JPS60195059A - 複合焼結体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は窒化アルミニウム、窒化硼素及び周期律表第１
１ａ族金属又は第１１１ａ族金属より選ばれた少なくと
も一種の金属化合物からなり、機械的な破断面が多角状
の結晶粒が充填され、その充填された粒子の粒界面の一
部又は全部に薄層状の結晶粒が介在した状態で構成され
ている複合焼結体を提供するものである。

従来、各種産業用及び民生用の機械、機器材料或いは電
子機器材料等に種々のセラミック又はセラミック複合体
が使用されている。

しかしながら特定の用途に要求されるニーズを満足する
材料を工業的に製造することはしばしば困難である。こ
のような背景にあって本発明者等は鋭意セラミックの製
造技術の開発に携って来た。特に窒化アルミニウムに関
する研究を続けてきた結果、　新規な窒化アルミニウム
の製造に成功し、既に提案するに至った。

一方従来窒化アルミニウム粉末と窒化硼素粉末とのみで
複合焼結体を得ることはできないことが知られていて、
該複合焼結体を得るために種々の添加物が試みられてい
る。例えば、窒化アルミニウム粉末と窒化硼素粉末とに
酸化硼素を配合して焼結する方法が提案されている。し
かしながらこの技術も常圧焼結することが出来なかった
り、得られる複合焼結体が十分な特性を発揮し得ない等
の欠陥を有し満足出来るものではなかった。

本発明者等は窒化アルミニラ１１粉末を使用したすぐれ
た複合焼結体を開発ずへく鋭意努力してきた結果、窒化
アルミニウム粉末と窒化硼素粉末とに特定の化合物を配
合し焼結することによってずぐれた複合焼結体、しかも
普通工具、て高速切削加工出来る、いわゆるマシーナブ
ルセラミック複合焼結体を得ることが出来ることを見出
し、本発明を完成し、ここに提案するに至った。

即ち、本発明は窒化アルミニウノ１、窒化硼素及び周期
律表第Ｈａ族金属又は第■ａ族金属より選ばれた少くと
も一種の金属化合物からなり、機械的な破断面が多角状
の結晶粒が充填され、その充填された粒子の粒界面の一
部又は全部に薄層状の結晶粒が介在した状態で構成され
ている複合焼結体である。

本発明の複合焼結体は、添付図面第１図にその機械的な
破断面を示すことで明らかなように、機械的な破断面が
多角状の結晶粒で充填され、その充填された粒子の粒界
面の一部又は全部に薄層状の結晶粒が介在した状態で構
成されている。

第１図における上記機械的な破断面が多角状で示される
結晶粒は窒化アルミニウムの焼結結晶粒である。該窒化
アルミニウム焼結粒は機械的な破断面が明瞭な輪郭によ
って互に区別される微細な結晶粒の緊密な充填状態によ
って形成されており、　該微細な結晶粒の該破断面にお
ける該明瞭な輪郭は多角形状であり、該微細な結晶は該
明瞭な輪郭によって規定される該破断面における平均粒
子径をＤ（μｍ　）で定義するとき、ｏ、３Ｄ−ｘ、′
８Ｄの範囲の粒子径を持つ結晶粒が少なくとも７０％を
占めることによりて構成されている。該０．３Ｄ〜１．
８Ｄの範囲に７０％以上の粒子が存在する破断面を与え
る窒化アルミニウム焼結体すなわち破断面に比較的大き
さの揃った多角形状の粒子を持つ窒化アルミニウム焼結
体は従来知られていない。

また上記窒化アルミニウムの機械的な破断面における外
観上の特徴は個々の粒子の破断面に現われた結晶面が比
較的円側なフラット面を形成していることにもある。こ
のことは、１１ｉｆ記結晶粒に不純物の混入あるいはガ
ス相の混入等が原因となって形成される異質の相（＠断
面に通常円形状の小凹部として現われる）をほとんど有
していないことを示している。

また第１図から、該窒化アルミニラ１１よりなる多角状
の結晶粒が充填された粒子の粒界面の一部又は全部にＷ
ＩＮ状の結晶粒が介在した状態で存在することが明らか
である。この薄層状の結晶粒が窒化［素よりなる焼結結
晶粒である。第１図で明確なように焼結体の機械的な破
断面において、窒化アルミニウムの粒子の粒界面に存在
する窒化硼素よりなる薄層状の結晶粒が本発明の複合焼
結体にマシーナブルセラミックの性状を与える重要な要
因　′になっているものと推定している。即ち、該窒化
アルミニウムの粒子の粒界面に存在する窒化硼素よりな
る薄層状の結晶粒が切削加工時において外部から加わる
力を吸収して窒化アルミニウム焼結体の破壊を防ぎ、複
合焼結体の普通工具による高速切削加工を可能にしてい
るものと考えている。

本発明で招・られる複合焼結体を機械的に破断した破断
面の写真からは周期律表第ｎａ族金属及び第１１１ａ族
金属より選ばれた少なくとも一種の金属化合物は確認す
ることが出来なイし４針４ｊ い。該金属倫―無は一般にＸ線マイクロアナライザーあ
るいは蛍光Ｘ線分析装置等を用いて分析することが出来
る。またその含有量は焼結処理前に窒化アルミニウム粉
末と窒化硼素粉末と共に混合する前記金属化合物又は該
金属化合物となりうる物質の添加量に比べると減少した
量となって確認される事もある。

即ち、前記金属化合物又は該金属化合物なりうる化合物
の一部が焼結時に昇々Ｙする事もあるものと考えられる
。しかしながら、その存在量は少ないにもかかわらず本
発明の複合焼結体にお４ｊる前記周期律表第１１ａ族金
属及び第１１１ａ族金属より選ばれた少なくとも一種の
金属酸化物は非４．９に重要な要因となっている。例え
ば、窒化アルミニラ１１粉末と窒化硼素粉末とのみを通
常の常圧焼結によって焼結しても緊密な複合焼結体を得
ことは出来ない。

窒化アルミニウム粉末と窒化硼素粉末とを混合して焼結
するに際し、前記金属化合物を存在させた時初めて緊密
な複合焼結体を常圧焼結又は加圧焼結によって得ること
が出来るのである。　従って、本発明の複合焼結体にお
ける前記金属酸化物は窒化アルミニウム粉末と窒化硼素
粉末との焼結を助ける働きをすると共に、窒化アルミニ
ウムと窒化硼素粉末と一体になって、これらの複合焼結
体にマシーナブルセラミックとしての性状を与える何ら
かの要因となっているものと考えられる。

本発明の複合焼結体は高密度及び高純度の焼結体であり
、一般に、例えば９０％以」二、クーｒ　Ｌ／　＜は９
５％以上の純度及び２．５　ｇ　／　ｃ　ｒｎ３以」二
、好しくは２．７ｇ／ｃｍ以上の密度となる。

また本発明の複合焼結体を構成する各成分の構成比は該
複合焼結体に要求される性状におおじて広い範［１から
選択出来る。一般には、例えば、窒化アルミニウムを５
０〜９７％、好しくは６５〜９５％の範囲で、窒化硼素
を３〜５０％、好ましくは５〜３５％のの範囲で、また
周期律表第１１ａ族金属及び第１１１ａ族金属より選ば
れた少なくとも一種の金属化合物を窒化アルミニウムと
窒化硼素の混合物に対し０．０１〜１０重量％、好Ｊ、
しくは０．０５〜５重が：％の範１１１で含むように選
択すれば良好である。

本発明の上記複合焼結体の各成分の組成比は」二記のよ
うに広い範囲から選べばにいが、本発明の複合焼結体は
窒化アルミニウムの構成比が多くてもマシーナブルセラ
ミック複合焼結体となり得る特徴を有する。例えば、該
複合焼結体中の窒化アルミニラ１１が６０〜９７重酌％
、特に７０〜９０重量％の範囲の複合焼結体にあっても
十分にマシーーＪ−プルセラミック複合焼結体の性状を
有する。この点、従来の窒化アルミニウムと窒化硼素と
よりなる複合焼結体にあっては窒化アルミニウムの含有
量が多い場合はマシーナブルセラミック複合焼結体とな
り得ないとされていたく例えば、特公昭５２−３０１６
３号）ことに照らして最も特徴的な点である。

また本発明の複合焼結体は製法のいかん例えば、加圧焼
結あるいは常圧焼結の違いに関わらず、十分にマシーナ
ブルセラミック複合カ°Ｌ結体となる。この点、従来常
圧焼結で得られる窒化アルミニウムと窒化硼素とからな
る複合焼結体にあってマシーナブルセラミック複合焼結
体となることが知られていないことを考がえると驚異的
といえる。

本発明において前記マシーナブルセラミック複合焼結体
を製造する方法は特に限定されずいかなる方法を採用し
てもよい。特に好適に採用される代表ｉな方法を例示す
れば次の方法である。

即ち、窒化アルミニウム粉末と窒化硼素粉末とからなる
混合物を１５００〜２１００℃の温ｊ（及び２０〜５０
０　ｋｇ　／　Ｃイの圧力下又は常圧下に焼結すること
により本発明のマシーナブルセラミック複合焼結体を得
ることが出来る。

上記で用いる窒化アルミニウム粉末は特に限定されずい
かなるものを用いることも出来るが、　次ぎのような窒
化アルミニウム粉末を用いると好適である。即ち窒化ア
ルミニウム粉末は平均粒子径２μｍ以下、酸素含有量３
．０重量％以下好しくは１．５＠量％以下で、窒化アル
ミニウムの純度が９５％以上の窒化アルミニウム粉末で
ある。特に該窒化アルミニウム粉末の粒子は粒子径の小
さいものが揃っているものが好ましく、一般には３μｍ
以下の粒子のものを７０容量％以上の割合で含有するも
のが最も好適である。従来、工業的に上布されている窒
化アルミニウム粉末は平均粒’？径が２μｍ以下で、３
μｍ以下の粒子を７０重量％以上の割合で含有し且つ酸
素含有量が３．０重量％以下更には酸素含イ１量１．５
重屯％以下の性状を有するものはなか−クた。平均粒子
径たりて２７ｔｍ以下のものを（（２・ることは実験室
的には粉砕２分級することで不可能ではなかったが窒化
アルミニウムを粉砕すると該粉砕工程で窒化アルミニウ
ム表面が酸化され酸素含有量を本発明のように３．０重
量％以下更には１．５重量％以下におさえることは困難
である。尚、本発明で箸う平均粒子径や粒度分布は光透
過式の粒度分布測定装置（例えば揚場製作所製のＣＡＰ
Ａ−５００など）を用いて測定した値を言う。また従来
窒化アルミニウム粉末中の酸素含有量は多い程焼結性が
良いとされて米たが　、前記焼結体では上記のように平
均粒子径が小さく好ましくは粒度の揃った窒化アルミニ
ウム粉末にあっては酸素含有量は少なくてもその焼結性
に悪影響とならず、また酸素含有量が少い方が焼結体の
熱伝導性に著しく良好な性状を与えるのである。従って
窒化アルミニウム粉末の平均粒子径及び酸素含有量は焼
結体に与える焼結性と熱伝導性の性状から極めて重要な
要件となる。また前記窒化アルミニウム粉末は窒化アル
ミニウム純度が９５重量％以上好ましくは９７重量％以
上のものであることが好ましい。窒化アルミニウム粉末
中にはその原料に含まれて混入する製造上不可避的な化
合物が存在する。これらの不純物となる化合物は窒化ア
ルミニウム粉末を製造する原料の純度によって異なり一
部に限定出来ないが、一般には、珪素、マンガン、鉄、
クロム、ニッケル、コバルト、銅、亜鉛、チタン等を陽
イオン成分とする化合物である。　これらの不純物化合
物は一般に陽イオン成分である上記金属が得られる複合
焼結体の性状例えば熱伝導性に大きな影響を与えるので
一般には不純物としての金属化合物の含有量が金属とし
で帆３重量％以下好ましくは０．２重量％以下更ｔこ好
ましくは０．１重量％以下のものを用いるのが好ましい
これらの不純物となる化合物は窒化アルミニウム、粉末
を製造する原料の純度によって異なり一部に限定出来な
いが、一般には奏秦。

ｆ圭素、マンブｆン、鉄、クロム、ニッケル、コバルト
、銅、亜鉛、チタン等を陽イオン成分とする化合物であ
る。　これらの不純物化合物は一般に陽イオン成分であ
る上記金属が得られる複合焼結体の性状例えば熱伝導性
に大きな影響を与えるので一般には不純物とじての金属
化合物の含有量が金属として帆３重量％以下好ましくは
０．２重量％以下更に好ましくは帆１重量％以下のもの
を用いるのが好ましい。

上記で用いる窒化アルミニラ１１粉末の製造に際し、後
述する周期律表第■ａ族金属及び第１［［ａ族金属に相
当する化合物を予め原料中に添加し、焼成して得られた
窒化アルミニウム粉末に、該周）！１１律表第Ｔｌａ族
金属又は第１ｎａ族金属よりなる化合物が配合された形
態で得られるようにしてもよい。前記窒化アルミニウム
粉末は前記性状のものである限りいかなる製法によりて
得られたものであってもよい。一般に使用される窒化ア
ルミニウム粉末の製法の１つをより具体的に述べると次
の通りである。

即ち、 （１）平均粒子径が２μｍ以下の酸化アルミニウム微粒
子と灰分合量０．２ｆｉ［：％で平均粒子径が１μｍ以
下のカーボン微粉末とを液体分散媒体中で緊密に混合し
、そのさい該酸化アルミニウム微粉末対語カーボン微粉
末の；丘量比はに０．３６〜ｌ：ｌであり；（２）＃５
られた緊密混合物を、適宜乾燥し、窒素又はアンモニア
の雰囲気下で１４００〜１７００℃の温度で焼成し； （３）次いで得られた微粉末を酸素を含む雰１１１気下
で６００〜９００℃の温度で加熱して未反応のカーボン
を加熱除去し、窒化アルミニウム含量が、少くとも９５
重量％であり、結合酸素の含量が最大３．０重量％であ
り、且つ不純物としての金属化合物の含量が金属として
最大０．３重量％である平均粒子・径が２μｆＴ１以下
で且つ３μｍ以下のものを７００重量以上の割合で含量
ｆする窒化アルミニウノ、粉末を製造することができる
。

一上記方法によれば原料を焼成して得られる窒化アルミ
ニウムを粉砕する工程の実施を避けることができる。粉
砕工程の実施を避けることによって粉砕工程で混入する
不純物成分を除去出来るし、のみならず窒化アルミニウ
ムの表面が粉砕中に酸化されて酸素含有量が増加するこ
とを防ぐことも出来る。窒化アルミニウムの粉砕工程を
省くメリットは以外にも極めて大きい。上記粉砕工程を
省いて、しかも良好な性状の窒化アルミニウムを得るに
は、前記製造工程におけるアルミナ微粉末とカーボン微
粉末の混合を液体分散媒体中で行ういわゆる湿式混合方
式を採用することが肝要である。該湿式混合によれば原
料相互の混合を緊密に実施出来るだけでなく、意外にも
原料粒子が凝集して粗大化する傾向を防ぐことが出来る
。得られた緊密混合物は焼成により結果的に細粒子で１
つ粒子が揃った窒化アルミニウノ、を与える。しかも航
記したように粉砕工程などて混入する不純物成分を完全
に防ぐことが出来、また窒化アルミニウム表面の酸化防
止が出来るので、従来法にくらべれば焼結性にすぐれ且
つ高純度であり、しかも焼結体は高熱伝導性を備えた焼
結体を与えることが出来る、すぐれた性状の窒化アルミ
ニウムを製造することができる。前記湿式混合で使用出
来る液体分散媒体は特に限定されず湿式混合溶媒として
公ス１１のものが使用出来る。一般に工業的には水、炭
化水素、脂肪族アルコール、石油エーテル、ヘキサン、
ベンゼン、トルエン等であり、脂肪族アルコールは例え
ばメタノール、エタノール、イソプロパツール等が好適
である。

また窒化アルミニウムの製造は、焼成後にも残存する不
純物成分の混入を避けることが出来る材質の装置中で実
施するのがよい。一般に該湿式混合は常温、密圧下で実
施することができる。温度及び圧力によって悪影響をう
けることはない。また混合装置としては材質から焼成後
においても残存する不純物成分を生しないものを選ぶ限
り公知の装置、手段を採用しつる。例えば混合′Ａ＠と
じて球状物又は棒状物を内臓したミルを使用するのが一
般的であるが、ミルの内壁、球状物又は棒状物等の材質
は、得られる窒化アルミニウム中に焼成後においても残
存する不純物成分力身１壜人するのを避けるために、窒
化アルミニウノ、自身あるいは９９．９重量：％以上の
高純度アルミナとするのが好ましい。また混合装置の原
料と接する面をすべてプラスチック製とするかプラスチ
ックでコーティングすることもできる。該プラスチック
としては特に限定されず例えばポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ナイロン、ポリエステル、ポリ１クレタン等が
使用できる。この場合、プラスチック中には安定剤とし
て種々の金属成分を含む場合があるので、予めチェック
して使用するようにずべきである。

Ｊ、た上記方法ではアルミナとカーボンは特定の性状の
ものを用いる必要がある。一般にアルミナ微粉末として
は乎均粒子径が２μｍ以下の微粉末を用いる必要があり
、　好ましくは、少なくとも９９．０ｆｆｉｆｆｉ％よ
り好ましくは少なくとも９９．９重量％の純度のものが
用いられる。またカーボン微粉末は灰分の含イｊＭ最大
０．２＠量％好ましくは最大０．１重量％のものとして
用いる必要がある。また該カーボンの平均粒子径は１μ
ｍ以下の微粒子として用いる必要がある。さらに該カー
ボンとしてはカーボンブラック、黒鉛化カーボン等が使
用さ６うるが一般にはカーボンブラックガ好ましい。

前記アルミナとカーボンの原料使用割合は、アルミナと
カーボンの純度および粒子径等の性状によって異なるの
で、予め予備テストを行い決定するとよい。通常はアル
ミナとカーボンとを、アルミナ対カーボンの重量比で１
　：０．３６〜ｌ：ｌ好ましくは１：０．４〜１：１の
範Ｄ■１で湿式混合すればよい。該湿式混合された原料
は必要により乾燥を経て、窒素雰囲気下に１４００〜１
７００℃の温度で焼成する。該焼成する温度が上記温度
より低い場合は工業的に十分な還元窒素化反応が進行し
ないので好ましくない。また該焼成温度が前記温度より
高くなると得られる窒化アルミニアムの一部が焼結を起
し、粒子間の凝集が起るため目的の粒子径の窒化アルミ
ニウムが得らの難くなるので好ましくない。

焼成により得られた窒化物微粒子・は、本発明によれば
次いで酸素を含む雰囲気下で６００〜９００℃の温度で
加熱処理され、該窒化物微粒子に含まれる未反応のカー
ボンを酸化して除去される。

前記窒化硼素粉末も特に限定されずいかなるものも使用
することが出来る。一般に好適に使用される代表的なも
のを例示すれば次の通りである。

一般に好適に使用される窒化硼素粉末は、窒化硼素の純
度が９９．０重量％以上で、平均粒子径が５μｍ以下の
ものである。また該窒化硼素粉末の製法も特に限定され
ず公知の方法が採用出来る。

例えば、 （１）尿素の存在下にＪｌｓＢＯａ又はＮａｐ１３．０
□をＮ夏１８雰ＩＪｆｌ気中で５００〜９５０℃で加熱
して製造する方法、 （２）ＤＣＩａとＮＴＩｇとを反応させて製造する方法
、 （’３）Ｆｅ−Ｂ合金を５００〜１４００℃の温度で加
熱し、その後Ｆｃを例えば酸で溶解除去する方法、 等が採用出来る。

また前記周期律表第１１ａ族金属及び第ｍａ族金属から
選ばれた少くとも一種の金属化合物は特に限定されず公
知のものを使用出来る。特に好適に使用される代表的な
ものを例示すると次ぎの通りである。該１？、］　！Ｉ
１１律表第１Ｉ　ａ族からなる金属としては一般にベリ
リウノ、。

カルシウム、ストロンチウＡ　、バリウ１１等がりｒ・
逆である。また周期律表第１１１ａ族からなる金属とし
てはイツトリウム又はランタン族金属が好適に使用され
、より具体的に挙げればイットリウｌａ、ランタン、セ
リウ１１．プラセオジウム、ネオジウ１％ｊブ【ズメシ
ウム、ザアリウム、ユーロピウム、カドリニウム、テル
ビウム、ジスプロシウム、ボルミニウム、エルビウム、
ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム等特にイツトリ
ウム、ランタン、セリウム、ネオジウノ、等が好適であ
る。これらの周期律表第゛■ａ族又は第１ＴＩａ族より
なる金属化合物は特に限定されず窒化アルミニウム粉末
及び／又は窒化硼素粉末の焼結１１ＪＩ剤とじて公知の
前記金属化合物が使用出来る。一般には例えば硝酸塩、
炭酸塩、塩化物、酸化物等・の化合物が好適に使用され
る。上記金属化合物の硝酸塩を用いる場合は酸素含有ガ
ス雰囲気下の加熱によって亜硝酸塩となるが、炭酸塩、
塩化物は酸化物となる。

：した前記周期律表第１１ａ族金属及び第１１１ａ族金
属から選ばれた少くとも一種の金属化合物の使用量は該
焼結助剤を酸化物に換算して複合焼結体中に０．Ｏ１〜
５重瓜％、好ましくは０．０５〜４重量％となる範囲か
ら選べばよい。

これらの添加量は複合焼結体中の酸素含有量、不純物の
含イ）郡あるいは複合焼結体に要求される性状等によっ
て異なるので予めこれらの性状に応じて好適な使用量を
決定すればよい。

また前記複合カ゛Ｌ結体な得るに際し、前記原料以外に
結合剤、解膠剤、可塑剤等の添加混合は必要におおじで
適宜採用して実施することができる。

本発明の原料化合物必要におおじで上記添加物の混合方
法は特に限定されず公知の方法を採用すればよい。例え
ば、＋ｉｉＪ記窒化アルミニウム粉末の’５１造方法で
述べた湿式混合方法が好適に採用出来るし、液体分散媒
体を使用しない軟式混合方法を採用することも出来る。

また混合装置についても特に限定されず公知のものをそ
のまま使用すればよい。もちろん前記したように混合時
に不純物の混入を避けるため眞記の高純度アルミナ、窒
化アルミニウム等の材質の５！置を使用するか該装置の
Ｊ３Ｈｊ料と接づ゛る内面をプラスチックでコーティン
グする手段は適宜実施出来る。

前記のようにして得られる原料混合物は、必要におおじ
乾燥後、不活性雰囲気下例えば窒素ガス雰囲気下且つ加
圧下あるいは常圧下に焼結することによフて本発明の複
合カ°’ｊ＃＋ｌ１体となる。

一般に上記焼結条件は公知の焼結条件から選び実施すれ
ばよいが、通常は、焼結温度としては１５００〜２１０
０℃の温度を、また加圧下に焼結するときの圧力は２０
〜５００ｋｇ　／　ｃ　ｉの圧力を選べば好適である。

本発明で得られるマシーナブルセラミック複合焼結体は
高強度、高熱伝導性等のすぐれた４１ｆ性をイボずだり
でなく、切削加工ができる、いわゆるマシーナブルセラ
ミックとしての性状をも発揮する。このような特性を本
発明のような簡単な手段で得ることが出来ることは驚異
的なことで、本発明が寄与する利点は計り知れないもの
である。

本発明を更に詳細に説明するため以下実施を挙げて説明
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 純度９９．９９％（不純物分析値は表１に示す）で、平
均粒子径が０．５２７１ｍで３μｍ以下の粒子の含有割
合が９５容量％のアルミナ１００重量部と、灰分０．０
８重量％で平均粒子径が０．４５μｆｆ＋のカーボンブ
ラック５０φ、量ｚ（１（とを、ナイロン製ポットとボ
ールを用いエタノールなｉ（ｋ体分散媒体として湿式混
合Ｃ均・にボールミル混合した。

このようにしてｔＨられた混合物を※２燥後、高純度黒
鉛製Ｖｌｔ　ｎｕに入れ電気炉内に高純度璧稟ガスを　
３］／分で連続的に供給しながら１６００℃の温度で６
時間加熱した。

このようにして得られた反応混合物を空気中で７５０℃
の温度で４時間加熱し、未反応のカーボンを酸化除去し
た。

た 得られて白色の粉はＸ−線回折分析の結果度分布測定器
（揚場製作所ｉ！　ＣＡ　Ｐ　Ａ　−５００）を用いて
測定した結果１．３１７１ｍであり、３μｍ以下の粒子
が９０容量％を占めた。走査型電子顕微鏡による観察で
は、この粉末は平均０．７μｍ程度の均一な粒子であっ
た。

また比表面積の測定値は４．０ｄ１ｇであった。こシ粉
末の分析値を表２に示す。

表１　へ１２０３粉末分析値 Ａ１２’０３含有量　９９．９９％ 元　素　含有量（ＰＰＭ） Ｍｇ　＜５ Ｃｒ　＜　Ｉ　Ｏ ５＋　３０ Ｚｎ　＜　５ Ｆｅ　２２ Ｃｕ　＜　５ Ｃａ　＜２Ｏ Ｎ　１　’　１　ｔ） ′薗　〈　５ 表２　ＡＩＮ粉末分析値 ＡＬＮ含有量　９７．８％ 元　素　含有量（ＰＰＭ） Ｍｇ　＜５ Ｃｒ　２１ Ｓｉ　１２５ Ｚｎ　９ ｒｉ’　ｃ　２０ Ｃ１ｌ　＜５ Ｍｎ　５ Ｎ１　２７ Ｔｉ　＜５ Ｃｏ　＜　５ Ａ１　６４．８　（νｔχ） Ｎ　３３．４（ｗｔχ） ｏ　ｉ、　ｉ　＜讐ｔＸ） ＣＯ，１１（ｗｔχ） 上記の窒化アルミニウム粉末８０重量部と、平均粒子径
２．５μｍ、粒径５μｍ以下の粒子の割合が９５容量％
で、月つ純度９９゜５％の六方晶窒化硼素粉末２０重量
部と、硝酸カルシウム四本塩８．４重量部とを、ナイ１
コン製ポットとナイロン・コーティングしたボールを用
い、エタノールを分散媒体として均一にボールミン混合
いた。得られたスラリーを、乾燥器内で６０℃２４時間
乾燥を行なった。

上記混合粉末１２ｇを、窒化硼素粉末を内面に塗布した
内径４０ｍｍの黒鉛型中で、２００　Ｋｙ、／ｃｙ／の
加圧下、１気圧の窒素中に於いて２０００℃３時間加圧
焼結した。マ１）られた焼結体は、やや黄色がかった白
色゛Ｃあった。この焼結体は、Ｘ線回析により、窒化ア
ルミニウノ、と六方晶窒化硼素の２相から成っているこ
とが判った。またアルキメデス法で測定した密度は２．
９６Ｂ／ｃ♂であった。

上記焼結体から、約３ｍｍ角、長さ約４０ｍｍの試験片
を切り出し、１５００番のサンドペーパーで磨いた後、
曲げ強度を測定した。測定条件はクロス・ヘッド・スピ
ード１　ｍｍ／分、スパン２０ｍｍの３点曲げとした。

測定値より計算された曲げ強度の平均値は３５ｋｇ／　
ｍ　１♂であった。

また曲げ強度測定に供したと同様に、約３１１１　ｍ角
、長さ１７ｍｍの角柱状試験片を作成膨張率を昇温速度
５℃／分、荷重１０ｇで測定した。室温より４００℃、
室温よ６００　’Ｃ１室温より８００℃に於ける平均線
膨張は、−ｌ　−／ それぞれ４．２Ｘ１０　．４．７ＸｌＯ、４ ５，０Ｘ１０　であった。

更に上記焼結体から直径１０ｍｍ、　厚さ２．５ｍｍの
試験片を切り出し、理学電機製レーザー・フラッシュ法
熱定数測定装置（ＰＳ−７）を用いて、室温における熱
定数な測定した。その結果、熱伝導率は８５Ｗ／ｍ−に
であることが判明した。

一方実施例で得・られた複合焼結体の加工性を調べたと
ころ、超＋ｔｙドリルによる穿孔、超硬バイトによる高
速切削のいずれも容易に行なえ、快削性であることが判
った。

尚、図１は本実施例で得られた複合焼結体の機械的破断
面の走沓を電子顕微鏡写真（倍率１０り０１ン°り）で
ある。

図１の写真から焼結体は多角形状の窒化アルミニウムの
結晶粒の粒界面の−ｔ］１９又は全部に薄層状の窒化事
象結晶粒が介在して全体が緊密な力°Ｌ粘結体なってい
ることが解る。なお多角形状の粒子が窒化アルミニウム
て薄ｊ（支）状の粒子が窒化硼素であることは、Ｘ線マ
イクｒ：ｌアナライザーによるアルミニウノ、及びホウ
素のＸ線像写真と走査型電−ｆ−顕微鏡写真との対応に
よって確認される。

実施例２〜５ 実施例１に於いて、窒化アルミニウム粉末と六方晶窒化
硼素粉末の混合割合を表３に示すように変えた以外は実
施例１と同様にして実施した。その結果を表３に示す。

実施例６〜８ 実施例１に於いて、硝酸カルシウム四水塩の混合割合を
表４に示すように或いは硝酸カルシラノ、四水塩を表４
に示すよう硝酸バリウ１１に変えた以外は実施例１と同
様にして実施した。その結果を表４に示す。

表４ 実施例９〜１１ 実施例１に於いて、硝酸カルシウム四水塩を表５に示す
周期律表第１１１ａ族金属化合物もこ変え、混合割合は
それぞれの酸化物換算で４重量部となるようにして、そ
れ以外は実施例１と同様にして実施した。その結果は表
５に示す通りであった。

表５ 実施例１２ 実施例７で得たのと同一組成の混合粉末１２ｇを内径５
５ｍｍの金型に入れ、　２００Ｋｇ／ｃＪの圧力で一軸
プレスした後、２０００Ｋｇ／ｃｔｒｒの圧力静水圧プ
レスして円板状の成型体とした。

れた焼結体は白色で、密度は２．９ｇ／ｃｍ３であフた
。

実施例１と同様にして上記焼結体の物性を測定した結果
、曲げ強度は３１Ｋｇ／ｍ♂であった。また室温より４
００℃、　室温より６００℃、室温より８００℃に於け
る」Ｌ均線膨張率は、それぞれ４．０Ｘ］０．４．６ｘ
６ １０．４．８ＸＩＯであった。

一方実施例１と同様に上記焼結体の加工性調へた結果、
実施例１で得たものと同様に快削性であることが判った
。

実施例１３ 実施例１に於いて、窒化アルミニウム粉末として、金属
アルミニウノ、を窒化した後粉砕することにより製造さ
れた粉末を用いた以外は実施例１と同様にして実施した
。使用した窒化アルミニウム粉末の平均粒子径は２．５
μｍ・粒径３μｎｌ以下の粒子の割合は５０容量％、酸
素含有敬２，５＠敬％、陽イオン不純物は０．３５重量
％であフた。

得られた焼結体は灰色で、ところどころ白い斑点が見ら
れた。　また密度は２．９５ｇ／　ｃ　ｎｔであフた・ 実施例１と同様に上記焼結体の物性を測定したとこる、
曲げ強度は２５Ｋｇ／ｍ＋ｎであった。また室温より４
００℃、室温より６゜０℃、室温より８００℃に於ける
平均線膨張６ 率は、それぞれ４．２ＸｌＯ１４，−７Ｘ１０．５．０
ＸＩＯであった。　また熱伝導率は：３５Ｗ／ｍｋｃＴ
！あった。

一方実施例１と同様にして−に記焼結体の加工性な調べ
たところ、精密加工性はやや劣るものの実施例１で得た
ものと同様に快削性であった。

【図面の簡単な説明】

図１は実施例１で用いた窒化アルミニウム焼結体の機械
的な破断面の走査型電子顕微鏡写真である。 特許出願人 徳山曹達株式会社 邑　１ 手続ネ市ｊ５■二４・岬′ニー（自発）昭和５９年５月
　９日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示　特願昭５９−４８０９２号２、発明の
名称　複合焼結体 ：３．補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　山口県徳山市御影町１番１号 （・Δ入山曹達株式会社　東京本部 を冒１１情報部　電話５９７−５１１１１１、補正命令
の日付　自　発 ５、補正の対象 明細書の「特許請求の範囲」及び「発明の詳細な説明」
の（１１ｖ ６、補正の内室 （１）明細書　１頁 特許請求の範囲を別紙の通り補正する。 （２）同　２６頁　１行目 ｒＡＬＮであり、ＡＬ２０．３」をｒＡＩＮであり、Ａ
ｌ２Ｏ，、Ｊに補正する。 （３）同　２９頁　８行目 「ボールミン」を「ボールミル」に補正する。 （４）同　２９頁　１６６行 目Ｘ線回折」をｒＸ線回折」に補正する。 （５）同　３０頁　１４４行 目平均線膨張」を「平均線膨張率」に補正する。 ７．７呑イ′４杏類の目録 （１）補正後の特許請求の範囲の内容を示す別紙　１通
量　上 別紙 補正後の特許請求のｇＡＡｌＩ ３（］）窒化アルミニウム、窒化硼素及び周期律表第１
Ｉａ族金属又は第ｍａ族金属より選ばれた少くとも一種
の金属化合物からなり、機械的な破断面が多角状の結晶
粒が充填され、その充填された粒子の粒界面の一部又は
全部に薄層状の結晶粒が介在した状態で構成されている
複合焼結体 （２）金属化合物が酸化物又は亜硝酸爽である特＝ノ１
請求の範囲（１）記載の複合焼結埜ヨ手続ン市正書（方
式） ％式％ １、事件の表示　特願昭５９−４８０９２号２、発明の
名称　複合焼結体 ３、補正をすビ所 事件との関係　特許出願人 住　所　山口県徳山市御影町１番１号 ４、補正命令の日付　昭和５９年６月　６０同　発送口
　昭和５９年６月２６０ ５、補正の対象 明細書の「図面の簡単な説明」の欄 ６．７市正の内容 （１）明細古第４０頁６行目 「・・・・・・破断面」の後にＩｌ′焼結体粒子の粒子
構造を現わすＪを挿入する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （υ窒化アルミニウム、窒化硼素及び周期律表第１１ａ
   族金属又は第１１１ａ族金属より選ばれた少くとも一種
   の金属化合物からなり、機械的な破断面が多角状ゐ結晶
   粒が充填され、その充填された粒子の粒界面の一部又は
   全部に薄層状の結晶粒が介在した状態で構成されている
   複合焼結体 （λ）金属化合物が酸化物又は、ｉＩＩ！ｂｒｉ酸であ
   る特許請求の範ＵＫ　（１）記載の複合焼結体