JP2558688B2 - 炭化珪素焼結体の製造方法 - Google Patents
炭化珪素焼結体の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は炭化珪素焼結体の製造方法に係わり、特に、
硼素の成分量を低減し、高温強度に優れた炭化珪素焼結
体の製造方法に関する。
硼素の成分量を低減し、高温強度に優れた炭化珪素焼結
体の製造方法に関する。
（従来の技術） 炭化珪素焼結体は耐酸化性、耐食性、耐熱衝撃性及び
高強度等の特性を有し、例えばガスタービン部品、高温
用熱交換器に用いる高温構造材料としての用途が検討さ
れている。
高強度等の特性を有し、例えばガスタービン部品、高温
用熱交換器に用いる高温構造材料としての用途が検討さ
れている。
この炭化珪素は難焼結材料であるため加圧焼結法が用
いられているが、複雑形状の焼結体を得るため、また製
造工程の簡略化のため、硼素等の焼結助剤を添加した常
圧焼結法が研究されている。（例えば特開昭50−78609
号公報、特開昭51−148712号公報等）。
いられているが、複雑形状の焼結体を得るため、また製
造工程の簡略化のため、硼素等の焼結助剤を添加した常
圧焼結法が研究されている。（例えば特開昭50−78609
号公報、特開昭51−148712号公報等）。
常圧焼結法によれば複雑形状の焼結体を生産性良く得
ることができるが、一方では緻密化に寄与する硼素が他
方では炭化珪素焼結体の高温強度を低下させる一因とも
なる。
ることができるが、一方では緻密化に寄与する硼素が他
方では炭化珪素焼結体の高温強度を低下させる一因とも
なる。
そこで硼素量を減少して炭化珪素焼結体の特性を向上
しようという試みがなされている。例えば特開昭60−18
6467号公報には硼素源として比表面積の大きい炭化硼素
粉を用いることにより硼素量を低減する方法が記載され
ている。
しようという試みがなされている。例えば特開昭60−18
6467号公報には硼素源として比表面積の大きい炭化硼素
粉を用いることにより硼素量を低減する方法が記載され
ている。
（発明が解決しようとする問題点） この様な従来法に沿って硼素源の添加形態として非晶
質金属硼素（Ｂ）、窒化硼素（BN）、炭化硼素（B4C）
等の粉末を使用すると、添加量が少なくなるに従って均
一混合が困難になる。不均一性を低減するために硼素源
粉末を超微粉化する手段もあるが、この場合は粉末単価
が急激に高価となる。それでいて粉末対粉末の混合では
如何に努力しても均一性はSiC原料粉末の粒度により上
限が決まってしまうので、高々サブミクロン水準の均一
性までである。
質金属硼素（Ｂ）、窒化硼素（BN）、炭化硼素（B4C）
等の粉末を使用すると、添加量が少なくなるに従って均
一混合が困難になる。不均一性を低減するために硼素源
粉末を超微粉化する手段もあるが、この場合は粉末単価
が急激に高価となる。それでいて粉末対粉末の混合では
如何に努力しても均一性はSiC原料粉末の粒度により上
限が決まってしまうので、高々サブミクロン水準の均一
性までである。
以上のようなことを考慮して、本発明は焼結助剤源と
しての硼素化合物の添加量を小量に抑えつつ、所望の特
性を維持できる安価な炭化珪素焼結体の製造方法を提供
するを目的とする。
しての硼素化合物の添加量を小量に抑えつつ、所望の特
性を維持できる安価な炭化珪素焼結体の製造方法を提供
するを目的とする。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、 ａ） B2O3,H2BO3,HBO2の内の少なくとも一種の硼素化
合物と、焼結前の昇温過程で分解し炭素を残留する炭素
化合物と、前記硼素化合物及び前記炭素化合物の両方が
可溶な溶媒と共に炭化珪素と混合後、乾燥し成形体を得
る第１の工程； ｂ） 前記成形体を脱脂、焼結する第２の工程； を具備した炭化珪素焼結体の製造方法である。
合物と、焼結前の昇温過程で分解し炭素を残留する炭素
化合物と、前記硼素化合物及び前記炭素化合物の両方が
可溶な溶媒と共に炭化珪素と混合後、乾燥し成形体を得
る第１の工程； ｂ） 前記成形体を脱脂、焼結する第２の工程； を具備した炭化珪素焼結体の製造方法である。
（作 用） 以下本発明についてその作用を中心に詳細に説明す
る。
る。
まず、第１の工程では、B2O3,H3BO3,HBO2の内の少な
くとも一種の硼素化合物と、焼結前の昇温過程で分解し
炭素を残留する溶媒可溶性の炭素化合物と、これら硼素
化合物及び炭素化合物の両方が可溶な溶媒系と、SiC粉
末の湿式混合物より成形体を得る。
くとも一種の硼素化合物と、焼結前の昇温過程で分解し
炭素を残留する溶媒可溶性の炭素化合物と、これら硼素
化合物及び炭素化合物の両方が可溶な溶媒系と、SiC粉
末の湿式混合物より成形体を得る。
ここに於て出発原料として用いられるSiC粉末は非等
軸晶系のα−SiC、等軸晶系のβ−SiC、及びこれらの混
合物のいずれでも良いが、平均粒径１μｍ以下で比表面
積5m2/g以上、さらには平均粒径0.5μｍ以下で比表面積
10m2/g以上に分級された粉末が望ましい。これ以上の粗
大粒子になると昇温の途中過程における粒制長抑制操作
によっても焼結性の維持発揮が困難になり、焼結密度が
3.10g/cc以上で均一な微細構造の焼結体が得られなくな
る。
軸晶系のα−SiC、等軸晶系のβ−SiC、及びこれらの混
合物のいずれでも良いが、平均粒径１μｍ以下で比表面
積5m2/g以上、さらには平均粒径0.5μｍ以下で比表面積
10m2/g以上に分級された粉末が望ましい。これ以上の粗
大粒子になると昇温の途中過程における粒制長抑制操作
によっても焼結性の維持発揮が困難になり、焼結密度が
3.10g/cc以上で均一な微細構造の焼結体が得られなくな
る。
このようなSiC粉末は各種の方法で製造できるが、得
られたままのSiC粉末中には遊離Si、遊離SiO2、遊離Ｃ
及び各種金属不純物（例えばK,Na,Al,Fe,Ti,Ca,Mg,Zr,
V）等の焼結を阻害したり、焼結体内の欠陥と成り易い
混入物が存在する。通常は酸洗処理などの方法で純化さ
れるが、いずれの金属不純物含有量も0.05％以下である
のが望ましい。
られたままのSiC粉末中には遊離Si、遊離SiO2、遊離Ｃ
及び各種金属不純物（例えばK,Na,Al,Fe,Ti,Ca,Mg,Zr,
V）等の焼結を阻害したり、焼結体内の欠陥と成り易い
混入物が存在する。通常は酸洗処理などの方法で純化さ
れるが、いずれの金属不純物含有量も0.05％以下である
のが望ましい。
次に前述したようなSiC粉末中の酸素を除去するため
に添加する炭素化合物であるが、成形体を焼結した後の
SiC以外成分の必要以上の残留は高温強度の低下要因に
なるので、できる限り少量に抑え、また均一に分散させ
る必要がある。そのため、炭素コールタールピッチ、石
油ピッチ、重質油、フェノール樹脂等の非酸化性の雰囲
気における加熱処理により分解して遊離炭素を生成する
溶媒可溶性の炭素化合物で添加する必要がある。さらに
は昇温により溶媒が揮散した時に固化し、その後融解す
ることなく分解し均一に炭素を分散することのできるレ
ゾール，ノボラック等が好ましい。また、炭素化合物の
添加量であるが、少ないとSiC粉末中の酸素の除去を完
全に行なうことができず、過剰になると焼結体中に多量
に遊離炭素が残存することになり緻密化の障害となるた
め、十分考慮する必要がある。そこで炭素化合物が分解
した段階の残留炭素量に換算しSiC粉末とそれに添加さ
れるＢ化合物の含有酸素重量の1.0〜3.0倍、好ましくは
1.5〜3.0倍が良好な量であるといえる。ただし、Ｂ化合
物を加熱した時にH2Oとして分解放出される酸素量はこ
こに含まない。またSiC粉末の含有酸素量は同様に製造
されたSiC粉末中の酸素量を測定しておくことにより容
易に決定できる。
に添加する炭素化合物であるが、成形体を焼結した後の
SiC以外成分の必要以上の残留は高温強度の低下要因に
なるので、できる限り少量に抑え、また均一に分散させ
る必要がある。そのため、炭素コールタールピッチ、石
油ピッチ、重質油、フェノール樹脂等の非酸化性の雰囲
気における加熱処理により分解して遊離炭素を生成する
溶媒可溶性の炭素化合物で添加する必要がある。さらに
は昇温により溶媒が揮散した時に固化し、その後融解す
ることなく分解し均一に炭素を分散することのできるレ
ゾール，ノボラック等が好ましい。また、炭素化合物の
添加量であるが、少ないとSiC粉末中の酸素の除去を完
全に行なうことができず、過剰になると焼結体中に多量
に遊離炭素が残存することになり緻密化の障害となるた
め、十分考慮する必要がある。そこで炭素化合物が分解
した段階の残留炭素量に換算しSiC粉末とそれに添加さ
れるＢ化合物の含有酸素重量の1.0〜3.0倍、好ましくは
1.5〜3.0倍が良好な量であるといえる。ただし、Ｂ化合
物を加熱した時にH2Oとして分解放出される酸素量はこ
こに含まない。またSiC粉末の含有酸素量は同様に製造
されたSiC粉末中の酸素量を測定しておくことにより容
易に決定できる。
次にSiC粒子に拡散して焼結性を向上させる硼素であ
るが、炭素と同様に焼結前の昇温過程で分解し硼素を残
留する溶媒可溶性の硼素化合物で添加する必要がある。
この様な硼素化合物としてはＢ含有率が高いため硼素化
合物としての添加量が少量で済み、融解・分解温度が高
い溶媒可溶性のB2O3（融点450℃）を用いる。
るが、炭素と同様に焼結前の昇温過程で分解し硼素を残
留する溶媒可溶性の硼素化合物で添加する必要がある。
この様な硼素化合物としてはＢ含有率が高いため硼素化
合物としての添加量が少量で済み、融解・分解温度が高
い溶媒可溶性のB2O3（融点450℃）を用いる。
又加熱するとB2O3に変わるH3BO3、HBO2等も同様にＢ
源に使用できる。これら硼素化合物の添加量は焼結体内
硼素残留量0.3〜0.03重量％に対し、その1.0〜4.0倍の
換算硼素量を必要とする。これは脱脂等の加熱工程で硼
素化合物が分解する時、一部硼素が成形体外へ散逸する
ためである。
源に使用できる。これら硼素化合物の添加量は焼結体内
硼素残留量0.3〜0.03重量％に対し、その1.0〜4.0倍の
換算硼素量を必要とする。これは脱脂等の加熱工程で硼
素化合物が分解する時、一部硼素が成形体外へ散逸する
ためである。
次に溶媒であるが、この溶媒に溶け込んだ硼素化合物
及び炭素化合物は粉末状のものと比較して少量でも均一
にSiC粉末と混合し易い。この様な溶媒として適するも
のはパラフィン系炭化水素、アルコール類、アセトン、
トリクレン、エチレングリコール、グリセリン等の有機
系溶媒及び水系溶媒であるが、後の造粒・成形工程から
すると沸点が100℃以上と比較的高く、溶解度も大きい
エチレングリコール系、グリセリン系が好ましい。
及び炭素化合物は粉末状のものと比較して少量でも均一
にSiC粉末と混合し易い。この様な溶媒として適するも
のはパラフィン系炭化水素、アルコール類、アセトン、
トリクレン、エチレングリコール、グリセリン等の有機
系溶媒及び水系溶媒であるが、後の造粒・成形工程から
すると沸点が100℃以上と比較的高く、溶解度も大きい
エチレングリコール系、グリセリン系が好ましい。
上述のSiC粉末、炭素化合物、硼素化合物、溶媒を分
散媒を使って十分に混合し所望の形状に成形する。分散
媒は前記溶媒と同じでも良いが、造粒後乾式プレス等で
加圧成形する場合に於ては乾燥が容易な沸点100℃以下
の水系、エーテル、アセトン、アルコール系が好まし
い。成形上必要ならば一時的結結合剤としてステアリン
酸、PVA等を上記の混合の際に加えても良い。もちろ
ん、射出成形、スリップキャスト等の成形手法を用いて
も良い。以上で第１の工程は終了する。
散媒を使って十分に混合し所望の形状に成形する。分散
媒は前記溶媒と同じでも良いが、造粒後乾式プレス等で
加圧成形する場合に於ては乾燥が容易な沸点100℃以下
の水系、エーテル、アセトン、アルコール系が好まし
い。成形上必要ならば一時的結結合剤としてステアリン
酸、PVA等を上記の混合の際に加えても良い。もちろ
ん、射出成形、スリップキャスト等の成形手法を用いて
も良い。以上で第１の工程は終了する。
次に第２の工程について説明する。
まず、第１の工程により得られた成形体は脱脂のた
め、焼結する前に通常、不活性雰囲気中で穏やかに約80
0℃まで加熱昇温される。この過程で一次的結合剤は分
解揮散し、次に炭素化合物が固化した後に分解し、遊離
炭素となり、SiC粉末表面に均一に分散した状態とな
る。この温度領域の急激な加熱温度の上昇は成形体にク
ラックや気孔を導入し、破損原因となりやすいため、出
来るだけ穏やかに昇温することが好ましい。また、この
時、SiC粉末の酸化を少しでも抑制するため、真空、又
は不活性雰囲気、あるいは非酸化性雰囲気中で出来る限
り均一環境下で温度上昇させて脱脂する必要がある。
め、焼結する前に通常、不活性雰囲気中で穏やかに約80
0℃まで加熱昇温される。この過程で一次的結合剤は分
解揮散し、次に炭素化合物が固化した後に分解し、遊離
炭素となり、SiC粉末表面に均一に分散した状態とな
る。この温度領域の急激な加熱温度の上昇は成形体にク
ラックや気孔を導入し、破損原因となりやすいため、出
来るだけ穏やかに昇温することが好ましい。また、この
時、SiC粉末の酸化を少しでも抑制するため、真空、又
は不活性雰囲気、あるいは非酸化性雰囲気中で出来る限
り均一環境下で温度上昇させて脱脂する必要がある。
次に昇温するとSiC粉末表面の酸化被膜、及びSiO2に
対する遊離Ｃによる還元B2O3,Si,SiO2等の融解、及びCO
等の形での揮散が進む。SiC粉末の粗大化が始まる高温
に至ってもまだこれら酸化被膜、遊離Si、遊離SiO2、N
a、Ｋ等が多量に残留していると、SiC粉末表面での蒸発
・凝固及び拡散を局部的に促進又は抑制するために異常
粒成長を生じ易くなる。そのため、約1500℃までは真空
中で穏やかに温度上昇させるとよい。
対する遊離Ｃによる還元B2O3,Si,SiO2等の融解、及びCO
等の形での揮散が進む。SiC粉末の粗大化が始まる高温
に至ってもまだこれら酸化被膜、遊離Si、遊離SiO2、N
a、Ｋ等が多量に残留していると、SiC粉末表面での蒸発
・凝固及び拡散を局部的に促進又は抑制するために異常
粒成長を生じ易くなる。そのため、約1500℃までは真空
中で穏やかに温度上昇させるとよい。
また、焼結にいたる昇温過程では、焼結開始温度未満
であり、炭素によりSiC粉末中の酸素が除去される一定
の温度を保持して前記成形体を加熱する（温度保持工
程）ことが望ましい。この工程は、SiC粉末表面周辺の
不要な酸素を極力排除するためになされるものであり、
約1450〜1550℃で温度保持するのが好ましい。この保持
は、10-3torr以下の減圧下で昇温した後、COガスの揮散
等の影響で真空度が一旦低下してから、低下する前の真
空度に回復するまでの間行えばよい。
であり、炭素によりSiC粉末中の酸素が除去される一定
の温度を保持して前記成形体を加熱する（温度保持工
程）ことが望ましい。この工程は、SiC粉末表面周辺の
不要な酸素を極力排除するためになされるものであり、
約1450〜1550℃で温度保持するのが好ましい。この保持
は、10-3torr以下の減圧下で昇温した後、COガスの揮散
等の影響で真空度が一旦低下してから、低下する前の真
空度に回復するまでの間行えばよい。
温度保持工程の後、致密化が進行する1800〜2200℃程
度の温度に昇温するが、約1600℃から致密化を生じない
気相焼結となるSiCの蒸発・凝縮及び表面拡散が徐々に
顕著になり粉末粒の粗大化が始まるが、体積拡散による
緻密化は未だ顕在化しない。この初期における気相焼結
の先行のため緻密化が顕著になる1800〜1900℃の温度に
達した時にはSiC粒子は約１μｍに粗大化した後であ
り、出発原料として超微細粉末を求めた効果を消失させ
てしまっている。このようなことをなくすために、気相
焼結が始まる約1600℃から緻密化開始温度（約1800℃〜
2200℃）までの間は、真空、又は不活性雰囲気の下、20
00℃/H以上の昇温速度で加熱することが好ましい。
度の温度に昇温するが、約1600℃から致密化を生じない
気相焼結となるSiCの蒸発・凝縮及び表面拡散が徐々に
顕著になり粉末粒の粗大化が始まるが、体積拡散による
緻密化は未だ顕在化しない。この初期における気相焼結
の先行のため緻密化が顕著になる1800〜1900℃の温度に
達した時にはSiC粒子は約１μｍに粗大化した後であ
り、出発原料として超微細粉末を求めた効果を消失させ
てしまっている。このようなことをなくすために、気相
焼結が始まる約1600℃から緻密化開始温度（約1800℃〜
2200℃）までの間は、真空、又は不活性雰囲気の下、20
00℃/H以上の昇温速度で加熱することが好ましい。
最後に、真空、又は不活性ガス雰囲気の下、約1800℃
〜2200℃で前記成形体を加熱して焼結体を得る。ここに
おいて、SiCは高温になると、Siリッチな蒸気（Si,Si2C
等）に分解する。Ar,He,Ne等の不活性雰囲気ガスは上記
SiC粉末の昇華分解を多少なりと抑制する効果を有し、
焼結はこれら不活性ガス雰囲気下で行なうことが好まし
い。しかし、この不活性ガスはSiCの昇温分解を抑制す
る一方で、焼結体内の気孔に溜り閉気孔の消滅を阻害す
るため、その導入には注意を払う必要がある。以上で第
２の工程は終了する。
〜2200℃で前記成形体を加熱して焼結体を得る。ここに
おいて、SiCは高温になると、Siリッチな蒸気（Si,Si2C
等）に分解する。Ar,He,Ne等の不活性雰囲気ガスは上記
SiC粉末の昇華分解を多少なりと抑制する効果を有し、
焼結はこれら不活性ガス雰囲気下で行なうことが好まし
い。しかし、この不活性ガスはSiCの昇温分解を抑制す
る一方で、焼結体内の気孔に溜り閉気孔の消滅を阻害す
るため、その導入には注意を払う必要がある。以上で第
２の工程は終了する。
上述してきたような方法により得られた焼結体は、Si
C以外の構成成分、特に硼素が必要最小限度に抑えら
れ、高温強度に優れたものとなる。
C以外の構成成分、特に硼素が必要最小限度に抑えら
れ、高温強度に優れたものとなる。
以下、本発明に関する成分量について述べる。
硼素は常圧焼結に必須の成分であり、焼結体残量で0.
03重量％以上必要であるが、過剰の残量は第２相の析出
等による強度の低下をまねき、また耐酸化性、耐食性も
低下する。また、K,Na,Al,Fe,Ti,Ca,Mg,Zr,V,Si等の他
の金属元素の焼結体中の残留も高温強度低下の原因とな
るため、硼素を含めた量で3.0重量％以下とする。なお
硼素は0.15重量％未満、さらには0.14重量％未満、特に
0.13重量％未満が好ましい。
03重量％以上必要であるが、過剰の残量は第２相の析出
等による強度の低下をまねき、また耐酸化性、耐食性も
低下する。また、K,Na,Al,Fe,Ti,Ca,Mg,Zr,V,Si等の他
の金属元素の焼結体中の残留も高温強度低下の原因とな
るため、硼素を含めた量で3.0重量％以下とする。なお
硼素は0.15重量％未満、さらには0.14重量％未満、特に
0.13重量％未満が好ましい。
また遊離炭素であるが、焼結体中の多量の残存は耐酸
化性の低下、強度の低下をまねくため、多くても1.0重
量％、好ましくは0.5重量％以下である。しかしながら
余り少ないとSiC粉末中の酸素除去が不完全となり密度
が低下してしまうため、実用上は焼結体中残量で0.05重
量％以上である。
化性の低下、強度の低下をまねくため、多くても1.0重
量％、好ましくは0.5重量％以下である。しかしながら
余り少ないとSiC粉末中の酸素除去が不完全となり密度
が低下してしまうため、実用上は焼結体中残量で0.05重
量％以上である。
炭素以外の非金属元素である酸素、窒素等も強度低下
の原因となるため、合計量で0.15重量％以下とする。
の原因となるため、合計量で0.15重量％以下とする。
焼結体密度は3.10g/cc以上とする。これ未満だと気孔
が多数存在し、強度に劣る。
が多数存在し、強度に劣る。
（実施例） 以下本発明の一実施例について説明する。
実施例１ 出発原料として比表面積15m2/g、全酸素含有量1.4重
量％、その他金属不純物は全て0.05重量％未満である市
販のα−SiC粉末100gを秤量する。B2O3をＢ量換算で0.4
g、ノボラック樹脂をＣ残留量換算で3.0gをエチレング
リコール10cc−アセトン100cc系溶媒に溶解する。前記S
iC粉末を上記溶液に浸漬攪拌し、乾燥造粒する。4.35×
3.35cm2の金型を使い、20g/pの試料を1ton/cm2で加圧成
形後3ton/cm2でラバープレスする。成形体を窒素雰囲気
中で800℃まで約８時間かけて加熱することにより脱脂
済み成形体を得る。この脱脂体を黒鉛製二重容器に入れ
てヒータ加熱路内部にセットし、真空排気した後、室温
より約1200℃まで手動で通電加熱し、試料よりのCOガス
放出により真空度が低下する1300〜1500℃における温度
上昇速度を250℃/Hと緩やかにし、更に1500℃で60分真
空保持することによりガス放出脱気を徹底させた後、20
00℃/Hで2050℃まで昇温し、Ar気流中で２時間焼結し
た。
量％、その他金属不純物は全て0.05重量％未満である市
販のα−SiC粉末100gを秤量する。B2O3をＢ量換算で0.4
g、ノボラック樹脂をＣ残留量換算で3.0gをエチレング
リコール10cc−アセトン100cc系溶媒に溶解する。前記S
iC粉末を上記溶液に浸漬攪拌し、乾燥造粒する。4.35×
3.35cm2の金型を使い、20g/pの試料を1ton/cm2で加圧成
形後3ton/cm2でラバープレスする。成形体を窒素雰囲気
中で800℃まで約８時間かけて加熱することにより脱脂
済み成形体を得る。この脱脂体を黒鉛製二重容器に入れ
てヒータ加熱路内部にセットし、真空排気した後、室温
より約1200℃まで手動で通電加熱し、試料よりのCOガス
放出により真空度が低下する1300〜1500℃における温度
上昇速度を250℃/Hと緩やかにし、更に1500℃で60分真
空保持することによりガス放出脱気を徹底させた後、20
00℃/Hで2050℃まで昇温し、Ar気流中で２時間焼結し
た。
その結果焼結密度3.15g/cc、平均粒径３μｍの焼結体
を得た。組成分析結果は0.12％（Ｂ）、0.03％（Al）、
0.3％（遊離Ｃ）、0.06％（酸素）、0.01％（遊離Si）
であった。JIS規格に準じて３×4mm2の抗折強度試験片
を作製して、スパン30mmで３点曲げ試験を行ったとこ
ろ、87kg/mm2（室温）、83kg/mm2（1500℃）であった。
室温の破壊靭性値は であった。
を得た。組成分析結果は0.12％（Ｂ）、0.03％（Al）、
0.3％（遊離Ｃ）、0.06％（酸素）、0.01％（遊離Si）
であった。JIS規格に準じて３×4mm2の抗折強度試験片
を作製して、スパン30mmで３点曲げ試験を行ったとこ
ろ、87kg/mm2（室温）、83kg/mm2（1500℃）であった。
室温の破壊靭性値は であった。
実施例２ 硼素化合物をH3BO3、溶媒をグリセリンに変えて実施
例１と同様の方法で試作した。その結果、焼結密度3.17
g/cc、平均粒径３μｍの焼結体を得た。組成分析結果
は、0.11％（Ｂ）、0.03％（Al）、0.4％（遊離Ｃ）、
0.05％（酸素）、0.01％（遊離Si）であった。86kg/mm2
（室温）、87kg/mm2（1500℃）の３点曲げ強度を得た。
例１と同様の方法で試作した。その結果、焼結密度3.17
g/cc、平均粒径３μｍの焼結体を得た。組成分析結果
は、0.11％（Ｂ）、0.03％（Al）、0.4％（遊離Ｃ）、
0.05％（酸素）、0.01％（遊離Si）であった。86kg/mm2
（室温）、87kg/mm2（1500℃）の３点曲げ強度を得た。
以上述べてきたように、本発明は、焼結助剤としてB2
O3,HBO2,H3BO3の内の少なくとも一種を硼素化合物とし
て用い、この硼素化合物及び炭素化合物の両方が可溶な
溶媒と伴にSiC粉末に添加しているので従来よりも少量
な硼素で有効に緻密化に寄与し、高強度な炭化珪素焼結
体を製造することができる。
O3,HBO2,H3BO3の内の少なくとも一種を硼素化合物とし
て用い、この硼素化合物及び炭素化合物の両方が可溶な
溶媒と伴にSiC粉末に添加しているので従来よりも少量
な硼素で有効に緻密化に寄与し、高強度な炭化珪素焼結
体を製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柘植 章彦 川崎市幸区小向東芝町１ 株式会社東芝 総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭54−101813（ＪＰ，Ａ)
Claims (8)
- 【請求項１】焼結助剤として硼素を用いる炭化珪素焼結
体の製造方法において （ａ） 焼結前の昇温過程で分解し硼素を残留する溶媒
可溶性の硼素化合物としてB2O3,H2BO3,HBO2の内の少な
くとも一種及び焼結前の昇温過程で分解し炭素を残留す
る溶媒可溶性の炭素化合物と、前記硼素化合物及び前記
炭素化合物が20％以上可溶な溶媒と共に炭化珪素と混合
後、乾燥し成形体を得る第１の工程： （ｂ） 前記成形体を脱脂、焼結する第２の工程；を具
備し、 前記第１の工程における炭素化合物の添加量は前記炭素
化合物が分解した段階の残留炭素量に換算して、前記Si
C粉末に含有される酸素量と前記硼素化合物の加熱時にH
2Oとして放出され得ない酸素量との合計重量の1.5〜3.0
倍であって、且つ前記第１の工程における硼素化合物は
焼結体中に残留する硼素量が0.3重量％以下0.03重量％
以上となるように添加することを特徴とする炭化珪素焼
結体の製造方法。 - 【請求項２】混合が沸点100℃以下の分散媒を使う湿式
工程であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の炭化珪素焼結体の製造方法。 - 【請求項３】溶媒がエチレングリコール、グリセリンの
内の少なくとも一種であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の炭化珪素焼結体の製造方法。 - 【請求項４】第２の工程の焼結に至る昇温過程で一定の
温度を保持して前記成形脱脂体を加熱する温度保持工程
を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の炭
化珪素焼結体の製造方法。 - 【請求項５】温度保持工程は10-3Torr以下の減圧下で行
なうことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の炭化
珪素焼結体の製造方法。 - 【請求項６】温度保持工程は真空度が一旦低下した後、
低下する前の真空度に回復するまで行うことを特徴とす
る特許請求の範囲第６項記載の炭化珪素焼結体の製造方
法。 - 【請求項７】温度保持工程は1450〜1550℃及び1600〜17
00℃であることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載
の炭化珪素焼結体の製造方法。 - 【請求項８】第２の工程において、温度保持工程の後、
気相焼結の開始から緻密化の開始までの昇温は真空又は
不活性雰囲気下で行なうことを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の炭化珪素焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62090998A JP2558688B2 (ja) | 1987-04-15 | 1987-04-15 | 炭化珪素焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62090998A JP2558688B2 (ja) | 1987-04-15 | 1987-04-15 | 炭化珪素焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63256571A JPS63256571A (ja) | 1988-10-24 |
| JP2558688B2 true JP2558688B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=14014166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62090998A Expired - Lifetime JP2558688B2 (ja) | 1987-04-15 | 1987-04-15 | 炭化珪素焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2558688B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1125316A (en) * | 1978-01-09 | 1982-06-08 | Martin R. Kasprzyk | Sinterable powders and methods of producing sintered ceramic products using such powders |
-
1987
- 1987-04-15 JP JP62090998A patent/JP2558688B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63256571A (ja) | 1988-10-24 |
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