(57)【要約】      （修正有）【課題】優れた耐滑り磨耗性を有しつつ、更に耐熱衝撃性に優れた窒化珪素質焼結体及びこれを備える耐磨耗性部材の提供。【解決手段】主結晶が窒化珪素であり、主結晶間である粒界相にメリライト及び炭化珪素を含み、炭化珪素は少なくとも４Ｈ型及び６Ｈ型の結晶多形を有しており、炭化珪素の合計体積における４Ｈ型の炭化珪素の体積百分率が15〜35％である窒化珪素質焼結体。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
主結晶が窒化珪素であり、前記主結晶間である粒界相にメリライトおよび炭化珪素を含み、前記炭化珪素は少なくとも４Ｈ型および６Ｈ型の結晶多形を有しており、前記炭化珪素の合計体積における前記４Ｈ型の前記炭化珪素の体積百分率が１５％以上３５％以下であることを特徴とする窒化珪素質焼結体。
【請求項２】
前記窒化珪素は、結晶構造がα型およびβ型であり、前記窒化珪素の合計体積における前記α型の窒化珪素の体積百分率が３％以上１１％以下であることを特徴とする請求項１に記載の窒化珪素質焼結体。
【請求項３】
前記窒化珪素、前記メリライトおよび前記炭化珪素の合計体積における前記メリライトの体積百分率は０．５％以上５％以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の窒化珪素質焼結体。
【請求項４】
前記粒界相の面積率が４％以上８％以下であ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窒化珪素質焼結体。
【請求項５】
前記粒界相の平均円形度が０．６以上０．８以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の窒化珪素質焼結体。
【請求項６】
円相当径が０．０５μｍ以上０．３μｍ以下である前記粒界相が、１ｍｍ２当たりに６×10３個以上８×10３個以下存在していることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の窒化珪素質焼結体。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の窒化珪素質焼結体を備えることを特徴とする耐磨耗性部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化珪素質焼結体およびこれを備える耐磨耗性部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、粉砕機用部材、解砕機用部材、磨砕機用部材、分散機用部材および摺動部材などには、耐滑り磨耗性の高い窒化珪素質焼結体が用いられていた。近年、これに加えて高温下における耐熱衝撃性が求められるようになってきている。
【０００３】
このような窒化珪素質焼結体の例として、窒化珪素、希土類元素化合物、クロム化合物及び炭化珪素を含有し、温度を30〜1350℃まで昇温させた場合における熱膨張係3.5×10-6／Ｋ以上である窒化珪素質焼結体において、炭化珪素の平均粒径が３〜10μmである窒化珪素質焼結体が提案され、希土類元素化合物は、Ｈ（Ｒ20Ｓｉ12Ｎ４Ｏ48）相、Ｊ（Ｒ４Ｓｉ２Ｎ２Ｏ７）相、Ｍ（Ｒ２Ｓｉ３Ｎ４Ｏ３）相、ダイシリケート（Ｒ２Ｓｉ２Ｏ７）相等の結晶相（Ｒは希土類元素を表す。）、及び希土類元素−珪素−酸素−窒素からなるガラス相等、希土類元素の酸窒化物、珪素酸窒化物等として、焼結体に含有されていることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2000−1371号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
今般においては、優れた耐滑り磨耗性を有しつつ、さらに耐熱衝撃性に優れた窒化珪素質焼結体が求められている。
【０００６】
本発明は、上記要求を満たすべく案出されたものであり、優れた耐滑り磨耗性を有しつつ、さらに耐熱衝撃性に優れた窒化珪素質焼結体およびこれを備える耐磨耗性部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の窒化珪素質焼結体は、主結晶が窒化珪素であり、前記主結晶間である粒界相にメリライトおよび炭化珪素を含み、前記炭化珪素は少なくとも４Ｈ型および６Ｈ型の結晶多形を有しており、前記炭化珪素の合計体積における前記４Ｈ型の前記炭化珪素の体積百分率が15％以上35％以下であることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の耐磨耗性部材は、上記窒化珪素質焼結体を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の窒化珪素質焼結体によれば、優れた耐滑り磨耗性を有しつつ、さらに耐熱衝撃性に優れた窒化珪素質焼結体とすることができる。
【００１０】
また、本発明の耐磨耗性部材は、上記窒化珪素質焼結体を備えることから、長期間にわたる使用が可能となり、特に高温環境下での使用に好適である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施形態の窒化珪素質焼結体は、主結晶が窒化珪素であり、主結晶間である粒界相にメリライトおよび炭化珪素を含み、炭化珪素は少なくとも４Ｈ型および６Ｈ型の結晶多形を有しており、炭化珪素の合計体積における４Ｈ型の炭化珪素の体積百分率が15％以上35％以下である。このような構成を満たしていることにより、優れた耐滑り磨耗性を有しつつ、さらに耐熱衝撃性に優れる窒化珪素質焼結体となる。
【００１２】
そして、このような優れた特性を有するものとなるのは、以下の理由による。
【００１３】
粒界相にメリライトおよび炭化珪素を含むと、粒界相は非晶質相のみからなる場合よりも磨耗しにくくなるので、他の部材と摺接しても、摺接した表面は磨耗しにくくなる。また、炭化珪素が少なくとも４Ｈ型および６Ｈ型の結晶多形を有していると、４Ｈ型の炭化珪素のｃ軸方向における格子定数が、６Ｈ型の炭化珪素のｃ軸方向における格子定数と比べて小さく共有結合性が高いため、炭素原子と珪素原子との結合力が強いものとなる。また、６Ｈ型の炭化珪素は、４Ｈ型の炭化珪素に比べて熱伝導性に優れている。そして、このような特徴を有する結晶多形において、４Ｈ型、６Ｈ型の炭化珪素の合計体積における４Ｈ型の炭化珪素の体積百分率を15％以上35％以下とすることにより、優れた耐滑り磨耗性を有しつつ、さらに優れた耐熱衝撃性を有するものとなるのである。
【００１４】
また、本実施形態の窒化珪素質焼結体によれば、窒化珪素は、結晶構造がα型およびβ型であり、窒化珪素の合計体積におけるα型の窒化珪素の体積百分率が３％以上11％以下であることが好適である。α型の窒化珪素の体積百分率が３％以上であると、β型の窒化珪素よりも硬度が高いα型の窒化珪素が増えるので、他の部材と摺接しても、摺接した本実施形態の窒化珪素質焼結体の表面は磨耗しにくくなる。一方、α型の窒化珪素の体積百分率が11％以下であると、α型の窒化珪素よりも破壊靭性が高いβ型の窒化珪素の働きにより、破壊靭性が高い窒化珪素質焼結体とすることができる。特に、窒化珪素の合計体積におけるα型の窒化珪素の体積百分率は5.3％以上7.8％以下であることが好適である。
【００１５】
また、本実施形態の窒化珪素質焼結体によれば、窒化珪素、メリライトおよび炭化珪素の合計体積におけるメリライトの体積百分率は0.5体積％以上５体積％以下であることが
好適である。上述の各成分の合計体積におけるメリライトの体積百分率が0.5体積％以上
であると、粒界相は磨耗しにくくなるので、他の部材と摺接しても、摺接した本実施形態の窒化珪素質焼結体の表面は磨耗しにくくなる。一方、メリライトの体積百分率が５体積％以下であれば、変形を伴わないサブクリティカルクラックグロース（ＳＣＧ）による静的疲労が起こりにくくなるため、高温に晒された状態で応力がかかっても破断しにくくなる。
【００１６】
ここで、窒化珪素、メリライトおよび炭化珪素は、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて同定することができ、窒化珪素、メリライト、４Ｈ型および６Ｈ型の炭化珪素の各体積百分率は、ＸＲＤを用いたリートベルト法によって得られる上記成分の各質量百分率を、それぞれの理論密度で除した値を体積百分率に変換することで求めることができる。なお、炭化珪素の合計体積における４Ｈ型および６Ｈ型以外の炭化珪素の体積百分率の合計は、１％以下であることが好適である。
【００１７】
なお、本実施形態において、主結晶とは、ＸＲＤの測定において、最も高いピークを示すものである。また、窒化珪素質焼結体の断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や光学顕微鏡での観察において、70面積％以上を占める結晶であり、３次元的には、70体積％以上を占める結晶である。そして、本実施形態の窒化珪素質焼結体における窒化珪素の質量は、窒化珪素質焼結体を構成する全成分の合計100質量％のうち、65質量％以上含有するもの
であり、特に、70質量％以上含有すると機械的特性がより高くなる傾向があるため好適である。この窒化珪素の含有量もＸＲＤを用いたリートベルト法によって求めることができ
る。また、本実施形態の窒化珪素質焼結体は、相対密度が98％以上、特に、99.95％以上
であることが好適である。
【００１８】
また、粒界相におけるメリライトおよび炭化珪素の有無は、ＳＥＭおよびエネルギー分散型分析装置（ＥＤＳ）を用いて確認すればよい。具体的には、窒化珪素質焼結体を切断し、切断面をダイヤモンド砥粒などの研磨剤を用いて鏡面に加工し、この鏡面をＳＥＭで観察し、ＳＥＭに付設のＥＤＳにより、観察領域において確認される粒界相に存在する結晶粒子にＸ線を照射して確認すればよい。なお、粒界相において、ＲＥ（希土類金属）、Ｓｉ、ＯおよびＮが観察された場合には、メリライトの結晶粒子を、また、ＳｉおよびＣが観察された場合には、炭化珪素の結晶粒子を含むものとみなすことができる。
【００１９】
次に、本実施形態の窒化珪素質焼結体によれば、粒界相の面積率が４％以上８％以下であることが好適である。このような構成を満たしているときには、粒界相よりも硬度が高い窒化珪素の結晶が占める面積を少なくし過ぎることなく、窒化珪素の結晶間に十分な量の粒界相が存在することになるから、耐滑り磨耗性および機械的強度が向上した優れた窒化珪素質焼結体となる。
【００２０】
また、本実施形態の窒化珪素質焼結体によれば、粒界相の平均円形度が0.6以上0.8以下であることが好適である。このような構成を満たしているときには、高温に曝されて粒界相に熱応力が生じても、粒界相の残留応力は大きくなりにくいため、粒界相内にマイクロクラックが生じる可能性は小さく、窒化珪素質焼結体内にマイクロクラックが生じたとしても、粒界相を介してマイクロクラックの進展を遮ることができるため、室温のみならず高温下においても高い機械的強度を有する。
【００２１】
なお、本実施形態における粒界相の平均円形度とは、サンプル数を、例えば、500個以
上900個以下としたときの粒界相の円形度の平均値であり、サンプル数は粒界相の大きさ
に応じて決めればよい。また、円形度とは、画像解析ソフト「Ａ像くん」（登録商標、旭化成エンジニアリング（株）製）（以下、画像解析ソフトと記載する。）で定められている円らしさの度合いを示す指標であり、この画像解析ソフトでは、円形度３として定義され、その範囲は１以下であり、１に近づくほど、円に近くなる。
【００２２】
また、本実施形態の窒化珪素質焼結体によれば、円相当径が0.05μｍ以上0.3μｍ以下
である粒界相が、１ｍｍ２当たりに６×10３個以上８×10３個以下存在していることが好適である。このような構成を満たしているときには、固相焼結よりも液相焼結の傾向が強くなっているため、剛性が高くなり、粒界相よりも硬度が高い窒化珪素の結晶が占める面積を少なくし過ぎることなく、耐滑り磨耗性が向上した窒化珪素質焼結体となる。
【００２３】
ここで、粒界相の面積率、平均円形度および粒界相の単位面積当たりの個数を求めるには、まず、窒化珪素質焼結体の表面を研磨して鏡面とする。具体的には、平均粒径が0.05〜0.15μｍのダイヤモンド砥粒を錫製のラップ盤に供給して窒化珪素質焼結体の表面を研磨すればよい。そして、研磨によって得られた鏡面を洗浄した後、ＳＥＭを用いて5000倍の倍率で観察し、ＣＣＤカメラで撮影した面積が402.5μｍ２（横方向の長さが23μｍで
あり、縦方向の長さが17.5μｍ）となる範囲の画像を取り込み、上述した画像解析ソフトによる粒子解析を行なうことで求めることができる。なお、粒子解析の設定条件としては、例えば、明度を明に設定し、２値化の方法を手動、小図形除去面積を０μｍ、画像の明暗を示す指標であるしきい値を、画像内の各点（各ピクセル）が有する明るさを示すヒストグラムのピーク値の１倍以上2.5倍以下とする。なお、ＳＥＭの代わりに光学顕微鏡を
用いても構わない。
【００２４】
また、本実施形態の窒化珪素質焼結体は、モリブデン、クロム、鉄、ニッケル、マンガ
ン、バナジウム、ニオブ、タンタル、コバルト、チタンおよびタングステンの少なくともいずれか１種からなる珪化物を含み、金属換算での含有量の合計が0.6質量％以上1.8質量％以下であることが好適である。
【００２５】
上述した構成を満たしているときには、上記金属の珪化物が熱力学的に安定していることから高温における機械的強度を向上させることができる。また、窒化珪素質焼結体の暗色化を図る効果も有する。
【００２６】
次に、本実施形態の耐磨耗性部材は、上述した本実施形態の窒化珪素質焼結体を備えるものである。そのため、耐滑り磨耗性部材として長期間にわたる使用が可能となる。本実施形態の耐磨耗性部材は、シールリング、ライナーおよび切削工具としても用いられ、これら摺動等によって生じる発熱に対して好適である。また、耐熱衝撃性にも優れるものであることから、特に高温環境下での使用に好適である。
【００２７】
次に、本実施形態の窒化珪素質焼結体の製造方法について説明する。
【００２８】
β化率が20％以下である窒化珪素の粉末と、焼結助剤として、酸化アルミニウムおよび希土類金属酸化物の各粉末と、結晶多形が４Ｈ型および６Ｈ型である炭化珪素の各粉末とを秤量して、１次原料とする。
【００２９】
ここで、焼結助剤としての酸化アルミニウムおよび希土類金属酸化物の各粉末の含有量は、１次原料の合計100質量％のうち、例えば、それぞれ３質量％以上８質量％以下、５
質量％以上10質量％以下とし、炭化珪素の粉末の含有量は、５質量％以上15質量％以下として、残部を窒化珪素の粉末とする。なお、希土類金属酸化物は、後述の酸化ルテチウムの融点よりも低いものから選択すればよい。また、炭化珪素の粉末については、結晶多形が４Ｈ型および６Ｈ型である炭化珪素の各粉末の合計質量のうち、４Ｈ型の炭化珪素の粉末の質量百分率を15％以上35％以下とする。なお、炭化珪素における結晶多形の４Ｈ型と６Ｈ型は、理論密度が同じであるので、質量百分率で秤量すれば同じ値の体積百分率とすることができる。
【００３０】
また、窒化珪素は、1400℃以上になると、α型からβ型への相転移が不可逆的に起こるため、この相転移を抑制するには、上記１次原料に、融点が高く、相転移を抑制する効果の高い酸化ルテチウムの粉末を加えればよい。α型およびβ型の結晶構造を有する窒化珪素の合計体積におけるα型の窒化珪素の体積百分率が３％以上11％以下である窒化珪素質焼結体を得るには、酸化ルテチウムの粉末の添加量は、酸化ルテチウムの粉末を加えた１次原料の合計100質量％のうち、酸化ルテチウムの粉末を1.8質量％以上6.6質量％以下と
すればよい。なお、相転移を抑制するための酸化ルテチウムの粉末の添加量は、前述の焼結助剤として１次原料に含有する希土類金属酸化物の粉末の含有量とは別途添加するものである。
【００３１】
そして、粒界相の面積率が４％以上８％以下である窒化珪素質焼結体を得るには、１次原料100質量％のうち、酸化アルミニウムおよび希土類金属酸化物の各粉末の含有量の合
計を9.6質量％以上12.8質量％以下とすればよい。  また、モリブデン、クロム、鉄、ニ
ッケル、マンガン、バナジウム、ニオブ、タンタル、コバルト、チタンおよびタングステンの少なくともいずれか１種からなる珪化物を金属換算の合計で0.6質量％以上1.8質量％以下含む窒化珪素質焼結体を得るには、これら金属の少なくともいずれか１種の酸化物の粉末を用いて、所望量秤量して添加すればよい。添加された各酸化物の粉末は、焼成時に珪素と反応して、酸素を脱離し、窒化珪素の結晶内および粒界相中の少なくともいずれかに熱力学的に安定した珪化物が生成される。
【００３２】
次に、１次原料を溶媒とともに、例えば、バレルミル、回転ミル、振動ミル、ビーズミル、サンドミルおよびアジテーターミルなどによって混合・粉砕してスラリーとする。この混合・粉砕で用いるメディアとしては、窒化珪素質焼結体、酸化ジルコニウム質焼結体および酸化アルミニウム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ために、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メディアを用いることが好適である。また、本実施形態の窒化珪素質焼結体においては、このようなメディアや原料粉末に含まれる不可避不純物が含まれていても構わない。
【００３３】
なお、上記粉砕は、窒化珪素質焼結体の焼結性の向上および結晶組織の柱状化の点から、粉砕用メディアの大きさ、量および粉砕時間を調整し、１次原料の平均粒径（Ｄ５０）が0.6μｍ以下となるまで行なうことが好適である。なお、上述のメディアの大きさ、量
および粉砕時間を調整すれば求める粒径およびＢＥＴ比表面積を得ることができる。
【００３４】
ここで、粒界相の平均円形度が0.6以上0.8以下である窒化珪素質焼結体を得るには、１次原料のＢＥＴ比表面積が1.5ｍ２／ｇ以上11.5ｍ２／ｇ以下になるようにすればよい。
【００３５】
次に、パラフィンワックス、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）およびＰＥＧ（ポリエチレングリコール）などの有機バインダを、１次原料100質量部に対して１質量部以上10質
量部以下秤量してスラリーに加える。また、増粘安定剤、分散剤、ｐＨ調整剤および消泡剤等を添加してもよい。
【００３６】
なお、円相当径が0.05μｍ以上0.3μｍ以下である粒界相が、１ｍｍ２当たりに６×10
３個以上８×10３個以下存在している窒化珪素質焼結体を得るには、焼結助剤としての酸化アルミニウムおよび希土類金属酸化物の各粉末の添加量と、平均粒径（Ｄ５０）とをそれぞれ上述した範囲とし、１次原料の合計100質量部に対して、分散剤としてアルキルス
ルホン酸ナトリウムを0.2質量部以上２質量部以下添加すればよい。
【００３７】
次に、噴霧乾燥装置（スプレードライヤー）を用いてスラリーを噴霧乾燥することにより造粒された顆粒を得る。そして、得られた顆粒を乾式加圧成形またはＣＩＰ成形（Cold
Isostatic Pressing）などによって相対密度45〜60％の所望の形状を有する成形体とす
る。成形圧力は50〜100ＭＰａ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。
【００３８】
また、鋳込み成形、射出成形および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所望の形状としてもよい。
【００３９】
次に、炭化珪素製または表面が窒化珪素質結晶粒子で覆われたカーボン製のこう鉢の中に、得られた成形体を載置して、窒素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いたものを脱脂体という。
【００４０】
そして、脱脂体を、真空雰囲気中、700℃〜900℃で0.5〜1.5時間、窒素の圧力を100ｋ
Ｐａとして、1400℃〜1600℃で２〜４時間保持した後、焼成温度を1800℃以上2000℃未満で１〜３時間保持することにより、結晶多形が４Ｈ型である炭化珪素の体積百分率が15％以上35％以下である本実施形態の窒化珪素質焼結体を得ることができる。
【００４１】
ここで、窒化珪素、メリライトおよび炭化珪素の合計体積におけるメリライトの体積百
分率が0.5体積％以上５体積％以下である窒化珪素質焼結体を得るには、1800℃以上2000
℃未満の焼成温度で１〜３時間保持した後、時間当たり180℃以上230℃以下の降温速度で冷却すればよい。
【００４２】
また、上述した製造方法によって得られた窒化珪素質焼結体は、必要に応じて研磨等の加工を施し、本実施形態の耐磨耗性部材として用いることができる。
【００４３】
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】
【００４４】
まず、β化率が10％以下である窒化珪素の粉末と、焼結助剤として、酸化アルミニウムおよび酸化イットリウムの各粉末と、結晶多形が４Ｈ型および６Ｈ型である炭化珪素の各粉末とを秤量して、１次原料とした。
【００４５】
ここで、酸化アルミニウム、酸化イットリウムおよび炭化珪素の各粉末の含有量は、１次原料の合計100質量％のうち、それぞれ5.5質量％、7.5質量％および10質量％とし、残
部を窒化珪素の粉末とした。
【００４６】
また、炭化珪素の粉末については、結晶多形が４Ｈ型および６Ｈ型である炭化珪素の各粉末の合計質量のうち、４Ｈ型の炭化珪素の粉末の質量百分率が表１に示す値となるように調整した。
【００４７】
なお、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、炭化珪素および窒化珪素の各粉末の平均粒径は、それぞれ1.8μｍ、１μｍ、0.6μｍおよび1.1μｍとした。
【００４８】
次に、所定量秤量した各粉末および有機バインダを溶媒とともに、バレルミルで累積体積が50％となる粒径（Ｄ５０）が0.6μｍ以下となるまで混合・粉砕してスラリーとした
。この粉砕で用いる粉砕用メディアは、窒化珪素質焼結体からなる粉砕用メディアを用いた。ここで、有機バインダの添加量は、混合粉末の合計100質量部に対して5.5質量部とした。そして、得られたスラリーを噴霧乾燥装置（スプレードライヤー）を用いて造粒し、顆粒を得た。
【００４９】
次に、得られた顆粒を乾式加圧成形により、円板状および角柱状の成形体を得た。
【００５０】
次に、炭化珪素製のこう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。そして、この脱脂体を、真空雰囲気中、800℃で１
時間、窒素の圧力を標準の圧力として、1500℃で3時間保持した後、焼成温度を1900℃と
して、３時間保持し、時間当たり178℃の降温速度で冷却することにより、円板状および
角柱状の焼結体を得た。
【００５１】
ここで、円板状の焼結体は耐滑り磨耗性を評価するためのものであり、直径および厚さがそれぞれ38ｍｍ、３ｍｍであり、耐滑り磨耗性を評価する側の主面をダイヤモンド砥粒で研磨し、研磨した面の算術平均粗さＲａが0.05μｍ以下である円板状試験片とした。
【００５２】
そして、ＪＩＳ  Ｒ  1691−2011に準拠して、磨耗試験を実施し、焼結体の比磨耗量を測定し、その値を表１に示した。
【００５３】
ここで、円板状試験片と摺接する球状試験片は、直径が10ｍｍのＳＵＳ440Ｃ製の球と
し、潤滑流体はイオン交換水を用いた。また、荷重は10Ｎ、円板状試験片の摺動速度は、
0.37ｍ／ｓ、摺動円直径は14ｍｍ、摺動距離は2000ｍとした。
【００５４】
また、角柱状の焼結体は耐熱衝撃性を評価するためのものであり、厚さ、幅および長さをそれぞれ３ｍｍ、４ｍｍおよび50ｍｍとし、ＪＩＳ  Ｒ  1648−2002で規定する相対法に準拠して、最大許容温度差を求め、その値を表１に示した。
【００５５】
そして、ＸＲＤを用いたリートベルト法により、いずれの試料も窒化珪素が主結晶相であり、メリライトと、結晶多形が４Ｈ型および６Ｈ型である炭化珪素とを含むことを確認した。また、このリートベルト法によって求められた炭化珪素の合計体積における４Ｈ型の炭化珪素の体積百分率を算出し、その値を表１に示した。
【００５６】
【表１】
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【００５７】
表１に示す通り、試料Ｎｏ．２〜６は、炭化珪素の合計体積における４Ｈ型の炭化珪素の体積百分率が15％以上35％以下であることから、優れた耐滑り磨耗性を有しつつ、さらに優れた耐熱衝撃性を有していることがわかった。
【実施例２】
【００５８】
まず、β化率が10％以下である窒化珪素の粉末と、焼結助剤として、酸化アルミニウム、酸化イットリウムおよび酸化ルテチウムの各粉末と、結晶多形が４Ｈ型および６Ｈ型である炭化珪素の各粉末とを秤量して、１次原料とした。
【００５９】
ここで、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、炭化珪素および酸化ルテチウムの各粉末の含有量は、１次原料の合計100質量％のうち、酸化アルミニウム、酸化イットリウム
および炭化珪素については、それぞれ5.5質量％、7.5質量％および10質量％とし、酸化ルテチウムの粉末の含有量については、表２に示す通りとして、残部を窒化珪素の粉末とした。
【００６０】
また、炭化珪素の粉末については、結晶多形が４Ｈ型および６Ｈ型である炭化珪素の各粉末の合計質量のうち、４Ｈ型の炭化珪素の粉末の質量百分率は25質量％とした。
【００６１】
なお、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、炭化珪素、酸化ルテチウムおよび窒化珪素の各粉末の平均粒径は、それぞれ1.8μｍ、１μｍ、１μｍ、１μｍおよび1.1μｍとした。
【００６２】
次に、所定量秤量した各粉末および有機バインダを溶媒とともに、バレルミルで累積体積が50％となる粒径（Ｄ５０）が0.6μｍ以下となるまで混合・粉砕してスラリーとし、
これ以降は、実施例１で示した方法と同じ方法で円板状および角柱状の焼結体を得た。
【００６３】
そして、ＪＩＳ  Ｒ  1691−2011に準拠して、磨耗試験を実施し、焼結体の比磨耗量を測定し、その値を表２に示した。
【００６４】
また、破壊靭性を評価するために、ＪＩＳ  Ｒ  1607−2010で規定する予き裂導入破壊試験法（ＳＥＰＢ法）に準拠して、破壊靭性値を求め、その値を表２に示した。
【００６５】
【表２】
2016050137.tif 000003
【００６６】
表２に示す通り、試料Ｎｏ．９〜13は、窒化珪素の合計体積におけるα型の窒化珪素の体積百分率が３％以上11％以下であることから、他の部材と摺接しても、摩耗しにくく、高い破壊靭性を有していることがわかった。
【実施例３】
【００６７】
実施例１の試料Ｎｏ．４を作製した１次原料を用い、実施例１で示した方法と同じ方法で脱脂体を得た。そして、この脱脂体を、真空雰囲気中、800℃で１時間、窒素の圧力を
標準の圧力として、1500℃で3時間保持した後、焼成温度を1900℃として、３時間保持し
、表３に示す降温速度で冷却することに円板状および角柱状の焼結体を得た。
【００６８】
そして、ＪＩＳ  Ｒ  1691−2011に準拠して、磨耗試験を実施し、焼結体の比磨耗量を測定し、その値を表３に示した。
【００６９】
また、静的疲労特性については、大気雰囲気中、温度を1000℃として、700ＭＰａの一
定応力を与え続け、破断に至るまでの時間（破断時間）を測定し、その破断時間を表３に示した。
【００７０】
【表３】
2016050137.tif 000004
【００７１】
表３に示す通り、試料Ｎｏ．16〜20は、メリライトおよび炭化珪素の合計体積におけるメリライトの体積百分率が0.5％以上５％以下であることから、他の部材と摺接しても、
摩耗しにくく、高温に晒された状態で応力がかかっても破断しにくいことがわかった。
【実施例４】
【００７２】
まず、β化率が10％以下である窒化珪素の粉末と、焼結助剤として、酸化アルミニウムおよび酸化イットリウムの各粉末と、結晶多形が４Ｈ型および６Ｈ型である炭化珪素の各粉末とを秤量して、１次原料とした。
【００７３】
ここで、酸化アルミニウム、上記炭化珪素および酸化イットリウムの各粉末の含有量は、１次原料の合計100質量％のうち、酸化アルミニウムおよび炭化珪素の各粉末の含有量
は、それぞれ3.8質量％、10質量％とし、酸化イットリウムの粉末の含有量は表４に示す
通りとして、残部を窒化珪素の粉末とした。
【００７４】
また、炭化珪素の粉末については、結晶多形が４Ｈ型および６Ｈ型である炭化珪素の各粉末の合計質量のうち、４Ｈ型の炭化珪素の粉末の質量百分率を25％とした。
【００７５】
そして、実施例１で示した方法と同じ方法で、円板状および角柱状の焼結体を得た。
【００７６】
ここで、粒界相の面積率を求めるために、まず、各試料の表面を研磨して鏡面とした。具体的には、平均粒径が0.1μｍのダイヤモンド砥粒を錫製のラップ盤に供給して窒化珪
素質焼結体の表面を研磨した。そして、研磨によって得られた鏡面を洗浄した後、ＳＥＭを用いて5000倍の倍率で観察し、ＣＣＤカメラで撮影した面積が402.5μｍ２（横方向の
長さが23μｍ、縦方向の長さが17.5μｍ）となる範囲の画像を取り込み、上述した画像解析ソフトによる粒子解析を行なって求めた。なお、粒子解析の設定条件としては、例えば、明度を明に設定し、２値化の方法を手動、小図形除去面積を０μｍ、画像の明暗を示す指標であるしきい値を、画像内の各点（各ピクセル）が有する明るさを示すヒストグラムのピーク値の1.7倍とした。
【００７７】
そして、ＪＩＳ  Ｒ  1691−2011に準拠して、磨耗試験を実施し、焼結体の比磨耗量を測定し、その値を表２に示した。
【００７８】
また、角柱状の焼結体は機械的強度を評価するためのものであり、厚み、幅および長さ
をそれぞれ３ｍｍ、４ｍｍおよび50ｍｍとし、ＪＩＳ  Ｒ  1601−2008（ＩＳＯ  14704
：2000（ＭＯＤ））に準拠して、室温における４点曲げ強度を測定し、その値を表４に示した。
【００７９】
【表４】
2016050137.tif 000005
【００８０】
表４に示す通り、試料Ｎｏ．23〜27は、粒界相の面積率が４％以上８％以下であることから、耐滑り磨耗性は試料Ｎｏ．28に比べ向上し、機械的強度は試料Ｎｏ．22に比べ優れており、耐滑り磨耗性および機械的強度がともに向上していることがわかった。
【実施例５】
【００８１】
実施例１の試料Ｎｏ．４を作製した１次原料を用い、この１次原料の比表面積が表５に示す値になるように粉砕した。
【００８２】
そして、実施例１で示した方法と同じ方法で、円板状および角柱状の焼結体を作製した。
【００８３】
そして、平均粒径が0.1μｍのダイヤモンド砥粒を錫製のラップ盤に供給して研磨し鏡
面とした後、実施例４で示した粒子解析を行なって、粒界相の平均円形度を求め、その値を表５に示した。
【００８４】
また、角柱状の焼結体は、厚み、幅および長さがそれぞれ３ｍｍ、４ｍｍおよび50ｍｍであり、ＪＩＳ  Ｒ  1601−2008（ＩＳＯ  14704：2000（ＭＯＤ））に準拠して、室温
における４点曲げ強度Ｓ０と、ＪＩＳ  Ｒ  1604−2008（ＩＳＯ  17565：2003（ＭＯＤ
））に準拠して、800℃における４点曲げ強度Ｓ１をそれぞれ測定し、その値を表５に示
した。  また、４点曲げ強度の低下率ΔＳを以下の式（１）によって求め、その値を表５に示した。
ΔＳ＝（Ｓ０−Ｓ１）／Ｓ０  ×  100  ・・・（１）
【００８５】
【表５】
2016050137.tif 000006
【００８６】
表５に示す通り、試料Ｎｏ．30〜34は、粒界相の平均円形度が0.6以上0.8以下であることから、４点曲げ強度の低下率が小さく、室温のみならず高温下においても高い機械的強度を有することがわかった。
【実施例６】
【００８７】
実施例１の試料Ｎｏ．４を作製した１次原料に分散剤としてアルキルスルホン酸ナトリウムを添加し、１次原料の合計100質量部に対する分散剤の添加量を表６に示す通りとし
た。
【００８８】
そして、実施例１で示した方法と同じ方法で、円板状および角柱状の焼結体を作製した。
【００８９】
そして、平均粒径が0.1μｍのダイヤモンド砥粒を錫製のラップ盤に供給して研磨し鏡
面とした後、実施例４で示した粒子解析を行なって、円相当径が0.05μｍ以上0.3μｍ以
下である粒界相の１ｍｍ２当たりの個数を求め、その値を表６に示した。
【００９０】
さらに、円板状の焼結体を用いて、実施例１で示した方法と同じ方法で耐滑り磨耗性を評価し、比磨耗量を表６に示した。
【００９１】
また、角柱状の焼結体は、剛性の評価をするためのものであり、寸法は、厚み、幅および長さをそれぞれ３ｍｍ、４ｍｍおよび50ｍｍとし、ＪＩＳ  Ｒ  1602−1995に準拠して、静的弾性率を求め、その値を表６に示した。
【００９２】
【表６】
2016050137.tif 000007
【００９３】
表６に示す通り、試料Ｎｏ．37〜41は、円相当径が0.05μｍ以上0.3μｍ以下である粒
界相が、１ｍｍ２当たりに６×10３個以上８×10３個以下存在していることから、剛性は試料Ｎｏ．36に比べ向上し、比磨耗量は試料Ｎｏ．42に比べ優れており、剛性が高い上に耐滑り磨耗性が向上していることがわかった。