JP2002255651A - 炭化ケイ素質セラミックス及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 高温／高圧を必要とせず、摺動性に優れ、耐
摩耗性を維持し破壊靱性値の高い炭化ケイ素質セラミッ
クス及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 炭化ケイ素粉末に有機化合物と可溶性シ
ラン含有高分子化合物と焼結助剤を加え、混合、成形、
焼結する。破壊靱性値が４ＭＮ／ｍ^3/2以上で、かつ、
摩擦係数が０．３以下である炭化ケイ素質セラミックス
及びその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は機械摺動材料である
炭化ケイ素質セラミックスの組成及びその製造方法に関
するものであり、特に焼結性、破壊靱性、摺動性に優れ
た炭化ケイ素質セラミックス及びその製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】炭化ケイ素セラミックスは化学的安定性
に優れ、他のセラミック材料に比べ耐摩耗性、高温強度
等の優れた構造材料である。そのため、発電用タービ
ン、液体搬送ポンプなどの軸封部材として一部実用化さ
れているものもある。

【０００３】しかしながら、通常の炭化ケイ素セラミッ
クスの破壊靱性値はその製法により差違はあるが、２〜
３ＭＮ／ｍ^3/2であり、他のセラミック例えば窒化ケイ
素のＭＮ／ｍ^3/2、ジルコニアの８〜９ＭＮ／ｍ^3/2に比
べ低く破壊し易いため用途拡大の障害となっている。一
方、炭化ケイ素セラミックスの耐摩耗性は優れている
が、その摩擦係数（０．６〜０．８）が高いため摺動材
料としての使用は無かった。

【０００４】これを解決するため、摩擦係数の低い固体
潤滑材である炭素材との複合化の特許が開示されてい
る。例えば、炭化ケイ素粉末とグラファイト粉末、カー
ボン粒子の混合物の成形、焼結による方法（特開昭６３
−２６０８６１号、特開平１０−２０３８７１号）が開
示されている。本法は粒子同士を複合させるため焼結に
２０００℃以上の高温が必要であり、初期の摩擦係数は
０．３付近に低下するものの、経時的な摩擦係数の上昇
がある。さらに、炭素粒子の分散不均一により３前後の
低い破壊靱性値となり機械的特性に問題が生ずる。この
欠点を解決するために固体潤滑材である炭素の前駆体と
してフェノール樹脂、石炭ピッチ等と炭化ケイ素粉末を
混合し、成形、焼結する方法（特開昭６３−２５８５０
号、特開平１−３２０２５４号、特開平６−２０６７７
１号、特開平８−０６７８８７号）が開示されている。
これら方法では摩擦係数は０．３付近に低下し、破壊靭
性値も約４ＭＮ／ｍ^3/2となるが、成形／焼結に前記炭
化ケイ素粉末と炭素粉末の混合粉末と同様に高温（２２
００℃）が必要であり生産性に劣る。また、焼結体の残
存気孔（相対密度９０〜９５％）が多く破壊強度が低い
という問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は上記
課題に鑑みて高温／高圧を必要とせず、摺動性に優れ、
耐摩耗性を維持し破壊靱性値の高い炭化ケイ素質セラミ
ックス及びその製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を達成するため鋭意研究した結果、炭化ケイ素粉末に焼
結時に炭化して炭素となる有機化合物（炭素前駆体）お
よび焼結により炭化ケイ素に変化する可溶性シラン含有
高分子化合物（炭化ケイ素前駆体）を混合し、成形、焼
結すれば、焼結温度を低下でき、高い破壊靱性で、摩擦
係数が小さく、耐摩耗性に優れた炭化ケイ素質摺動材料
が得られるとの知見を得、本発明を完成した。

【０００７】すなわち、本発明は、破壊靱性値が４ＭＮ
／ｍ^3/2以上で、かつ、摩擦係数が０．３以下であるこ
とを特徴とする炭化ケイ素質セラミックス及び炭化ケイ
素質セラミックスの製造方法である。

【０００８】以下、本発明の組成物及び方法をさらに詳
しく述べる。

【０００９】本発明の炭化ケイ素質セラミックスは、破
壊靱性値が４ＭＮ／ｍ^3/2以上で、かつ、摩擦係数が
０．３以下であることが必要である。破壊靱性値が４Ｍ
Ｎ／ｍ ^3/2未満であると、機械強度が低下して、材料の
破損（欠け）の問題が生じ、一方、摩擦係数が０．３を
超えると摺動が円滑にならず、不規則な抵抗を伴った操
作トルクの変動が生じ、さらには、固着の発生の問題が
生ずる。

【００１０】本発明の炭化ケイ素質セラミックスは、高
破壊靱性と低摩擦係数を両立させるため、炭化ケイ素粒
の周囲に、平均粒径０．５μｍ以下の炭素微粒と平均粒
径０．５μｍ以下の炭化ケイ素微粒が均一に分散してい
ることが好ましく、さらに、両特性を向上させるため、
炭化ケイ素粒の周囲に、平均粒径０．２μｍ以下の炭素
微粒と平均粒径０．２μｍ以下の炭化ケイ素微粒が均一
に分散していることがさらに好ましい。

【００１１】本発明において、炭化ケイ素粒とは、炭化
ケイ素質セラミックスの原料である炭化ケイ素粉体から
生成するものである。

【００１２】本発明で用いられる炭化ケイ素粉末は特に
限定するものではなく、また、α型、β型のいずれの結
晶型でもよい。また、純度は強度、破壊靱性等の点から
９０ｗｔ％以上が好ましく、９５ｗｔ％以上がより好ま
しい。炭化ケイ素粉末は、焼結性維持，強度維持のた
め、平均粒径５μｍ以下が好ましく、粉末の凝集を防止
し、前駆体との混合を均一化させるため、平均粒径０．
２〜３．０μｍ以下がより好ましい。

【００１３】また、本発明において、炭素微粒とは、焼
結時に炭化して炭素となる有機化合物（炭素前駆体）か
ら生成するものである。

【００１４】本発明で用いられる有機化合物（炭素前駆
体）は、非酸化雰囲気中で加熱により炭化する化合物で
あれば特に限定するものではなく、例えば、フェノール
樹脂、ノボラック樹脂、ポリスチレン、ポリスチレン−
アクリル共重合体、エポキシ樹脂、ポリアクリロニトリ
ル等の合成高分子、石炭ピッチ等の天然由来炭素化合物
などがあげられる。これらのうち、炭化による黒鉛化を
考慮すれば多環式芳香族化合物を含む合成高分子、例え
ば、ジメチルフェノールフォルムアルデヒド樹脂、ポリ
スチレン、ポリビニルナフタレンまたは石炭ピッチ等が
好ましい。炭素前駆体の灰分は黒鉛化促進のために１ｗ
ｔ％以下が好ましく、焼結性向上のため、０．５％以下
がより好ましい。また、平均分子量は炭化率より１００
０以上が好ましい。

【００１５】さらに、本発明において、炭化ケイ素微粒
とは、焼結により炭化ケイ素に変化する可溶性シラン含
有高分子化合物（炭化ケイ素前駆体）より生成するもの
である。

【００１６】本発明で用いられる可溶性シラン含有高分
子化合物（炭化ケイ素前駆体）とは、酸素原子を含有せ
ず、溶媒可溶性であり、熱分解により炭化ケイ素微結晶
となる化合物であれば特に限定するものではなく、例え
ば、ポリカルボシラン、ポリシラスチレン、ポリカルボ
シラスチレン、ポリシラエチレン、これらの誘導体等が
あげられる。これらのうち、溶媒可溶であり、熱溶融可
能なポリカルボシラン、ポリシラスチレン、その誘導体
が好ましく、単体でまたは混合して用いることができ
る。一方、ポリシロキサンは化合物中の酸素原子による
成形体の強度低下により好ましくなく、また、ポリシラ
ンはその溶媒不溶性、非熱可塑性により炭化ケイ素粉末
との均一混合ができず好ましくない。

【００１７】可溶性シラン含有高分子化合物は、熱焼成
時に成形体（グリーン体）の変形が起こりやすいため、
平均分子量は１０００以上が好ましく、さらに５０００
以上が好ましい。さらに、これらポリカルボシラン、ポ
リシラスチレンを変性して、ビニル基等を導入すること
により焼結時の成形体の熱変形を防止でき、セラミック
化率を向上することもできる。ビニル基を含有するポリ
シラスチレンはジメチルジクロロシラン、メチルフェニ
ルジクロロシラン及びフェニルビニルジクロロシランま
たはメチルビニルジクロロシランを金属ナトリウムを用
い不活性有機溶媒中で反応させることにより得ることが
できる。

【００１８】各成分の配合割合は、炭素の潤滑作用を充
分に発揮し、摺動時の摩擦係数を低減し、複合セラミッ
ク全体の強度、硬度を維持し、摩耗、欠け、割れを防止
するために、焼結後に炭素含有量が原料炭化ケイ素粉末
の１０〜５０ｗｔ％となる有機化合物量が好ましく、ま
た、焼結性を向上させ、焼結体の相対密度を維持し、機
械的強度を維持するため、炭化ケイ素量が原料炭化ケイ
素粉末の１０〜５０ｗｔ％となる可溶性シラン含有高分
子化合物量が好ましく、さらに好ましくは炭素含有量が
１０〜３０ｗｔ％になる有機化合物量、炭化ケイ素量が
１０〜２０ｗｔ％となる可溶性シラン含有高分子化合物
量である。

【００１９】以上に掲げる本発明の炭化ケイ素質セラミ
ックスは、炭化ケイ素粉末に有機化合物および可溶性シ
ラン含有高分子化合物を混合し、成形、焼結することに
より、得られるものである。

【００２０】炭化ケイ素粉体と有機化合物と可溶性シラ
ン含有高分子化合物を混合する際には、必要の応じて焼
結助剤、潤滑剤等を添加して混合してもよい。これらを
添加するには、それぞれの粉末あるいは溶液をプレンダ
ーで混合することもでき、また有機化合物と可溶性シラ
ン含有高分子化合物を有機溶媒中に溶解分散させた溶液
中に炭化ケイ素粉末とその他の添加剤を共に投入しボー
ルミル中で微細混合したのちに成形に提供することもで
きる。かかる混合分散の方法は通常の公知の方法をすべ
て適用して実施することができる。

【００２１】本発明で用いる焼結助剤としては特に限定
されるものではなく、通常焼結助剤として使用されるも
のであればいずれのものも使用することができる。例え
ば、窒化アルミニウム等の金属窒化物、ホウ素，炭化ホ
ウ素等のホウ化物、酸化アルミニウム，酸化イットリウ
ム等の金属酸化物等が挙げられる。焼結助剤の配合量は
原料炭化ケイ素粉末に対して通常０．１〜１０ｗｔ％で
あり、焼結性向上のため、好ましくは０．１〜５ｗｔ％
である。

【００２２】さらに本発明で用いる潤滑剤は単品または
混合物の状態で使用され、それらの化合物としては、例
えば、高級脂肪酸としてはカプリン酸、ラウリン酸、パ
ルミチン酸、マーガリン酸、ステアリン酸、オレイン酸
等、高級脂肪酸エステルとしてはカプリン酸エステル、
ノニルアセテート、ラウリン酸エステル、ステアリン酸
エチル、ステアリン酸ブチル等、高級脂肪酸アミドとし
てはオレイン酸イミド、ステアリン酸イミド等、高級ア
ルコールとしてはカプリルアルコール、デシルアルコー
ル、ラウリルアルコールなどがあげられる。潤滑剤の配
合量は原料炭化ケイ素粉末に対して通常０．１〜１０ｗ
ｔ％であり、相対密度向上のため、好ましくは０．１〜
５ｗｔ％である。

【００２３】本発明で成形を行うには、有機溶媒を除去
した前記混合物を、射出成形、押出成形、プレス成形等
により所定の形状を有する成形体に成形することができ
る。前記成形体は熱処理による架橋不溶化した後、焼成
して炭化ケイ素質焼結成形体に転換される。熱処理によ
る脱脂は、焼結時の成形体変形防止のため、好ましくは
非酸化雰囲気中で２００〜５００℃、焼結時のガス発生
による亀裂防止のため、より好ましくは３００〜４５０
℃の温度で１〜５時間処理することにより実施する。こ
の熱処理は、最初から急激に５００℃以上で行うと成形
体の形状が変形したり収縮が生じたりするので、低温よ
り徐々に昇温処理することが好ましい。このように熱処
理した成形体は、次いで電気炉等の焼成炉で、相対密度
確保のため、好ましくは８００〜２３００℃の温度、相
対密度向上と潤滑性向上のため、より好ましくは１２０
０〜２０００℃の温度で減圧下又はヘリウム、アルゴ
ン、窒素ガス等の不活性雰囲気中で焼成される。

【００２４】本発明の焼結体を研磨し、ポリッシングし
て測定用試料を作製し、相対密度、強度、破壊靱性値、
摩擦係数を測定した結果、高い靱性値を保持したままで
摩擦係数が低下していることが判明した。また、その微
構造を透過型電子顕微鏡で観察すると原料炭化ケイ素に
由来する粒の周りに炭素前駆体由来の０．５μｍ以下の
炭素微粒と炭化ケイ素前駆体より生成した０．５μｍ以
下の炭化ケイ素微粒が均一に分散していることが判明し
た。この両微粉末の均一分散が高い破壊靱性と低い摩擦
係数に寄与しているものと考える。

【００２５】

【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明を具体的に
挙げ、本発明をより詳細に説明するが、本発明は、これ
らの実施例に限定されるものではない。

【００２６】実施例１ 純度が９５％、平均粒径が０．５μｍのα型炭化ケイ素
粉末（１００重量部）に炭素前駆体としてレゾール型フ
ェノール樹脂（３０重量部）と炭化ケイ素前駆体として
ビニル基を含有するポリシラスチレン（２０重量部）を
トルエン（２００重量部）に溶解し、焼結助剤として平
均粒径０．９５μｍの炭化ホウ素（２重量部）を加え、
ボールミルで２時間湿式混合した。混合後、有機溶媒を
除去し、粉体を得た。この粉体を３０ｍｍ×３０ｍｍの
金型に充填し、５００ｋｇ／ｃｍ ²の圧力でプレスして
厚さ２．５ｍｍの成形体を得た。

【００２７】この成形体を窒素雰囲気中で徐々に温度を
上げ、４５０℃で1時間仮焼を行った。さらに、アルゴ
ン雰囲気中にて１９００℃で焼成した。得られた焼結体
の表面を研削、研磨し、ポリッシングして試料を作製し
た。

【００２８】得られた試料片（焼結体）は、電子顕微鏡
での構造観察を実施し、イオン交換水を用いた、アルキ
メデス法により、相対密度を算出した。また、ＪＩＳＲ
１６０１に準じの曲げ強度を、ビッカ−ス圧子を用いた
ＭＩ（Ｍｉｃｒｏ Ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ）法により
破壊靱性を測定した。摩擦係数はリングオンディスク法
（神鋼造機製の摩擦摩耗試験機）により、乾式下で測定
を行った。リング側の材質をＳＵＳ３０４、ブロック側
に本焼結体を用いた。

【００２９】構造観察により、均一分散した平均粒径
０．１５μｍの炭素粒子と平均粒径０．２μｍの炭化ケ
イ素微結晶が観察された。

【００３０】相対密度は９５％，強度は６００ＭＰａ、
破壊靱性値は４．５ＭＮ／Ｍ^2/3、摩擦係数は０．２６
であった。

【００３１】実施例２ 純度が９５％、平均粒径が０．５μｍのα型炭化ケイ素
粉末（１００重量部）に炭素前駆体としてレゾール型フ
ェノール樹脂（２０重量部）と炭化ケイ素前駆体として
ビニル基を含むポリシラスチレン（３０重量部）をトル
エン（２００重量部）に溶解し、ステアリン酸（４重量
部）及び焼結助剤として平均粒径０．９５μｍの炭化ホ
ウ素（２重量部）を加え、ボールミルで２時間湿式混合
した。混合後、有機溶媒を除去し、粉体を得た。この粉
体を射出成形し、３ｍｍ×４ｍｍ×５０ｍｍの成形体を
得た。

【００３２】この成形体を窒素雰囲気中で徐々に温度を
上げ、４５０℃で1時間仮焼を行った。さらに、アルゴ
ン雰囲気中にて１８００℃で焼成した。得られた焼結体
の表面を研削、研磨し、ポリッシングして試料を作製し
た。

【００３３】得られた試料片（焼結体）は、実施例１と
同様に構造観察、相対密度、曲げ強度、破壊靱性、摩擦
係数を測定した。

【００３４】構造観察により、均一分散した平均粒径
０．１５μｍの炭素粒子と平均粒径０．２μｍの炭化ケ
イ素微結晶が観察された。

【００３５】相対密度は９７％、強度は６５０ＭＰａ、
破壊靱性値は４．８ＭＮ／Ｍ^2/3、摩擦係数は０．２８
であった。

【００３６】実施例３ 純度が９５％、平均粒径が０．５μｍのα型炭化ケイ素
粉末（１００重量部）に炭素前駆体としてポリスチレン
樹脂（３０重量部）と炭化ケイ素前駆体としてビニル基
を含有するポリシラスチレン（２０重量部）をトルエン
（２００重量部）に溶解し、焼結助剤として平均粒径
０．９５μｍの炭化ホウ素（２重量部）を加え、ボール
ミルで２時間湿式混合した。混合後、有機溶媒を除去
し、粉体を得た。この粉体を３０ｍｍ×３０ｍｍの金型
に充填し、５００ｋｇ／ｃｍ²の圧力でプレスして厚さ
２．５ｍｍの成形体を得た。

【００３７】この成形体を窒素雰囲気中で徐々に温度を
上げ、４５０℃で1時間仮焼を行った。さらに、アルゴ
ン雰囲気中にて１９００℃で焼成した。得られた焼結体
の表面を研削、研磨し、ポリッシングして試料を作製し
た。

【００３８】得られた試料片（焼結体）は、実施例１と
同様に構造観察、相対密度、曲げ強度、破壊靱性、摩擦
係数を測定した。

【００３９】構造観察により、均一分散した平均粒径
０．２５μｍの炭素粒子と平均粒径０．２２μｍの炭化
ケイ素微結晶が観察された。

【００４０】相対密度は９３％、強度は５５０ＭＰａ、
破壊靱性値は４．２ＭＮ／Ｍ^2/3、摩擦係数は０．３０
であった。

【００４１】実施例４ 純度が９５％、平均粒径が０．５μｍのα型炭化ケイ素
粉末（１００重量部）に炭素前駆体としてレゾール型フ
ェノール樹脂（２０重量部）と炭化ケイ素前駆体として
ポリカルボシラン（２０重量部）をトルエン（２００重
量部）に溶解し、焼結助剤として平均粒径０．９５μｍ
の炭化ホウ素（２重量部）を加え、ボールミルで２時間
湿式混合した。混合後、有機溶媒を除去し、粉体を得
た。この粉体を射出成形し、３ｍｍ×４ｍｍ×５０ｍｍ
の成形体を得た。

【００４２】この成形体を窒素雰囲気中で徐々に温度を
上げ、５００℃で1時間仮焼を行った。さらに、アルゴ
ン雰囲気中にて２０００℃で焼成した。得られた焼結体
の表面を研削、研磨し、ポリッシングして試料を作製し
た。

【００４３】得られた試料片（焼結体）は、実施例１と
同様に構造観察、相対密度、曲げ強度、破壊靱性、摩擦
係数を測定した。

【００４４】構造観察により、均一分散した平均粒径
０．２μｍの炭素粒子と平均粒径０．２μｍの炭化ケイ
素微結晶が観察された。

【００４５】相対密度は９５％、強度は５８０ＭＰａ、
破壊靱性値は４．０ＭＮ／Ｍ^2/3、摩擦係数は０．３０
であった。

【００４６】比較例１ 純度が９５％、平均粒径が０．５μｍのα型炭化ケイ素
粉末（１００重量部）に炭素前駆体としてレゾール型フ
ェノール樹脂（２０重量部）をトルエン（２００重量
部）に溶解し、焼結助剤として平均粒径０．９５μｍの
炭化ホウ素（２重量部）を加え、ボールミルで２時間湿
式混合した。混合後、有機溶媒を除去し、粉体を得た。
この粉体を３０ｍｍ×３０ｍｍの金型に充填し、５００
ｋｇ／ｃｍ ²の圧力でプレスして厚さ２．５ｍｍの成形
体を得た。

【００４７】この成形体を窒素雰囲気中で徐々に温度を
上げ、４５０℃で1時間仮焼を行った。さらに、アルゴ
ン雰囲気中にて１９００℃で焼成した。得られた焼結体
の表面を研削、研磨し、ポリッシングして試料を作製し
た。

【００４８】得られた試料片（焼結体）は、実施例１と
同様に相対密度、曲げ強度、破壊靱性値、摩擦係数を測
定した。

【００４９】構造観察により、均一分散した平均粒径
０．２μｍの炭素粒子と平均粒径０．７μｍの炭化ケイ
素結晶は観察されたが炭化ケイ素微結晶は観察されなか
った。

【００５０】相対密度は７０％、強度は２５０ＭＰａ、
破壊靱性値は２．５ＭＮ／Ｍ^2/3、摩擦係数は０．３５
であった。

【００５１】比較例２ 上記比較例１で焼成温度を２１００℃で行った以外は同
様にして試料片を得た。

【００５２】構造観察により、均一分散した平均粒径
０．１８μｍの炭素粒子と平均粒径０．９μｍの炭化ケ
イ素結晶は観察されたが炭化ケイ素微結晶は観察されな
かった。

【００５３】相対密度は８０％、強度は３５０ＭＰａ、
破壊靱性値は３．０ＭＮ／Ｍ^2/3、摩擦係数は０．４０
であった。

【００５４】比較例３ 純度が９５％、平均粒径が０．５μｍのα型炭化ケイ素
粉末（１００重量部）に炭化ケイ素前駆体としてポリシ
ラスチレン（３０重量部）をトルエン（２００重量部）
に溶解し、焼結助剤として平均粒径０．９５μｍのＢ₄
Ｃ（２重量部）を加え、ボールミルで２時間湿式混合し
た。混合後、有機溶媒を除去し、粉体を得た。この粉体
を３０ｍｍ×３０ｍｍの金型に充填し、５００ｋｇ／ｃ
ｍ²の圧力でプレスして厚さ２．５ｍｍの成形体を得
た。

【００５５】この成形体を窒素雰囲気中で徐々に温度を
上げ、４５０℃で1時間仮焼を行った。さらに、アルゴ
ン雰囲気中にて１８００℃で焼成した。得られた焼結体
の表面を研削、研磨し、ポリッシングして試料を作製し
た。

【００５６】得られた試料片（焼結体）は、実施例１と
同様に相対密度、曲げ強度、破壊靱性、摩擦係数を測定
した。

【００５７】構造観察により、均一分散した平均粒径
０．２２μｍの炭素粒子と平均粒径０．６μｍの炭化ケ
イ素結晶は観察されたが炭化ケイ素微結晶は観察されな
かった。

【００５８】相対密度は９５％、強度は３５０ＭＰａ、
破壊靱性値は２．５ＭＮ／Ｍ^2/3、摩擦係数は０．５０
であった。

【００５９】比較例４ 純度が９５％、平均粒径が０．５μｍのα型炭化ケイ素
粉末（１００重量部）に炭素前駆体としてポリスチレン
樹脂（３０重量部）をトルエン（２００重量部）に溶解
し、焼結助剤として平均粒径０．９５μｍの炭化ホウ素
（２重量部）を加え、ボールミルで２時間湿式混合し
た。混合後、有機溶媒を除去し、粉体を得た。この粉体
を３０ｍｍ×３０ｍｍの金型に充填し、５００ｋｇ／ｃ
ｍ²の圧力でプレスして厚さ２．５ｍｍの成形体を得
た。

【００６０】この成形体を窒素雰囲気中で徐々に温度を
上げ、４５０℃で1時間仮焼を行った。さらに、アルゴ
ン雰囲気中にて１９００℃で焼成した。得られた焼結体
の表面を研削、研磨し、ポリッシングして試料を作製し
た。

【００６１】得られた試料片（焼結体）は、実施例１と
同様に構造観察、相対密度、曲げ強度、破壊靱性、摩擦
係数を測定した。

【００６２】構造観察により、均一分散した平均粒径
０．２μｍの炭素粒子と平均粒径０．６μｍの炭化ケイ
素結晶は観察されたが炭化ケイ素微結晶は観察されなか
った。

【００６３】相対密度は８７％、強度は３００ＭＰａ、
破壊靱性値は３．２ＭＮ／Ｍ^2/3、摩擦係数は０．４２
であった。

【００６４】比較例５ 純度が９５％、平均粒径が０．５μｍのα型炭化ケイ素
粉末（１００重量部）に炭素前駆体としてレゾール型フ
ェノール樹脂（３０重量部）と炭化ケイ素前駆体として
ポリシラン（２０重量部）をトルエン（２００重量部）
に混合し、焼結助剤として平均粒径０．９５μｍの炭化
ホウ素（２重量部）を加え、ボールミルで２時間湿式混
合した。混合後、有機溶媒を除去し、粉体を得た。この
粉体を３０ｍｍ×３０ｍｍの金型に充填し、５００ｋｇ
／ｃｍ²の圧力でプレスして厚さ２．５ｍｍの成形体を
得た。

【００６５】この成形体を窒素雰囲気中で徐々に温度を
上げ、４５０℃で1時間仮焼を行った。さらに、アルゴ
ン雰囲気中にて１９００℃で焼成した。得られた焼結体
の表面を研削、研磨し、ポリッシングして試料を作製し
た。

【００６６】得られた試料片（焼結体）は、実施例１と
同様に構造観察、相対密度、曲げ強度、破壊靱性、摩擦
係数を測定した。

【００６７】構造観察により、均一分散した平均粒径
０．１５μｍの炭素粒子と平均粒径０．６μｍの炭化ケ
イ素結晶が観察され、さらに数μｍの大きさで炭化ケイ
素微結晶のドメインが点在することが観察された。

【００６８】相対密度は８３％、強度は２２０ＭＰａ、
破壊靱性値は２．８ＭＮ／Ｍ^2/3、摩擦係数は０．４５
であった。

【００６９】

【発明の効果】以上の通り、本発明の方法で製造される
炭化ケイ素質セラミックスは高温／高圧を必要としない
条件で製造できるとともに、高い破壊靱性と低い摩擦係
数で、耐摩耗性に優れた特性を示し、特に摺動部品の製
造に好適に用いることができる。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 破壊靱性値が４ＭＮ／ｍ^3/2以上で、か
   つ、摩擦係数が０．３以下であることを特徴とする炭化
   ケイ素質セラミックス。
2. 【請求項２】 炭化ケイ素粒の周囲に、平均粒径０．５
   μｍ以下の炭素微粒と平均粒径０．５μｍ以下の炭化ケ
   イ素微粒が均一に分散していることを特徴とする請求項
   １記載の炭化ケイ素質セラミックス。
3. 【請求項３】 炭化ケイ素粉末に有機化合物と可溶性シ
   ラン含有高分子化合物を含み、かつ、当該有機化合物の
   量は、炭化ケイ素粉末の重量を基準に熱分解後に１０〜
   ５０ｗｔ％の遊離炭素を生成する量であり、かつ、可溶
   性シラン含有高分子化合物の量は熱分解後に１０〜５０
   ｗｔ％の炭化ケイ素を生成する量であることを特徴とす
   る請求項１または請求項２記載の炭化ケイ素質セラミッ
   クス。
4. 【請求項４】 請求項３の可溶性シラン含有高分子化合
   物が平均分子量１０００以上の有機溶媒に可溶なポリカ
   ルボシラン、ポリシラスチレン及びその誘導体であるこ
   とを特徴とする炭化ケイ素質セラミックス。
5. 【請求項５】 請求項３の有機化合物がフェノール樹
   脂、ノボラック樹脂、ポリスチレンまたは石炭ピッチで
   あることを特徴とする炭化ケイ素質セラミックス。
6. 【請求項６】 焼結助剤としてホウ素化合物、金属窒化
   物、金属酸化物から選ばれる少なくとも一種を含有する
   ことを特徴とする請求項１から請求項５記載の炭化ケイ
   素質セラミックス。
7. 【請求項７】 炭化ケイ素粉末に有機化合物および可溶
   性シラン含有高分子化合物を混合し、成形、焼結するこ
   とを特徴とする請求項１から請求項６記載の炭化ケイ素
   質セラミックスの製造方法。
8. 【請求項８】 炭化ケイ素粉末に有機化合物および可溶
   性シラン含有高分子化合物を混合し、５００℃以下の温
   度で成形し、その成形体を２００〜５００℃以下の温度
   で熱処理し不溶化し、次いで不活性雰囲気中で８００〜
   ２３００℃の温度で焼結することを特徴とする請求項１
   から請求項７記載の炭化ケイ素質セラミックスの製造方
   法。