(57)【要約】【課題】本発明の目的は焼成収縮が極めて小さくまた窒化珪素の優れた機械的・熱的特性を生かした窒化珪素コンポジット及びその製造方法を提供することである。【解決手段】本発明では上記課題を解決するため、窒化珪素マトリックス相と、炭化珪素分散相と、空隙を埋める珪素合金相からなる窒化珪素コンポジットであって、前記珪素合金相は珪素結晶と、珪素結晶以外の金属または金属化合物の少なくとも一種とからなることを特徴とする窒化珪素コンポジットを提供する。また炭化珪素及び／または炭化珪素前駆体を含む珪素粉体成形体を作製し、該珪素粉体成形体を窒化焼結して窒化珪素多孔体を作製し、該窒化珪素多孔体に珪素合金を含浸させることを特徴とする窒化珪素と珪素合金と炭化珪素からなる窒化珪素コンポジットの製造方法を提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化珪素マトリックス相と、炭化珪素分散相と、空隙を埋める珪素合金相からなる窒化珪素コンポジットであって、前記珪素合金相は珪素結晶と、珪素結晶以外の金属または金属化合物の少なくとも一種とからなることを特徴とする窒化珪素コンポジット。
【請求項２】
前記珪素合金が珪素単独よりも低い融点を持ち、珪素以外の主成分金属元素と珪素との組成比が、珪素以外の主成分金属元素と珪素との化合物と珪素との共晶を形成する領域にあることを特徴とする請求項１に記載の窒化珪素コンポジット。
【請求項３】
前記珪素合金が珪素とカルシウムの合金であることを特徴とする請求項１または２に記載の窒化珪素コンポジット。
【請求項４】
前記窒化珪素が反応焼結窒化珪素であることを特徴とする請求項１乃至３に記載の窒化珪素コンポジット。
【請求項５】
前記炭化珪素が反応焼結炭化珪素である事を特徴とする請求項１乃至４に記載の窒化珪素コンポジット。
【請求項６】
炭化珪素及び／または炭化珪素前駆体を含む珪素粉体成形体を作製し、該珪素粉体成形体を窒化焼結して窒化珪素多孔体を作製し、該窒化珪素多孔体に珪素合金を含浸させることを特徴とする窒化珪素と珪素合金と炭化珪素からなる窒化珪素コンポジットの製造方法。
【請求項７】
前記炭化珪素前駆体がカーボンを主成分として含む化合物であり、該カーボンが前記珪素成形体の窒化焼結過程及び／又は前記珪素合金の含浸過程において炭化珪素に転換することを特徴とする請求項６に記載の窒化珪素コンポジットの製造方法。
【請求項８】
前記カーボンを主成分として含む化合物が高分子有機物であることを特徴とする請求項７に記載の窒化珪素コンポジットの製造方法。
【請求項９】
前記高分子有機物が前記珪素粉体成形体の成形工程において成形助剤としての作用を呈することと特徴とする請求項８に記載の窒化珪素コンポジットの製造方法。
【請求項１０】
前記高分子有機物を除去するために成形後に脱脂工程を設け、該脱脂工程は非酸化性雰囲気とすることにより該高分子有機物をカーボンを主成分とする化合物に転換させることを特徴とする請求項８または９に記載の窒化珪素コンポジットの製造方法。
【請求項１１】
前記珪素合金が珪素単独よりも低い融点を持ち、珪素以外の主成分金属元素と珪素との組成比が、珪素以外の主成分金属元素と珪素との化合物と珪素との共晶を形成する領域にあることを特徴とする請求項６乃至１０に記載の窒化珪素コンポジットの製造方法。
【請求項１２】
前記珪素合金が珪素とカルシウムの合金であることを特徴とする請求項６乃至１１に記載の窒化珪素コンポジットの製造方法。
【請求項１３】
前記珪素合金が珪素と珪素以外の金属元素との合金であり、該珪素以外の金属元素を含浸工程において選択的に蒸散させることを特徴とする請求項６乃至１２に記載の窒化珪素コンポジットの製造方法。
【請求項１４】
前記珪素粉体成形体の窒化焼結過程において珪素の窒化率を６０％−９５％にコントロールし、前記珪素合金として残留珪素よりも低い融点を持つ珪素合金を用い、含浸工程において該珪素合金が窒化焼結体に含浸した後に雰囲気温度を残留珪素の融点よりも高くすることを特徴とする請求項６乃至１３に記載の窒化珪素コンポジットの製造方法。
【請求項１５】
成形体及び／又は脱脂体からの寸法変化率が±１％以下であることを特徴とする請求項６乃至１４に記載の窒化珪素コンポジットの製造方法。
【請求項１６】
請求項１乃至５に記載の窒化珪素コンポジットを製造するため、または請求項６乃至１５に記載の窒化珪素コンポジットの製造方法により窒化珪素コンポジットを製造するための珪素粉体成形体。
【請求項１７】
請求項１乃至５に記載の窒化珪素コンポジットを製造するため、または請求項６乃至１５に記載の窒化珪素コンポジットの製造方法により窒化珪素コンポジットを製造するための反応焼結窒化珪素多孔体。
【請求項１８】
炭化珪素を分散相として含む窒化珪素コンポジットの製造方法であって、該炭化珪素及び該窒化珪素は反応焼結により生成するものであり、該炭化珪素の炭素源として高分子有機物を用いることを特徴とする窒化珪素コンポジットの製造方法。
【請求項１９】
炭化珪素を分散相として含む窒化珪素コンポジットの製造方法であって、該炭化珪素及び該窒化珪素は反応焼結により生成するものであり、該反応焼結の温度は珪素の融点以下であることを特徴とする窒化珪素コンポジットの製造方法。
【請求項２０】
請求項１８又は１９に記載の窒化珪素コンポジットの製造方法により作製された窒化珪素コンポジット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は窒化珪素コンポジットとその製造方法に関するもので、特に製造工程における成形体からの収縮が０に近い緻密質の窒化珪素コンポジットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
窒化珪素はその高強度、高靭性、高耐摩耗性、高耐熱性、高高温強度などの優れた物性により、エンジニアリングセラミックス材料としてエンジン部品や切削工具、ベアリングなどの用途に実用化研究が進んでいる。
【０００３】しかしながら窒化珪素はその原料価格が競合材料である金属はもとより他の汎用酸化物・非酸化物セラミックより高価である上に、難焼結性であるためその焼結には高温や加圧が要求されるなどの難点がある。したがって窒化珪素はその優れた物性にもかかわらずコスト面の制約が大きく、その工業材料としての実用化は現在までのところ期待外れに終わっている。
【０００４】この窒化珪素のコストダウンを図るために様々な努力がなされているが、その内のひとつとして安価な珪素（シリコン）を使用した反応焼結窒化珪素をあげることができる。これは珪素粉の成形体を窒素雰囲気で焼結することにより珪素を窒化して窒化珪素にする手法である（例えば非特許文献１参照。）。
この反応焼結窒化珪素においては珪素の窒化率をいかに大きくするかが技術的なキーポイントであり、もちろん窒化率１００％が最も好ましい。しかしながら工業的には窒化率１００％は難しいため、通常は９０％以上が要求され、汎用品としては９５％以上のものが用いられている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】しかしながら反応焼結窒化珪素はその焼結原理が物質移動による焼き締まりによるものではないために必然的に多孔質体となり、また窒素の流路を確保するためにもオープンポアの多孔質体とならざるをえない。排ガスフィルターのような多孔質であることを利用した用途においては多孔質体であることは有利であるが、通常の用途においては多孔質であることは強度・耐食性などの観点から不利であることは自明である。したがってこの反応焼結窒化珪素多孔体を緻密化するために様々な試みが為されており、最も代表的な手段としては、反応焼結後の多孔体を、再度焼結する二段焼結の手法をあげることができる。
【０００６】また反応焼結窒化珪素の焼結原理が物質移動による焼き締まりによるものではないことは、焼成収縮が極めて小さいという利点があることをも意味している。セラミック材料は粉体の凝集体に過ぎない成形体を焼き締めて焼成体にするため、完全に緻密化するためには通常１０数％の線方向焼成収縮が発生する。このような大きな焼成収縮は必然的に焼成変形につながるため、セラミック材料のニアネットシェイプ製造は極めて難しいとされている。
【０００７】この反応焼結窒化珪素の焼成変形が極めて小さいという利点を生かしながらこれを緻密化するためには何らかの材質を含浸させて緻密化する手段が考えられる。この含浸物質を選定するにあたり、窒化珪素の重要な物性である耐熱性・機械特性をあまり大きく損なってはならないことを考慮すると有力な候補としては高融点の金属をあげることができる。ただしあまり融点が高すぎる金属を用いるとその融点以上に温度を上げてその金属を含浸させる際に反応焼結窒化珪素多孔体の緻密化焼結が促進されて焼成収縮が非常に小さいという利点が損なわれるため、常識的には反応焼結させる前の原料と同じく珪素（シリコン）を用いることになる。
【０００８】この珪素をセラミック多孔体に含浸させる技術は、珪素含浸炭化珪素と一見同じような発想であるためこれまで数多く試みられてきた。しかしながら炭化珪素に比べて窒化珪素は珪素に対する濡れ性が劣るため、珪素の含浸は難しい。例えば反応焼結窒化珪素多孔体上に珪素球を載置して珪素の融点以上に加熱するという手段により珪素と基板材料（反応焼結窒化珪素）との接触角を測定して両者の濡れ性を評価するという研究が数多く行なわれている（例えば非特許文献２参照）。また珪素・カルシウム・アルミニウムの合金を用いることにより反応焼結窒化珪素多孔体への含浸に成功したという報告もある（例えば非特許文献３参照）。また反応焼結窒化珪素多孔体を珪素中に完全浸漬して超高圧を負荷することによりようやく含浸に成功したといった例もある（例えば非特許文献４参照）。
【０００９】これに対して炭化珪素の方は珪素との濡れ性が優れているため珪素含浸炭化珪素は幅広い分野で実用化されている。これは所謂反応焼結炭化珪素と呼ばれているものであり、一般的な製法としては炭化珪素粉とカーボンブラック粉との混合粉末の成形体を焼成後、珪素を含浸させて珪素とカーボンブラックを反応させて最初から存在する炭化珪素をさらに反応焼結により生成した炭化珪素でボンディングさせるタイプのものと（例えば特許文献２参照）、炭化珪素粉とカーボンブラック粉との混合粉末の成形体を珪素を含浸させながら焼成することにより、最初から存在する炭化珪素と珪素とカーボンブラックの反応により生成した炭化珪素の両方を同時に焼結させるタイプのものがある（例えば特許文献３参照）。この所謂反応焼結炭化珪素も、珪素の反応による焼結を利用したセラミックスであり、焼結の駆動力に物質移動を利用していないために焼成収縮が極めて小さく、その気孔部分は余剰の珪素分により埋められることにより緻密化が可能であるという利点を持っている。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−２８４５８５号公報
【特許文献２】
特開平１０−１３６６号公報
【特許文献３】
特開平６−９２７３５号公報
【非特許文献１】
米屋勝利  著  ニューセラミックス、第２７−３１頁  Ｎｏ２  （１９９５）
【非特許文献２】
Ｊ．  Ｇ．  Ｌｉ，    Ｈ．  Ｈａｕｓｎｅｒ  著Ｊ．Ｅｕｒｏ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．，  ９，  ｐｐ１０１−１０５，  （１９９２）
【非特許文献３】
Ｗ．Ｇ．  Ｓｃｈｍｉｄｔ    著  ＮＡＴＯ    Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｓｔｕｄｙ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  Ｓｅｒｉｅｓ．    Ｅ．  Ａｐｐｌｉｅｄ    Ｓｃｉｅｎｃｅ．    ｐｐ４４７−４５３，  （１９８３）
【非特許文献４】
Ｎ．  Ａ．  Ｔｒａｖｉｔｚｋｙ，    Ｎ．  Ｃｌａｕｓｓｅｎ  著  Ｊ．Ｅｕｒｏ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．，  ９，  ｐｐ６１−６５，  （１９９２）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の技術においては次のような課題があった。
【００１２】窒化珪素焼結体のコストダウンを図るために珪素の反応焼結を利用しようとした場合には得られる反応焼結体は必然的に多孔質になるが、これを緻密化するために再度焼結する二段焼結の手法をとった場合、その再焼結によって焼成収縮が発生し反応焼結窒化珪素のもう一つの利点である焼成収縮が極めて小さいという利点が損なわれてしまう。
【００１３】そのため焼成収縮が小さいという利点を保持しながら窒化珪素反応焼結体を緻密化しようとした場合、緻密化後の物性を考慮すると、珪素を窒化珪素反応焼結体に含浸させることが望ましい。しかしながらこの反応焼結多孔質窒化珪素に珪素を含浸させる手法は、従来技術においては窒化珪素と珪素の濡れ性が悪いため、いまだに実用段階に入った成功例はない。反応焼結窒化珪素多孔体上に珪素球を載置して珪素の融点以上に加熱して珪素と窒化珪素の接触角を測定しようとする試みは、文字通り珪素球が接触角が測定できるように熱変形したというものであって、いうならばまったく含浸しないことを前提としている。また珪素合金を用いて窒化珪素反応焼結体に含浸させようとする研究も同様に窒化珪素基板上に載置した珪素球を加熱することにより熱変形した珪素球がわずかに含浸していることが観察できたというだけであって、工業的な完全含浸体とは程遠いものである。また反応焼結窒化珪素多孔体を珪素中に完全含浸して超高圧を負荷する手法では、できあがった含浸体は珪素に包埋されたものであってこれを珪素から掘り出すことは容易ではなく、またそもそも高圧含浸自体が工業的に実用的なプロセスとはいえない。
【００１４】また珪素の含浸により緻密質で焼成収縮の小さいセラミックスを製作する反応焼結炭化珪素については、炭化珪素は窒化珪素と比べると破壊靭性などの機械的性質や耐熱性などが劣るという欠点がある。また原料単価も炭化珪素は珪素に比べると高価である。また炭化珪素と珪素の濡れ性が優れているということは、珪素が熔融状態から冷却されて結晶化するときの体積膨張により含浸体から吹き出した珪素を含浸体の表面から除きにくいことを意味しており、これでは微細な形状が要求される製品に応用することは難しい。
【００１５】したがって従来技術においては、反応焼結炭化珪素のような焼成収縮が極めて小さい緻密質セラミックスを、炭化珪素よりも物性が優れた窒化珪素において実現することは不可能とされてきた。
【００１６】本発明は上記課題を解決すべくなされたものであって、焼成収縮が極めて小さくまた窒化珪素の優れた機械的・熱的特性を生かした窒化珪素コンポジット及びその製造方法を提供することをその目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では請求項１として、窒化珪素マトリックス相と、炭化珪素分散相と、空隙を埋める珪素合金相からなる窒化珪素コンポジットであって、前記珪素合金相は珪素結晶と、珪素結晶以外の金属または金属化合物化合物の少なくとも一種とからなることを特徴とする窒化珪素コンポジットを提供する。窒化珪素の持つ本来の機能に加え、炭化珪素が窒化珪素中に分散することにより機械特性などの物性が向上し、また珪素合金の作用によりコンポジットは緻密化する。
【００１８】また請求項２として、前記珪素合金が珪素単独よりも低い融点を持ち、珪素以外の主成分金属元素と珪素との組成比が、珪素以外の主成分金属元素と珪素との化合物と珪素との共晶を形成する領域にあることを特徴とする請求項１に記載の窒化珪素コンポジットを提供する。珪素合金の組成がこの好ましい範囲にあることにより金属とのコンポジット化によるモノリシックなセラミック材料に比較しての物性の低下を最小限に抑えることができる。
【００１９】また請求項３として、前記珪素合金が珪素とカルシウムの合金であることを特徴とする請求項１または２に記載の窒化珪素コンポジットを提供する。この合金が上記条件を満たす珪素合金として物性的にまた含浸の容易さの観点から好ましい態様である。
【００２０】また請求項４として、前記窒化珪素が反応焼結窒化珪素であることを特徴とする請求項１乃至３に記載の窒化珪素コンポジットを提供する。窒化珪素マトリックスに反応焼結窒化珪素を用いることにより、珪素成形体から反応焼結体までの焼成収縮を極小にすることができると共に、珪素は窒化珪素に比べると価格が安いという利点もある。
【００２１】また請求項５として、前記炭化珪素が反応焼結炭化珪素である事を特徴とする請求項１乃至４に記載の窒化珪素コンポジットを提供する。これは反応焼結によって得られる炭化珪素はその分散性が優れているため機械特性などの物性向上を図ることができるからである。
【００２２】また請求項６として、炭化珪素及び／または炭化珪素前駆体を含む珪素粉体成形体を作製し、該珪素粉体成形体を窒化焼結して窒化珪素多孔体を作製し、該窒化珪素多孔体に珪素合金を含浸させることを特徴とする窒化珪素と珪素合金と炭化珪素からなる窒化珪素コンポジットの製造方法を提供する。この製造方法により本発明の目的である焼成収縮が極めて小さくまた窒化珪素の優れた機械的・熱的特性を生かした窒化珪素コンポジットを安価に得る事ができる。
【００２３】また請求項７として、前記炭化珪素前駆体がカーボンを主成分として含む化合物であり、該カーボンが前記珪素粉体成形体の窒化焼結過程及び／又は前記珪素合金の含浸過程において炭化珪素に転換することを特徴とする請求項６に記載の窒化珪素コンポジットの製造方法を提供する。この製造方法により窒化珪素コンポジット中に微細な炭化珪素結晶を均一に分散させることが可能である。
【００２４】また請求項８として、前記カーボンを主成分として含む化合物が高分子有機物であることを特徴とする請求項７に記載の窒化珪素コンポジットの製造方法を提供する。高分子有機物は炭化珪素への転換活性が高いことやまた炭化珪素をより均一かつ微細に分散させる事ができるという利点がある。
【００２５】また請求項９として、前記高分子有機物が前記珪素粉体成形体の成形工程において成形助剤としての作用を呈することと特徴とする請求項８に記載の窒化珪素コンポジットの製造方法を提供する。高分子有機物の他の炭化珪素前駆体にない利点としては成形段階で可塑性・保形性・流動性・生強度向上などの成形助剤としての効果をも発現することがあげられる。
【００２６】また請求項１０として、前記高分子有機物を除去するために成形後に脱脂工程を設け、該脱脂工程は非酸化性雰囲気とすることにより該高分子有機物をカーボンを主成分とする化合物に転換させることを特徴とする請求項８または９に記載の窒化珪素コンポジットの製造方法を提供する。成形助剤としても働いた高分子有機物を炭化珪素の前駆体として活用するためには成形後の脱脂工程においてカーボンを主成分とする化合物に転換させることが好適である。なおこの脱脂工程は次の窒化工程と連続した工程でもよく、窒化工程から独立した工程として設けてもよい。
【００２７】また請求項１１として、前記珪素合金が珪素単独よりも低い融点を持ち、珪素以外の主成分金属元素と珪素との組成比が、珪素以外の主成分金属元素と珪素との化合物と珪素との共晶を形成する領域にあることを特徴とする請求項６乃至１０に記載の窒化珪素コンポジットの製造方法を提供する。珪素合金の組成がこの好ましい範囲にあることにより金属とのコンポジット化によるモノリシックなセラミック材料に比較しての物性の低下を最小限に抑えることができる。
【００２８】また請求項１２として、前記珪素合金が珪素とカルシウムの合金であることを特徴とする請求項６乃至１１に記載の窒化珪素コンポジットの製造方法を提供する。この合金が上記条件を満たす珪素合金として物性的にまた含浸の容易さの観点から好ましい態様である。
【００２９】また請求項１３として、前記珪素合金が珪素と珪素以外の金属元素との合金であり、該珪素以外の金属元素を含浸工程において選択的に蒸散させることを特徴とする請求項６乃至１２に記載の窒化珪素コンポジットの製造方法を提供する。この製造方法により含浸前・また含浸中においては珪素合金中の珪素以外の金属元素の含有率を高くして含浸を促進し、含浸後の目的物については珪素合金中の珪素以外の金属元素の含有率を低くして、機械特性・耐水熱劣化性・耐熱性などの物性を向上させる事ができる。
【００３０】また請求項１４として、前記珪素成形体の窒化焼結過程において珪素の窒化率を６０％−９５％にコントロールし、前記珪素合金として残留珪素よりも低い融点を持つ珪素合金を用い、含浸工程において該珪素合金が窒化焼結体に含浸した後に雰囲気温度を残留珪素の融点よりも高くすることを特徴とする請求項６乃至１３に記載の窒化珪素コンポジットの製造方法を提供する。窒化段階で完全窒化させず珪素分を残留させることにより、該残留した珪素分と後から含浸する珪素合金との協働作用により、より緻密な窒化珪素コンポジットを製造することが可能となる。
【００３１】また請求項１５として、成形体及び／又は脱脂体からの寸法変化率が±１％以下であることを特徴とする請求項６乃至１４に記載の窒化珪素コンポジットの製造方法を提供する。この寸法変化率を極小に押えることによりニアネットシェイプ製造を実現させる事ができる。
【００３２】また請求項１６として、請求項１乃至５に記載の窒化珪素コンポジットを製造するため、または請求項６乃至１５に記載の窒化珪素コンポジットの製造方法により窒化珪素コンポジットを製造するための珪素粉体成形体を提供する。
【００３３】また請求項１７として請求項１乃至５に記載の窒化珪素コンポジットを製造するため、または請求項６乃至１５に記載の窒化珪素コンポジットの製造方法により窒化珪素コンポジットを製造するための反応焼結窒化珪素多孔体を提供する。
【００３４】また請求項１８として、炭化珪素を分散相として含む窒化珪素コンポジットの製造方法であって、該炭化珪素及び該窒化珪素は反応焼結により生成するものであり、該炭化珪素の炭素源として高分子有機物を用いることを特徴とする窒化珪素コンポジットの製造方法を提供する。炭化珪素・窒化珪素の両方が反応焼結で製造されるコンポジットの製造方法として、炭化珪素の炭素源に高分子有機物を用いることもまた本発明が提供する新規な構成であり、炭化珪素の前駆体としての高分子有機物は炭化珪素への転換活性が高いことやまた炭化珪素をより均一かつ微細に分散させる事ができるという利点がある。
【００３５】また請求項１９として、炭化珪素を分散相として含む窒化珪素コンポジットの製造方法であって、該炭化珪素及び該窒化珪素は反応焼結により生成するものであり、該反応焼結の温度は珪素の融点以下であることを特徴とする窒化珪素コンポジットの製造方法を提供する。本発明における含浸前の窒化焼結体の製造方法がこの請求項に対応しており、従来の反応焼結炭化珪素含有窒化珪素コンポジットが珪素の融点以上に昇温することにより珪素と炭素を反応させて炭化珪素を合成していたのに比べ、より低温で合成できまた炭化珪素の分散がより均一であるという利点がある。
【００３６】また上記請求項１８又は１９に記載の窒化珪素コンポジットの製造方法により作製された窒化珪素コンポジットも本発明が提供する新規な構成であり、請求項２０として提供する。
【００３７】
【発明の実施の態様】
まず以下に本発明における窒化珪素コンポジットの構成要素について説明する。本発明における窒化珪素コンポジットとは窒化珪素を主成分のマトリックス相とし、他成分と複合した複合体をさす。この窒化珪素はα型、β型、あるいはその他の結晶形であってもかまわない。なおここでいう複合とは窒化珪素多結晶体の結晶粒間または結晶粒内に他成分が混合して複合体を形成しているものをさす。また窒化珪素コンポジット中の好ましい窒化珪素の体積分率は５０％以上、８５％以下である。この下限より窒化珪素の体積分率が小さいと、窒化珪素の持つ優れた機械特性・耐熱性などの物性を発現させることはできない。またこの上限より窒化珪素の含有率が大きい窒化珪素コンポジットは製造段階の含浸が困難であったりまた焼結時の収縮が大きくなるといった製造上の不具合を伴う。
【００３８】また本発明における窒化珪素コンポジットは窒化珪素結晶粒間、または窒化珪素結晶粒内に炭化珪素が分散していることを特徴としており、窒化珪素コンポジット中の好ましい炭化珪素の体積分率は１％以上、３０％以下である。本発明における窒化珪素コンポジット中の炭化珪素の機能は、窒化珪素中に炭化珪素の微細な結晶が分散することにより機械特性などの物性を向上させることと、珪素合金を窒化珪素多孔体に含浸させるにあたりその含浸を促進させることなどをあげることができる。炭化珪素の含有量がその下限より小さくなるとそれらの物性向上や珪素合金の含浸促進の効果が不充分となる。また炭化珪素の含有量がその上限より大きくなると窒化珪素中の炭化珪素の分散が不充分となるため、上記炭化珪素の機能が十分に発揮できなくなるという不具合が生じる。
【００３９】また本発明における窒化珪素コンポジットは空隙を埋める珪素合金相を含有していることを特徴としている。本発明における窒化珪素コンポジット中の珪素合金の機能は窒化珪素多孔質体のポア部分に含浸されることにより空隙を埋めて緻密化することである。ここでいう空隙を埋めるとは、少なくとも表面部分は、好ましくは含浸体の内部のすべての部分に含浸されて緻密化されていることをさす。また緻密化とは好ましくは吸水率が１ｗｔ％以下である状態をいい、さらに好ましくは含浸体をいかなる部位で切断して小片化してもそれぞれの吸水率が１ｗｔ％以下、さらにいっそう好ましくは０．１ｗｔ％以下である状態をいう。なお緻密化が上記の好ましい状態にまで達していないと、残存するポアにより、機械特性や耐久性などの物性が低下する不具合が生じることがある。
【００４０】なお本発明における窒化珪素コンポジットの珪素合金相には含浸工程において含浸される成分以外にも、珪素成形体の窒化時に未窒化で残留する珪素も含まれており両者を含めて以下にその好ましい態様を述べる。本発明における珪素合金とは珪素と他成分からなる合金であり、この珪素合金は少なくとも窒化珪素コンポジットの製造工程における最高温度領域では熔融状態にあり、その後の冷却工程において珪素結晶とその他の結晶が析出して、固溶体、包晶、共晶などを形成しながら固化していく。本発明における好ましい珪素合金は、珪素単独よりも低い融点を持ち、珪素以外の主成分金属元素と珪素との組成比が、珪素以外の主成分金属元素と珪素との化合物と珪素との共晶を形成する領域にあるものである。なおここでいう共晶とは特に共晶点の組成にあるものと限定しているわけではなく、初晶として珪素または珪素と珪素以外の主成分元素との化合物を析出し、その後に珪素以外の主成分元素と珪素との化合物と珪素との共晶域に入るものであることをさしている。なお上記はすべて珪素と主成分金属元素との関係であり、その他の微量成分元素を含んでいてもまた主成分金属元素が複数であってもさしつかえない。
【００４１】このような主成分金属元素としてはカルシウム、マグネシウム、チタン、イットリウム、マンガン、モリブデン、鉄、ジルコニウムなどをあげることができる。その中でも珪素との化合物の耐薬品性やなるべく珪素単独よりも融点が低い組成領域が広いことなどを考慮するとさらに好適なものとしてはカルシウム、マンガン、イットリウム、鉄があげられ、その中でも特に好適なものとしてはカルシウムをあげることができる。珪素・カルシウムの合金系においてはその初晶が珪素またはＣａＳｉ２  またはＣａＳｉであり、珪素とＣａＳｉ２  の共晶を形成する領域であるものが好ましい。これらの結晶の中で耐薬品性が最も優れているのは珪素であるため、さらに好ましい領域としては初晶域が珪素であるところの珪素とカルシウムの比率がモル分率で珪素６９．４％以上、カルシウム３０．６％以下であることが好ましい。なお好ましいカルシウムのモル分率の下限（珪素のモル分率の上限）については、物性の問題ではなく製法上からの制限があり後述する。
【００４２】次に本発明における窒化珪素コンポジットの製造方法に関して述べる。本発明に用いられる珪素粉体は所謂金属シリコンと呼ばれるグレードのものを用いることが好ましい。珪素含有率は９５％以上が好ましく９８％以上がさらに好ましいが、半導体用に使われるような高純度のグレードは必要としない。珪素粉体の粒度分布は成形の容易さと窒化率コントロールの容易さ、珪素合金の含浸の容易さのすべてを考慮するとその平均粒径は３０μｍ―０．３μｍのものが好ましい。また含浸を容易にするための粗粒のグレードと窒化率を向上させるための微粒のグレードを混合して用いることもできる。成形方法は製品形状に合せて鋳込成形、射出成形、テープ成形、プレス成形、湿式プレス成形、押し出し成形などを適宜選択する事ができる。
【００４３】この珪素成形体は次の窒化工程においては、炭化珪素及び／または炭化珪素前駆体を含むものでなければならない。珪素成形体に炭化珪素及び／または炭化珪素前駆体を含ませる方法としては珪素成形体の成形後に炭化珪素及び／または炭化珪素前駆体を含浸・刷毛塗りなどの手法により添加する方法もあるが、より好ましいのはは成形段階の前に珪素粉体と炭化珪素及び／または炭化珪素前駆体を混合し、その混合物を成形する方法である。
【００４４】また炭化珪素源としては炭化珪素そのものを使う方法もあるが、その全部または一部に炭化珪素前駆体を用いる方法の方が炭化珪素の窒化珪素コンポジット中での微粒状態での良好な分散を実現するために好ましい。その炭化珪素前駆体としてはポリカルボシランのようなそれ自体で炭化珪素に転換する事ができる化合物を使用する方法と、含炭素化合物を炭化珪素の前駆体として用い、その炭素と含浸による珪素合金からの珪素及び成形体を構成する珪素粉体からの珪素との反応焼結により炭化珪素を形成する方法がある。後者の場合高分子有機物を炭化珪素前駆体として用いれば、その高分子有機物は珪素粉体の成形工程における成形助剤として、可塑性・保形性・流動性・生強度向上などの作用を発現させることも可能である。炭化珪素前駆体として高分子有機物を用いる場合の好ましい添加率は、珪素粉体１００ｗｔ％に対して１−３５ｗｔ％、さらに好ましくは２−２０ｗｔ％である。
【００４５】好ましい高分子有機物としては、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、弗素樹脂、ポリプロピレン樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、スチロール樹脂、アクリル樹脂、ポリアセタール樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂、セルロース樹脂、糖類などをあげることができる。それぞれの高分子有機物はその成形方法に応じた成形助剤としての機能を発現させるべく選択すればよいが、炭化珪素前駆体として残炭率が高いことが求められる場合にはフェノール樹脂を用いるのが好ましい。また射出成形のような成形体に大量に高分子有機物が含まれるような成形方法では、残炭率が高いことは求められず射出性状をコントロールするための高分子有機物の組み合わせが必要となる。
【００４６】また成形助剤として上記以外の成分をさらに加えてもよく、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸アンモニウム、アルギン酸トリエタノールアミン等のアルギン酸塩、ポリカルボン酸アンモニウム、ジブタルフタール、カルボキシルメチルセルロース、カルボキシルメチルセルロースナトリウム、カルボキシルメチルセルロースアンモニウム、メチルセルロース、メチルセルロースナトリウム、ヒドロキシルエチルセルロース、ヒドロキシルエチルセルロースナトリウム、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリル酸ナトリウム、アクリル酸またはそのアンモニウム塩のオリゴマー、モノエチルアミンなどの各種アミン、ピリジン、ピペリジン、水酸化テトラメチルアンモニウム、デキストリン、ペプトン、溶性デンプン、各種ポリマー、各種エマルジョン等を例としてあげることができる。
【００４７】珪素粉体成形体の窒化工程においては、焼成雰囲気は窒素を主成分とする雰囲気で行われるが、窒素ガスのみでも、またこれにアルゴン、ヘリウム、水素、アンモニアなどが混合した混合ガス雰囲気でもよい。また窒化温度は珪素の融点以下であることが好ましいが、特に１３００−１４１０℃であることが好ましい。また炭化珪素前駆体として高分子有機物を用いた場合には、これを非酸化性雰囲気の脱脂工程でカーボンを主成分とする化合物に転換させる必要がある。この脱脂は窒化焼結工程と別に、すなわち窒化炉における窒化の前工程として脱脂炉における脱脂工程を設けることにより行ってもよい。また脱脂と窒化を連続した工程として、すなわち窒化炉における窒化の昇温工程の一部を脱脂工程として活用してもよい。
【００４８】なお本発明においては従来技術とはまったく逆に珪素の窒化を完全に行う必要はなく、窒化率としては６０−９５％が好ましい。なおここでいう窒化率とは成形体中の珪素が窒化珪素に転換した割合であり窒化前後の重量変化により評価する事ができる。なお窒化率が好ましい上限より大きい場合には後工程の珪素合金の含浸が十分に進まない場合があり、また好ましい下限より小さい場合には最終製品である窒化珪素コンポジット中の窒化珪素の含有率が低くなって充分な物性を発現しなくなる。このような窒化終了後も存在する残存珪素は次工程で含浸される珪素合金と協働して珪素合金層を形成し空隙を埋めていくことになる。
【００４９】また炭化珪素前駆体として高分子有機物を用いた場合、好ましい窒化温度である珪素の融点以下の加熱温度であっても窒化体には炭化珪素は生成している。これは所謂反応焼結炭化珪素の炭化珪素前駆体として用いられるカーボンブラックが珪素の融点以上でしか炭化珪素に転換しないことと比較すると、高分子有機物が炭化珪素の前駆体としての活性が高いことを意味している。もちろん炭化珪素の生成は後工程の珪素合金含浸工程でも行われる。それに先んじて窒化工程において一部の炭化珪素が生成している意義は、この炭化珪素の生成により珪素合金の含浸が容易になることにある。
【００５０】窒化工程においては珪素は窒化されて窒化珪素となる。この反応は２２．８％の体積増を伴うものであり、窒化焼結の駆動力となっている。なおこの窒化工程は成形体の寸法変化がほとんどないことに特徴があり、珪素のみの成形体を窒化すれば０．１％以下の線方向収縮、炭化珪素前駆体としての高分子有機物を大量に含んでいても０．５％以下の線方向収縮を呈する。したがって成形体の空孔率はほぼ珪素の窒化に相当した窒化膨張の分だけ減少し、この空孔分を次の珪素合金含浸工程において緻密化していくことになる。
【００５１】珪素合金の含浸は気化させた珪素合金を窒化体気孔部に導入することにより含浸を図る手段もとりうるが、装置が複雑・高価になるため、通常は加熱・溶融した珪素合金を窒化体気孔部に含浸させる手段をとる。具体的には溶融珪素合金浴に浸漬または直接・間接的に接触させるなどの手段を用いる。含浸時には真空雰囲気にすることにより含浸を促進させる手段が最も経済的であり、酸素の影響をより完全に排除するためアルゴン・ヘリウム・窒素などの非酸化性ガスの微圧下で含浸を行ってもよい。また珪素合金浴に完全浸漬して加圧含浸する手段もとりうるが、この方法では含浸体が珪素合金に包埋されて取り出すことが難しいので、包埋されてもかまわない製品にのみ応用できる。
【００５２】含浸させる珪素合金は珪素と他成分からなる合金であり、この珪素合金は少なくとも含浸温度では熔融状態にあり、その後の冷却工程においてそれぞれの成分は単独でまたは化合物を形成して、固溶体、包晶、共晶などを形成しながら固化していくものであることが好ましい。本発明における好ましい珪素合金とは、珪素単独よりも低い融点を持ち、珪素以外の主成分金属元素と珪素との組成比が、珪素以外の主成分金属元素と珪素との化合物と珪素との共晶を形成する領域にあるものである。なおここでいう共晶とは特に共晶点の組成にあるものと限定しているわけではなく、初晶として珪素または珪素と珪素以外の主成分元素との化合物を析出し、その後に珪素以外の主成分元素と珪素との化合物と珪素との共晶域に入るものであることをさしている。なお上記はすべて珪素と主成分金属元素との関係であり、その他の微量成分元素を含んでいてもまた主成分金属元素が複数であってもさしつかえない。
【００５３】このような主成分金属元素としてはカルシウム、マグネシウム、チタン、イットリウム、マンガン、モリブデン、鉄、ジルコニウムなどをあげることができる。その中でも珪素との化合物の耐薬品性やなるべく珪素単独よりも融点が低い組成領域が広いことなどを考慮するとさらに好適なものとしてはカルシウム、マンガン、イットリウム、鉄があげられ、その中でも特に好適なものとしてはカルシウムをあげることができる。珪素・カルシウムの合金系においてはそれぞれの含有率が重量換算で珪素９５−５０％、カルシウム５−５０％であるものが好ましい。なおカルシウムの重量分率が好ましい上限を超えると後述する窒化珪素コンポジットの珪素合金相中のカルシウムの量をコントロールするための珪素合金の蒸散量が多くなり過ぎて経済的ではなくなり、また好ましい下限を下回ると珪素合金の含浸が充分に進行しない不具合が生じる場合がある。
【００５４】ところで上記好ましい組成の珪素合金を窒化珪素多孔体に含浸させる事により得られる含浸体の空隙を埋める珪素合金相の組成は、含浸材として用いた珪素合金の組成とは次の三点の理由によりまったく違ったものとなる。第一の理由は未窒化の珪素粉体からの珪素が珪素の融点以上に昇温されることにより溶融して珪素合金相に取り込まれて珪素リッチになることである。第二の理由は炭化珪素前駆体としてカーボンを主成分として含む化合物が用いられる場合、該カーボンと珪素が反応して炭化珪素が生成するため珪素が消費されることである。そして第三の理由が含浸工程において珪素合金の蒸散が発生するがその蒸散の程度は珪素合金を形成する元素により異なるため、これを利用して窒化珪素コンポジットの珪素合金相の組成をコントロールしていることである。
【００５５】この第三の理由を本発明における好ましい態様である珪素・カルシウムの合金を例にとって詳述する。珪素・カルシウム合金はその含浸過程において蒸散するが、その蒸散量の最初から存在する量に対する比率はカルシウムの方がはるかに大きい。したがって含浸させる珪素合金についてはカルシウム量を多くすることにより含浸を容易にさせ、また含浸後の窒化珪素コンポジットに関してはカルシウムの方を選択的に蒸散させることによってカルシウム量を低減させて物性を向上させる事ができる。前述のように窒化珪素コンポジットの珪素合金相の好ましい組成は、珪素とカルシウムの比率がモル分率で珪素６９．４％以上、カルシウム３０．６％以下の組成である。この好ましい組成においては珪素合金は珪素を初晶とし、ＣａＳｉ２  と珪素の共晶を形成して固化していく。ここでＣａＳｉ２  は珪素に比べると化学的耐久性、耐水熱劣化性、耐熱性などの物性が劣るため、さらに好ましい組成はなるべくカルシウム分が少ない組成であることになる。窒化珪素コンポジットの珪素合金相からカルシウムの含有量を低減させるためにはヒートカーブで最高温度領域でのソーキング時間を長くとるか、また最高温度を高くするか、または真空度を高くするかであり、これらを組合せてカルシウム量のコントロールを行う事ができる。なお、このように珪素・カルシウム系合金から熱処理によりカルシウム分を選択的に除くことが比較的に容易である点も珪素合金として珪素・カルシウム系の合金が優れている理由の一つである。
【００５６】なお本発明において含浸に用いられる珪素合金は、好ましくは珪素単独よりも低い融点を持つため、含浸の初期の温度としては珪素の融点と該珪素合金の融点の中間の温度で行われることが好ましい。この理由は珪素合金の融点より高い温度でなければならないことはそれ以下の温度では珪素合金は溶融しないので自明であるが、珪素の融点より低いことが好ましい理由は、窒化工程での残存珪素が溶融して窒化体から吹き出してくるのを防ぐためである。そしてほぼ含浸が終了した後に、珪素の融点より温度を上げて残存珪素を溶融させ珪素合金相と一体化させて両者の協働作用により緻密化を促進するのが好ましい。
【００５７】そして珪素合金として珪素・カルシウム系のものを用いる場合、好ましい含浸温度は第一段階のほぼ含浸が終了するまでの温度が１２００−１４００℃であり、第二段階の最高温度が１４２０℃―１６００℃である。このような条件下でカルシウムの低減に関して実験を重ねた結果、後述の実施例に示すような珪素合金の組成・及び加熱条件においては、含浸に用いられる珪素合金のカルシウム・珪素の比率が重量比で１：２程度のものを用いたのもかかわらず、含浸後の窒化珪素コンポジットの珪素合金相中のカルシウムの含有量は、蛍光Ｘ線装置の定量検出限界以下、具体的には約１ｗｔ％以下にまで低減させることが可能であることが判った。また物性的にはカルシウム量が少ない方が好ましいため、本発明の窒化珪素コンポジットの珪素合金相に珪素・カルシウム系の合金を用いる場合には、好ましいカルシウム量の下限（すなわち珪素量の上限）は特に存在しない。もちろん用途によってははここまでカルシウム量を低減させる必要がない場合もあり、要求物性とコストの兼ね合いでバランスさせればよい。なおカルシウム量を低減させるのにかかるコストとは蒸散量が多くなることによる原料歩留の低減・エネルギーコスト・蒸散による炉内の汚染とそのメンテナンスコストを挙げることができる。
【００５８】この珪素合金の含浸工程はわずかに膨張を伴うものである。この膨張には多孔質窒化体の気孔部分が含浸されることによる膨張と、窒化体表面が含浸時に気化した珪素合金により覆われることによる膨張の両方の側面があるが、通常は線方向で０．５％以下の膨張となる。以上のように本発明における窒化珪素コンポジットは窒化工程におけるわずかな収縮と、珪素合金含浸工程におけるわずかな膨張はあるもののその寸法変化は極めて小さい。本発明における成形体及び／または脱脂体から含浸が終了した窒化珪素コンポジットまでの好ましい寸法変化率は±１％以下であり、さらに好ましくは±０．３％以下である。
【００５９】以上本発明における好ましい窒化珪素コンポジットの構成及びその製造方法について説明してきたが、本発明の窒化珪素コンポジット及びその製造方法は、成形体から最終製品までの寸法変化がほとんど０に近いメリットを有しながら、緻密質であるため窒化珪素の持つ高強度、高靭性、高耐摩耗性などの優れた物性を損なわず、また主原料が珪素であるためそのコストは極めて安いという特徴を有している。したがって本発明の窒化珪素コンポジットは、窒化珪素の欠点であった高価であることや、後加工が難しいといった欠点を解消する安価なニアネットシェイプ工業材料として、各種機械部品や、光学部品、耐摩耗性材料などに幅広い応用が期待できる。
【００６０】
【実施例】
以下の方法により、比較例、実施例１−４の窒化珪素コンポジットを製造した。
【００６１】金属シリコン粉末（キンセイマティック株式会社製、Ｍ−Ｓｉ微粉、平均粒径２．０４μｍ、Ｓｉ含有量９８．５ｗｔ％、Ｆｅ含有量０．４７Ｗｔ％）１００重量部に、分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム塩（花王株式会社製  ポイズ５３２Ａ）０．１重量部、分散媒として水を表１に記載した重量部、炭化珪素前駆体としてフェノール樹脂（旭有機材工業株式会社製  ＫＩ３７１０）を表１に記載した重量部混合してスラリーを作製した。得られたスラリーについて、表１に記載した圧力により、加圧排泥鋳込成形により５ｍｍの厚みになるまで着肉させた。排泥後０．３ＭＰａの圧力により土締めを行った後脱型した。得られた着肉体を１２０℃で乾燥させた後、２ｍｍの厚みに切断してこれを珪素成形体とした。
【００６２】上記珪素成形体を窒素常圧雰囲気下で以下のヒートカーブにより窒化処理した。  常温―１１００℃  ４時間、１１００℃ソーキング  ３時間、１１００℃−１４００℃  ４時間、１４００℃  表１に示したソーキング時間、１４００℃―常温  ８時間。
【００６３】上記窒化体を、ＢＮ粉をコーティングした黒鉛炉材を用いて、珪素・カルシウム合金（キンセイマティック株式会社製、カルシウムシリコン、粒度１ｍｍアンダー、Ｓｉ含有量６３．１ｗｔ％、Ｃａ含有量３２．５ｗｔ％、Ｆｅ含有量１．０ｗｔ％）浴により下記のヒートカーブで下面から一方向含浸させた。  常温−１１００℃  ４時間、１１００−１３００℃  ５時間、１３００℃ソーキング  １０時間、１３００−１４５０℃  ５時間、１４５０℃ソーキング
３時間、１４５０℃−１１００℃  ５時間、１１００℃−常温  ４時間。
【００６４】上記含浸により得られた窒化珪素コンポジットを以下の方法により評価した。加圧鋳込成形時の濾液を採取して、樹脂含有量を測定することにより、成形体に含まれる樹脂量を求めた。珪素成形体は灯油を用いたアルキメデス法により充填率を測定した。フェノール樹脂の窒化時の残炭率は、樹脂を窒化焼結と同じ焼成雰囲気で重量変化を評価する事により求めた。窒化前後の重量変化から樹脂の残炭を考慮することにより求めた珪素の窒化率を表１に示す。なおここでいう窒化率とは成形体中の珪素が窒化珪素に転換した割合である。また珪素は窒化して窒化珪素に転換する事により６６．５％重量増になるものとして計算した。
【００６５】成形体寸法から窒化珪素コンポジットまでの寸法変化率をマイクロメーターで測定して、焼成時寸法変化率として表１に示す。この寸法変化率はほぼ０であるとしても大きな誤差はないため、アルキメデス法で評価した珪素成形体の充填率と上記窒化率から計算した、窒化珪素コンポジット中の窒化珪素体積含有率を表１に示す。なお、珪素が窒化して窒化珪素に転換する事により２２．８％の体積増になるものとして計算した。
【００６６】窒化珪素コンポジットを含浸方向に沿って切断し含浸面を観察した。比較例では珪素合金の含浸はまったく観察されず多孔体のままであった。実施例１では珪素合金浴の下面から約１ｍｍの含浸が観察された。実施例２−４では窒化珪素コンポジットは２ｍｍの厚み全体にわたって含浸していた。それぞれの窒化珪素コンポジットの含浸部分を多くの小片に切断して、含浸の程度を吸水率を測定することにより評価したが、含浸部のいかなる小片も吸水率は０．１ｗｔ％以下であり完全に含浸していることがわかった。
【００６７】実施例１−４の窒化珪素コンポジットの珪素合金含浸部分の結晶組成を、回折Ｘ線分析（ＲＩＮＴ２２００Ｖ、理学電気社製、線源Ｃｕ、波長１．５４０５６Ａ，管電圧４０．０ＫＶ、管電流２００．０ｍＡ）により評価した。得られた結晶ピークはα窒化珪素、β窒化珪素、炭化珪素、珪素、ＦｅＳｉ２であった。また同様に比較例の窒化珪素コンポジットの結晶組成を分析したが、得られた結晶ピークはα窒化珪素、β窒化珪素、珪素であった。また同様に実施例１−４の窒化体の結晶組成を分析したが、得られた結晶ピークはα窒化珪素、β窒化珪素、炭化珪素、珪素であった。なおそのうち炭化珪素の結晶ピークは極めて小さかった。また同様に比較例の窒化体の結晶ピークを分析したが、得られた結晶ピークはそのピーク強度まで同じ比較例の窒化珪素コンポジットとほとんど変らず、α窒化珪素、β窒化珪素、珪素であった。また実施例の窒化珪素コンポジットの珪素合金含浸部分をＳＥＭ観察したところ、窒化珪素マトリックス中に炭化珪素結晶粒が分散している状態が観察された。なお、ＳＥＭ−ＥＰＭＡで炭素の分布状態を確かめたところ、炭素の大部分はＳｉＣとなっていることが確認できた。そこで窒化珪素コンポジット中の炭化珪素の体積含有率を、フェノール樹脂の残炭率より計算した窒化体が有する炭素分がすべてＳｉＣに転換するものとして計算して表１に示す。また実施例において含浸した珪素・カルシウム合金の組成がそのまま保たれるならば当然結晶として現れるはずのＣａＳｉ２  の結晶ピークが現れないため、実施例の含浸部分のＳＥＭ−ＥＰＭＡでカルシウムの分布状態を確認したところ、カルシウムは存在するもののその定量検出限界以下（大凡１ｗｔ％以下）となっていることがわかった。また実施例の窒化珪素コンポジットの含浸部分の機械的特性を評価するため含浸部分の切断面のビッカース硬度を測定して表１に示す。
【００６８】
【表１】
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【００６９】以上実施例比較例を対比すると明らかなように、本発明に関わる窒化珪素コンポジットは反応焼結窒化珪素多孔体への珪素合金の含浸により緻密化を達成した。またその機械的特性は、強度が弱い金属成分を含んでいながらビッカース硬度で１６２０−２０５０（Ｈｖ）と通常のモノリシック窒化珪素の約１５００（Ｈｖ）と比較しても優れているという驚くべき値を示した。また成形体からの寸法変化もほぼ０に近く、緻密体でありながらニアネットシェイプ製造が達成できた。
【００７０】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、焼成収縮が極めて小さくまた窒化珪素の優れた特性を生かした窒化珪素コンポジット及びその製造方法を提供することが可能となる。