JP4381207B2 - 反応焼結炭化ケイ素構造体の製造方法 - Google Patents
反応焼結炭化ケイ素構造体の製造方法 Download PDFInfo
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Description
炭化ケイ素(SiC)粉末と炭素(C)粉末とから成る原料混合体に成形用バインダーを加えて平均粒径が150μmの造粒粉を作製した。次に得られた造粒粉を成形型に充填しプレス成形することにより、縦100mm×横100mm×厚さ6mmの平板状成形体を多数作製した。次に、直径が2mmの超硬ドリルを備えた縦型フライス研削盤を使用し、上記各平板状成形体の表面に幅3mm×深さ3mmの矩形断面形状を有する溝1を一方向に形成することにより、図2に示すような溝付き平板状成形体2を調製した。溝1のピッチは6mmとし、溝1,1間に形成される成形体本体の壁厚は3mmとした。
炭化ケイ素粉末と炭素粉末とから成る混合粉末に、溶媒および固化成形用(ゲルキャスティング用)バインダーを添加し均一に混合して、スラリー(泥漿)を作製した。次に、図3に示すような、細孔を形成するための中子7を予め配置した成形型内に上記スラリーを注ぎ込み、固化成形用バインダーの反応によりゲル化した成形体を得た。細孔に相当する中子7の断面寸法は幅3mm×深さ3mmとし、成形体全体のサイズは縦105mm×横105mm×高さ65mmとした。
実施例1と同様な方法で原料混合体を処理し、さらに溝加工を実施することにより、実施例1と同一寸法を有する溝付き平板状成形体2を多数作製した。これらの溝付き平板状成形体2を積層する前に、組み上げた際に細孔内面を形成する部分のみについて、マスクを用いたスプレー塗布法でBN粉末を付着させ、図4に示すように、溝1の内面にBN塗布層8を形成した。
BN焼結体からなる棒を中子として成形型内部に配置した以外は実施例2と同様に原料混合体(ゲルキャスティング用スラリー)を作製し、上記成形型内にスラリーを注ぎ込み、反応によりゲル化させることにより、実施例2と同一寸法の成形体を得た。この成形体の細孔の全てにBN焼結体から成る棒が挿入された状態にあり、BN焼結体から成る棒(中子)と細孔とのクリアランスは平均で0.3mm以下とした。
炭化ケイ素粉末と炭素粉末とから成る原料混合体に溶媒およびバインダーを添加混練して混練物を作製した。次に、この混練物をハニカム状の口金を経由して押出成形して細孔を形成した点以外は、構造体の寸法を含めて実施例2と同様の条件で処理することにより、多数の細孔を内部に形成した反応焼結SiC構造体を製造した。
実施例5の製造方法において、成形体の細孔に対応する位置にBN焼結体から成る棒を挿入した後に、脱脂処理(脱バインダー処理)および溶融シリコンの含浸操作を実施した点以外は、実施例5と同様に処理することにより、多数の細孔を内部に形成した実施例6に係る反応焼結炭化ケイ素構造体を製造した。
実施例1と比較する製造方法として、炭化ケイ素粉末と炭素粉末とから成る原料混合体に成形用バインダーを添加して造粒粉を作製した後に、この造粒粉を冷間静水圧プレス(CIP)成形し、縦100mm×横100mm×厚さ60mmのブロック状の成形体を作製した。直径1〜2mmの超硬ドリルを備えた縦型フライス研削盤を使用して、上記ブロック状の成形体に縦3mm×横3mmの断面形状を有する細孔を一方向に形成した。溝間のピッチは6mmに設定した。
比較例1に係る製造方法を改良する手段として、CIP成形したブロック状成形体を不活性雰囲気中において温度1800℃で仮焼し、構造強度高めた仮焼体の状態で同様に加工することを試みた。しかしながら、この仮焼体は成形体に比較して高強度ではあったが、成形体のような粘りに基づく靭性が殆ど現れず、ドリルによる穿孔作業時に作用する衝撃力によって簡単に破損したり、割れを発生したりする問題点があり、加工性の顕著な改善は全く認められなかった。
表面が緻密化しておらず表面粗さが20μm―Raであるカーボンからなる棒を中子として成形型内部に配置し、成形体の全ての細孔に上記カーボン棒を中子として挿入した点以外は、実施例2と同一の条件で成形型内に原料スラリーを注ぎ込み、ゲル化せしめて成形し、さらに脱バインダー処理および溶融シリコンの含浸操作を実施することにより比較例3に係る反応焼結炭化ケイ素構造体を調製した。
2 溝付き平板状成形体
3 積層体
4 溝なし平板状成形体
5 細孔
6,6a 反応焼結炭化ケイ素(SiC)構造体
7 中子
8 窒化ホウ素(BN)塗布層
Claims (4)
- 炭化ケイ素粉末と炭素粉末とバインダーとを混合して成る原料混合体を成形して溝付きの板状成形体を複数個作製する工程と、これらの複数の板状成形体を、加熱処理により炭素源が残存する接着剤で仮接合することにより上記溝を細孔として内部に備えた積層体を形成する工程と、得られた積層体について脱バインダー処理を実施して脱脂体とする工程と、しかる後に、この脱脂体を加熱し、溶融シリコンを含浸して反応焼結せしめて一体の焼結体とする工程とを備えることを特徴とする反応焼結炭化ケイ素構造体の製造方法。
- 請求項1記載の反応焼結炭化ケイ素構造体の製造方法において、前記細孔の内面に窒化ホウ素(BN)を付着させた状態で溶融シリコンを含浸せしめることを特徴とする反応焼結炭化ケイ素構造体の製造方法。
- 請求項1記載の反応焼結炭化ケイ素構造体の製造方法において、前記溝付きの板状成形体の本体部を、ダイプレス法、押出し成形法、鋳込み成形法、射出成形法、ドクターブレード成形法のいずれかの成形法を用いて形成する一方、板状成形体の溝部を型押しによる直接形状付与処理または生加工処理によって形成することを特徴とする反応焼結炭化ケイ素構造体の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の反応焼結炭化ケイ素構造体の製造方法において、反応焼結後における前記細孔の内面に、サンドブラスト処理またはウォーターブラスト処理を実施することにより前記細孔内面を仕上げることを特徴とする反応焼結炭化ケイ素構造体の製造方法。
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