氮化硅质烧结体及使用其的耐蚀性部件、滑动构件以及制纸机械用部件制造技术

本发明专利技术提供腐蚀环境下的腐蚀少、且即使暴露于腐蚀环境下也具有高的机械特性的氮化硅质烧结体及使用其的耐蚀性部件、滑动构件以及制纸机械用部件。本发明专利技术的氮化硅质烧结体在作为氮化硅的结晶间的晶界相中，具有包含钙、铝和硅的氧氮化物的结晶，构成氧氮化物的结晶的钙、铝和硅中的各自的质量比率为：钙为1.3～32.0％、铝为0.1～25.0％、余量为硅。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氮化硅质烧结体及使用其的耐蚀性部件、滑动构件以及制纸机械用部件
本专利技术涉及氮化硅质烧结体及使用其的耐蚀性部件、滑动构件以及制纸机械用部件。
技术介绍
现在，作为发动机部件、熔融金属用构件、切削工具、快堆用构件、耐磨损性构件等产业用构件使用氮化硅质烧结体。作为这样的氮化硅质烧结体的例子，例如，在专利文献1中提出了一种由烧结体形成的内燃机用火花塞，所述烧结体以氮化硅为主成分，以氧化物换算计含有氧化钙2～15wt％、氧化镁0.01～10wt％、氧化铝0～15wt％。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平5－36464号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是，这样的氮化硅质烧结体由于在腐蚀环境下使用，有时机械强度和破坏韧性降低。因此，需要腐蚀环境下的腐蚀少、且即使暴露于腐蚀环境下也具有高的机械特性的氮化硅质烧结体。本专利技术为了解决上述那样的问题而提出，其目的在于提供腐蚀环境下的腐蚀少、即使暴露于腐蚀环境下也具有高的机械特性的氮化硅质烧结体及使用其的耐蚀性部件、滑动构件以及制纸机械用部件。用于解决问题的手段本专利技术的氮化硅质烧结体的特征在于，在作为氮化硅的结晶间的晶界相中，具有包含钙、铝和硅的氧氮化物的结晶，所述构成氧氮化物的结晶的所述钙、所述铝和所述硅中的各自的质量比率为：所述钙为1.3～32.0％、所述铝为0.1～25.0％、余量为所述硅。本专利技术的耐蚀性部件、滑动构件以及制纸机械用部件的特征在于，使用所述氮化硅质烧结体而成。专利技术效果根据本专利技术的氮化硅质烧结体，腐蚀环境下的腐蚀少，且即使暴露于腐蚀环境下也具有高的机械特性。另外，根据本专利技术的耐蚀性部件、滑动构件以及制纸机械用部件，具有腐蚀环境下的高的可靠性。具体实施方式本实施方式的氮化硅质烧结体以氮化硅为主晶相，在作为氮化硅的结晶间的晶界相中，具有包含钙、铝和硅的氧氮化物的结晶(以下也仅称为氧氮化物的结晶。)，构成氧氮化物的结晶的钙、铝和硅中的各自的质量比率为：钙为1.3～32.0％、铝为0.1～25.0％、余量为硅。此处，主晶相是指，构成氮化硅质烧结体的结晶中存在比率最高的相，在利用X射线衍射装置(XRD)得到的X射线衍射图中，作为主晶相的氮化硅显示最高的峰(衍射强度的值大)。另外，晶界相是指，氮化硅质烧结体中，在作为主晶相的氮化硅的结晶之间存在的相，晶界相中，存在氮化硅以外的结晶和非晶质相。另外，上述氧氮化物的结晶是指，包含钙、铝和硅的氧化物的结晶的氧的一部分被氮取代的结晶。并且，包含钙、铝和硅的氧化物的结晶的氧的一部分被氮取代的氧氮化物的结晶由于构成氧氮化物的结晶的各元素彼此的共价键性高、各元素彼此的键合力强，所以本实施方式的氮化硅质烧结体通过在晶界相中具有该氧氮化物的结晶，腐蚀环境下的腐蚀少。另外，构成氧氮化物的结晶的钙、铝和硅中的各自的质量比率通过满足上述范围，即使暴露于腐蚀环境下也具有高的机械特性。具体来说，具有高的机械强度和高的破坏韧性。需要说明的是，钙的质量比率小于1.3％或铝的质量比率小于0.1％时，机械强度和破坏韧性降低。另外，钙的质量比率大于32.0％时，机械强度降低。进一步，铝的质量比率大于25.0％时，机械强度降低，导热率也降低。此处，氧氮化物的结晶是指，例如，在X射线衍射图中，第1峰在衍射角2θ＝30.4°～32.4°、第2峰在衍射角2θ＝51.0°～53.0°出现的氧氮化物的结晶、第1峰和第2峰均在衍射角2θ＝27.0°～29.0°出现的氧氮化物的结晶。需要说明的是，第1峰在衍射角2θ＝30.4°～32.4°、第2峰在衍射角2θ＝51.0°～53.0°出现的氧氮化物的结晶的组成式由例如CaX(Al2－ySi1+y)(O7－yNy)(0.032≤x≤1.3，1.073≤y≤1.996)表示。另外，第1峰和第2峰均在衍射角2θ＝27.0°～29.0°出现的氧氮化物的结晶的组成式由例如CaX(Al2－ySi2+y)(O8－yNy)(0.032≤x≤1.3，1.073≤y≤1.996)表示。接着，对于确认氧氮化物的结晶的有无的方法以及算出构成氧氮化物的结晶的钙、铝和硅各自的质量比率的方法进行说明。首先，利用通过XRD得到的X射线衍射图，确认在氮化硅质烧结体中存在的氮化硅以外的结晶。接着，使用具备能量分散型X射线分光器(EDS)或波长分散型X射线分光器(WDS)的透射型电子显微镜(TEM)，确认晶界相中存在氮化硅以外的结晶以及确认构成该结晶的元素，并且确认各元素的含量。具体来说，首先，使用通过XRD得到的X射线衍射图确认氮化硅以外的结晶的存在，确认该结晶是否为包含钙、铝和硅的氧化物的结晶。接着，通过TEM确认氮化硅质烧结体的晶界相中是否存在结晶。并且，通过附设于TEM的EDS或WDS，确认构成晶界相中存在的结晶的元素是否为钙、铝、硅、氧、氮，最后确认各元素的含量是否在上述范围内即可。另外，氧氮化物的结晶适宜为在X射线衍射图中第1峰在衍射角2θ＝30.4°～32.4°、第2峰在衍射角2θ＝51.0°～53.0°出现的结晶。通过使氧氮化物的结晶为出现这样的峰的结晶，从而比出现其它峰的氧氮化物的结晶的共价键性更高，因而氮化硅质烧结体的机械强度进一步提高。另外，在衍射角2θ＝30.4°～32.4°出现的第1峰的半峰宽适宜为0.1°以上且0.9°以下。第1峰的半峰宽为0.1°以上且0.9°以下时，结晶面的扩展大、结晶性高、氧氮化物的结晶微细且应变小，因此具有高的耐磨损性、高的热传导性、和高的刚性。第1峰的半峰宽特别适宜为0.15°以上且0.3°以下。此处，X射线衍射图中的第1峰的半峰宽是指，以背景为基准的第1峰的1/2高度处的强度的宽度。另外，在构成氮化硅质烧结体的结晶的合计100质量％之中，氧氮化物的结晶的含量适宜为1～10质量％。氧氮化物的结晶的含量满足上述范围时，由于晶界相中的氧氮化物的晶相的占有面积率的增加，机械强度进一步提高。氧氮化物的结晶的含量可以由利用XRD得到的数据通过Rietveld分析进行定量化而算出。另外，本实施方式的氮化硅质烧结体的晶界相中，存在当量圆直径为0.05μm以上且5μm以下的包含铁和硅的化合物，每1mm2中的该化合物的个数适宜为2.0×104个以上且2.0×105个以下。包含铁和硅的化合物是热力学稳定的化合物，因此当每1mm2中的当量圆直径为0.05μm以上且5μm以下的包含铁和硅的化合物的个数为2.0×104个以上且2.0×105个以下时，耐氧化性优异，并且具有优异的耐热冲击性。此处，包含铁和硅的化合物是指，例如，由铁和硅构成的化合物、或者由铁和硅、与氧、钨、铝、镁、钙、钠和钾中的至少任一种构成的化合物。作为由铁和硅构成的化合物，例如，是组成式由FeSi3、FeSi2、FeSi、Fe2Si3、Fe3Si、Fe3Si2、Fe3Si4、Fe3Si7、Fe5Si2或Fe5Si3表示的化合物。此处，晶界相中的包含铁和硅的化合物的存在可以通过基于XRD的鉴定、使用具备EDS或WDS的TEM来进行确认。另外，通过利用扫描电子显微镜(SEM)的观察、以及使用电子显微探针分析(EPMA)的彩色测绘，在晶界相中存在铁的部分也存在硅，由此也能够确认晶界相中的包含铁和硅的化合物的存在。另外，包含铁和硅的化合物与其它化合物(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化硅质烧结体，其特征在于，作为氮化硅的结晶间的晶界相中，具有包含钙、铝和硅的氧氮化物的结晶，构成所述氧氮化物的结晶的所述钙、所述铝和所述硅中的各自的质量比率为：所述钙为1.3～32.0％、所述铝为0.1～25.0％、余量为所述硅。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.31 JP 2013-1589791.一种氮化硅质烧结体，其特征在于，作为氮化硅的结晶间的晶界相中，具有包含钙、铝和硅的氧氮化物的结晶，在所述氧氮化物的结晶中，关于将所述钙、所述铝和所述硅的含量合计设为100％时的质量比率，所述钙为1.3～32.0％、所述铝为0.1～25.0％、余量为所述硅，所述氧氮化物的结晶是在X射线衍射图中第1峰在衍射角2θ＝30.4°～32.4°、第2峰在衍射角2θ＝51.0°～53.0°出现的结晶。2.如权利要求1所述的氮化硅质烧结体，其特征在于，所述第1峰处的半峰宽为0.1°以上且0.9°以下。3.如权利要求1或2所述的氮化硅质烧结体，其特征在于，所述氧氮化物的结晶的含量在构成氮化硅质烧结体的结晶的合计100质量％中为1～10质量％。4.如权利要求1或2所述的氮化硅质烧结体，其特征在于，所述晶界相中，存在当量圆直径为0.05μm以上且5μm以下的包含铁和硅的化合物，每1mm2中的所述化合物的个数为2.0×104个以上且...

【专利技术属性】
技术研发人员：平野义宜，大田瑞穗，织田武广，
申请(专利权)人：京瓷株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP