CN101146742B - 含碳化硅颗粒、制造碳化硅质烧结体的方法、碳化硅质烧结体以及过滤器 - Google Patents

含碳化硅颗粒、制造碳化硅质烧结体的方法、碳化硅质烧结体以及过滤器 Download PDF

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Abstract

本发明提供含碳化硅颗粒、制造碳化硅质烧结体的方法、碳化硅质烧结体以及过滤器，所述含碳化硅颗粒含有碳化硅，所述碳化硅含有具备6H多晶型的碳化硅和具备15R多晶型的碳化硅中的至少一种碳化硅，所述碳化硅中的所述具备6H多晶型的碳化硅和所述具备15R多晶型的碳化硅的含量的总和为70重量％以上。所述方法是使用所述含碳化硅颗粒制造碳化硅质烧结体的方法，所述碳化硅质烧结体是通过使用所述含碳化硅颗粒得到的，所述过滤器包含所述碳化硅质烧结体。

Description

含碳化硅颗粒、制造碳化硅质烧结体的方法、碳化硅质烧结体以及过滤器
技术领域
本发明涉及含碳化硅颗粒、制造碳化硅质烧结体的方法、碳化硅质烧结体以及过滤器。
背景技术
以往，作为捕获来自汽车等的废气中含有的颗粒的过滤器，使用由陶瓷烧结体的蜂窝结构体构成的过滤器，从该烧结体的耐久性等的观点出发，该陶瓷主要使用碳化硅。
通常，将作为原料的碳化硅颗粒成型成具备规定形状的成型体之后，对该成型体进行烧制，由此得到碳化硅质烧结体。
例如，专利文献1公开了如下方法：在平均粒径为0.1μm～5μm的β型多晶碳化硅中混合平均粒径在0.5μm～100μm的范围内且平均粒径大于β型多晶碳化硅的平均粒径的粉末，在1700℃～2300℃的温度下烧制该混合物，由此制造β型多孔性碳化硅烧结体。
并且，专利文献2公开了一种碳化硅质蜂窝过滤器的制造方法，该方法的特征在于，在100重量份平均粒径为0.3μm～50μm的α型碳化硅粉末中混合5重量份～65重量份平均粒径为0.1μm～1.0μm的β型碳化硅粉末以及成型用粘合剂和分散介质液，将混合后的原料组合物通过挤压成型法成型成孔壁厚度为0.05mm～1.0mm的蜂窝过滤器形状之后，在非氧化性气氛中进行烧制，使β型碳化硅粉末再结晶。
而且，专利文献3公开了一种多孔性碳化硅烧结体的制造方法，该多孔性碳化硅烧结体的晶粒粒径的平均值为5μm～100μm、气孔径为1μm～30μm、孔隙率为20％～60％，该方法由下述的第一工序～第三工序的顺序构成：第一工序，在100重量份平均粒径为5μm～100μm的α型碳化硅粉末中均匀混合10重量份～70重量份平均粒径为0.1μm～1μm的α型或β型碳化硅粉末；第二工序，将由上述第一工序得到的混合物成型；以及第三工序，在1700℃～2300℃的温度范围内对通过上述第二工序得到的成型体进行烧制。
但是，对于专利文献1中公开的β型碳化硅，在2200℃左右的烧结温度下，β型碳化硅的烧结没有进行，仅促进β型碳化硅的颗粒生长，有时表现出β型碳化硅异常的颗粒生长。
并且，对专利文献2和3中公开的α型碳化硅以及β型碳化硅的混合颗粒进行烧结时，有时即使在长时间处理后，颗粒的烧结也没有充分的进行。
此外，在由碳化硅质烧结体构成的捕获颗粒用过滤器(以下称为“蜂窝过滤器”)的表面上大多设置有氧化铝或二氧化钛等氧化物系的催化剂负载层以提高与气体颗粒的反应性。但是，在蜂窝过滤器的再生处理中，在蜂窝过滤器的局部出现升温等的情况下，存在这种催化剂负载层剥离的问题。
专利文献1：特开平5-139861号公报
专利文献2：特开平9-202671号公报
专利文献3：特开2000-16872号公报
发明内容
本发明的目的是提供一种能够得到更有效地烧结的含碳化硅颗粒、使用该含碳化硅颗粒制造碳化硅质烧结体的方法、使用该含碳化硅颗粒得到的碳化硅质烧结体以及包含该碳化硅质烧结体的过滤器。
本发明的第一实施方式是一种含碳化硅颗粒，该颗粒含有碳化硅，其特征在于，所述碳化硅含有具备6H多晶型的碳化硅和具备15R多晶型的碳化硅中的至少一种碳化硅，所述碳化硅中的所述具备6H多晶型的碳化硅和所述具备15R多晶型的碳化硅的含量的总和为70重量％以上。
本发明的第二实施方式是一种制造碳化硅质烧结体的方法，该方法通过对含有含碳化硅颗粒的物体进行烧制来制造碳化硅质烧结体，所述含碳化硅颗粒含有碳化硅，所述方法的特征在于，使用本发明的第一实施方式的含碳化硅颗粒作为所述含碳化硅颗粒。
本发明的第三实施方式是一种碳化硅质烧结体，该烧结体是通过对含有含碳化硅颗粒的物体进行烧制而得到的，所述含碳化硅颗粒含有碳化硅，所述碳化硅质烧结体的特征在于，所述含碳化硅颗粒是本发明的第一实施方式的含碳化硅颗粒。
本发明的第四实施方式是一种过滤器，该过滤器可以捕获颗粒，其特征在于，所述过滤器包含本发明的第三实施方式的碳化硅质烧结体。
根据本发明，能够提供一种能够得到更有效地烧结的含碳化硅颗粒、使用该含碳化硅颗粒制造碳化硅质烧结体的方法、使用该含碳化硅颗粒得到的碳化硅质烧结体以及包含该碳化硅质烧结体的过滤器。
附图说明
图1是示意性地表示集合体型蜂窝过滤器的具体例的立体图。
图2A是示意性地表示构成图1所示的蜂窝过滤器的多孔性陶瓷部件的立体图。
图2B是沿着图2A所示的多孔性陶瓷部件的A-A线的剖面图。
图3A是示意性地表示整体型蜂窝过滤器的具体例的立体图。
图3B是沿着图3A所示的整体型蜂窝过滤器的B-B线的剖面图。
图4是表示碳化硅中的具备6H多晶型的碳化硅和具备15R多晶型的碳化硅的含量的总和与碳化硅质烧结体的弯曲强度或气孔径之间的关系的图。
具体实施方式
本发明的第一实施方式为一种含碳化硅颗粒，该颗粒含有碳化硅，所述碳化硅含有具备6H多晶型的碳化硅和具备15R多晶型的碳化硅中的至少一种碳化硅，所述碳化硅中的所述具备6H多晶型的碳化硅和所述具备15R多晶型的碳化硅的含量的总和为70重量％以上。
碳化硅大体分为作为六方晶系的α型碳化硅和作为立方晶系的β型碳化硅。众所周知，对于β型碳化硅，仅存在1种“多晶型”(3C)，相对于此，对于α型碳化硅，存在多种“多晶型”。此处，“多晶型”是指由沿六方晶格的基面的c轴方向的堆积的重复差异产生的碳化硅的晶体结构。作为代表性的多晶型，可以举出2H、4H、6H以及15R(Ramsdell表示)。此处，数字表示最密排面(在六方晶系中为基面、在立方晶系中为(111)面)的堆积的重复单元数，H、C、R分别表示六方晶体结构、立方晶体结构、菱面体结构。例如，2H多晶型具有AB的重复单元，相对于此，4H多晶型具有ABAC的基本重复单元。另外，可以使用NMR、拉曼分光法等或者通过碳化硅粉末的X射线衍射得到的数据，计算出这些多晶型的存在比。
可以预想到含碳化硅颗粒在高温下的反应性和相稳定性根据多晶型的种类而不同。因此，通过控制含碳化硅颗粒中的多晶型的存在比，能够提高含碳化硅颗粒的烧结特性和所得到的碳化硅质烧结体的特性。即，若碳化硅的晶体结构互不相同，则含碳化硅颗粒的烧结反应性也互不相同。因此，通过增大具有良好的烧结反应性的多晶型的存在比，能够促进含碳化硅颗粒的烧结反应。
并且，众所周知，通常多晶型中的堆积的重复单元数越大，碳化硅在高温下的相稳定性越高。因此，为了提高含碳化硅颗粒的相稳定性，优选堆积的重复数较大的多晶型的存在比较高。在该情况下，在对含碳化硅颗粒进行烧结时，能够抑制堆积的重复数较小的多晶型的碳化硅向堆积的重复数较大的多晶型的碳化硅(例如，从3C多晶型向6H多晶型)相转变时消耗的热能。其结果，能够将热能有效地用于烧结反应。
根据本发明的第一实施方式，该碳化硅含有具备6H多晶型的碳化硅和具备15R多晶型的碳化硅中的至少一种碳化硅，所述碳化硅中的所述具备6H多晶型的碳化硅和所述具备15R多晶型的碳化硅的含量的总和为70重量％以上，因此，能够提供可得到更有效地烧结的含碳化硅颗粒。
具备6H多晶型的碳化硅和具备15R多晶型的碳化硅在高温下难以引起相转变，且容易烧结。因此，对于碳化硅中的具备6H多晶型的碳化硅和具备15R多晶型的碳化硅的含量的总和为70重量％以上的含碳化硅颗粒，能够抑制碳化硅的相转变所消耗的热能，从而能够使含碳化硅颗粒的烧结反应得到有效地进行。因此，基于本发明的第一实施方式的含碳化硅颗粒在高温下的烧结性优异。
并且，当碳化硅中的具备6H多晶型的碳化硅和具备15R多晶型的碳化硅的含量的总和为70重量％以上时，碳化硅质烧结体的强度提高，碳化硅质烧结体中的气孔径增大。
此外，据认为在碳化硅的多晶型之中，3C多晶型和4H多晶型具有较好的烧结性(容易发生烧结反应)。另一方面，6H多晶型和15R多晶型是在高温下显示出稳定相的多晶型，因此，具备6H多晶型和15R多晶型的碳化硅越多，则热能越有效地被含碳化硅颗粒的烧结反应所消耗。因此，为了促进含碳化硅颗粒的烧结反应，基本上优选具备6H多晶型和15R多晶型的碳化硅的存在比较高。
在基于本发明的第一实施方式的含碳化硅颗粒中，优选上述含量的总和为70重量％～95重量％。即，优选碳化硅中的具备6H多晶型的碳化硅和具备15R多晶型的碳化硅的含量的总和为95重量％以下。
碳化硅中的具备6H多晶型的碳化硅和具备15R多晶型的碳化硅的含量极其高时，难以发生这些碳化硅的相转变，因此，伴随着含碳化硅颗粒的烧结反应的推进，碳化硅质烧结体中容易积累内部应力。其结果，碳化硅质烧结体上容易产生微观的裂纹。因此，可以预想到，当碳化硅中的具备6H多晶型的碳化硅和具备15R多晶型的碳化硅的含量的总和显著高(超过95重量％)时，碳化硅质烧结体的机械强度下降。
另一方面，据认为，在含碳化硅颗粒发生烧结反应时，碳化硅的其它的多晶型3C和4H向堆积的重复数较大的多晶型相转变，起到缓和累积在碳化硅质烧结体中的应力的作用。为了缓和积累在碳化硅质烧结体中的应力，优选碳化硅中的具备3C多晶型的碳化硅和具备4H多晶型的碳化硅的含量的总和为5重量％以上。但是，若增加具备3C多晶型的碳化硅和具备4H多晶型的碳化硅，则具备6H多晶型的碳化硅和具备15R多晶型的碳化硅的含量的总和相对降低，从而热能不能被有效地用于含碳化硅颗粒的烧结反应。
通过这样调整含碳化硅颗粒中的3C、4H、6H以及15R多晶型的碳化硅的存在比，能够改善含碳化硅颗粒的烧结特性。利用SiO2的由焦炭引起的还原反应即通常的碳化硅的制造方法(艾奇逊(Acheson)法)得到的碳化硅中，几乎不含堆积的重复数比2H多晶型和15R多晶型的碳化硅的堆积的重复数大的多晶型的碳化硅。含碳化硅颗粒中的多晶型的存在比的调整可以采用如下方式实现。
首先，按照艾奇逊法，在电炉内利用焦炭还原二氧化硅，由此制造原料碳化硅。此时，还原反应的反应场的温度根据设置于电炉内的两电极的距离而发生变化，所得到的原料碳化硅经历互不相同的热历程。因此，根据电炉内的位置的不同，能够得到具有互不相同的多晶型的存在比的原料碳化硅。接着，将由此得到的原料碳化硅大体划分为5个区域，且对各区域进行采样之后，将各区域粉碎，得到具有互不相同的多晶型的存在比的含碳化硅颗粒。进而，将从互不相同的区域得到的含碳化硅颗粒混合，得到具备更多种类的多晶型存在比的含碳化硅颗粒。
另外，使用通过含碳化硅颗粒的X射线衍射得到的2θ(θ：X射线的衍射角)＝33.66°、34.06°、34.88°、35.74°、37.80°、38.27°、38.80°、41.58°的8个峰的强度、马普(Max-Planck)研究所的定量式以及最小二乘近似，能够计算出含碳化硅颗粒中的多晶型的存在比(参见例如J.Ruska，et al.，J.Mater.Sci.，1979，14，2013等)。
在基于本发明的第一实施方式的含碳化硅颗粒中，优选含碳化硅颗粒是通过混合含有具备第一平均粒径的碳化硅的颗粒和含有具备第二平均粒径的碳化硅的颗粒而得到的，所述第二平均粒径与所述第一平均粒径不同。
例如，将采用上述方式得到的含碳化硅颗粒进行筛分，取出具有平均粒径为10μm的含碳化硅颗粒和具有平均粒径为0.5μm的含碳化硅颗粒，并以70∶30(重量比)的比例混合这些含碳化硅颗粒。
此时，含碳化硅颗粒的平均粒径越大，烧结含碳化硅颗粒需要越多的热能。因此，优选增加平均粒径较大的含碳化硅颗粒。
本发明的第二实施方式是制造碳化硅质烧结体的方法，该方法通过对含有含碳化硅颗粒的物体进行烧制来制造碳化硅质烧结体，所述含碳化硅颗粒含有碳化硅，其中，使用基于本发明的第一实施方式的含碳化硅颗粒作为所述含碳化硅颗粒。
基于本发明的第二实施方式的制造碳化硅质烧结体的方法包括例如如下工序：原料混合工序，将基于本发明的第一实施方式的含碳化硅颗粒与必要的有机粘合剂混合或混炼，由此得到含有含碳化硅颗粒的浆料；成型工序，将原料混合工序中得到的浆料成型成规定形状；以及烧制工序，对成型工序中得到的成型物进行烧制。
(1)原料混合工序
作为基于本发明的第一实施方式的含碳化硅颗粒，可以使用例如采用上述方法得到的、具有互不相同的碳化硅的多晶型的存在比的含碳化硅颗粒。并且，可以使用平均粒径互不相同的2种含碳化硅颗粒(下面分别称为“粗含碳化硅颗粒”和“细含碳化硅颗粒”)的混合物。但是，粗含碳化硅颗粒和细含碳化硅颗粒中的多晶型的存在比相同。
通过在平均粒径互不相同的2种含碳化硅颗粒的混合物中加入有机粘合剂和分散介质液等，制备含有含碳化硅颗粒的浆料。作为有机粘合剂，可以使用例如甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙二醇、酚醛树脂、环氧树脂等。并且，作为分散介质液，可以使用苯、甲醇等醇类有机溶剂、水等。
(2)成型工序
将原料混合工序中得到的浆料成型成规定形状(例如蜂窝形状)。作为对浆料进行成型的方法，可以举出挤压成型、浇铸成型、加压成型等成型方法。
接着，对得到的成型物进行干燥。作为干燥设备，可以使用微波干燥器和热风干燥器。干燥在100℃～200℃范围的温度下进行。
(3)烧制工序
在非氧化性气氛下对成型工序中得到的成型物进行烧制。另外，根据有机粘合剂种类的不同，在烧制成型物之前，可以在非氧化性气氛中于300℃～1000℃的温度下对成型物进行脱脂处理。通过在烧制成型物之前对成型物进行脱脂处理，能够防止在烧制成型物时有机粘合剂的残留物参与含碳化硅颗粒的烧结反应而对碳化硅质烧结体的特性带来不良影响。并且，能够防止烧制成型物时产生的挥发成分污染煅烧炉。
作为非氧化性气氛，可以使用氮气、氩气、氦气、氢气等或它们的混合气体。
烧制成型物的温度还取决于处理时间，但优选烧制温度为约1800℃～2200℃。例如，若处理时间为3小时，则有时在1700℃以下的温度下不能充分进行烧结。另外，虽然也可以在高于2200℃的温度下进行烧结，但是，在这样高的温度下，即使使用现有的含碳化硅颗粒，也能以较短时间进行烧结，因此，通过基于本发明的第二实施方式的制造碳化硅质烧结体的方法所得到的益处相对减少。
根据本发明的第二实施方式，由于使用基于本发明的第一实施方式的含碳化硅颗粒，因而能够更有效地使含碳化硅颗粒得到烧结，从而能够更有效地制造碳化硅质烧结体。因此，能够减少制造碳化硅质烧结体的成本。并且，在制造碳化硅质烧结体时，产生烧结不均和烧结不良的可能性下降，从而关于碳化硅质烧结体产品的制造的合格率提高。
在基于本发明的第二实施方式的制造碳化硅质烧结体的方法中，优选包括将所述碳化硅质烧结体表面的至少一部分氧化的步骤。
(4)氧化工序
在需要提高碳化硅质烧结体的耐热冲击性的情况下，或者，在需要在碳化硅质烧结体上设置催化剂负载层等氧化物涂层的情况下，可以实施将碳化硅质烧结体表面的至少一部分氧化的氧化工序。碳化硅质烧结体表面的氧化处理在大气等含氧气氛下进行。氧化处理可以根据碳化硅质烧结体的使用状态在任意条件下进行。例如，如果在900℃下氧化处理1分钟，则在碳化硅质烧结体的表面上形成约0.5nm～1nm程度的均匀氧化层。
通过经这样的氧化处理而形成的氧化层，在对碳化硅质烧结体进行再生时能够提高碳化硅质烧结体的耐热冲击性。换言之，能够得到具备良好的耐热冲击性的碳化硅质烧结体。
并且，在后工序中根据需要在碳化硅质烧结体表面设置含有例如氧化铝和二氧化钛等其它氧化物的催化剂负载层等表面涂层时，能够提高该表面涂层的密合性。换言之，能够得到难以引起催化剂负载层等表面涂层剥离的碳化硅质烧结体。
据认为，碳化硅质烧结体的耐氧化性以及形成于碳化硅质烧结体表面的氧化层的性状(厚度、均匀性等)根据含碳化硅颗粒中的多晶型的存在比而改变。在此，可以预料到，在碳化硅的多晶型之中，6H多晶型和15R多晶型的耐氧化性良好。而且，若将使用含有较多的这些6H多晶型和15R多晶型的含碳化硅颗粒而得到的碳化硅质烧结体保持于含氧气氛中，则迅速地在碳化硅质烧结体表面上形成薄且均匀的氧化层。因此认为，该氧化层起到使碳化硅质烧结体与氧化物涂层接合的作用，从而提高氧化物涂层与碳化硅质烧结体的密合性。
本发明的第三实施方式是碳化硅质烧结体，该烧结体是通过对含有含碳化硅颗粒的物体进行烧制而得到的，所述含碳化硅颗粒含有碳化硅，所述含碳化硅颗粒是基于本发明的第一实施方式的含碳化硅颗粒。基于本发明的第三实施方式的碳化硅质烧结体可以采用基于本发明的第二实施方式的制造碳化硅质烧结体的方法来制造。
在基于本发明的第三实施方式的碳化硅质烧结体中，优选碳化硅质烧结体表面具有氧化层。碳化硅质烧结体表面的氧化层可以通过将碳化硅质烧结体表面的至少一部分氧化来形成。
在基于本发明的第三实施方式的碳化硅质烧结体中，优选碳化硅质烧结体包含蜂窝结构。构成蜂窝结构的孔的形状和数量可以分别是任意的形状和数量。构成蜂窝结构的孔通常具有柱体形状，该孔的截面形状为近似正方形、长方形、三角形等多边形或圆形、椭圆形。
本发明的第四实施方式是过滤器，该过滤器可以捕获颗粒，所述过滤器包含基于本发明的第三实施方式的碳化硅质烧结体。
基于本发明的第四实施方式的可以捕获颗粒的过滤器可以是例如用于捕获从汽车等的内燃机排出的废气中的颗粒的汽车废气净化用过滤器。
图1是示意性地表示集合体型蜂窝过滤器的具体例的立体图。图2A是示意性地表示构成图1所示的蜂窝过滤器的多孔性陶瓷部件的立体图。图2B是沿着图2A所示的多孔性陶瓷部件的A-A线的剖面图。
如图1、图2A以及图2B所示，蜂窝过滤器10由圆柱状的陶瓷块15构成，在该陶瓷块中，使用密封材料层14将2个以上的多孔性陶瓷部件20束在一起。根据需要，在该陶瓷块15的周围设置有密封材料层13，以防止废气泄漏或调整陶瓷块15的形状。
构成上述圆柱状的陶瓷块15的多孔性陶瓷部件20在此具有棱柱形状。并且，沿着多孔性陶瓷部件20的长度方向延伸的多个贯通孔21以隔壁23相隔并列配置，贯通孔21的一端被密封材料22密封。因此，流入一个贯通孔21的废气通过将贯通孔21隔开的隔壁23之后，从其它贯通孔21流出，将这些贯通孔21隔开的隔壁23起到用于捕获颗粒的过滤器的作用。
图3A是示意性地表示整体型蜂窝过滤器的具体例的立体图，图3B是沿着图3A所示的整体型蜂窝过滤器的B-B线的剖面图。
如图3A所示，蜂窝过滤器30由圆柱状的陶瓷块35构成，该陶瓷块由多孔性陶瓷构成，在该多孔性陶瓷中，沿着蜂窝过滤器30的长度方向延伸的多个贯通孔31以壁部33相隔并列配置。
如图3B所示，在蜂窝过滤器30的陶瓷块35中设置的贯通孔31的一端被密封材料32密封，贯通孔31的另一端未被密封材料32密封。因此，流入一个贯通孔31的废气通过将贯通孔31隔开的壁部33之后，从其它贯通孔31流出，将这些贯通孔31隔开的壁部33起到用于捕获颗粒的过滤器的作用。
并且，虽未在图3A和图3B中表示，但在陶瓷块35的周围可以与图1所示的蜂窝过滤器10同样地设置密封材料层。
另外，基于本发明的第三实施方式的碳化硅质烧结体除了可以用于汽车废气净化用过滤器等可捕获颗粒的过滤器之外，还可以用于加热器、半导体制造用夹具、绝热材料、换热器、催化剂载体、高温气体净化过滤器、过滤熔融金属的过滤器等中。
实施例
下面，根据实施例说明本发明。
如表1所示，使用调整了碳化硅中的3C、4H、6H以及15R多晶型的存在比的12种含碳化硅颗粒，按照上述工序，制作碳化硅质烧结体的试样(实施例1～9以及比较例1～3)。
[表1]
Figure 2005800492185A00800011
另外，碳化硅质烧结体的试样是沿碳化硅质烧结体的长度方向延伸的多个孔以厚度为约0.1mm～0.2mm的孔壁相隔并列设置的蜂窝状的碳化硅质烧结体(下面称为“蜂窝过滤器”)。在本实施例中，与孔的长度方向垂直的各孔的截面的形状为正方形。并且，蜂窝过滤器的尺寸为34.3mm×34.3mm×150mm(下面称为“蜂窝过滤器A”)。烧制含碳化硅颗粒的温度为2200℃，烧制含碳化硅颗粒的时间为3小时。
使用理学电气公司制造的Rigaku RINT-2500作为用于分析含碳化硅颗粒中的碳化硅的多晶型的X射线衍射装置。X射线衍射装置的光源为CuKα1。作为X射线衍射的测定方法，首先将试样研磨并均匀化，填充到玻璃制的试样座中。然后，将填充有试样的该试样座放置到测角仪(goniometer)的样品台上。接着，使冷却水流入X射线球管中，接通X射线衍射装置的电源。慢慢提高电源的电压，达到30kV，旋转电流调节钮，将电流设定为15 mA。然后，如下设定X射线衍射的测定条件，进行X射线衍射的测定。
发散狭缝：0.5°
索拉狭缝：10mm
散射狭缝：0.5°
接收狭缝：0.3mm
单色器接收狭缝：0.8mm
扫描模式：连续
扫描速度：2000°/分钟
扫描步长：0.01°
扫描范围：5.000°～90.000°
单色器：计数单色器
光学系统：聚焦光学系统
接着，实施蜂窝过滤器A的气孔径的测定以及三点弯曲试验。将蜂窝过滤器A切出0.8cm见方的立方体，使用自动孔度仪(Auto-PoreIII9405：岛津制作所制造)测定蜂窝过滤器A的气孔径。然后，将蜂窝过滤器A的立方体的平均微孔孔径设为气孔径。并且，使用Instron公司制造的装置(5582)对蜂窝过滤器A实施三点弯曲试验。
将得到的结果示于图4。使用具备6H多晶型的碳化硅和具备15R多晶型的碳化硅的含量的总和为70重量％以上的含碳化硅颗粒制造的蜂窝过滤器A(实施例1～9)的气孔径为10μm左右，蜂窝过滤器A具有较大的气孔径。并且，这些蜂窝过滤器A的弯曲强度大于400kg，蜂窝过滤器A具有良好的强度。
在此，烧结体的较大的气孔径意味着即使是相同温度和相同时间的烧制处理，含碳化硅颗粒之间的烧结反应得到了更充分地进行。由此可知，与比较例1～3的蜂窝过滤器A相比，使用具备6H多晶型的碳化硅和具备15R多晶型的碳化硅的含量的总和为70重量％以上的含碳化硅颗粒制造的蜂窝过滤器A(即实施例1～9的蜂窝过滤器A)具有优异的烧结性。
并且，实施例1～9的蜂窝过滤器A的气孔径处于10μm±0.5μm的范围，这些气孔径与通常的安装于柴油车上的捕获颗粒用过滤器的气孔径大致相同。因此，若在2200℃下对比较例1～3中使用的含碳化硅颗粒进行3小时的烧制处理，则含碳化硅颗粒的烧结不充分，相对于此，对实施例1～9中使用的含碳化硅颗粒采用相同的烧制处理则能够得到具备适当气孔径的碳化硅质烧结体。
只要使用具备6H多晶型的碳化硅和具备15R多晶型的碳化硅的含量的总和为95重量％以下的含碳化硅颗粒，碳化硅质烧结体的强度的下降较少。
接着，使用同样的蜂窝过滤器(实施例1～9、比较例1～3)，进行后述的PM再生试验。
在PM再生试验中使用共计4种蜂窝过滤器。即，保持烧结后的状态的蜂窝过滤器A、在烧结后于900℃进行了1分钟的预氧化处理的蜂窝过滤器B、在蜂窝过滤器A的蜂窝侧壁上涂布了催化剂负载层的蜂窝过滤器C以及在蜂窝过滤器B的蜂窝侧壁上涂布了催化剂负载层的蜂窝过滤器D。
对于催化剂负载层，将硝酸水溶液作为分散剂混合γ-氧化铝和水，利用球磨机对得到的混合物进行24小时的研磨处理，制备平均粒径为2nm的氧化铝浆料。使蜂窝过滤器A含浸该浆料，于200℃进行干燥之后，保持在600℃，使浆料固定在蜂窝过滤器A的表面上。将该蜂窝过滤器A浸渍于二硝基氨合铂硝酸盐溶液中，在110℃下进行干燥，在氮气气氛下保持于500℃，使铂固定在蜂窝过滤器A的表面上。
PM再生试验是指，使粒状物质(PM)吸附在蜂窝过滤器上之后，将该过滤器保持于高温下使PM燃烧，评价在PM燃烧前后蜂窝过滤器的状态变化的试验。此处，以各蜂窝过滤器的单位体积的PM量达到10g/L的方式捕获PM，评价再生试验后的各蜂窝过滤器的状态。特别是观察蜂窝过滤器A和B表面上有无裂纹，评价蜂窝过滤器C和D的催化剂负载层有无剥离。将这些结果示于表2。
Figure 2005800492185A00800021
比较蜂窝过滤器A和B的结果可知，未进行预氧化处理的蜂窝过滤器A的表面上产生了裂纹。另一方面，在进行了预氧化处理的蜂窝过滤器B之中，仅有实施例1～9的过滤器(使用具备6H多晶型的碳化硅和具备15R多晶型的碳化硅的含量的总和为70重量％以上的含碳化硅颗粒制造的过滤器)的表面上没有产生裂纹。
该结果表示，在使用具备6H多晶型的碳化硅和具备15R多晶型的碳化硅的含量的总和为70重量％以上的含碳化硅颗粒制造碳化硅质烧结体时，所得到的碳化硅质烧结体的耐热冲击性提高。
接着，比较蜂窝过滤器C和D的结果可知，对于没有进行预氧化处理且设置了催化剂负载层的蜂窝过滤器C，在PM试验后发生了催化剂负载层的剥离。另一方面，在进行了预氧化处理的蜂窝过滤器D之中，仅有实施例1～9的过滤器(使用具备6H多晶型的碳化硅和具备15R多晶型的碳化硅的含量的总和为70重量％以上的含碳化硅颗粒制造的过滤器)在PM试验后未发生催化剂负载层的剥离。
该结果表示，通过对使用具备6H多晶型的碳化硅和具备15R多晶型的碳化硅的含量的总和为70重量％以上的含碳化硅颗粒制造的碳化硅质烧结体进行预氧化处理，使催化剂负载层与碳化硅质烧结体的密合性提高。
如上所述，具备6H多晶型的碳化硅和具备15R多晶型的碳化硅的含量的总和为70重量％以上的含碳化硅颗粒显示出良好的烧结性。并且，通过对所得到的碳化硅质烧结体进行预氧化处理，使碳化硅质烧结体的耐热冲击性提高，表面涂层与碳化硅质烧结体的密合性提高。

Claims (8)

1.一种碳化硅质烧结体，该烧结体是通过对含有含碳化硅颗粒的物体进行烧制而得到的，所述含碳化硅颗粒含有碳化硅，所述碳化硅质烧结体包含蜂窝结构，其特征在于，
所述碳化硅含有具备6H多晶型的碳化硅和具备15R多晶型的碳化硅中的至少一种碳化硅，
所述碳化硅中的所述具备6H多晶型的碳化硅和所述具备15R多晶型的碳化硅的含量的总和为70重量％以上，并且，
所述碳化硅质烧结体的表面具有氧化层。
2.根据权利要求1所述的碳化硅质烧结体，其特征在于，所述含量的总和为70重量％～95重量％。
3.根据权利要求1所述的碳化硅质烧结体，其特征在于，所述含碳化硅颗粒是通过混合含有具备第一平均粒径的碳化硅的颗粒和含有具备第二平均粒径的碳化硅的颗粒而得到的，所述第二平均粒径与所述第一平均粒径不同。
4.根据权利要求1所述的碳化硅质烧结体，其特征在于，
所述碳化硅进一步含有具备3C多晶型的碳化硅和具备4H多晶型的碳化硅中的至少一种碳化硅，并且，
所述碳化硅中的所述具备3C多晶型的碳化硅和所述具备4H多晶型的碳化硅的含量的总和为5重量％以上。
5.一种制造碳化硅质烧结体的方法，该方法通过对含有含碳化硅颗粒的物体进行烧制来制造碳化硅质烧结体，所述含碳化硅颗粒含有碳化硅，所述碳化硅质烧结体包含蜂窝结构，所述方法的特征在于，
所述碳化硅含有具备6H多晶型的碳化硅和具备15R多晶型的碳化硅中的至少一种碳化硅，
所述碳化硅中的所述具备6H多晶型的碳化硅和所述具备15R多晶型的碳化硅的含量的总和为70重量％以上，并且，
所述方法包括将所述碳化硅质烧结体的表面的至少一部分氧化的步骤。
6.根据权利要求5所述的制造碳化硅质烧结体的方法，其特征在于，所述含量的总和为70重量％～95重量％。
7.根据权利要求5所述的制造碳化硅质烧结体的方法，其特征在于，所述含碳化硅颗粒是通过混合含有具备第一平均粒径的碳化硅的颗粒和含有具备第二平均粒径的碳化硅的颗粒而得到的，所述第二平均粒径与所述第一平均粒径不同。
8.根据权利要求5所述的制造碳化硅质烧结体的方法，其特征在于，
所述碳化硅进一步含有具备3C多晶型的碳化硅和具备4H多晶型的碳化硅中的至少一种碳化硅，并且，
所述碳化硅中的所述具备3C多晶型的碳化硅和所述具备4H多晶型的碳化硅的含量的总和为5重量％以上。
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