JP2000288916A - Jig for polishing treatment - Google Patents

Jig for polishing treatment

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JP2000288916A
JP2000288916A JP9760299A JP9760299A JP2000288916A JP 2000288916 A JP2000288916 A JP 2000288916A JP 9760299 A JP9760299 A JP 9760299A JP 9760299 A JP9760299 A JP 9760299A JP 2000288916 A JP2000288916 A JP 2000288916A
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JP
Japan
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matrix
yarn
sic
composite material
silicon
Prior art date
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JP9760299A
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Japanese (ja)
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Shigeru Hanzawa
茂 半澤
Kenji Nakano
健治 中野
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NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a jig for polishing treatment, light in weight and capable of maintaining dimension accuracy and a compressive strength necessary during polishing for a long time. SOLUTION: A jig for polishing treatment is made of an Si-SiC composite material or an CiC composite material. The Si-SiC base composite material contains silicon, silicon carbide, carbon fiber and a carbon component other than carbon fiber, and has a structure composed of a frame portion and silicon and silicon carbide phases formed around the frame portion. The SiC base composite material contains silicon carbide, carbon fiber and a carbon component other then carbon fiber, and has a structure composed of a frame portion and silicon carbide phases having a different grade of connection with carbons and formed around the frame portion.

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、厚さ一定、平行
度及び平坦度の精度の高いセラミック製品を作製するた
めの研磨装置に用いる研磨処理用治具に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing jig used for a polishing apparatus for producing a ceramic product having a constant thickness, high parallelism and high flatness.

【0002】[0002]

【従来の技術】 従来、厚さ一定、平行度及び平坦度の
精度の高いセラミック製品を作製するために、例えば、
図4に示す研磨装置20が用いられている。この研磨装
置は、回転と昇降自在の複数個のヘッド回転軸27にそ
れぞれ支持された加圧ヘッド21の下面に円形のマウン
トプレート22が固着され、これらのマウントプレート
22の下面にセラミック製品23が複数枚貼着されてい
る。また、円形の定盤26の上面には、研磨布25が貼
り付けられていて、定盤26と前記加圧ヘッド21とは
互いに独立に回転する。前記セラミック製品23は加圧
ヘッド21により所定の圧力を加えられながら、研磨布
25により研磨される。このとき、上記に用いる定盤2
6及びマウントプレート22等の研磨処理用治具は、寸
法精度が良好である鋳鉄製又はアルミナ製のものが主に
用いられてきた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to manufacture a ceramic product with high accuracy of constant thickness, parallelism and flatness, for example,
The polishing apparatus 20 shown in FIG. 4 is used. In this polishing apparatus, a circular mount plate 22 is fixed to the lower surface of a pressurizing head 21 supported on a plurality of head rotating shafts 27 that can rotate and ascend and descend, and a ceramic product 23 is mounted on the lower surface of these mount plates 22. Multiple sheets are stuck. A polishing pad 25 is attached to the upper surface of the circular platen 26, and the platen 26 and the pressure head 21 rotate independently of each other. The ceramic product 23 is polished by a polishing cloth 25 while a predetermined pressure is applied by the pressure head 21. At this time, the surface plate 2 used above
As the jigs for the polishing treatment such as 6 and the mount plate 22, those made of cast iron or alumina having good dimensional accuracy have been mainly used.

【0003】 しかしながら、上記研磨処理用治具は、
研磨熱による熱変形や研磨時における摩耗が発生するだ
けでなく、特に、アルミナ製のものを用いた場合、ハン
ドリング時に割れが発生しやすくなり、セラミック製品
23の適正な研磨面の品質と生産性を得るため、研磨処
理用治具の修正加工や交換をする必要があった。また、
これらの治具は、非常に重く、作業者の負担となってい
た。以上のことから、研磨装置の休止時間が長くなり、
セラミック製品の生産性や歩留まりが低下してしまうと
いう問題点があった。
[0003] However, the above-mentioned polishing jig includes:
In addition to thermal deformation due to polishing heat and wear during polishing, cracks are likely to occur during handling, particularly when using alumina, and the quality and productivity of the proper polished surface of the ceramic product 23 In order to obtain this, it was necessary to modify or replace the polishing jig. Also,
These jigs are very heavy and burden the operator. From the above, the downtime of the polishing device becomes longer,
There has been a problem that the productivity and yield of ceramic products are reduced.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】 本発明は、このよう
な従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、研磨時に必要な寸法精度及び
圧縮強度を長期にわたり維持するだけでなく、軽量であ
るため、セラミック製品の生産性や歩留まりを向上する
ことができる研磨処理用治具を提供するものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such problems of the related art,
The aim is to provide a polishing jig that not only maintains the dimensional accuracy and compressive strength required for polishing for a long period of time, but also can improve the productivity and yield of ceramic products because it is lightweight. Is what you do.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】 すなわち、本発明によ
れば、55〜75重量%の炭素と、1〜10重量%の珪
素と、10〜50重量%の炭化珪素とから構成され、少
なくとも炭素繊維の束と炭素繊維以外の炭素成分とを含
有するヤーンが層方向に配向しつつ三次元的に組み合わ
され、互いに分離しないように一体化されているヤーン
集合体と、このヤーン集合体中で隣り合うヤーンの間に
充填されているSi−SiC系材料からなるマトリック
スとを備え、0.05〜0.6の動摩擦係数と、0.5
〜10%に制御された気孔率とを有するSi−SiC系
複合材料からなることを特徴とする研磨処理用治具が提
供される。
That is, according to the present invention, at least carbon is composed of 55 to 75% by weight of carbon, 1 to 10% by weight of silicon, and 10 to 50% by weight of silicon carbide. A yarn aggregate containing a bundle of fibers and a carbon component other than carbon fibers is three-dimensionally combined while being oriented in the layer direction, and is integrated so as not to be separated from each other. A matrix made of a Si-SiC-based material filled between adjacent yarns, and having a dynamic friction coefficient of 0.05 to 0.6;
There is provided a polishing jig comprising a Si-SiC-based composite material having a porosity controlled to 10% to 10%.

【0006】 このとき、本発明では、マトリックス
が、ヤーンの表面に沿って生成している炭化珪素相を備
えていることが好ましく、また、マトリックスが、珪素
からなる珪素相を備え、この珪素相と前記ヤーンとの間
に前記炭化珪素相が生成していることが好ましく、更
に、マトリックスが、ヤーンから離れるのに従って、珪
素の含有比率が上昇する傾斜組成を有していることが好
ましい。
At this time, in the present invention, the matrix preferably includes a silicon carbide phase generated along the surface of the yarn, and the matrix includes a silicon phase composed of silicon, and the silicon phase It is preferable that the silicon carbide phase is formed between the yarn and the yarn, and it is preferable that the matrix has a gradient composition in which the content ratio of silicon increases as the distance from the yarn increases.

【0007】 また、本発明では、ヤーン集合体が複数
のヤーン配列体を備えており、各ヤーン配列体がそれぞ
れ複数のヤーンをほぼ並行に二次元的に配列することに
よって形成されており、ヤーン配列体が積層されること
によってヤーン集合体が構成されていることが好まし
く、また、マトリックスが、Si−SiC複合材料の中
で互いに連続することで三次元網目構造を形成している
ことが好ましい。
In the present invention, the yarn aggregate includes a plurality of yarn arrays, and each of the yarn arrays is formed by two-dimensionally arranging the plurality of yarns substantially in parallel. It is preferable that the yarn aggregate is formed by stacking the array, and that the matrix forms a three-dimensional network structure by being continuous with each other in the Si-SiC composite material. .

【0008】 また、本発明によれば、炭化珪素と炭素
繊維と炭素繊維以外の炭素成分とから構成され、骨格部
と骨格部の周囲に形成されたマトリックスとからなる構
造を有するSiC系複合材料からなる研磨処理用治具で
あって、炭化珪素の少なくとも50%がβ型であり、骨
格部が、炭素繊維と炭素繊維以外の炭素成分により形成
されており、前記骨格部の一部分には炭化珪素が存在し
ていてもよく、マトリックスが、炭化珪素により形成さ
れ、前記マトリックスと前記骨格部とが一体的に形成さ
れており、かつ、SiC系複合材料が、0.5〜5%の
気孔率と二山型の平均気孔径の分布を有することを特徴
とする研磨処理用治具が提供される。
Further, according to the present invention, a SiC-based composite material comprising silicon carbide, carbon fiber, and a carbon component other than carbon fiber, and having a structure including a skeleton and a matrix formed around the skeleton. Wherein at least 50% of the silicon carbide is β-type, the skeleton is formed of carbon fibers and carbon components other than carbon fibers, and a part of the skeleton is carbonized. Silicon may be present, the matrix is formed of silicon carbide, the matrix and the skeleton are integrally formed, and the SiC-based composite material has 0.5 to 5% of pores. The present invention provides a polishing jig characterized by having a distribution of an average pore diameter with a ratio of two peaks.

【0009】 このとき、本発明では、マトリックスが
骨格部表面に沿って形成されていることが好ましく、ま
た、マトリックスが骨格部表面から離れるに従って、珪
素の含有比率が上昇する傾斜組成を有していることが好
ましい。
At this time, in the present invention, it is preferable that the matrix is formed along the surface of the skeleton portion, and that the matrix has a gradient composition in which the silicon content increases as the matrix moves away from the surface of the skeleton portion. Is preferred.

【0010】 また、本発明では、骨格部が炭素繊維と
炭素繊維以外の炭素成分とからなるヤーンを、少なくと
も複数本ほぼ並行に二次元的に配列して作製したヤーン
配列体を、交互に直交するように必要数積層して作製さ
れたものであるヤーン集合体から構成されていることが
好ましく、また、マトリックスがSiC系複合材料の中
で互いに連続することで三次元網目構造を形成している
ことが好ましい。
Further, in the present invention, at least a plurality of yarns whose skeletons are made of carbon fibers and carbon components other than carbon fibers are two-dimensionally arranged almost in parallel, and the yarn arrays are alternately orthogonally crossed. It is preferable that the matrix is formed of a yarn aggregate that is produced by laminating the required number of layers, and that the matrix is continuous with each other in the SiC-based composite material to form a three-dimensional network structure. Is preferred.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】 本発明の研磨処理用治具は、S
i−SiC系複合材料又はSiC系複合材料により形成
されていることが主な特徴である。これにより、従来か
ら用いられている鋳鉄製又はアルミナ製の研磨処理用治
具と比較して、研磨時に必要な寸法精度(寸法誤差:±
0.2mm、平面度:0.01mm以下、平坦度[Rma
x]:3μm以下)及び圧縮強度(200MPa以上を
長期にわたり維持することができる。また、本発明の研
磨処理用治具は、Si−SiC系複合材料又はSiC系
複合材料により形成されているため、靭性が向上し、ハ
ンドリング時に生じる割れを防止することができるだけ
でなく、重量も1/2以下に軽量化することができる。
以上のことから、本発明の研磨処理用治具は、研磨処理
用治具の修正加工や交換をする必要がほとんどないた
め、セラミック製品の生産性や歩留まりを向上すること
ができる。尚、本発明の研磨処理用治具は、例えば、定
盤、マウントプレート、両面同時研磨で用いるキャリア
等であることが好ましい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The polishing jig of the present invention
The main feature is that it is formed of an i-SiC-based composite material or a SiC-based composite material. As a result, the required dimensional accuracy (dimensional error: ±
0.2 mm, flatness: 0.01 mm or less, flatness [Rma
x]: 3 μm or less and compressive strength (200 MPa or more) for a long period of time, and the jig for polishing treatment of the present invention is made of a Si—SiC composite material or a SiC composite material. In addition to improving the toughness and preventing cracking during handling, the weight can be reduced to half or less.
From the above, the polishing jig of the present invention hardly needs to modify or replace the polishing jig, so that the productivity and yield of ceramic products can be improved. Note that the polishing jig of the present invention is preferably, for example, a surface plate, a mount plate, a carrier used for simultaneous double-side polishing, and the like.

【0012】 ここで、本発明で用いる複合材料につい
て更に詳細に説明する。本発明で用いる複合材料の骨格
部を形成するC/Cコンポジットは、靭性に富み、優れ
た耐衝撃性、高硬度性、高熱伝導性と高放熱性を有する
だけでなく、軽量である。尚、上記C/Cコンポジット
は、二次元または三次元方向に配列した炭素繊維と炭素
繊維の間隙に炭素からなるマトリックスを形成してなる
素材であり、炭素繊維が10〜70%含有していれば、
残部が、窒化ホウ素、ホウ素、銅、ビスマス、チタン、
クロム、タングステン、モリブデンからなる群より選択
した1以上の物質を含有していてもよい。
Here, the composite material used in the present invention will be described in more detail. The C / C composite forming the skeleton of the composite material used in the present invention is lightweight, as well as having excellent toughness, excellent impact resistance, high hardness, high thermal conductivity and high heat dissipation. The C / C composite is a material in which a matrix of carbon is formed in a gap between carbon fibers arranged in two-dimensional or three-dimensional directions, and a carbon fiber is contained in an amount of 10 to 70%. If
The rest is boron nitride, boron, copper, bismuth, titanium,
It may contain one or more substances selected from the group consisting of chromium, tungsten, and molybdenum.

【0013】 上記C/Cコンポジットを複合材料の骨
格部として用いる場合、これらの物質が潤滑性を有する
ため、C/Cコンポジットからなる母材に含有させるこ
とにより、Si−SiC系材料又はSiC系材料が含浸
した母材の部分においても、繊維の潤滑性を維持するこ
とができ、靭性の低下を防ぐことができる。例えば、窒
化ホウ素の含有量は、C/Cコンポジットからなる母材
100重量%に対し、0.1〜40重量%であることが
好ましい。0.1重量%未満では窒化ホウ素による潤滑
性付与の効果が充分に得られず、40重量%を超える場
合は窒化ホウ素の脆さが複合材料にも現れてくるからで
ある。
When the C / C composite is used as a skeleton of a composite material, since these substances have lubricity, they are contained in a base material made of the C / C composite to form a Si—SiC-based material or a SiC-based material. Even in the part of the base material impregnated with the material, the lubricity of the fiber can be maintained, and a decrease in toughness can be prevented. For example, the content of boron nitride is preferably 0.1 to 40% by weight based on 100% by weight of the base material made of the C / C composite. If the amount is less than 0.1% by weight, the effect of imparting lubricity by boron nitride cannot be sufficiently obtained, and if it exceeds 40% by weight, the brittleness of boron nitride also appears in the composite material.

【0014】 また、複合材料の骨格部としてC/Cコ
ンポジットを用いる場合、複数のヤーン配列体を備えて
おり、各ヤーン配列体がそれぞれ複数のヤーンをほぼ平
行に二次元的に配列することによって形成されており、
各ヤーン配列体が積層されることによってヤーン集合体
が構成されていることが好ましい。これにより、複合材
料は、複数層のヤーン配列体を一方向へと向かって積層
した積層構造を有することになる。
Further, when a C / C composite is used as the skeleton of the composite material, a plurality of yarn arrays are provided, and each yarn array arranges the plurality of yarns approximately two-dimensionally substantially in parallel. Is formed,
It is preferable that a yarn aggregate is formed by laminating each yarn array. As a result, the composite material has a laminated structure in which a plurality of yarn arrays are laminated in one direction.

【0015】 更に、複合材料の骨格部としてC/Cコ
ンポジットを用いる場合は、隣接するヤーン配列体にお
ける各ヤーンの長手方向が互いに交差、好ましくは、直
交していることがより好ましい。これにより、マトリッ
クス形成後においても、炭素繊維が短繊維化することが
ないため、機械的強度が維持されるとともに、形状の異
方性が生じることなく、骨格部に形成された遊離炭素か
らなるマトリックスも均一性に富む。
Further, when a C / C composite is used as the skeleton portion of the composite material, it is more preferable that the longitudinal directions of the yarns in the adjacent yarn arrays cross each other, preferably, cross each other. Thereby, even after the matrix is formed, the carbon fibers are not shortened, so that the mechanical strength is maintained, and the carbon fibers are formed of free carbon formed in the skeleton without causing anisotropy of the shape. The matrix is also highly uniform.

【0016】 ここで、C/Cコンポジットは、直径が
10μm前後の炭素繊維を、通常、数百本〜数万本束ね
て繊維束(ヤーン)を形成し、この繊維束を熱可塑性樹
脂で被覆して調製した柔軟性糸状中間材を得、これを特
開平2−80639号公報に記載されている方法により
シート状にし、このシート状としたものを二次元または
三次元方向に配列して一方向シート(UDシート)や各
種クロスとしたり、また上記シートやクロスを積層した
りすることにより、所定形状の予備成形体(繊維プリフ
ォーム)を形成し、予備成形体の繊維束の外周に形成さ
れている有機物からなる熱可塑性樹脂等の被膜を焼成
し、上記の同皮膜を炭化除去したものを使用すればよ
い。尚、C/Cコンポジットは、上記のヤーン中の炭素
繊維以外の炭素成分は、好ましくは炭素粉末であり、特
に好ましくは黒鉛化した炭素粉末である。
Here, the C / C composite is usually formed by bundling hundreds to tens of thousands of carbon fibers having a diameter of about 10 μm to form a fiber bundle (yarn), and covering the fiber bundle with a thermoplastic resin. A flexible thread-like intermediate material prepared as described above is obtained, formed into a sheet by the method described in JP-A-2-80639, and the sheet-like material is arranged in a two-dimensional or three-dimensional direction. A preform (fiber preform) of a predetermined shape is formed by forming a directional sheet (UD sheet) or various cloths, or laminating the above sheets or cloths, and forming the outer periphery of a fiber bundle of the preform. What is necessary is just to use what is obtained by baking a coating of a thermoplastic resin or the like made of an organic substance and removing the above coating by carbonization. In the C / C composite, the carbon component other than the carbon fibers in the yarn is preferably a carbon powder, particularly preferably a graphitized carbon powder.

【0017】 次に、上記C/Cコンポジット又は上記
予備成形体を用いて、以下に示す複合材料をそれぞれ製
造する。本発明で用いる複合材料であるSi−SiC系
複合材料は、55〜75重量%の炭素と、1〜10重量
%の珪素と、10〜50重量%の炭化珪素とから構成さ
れ、少なくとも炭素繊維の束と炭素繊維以外の炭素成分
とを含有するヤーンが層方向に配向しつつ三次元的に組
み合わされ、互いに分離しないように一体化されている
ヤーン集合体と、このヤーン集合体中で隣り合うヤーン
の間に充填されているSi−SiC系材料からなるマト
リックスとを備え、0.05〜0.6の動摩擦係数と、
0.5〜10%に制御された気孔率とを有するものであ
る。このSi−SiC系複合材料は、特願平10−26
7462号(平成10年9月4日出願)に開示された方
法により製造することができる。
Next, using the C / C composite or the preform, the following composite materials are manufactured. The Si—SiC-based composite material, which is a composite material used in the present invention, is composed of 55 to 75% by weight of carbon, 1 to 10% by weight of silicon, and 10 to 50% by weight of silicon carbide. And a yarn assembly containing a carbon component other than the carbon fiber are three-dimensionally combined while being oriented in the layer direction, and are integrated so as not to be separated from each other. A matrix of Si-SiC-based material filled between the mating yarns, a dynamic friction coefficient of 0.05-0.6,
Porosity controlled to 0.5 to 10%. This Si-SiC composite material is disclosed in Japanese Patent Application No. Hei 10-26.
No. 7462 (filed on Sep. 4, 1998).

【0018】 ここで、Si−SiC系材料とは、未反
応の状態で残存する珪素からなる珪素相からほぼ純粋な
炭化珪素に至るまでの、いくつかの相異なる相を含む、
典型的には珪素相と炭化珪素相からなるが、炭化珪素相
には、珪素の含有量が傾斜的に変化しているSiC共存
相を含みうるものをいう。従って、Si−SiC系材料
とは、このようにSi−SiC系列において、炭素の濃
度として、0〜50mol%までの範囲内で含まれてい
る材料の総称である。尚、Si−SiC系複合材料は、
マトリックス部が上記Si−SiC系材料により形成さ
れているものである。
Here, the Si—SiC-based material includes several different phases from a silicon phase remaining in an unreacted state to a substantially pure silicon carbide.
Typically, it is composed of a silicon phase and a silicon carbide phase, but the silicon carbide phase refers to a phase that can include a SiC coexisting phase in which the content of silicon is inclined. Therefore, the Si-SiC-based material is a general term for materials contained in the range of 0 to 50 mol% as the concentration of carbon in the Si-SiC series. In addition, the Si-SiC-based composite material is
The matrix portion is formed of the above-mentioned Si-SiC-based material.

【0019】 上記Si−SiC系複合材料は、好まし
くは、マトリックスが、ヤーンの表面に沿って生成して
いる炭化珪素相を備えていることが、各ヤーンそれ自体
の強度がより一層向上し、破壊しにくくなるため好まし
い。
In the Si—SiC-based composite material, preferably, the matrix has a silicon carbide phase generated along the surface of the yarn, whereby the strength of each yarn itself is further improved, It is preferable because it is difficult to break.

【0020】 また、上記Si−SiC系複合材料は、
マトリックスが珪素からなる珪素相を備えており、この
珪素相とヤーンとの間に炭化珪素相が生成していること
が好ましく、ヤーンの表面から離れるのに従って珪素の
含有比率が上昇する傾斜組成を有するマトリックスを有
していることがより好ましい。これは、ヤーンの表面が
炭化珪素相によって強化されるのと共に、マトリックス
の中央部分が比較的に硬度の低い珪素相からなることか
ら、微視的な応力分散が一層促進されるからである。
Further, the Si—SiC-based composite material includes
It is preferable that the matrix has a silicon phase composed of silicon, and that a silicon carbide phase be generated between the silicon phase and the yarn, and a gradient composition in which the content ratio of silicon increases as the distance from the surface of the yarn increases. It is more preferred to have a matrix having This is because the surface of the yarn is strengthened by the silicon carbide phase, and the central portion of the matrix is made of a silicon phase having relatively low hardness, so that microscopic stress dispersion is further promoted.

【0021】 これにより、上記Si−SiC系複合材
料は、常温(20℃)から700℃への2分間での急速
加熱、同温度での5分間の保持、常温下での放置による
自然冷却のサイクルを15回繰り返したときにおける試
験開始前の重量に対する試験終了後の重量の減少率が8
%以下、好ましくは5%以下(600℃以上の場合)で
あり、かつ、JIS R1601により試験したときに
おける試験開始前の強度に対する試験終了後の強度の保
持率が80%以上、好ましくは、85%以上にすること
ができるため、周囲変化による特性変動を少なくするこ
とができるだけでなく、高温条件下での摩耗量を50℃
で1.0%/時間以下、好ましくは0.6%/時間以下
することができるため、優れた耐摩耗性(比摩耗量:
0.0〜0.3mm/N・km)をも併せ持つ。
As a result, the Si—SiC-based composite material can be rapidly heated from room temperature (20 ° C.) to 700 ° C. for 2 minutes, maintained at the same temperature for 5 minutes, and naturally cooled by standing at room temperature. When the cycle was repeated 15 times, the weight reduction ratio after the test was 8 times less than the weight before the test was started.
%, Preferably 5% or less (in the case of 600 ° C. or more), and the retention of the strength after the test to the strength before the start of the test when tested according to JIS R1601 is 80% or more, preferably 85% or more. %, It is possible not only to reduce the characteristic fluctuation due to the ambient change, but also to reduce the amount of wear under high temperature conditions by 50 ° C.
At 1.0% / hour or less, preferably 0.6% / hour or less, so that excellent wear resistance (specific wear amount:
0.0-0.3 mm / N · km).

【0022】 ここで、Si−SiC系複合材料につい
て、図面を用いて更に説明する。図1は、本発明で用い
る複合材料の骨格部であるヤーン集合体を模式的に示す
斜視図であり、図2は、本発明で用いるSi−SiC系
複合材料の構造の一例を示すものであり、(a)は図1
におけるIIa−IIa線で切断した場合の断面図であ
り、(b)は図1におけるIIb−IIb線で切断した
場合の断面図である。Si−SiC系複合材料7の骨格
は、ヤーン集合体6によって構成されている。ヤーン集
合体6は、ヤーン配列体1A、1B、1C、1D、1
E、1Fを上下方向に積層してなる。各ヤーン配列体に
おいては、各ヤーン3が二次元的に配列されており、各
ヤーンの長手方向がほぼ平行である。上下方向に隣り合
う各ヤーン配列体における各ヤーンの長手方向は、直交
している。即ち、各ヤーン配列体1A、1C、1Eの各
ヤーン2Aの長手方向は、互いに平行であり、かつ各ヤ
ーン配列体1B、1D、1Fの各ヤーン2Bの長手方向
に対して直交している。各ヤーンは、炭素繊維と、炭素
繊維以外の炭素成分とからなる繊維束3からなる。ヤー
ン配列体が積層されることによって、三次元格子形状の
ヤーン集合体6が構成される。各ヤーンは、後述するよ
うな加圧成形工程の間に押しつぶされ、略楕円形になっ
ている。
Here, the Si—SiC-based composite material will be further described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view schematically showing a yarn aggregate which is a skeleton of a composite material used in the present invention, and FIG. 2 shows an example of a structure of a Si—SiC-based composite material used in the present invention. Yes, (a) Fig. 1
FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line IIa-IIa in FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line IIb-IIb in FIG. The skeleton of the Si—SiC-based composite material 7 is constituted by the yarn aggregate 6. The yarn aggregate 6 includes the yarn arrays 1A, 1B, 1C, 1D, 1
E and 1F are vertically stacked. In each yarn array, the yarns 3 are two-dimensionally arranged, and the longitudinal directions of the yarns are substantially parallel. The longitudinal direction of each yarn in each vertically arranged yarn array is orthogonal. That is, the longitudinal direction of each yarn 2A of each yarn array 1A, 1C, 1E is parallel to each other, and is orthogonal to the longitudinal direction of each yarn 2B of each yarn array 1B, 1D, 1F. Each yarn is composed of a fiber bundle 3 made of carbon fiber and a carbon component other than carbon fiber. The yarn assembly 6 having a three-dimensional lattice shape is formed by stacking the yarn arrays. Each yarn is crushed during a pressure forming process as described below, and has a substantially elliptical shape.

【0023】 各ヤーン配列体1A、1C、1Eにおい
ては、隣り合う各ヤーンの間隙には、マトリックス8A
が充填されており、各マトリックス8Aはヤーン2Aの
表面に沿ってそれと平行に延びている。各ヤーン配列体
1B、1D、1Fにおいては、隣り合う各ヤーンの間隙
には、マトリックス8Bが充填されており、各マトリッ
クス8Bは、ヤーン2Bの表面に沿ってそれと平行に延
びている。本例では、マトリックス8A、8Bは、それ
ぞれ、各ヤーンの表面を被覆する炭化珪素相4A、4B
と、炭化珪素相4A、4Bよりも炭素の含有割合が少な
いSi−SiC系材料相5A、5Bからなっている。炭
化珪素相中にも珪素を一部含有していてよい。また、本
例では、上下方向に隣接するヤーン2Aと2Bとの間に
も、炭化珪素相4A、4Bが生成している。各マトリッ
クス8Aと8Bとは、それぞれヤーンの表面に沿って細
長く、好ましくは直線状に延びており、各マトリックス
8Aと8Bとは互いに直交している。そして、ヤーン配
列体1A、1C、1Eにおけるマトリックス8Aと、こ
れに直交するヤーン配列体1B、1D、1Fにおけるマ
トリックス8Bとは、それぞれヤーン2Aと2Bとの間
隙部分で連続している。この結果、マトリックス8A、
8Bは、全体として、三次元格子を形成している。
In each of the yarn arrays 1A, 1C, and 1E, a matrix 8A is provided between adjacent yarns.
And each matrix 8A extends along and parallel to the surface of the yarn 2A. In each of the yarn arrays 1B, 1D, and 1F, the gap between adjacent yarns is filled with a matrix 8B, and each matrix 8B extends along the surface of the yarn 2B and parallel thereto. In this example, the matrices 8A and 8B are respectively composed of silicon carbide phases 4A and 4B covering the surface of each yarn.
And Si-SiC-based material phases 5A and 5B having a lower carbon content than silicon carbide phases 4A and 4B. Silicon may be partially contained in the silicon carbide phase. In this example, silicon carbide phases 4A and 4B are also generated between yarns 2A and 2B that are vertically adjacent to each other. Each matrix 8A and 8B is elongated along the surface of the yarn, preferably in a straight line, and each matrix 8A and 8B is orthogonal to each other. The matrix 8A in the yarn arrays 1A, 1C, and 1E and the matrix 8B in the yarn arrays 1B, 1D, and 1F orthogonal to the matrix are continuous at the gap between the yarns 2A and 2B. As a result, matrix 8A,
8B forms a three-dimensional lattice as a whole.

【0024】 また、本発明で用いるSi−SiC系複
合材料は、表面近傍に珪素のみからなる層が形成された
マトリックス層から形成されていてもよい。これによ
り、Si−SiC系材料を母材表面に単にコーティング
するだけでは、高温酸化条件下においては両者の熱膨張
係数差により、容易にSi−SiC系材料からなる層が
剥離するが、Si−SiC系材料をSi−SiC系複合
材料のマトリックス層として形成することにより、繊維
の積層方向での強度が増し、剥離を防止できるため、耐
久性を向上させることができる。
Further, the Si—SiC-based composite material used in the present invention may be formed from a matrix layer in which a layer made of only silicon is formed near the surface. By simply coating the base material surface with the Si-SiC-based material, the layer made of the Si-SiC-based material is easily peeled off due to a difference in thermal expansion coefficient between the two under high-temperature oxidation conditions. By forming the SiC-based material as the matrix layer of the Si—SiC-based composite material, the strength in the laminating direction of the fibers is increased, and peeling can be prevented, so that the durability can be improved.

【0025】 ここで、マトリックス層の厚さは、少な
くとも0.01mmあることが好ましい。さらに少なく
とも0.05mm以上あることが好ましく、少なくとも
0.1mm以上であることが一層好ましい。このマトリ
ックス層の厚さが0.01mm未満の場合は、高酸化条
件下において、耐久性を充分に付与することができない
からである。
Here, the thickness of the matrix layer is preferably at least 0.01 mm. Further, it is preferably at least 0.05 mm, more preferably at least 0.1 mm. If the thickness of the matrix layer is less than 0.01 mm, sufficient durability cannot be provided under high oxidation conditions.

【0026】 また、本発明で用いるSi−SiC系複
合材料は、マトリックス層におけるSi濃度は、表面か
ら内部に向かって小さくなることが好ましい。マトリッ
クス層におけるSi濃度に傾斜を持たせることにより、
強酸化腐食環境での耐食性および強度、表層部および内
層部の欠陥へのヒーリング機能を著しく向上させること
ができ、さらに熱膨張係数差による材料の熱応力劣化を
防止できる。これは、表層部のSi濃度が、内層部のS
i濃度よりも相対的に高いため、発生したマイクロクラ
ックが、加熱中にヒーリングされ、耐酸化性を保持する
からである。
In the Si—SiC-based composite material used in the present invention, the Si concentration in the matrix layer preferably decreases from the surface toward the inside. By giving a gradient to the Si concentration in the matrix layer,
Corrosion resistance and strength in a strongly oxidizing corrosion environment, a healing function against defects in the surface layer portion and the inner layer portion can be remarkably improved, and deterioration of thermal stress of a material due to a difference in thermal expansion coefficient can be prevented. This is because the Si concentration in the surface layer is lower than the S concentration in the inner layer.
Because the i-concentration is relatively higher than the i-concentration, the generated microcracks are healed during heating and maintain oxidation resistance.

【0027】 以上のように、本発明で用いるSi−S
iC系複合材料は、C/Cコンポジットの耐衝撃性、高
硬度性および軽量性と、Si−SiC系材料の、耐酸化
性、耐スポーリング性、自己潤滑性、耐磨耗性等を併せ
持ち、さらに、自己修復性をも有するため、高温酸化条
件下での使用に長期間耐えることができる。
As described above, the Si—S used in the present invention
The iC-based composite material has the impact resistance, high hardness, and light weight of a C / C composite, and the oxidation resistance, spalling resistance, self-lubrication, and abrasion resistance of a Si-SiC-based material. In addition, since it also has self-healing properties, it can withstand long-term use under high-temperature oxidation conditions.

【0028】 また、本発明で用いるSi−SiC系複
合材料は、成形体における長手方向の寸法精度を向上さ
せることができるため、炭化珪素系材料では製造するこ
とができなかった大型の薄肉部材を比較的容易に製造す
ることができる。
Further, the Si—SiC-based composite material used in the present invention can improve the dimensional accuracy in the longitudinal direction of the molded body, so that a large-sized thin member that cannot be produced by a silicon carbide-based material can be used. It can be manufactured relatively easily.

【0029】 次に、本発明で用いる複合材料であるS
iC系複合材料は、炭化珪素と炭素繊維と炭素繊維以外
の炭素成分とから構成され、骨格部と骨格部の周辺に形
成されたマトリックスとからなる構造を有するものであ
り、炭化珪素の少なくとも50%はβ型で、骨格部が炭
素繊維と炭素繊維以外の炭素成分により形成されてお
り、その骨格部の一部分に炭化珪素が存在してもよく、
マトリックスが炭化珪素により形成され、マトリックス
と骨格部とが一体的に形成されており、且つ0.5〜5
%の気孔率と二山型の平均気孔率の分布を有するもので
ある。
Next, the composite material S used in the present invention is
The iC-based composite material is composed of silicon carbide, carbon fiber, and a carbon component other than carbon fiber, and has a structure including a skeleton portion and a matrix formed around the skeleton portion. % Is β type, the skeleton is formed of carbon fiber and carbon components other than carbon fiber, and silicon carbide may be present in a part of the skeleton,
The matrix is formed of silicon carbide, the matrix and the skeleton are integrally formed, and 0.5 to 5
% Porosity and a two-peaked average porosity distribution.

【0030】 これにより、本発明で用いるSiC系複
合材料は、骨格部として、C/Cコンポジットを用いて
おり、そのため、その一部にSiCが形成されていて
も、各炭素繊維としては炭素繊維としての構造が、破壊
されることなく保持されているために炭素繊維が炭化珪
素化により短繊維化することがないので、原料であるC
/Cコンポジットの有する機械的強度がほぼ保持される
か、炭化珪素化により増大するという大きな特徴を有し
ている。しかも、ヤーン集合体中で隣り合うヤーンの間
に、SiC系材料からなるマトリックスが形成された複
合構造を有している。この点で、上記Si−SiC系複
合材料とは異なる。尚、このSiC系複合材料は、特願
平11−31979号(平成11年2月9日出願)に開
示された方法により製造することができる。
As a result, the SiC-based composite material used in the present invention uses the C / C composite as the skeleton, and therefore, even if SiC is formed in a part thereof, the carbon fibers are used as carbon fibers. Is maintained without breaking, so that carbon fibers do not become short due to silicon carbide.
It has a great feature that the mechanical strength of the / C composite is almost maintained or is increased by silicon carbide. Moreover, the yarn assembly has a composite structure in which a matrix made of a SiC-based material is formed between adjacent yarns. In this point, it is different from the above-mentioned Si-SiC-based composite material. The SiC-based composite material can be manufactured by the method disclosed in Japanese Patent Application No. 11-31979 (filed on Feb. 9, 1999).

【0031】 ここで、SiC系材料とは、炭素との結
合度を異にする炭化珪素を含有する材料をいい、このS
iC系材料は以下のようにして製造されるものをいう。
本発明のSiC系複合材料では、C/Cコンポジットに
対して、金属珪素を含浸させるが、その際、金属珪素は
コンポジット内の炭素繊維を構成する炭素原子および/
または炭素繊維の表面に残存している遊離炭素原子と反
応し、一部が炭化されるために、C/Cコンポジットの
最表面や炭素繊維からなるヤーンとヤーンとの間には、
一部炭化された珪素が生成し、かくして上記のヤーンと
ヤーンとの間には炭化珪素からなるマトリックスが形成
される。
Here, the SiC-based material refers to a material containing silicon carbide having a different degree of bonding with carbon.
The iC-based material refers to one manufactured as follows.
In the SiC-based composite material of the present invention, the C / C composite is impregnated with metal silicon. At this time, the metal silicon contains carbon atoms and / or carbon atoms constituting carbon fibers in the composite.
Alternatively, since it reacts with the free carbon atoms remaining on the surface of the carbon fiber and is partially carbonized, the yarn between the outermost surface of the C / C composite and the carbon fiber,
Partially carbonized silicon is produced, thus forming a matrix of silicon carbide between the yarns.

【0032】 このマトリックスにおいては、極微量の
珪素と炭素とが結合した炭化珪素質の相から、純粋な炭
化珪素結晶相に至るまで、いくつかの相異なる相を含み
うる。しかし、このマトリックスには、X線による検出
限界(0.3重量%)以下の金属珪素しか含まれない。
つまり、このマトリックスは、典型的には炭化珪素相か
らなるが、炭化珪素相には、珪素の含有量が傾斜的に変
化しているSiC質相を含みうる。従って、SiC系材
料とは、このようなSiC系列において、炭素の濃度と
して、少なくとも0.01mol%以上から50mol
%までの範囲以内で含まれてる材料の総称である。な
お、炭素濃度を、0.01mol%未満に制御するに
は、C/Cコンポジット中の遊離炭素の量とに関係で、
添加する金属珪素の量の厳密な計量が要求されること
と、後述する最終工程での温度管理が複雑になるので実
質的でない。従って、理論的には、炭素濃度を0.00
1mol%程度まで制御することは可能である。
This matrix may contain several different phases, from a silicon carbide phase in which a trace amount of silicon and carbon are bonded to a pure silicon carbide crystal phase. However, this matrix contains only metallic silicon below the X-ray detection limit (0.3% by weight).
That is, although this matrix is typically made of a silicon carbide phase, the silicon carbide phase may include a SiC-based phase in which the content of silicon is inclined. Therefore, the SiC-based material refers to a concentration of carbon of at least 0.01 mol% to 50 mol% in such a SiC series.
It is a general term for materials included in the range up to%. In addition, in order to control the carbon concentration to less than 0.01 mol%, in relation to the amount of free carbon in the C / C composite,
It is not practical because strict measurement of the amount of metallic silicon to be added is required and temperature control in the final step described later is complicated. Therefore, theoretically, the carbon concentration is 0.00
It is possible to control to about 1 mol%.

【0033】 ここで、本発明で用いるSiC系複合材
料について、図面を用いて更に説明する。図1は、本発
明で用いる複合材料の骨格部であるヤーン集合体を模式
的に示す斜視図であり、図3は、本発明で用いるSiC
系複合材料の構造の一例を示すものであり、(a)は図
1におけるIIa−IIa線で切断した場合の断面図で
あり、(b)は図1におけるIIb−IIb線で切断し
た場合の断面図である。
Here, the SiC-based composite material used in the present invention will be further described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view schematically showing a yarn aggregate which is a skeleton of a composite material used in the present invention, and FIG.
1 shows an example of the structure of a composite material, in which (a) is a cross-sectional view taken along line IIa-IIa in FIG. 1 and (b) is a cross-sectional view taken along line IIb-IIb in FIG. 1. It is sectional drawing.

【0034】 SiC系複合材料12の骨格は、ヤーン
集合体6によって構成されている。ヤーン集合体6は、
ヤーン配列体1A、1B、1C、1D、1E、1Fを上
下方向に積層してなる。各ヤーン配列体においては、各
ヤーン3が二次元的に配列されており、各ヤーンの長手
方向がほぼ平行である。上下方向に隣り合う各ヤーン配
列体における各ヤーンの長手方向は、直交している。す
なわち、各ヤーン配列体1A、1C、1Eの各ヤーン2
Aの長手方向は、互いに平行であり、かつ各ヤーン配列
体1B、1D、1Fの各ヤーン2Bの長手方向に対して
直交している。各ヤーンは、炭素繊維と、炭素繊維以外
の炭素成分とからなる繊維束13からなる。ヤーン配列
体が積層されることによって、三次元格子形状のヤーン
集合体6が構成される。各ヤーンは、後述するような加
圧成形工程の間に押しつぶされ、やや楕円形になってい
る。
The skeleton of the SiC-based composite material 12 is constituted by the yarn aggregate 6. Yarn aggregate 6
The yarn arrays 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F are vertically stacked. In each yarn array, the yarns 3 are two-dimensionally arranged, and the longitudinal directions of the yarns are substantially parallel. The longitudinal direction of each yarn in each vertically arranged yarn array is orthogonal. That is, each yarn 2 of each yarn array 1A, 1C, 1E
The longitudinal directions of A are parallel to each other and orthogonal to the longitudinal direction of each yarn 2B of each yarn array 1B, 1D, 1F. Each yarn is composed of a fiber bundle 13 composed of carbon fibers and carbon components other than carbon fibers. The yarn assembly 6 having a three-dimensional lattice shape is formed by stacking the yarn arrays. Each yarn is crushed during a pressing step, as described below, and is slightly oval.

【0035】 各ヤーン配列体1A、1C、1Eにおい
ては、隣り合う各ヤーンの間隙には、マトリックス8A
が充填されており、各マトリックス8Aはヤーン2Aの
表面に沿ってそれと平行に延びている。各ヤーン配列体
1B、1D、1Fにおいては、隣り合う各ヤーンの間隙
には、マトリックス8Bが充填されており、各マトリッ
クス8Bは、ヤーン2Bの表面に沿ってそれと平行に延
びている。図3(a)、図3(b)に示したように、マ
トリックス8A、8Bは、それぞれ、各ヤーンの表面を
被覆する炭化珪素相14からなっている。
In each of the yarn arrays 1A, 1C, and 1E, a matrix 8A is provided between adjacent yarns.
And each matrix 8A extends along and parallel to the surface of the yarn 2A. In each of the yarn arrays 1B, 1D, and 1F, the gap between adjacent yarns is filled with a matrix 8B, and each matrix 8B extends along the surface of the yarn 2B and parallel thereto. As shown in FIGS. 3A and 3B, each of the matrices 8A and 8B is made of a silicon carbide phase 14 covering the surface of each yarn.

【0036】 また、炭化珪素相14の一部は、複合部
材の内部において、炭素繊維層に突出していてもよい。
この様な小突起部9の内部には、中央値が約100μm
の孔径を有する気孔10が形成されている。なお、この
小突起部9は、殆どが原料のC/Cコンポジットの炭素
繊維以外の炭素成分からなるマトリックスの跡に沿って
形成されるので、ヤーンとヤーンとの間隔および/また
はヤーン配列体とヤーン配列体との間隔を適宜選択する
ことにより、単位面積当たりの小突起部9の密度を調整
することが可能である。隣接するヤーン2Aと2Bとの
間にも、炭化珪素相14が形成されていてもよい。これ
により、マトリックスの中央部分には、比較的孔径の大
きな気孔10が形成されているため、加えられた応力に
応じて、この気孔部分が変形することにより、微視的な
応力分散がなされる。
Further, a part of silicon carbide phase 14 may protrude into the carbon fiber layer inside the composite member.
The median value of such small projections 9 is about 100 μm.
Are formed. In addition, since the small protrusions 9 are formed along the traces of the matrix composed mostly of carbon components other than the carbon fibers of the C / C composite as the raw material, the small protrusions 9 have a space between the yarns and / or a yarn arrangement. The density of the small protrusions 9 per unit area can be adjusted by appropriately selecting the distance from the yarn array. Silicon carbide phase 14 may also be formed between adjacent yarns 2A and 2B. As a result, the pores 10 having a relatively large pore diameter are formed in the central portion of the matrix, and the pores are deformed according to the applied stress, whereby microscopic stress dispersion is performed. .

【0037】 各マトリックス8Aと8Bとは、それぞ
れヤーンの表面に沿って細長く、好ましくは直線状に延
びており、各マトリックス8Aと8Bとは互いに直交し
ている。そして、ヤーン配列体1A、1C、1Eにおけ
るマトリックス8Aと、これに直交するヤーン配列体1
B、1D、1Fにおけるマトリックス8Bとは、それぞ
れヤーン2Aと2Bとの間隙部分で連続している。この
結果、マトリックス8A、8Bは、全体として、三次元
格子を形成している。
Each of the matrices 8A and 8B is elongated, preferably linear, along the surface of the yarn, respectively, and each of the matrices 8A and 8B is orthogonal to one another. Then, the matrix 8A in the yarn arrays 1A, 1C, and 1E and the yarn array 1 orthogonal to the matrix 8A
The matrix 8B in B, 1D, and 1F is continuous at the gap between the yarns 2A and 2B, respectively. As a result, the matrices 8A and 8B form a three-dimensional lattice as a whole.

【0038】 SiC系材料相においては、それぞれヤ
ーンの表面から離れるほど、炭素濃度が少なくなる傾斜
組成を有していることが好ましい。
The SiC-based material phase preferably has a gradient composition in which the carbon concentration decreases as the distance from the yarn surface increases.

【0039】 ここで、SiC系材料を骨格部に含浸さ
せることにより形成されるマトリックス層の厚さは、少
なくとも0.01mmあることが好ましい。さらに少な
くとも0.05mm以上あることが好ましく、少なくと
も0.1mm以上であることが一層好ましい。このマト
リックス層の厚さが0.01mm未満の場合は、高酸化
条件下において、耐久性を充分に付与することができな
いからである。
Here, the thickness of the matrix layer formed by impregnating the skeleton with the SiC-based material is preferably at least 0.01 mm. Further, it is preferably at least 0.05 mm, more preferably at least 0.1 mm. If the thickness of the matrix layer is less than 0.01 mm, sufficient durability cannot be provided under high oxidation conditions.

【0040】 また、本発明で用いるSiC系複合材料
は、マトリックス層におけるSi濃度は、表面から内部
に向かって小さくなることが好ましい。マトリックス層
におけるSi濃度に傾斜を持たせることにより、強酸化
腐食環境での耐食性および強度、表層部および内層部の
欠陥へのヒーリング機能を著しく向上させることがで
き、さらに熱膨張係数差による材料の熱応力劣化を防止
できる。これは、表層部のSi濃度が、内層部のSi濃
度よりも相対的に高いため、発生したマイクロクラック
が、加熱中にヒーリングされ、耐酸化性を保持するから
である。
In the SiC-based composite material used in the present invention, the Si concentration in the matrix layer preferably decreases from the surface toward the inside. By giving a gradient to the Si concentration in the matrix layer, it is possible to significantly improve the corrosion resistance and strength in a strongly oxidized corrosion environment, the healing function against defects in the surface layer and the inner layer, and furthermore, the material expansion due to the difference in thermal expansion coefficient. Thermal stress deterioration can be prevented. This is because the Si concentration in the surface layer portion is relatively higher than the Si concentration in the inner layer portion, so that the generated microcracks are healed during heating and maintain oxidation resistance.

【0041】 以上のように、本発明で用いるSiC系
複合材料は、C/Cコンポジットの耐衝撃性、高硬度性
および軽量性と、SiC系材料の耐酸化性、耐スポーリ
ング性、自己潤滑性、耐磨耗性等を併せ持ち、さらに、
自己修復性をも有するため、高温酸化条件下での使用に
長期間耐えることができる。
As described above, the SiC-based composite material used in the present invention has the impact resistance, high hardness, and light weight of the C / C composite, and the oxidation resistance, spalling resistance, and self-lubrication of the SiC-based material. Properties, abrasion resistance, etc.
Since it also has self-healing properties, it can withstand long-term use under high-temperature oxidation conditions.

【0042】 また、本発明で用いるSiC系複合材料
は、金属珪素を完全に除去することができるため、金属
珪素を外部に溶出することがなく、また部材として加工
した際に、微細細孔として表面に表れてくる気孔が2種
類存在することにより、表面の粗さが大きくなり動摩擦
係数が原料のC/Cコンポジットの動摩擦係数よりも、
大きくなり、マトリックスとしてのSiCを形成するこ
とによる耐酸化性、機械的強度を向上させることができ
る。
Further, since the SiC-based composite material used in the present invention can completely remove metallic silicon, it does not elute metallic silicon to the outside and, when processed as a member, has fine pores. Due to the presence of two types of pores appearing on the surface, the surface roughness increases, and the kinetic friction coefficient is larger than that of the raw material C / C composite.
As a result, oxidation resistance and mechanical strength due to the formation of SiC as a matrix can be improved.

【0043】 更に、本発明で用いるSiC系複合材料
は、C/Cコンポジットの長手方向への焼成時における
膨張現象を炭化珪素の生成反応の際に抑制することがで
き、成形体における長手方向の寸法精度を向上させるこ
とができるため、炭化珪素系材料では製造することがで
きなかった大型の薄肉部材を比較的容易に製造すること
ができる。
Further, the SiC-based composite material used in the present invention can suppress the expansion phenomenon during firing of the C / C composite in the longitudinal direction at the time of silicon carbide generation reaction. Since the dimensional accuracy can be improved, it is possible to relatively easily manufacture a large thin member that cannot be manufactured with a silicon carbide-based material.

【0044】 本発明で用いるSi−SiC系複合材料
及びSiC系複合材料は、好ましくは以下の方法によっ
て製造できる。すなわち、炭素繊維の束にマトリックス
として作用し、最終的には、炭素繊維の束に対して遊離
炭素となる粉末状のバインダー、例えば、ピッチ、コー
クス類を包含させ、さらに必要に応じてフェノール樹脂
粉末等を含有させることによって、炭素繊維束を作製す
る。炭素繊維束の周囲に、特開平2−80639号公報
に記載のように、熱可塑性樹脂等のプラスチックからな
る柔軟な被膜を形成し、柔軟性中間材であるプレフォー
ムドヤーンを得、このプレフォームドヤーンを、シート
状のプリフォームドシート(プレプレグシート)にし、
必要量を積層した後、ホットプレスで180〜2000
℃、常庄〜500kg/cm2の条件下で成形すること
により、予備成形体を得る。または、この予備成形体
を、必要に応じて700〜1200℃で炭化させ、15
00〜3000℃で黒鉛化して、焼成体(C/Cコンポ
ジット)を得る。
The Si—SiC-based composite material and the SiC-based composite material used in the present invention can be preferably manufactured by the following method. That is, it acts as a matrix on the bundle of carbon fibers, and eventually contains a powdery binder that becomes free carbon with respect to the bundle of carbon fibers, such as pitch, coke, and, if necessary, a phenol resin. A carbon fiber bundle is produced by incorporating a powder or the like. As described in JP-A-2-80639, a flexible film made of a plastic such as a thermoplastic resin is formed around the carbon fiber bundle to obtain a preformed yarn as a flexible intermediate material. The formed yarn is made into a sheet-shaped preformed sheet (prepreg sheet),
After laminating the required amount, 180-2000 by hot press
° C., by molding under the conditions of atmospheric Zhuang ~500kg / cm 2, to obtain a preform. Alternatively, the preform is carbonized at 700 to 1200 ° C. as necessary,
It is graphitized at 00 to 3000 ° C. to obtain a fired body (C / C composite).

【0045】 炭素繊維は、石油ピッチ若しくはコール
タールピッチを原料とし、紡糸用ピッチの調製、溶融紡
糸、不融化および炭素化して得られるピッチ系炭素繊維
並びにアクリロニトリル(共)重合体繊維を炭素化して
得られるPAN系炭素繊維のいずれのものでもよい。マ
トリックスの形成に必要な炭素前駆体としては、フェノ
ール樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂およびター
ル、ピッチ等が用いられるが、これらはコークス類、金
属、金属化合物、無機および有機化合物等を含んでいて
もよい。
The carbon fiber is obtained by preparing a pitch for spinning, melt-spinning, infusibilizing and carbonizing a pitch-based carbon fiber and an acrylonitrile (co) polymer fiber by using a petroleum pitch or a coal tar pitch as a raw material. Any of the obtained PAN-based carbon fibers may be used. Thermosetting resins such as phenolic resins and epoxy resins and tars and pitches are used as carbon precursors necessary for forming the matrix, and these include cokes, metals, metal compounds, inorganic and organic compounds, and the like. You may go out.

【0046】 次いで、上記のように作製された成形体
または焼成体と金属珪素とを、1100〜1400℃の
温度域、炉内圧0.1〜10hPaで1時間以上保持す
る。保持時間は、種々の要因により変動しうるが、無機
ポリマーないし無機物のセラミックス化への変化に伴う
CO等の発生ガスを焼成雰囲気より除去し、また大気中
のO2等による外部からの焼成雰囲気の汚染を防止する
に充分な時間であればよい。また、この際、成形体また
は焼成体と金属珪素の合計重量1kg当たり0.1NL
(ノルマルリットル:1200℃、圧力0.1hPaの
場合、5065リットルに相当)以上、好ましくは、1
NL以上、更に好ましくは、10NL以上の不活性ガス
を流しつつ、成形体または焼成体表面にSiC層を形成
することが好ましい。
Next, the compact or fired body produced as described above and metallic silicon are held for 1 hour or more in a temperature range of 1100 to 1400 ° C. and a furnace pressure of 0.1 to 10 hPa. The holding time may vary depending on various factors. However, the generated gas such as CO due to the change of the inorganic polymer or inorganic substance into ceramics is removed from the firing atmosphere, and an external firing atmosphere such as O 2 in the atmosphere. It suffices if the time is long enough to prevent the contamination. At this time, 0.1 NL per 1 kg of the total weight of the molded body or the fired body and the metallic silicon is used.
(Normal liter: 1200 ° C., pressure 0.1 hPa, equivalent to 5065 liter)
It is preferable to form the SiC layer on the surface of the formed body or the fired body while flowing an inert gas of NL or more, more preferably 10 NL or more.

【0047】 このように、焼成時(すなわち、金属珪
素の溶融、含浸前の段階)不活性ガス雰囲気にすること
により、無機ポリマーないし無機物のセラミックス化へ
の変化に伴うCO等の発生ガスを焼成雰囲気より除去
し、また大気中のO 2等による外部からの焼成雰囲気の
汚染を防止することによりその後に金属珪素を溶融、含
浸して得られる複合材料の気孔率を低く維持することが
できる。
As described above, at the time of firing (ie, the metal silicon
Step before melting and impregnation of element) Inert gas atmosphere
To convert inorganic polymers or inorganic materials into ceramics
Generated gas such as CO due to the change of temperature from the firing atmosphere
And O in the atmosphere TwoOf firing atmosphere from outside
By preventing contamination, metal silicon is subsequently melted and contained.
The porosity of the composite material obtained by immersion can be kept low.
it can.

【0048】 次いで、温度1450〜2500℃、好
ましくは1700〜1800℃に昇温して前記成形体ま
たは焼成体の開気孔内部へ珪素を溶融、含浸させて、上
記成形体または焼成体にSi−SiC系材料を形成させ
ることにより、Si−SiC系複合材料が製造される。
尚、この過程において、成形体を用いた場合は、前記成
形体の焼成が行われ、Si−SiC系複合材料が製造さ
れる。
Then, the temperature is raised to 1450 to 2500 ° C., preferably 1700 to 1800 ° C., and silicon is melted and impregnated into the open pores of the molded body or fired body, and Si- By forming the SiC-based material, a Si-SiC-based composite material is manufactured.
In this process, when a compact is used, the compact is fired to produce a Si-SiC-based composite material.

【0049】 一方、SiC系複合材料を製造する場合
は、更に、以下の工程を追加して行う。炉内温度を一旦
周囲環境温度(20℃〜25℃)まで冷却するか、ある
いは、炉内温度をそのまま保持しつつ、炉内圧力を約1
気圧程度まで上げ、炉内温度を2000℃〜2800
℃、好ましくは、2100℃〜2500℃まで上げて、
1時間程度保持することにより、上記Si−SiC系複
合材料からSiC系複合材料を製造する。
On the other hand, when producing a SiC-based composite material, the following steps are additionally performed. The furnace temperature is once cooled to the ambient temperature (20 ° C. to 25 ° C.), or the furnace pressure is reduced to about 1 while maintaining the furnace temperature.
Pressure to about 2000 bar
° C, preferably up to 2100 ° C-2500 ° C,
By holding for about one hour, a SiC-based composite material is manufactured from the Si-SiC-based composite material.

【0050】 このように、常圧下での高温加熱処理に
より、Si−SiC系複合材料中の金属珪素として存在
する珪素を、すでに生成している炭化珪素を炭素繊維と
炭素繊維以外の炭素成分中(一部黒鉛化した炭素を含む
遊離炭素と同義である)に拡散させ、これら炭素との反
応を完結させることができるため、金属珪素は完全に存
在しなくなり、金属珪素が外部に溶出することはない。
また、減圧下での加熱処理に形成された炭化珪素が炭素
繊維や炭素繊維外の炭素成分中に拡散してゆき、SiC
系材料が形成され、同時に、珪素が抜けたマトリックス
内部には、孔径の大きな気孔が形成される。
As described above, by the high-temperature heat treatment under normal pressure, silicon present as metallic silicon in the Si—SiC-based composite material is converted from silicon carbide that has already been generated into carbon fibers and carbon components other than carbon fibers. (Synonymous with free carbon containing partially graphitized carbon) to complete the reaction with these carbons, so that metallic silicon is completely absent and metallic silicon elutes to the outside There is no.
In addition, silicon carbide formed by the heat treatment under reduced pressure diffuses into carbon fibers and carbon components outside the carbon fibers, resulting in SiC.
The system material is formed, and at the same time, pores having a large pore size are formed inside the matrix from which silicon has escaped.

【0051】 かくして、減圧下での加熱処理時に生成
する比較的孔径に小さいな気孔と、常圧、高温加熱で形
成される比較的孔径の大きな気孔との2種類の気孔がマ
トリックス中には形成されることとなる。すなわち、気
孔孔径が2山型の分散を示すSiC系複合材料が得られ
る。
Thus, two types of pores are formed in the matrix: pores having a relatively small pore diameter generated during heat treatment under reduced pressure, and pores having a relatively large pore diameter formed by heating at normal pressure and high temperature. Will be done. That is, a SiC-based composite material having a pore size distribution of two peaks is obtained.

【0052】 ここで、本発明で用いるSi−SiC系
複合材料及びSiC系複合材料は、有機物からなる柔軟
性中間材を炭素繊維束の外周に使用したC/Cコンポジ
ットを作製し、珪素の含浸、溶融をすることにより、成
形体または焼成体において、柔軟性中間材が熱分解して
ヤーンの間隙には細長い開気孔が残るため、この細長い
開気孔に沿って焼成体または成形体の奥まで珪素を浸透
させることができる。この浸透の過程で、珪素がヤーン
の炭素と反応してヤーン表面側から徐々に炭化し、本発
明で用いるSi−SiC系複合材料及びSiC系複合材
料を生成させることができる。尚、用途に応じて、この
ような構成を有する複合材料を、C/Cコンポジットか
らなる骨格部の表層部の一部にのみいわゆる複合材料層
として形成してもよい。
Here, as the Si—SiC composite material and the SiC composite material used in the present invention, a C / C composite in which a flexible intermediate material made of an organic substance is used on the outer periphery of a carbon fiber bundle is produced, and silicon is impregnated. By melting, in the molded article or fired body, the flexible intermediate material is thermally decomposed and elongated open pores remain in the gap between the yarns. Silicon can be infiltrated. During this infiltration process, the silicon reacts with the carbon of the yarn and gradually carbonizes from the yarn surface side, whereby the Si-SiC-based composite material and the SiC-based composite material used in the present invention can be produced. Note that, depending on the application, the composite material having such a configuration may be formed as a so-called composite material layer only on a part of the surface layer portion of the skeleton portion made of the C / C composite.

【0053】 上記複合材料層の深さの調節は、成形体
または焼成体の開気孔率およびその細孔径により行う。
例えば、複合材料層の厚さを0.01〜10mmとする
場合には、少なくとも成形体または焼成体の表面近傍に
おける開気孔率を5〜50%、平均細孔径を1μm以上
とする。成形体または焼成体の開気孔率は10〜50%
であることが好ましく、平均細孔径は10μm以上とす
ることが好ましい。開気孔率を5%未満とすると、成形
体または焼成体中のバインダーを除去しきれず、50%
より大きくすると、骨格部の内部深くにまでSiC系材
料が含浸形成し、複合材料の耐衝撃性が低下するからで
ある。
The depth of the composite material layer is adjusted by adjusting the open porosity and the pore size of the molded or fired body.
For example, when the thickness of the composite material layer is 0.01 to 10 mm, the open porosity at least in the vicinity of the surface of the molded or fired body is 5 to 50%, and the average pore diameter is 1 μm or more. Open porosity of molded or fired body is 10-50%
It is preferable that the average pore diameter be 10 μm or more. When the open porosity is less than 5%, the binder in the molded body or the fired body cannot be completely removed, and 50%
If it is larger, the SiC-based material will be impregnated and formed deep inside the skeleton, and the impact resistance of the composite material will be reduced.

【0054】 また、上記複合材料層をC/Cコンポジ
ットの表面にのみ形成するには、少なくとも表面近傍の
開気孔率が焼成中に0.1〜30%になるように調整し
た成形体を用いることが好ましい。すなわち、熱分解す
る有機物からなる柔軟性中間材の被膜の炭素繊維束に対
する厚さを調整すればよい。
In order to form the composite material layer only on the surface of the C / C composite, a molded body adjusted so that the open porosity at least in the vicinity of the surface becomes 0.1 to 30% during firing is used. Is preferred. That is, the thickness of the coating of the flexible intermediate material made of the thermally decomposable organic substance with respect to the carbon fiber bundle may be adjusted.

【0055】 成形体または焼成体の開気孔率を、表面
から内部に向かって小さくなるようにするには、バイン
ダーピッチの異なるプリフォームドヤーンからなる複数
のプリフォームドシートを、内側から表層側に向かって
バインダーピッチが大きくなるように配置して成形する
ことにより行う。
In order to reduce the open porosity of the molded body or the fired body from the surface to the inside, a plurality of preformed sheets made of preformed yarns having different binder pitches are placed from the inside to the surface layer side. It is performed by arranging and molding such that the binder pitch becomes larger toward it.

【0056】 また、上記複合材料層における珪素濃度
に傾斜を設ける場合には、表面近傍の開気孔率が表面か
ら内部に向かって小さくなるように調整した焼成体、ま
たは少なくとも表面近傍の開気孔率が焼成中に表面から
内部に向かって小さくなるように調整した成形体を用い
て、複合材料の製造を行う。SiC−C/Cコンポジッ
ト複合材料の気孔率を0.5%〜5%に制御するには、
金属珪素を成形体あるいは焼成体に含浸させる際に、成
形体あるいは焼成体の開気孔率に応じて金属珪素量を調
整することにより容易に行うことができる。
In the case where the silicon concentration in the composite material layer is provided with a gradient, the fired body adjusted so that the open porosity near the surface decreases from the surface toward the inside, or at least the open porosity near the surface A composite material is manufactured by using a molded body adjusted so that the particle size decreases from the surface toward the inside during firing. To control the porosity of the SiC-C / C composite composite to 0.5% to 5%,
When impregnating the compact or fired body with metallic silicon, it can be easily carried out by adjusting the amount of metallic silicon in accordance with the open porosity of the compact or fired body.

【0057】 上記のSi−SiC複合材料又はSiC
系複合材料を用いた本発明の研磨処理用治具を製造する
に際しては、上記のように製造した複合材料を平面研削
盤等により適宜な寸法に切断加工し、研磨仕上げするこ
とにより製造すればよい。また、プリフォームドシート
の必要量を積層した後、ホットプレスで所望の形状(予
備成形体)に成形し、これを焼成するか、あるいは焼成
することなく、金属珪素と本発明で用いた複合材料の製
造方法によりマトリックスを形成させることによっても
製造することができる。
The above Si—SiC composite material or SiC
When manufacturing the polishing jig of the present invention using a system composite material, if the composite material manufactured as described above is cut into appropriate dimensions using a surface grinder or the like, and manufactured by polishing and finishing. Good. Also, after laminating the required amount of the preformed sheet, it is formed into a desired shape (preformed body) by hot pressing, and this is fired or, without firing, the metal silicon and the composite material used in the present invention. Can also be produced by forming a matrix by the production method described above.

【0058】[0058]

【実施例】 次に、本発明を実施例に基づいて、更に詳
細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限られるも
のではない。各例で使用したC/Cコンポジット、Si
−SiC系複合材料及びSiC系複合材料の製造方法を
以下に示す。
EXAMPLES Next, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples. C / C composite used in each example, Si
A method for producing a SiC-based composite material and a SiC-based composite material will be described below.

【0059】(C/Cコンポジットの製造方法)炭素繊
維を一方向に引き揃えたものにフェノール樹脂を含浸さ
せたプリプレグシートを炭素繊維が互いに直交するよう
に積層し、ホットプレスで180℃、10kg/cm2
で樹脂を硬化させた。次いで、窒素中で2000℃で焼
成することにより、C/Cコンポジットを製造した。得
られたC/Cコンポジットの密度は1.0g/cm3
開気孔率は50%であった。
(Production method of C / C composite) A prepreg sheet impregnated with a phenol resin is prepared by laminating carbon fibers in one direction so that the carbon fibers are orthogonal to each other. / Cm 2
To cure the resin. Next, the mixture was fired at 2000 ° C. in nitrogen to produce a C / C composite. The density of the obtained C / C composite was 1.0 g / cm 3 ,
The open porosity was 50%.

【0060】(Si−SiC系複合材料の製造方法)上
記C/Cコンポジットを、気孔率が5%となるのに充分
な量からなる、純度99.8%、平均粒径1mmのSi
粉末と接触させ、焼成炉内の温度を1300℃、不活性
ガスとしてアルゴンガス流量を20NL/分、焼成炉内
圧を1hPaで、4時間保持した後、焼成炉内の圧力を
そのまま保持しつつ、炉内温度を1600℃に昇温する
ことにより、C/CコンポジットにSiを含浸させて、
Si−SiC系複合材料を製造した。
(Method for Producing Si-SiC Composite Material) The above C / C composite was prepared from a sufficient amount of porosity of 5%, having a purity of 99.8% and an average particle size of 1 mm.
After contacting with the powder, the temperature in the firing furnace was maintained at 1300 ° C., the flow rate of argon gas as an inert gas was 20 NL / min, and the internal pressure of the firing furnace was maintained at 1 hPa for 4 hours, while maintaining the pressure in the firing furnace as it was, By raising the furnace temperature to 1600 ° C., the C / C composite was impregnated with Si,
A Si-SiC-based composite material was manufactured.

【0061】(SiC系複合材料の製造方法)上記C/
Cコンポジットを、気孔率が5%となるのに充分な量か
らなる、純度99.8%、平均粒径1mmのSi粉末と
接触させ、焼成炉内の温度を1300℃、不活性ガスと
してアルゴンガス流量を20NL/分、焼成炉内圧を1
hPaで、4時間保持した後、焼成炉内の圧力をそのま
ま保持しつつ、炉内温度を1600℃に昇温することに
より、C/CコンポジットにSiを含浸させた。更に、
炉内温度をそのまま保持しつつ、炉内圧力を約1気圧、
炉内温度を2200℃まで上げ、1時間保持することに
より、場合によっては残存していることもある金属珪素
と、既に生成している炭化珪素を炭素繊維と炭素繊維外
の炭素成分中(一部黒鉛化した炭素を含む遊離炭素と同
義である)にまで拡散させ、これら炭素と反応させるこ
とにより、SiC系複合材料を製造した。
(Method for producing SiC-based composite material)
The C composite was brought into contact with Si powder having a purity of 99.8% and an average particle size of 1 mm, which was sufficient to have a porosity of 5%, the temperature in the firing furnace was 1300 ° C, and argon was used as an inert gas. Gas flow rate 20NL / min, firing furnace internal pressure 1
After maintaining the pressure in the firing furnace at hPa for 4 hours, the temperature in the furnace was raised to 1600 ° C. while maintaining the pressure in the firing furnace, so that the C / C composite was impregnated with Si. Furthermore,
While maintaining the furnace temperature as it is, the furnace pressure was increased to about 1 atm.
By raising the furnace temperature to 2200 ° C. and holding for 1 hour, the metal silicon which may remain in some cases and the silicon carbide which has already been generated are removed from the carbon fiber and the carbon component outside the carbon fiber (1). (Which is synonymous with free carbon containing partially graphitized carbon) and reacted with these carbons to produce a SiC-based composite material.

【0062】(実施例1〜2、比較例)上記のように製
造されたSi−SiC系複合材料とSiC系複合材料か
ら、平面研削盤により、直径:400±0.2mm、厚
さ:13±0.2mmになるように切断加工した後、8
00#砥石で、平面度:0.01mm以下、平坦度(R
max):3μm以下になるように研磨仕上げすること
により、研磨処理用治具である定盤をそれぞれ作製した
(実施例1〜2)。また、比較のために、同一形状であ
るアルミナ製定盤を用意した(比較例)。
(Examples 1 and 2, Comparative Example) From the Si-SiC-based composite material and the SiC-based composite material manufactured as described above, a diameter: 400 ± 0.2 mm and a thickness: 13 by a surface grinder. After cutting to ± 0.2mm, 8
With a 00 # whetstone, flatness: 0.01 mm or less, flatness (R
max): Polishing was performed so as to be 3 μm or less, thereby preparing a surface plate as a polishing jig (Examples 1 and 2). For comparison, an alumina surface plate having the same shape was prepared (Comparative Example).

【0063】 次に、それぞれ得られた定盤(実施例1
〜2、比較例)を、図4に示す研磨装置に適用した場合
における研磨シリコンウエハーの生産性や歩留まりにつ
いて検討した。この結果、実施例1〜2は、比較例と比
較して、ハンドリング時に生じる割れを防止することが
できるだけでなく、重量も1/2以下に軽量化すること
ができた。また、実施例1〜2は、比較例と比較して、
研磨処理用治具の破損による交換をする必要がほとんど
ないため、研磨シリコンウエハーの生産性や歩留まりを
向上することができた。
Next, the obtained surface plates (Example 1)
2 and Comparative Example) were applied to the polishing apparatus shown in FIG. 4, and the productivity and yield of polished silicon wafers were examined. As a result, in Examples 1 and 2, not only could cracks generated during handling be prevented, but also the weight could be reduced to 1 / or less, as compared with Comparative Examples. Further, Examples 1 and 2 were compared with Comparative Examples,
Since there is almost no need to replace the polishing jig due to damage, the productivity and yield of the polished silicon wafer can be improved.

【0064】[0064]

【発明の効果】 以上の説明から明らかなように、本発
明の研磨処理用治具は、研磨時に必要な寸法精度及び圧
縮強度を長期にわたり維持するだけでなく、軽量である
ため、セラミック製品の生産性や歩留まりを向上するこ
とができる。
As is clear from the above description, the polishing jig of the present invention not only maintains the dimensional accuracy and compressive strength required for polishing for a long period of time, but also is lightweight, so Productivity and yield can be improved.

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

【図1】 本発明で用いる複合材料の骨格部であるヤー
ン集合体を模式的に示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a yarn aggregate that is a skeleton of a composite material used in the present invention.

【図2】 本発明で用いるSi−SiC系複合材料の構
造の一例を示すものであり、(a)は図1におけるII
a−IIa線で切断した場合の断面図であり、(b)は
図1におけるIIb−IIb線で切断した場合の断面図
である。
FIG. 2 shows an example of the structure of a Si—SiC-based composite material used in the present invention.
FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line a-IIa, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line IIb-IIb in FIG. 1.

【図3】 本発明で用いるSiC系複合材料の構造の一
例を示すものであり、(a)は図1におけるIIa−I
Ia線で切断した場合の断面図であり、(b)は図1に
おけるIIb−IIb線で切断した場合の断面図であ
る。
FIG. 3 shows an example of the structure of a SiC-based composite material used in the present invention, and (a) shows IIa-I in FIG.
FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line Ia, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line IIb-IIb in FIG. 1.

【図4】 研磨装置の一例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing an example of a polishing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1A,1B,1C,1D,1E,1F…ヤーン配列体、
2A,2B…ヤーン、3…繊維束(ヤーン)、4A,4
B…炭化珪素相、5A,5B,5C…Si−SiC系材
料相、6…ヤーン集合体、7…Si−SiC系複合材
料、8A…マトリックス、8B…マトリックス、9…小
突起部、10…気孔、12…SiC系複合材料、14…
炭化珪素相、20…研磨装置、21…加圧ヘッド、22
…マウントプレート、23…セラミック製品、25…研
磨布、26…定盤、27…ヘッド回転軸。
1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F...
2A, 2B ... yarn, 3 ... fiber bundle (yarn), 4A, 4
B: Silicon carbide phase, 5A, 5B, 5C: Si-SiC-based material phase, 6: Yarn aggregate, 7: Si-SiC-based composite material, 8A: Matrix, 8B: Matrix, 9: Small projection, 10 ... Pores, 12 ... SiC-based composite material, 14 ...
Silicon carbide phase, 20 polishing machine, 21 pressure head, 22
... Mount plate, 23 ... ceramic product, 25 ... polishing cloth, 26 ... surface plate, 27 ... head rotating shaft.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3C058 AA07 AA16 AB06 AB08 AB09 CA05 CB01 4F100 AA16A AA37A AB11A AD11A AK33A BA08 BA22 BA44 DC16 DD31 DG06A DG18A DJ10 EJ48 EJ82 GB51 JK05 JK16 JL02 JL03 JL04 YY00 YY00A  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference)

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 55〜75重量%の炭素と、1〜10重
量%の珪素と、10〜50重量%の炭化珪素とから構成
され、少なくとも炭素繊維の束と炭素繊維以外の炭素成
分とを含有するヤーンが層方向に配向しつつ三次元的に
組み合わされ、互いに分離しないように一体化されてい
るヤーン集合体と、このヤーン集合体中で隣り合うヤー
ンの間に充填されているSi−SiC系材料からなるマ
トリックスとを備え、0.05〜0.6の動摩擦係数
と、0.5〜10%に制御された気孔率とを有するSi
−SiC系複合材料からなることを特徴とする研磨処理
用治具。
1. A method comprising at least 55 to 75% by weight of carbon, 1 to 10% by weight of silicon, and 10 to 50% by weight of silicon carbide, wherein at least a bundle of carbon fibers and a carbon component other than carbon fibers are mixed. A yarn aggregate in which the contained yarns are three-dimensionally combined while being oriented in the layer direction, and are integrated so as not to be separated from each other, and Si-filled between adjacent yarns in the yarn aggregate. A matrix comprising a SiC-based material and having a dynamic friction coefficient of 0.05 to 0.6 and a porosity controlled to 0.5 to 10%.
-A polishing jig comprising a SiC-based composite material.
【請求項2】 前記マトリックスが、前記ヤーンの表面
に沿って生成している炭化珪素相を備えている請求項1
に記載の研磨処理用治具。
2. The matrix of claim 1, wherein said matrix comprises a silicon carbide phase formed along a surface of said yarn.
3. The jig for polishing treatment according to item 1.
【請求項3】 前記マトリックスが、珪素からなる珪素
相を備え、この珪素相と前記ヤーンとの間に前記炭化珪
素相が生成している請求項1または2に記載の研磨処理
用治具。
3. The polishing jig according to claim 1, wherein the matrix includes a silicon phase made of silicon, and the silicon carbide phase is generated between the silicon phase and the yarn.
【請求項4】 前記マトリックスが、前記ヤーンから離
れるのに従って、珪素の含有比率が上昇する傾斜組成を
有している請求項1〜3のいずれか1項に記載の研磨処
理用治具。
4. The polishing jig according to claim 1, wherein the matrix has a gradient composition in which the content ratio of silicon increases as the matrix moves away from the yarn.
【請求項5】 前記ヤーン集合体が、複数のヤーン配列
体を備えており、各ヤーン配列体がそれぞれ複数のヤー
ンをほぼ並行に二次元的に配列することによって形成さ
れており、前記ヤーン配列体が積層されることによって
前記ヤーン集合体が構成されている請求項1〜4のいず
れか1項に記載の研磨処理用治具。
5. The yarn array according to claim 1, wherein the yarn assembly includes a plurality of yarn arrays, each yarn array being formed by two-dimensionally arranging the plurality of yarns substantially in parallel. The polishing jig according to any one of claims 1 to 4, wherein the yarn aggregate is configured by stacking bodies.
【請求項6】 前記マトリックスが、前記Si−SiC
複合材料の中で互いに連続することで三次元網目構造を
形成している請求項1〜5のいずれか1項に記載の研磨
処理用治具。
6. The method according to claim 1, wherein the matrix comprises the Si—SiC.
The polishing jig according to any one of claims 1 to 5, wherein the three-dimensional network structure is formed by being continuous with each other in the composite material.
【請求項7】 炭化珪素と炭素繊維と炭素繊維以外の炭
素成分とから構成され、骨格部と骨格部の周囲に形成さ
れたマトリックスとからなる構造を有するSiC系複合
材料からなる研磨処理用治具であって、 炭化珪素の少なくとも50%がβ型であり、 骨格部が、炭素繊維と炭素繊維以外の炭素成分により形
成されており、前記骨格部の一部分には炭化珪素が存在
していてもよく、 マトリックスが、炭化珪素により形成され、前記マトリ
ックスと前記骨格部とが一体的に形成されており、か
つ、 前記SiC系複合材料が、0.5〜5%の気孔率と二山
型の平均気孔径の分布を有することを特徴とする研磨処
理用治具。
7. A polishing treatment jig made of a SiC-based composite material having a structure composed of silicon carbide, carbon fiber, and a carbon component other than carbon fiber and having a skeleton portion and a matrix formed around the skeleton portion. Wherein at least 50% of the silicon carbide is β-type, the skeleton is formed of carbon fiber and a carbon component other than carbon fiber, and silicon carbide is present in a part of the skeleton. The matrix may be formed of silicon carbide, the matrix and the skeleton may be integrally formed, and the SiC-based composite material may have a porosity of 0.5 to 5% and a double crest shape. A polishing jig having an average pore size distribution of:
【請求項8】 前記マトリックスが、骨格部表面に沿っ
て形成されている請求項7に記載の研磨処理用治具。
8. The polishing jig according to claim 7, wherein the matrix is formed along a surface of a skeleton portion.
【請求項9】 前記マトリックスが、前記骨格部表面か
ら離れるに従って、珪素の含有比率が上昇する傾斜組成
を有している請求項7又は8に記載の研磨処理用治具。
9. The polishing jig according to claim 7, wherein the matrix has a gradient composition in which the content ratio of silicon increases as the matrix moves away from the surface of the skeleton.
【請求項10】 前記骨格部が、炭素繊維と炭素繊維以
外の炭素成分とからなるヤーンを、少なくとも複数本ほ
ぼ並行に二次元的に配列して作製したヤーン配列体を、
交互に直交するように必要数積層して作製されたもので
あるヤーン集合体から構成されている請求項7〜9のい
ずれか1項に記載の研磨処理用治具。
10. A yarn array produced by arranging at least a plurality of yarns composed of carbon fibers and carbon components other than carbon fibers in a two-dimensional array substantially parallel to each other,
The polishing jig according to any one of claims 7 to 9, wherein the jig is made of a yarn assembly that is manufactured by laminating a required number of layers so as to be orthogonal to each other.
【請求項11】 前記マトリックスが、前記SiC系複
合材料の中で互いに連続することで三次元網目構造を形
成している請求項7〜10のいずれか1項に記載の研磨
処理用治具。
11. The polishing jig according to claim 7, wherein the matrix is continuous with each other in the SiC-based composite material to form a three-dimensional network structure.
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