包し保護するためのセラミック部材10または10’と、ヒーター５に電力を供給するための電源６とを備えている。
【００４３】
熱伝導部材30は、セラミック部材10の少なくとも一部が溶湯金属（図示せず）中に浸漬するように配置され、電源６から電力が供給されてヒーター５が加熱される。ヒーター５から発せられる熱は、セラミック部材10を介して溶湯金属に効率良く熱を伝えることがで
きる。なお、熱伝導部材は金属溶湯以外の加熱用途に用いることもできることはいうまでもない。
【００４４】
次に、本実施形態のセラミック部材10および10’の製造方法について説明する。
【００４５】
まず、金属シリコンの粉末と、β化率が20％以下である窒化珪素の粉末とを準備して、（金属シリコンの粉末）／（窒化珪素の粉末）の質量比が１以上10以下となるように混合して第１の混合粉末を得る。ここで、金属シリコンの粉末の粒径によっては、窒化不足および焼結不足の原因となるおそれがあるので、金属シリコンの粉末は、粒度分布曲線の累積体積の総和を100％としたときの累積体積が90％となる粒径（Ｄ９０）を10μｍ以下、
好ましくは６μｍ以下のものを用いる。
【００４６】
また、焼結助剤として、金属化合物の粉末と、アルミン酸マグネシウムの粉末とを混合し第２の混合粉末とする。金属化合物とは、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化ジルコニウムおよび炭酸カルシウムの少なくともいずれか１種からなるものである。なお、第２の混合粉末の含有量は、第１の混合粉末および第２の混合粉末の合計を100質量％としたと
き、10質量％以上23質量％以下とすることが好適である。また、その他の焼結助剤として、希土類元素の酸化物の粉末と、マグネシウム化合物の粉末とを混合したものを第２の混合粉末として用いても構わない。なおマグネシウム化合物とは、水酸化マグネシウム，酸化マグネシウムおよび炭酸マグネシウムの少なくともいずれか１種からなるものである。なお希土類元素の酸化物の粉末とマグネシウム化合物の粉末との混合粉末を第２の混合粉末として用いる場合には、第１の混合粉末と第２混合粉末との合計を100質量％としたと
き、希土類元素の酸化物の粉末は10質量％以上14質量％以下、マグネシウム化合物の粉末は２質量％以上４質量％以下とすればよい。
【００４７】
また、酸化鉄，酸化タングステン，酸化クロム，酸化ニッケルおよび酸化モリブデンの少なくとも１種の粉末を、第１の混合粉末と第２の混合粉末との合計100質量部に対して0.02質量部以上４質量部以下添加してもよい。酸化鉄，酸化タングステン，酸化クロム，
酸化ニッケルおよび酸化モリブデンは、焼成時に珪素と反応して、酸素を脱離し、粒界相内に融点の高い珪化物を生成することができ、粒界相内に珪化物を含んでいることにより、高温における機械的特性や耐熱衝撃性を向上させることができる。
【００４８】
次に、所定量秤量した第１の混合粉末および第２の混合粉末を溶媒とともに、従来の方法、例えば、バレルミル，回転ミル，振動ミル，ビーズミルなどによって湿式で混合・粉砕してスラリーとする。この粉砕で用いる粉砕用メディアとしては、窒化珪素質焼結体，ジルコニア質焼結体またはアルミナ質焼結体等からなるものが使用可能であるが、混入したときに不純物となる影響を少なくするには、作製する窒化珪素質焼結体と同じ材料組成または近似組成の窒化珪素質焼結体からなる粉砕用メディアを用いることが好適である。
【００４９】
なお、この湿式で行なう粉砕は、焼結性を向上させるために、粒径（Ｄ９０）が３μｍ以下となるまで行なうことが好適である。なお、得ようとする粒度分布とするには、粉砕用メディアの外径，量，または粉砕時間等の設定値を適宜調整すればよい。
【００５０】
また、パラフィンワックス、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）などの有機バインダを、第１の混合粉末と第２の混合粉末との合計100質量
部に対して１質量部以上10質量部以下として、スラリーに混合することで成形性を向上させることができる。さらに、分散性を高めるために分散剤を添加してもよい。
【００５１】
また、本実施形態の窒化珪素質焼結体を多孔体とする場合には、樹脂ビーズからなる気孔形成剤をスラリーに混合すればよい。
【００５２】
気孔率が、例えば、20体積％以上60体積％以下の多孔体を得るには、気孔形成剤の添加量は、混合粉末と焼結助剤である上記粉末との合計を100質量％としたとき、２質量％６
質量％とすればよい。
【００５３】
気孔形成剤としては、例えば、シリコーンビーズ、ポリスチレンおよびポリアクリル−スチレンの少なくとも１種からなる懸濁重合された非架橋性の樹脂ビーズを用いるのが好適である。これらの樹脂ビーズは、その圧縮強度が1.2ＭＰａ以下と低いために、成形工
程で加圧方向に容易に塑性変形して、弾性回復に伴って発生しやすいマイクロクラックの発生を抑制することができる。
【００５４】
次に、粒径（Ｄ９０）が３μｍ以下となるまで粉砕したスラリーを篩いに通した後に、噴霧乾燥装置を用いて造粒した顆粒を得る。
【００５５】
次に、得られた顆粒を、プレス成形、ＣＩＰ成形（Cold Isostatic Pressing）などに
よって有底筒状体の成形体とする。成形圧力は50〜120ＭＰａの範囲であれば、成形体の
密度の向上や顆粒の潰れ性の観点から好適である。
【００５６】
また、鋳込み成形、射出成形、テープ成形などの成形方法を用いてもよい。また、それぞれの成形方法で成形して成形体を作製した後に、成形体を切削したり、積層したり、接合したりすることによって有底筒状体の成形体としてもよい。
【００５７】
次に、炭化珪素製または表面が窒化珪素質の結晶粒子で覆われたカーボン製の甲鉢中に得られた成形体を載置して、窒素雰囲気中または真空中で脱脂する。脱脂する温度は添加した有機バインダの種類によって異なるが900℃以下であることが好適である。特に、好
ましくは450℃以上800℃以下である。なお、このように成形体から有機バインダなどの脂質の成分を取り除くことを脱脂といい、この脱脂したものを脱脂体という。
【００５８】
次に、窒化処理炉内に脱脂体を載置し、窒素雰囲気中にて、脱脂したときの温度よりも高い温度で窒化する。
【００５９】
窒化の工程としては、低温での窒化（第１の窒化工程）の後、高温での窒化（第２の窒化工程）を行なえばよい。
【００６０】
まず、第１の窒化工程として、窒素の圧力を10〜200ｋＰａとし、1000〜1200℃の温度
で15〜25時間保持することで、脱脂体中の金属シリコン（Ｓｉ）の10〜70質量％を窒化する。次に、第２の窒化工程として、第１の窒化工程の温度から1400℃の間の温度で５〜15時間保持することで脱脂体中の金属シリコン（Ｓｉ）の残部を窒化させて窒化体を得る。
【００６１】
そして、窒化体を焼成炉内に設置された、炭化珪素質焼結体からなる甲鉢の内部に配置した後、窒化体の内周面側においてマグネシウムを含む酸化物の揮散が抑制されるように、窒化体の内周面側に、例えば、気体供給管を配置して窒素を供給しながら、昇温を続け、温度を1760℃以上1860℃以下として、８〜12時間保持した後、降温速度を120℃／時間
以上200℃／時間未満として降温することで、本実施形態のセラミック部材10を得ること
ができる。
【００６２】
ここで、上記炭化珪素質焼結体の相対密度は、95％以上であることが好適である。相対密度がこの範囲であると、熱が逃げにくいため、効率よく焼成することができる。
【００６３】
ここで、断面において、単位面積当たりの気孔の個数が、第１の領域１の方が第２の領
域２よりも少ないセラミック部材10を得るには、窒化体の内周面側が外周面側よりも熱容量が大きくなるように、シリコン（Ｓｉ）および二酸化珪素（ＳｉＯ２）の各粉末を、モル比をＳｉ：ＳｉＯ２＝0.6〜1.4：１として混合して窒化体の内周面側に配置した筒状の多孔質の焼成用容器に充填するか、または、前記モル比で混合した粉末および水を混合したスラリーを作製し、このスラリーを窒化体の内周面側に塗布し、乾燥すればよい。なお、上記各粉末を混合して窒化体の内周面側に配置した筒状の多孔質の焼成用容器に充填した場合には、窒化体を焼成した後に、前記焼成用容器を取り除けばよい。
【００６４】
また、マグネシウムの含有量が、第２の領域２側から第１の領域１側に向けて増加しているセラミック部材10を得るには、窒素の圧力が窒化体の外側よりも内周面20側の方が、例えば、１気圧以上高くなるように窒化体の内周面側に窒素を供給すればよい。
【００６５】
また、構造体がさらにアルミニウムを含有してなり、第２の領域２が、構造体の外周面21から構造体の厚み方向に存在する第３の領域３と、第３の領域３以外の第４の領域４とからなり、第３の領域３に存在するアルミニウムの含有量が、第４の領域４に存在するアルミニウムの含有量よりも多いセラミック部材10’を得るには、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化ジルコニウムおよび炭酸カルシウムの少なくともいずれか１種からなる金属化合物と、アルミン酸マグネシウムとの混合粉末を第２の混合粉末とし、酸化アルミニウムおよび窒化アルミニウムの少なくともいずれかからなる粉末を雰囲気調整材として甲鉢の内部に配置した窒化体と接触しないように甲鉢の底板に敷く、または雰囲気調整剤および水を混合したスラリーを作製し、このスラリーを甲鉢の側壁に塗布して乾燥させた後に窒化体を焼成すること以外は、セラミック部材10と同様にすればよい。
【００６６】
ここで、雰囲気調整材の粒度は、扱いが容易であることおよび比表面積を高くすることにより、高い反応性が得られることを考慮して、ＪＩＳ  Ｒ  6001−1998で規定される粒度がF16〜F220である粉末を用いればよい。
【００６７】
また、アルミニウムの含有量が、第４の領域４側から第３の領域３側に向けて増加するセラミック部材10’を得るには、雰囲気調整材の粒度をF24〜F220とすればよい。
【００６８】
また、例えば、相対密度が99質量％以上であるセラミック部材10，10’を得る場合には、熱間静水圧加圧処理を施してもよく、この処理を施すことにより、セラミック部材10，10’の熱伝導性をさらに高くすることができる。
【００６９】
また、上述した製造方法によって得られたセラミック部材10，10’は、必要に応じて研磨，ブラスト処理等の加工を施しても構わない。
【００７０】
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、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】
【００７１】
まず、平均粒径（Ｄ５０）が３μｍである金属シリコンの粉末と、平均粒径（Ｄ５０）が１μｍであり、β化率が10％（即ち、α化率が90％）の窒化珪素の粉末とを準備して、（金属シリコンの粉末）／（窒化珪素の粉末）の質量比が5.4となるように混合して第１
の混合粉末を得た。ここで、金属シリコンの粉末は、粒度分布曲線の累積体積の総和を100％としたときの累積体積が90％となる粒径（Ｄ９０）を５μｍとした。
【００７２】
次に、表１に示す成分の粉末の混合粉末を第２の混合粉末とし、第１の混合粉末，水および窒化珪素質焼結体からなる粉砕用メディアとともにバレルミルに入れて、粒径（Ｄ９０）が１μｍ以下となるまで混合粉砕した。ここで、第２の混合粉末の各粉末の含有量は
、第１の混合粉末および第２の混合粉末の合計100質量％に対して、それぞれ表１に示す
量となるように秤量した。
【００７３】
その後、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を、第１の混合粉末と第２の混合粉末との総和100質量部に対して５質量部添加して混合することによりスラリーを得た。このスラリ
ーを噴霧乾燥装置を用いて造粒して顆粒を得た。
【００７４】
次に、得られた顆粒をＣＩＰ成形して、さらに切削加工を施して、外径および内径がそれぞれ180ｍｍ，157ｍｍであり、長さが1205ｍｍのセラミック部材10となる成形体を得た。
【００７５】
次に、炭化珪素製の甲鉢中に成形体を載置し、窒素雰囲気中500℃で５時間保持するこ
とにより脱脂して、脱脂体を得た。次に、窒化処理炉内に脱脂体を載置し、実質的に窒素からなる150ｋＰａの窒素分圧中にて、1050℃で20時間、1250℃で10時間順次保持して窒
化した。そして、窒化体の内周面側の窒素の圧力Ｐinおよび外側の窒素の圧力Ｐoutを表
１に示す値として、昇温し、焼成温度および保持時間をそれぞれ1800℃，12時間として焼成した後、降温速度を190℃／時間として冷却することにより、外径および内径がそれぞ
れ150ｍｍ，130ｍｍであり、長さが1000ｍｍのセラミック部材10の試料Ｎｏ．１〜12を得た。
【００７６】
なお、試料Ｎｏ．３，７，11については、シリコン（Ｓｉ）および二酸化珪素（ＳｉＯ２）の各粉末を、モル比をＳｉ：ＳｉＯ２＝１：１として混合し、窒化体の内周面側に配置した筒状の多孔質の焼成用容器に充填し、窒化体の焼成後に、前記焼成容器を取り除く工程をくわえた。
【００７７】
得られた試料Ｎｏ．１〜12に含まれる珪素の含有量をＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分析法により測定し、珪素の含有量から窒化珪素の含有量に換算したところ、いずれの試料も窒化珪素の含有量が80質量％以上であることを確認した。
【００７８】
そして、電子線マイクロ分析装置（ＥＰＭＡ）（日本電子（株）製  JXA−8530Ｆ）を
用いて、各試料の長手方向の中央部における断面において面分析して、第１の領域１および第２の領域２におけるそれぞれのマグネシウムの含有量Ｍ１，Ｍ２およびその差であるＭ１−Ｍ２（ΔＭ）を求めた。なお、Ｍ１−Ｍ２（ΔＭ）については、ＥＰＭＡの測定値から質量比率に換算して計算した。
【００７９】
ここで、面分析においては、電子線マイクロ分析装置（ＥＰＭＡ）の測定条件として、加速電圧および照射電流を、それぞれ15ｋＶ，2.0×10―７Ａとし、第１の領域１および
第２の領域２における各測定範囲は、いずれも5.04ｍｍ×5.04ｍｍの面積とした。
【００８０】
また、電子線マイクロ分析装置（ＥＰＭＡ）を用いて、上記断面において線分析して、第２の領域２側から第１の領域１側に向けての、マグネシウムの含有量の増加の有無を確認した。
【００８１】
また、単位面積当たりの気孔の個数については、上記断面を研磨し、光学顕微鏡を用いて、倍率を200倍にして、上記断面をＣＣＤカメラで撮影し、画像解析装置（（株）ニレ
コ製LUZEXシリーズ）により画像内の１視野測定面積を2.25×10−２ｍｍ２、測定視野数
を20、つまり測定総面積を4.5×10−１ｍｍ２として調べ、第１の領域１および第２の領
域２におけるそれぞれの単位面積当たりの気孔の個数Ｐ１，Ｐ２を比較した。
【００８２】
また、各試料の第１の領域１からＪＩＳ  Ｒ  1611−1997に準ずる試験片を切り出し、
熱伝導率を測定した。
【００８３】
表１にマグネシウムの含有量Ｍ１，Ｍ２を比較した結果、マグネシウムの含有量の差ΔＭ、マグネシウムの含有量の増加の有無、気孔の個数Ｐ１，Ｐ２を比較した結果および熱伝導率の測定値を示す。
【００８４】
【表１】
2014125412.tif 000003
【００８５】
表１に示す通り、第２の混合粉末の成分および含有量が同じである試料Ｎｏ．１〜４を比べると、試料Ｎｏ．２〜４は、第１の領域１に存在するマグネシウムの含有量Ｍ１が、第２の領域２に存在するマグネシウムの含有量Ｍ２より多いことから、含有量Ｍ１が含有量Ｍ２より少ない試料Ｎｏ．１の熱伝導率より高く、試料Ｎｏ．２〜４は試料Ｎｏ．１より熱伝導性が向上しているといえる。
【００８６】
また、試料Ｎｏ．３は、単位面積当たりの気孔の個数が、第２の領域２よりも第１の領域１の方が少ないことから、第２の領域２と第１の領域１とが同じである試料Ｎｏ．２よりも熱伝導率が高く、試料Ｎｏ．３は試料Ｎｏ．２より熱伝導性が向上しているといえる。
【００８７】
また、試料Ｎｏ．４は、マグネシウムの含有量が、第２の領域２側から第１の領域１側に向けて増加していることから、増加が認められない試料Ｎｏ．２よりも熱伝導率が高く、第１の領域１から第２の領域２に向かって効率よく熱を伝えられると言える。
【００８８】
また、第２の混合粉末の成分および含有量が同じである試料Ｎｏ．５〜８を比べると、試料Ｎｏ．６〜８は、第１の領域１に存在するマグネシウムの含有量Ｍ１が、第２の領域２に存在するマグネシウムの含有量Ｍ２より多いことから、含有量Ｍ１が含有量Ｍ２より少ない試料Ｎｏ．５の熱伝導率より高く、試料Ｎｏ．６〜８は試料Ｎｏ．５より熱伝導性が向上しているといえる。
【００８９】
また、試料Ｎｏ．７は、単位面積当たりの気孔の個数が、第２の領域２よりも第１の領域１の方が少ないことから、第２の領域２と第１の領域１とが同じである試料Ｎｏ．６よりも熱伝導率が高く、試料Ｎｏ．７は試料Ｎｏ．６より熱伝導性が向上しているといえる。
【００９０】
また、試料Ｎｏ．８は、マグネシウムの含有量が、第２の領域２側から第１の領域１側に向けて増加していることから、増加が認められない試料Ｎｏ．６よりも熱伝導率が高く、第１の領域１から第２の領域２に向かって効率よく熱を伝えられると言える。
【００９１】
また、第２の混合粉末の成分および含有量が同じである試料Ｎｏ．９〜12を比べると、試料Ｎｏ．10〜12は、第１の領域１に存在するマグネシウムの含有量Ｍ１が、第２の領域２に存在するマグネシウムの含有量Ｍ２より多いことから、含有量Ｍ１が含有量Ｍ２より少ない試料Ｎｏ．９の熱伝導率より高く、試料Ｎｏ．10〜12は試料Ｎｏ．９より熱伝導性が向上しているといえる。
【００９２】
また、試料Ｎｏ．11は、単位面積当たりの気孔の個数が、第２の領域２よりも第１の領域１の方が少ないことから、第２の領域２と第１の領域１とが同じである試料Ｎｏ．10よりも熱伝導率が高く、試料Ｎｏ．11は試料Ｎｏ．10より熱伝導性が向上しているといえる。
【００９３】
また、試料Ｎｏ．12は、マグネシウムの含有量が、第２の領域２側から第１の領域１側に向けて増加していることから、増加が認められない試料Ｎｏ．10よりも熱伝導率が高く、第１の領域１から第２の領域２に向かって効率よく熱を伝えられると言える。
【実施例２】
【００９４】
実施例１で作製した試料Ｎｏ．２および試料Ｎｏ．６のそれぞれの窒化体を準備し、これらの窒化体の内周面側の窒素の圧力Ｐinおよび外側の窒素の圧力Ｐoutを1.2気圧および１気圧として、昇温し、焼成温度および保持時間をそれぞれ1800℃，12時間として焼成し
た後、降温速度を190℃／時間として冷却することにより、外径および内径がそれぞれ150ｍｍ，130ｍｍであり、長さが1000ｍｍのセラミック部材10’である試料Ｎｏ．13〜18を
得た。
【００９５】
なお、試料Ｎｏ．14，15，17，18については、雰囲気調整剤としてＪＩＳ  Ｒ  6001−1998で規定される粒度が表２に示される酸化アルミニウムの粉末を甲鉢の底板に敷いて、焼成した。ここで、酸化アルミニウムの粉末のＪＩＳ  Ｒ  6001−1998で規定される粒度は、表２に示す通りである。
【００９６】
得られた試料Ｎｏ．13〜18に含まれる珪素の含有量をＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分析法により測定し、珪素の含有量から窒化珪素の含有量に換算したところ、いずれの試料も窒化珪素の含有量が80質量％以上であることを確認した。
【００９７】
そして、電子線マイクロ分析装置（ＥＰＭＡ）（日本電子（株）製  JXA−8530Ｆ）を
用いて、実施例１と同様の測定条件として各試料の断面で面分析して、第３の領域３および第４の領域４におけるそれぞれのアルミニウムの含有量Ａ３，Ａ４を比較した。
【００９８】
また、電子線マイクロ分析装置（ＥＰＭＡ）を用いて、各試料の長手方向の中央部における断面で線分析して、第４の領域４側から第３の領域３側に向けての、アルミニウムの含有量の増加の有無を確認した。
【００９９】
また、各試料の第３の領域３からＪＩＳ  Ｒ  1601−2008に準ずる試験片を10本切り出し、室温における４点曲げ強度を測定した。ただし、切り出した各試料の試験片の厚みは第３の領域３の厚みとした。
【０１００】
表２にアルミニウムの含有量Ａ３，Ａ４を比較した結果、アルミニウムの含有量の増加の有無および４点曲げ強度の測定値を示す。
【０１０１】
【表２】
2014125412.tif 000004
【０１０２】
表２に示す通り、第２の混合粉末の成分および含有量が同じである試料Ｎｏ．13〜15を比べると、試料Ｎｏ．14および15は、第３の領域３に存在するアルミニウムの含有量Ａ３が、第４の領域４に存在するアルミニウムの含有量Ａ４より多いことから、機械的強度が高まっており、セラミック部材10’である試料Ｎｏ．14および15全体としても機械的強度が高まっていることがわかる。
【０１０３】
また、試料Ｎｏ．15は、アルミニウムの含有量が、第４の領域４側から第３の領域３側に向けて増加していることから、第４の領域４側から第３の領域３側に向けて機械的強度を高めることができ、外周側の機械的強度がさらに高くなり、第４の領域４側から第３の領域３側に向けて増加が確認されない試料Ｎｏ.14よりも機械的強度が高くなっているこ
とがわかる。
【０１０４】
また、第２の混合粉末の成分および含有量が同じである試料Ｎｏ．16〜18を比べると、試料Ｎｏ．17および18は、第３の領域３に存在するアルミニウムの含有量Ａ３が、第４の領域４に存在するアルミニウムの含有量Ａ４より多いことから、機械的強度が高まっており、セラミック部材10’である試料Ｎｏ．17および18全体としても機械的強度が高まっていることがわかる。
【０１０５】
また、試料Ｎｏ．18は、アルミニウムの含有量が、第４の領域４側から第３の領域３側に向けて増加していることから、第４の領域４側から第３の領域３側に向けて機械的強度を高めることができ、外周側の機械的強度がさらに高くなり、第４の領域４側から第３の領域３側に向けて増加が確認されない試料Ｎｏ.17よりも機械的強度が高くなっているこ
とがわかる。
【符号の説明】
【０１０６】
１：第１の領域 
２：第２の領域
３：第３の領域
４：第４の領域
10，10’：セラミック部材
20：内周面
21：外周面
30：熱伝導部材
【図１】
2014125412.tif 000005
【図２】
2014125412.tif 000006
【図３】
2014125412.tif 000007