JP2536849B2 - 焼結用β晶炭化ケイ素粉末 - Google Patents
焼結用β晶炭化ケイ素粉末Info
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- JP2536849B2 JP2536849B2 JP61152808A JP15280886A JP2536849B2 JP 2536849 B2 JP2536849 B2 JP 2536849B2 JP 61152808 A JP61152808 A JP 61152808A JP 15280886 A JP15280886 A JP 15280886A JP 2536849 B2 JP2536849 B2 JP 2536849B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は炭化ケイ素粉末、特に無加圧焼結において容
易に緻密化しうるβ晶炭化ケイ素粉末に関する。
易に緻密化しうるβ晶炭化ケイ素粉末に関する。
（従来の技術） 炭化ケイ素は、その優れた高温安定性、化学的安定
性、高熱伝導性、高硬度性等によりエンジン部品、熱交
換器チューブ、耐摩耗部品等に有望な材質といわれ、現
在多くの研究開発が行われている。構造部材に炭化ケイ
素焼結体を用いるには強度が高くしかもバラツキが小さ
いことが必要であるが、それには焼結体の密度が高く均
一で微細な微細組織を有することが重要とされている。
そのような焼結体を得るためには原料となる炭化ケイ素
粉末の特性が特に重要であると認識され、例えば（１）
高純度、（２）微細、（３）粒度分布が狭い、（４）凝
集がなく、かつ（５）球形等の特性を有する粉末がよい
と提案されている。このような基準は酸化物粉末の焼結
からの類推により定性的には一般に受け入れられている
が、実際にどの程度有効なものか定量的には明確ではな
い。
性、高熱伝導性、高硬度性等によりエンジン部品、熱交
換器チューブ、耐摩耗部品等に有望な材質といわれ、現
在多くの研究開発が行われている。構造部材に炭化ケイ
素焼結体を用いるには強度が高くしかもバラツキが小さ
いことが必要であるが、それには焼結体の密度が高く均
一で微細な微細組織を有することが重要とされている。
そのような焼結体を得るためには原料となる炭化ケイ素
粉末の特性が特に重要であると認識され、例えば（１）
高純度、（２）微細、（３）粒度分布が狭い、（４）凝
集がなく、かつ（５）球形等の特性を有する粉末がよい
と提案されている。このような基準は酸化物粉末の焼結
からの類推により定性的には一般に受け入れられている
が、実際にどの程度有効なものか定量的には明確ではな
い。
例えば、ジョン・アレン・コッポラ等は、特公昭58−
14390号でα晶炭化ケイ素を50％以上含有する炭化ケイ
素粉末の場合につき、0.10〜2.50ミクロンの平均粒度お
よび２〜50m2/gr.の表面積を有しかつ不純物がSiO2で２
％以下、遊離ケイ素で0.25％以下、鉄又は鉄酸化物で鉄
として0.20％以下、且つアルカリ及びアルカリ土類金属
又はそれらの酸化物で金属として0.50％以下の炭化ケイ
素粉末が好ましい旨開示している。しかしながら該公告
公報第６欄第36〜39行目にかけて「約１ミクロン以下の
程度をもつ炭化ケイ素に対しては正確な粒度分布を得る
ことは困難であるので、表面積は適当な材料を決定する
に際し適切な因子になると考えることができる。」と述
べられているようにこの場合の平均粒径とは明確なもの
ではなく、結局は１ミクロン以下の平均粒子径をもつも
のに対しては比表面積のみが有効な指標になるとしてい
るのである。
14390号でα晶炭化ケイ素を50％以上含有する炭化ケイ
素粉末の場合につき、0.10〜2.50ミクロンの平均粒度お
よび２〜50m2/gr.の表面積を有しかつ不純物がSiO2で２
％以下、遊離ケイ素で0.25％以下、鉄又は鉄酸化物で鉄
として0.20％以下、且つアルカリ及びアルカリ土類金属
又はそれらの酸化物で金属として0.50％以下の炭化ケイ
素粉末が好ましい旨開示している。しかしながら該公告
公報第６欄第36〜39行目にかけて「約１ミクロン以下の
程度をもつ炭化ケイ素に対しては正確な粒度分布を得る
ことは困難であるので、表面積は適当な材料を決定する
に際し適切な因子になると考えることができる。」と述
べられているようにこの場合の平均粒径とは明確なもの
ではなく、結局は１ミクロン以下の平均粒子径をもつも
のに対しては比表面積のみが有効な指標になるとしてい
るのである。
一方、β晶炭化ケイ素粉末については、比表面積基準
で算出された平均粒子径（比表面積相当径）が１ミクロ
ン以下のものが好ましい旨の記載は時々見られる。しか
しながら、後述する実施例よりも明らかなように、単に
比表面積のみでは炭化ケイ素粉末の焼結性を判断でき
ず、従って工業的に粉末を生産し又は焼結対を製造する
際に製品のバラツキの原因となり経済的でない。
で算出された平均粒子径（比表面積相当径）が１ミクロ
ン以下のものが好ましい旨の記載は時々見られる。しか
しながら、後述する実施例よりも明らかなように、単に
比表面積のみでは炭化ケイ素粉末の焼結性を判断でき
ず、従って工業的に粉末を生産し又は焼結対を製造する
際に製品のバラツキの原因となり経済的でない。
（発明の目的） 本発明の目的は上記のような欠点を改良し、バラツキ
の小さい易焼結性のβ晶炭化ケイ素粉末を提供すること
にある。
の小さい易焼結性のβ晶炭化ケイ素粉末を提供すること
にある。
（発明の構成） 本発明者等は上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた
結果，比表面積相当径（DBET）と遠心沈降法による粒度
分布測定で求めた重量粒度分布曲線から得られる50％径
（D50）の間にある特定の関係がある時にのみ、焼結特
性に関し極めて満足すべき良好な結果を得ることができ
ることを知見し本発明を完成した。即ち、本発明は、 次式で定義する指数Fagが10以下であることを特徴と
するβ晶を主に含有する炭化ケイ素粉末を用いる焼結方
法である。
結果，比表面積相当径（DBET）と遠心沈降法による粒度
分布測定で求めた重量粒度分布曲線から得られる50％径
（D50）の間にある特定の関係がある時にのみ、焼結特
性に関し極めて満足すべき良好な結果を得ることができ
ることを知見し本発明を完成した。即ち、本発明は、 次式で定義する指数Fagが10以下であることを特徴と
するβ晶を主に含有する炭化ケイ素粉末を用いる焼結方
法である。
Fag＝D50/DBET ここに、 D50;遠心沈降法による粒度分布測定で求めた重量粒度分
布曲線より得られる50％径。
布曲線より得られる50％径。
DBET;B.E.T.法比表面積相当径であり炭化ケイ素粉末と
しては、好ましくは、B.E.T.法比表面積が5m2/gr.以上
である炭化ケイ素粉末であり、 より好ましくは、 指数Fagが８以下である、炭化ケイ素粉末であり、さ
らに好ましくは、 比表面積が7m2/gr.以上で且つ指数Fagが７以下であ
る、炭化ケイ素粉末、である。
しては、好ましくは、B.E.T.法比表面積が5m2/gr.以上
である炭化ケイ素粉末であり、 より好ましくは、 指数Fagが８以下である、炭化ケイ素粉末であり、さ
らに好ましくは、 比表面積が7m2/gr.以上で且つ指数Fagが７以下であ
る、炭化ケイ素粉末、である。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明においては、炭化ケイ素の焼結特性を定量的に
判断する因子として、本発明者等によってあらたに導入
された次式で定義する指数Fagを使用する。
判断する因子として、本発明者等によってあらたに導入
された次式で定義する指数Fagを使用する。
Fag＝D50/DBET ここに、 D50;遠心沈降法による粒度分布測定で求めた重量粒度分
布曲線より得られる50％径。
布曲線より得られる50％径。
DBET;B.E.T.法比表面積相当径。
すなわち、該指数Fagは、比表面積相当径で、遠心沈
降法による粒度分布測定で求めた重量粒度分布曲線より
得られる50％径を除して算出できるものである。
降法による粒度分布測定で求めた重量粒度分布曲線より
得られる50％径を除して算出できるものである。
まず、本発明で言う比表面積相当径算出の基礎となる
比表面積とは、対象粉末単位重量当りの粉末の持つ全表
面積を意味するが、これはいわゆるB.E.T.法により算出
できる。B.E.T.法自体はそれ自身周知であり、例えば慶
伊富長著「吸着」（共立全書、昭和40年）の第６章に詳
細な説明がなされているのでそれを参照することが出来
るが、簡単に言えば測定対象試料粉末を液体窒素温度下
に保ちながら窒素やクリプトンガスを粉末表面に物理吸
着させ、その等温吸着曲線よりある種の仮定したモデル
に基ずいて単分子吸着層を形成するに必要な分子数を求
め、その分子数に分子断面積を乗ずることによって粉末
の表面積を算出する方法である。なお、吸着等温曲線を
精密に測定するのは時間がかかるので、簡便法としてい
わゆるB.E.T.一点法を用いてもよい（この方法も慶伊富
長著「吸着」（共立全書、昭和40年）の第６章に述べら
れている）。
比表面積とは、対象粉末単位重量当りの粉末の持つ全表
面積を意味するが、これはいわゆるB.E.T.法により算出
できる。B.E.T.法自体はそれ自身周知であり、例えば慶
伊富長著「吸着」（共立全書、昭和40年）の第６章に詳
細な説明がなされているのでそれを参照することが出来
るが、簡単に言えば測定対象試料粉末を液体窒素温度下
に保ちながら窒素やクリプトンガスを粉末表面に物理吸
着させ、その等温吸着曲線よりある種の仮定したモデル
に基ずいて単分子吸着層を形成するに必要な分子数を求
め、その分子数に分子断面積を乗ずることによって粉末
の表面積を算出する方法である。なお、吸着等温曲線を
精密に測定するのは時間がかかるので、簡便法としてい
わゆるB.E.T.一点法を用いてもよい（この方法も慶伊富
長著「吸着」（共立全書、昭和40年）の第６章に述べら
れている）。
以上のごとくして、B.E.T.法で算出された炭化ケイ素
粉末の比表面積をSBET（m2/gr.）とすれば、 B.E.T.法比表面積相当形DBET（μｍ）は該比表面積S
BETを次式に代入して算出できるのである。
粉末の比表面積をSBET（m2/gr.）とすれば、 B.E.T.法比表面積相当形DBET（μｍ）は該比表面積S
BETを次式に代入して算出できるのである。
DBET＝（6/d）（1/SBET） ここにｄは粉末の真密度で炭化ケイ素においては3.21
gr./cm3である。
gr./cm3である。
一方、本発明でいう遠心沈降法による粒度分布測定で
求めた重量粒度分布曲線から得られる50％径、即ちD50
は次のようにして測定したものである。まず測定対象の
炭ケイ素粉末60mgにｎ−ブタノール15mlを添加し超音波
細胞破砕器のような強力な超音波分散器にて約10分間そ
の分散液を超音波分散する。得られた分散液の1mlを分
取し、これに更に15mlのｎ−ブタノールを添加する。こ
の希釈液を再度上記超音波分散器に約10分間かけ炭化ケ
イ素粉末を十分に分散させる。以上の如き前処理をして
最後に得られた液を後記実施例に示すような遠心沈降型
粒度分布測定器にかけ粒度分布を測定し50％径D50を算
出する（なお、粉末の粒度によっては測定の都合上更に
分散液を希釈してもよい）。
求めた重量粒度分布曲線から得られる50％径、即ちD50
は次のようにして測定したものである。まず測定対象の
炭ケイ素粉末60mgにｎ−ブタノール15mlを添加し超音波
細胞破砕器のような強力な超音波分散器にて約10分間そ
の分散液を超音波分散する。得られた分散液の1mlを分
取し、これに更に15mlのｎ−ブタノールを添加する。こ
の希釈液を再度上記超音波分散器に約10分間かけ炭化ケ
イ素粉末を十分に分散させる。以上の如き前処理をして
最後に得られた液を後記実施例に示すような遠心沈降型
粒度分布測定器にかけ粒度分布を測定し50％径D50を算
出する（なお、粉末の粒度によっては測定の都合上更に
分散液を希釈してもよい）。
その際粒度分布測定器によっては、１μｍ以上の粒度
と１μｍ以下の粒度を同時に測定できず、しかも１μｍ
以上と１μｍ未満の全粒子の合計が100％にならない場
合がある。このような場合は両者の割合の合計を100％
とみなして各粒度の割合を補正してD50を求める。この
ようにして得られたDBETとD50をもちいて指数Fagを次式
より求める。
と１μｍ以下の粒度を同時に測定できず、しかも１μｍ
以上と１μｍ未満の全粒子の合計が100％にならない場
合がある。このような場合は両者の割合の合計を100％
とみなして各粒度の割合を補正してD50を求める。この
ようにして得られたDBETとD50をもちいて指数Fagを次式
より求める。
Fag＝D50/DBET 本発明の最大の特徴は、粉末の焼結特性を定量的に評
価するための因子として、本発明者らによりあらたに定
義された上記の如き指数を使用することなのである。か
かる指数を用いることにより、驚くべきことに、粉末の
焼結特性を極めて再現性よく予め評価出来るのである。
価するための因子として、本発明者らによりあらたに定
義された上記の如き指数を使用することなのである。か
かる指数を用いることにより、驚くべきことに、粉末の
焼結特性を極めて再現性よく予め評価出来るのである。
本発明者らの検討によると、この指数の大きさによ
り、焼結特性が変化する。
り、焼結特性が変化する。
この指数Fagが大きすぎる粉末を用いた場合には、大
量の焼結助剤の添加や高温で焼結を行わない限り高密度
焼結体が得られないばかりか、しばしば理論密度の90％
にも満たない焼結体しか得られない。また、得られた焼
結体は粒成長が激しく微細組織の粗いものになりやす
い。
量の焼結助剤の添加や高温で焼結を行わない限り高密度
焼結体が得られないばかりか、しばしば理論密度の90％
にも満たない焼結体しか得られない。また、得られた焼
結体は粒成長が激しく微細組織の粗いものになりやす
い。
本発明においては指数Fagは10以下であることが好ま
しく、８以下であることが更に好ましい。しかして、指
数Fagが６以下である場合には比較的低温焼結でかつ焼
結助剤が少なくても理論密度の95％以上に容易に達する
ので特に好ましい。
しく、８以下であることが更に好ましい。しかして、指
数Fagが６以下である場合には比較的低温焼結でかつ焼
結助剤が少なくても理論密度の95％以上に容易に達する
ので特に好ましい。
また、本発明における炭化ケイ素の結晶型としては、
立方晶系のβ晶炭化ケイ素を主に含むものが好ましい。
β晶炭化ケイ素はα晶炭化ケイ素にくらべ焼結しやす
く、また得られた焼結体が高強度になりやすいためであ
る。
立方晶系のβ晶炭化ケイ素を主に含むものが好ましい。
β晶炭化ケイ素はα晶炭化ケイ素にくらべ焼結しやす
く、また得られた焼結体が高強度になりやすいためであ
る。
更に、本発明の作用効果をより有効に奏するために
は、使用する炭化ケイ素粉末のB.E.T.法比表面積が5m2/
gr.以上あることが望ましい。5m2/gr.未満の比表面積の
粉末を用いた場合には焼結温度をより高くする必要があ
り経済的とはいえないからである。
は、使用する炭化ケイ素粉末のB.E.T.法比表面積が5m2/
gr.以上あることが望ましい。5m2/gr.未満の比表面積の
粉末を用いた場合には焼結温度をより高くする必要があ
り経済的とはいえないからである。
本発明で使用する上記のような炭化ケイ素粉末を作る
方法として基本的には現在知られている全ての方法を用
いることができる。かかる方法としては、例えばアチソ
ン法、特開昭52−46398号に開示されているような元素
状炭素粉末とシリカ粉末の混合造粒品を竪型反応器に連
続的にフィードして炭化ケイ素を合成する方法、元素状
炭素粉末と金属ケイ素粉末の混合物を不活性雰囲気中で
加熱する方法（この中には自己燃焼法による炭化ケイ素
合成も含む）や高温雰囲気中に炭素及びケイ素の前駆体
をフィードして直接気相より炭化ケイ素粉末を合成する
いわゆる熱CVDやプラズマCVD法などがある。
方法として基本的には現在知られている全ての方法を用
いることができる。かかる方法としては、例えばアチソ
ン法、特開昭52−46398号に開示されているような元素
状炭素粉末とシリカ粉末の混合造粒品を竪型反応器に連
続的にフィードして炭化ケイ素を合成する方法、元素状
炭素粉末と金属ケイ素粉末の混合物を不活性雰囲気中で
加熱する方法（この中には自己燃焼法による炭化ケイ素
合成も含む）や高温雰囲気中に炭素及びケイ素の前駆体
をフィードして直接気相より炭化ケイ素粉末を合成する
いわゆる熱CVDやプラズマCVD法などがある。
かかる方法で得られる炭化ケイ素粉末は、往々にして
一時粒子径が１μｍをはるかに越えて大きかったり、一
次粒子は小さい凝集粒子径が大きかったりするので、い
ずれも指数Fagが10を越えることがしばしばであり、そ
のままでは、本発明の目的に使用出来ない。かかる場合
には、ボールミル，アトライタ，振動ミル，ジェットミ
ル等の粉砕機を用いて一次粒子を細かくしたり凝集を解
いたりして指数Fagを本発明で規定する特定の範囲のも
のとする必要がある。また、場合によっては分級操作を
適用し、大きい一次粒子や凝集粒子を取り除く操作を併
用することにより、指数Fagを調整することが有効であ
る。
一時粒子径が１μｍをはるかに越えて大きかったり、一
次粒子は小さい凝集粒子径が大きかったりするので、い
ずれも指数Fagが10を越えることがしばしばであり、そ
のままでは、本発明の目的に使用出来ない。かかる場合
には、ボールミル，アトライタ，振動ミル，ジェットミ
ル等の粉砕機を用いて一次粒子を細かくしたり凝集を解
いたりして指数Fagを本発明で規定する特定の範囲のも
のとする必要がある。また、場合によっては分級操作を
適用し、大きい一次粒子や凝集粒子を取り除く操作を併
用することにより、指数Fagを調整することが有効であ
る。
なお、本発明者等が先に提案した通称エーロゾル法
（例えば特開昭58−213621号参照）により、炭素とシリ
カを含有するエーロゾル（混合粉すなわち含炭素組成
物）を作り、これを圧縮成形後不活性雰囲気中で例えば
約1500〜2000℃程度に加熱して得られるβ晶炭化ケイ素
粉末においては、該エーロゾル生成の操作条件や加熱条
件を好適に制御することにより、上記のような機械的な
粉砕や分級をほとんど必要としないで所望の粉末を得る
ことも出来るので特に好ましい。
（例えば特開昭58−213621号参照）により、炭素とシリ
カを含有するエーロゾル（混合粉すなわち含炭素組成
物）を作り、これを圧縮成形後不活性雰囲気中で例えば
約1500〜2000℃程度に加熱して得られるβ晶炭化ケイ素
粉末においては、該エーロゾル生成の操作条件や加熱条
件を好適に制御することにより、上記のような機械的な
粉砕や分級をほとんど必要としないで所望の粉末を得る
ことも出来るので特に好ましい。
（発明の実施例） 以下に本発明の実施例を述べる。
実施例1. 第１図に示す反応混合炉（直径300、長さ3m）を用
い、ダクト２より空気を118N/H装入し、また熱風用燃料
としてプロパンを燃焼バーナ３より2.3Nm3/H装入し着火
した。次いでケイ素化合物としてCH3SiCl3を、炭素化合
物としてC9溜分を予め重量比で1:1.8に混合したものを3
6Kg/Hの速度でノズル４より炉内に装入した。炉内に生
成したエーロゾルはダクト６より抜出し、冷却後バック
フィルタで捕集して混合物13.9Kg/H乾燥重量）を得た。
混合物には炭素63.9wt％、ケイ素16.8wt％（単体換算、
式量比（グラムアトムC/グラムアトムSi）＝8.9）が含
まれていた（残りは結合性の酸素17.9wt％、炭素付着の
水素0.10％、その他0.10wt％以下）。
い、ダクト２より空気を118N/H装入し、また熱風用燃料
としてプロパンを燃焼バーナ３より2.3Nm3/H装入し着火
した。次いでケイ素化合物としてCH3SiCl3を、炭素化合
物としてC9溜分を予め重量比で1:1.8に混合したものを3
6Kg/Hの速度でノズル４より炉内に装入した。炉内に生
成したエーロゾルはダクト６より抜出し、冷却後バック
フィルタで捕集して混合物13.9Kg/H乾燥重量）を得た。
混合物には炭素63.9wt％、ケイ素16.8wt％（単体換算、
式量比（グラムアトムC/グラムアトムSi）＝8.9）が含
まれていた（残りは結合性の酸素17.9wt％、炭素付着の
水素0.10％、その他0.10wt％以下）。
バッグフィルタより取り出した混合物の嵩比重は0.10
であった。これを20gr.とり円筒容器内に入れ一軸圧縮
し、嵩比重0.92の圧粉体としたものを７個黒鉛ルツボに
装入し、高周波加熱炉を用いて、窒素雰囲気中1700℃１
時間加熱して炭化ケイ素を合成した後、一旦冷却した後
に空気中で600℃に加熱して残存した単体炭素を燃焼除
去して粗炭化ケイ素粉末63.7gr.を得た。この粗炭化ケ
イ素粉末をフッ化水素水中に一昼夜放置した後濾過洗浄
して精製炭化ケイ素粉末を得た。
であった。これを20gr.とり円筒容器内に入れ一軸圧縮
し、嵩比重0.92の圧粉体としたものを７個黒鉛ルツボに
装入し、高周波加熱炉を用いて、窒素雰囲気中1700℃１
時間加熱して炭化ケイ素を合成した後、一旦冷却した後
に空気中で600℃に加熱して残存した単体炭素を燃焼除
去して粗炭化ケイ素粉末63.7gr.を得た。この粗炭化ケ
イ素粉末をフッ化水素水中に一昼夜放置した後濾過洗浄
して精製炭化ケイ素粉末を得た。
この精製炭化ケイ素粉末のB.E.T.法による（窒素の物
理吸着による）比表面積SBETは16.4m2/gr.であり、従っ
て比表面積相当径DBETは0.11μｍと算出された。遠心沈
降法による粒度分布測定で求めた重量粒度分布曲線（堀
場製作所製、自動粒度分布測定装置CAPA−500形で測定
した）からえられる50％径D50は0.35μｍであった。従
ってこの精製炭化ケイ素粉末の指数Fagは3.2であった。
尚、この粉末のＸ線回折像はわずかに2H型炭化ケイ素を
含む以外は全てβ晶炭化ケイ素を示した。
理吸着による）比表面積SBETは16.4m2/gr.であり、従っ
て比表面積相当径DBETは0.11μｍと算出された。遠心沈
降法による粒度分布測定で求めた重量粒度分布曲線（堀
場製作所製、自動粒度分布測定装置CAPA−500形で測定
した）からえられる50％径D50は0.35μｍであった。従
ってこの精製炭化ケイ素粉末の指数Fagは3.2であった。
尚、この粉末のＸ線回折像はわずかに2H型炭化ケイ素を
含む以外は全てβ晶炭化ケイ素を示した。
この精製炭化ケイ素粉末50gr.に非晶質ホウ素0.1gr.
とレゾール型フェノールレジン5gr.（炭化率は約50％）
を添加し、更にエタノールを200ml加えたスラリをポリ
エチレン製ボールミルで一昼夜撹拌混合した。該スラリ
を乾燥して約100μｍの顆粒にし、その約38gr.を直径70
mmの金型につめ約200kg/cm2で一軸成形後、金型から取
り出した。次いで、この成形品を2ton/cm2で静水圧プレ
スして焼結用圧粉体を得た。この圧粉体の見かけ密度は
2.05gr./cm3であった。
とレゾール型フェノールレジン5gr.（炭化率は約50％）
を添加し、更にエタノールを200ml加えたスラリをポリ
エチレン製ボールミルで一昼夜撹拌混合した。該スラリ
を乾燥して約100μｍの顆粒にし、その約38gr.を直径70
mmの金型につめ約200kg/cm2で一軸成形後、金型から取
り出した。次いで、この成形品を2ton/cm2で静水圧プレ
スして焼結用圧粉体を得た。この圧粉体の見かけ密度は
2.05gr./cm3であった。
この圧粉体をアルゴン雰囲気下2000℃30分無加圧焼結
したものの密度は理論密度の98.8％にあたる3.17gr./cm
3であった。
したものの密度は理論密度の98.8％にあたる3.17gr./cm
3であった。
比較例1. CH3SiCl3とC9溜分の重量比を1:0.8と炭素源の割合を
減少させた以外は実施例１と全く同様にしてエーロゾル
を得た。このものの式量比（グラムアトムの比）C/Siは
4.0（実施例１においてはC/si＝8.9）であった。これを
実施例１と全く同様にして圧粉体にし（嵩比重は0.61で
あった）、実施例１と全く同様にして精製炭化ケイ素を
得た。但し、今回は高周波加熱炉の温度を1650℃にした
が、その結果得られた炭化ケイ素粉末を実施例１と全く
同様にして分析したところ比表面積SBETは12.1m2/gr.で
あり（比表面積相当径DBETは0.15μｍ）、遠心沈降法に
よる粒度分布測定で求めた重量粒度分布曲線から得られ
る50％径D50は1.62μｍであった。従ってこの精製炭化
ケイ素粉末の指数Fagは10.8であった。尚、この粉末の
Ｘ線回折像は実施例１のものとほとんどかわらなかっ
た。
減少させた以外は実施例１と全く同様にしてエーロゾル
を得た。このものの式量比（グラムアトムの比）C/Siは
4.0（実施例１においてはC/si＝8.9）であった。これを
実施例１と全く同様にして圧粉体にし（嵩比重は0.61で
あった）、実施例１と全く同様にして精製炭化ケイ素を
得た。但し、今回は高周波加熱炉の温度を1650℃にした
が、その結果得られた炭化ケイ素粉末を実施例１と全く
同様にして分析したところ比表面積SBETは12.1m2/gr.で
あり（比表面積相当径DBETは0.15μｍ）、遠心沈降法に
よる粒度分布測定で求めた重量粒度分布曲線から得られ
る50％径D50は1.62μｍであった。従ってこの精製炭化
ケイ素粉末の指数Fagは10.8であった。尚、この粉末の
Ｘ線回折像は実施例１のものとほとんどかわらなかっ
た。
このような特性値をもつ炭化ケイ素粉末を非晶質ホウ
素の添加量を0.25gr.と増やしまた焼結温度を2200℃と
高く変えた以外は実施例１と全く同様にして焼結した。
しかしながら、その結果得られた焼結体の見かけ密度は
2.91gr./cm3と低かった。
素の添加量を0.25gr.と増やしまた焼結温度を2200℃と
高く変えた以外は実施例１と全く同様にして焼結した。
しかしながら、その結果得られた焼結体の見かけ密度は
2.91gr./cm3と低かった。
比較例２ ファーネスブラック（三井東圧化学（株）社製商品名
コンチネックスISAF）480gr.にエチレンボトムを210gr.
及び混合キシレン140gr.を添加し更にシリカ（富田製薬
（株）製商品名マイコンＦ）240gr.を加えた混合物をニ
ーダで約４時間撹拌混合した。この混合物を実施例１と
全く同様にして圧粉体にし（嵩比重は0.82であった）、
実施例１と全く同様にして精製炭化ケイ素粉末を得た。
但し、今回は高周波加熱炉の温度を1600℃にした。得ら
れた粗炭化ケイ素粉末の比表面積は、 8.5m2/gr.であ
った。この粗炭化ケイ粗粉末をボールミルで５時間粉砕
した後塩酸−フッ酸混合水溶液に一昼夜放置し、その後
ろ過乾燥して精製炭化ケイ素粉末を得た。この精製炭化
ケイ素粉末を、実施例１と全く同様にして分析したとこ
ろ、比表面積SBETは16.9m2/gr.であり（ 比表面積相当
径DBETは0.11μｍ）、遠心沈降法による粒度分布測定で
求めた重量粒度分布曲線から得られる50％径D50は1.27
μｍであった。従ってこの精製炭化ケイ素粉末の指数Fa
gは11.5であった。尚、この粉末のＸ線回折像は実施例
１のものとほとんどかわらなかった。
コンチネックスISAF）480gr.にエチレンボトムを210gr.
及び混合キシレン140gr.を添加し更にシリカ（富田製薬
（株）製商品名マイコンＦ）240gr.を加えた混合物をニ
ーダで約４時間撹拌混合した。この混合物を実施例１と
全く同様にして圧粉体にし（嵩比重は0.82であった）、
実施例１と全く同様にして精製炭化ケイ素粉末を得た。
但し、今回は高周波加熱炉の温度を1600℃にした。得ら
れた粗炭化ケイ素粉末の比表面積は、 8.5m2/gr.であ
った。この粗炭化ケイ粗粉末をボールミルで５時間粉砕
した後塩酸−フッ酸混合水溶液に一昼夜放置し、その後
ろ過乾燥して精製炭化ケイ素粉末を得た。この精製炭化
ケイ素粉末を、実施例１と全く同様にして分析したとこ
ろ、比表面積SBETは16.9m2/gr.であり（ 比表面積相当
径DBETは0.11μｍ）、遠心沈降法による粒度分布測定で
求めた重量粒度分布曲線から得られる50％径D50は1.27
μｍであった。従ってこの精製炭化ケイ素粉末の指数Fa
gは11.5であった。尚、この粉末のＸ線回折像は実施例
１のものとほとんどかわらなかった。
このような特性値をもつ炭化ケイ素粉末を非晶質ホウ
素の添加量を0.25gr.とし焼結温度を2200℃に変えた以
外は実施例１と全く同様にして焼結した。しかしなが
ら、その結果得られた焼結体の見かけ密度は2.78gr./cm
3と低いものであった。
素の添加量を0.25gr.とし焼結温度を2200℃に変えた以
外は実施例１と全く同様にして焼結した。しかしなが
ら、その結果得られた焼結体の見かけ密度は2.78gr./cm
3と低いものであった。
実施例2. 比較例２と同様にして得られた精製炭化ケイ素粉末を
水の中に超音波分散し濃度10Wt％のスラリを作った。こ
のスラリを遠心分離器（国産遠心器（株）製Ｈ−103NR
型；チューブ容量50ml）にかけ500rpmで１分間遠心分離
し、上澄み液のみを濾過後乾燥した。このようにして得
られた乾燥炭化ケイ素粉末の比表面積SBETは20.2m2/gr.
（従ってDBETは0.09μｍ）であり遠心沈降法による粒度
分布測定で求めた重量粒度分布曲線から得られる50％径
D50は0.70μｍとなり、従ってFagは7.6であった。この
もののＸ線回折像は実施例１のものとほとんど変わらな
かった。
水の中に超音波分散し濃度10Wt％のスラリを作った。こ
のスラリを遠心分離器（国産遠心器（株）製Ｈ−103NR
型；チューブ容量50ml）にかけ500rpmで１分間遠心分離
し、上澄み液のみを濾過後乾燥した。このようにして得
られた乾燥炭化ケイ素粉末の比表面積SBETは20.2m2/gr.
（従ってDBETは0.09μｍ）であり遠心沈降法による粒度
分布測定で求めた重量粒度分布曲線から得られる50％径
D50は0.70μｍとなり、従ってFagは7.6であった。この
もののＸ線回折像は実施例１のものとほとんど変わらな
かった。
このような特性値をもつ炭化ケイ素粉末を非晶質ホウ
素の添加量を0.25gr.とし焼結温度を2200℃に変えた以
外は実施例１と全く同様にして焼結した。その結果得ら
れた焼結体の見かけ密度は3.10gr./cm3であった。
素の添加量を0.25gr.とし焼結温度を2200℃に変えた以
外は実施例１と全く同様にして焼結した。その結果得ら
れた焼結体の見かけ密度は3.10gr./cm3であった。
実施例３ 実施例２と同様にして実験を行った。但し、今回は遠
心分離条件を4500rpm30分とした。得られた炭化ケイ素
粉末は比表面積SBETは25.6m2/gr.（従ってDBETは0.07μ
ｍ）、遠心沈降法による粒度分布測定で求めた重量粒度
分布曲線から得られる50％径D50は0.43μｍ、従ってFag
は5.9であった。
心分離条件を4500rpm30分とした。得られた炭化ケイ素
粉末は比表面積SBETは25.6m2/gr.（従ってDBETは0.07μ
ｍ）、遠心沈降法による粒度分布測定で求めた重量粒度
分布曲線から得られる50％径D50は0.43μｍ、従ってFag
は5.9であった。
実施例２と全く同様にして焼結をおこなったところ焼
結体密度は3.14gr./cm3であった。
結体密度は3.14gr./cm3であった。
実施例４〜14 混合粉（炭素とシリカの微粉末のエーロゾル混合物）
製造時の原料仕込み比、炭化ケイ素粉末合成時の温度、
焼結時のホウ素添加量及び焼結温度を表−１のように変
更したほかは、実施例１と同様に実験を行った。ただ
し、得られた炭化ケイ素粉末の結晶組成はいずれも主に
β晶炭化ケイ素を含むものであった。
製造時の原料仕込み比、炭化ケイ素粉末合成時の温度、
焼結時のホウ素添加量及び焼結温度を表−１のように変
更したほかは、実施例１と同様に実験を行った。ただ
し、得られた炭化ケイ素粉末の結晶組成はいずれも主に
β晶炭化ケイ素を含むものであった。
得られた結果を表−１に示す。
（産業上の利用可能性） 上記の実施例及び比較例より明らかなように、 本発明で定義された指数Fagが10以下のβ晶炭化ケイ
素粉末を焼結用原料に用いることによって、比較的低温
でかつ少ない焼結助剤を添加して焼結しているにもかか
わらず、焼結体密度が少なくとも3.00gr./cm3以上の高
密度焼結体を、DBETのみを評価因子とした場合に比較し
てはるかにバラツキなく得ることができ、信頼性の高い
焼結体を経済的に生産できるものである。すなわち、本
発明は炭化ケイ素を構造部材として使用出来る可能性を
飛躍的に増加せしめたものであり、そのファインセラミ
ックスの技術分野における利用可能性は極めて大きいも
のがある。
素粉末を焼結用原料に用いることによって、比較的低温
でかつ少ない焼結助剤を添加して焼結しているにもかか
わらず、焼結体密度が少なくとも3.00gr./cm3以上の高
密度焼結体を、DBETのみを評価因子とした場合に比較し
てはるかにバラツキなく得ることができ、信頼性の高い
焼結体を経済的に生産できるものである。すなわち、本
発明は炭化ケイ素を構造部材として使用出来る可能性を
飛躍的に増加せしめたものであり、そのファインセラミ
ックスの技術分野における利用可能性は極めて大きいも
のがある。
第１図は本発明の実施例で使用した反応混合炉１例の断
面図である。 図面において １……炉材,2……ダクト,3……焼焼バー
ナ,4……ノズル,5……ノズル,6……ダクトを示す。
面図である。 図面において １……炉材,2……ダクト,3……焼焼バー
ナ,4……ノズル,5……ノズル,6……ダクトを示す。
Claims (4)
- 【請求項１】次式で定義する指数Fagが10以下であるこ
とを特徴とするβ晶を主に含有する炭化ケイ素粉末を用
いる焼結方法。 Fag＝D50/DBET ここに D50;遠心沈降法による粒度分布測定で求めた重量粒度分
布曲線より得られる50％径。 DBET;B.E.T.法比表面積相当径。 - 【請求項２】炭化ケイ素粉末が、B.E.T.法比表面積で5m
2/gr.以上のものである特許請求の範囲第１項記載の方
法。 - 【請求項３】指数Fagが８以下である特許請求の範囲第
２項記載の方法。 - 【請求項４】炭化ケイ素粉末が、B.E.T.法比表面積で7m
2/gr.以上で、且つ指数Fagが７以下のものである特許請
求の範囲第３項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61152808A JP2536849B2 (ja) | 1986-07-01 | 1986-07-01 | 焼結用β晶炭化ケイ素粉末 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61152808A JP2536849B2 (ja) | 1986-07-01 | 1986-07-01 | 焼結用β晶炭化ケイ素粉末 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6311514A JPS6311514A (ja) | 1988-01-19 |
| JP2536849B2 true JP2536849B2 (ja) | 1996-09-25 |
Family
ID=15548605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61152808A Expired - Fee Related JP2536849B2 (ja) | 1986-07-01 | 1986-07-01 | 焼結用β晶炭化ケイ素粉末 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2536849B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008050201A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 炭化ケイ素粉末の製造方法及び炭化ケイ素粉末 |
| JP5119769B2 (ja) * | 2007-07-06 | 2013-01-16 | 住友大阪セメント株式会社 | 炭化ケイ素ナノ粒子分散液の製造方法 |
| JP2012246220A (ja) * | 2012-09-07 | 2012-12-13 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 炭化ケイ素ナノ粒子分散液の製造方法及び炭化ケイ素ナノ粒子分散液並びに炭化ケイ素ナノ粒子膜 |
-
1986
- 1986-07-01 JP JP61152808A patent/JP2536849B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6311514A (ja) | 1988-01-19 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |