CN1232440A - 制造无裂纹碳化硅扩散元件的方法 - Google Patents

制造无裂纹碳化硅扩散元件的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1232440A
CN1232440A CN97198553.7A CN97198553A CN1232440A CN 1232440 A CN1232440 A CN 1232440A CN 97198553 A CN97198553 A CN 97198553A CN 1232440 A CN1232440 A CN 1232440A
Authority
CN
China
Prior art keywords
weight
fraction
raw material
silicon carbide
material powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN97198553.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1068861C (zh
Inventor
S·戴南
J·欣德
J·韦达
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Ceramics and Plastics Inc
Original Assignee
Saint Gobain Norton Industrial Ceramics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Norton Industrial Ceramics Corp filed Critical Saint Gobain Norton Industrial Ceramics Corp
Publication of CN1232440A publication Critical patent/CN1232440A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1068861C publication Critical patent/CN1068861C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • C04B35/573—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide obtained by reaction sintering or recrystallisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/90—Carbides
    • C01B32/914—Carbides of single elements
    • C01B32/956—Silicon carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625—Wet mixtures
    • C04B35/6263—Wet mixtures characterised by their solids loadings, i.e. the percentage of solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632—Organic additives
    • C04B35/634—Polymers
    • C04B35/63404—Polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B35/63424—Polyacrylates; Polymethacrylates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids, or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3817—Carbides
    • C04B2235/3826—Silicon carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C04B2235/425—Graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5409—Particle size related information expressed by specific surface values
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5427—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof millimeter or submillimeter sized, i.e. larger than 0,1 mm
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5463—Particle size distributions
    • C04B2235/5472—Bimodal, multi-modal or multi-fraction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C04B2235/6027—Slip casting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/608—Green bodies or pre-forms with well-defined density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/61—Mechanical properties, e.g. fracture toughness, hardness, Young's modulus or strength
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6562—Heating rate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
    • C04B2235/6581—Total pressure below 1 atmosphere, e.g. vacuum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

本发明涉及制造无裂纹烧结碳化硅体的方法,它包括下列步骤:a)提供原料粉末,包含i)至少40%(重量)粒度小于10微米的细颗粒级分,该细颗粒级分包含碳化硅;ii)至少40%(重量)粒度至少为30微米的粗颗粒级分,该粗颗粒级分包含碳化硅和小于0.1%(重量)的游离碳,该批原料粉末的二氧化硅总含量至少为0.5%(重量),碳化硅总含量至少为96%(重量);b)将原料粉末成形为坯体,和b)将坯体进行重结晶热处理,提供密度在2.0—2.8g/cc之间的重结晶碳化硅体。

Description

制造无裂纹碳化硅扩散元件的方法
                       本发明背景
制造半导体器件，如二极管和晶体管，通常要求在薄的硅片表面上沉积介电材料，如多晶硅、氮化硅和二氧化硅。这些材料的薄层沉积通常是在250-1000℃范围的一个电加热炉内(或“扩散处理管”)进行迅速加热和冷却的过程。当介电前体气体通入加热至上述温度的扩散处理管时，气体反应，而反应产物沉积在硅片的表面上。
沉积步骤期间，硅片是支承在位于处理管内的垂直或水平的装置(或“晶片舟”)中。晶片舟和处理管一般由具有优良的耐热冲击、高机械强度、能经过许多加热和冷却循环后仍保持其形状的材料构成，而且这类材料应不放出气体(即在扩散热处理操作期间，不会在扩散处理管内的气氛中引入不适宜的杂质)。能满足这些要求的一种材料是碳化硅。
在高温用途中使用扩散元件时，其中所含的金属杂质经常会扩散出来，污染硅片。所以一般要求使用尽可能纯的扩散元件，因此碳化硅原料粉末一般要经过提纯，减少其中的污染物含量。但是，在许多相对较低温度的用途中，此时金属扩散和污染的危险不是很大，可以使用纯度较低的扩散元件。在制造这些扩散元件的一种方法中，是将包含碳化硅粉末的双峰粒度混合物的浆料浇注成坯体，再将该坯体在约高于1900℃下烧结，促使重结晶。尽管在该方法中使用了低纯度粉末可极大地降低制造用于这些用途的碳化硅扩散元件的成本，但是发现许多这样制得的元件在重结晶期间会产生裂纹。由于这些裂纹，元件基本上就不能使用，提供低纯度扩散元件的成本就增加。
                        本发明概述
根据本发明，提供一种制造无裂纹烧结碳化硅体的方法，该方法包括下列步骤：
a)提供原料粉末，包含：
ⅰ)至少40％(重量)(“w/o”)的细颗粒级分，其粒度小于10微米，该细颗粒级分包含碳化硅和至少0.10％(重量)的游离碳，游离碳的比表面积至少为10m2/g。
ⅱ)至少40％(重量)的粗颗粒级分，其粒度至少为30微米，该粗颗粒级分包含碳化硅和至少0.1％(重量)的游离碳，
原料粉末的碳化硅总含量至少为96％(重量)，
原料粉末的二氧化硅总含量至少为0.5％(重量)，
b)将原料粉末成形为坯体(采用粉浆浇注法为佳)，
c)将坯体进行重结晶热处理，提供密度在2.0-2.8g/cc(较好的在2.60-2.75g/cc)之间的重结晶碳化硅体。
根据本发明，还提供一种制造无裂纹烧结碳化硅体的方法，该方法包括：
a)提供原料粉末，包含：
ⅰ)至少40％(重量)(“％(重量)”)的细颗粒级分，其粒度小于10微米，该细颗粒级分包含碳化硅，
ⅱ)至少40％(重量)的粗颗粒级分，其粒度至少为30微米，该粗颗粒级分包含碳化硅和小于0.10％(重量)的游离碳，
原料粉末的碳化硅总含量至少为96％(重量)，
原料粉末的二氧化硅总含量至少为0.5％(重量)，
b)将原料粉末成形为坯体(采用粉浆浇注法为佳)，
c)将坯体进行重结晶热处理，提供密度在2.0-2.8g/cc(较好的在2.60-2.75g/cc)之间的重结晶碳化硅体。
根据本发明，提供另一种制造无裂纹烧结碳化硅体的方法，该方法包含：
a)提供原料粉末，包含：
ⅰ)至少40％(重量)的细颗粒级分，其粒度小于10微米，该细颗粒级分包括碳化硅和从0.10％(重量)至小于0.5％(重量)的二氧化硅，和
ⅱ)至少40％(重量)的粗颗粒级分，其粒度至少为30微米，该粗颗粒级分包含碳化硅、至少0.1％(重量)游离碳和至少0.10％(重量)的二氧化硅，
原料粉末的碳化硅总含量至少为96％(重量)，
原料粉末的二氧化硅总含量至少为0.5％(重量)，
b)将原料粉末成形为坯体(采用粉浆浇注法为佳)，
c)将坯体进行重结晶热处理，提供密度在2.0-2.8g/cc(较好的在2.60-2.75g/cc)之间的重结晶碳化硅体。
                       本发明详细描述
已经发现三种解决双峰值碳化硅混合物在重结晶热处理时产生裂纹问题的方法。第一种方法中，在原料粉末中加入细粒的碳。第二种方法中，控制粗粒游离碳的量。第三种方法中，主要通过控制细粒级分的二氧化硅含量来控制原料粉末的二氧化硅含量。
认为通常存在于粗碳化硅原料中的含碳夹杂物在产生裂纹的现象中起到显著作用。一般的粗碳化硅原料含有0.1-0.5％(重量)游离碳杂质。烧结期间，存在于细的和粗的SiC级分表面的二氧化硅在约1450-1650℃的温度范围发生了碳热还原作用而形成SiO气体。然后SiO气体与粗的含碳夹杂物反应，将这些夹杂物至少部分转化为碳化硅，同时形成CO作为副产物。由于SiO的摩尔体积大于碳，从C转化为SiO就会产生较大的固体体积膨胀，引起应力。这些应力通过产生裂纹而减小。
而且，检测采用常规粉浆浇注法对双峰粒度碳化硅粉末成形制得的有裂纹重结晶体表明其裂纹一般平行于浇注方向。虽然并不想局限于理论的解释，可以认为双峰粒度碳化硅的粒度分布很宽，导致浇注时明显的颗粒离析。这种离析是粗颗粒定域在低密度区，这些粗颗粒在坯体中的装填程度较差，它们在重结晶时仅能微弱地结合在一起。因此，认为由碳夹杂物与SiO气体反应引起的裂纹是贯穿这些微弱结合的平面的。
由此，上面所述的三种方法可解释如下。第一种方法中，在原料粉末中加入细粒的碳，其高的比表面积使其优先地与SiO气体反应，因此防止粗大的含碳夹杂物与SiO气体之间的反应，以及相关的其C转变为SiC时的有害体积膨胀。在常规的原料粉末中加入至少0.10％(重量)细粒碳产生这种效果的临界量示于实施例10、14和15。实施该方案的优点在于它可以使用不必经受除去二氧化硅或游离碳处理的碳化硅粗原料粉末。
第一实施方案的细粒碳较好的有10-200m2/g的比表面积(50-200m2/g之间为佳)，并且其加入量一般约为原料粉末的0.10-5％(重量)，优选0.1-0.75％(重量)。
还发现，这第一方法中加入细粒碳，在重结晶体中产生较小的孔径分布(即按汞压法孔径测定，中位孔径由约4微米减小到小于1微米)。可以认为较小的孔径是由于碳化硅颗粒表面上的二氧化硅因细粒碳产生的有效脱氧，从而减小了颗粒粗化的推动力。
第二方法中，控制原料粉末中粗的含碳夹杂物含量，即降低这些夹杂物的量，因而减少由C转变为SiC的体积膨胀引起的应力区域。限制粗粒碳含量至小于0.1％(重量)以获得这种效果的最好临界量示于下面的实施例8、11、12、15和16。实施该方案的优点在于对常规的粗碳化硅粉末(该粉末一般有0.1-0.25％(重量)的游离碳)仅仅通过焙烧就可降低其游离碳含量至低于0.1％(重量)。
第二实施方案的粗粒级分较好的包含不大于0.06％(重量)的游离碳，不大于0.02％(重量)更好，最好是小于0.01％(重量)。具有较高量游离碳的粗碳化硅粉末经常规的焙烧，可适合地降低其游离碳量至小于0.1％(重量)。
限制粗粒含碳夹杂物可防止裂纹，这一发现令人惊奇，这是因为本领域一般认为碳的加入会有利于碳化硅体的制备。例如，美国专利4,771,021公开在制造硅化处理的碳化硅元件中加入细的碳颗粒。美国专利4,957,811公开了制造硅化处理的碳化硅体中使用0.1-500微米的碳颗粒。美国专利4,536,449描述的硅化处理的碳化硅复合物，在其制造时是加入了75-300微米的石墨颗粒。美国专利5,486,496描述了一种烧结碳化硅体，它具有至少100微米的石墨夹杂物。Jacobson,J.Am.Cer.Soc.75[6]1603-11(1992)研究了在最大达50微米的游离碳颗粒存在条件下碳化硅和氧化硅的反应，得出的结论是，为形成另外的CO和SiO，在烧结反应的早期必须另行加入游离碳。
细粒级分和粗粒级分的焙烧通常会在碳化硅颗粒上产生二氧化硅表层，有时会改变粉浆的性能。例如，一些双峰粒度分布的原料粉末(仅其粗颗粒被焙烧过)构成的粉浆，意外地观察到显著的成渣现象(即极度胀流性)。认为这种成渣现象可能是二氧化硅表层溶解于粉浆中的结果。二氧化硅表层包含至少0.10％(重量)经焙烧的粗粒级分(按照燃烧气体分析程度的总氧O2计)。经过比较，未焙烧的粗粒级分仅含有0.07％(重量)的总氧量。若用一种腐蚀剂从焙烧的粗粒级分颗粒上除去二氧化硅表层，降低其二氧化硅含量至仅约为粗粒级分的0.02％(重量)(按总氧量计)，就能消除成渣问题，制得稳定的粉浆，适用于浇注复杂几何形状的坯体。
因此，根据本发明，提供一种制造无裂纹烧结碳化硅体的方法，该方法包括下列步骤：
a)提供原料粉末，它包含粒度至少为30微米的粗颗粒级分，该粗颗粒级分包含碳化硅(至少96％(重量)碳化硅为佳)、小于0.09％(重量)的总氧量(较好的小于0.08％(重量)总氧)，在有些实施方案中还含有至少0.1％(重量)的游离碳。b)对原料粉末进行焙烧，制得的经焙烧粗颗粒级分包含至少0.1％(重量)的总氧，较好的小于0.1％(重量)的游离碳，
c)对经焙烧的粗粒级分进行腐蚀剂处理，制得的原料粉末经腐蚀剂处理的粗颗粒级分含有小于0.09％(重量)总氧，较好的小于0.08％(重量)总氧，更好的小于0.05％(重量)总氧。
该方法还要包括下列步骤：
d)在原料中加入水制得稳定的粉浆(较好的粘度在6rpm下不大于2500厘泊，不大于1750厘泊更好)，
e)浇注此稳定的粉浆成为坯体，
f)烧结该坯体。
较好的腐蚀剂是能腐蚀二氧化硅的酸或碱，例如HF或NaOH。
若仅仅焙烧细颗粒级分，发现粉浆的粘度在未曾料到的宽pH范围内是稳定的。而且，观察不到成渣现象，尽管此时有更多的二氧化硅可以溶解(因为在常用的粉浆中细粒级分和粗粒级分的重量分数基本上相等)，经焙烧细粒级分的二氧化硅含量(1.2-1.4％(重量))明显超过经焙烧粗粒级分(约0.1％(重量))。认为细粒级分的焙烧能产生有利的粒度均匀的细粒级分(可能是通过消除细SiC级分的最细颗粒，使至少90％的细SiC颗粒的粒度至少为0.30微米，至少为0.35微米为佳)。这样制得的粉浆的抗絮凝性能更加与pH无关。经焙烧的细粒级分中的二氧化硅占该级分的约1.2-1.4％(重量)(按总氧计)。经比较，未焙烧细粒级分仅含有0.67-1.0％(重量)的总氧。
因此，有些实施方案中，最初的原料粉末还包括焙烧的细粒级分，因此提供了一种制造烧结碳化硅体的方法，该方法包括下列步骤：
a)提供原料粉末，包含粒度不大于10微米的细颗粒级分，该细颗粒级分包含碳化硅颗粒(至少10％的碳化硅颗粒小于0.35微米为佳，小于0.3微米更好)和小于1％(重量)的总氧，
b)对原料粉末进行焙烧，制得的焙烧原料粉末中的细粒级分包括至少1.2％(重量)的总氧，(较好的是细粒级分中小于10％的SiC颗粒小于0.3微米，小于0.35微米更好)。
第三个方法中，是控制坯体的二氧化硅含量，即显著降低引发上述反应的临界二氧化硅反应物。保持二氧化硅低于总原料粉末的0.5％(重量)的临界量示于实施例1、2和5。该实施方案的优点在于为了降低原料粉末的二氧化硅总含量至低于0.5％(重量)的临界量，只要对细粒级分进行酸处理或碱处理。
通常未处理的细碳化硅原料含有约1.6-2.0％(重量)的二氧化硅，而通常未处理的粗碳化硅原料仅含有约0.4％(重量)二氧化硅。同样，通常经处理的细碳化硅原料含有小于0.5％(重量)二氧化硅(通常约0.4％(重量))，而通常经处理后的粗颗碳化硅原料含有约0.01％(重量)的二氧化硅。细粒级分中二氧化硅含量高的原因是二氧化硅存在于碳化硅颗粒上的表面现象，而细颗粒较粗颗粒有更大的比表面积。当使用基本相等量的未处理细SiC颗粒和未处理粗SiC颗粒时(得到的原料粉末有约1.0-1.2％(重量)的二氧化硅)，约80-85％的二氧化硅存在于细粒级分中。仅仅处理细粒级分就能有效地降低其二氧化硅含量至约0.4％(重量)，因此，包含经处理的细碳化硅和未经处理的粗碳化硅的原料粉末，其二氧化硅总含量约为0.4％(重量)。
本发明使用的原料粉末通常包含40-60％(重量)(45-55％(重量)为佳)的细颗粒，其粒度小于10微米。有至少80％(重量)的细粒级分的粒度在0.4-8微米之间为好。中位粒度在1-4微米之间更好，最好在2-3微米之间。
原料粉末一般还包含40-60％(重量)(45-55％(重量)为佳)的粗颗粒，其粒度大于30微米。有至少80％(重量)的粗粒级分的粒度在65-150微米之间为好。
本发明的原料粉末较好的主要包含碳化硅颗粒以及杂质量的游离碳和二氧化硅。一些实施方案中，细粒级分的至少96％(重量)(较好为98％(重量))是碳化硅。在头两个实施方案中，约1.0-3％(重量)(更典型的是1.5-2.5％(重量))的细粒级分通常是二氧化硅。第三个实施方案中，约0.10-0.4％(重量)的细粒级分是二氧化硅。同样，至少96％(重量)(较好为98％(重量))的粗粒级分是碳化硅。头两个实施方案中，约0.01-0.3％(重量)的粗粒级分通常是二氧化硅。第三个实施方案中，约0.10到小于0.5％(重量)的粗粒级分通常是二氧化硅。
通过与一种液体载体混合，将原料粉末制成粉浆。液体载体优选的是用去离子水，它一般占固体重量的约12-16％(重量)。还可以使用合适量的常规防絮凝添加剂。
较好的是将粉浆倾入石膏模中进行脱水，然后沿模面将其进行浇注，所得坯体的表观密度一般为2.60-2.75g/cc，其四点弯折强度至少为500psi，其孔径为0.1-0.5微米，中位孔径约0.2微米。
较好的是将坯体在约600毫乇的氩气氛下，于约1700-2000℃保温约1小时进行烧结。保温优选在1800-2000℃，更优选在1900-2000℃。当采用粉浆浇注时，典型的干收缩约为0.02-0.1％(更典型的为0.04-0.07％)，因此烧结后SiC体的密度为2.0-2.8g/cc，一般为2.6-2.75g/cc。制得的无裂纹重结晶体室温下有至少100MPa(一般为140-170MPa)的4点挠曲强度，以及在氩中1350℃下至少100MPa的4点挠曲强度(一般在120-170MPa之间)。其平均孔径一般为0.5-6微米。
实施例
对下列每个实施例，除非特别指出，均采用下列标准方法。使用包含52％(重量)的平均粒度2-3微米的细碳化硅和48％(重量)的粒度在30-150微米的粗碳化硅的混合物。细碳化硅的二氧化硅含量为1.2-2.0％(重量)，游离碳含量约为0.3-0.5％(重量)，而粗碳化硅的二氧化硅含量约为0.3-0.5％(重量)，游离碳含量在0.13-0.24％(重量)的范围。将混合物与约12-16％(重量)水、约0.25-1.0％(重量)丙烯酸粘合剂和适量的防絮凝剂混合，形成粉浆。然后将粉浆倒入石膏模子中并脱水，制得具有扩散元件部分的形状的坯体。
烧结该坯体，烧结过程包括在600毫乇的氩气氛下经1小时以3℃/分钟升高温度至约1940℃。
                       实施例1
此实施例表示使用不同二氧化硅含量和不同粒度原料粉末的影响。基本上根据标准方法制得焙烧体，出现了烧结裂纹。当用二氧化硅含量仅0.4％(重量)更纯的细粒级分代替标准的细粒级分时(使二氧化硅总含量从约1％(重量)降低至约0.4％(重量))，不出现烧结裂纹。在另一个试验中，用二氧化硅含量仅0.01％(重量)更纯的粗粒级分代替标准的粗粒级分时(使二氧化硅总含量从约1％(重量)降低至约0.8％(重量))，仍出现烧结裂纹。在又一个试验中，用更纯的(即更少的二氧化硅)相应级分代替每一个标准级分(使二氧化硅总含量从约1％(重量)降低至约0.2％(重量))，不出现烧结裂纹。这些研究结果表明，坯体中二氧化硅含量(主要含在细粒级分中)是造成裂纹问题的原因。
同时，又基本上按照标准方法制得烧结体，不同的是由100％碳化硅构成细粒级分。制得的产品不显示裂纹。这一结果表明，原料粒度分布的双峰性质是造成裂纹的原因。
                       实施例2
此实施例研究了原料粉末中有意掺入二氧化硅的影响。基本上根据标准方法制得烧结体，不同的是采用实施例1列出的高纯细粒级分代替细粒级分和粗粒级分，并且为将此高纯细粒级分的二氧化硅含量从约0.4％(重量)提高至约1.2％(重量)，对其进行焙烧(从而使坯体的二氧化硅总含量从约0.2％(重量)提高至约0.6％(重量))。制得的烧结产品显示明显的裂纹。这些结果表明，原料粉末中约0.6％(重量)的总二氧化硅含量就会导致焙烧产品中的裂纹的增多。结合实施例1的结果，可见二氧化硅总含量的临界值约为0.5％(重量)。
                        实施例3
此实施例研究了缩小碳化硅粉末双峰粒度分布的宽度的影响。基本上按照标准方法制得焙烧产品，不同的是粗粒级分逐次用一种F240级分取代，该级分的特点在于其游离碳含量为0.06％(重量)，中位粒度约为40微米。制得的烧结产品显示随着上述取代的增加，裂纹就减少，而当粗粒级分有至少70％采用F240粉末时，没有裂纹出现。但是，当这种F240级分被另一种游离碳含量约为0.08％(重量)的F240级分取代时，焙烧的产品显示裂纹。这些结果表明，仅仅靠缩小双峰混合物的粒度分布并不能解决裂纹问题。这些结果还说明，标准粗颗粒中的游离碳量(约占粗粒级分的0.12-0.24％(重量))降低70％时，提供的游离碳含量为一临界量(约0.04-0.07％(重量))，低于此临界量，即可基本上防止裂纹出现。
                        实施例4
此实施例研究了降低粗颗粒级分的中位粒度的影响。基本上根据标准方法制得焙烧产品，不同的是对粗粒级分进行筛选，除去较大的颗粒，这样可使中位粒度降低约10％。但是，制得的烧结产品仍然显示裂纹。这一结果再次表明，改变粗粒级分的粒度分布并不足以减少裂纹。
                        实施例5
此实施例与实施例2一样，研究了对原料粉末有意掺入二氧化硅的影响。基本上按照标准方法制得烧结产品，不同的是采用实施例1列出的高纯细粒级分和粗粒级分，并且在原料中分别加入1％(重量)、3％(重量)和5％(重量)细二氧化硅，使二氧化硅总含量从约0.2％(重量)分别提高至1.2％(重量)、2.1％(重量)和5.2％(重量)。制得的烧结产品显示明显的裂纹。这些结果表明，原料的二氧化硅总含量从0.2％(重量)提高到1.2％(重量)以上时，烧结产品中的裂纹增加。
另一个研究中，在含100％细SiC粉末的原料中加入细二氧化硅。未观察到裂纹。这一发现进一步表明粒度分布的双峰性质在裂纹现象中起关键作用。
                       实施例6
此实施例研究了提高原料中细碳化硅粒级分的百分数的影响。基本上按照标准方法制得烧结产品，不同的是细粒级分从52％(重量)增加至高达58％(重量)。制得的烧结产品显示的裂纹大约和标准方法制得的产品一样多。这些结果表明，增加细粒级分的含量并不能使颗粒离析现象减轻到能防止焙烧裂纹的程度。
                        实施例7
进行了改变烧结过程的试验，作为控制与二氧化硅碳热还原相关的放气动力学的手段。具体是试验了中间保温阶段、降低升温速度、氩气气氛的变化。这些改变表明对控制裂纹的严重程度无效。
                       实施例8
测定已知会产生烧结裂纹的某些选择的粗粒级分的物理和化学特性，测定结果与已知制得的无裂纹元件的粗粒级分的同样特性比较。这些特性包括颗粒形状分析、纯度分析、相组成分析和热激活分析。比较结果显示，这两组粗粒级分仅有游离碳量存在差异。具体而言，产生裂纹的粗粒级分比没有裂纹的粗粒级分具有更高的游离碳量。
                      实施例9
此实施例研究了降低细粒级分的平均粒度的影响。因为已知提高烧结前坯体的强度有望可提高烧结时坯体的抗裂性能，因此用更细的颗粒(为亚微米的粒度)代替标准的细颗粒(平均粒度约2-3微米)来提高烧结前坯体的强度。结果采用较细粒度的烧结体并未显示裂纹的减少。
                     实施例10
此实施例研究了添加细粒碳的效果。加入粒度范围为10-200m2/g的细粒碳，其量为标准细颗粒和粗颗粒构成的原料的约0.1-0.75％(重量)。每一情况制得的烧结产品都避免了裂纹的产生。
                     实施例11
此实施例试验了控制细颗粒级分和粗颗粒级分的游离碳量。将游离碳含量约0.24％(重量)的粗颗粒形成3英寸(8cm)的层，在空气中于600℃焙烧2小时。同样对游离碳含量约为0.3％(重量)的细颗粒进行焙烧。分析焙烧后粗颗粒的游离碳含量仅约为0.06％(重量)，而焙烧后细颗粒的游离碳含量小于0.05％(重量)。烧结含有标准粗颗粒和焙烧后细颗粒原料的坯体，对裂纹的产生没有任何改善。但是，当使用焙烧的粗颗粒和标准细颗粒时，制得的烧结产品没有裂纹。可以认为，采用含有焙烧粗颗粒的原料获得要求的结果的主要原因是基本上不存在粗的含碳夹杂物。
                        实施例12
用两种细碳化硅粉末商品A和B以及粗碳化硅粉末商品C和D的各种组合来制造烧结元件。结果表明，使用粗粉末D的每一组合都产生裂纹，而使用粗粉末C的每一组合没有裂纹。测定两种粗粉末C和D的物理和化学特性，包括颗粒形状分析、纯度分析、相组成分析和热激动活分析。结果表明，只有游离碳量存在差别。具体而言，粗粉末D(产生裂纹)比粗粉末C(不产生裂纹)(游离碳量约为0.02％(重量))具有更高的游离碳量(约0.20％(重量))。
                       实施例13
此实施例研究了沉积对游离碳的影响。将已知会产生裂纹的粗粒级分进行沉积，此时是将粉末先浮在水上，利用碳和碳化硅的密度差分离碳和碳化硅。但是，发现经沉积获得的粉末未能降低烧结裂纹的多少。
                      实施例14
此实施例研究了原料粉末中加入的细粒碳类型的影响。具体而言，基本上按照实施例10的方式，在原料中加入炭黑和胶态炭。结果显示，胶态炭的加入在添加量仅为0.2％(重量)时就开始消除裂纹，而炭黑的加入在添加量为0.5％(重量)时开始消除裂纹。因此，胶态炭比炭黑能更有效地消除裂纹。
                      实施例15
此实施例研究了在烧结过程的许多阶段烧结体的显微结构。由于以前的膨胀计研究指出，体积的急剧增加发生在1450-1600℃范围，所以研究了在高达1400和1600℃下烧结的元件的显微结构。在高达1400℃烧结的元件没有产生裂纹，但是发现使用已知会产生裂纹的粗粒级分的元件含有较大的(150微米)含碳夹杂物，这些夹杂物一般含有约20-40％的硅，其余为碳。当其粗粒级分中有大的含碳夹杂物的原料粉末烧结到1650℃时，已加入细粒碳的坯体不产生裂纹，而且其中的含碳夹杂物并未转变为SiC，而没有加入细粒碳的元件产生裂纹，其中的含碳夹杂物已转变为SiC。
而且，具有转变夹杂物的元件中的裂纹精确地出现在转变的夹杂物处。发现这些夹杂物含有约40-50％的硅，其余为碳。这些结果表明，由含碳夹杂物转变为SiC引起的固体体积膨胀在坯体内产生了临界应力，结果导致裂纹的产生。
                       实施例16
此实施例研究有意掺入大的含碳夹杂物的坯体。使用碳化硅研钵和杵将高纯石墨研磨至150微米的粒度作掺入剂。在包含已知可制得无裂纹烧结元件的粗粒级分，且未加入细粒碳的原料粉末中加入0.01-0.2％(重量)上述掺入剂。在选择的粗粒级分(游离碳含量约0.14％(重量))会产生微少裂纹的情况中，掺入剂浓度增加，就增强了裂纹程度。在选择的粗粒级分(游离碳含量约0.06％(重量))不产生裂纹的另一情况中，加有掺入剂的原料粉末就产生裂纹，随掺入剂浓度增加，裂纹程度增强。显微结构的观察表明，裂纹的产生来源于转变的夹杂物。这些结果明确地表明了含碳夹杂物在焙烧裂纹中的作用。

Claims (35)

1．一种制造无裂纹的烧结碳化硅体的方法，该包括下列步骤：a)提供原料粉末，包含：
ⅰ)至少40％重量的细颗粒级分，其粒度小于10微米，该细颗粒级分包含碳化硅，
ⅱ)至少40％重量的粗颗粒级分，其粒度至少为30微米，该粗颗粒级分包括碳化硅和小于0.1％重量的游离碳，
原料粉末的二氧化硅总含量至少为0.5％重量，
原料粉末的碳化硅总含量至少为96％重量，
b)将原料粉末成形为坯体，
c)对坯体进行重结晶热处理，提供密度在2.0-2.8g/cc之间的重结晶碳化硅体。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的粗颗粒级分包含不大于0.06％重量的游离碳。
3．如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的粗颗粒级分包含不大于0.02％重量的游离碳。
4．如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的粗颗粒级分包含不大于0.01％重量的游离碳。
5．如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的原料粉末包含45-55％重量的细粒级分。
6．如权利要求5所述的方法，其特征在于至少80％重量的所述的细颗粒级分的粒度为0.4-8微米。
7．如权利要求6所述的方法，其特征在于所述的细颗粒级分的平均粒度为1-4微米。
8．如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的原料粉末包含45-55％重量的粗粒级分。
9．如权利要求8所述的方法，其特征在于至少80％重量的所述的粗颗粒级分的粒度为65-150微米。
10．如权利要求1所述的方法，其特征在于至少96％重量的所述细颗粒级分是碳化硅。
11．如权利要求10所述的方法，其特征在于约1.0-3％重量的所述细颗粒级分是二氧化硅。
12．如权利要求11所述的方法，其特征在于约1.5-2.5％重量的所述细颗粒级分是二氧化硅。
13．如权利要求1所述的方法，其特征在于至少96％重量的所述粗颗粒级分是碳化硅。
14．如权利要求13所述的方法，其特征在于约0.01-0.3％重量的所述粗颗粒级分是二氧化硅。
15．原料粉末，它包含：
ⅰ)至少40％重量的细颗粒级分，其粒度小于10微米，该细颗粒级分包含碳化硅，
ⅱ)至少40％重量的粗颗粒级分，其粒度至少为30微米，该粗颗粒级分包含碳化硅和小于0.1％重量的游离碳，
该原料粉末的二氧化硅总含量至少为0.5％重量，
该原料粉末的碳化硅总含量至少为96％重量。
16．如权利要求15所述的原料粉末，其特征在于所述的粗粒级分包含小于0.06％重量的游离碳。
17．如权利要求15所述的原料粉末，其特征在于所述的粗粒级分包含不大于0.02％重量的游离碳。
18．如权利要求15所述的原料粉末，其特征在于所述的粗粒级分包含不大于0.01％重量的游离碳。
19．如权利要求15所述的原料粉末，其特征在于它包括45-55％重量的细粒级分。
20．如权利要求19所述的原料粉末，其特征在于至少80％重量的所述的细粒级分的粒度为0.4-8微米。
21．如权利要求20所述的原料粉末，其特征在于所述的细粒级分的平均粒度为1-4微米。
22．如权利要求15所述的原料粉末，其特征在于所述的原料包含45-55％重量的粗粒级分。
23．如权利要求22所述的原料粉末，其特征在于至少80％重量的所述的粗粒级分的粒度为65-150微米。
24．如权利要求15所述的原料粉末，其特征在于至少96％重量的所述细粒级分是碳化硅。
25．如权利要求24所述的原料粉末，其特征在于约1.0-3％重量的所述细粒级分是二氧化硅。
26．如权利要求25所述的原料粉末，其特征在于约1.5-2.5％重量的所述细粒级分是二氧化硅。
27．如权利要求15所述的原料粉末，其特征在于至少96％重量的所述粗粒级分是碳化硅。
28．如权利要求27所述的原料粉末，其特征在于约0.01-0.3％重量的所述粗粒级分是二氧化硅。
29．一种制造无裂纹烧结碳化硅体的方法，该方法包括下列步骤：
a)提供原料粉末，包含：
ⅰ)至少40％重量的细颗粒级分，其粒度小于10微米，该细颗粒级分包括碳化硅和至少0.10％重量的游离碳，游离碳的比表面积至少为10m2/g，
ⅱ)至少40％重量的粗颗粒级分，其粒度至少为30微米，该粗颗粒级分包括碳化硅和至少0.10％重量的游离碳，
该原料粉末的二氧化硅总含量至少为0.5％重量，
该原料粉末的碳化硅总含量至少为96％重量，
b)将原料粉末成形为坯体，
c)对坯体进行重结晶热处理，提供密度在2.0-2.8g/cc之间的重结晶碳化硅体。
30．如权利要求29所述的方法，其特征在于所述的细颗粒级分包含至少0.10％重量胶态炭。
31．原料粉末，它包含：
ⅰ)至少40％重量的细颗粒级分，其粒度小于10微米，该细颗粒级分包括碳化硅和至少0.10％重量的游离碳，游离碳的比表面积至少为10m2/g，
ⅱ)至少40％重量的粗颗粒级分，其粒度至少为30微米，该粗颗粒级分包括碳化硅和至少0.1％重量的游离碳，
该原料粉末的二氧化硅总含量至少为0.5％重量，
该原料粉末的碳化硅总含量至少为96％重量。
32．一种制造无裂纹烧结碳化硅体的方法，该方法包括下列步骤：
a)提供原料粉末，包含：
ⅰ)至少40％重量的细颗粒级分，其粒度小于10微米，该细颗粒级分包含碳化硅和从0.10％重量至小于0.5％重量的二氧化硅，
ⅱ)至少40％重量的粗颗粒级分，其粒度至少为30微米，该粗颗粒级分包括碳化硅、至少0.1％重量的游离碳，和至少0.10％重量的二氧化硅，
该原料粉末的碳化硅总含量至少为96％重量，
该原料粉末的二氧化硅总含量至少为0.5％重量，
b)将原料粉末成形为坯体，
c)对坯体进行重结晶热处理，提供密度在2.0-2.8g/cc之间的重结晶碳化硅体。
33．原料粉末，它包含：
ⅰ)至少40％重量的细颗粒级分，其粒度小于10微米，该细颗粒级分包含碳化硅和从0.10％重量至小于0.5％重量的二氧化硅，
ⅱ)至少40％重量的粗颗粒级分，其粒度至少为30微米，该粗颗粒级分包含碳化硅和小于0.5％重量的二氧化硅，
该原料粉末的二氧化硅总含量至少为0.5％重量，
该原料粉末的碳化硅总含量至少为96％重量。
34．如权利要求33所述的原料，其特征在于约0.10-0.5％重量的所述粗粒级分是二氧化硅。
35．如权利要求34所述的原料，其特征在于约0.10-0.4％重量的所述细粒级分是二氧化硅。
CN97198553A 1996-10-04 1997-10-03 制造无裂纹的烧结碳化硅体的原料粉末及制造该烧结碳化硅体的方法 Expired - Fee Related CN1068861C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/725,717 US5702997A (en) 1996-10-04 1996-10-04 Process for making crack-free silicon carbide diffusion components
US08/725,717 1996-10-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1232440A true CN1232440A (zh) 1999-10-20
CN1068861C CN1068861C (zh) 2001-07-25

Family

ID=24915690

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN97198553A Expired - Fee Related CN1068861C (zh) 1996-10-04 1997-10-03 制造无裂纹的烧结碳化硅体的原料粉末及制造该烧结碳化硅体的方法

Country Status (9)

Country Link
US (4) US5702997A (zh)
EP (1) EP0931033B1 (zh)
JP (1) JP3237760B2 (zh)
KR (1) KR100306353B1 (zh)
CN (1) CN1068861C (zh)
AU (1) AU4608197A (zh)
CA (1) CA2267854C (zh)
DE (1) DE69714275T2 (zh)
WO (1) WO1998014411A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100348349C (zh) * 2002-11-12 2007-11-14 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 浇注粗晶粒硅化碳化硅制品的方法及用来浇注该制品的预浇注混合物
CN1980720B (zh) * 2003-07-09 2010-05-05 圣戈班工业陶瓷罗登塔尔股份有限公司 多孔陶瓷体及其生产方法
TWI454441B (zh) * 2011-11-16 2014-10-01

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5702997A (en) * 1996-10-04 1997-12-30 Saint-Gobain/Norton Industrial Ceramics Corp. Process for making crack-free silicon carbide diffusion components
AT408153B (de) * 1998-09-02 2001-09-25 Electrovac Metall-matrix-composite- (mmc-) bauteil
US7115535B1 (en) * 1999-08-02 2006-10-03 The Procter & Gamble Company Personal care articles comprising batting
JP4589491B2 (ja) * 1999-08-24 2010-12-01 株式会社ブリヂストン 炭化ケイ素粉末、グリーン体の製造方法、及び炭化ケイ素焼結体の製造方法
DE10111225A1 (de) * 2001-03-08 2002-09-19 Wacker Chemie Gmbh Verbundwerkstoff auf der Basis von Siliciumcarbid und Kohlenstoff, Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine Verwendung
US6774073B2 (en) 2002-07-29 2004-08-10 Coorstek, Inc. Graphite loaded silicon carbide and methods for making
US20040173597A1 (en) * 2003-03-03 2004-09-09 Manoj Agrawal Apparatus for contacting gases at high temperature
US20040188319A1 (en) * 2003-03-28 2004-09-30 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Wafer carrier having improved processing characteristics
US20080265471A1 (en) * 2005-11-07 2008-10-30 Colopy Curtis M Polycrystalline Sic Electrical Devices and Methods for Fabricating the Same
WO2012071353A1 (en) 2010-11-22 2012-05-31 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Infiltrated silicon carbide bodies and methods of making
EP3046893B1 (en) * 2013-09-19 2018-11-21 United Technologies Corporation Method of producing a ceramic article
US9676631B2 (en) 2014-07-21 2017-06-13 Lori Bracamonte Reaction bonded silicon carbide bodies made from high purity carbonaceous preforms
US9951952B2 (en) 2014-10-15 2018-04-24 Specialized Component Parts Limited, Inc. Hot surface igniters and methods of making same
CN112960983B (zh) * 2021-03-23 2022-10-21 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司 一种碳化硅陶瓷复合制品的制备方法

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3951587A (en) * 1974-12-06 1976-04-20 Norton Company Silicon carbide diffusion furnace components
US4295890A (en) * 1975-12-03 1981-10-20 Ppg Industries, Inc. Submicron beta silicon carbide powder and sintered articles of high density prepared therefrom
US4238434A (en) * 1978-02-16 1980-12-09 Ibigawa Electric Industry Co., Ltd. Method of producing a silicon carbide sintered body
JPS54122312A (en) * 1978-03-15 1979-09-21 Hiroshige Suzuki Silicon carbide powder for sintering use and preparation thereof
DE2910059C2 (de) * 1978-03-15 1982-05-19 Suzuki, Hiroshige, Tokyo Verfahren zur Herstellung von feinteiligem Siliziumkarbid sowie dessen Verwendung zur Herstellung von hochdichten Sinterkörpern
JPS59102872A (ja) * 1982-12-06 1984-06-14 日本特殊陶業株式会社 炭化珪素．黒鉛複合焼結体の製造方法
JPS59207873A (ja) * 1983-05-10 1984-11-26 ティーディーケイ株式会社 高密度炭化ケイ素焼結体の製造方法
US4525461A (en) * 1983-12-14 1985-06-25 Kennecott Corporation Sintered silicon carbide/graphite/carbon composite ceramic body having ultrafine grain microstructure
EP0147478B1 (de) * 1983-12-23 1987-05-06 Hoechst CeramTec Aktiengesellschaft Schlickergiessmasse zur Herstellung von Formkörpern als aus Siliciumcarbid
JPS60138913A (ja) * 1983-12-26 1985-07-23 Toshiba Ceramics Co Ltd 半導体拡散炉管の製造方法
JPS60200861A (ja) * 1984-03-26 1985-10-11 住友化学工業株式会社 高強度炭化珪素焼結体の製造方法
JPS60246264A (ja) * 1984-05-23 1985-12-05 東芝セラミツクス株式会社 炭化珪素質材料の製造方法
US4771021A (en) * 1985-07-01 1988-09-13 Teruyasu Tamamizu Semi-conductor diffusion furnace components
JPS6212666A (ja) * 1985-07-09 1987-01-21 東芝セラミツクス株式会社 半導体用炉芯管の製造方法
US4987103A (en) * 1986-04-09 1991-01-22 Nippon Pillar Packing Co., Ltd. Slider composed of a high-density silicon carbide sintered compact
US4693988A (en) * 1986-07-01 1987-09-15 Kennecott Corporation Single phase silicon carbide refractory
JP2548949B2 (ja) * 1987-09-01 1996-10-30 東芝セラミックス株式会社 半導体製造用構成部材
DE3736660A1 (de) * 1987-10-29 1989-05-11 Mtu Muenchen Gmbh Verfahren zur herstellung eines poroesen formkoerpers
KR910002578B1 (ko) * 1988-01-19 1991-04-27 닙폰 가이시 카부시키카이샤 고밀도 SiC 소결체의 제조방법
US4998879A (en) * 1988-04-29 1991-03-12 Norton Company High purity diffusion furnace components
US4999228A (en) * 1988-05-06 1991-03-12 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Silicon carbide diffusion tube for semi-conductor
DE3832876A1 (de) * 1988-09-28 1990-04-05 Hoechst Ceram Tec Ag Bauteile aus silizium-infiltriertem siliziumcarbid mit poroeser oberflaeche und verfahren zu ihrer herstellung
US5094985A (en) * 1989-01-30 1992-03-10 Kazunori Kijima Kyoto Sintered silicon carbide body with high thermal conductivity and process of producing the same
DE69131247T2 (de) * 1990-11-20 1999-09-23 Asahi Glass Co Ltd Wärmebehandlungsapparate für Halbleiter und hochreine Siliciumcarbidteile für die Apparate und Verfahren zu ihrer Herstellung
US5422322A (en) * 1993-02-10 1995-06-06 The Stackpole Corporation Dense, self-sintered silicon carbide/carbon-graphite composite and process for producing same
US5486496A (en) * 1994-06-10 1996-01-23 Alumina Ceramics Co. (Aci) Graphite-loaded silicon carbide
CN1147806A (zh) * 1995-03-01 1997-04-16 圣戈本/诺顿工业搪瓷有限公司 新颖的碳化硅仿真晶片
US5702997A (en) * 1996-10-04 1997-12-30 Saint-Gobain/Norton Industrial Ceramics Corp. Process for making crack-free silicon carbide diffusion components

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100348349C (zh) * 2002-11-12 2007-11-14 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 浇注粗晶粒硅化碳化硅制品的方法及用来浇注该制品的预浇注混合物
CN1980720B (zh) * 2003-07-09 2010-05-05 圣戈班工业陶瓷罗登塔尔股份有限公司 多孔陶瓷体及其生产方法
TWI454441B (zh) * 2011-11-16 2014-10-01

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000503970A (ja) 2000-04-04
CN1068861C (zh) 2001-07-25
WO1998014411A1 (en) 1998-04-09
US5702997A (en) 1997-12-30
KR20000048896A (ko) 2000-07-25
AU4608197A (en) 1998-04-24
KR100306353B1 (ko) 2001-09-13
US5972818A (en) 1999-10-26
JP3237760B2 (ja) 2001-12-10
DE69714275D1 (de) 2002-08-29
CA2267854A1 (en) 1998-04-09
CA2267854C (en) 2002-02-19
US5840639A (en) 1998-11-24
US5902760A (en) 1999-05-11
EP0931033A1 (en) 1999-07-28
DE69714275T2 (de) 2003-03-20
EP0931033B1 (en) 2002-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1068861C (zh) 制造无裂纹的烧结碳化硅体的原料粉末及制造该烧结碳化硅体的方法
CN103819219B (zh) 一种耐酸碱腐蚀的碳化硅多孔支撑体
CN111533572B (zh) 一种多孔碳化硅陶瓷支撑体的制备方法
CN1036379A (zh) 高温低热膨胀陶瓷
CN101367664A (zh) 一种复合结合氧化铝-碳化硅-(碳)系不定形耐火材料
CN1793017A (zh) 莫来石晶须—莫来石复合涂层及其制备方法
CN1314323A (zh) 耐磨耗性构件及其制造方法
CN1676644A (zh) 陶瓷颗粒增强铝基复合材料及其制备方法
CN1152298A (zh) 氮化铝烧结体及其制造方法
WO2013026168A1 (en) Porous sic ceramic and method for the fabrication thereof
CN1800097A (zh) 一种碳化硅─堇青石复合多孔陶瓷及其制备方法
CN1872793A (zh) 氧化物结合碳化硅质材料
CN1061330C (zh) 耐磨烧结型锆刚玉复合材料及其生产方法
CN111410517A (zh) 一种碳纳米管和石墨烯协同增强氧化铝基复合材料及制备方法
JP2009541187A (ja) コージエライトの形成
CN1526684A (zh) Y2o3烧结体及其制造方法
CN114685149A (zh) 一种功能化氧化铝陶瓷纤维及制备方法
CN1284487A (zh) 反应烧结产物为结合相的氧化锆－莫来石复相耐火材料及制备方法
CN1303036C (zh) 低温烧结高强度刚玉耐火材料制备方法
JP2000016872A (ja) 多孔質炭化珪素焼結体及びその製造方法
CN1076468C (zh) 耐剥落、耐爆裂性及耐氧化性的格板及其制造方法
CN1562883A (zh) 铝电解槽侧墙用氮化硅结合碳化硅耐火砖及其制备方法
JPH09268085A (ja) 炭化珪素質多孔体の製造方法
JPH06191953A (ja) 窒化アルミニウム質焼結体
CN115417679B (zh) 一种硅化石墨陶瓷坩埚及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20010725

Termination date: 20121003