JP3005650B2 - Chemically modified silicon carbide ceramic powder and method for producing silicon carbide ceramic - Google Patents

Chemically modified silicon carbide ceramic powder and method for producing silicon carbide ceramic

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JP3005650B2
JP3005650B2 JP9113646A JP11364697A JP3005650B2 JP 3005650 B2 JP3005650 B2 JP 3005650B2 JP 9113646 A JP9113646 A JP 9113646A JP 11364697 A JP11364697 A JP 11364697A JP 3005650 B2 JP3005650 B2 JP 3005650B2
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幸子 奥崎
雄二 岩本
眞一 平野
浩一 菊田
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ファインセラミックス技術研究組合
工業技術院長
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、発電用ガスタービ
ンなどに用いられている、耐熱性、耐酸化性に優れた炭
化珪素セラミックスを作製するための化学修飾炭化珪素
セラミック粉末、その作製方法、及びそれを用いた炭化
珪素セラミックスの作製方法に関し、比較的簡便に焼結
体を得ることが可能で、かつ形状に制限のない無加圧に
よる液相焼結における助剤の添加方法等に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chemically modified silicon carbide ceramic powder for producing silicon carbide ceramics having excellent heat resistance and oxidation resistance, which is used in gas turbines for power generation and the like. And a method for producing a silicon carbide ceramic using the same, which can obtain a sintered body relatively easily and has no limitation on the shape, and relates to a method for adding an auxiliary agent in liquid phase sintering without pressure application It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】炭化珪素セラミックスは化学的安定性に
優れ、耐摩耗性、高温強度とも優れた構造材料であり、
発電用ガスタービンなどの材料に用いられている。炭化
珪素セラミックスは共有結合性が強く、拡散係数も小さ
く難焼結性であるため、純粋な炭化珪素粉末の成形体を
加熱しても殆ど焼結しない。そのため焼結の際、一般に
焼結助剤が添加される。焼結助剤の添加によって焼結体
は緻密化し、強度向上が実現できる。通常、焼結はホッ
トプレスによる焼結が行われているが、無加圧での焼結
の検討も行われてきた。無加圧焼結の例としては、ホウ
素、炭素を助剤として添加する固相焼結の例と、アルミ
ナや希土類酸化物を助剤として添加する液相焼結の例が
ある。
2. Description of the Related Art Silicon carbide ceramics are structural materials that are excellent in chemical stability, wear resistance and high-temperature strength.
It is used for materials such as gas turbines for power generation. Since silicon carbide ceramics have a strong covalent bond, a small diffusion coefficient, and are difficult to sinter, they hardly sinter even when a compact of pure silicon carbide powder is heated. Therefore, a sintering aid is generally added during sintering. By adding the sintering aid, the sintered body is densified and the strength can be improved. Usually, sintering is performed by hot pressing, but sintering without pressure has also been studied. Examples of pressureless sintering include solid phase sintering in which boron and carbon are added as assistants, and liquid phase sintering in which alumina and rare earth oxides are added as assistants.

【0003】また、有機ケイ素化合物の骨格又は側鎖に
金属、又は金属酸化物を導入し、それから炭化珪素や窒
化珪素などのセラミックスを作製する試みは数多くあ
る。たとえば、特公昭56−13645では、主な骨格
成分として、SiとBとOを含み、側鎖にCを含む基を
有する有機ケイ素高分子から炭化珪素焼結体を作製する
方法が提案されている。また、特公昭57−38549
では、有機珪素化合物の一種であるポリカルボシランに
B、Al、Fe、又はTiの中から選ばれる少なくとも
一種の元素もしくはそれを含む化合物が化学結合された
ものから炭化珪素セラミックスを作製する方法が提案さ
れている。特開昭57−22169では、バナジオ−シ
ロキサン結合(V−O−Si)を一部含むポリカルボシ
ランを非酸化物系セラミックス粉末に混合することによ
って耐熱性セラミック焼結体を作る方法が提案されてい
る。また、特公昭59−10945では、SiとBとO
を含むセミ無機ポリマーを酸化物、炭化物、窒化物、ほ
う化物、ケイ化物などのセラミック粉末と混合すること
によって、耐熱性セラミック焼結成形体を得る方法が提
案されている。さらに特開昭60−151276では炭
化珪素粉末と、珪素、炭素、ホウ素及び窒素を主格成分
とする有機金属重合体の均一分散混合物より炭化珪素焼
結体を得る方法が提案されている。
There have been many attempts to introduce a metal or metal oxide into the skeleton or side chain of an organosilicon compound and then produce ceramics such as silicon carbide and silicon nitride. For example, Japanese Patent Publication No. 56-13645 proposes a method for producing a silicon carbide sintered body from an organosilicon polymer containing Si, B and O as main skeleton components and having a group containing C in a side chain. I have. Also, JP-B-57-38549
Then, there is a method of producing a silicon carbide ceramic from a material in which at least one element selected from B, Al, Fe, or Ti or a compound containing the same is chemically bonded to polycarbosilane, which is a kind of an organosilicon compound. Proposed. JP-A-57-22169 proposes a method for producing a heat-resistant ceramic sintered body by mixing a polycarbosilane partially containing a vanadio-siloxane bond (VO-Si) with a non-oxide ceramic powder. ing. In Japanese Patent Publication No. 59-10945, Si, B and O
There has been proposed a method for obtaining a heat-resistant ceramic sintered compact by mixing a semi-inorganic polymer containing, with a ceramic powder such as an oxide, carbide, nitride, boride, or silicide. Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-151276 proposes a method of obtaining a silicon carbide sintered body from a homogeneously dispersed mixture of silicon carbide powder and an organometallic polymer containing silicon, carbon, boron and nitrogen as main components.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記、従来の技術にお
いて、ホットプレスによる焼結は、熱とともに圧力を加
えるため有効に焼結が起こるが、セラミックスの形状に
制限が生じるとの問題がある。この点、無加圧固相焼結
は、形状の制限という問題はなく、汎用的な技術である
といえる。しかしながら、無加圧焼結のうち、ホウ素、
炭素を助剤として添加することによる固相焼結は、緻密
な焼結体を得るための温度領域が非常に狭く、条件を厳
密に制御する必要があることが問題である。一方、アル
ミナや希土類酸化物、YAG(Y3 Al5 12)のよう
な複合酸化物、又は二種以上の酸化物の複合添加による
無加圧液相焼結においては、無加圧固相焼結と比べ、比
較的焼結条件は広い。しかし、緻密な焼結体を得るため
には、一定量以上の助剤を添加する必要がある。この
時、助剤成分が粒界に第2相を形成し、この粒界相が高
温で粘性流動による粒界滑りを引き起こすことが問題と
なっている。粒界滑りは塑性変形の一種ではあるが、不
均一変形であるため、応力集中を引き起こし、強度低下
の原因となる。また、粒界三重点に偏析した助剤成分
は、耐酸化性という観点からも大きな問題となってい
る。
In the prior art described above, sintering by hot pressing effectively applies pressure together with heat, so that sintering occurs effectively, but there is a problem that the shape of ceramics is limited. In this regard, pressureless solid-phase sintering does not have a problem of shape limitation and can be said to be a versatile technique. However, among pressureless sintering, boron,
Solid phase sintering by adding carbon as an auxiliary agent has a problem in that the temperature range for obtaining a dense sintered body is extremely narrow, and the conditions must be strictly controlled. On the other hand, in non-pressurized liquid phase sintering by addition of a composite oxide such as alumina, rare earth oxide, YAG (Y 3 Al 5 O 12 ), or two or more oxides, non-pressurized solid phase The sintering conditions are relatively wide compared to sintering. However, in order to obtain a dense sintered body, it is necessary to add a certain amount or more of an auxiliary agent. At this time, there is a problem that the auxiliary component forms a second phase at the grain boundary, and this grain boundary phase causes grain boundary slip due to viscous flow at a high temperature. Grain boundary slip is a kind of plastic deformation, but it is a non-uniform deformation, so it causes stress concentration and causes a decrease in strength. Auxiliary components segregated at the grain boundary triple point pose a serious problem from the viewpoint of oxidation resistance.

【0005】また、特公昭56−13645、及び特公
昭57−38549では、有機珪素化合物だけから炭化
珪素セラミックスを作製する方法であるため、セラミッ
ク化する際に除去されてしまう部分が多く、収率の点で
問題がある。特開昭57−22169は、V−O−Si
を一部含むポリカルボシランを非酸化物系セラミックス
粉末に混合することによって耐熱性セラミック焼結体を
作る方法であるが、この方法では、無加圧焼結を考えた
場合、緻密な焼結体を得るのが困難である。また、特公
昭59−10945の方法でも、無加圧焼結で緻密な焼
結体を得るのは困難である。さらに特開昭60−151
276では無加圧焼結によっても緻密な焼結体が得られ
るが、その焼結温度は2100℃以上の高温を必要とす
るという問題がある。
In Japanese Patent Publication Nos. 56-13645 and 57-38549, since methods for producing silicon carbide ceramics only from an organic silicon compound, there are many portions that are removed during the formation of ceramics, and the yield is high. There is a problem in the point. JP-A-57-22169 discloses a VO-Si
Is a method of producing a heat-resistant ceramic sintered body by mixing a polycarbosilane partially containing non-oxide ceramic powder with a non-oxide ceramic powder. Difficult to get body. Also, even with the method of Japanese Patent Publication No. 59-10945, it is difficult to obtain a dense sintered body by pressureless sintering. Further, JP-A-60-151
In 276, a dense sintered body can be obtained even by pressureless sintering, but there is a problem that the sintering temperature requires a high temperature of 2100 ° C. or higher.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来技術
に鑑みてなされものであって、比較的簡便に炭化珪素セ
ラミック焼結体を得ることが可能で、かつ形状に制限の
ない無加圧による液相焼結における助剤の添加方法等に
関するものである。すなわち、本発明は、基本骨格の主
鎖に主成分として珪素を含有し、側鎖に炭化水素基を有
し、当該基本骨格が金属を含む基で架橋された構造を有
する化学修飾ポリカルボシラン、ポリシラザン又はポリ
シラン系有機珪素化合物から選択される少なくとも1種
を、炭化珪素セラミック粒子表面にコーティングした
後、これを熱処理することによって、当該有機珪素化合
物を炭化珪素セラミック粒子に結合させたことを特徴と
する化学修飾炭化珪素セラミック粉末、を提供するもの
である。また、本発明は、上記化学修飾炭化珪素セラミ
ック粉末において、金属がAl、又は希土類元素のうち
少なくとも1種以上を含むことを特徴とする化学修飾炭
化珪素セラミック粉末、化学修飾炭化珪素セラミック粉
末全体の珪素に対するコーティング層中の金属の量が元
素比で3%〜10%の範囲にあることを特徴とする化学
修飾炭化珪素セラミック粉末、炭化珪素セラミック粒子
の結晶系が主としてβ型炭化珪素からなる粒子であるこ
とを特徴とする化学修飾炭化珪素セラミック粉末、をそ
れぞれ好ましい実施の態様とする。また、本発明は、基
本骨格の主鎖に主成分として珪素を含有し、側鎖に炭化
水素基を有し、当該基本骨格が金属を含む基で架橋され
た構造を有する化学修飾ポリカルボシラン、ポリシラザ
ン又はポリシラン系有機珪素化合物から選択される少な
くとも1種を、炭化珪素セラミック粒子表面にコーティ
ングした後、これを不活性ガス中で熱処理することによ
って、当該有機珪素化合物を炭化珪素セラミック粒子に
結合させることを特徴とする化学修飾炭化珪素セラミッ
ク粉末の作製方法、を提供するものである。また、本発
明は、上記方法において、熱処理を800℃〜1500
℃の温度で行うことを特徴とする化学修飾炭化珪素セラ
ミック粉末の作製方法、を好ましい実施の態様とする。
さらに、本発明は、上記の化学修飾炭化珪素セラミック
粉末を用い、それを成形、加熱することを特徴とする炭
化珪素セラミックスの作製方法、を提供するものであ
る。また、本発明は、上記方法において、加熱を不活性
ガス中で行うことを特徴とする炭化珪素セラミックスの
作製方法、加熱過程が一段階以上の温度で一定時間保持
する過程を含むことを特徴とする炭化珪素セラミックス
の作製方法、少なくとも最終段階の加熱保持の前の過程
に、それ以降の加熱過程の際に炭化珪素セラミックスの
相転移、又は粒成長の核となる炭化珪素α相を生成させ
ることを特徴とする炭化珪素セラミックスの作製方法、
少なくとも一回の加熱を1500℃〜1800℃の温度
で行うことを特徴とする炭化珪素セラミックスの作製方
法、1500℃〜1800℃の温度での少なくとも一回
の加熱を5分以上行うことを特徴とする炭化珪素セラミ
ックスの作製方法、をそれぞれ好ましい実施の態様とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned prior art, and is capable of relatively easily obtaining a silicon carbide ceramic sintered body, and having no limitation on the shape. The present invention relates to a method of adding an auxiliary agent in liquid phase sintering by pressure. That is, the present invention provides a chemically modified polycarbosilane having a structure in which silicon is contained as a main component in a main chain of a basic skeleton, a hydrocarbon group is included in a side chain, and the basic skeleton has a structure crosslinked with a group containing a metal. Coating at least one selected from polysilazane or polysilane-based organosilicon compound on the surface of silicon carbide ceramic particles, followed by heat treatment to bond the organosilicon compound to the silicon carbide ceramic particles. And a chemically modified silicon carbide ceramic powder. Further, the present invention provides the above chemically modified silicon carbide ceramic powder, wherein the metal contains at least one of Al and rare earth elements. Chemically modified silicon carbide ceramic powder, characterized in that the amount of metal in the coating layer with respect to silicon is in the range of 3% to 10% in elemental ratio, and particles in which the crystal system of the silicon carbide ceramic particles is mainly composed of β-type silicon carbide. Each of the chemically modified silicon carbide ceramic powders is a preferred embodiment. Further, the present invention provides a chemically modified polycarbosilane having a structure in which silicon is contained as a main component in a main chain of a basic skeleton, a hydrocarbon group is contained in a side chain, and the basic skeleton has a structure crosslinked with a group containing a metal. After coating at least one selected from polysilazane or a polysilane-based organosilicon compound on the surface of the silicon carbide ceramic particles, the organic silicon compound is bonded to the silicon carbide ceramic particles by heat treatment in an inert gas. And a method of producing a chemically modified silicon carbide ceramic powder. Further, in the present invention, in the above method, the heat treatment may be performed at 800 ° C. to 1500 ° C.
A method for producing a chemically modified silicon carbide ceramic powder, which is carried out at a temperature of ° C., is a preferred embodiment.
Furthermore, the present invention provides a method for producing silicon carbide ceramics, which comprises using the above chemically modified silicon carbide ceramic powder, molding and heating the powder. Further, the present invention is characterized in that, in the above method, a method for producing silicon carbide ceramics, wherein the heating is performed in an inert gas, wherein the heating step includes a step of maintaining the temperature at one or more stages for a certain period of time. A method for producing silicon carbide ceramics, in which at least a step before heating and holding in the final stage, and a phase transition of silicon carbide ceramics during a subsequent heating step or a silicon carbide α phase serving as a nucleus for grain growth are generated. A method for producing silicon carbide ceramics,
A method for producing silicon carbide ceramics, wherein at least one heating is performed at a temperature of 1500 to 1800 ° C., wherein at least one heating at a temperature of 1500 to 1800 ° C. is performed for 5 minutes or more. The preferred embodiments of the present invention are methods for producing silicon carbide ceramics.

【0007】本発明において使用される有機珪素化合物
の例としては、下記式(1)、(2)、又は(3)
Examples of the organosilicon compound used in the present invention include the following formulas (1), (2) and (3)

【0008】[0008]

【化1】 Embedded image

【0009】[0009]

【化2】 Embedded image

【0010】[0010]

【化3】 Embedded image

【0011】(式(1)〜(3)中R1 は金属、又は金
属と酸素からなる基、R2 、R3 及びR4 は炭化水素
基、pは1以上の整数、式(1)〜(2)中、m、nは
それぞれゼロ以上の数でm+n=1を表す)で基本骨格
が表され、金属、又は金属と酸素を主成分とする基等の
金属を含む基で基本骨格が架橋された構造を有し、式
(1)〜(2)において金属と珪素が元素比で m:
(m+n)の割合である化学修飾ポリカルボシラン、ポ
リシラザン乃至ポリシラン系有機珪素化合物があげられ
る。ここで、金属を含む基で基本骨格が架橋された構造
を有するものとして、例えば、化学修飾ポリカルボシラ
ン(PCOAl)、化学修飾ポリシラザン(PSNOA
l)、化学修飾ポリシラン(PSOAl)などが好適な
ものとして例示される。また、例えば、化学修飾ポリカ
ルボシラン(PCOAl)は、ポリカルボシラン(P
C)を四塩化炭素(CCl4 )に溶解させ、ベンゾイル
パーオキサイド(BPO)を作用させることによってク
ロル化ポリカルボシラン(PCCl)を作製し、これを
加水分解して得られる水酸化ポリカルボシラン(PCO
H)とAl(OC3 7 3 などの金属アルコキシドを
反応させることによって、側鎖に金属酸化物を有する構
造とすることができる。また、化学修飾ポリシラザン
(PSNOAl)は、ポリシラザン(PSN)とAl
(OC3 7 )などの金属アルコキシドを反応させるこ
とによって、側鎖に金属酸化物を有する構造とすること
ができる。また、化学修飾ポリシラン(PSOAl)
は、水酸基を側鎖にもつポリシランとAl(OC
3 7 )などの金属アルコキシドを反応させることによ
って、側鎖に金属酸化物を有する構造とすることができ
る。本発明においては、上記有機珪素化合物から選択さ
れる少なくとも1種を用いるが、ここで、少なくとも1
種とは、それらを適宜組合わせて用いること、すなわ
ち、化学修飾ポリカルボシランとポリシラザン、又は化
学修飾ポリカルボシランとポリシラン、又は化学修飾ポ
リシラザンとポリシランのそれぞれ2種の組み合わせ、
又は化学修飾ポリカルボシランとポリシラザンとポリシ
ランの3種の組み合わせを用いることも可能であること
を意味している。
(In the formulas (1) to (3), R 1 is a metal or a group composed of a metal and oxygen, R 2 , R 3 and R 4 are hydrocarbon groups, p is an integer of 1 or more, and the formula (1) In (2), m and n are each zero or more and represent m + n = 1), and the basic skeleton is represented by a metal or a group containing a metal such as a group containing metal and oxygen as main components. Has a crosslinked structure, and in formulas (1) and (2), metal and silicon have an element ratio of m:
Chemically modified polycarbosilane, polysilazane, or polysilane-based organosilicon compounds having a ratio of (m + n) can be used. Here, as a material having a structure in which the basic skeleton is cross-linked by a group containing a metal, for example, a chemically modified polycarbosilane (PCOAl), a chemically modified polysilazane (PSNOA)
l), chemically modified polysilane (PSOAl) and the like are exemplified as suitable ones. Also, for example, chemically modified polycarbosilane (PCOAl)
C) is dissolved in carbon tetrachloride (CCl 4 ), and chlorinated polycarbosilane (PCCl) is prepared by reacting with benzoyl peroxide (BPO), and then hydrolyzed polycarbosilane is obtained. (PCO
By reacting H) with a metal alkoxide such as Al (OC 3 H 7 ) 3 , a structure having a metal oxide in the side chain can be obtained. Chemically modified polysilazane (PSNOAl) is composed of polysilazane (PSN) and AlN.
By reacting a metal alkoxide such as (OC 3 H 7 ), a structure having a metal oxide in a side chain can be obtained. Also, chemically modified polysilane (PSOAl)
Is a polysilane having a hydroxyl group in the side chain and Al (OC
By reacting a metal alkoxide such as 3 H 7 ), a structure having a metal oxide in a side chain can be obtained. In the present invention, at least one selected from the above-mentioned organosilicon compounds is used.
Species are used by appropriately combining them, that is, a chemically modified polycarbosilane and polysilazane, or a chemically modified polycarbosilane and polysilane, or a combination of two each of chemically modified polysilazane and polysilane,
Alternatively, it means that a combination of three kinds of chemically modified polycarbosilane, polysilazane, and polysilane can be used.

【0012】金属としては、Al、Tiなど、また、希
土類元素としては、Y、Ybなどが好適なものとして例
示される。ここで、金属がAl、又は希土類元素のうち
少なくとも1種以上を含むとは、それらを適宜組合せて
用いることを意味するものであり、例えば、AlとYの
複合酸化物の一種であるY3 Al5 12(YAG)は特
に有効である。また、炭化珪素セラミック粒子の例とし
ては、例えば、結晶系が3Cであるβ−炭化珪素からな
る粒子が望ましい。コーティング処理は、有機珪素化合
物を有機溶媒に溶解させ、それに炭化珪素セラミック粒
子を浸漬し、攪拌して行う。この場合、化学修飾炭化珪
素セラミック粉末全体の珪素に対するコーティング層中
の金属の量が元素比で3%〜10%の範囲にあることが
望ましい。熱処理は、好適にはアルゴン、ヘリウムなど
の不活性ガス中で800℃〜1500℃の温度に昇温す
ることによって行う。
Preferred examples of the metal include Al and Ti, and examples of the rare earth element include Y and Yb. Here, that the metal contains at least one or more of Al and rare earth elements means that they are used in an appropriate combination. For example, Y 3, which is a kind of a complex oxide of Al and Y, is used. Al 5 O 12 (YAG) is particularly effective. Further, as an example of the silicon carbide ceramic particles, for example, particles made of β-silicon carbide having a crystal system of 3C are desirable. The coating treatment is performed by dissolving an organosilicon compound in an organic solvent, immersing silicon carbide ceramic particles therein, and stirring. In this case, it is desirable that the amount of metal in the coating layer with respect to silicon in the entire chemically modified silicon carbide ceramic powder is in the range of 3% to 10% in elemental ratio. The heat treatment is preferably performed by raising the temperature to 800 ° C. to 1500 ° C. in an inert gas such as argon or helium.

【0013】次に、化学修飾炭化珪素セラミック粉末を
用いて、それを成形、加熱することによって炭化珪素セ
ラミックスを作製する。この場合、成形としては、一軸
成形後、CIP成形を行う方法が例示される。また、加
熱としては、好適にはアルゴン、ヘリウムなどの不活性
ガス中で1500℃〜1800℃の温度での少なくとも
一回の加熱を5分以上行う方法が例示される。本発明に
おいて、加熱過程が一段階以上の温度で一定時間保持す
る過程を含むとは、具体的には、1500℃〜1800
℃の任意の温度で一定時間保持した後、さらにそれより
高い温度で一定時間保持する過程を少なくとも一回以上
含むことである。また、少なくとも最終段階の加熱保持
の前の過程に、それ以降の加熱過程の際に炭化珪素セラ
ミックスの相転移、又は粒成長の核となる炭化珪素α相
を生成させるとは、具体的には、化学修飾ポリカルボシ
ラン、ポリシラザン、ポリシランは熱処理によってβ−
SiC微結晶を生成しうるが、生成したβ−SiC微結
晶の近傍に原子レベルでAl等の金属が存在することに
よってSiCに容易にAlが固溶する状態ができ、それ
に伴ってβ−SiCがα−SiCに転移することであ
る。ここで生成したα−SiCはさらに高温での処理の
際に、他のβ−SiCとの相転移、又はSiC粒子の粒
成長の基点となる。
Next, a silicon carbide ceramic is produced by molding and heating the chemically modified silicon carbide ceramic powder. In this case, as the molding, a method of performing CIP molding after uniaxial molding is exemplified. As the heating, a method in which heating is preferably performed at least once at a temperature of 1500 ° C. to 1800 ° C. for 5 minutes or more in an inert gas such as argon or helium is exemplified. In the present invention, the term “the heating step includes a step of maintaining the temperature at one or more stages for a certain period of time” is specifically from 1500 ° C. to 1800 ° C.
After holding at an arbitrary temperature of ° C. for a certain period of time, the process of holding at a higher temperature for a certain period of time is included at least once or more. In addition, at least in the process before heating and holding in the final stage, the phase transition of silicon carbide ceramics in the subsequent heating process, or to generate a silicon carbide α phase that is a nucleus for grain growth, specifically, , Chemically modified polycarbosilane, polysilazane, polysilane
Although SiC microcrystals can be generated, the presence of a metal such as Al at the atomic level in the vicinity of the generated β-SiC microcrystals makes it possible for Al to easily form a solid solution in SiC. Is transferred to α-SiC. The α-SiC generated here becomes a base point of phase transition with other β-SiC or grain growth of SiC particles at the time of processing at a higher temperature.

【0014】[0014]

【作用】次に、本発明の作用について説明する。基本骨
格の主鎖に主成分として珪素を含有し、側鎖に炭化水素
基を有し、当該基本骨格が金属を含む基、例えば、金属
と酸素を主成分とする基、で架橋された構造を有する化
学修飾ポリカルボシラン、ポリシラザン、又はポリシラ
ン系有機珪素化合物から選択される少なくとも1種を、
炭化珪素セラミック粒子表面にコーティングした後、熱
処理することによって、当該有機珪素化合物を炭化珪素
セラミック粒子に結合させたことを特徴とする化学修飾
炭化珪素セラミック粉末を用いると、次の利点があると
考えられる。一つはそれ自体がセラミックス化する有機
珪素化合物を用いることによって、焼結時にセラミック
粒子間に新たにセラミック成分が生成し、焼結の信頼性
が向上する。有機珪素化合物中に金属、又は金属酸化成
分を導入することによって、有機珪素化合物の主鎖間に
架橋点をもうけることができ、化学修飾有機珪素化合物
の収率が向上する。この前駆体としての化学修飾有機珪
素化合物を炭化珪素セラミック粒子表面にコーティング
処理し、熱処理することによって、セラミック粒子と有
機珪素化合物間に結合が生じ、さらに熱分解による脱離
が抑制されて、有機珪素化合物の収率が向上してセラミ
ック化が有効に起きる。この時、熱処理はアルゴンやヘ
リウムなどの不活性ガス中で、800℃〜1500℃の
温度で行うと、不要な酸素成分の混入もなく、有機珪素
化合物の過剰な有機成分を除去することができる。ま
た、この熱処理の過程で、有機珪素化合物と炭化珪素セ
ラミック粒子間に強固な化学結合が生じ、比較的簡便に
化学修飾炭化珪素セラミック粉末を得ることができる。
Next, the operation of the present invention will be described. A structure in which silicon is contained as a main component in a main chain of a basic skeleton, a hydrocarbon group is contained in a side chain, and the basic skeleton is cross-linked with a group containing a metal, for example, a group mainly containing a metal and oxygen. At least one selected from the group consisting of chemically modified polycarbosilane, polysilazane, or polysilane-based organosilicon compound,
After coating the surface of the silicon carbide ceramic particles, heat treatment is performed to use the chemically modified silicon carbide ceramic powder characterized in that the organic silicon compound is bonded to the silicon carbide ceramic particles. Can be One is that by using an organic silicon compound which itself turns into a ceramic, a new ceramic component is generated between the ceramic particles during sintering, and the reliability of sintering is improved. By introducing a metal or a metal oxidizing component into the organic silicon compound, a cross-linking point can be formed between the main chains of the organic silicon compound, and the yield of the chemically modified organic silicon compound is improved. By coating the surface of the silicon carbide ceramic particles with the chemically modified organic silicon compound as a precursor and performing a heat treatment, a bond is formed between the ceramic particles and the organic silicon compound, and furthermore, desorption due to thermal decomposition is suppressed, and The yield of the silicon compound is improved, and ceramicification is effectively caused. At this time, when the heat treatment is performed in an inert gas such as argon or helium at a temperature of 800 ° C. to 1500 ° C., excess organic components of the organic silicon compound can be removed without mixing of unnecessary oxygen components. . Further, in the course of this heat treatment, a strong chemical bond is generated between the organic silicon compound and the silicon carbide ceramic particles, and a chemically modified silicon carbide ceramic powder can be obtained relatively easily.

【0015】有機珪素化合物中に焼結助剤成分が存在す
ることによって、焼結助剤成分の均一添加が実現でき、
必要最小限量の助剤の添加で焼結させることができるた
め、粉末混合法の際に問題となっていた、助剤成分の偏
析による高温特性や耐酸化性の低下といった問題は解決
される。また、それ自身がセラミックス化し、炭化珪素
セラミックを生成する化学修飾有機珪素化合物は、炭化
珪素セラミックに転換する際、1000℃〜1200℃
付近で非常に微小なβ−SiC結晶として析出する。こ
のβ−SiC微結晶は非常に活性であるため、焼結性の
向上がまず期待できる。次に、非常に活性なβ−SiC
微結晶の原子レベルで近傍に助剤成分が存在することか
ら、炭化珪素セラミックのβ→α相変化が粉末混合法の
場合と比べ、有効に引き起こされることが期待できる。
この炭化珪素セラミック粒子表面にコーティングする化
学修飾有機珪素化合物において、金属がAl、又はY等
の希土類元素のうち少なくとも1種以上を含むことを特
徴とするものであれば、Al、又はY等の希土類元素、
それらの酸化物、又は複合酸化物は炭化珪素や窒化ケイ
素セラミックスの助剤として有効であるため、それらの
セラミックス作製に用いることができる。化学修飾炭化
珪素セラミック粉末全体の珪素と金属の割合が元素比で
3%〜10%で十分有効に作用する。これより多い量で
は、セラミック成形体中に含まれる有機珪素化合物の割
合が多すぎ、収率の点で炭化珪素粉末に対して有機珪素
化合物の量が多すぎ、粉末に対して有効にコーティング
されない有機珪素化合物成分が過剰に存在する等の問題
がある。また3%以下では、有機珪素化合物の量が少な
すぎ、相対的に一段階目の熱処理時に生成するα成分の
量も少なくなり、粒成長の核としての効果が有効に発現
できない。
By the presence of the sintering aid component in the organosilicon compound, uniform addition of the sintering aid component can be realized,
Since sintering can be performed by adding a necessary minimum amount of an auxiliary agent, problems such as deterioration in high-temperature characteristics and oxidation resistance due to segregation of auxiliary agent components, which are problems in the powder mixing method, are solved. In addition, a chemically modified organosilicon compound which itself turns into ceramics to produce silicon carbide ceramics is converted to silicon carbide ceramics at 1000 ° C to 1200 ° C.
In the vicinity, it precipitates as very fine β-SiC crystals. Since this β-SiC microcrystal is very active, improvement in sinterability can be expected first. Next, the very active β-SiC
Since the auxiliary component is present in the vicinity of the microcrystal at the atomic level, it can be expected that the β → α phase change of the silicon carbide ceramic is more effectively caused than in the case of the powder mixing method.
In the chemically modified organosilicon compound coated on the surface of the silicon carbide ceramic particles, if the metal is characterized by containing at least one or more of rare earth elements such as Al or Y, Al or Y or the like Rare earth elements,
Since these oxides or composite oxides are effective as an aid for silicon carbide and silicon nitride ceramics, they can be used for producing those ceramics. When the ratio of silicon to metal in the entire chemically modified silicon carbide ceramic powder is 3% to 10% in elemental ratio, it works sufficiently effectively. If the amount is larger than this, the ratio of the organosilicon compound contained in the ceramic molded body is too large, and the amount of the organosilicon compound is too large relative to the silicon carbide powder in terms of yield, and the powder is not effectively coated. There is a problem that an organic silicon compound component is excessively present. If it is 3% or less, the amount of the organosilicon compound is too small, and the amount of the α component generated during the first-stage heat treatment becomes relatively small, so that the effect as a grain growth nucleus cannot be effectively exhibited.

【0016】有機珪素化合物をコーティングする炭化珪
素セラミック粒子の結晶系がβ型(3C系)であれば、
有機珪素化合物のβ→α相転移を利用して、セラミック
粒子の相転移を制御することができる。これによって、
相転移が制御された炭化珪素セラミックスを得ることが
できる。相転移を制御できると、それに伴う炭化珪素セ
ラミックスの粒成長も制御可能となり、従って得られる
セラミックスの微構造も制御することができる。この
時、成形体中に相転移の核となるα成分を任意の量の有
機珪素化合物を用いることによって任意の量を作り出す
ことができる。その後の加熱段階で、最初に作り出され
たα成分を核として相転移、粒成長させることができる
ため、任意の一段階目の核生成過程を制御することによ
って、核の量、サイズを制御できればそれに基づく微構
造を有する炭化珪素セラミックスを得ることができる。
ここで、α成分の生成過程である加熱を1500℃〜1
800℃の温度で、5分から10時間の範囲で行うこと
によって、任意の相転移状態を作ることができる。加熱
を不活性ガス中で行うことにより作製するセラミックス
が酸化されることなく、熱処理することができる。加熱
過程が一段階以上の温度で一定時間保持する過程を含む
ことにより、最終加熱段階の前までに生成したα相を核
に、それ以降の加熱段階で粒成長させることができる。
加熱は1500℃以上で行うことによって、α成分の生
成が起こり、また、1800℃より高い温度では4Hや
6Hのいろいろなポリタイプのα相が生じてしまうた
め、二段目の加熱による相転移、粒成長の制御が困難と
なる。また、加熱時間は温度が低いほど長時間行わない
とα成分が現れないが、温度が高いと短時間の加熱で有
効にα成分が出現する。α成分の量は有機珪素化合物の
量、及びその中に含まれる金属の量と温度と時間で制御
することができる。
If the crystal system of the silicon carbide ceramic particles coated with the organic silicon compound is β-type (3C system),
The phase transition of the ceramic particles can be controlled by utilizing the β → α phase transition of the organosilicon compound. by this,
A silicon carbide ceramic having a controlled phase transition can be obtained. When the phase transition can be controlled, the grain growth of the silicon carbide ceramic accompanying the phase transition can be controlled, and therefore, the microstructure of the obtained ceramic can also be controlled. At this time, an arbitrary amount of the α component serving as a nucleus of the phase transition can be produced by using an arbitrary amount of the organosilicon compound in the molded body. In the subsequent heating stage, phase transition and grain growth can be performed using the α component created first as nuclei, so if the amount and size of nuclei can be controlled by controlling the nucleation process of any first stage A silicon carbide ceramic having a microstructure based thereon can be obtained.
Here, heating which is a process of generating the α component is performed at 1500 ° C. to 1 ° C.
By performing at a temperature of 800 ° C. for 5 minutes to 10 hours, any phase transition state can be created. By performing the heating in an inert gas, the ceramics to be manufactured can be heat-treated without being oxidized. Since the heating step includes a step of maintaining the temperature at one or more stages for a certain period of time, the α phase generated before the final heating stage can be used as a nucleus to grow grains in the subsequent heating stages.
When the heating is performed at 1500 ° C. or higher, α components are generated. At a temperature higher than 1800 ° C., α phases of various polytypes such as 4H and 6H are generated. This makes it difficult to control grain growth. The α component does not appear unless the heating is performed for a longer time as the temperature is lower. However, when the temperature is higher, the α component effectively appears by heating for a shorter time. The amount of the α component can be controlled by the amount of the organosilicon compound and the amount, temperature and time of the metal contained therein.

【0017】[0017]

【実施例】次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説
明するが、本発明は当該実施例によって何ら限定される
ものではない。 実施例1 (化学修飾炭化珪素セラミック粉末の作製)ポリカルボ
シラン(PC)10gを四塩化炭素(CCl4 )50g
に溶解させ、ベンゾイルパーオキサイド(BPO)0.
1gを作用させることによって、Si−H結合をSi−
Cl結合に置き換えたクロル化ポリカルボシラン(PC
Cl)を作製した。PCClを加水分解することによっ
て、Si−Cl結合をSi−OH結合に置き換えた水酸
化ポリカルボシラン(PCOH)を作製した。このPC
OH 8gとAl(OC3 7 3 20gを反応させ
て側鎖に金属酸化物をもつポリカルボシラン(PCOA
l)を合成した。こうして得たPCOAlのトルエン溶
液中に粒径500nmのβ−SiC粉末(3C系)を添
加した。合成したPCOAlでSiに対するAlの割合
が2%であるものの加熱温度を変化させた時の重量減少
を調べた。加熱温度800℃でほぼ重量減少は終了し
た。1000℃での収率は、80%程度であった。原料
に用いたポリカルボシランの1000℃での収率はわず
か19%であったのと比べて、化学反応を経て、収率が
大幅に向上した。また、炭化珪素セラミック粒子上にコ
ーティングする前のPCOAlの収率は70%であった
ことから、コーティングすることによって、更に収率が
向上した。これはPCOAlが炭化珪素セラミック粒子
と結合し、相互作用が働いたためである。
Next, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to the examples. Example 1 (Preparation of chemically modified silicon carbide ceramic powder) 10 g of polycarbosilane (PC) and 50 g of carbon tetrachloride (CCl 4 )
In benzoyl peroxide (BPO).
By reacting 1 g, the Si—H bond is changed to Si—
Chlorinated polycarbosilane (PC
Cl) was prepared. By hydrolyzing PCCl, hydroxylated polycarbosilane (PCOH) in which Si-Cl bonds were replaced with Si-OH bonds was produced. This PC
8 g of OH and 20 g of Al (OC 3 H 7 ) 3 are reacted to form polycarbosilane (PCOA) having a metal oxide in a side chain.
1) was synthesized. A β-SiC powder (3C type) having a particle diameter of 500 nm was added to the toluene solution of PCOAl thus obtained. Although the synthesized PCOAl had a ratio of Al to Si of 2%, the weight loss when the heating temperature was changed was examined. At a heating temperature of 800 ° C., the weight reduction was almost completed. The yield at 1000 ° C. was about 80%. Compared with the polycarbosilane used as a raw material having a yield of only 19% at 1000 ° C., the yield was greatly improved through a chemical reaction. Further, since the yield of PCOAl before coating on the silicon carbide ceramic particles was 70%, the yield was further improved by coating. This is because PCOAl was bonded to the silicon carbide ceramic particles and the interaction worked.

【0018】実施例2〜5、比較例7〜10 (炭化珪素セラミックスの作製)実施例1の方法で作製
したPCOAlをSiに対するAlの割合が0〜15%
になるように炭化珪素粒子にコーティングし、800℃
で3時間処理した化学修飾炭化珪素セラミック粉末を造
粒して一軸成形し、次いでCIP成形後、1800℃で
30分熱処理したものの結晶構造変化を調べた。それら
の試料を更に1900℃に昇温し、30分保持したとき
の密度を調べた。それらの結果を表1に示す。化学修飾
炭化珪素セラミック粉末中のAl量が3%以上の時に1
800℃で30分処理することによって4Hが主相とな
った。一方、密度はAl量が10%までは向上するがそ
れ以上で若干減少した。尚、Al量に対する結晶相の割
合と相対密度の変化を図1に示す。
Examples 2 to 5 and Comparative Examples 7 to 10 (Production of silicon carbide ceramics) PCOAl produced by the method of Example 1 was prepared by reducing the proportion of Al to Si from 0 to 15%.
Coated on silicon carbide particles so that
The chemically modified silicon carbide ceramic powder treated for 3 hours was granulated and uniaxially molded, then subjected to CIP molding and then heat treated at 1800 ° C. for 30 minutes to examine the change in crystal structure. These samples were further heated to 1900 ° C. and examined for density when held for 30 minutes. Table 1 shows the results. 1 when the amount of Al in the chemically modified silicon carbide ceramic powder is 3% or more
By treating at 800 ° C. for 30 minutes, 4H became the main phase. On the other hand, the density improved up to an Al content of 10%, but decreased slightly above that. FIG. 1 shows changes in the ratio of the crystal phase to the Al amount and the relative density.

【0019】[0019]

【表1】 [Table 1]

【0020】実施例11〜12、比較例13〜17 (炭化珪素セラミックスの作製)実施例1の方法で作製
したPCOAlをSiに対するAlの割合が5%になる
ように炭化珪素粒子にコーティングし、800℃で3時
間処理した化学修飾炭化珪素セラミック粉末を造粒して
一軸成形し、次いでCIP成形した後、所定温度で任意
の時間熱処理したものの結晶構造変化を調べた。それら
の試料をさらに1900℃で30分処理したときの密度
を調べた。それらの結果を表2に示す。処理時間が5分
以上で高密度のセラミックスが得られ、かつ1500℃
から1800℃処理が緻密化に対して望ましかった。
尚、処理温度に対する結晶相の割合と相対密度の変化を
図2に示す。
Examples 11 to 12 and Comparative Examples 13 to 17 (Preparation of Silicon Carbide Ceramics) PCOAl prepared by the method of Example 1 was coated on silicon carbide particles so that the ratio of Al to Si was 5%. The chemically modified silicon carbide ceramic powder treated at 800 ° C. for 3 hours was granulated, uniaxially formed, then CIP-molded, and then subjected to a heat treatment at a predetermined temperature for an arbitrary period to examine the crystal structure change. The densities of these samples after further treatment at 1900 ° C. for 30 minutes were examined. Table 2 shows the results. A high-density ceramic can be obtained with a processing time of 5 minutes or more, and 1500 ° C.
To 1800 ° C. was desirable for densification.
FIG. 2 shows changes in the ratio of the crystal phase and the relative density with respect to the processing temperature.

【0021】[0021]

【表2】 [Table 2]

【0022】実施例18 (化学修飾炭化珪素セラミック粉末の作製)PC10g
をCCl4 50gに溶解させ、BPO0.1gを作用
させることによって、Si−H結合をSi−Cl結合に
置き換えたPCClを作製した。PCClを加水分解す
ることによって、Si−Cl結合をSi−OH結合に置
き換えたPCOHを作製した。Al(OC3 7 3
Y(OC3 7 3 をAl:Yの元素比で5:3の割合
になるようにトルエン溶液を作製し、これにY(OC3
7 3 のモル比と同量の水と触媒量の塩酸を加え、還
流し、YAG前駆体を作製した。このYAG前駆体とP
COHを反応させて側鎖に金属酸化物をもつPCYAG
を合成した。こうして得たPCYAGのトルエン溶液中
に粒径500nmのSiC粉末を添加し撹拌混合し、粉
末表面にコーティングした化学修飾セラミック粉末を作
製した。合成したPCYAGでSiに対するAlの割合
が2%であるものの加熱温度を変化させた時の重量減少
を調べた。PCYAGもPCOAlと同様に加熱温度8
00℃でほぼ重量減少は終了し、1000℃での収率
は、80%程度であった。原料に用いたポリカルボシラ
ンの1000℃での収率はわずか19%であったのと比
べて、化学反応を経て、収率が大幅に向上した。また、
炭化珪素セラミック粒子上にコーティングする前のPC
YAGの収率は70%であったことから、コーティング
することによって、更に収率が向上した。
Example 18 (Production of Chemically Modified Silicon Carbide Ceramic Powder) PC 10 g
Was dissolved in 50 g of CCl 4 , and 0.1 g of BPO was reacted to prepare PCCl in which Si—H bonds were replaced by Si—Cl bonds. By hydrolyzing PCCl, PCOH was produced in which Si-Cl bonds were replaced with Si-OH bonds. A toluene solution was prepared from Al (OC 3 H 7 ) 3 and Y (OC 3 H 7 ) 3 in an Al: Y elemental ratio of 5: 3.
The same amount of water as H 7 ) 3 and a catalytic amount of hydrochloric acid were added thereto, and the mixture was refluxed to prepare a YAG precursor. This YAG precursor and P
PCYAG with metal oxide in side chain by reacting COH
Was synthesized. SiC powder having a particle diameter of 500 nm was added to the toluene solution of PCYAG thus obtained, and the mixture was stirred and mixed to prepare a chemically modified ceramic powder coated on the powder surface. Although the synthesized PCYAG had a ratio of Al to Si of 2%, the weight loss when the heating temperature was changed was examined. PCYAG has a heating temperature of 8 like PCOAl.
The weight loss was almost completed at 00 ° C, and the yield at 1000 ° C was about 80%. Compared with the polycarbosilane used as a raw material having a yield of only 19% at 1000 ° C., the yield was greatly improved through a chemical reaction. Also,
PC before coating on silicon carbide ceramic particles
The yield was further improved by coating since the yield of YAG was 70%.

【0023】実施例19 (炭化珪素セラミックスの作製)実施例18の方法で作
製したPCYAGをSiCに対するYAGの割合が5w
t%に相当するように炭化珪素セラミック粒子にコーテ
ィングし、800℃で3時間処理した化学修飾炭化珪素
セラミック粒子を1700℃で30分加熱処理を行い、
その後、1900℃で30分加熱した。Al単独の時と
同様に一段階目の加熱処理で4H相が生成し、1900
℃での処理によって、緻密な焼結体が得られた。
Example 19 (Production of Silicon Carbide Ceramics) PCYAG produced by the method of Example 18 was produced by adding 5% of YAG to SiC.
The chemically modified silicon carbide ceramic particles coated on the silicon carbide ceramic particles so as to correspond to t% and treated at 800 ° C. for 3 hours are heated at 1700 ° C. for 30 minutes,
Then, it heated at 1900 degreeC for 30 minutes. As in the case of using Al alone, the 4H phase was generated by the first stage heat treatment, and 1900
By the treatment at ℃, a dense sintered body was obtained.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、前駆体としての金属酸化物含有有機珪素化合物を炭
化珪素セラミックス粒子表面にコーティングした化学修
飾炭化珪素セラミック粉末を使用することによって、焼
結性にも優れ、無加圧焼結によって比較的簡便に炭化珪
素セラミックスの微構造、粒子のサイズや粒形、を任意
に制御した炭化珪素セラミック焼結体が得られる。
As described above in detail, according to the present invention, by using a chemically modified silicon carbide ceramic powder obtained by coating the surface of silicon carbide ceramic particles with a metal oxide-containing organosilicon compound as a precursor. It is also excellent in sinterability, and a silicon carbide ceramic sintered body in which the microstructure, particle size and grain shape of silicon carbide ceramic are arbitrarily controlled can be obtained relatively easily by pressureless sintering.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例2〜5、比較例7〜10において、Al
量に対する結晶相の割合と相対密度の変化を表す。
FIG. 1 shows the results obtained in Examples 2 to 5 and Comparative Examples 7 to 10.
The ratio of the crystal phase to the amount and the change in the relative density are shown.

【図2】実施例11〜12、比較例13〜17におい
て、処理温度に対する結晶相の割合と相対密度の変化を
表す。
FIG. 2 shows changes in the ratio of the crystal phase and the relative density with respect to the processing temperature in Examples 11 to 12 and Comparative Examples 13 to 17.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平野 眞一 愛知県名古屋市千種区不老町 名古屋大 学内 (72)発明者 菊田 浩一 愛知県豊明市新栄町四丁目183番地 審査官 三崎 仁 (56)参考文献 特開 昭63−201056(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/626 - 35/636 C04B 35/565 - 35/577 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shinichi Hirano Nagoya University, Nagoya-shi, Aichi Pref. Reference JP-A-63-201056 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C04B 35/626-35/636 C04B 35/565-35/577

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基本骨格の主鎖に主成分として珪素を含
有し、側鎖に炭化水素基を有し、当該基本骨格が金属を
含む基で架橋された構造を有する化学修飾ポリカルボシ
ラン、ポリシラザン又はポリシラン系有機珪素化合物か
ら選択される少なくとも1種を、炭化珪素セラミック粒
子表面にコーティングした後、これを熱処理することに
よって、当該有機珪素化合物を炭化珪素セラミック粒子
に結合させたことを特徴とする化学修飾炭化珪素セラミ
ック粉末。
1. A chemically modified polycarbosilane containing silicon as a main component in a main chain of a basic skeleton, having a hydrocarbon group in a side chain, and having a structure in which the basic skeleton is crosslinked with a group containing a metal. After coating at least one selected from polysilazane or a polysilane-based organosilicon compound on the surface of the silicon carbide ceramic particles, heat treatment is performed on the surface to bond the organosilicon compound to the silicon carbide ceramic particles. Chemically modified silicon carbide ceramic powder.
【請求項2】 金属がAl、又は希土類元素のうち少な
くとも1種以上を含むことを特徴とする請求項1記載の
化学修飾炭化珪素セラミック粉末。
2. The chemically modified silicon carbide ceramic powder according to claim 1, wherein the metal contains at least one of Al and rare earth elements.
【請求項3】 化学修飾炭化珪素セラミック粉末全体の
珪素に対するコーティング層中の金属の量が元素比で3
%〜10%の範囲にあることを特徴とする請求項1記載
の化学修飾炭化珪素セラミック粉末。
3. The amount of metal in the coating layer with respect to silicon in the entire chemically modified silicon carbide ceramic powder is 3 in elemental ratio.
The chemically modified silicon carbide ceramic powder according to claim 1, wherein the content is in the range of 10% to 10%.
【請求項4】 炭化珪素セラミック粒子の結晶系が主と
してβ型炭化珪素からなる粒子であることを特徴とする
請求項1記載の化学修飾炭化珪素セラミック粉末。
4. The chemically modified silicon carbide ceramic powder according to claim 1, wherein the crystal system of the silicon carbide ceramic particles is particles mainly composed of β-type silicon carbide.
【請求項5】 基本骨格の主鎖に主成分として珪素を含
有し、側鎖に炭化水素基を有し、当該基本骨格が金属を
含む基で架橋された構造を有する化学修飾ポリカルボシ
ラン、ポリシラザン又はポリシラン系有機珪素化合物か
ら選択される少なくとも1種を、炭化珪素セラミック粒
子表面にコーティングした後、これを不活性ガス中で熱
処理することによって、当該有機珪素化合物を炭化珪素
セラミック粒子に結合させることを特徴とする化学修飾
炭化珪素セラミック粉末の作製方法。
5. A chemically modified polycarbosilane containing silicon as a main component in a main chain of a basic skeleton, having a hydrocarbon group in a side chain, and having a structure in which the basic skeleton is crosslinked by a group containing a metal. After coating the surface of silicon carbide ceramic particles with at least one selected from polysilazane or polysilane-based organic silicon compound, the organic silicon compound is bonded to the silicon carbide ceramic particles by heat treatment in an inert gas. A method for producing a chemically modified silicon carbide ceramic powder, characterized in that:
【請求項6】熱処理を800℃〜1500℃の温度で行
うことを特徴とする請求項5記載の化学修飾炭化珪素セ
ラミック粉末の作製方法。
6. The method for producing a chemically modified silicon carbide ceramic powder according to claim 5, wherein the heat treatment is performed at a temperature of 800 ° C. to 1500 ° C.
【請求項7】 請求項1記載の化学修飾炭化珪素セラミ
ック粉末を用い、それを成形、加熱することを特徴とす
る炭化珪素セラミックスの作製方法。
7. A method for producing silicon carbide ceramics, comprising using the chemically modified silicon carbide ceramic powder according to claim 1 and molding and heating it.
【請求項8】 加熱を不活性ガス中で行うことを特徴と
する請求項7記載の炭化珪素セラミックスの作製方法。
8. The method for producing a silicon carbide ceramic according to claim 7, wherein the heating is performed in an inert gas.
【請求項9】 加熱過程が一段階以上の温度で一定時間
保持する過程を含むことを特徴とする請求項7又は請求
項8記載の炭化珪素セラミックスの作製方法。
9. The method for producing a silicon carbide ceramic according to claim 7, wherein the heating step includes a step of maintaining the temperature at one or more stages for a predetermined time.
【請求項10】 少なくとも最終段階の加熱保持の前の
過程に、それ以降の加熱過程の際に炭化珪素セラミック
スの相転移、又は粒成長の核となる炭化珪素α相を生成
させることを特徴とする請求項9記載の炭化珪素セラミ
ックスの作製方法。
10. A silicon carbide α-phase which forms a phase transition of silicon carbide ceramics or a nucleus for grain growth at least in a process before heating and holding in a final stage, and in a subsequent heating process. The method for producing a silicon carbide ceramic according to claim 9.
【請求項11】 少なくとも一回の加熱を1500℃〜
1800℃の温度で行うことを特徴とする請求項9記載
の炭化珪素セラミックスの作製方法。
11. Heating at least once at 1500 ° C.
The method for producing silicon carbide ceramics according to claim 9, wherein the method is performed at a temperature of 1800 ° C.
【請求項12】 1500℃〜1800℃の温度での少
なくとも一回の加熱を5分以上行うことを特徴とする請
求項11記載の炭化珪素セラミックスの作製方法。
12. The method for producing a silicon carbide ceramic according to claim 11, wherein at least one heating at a temperature of 1500 ° C. to 1800 ° C. is performed for 5 minutes or more.
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