(57)【要約】【課題】結晶粒径が小さくて破壊の基点となる気孔が殆ど存在せず、一段の加熱処理で製造されることのできる窒化ケイ素質焼結体を提供すること。この発明の他の課題は、結晶粒径が小さくて破壊の基点となる気孔の殆ど存在しない窒化ケイ素質焼結体を、ＨＩＰ及びＧＰＳといった後段の加熱処理をすることなく、製造することのできる方法を提供すること。【解決手段】燃焼合成法により製造された窒化ケイ素質原料を一段焼結処理して成る窒化ケイ素質焼結体であって、最大ポアサイズが大きくとも１．５μｍであり、接触面積率が９８．０％以上であり、結晶粒子の平均粒径が０．６０〜０．８０μｍであり、結晶粒子の最大粒径が大きくとも５μｍであることを特徴とする窒化ケイ素質焼結体。燃焼合成法により製造された窒化ケイ素質原料を含む粉末を、常圧下及び窒素雰囲気下で、１６００〜１７００℃に焼結することを特徴とする窒化ケイ素質焼結体の製造方法。【選択図】    なし。【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼合成法により製造された窒化ケイ素質原料を一段焼結処理して成る窒化珪素質焼結体であって、最大ポアサイズが大きくとも１．５μｍであり、接触面積率が９８．０％以上であり、結晶粒子の平均粒径が０．６０〜０．８０μｍであり、結晶粒子の最大粒径が大きくとも５μｍであることを特徴とする窒化ケイ素質焼結体。
【請求項２】
燃焼合成法により製造された窒化ケイ素質原料を含む粉末を、常圧下及び窒素雰囲気下で、１６００〜１７００℃に焼結することを特徴とする窒化ケイ素質焼結体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は窒化ケイ素質焼結体及びその製造方法に関し、更に詳しくは、ポアすなわち空孔が極めて少なく、しかも小さな結晶粒子で形成されてなる窒化ケイ素質焼結体、及びそのようにポアが少なくて結晶粒子が小さな窒化ケイ素質焼結体を一段の焼結処理により製造することのできる窒化ケイ素質焼結体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ケイ素焼結体又はサイアロン焼結体は摺動材料および構造材料として使用されてきつつある。しかしながら、窒化ケイ素焼結体又はサイアロン焼結体は未だ価格が高くて広く応用されていないのが、実情である。また、窒化ケイ素焼結体又はサイアロン焼結体は摺動材料に応用されることが期待されている。摺動材料の代表例としてベアリングおよびコロ等の転動体がある。窒化ケイ素焼結体又はサイアロン焼結体で転動体を形成する場合、その転動体にピンホールが含まれていてはならず、また、結晶粒径が大きくてはいけない。ピンホール又は大粒径結晶が存在するとそれが破壊点となって窒化ケイ素焼結体又はサイアロン焼結体が破壊するからである。ピンホールが少なくて結晶粒径の小さな窒化ケイ素焼結体又はサイアロン焼結体からなる転動体を形成するために、熱間静水圧焼結（ＨＩＰ）及びガス圧焼結（ＧＰＳ）という手法がある。しかしながら、これら熱間静水圧焼結（ＨＩＰ）及びガス圧焼結（ＧＰＳ）等を採用するには、特殊な焼結炉が必須であり、製造コストがかかるという問題は依然として解決されていない。
【０００３】
一方、特許文献１には、「αサイアロン及びガラス質を含有しないβサイアロンのみの粉末を単独若しくは他の成分と焼結し、ＨＩＰ処理を不用としたことを特徴とするβサイアロン焼結体」が開示されている（特許文献１の請求項１参照）。この特許文献１には、βサイアロン焼結体をＨＩＰを使用することなく焼結するだけで製造する方法が開示されている。そこで、この特許文献１における「発明の実施の形態」欄を参照すると「βサイアロン焼結体」の製造方法に関する具体的説明が見当たらない。この特許文献１における「実施例」欄を参照すると、実施例１では「ＳＨＳ法で合成し・・・・た次表２に記載の２種類のβサイアロン粉末を使用した。」とあり、段落番号００３５を参照すると、「上記βサイアロン粉末を基準に必要な粉末をプレミックスし、バインダーとしてＰＶＡ等の溶液を適当量加えて混練後、乾燥、破砕およびプレス成形工程を経て目的の形状としたサンプルを作った。このサンプルを次表３に記載の各種温度で所定時間加熱処理して本発明の焼結体として。」との記載がある。なお、特許文献２及び３を参照すると、前記ＳＨＳ法は焼結合成法であるとされる。これら特許文献２及び３に、その焼結合成法が、開示されている。
【０００４】
特許文献１における段落番号００３７欄に記載された表３を参照すると、焼結温度が１４００℃、１４５０℃、１５００℃、１５５０℃、１６００℃および１７００℃となっている。
【０００５】
特許文献１の開示によると、特許文献１における実施例２では、実施例１における焼結温度１５００℃で得られた♯０１サンプルについて測定された各種物性が示されている。
【０００６】
特許文献１の開示によると、特許文献１における実施例３〜８を参照すると、各実施例で得られたβサイアロンの物性が示されているだけである。
【０００７】
したがって、この特許文献１には、ＳＨＳ法で合成したβサイアロン粉末を、混練し、乾燥し、破砕し、プレス成形し、各種温度で所定時間加熱処理することにより、βサイアロン焼結体が製造されたとすることだけが、開示されている。特許文献１におけるこのような開示では、特許文献１に記載の発明が主張するような物性のβサイアロン焼結体が形成されたことを理解することができるが、特許文献１で開示された物性以外にどのようなβサイアロンが製造されるのか、当業者の常識をもってしても容易には理解することができない。
【０００８】
【特許文献３】特開２００４−９１２７２
【特許文献２】特開２００５−１９４１５４
【特許文献１】特開２００５−７５６５２
【０００９】
ところで、本願発明者らの継続的研究によると、結晶粒径が小さくてしかも気泡の殆ど存在しない窒化ケイ素質焼結体を、ＨＩＰ及びＧＰＳといった加熱処理を後処理とすることなく、一段の加熱処理で、製造することは、至難であった。というのは結晶粒径を小さくしようとすると気泡が発生し、気泡を皆無にしようとすると結晶粒径が大きくなるという現象を観察しており、小粒径の結晶粒子の形成及び気泡の発生防止という二律背反の問題を解決することが目前の問題であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明の課題は、結晶粒径が小さくて破壊の基点となる気孔が殆ど存在せず、一段の加熱処理で製造されることのできる窒化ケイ素質焼結体を提供することにある。この発明の他の課題は、結晶粒径が小さくて破壊の基点となる気孔の殆ど存在しない窒化ケイ素質焼結体を、ＨＩＰ及びＧＰＳといった後段の加熱処理をすることなく、製造することのできる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するための手段として、
請求項１は、
燃焼合成法により製造された窒化ケイ素質原料を一段焼結処理して成る窒化ケイ素質焼結体であって、最大ポアサイズが大きくとも１．５μｍであり、接触面積率が９８．０％以上であり、結晶粒子の平均粒径が０．６０〜０．８０μｍであり、結晶粒子の最大粒径が大きくとも５μｍであることを特徴とする窒化ケイ素質焼結体であり、
請求項２は、
燃焼合成法により製造された窒化ケイ素質原料を含む粉末を、常圧下及び窒素雰囲気下で、１６００〜１７００℃に焼結することを特徴とする窒化ケイ素質焼結体の製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係る窒化ケイ素質焼結体は、最大ポアサイズが少なくとも１．５μｍであり、接触面積率が９８．０％以上であるとともに結晶粒子の平均粒径が０．６０〜０．８０μｍであり、結晶粒子の最大粒径が大きくとも５μｍであるから、ＡＳＴＭ規格Ｆ２０９４（Standard  Specification  for  Silicon  Nitride  Bearing Balls）に当てはめると、規格を外れる項目もあるものの、転動体、ローラ、軸受け、耐衝撃用素材、構造部材等として利用するのに好適な曲げ強度、ヤング率、硬度、破壊靭性等を有するという優れた技術的効果を奏する。
【００１３】
また、この発明に係る方法は、燃焼合成法で製造された窒化ケイ素質原料を、直接窒化法、還元窒化法、気相反応法及びイミド熱分解法で得られた窒化ケイ素質原料では到底達成することのできなかった一段加熱処理に、供することにより、最大ポアサイズが大きくとも１．５μｍであり、接触面積率が９８％以上であるという独特の構造を有する窒化ケイ素質焼結体を製造することができる。また、この発明に係る技術的効果は、後述する比較例からも明らかなように、前記特定の窒化ケイ素質原料を、常圧下及び窒素雰囲気下で特定の温度で焼結することにより、奏される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明における窒化ケイ素質原料として、燃焼合成法により製造されたサイアロンは、例えばαサイアロン及びβサイアロンを挙げることができる。
【００１５】
このサイアロンは、例えばβサイアロンは、Ｓｉ、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、βＳｉ３Ｎ４及びその他の必要原料を目的組成のβサイアロンとなる量で混合し、燃焼合成反応をさせる。この燃焼合成反応自体は公知である。発生する反応熱（低くとも２０００℃）を制御しつつ短時間で反応を終結させた後、結晶の種を添加して冷却し、針状晶としてβサイアロンを得る。これを通常の方法で粉砕することによって、０．５ミクロン程度の微粉状βサイアロンの粉末が得られる。尚、発熱反応によって超高温になるので、低くとも２０００℃以上の融点を有し、しかも熱伝導度の良い材料、例えば低くとも２０００℃の融点を有する金属を、発生した熱を逃がす目的で反応系に存在させることができる。
【００１６】
この発明において特筆するべきことは、窒化ケイ素質原料は上記燃焼合成法以外にも直接窒化法、還元窒化法、気相反応法及びイミド熱分解法により製造することができるにもかかわらず、この発明に係る窒化ケイ素質焼結体は、燃焼合成法により製造された窒化ケイ素質原料を一段焼結処理することにより製造することができるのであって、他の方法により製造された窒化ケイ素質原料を一段焼結処理しても製造することができない。
【００１７】
この発明に係る窒化ケイ素質焼結体としては、その組成がＳｉ6-zＡｌzＯzＮ8-z（ｚは０〜４．２である。）で表される窒化ケイ素質焼結体を挙げることができ、そのｚ値が、０．０４〜１．０である。ここで、ｚは０〜４．２であるとしたのは、最低限、窒素とケイ素を含有する焼結体であるとの意であり、例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎを含むサイアロンと呼ばれる焼結体も概念として含んでいる。
【００１８】
ここで、ｚ値が、０．０４未満であると、鋳鉄等の被削材に対する耐化学反応性が乏しくなるため、溶着剥離のような損傷が大きくなり、結果として十分な耐欠 損性が得られない。ｚ値が、１．０を超えると、靭性の低下を招き、脆くなるため、結果として、十分な耐欠損性が得られない。
【００１９】
なお、このｚ値の測定方法としては、Ｘ線回折測定により測定されるこの窒化ケイ素質焼結体中のβ−窒化ケイ素またはβ−サイアロンのａ軸方向の格子定数と、β−窒化ケイ素のa軸方向の格子定数（７．６０４４２）とから成る換算式を得て、この換算式により求める方法等が挙げられる（例えば、WO 02/44104 第２８頁 参照）。
【００２０】
この発明に係る窒化ケイ素質焼結体は、含まれるポアの数が極めて少ないことで特長付けられる。さらに言うと、最大ポアサイズが大きくとも１．５μｍであり、接触面積率が９８％以上である。
【００２１】
最大ポアサイズは、窒化ケイ素質焼結体の表面から１ｍｍまでの深さまでの領域（これを表面層と称する。）までに存在する全てのポアのサイズについて測定され、それら測定値における最大値である。実際には、走査型電子顕微鏡にて窒化ケイ素質焼結体の断面を３０００倍にて観察し、視野（視野サイズ４５×３５μm）内で観察され、かつ前記表面層内に存在する全てのポアのサイズを測定し、決定することができる。接触面積率は、窒化ケイ素質焼結体をＳＥＭにて観察した写真において観察され、かつ前記表面層内に存在する黒色部分をポアとして、画像処理ソフトによりポアとポアのない部分とを閾値により２値化を行い、接触面積率を算出することができる。接触面積率によってポアの存在を評価することができる。なお、閾値は２値化する前のＳＥＭ画像のコントラスト差に応じてポアを正確に認識して正確な値を算出するために適宜に決定される。
【００２２】
この発明に係る窒化ケイ素質焼結体の他の特徴は、含まれる結晶粒子の平均粒径が０．６０〜０．８０μｍ、特に０．６４〜０．７７μｍであり、結晶粒子の最大粒径が大きくとも５μｍ、特に、大きくとも４．５μｍである。
【００２３】
結晶粒子の平均粒径は走査型電子顕微鏡にて窒化ケイ素質焼結体の断面を３０００倍にて観察し、ラインインターセプト法（窒化ケイ素質焼結体の断面写真上に多数の直線を引き、観察される粒子がそれら直線を切り取る線分長さの平均値として平均粒径を求める方法）にて測定することができる。結晶粒子の最大粒径は走査型電子顕微鏡にて窒化ケイ素質焼結体の断面を３０００倍にて観察し、視野内で観察される結晶粒子の最大サイズを測定した。
【００２４】
この発明においては、窒化ケイ素質焼結体における表面層に含まれるポアの数が前記範囲であり、また結晶粒子の最大粒径及び平均粒径が前記範囲にあるので、この発明に係る窒化ケイ素質焼結体は、転動体、ローラ、軸受け等として利用するのに好適な曲げ強度、ヤング率、硬度、破壊靭性等を有する。
【００２５】
したがって、この発明に係る窒化ケイ素質焼結体は、転動体、ローラ、軸受け、耐衝撃用素材、構造部材等に好適に利用される。
【００２６】
この発明に係る窒化ケイ素質焼結体は、次のようにして製造することができる。
【００２７】
この発明に係る窒化ケイ素質焼結体は、燃焼合成法により製造された窒化ケイ素質原料を含む粉末を、常圧（焼成炉のゲージ圧力が０〜２ａｔｍ）下及び窒素雰囲気下で、１６００〜１７００℃に焼結することにより製造される。
【００２８】
前記窒化ケイ素質原料を含む粉末中には、焼結助剤、バインダー等が含まれる。この焼結助剤としては、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ｙ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、Ｅｒ2Ｏ3、Ｈｆ2Ｏ3、Ｓｃ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＣｅＯ2などから適宜選択したものを用いることができ、これらの中でも、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ｙ2Ｏ3が好ましい。このような助剤の配合割合は、前記窒化ケイ素質原料を含む粉末全体に対して、通常、０．１〜７質量％である。
【００２９】
前記窒化ケイ素質原料を含む粉末の粒径は、その平均粒径として４００〜８００ｎｍに調節しておくのが好ましい。前記粉末の粒径が前記範囲内にあると、後述する焼結処理をおこなうと、その焼結処理によっても結晶粒子が大きく成長せず、また、粒界も大きく成長せず、この発明において規定する微小な結晶粒子を有する焼結体が形成されるので好ましい。窒化ケイ素質原料粉末の平均粒径は、ＨＯＲＩＢＡ製ＬＡ−７５０により測定することができる。
【００３０】
バインダーとしてはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）及びポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等の有機高分子化合物及び有機低分子化合物を挙げることができる。バインダーの配合量は、適宜の量である。
【００３１】
窒化ケイ素質焼結体を得るには、先ず、前記窒化ケイ素質原料及び焼結助剤の粉末が配合組成に従って秤量され、溶媒例えば水を用いてボールミルにより湿式混合される。その後、バインダーを適宜添加してスラリーが調製され、噴霧乾燥することにより造粒粉末が得られる。次に、この造粒粉末が金型に充填され、所望の形状に成形され。この成形手段としては特に限定はなく、加圧成形、射出成形、押出成形などを採用できるが、特に加圧成形が望ましい。次に、このようにして形成された成形体が一段焼結処理されて、記窒化ケイ素質焼結体が得られる。
【００３２】
前記焼結処理は、常圧下及び窒素雰囲気下に、１６００℃〜１７００℃に加熱することにより実施される。この焼結処理においては、前記焼結温度に達するまでの前加熱として、温度が１２００℃に達してから、６００℃／時間以下、好ましくは１５〜３００℃／時間の昇温速度で加熱するのが好ましい。この昇温速度で加熱すると、その焼結処理によっても結晶粒子が大きく成長せず、また、粒界も大きく成長せず、この発明において規定する微小な結晶粒子を有する窒化ケイ素質焼結体が形成されて好適である。これ以上の昇温速度で加熱すると窒化ケイ素質焼結体内にそれまで存在していた空孔が残留することとなってポアの少ない窒化ケイ素質焼結体を得ることができないことがある。
【００３３】
また、焼結温度である１６００℃〜１７００℃に到達すると、その温度に２〜４時間維持することが好ましい。このような温度に維持する時間をキープ時間と称される。前記焼結温度に前記の時間維持すると、窒化ケイ素質焼結体内にそれまで存在していた空孔が塞がれる。また、その焼結処理によっても結晶粒子が大きく成長せず、また、粒界も大きく成長せず、この発明において規定する微小な結晶粒子を有する焼結体が形成される。
【００３４】
製造される窒化ケイ素質焼結体は、転動体、軸受け装置、耐衝撃用素材及び構造部材等に好適に使用されることができる。
【実施例】
【００３５】
（実施例１）
燃焼合成法により製造されたβサイアロン粉末（０．６３μｍ）と焼結助剤として３質量％の酸化アルミニウム及び３質量％の酸化イットリウムとを調合ポットに入れて、純水とバインダー分とをさらに添加して、泥しょうを調製し、この泥しょうから噴霧乾燥にて平均粒径が７０μｍの乾燥粉末を得た。
【００３６】
出来上がった乾燥粉末を金型プレスにて四角柱状Ｔ／Ｐと円板形状に成形し、その後静水圧プレスを行って成形体を製作した。
【００３７】
成形体を脱脂し、バインダー分を除去した後、焼結した。焼結操作は、常圧下及び窒素雰囲気下に、成形体の温度が１２００℃に到達した後には、６０℃／時間の昇温速度で１６５０℃にまで加熱し、１６５０℃に到達してから３時間その温度に維持した。
【００３８】
焼結処理の終了後に、焼結体断面をダイヤモンド及び酸化鉄を使用して、鏡面処理し、ポア（ピンホールとも称される。）と結晶粒径の観察を行った。
【００３９】
ポアの個数の係数は、得られた窒化ケイ素質焼結体の断面をＳＥＭにて観察し、観察された視野領域に存在するポアの個数を目視により算出した。
【００４０】
ポアサイズは走査型電子顕微鏡にて窒化ケイ素質焼結体の断面を３０００倍にて観察し、視野内で観察されるところの表面層内に存在するポアの最大サイズを測定した。ポアの接触面積率は、ＳＥＭにて観察した写真において観察されるところの表面層内に存在する黒色のポアとポアの観察されない部分とを、画像処理ソフトにより、閾値により２値化を行って、算出された。表面層における接触面積率を表１に示した。
【００４１】
結晶粒径の計数は、得られた窒化ケイ素質焼結体の断面をＳＥＭにて観察し、窒化ケイ素質焼結体のＳＥＭにて得られる断面写真上に多数の直線を引き、観察される粒子がこれら直線から切り取る線分長さの平均値として粒子の平均粒径を求める所謂ラインインターセプト法により算出した。最大粒径は、走査型電子顕微鏡にて窒化ケイ素質焼結体断面を３０００倍にて観察し、視野内で観察される結晶粒子の最大サイズを測定することにより算出された。
【００４２】
得られた窒化ケイ素質焼結体の物性につき、以下の評価を行った。
【００４３】
曲げ強度は、ＪＩＳ  Ｒ−１６０１に準拠し、ヤング率はＪＩＳ  Ｒ１６０２に準拠し、ＨＶ硬度はＪＩＳ  Ｒ−１６１０に準拠し、破壊靭性はＪＩＳ  Ｒ−１６０７に準拠した。
【００４４】
窒化ケイ素質焼結体中に存在するポアの数、結晶粒子径、窒化ケイ素質焼結体の物性を表２に示した。また、この窒化ケイ素質焼結体のＳＥＭ写真（３０００倍）を図１に示した。図１においてはポアが白点となって示されている。図１に示されるように、この窒化ケイ素質焼結体はポアが極めて少なくて緻密な構造を有することが、理解される。
【００４５】
（実施例２）
３質量％の酸化アルミニウム及び３質量％の酸化イットリウムを使用する代わりに、焼結助剤として５質量％の酸化アルミニウム及び３質量％の酸化イットリウムを使用した他は、前記実施例１と同様に実施して窒化ケイ素質焼結体を得た。前記実施例１と同様にして、窒化ケイ素質焼結体を評価してその結果を表２に示した。また、表面層における接触面積率を表１に示した。
【００４６】
（実施例３）
３質量％の酸化アルミニウム及び３質量％の酸化イットリウムを使用する代わりに、焼結助剤として５質量％の酸化イットリウムを使用した他は、前記実施例１と同様に実施して窒化ケイ素質焼結体を得た。前記実施例１と同様にして、窒化ケイ素質焼結体を評価してその結果を表２に示した。また、表面層における接触面積率を表１に示した。
【００４７】
（実施例４）
３質量％の酸化アルミニウム及び３質量％の酸化イットリウムを使用する代わりに、焼結助剤として５質量％の酸化イットリウム及び５質量％の酸化マグネシウムを使用した他は、前記実施例１と同様に実施して窒化ケイ素質焼結体を得た。前記実施例１と同様にして、窒化ケイ素質焼結体を評価してその結果を表２に示した。また、表面層における接触面積率を表１に示した。
【００４８】
（比較例１）
燃焼合成法により製造されたβサイアロン粉末と焼結助剤として３質量％の酸化アルミニウム及び３質量％の酸化イットリウムとを使用する代わりに、窒化法により製造された窒化ケイ素（電気化学工業（株）製ＳＮ−９ＦＷ）と焼結助剤として３質量％の酸化アルミニウム及び３質量％の酸化イットリウムとを使用して前記実施例１と同様に実施した他は、前記実施例１と同様に実施して窒化ケイ素質焼結体を製造した。この窒化ケイ素質焼結体につき、前記実施例１と同様に評価してその結果を表２に示した。また、表面層における接触面積率を表１に示した。
【００４９】
また、この窒化ケイ素質焼結体のＳＥＭ写真（３０００倍）を図２に示した。図２においてはポアが白点となって示されている。図２に示されるように、この窒化ケイ素質焼結体はポアが多く存在することが、理解される。
【００５０】
（比較例２）
燃焼合成法により製造されたβサイアロン粉末と焼結助剤として３質量％の酸化アルミニウム及び３質量％の酸化イットリウムとを使用する代わりに、窒化法により製造された窒化ケイ素（電気化学工業（株）製ＳＮ−９ＦＷ）と焼結助剤として３質量％の酸化アルミニウム及び３質量％の酸化イットリウムとを使用して前記実施例１と同様に実施して成形体を製造した。
【００５１】
この成形体を、脱脂し、バインダー分を除去した後、常圧下に１６５０℃で窒素雰囲気にて焼結した後、さらに７５気圧１６５０℃によりガス圧焼結（ＧＰＳ）を行って窒化ケイ素質焼結体を得た。この窒化ケイ素質焼結体につき、前記実施例１と同様に評価してその結果を表２に示した。また、この窒化ケイ素質焼結体は、前記実施例１と同様にしてその断面を観察したが、ポアが発見されなかった。
【００５２】
（比較例３）
燃焼合成法により製造されたβサイアロン粉末と焼結助剤として３質量％の酸化アルミニウム及び３質量％の酸化イットリウムとを使用する代わりに、イミド分解法により製造された窒化ケイ素（宇部興産（株）製ＳＮ−Ｅ１０）と焼結助剤として３質量％の酸化アルミニウム及び３質量％の酸化イットリウムとを使用して前記実施例１と同様に実施して窒化ケイ素質焼結体を得た。
【００５３】
この窒化ケイ素質焼結体につき、前記実施例１と同様に評価してその結果を表２に示した。また、表面層における接触面積率を表１に示した。
【００５４】
（比較例４）
燃焼合成法により製造されたβサイアロン粉末と焼結助剤として３質量％の酸化アルミニウム及び３質量％の酸化イットリウムとを使用する代わりに、イミド分解法により製造された窒化ケイ素（宇部興産（株）製ＳＮ−Ｅ１０）と焼結助剤として３質量％の酸化アルミニウム及び３質量％の酸化イットリウムとを使用した他は前記実施例１と同様に実施して成形体を製造した。
【００５５】
この成形体を、前記比較例２におけるのと同様に２段焼結処理して窒化ケイ素質焼結体を得た。
【００５６】
この窒化ケイ素質焼結体につき、前記実施例１と同様に評価してその結果を表２に示した。また、この窒化ケイ素質焼結体は、前記実施例１と同様にしてその断面を観察したが、ポアが発見されなかった。
【００５７】
（比較例５）
燃焼合成法により製造されたβサイアロン粉末と焼結助剤として３質量％の酸化アルミニウム及び３質量％の酸化イットリウムとを使用する代わりに、窒化法により製造された窒化ケイ素（電気化学工業（株）製ＳＮ−７）と焼結助剤として４質量％の酸化アルミニウム、４質量％の酸化マグネシウム、２質量％の五酸化タンタル、及び１質量％の酸化イットリウムとを使用した他は、前記実施例１と同様に実施して窒化ケイ素質焼結体を得た。
【００５８】
この窒化ケイ素質焼結体につき、前記実施例１と同様に評価してその結果を表２に示した。また、表面層における接触面積率を表１に示した。
【００５９】
（比較例６）
燃焼合成法により製造されたβサイアロン粉末と焼結助剤として３質量％の酸化アルミニウム及び３質量％の酸化イットリウムとを使用する代わりに、窒化法により製造された窒化ケイ素（電気化学工業（株）製ＳＮ−７）と焼結助剤として４質量％の酸化アルミニウム、４質量％の酸化マグネシウム、２質量％の五酸化タンタル、及び１質量％の酸化イットリウムとを使用した他は、前記実施例１と同様に実施して成形体を製造した。
【００６０】
この成形体を、前記比較例２におけるのと同様に２段焼結処理して窒化ケイ素質焼結体を得た。
【００６１】
この窒化ケイ素質焼結体につき、前記実施例１と同様に評価してその結果を表２に示した。
【００６２】
（比較例７）
燃焼合成法により製造されたβサイアロン粉末と焼結助剤として３質量％の酸化アルミニウム及び３質量％の酸化イットリウムとを使用する代わりに、燃焼合成法により製造されたβサイアロン粉末と焼結助剤として２質量％の酸化アルミニウム及び２質量％の酸化イットリウムと２質量％の五酸化タンタルを使用して前記実施例１と同様に実施した他は、前記実施例１と同様に実施して成形体を製造した。
【００６３】
この成形体を脱脂し、バインダー分を除去した後に、大気雰囲気下にホットプレス処理にて窒化ケイ素質焼結体を得た。この窒化ケイ素質焼結体につき、前記実施例１と同様に評価してその結果を表２に示した。また、表面層における接触面積率を表１に示した。
【００６４】
（比較例８）
前記実施例１と同様に実施して成形体を製造した。この成形体を、前記比較例２におけるのと同様に２段焼結処理して窒化ケイ素質焼結体を得た。
この窒化ケイ素質焼結体につき、実施例１と同様に評価してその結果を表２に示した。
【００６５】
（比較例９）
前記実施例１と同様に実施して成形体を製造した。この成形体を脱脂し、バインダー分を除去した後、窒素雰囲気下で１７００℃に加熱するホットプレス処理にて窒化ケイ素質焼結体を得た。
【００６６】
この窒化ケイ素質焼結体につき、前記実施例１と同様に評価してその結果を表２に示した。
【００６７】
【表１】
2009012985.tif 000002
【００６８】
【表２】
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【００６９】
＜考察＞
常圧焼結で得られた窒化ケイ素質焼結体同士で較べると、実施例１に係る窒化ケイ素質焼結体は、比較例１に係る窒化ケイ素質焼結体に比べて、曲げ強度、硬度、破壊靭性、及びヤング率が実用上問題なくバランスの取れた値になっている。
【００７０】
前記実施例及び比較例の結果を較べると、実施例に係る窒化ケイ素質焼結体は比較例に係る窒化ケイ素質焼結体よりも若干物性が劣る評価項目があるものの、実施例に係る窒化ケイ素質焼結体は、ベアリング、及びローラのような転動体、耐衝撃部材、構造部材等の使用に実用上問題のない物性を有する。しかも、この実施例に係る窒化ケイ素質焼結体は一段焼結処理により製造することができるので、２段焼結処理により同程度の物性を有する窒化ケイ素質焼結体に比べて産業上の技術的意義が極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】図１は、実施例１で得られた窒化ケイ素質焼結体のＳＥＭ写真を示す。
【図２】図２は、比較例１で得られた窒化ケイ素質焼結体のＳＥＭ写真を示す。
【図１】
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【図２】
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