JP2000143347A - Production of silicon carbide sintered compact - Google Patents

Production of silicon carbide sintered compact

Info

Publication number
JP2000143347A
JP2000143347A JP10317950A JP31795098A JP2000143347A JP 2000143347 A JP2000143347 A JP 2000143347A JP 10317950 A JP10317950 A JP 10317950A JP 31795098 A JP31795098 A JP 31795098A JP 2000143347 A JP2000143347 A JP 2000143347A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon
silicon carbide
carbon
powder
green body
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.)
Pending
Application number
JP10317950A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumio Odaka
文雄 小高
Keichi Takahashi
佳智 高橋
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.)
Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone 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 Bridgestone Corp filed Critical Bridgestone Corp
Priority to JP10317950A priority Critical patent/JP2000143347A/en
Publication of JP2000143347A publication Critical patent/JP2000143347A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5093Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with elements other than metals or carbon
    • C04B41/5096Silicon

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high purity, a high density and a high strength in excellent surface conditions and the electroconductivity with a slight dispersion by converting a silicon carbide powder, an organic substance or a carbon powder and a nitrogen source into a slurry form, forming the resultant slurry into a green compact, permeating metallic silicon through a carbon fiber assembly into pores in the green compact and filling the pores with silicon carbide. SOLUTION: A silicon carbide powder, an organic substance or a carbon powder composed of a carbon source and a nitrogen source are dispersed in a solvent to provide a slurrylike mixed powder, which is then cast into a forming mold and dried to afford a green compact. One end of a carbon fiber assembly is then brought into contact with the green compact in a vacuum/inert gas atmosphere and the other end is dipped in metallic silicon heated and melted at 1,450-1,700 deg.C to permeate the metallic silicon into pores of the green compact. The permeated silicon is reacted with free carbon in the green compact to produce silicon carbide. Thereby, the pores in the green compact are filled to produce a silicon carbide sintered compact.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置用
部品、電子情報機器用部品、真空装置等の構造用部品と
して有用な高純度、高密度、高強度で且つ、導電性を有
し導電率のばらつきの少ない炭化ケイ素焼結体の反応焼
結法による製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-purity, high-density, high-strength, conductive, and conductive material useful as a component for semiconductor manufacturing equipment, a component for electronic information equipment, a vacuum device, and other structural components. The present invention relates to a method for producing a silicon carbide sintered body having a small variation in rate by a reaction sintering method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、炭化ケイ素は1000℃を超
える高温下においても良好な強度、耐熱性、耐熱衝撃
性、耐摩耗性を有することから高温領域で使用される材
料として注目されおり、近年、半導体の製造冶具として
石英の代替材料として使用されている。上記の炭化ケイ
素からなる焼結体を製造する方法の一つとして、反応焼
結法がある。この反応焼結法は、先ず、炭化ケイ素粉末
と、炭素源からなる有機物質又は炭素粉末とを溶媒中に
溶解、分散し、スラリー状の混合粉体を製造する。次
に、得られた混合粉体を鋳込み成形型、押出し成形型、
プレス成形型等に流し込み乾燥させ、グリーン体を得
る。次に、得られたグリーン体を真空雰囲気又は不活性
ガス雰囲気下、加熱し、溶融した金属シリコン中に浸漬
し、グリーン体中の遊離炭素と毛細現象によりグリーン
体中に浸透したシリコンとを反応させることにより炭化
ケイ素焼結体を得る方法である。この方法は、図2の模
式図に示すように、グリーン体10をクリップ12で把
持し、加熱、溶融した金属シリコン14を満たした容器
16に、少なくともグリーン体10下端部が金属シリコ
ン14に浸漬するように上部から下ろし、所定時間その
状態を保持して金属シリコン14をグリーン体10内の
空隙に浸透させて、グリーン体中の遊離炭素と浸透した
シリコンとの反応により炭化ケイ素焼結体を得る方法で
ある。しかしながら、この方法には、高温雰囲気下で、
グリーン体10を把持して搬送し、金属シリコン容器1
6への浸漬、引き上げを行う耐熱性の装置を必要とする
ため、装置全体が複雑となり、さらに、この方法では、
グリーン体10を溶融した金属シリコン14を満たした
容器16上部に保持するため、蒸発した金属シリコン1
4がグリーン体10表面に付着して析出し、表面に金属
シリコンの被膜が形成されたり、溶融したシリコンがグ
リ−ン体中に均一に浸透しない等の現象が起こりやす
く、結果として、得られた炭化ケイ素焼結体が、均一性
を欠いたり、かさ比重が低いなど、十分な強度を得るこ
とができなかった。
2. Description of the Related Art Conventionally, silicon carbide has been attracting attention as a material used in a high temperature range because of its good strength, heat resistance, thermal shock resistance, and abrasion resistance even at high temperatures exceeding 1000 ° C. It is used as a substitute for quartz as a jig for manufacturing semiconductors. One of the methods for producing the above-mentioned sintered body made of silicon carbide is a reaction sintering method. In this reaction sintering method, first, a silicon carbide powder and an organic substance or a carbon powder composed of a carbon source are dissolved and dispersed in a solvent to produce a slurry-like mixed powder. Next, the obtained mixed powder is subjected to a casting mold, an extrusion mold,
Pour into a press mold or the like and dry to obtain a green body. Next, the obtained green body is heated in a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere, immersed in molten metal silicon, and reacted with free carbon in the green body and silicon permeated into the green body by capillary action. This is a method of obtaining a silicon carbide sintered body. In this method, as shown in the schematic diagram of FIG. 2, the green body 10 is gripped by the clip 12 and at least the lower end of the green body 10 is immersed in the metal silicon 14 in a container 16 filled with heated and molten metal silicon 14. Lowering from the upper part, maintaining the state for a predetermined period of time, allowing the metallic silicon 14 to penetrate into the voids in the green body 10, and reacting the free carbon in the green body with the permeated silicon to form the silicon carbide sintered body. How to get. However, in this method, in a high temperature atmosphere,
The green body 10 is gripped and transported, and the metal silicon container 1
6 requires a heat-resistant device for immersion and pulling up, so that the entire device becomes complicated.
In order to hold the green body 10 above the container 16 filled with the molten metal silicon 14, the evaporated metal silicon 1
4 adheres to the surface of the green body 10 and precipitates, and phenomena such as formation of a metallic silicon film on the surface and inability of molten silicon to uniformly penetrate into the green body tend to occur. The silicon carbide sintered body could not obtain sufficient strength, for example, lacking uniformity and low bulk specific gravity.

【0003】また、本発明者らは、このような高密度、
高純度の炭化ケイ素焼結体に窒素を導入して導電性を有
する焼結体を得られることを見いだし、先に出願を行っ
たが、実用上、焼結体において導電率のばらつきをより
少なくすることが望まれていた。
Further, the present inventors have developed such a high density,
It was found that a sintered body having conductivity can be obtained by introducing nitrogen into a high-purity silicon carbide sintered body, and was filed earlier, but in practice, the variation in conductivity in the sintered body is reduced. Was desired.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、複雑
な装置を必要とせず、外観に優れた表面状態を有し、高
純度、高密度、高強度で均一な特性を有し、且つ、導電
率のばらつきの少ない炭化ケイ素焼結体の製造方法を提
供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a high-purity, high-density, high-strength, uniform property without requiring a complicated apparatus, having an excellent surface condition in appearance, and It is another object of the present invention to provide a method for producing a silicon carbide sintered body having less variation in conductivity.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
した結果、特定の浸透方法を用いることにより、この目
的にかなう炭化ケイ素焼結体を製造しうることを見いだ
し、本発明を完成した。即ち、本発明の炭化ケイ素の製
造方法は以下の構成を有する。 [1]炭化ケイ素粉末と、少なくとも1種の炭素源から
なる有機物質又は炭素粉末と、少なくとも1種の窒素源
と、を溶媒中で溶解、分散して、スラリー状の混合粉体
を製造する工程と、該スラリー状の混合粉体を成形型に
流し込み、乾燥して、グリーン体を製造する工程と、真
空雰囲気又は不活性ガス雰囲気下、炭素繊維集合体の一
端を該グリーン体に接触させ、炭素繊維集合体の他端
を、1450〜1700℃に加熱・溶融した金属シリコ
ン中に浸漬させて、毛細管現象により炭素繊維集合体を
介し金属シリコンをグリーン体中の気孔に浸透させる工
程と、該浸透させたシリコンと、グリーン体中の遊離炭
素と、を反応せしめて炭化ケイ素を生成させてグリーン
体中の気孔を埋める工程と、を有することを特徴とする
炭化ケイ素焼結体の製造方法。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies, the present inventors have found that a silicon carbide sintered body meeting this purpose can be manufactured by using a specific infiltration method, and has completed the present invention. did. That is, the method for producing silicon carbide of the present invention has the following configuration. [1] Silicon carbide powder, an organic substance or carbon powder comprising at least one carbon source, and at least one nitrogen source are dissolved and dispersed in a solvent to produce a slurry-like mixed powder. And a step of pouring the slurry-like mixed powder into a mold, drying the green body, and contacting one end of the carbon fiber aggregate with the green body under a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere. A step of immersing the other end of the carbon fiber aggregate in metallic silicon heated and melted at 1450 to 1700 ° C. to allow the metallic silicon to penetrate into pores in the green body via the carbon fiber aggregate by capillary action; Reacting the infiltrated silicon with the free carbon in the green body to generate silicon carbide to fill the pores in the green body. Production method.

【0006】[2]少なくとも1種のケイ素化合物を含
むケイ素源と、少なくとも1種の加熱により炭素を生成
する有機化合物を含む炭素源と、少なくとも1種の窒素
化合物を含む窒素源と、重合触媒又は架橋触媒と、を溶
媒中で溶解し、乾燥した後、得られた粉末を非酸化性雰
囲気下で焼成して窒素を含有する炭化ケイ素粉末を製造
する工程と、該窒素を含有する炭化ケイ素粉末と、少な
くとも1種の炭素源からなる有機物質又は炭素粉末と、
を溶媒中で溶解、分散して、スラリー状の混合粉体を製
造する工程と、該スラリー状の混合粉体を成形型に流し
込み、乾燥してグリーン体を製造する工程と、真空雰囲
気又は不活性ガス雰囲気下、炭素繊維集合体の一端を該
グリーン体に接触させ、炭素繊維集合体の他端を、14
50〜1700℃に加熱・溶融した金属シリコン中に浸
漬させて、毛細管現象により炭素繊維集合体を介し金属
シリコンをグリーン体中の気孔に浸透させる工程と、該
浸透させたシリコンと、グリーン体中の遊離炭素と、を
反応せしめて炭化ケイ素を生成させてグリーン体中の気
孔を埋める工程と、を有することを特徴とする炭化ケイ
素焼結体の製造方法。
[2] A silicon source containing at least one silicon compound, a carbon source containing at least one organic compound that generates carbon by heating, a nitrogen source containing at least one nitrogen compound, and a polymerization catalyst Or a cross-linking catalyst, and dissolving in a solvent, drying, and then calcining the obtained powder in a non-oxidizing atmosphere to produce a nitrogen-containing silicon carbide powder, and the nitrogen-containing silicon carbide Powder, an organic substance or carbon powder comprising at least one carbon source,
Is dissolved and dispersed in a solvent to produce a slurry-like mixed powder; a step of pouring the slurry-like mixed powder into a molding die and drying to produce a green body; Under an active gas atmosphere, one end of the carbon fiber aggregate is brought into contact with the green body, and the other end of the carbon fiber aggregate is
A step of immersing in metallic silicon heated and melted at 50 to 1700 ° C. to cause metallic silicon to penetrate into pores in the green body through a carbon fiber aggregate by a capillary phenomenon; Reacting the free carbon with the free carbon to form silicon carbide to fill pores in the green body, thereby producing a silicon carbide sintered body.

【0007】本発明の炭化ケイ素焼結体の製造方法にお
いては、加熱・溶融した金属シリコンをグリーン体に浸
透させる際に、溶融した金属シリコンを、例えば紐状等
の炭素繊維集合体を介して、炭素繊維集合体に形成され
た微細な空隙中を毛細管現象の機能を用いて搬送し、グ
リーン体中の気孔に浸透させるものであり、溶融した金
属シリコン浴に炭素繊維集合体の一端を浸漬し、他端を
グリーン体に接触或いは巻き付ける手段により浸透が実
施できるため、加熱・溶融した金属シリコンにグリーン
体を接触或いは浸漬させる従来の方法に比較して、均一
な浸透が可能となり、品質が均一で導電率のばらつきの
少ない焼結体が得られると考えられる。また、グリーン
体を金属シリコン浴に接触させる搬送のための引き上げ
装置が不要であり、さらに、溶融した金属シリコン浴と
グリーン体との距離をある程度離間させることができる
ため、蒸発した金属シリコンがグリーン体表面に付着し
て冷却により金属シリコンが析出し、表面に所望されな
い金属シリコン被膜が形成される現象を効果的に防止し
うる。
In the method of manufacturing a silicon carbide sintered body according to the present invention, when the heated and molten metallic silicon is infiltrated into the green body, the molten metallic silicon is passed through, for example, a string-like carbon fiber aggregate. Is transported by using the function of capillary action in the fine voids formed in the carbon fiber aggregate, and penetrates the pores in the green body, and one end of the carbon fiber aggregate is immersed in a molten metal silicon bath. However, since the infiltration can be carried out by means of contacting or wrapping the other end with the green body, uniform infiltration becomes possible and quality as compared with the conventional method of contacting or dipping the green body in the heated and molten metal silicon. It is considered that a sintered body that is uniform and has less variation in conductivity is obtained. Further, a lifting device for transporting the green body into contact with the metal silicon bath is not required, and the distance between the molten metal silicon bath and the green body can be separated to some extent. It is possible to effectively prevent a phenomenon in which metallic silicon is deposited on the body surface by cooling and is deposited by cooling, and an undesirable metallic silicon film is formed on the surface.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下に、本発明をさらに詳細に説
明する。本発明の炭化ケイ素焼結体の製造方法は、炭化
ケイ素粉末を製造する工程と、炭化ケイ素粉末からスラ
リー状の混合粉体を製造する工程と、混合粉体からグリ
ーン体を製造する工程と、グリーン体から炭化ケイ素焼
結体を製造する工程及びいずれかのタイミングで窒素を
導入する工程とを有し、特に、グリーン体から炭化ケイ
素焼結体を製造する工程に特徴がある。本発明におい
て、グリーン体とは、スラリー状の混合粉体から溶媒を
除去して得られる、多くの気孔が内在する反応焼結前の
炭化ケイ素成形体のことを指す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The method for producing a silicon carbide sintered body of the present invention includes a step of producing silicon carbide powder, a step of producing a slurry-like mixed powder from the silicon carbide powder, and a step of producing a green body from the mixed powder. The method includes a step of producing a silicon carbide sintered body from a green body and a step of introducing nitrogen at any timing, and is particularly characterized by a step of producing a silicon carbide sintered body from a green body. In the present invention, the green body refers to a silicon carbide molded body before reaction sintering having many pores and obtained by removing a solvent from a slurry-like mixed powder.

【0009】本発明の炭化ケイ素焼結体の製造方法にお
いて窒素を導入する時期としては、前記の原料炭化ケイ
素粉末の製造工程において、ケイ素源を添加する際に同
時に窒素源を添加する方法、及び、これらの原料炭化ケ
イ素粉末に炭素源を添加し、スラリーを調製する工程に
おいて窒素源を添加する方法が挙げられる。ここで窒素
源として用いられる物質としては、加熱により窒素を発
生する物質が好ましく、例えば、窒素含有高分子化合物
(具体的には、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂)及び
その前駆体、ヘキサメチレンテトラミン、トリエチルア
ミン等の有機アミンやアンモニア等の各種アミン類が挙
げられ、これらの中でも、ヘキサメチレンテトラミンが
取り扱いの観点から好ましい。また、ヘキサミンを触媒
として合成されたフェノールであって、その合成工程に
由来する窒素を樹脂1gに対して2.0mmol以上含
有するフェノール樹脂も窒素源として好適に使用でき
る。窒素源は1種のみを用いてもよく、2種以上を併用
してもよい。
In the method for producing a silicon carbide sintered body of the present invention, nitrogen is introduced at the same time as adding a nitrogen source at the same time as adding a silicon source in the production process of the raw material silicon carbide powder, and A method of adding a carbon source to these raw material silicon carbide powders and adding a nitrogen source in the step of preparing a slurry. Here, the substance used as the nitrogen source is preferably a substance that generates nitrogen by heating. For example, a nitrogen-containing polymer compound (specifically, a polyimide resin or a polyamide resin) and a precursor thereof, hexamethylenetetramine, triethylamine And amines such as ammonia. Of these, hexamethylenetetramine is preferable from the viewpoint of handling. A phenol resin synthesized using hexamine as a catalyst and containing 2.0 mmol or more of nitrogen derived from the synthesis process per 1 g of the resin can also be suitably used as a nitrogen source. Only one nitrogen source may be used, or two or more nitrogen sources may be used in combination.

【0010】前記炭化ケイ素粉末を製造する工程は、少
なくとも1種以上のケイ素化合物を含むケイ素源と、少
なくとも1種以上の加熱により炭素を生成する有機化合
物を含む炭素源と、重合又は架橋触媒と、を溶媒中で溶
解し、乾燥した後、得られた粉末を非酸化性雰囲気下で
焼成する工程である。この炭化ケイ素粉末の製造時に、
ケイ素源と同時に窒素源を添加する場合、ケイ素源、炭
素源及び触媒とともに溶媒中で均一に混合、溶解させ、
その後は常法により行えばよく、このタイミングで窒素
源を添加する場合の添加量としては、ケイ素源1gに対
して窒素は1mmol以上含有することが好ましいの
で、ケイ素源1gに対して80μg〜1000μgであ
ることが好ましく、700μg〜1000μgであるこ
とがさらに好ましい。
The step of producing the silicon carbide powder comprises the steps of: a silicon source containing at least one or more silicon compounds; a carbon source containing at least one or more organic compounds that generate carbon by heating; a polymerization or crosslinking catalyst; Is dissolved in a solvent, dried, and then the obtained powder is fired in a non-oxidizing atmosphere. During the production of this silicon carbide powder,
When a nitrogen source is added simultaneously with a silicon source, the silicon source, the carbon source and the catalyst are uniformly mixed and dissolved in a solvent together with the catalyst.
Thereafter, it may be carried out by a conventional method. When the nitrogen source is added at this timing, the amount of nitrogen is preferably 1 mmol or more per 1 g of the silicon source. And more preferably 700 μg to 1000 μg.

【0011】前記炭化ケイ素粉末からスラリー状の混合
粉体を製造する工程は、炭化ケイ素粉末と、少なくとも
1種以上の炭素源からなる有機物質又は炭素粉末と、を
溶媒中に溶解、分散して、スラリ−状の混合粉体を製造
する工程である。溶媒中に溶解、分散時に、十分に攪拌
混合すること等により、均一で安定なスラリー状の混合
粉体を調製すれば、後に続くグーン体を製造する工程に
より得られるグリーン体は内部に気孔が均一に分散され
たものとなる。均一で安定なスラリー状の混合粉体の調
製には、攪拌混合条件を調整する、分散助剤を添加する
等の手段が挙げられる。このスラリ−状の混合粉体を製
造する工程において窒素源を添加する場合、炭化ケイ素
粉末、少なくとも1種以上の炭素源からなる有機物質又
は炭素粉末とともに添加し、均一に混合し、その後は常
法により行えばよく、このタイミングで窒素源を添加す
る場合の添加量としては、炭化ケイ素粉末1gに対して
窒素は1mmol以上含有することが好ましいので、炭
化ケイ素粉末1gに対して200μg〜2000μgが
好ましく、1500μg〜2000μgであることがさ
らに好ましい。
[0011] The step of producing a slurry-like mixed powder from the silicon carbide powder comprises dissolving and dispersing the silicon carbide powder and an organic substance or carbon powder comprising at least one or more carbon sources in a solvent. And a step of producing a slurry-like mixed powder. If a uniform and stable slurry-like mixed powder is prepared by sufficiently stirring and mixing at the time of dissolution and dispersion in a solvent, the green body obtained in the subsequent step of manufacturing the goon body has pores therein. It becomes uniformly dispersed. In order to prepare a uniform and stable slurry-like mixed powder, there may be mentioned means such as adjusting stirring and mixing conditions and adding a dispersing aid. When a nitrogen source is added in the step of producing the slurry-like mixed powder, the nitrogen source is added together with the silicon carbide powder, an organic substance comprising at least one or more carbon sources or carbon powder, and uniformly mixed. The nitrogen source is added at this timing, and the amount of nitrogen added is preferably 1 mmol or more per 1 g of silicon carbide powder. More preferably, the amount is 1500 μg to 2000 μg.

【0012】混合粉体の原料である炭化ケイ素粉末は、
焼結体の純度の観点から、高純度品を用いることが好ま
しいが、高純度の市販品原料の調達は困難であり、これ
らのスラリー状の混合粉体を調製する工程に先立って、
高純度炭化ケイ素粉末を製造する工程を実施することが
好ましい。ここで、高純度炭化ケイ素粉体の製造方法に
ついて、詳細に説明する。本発明において、炭化ケイ素
焼結体の原料として用いられる炭化ケイ素粉末は、α
型、β型、非晶質或いはこれらの混合物等が挙げられ
る。また、高純度の炭化ケイ素焼結体を得るためには、
原料の炭化ケイ素粉末として、高純度の炭化ケイ素粉末
を用いることが好ましい。
The silicon carbide powder, which is the raw material of the mixed powder,
From the viewpoint of the purity of the sintered body, it is preferable to use a high-purity product, but it is difficult to procure a high-purity commercially available raw material, and prior to the step of preparing these slurry-like mixed powders,
It is preferable to carry out a step of producing a high-purity silicon carbide powder. Here, a method for producing a high-purity silicon carbide powder will be described in detail. In the present invention, silicon carbide powder used as a raw material of the silicon carbide sintered body is α
Type, β type, amorphous or a mixture thereof. In order to obtain a high-purity silicon carbide sintered body,
It is preferable to use high-purity silicon carbide powder as the raw material silicon carbide powder.

【0013】このβ型炭化ケイ素粉末のグレードには特
に制限はなく、例えば、一般に市販されているβ型炭化
ケイ素粉末を用いることができる。
[0013] The grade of the β-type silicon carbide powder is not particularly limited, and for example, generally commercially available β-type silicon carbide powder can be used.

【0014】炭化ケイ素粉末の粒径は、高密度化の観点
からは、小さいことが好ましく、具体的には、0.01
〜10μm程度、さらに好ましくは、0.05〜5μm
である。粒径が、0.01μm未満であると、計量、混
合等の処理工程における取扱いが、困難となり易く、1
0μmを超えると、比表面積が小さく、即ち、隣接する
粉末との接触面積が小さくなり、高密度化し難くなるた
め、好ましくない。
The particle size of the silicon carbide powder is preferably small from the viewpoint of increasing the density, and specifically, 0.01%.
About 10 μm, more preferably 0.05 to 5 μm
It is. If the particle size is less than 0.01 μm, handling in processing steps such as measurement and mixing tends to be difficult, and
If it exceeds 0 μm, the specific surface area is small, that is, the contact area with the adjacent powder is small, and it is difficult to increase the density, which is not preferable.

【0015】高純度の炭化ケイ素粉末は、例えば、少な
くとも1種以上のケイ素化合物を含むケイ素源と、少な
くとも1種以上の加熱により炭素を生成する有機化合物
を含む炭素源と、重合又は架橋触媒と、を溶媒中で溶解
し、乾燥した後、得られた粉末を非酸化性雰囲気下で焼
成する工程により得ることができる。
The high-purity silicon carbide powder includes, for example, a silicon source containing at least one or more silicon compounds, at least one or more carbon sources containing an organic compound that generates carbon by heating, a polymerization or crosslinking catalyst, Is dissolved in a solvent and dried, and then the obtained powder is calcined in a non-oxidizing atmosphere.

【0016】前記ケイ素化合物を含むケイ素源(以下、
適宜、ケイ素源と称する)としては、液状のものと固体
のものとを併用することができるが、少なくとも1種は
液状のものから選ばれなくてはならない。液状のものと
しては、アルコキシシラン(モノ−、ジ−、トリ−、テ
トラ−)及びテトラアルコキシシランの重合体が用いら
れる。アルコキシシランの中ではテトラアルコキシシラ
ンが好適に用いられ、具体的には、メトキシシラン、エ
トキシシラン、プロポキシシラン、ブトキシシラン等が
挙げられるが、ハンドリングの点からはエトキシシラン
が好ましい。また、テトラアルコキシシランの重合体と
しては、重合度が2〜15程度の低分子量重合体(オリ
ゴマー)及びさらに重合度が高いケイ酸ポリマーで液状
のものが挙げられる。これらと併用可能な固体状のもの
としては、酸化ケイ素が挙げられる。本発明において酸
化ケイ素とは、SiOの他、シリカゾル(コロイド状超
微細シリカ含有液、内部にOH基やアルコキシル基を含
む)、二酸化ケイ素(シリカゲル、微細シリカ、石英粉
末)等を含む。これらケイ素源は、単独で用いてもよい
し、2種以上併用してもよい。
A silicon source containing the silicon compound (hereinafter referred to as “silicon compound”)
As the silicon source), a liquid source and a solid source can be used in combination, but at least one type must be selected from liquid sources. As the liquid, a polymer of alkoxysilane (mono-, di-, tri-, tetra-) and tetraalkoxysilane is used. Among alkoxysilanes, tetraalkoxysilane is suitably used, and specific examples thereof include methoxysilane, ethoxysilane, propoxysilane, butoxysilane and the like, and ethoxysilane is preferred from the viewpoint of handling. Examples of the tetraalkoxysilane polymer include a low molecular weight polymer (oligomer) having a degree of polymerization of about 2 to 15 and a liquid silicate polymer having a higher degree of polymerization. Examples of solid materials that can be used in combination with these include silicon oxide. In the present invention, the silicon oxide includes, in addition to SiO, silica sol (colloidal ultrafine silica-containing liquid, containing OH groups and alkoxyl groups therein), silicon dioxide (silica gel, fine silica, quartz powder) and the like. These silicon sources may be used alone or in combination of two or more.

【0017】これらケイ素源の中でも、均質性やハンド
リング性が良好な観点から、テトラエトキシシランのオ
リゴマー及びテトラエトキシシランのオリゴマーと微粉
末シリカとの混合物等が好適である。また、これらのケ
イ素源は高純度の物質が用いられ、初期の不純物含有量
が20ppm以下であることが好ましく、5ppm以下
であることがさらに好ましい。
Among these silicon sources, from the viewpoint of good homogeneity and handling properties, tetraethoxysilane oligomers and mixtures of tetraethoxysilane oligomers with finely divided silica are preferred. In addition, a high-purity substance is used for these silicon sources, and the initial impurity content is preferably 20 ppm or less, more preferably 5 ppm or less.

【0018】前記加熱により炭素を生成する有機化合物
を含む炭素源(以下、適宜、炭素源と称する)として
は、液状のものの他、液状のものと固体のものとを併用
することができ、残炭率が高く、且つ触媒若しくは加熱
により重合又は架橋する有機化合物、具体的には例え
ば、フェノール樹脂、フラン樹脂、ポリイミド、ポリウ
レタン、ポリビニルアルコール等の樹脂のモノマーやプ
レポリマーが好ましく、その他、セルロース、蔗糖、ピ
ッチ、タール等の液状物が挙げられ、特にレゾール型フ
ェノール樹脂が好ましい。これら炭素源は、単独で用い
てもよいし、2以上併用してもよい。また、その純度は
目的により適宜制御選択が可能であるが、特に高純度の
炭化ケイ素粉末が必要な場合には、各金属を5ppm以
上含有していない有機化合物を用いることが望ましい。
As the carbon source containing an organic compound that produces carbon by heating (hereinafter, appropriately referred to as a carbon source), a liquid source and a liquid source and a solid source can be used in combination. Organic compounds that have a high carbon content and polymerize or crosslink by catalyst or heating, specifically, for example, monomers and prepolymers of resins such as phenolic resins, furan resins, polyimides, polyurethanes, and polyvinyl alcohol are preferable, and cellulose, Examples thereof include liquid substances such as sucrose, pitch, and tar, and a resol-type phenol resin is particularly preferable. These carbon sources may be used alone or in combination of two or more. The purity can be controlled and selected as appropriate depending on the purpose. In particular, when high-purity silicon carbide powder is required, it is desirable to use an organic compound containing no metal at 5 ppm or more.

【0019】高純度の炭化ケイ素粉末の製造に用いられ
る重合及び架橋触媒としては、炭素源に応じて適宜選択
でき、炭素源がフェノール樹脂やフラン樹脂の場合、ト
ルエンスルホン酸、トルエンカルボン酸、酢酸、しゅう
酸、硫酸等の酸類が挙げられる。これらの中でも、トル
エンスルホン酸が好適に用いられる。
The polymerization and crosslinking catalyst used in the production of high-purity silicon carbide powder can be appropriately selected according to the carbon source. When the carbon source is a phenol resin or a furan resin, toluene sulfonic acid, toluene carboxylic acid, acetic acid Oxalic acid, sulfuric acid and the like. Among these, toluenesulfonic acid is preferably used.

【0020】本発明に使用される原料粉末である高純度
炭化ケイ素粉末を製造する工程における、炭素とケイ素
の比(以下、C/Si比と略記)は、混合物を1000
℃にて炭化して得られる炭化物中間体を、元素分析する
ことにより定義される。化学量論的には、C/Si比が
3.0の時に生成炭化ケイ素中の遊離炭素が0%となる
はずであるが、実際には同時に生成するSiOガスの揮
散により低C/Si比において遊離炭素が発生する。こ
の生成炭化ケイ素粉末中の遊離炭素量が焼結体等の製造
用途に適当でない量にならないように予め配合を決定す
ることが重要である。通常、1気圧近傍で1600℃以
上での焼成では、C/Si比を2.0〜2.5にすると
遊離炭素を抑制することができ、この範囲を好適に用い
ることができる。C/Si比を2.5以上にすると遊離
炭素が顕著に増加するが、この遊離炭素は粒成長を抑制
する効果を持つため、粒子形成の目的に応じて適宜選択
しても良い。但し、雰囲気の圧力を低圧又は高圧で焼成
する場合は、純粋な炭化ケイ素を得るためのC/Si比
は変動するので、この場合は必ずしも前記C/Si比の
範囲に限定するものではない。
The ratio of carbon to silicon (hereinafter abbreviated as C / Si ratio) in the step of producing the high-purity silicon carbide powder, which is the raw material powder used in the present invention, is set to 1000 for the mixture.
It is defined by elemental analysis of a carbide intermediate obtained by carbonization at ° C. Stoichiometrically, when the C / Si ratio is 3.0, the free carbon in the generated silicon carbide should be 0%, but actually, the low C / Si ratio is caused by the volatilization of the simultaneously generated SiO gas. , Free carbon is generated. It is important to determine the composition in advance so that the amount of free carbon in the produced silicon carbide powder does not become an unsuitable amount for the production use of a sintered body or the like. Usually, in the case of baking at 1600 ° C. or higher at around 1 atm, free carbon can be suppressed by setting the C / Si ratio to 2.0 to 2.5, and this range can be suitably used. When the C / Si ratio is 2.5 or more, the amount of free carbon increases remarkably. However, since this free carbon has an effect of suppressing grain growth, it may be appropriately selected according to the purpose of forming particles. However, when firing at a low or high pressure in the atmosphere, the C / Si ratio for obtaining pure silicon carbide varies, and in this case, the C / Si ratio is not necessarily limited to the above range.

【0021】本発明において、ケイ素源と加熱により炭
素を生成する有機化合物を含む炭素源とを、溶媒中に溶
解し、乾燥して粉末を得るために、ケイ素源と該有機化
合物含む炭素源との混合物を硬化して粉末とすることも
必要に応じて行われる。硬化の方法としては、加熱によ
り架橋する方法、硬化触媒により硬化する方法、電子線
や放射線による方法が挙げられる。硬化触媒としては、
炭素源に応じて適宜選択できるが、フェノール樹脂やフ
ラン樹脂の場合には、トルエンスルホン酸、トルエンカ
ルボン酸、酢酸、しゅう酸、塩酸、硫酸、マレイン酸等
の酸類、ヘキサミン等のアミン類等を用いる。これらの
混合触媒を溶媒に、溶解又は分散させて混合させる。溶
媒としては、低級アルコール(例えばエチルアルコール
等)、エチルエーテル、アセトン等が挙げられる。
In the present invention, the silicon source and the carbon source containing the organic compound are dissolved in a solvent and dried to obtain a powder. The mixture may be cured to form a powder, if necessary. Examples of the curing method include a method of crosslinking by heating, a method of curing with a curing catalyst, and a method of electron beam or radiation. As a curing catalyst,
Although it can be appropriately selected according to the carbon source, in the case of a phenol resin or a furan resin, acids such as toluenesulfonic acid, toluenecarboxylic acid, acetic acid, oxalic acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, and maleic acid, and amines such as hexamine are used. Used. These mixed catalysts are dissolved or dispersed in a solvent and mixed. Examples of the solvent include lower alcohols (for example, ethyl alcohol and the like), ethyl ether, acetone and the like.

【0022】ケイ素源と加熱により炭素を生成する有機
化合物を含む炭素源とを、溶媒中に溶解し、乾燥した粉
末は、加熱炭化される。これは窒素又はアルゴン等の非
酸化性雰囲気中800℃〜1000℃にて30分〜12
0分間、該粉末を加熱することにより行われる。
A silicon source and a carbon source containing an organic compound which generates carbon by heating are dissolved in a solvent, and the dried powder is heated and carbonized. This is performed at 800 ° C. to 1000 ° C. for 30 minutes to 12 minutes in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen or argon.
This is done by heating the powder for 0 minutes.

【0023】さらに、この炭化物をアルゴン等の非酸化
性雰囲気中1350℃〜2000℃で加熱することによ
り炭化ケイ素が生成する。焼成温度と時間は希望する粒
径等の特性に応じて適宜選択できるが、より効率的な生
成のためには1600℃〜1900℃での焼成が望まし
い。
Further, the carbide is heated at 1350 ° C. to 2000 ° C. in a non-oxidizing atmosphere such as argon to produce silicon carbide. The firing temperature and time can be appropriately selected according to the desired properties such as the particle size, but firing at 1600 ° C. to 1900 ° C. is desirable for more efficient production.

【0024】また、より高純度の炭化ケイ素粉末を必要
とする時には、前述の焼成時に2000〜2100℃に
て5〜20分間加熱処理を施すことにより不純物をさら
に除去できる。
When a silicon carbide powder of higher purity is required, impurities can be further removed by performing a heat treatment at 2000 to 2100 ° C. for 5 to 20 minutes during the above-mentioned firing.

【0025】前記方法よりさらに高純度の炭化ケイ素粉
末を得る方法としては、本願出願人が先に出願した特開
平9−48605号の単結晶の製造方法に記載の原料粉
末の製造方法、即ち、高純度のテトラアルコキシシラ
ン、テトラアルコキシシラン重合体から選択される1種
以上をケイ素源とし、加熱により炭素を生成する高純度
有機化合物を炭素源とし、これらを均質に混合して得ら
れた混合物を非酸化性雰囲気下において加熱焼成して炭
化ケイ素粉末を得る炭化ケイ素生成工程と、得られた炭
化ケイ素粉末を、1700℃以上2000℃未満の温度
に保持し、該温度の保持中に、2000℃〜2100℃
の温度において5〜20分間にわたり加熱する処理を少
なくとも1回行う後処理工程とを含み、前記2工程を行
うことにより、各不純物元素の含有量が0.5ppm以
下である炭化ケイ素粉末を得ること、を特徴とする高純
度炭化ケイ素粉末の製造方法等を利用することができ
る。この様にして得られた炭化ケイ素粉末は、大きさが
不均一であるため、解粉、分級により前記粒度に適合す
るように処理する。
As a method for obtaining a silicon carbide powder having a higher purity than the above-mentioned method, a method for producing a raw material powder described in the method for producing a single crystal of Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-48605 filed by the present applicant, A mixture obtained by using at least one selected from high-purity tetraalkoxysilane and a tetraalkoxysilane polymer as a silicon source, and using a high-purity organic compound that generates carbon by heating as a carbon source, and uniformly mixing these. Is heated and fired in a non-oxidizing atmosphere to obtain a silicon carbide powder, and the obtained silicon carbide powder is kept at a temperature of 1700 ° C. or more and less than 2000 ° C. ℃ ~ 2100 ℃
And a post-treatment step of performing heating at least once at a temperature of 5 to 20 minutes to obtain a silicon carbide powder having a content of each impurity element of 0.5 ppm or less by performing the two steps. And a method for producing a high-purity silicon carbide powder characterized by the following. Since the silicon carbide powder thus obtained is not uniform in size, it is processed by pulverization and classification so as to conform to the particle size.

【0026】次に、炭化ケイ素粉末からスラリー状の混
合粉体を製造する工程についてさらに詳しく説明する。
炭化ケイ素粉末からスラリー状の混合粉体を製造する工
程は、炭化ケイ素粉末と、少なくとも1種以上の炭素源
からなる有機物質又は炭素粉末と、所望により窒素源と
を溶媒中に溶解又は分散して、スラリ−状の混合粉体を
製造するが、溶媒中に溶解、分散時に、十分に攪拌混合
することにより、グリーン体中に均一に気孔を分散させ
ることができる。
Next, the step of producing a slurry-like mixed powder from silicon carbide powder will be described in more detail.
The step of producing a slurry-like mixed powder from silicon carbide powder comprises dissolving or dispersing silicon carbide powder, an organic substance or carbon powder comprising at least one or more carbon sources, and optionally a nitrogen source in a solvent. Thus, a slurry-like mixed powder is produced, and pores can be uniformly dispersed in the green body by sufficiently stirring and mixing when dissolving and dispersing in a solvent.

【0027】炭化ケイ素粉末からスラリー状の混合粉体
を製造する工程において、前記炭化ケイ素粉末と共に用
いられる炭素源からなる有機物質としては、加熱により
炭素を生成する、有機化合物が挙げられる。炭素源から
なる有機物質は、単独で用いてもよく、複数種を併用し
てもよく、さらに、後述する炭素粉末と併用して用いて
もよい。
In the step of producing a slurry-like mixed powder from silicon carbide powder, examples of the organic substance comprising a carbon source used together with the silicon carbide powder include an organic compound which generates carbon by heating. The organic substance composed of a carbon source may be used alone, or two or more kinds may be used in combination. Further, it may be used in combination with a carbon powder described later.

【0028】加熱により炭素を生成する有機化合物とし
ては、残炭率の高いコールタールピッチ、ピッチター
ル、フェノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、フェ
ノキシ樹脂やグルコース等の単糖類、蔗糖等の少糖類、
セルロース、デンプン等の多糖類などの等の各種糖類が
挙げられる。これらは炭化ケイ素粉末と均質に混合する
という目的から、常温で液状のもの、溶媒に溶解するも
の、熱可塑性或いは熱融解性のように加熱することによ
り軟化するもの或いは液状となるものが好適に用いられ
るが、なかでも、得られる成形体の強度が高いフェノー
ル樹脂、特に、レゾール型フェノール樹脂が好適であ
る。
Examples of the organic compound which forms carbon by heating include coal tar pitch, pitch tar, phenol resin, furan resin, epoxy resin, phenoxy resin, monosaccharides such as glucose, oligosaccharides such as sucrose, etc.
Various sugars such as polysaccharides such as cellulose and starch are exemplified. These are preferably those that are liquid at room temperature, those that dissolve in a solvent, those that are softened by heating such as thermoplastic or heat-meltable, or those that become liquid, for the purpose of being homogeneously mixed with silicon carbide powder. Among them, a phenol resin having high strength of the obtained molded body, particularly a resol-type phenol resin is preferable.

【0029】炭化ケイ素粉末からスラリー状の混合粉体
を製造する工程において、前記炭化ケイ素粉末と共に用
いられる炭素粉末としては、カーボンブラック、アセチ
レンブラック等の熱分解カーボン、黒鉛、活性炭、及び
水分散性カーボンが挙げられれ、カーボンブラックが特
に好ましい。
In the step of producing a slurry-like mixed powder from silicon carbide powder, the carbon powder used together with the silicon carbide powder includes pyrolytic carbon such as carbon black and acetylene black, graphite, activated carbon, and water dispersible powder. Carbon is mentioned, and carbon black is particularly preferred.

【0030】炭化ケイ素粉末からスラリー状の混合粉体
を製造する工程(以下、適宜、スラリー調製工程と称す
る)において、炭化ケイ素粉末と、炭素源からなる有機
物質又は炭素粉末とを溶媒中に溶解、分散して、スラリ
ー状の混合粉体を製造するにあたって用いる溶媒として
は、水でもよいが、例えば加熱により炭素を生成する好
適な有機化合物であるフェノール樹脂に対しては、エチ
ルアルコール等の低級アルコール類やエチルエーテル、
アセトン等が好ましいものとして挙げられる。このスラ
リー調製工程で用いられる炭素源からなる有機物質、炭
素粉末、及び溶媒についても不純物の含有量が低いもの
を使用することが好ましいことはいうまでもない。
In a step of producing a slurry-like mixed powder from silicon carbide powder (hereinafter, appropriately referred to as a slurry preparation step), silicon carbide powder and an organic substance or carbon powder comprising a carbon source are dissolved in a solvent. Water may be used as a solvent to be dispersed and used for producing a slurry-like mixed powder, but for example, for a phenol resin which is a suitable organic compound that generates carbon by heating, a lower-grade solvent such as ethyl alcohol is used. Alcohols and ethyl ether,
Acetone is preferred. It goes without saying that it is preferable to use an organic substance composed of a carbon source, a carbon powder, and a solvent having a low impurity content, which are used in the slurry preparation step.

【0031】炭化ケイ素粉末等を用いてスラリー調製工
程においては、粉末の分散安定性向上の目的で、有機バ
インダーを添加してもよい。有機バインダーとしては、
解膠剤、粉体結合材等が挙げられ、解膠剤としては、導
電性を付与する効果をさらに上げる点で窒素系の化合物
が好ましく、例えば、アンモニア、ポリアクリル酸アン
モニウム塩等が好適に用いられる。粉体結合材として
は、ポリビニルアルコール、ウレタン樹脂(例えば水溶
性ポリウレタン)等が好適に用いられる。また、その
他、消泡剤を添加してもよい。消包剤としては、シリコ
ーン消泡剤等が挙げられる。
In the slurry preparation step using silicon carbide powder or the like, an organic binder may be added for the purpose of improving the dispersion stability of the powder. As an organic binder,
Peptizers, powder binders, and the like, and as the deflocculant, a nitrogen-based compound is preferable in terms of further increasing the effect of imparting conductivity; for example, ammonia and ammonium polyacrylate are preferably used. Used. As the powder binder, polyvinyl alcohol, urethane resin (for example, water-soluble polyurethane) or the like is preferably used. In addition, an antifoaming agent may be added. Examples of the antifoaming agent include a silicone antifoaming agent.

【0032】炭化ケイ素粉末と混合される炭素源からな
る有機物質の添加量は、炭素量として、10%〜50%
が好ましく、さらに好ましくは15%〜40%である。
10%未満であるとグリーン体から炭化ケイ素焼結体を
製造する工程でシリコンを浸透させSiCに転化させる
際、炭素が不足し、反応に預からないSiが気孔内に5
%以上残ることになるため導電性が得られ難くなる。ま
た、50%を超えるとスラリーのチクソトロピックが大
きくなり易く、成形性が劣る傾向があり、実用上実施で
きないことがある。
The amount of the organic substance composed of a carbon source mixed with the silicon carbide powder is 10% to 50% as the amount of carbon.
Is more preferable, and more preferably 15% to 40%.
When the content is less than 10%, when silicon is infiltrated and converted into SiC in a process of manufacturing a silicon carbide sintered body from a green body, carbon is insufficient, and Si which cannot be deposited in the reaction contains 5% in the pores.
% Or more, it becomes difficult to obtain conductivity. On the other hand, if it exceeds 50%, the thixotropy of the slurry tends to be large, and the moldability tends to be inferior.

【0033】本発明において、各工程の攪拌混合は、公
知の攪拌混合手段、例えば、ミキサー、遊星ボールミル
などによって行うことができる。攪拌混合は、10〜3
0時間、特に、16〜24時間にわたって行うことが好
ましい。
In the present invention, the stirring and mixing in each step can be performed by a known stirring and mixing means, for example, a mixer, a planetary ball mill or the like. Stir and mix 10-3
It is preferably carried out for 0 hour, especially for 16 to 24 hours.

【0034】スラリー状の混合粉体からグリーン体を製
造する工程について詳しく説明する。スラリー状の混合
粉体を型に流し込み成形するには、一般的に鋳込み成形
が好適に用いられる。スラリー状の混合粉体を鋳込み成
形時の成形型に流し込み、放置、脱型した後、40〜6
0℃の温度条件下で加熱乾燥又は自然乾燥して溶媒を除
去することにより、規定寸法のグリーン体を得ることが
できる。通常、加熱乾燥が好ましく、乾燥は50℃〜8
0℃程度で10〜30時間行う。なお、引き続き金属シ
リコンを浸透させる工程に付す前にこのグリーン体を温
度条件1200〜2400℃、保持時間10〜120分
間程度、仮焼きして、仮焼グリーン体とすることもでき
る。引く続く工程の金属シリコンの浸透性の観点から
は、仮焼きグリーン体とすることが好ましいが、目的と
する焼結体が体積の小さい、機械器具部品などであれ
ば、必ずしも仮焼工程を要しない。放電加工等により切
断して用いる如き大きな体積の焼結体を製造する場合に
は仮焼きを行うことが製造効率上好ましく、これは、仮
焼工程において、グリーン体の空隙内に残存する溶媒が
完全に除去され、金属シリコンの毛細管現象による浸透
性が向上し、大きな面積のグリーン体内の空隙を短時間
で金属シリコンが充填しうるためと考えられる。
The step of producing a green body from the slurry-like mixed powder will be described in detail. In order to cast the slurry-like mixed powder into a mold, generally, casting is suitably used. The slurry-like mixed powder is poured into a mold at the time of casting, left to stand, and then demolded.
By removing the solvent by heating or air drying under a temperature condition of 0 ° C., a green body having a specified size can be obtained. Usually, heat drying is preferable, and drying is performed at 50 ° C to 8 ° C.
Perform at about 0 ° C. for 10 to 30 hours. The green body may be calcined at a temperature condition of 1200 to 2400 ° C. for a holding time of about 10 to 120 minutes to obtain a calcined green body before the metal silicon is continuously infiltrated. From the viewpoint of the permeability of metallic silicon in the subsequent process, it is preferable to use a calcined green body. However, if the target sintered body has a small volume and is a machine tool part, a calcining step is not necessarily required. do not do. In the case of producing a large-volume sintered body that is cut and used by electric discharge machining or the like, it is preferable to perform calcination from the viewpoint of production efficiency. In the calcination step, the solvent remaining in the voids of the green body is preferably used. This is considered to be because the metal silicon is completely removed, the permeability of the metal silicon by the capillary action is improved, and the voids in the green body having a large area can be filled with the metal silicon in a short time.

【0035】グリーン体(仮焼グリーン体を含む)から
炭化ケイ素焼結体を製造する工程についてさらに詳しく
説明する。前記のごとくして得られたグリーン体に金属
シリコンを浸透させて、該シリコンとグリーン体中に存
在する遊離炭素とを反応させることにより生成した炭化
ケイ素でグリーン体中の気孔を埋めて高密度の炭化ケイ
素焼結体が得られるが、まず、真空雰囲気又は不活性ガ
ス雰囲気下、1450〜1700℃に加熱・溶融した金
属シリコンをグリーン体中の気孔に浸透させる工程を行
う。図1は、本発明の製造方法において、溶融した金属
シリコンをグリーン体中の気孔に浸透させる工程を実施
した状態の例を示す模式図である。図1に示すように、
金属シリコン14のグリーン体12中への浸透は、炭素
繊維集合体18を介して行う。炭素繊維集合体18の一
端をグリーン体10に接触させ、炭素繊維集合体18の
他端を、1450〜1700℃に加熱・溶融した金属シ
リコン14を満たした容器16中に少なくともグリーン
体10下端部を金属シリコン14に浸漬させると、液状
の金属シリコン14が毛細管現象により炭素繊維集合体
18の空隙中に浸透し、さらに、これを介しグリーン体
10中の気孔に徐々に浸透する。所定時間その状態を保
持して金属シリコン14をグリーン体10内の空隙に浸
透させる。グリーン体10中に浸透したシリコン14
は、グリーン10体中の遊離炭素と反応して炭化ケイ素
が生成し、この炭化ケイ素がグリーン体中の気孔を充填
するため、高密度の炭化ケイ素焼結体が得られる。シリ
コンと遊離炭素との反応は、炭化ケイ素粉末を製造する
工程で示したように1420〜2000℃程度の温度範
囲で起こるので、1450〜1700℃迄加熱された溶
融高純度金属シリコンがグリーン体中に浸透した段階
で、特別の操作を行うことなく、遊離炭素との反応が進
行する。
The step of producing a silicon carbide sintered body from a green body (including a calcined green body) will be described in more detail. The green body obtained as described above is impregnated with metallic silicon, and the silicon and silicon carbide generated by reacting the silicon with the free carbon present in the green body fill the pores in the green body with a high density. First, a step of infiltrating metal silicon heated and melted at 1450 to 1700 ° C. into pores in the green body in a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere is performed. FIG. 1 is a schematic view showing an example of a state in which a step of infiltrating molten metal silicon into pores in a green body is performed in a manufacturing method of the present invention. As shown in FIG.
The permeation of the metallic silicon 14 into the green body 12 is performed via the carbon fiber aggregate 18. One end of the carbon fiber assembly 18 is brought into contact with the green body 10, and the other end of the carbon fiber assembly 18 is placed at least at the lower end of the green body 10 in a container 16 filled with metallic silicon 14 heated and melted at 1450 to 1700 ° C. Is immersed in the metal silicon 14, the liquid metal silicon 14 penetrates into the voids of the carbon fiber aggregate 18 by capillary action, and further gradually penetrates through the pores in the green body 10. While maintaining that state for a predetermined time, the metal silicon 14 penetrates into the voids in the green body 10. Silicon 14 permeated into green body 10
Reacts with free carbon in the green body 10 to generate silicon carbide, and the silicon carbide fills pores in the green body, so that a high-density silicon carbide sintered body can be obtained. Since the reaction between silicon and free carbon occurs in a temperature range of about 1420 to 2000 ° C. as shown in the process of manufacturing silicon carbide powder, molten high-purity metallic silicon heated to 1450 to 1700 ° C. is contained in the green body. At the stage of infiltration into the carbon, the reaction with free carbon proceeds without any special operation.

【0036】また、反応装置を図3に示すように炭素繊
維集合体18が貫通する開口部を設けた遮蔽壁20によ
り二室に分離する態様をとることもできる。遮蔽壁20
を設けることにより、製造する炭化ケイ素焼結体に対す
る蒸発金属シリコンの影響をさらに低下させることがで
きる。
Further, as shown in FIG. 3, the reactor may be separated into two chambers by a shielding wall 20 provided with an opening through which the carbon fiber aggregate 18 penetrates. Shielding wall 20
Is provided, the influence of the evaporated metal silicon on the silicon carbide sintered body to be manufactured can be further reduced.

【0037】高純度金属シリコンは、1450〜170
0℃迄、好ましくは、1550〜1650℃迄加熱して
溶融させるが、この溶融温度が1450℃未満では高純
度金属シリコンの粘性が上昇するため毛細管現象により
グリーン体に浸透しなくなり、また1700℃を超える
と蒸発が著しくなり炉体等に損傷を与えてしまう。ここ
で、溶融金属シリコンの浸透を持続させ、炭化ケイ素の
生成反応を速やかに生起させるため、炉内雰囲気温度も
1450〜1700℃の範囲内にあることが好ましい。
炭素繊維集合体を溶融金属シリコン中に浸漬してグリー
ン体へ金属シリコンを供給する時間は、炭素繊維集合体
の長さ、直径、炭素繊維集合体を構成する炭化繊維の長
さ、繊維径、さらに、グリ−ン体の空隙の大きさ、空隙
の総容量により適宜決定するが、一般的には、20分間
〜3時間程度である。
High-purity metallic silicon is 1450-170
Melting is performed by heating to 0 ° C., preferably 1550 to 1650 ° C. If the melting temperature is lower than 1450 ° C., the viscosity of the high-purity metallic silicon increases, so that the high-purity metallic silicon does not penetrate into the green body due to the capillary phenomenon. If it exceeds 300, evaporation will be remarkable and the furnace body will be damaged. Here, the furnace atmosphere temperature is preferably in the range of 1450 to 1700 ° C. in order to maintain the infiltration of the molten metal silicon and promptly generate the silicon carbide generation reaction.
The time to supply the metallic silicon to the green body by immersing the carbon fiber aggregate in the molten metal silicon is the length, diameter, length of the carbon fibers constituting the carbon fiber aggregate, fiber diameter, Further, it is appropriately determined according to the size of the voids in the green body and the total volume of the voids, but is generally about 20 minutes to 3 hours.

【0038】高純度金属シリコンとしては、粉末、顆
粒、塊状の金属シリコンが等が挙げられるが、溶融しや
すいという観点から、粒径2〜5mmの塊状の金属シリ
コンが好適に用いられる。本発明において、高純度金属
シリコンにおける高純度とは、不純物の含有量が1pp
m未満のものを意味する。
Examples of the high-purity metallic silicon include powdered, granular, and massive metallic silicon, and from the viewpoint of easy melting, massive metallic silicon having a particle size of 2 to 5 mm is preferably used. In the present invention, high purity in high purity metal silicon means that the content of impurities is 1 pp.
means less than m.

【0039】金属シリコンの浸透に使用される炭素繊維
集合体は、毛細管現象により溶融金属シリコンが浸透し
うる微細な空隙を炭素繊維間に形成しうるものであれば
特に制限はなく、炭素繊維が縒りコードのように束状或
いは紐状に集合したもの、炭素繊維がランダムに塊状に
集合したものを細長く成形したもの、不織布の如く繊維
同士が絡み合ってシート状に集合したもの等を挙げるこ
とができる。集合体を形成する炭素繊維にも特に制限は
なく、原料としてはポリアクリロニトリル(PAN)
系、レーヨン系、ピッチ系のいずれでもよく、サイズも
任意であり、集合体の形成しやすさや、形成される空隙
のサイズを考慮して適宜選択すればよい。好適な炭素繊
維集合体としては、1,500〜12,000デニール
(167〜1,335tex)程度のストランドを2〜
3本、撚数85〜220(回/m)の条件で撚り合わせ
たヤーン、かさ密度0.01〜0.5g/cm3 、見か
け厚さ1.0〜15.0mm程度のフェルト状炭素繊維
集合体を幅2〜8mm程度に切断して形成した紐状体等
が挙げられる。これらは、例えば、クレカスライバー/
ヤーン、クレカフェルト(いずれも呉羽化学社製の商品
名)等として入手可能である。炭素繊維集合体浸透中の
不純物の混入を防止するため、ここで用いる炭素繊維も
不純物を極力含まないものであることが好ましい。
The carbon fiber aggregate used for infiltrating metallic silicon is not particularly limited as long as fine voids through which molten metallic silicon can penetrate can be formed between carbon fibers by capillary action. Examples include bundled or cord-like aggregates such as twisted cords, elongated ones of randomly aggregated carbon fibers, and sheet-like aggregates of fibers entangled like non-woven fabric. it can. There is no particular limitation on the carbon fibers forming the aggregate, and the raw material is polyacrylonitrile (PAN).
System, rayon system, or pitch system, and the size is arbitrary. The size may be appropriately selected in consideration of the ease of forming the aggregate and the size of the formed void. As a preferable carbon fiber aggregate, a strand of about 1,500 to 12,000 denier (167 to 1,335 tex) is used for 2 to 2 strands.
3 yarns twisted under the conditions of a twist number of 85 to 220 (times / m), felt-like carbon fibers having a bulk density of 0.01 to 0.5 g / cm 3 and an apparent thickness of about 1.0 to 15.0 mm A string-shaped body formed by cutting the aggregate to a width of about 2 to 8 mm is exemplified. These are, for example, Crecus Liver /
It is available as yarn, Crecafelt (all trade names made by Kureha Chemical Co., Ltd.) and the like. In order to prevent impurities from being mixed during the permeation of the carbon fiber aggregate, it is preferable that the carbon fibers used here also contain as little impurities as possible.

【0040】繊維集合体をグリーン体に接触させる位置
は任意であり、グリーン体の形状により選択することが
でき、例えば、円筒状のグリーン体の場合、接触位置は
円筒の端面であっても側面であつてもよく、また、側面
の端部であっても、中央部であってもよいが、浸透効率
の観点からは、側面に接触させることが好ましい。ま
た。接触方法としては、集合体端部を単にグリーン体の
表面に接触させる方法、接触させた繊維集合体端部を別
の緻密体、例えば、黒鉛ブロック等でグリーン体表面に
押圧する方法、さらに、紐状の炭素繊維集合体を巻き付
けて接触させる方法等が挙げられるが、接触させた繊維
集合体端部をグリーン体表面に押圧する方法や紐状の炭
素繊維集合体を巻き付けて接触させる方法が浸透効率の
観点から好ましい態様である。
The position where the fiber assembly is brought into contact with the green body is arbitrary, and can be selected according to the shape of the green body. For example, in the case of a cylindrical green body, the contact position may be the end face of the cylinder or the side face. And it may be at the end of the side surface or at the center, but from the viewpoint of permeation efficiency, it is preferable to make contact with the side surface. Also. As a contact method, a method of simply contacting the end of the aggregate to the surface of the green body, another dense body of the contacted fiber aggregate, for example, a method of pressing against the surface of the green body with a graphite block or the like, Examples include a method of winding a string-like carbon fiber aggregate to make contact therewith, and a method of pressing an end portion of the contacted fiber aggregate to the surface of the green body and a method of winding a string-like carbon fiber aggregate to make contact therewith. This is a preferred embodiment from the viewpoint of permeation efficiency.

【0041】上記のように炭素繊維集合体を介すること
により、蒸発したシリコンの影響をほとんど受けること
なく、金属シリコンがグリ−ン体中に均一速度で浸透す
るため、グリ−ン体に均一に分散する遊離炭素と該シリ
コンとが徐々に反応して、生成した炭化ケイ素がグリー
ン体中の気孔を埋めることにより、高密度で且つ高強度
であり、均一な炭化ケイ素焼結体が得られる。以上の製
造方法により得られた炭化ケイ素焼結体は、十分に高密
度化されており、密度は2.9g/cm3 以上である。
By passing through the carbon fiber aggregate as described above, the metallic silicon penetrates into the green body at a uniform speed without being substantially affected by the evaporated silicon. The dispersed free carbon and the silicon gradually react with each other, and the generated silicon carbide fills the pores in the green body, whereby a high-density, high-strength, uniform silicon carbide sintered body can be obtained. The silicon carbide sintered body obtained by the above manufacturing method is sufficiently densified, and has a density of 2.9 g / cm 3 or more.

【0042】本発明の製造方法により得られる炭化ケイ
素焼結体の不純物元素の総含有量は、10ppm以下、
好ましくは5ppm以下であるが、半導体工業分野への
適用の観点からは、これらの化学的な分析による不純物
含有量は参考値としての意味を有するに過ぎない。実用
的には、不純物が均一に分布しているか、局所的に偏在
しているかによっても、評価が異なってくる。従って、
当業者は一般的に実用装置を用いて所定の加熱条件のも
とで不純物がどの程度炭化ケイ素焼結体を汚染するかを
種々の手段により評価している。本発明の製造方法によ
れば、炭化ケイ素焼結体に含まれる不純物元素の総含有
量を10ppm以下にすることができる。なお、ここで
不純物元素とは、1989年IUPAC無機化学命名法
改訂版の周期律表における1族から16族元素に属し、
且つ、原子番号3以上であり、原子番号6〜8及び同1
4の元素を除く元素をいう。
The total content of impurity elements in the silicon carbide sintered body obtained by the production method of the present invention is 10 ppm or less,
The content is preferably 5 ppm or less, but from the viewpoint of application to the semiconductor industry, the content of impurities by these chemical analyzes has only a meaning as a reference value. Practically, the evaluation differs depending on whether the impurities are uniformly distributed or locally unevenly distributed. Therefore,
Those skilled in the art generally evaluate the extent to which impurities contaminate the silicon carbide sintered body under predetermined heating conditions using various practical devices by various means. According to the production method of the present invention, the total content of impurity elements contained in the silicon carbide sintered body can be reduced to 10 ppm or less. Here, the impurity element belongs to a group 1 to group 16 element in the periodic table of the revised edition of the 1989 IUPAC inorganic chemical nomenclature,
And atomic number 3 or more, and atomic numbers 6 to 8 and 1
Refers to elements other than element 4.

【0043】上記の如き本発明の方法により得られた炭
化ケイ素焼結体は、使用目的に応じて、加工、研磨、洗
浄等の処理が行なわれる。本発明の製造方法で得られた
炭化ケイ素焼結体は、高強度で均一な特性を有し、導電
率のばらつきが少ないため、半導体製造部品、電子情報
機器用部品等の使用に好適に供することができる。
The silicon carbide sintered body obtained by the method of the present invention as described above is subjected to processing such as processing, polishing, and washing according to the purpose of use. The silicon carbide sintered body obtained by the production method of the present invention has high strength and uniform characteristics, and has a small variation in electric conductivity. Therefore, the silicon carbide sintered body is suitably used for semiconductor production parts, electronic information equipment parts, and the like. be able to.

【0044】本発明の製造方法において、前記加熱条件
を満たしうるものであれば、特に製造装置等に制限はな
く、特段の装置を付加することなく、汎用の加熱炉や反
応装置を適宜選択して使用することができる。
In the production method of the present invention, as long as the heating conditions can be satisfied, there is no particular limitation on the production apparatus and the like, and a general-purpose heating furnace or reaction apparatus can be appropriately selected without adding any special apparatus. Can be used.

【0045】[0045]

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
するが、本発明の主旨を超えない限り本実施例に限定さ
れるものではない。 (実施例1)炭化ケイ素粉末として、中心粒径1.1μ
mの高純度炭化ケイ素粉末(特開平9−48605号に
記載の製造方法に準じて製造された不純物含有量5pp
m以下の炭化珪素:1.5重量%のシリカを含有)85
0g、炭素粉末としてカーボンブラック(HTC−S
L:新日化社製)150g、窒素源としてヘキサメチレ
ンテトラミン5g、解膠剤としてポリアクリル酸アンモ
ニウム9gとを溶解した水500gに入れ、16時間ボ
ールミルにて分散混合した後、粉体結合材として水溶性
ポリウレタン(三洋化成製「ユーコート」)30gと、
シリコーン消泡剤(信越化学(株)製「KM72A」)
10gを添加し、さらに10分間ボールミルで分散混合
し、粘度1.7ポイズのスラリ−状の混合粉体を製造し
た。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but is not limited to the examples unless it exceeds the gist of the present invention. (Example 1) As silicon carbide powder, a central particle diameter of 1.1 µm
m high-purity silicon carbide powder (impurity content 5 pp manufactured according to the manufacturing method described in JP-A-9-48605).
m or less of silicon carbide: containing 1.5% by weight of silica) 85
0g, carbon black (HTC-S
L: manufactured by Shinnichi Kagaku Co., Ltd.) 150 g, 5 g of hexamethylenetetramine as a nitrogen source, and 500 g of water in which 9 g of polyammonium ammonium acrylate was dissolved, and dispersed and mixed in a ball mill for 16 hours. 30 g of water-soluble polyurethane ("Yukote" manufactured by Sanyo Chemical) as
Silicone defoamer (“KM72A” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
10 g was added, and the mixture was further dispersed and mixed by a ball mill for 10 minutes to produce a slurry-like mixed powder having a viscosity of 1.7 poise.

【0046】このスラリ−状の混合粉体を長さ150m
m、直径10mmの円筒形石膏モールドに鋳込み、12
時間50℃で乾燥後、真空雰囲気下、1600℃で仮焼
した。昇温速度は800℃までは1℃/min、160
0℃までは5℃/minとし、保持時間は10分間とし
た。
The slurry-like mixed powder is 150 m long.
m, cast into a cylindrical plaster mold with a diameter of 10 mm, 12
After drying at 50 ° C. for a time, it was calcined at 1600 ° C. in a vacuum atmosphere. The heating rate is 1 ° C./min up to 800 ° C., 160
The temperature was set to 5 ° C./min up to 0 ° C., and the holding time was set to 10 minutes.

【0047】得られた仮焼体を以下の方法によりアルキ
メデス法によるかさ密度、気孔率、3点曲げ試験による
曲げ強度の測定を行ったところ、かさ密度:1.83、
気孔率:34.3%、曲げ強度:13.3MPaであっ
た。次にグリーン体10を図1に示すように配置し、径
5mmのコード状炭素繊維集合体(蒸着用カーボンコー
ド、日新EM社製)18の一端をグリーン体10表面に
巻き付け、内径200mm、高さ200mmの黒鉛製の
るつぼ16内に配置した。内径60mm、高さ50mm
の黒鉛製のるつぼ17内に高純度金属シリコン粉末(粒
子径2〜5μm、高純度化学研究所製)を入れ、該容器
17中に前記カーボンコード18の他端をシリコン粉末
に触れるように挿入した。次いで、アルゴン雰囲気下で
1580℃まで昇温して30分間保持し、金属シリコン
粉末を溶融させ、毛細管現象により炭素繊維集合体18
を介してグリーン体10中に浸透した溶融金属シリコン
14とグリーン体の遊離炭素とを反応させて反応焼結さ
せ、炭化ケイ素焼結体を得た。
The calcined body was measured for bulk density, porosity and bending strength by a three-point bending test according to the Archimedes' method by the following method.
The porosity was 34.3% and the bending strength was 13.3 MPa. Next, the green body 10 was arranged as shown in FIG. It was arranged in a crucible 16 made of graphite having a height of 200 mm. Inner diameter 60mm, height 50mm
A high-purity metallic silicon powder (particle size: 2 to 5 μm, manufactured by High-Purity Chemical Laboratory) is placed in a graphite crucible 17 and the other end of the carbon cord 18 is inserted into the container 17 so as to touch the silicon powder. did. Then, the temperature was raised to 1580 ° C. in an argon atmosphere and the temperature was maintained for 30 minutes to melt the metal silicon powder, and the carbon fiber aggregate 18 was formed by capillary action.
Then, the molten metal silicon 14 permeated into the green body 10 through the green body and the free carbon of the green body were reacted and sintered by reaction to obtain a silicon carbide sintered body.

【0048】(実施例2)炭化ケイ素粉末を850gか
ら800g、カーボンブラックを150gから100g
に変えて粘度1ポイズのスラリーを得てそれを用いた以
外は実施例1と同様にして実施例2の炭化ケイ素焼結体
を製造した。
Example 2 850 to 800 g of silicon carbide powder and 150 to 100 g of carbon black
A silicon carbide sintered body of Example 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that a slurry having a viscosity of 1 poise was obtained and used.

【0049】(比較例1)コード状炭素繊維集合体18
を用いず、図2に示す装置を用いてグリーン体10をク
リップ12で把持し、加熱、溶融した金属シリコン14
を満たした容器16に、少なくともグリーン体10下端
部が金属シリコン14に浸漬するように上部から下ろ
し、30分間その状態を保持して金属シリコン14をグ
リーン体10中に浸透させた以外は、実施例1と同様に
して比較例1の炭化ケイ素焼結体を製造した。
(Comparative Example 1) Cord-like carbon fiber aggregate 18
Using the apparatus shown in FIG. 2, the green body 10 is gripped with the clip 12 and heated and melted.
Except that at least the lower end of the green body 10 was lowered from the top so as to be immersed in the metal silicon 14, and kept in that state for 30 minutes to allow the metal silicon 14 to permeate the green body 10. A silicon carbide sintered body of Comparative Example 1 was manufactured in the same manner as in Example 1.

【0050】<評価>得られた実施例1、2及び比較例
1の炭化ケイ素焼結体について、それぞれ下記に示すア
ルキメデス法によるかさ密度、気孔率の測定、3点曲げ
試験による曲げ強度の測定及び抵抗値のばらつきの測定
を行った。
<Evaluation> The obtained silicon carbide sintered bodies of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were each measured for bulk density and porosity by the Archimedes method shown below, and for bending strength by a three-point bending test. And measurement of the variation in the resistance value.

【0051】(アルキメデス法による密度、気孔率の測
定法)炭化ケイ素焼結体の密度、気孔率の測定は、JI
S R1634に従って行った。結果を表1に示す。
(Method for Measuring Density and Porosity by Archimedes Method)
Performed according to SR1634. Table 1 shows the results.

【0052】(3点曲げ試験)炭化ケイ素焼結体の3点
曲げ試験は、JIS R1601に従って行った。但
し、サンプル長さは60mm、スパンは50mmとし
た。結果を表1に示す。
(Three-point bending test) The three-point bending test of the silicon carbide sintered body was performed according to JIS R1601. However, the sample length was 60 mm and the span was 50 mm. Table 1 shows the results.

【0053】[0053]

【表1】 [Table 1]

【0054】表1より、実施例1及び2の炭化ケイ素焼
結体は、比較例1の焼結体との対比において、同じ材料
を用いたにも係わらず、かさ密度、大きな差はないもの
の、気孔率がやや低く、曲げ強度に優れていることがわ
かった。また、比較例1の焼結体には、表面に析出した
金属シリコンに起因する金属光沢を有する被膜の形成が
見られたが、実施例の焼結体はいずれも均一で外観上優
れた表面状態であった。
From Table 1, it can be seen that the silicon carbide sintered bodies of Examples 1 and 2 have the same bulk density and no large difference in comparison with the sintered body of Comparative Example 1 even though the same material is used. It was found that the porosity was rather low and the bending strength was excellent. In the sintered body of Comparative Example 1, the formation of a film having a metallic luster due to the metallic silicon deposited on the surface was observed, but the sintered bodies of Examples were all uniform and had excellent surface appearance. Condition.

【0055】(抵抗値のばらつきの測定法)炭化ケイ素
焼結体の長さは60mm、幅15mm、厚さ3mmのサ
ンプルを準備し、長さ方向に10mmおきに測定点を定
め、5か所の体積抵抗率を三菱化学社製「ロレスターA
P」を用いて4端子4探針法により測定した。測定結果
とそれらのデータの標準偏差を求めた結果を下記表2に
示す。
(Measurement Method of Resistance Variation) A sample having a length of 60 mm, a width of 15 mm, and a thickness of 3 mm was prepared in a silicon carbide sintered body, and measurement points were set at 10 mm intervals in the length direction, and 5 points were determined. Volume resistivity of "Lorester A" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
P "was measured by a four-terminal four-probe method. Table 2 below shows the measurement results and the results of calculating the standard deviation of the data.

【0056】[0056]

【表2】 [Table 2]

【0057】表2より、実施例の炭化ケイ素焼結体は、
体積抵抗率の測定場所によるばらつきが少なく、均一な
導電性を有しているいることがわかった。一方、比較例
1の焼結体は、同じ材料を用いたにも係わらず、測定場
所による体積抵抗率のばらつきが大きいことがわかっ
た。
As shown in Table 2, the silicon carbide sintered body of the example is
It was found that there was little variation in the volume resistivity depending on the measurement location, and that it had uniform conductivity. On the other hand, the sintered body of Comparative Example 1 was found to have a large variation in volume resistivity depending on the measurement location, even though the same material was used.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上により、本発明によれば、複雑な装
置を必要とせず、外観に優れた表面状態を有し、高純
度、高密度、高強度で均一な特性を有し、且つ、導電率
のばらつきが少ない炭化ケイ素焼結体の製造方法を提供
することができる。
As described above, according to the present invention, a complicated device is not required, the surface condition is excellent in appearance, high purity, high density, high strength and uniform characteristics are obtained. A method for producing a silicon carbide sintered body with less variation in conductivity can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の製造方法における金属シリコンを炭
素繊維重合体を介してグリーン体中の気孔に浸透させる
工程の一態様を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic view showing one embodiment of a step of infiltrating metal silicon into pores in a green body via a carbon fiber polymer in a production method of the present invention.

【図2】 従来の反応焼結法における金属シリコンをグ
リーン体中の気孔に浸透させる工程の一態様を示す模式
図である。
FIG. 2 is a schematic view showing one embodiment of a step of infiltrating metal silicon into pores in a green body in a conventional reaction sintering method.

【図3】 金属シリコンを炭素繊維重合体を介してグリ
ーン体中の気孔に浸透させる工程を二室の反応炉を用い
て実施する態様を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an embodiment in which the step of infiltrating metallic silicon into pores in a green body via a carbon fiber polymer is performed using a two-chamber reaction furnace.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 グリーン体 14 溶融した金属シリコン 16 金属シリコン容器(黒鉛るつぼ) 18 炭素繊維集合体 Reference Signs List 10 green body 14 molten metal silicon 16 metal silicon container (graphite crucible) 18 carbon fiber aggregate

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭化ケイ素粉末と、少なくとも1種の炭
素源からなる有機物質又は炭素粉末と、少なくとも1種
の窒素源と、を溶媒中で溶解、分散して、スラリー状の
混合粉体を製造する工程と、 該スラリー状の混合粉体を成形型に流し込み、乾燥し
て、グリーン体を製造する工程と、 真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気下、炭素繊維集合体の
一端を該グリーン体に接触させ、炭素繊維集合体の他端
を、1450〜1700℃に加熱・溶融した金属シリコ
ン中に浸漬させて、毛細管現象により炭素繊維集合体を
介し金属シリコンをグリーン体中の気孔に浸透させる工
程と、 該浸透させたシリコンと、グリーン体中の遊離炭素と、
を反応せしめて炭化ケイ素を生成させてグリーン体中の
気孔を埋める工程と、 を有することを特徴とする炭化ケイ素焼結体の製造方
法。
1. A slurry-like mixed powder is obtained by dissolving and dispersing a silicon carbide powder, an organic substance or carbon powder comprising at least one carbon source, and at least one nitrogen source in a solvent. A step of producing, a step of pouring the slurry-like mixed powder into a molding die and drying to produce a green body; and a step of forming one end of a carbon fiber aggregate into the green body under a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere. Contacting, immersing the other end of the carbon fiber aggregate in metallic silicon heated and melted at 1450-1700 ° C., and infiltrating metallic silicon into pores in the green body via the carbon fiber aggregate by capillary action. And the infiltrated silicon, free carbon in the green body,
Reacting to produce silicon carbide to fill pores in the green body, and a method for producing a silicon carbide sintered body.
【請求項2】 少なくとも1種のケイ素化合物を含むケ
イ素源と、少なくとも1種の加熱により炭素を生成する
有機化合物を含む炭素源と、少なくとも1種の窒素化合
物を含む窒素源と、重合触媒又は架橋触媒と、を溶媒中
で溶解し、乾燥した後、得られた粉末を非酸化性雰囲気
下で焼成して窒素を含有する炭化ケイ素粉末を製造する
工程と、 該窒素を含有する炭化ケイ素粉末と、少なくとも1種の
炭素源からなる有機物質又は炭素粉末と、を溶媒中で溶
解、分散して、スラリー状の混合粉体を製造する工程
と、 該スラリー状の混合粉体を成形型に流し込み、乾燥して
グリーン体を製造する工程と、 真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気下、炭素繊維集合体の
一端を該グリーン体に接触させ、炭素繊維集合体の他端
を、1450〜1700℃に加熱・溶融した金属シリコ
ン中に浸漬させて、毛細管現象により炭素繊維集合体を
介し金属シリコンをグリーン体中の気孔に浸透させる工
程と、 該浸透させたシリコンと、グリーン体中の遊離炭素と、
を反応せしめて炭化ケイ素を生成させてグリーン体中の
気孔を埋める工程と、 を有することを特徴とする炭化ケイ素焼結体の製造方
法。
2. A silicon source containing at least one silicon compound, a carbon source containing at least one organic compound that generates carbon by heating, a nitrogen source containing at least one nitrogen compound, a polymerization catalyst or A step of producing a nitrogen-containing silicon carbide powder by dissolving a cross-linking catalyst and a solvent in a solvent and drying, and then firing the obtained powder in a non-oxidizing atmosphere to produce a nitrogen-containing silicon carbide powder. And dissolving and dispersing an organic substance or carbon powder comprising at least one carbon source in a solvent to produce a slurry-like mixed powder; and forming the slurry-like mixed powder into a molding die. Pouring and drying to produce a green body; and contacting one end of the carbon fiber aggregate with the green body under a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere, and bringing the other end of the carbon fiber aggregate to 1450 to 1700 ° C. Addition A step of immersing in hot and molten metal silicon to infiltrate the metal silicon into the pores in the green body through the carbon fiber aggregate by a capillary phenomenon, and the infiltrated silicon and free carbon in the green body,
Reacting to produce silicon carbide to fill pores in the green body, and a method for producing a silicon carbide sintered body.
JP10317950A 1998-11-09 1998-11-09 Production of silicon carbide sintered compact Pending JP2000143347A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10317950A JP2000143347A (en) 1998-11-09 1998-11-09 Production of silicon carbide sintered compact

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10317950A JP2000143347A (en) 1998-11-09 1998-11-09 Production of silicon carbide sintered compact

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000143347A true JP2000143347A (en) 2000-05-23

Family

ID=18093832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10317950A Pending JP2000143347A (en) 1998-11-09 1998-11-09 Production of silicon carbide sintered compact

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000143347A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6699411B2 (en) Method for producing high purity silicon carbide sintered body
EP1103532B1 (en) Process for the production of a silicon carbide sintered body
JP4589491B2 (en) Silicon carbide powder, method for producing green body, and method for producing silicon carbide sintered body
US20060046920A1 (en) Silicon carbide sintered product and method for production thereof
JP4260629B2 (en) Method for producing sintered silicon carbide
EP1691398B1 (en) Ceramic heater unit
JP2000143359A (en) Production of silicon carbide sintered product
CA2478657A1 (en) Method of producing silicon carbide sintered body jig, and silicon carbide sintered body jig obtained by the production method
JP2008143748A (en) Silicon carbide sintered compact free from warp and method for producing the same
JP2000143347A (en) Production of silicon carbide sintered compact
JP4068825B2 (en) Method for producing sintered silicon carbide
US6387834B1 (en) Sintered silicon carbide body and method for producing the same
JP2001019548A (en) Silicon carbide sintered compact and its production
JP4361989B2 (en) Method for producing ceramic and method for producing sintered silicon carbide
JP2001019551A (en) Silicon carbide sintered compact and its production
JPH11171652A (en) Producing of silicon carbide sintered compact
JP2000091171A (en) Wafer
JP2001048651A (en) Silicon carbide sintered body and its production
JP2000109376A (en) Production of ceramic porous body
JP2000109375A (en) Ceramic porous body
JP2006248807A (en) Silicon carbide sintered compact having silicon carbide surface rich layer
JP2002128565A (en) Silicon carbide spherical body and its manufacturing method
JP2001146473A (en) Method for producing silicon carbide porous body
JP3098579B2 (en) Silicon carbide-based heat-treated members for semiconductor production
JP2000169236A (en) Forming method for ceramic sintered compact

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051027

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080226

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080425

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20081014