DE19737127B4 - Herstellungsverfahren für Siliciumcarbidpartikel - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von Siliciumcarbidpartikeln, umfassend den Schritt des Vermischens von mindestens einer Art einer Siliciumverbindung, die bei Raumtemperatur flüssig ist, mit einer organischen Verbindung mit einer funktionalen Gruppe, die Kohlenstoff beim Erhitzen erzeugt und bei Raumtemperatur flüssig ist, und mit einem Polymerisations- oder Vernetzungskatalysator, der sich homogen in der organischen Verbindung lösen kann, unter Erhalt einer Mischung; den Schritt der homogenen Verfestigung der Mischung unter Erhalt eines Feststoffes; und den Schritt des Erhitzens und Sinterns des Feststoffes unter einer nichtoxidierenden Atmosphäre, worin der Katalysator eine Verbindung, betehend aus Kohlenstoffatomen, Wasserstoffatomen und Sauerstoffatomen ist, und eine Carboxylgruppe aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für Siliciumcarbidpartikel, insbesondere ein Herstellungsverfahren für Siliciumcarbidpartikel, wobei keine Schwefelverbindung, die aus dem Härtungspolymerisationskatalysator stammt, gebildet wird.
  • Als ein Herstellungsverfahren für Siliciumcarbid kennt man das konventionelle Atison-Verfahren zum Erhalt von Siliciumcarbidpartikel unter Verwendung von Quarzsand und Petroleumkohle als Ausgangsmaterialien. Es ist bekannt, daß die nach diesen Verfahren erhaltenen Siliciumcarbidpartikel nicht genügend rein für die Verwendung in einem Sinterkörpermaterial sind, da viele Verunreinigungen in den oben erwähnten Materialien vorliegen, und viele Nachteile in den verschiedenen Eigenschaften offenbar in den Verunreinigungen in den Sinterkörpern ihre Ursache haben. Sie sind daher zur Herstellung von hochreinen Sinterkörpern nicht geeignet.
  • Ein Verfahren zur Herstellung von Siliciumcarbidpartikel mit hoher Reinheit unter Verwendung einer hochreinen flüssigen Siliciumquelle und einer flüssigen Kohlenstoffquelle als Ausgangsmaterialien wird in der geprüften japanischen Patentanmeldung JP 1042886 B (Zusammenfassung siehe JP 60-226 406 A ) offenbart.
  • In diesem Verfahren wird Toluolsulfonsäure üblicherweise als starke, nicht metallische Säure im Hinblick auf die Stärke des pKs ausgewählt. Es hat jedoch den Nachteil, daß eine spezielle Apparatur und ein Verfahren zur Behandlung der Gase aus Schwefelverbindungen, wie SO und SO2, die gebildet werden und sich ständig außerhalb des Ofens in den Carbonisierungs- und Sinterprozessen abscheiden, erforderlich werden.
  • Es ist demnach eine Aufgabe der Erfindung, ein Herstellungsverfahren für hochqualitative Siliciumcarbidpartikel bereitzustellen, ohne daß Schwefelverbindungen in den Carbonisierungs- und Sinterprozessen im oben erwähnten Herstellungsverfahren für das hochreine Siliciumcarbid gebildet werden. Die Erfinder haben intensiv den Mechanismus der Bildung von Schwefelverbindungen untersucht und ein Verfahren zur homogenen Durchführung der Hydrolyse und Polymerisationsreaktion gefunden, ohne daß schwefelhaltiger Katalysator eingesetzt wird, gekennzeichnet durch die Verwendun von Toluolsulfonsäure in einem Herstellungsverfahren für Siliciumcarbid.
  • Das heißt, ein Herstellungsverfahren für Siliciumcarbid gemäß der Erfindung umfaßt einen Schritt des Vermischens von mindestens einer Art von Siliciumverbindung, die bei Raumtemperatur flüssig ist, einer organischen Verbindung mit einer funktionalen Gruppe, die Kohlenstoff beim Erhitzen erzeugt und bei Raumtemperatur flüssig ist, und einen Polymerisations- oder Vernetzungskatalysator, der sich homogen in der organischen Verbindung lösen kann, unter Erhalt einer Mischung; einen Schritt der homogenen Verfestigung der Mischung unter Erhalt eines Feststoffes; und einen Schritt des Erhitzens und Sinterns des Feststoffes unter einer nichtoxidierenden Atmosphäre, worin der Katalysator eine Verbindung ist, die aus Kohlenstoffatomen, Wasserstoffatomen und Sauerstoffatomen besteht und eine Carboxylgruppe hat. Konkret ist der Katalysator eine Verbindung mit einer Carboxylgruppe und ist bevorzugt mindestens ein Typ, ausgewählt aus Maleinsäure und einem Derivat davon.
  • Es ist bevorzugt, daß der Feststoff zuvor unter einer nichtoxidierenden Atmosphäre vor dem Erhitzen und Sintern in dem Produktionsverfahren erhitzt und carbonisiert wurde. Weiterhin ist bevorzugt, daß die Mischung ferner ein oberflächenaktives Mittel enthält. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann Siliciumcarbid mit hoher Reinheit ohne Erzeugung einer Schwefelverbindung in den Carbonisierungs- und Erhitzungsprozessen hergestellt werden. Ferner ist das erfindungsgemäße Verfahren auch hinsichtlich des Schutzes der Umwelt vorzuziehen.
  • Die Erfindung wird im folgenden in Einzelheiten beschrieben.
  • Erfindungsgegemäße Siliciumcarbidpartikel können hergestellt werden durch Erhitzen und Sintern in einer nichtoxidierenden Atmosphäre von einer Mischung, die erhalten wird durch homogenes Vermischen einer flüssigen Siliciumverbindung, einer flüssigen organischen Verbindung mit einem Sauerstoff in ihrer Molekularstruktur, die Kohlenstoff beim Erhitzen erzeugt (im folgenden optional als ”Kohlenstoffquelle” bezeichnet) und einem Polymerisations- oder Vernetzungskatalysator, der sich mindestens in der organischen Verbindung homogen löst, und können vorzugsweise erhalten werden nach einem Herstellungsverfahren, umfassend einen Verfestigungsschritt unter Verfestigung der Mischung unter Erhalt eines Festoffes, und einem Sinterschritt unter Erhitzen des Feststoffes unter einer nichtoxidierenden Atmosphäre. Es ist besonders bevorzugt, daß ein weiterer Schritt des Erhitzens und Carbonisierens des erhaltenen Festoffes unter einer nichtoxidierenden Atmosphäre zwischen dem Verfestigungsschritt und dem Sinterschritt vorgesehen ist.
  • Als in dem Herstellungsverfahren für die Siliciumcarbidpartikel verwendete Siliciumquelle wird mindestens eine, ausgewählt aus einem hochreinen Tetraalkoxysilan, einem Polymer davon und Siliciumoxid verwendet. Siliciumoxid gemäß der Erfindung umfaßt Siliciumdioxid und Siliciummonoxid. Konkrete Beispiele für eine Siliciumquelle umfassen Alkoxysilane, dargestellt durch Tetraethoxysilan, Polymere (Oligomere) davon mit niedrigem Molekulargewicht, Kieselsäuren mit einem hohen Polymerisationsgrad und Siliciumoxidverbindungen, wie Kieselsol und feines partikelförmiges Siliciumoxid. Beispiele von Alkoxysilan umfassen Ethoxysilan, Ethoxysilan, Propoxysilan und Butoxysilan. Von diesen Beispielen wird Ethoxysilan bevorzugt hinsichtlich seiner einfachen Handhabung verwendet. Hier bedeutet ”Oligomer” ein Polymer mit einem Polymerisationsgrad von 2 bis 15.
  • Unter diesen Siliciumquellen sind ein Oligomer von Tetraethoxysilan und eine Mischung aus einem Oligomer von Tetraethoxysilan und feinem partikelförmigen Siliciumoxid hinsichtlich der guten Homogenität und Handhabung bevorzugt. Es ist bevorzugt, ein Material mit hoher Reinheit als Siliciumquelle gemäß der Erfindung einzusetzen. In diesem Fall ist der ursprüngliche Verunreinigungsgehalt vorzugsweise 20 ppm oder weniger, besonders bevorzugt 5 ppm oder weniger.
  • Konkrete Beispiele von Materialien, die als organische Verbindung zur Erzeugung des Kohlenstoffs durch Erhitzen verwendet werden, unter Vermischung mit der oben erwähnten Siliciumquelle, umfassen verschiedene Saccharide, wie Monosaccharide einschließlich Teerkohlenpech mit einem hohen tatsächlichen Kohlenstoffverhältnis, Phenolharz, Furanharz, Epoxyharz, Phenoxyharz und Glucose, Oligosaccharide, einschließlich Rohrzucker, und Polysaccharide einschließlich Cellulose und Stärke. Von diesen Beispielen sind solche, die bei Normaltemperatur flüssig sind, solche, die sich mit einem Lösungsmittel lösen, solche, die sich beim Erwärmen erweichen, solche, die thermoplastisch oder hitzeverschmelzbar sind oder beim Erhitzen flüssig werden, zum homogenen Vermischen mit einer Siliciumquelle bevorzugt. Insbesondere sind Verbindungen mit einem hohen tatsächlichen Kohlenstoffverhältnis, polymerisiert oder vernetzt durch einen Katalysator oder durch Erhitzen, die aus Kohlenstoffatomen, Wasserstoffatomen und Sauerstoffatomen bestehen, bevorzugt. Konkrete Beispiele davon umfassen Phenolharz, Polyvinylalkohol, Poly(vinylacetat).
  • Das Verhältnis von Kohlenstoff und Silicium (im folgenden als ”C/Si-Verhältnis” abgekürzt) bei der Herstellung der Siliciumcarbidpartikel, welches Materialpartikel gemäß der Erfindung sind, kann durch Elementaranalyse einer Siliciumzwischenverbindung, die durch Carbonisieren der Mischung erhalten wird, bestimmt werden. Freier Kohlenstoff in dem erzeugten Siliciumcarbid sollte 0% sein, wenn das C/Si-Verhältnis 3,0 in der Stöchiometrie ist. Es bildet sich jedoch tatsächlich freier Kohlenstoff bei einem niedrigen C/Si-Verhältnis aufgrund der Verdampfung von SiO-Gas, das gleichzeitig gebildet wird. Es ist wichtig, zuvor die Verhältnisse zu bestimmen, so daß der freie Kohlenstoffgehalt den erzeugten Siliciumcarbidpartikeln nicht ungenügend ist. Im allgemeinen kann der freie Kohlenstoff bei einem C/Si-Verhältnis von 2,0 bis 2,5 im Falle des Sinterns bei 1600°C oder höher bei ca. einer Atmosphäre-Druck gehalten werden, und daher kann der Bereich bevorzugt verwendet werden. Obwohl der freie Kohlenstoff signifikant bei einem C/Si-Verhältnis von mehr als 2,5 ansteigt, da der freie Kohlenstoff die Wirkung hat, das Kornwachstum zu behindern, kann er wahlweise je nach Zweck der Kornbildung ausgewählt werden. Bei einem Sintern unter niedrigem oder hohen Atmosphärendruck fluktuiert jedoch das C/Si-Verhältnis für den Erhalt von reinem Silicium, so daß in diesem Fall das C/Si-Verhältnis nicht immer auf den oben erwähnten Bereich beschränkt ist.
  • Falls in dem erfindungsgmäßen Verfahren eine Mischung durch inniges Vermischen der oben erwähnten Siliciumverbindung, die bei Normaltemperaturen flüssig ist, mit der Kohlenstoffquelle vor Vermischen des Katalysators, der sich homogen in diesen Verbindungen lösen kann, erhalten wird, ist es bevorzugt, den Katalysator nach dem Verrühren dieser Material zuzugeben.
  • Es ist charakteristisch für das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren, homogen mindestens mit einer organischen Verbindung zu lösen und eine Verbindung, bestehend aus Kohlenstoffatomen, Wasserstoffatomen und Sauerstoffatomen als Katalysator zu verwenden. Die Verbindung besteht aus Kohlenstoffatomen, Wassestoffatomen und Sauerstoffatomen, und da sie keine Schwefelatome im Gegensatz zu Toluolsulfonsäure (C7H8O3S) enthält, welches ein üblicherweise konventionell verwendeter Katalysator ist, werden keine schädlichen Schwefelverbindungen bei den Erhitzungs- und Sinterprozessen erzeugt. Konventionelle Katasysatoren, die kein Schwefelatom enthalten, sind schwierig in einem nichtwäßrigen und hydrophilen Material zu lösen und können daher nicht geeignet eingesetzt werden. Da jedoch der bestimmte Katalysator, der erfindungsgemäß verwendet wird, sich homogen mit einer für die Reaktion zu verwendenden organischen Verbindung lösen kann, zeigt er eine gute Homogenität. Es wurde ferner gefunden, daß Verbindungen, die Carbonsäuregruppen enthalten, hinsichtlich der Verbesserung in der Reaktivität bevorzugt sind.
  • ”Sich lösen mit einer organischen Verbindung” bedeutet erfindungsgemäß das Entstehen einer homogenen Lösung auf molekularer Ebene durch Vermischung mit einer organischen Verbindung.
  • Die Verbindung, die eine Carboxylgruppe enthält, kann eine gesättigte oder ungesättigte Carbonsäure enthalten, eine Dicarbonsäure und aromatische Carbonsäure, vorzugsweise; gesättigte aliphatische Dicarbonsäure, ungesättigte aliphatische Carbonsäure und Derivat davon. Bevorzugte Beispiele des Katalysators umfassen Maleinsäure (pKs = 1,75), Acrylsäure (pKs = 4,26), Oxalsäure (pKs1 = 1,04, pKs2 = 3,82), Itaconsäure (pKs1 = 3,85, pKs2 = 5,45), Malonsäure (pKs1 = 2,65, pKs2 = 5,28) und Succinsäure (pKs1 = 4,00, pKs2 = 5,24). Von diesen Beispielen ist mindestens eine, ausgewählt aus Maleinsäure und einem Derivat davon hinsichtlich des pKs und der Löslichkeit in Wasser bevorzugt. Beispiele von Maleinsäurederivaten umfassen Maleinsäureanhydrid, Beispiele von aromatischer Carbonsäure können umfassen Salicylsäure (pKs = 2,81), Phenoxyessigsäure (pKs = 2,99), Phthalsäure (pKs = 2,75) und ähnliche.
  • Als Beispiel eines erfindungsgemäßen Katalysators hat Maleinsäure Vorteile, einschließlich (1) eines pKs-Werts (pKs = 1,75), der dem pKs-Wert von Toluolsulfonsäure vergleichbar ist (pKs = 1,4) und daher eine hohe Säurestärke hat, (2) Einschluß von sowohl einer ungesättigte Bindung als auch einer Carboxygruppe in einem Molekül und daher eine hohe Affinität aufweist zwischen einem hydrophoben Anteil und einem hydrophilen Teil unter Bewirkung einer homogenen Mischung, einer Siliciumquelle und einer Kohlenstoffquelle, und (3) eine milde Härtungsreaktion aufgrund der Reaktion, die keine stark-exotherme Reaktion ist, und auf diese Weise zur Kontrolle der Reaktionsgeschwindigkeit durch die Katalysatormenge in der Lage ist.
  • Das Proportionsverhältnis der Mischung, die in dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren verwendet wird, umfaßt vorzugsweise 40 bis 60 Gewichtsteile einer Kohlenstoffquelle, 5 bis 10 Gewichtsteile eines Katalysators, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Siliciumquelle. Ein Katalysator kann vorgesehen sein in einem Zustand, indem er in einem Lösungsmittel, das keine Verunreinigungen enthält, gelöst vorliegt, z. B. als eine gesättigte Lösung von Wasser oder Aceton. Da das homogene Vermischen der Mischung ein wichtiger Schritt für die homogene Reaktion in den anschließenden Erhitzungs- und Sinterprozessen ist, kann wahlweise ein oberflächenaktives Mittel zur Mischung zum Verbessern des Homogenitätsgrades der Mischung zugesetzt werden. Beispiele von hier verwendbaren oberflächenaktiven Mitteln umfassen Span 20 und Tween 20 (Produktbezeichnung, hergestellt von Kanto Kagaku Co., Ltd.). Die Menge davon ist vorzugsweise ca. 5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Mischung.
  • Eine Mischung, die durch Rühren, wie oben erwähnt, homogenisiert wurde, wird verfestigt. Als Verfestigungsverfahren kann Erhitzen zusätzlich zum Rühren nach Zugabe eines Katalysators angewandt werden. Der Schritt der Carbonisierung des Feststoffes bei einer Temperatur zwischen 800°C und 1000°C unter einer nichtoxidierenden Atmosphäre, wie Argon, für 30 bis 120 Minuten kann, falls notwendig, eingeschaltet werden. Das derart erhaltene Carbid wird zu Siliciumcarbid durch Erhitzen bei 1350°C bis 2000°C unter Argonatmosphäre. Die Temperatur und die Zeit für das Sintern kann wahlweise ausgewählt werden, je nach den gewünschten Eigenschaften, wie z. B. die Partikelgröße. Jedoch ist für eine effiziente Produktion Sintern bei 1600°C bis 1900°C bevorzugt.
  • Die Partikelgröße des Siliciumcarbids kann in geeigneter Weise durch das Sinterverfahren eingestellt werden, sie ist jedoch in einem üblichen Sinterverfahren vorzugsweise klein im Hinblick auf den Erhalt von hoher Dichte. Daher wird der Sinterschritt so durchgeführt, daß die Partikelgröße bei ca. 0,01 bis 20 μm liegt, ferner bei ca. 0,05 bis 2,5 μm im Hinblick auf die Verwendung von Siliciumcarbidpartikel als Basismaterial. Bei einer Partikelgröße von kleiner als 0,01 μm bleibt die Handhabung bei den Behandlungsprozessen, wie Messung und Vermischen, schwierig. Andererseits kann bei einer Partikelgröße von mehr als 20 μm keine hohe Dichte erreicht werden, da die spezifische Oberfläche klein ist. Das heißt, die Oberfläche, die mit benachbarten Partikeln in Berührung kommt, ist klein und ist daher nicht bevorzugt.
  • Im allgemeinen können bevorzugt, als bevorzugte Ausführungsform, Siliciumcarbidpartikel mit einer Partikelgröße von 0,05 bis 1 μm einer spezifischen Oberfläche von 5 m2/g oder mehr, 1% oder weniger freier Kohlenstoff, und 1% oder weniger Sauerstoffgehalt verwendet werden, sind jedoch hierauf nicht beschränkt.
  • BEISPIEL
  • Die Erfindung wird im folgenden in weiteren Einzelheiten und in Bezug auf Beispiele erläutert, ist jedoch hierauf nicht beschränkt.
  • Beispiel 1
  • 305 g Ethylsilicat als Siliciumverbindung, welche bei normaler Temperatur flüssig ist, und 142 g Resol als organische Verbindung, die Kohlenstoff beim Erhitzen erzeugt, wurden mit einer Geschwindigkeit von 3000 Upm für 5 Minuten gerührt. Anschließend wurden 100 g gesättigte wäßrige Lösung von Maleinsäureanhydrid (hergestellt von Mitsubishi Kagaku Co., Ltd.) zur Mischung als Katalysator zugegeben, und es wurde weiter mit einer Geschwindigkeit von ca. 3000 Upm für ca. 15 Minuten gerührt.
  • Die Mischung wurde für ca. 2 Stunden bei einer Temperatur von 100 bis 180°C gehärtet. Der erhaltene Feststoff vom Harztyp wurde einer Carbonisierungsbehandlung bei 900°C unter einer Stickstoffatmosphäre für ca. 1,5 Stunden unterzogen. Das C/Si-Verhältnis des zu behandelnden Stoffes wurde zu 2,5 aus dem tatsächlichen Kohlenstoffverhältnis berechnet.
  • Der hitzebehandelte Stoff wurde schließlich einer Sinterbehandlung bei 1800°C unter einer Argonatmosphäre für ca. 2 Stunden unterzogen. Es wurde durch Röntgenstrahl-Diffraktion festgestellt, daß die erhaltenen Siliciumcarbidpartikel im wesentlichen ein β-Typ Siliciumcarbid enthielten mit einer mittleren Partikelgröße von ca. 1,5 μm.
  • In den oben erwähnten Carbonisierungs- und Sinterprozessen wurde keine Erzeugung eines Gases, wie SO und SO2 beobachtet.
  • Die erhaltenen Partikel wurden unter Druck in einer starken Säure, die Fluorwasserstoffsäure und Salpetersäure enthielt, zersetzt, und die Reinheit wurde mit ICP-MS analysiert und als hochrein gefunden: Verunreinigungen mit Ausnahme von Sauerstoff überstiegen nicht 1 ppm.
  • Beispiel 2
  • 15 g Ethylsilicat als Siliciumverbindung, die bei üblichen Temperaturen flüssig ist, und 7 g Resol als organische Verbindung, die Kohlenstoff beim Erhitzen erzeugt, wurden mit einer Geschwindigkeit von ca. 3000 Upm für 5 Minuten gerührt. Es wurden 1,5 g gesättigte wäßrige Lösung von Acrylsäure (hergestellt von Wako Junyaku Co., Ltd.) zur Mischung als Katalysator zugesetzt, und ferner bei einer Geschwindigkeit von 3000 Upm für ca. 15 Minuten gerührt.
  • Die Mischung wurde für ca. 2 Stunden bei einer Temperatur von 100 bis 180°C gerührt. Der erhaltene Feststoff vom Harztyp wurde einer Carbonisierungsbehandlung bei 900°C unter einer Stickstoffatmosphäre für ca. 1,5 Stunden unterzogen. Das C/Si-Verhältnis des hitzebehandelten Stoffes wurde zu 2,5 aus dem tatsächlichen Kohlenstoffverhältnis berechnet.
  • Der hitzebehandelte Stoff wurde schließlich einem Sinterverfahren bei 1800°C unter Argonatmosphäre für ca. 2 Stunden unterzogen. Durch Röntgenstrahl-Diffraktion wurde festgestellt, daß die erhaltenen Siliciumcarbidpartikel im wesentlichen ein Siliciumcarbid vom β-Typ enthielten mit einer mittleren Partikelgröße von ca. 1,5 μm.
  • In den oben erwähnten Carbonisierungs- und Sinterprozessen wurde keine Erzeugung von Gasen, wie SO und SO2 beobachtet.
  • Es wurde eine Reinheit, die wie in Beispiel 1 analysiert wurde, gefunden, die hochrein war und keine Verunreinigungen über 1 ppm enthielt.
  • Beispiel 3
  • 24 g feiner amorpher Siliciumoxidpartikel, 10 g Ethylsilicat als Siliciumverbindung, die bei Raumtemperatur flüssig ist, und 8 g Resol als organische Verbindung, die einen Kohlenstoff beim Erhitzen erzeugt, wurden mit einer Geschwindigkeit von ca. 3000 Upm für 5 Minuten gerührt. 8 g gesättigte wäßrige Lösung von Maleinsäureanhydrid (hergestellt von Mitsubishi Kagaku Co., Ltd.) wurde zur Mischung als Katalysator gegeben und weiter bei einer Geschwindigkeit von ca. 3000 Upm für ca. 15 Minuten gerührt.
  • Die Mischung wurde für ca. 2 Stunden bei einer Temperatur von 100 bis 180°C gehärtet. Der erhaltene Feststoff vom Harztyp wurde einer Carbonisierungsbehandlung bei 900°C unter einer Stickstoffatmosphäre für ca. 1,5 Stunden unterzogen.
  • Der hitzebehandelte Stoff wurde ferner einer Sinterbehandlung bei 1800°C unter einer Argonatmosphäre für ca. 2 Stunden unterzogen. Durch Röntgenstrahl-Diffraktion wurde festgestellt, daß die erhaltenen Siliciumcarbidpartikel im wesentlichen ein Siliciumcarbid vom β-Typ enthielten mit einer mittleren Partikelgröße von ca. 0,4 μm.
  • In den oben erwähnten Carbonisierungs- und Sinterprozessen wurde keine Erzeugung von Gasen, wie SO und SO2 beobachtet. Die Reinheit wurde wie in Beispiel 1 analysiert, und es wurde gefunden, daß sie hochrein war, und keine Verunreinigungen über 1 ppm enthielten.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • 305 g Ethylsilicat als Siliciumverbindung, die bei Raumtemperatur flüssig ist, und 142 g Resol als organische Verbindung, die Kohlenstoff beim Erhitzen erzeugt, wurden mit einer Geschwindigkeit von ca. 3000 Upm für 5 Minuten gerührt. 26 g einer 50%igen wäßrigen Lösung von para-Toluolsulfonsäure (hergestellt von Nakarai Kagaku Co., Ltd.) wurde zur Mischung als Katalysator gegegen und weiter bei einer Geschwindigkeit von ca. 3000 Upm für ca. 5 Minuten gerürht.
  • Die Mischung wurde für ca. 1 Stunde bei einer Temperatur von 100 bis 180°C gehärtet. Der erhaltene Feststoff vom Harztyp wurde einer Carbonisierungsbehandlung bei 900°C unter einer Stickstoffatmosphäre für ca. 1,5 Stunden unterzogen. Das C/Si-Verhältnis des hitzebehandelten Stoffes wurde zu 2,5 aus dem tatsächlichen Kohlenstoffverhältnis berechnet.
  • Der hitzebehandelte Stoff wurde schließlich einer Sinterbehandlung bei 1800°C unter Argonatmosphäre für ca. 2 Stunden unterzogen. Es wurde durch Röntgenstrahl-Diffraktion festgestellt, daß die erhaltenen Siliciumcarbidpartikel im wesentlichen Siliciumcarbid vom β-Typ mit einer mittleren Partikelgröße von ca. 1,5 μm enthielten.
  • Jedoch wurden in den oben erwähnten Carbonisierungs- und Sinterprozesse Gase, wie SO und SO2, (nachgewiesen ca. 280 ppm) und Schwefelverbindungen, die in den Carbonisierungs- und Sinterprozessen erzeugt wurden, außerhalb des Ofens abgeschieden.
  • Wie aus den Ergebnissen der Beispiele und des Vergleichsbeispiels zu entnehmen ist, kann Siliciumcarbid mit hoher Qualität und einem C/Si-Verhältnis und einer mittleren Partikelgröße, die gleichermaßen gut ist wie bei einem konventionellen Verfahren, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden, ohne daß Gase wie SO und SO2 in den Carbonisierungs- und Sinterprozessen erzeugt werden, erhalten werden.

Claims (5)

  1. Verfahren zur Herstellung von Siliciumcarbidpartikeln, umfassend den Schritt des Vermischens von mindestens einer Art einer Siliciumverbindung, die bei Raumtemperatur flüssig ist, mit einer organischen Verbindung mit einer funktionalen Gruppe, die Kohlenstoff beim Erhitzen erzeugt und bei Raumtemperatur flüssig ist, und mit einem Polymerisations- oder Vernetzungskatalysator, der sich homogen in der organischen Verbindung lösen kann, unter Erhalt einer Mischung; den Schritt der homogenen Verfestigung der Mischung unter Erhalt eines Feststoffes; und den Schritt des Erhitzens und Sinterns des Feststoffes unter einer nichtoxidierenden Atmosphäre, worin der Katalysator eine Verbindung, betehend aus Kohlenstoffatomen, Wasserstoffatomen und Sauerstoffatomen ist, und eine Carboxylgruppe aufweist.
  2. Verfahren zur Herstellung von Siliciumcarbidpartikeln nach Anspruch 1, worin der Katalysator mindestens einer ist, ausgewählt aus aliphatischer Carbonsäure, ungesättigter aliphatischer Carbonsäure, aliphatischer Dicarbonsäure, gesättigter aliphatischer Dicarbonsäure und Derivaten davon.
  3. Verfahren zur Herstellung von Siliciumcarbidpartikeln nach Anspruch 1, worin der Katalysator mindestens einer ist, ausgewählt aus Maleinsäure und einem Derivat davon.
  4. Verfahren zur Herstellung von Siliciumcarbidpartikeln nach Anspruch 1, worin der Feststoff unter einer nichtoxidierenden Atmosphäre vorerhitzt und carbonisiert wird, vor den Schritten des Erhitzens und Sinterns.
  5. Verfahren zur Herstellung von Siliciumcarbidpartikeln nach Anspruch 1, worin die Mischung ferner ein oberflächenaktives Mittel enthält.
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