【事件の表示】
　特許第３１２４８６５号「窒化珪素質焼結体及びその製造方法」の請求項１に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３１２４８６５号の請求項１に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続きの経緯
　本件特許第３１２４８６５号発明は、平成５年４月２７日に特許出願され、平成１２年１０月２７日にその特許の設定登録がなされたものである。
　これに対し、高橋豊治より特許異議の申立てがなされ、取消理由通知がなされ、その指定期間内の平成１４年１月１８日に訂正請求がなされたものである。
２．訂正の適否についての判断
２−１．訂正事項
　平成１４年１月１８日付けの訂正請求は、特許請求の範囲の減縮、この減縮に伴う明りょうでない記載の釈明を目的として、訂正請求書に添附した全文訂正明細書のとおり、すなわち次の訂正事項（１）及び訂正事項（２）のとおり訂正するものである。　
（１）請求項１を特許請求の範囲の減縮を目的として、次のとおり訂正する。
「【請求項１】組成式がＳｉ6−ｚＡｌzＯｚＮ8−ｚで表されるβ−サイアロンの結晶相を主相とし、その粒界相が軽希土類元素、重希土類元素、珪素、アルミニウム、酸素および窒素から構成され、前記組成式中のｚの値が０．０５〜０．３５であり、かつ室温の強度が１０１０ＭＰａ以上、室温の熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする窒化珪素質焼結体。」
（２）本件特許明細書（特許公報）段落【０００９】の「かつ室温の熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上」を「かつ室温の強度が１０１０ＭＰａ以上、室温の熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上」と訂正する。
２−２．訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　上記訂正事項（１）は、請求項１の記載に「室温の強度が１０１０ＭＰａ以上」という技術的限定を付加するものであるから、特許請求の範囲の減縮に該当する。また訂正事項（２）は、特許請求の範囲の減縮に伴う明りょうでない記載の釈明に該当するものであり、しかも、いずれの訂正事項も特許明細書に記載した事項の範囲内でなされたものであるから新規事項の追加に該当せず、また当該訂正によって実質上特許請求の範囲を拡張し又は変更するものでもない。
２−３．むすび
　したがって、上記訂正は、平成６年改正法附則第６条第１項の規定によりなお従前の例によるとされる、特許法第１２０条の４第３項において準用する平成６年改正法による改正前の特許法第１２６条第１項ただし書、第２項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
３．本件訂正発明
　特許権者が請求した上記訂正は、上述したとおり、認容することができるから、本件特許異議申立ての対象である本件請求項１に係る訂正後の発明（以下、「本件訂正発明１」という）は、訂正された請求項１に記載された事項により特定される上記「２−１．訂正事項（１）」に示すとおりのものである。
４．特許異議申立てについて
（１）特許異議申立ての理由
　特許異議申立人は、証拠方法として、甲第１号証乃至甲第３号証を提出して、訂正前の本件請求項１に係る発明は、甲第１号証乃至甲第３号証のいずれかに記載された発明であるか、または甲第１号証乃至甲第３号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、本件発明１についての特許は、特許法第２９条第１項第３号及び同条第２項に違反してなされたものであると主張している。
（２）証拠の記載内容
　甲第１号証乃至甲第３号証には、それぞれ次の事項が記載されている。
甲第１号証：特開昭６３−２８６２号公報
（ａ）「１　主としてβサイアロン（Ｓｉ6−ｚＡｌｚＯｚＮ8−ｚ、０＜ｚ≦４．２）で構成され、Ｓｉ、Ａｌ、１種以上のＩＩＩａ族元素（希土類を含む）、Ｏ、Ｎなどからなる粒界相を有し、直径５μｍ以下のポアを１〜１５％含み、相対密度が５８〜９９％であることを特徴とするサイアロン製ダイス。」（第１頁左欄特許請求の範囲）
（ｂ）「本発明者は、ダイスとして強度、耐熱衝撃性の２点から最適の材料を得るべく種々検討を行なった訳であるが、以下にそれを述べる。
Ｓｉ2Ｎ4粉末（粒度０．７μm、α化率９３％）ＡｌＮポリタイプ粉末（結晶度２１Ｒ、粒度２μm、９８．８％）、Ａｌ2Ｏ3粉末（粒度１μm、９９．９９％）、Ｙ2Ｏ3粉末（粒度１μm、９９．９９％）を用い、Ｙ2Ｏ3量を６％とし、ｚ＝０．５のサイアロン組成となるように配合した。この配合粉末をボールミルにて十分混合した後、１ｔ／ｃｍ2の圧力で加圧形成し、１気圧の窒素ガス中で、１５００〜１７００℃、０．５〜６時間の焼結により第１表に示す種々の相対密度を持つ焼結体を作成し、強度および水中急冷法による耐熱衝撃性を評価した。
（第１表　略）
　以上の強度および耐熱衝撃性の評価より、相対密度８５％未満では高強度が得られず、一方相対密度９９％を超える緻密な焼結体は高強度ではあるが、耐熱衝撃性が低下するという知見を得ることができた。」（第２頁左上欄第１９行目乃至左下欄第５行）
（ｃ）「なお本発明サイアロン製ダイスは、組成的には主としてβサイアロンで構成され（一部αＳｉ3Ｎ4、αサイアロンを含んでもよい。）、Ｓｉ、Ａｌ、１種以上のＩＩＩａ族元素（希土類を含む）、Ｏ、Ｎなどからなる粒界相からなるものである。」（第２頁左下欄第１５行乃至第１９行）
（ｄ）第３頁左下欄の第３表には、ＩＩＩａ族化合物の「Ｙ2 Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3」を添加した具体例１４、２１、２２が記載されている。
甲第２号証：特開平２−１８０７５９号公報
（ａ）「（１）焼結助剤としてＹ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3及びＭｇＡｌ2Ｏ4等の焼結助剤とともにＣｅ化合物を添加した窒化珪素粉末の成形体を不活性雰囲気下で加熱することにより焼結する焼結工程と、得られた焼結体を不活性雰囲気下で熱処理することにより粒界にＣｅ3+を含む酸窒化物のアパタイト相を析出させる第１熱処理工程と、熱処理された焼結体を酸化雰囲気下で熱処理することにより該アパタイト相中のＣｅ3+をＣｅ4+に酸化してＣｅＯ2とＳｉＯ2とを生成させることによる応力変態を起こさせる酸化工程と、からなることを特徴とする窒化珪素焼結体の製造方法。」（第１頁左欄特許請求の範囲）
（ｂ）「このような焼結助剤として添加されたＣｅ化合物は、第１熱処理工程における不活性雰囲気下の熱処理によって粒界に３価の状態で存在し、Ｃｅ−Ｓｉ−Ｎ−Ｏ系のアパタイト相として析出する。」（第３頁右上欄第３行乃至第７行）
甲第３号証：特開昭５９−１９９５８１号公報
（ａ）「（２）組成式：Ｓｉ6−ｚＡｌｚＯｚＮ8−ｚ、ただし０＜ｚ≦４．３）で表されるβ−サイアロンと、組成式：Ｍｘ（Ｓｉ、Ａｌ）12（Ｏ、Ｎ）16（ただし０＜ｘ≦２、Ｍ：Ｌｉ、Ｎa、Ｃa、Ｍｇ、Ｙ、希土類元素のうちの１種または２種以上を示す）で表わされるα−サイアロンとを主成分とし、このほかに、
結合相形成成分として、上記Ｍに含まれる元素、Ｓｉ、およびＡｌの酸化物および窒化物のうちの１種または２種以上：１〜２０容量％、
を含有し、上記α−サイアロン／β−サイアロンの容量比が５／９５〜２５／７５の範囲にあることを特徴とする耐摩耗性のすぐれたサイアロン基セラミックス。」（第１頁特許請求の範囲第２項）　　
（ｂ）「この発明は、鋳鉄の高速フライス切削やＮｉ基の耐熱合金用の切削工具、あるいは耐摩耗工具などとして用いた場合に著しくすぐれた耐摩耗性を示すサイアロン基セラミックスに関するものである。」（第１頁右欄第１２行乃至第１５行）
（ｃ）「また、β−サイアロンは、上記のように組成式：Ｓｉ6−ｚＡｌｚＯｚＮ8−ｚで表わされ、０＜ｚ≦４．３の条件を満足する必要があり、これは、ｚの値が４．３を越えた組成は存在しないという理由によるものであるが、この範囲内でもｚが大きくなると、セラミックス中に粗大な巣が発生しやすくなると共に、強度も低下するようになるので、望ましくは０＜ｚ≦２．０が好ましいこと。」（第２頁左下欄第１行乃至第８行）
（３）当審の判断
　甲第１号証の上記（ａ）には、「主としてβサイアロン（Ｓｉ6−ｚＡｌｚＯｚＮ8−ｚ、０＜ｚ≦４．２）で構成され、Ｓｉ、Ａｌ、１種以上のＩＩＩａ族元素（希土類を含む）、Ｏ、Ｎなどからなる粒界相を有し、直径５μｍ以下のポアを１〜１５％含み、相対密度が５８〜９９％であることを特徴とするサイアロン製ダイス」が記載され、そして上記（ｄ）によれば、ＩＩＩａ族化合物の「Ｙ2 Ｏ3」（重希土類元素Ｙの酸化物）、「Ｌａ2Ｏ3」（軽希土類元素Ｌａの酸化物）を添加した具体例が記載されているから、甲第１号証には、本件訂正発明１の記載ぶりに則って整理すると、「組成式がＳｉ6−ｚＡｌzＯｚＮ8−ｚで表されるβ−サイアロンの結晶相を主相とし、その粒界相が軽希土類元素、重希土類元素、珪素、アルミニウム、酸素および窒素から構成され、前記組成式中のｚの値が０＜ｚ≦４．２であり、相対密度が８５〜９９％である窒化珪素質製ダイス」の発明（以下、「甲１発明」という）が記載されていると云える。
　そこで、本件訂正発明１と上記甲１発明とを対比すると、甲１発明のダイスも「焼結体」であるから、両者は、「組成式がＳｉ6−ｚＡｌzＯｚＮ8−ｚで表されるβ−サイアロンの結晶相を主相とし、その粒界相が軽希土類元素、重希土類元素、珪素、アルミニウム、酸素および窒素から構成された窒化珪素質焼結体」という点で一致し、次の（イ）及び（ロ）の点で相違していると云える。
（イ）本件訂正発明１では、β−サイアロンのｚを０．０５≦ｚ≦０．３５と規制し、室温の熱伝導率を１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上とするのに対し、甲１発明では、ｚ値が０＜ｚ≦４．２であり、室温の熱伝導率も明らかではない点
（ロ）本件訂正発明１では、室温の強度が１０１０ＭＰａ以上であるのに対し、甲１発明では、この点が明らかでない点
　次に、これら相違点の上記（イ）について検討するに、本件訂正発明１の「熱伝導率１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上」という性質については、本件特許明細書の段落【０００９】、【００１３】や【００２０】の記載によれば、β−サイアロンのｚを０．０５≦ｚ≦０．３５に規制することによって達成されるものであり、そして、この「０．０５≦ｚ≦０．３５」というｚ値も、本件特許明細書の段落【００２７】の記載によれば、窒化珪素換算量とアルミニウムの酸化物換算量の合計量に対するアルミニウムの酸化物換算量のモル分率を１．２〜８．４に調製することによって得られるものであるから、この観点で、甲第１号証の記載をさらに検討すると、甲第１号証には、相対密度を「８５〜９９％」とした高強度な「ダイス」について、その曲げ強度や耐熱衝撃性の性質が示されているだけであり、本件訂正発明１の上記「ｚ値やモル分率」を満足する具体的な例や熱伝導率と上記ｚ値及びモル分率との関係についても何ら示唆されてはいない。
　してみると、甲第１号証には、甲１発明の上記「窒化珪素質焼結体」が「熱伝導率１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上」という性質を具備しているとする何らの根拠も記載されていないと云えるから、本件訂正発明１は、甲第１号証に記載された発明とすることはできない。
　また、甲第２号証及び甲第３号証について検討すると、甲第３号証も、甲第１号証と同様、軽希土類元素や重希土類元素を含む「β−サイアロン（Ｓｉ6‐ｚＡｌzＯｚＮ8‐ｚ、０＜ｚ≦４．３、好ましくは０＜ｚ≦２．０）」の結晶相を主相とする「耐摩耗性のセラミックス」を開示するだけのものであり、「熱伝導率１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上」という性質やこの性質とｚ値との関係についても何ら開示するものではない。
　さらに、甲第２号証は、焼結助剤として軽希土類元素（Ｃｅ）や重希土類元素（Ｙ）を添加した「窒化珪素焼結体の製造方法」に関するものであり、そこには、ｚを０．０５≦ｚ≦０．３５と規制した「β−サイアロン」の窒化珪素焼結体やその熱伝導率について何ら示唆されていない。
　してみると、本件訂正発明１の上記相違点（イ）については、甲第２号証及び甲第３号証にも何ら示唆されていないから、これら証拠の記載に基づいて当業者が容易に想到することができたものであるとは云えない。
　したがって、本件訂正発明１は、上記相違点（ロ）について検討するまでもなく、甲第１号証乃至甲第３号証のいずれかに記載された発明であるとすることはできないし、また甲第１号証乃至甲第３号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものともすることができない。
４．むすび
　以上のとおり、特許異議申立ての理由及び証拠方法によっては、本件訂正発明１についての特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件訂正発明１についての特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、特許法等の一部を改正する法律（平成６年法律第１１６号）附則第１４条の規定に基づく、特許法等の一部を改正する法律の施行に伴う経過措置を定める政令（平成７年政令第２０５号）第４条第２項の規定により、上記のとおり決定する。 
【異議決定日】
平成１４年５月２０日（２００２．５．２０）
【訂正の要旨】
訂正の要旨
　本件訂正の要旨は、本件特許第３１２４８６５号発明の特許明細書を平成１４年１月１８日付け訂正請求書に添付された訂正明細書のとおり、すなわち、特許請求の範囲の減縮及び明りょうでない記載の釈明を目的として、次の訂正事項（１）及び（２）のとおりに訂正するものである。
（１）請求項１を特許請求の範囲の減縮を目的として、次のとおり訂正する。
「【請求項１】組成式がＳｉ６−ｚＡｌｚＯｚＮ８−ｚで表されるβ−サイアロンの結晶相を主相とし、その粒界相が軽希土類元素、重希土類元素、珪素、アルミニウム、酸素および窒素から構成され、前記組成式中のｚの値が０．０５〜０．３５であり、かつ室温の強度が１０１０ＭＰａ以上、室温の熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする窒化珪素質焼結体。」
（２）本件特許明細書（特許公報）段落【０００９】の「かつ室温の熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上」を「かつ室温の強度が１０１０ＭＰａ以上、室温の熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上」と訂正する。
（５４）【発明の名称】
窒化珪素質焼結体及びその製造方法
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】組成式がＳｉ６−ＺＡｌｚＯｚＮ８−ｚで表されるβ−サイアロンの結晶相を主相とし、その粒界相が軽希土類元素、重希土類元素、珪素、アルミニウム、酸素及び窒素から構成され、前記組成式中のｚの値が０．０５〜０．３５であり、かつ室温の強度が１０１０ＭＰａ以上、室温の熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする窒化珪素質焼結体。
　【請求項２】窒化珪素と、軽希土類元素酸化物、重希土類元素酸化物、酸化珪素及び／または全希土類元素酸化物と酸化珪素より合成したＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７（ＲＥ：希土類元素）、酸化アルミニウムから成り、かつ窒化珪素量と酸化アルミニウムの合計量に対する酸化アルミニウム量のモル分率が１．２〜８．４である粉末混合物を成形した後、焼結することを特徴とする窒化珪素質焼結体の製造方法。
　【請求項３】珪素及び窒化珪素と、軽希土類元素酸化物、重希土類元素酸化物、酸化珪素及び／または全希土類元素酸化物と酸化珪素より合成したＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７（ＲＥ：希土類元素）、酸化アルミニウムから成り、かつ珪素の窒化珪素換算量及び窒化珪素量と酸化アルミニウムの合計量に対する酸化アルミニウム量のモル分率が１．２〜８．４である粉末混合物を成形した後、８００℃〜１５００℃の窒素含有雰囲気中で前記珪素を窒化処理し、その後、焼結することを特徴とする窒化珪素質焼結体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】本発明は、室温から高温までの強度特性に優れ、かつ高い熱伝導率を有し、耐熱衝撃抵抗に優れた、特に自動車用部品やガスタ−ビンエンジン用部品等に使用される窒化珪素質焼結体及びその製造方法に関するものである。
　【０００２】
　【従来の技術】従来より、窒化珪素質焼結体は、耐熱性、耐熱衝撃性及び耐酸化性等の特性に優れ、高強度かつ比較的軽量であることからエンジニアリングセラミックス、とりわけタ−ボロ−タ−をはじめとする各種熱機関用部品としての応用が進められている。
　【０００３】一般に、前記窒化珪素質焼結体は、窒化珪素原料粉末に対して焼結助剤として酸化アルミニウムあるいは酸化マグネシウム等を添加することにより高密度化及び高強度化を実現しようとしていた。
　【０００４】しかしながら、近年、窒化珪素質焼結体に対する使用条件がより高温となり、高温下での強度及び耐酸化性の更なる改善が要求されるようになってきた。
　【０００５】そこで、係る要求に応えて高密度かつ高強度の窒化珪素質焼結体を作製するために、窒化珪素原料に焼結助剤としてイットリア等の希土類元素酸化物（ＲＥ２Ｏ３）や酸化アルミニウム等を添加することが特公昭５２−３６４９号公報や特公昭５８−５１９０号公報等で提案されてきた。
　【０００６】
　【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述のように窒化珪素原料の焼結助剤として希土類元素酸化物（ＲＥ２Ｏ３）や酸化アルミニウム等を用いて高密度化し、高温での高強度化を実現しようとすると、前記焼結助剤の添加量を極力少なくして非酸化性ガス中、１５００〜１８５０℃もの高温下、高圧の雰囲気加圧焼成をしなければならず、製造コストが著しく増大するという課題があった。
　【０００７】また、逆に、製造コストを低減するために焼成温度を下げて低圧の雰囲気焼成を実現しようとすると、焼結助剤の添加量を増加せざるを得ず、その結果、所期の強度や熱衝撃抵抗が得られず実用的でないという課題があった。
　【０００８】
　【発明の目的】本発明は、前記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、低い焼成温度と低圧の雰囲気焼成を可能とし、室温から高温まで自動車用部品やガスタ−ビンエンジン用部品等として使用するに充分な機械的特性、即ち、室温から８００℃までの強度が実用的なレベルで確保でき、かつ高い熱伝導率を有する耐熱衝撃抵抗に優れた窒化珪素質焼結体及びその製造方法を提供することにある。
　【０００９】
　【課題を解決するための手段】本発明の窒化珪素質焼結体及びその製造方法は、焼結体の機械的、熱的特性を向上するために、Ｓｉ６−ＺＡｌｚＯｚＮ８−ｚで表されるβ−サイアロンの結晶相を主たる結晶相とし、その粒界相を軽希土類元素、重希土類元素、珪素、アルミニウム、酸素及び窒素で構成し、β−サイアロンの組成式中のｚの値を０．０５〜０．３５の範囲に特定し、かつ室温の強度が１０１０ＭＰａ以上、室温の熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上となるように焼結体の主たる結晶相と該結晶相の粒界に存在する副相を制御して成ることを特徴とするものである。
　【００１０】その製造方法は、窒化珪素量と酸化アルミニウムの合計量に対する酸化アルミニウム量のモル分率が１．２〜８．４となるように調合した窒化珪素と、軽希土類元素酸化物と重希土類元素酸化物と酸化珪素及び／または全希土類元素酸化物と酸化珪素から合成したＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７（ＲＥ：希土類元素）と、酸化アルミニウムから成る粉末混合物を成形した後、焼結するものである。
　【００１１】または、珪素の窒化珪素換算量及び窒化珪素量と酸化アルミニウムの合計量に対する酸化アルミニウム量のモル分率が１．２〜８．４となるように調合した珪素及び窒化珪素と、軽希土類元素酸化物と重希土類元素酸化物と酸化珪素及び／または全希土類元素酸化物と酸化珪素から合成したＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７（ＲＥ：希土類元素）と、酸化アルミニウムから成る粉末混合物を成形した後、８００℃〜１５００℃の窒素含有雰囲気中で前記珪素を窒化処理した後、焼結することを特徴とするものである。
　【００１２】
　【作用】前記構成によれば、粒界相を軽希土類元素酸化物と重希土類元素酸化物を同時に用いて形成することから、双方の希土類元素のイオン半径差が大であり、共晶反応を起こして窒化珪素粒子の間隙に形成される液相の融点を低下させ、再配列による緻密化が進行して低い温度で緻密な焼結体が得られるようになる。
　【００１３】また、β−サイアロンの組成式中のｚの値を０．０５〜０．３５の範囲となるように制御するすることにより、β−サイアロンの優れた特徴を維持したまま高い熱伝導率が実現でき、その結果、熱衝撃破壊抵抗係数が高くなって耐熱衝撃抵抗が高くなる。
　【００１４】一方、焼結過程では、軽希土類元素、重希土類元素、珪素、アルミニウム、酸素及び窒素から構成される液相を通して、窒化珪素粒子が溶解−再析出段階で液相中のアルミニウム元素と酸素元素を取り込みながら焼結が進行して、組成式がＳｉ６−ＺＡｌｚＯｚＮ８−ｚで表されるβ−サイアロンが生成される。
　【００１５】
　【実施例】以下、本発明の窒化珪素質焼結体及びその製造方法を実施例に基づき詳細に説明する。本発明に係る窒化珪素質焼結体は、組成上はＳｉ６−ＺＡｌｚＯｚＮ８−ｚで表されるβ−サイアロンを主成分とし、軽希土類元素、重希土類元素、珪素、アルミニウム、酸素及び窒素とから構成される粒界相を持っており、本発明では軽希土類元素と重希土類元素の両方を含有することが特徴となるものであり、前記軽希土類元素とは、原子番号５７〜６３のランタニド系元素であり、具体的にはＬａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ等であり、とりわけ酸化物の吸湿性が小さいＳｍが望ましく、一方、重希土類元素とは、原子番号３９のＹと原子番号６４〜７１のランタニド系元素であり、具体的にはＥｒ、Ｙｂ、Ｌｕ等があるが、一般にはＹが好ましい。
　【００１６】即ち、本発明では、軽希土類元素と重希土類元素を同時に用いることが必要であり、例えば、軽希土類元素酸化物同士、または重希土類元素元素酸化物同士を用いた場合、各希土類元素同士のイオン半径が近似していることから、希土類元素酸化物同士で固溶体を形成するだけで、大幅な融点の低下は期待できない。
　【００１７】従って、軽希土類元素酸化物と重希土類元素酸化物を同時に用いることによって、共晶反応を起こして融点を低下させ、再配列による緻密化が進行して窒化珪素粒子の粒成長を抑制でき、低い焼成温度で緻密かつ高強度な焼結体を得る事ができる。
　【００１８】尚、前記軽希土類元素酸化物と重希土類元素酸化物の共晶組成は、５０モル％近傍に存在するため、両者の組成比は１近傍が好ましい。
　【００１９】また、前記焼結体中の軽希土類元素と重希土類元素の酸化物換算量の合計が１０モル％を越えると、焼結体中に占める粒界相の体積分率が増加して高温強度を低下させると共に熱伝導率を低下させてしまう恐れがあるため、前記酸化物換算量の合計は１〜１０モル％、更に３〜６モル％がより望ましい。
　【００２０】次に、β−サイアロンの組成式中のｚの値が、０．０５未満では、β−サイアロンの優れた特徴が引き出せなく、逆にｚが０．３５を越えると焼結体の熱伝導率が低下してしまうため、前記ｚの値は０．０５〜０．３５であることが必要となる。
　【００２１】即ち、セラミックスは結晶と粒界相から構成される多結晶体であり、熱伝導率を低下させるフォノン散乱の要因が多数存在する。前記β−サイアロン焼結体の熱伝導率は、粒子内部や粒界に残存している不純物量、結晶の完全性、微構造に大きく依存しており、特に、結晶内のＡｌとＯの固溶量の増加とともに熱伝導率は低下する。
　【００２２】また、熱衝撃破壊抵抗係数は下記の式より求めることができる。
Ｒ‘＝Ｓ（１−ν）ｋ／Ｅα
（Ｒ‘は熱衝撃破壊抵抗係数、Ｓは抗折強度、Ｅはヤング率、νはポアソン比、ｋは熱伝導率、αは熱膨張率である。）ここではセラミック焼結体のヤング率、ポアソン比、熱膨張率は、粒界相の量が極端に多くならない限り、ほぼ一定である。しかし、抗折強度と熱伝導率は焼結体により大幅に変化する。特に、高強度材料においては前記式から明白なように、熱伝導率を向上させることで熱衝撃破壊抵抗係数を高めることができ、ひいては、耐熱衝撃抵抗を高めることができる。
　【００２３】次に、本発明の窒化珪素質焼結体を製造する方法について説明する。まず、原料粉末として窒化珪素粉末または珪素粉末及び窒化珪素粉末を主成分とし、添加成分として軽希土類元素酸化物、重希土類元素酸化物、酸化珪素及び酸化アルミニウムの粉末を用いる他に、あるいは軽希土類元素酸化物、重希土類元素酸化物及び酸化珪素及び／または全希土類元素酸化物と酸化珪素から合成したＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７（ＲＥ：希土類元素）と酸化アルミニウムの粉末を用いることもできる。
　【００２４】前記窒化珪素粉末は、α−Ｓｉ３Ｎ４、β−Ｓｉ３Ｎ４のいずれでも良く、その平均粒径は０．４〜１．２μｍが好ましく、また、前記珪素粉末は窒化を容易にするためにその平均粒径が１０μｍ以下、とりわけ３μｍ以下の微粒のものが好適である。
　【００２５】前記主成分として珪素粉末を用いると、後述する窒化工程では寸法変化が無くて重量が増加するため、成形体の密度が向上するとともに焼成時の寸法収縮量を小さくでき、焼結体の寸法精度を向上できる。但し、珪素粉末を多量に含むと後述する窒化工程において、添加された珪素粉末を全て窒化することが困難となり、逆に窒化珪素質焼結体としての特性が低下する恐れがあるため、珪素粉末の量は、窒化珪素粉末量に対する珪素粉末の窒化珪素換算量の比率が１以下であることが好ましい。
　【００２６】本発明による窒化珪素と酸化アルミニウムの反応による前記組成式のβ−サイアロンの生成反応は下記のように考えられる。
　【００２７】
〔２−（ｚ／４）〕Ｓｉ３Ｎ４＋（ｚ／２）Ａｌ２Ｏ３→Ｓｉ６−ＺＡｌｚＯｚＮ８−ｚ＋（ｚ／４）ＳｉＯ２
従って、前記ｚの値を０．０５〜０．３５の範囲に制御するためには、珪素の窒化珪素換算量及び／または窒化珪素量の合計とアルミニウムの酸化物換算量の合計に対するアルミニウムの酸化物換算量のモル分率を１．２〜８．４に調製、混合する必要がある。
　【００２８】かくして得られた混合粉末を公知の成形方法、例えば、プレス成形、鋳込み成形、押出し成形、射出成形や冷間静水圧成形等により所望の形状に成形する。
　【００２９】次いで、成形体に珪素粉末を含有する場合には、該成形体を窒素含有雰囲気中、８００℃〜１５００℃の温度で窒化処理して窒化珪素とする。尚、前記窒化処理により含有する珪素粉末をすべて窒化させるには、前記温度範囲内で温度を小刻みに上昇させながら、徐々に窒化させていくことが好ましい。
　【００３０】その後、例えばホットプレス方法、常圧焼成、窒素ガスを用いた加圧焼成、更には前記焼成後のＨＩＰ焼成や、ガラスシ−ルＨＩＰ焼成等、公知の焼成方法により緻密な焼結体を得る。
　【００３１】その際、焼成温度が高過ぎると主相であるβ−サイアロン結晶が粒成長して強度が低下するため、焼成温度は１８５０℃以下、とりわけ１６００〜１７５０℃の温度とし、窒素ガス含有非酸化性雰囲気中で焼成することが望ましい。
　【００３２】また、周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族元素金属や、それらの炭化物、窒化物、珪化物や、炭化珪素等を、周知技術により分散粒子やウィスカ−として窒化珪素質焼結体中に存在させて複合化し、窒化珪素質焼結体の特性を改善することも可能である。
　【００３３】（実施例１）ＢＥＴ比表面積９ｍ２／ｇ、α率９８％、酸素量１．２重量％の窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）と各種の軽希土類元素酸化物（Ｌ−ＲＥ２Ｏ３）、重希土類元素酸化物（Ｈ−ＲＥ２Ｏ３）、酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の粉末を用いて、表１に示す組成となるように調合後、１ｔ／ｃｍ２の成形圧力で金型成形した。
　【００３４】
　【表１】
　【００３５】次に、これらの成形体を炭化珪素質の匣鉢に入れ、組成の変動を少なくするために、雰囲気を制御して常圧の窒素雰囲気中、１７００℃、１０時間
　【表１】
の条件で焼成した。
　【００３６】かくして得られた焼結体をＪＩＳ−Ｒ１６０１規格に準じて所定の寸法形状に研磨加工して評価用の試料を作成した。
　【００３７】前記評価用の試料により、アルキメデス法に基づき比重測定を行い、理論密度比を算出し、Ｘ線回折測定によりβ−窒化珪素結晶のピ−クシフトからｚ値を求めた。また、ＪＩＳ−Ｒ１６０１規格に基づき室温及び８００℃での４点曲げ抗折強度試験を実施し、熱伝導率はレ−ザ−フラシュ法により測定した。以上の結果を表２に示す。
　【００３８】
　【表２】
　【００３９】表１及び表２の結果によると、組成式がＳｉ６−ＺＡｌｚＯｚＮ８−ｚで表されるβ−サイアロン結晶相中のｚ値が、０．０５未満の試料番号１は緻密化不足であり、ｚ値が０．３５を越える試料番号１９は熱伝導率が低下していた。また、軽希土類元素と重希土類元素を両方使用していない試料番号４、８、１５はいずれも緻密化不足であった。更に、軽希土類元素と重希土類元素の酸化物換算量が１０モル％を越える試料番号２５は熱伝導率が低下していた。
　【００４０】それに対して本発明は、いずれも実用レベルで充分な抗折強度と高い熱伝導率を有していた。
　【００４１】（実施例２）平均粒径３μｍ、酸素量１．１重量％の珪素（Ｓｉ）とＢＥＴ比表面積９ｍ２／ｇ、α率９８％、酸素量１．２重量％の窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、各種の軽希土類元素酸化物（Ｌ−ＲＥ２Ｏ３）、重希土類元素酸化物（Ｈ−ＲＥ２Ｏ３）、酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）または、一部、希土類元素酸化物と酸化珪素粉末から合成したＲＥ２Ｓｉ２Ｏ７と酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の粉末を用いて表３に示す組成となるように調合後、１ｔ／ｃｍ２の成形圧力で金型成形した。
　【００４２】
　【表３】
　【表２】
　【表３】
　【００４３】得られた成形体は、窒素ガス気流中、１２００℃の温度で５時間、更に１４００℃の温度で１０時間の窒化処理をした。この際の重量増加率を測定し、該重量増加率を添加した珪素が１００％窒化珪素に変換した時の重量増加率で除して珪素の窒化率を求めた。
　【００４４】次いで、前記窒化体を炭化珪素質の匣鉢に入れて、組成変動を少なくするために、雰囲気を制御し、常圧の窒素雰囲気中、１７００℃、１０時間の条件で焼成した。
　【００４５】かくして得られた焼結体を実施例１と同様に処理し、同一項目の評価を行い表４の結果を得た。
　【００４６】
　【表４】
　【００４７】表３及び表４の結果によると、組成式がＳｉ６−ＺＡｌｚＯｚＮ８−ｚで表されるβ−サイアロン結晶相中のｚ値が、０．０５未満の試料番号１、５は緻密化不足であり、ｚ値が０．３５を越える試料番号１０は熱伝導率が低下していた。また、軽希土類元素と重希土類元素を両方使用していない試料番号８、９は緻密化不足であった。更に、軽希土類元素と重希土類元素の酸化物換算量が１０モル％を越える試料番号１１は熱伝導率が低下していた。
　【００４８】それに対して本発明は、いずれも実用レベルで充分な抗折強度と高い熱伝導率を有していた。
　【００４９】
　【発明の効果】本発明の窒化珪素質焼結体及びその製造方法によれば、低い焼成温度と低圧の雰囲気焼成が可能となり、室温から高温まで自動車用部品やガスタ−ビンエンジン用部品等として使用するに充分な機械的特性を実用的なレベルで確保でき、かつ高い熱伝導率を有する耐熱衝撃抵抗に優れた窒化珪素質焼結体を得ることが可能となる。
　【表４】