JP2001240408A - 炭化珪素微小球及びその製造方法 - Google Patents
炭化珪素微小球及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 単一球として凝集することなく、真球性に優
れ、高純度の炭化珪素微小球及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 平均粒径が１〜５００μm 、理論密度に
対する相対密度が９５％以上、真球度が１．０〜１．３
の性状を備える炭化珪素微小球。その製造方法は平均粒
径が１〜５００μm の範囲にあり、真球度が１．０〜
１．２のガラス状カーボン球とＳｉＯガスとを１７５０
〜１９００℃の温度で接触させてガラス状カーボン球を
珪化する。
れ、高純度の炭化珪素微小球及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 平均粒径が１〜５００μm 、理論密度に
対する相対密度が９５％以上、真球度が１．０〜１．３
の性状を備える炭化珪素微小球。その製造方法は平均粒
径が１〜５００μm の範囲にあり、真球度が１．０〜
１．２のガラス状カーボン球とＳｉＯガスとを１７５０
〜１９００℃の温度で接触させてガラス状カーボン球を
珪化する。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、真球性が高く、高
純度の炭化珪素（ＳｉＣ）からなる微小球及びその製造
方法に関する。
純度の炭化珪素（ＳｉＣ）からなる微小球及びその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭化珪素は耐熱性、耐蝕性、強度特性等
が優れており、従来から各種構造部材として広く使用さ
れている。また近年では、炭化珪素粉体がファインセラ
ミックス用原料として有用されており、更に半導体材
料、電子材料あるいは先端複合材料等の分野において原
材料やフィラー等として注目されている。
が優れており、従来から各種構造部材として広く使用さ
れている。また近年では、炭化珪素粉体がファインセラ
ミックス用原料として有用されており、更に半導体材
料、電子材料あるいは先端複合材料等の分野において原
材料やフィラー等として注目されている。
【０００３】炭化珪素粉体は、珪素酸化物を炭材ととも
に熱処理する還元炭化法（アチソン法）により製造した
バルク状炭化珪素を粉砕し、分級する方法が古くから確
立されているが、球形の粉体を得ることが困難であり、
また粉砕、分級工程において不純物が混入し易く、高純
度のものが製造できない欠点がある。
に熱処理する還元炭化法（アチソン法）により製造した
バルク状炭化珪素を粉砕し、分級する方法が古くから確
立されているが、球形の粉体を得ることが困難であり、
また粉砕、分級工程において不純物が混入し易く、高純
度のものが製造できない欠点がある。
【０００４】そこで、ＳｉＣｌ4 等のハロゲン化珪素化
合物とＣＨ4 等の炭化水素との混合ガスを気相で反応さ
せる方法やポリカルボシラン等の有機珪素化合物を気相
で熱分解する方法等の気相プロセスによる炭化珪素粉体
を製造する方法が開発されている。
合物とＣＨ4 等の炭化水素との混合ガスを気相で反応さ
せる方法やポリカルボシラン等の有機珪素化合物を気相
で熱分解する方法等の気相プロセスによる炭化珪素粉体
を製造する方法が開発されている。
【０００５】これらの気相プロセスによれば、サブミク
ロン級の微細な炭化珪素粉体を製造することができ、ま
た原料系が純粋な化学物質であるから高純度の炭化珪素
粉体の製造が可能である。例えば、特開昭５９−１０２
８０９号公報にはハロゲン化シランを熱分解して得た炭
化珪素粉末の平均粒径が０．２〜０．７μm の範囲内で
あって、かつ各粒子の最大粒径と最小粒径との比率の平
均が１．１〜１．４であることを特徴とする易焼結性β
型炭化珪素粉末が、特開昭６０−９６５１７号公報には
結晶子が５０オングストローム以下のβ型炭化珪素の集
合体であり、平均粒径が０．０１〜１μm である球状形
状をもつ超微粒子状β型多結晶炭化珪素が開示されてい
る。
ロン級の微細な炭化珪素粉体を製造することができ、ま
た原料系が純粋な化学物質であるから高純度の炭化珪素
粉体の製造が可能である。例えば、特開昭５９−１０２
８０９号公報にはハロゲン化シランを熱分解して得た炭
化珪素粉末の平均粒径が０．２〜０．７μm の範囲内で
あって、かつ各粒子の最大粒径と最小粒径との比率の平
均が１．１〜１．４であることを特徴とする易焼結性β
型炭化珪素粉末が、特開昭６０−９６５１７号公報には
結晶子が５０オングストローム以下のβ型炭化珪素の集
合体であり、平均粒径が０．０１〜１μm である球状形
状をもつ超微粒子状β型多結晶炭化珪素が開示されてい
る。
【０００６】しかしながら、原料となるハロゲン化珪素
化合物や有機珪素化合物は高価であるばかりでなく取扱
い難い物質であり、更に生成収率が低く、工業的生産手
段としては適さない難点がある。更に、得られる炭化珪
素粉体はサブミクロン級の微細なものであり、これらサ
ブミクロン級の炭化珪素粉体は凝集し易いため、単一球
状粒子として得ることが困難である。
化合物や有機珪素化合物は高価であるばかりでなく取扱
い難い物質であり、更に生成収率が低く、工業的生産手
段としては適さない難点がある。更に、得られる炭化珪
素粉体はサブミクロン級の微細なものであり、これらサ
ブミクロン級の炭化珪素粉体は凝集し易いため、単一球
状粒子として得ることが困難である。
【０００７】また、本出願人は炭化珪素粉体の製造法と
して、密閉円筒炉内を流通する高温燃焼ガス流に珪素含
有溶液と炭化水素を同一もしくは別の位置から噴霧して
熱分解反応により二酸化珪素とカーボンブラックが混在
する組成の複合系原料を調製し、該複合系原料を非酸化
雰囲気中で１３００〜２０００℃の温度域で加熱反応さ
せることを特徴とする微粒子状β型炭化珪素の製造方法
（特開平４−362009号公報）を開発、提案した。
して、密閉円筒炉内を流通する高温燃焼ガス流に珪素含
有溶液と炭化水素を同一もしくは別の位置から噴霧して
熱分解反応により二酸化珪素とカーボンブラックが混在
する組成の複合系原料を調製し、該複合系原料を非酸化
雰囲気中で１３００〜２０００℃の温度域で加熱反応さ
せることを特徴とする微粒子状β型炭化珪素の製造方法
（特開平４−362009号公報）を開発、提案した。
【０００８】上記、特開平４−３６２００９号公報は、
ミクロな状態で均質分散した二酸化珪素とカーボンブラ
ックが混在する組成の複合系原料を用いて、還元炭化プ
ロセスにより、粒径０．６μm 以下のサブミクロン級の
炭化珪素の均質粉末を製造するものである。
ミクロな状態で均質分散した二酸化珪素とカーボンブラ
ックが混在する組成の複合系原料を用いて、還元炭化プ
ロセスにより、粒径０．６μm 以下のサブミクロン級の
炭化珪素の均質粉末を製造するものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たようにサブミクロン級の微細な炭化珪素粉体は、凝集
し易いために単一球状粒子として取り扱うことが困難で
あり、例えばファインセラミックス、半導体材料、電子
材料、先端複合材料、等の用途分野によってはハンドリ
ング上の問題もあって、サブミクロン級以上の炭化珪素
粉体が望まれている。
たようにサブミクロン級の微細な炭化珪素粉体は、凝集
し易いために単一球状粒子として取り扱うことが困難で
あり、例えばファインセラミックス、半導体材料、電子
材料、先端複合材料、等の用途分野によってはハンドリ
ング上の問題もあって、サブミクロン級以上の炭化珪素
粉体が望まれている。
【００１０】そこで、本発明者らはミクロン以上の粒径
を有し、真球性に優れた炭化珪素微小球の開発について
鋭意研究を行った結果、球状ガラス状カーボンを原料と
して用い、これをＳｉＯガスで珪化することにより球状
の炭化珪素が得られることを見出した。すなわち、本発
明はこの知見に基づいて開発に至ったもので、その目的
は凝集することなく単一球としてミクロン以上の粒径を
有し、かつ真球性に優れた炭化珪素微小球及びその製造
方法を提供することにある。
を有し、真球性に優れた炭化珪素微小球の開発について
鋭意研究を行った結果、球状ガラス状カーボンを原料と
して用い、これをＳｉＯガスで珪化することにより球状
の炭化珪素が得られることを見出した。すなわち、本発
明はこの知見に基づいて開発に至ったもので、その目的
は凝集することなく単一球としてミクロン以上の粒径を
有し、かつ真球性に優れた炭化珪素微小球及びその製造
方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による炭化珪素微小球は、平均粒径が１〜５
００μm 、理論密度に対する相対密度が９５％以上、真
球度が１．０〜１．３の性状を備えることを構成上の特
徴とする。
めの本発明による炭化珪素微小球は、平均粒径が１〜５
００μm 、理論密度に対する相対密度が９５％以上、真
球度が１．０〜１．３の性状を備えることを構成上の特
徴とする。
【００１２】また、製造方法は、平均粒径が１〜５００
μm の範囲にあり、真球度が１．０〜１．２のガラス状
カーボン球とＳｉＯガスとを１７５０〜１９００℃の温
度で接触させてガラス状カーボン球を珪化することを構
成上の特徴とする。
μm の範囲にあり、真球度が１．０〜１．２のガラス状
カーボン球とＳｉＯガスとを１７５０〜１９００℃の温
度で接触させてガラス状カーボン球を珪化することを構
成上の特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の炭化珪素微小球におい
て、その粒径範囲を１〜５００μm の範囲に設定するの
は粒径が１μm より小さいと微小球相互間で凝集し易く
なり、単一球としての存在が難しくなるためである。な
お、粒径の上限を５００μm に設定したのは、５００μ
m を越える粒径範囲になると真球性の高い炭化珪素微小
球を得ることが困難となるためである。
て、その粒径範囲を１〜５００μm の範囲に設定するの
は粒径が１μm より小さいと微小球相互間で凝集し易く
なり、単一球としての存在が難しくなるためである。な
お、粒径の上限を５００μm に設定したのは、５００μ
m を越える粒径範囲になると真球性の高い炭化珪素微小
球を得ることが困難となるためである。
【００１４】また、本発明の炭化珪素微小球は、理論密
度に対する相対密度が９５％以上であることを特徴とす
る。理論密度に対する相対密度は、炭化珪素微小球中の
空隙と珪化されたＳｉＣの相対的比率を示すものであ
り、相対密度が９５％以上であることは珪化されたＳｉ
Ｃの存在比率が高く、ほぼ完全に珪化された良好な組織
構造を備え、純度が高いことを示している。
度に対する相対密度が９５％以上であることを特徴とす
る。理論密度に対する相対密度は、炭化珪素微小球中の
空隙と珪化されたＳｉＣの相対的比率を示すものであ
り、相対密度が９５％以上であることは珪化されたＳｉ
Ｃの存在比率が高く、ほぼ完全に珪化された良好な組織
構造を備え、純度が高いことを示している。
【００１５】更に、本発明の炭化珪素微小球は、その球
形形状の程度を示す真球度が１．０〜１．３の範囲にあ
ることを特徴とする。真球度とは球体の最大径(D) と最
小径(d)との比(D/d) で示される指標で、この値が１．
０に近い程完全な球体を表すことになる。
形形状の程度を示す真球度が１．０〜１．３の範囲にあ
ることを特徴とする。真球度とは球体の最大径(D) と最
小径(d)との比(D/d) で示される指標で、この値が１．
０に近い程完全な球体を表すことになる。
【００１６】これらの性状を備えた本発明の炭化珪素微
小球を得るための本発明の製造方法は、平均粒径が１〜
５００μm の範囲にあり、真球度が１．０〜１．２のガ
ラス状カーボン球とＳｉＯガスとを１７５０〜１９００
℃の温度で接触させてガラス状カーボン球を珪化するこ
とを構成上の特徴とする。
小球を得るための本発明の製造方法は、平均粒径が１〜
５００μm の範囲にあり、真球度が１．０〜１．２のガ
ラス状カーボン球とＳｉＯガスとを１７５０〜１９００
℃の温度で接触させてガラス状カーボン球を珪化するこ
とを構成上の特徴とする。
【００１７】基材となるガラス状カーボン球は、ポリビ
ニルアルコールなどの分散安定剤を添加した酸性水溶液
（塩酸、硫酸など）中にフェノール樹脂やフラン樹脂等
の熱硬化性樹脂の初期縮合物を入れ、ホモジナイザーな
どにより高速回転させて樹脂を懸濁させた後、比較的緩
やかに攪拌して穏やかな攪拌状態を維持しながら、温度
を上げて所定の温度に所定時間保持して重合させ、液滴
の融着、変形がなくなるまで硬化させる。その後、濾
過、水洗、乾燥して熱硬化性樹脂球を調製する。この
際、酸性水溶液中に入れる熱硬化性樹脂量、ホモジナイ
ザーの回転速度、保持時間などの条件を設定することに
より、粒子径及び真球度等を制御する。
ニルアルコールなどの分散安定剤を添加した酸性水溶液
（塩酸、硫酸など）中にフェノール樹脂やフラン樹脂等
の熱硬化性樹脂の初期縮合物を入れ、ホモジナイザーな
どにより高速回転させて樹脂を懸濁させた後、比較的緩
やかに攪拌して穏やかな攪拌状態を維持しながら、温度
を上げて所定の温度に所定時間保持して重合させ、液滴
の融着、変形がなくなるまで硬化させる。その後、濾
過、水洗、乾燥して熱硬化性樹脂球を調製する。この
際、酸性水溶液中に入れる熱硬化性樹脂量、ホモジナイ
ザーの回転速度、保持時間などの条件を設定することに
より、粒子径及び真球度等を制御する。
【００１８】次いで、熱硬化性樹脂球を黒鉛ルツボ等に
詰めて窒素やアルゴン等の非酸化性雰囲気中で熱処理
し、焼成炭化することによりガラス状カーボン球が得ら
れる。具体的には、例えば本出願人が先に提案した特開
平５−１６３００７号公報に開示した方法により、平均
粒径が１〜５００μm 、真球度が１．０〜１．２のガラ
ス状カーボン球を得ることができる。なお、炭化珪素微
小球に高純度が要求される場合には、ガラス状カーボン
球をハロゲンガス雰囲気中１０００〜２０００℃程度の
温度で熱処理して、ガラス状カーボン球中の灰分が１０
ppm 以下となるように純化処理される。
詰めて窒素やアルゴン等の非酸化性雰囲気中で熱処理
し、焼成炭化することによりガラス状カーボン球が得ら
れる。具体的には、例えば本出願人が先に提案した特開
平５−１６３００７号公報に開示した方法により、平均
粒径が１〜５００μm 、真球度が１．０〜１．２のガラ
ス状カーボン球を得ることができる。なお、炭化珪素微
小球に高純度が要求される場合には、ガラス状カーボン
球をハロゲンガス雰囲気中１０００〜２０００℃程度の
温度で熱処理して、ガラス状カーボン球中の灰分が１０
ppm 以下となるように純化処理される。
【００１９】ガラス状カーボン球の平均粒径を１〜５０
０μm の範囲に設定するのは、平均粒径が１μm 未満で
は粒子相互が凝集し易くなり、一方５００μm を越える
とガラス状カーボン球の内部まで珪化することが困難と
なり、また残存したガラス状カーボンと珪化生成した炭
化珪素との熱膨張係数の差により、冷却過程において亀
裂が生じ、熱応力割れが生じる場合があるからである。
０μm の範囲に設定するのは、平均粒径が１μm 未満で
は粒子相互が凝集し易くなり、一方５００μm を越える
とガラス状カーボン球の内部まで珪化することが困難と
なり、また残存したガラス状カーボンと珪化生成した炭
化珪素との熱膨張係数の差により、冷却過程において亀
裂が生じ、熱応力割れが生じる場合があるからである。
【００２０】またガラス状カーボン球の真球度を１．０
〜１．２の範囲に設定するのは、珪化して製造される炭
化珪素微小球の球形性状がガラス状カーボン球の球形性
状に依存するためであり、炭化珪素微小球の真球度を
１．０〜１．３の範囲に制御するためにガラス状カーボ
ン球の真球度は１．０〜１．２の範囲に設定される。
〜１．２の範囲に設定するのは、珪化して製造される炭
化珪素微小球の球形性状がガラス状カーボン球の球形性
状に依存するためであり、炭化珪素微小球の真球度を
１．０〜１．３の範囲に制御するためにガラス状カーボ
ン球の真球度は１．０〜１．２の範囲に設定される。
【００２１】ガラス状カーボン球（Ｃ）とＳｉＯガスと
は、 ２Ｃ(s) ＋ＳｉＯ(g) →ＳｉＣ(s) ＋ＣＯ(g) の反応によりガラス状カーボン球が珪化されてＳｉＣに
転化し、炭素２原子のうちの１原子分が珪素原子１原子
分と置換した反応形態であるから、ガラス状カーボン球
は珪化反応が進行しても、ほぼ原型が維持されて球形を
保持することができる。すなわち、珪化により形成され
た炭化珪素微小球は、基材となったガラス状カーボン球
の形状に依存する要素が大であり、理想的には、ほぼガ
ラス状カーボン球の形状と同一となる。したがって、ガ
ラス状カーボン球の平均粒径を１〜５００μm 、真球度
を１．０〜１．２の範囲に設定することにより、炭化珪
素微小球の平均粒径を１〜５００μm 、真球度を１．０
〜１．３の範囲に制御することが可能となる。
は、 ２Ｃ(s) ＋ＳｉＯ(g) →ＳｉＣ(s) ＋ＣＯ(g) の反応によりガラス状カーボン球が珪化されてＳｉＣに
転化し、炭素２原子のうちの１原子分が珪素原子１原子
分と置換した反応形態であるから、ガラス状カーボン球
は珪化反応が進行しても、ほぼ原型が維持されて球形を
保持することができる。すなわち、珪化により形成され
た炭化珪素微小球は、基材となったガラス状カーボン球
の形状に依存する要素が大であり、理想的には、ほぼガ
ラス状カーボン球の形状と同一となる。したがって、ガ
ラス状カーボン球の平均粒径を１〜５００μm 、真球度
を１．０〜１．２の範囲に設定することにより、炭化珪
素微小球の平均粒径を１〜５００μm 、真球度を１．０
〜１．３の範囲に制御することが可能となる。
【００２２】この性状を備えたガラス状カーボン球にＳ
ｉＯガスを接触させて、１７５０〜１９００℃の温度域
で反応、珪化することにより本発明の炭化珪素微小球が
製造される。
ｉＯガスを接触させて、１７５０〜１９００℃の温度域
で反応、珪化することにより本発明の炭化珪素微小球が
製造される。
【００２３】ガラス状カーボン球を珪化するＳｉＯガス
の発生は、公知の種々の方法が適用される。例えば、二
酸化珪素（ＳｉＯ2 ）等の珪素源粉末に、炭素（Ｃ）、
金属Ｓｉ、ＳｉＣ等の還元用粉末を混合して、加熱反応
させてＳｉＯガスを発生する方法、あるいは粉末ＳｉＯ
を用いて１５００℃以上に加熱して気化させてＳｉＯガ
スを発生する方法、等適宜な方法を用いることができ
る。
の発生は、公知の種々の方法が適用される。例えば、二
酸化珪素（ＳｉＯ2 ）等の珪素源粉末に、炭素（Ｃ）、
金属Ｓｉ、ＳｉＣ等の還元用粉末を混合して、加熱反応
させてＳｉＯガスを発生する方法、あるいは粉末ＳｉＯ
を用いて１５００℃以上に加熱して気化させてＳｉＯガ
スを発生する方法、等適宜な方法を用いることができ
る。
【００２４】ガラス状カーボン球にＳｉＯガスを接触さ
せて珪化反応を行う方法としては、例えば、上記の珪素
源粉末と還元用粉末とを所定の量比で混合して坩堝に入
れ、坩堝上の通気性板を介して円筒容器を載せ、円筒容
器内には所定量のガラス状カーボン球を装填する。加熱
して発生したＳｉＯガスは通気性板を通ってガラス状カ
ーボン球に接触して珪化する。あるいは、坩堝内にＳｉ
Ｏ粉末を入れて、その中にガラス状カーボン球を埋没さ
せて加熱し、気化したＳｉＯガスにより珪化する方法で
炭化珪素微小球を製造することもできる。なお、珪化時
に生成するＣＯガスを排出除去するために、望ましくは
円筒容器内に少量のアルゴンガスを流したり、減圧雰囲
気に設定する。
せて珪化反応を行う方法としては、例えば、上記の珪素
源粉末と還元用粉末とを所定の量比で混合して坩堝に入
れ、坩堝上の通気性板を介して円筒容器を載せ、円筒容
器内には所定量のガラス状カーボン球を装填する。加熱
して発生したＳｉＯガスは通気性板を通ってガラス状カ
ーボン球に接触して珪化する。あるいは、坩堝内にＳｉ
Ｏ粉末を入れて、その中にガラス状カーボン球を埋没さ
せて加熱し、気化したＳｉＯガスにより珪化する方法で
炭化珪素微小球を製造することもできる。なお、珪化時
に生成するＣＯガスを排出除去するために、望ましくは
円筒容器内に少量のアルゴンガスを流したり、減圧雰囲
気に設定する。
【００２５】この場合、珪化する温度は１７５０〜１９
００℃の範囲に設定される。反応温度が１７５０℃未満
では珪化反応が充分に進行しないために未反応の炭素の
残留量が多くなり、残留炭素を焼却除去する酸化処理時
に割れが生じて球形状を維持できない。一方、１９００
℃を越える温度域では珪化反応は充分に進行するために
残留炭素分は僅少となるが、炭化珪素の再結晶化が起こ
り、球状を保持することができなくなる。更に再結晶化
の進行により炭化珪素粒子が互いに結合し、粗大粒子へ
と成長する。
００℃の範囲に設定される。反応温度が１７５０℃未満
では珪化反応が充分に進行しないために未反応の炭素の
残留量が多くなり、残留炭素を焼却除去する酸化処理時
に割れが生じて球形状を維持できない。一方、１９００
℃を越える温度域では珪化反応は充分に進行するために
残留炭素分は僅少となるが、炭化珪素の再結晶化が起こ
り、球状を保持することができなくなる。更に再結晶化
の進行により炭化珪素粒子が互いに結合し、粗大粒子へ
と成長する。
【００２６】ガラス状カーボン球を珪化したのち、後処
理として大気中５００〜８００℃の温度で酸化して残留
する炭素分を焼却除去する。５００℃未満の温度では酸
化反応が充分に進まず、８００℃を越えるとＳｉＣの一
部がＳｉＯ2 に酸化されるためである。なお、得られた
炭化珪素微小球は篩い分けして粒度調整し、所望の粒度
特性の微小球とすることもできる。
理として大気中５００〜８００℃の温度で酸化して残留
する炭素分を焼却除去する。５００℃未満の温度では酸
化反応が充分に進まず、８００℃を越えるとＳｉＣの一
部がＳｉＯ2 に酸化されるためである。なお、得られた
炭化珪素微小球は篩い分けして粒度調整し、所望の粒度
特性の微小球とすることもできる。
【００２７】このようにして、平均粒径１〜５００μm
、真球度１．０〜１．２のガラス状カーボン球を１７
５０〜１９００℃の温度域でＳｉＯガスにより珪化する
ことにより、珪化時における僅かな形状変化があって
も、本発明の平均粒径が１〜５００μm 、理論密度に対
する相対密度が９５％以上、真球度が１．０〜１．３の
性状を備え、単一球として凝集することなく、真球性に
優れた炭化珪素微小球を製造することが可能となる。
、真球度１．０〜１．２のガラス状カーボン球を１７
５０〜１９００℃の温度域でＳｉＯガスにより珪化する
ことにより、珪化時における僅かな形状変化があって
も、本発明の平均粒径が１〜５００μm 、理論密度に対
する相対密度が９５％以上、真球度が１．０〜１．３の
性状を備え、単一球として凝集することなく、真球性に
優れた炭化珪素微小球を製造することが可能となる。
【００２８】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して具
体的に説明する。
体的に説明する。
【００２９】実施例１〜８、比較例１〜６ 粒径１０〜５０μm の高純度ＳｉＯ2 粉末と高純度コー
クス粉末とをＳｉＯ2：Ｃ＝５：１の重量比で混合し、
混合粉末３００g をＳｉＣ製坩堝内に入れて、その上に
ＳｉＣ製の多孔板及び円筒を置き、円筒内に平均粒径及
び真球度の異なるガラス状カーボン球１００g を装填し
た。なお、ガラス状カーボン球は、特開平５−１６３０
０７号公報に記載の方法に準じて作製した。これらを加
熱炉内にセットして、アルゴンガスを０．５m3/hの流量
で流通させながら加熱温度及び時間を変えて熱処理し
て、ガラス状カーボン球を珪化した。次いで、大気中７
００℃の温度で２４時間酸化処理して、未反応の残存ガ
ラス状カーボンを酸化除去した。
クス粉末とをＳｉＯ2：Ｃ＝５：１の重量比で混合し、
混合粉末３００g をＳｉＣ製坩堝内に入れて、その上に
ＳｉＣ製の多孔板及び円筒を置き、円筒内に平均粒径及
び真球度の異なるガラス状カーボン球１００g を装填し
た。なお、ガラス状カーボン球は、特開平５−１６３０
０７号公報に記載の方法に準じて作製した。これらを加
熱炉内にセットして、アルゴンガスを０．５m3/hの流量
で流通させながら加熱温度及び時間を変えて熱処理し
て、ガラス状カーボン球を珪化した。次いで、大気中７
００℃の温度で２４時間酸化処理して、未反応の残存ガ
ラス状カーボンを酸化除去した。
【００３０】このようにして製造した炭化珪素微小球の
平均粒径、密度及び真球度を測定した。なお、平均粒径
は島津レーザー回折式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ−２０
００を用いて測定し、密度はアルキメデス法により測定
した。また、ＳＥＭ観察により真球度の計測ならびに球
形状の観察、評価を行った。得られた結果をガラス状カ
ーボン球の粒子性状、珪化反応条件等と対比して表１に
示した。
平均粒径、密度及び真球度を測定した。なお、平均粒径
は島津レーザー回折式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ−２０
００を用いて測定し、密度はアルキメデス法により測定
した。また、ＳＥＭ観察により真球度の計測ならびに球
形状の観察、評価を行った。得られた結果をガラス状カ
ーボン球の粒子性状、珪化反応条件等と対比して表１に
示した。
【００３１】
【表１】
【００３２】表１より、実施例１〜８の炭化珪素微小球
は、基材となるガラス状カーボン球の粒形状が略そのま
ま反映した球状を示し、また相対密度も高く球体内部に
までＳｉＣ化されていることが判る。一方、比較例１、
２のように珪化反応温度が低い場合にはＳｉＣ化が進行
し難いために、珪化反応後の球体はガラス状カーボンと
ＳｉＣの複合球となり、大気中における酸化処理により
破砕や割損が生じて球形状の保持ができない。また、珪
化反応温度が高い比較例３、４ではガラス状カーボン球
の珪化反応は充分に進行するが、ＳｉＣの昇華、再結晶
化も進むため球形状を保持できず、更に粒子の粗大化が
起こることが認められる。
は、基材となるガラス状カーボン球の粒形状が略そのま
ま反映した球状を示し、また相対密度も高く球体内部に
までＳｉＣ化されていることが判る。一方、比較例１、
２のように珪化反応温度が低い場合にはＳｉＣ化が進行
し難いために、珪化反応後の球体はガラス状カーボンと
ＳｉＣの複合球となり、大気中における酸化処理により
破砕や割損が生じて球形状の保持ができない。また、珪
化反応温度が高い比較例３、４ではガラス状カーボン球
の珪化反応は充分に進行するが、ＳｉＣの昇華、再結晶
化も進むため球形状を保持できず、更に粒子の粗大化が
起こることが認められる。
【００３３】また、比較例５ではガラス状カーボン球の
粒径が小さく表面積が大きいため、ＳｉＯガスとの接触
面積が大きく、珪化反応は充分に進行するもののガラス
状カーボン球の粒径が小さいため凝集し易く、得られる
ＳｉＣ球も凝集形態をとる。比較例６ではガラス状カー
ボン球の粒径が７５２μm と大きいためＳｉＯガスとガ
ラス状カーボン球との反応が中心部まで進行し難く、ガ
ラス状カーボン球の中心部には未反応の炭素が残存して
しまう。そのために、珪化反応後の冷却過程でＳｉＣと
ガラス状カーボンとの熱膨張率の差により熱応力が発生
し、炭化珪素球が割れてしまう。
粒径が小さく表面積が大きいため、ＳｉＯガスとの接触
面積が大きく、珪化反応は充分に進行するもののガラス
状カーボン球の粒径が小さいため凝集し易く、得られる
ＳｉＣ球も凝集形態をとる。比較例６ではガラス状カー
ボン球の粒径が７５２μm と大きいためＳｉＯガスとガ
ラス状カーボン球との反応が中心部まで進行し難く、ガ
ラス状カーボン球の中心部には未反応の炭素が残存して
しまう。そのために、珪化反応後の冷却過程でＳｉＣと
ガラス状カーボンとの熱膨張率の差により熱応力が発生
し、炭化珪素球が割れてしまう。
【００３４】なお、これらの炭化珪素微小球のうち、図
１に実施例３、図２に比較例２、図３に比較例４で得ら
れた炭化珪素微小球の粒子構造の顕微鏡写真を示した。
１に実施例３、図２に比較例２、図３に比較例４で得ら
れた炭化珪素微小球の粒子構造の顕微鏡写真を示した。
【００３５】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、平均粒
径が１〜５００μm 、真球度が１．０〜１．２のガラス
状カーボン球を基材として１７５０〜１９００℃の温度
範囲でＳｉＯガスと接触させ、珪化反応させることによ
り平均粒径が１〜５００μm 、理論密度に対する相対密
度が９５％以上、真球度が１．０〜１．３の性状を備え
た、真球性に優れ、高純度のＳｉＣからなる炭化珪素微
小球が製造される。したがって、ファインセラミックス
用原料をはじめとして、半導体材料、電子材料あるいは
先端複合材料等の分野における原材料やフィラー等とし
て用いられる炭化珪素微小球及びその製造方法として、
産業上極めて有用である。
径が１〜５００μm 、真球度が１．０〜１．２のガラス
状カーボン球を基材として１７５０〜１９００℃の温度
範囲でＳｉＯガスと接触させ、珪化反応させることによ
り平均粒径が１〜５００μm 、理論密度に対する相対密
度が９５％以上、真球度が１．０〜１．３の性状を備え
た、真球性に優れ、高純度のＳｉＣからなる炭化珪素微
小球が製造される。したがって、ファインセラミックス
用原料をはじめとして、半導体材料、電子材料あるいは
先端複合材料等の分野における原材料やフィラー等とし
て用いられる炭化珪素微小球及びその製造方法として、
産業上極めて有用である。
【図１】実施例３の炭化珪素微小球の粒子構造を示した
顕微鏡写真である。
顕微鏡写真である。
【図２】比較例２の炭化珪素微小球の粒子構造を示した
顕微鏡写真である。
顕微鏡写真である。
【図３】比較例４の炭化珪素微小球の粒子構造を示した
顕微鏡写真である。
顕微鏡写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G001 BA04 BA22 BA60 BA62 BB22 BC47 BD13 BD37 BD38 BE22 BE33 4G046 MA14 MB02 MC04
Claims (2)
- 【請求項１】 平均粒径が１〜５００μm 、理論密度に
対する相対密度が９５％以上、真球度が１．０〜１．３
の性状を備えることを特徴とする炭化珪素微小球。 - 【請求項２】 平均粒径が１〜５００μm の範囲にあ
り、真球度が１．０〜１．２のガラス状カーボン球とＳ
ｉＯガスとを１７５０〜１９００℃の温度で接触させて
ガラス状カーボン球を珪化することを特徴とする炭化珪
素微小球の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000053151A JP4111478B2 (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 炭化珪素微小球の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000053151A JP4111478B2 (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 炭化珪素微小球の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001240408A true JP2001240408A (ja) | 2001-09-04 |
| JP4111478B2 JP4111478B2 (ja) | 2008-07-02 |
Family
ID=18574569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000053151A Expired - Fee Related JP4111478B2 (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 炭化珪素微小球の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4111478B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100477949B1 (ko) * | 2001-09-14 | 2005-03-18 | 주식회사 엘지화학 | 구형 탄화규소계 화합물 및 그의 제조방법 |
| JP2007112693A (ja) * | 2005-09-20 | 2007-05-10 | Ube Ind Ltd | 球状炭化ケイ素質微粒子、非晶質炭化ケイ素質セラミックス、及びそれらの製造方法 |
| KR101413653B1 (ko) * | 2012-03-14 | 2014-07-01 | 엘지이노텍 주식회사 | 고순도 탄화규소 분말의 제조방법 |
| WO2020194974A1 (ja) * | 2019-03-22 | 2020-10-01 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | フィラー、成形体、及び放熱材料 |
-
2000
- 2000-02-29 JP JP2000053151A patent/JP4111478B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100477949B1 (ko) * | 2001-09-14 | 2005-03-18 | 주식회사 엘지화학 | 구형 탄화규소계 화합물 및 그의 제조방법 |
| JP2007112693A (ja) * | 2005-09-20 | 2007-05-10 | Ube Ind Ltd | 球状炭化ケイ素質微粒子、非晶質炭化ケイ素質セラミックス、及びそれらの製造方法 |
| KR101413653B1 (ko) * | 2012-03-14 | 2014-07-01 | 엘지이노텍 주식회사 | 고순도 탄화규소 분말의 제조방법 |
| WO2020194974A1 (ja) * | 2019-03-22 | 2020-10-01 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | フィラー、成形体、及び放熱材料 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4111478B2 (ja) | 2008-07-02 |
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