JP2884351B2 - 多孔質セラミックスの製造法 - Google Patents
多孔質セラミックスの製造法Info
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- JP2884351B2 JP2884351B2 JP20559189A JP20559189A JP2884351B2 JP 2884351 B2 JP2884351 B2 JP 2884351B2 JP 20559189 A JP20559189 A JP 20559189A JP 20559189 A JP20559189 A JP 20559189A JP 2884351 B2 JP2884351 B2 JP 2884351B2
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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、耐熱性を有する多孔質セラミックスの製造
法に関する。
法に関する。
（従来の技術および発明が解決しようとする課題） 多孔質セラミックスは、触媒担体などに用いられてお
り、従来焼結法により製造されていた。
り、従来焼結法により製造されていた。
しかし、焼結法で製造する場合、通常焼結助剤を必要
とするばかりか、これが原因となって高温における強度
を低下させるという欠点がある。
とするばかりか、これが原因となって高温における強度
を低下させるという欠点がある。
また焼結法では焼結時にセラミックスが大幅に収縮す
るために、複雑な形状のものを作る場合には切削加工が
必要となり、その高い硬度のために多大な労力とコスト
を要してきた。
るために、複雑な形状のものを作る場合には切削加工が
必要となり、その高い硬度のために多大な労力とコスト
を要してきた。
本発明者らは上記の点を解決すべく鋭意研究を重ねた
結果、本発明を完成するに至った。
結果、本発明を完成するに至った。
（課題を解決するための手段） すなわち本発明は、気相分解によりセラミックスおよ
び炭素の両者を共沈積させ、しかる後に炭素を酸化除去
することを特徴とする多孔質セラミックスの製造法に関
する。
び炭素の両者を共沈積させ、しかる後に炭素を酸化除去
することを特徴とする多孔質セラミックスの製造法に関
する。
以下、本発明による多孔質セラミックスの製造法につ
いて詳述する。
いて詳述する。
気相分解によりセラミックスあるいは炭素を沈積する
操作は、通常CVD（CHEMICAL VAPOR DEPOSITION）と呼ば
れ周知である。本発明においてはセラミックスのCVDお
よび炭素のCVDを同時に進行させることにより両者を共
沈積させる。CVDとしては、具体的には熱CVD、プラズマ
CVD等が挙げられる。
操作は、通常CVD（CHEMICAL VAPOR DEPOSITION）と呼ば
れ周知である。本発明においてはセラミックスのCVDお
よび炭素のCVDを同時に進行させることにより両者を共
沈積させる。CVDとしては、具体的には熱CVD、プラズマ
CVD等が挙げられる。
本発明において、CVDで沈積されるセラミックスとし
ては、 SiC,ZrC,TiC,HfC,B4C,NbC,WC,TiB2,BN,Si3N4などがあげ
られ、中でも SiC,ZrC,TiC,HfCが好ましい。
ては、 SiC,ZrC,TiC,HfC,B4C,NbC,WC,TiB2,BN,Si3N4などがあげ
られ、中でも SiC,ZrC,TiC,HfCが好ましい。
CVDにおいて炭素を得るための熱分解ガスとしては、
炭化水素、好ましくは炭素数１〜６の炭化水素、具体的
にはメタン、エタン、プロパン、ベンゼン、アセチレ
ン、ブタン、天然ガス等が用いられる。
炭化水素、好ましくは炭素数１〜６の炭化水素、具体的
にはメタン、エタン、プロパン、ベンゼン、アセチレ
ン、ブタン、天然ガス等が用いられる。
また、セラミックスを得るための熱分解ガスとしては
Si,Zr,Ti,Hf,B,Nb,W,Tiなどのハロゲン化物、水素化
物、有機金属化合物等が用いられる。
Si,Zr,Ti,Hf,B,Nb,W,Tiなどのハロゲン化物、水素化
物、有機金属化合物等が用いられる。
具体的には、SiCを生成するためには、SiCl4，CH2SiC
l，（CH3）2SiCl2，SiH4等が、ZrCを生成するために
は、ZrCl4等、TiCを生成するためには、TiCl4等、HfCを
生成するためにはHfCl4等が用いられる。
l，（CH3）2SiCl2，SiH4等が、ZrCを生成するために
は、ZrCl4等、TiCを生成するためには、TiCl4等、HfCを
生成するためにはHfCl4等が用いられる。
本発明においては、炭素を得るための熱分解ガスとセ
ラミックスを得るための熱分解ガスを混合して用い、CV
Dにより両者を共沈積させる。
ラミックスを得るための熱分解ガスを混合して用い、CV
Dにより両者を共沈積させる。
両者の混合割合は、セラミックスの使用目的、熱分解
ガスの種類などに応じて適宜選択できる。例えば、SiCl
4とCH4を混合して原料ガスとして用いる場合、SiCl4とC
H4の容積比が0.1〜1.5、特に0.2〜1.2程度であることが
望ましい。
ガスの種類などに応じて適宜選択できる。例えば、SiCl
4とCH4を混合して原料ガスとして用いる場合、SiCl4とC
H4の容積比が0.1〜1.5、特に0.2〜1.2程度であることが
望ましい。
炭素・セラミックス共沈積物形成反応は通常温度800
〜2300℃、好ましくは1100〜1500℃、圧力0.5〜760mmH
g、好ましくは５〜300mmHgにおいて行なわれる。また、
この反応は水素の共存下で行うことが好ましい。その
際、共存させる水素の量は、反応時の温度、ガス供給
量、繊維量、炉の構造などに対応して任意に決定できる
が、例えば、原料ガスの量の５倍容量以下、好ましくは
0.02〜５倍容量であることが望ましい。
〜2300℃、好ましくは1100〜1500℃、圧力0.5〜760mmH
g、好ましくは５〜300mmHgにおいて行なわれる。また、
この反応は水素の共存下で行うことが好ましい。その
際、共存させる水素の量は、反応時の温度、ガス供給
量、繊維量、炉の構造などに対応して任意に決定できる
が、例えば、原料ガスの量の５倍容量以下、好ましくは
0.02〜５倍容量であることが望ましい。
反応雰囲気中には希釈のためにN2、Ar,He,Ne,Kr,Xe,R
nあるいはその他の不活性ガスを混合することもでき
る。
nあるいはその他の不活性ガスを混合することもでき
る。
原料ガスと、上記不活性ガスの混合割合は、適宜決定
できる。
できる。
沈積時間は、沈積物が所定の厚さになるまで任意に実
施できる。通常１分以上、好ましくは１分〜100時間程
度である。例えば薄膜を作成する場合、60分程度行うの
が好適である。
施できる。通常１分以上、好ましくは１分〜100時間程
度である。例えば薄膜を作成する場合、60分程度行うの
が好適である。
このようにして得られた炭素・セラミックスの沈積物
は両成分がミクロオーダー以下で分布しており、炭素を
酸化除去することにより多孔質セラミックスが製造でき
る。
は両成分がミクロオーダー以下で分布しており、炭素を
酸化除去することにより多孔質セラミックスが製造でき
る。
酸化除去は、気相、液相のいずれでも可能である。例
えば、気相で行う場合、空気、酸素、オゾン、窒素酸化
物（NOx）等、カーボンをCOまたはCO2として除去できる
助燃ガス類ならいずれも使用できるが、好ましくは酸素
または空気が使用される。空気中では温度が500〜1700
℃、好ましくは600〜1400℃で処理するのが望ましい。
時間は、共沈積物の炭素の量、分布および存在形態によ
って適宜選択できるが、通常は、重量の減少がなくなる
までであり、例えば、１〜２時間程度で十分である。
えば、気相で行う場合、空気、酸素、オゾン、窒素酸化
物（NOx）等、カーボンをCOまたはCO2として除去できる
助燃ガス類ならいずれも使用できるが、好ましくは酸素
または空気が使用される。空気中では温度が500〜1700
℃、好ましくは600〜1400℃で処理するのが望ましい。
時間は、共沈積物の炭素の量、分布および存在形態によ
って適宜選択できるが、通常は、重量の減少がなくなる
までであり、例えば、１〜２時間程度で十分である。
なお、セラミックスの外表面と内部で気孔の大きさ、
形状あるいは気孔率を変化させることもできる。たとえ
ば、原料ガスの組成、量、温度および圧力のうち１つあ
るいは２つ以上を非連続的、あるいは連続的に変化させ
ることにより、上記の特性を変化させることができる。
形状あるいは気孔率を変化させることもできる。たとえ
ば、原料ガスの組成、量、温度および圧力のうち１つあ
るいは２つ以上を非連続的、あるいは連続的に変化させ
ることにより、上記の特性を変化させることができる。
また、複雑な形状の部品を製作するためには、黒鉛な
どでできた基材をその形状の雄型または雌型にしてお
き、その上に熱分解生成物を沈積させた後、基材および
沈積炭素分を除去する手段等を用いることによって効果
的にその目的を達成することができる。そして、この際
にセラミックスの収縮はほとんど見られない。
どでできた基材をその形状の雄型または雌型にしてお
き、その上に熱分解生成物を沈積させた後、基材および
沈積炭素分を除去する手段等を用いることによって効果
的にその目的を達成することができる。そして、この際
にセラミックスの収縮はほとんど見られない。
（発明の効果） 本発明により、高温強度が高い多孔質セラミックスを
容易に製造することができるばかりか、気孔率、平均気
孔径を制御しつつ複雑な形状のものでも切削工程なしに
製作することが可能となった。
容易に製造することができるばかりか、気孔率、平均気
孔径を制御しつつ複雑な形状のものでも切削工程なしに
製作することが可能となった。
（実施例） 以下に実施例を挙げ本発明を具体的に説明するが、本
発明はこれらに制限されるものではない。
発明はこれらに制限されるものではない。
実施例１ 黒鉛製の基板を加熱炉中におき、圧力50Torr、温度14
00℃において、SiCl4（100cm3/min）＋CH4（400cm3/mi
n）＋H2（300cm3/min）の混合物（流量はいずれも標準
状態）の原料ガスを導入し、表面に熱CVDによるSiCおよ
び炭素の共沈積物を得た。これを空気中800℃におい
て、10時間酸化したところ、気孔率60％、平均気孔サイ
ズ３μｍの多孔質セラミックスが得られた。
00℃において、SiCl4（100cm3/min）＋CH4（400cm3/mi
n）＋H2（300cm3/min）の混合物（流量はいずれも標準
状態）の原料ガスを導入し、表面に熱CVDによるSiCおよ
び炭素の共沈積物を得た。これを空気中800℃におい
て、10時間酸化したところ、気孔率60％、平均気孔サイ
ズ３μｍの多孔質セラミックスが得られた。
実施例２ 黒鉛製の基板を加熱炉中におき、圧力50Torr、温度14
00℃においてSiCl4（133cm3/min）＋CH4（400cm3/min）
＋H2（400cm3/min）の混合物（流量はいずれも標準状
態）の原料ガスを導入し、表面に熱CVDによるSiCおよび
炭素の共沈積物を得た。これを空気中800℃において、1
0時間から酸化したところ、気孔率30％、平均気孔サイ
ズ１μｍの多孔質セラミックスが得られた。
00℃においてSiCl4（133cm3/min）＋CH4（400cm3/min）
＋H2（400cm3/min）の混合物（流量はいずれも標準状
態）の原料ガスを導入し、表面に熱CVDによるSiCおよび
炭素の共沈積物を得た。これを空気中800℃において、1
0時間から酸化したところ、気孔率30％、平均気孔サイ
ズ１μｍの多孔質セラミックスが得られた。
実施例３ 黒鉛製の基板を加熱炉中におき、圧力50Torr,温度140
0℃においてSiCl4（133cm3/min）＋CH4（300cm3/min）
＋H2（400cm3/min）の混合物（流量はいずれも標準状
態）の原料ガスを導入し、表面に熱CVDによるSiCおよび
炭素の共沈積物を得た。これを空気中800℃において、1
0時間酸化したところ、気孔率27％、平均気孔サイズ１
μｍの多孔質セラミックスが得られた。
0℃においてSiCl4（133cm3/min）＋CH4（300cm3/min）
＋H2（400cm3/min）の混合物（流量はいずれも標準状
態）の原料ガスを導入し、表面に熱CVDによるSiCおよび
炭素の共沈積物を得た。これを空気中800℃において、1
0時間酸化したところ、気孔率27％、平均気孔サイズ１
μｍの多孔質セラミックスが得られた。
実施例４ 黒鉛製の基板を加熱炉中におき、圧力50Torr、温度14
00℃においてSiCl4（133cm3/min）＋CH4（250cm3/min）
＋H2（400cm3/min）の混合物（流量はいずれも標準状
態）の原料ガスを導入し、表面に熱CVDによるSiCおよび
炭素の共沈積物を得た。これを空気中800℃において、1
0時間酸化したところ、気孔率16％、平均気孔サイズ１
μｍの多孔質セラミックスが得られた。
00℃においてSiCl4（133cm3/min）＋CH4（250cm3/min）
＋H2（400cm3/min）の混合物（流量はいずれも標準状
態）の原料ガスを導入し、表面に熱CVDによるSiCおよび
炭素の共沈積物を得た。これを空気中800℃において、1
0時間酸化したところ、気孔率16％、平均気孔サイズ１
μｍの多孔質セラミックスが得られた。
実施例５ 黒鉛製の基板を加熱炉中におき、圧力50Torr、温度14
00℃においてSiCl4（133cm3/min）＋CH4（200cm3/min）
＋H2（400cm3/min）の混合物（流量はいずれも標準状
態）の原料ガスを導入し、表面に熱CVDによるSiCおよび
炭素の共沈積物を得た。これを空気中1000℃において８
時間酸化したところ、気孔率16％、平均気孔サイズ0.7
μｍの多孔質セラミックスが得られた。
00℃においてSiCl4（133cm3/min）＋CH4（200cm3/min）
＋H2（400cm3/min）の混合物（流量はいずれも標準状
態）の原料ガスを導入し、表面に熱CVDによるSiCおよび
炭素の共沈積物を得た。これを空気中1000℃において８
時間酸化したところ、気孔率16％、平均気孔サイズ0.7
μｍの多孔質セラミックスが得られた。
実施例６ 黒鉛製の基板を加熱炉中におき、圧力100Torr、温度1
35℃においてSiCl4（170cm3/min）＋C3H8（40cm3/min）
＋H2（500cm3/min）の混合物（流量はいずれも標準状
態）の原料ガスを導入し、表面に熱CVDによるSiCおよび
炭素の共沈積物を得た。これを空気中800℃において10
時間酸化したところ、気孔率10％、平均気孔サイズ0.5
μｍの多孔質セラミックスが得られた。
35℃においてSiCl4（170cm3/min）＋C3H8（40cm3/min）
＋H2（500cm3/min）の混合物（流量はいずれも標準状
態）の原料ガスを導入し、表面に熱CVDによるSiCおよび
炭素の共沈積物を得た。これを空気中800℃において10
時間酸化したところ、気孔率10％、平均気孔サイズ0.5
μｍの多孔質セラミックスが得られた。
Claims (1)
- 【請求項１】気相分解によりセラミックスおよび炭素の
両者を共沈積させ、しかる後に炭素を酸化除去すること
を特徴とする 多孔質セラミックスの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20559189A JP2884351B2 (ja) | 1989-08-10 | 1989-08-10 | 多孔質セラミックスの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20559189A JP2884351B2 (ja) | 1989-08-10 | 1989-08-10 | 多孔質セラミックスの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0369574A JPH0369574A (ja) | 1991-03-25 |
| JP2884351B2 true JP2884351B2 (ja) | 1999-04-19 |
Family
ID=16509419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20559189A Expired - Fee Related JP2884351B2 (ja) | 1989-08-10 | 1989-08-10 | 多孔質セラミックスの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2884351B2 (ja) |
-
1989
- 1989-08-10 JP JP20559189A patent/JP2884351B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0369574A (ja) | 1991-03-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |