JP6172048B2 - Silicon carbide fine powder and method for producing the same - Google Patents

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Description

本発明は、炭化珪素微粉体及びその製造方法に関し、さらに詳しくはβ型結晶をα型結晶よりも多く含み、粒径が非常に小さい炭化珪素微粉体及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a silicon carbide fine powder and a method for producing the same, and more particularly to a silicon carbide fine powder containing more β-type crystals than α-type crystals and having a very small particle size and a method for producing the same.

従来から、ディーゼルエンジンの排出ガスが大気や人体に影響を及ぼすおそれがある可燃性微粒子を多く含んでいることが、知られている。特に、自動車に占めるディーゼルエンジン車の比率が大きい欧州では、ディーゼルエンジンの排出ガス規格が厳格化され、排出ガスのより一層の清浄化が求められている。ディーゼルエンジンの排出ガスの清浄化には種々の方法が提案されているが、例えば、ハニカム構造を有するディーゼル微粒子捕集フィルタ(Diesel particulate filter、以下、「DPF」とする。)もその一つである(特許文献1〜3)。   Conventionally, it is known that exhaust gas from a diesel engine contains a large amount of combustible fine particles that may affect the atmosphere and the human body. In particular, in Europe where the ratio of diesel engine vehicles to automobiles is large, exhaust gas standards for diesel engines are tightened, and further purification of exhaust gas is required. Various methods for purifying exhaust gas from diesel engines have been proposed. For example, a diesel particulate filter (hereinafter referred to as “DPF”) having a honeycomb structure is one of them. Yes (Patent Documents 1 to 3).

特許文献3に開示のハニカム構造DPFは、構成材料が炭化珪素からなることを特徴とする。炭化珪素からなるDPFは、例えば、炭化珪素粉体を含む材料にバインダや焼結助剤等を添加及び混合して所定形状に成形し、得られた成形体を焼成することにより、炭化珪素焼結体として作製されている。炭化珪素焼結体は、炭化珪素の性質すなわち硬度や熱伝導率が高く、機械強度、耐熱性、耐熱衝撃性、耐摩耗性、摺動性等の機械特性や、耐酸化性、耐薬品性等の化学特性に優れるといった性質を保持すると共に、気孔率が比較的高いものとなるため、ディーゼルエンジンの排出ガス中の可燃性微粒子を効率良く捕集し、排出ガスの清浄化に有効である。しかしながら、従来の炭化珪素焼結体は、緻密性の点で更なる改良の余地が残されているため、高温の排出ガスに長期間晒されると機械強度が低下し、可燃性微粒子の捕集効率が経時的に低下するという問題を有している。   The honeycomb structure DPF disclosed in Patent Document 3 is characterized in that the constituent material is silicon carbide. A DPF made of silicon carbide is formed, for example, by adding and mixing a binder, a sintering aid or the like to a material containing silicon carbide powder to form a predetermined shape, and firing the resulting molded body, It is produced as a ligation. Silicon carbide sintered body has high silicon carbide properties, ie, hardness and thermal conductivity, mechanical properties such as mechanical strength, heat resistance, thermal shock resistance, wear resistance, and slidability, oxidation resistance, and chemical resistance. It retains the properties such as excellent chemical properties and has a relatively high porosity, so it effectively collects combustible particles in the exhaust gas of diesel engines and is effective in purifying the exhaust gas. . However, since the conventional silicon carbide sintered body has room for further improvement in terms of compactness, the mechanical strength decreases when exposed to high-temperature exhaust gas for a long period of time, and the collection of combustible particulates. There is a problem that the efficiency decreases with time.

また、炭化珪素は、上記性質を利用して、DPF以外にもメカニカルシール、ベアリング、ケミカルポンプのシャフトや軸受け等の摺動部品、ウェハーフォーク、ウェハーチャック、突き上げピン等の半導体製造装置部品、バナーノズル、熱交換器等の耐熱部品、ブラストノズル、粉砕機ライナー等の耐磨耗性部品、研削部品、研磨剤等、種々の用途に用いられている。これらの各種部品も主に炭化珪素焼結体からなるものであるが、炭化珪素焼結体の緻密性が、その長期耐用性等にも影響を及ぼしている。   In addition to DPF, silicon carbide uses mechanical properties, bearings, sliding parts such as shafts and bearings of chemical pumps, semiconductor manufacturing equipment parts such as wafer forks, wafer chucks and push-up pins, banners, etc. It is used for various applications such as heat-resistant parts such as nozzles and heat exchangers, wear-resistant parts such as blast nozzles and pulverizer liners, grinding parts, and abrasives. These various parts are also mainly composed of a silicon carbide sintered body, but the denseness of the silicon carbide sintered body also affects its long-term durability and the like.

一方、切削加工によりシリコンインゴットからシリコン板を切り出す際に副生するシリコン切屑を再利用する技術が、種々提案されている(特許文献4、5)。   On the other hand, various techniques for reusing silicon chips generated as a by-product when cutting a silicon plate from a silicon ingot by cutting have been proposed (Patent Documents 4 and 5).

特許文献4は、粒径10〜20μmの炭化珪素砥粒及び水溶性又は非水溶性のクーラント(切削液)を用いてシリコンインゴットからシリコン板を切り出す際に副生する廃液を遠心分離機又は濾過器で固液分離することにより、主に粒径2〜6μm程度のシリコン切屑と粒径10〜20μmの炭化珪素砥粒と粒径1.5〜4μm程度の鉄とからなる固形物を得、この固形物を炭化珪素焼結体の原料として用いることを開示している。しかしながら、特許文献4は、高価な炭化珪素砥粒を回収して再利用することを目的とするものであり、上記固形物中に含まれるシリコン切屑から微細な炭化珪素粉体を得る方法を開示するものではない。   Patent Document 4 discloses that a waste liquid produced as a by-product when a silicon plate is cut out from a silicon ingot using silicon carbide abrasive grains having a particle size of 10 to 20 μm and water-soluble or water-insoluble coolant (cutting fluid) is centrifuged or filtered. By solid-liquid separation with a vessel, a solid material mainly composed of silicon chips having a particle size of about 2 to 6 μm, silicon carbide abrasive grains having a particle size of 10 to 20 μm, and iron having a particle size of about 1.5 to 4 μm is obtained. The use of this solid material as a raw material for a silicon carbide sintered body is disclosed. However, Patent Document 4 is intended to collect and reuse expensive silicon carbide abrasive grains, and discloses a method for obtaining fine silicon carbide powder from silicon chips contained in the solid matter. Not what you want.

特許文献5は、シリコンインゴットからシリコン板を切り出す際に副生するシリコン切屑を酸、アルカリ若しくはアルコールによる脱脂処理及び脱水処理を施した後に炭素粉末と混合し、得られた混合粉を非酸化性雰囲気中1000〜1400℃の温度下で6〜24時間焼成することを特徴とする、炭化珪素粉体の製造方法を開示している。しかしながら、特許文献5に開示の方法で得られる炭化珪素粉体は、7〜13μm程度の比較的大きな粒径を有しているので、この炭化珪素粉体から作製された炭化珪素焼結体は、緻密性等の点で改良の余地が残されている。   In Patent Document 5, silicon chips produced as a by-product when cutting a silicon plate from a silicon ingot are subjected to degreasing treatment and dehydration treatment with acid, alkali or alcohol and then mixed with carbon powder, and the resulting mixed powder is non-oxidizing. The manufacturing method of the silicon carbide powder characterized by baking for 6 to 24 hours at the temperature of 1000-1400 degreeC in atmosphere is disclosed. However, since the silicon carbide powder obtained by the method disclosed in Patent Document 5 has a relatively large particle size of about 7 to 13 μm, the silicon carbide sintered body produced from this silicon carbide powder is There is still room for improvement in terms of denseness.

また、炭化珪素は、六方晶のα型結晶と立方晶のβ型結晶との混晶として得られることが多い。炭化珪素におけるα型結晶とβ型結晶との含有割合は、Si源化合物とC源化合物との混合物を焼成する際の温度及び時間によって決まるというのが通説であるが、実際にはSi源化合物やC源化合物の種類や粒径、Si源化合物及びC源化合物以外の化合物の存在等の他の要因も絡んでくるものと考えられている。   Silicon carbide is often obtained as a mixed crystal of hexagonal α-type crystals and cubic β-type crystals. It is customary that the content ratio of α-type crystals and β-type crystals in silicon carbide is determined by the temperature and time when the mixture of the Si source compound and the C source compound is fired. It is also considered that other factors such as the type and particle size of the C source compound, the presence of compounds other than the Si source compound and the C source compound are also involved.

特開平7−19026号公報JP-A-7-19026 特開平8−281036号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-283636 特開平09−071466号公報Japanese Patent Laid-Open No. 09-071466 特開2006−256894号公報JP 2006-256894 A 特開2010−173916号公報JP 2010-173916 A

本発明の目的は、微細な粒径及びβ型結晶をα型結晶よりも多く含む結晶構造を有し、従来の炭化珪素焼結体よりも緻密性や機械強度の高い炭化珪素焼結体を与えることができる炭化珪素微粉体及びその製造方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a silicon carbide sintered body having a fine grain size and a crystal structure containing more β-type crystals than α-type crystals, and having higher density and mechanical strength than conventional silicon carbide sintered bodies. It is to provide a silicon carbide fine powder and a method for producing the same.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、シリコンインゴットの切削加工から副生するシリコン切屑を炭化珪素合成用原料(Si源化合物)として用いる場合には、従来はシリコン切屑と切削液等のクーラントとを含むスラッジからシリコン切屑のみを分離し洗浄して用いていたのに対し、該スラッジをそのまま又は表面にクーラント成分が付着したシリコン切屑をSi源化合物として用いることにより、粒径が非常に微細で、かつ、β型結晶をα型結晶よりも多く含む炭化珪素微粉体が得られ、該炭化珪素微粉体を用いることにより、緻密性、硬度、機械強度等の高い炭化珪素焼結体が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive research to solve the above problems, the present inventors have conventionally used silicon chips produced as a by-product from the cutting of a silicon ingot as a raw material for silicon carbide synthesis (Si source compound). Whereas only silicon chips were separated and washed from sludge containing silicon chips and coolant such as cutting fluid, the silicon chips with the coolant component adhering to the sludge as it is or as the surface should be used as the Si source compound. Thus, a silicon carbide fine powder having a very fine particle diameter and containing more β-type crystals than α-type crystals can be obtained. By using the silicon carbide fine powder, the fineness, hardness, mechanical strength, etc. The inventors have found that a high silicon carbide sintered body can be obtained, and have completed the present invention.

すなわち本発明は、下記(1)〜(6)の炭化珪素微粉体及び下記(7)〜(12)の炭化珪素微粉体の製造方法を提供する。   That is, the present invention provides the following (1) to (6) silicon carbide fine powder and the following (7) to (12) silicon carbide fine powder.

(1)シリコンインゴットの切削加工により得られる、表面に微細な凹凸を有するシリコン切屑及びクーラントを含むスラッジと、炭素粉末との混合物を焼成することにより得られる、β型結晶をα型結晶よりも多く含むことを特徴とする炭化珪素微粉体。
(2)シリコン切屑の平均粒径が1μm以下である上記(1)の炭化珪素微粉体。
(3)スラッジが、素線径120μm以下、砥粒径30μm以下の固定砥粒工具及びクーラントを用いて、シリコンインゴットからシリコン板を切り出す工程での副生物である上記(1)又は(2)の炭化珪素微粉体。
(4)焼成が、非酸化性雰囲気中1100〜1450℃の温度下で行なわれる上記(1)〜(3)のいずれかの炭化珪素微粉体。
(5)混合物を乾燥させた後に焼成する上記(1)〜(4)のいずれかの炭化珪素微粉体。
(6)α型結晶を実質的に含有せず、β型結晶のみからなる上記(1)〜(5)のいずれかの炭化珪素微粉体。
(1) A β-type crystal obtained by firing a mixture of a silicon powder and a sludge containing silicon chips and coolant having fine irregularities on the surface, obtained by cutting a silicon ingot, and a carbon powder rather than an α-type crystal Silicon carbide fine powder characterized by containing a large amount.
(2) The silicon carbide fine powder according to (1) above, wherein the silicon chips have an average particle size of 1 μm or less.
(3) The above (1) or (2), wherein the sludge is a by-product in a step of cutting a silicon plate from a silicon ingot using a fixed abrasive tool having a strand diameter of 120 μm or less and an abrasive grain size of 30 μm or less and a coolant. Silicon carbide fine powder.
(4) The silicon carbide fine powder according to any one of (1) to (3), wherein the firing is performed at a temperature of 1100 to 1450 ° C. in a non-oxidizing atmosphere.
(5) The silicon carbide fine powder according to any one of (1) to (4), wherein the mixture is dried and then fired.
(6) The silicon carbide fine powder according to any one of the above (1) to (5), which substantially does not contain α-type crystals and consists only of β-type crystals.

(7)シリコンインゴットの切削加工により得られる、表面に微細な凹凸を有するシリコン切屑及びクーラントを含むスラッジと、炭素粉末とを混合し、得られた混合物を焼成することを特徴とする、β型結晶をα型結晶よりも多く含む炭化珪素微粉体の製造方法。
(8)シリコン切屑の平均粒径が1μm以下である上記(7)の炭化珪素微粉体の製造方法。
(9)スラッジが、素線径120μm以下、砥粒径30μm以下の固定砥粒工具及びクーラントを用いて、シリコンインゴットからシリコン板を切り出す工程での副生物である上記(7)又は(8)の炭化珪素微粉体の製造方法。
(10)焼成が、非酸化性雰囲気中1100〜1450℃の温度下で行なわれる上記(7)〜(9)のいずれかの炭化珪素微粉体の製造方法。
(11)混合物を乾燥させた後に焼成する上記(7)〜(10)のいずれかの炭化珪素微粉体の製造方法。
(12)焼成後に、脱炭処理及び解砕処理から選ばれる少なくとも1種の処理をさらに行なう上記(7)〜(11)のいずれかの炭化珪素微粉体の製造方法。
(7) β-type characterized by mixing sludge containing silicon chips and coolant having fine irregularities on the surface obtained by cutting a silicon ingot and carbon powder, and firing the obtained mixture A method for producing fine silicon carbide powder containing more crystals than α-type crystals.
(8) The method for producing a silicon carbide fine powder according to (7), wherein the silicon chips have an average particle size of 1 μm or less.
(9) The above (7) or (8), wherein the sludge is a by-product in the step of cutting a silicon plate from a silicon ingot using a fixed abrasive tool having a strand diameter of 120 μm or less and an abrasive grain size of 30 μm or less and a coolant. Of manufacturing silicon carbide fine powder.
(10) The method for producing a silicon carbide fine powder according to any one of (7) to (9), wherein the firing is performed at a temperature of 1100 to 1450 ° C. in a non-oxidizing atmosphere.
(11) The method for producing a silicon carbide fine powder according to any one of (7) to (10), wherein the mixture is dried and then fired.
(12) The method for producing a silicon carbide fine powder according to any one of (7) to (11), wherein at least one treatment selected from a decarburization treatment and a pulverization treatment is further performed after firing.

本発明によれば、緻密性や機械強度の高い炭化珪素焼結体を与えることができる炭化珪素微粉体及びその製造方法が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the silicon carbide fine powder which can provide the silicon carbide sintered compact with high density and high mechanical strength, and its manufacturing method are provided.

本発明の炭化珪素微粉体の製造方法の一実施形態を概略化して示す工程図である。It is process drawing which outlines and shows one Embodiment of the manufacturing method of the silicon carbide fine powder of this invention.

本発明の炭化珪素微粉体は、シリコンインゴットを切削加工する際に副生する、シリコン切屑及びクーラントを含むスラッジ又は表面にクーラント成分が付着したシリコン切屑(Si源化合物)と、炭素粉末(C源化合物)との混合物を焼成することにより得られるものであり、以下に示すように、その粒径及び結晶構造に特徴を有している。   The silicon carbide fine powder of the present invention comprises silicon chips (Si source compound) having a coolant component adhering to sludge or a surface containing silicon chips and coolant, and carbon powder (C source). It is obtained by firing a mixture with (compound) and is characterized by its particle size and crystal structure as shown below.

本発明の炭化珪素微粉体は、Si源化合物として用いるシリコン切屑とほぼ同等の平均粒径を有し、その平均粒径は好ましくは1μm以下である。このような微細な平均粒径を有することにより、緻密性が高くかつ所定の気孔率を有する炭化珪素焼結体を得ることができる。したがって、該焼結体からなるDPFは、ディーゼルエンジンの排出ガス中の可燃性微粒子の捕集効果が非常に高い。本明細書において、平均粒径とは体積平均粒径を意味し、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置やフロー式画像解析法を用いて測定される。レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置は市販されており、LA−920(商品名、(株)堀場製作所製)、マイクロトラックMT3000(商品名、日機装(株)製)等が挙げられる。また、フロー式画像解析装置としても種々のものが市販されている。   The silicon carbide fine powder of the present invention has an average particle diameter substantially equal to that of silicon chips used as the Si source compound, and the average particle diameter is preferably 1 μm or less. By having such a fine average particle diameter, a silicon carbide sintered body having a high density and a predetermined porosity can be obtained. Therefore, the DPF made of the sintered body has a very high collection effect of combustible fine particles in the exhaust gas of the diesel engine. In the present specification, the average particle diameter means a volume average particle diameter, and is measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus or a flow image analysis method. Laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring devices are commercially available, and examples include LA-920 (trade name, manufactured by Horiba, Ltd.), Microtrack MT3000 (trade name, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.), and the like. Various types of flow image analysis apparatuses are also commercially available.

また、本発明の炭化珪素微粉体は、β型結晶をα型結晶よりも多く含む結晶構造を有している。炭化珪素のβ型結晶は、ダイヤモンドと同じ立方晶であることから、β型結晶を多く含む本発明の炭化珪素微粉体は、硬度や機械強度が非常に高いという特性を有している。本発明の炭化珪素微粉体を用いて作製された炭化珪素焼結体は、本発明の炭化珪素微粉体の性質すなわち硬度や熱伝導率が高く、機械強度、耐熱性、耐熱衝撃性、耐摩耗性、摺動性等の機械特性や、耐酸化性、耐薬品性等の化学特性に優れるといった性質を反映して硬度や機械強度が顕著に高く、さらに耐熱性等にも優れている。該焼結体からなるDPFは、その高い緻密性及び機械強度により、ディーゼルエンジンの高温の排出ガスに長期間さらされても劣化が少ないので、その優れた可燃性微粒子捕集効果を長期間にわたって十分に発揮することができる。   Moreover, the silicon carbide fine powder of the present invention has a crystal structure containing more β-type crystals than α-type crystals. Since the β-type crystal of silicon carbide is the same cubic crystal as diamond, the silicon carbide fine powder of the present invention containing a large amount of β-type crystal has characteristics such as extremely high hardness and mechanical strength. The silicon carbide sintered body produced using the silicon carbide fine powder of the present invention has high properties such as hardness and thermal conductivity of the silicon carbide fine powder of the present invention, mechanical strength, heat resistance, thermal shock resistance, wear resistance. Reflecting properties such as excellent mechanical properties such as resistance and slidability, and chemical properties such as oxidation resistance and chemical resistance, the hardness and mechanical strength are remarkably high, and heat resistance and the like are also excellent. Due to its high density and mechanical strength, the DPF made of the sintered body has little deterioration even when exposed to high-temperature exhaust gas from a diesel engine for a long period of time. Can fully demonstrate.

本発明の炭化珪素微粉体におけるβ型結晶とα型結晶との含有割合は、β型結晶:α型結晶(重量比)が50以上:50未満〜100:0、好ましくは90:10〜100:0、より好ましくは95:5〜100:0、さらに好ましくは99:1〜100:0である。なお、本発明の炭化珪素微粉体は、全体としてβ型結晶からなり、痕跡量程度のα型結晶を含んでいる場合があり、これを実質的にβ型結晶のみからなる炭化珪素微粉体とする。本発明の炭化珪素微粉体は、より高い硬度や機械強度を有するといった観点から、β型結晶をより多く含むものが好ましい。本発明において、β型結晶及びα型結晶の存在はX線回折法により確認でき、β型結晶及びα型結晶の各含有割合はX線回折粉末法により定量できる。   The content ratio of β-type crystal and α-type crystal in the fine powder of silicon carbide of the present invention is such that β-type crystal: α-type crystal (weight ratio) is 50 or more: less than 50 to 100: 0, preferably 90:10 to 100 : 0, more preferably 95: 5 to 100: 0, still more preferably 99: 1 to 100: 0. The silicon carbide fine powder of the present invention is generally composed of β-type crystals and may contain a trace amount of α-type crystals. To do. The silicon carbide fine powder of the present invention preferably contains more β-type crystals from the viewpoint of higher hardness and mechanical strength. In the present invention, the presence of β-type crystals and α-type crystals can be confirmed by an X-ray diffraction method, and each content ratio of β-type crystals and α-type crystals can be quantified by an X-ray diffraction powder method.

次に、本発明の炭化珪素微粉体の製造方法について説明する。本発明の炭化珪素微粉体は、例えば、図1に示す製造方法により得ることができる。図1は、本発明の炭化珪素微粉体の製造方法の一実施形態を概略化して示す工程図である。図1に示す製造方法は、工程(S1)〜(S6)を含んでいる。   Next, the manufacturing method of the silicon carbide fine powder of this invention is demonstrated. The silicon carbide fine powder of the present invention can be obtained, for example, by the production method shown in FIG. FIG. 1 is a process diagram schematically showing an embodiment of a method for producing a silicon carbide fine powder of the present invention. The manufacturing method shown in FIG. 1 includes steps (S1) to (S6).

工程(S1)は、本発明においてSi源化合物となるスラッジ又は表面にクーラント成分が付着したシリコン切屑を準備するSi源準備工程である。工程(S1)では、クーラントを用いてシリコンインゴットを切削加工することにより、スラッジを廃液として得る。   Step (S1) is a Si source preparation step of preparing silicon chips having a coolant component adhering to the sludge or surface to be the Si source compound in the present invention. In the step (S1), sludge is obtained as a waste liquid by cutting a silicon ingot using a coolant.

該スラッジは、本発明の炭化珪素微粉体を効率良く合成するという観点から、シリコン切屑及びクーラントを含むものであり、好ましくはシリコン切屑及びクーラントを含み、炭化珪素砥粒を含まないものである。炭化珪素砥粒は、平均粒径が通常10〜20μm程度の大きさなので、焼成時等に粒子成長を助長し、目的物である炭化珪素微粉体の平均粒径が大きくなるように作用するおそれがある。ここで用いられるシリコンインゴットは、シリコンの単結晶又は多結晶からなり、シリコン純度が好ましくは99%以上、より好ましくは99.9%以上、さらに好ましくは99.99%以上の高純度品であることが望ましい。   From the viewpoint of efficiently synthesizing the silicon carbide fine powder of the present invention, the sludge contains silicon chips and coolant, and preferably contains silicon chips and coolant and does not contain silicon carbide abrasive grains. Since the silicon carbide abrasive grains are usually about 10 to 20 μm in average particle size, the particle growth is promoted during firing and the like, and the average particle size of the silicon carbide fine powder as a target product may be increased. There is. The silicon ingot used here is made of silicon single crystal or polycrystal, and is a high-purity product having a silicon purity of preferably 99% or more, more preferably 99.9% or more, and further preferably 99.99% or more. It is desirable.

シリコンインゴットの切削加工方法は、クーラントを用いつつシリコンインゴットからシリコン基板の元になるシリコン板を切り出す切削加工方法であれば特に限定されないが、シリコン切屑ひいては目的物である炭化珪素微粉体の平均粒径をより小さくする観点等から、固定砥粒方式の切削加工法が好ましく、素線径120μm以下、砥粒径30μm以下(好ましくは4〜30μm)の固定砥粒工具を用いた固定砥粒方式の切削加工法がより好ましい。該固定砥粒工具としては、例えば、素線径及び砥粒径が前記範囲にあり、かつ砥粒がダイヤモンド砥粒であるダイヤモンドソーワイヤ等が挙げられる。   The cutting method of the silicon ingot is not particularly limited as long as it is a cutting method that cuts the silicon plate that is the base of the silicon substrate from the silicon ingot using the coolant, but the silicon chips and the average particle of the silicon carbide fine powder that is the target product are not limited. From the viewpoint of making the diameter smaller, a fixed abrasive method is preferable, and a fixed abrasive method using a fixed abrasive tool having a wire diameter of 120 μm or less and an abrasive particle size of 30 μm or less (preferably 4 to 30 μm). The cutting method is more preferable. Examples of the fixed abrasive tool include a diamond saw wire in which the wire diameter and the abrasive particle diameter are in the above ranges, and the abrasive grains are diamond abrasive grains.

シリコンインゴットを切削加工する際に副生するシリコン切屑は、平均粒径が数十μm以下、好ましくは数μm以下、より好ましくは1μm以下であり、表面に微細な凹凸を有し、比表面積が大きいシリコン粒子である。シリコン切屑の平均粒径が目的物である炭化珪素微粉体の平均粒径に影響を及ぼしていることは前述の通りである。また、シリコン切屑の平均粒径及び比表面積は、目的物である炭化珪素微粉体の結晶構造にも影響を及ぼしている可能性がある。特に、現状では十分明らかではないが、シリコン切屑の比表面積が大きいことにより、β型結晶の含有割合が多くなっている可能性があると推測される。   The silicon chips produced as a by-product when cutting a silicon ingot have an average particle size of several tens of μm or less, preferably several μm or less, more preferably 1 μm or less, fine irregularities on the surface, and a specific surface area. Large silicon particles. As described above, the average particle size of the silicon chips has an influence on the average particle size of the silicon carbide fine powder that is the object. Moreover, the average particle diameter and specific surface area of silicon chips may affect the crystal structure of the target silicon carbide fine powder. In particular, although not sufficiently clear at present, it is presumed that the content ratio of β-type crystals may be increased due to the large specific surface area of silicon chips.

シリコン切屑の中でも、比表面積を一層大きくし、かつ平均粒径を一層小さくするという観点から、素線径120μm以下、砥粒径30μm以下の固定砥粒工具を用いる固定砥粒方式の切削加工方法において副生するシリコン切屑が好ましい。該シリコン切屑は、平均粒径が通常1μm以下と微細であり、その表面の微細な凹凸が多くなり、比表面積が非常に大きいシリコン粒子である。また、素線径120μm以下、砥粒径30μm以下の固定砥粒工具を用いる固定砥粒方式の切削加工方法は、炭化珪素砥粒を用いることなく実施できることから、副生するスラッジはシリコン切屑及びクーラントのみを含み、炭化珪素砥粒を含んでいないので、その点でも該切削加工方法が好ましい。   Among silicon chips, from the viewpoint of further increasing the specific surface area and further reducing the average particle size, a fixed abrasive type cutting method using a fixed abrasive tool having a wire diameter of 120 μm or less and an abrasive particle size of 30 μm or less Silicon chips generated as a by-product in are preferable. The silicon chips are silicon particles having an average particle size as fine as usually 1 μm or less, having fine irregularities on the surface, and a very large specific surface area. In addition, since the fixed abrasive type cutting method using a fixed abrasive tool having an element wire diameter of 120 μm or less and an abrasive particle size of 30 μm or less can be carried out without using silicon carbide abrasive grains, the by-product sludge is silicon chips and Since only the coolant is included and no silicon carbide abrasive grains are included, the cutting method is preferable also in this respect.

また、クーラントとしてはシリコンインゴットの切削加工に用いられるクーラント(又は切削液)を特に限定なく使用でき、例えば、溶剤を必須成分として含み、かつ潤滑剤、防食剤、消泡剤、増粘剤等を任意成分として含む水性クーラントが挙げられる。   Moreover, as a coolant, a coolant (or cutting fluid) used for cutting a silicon ingot can be used without any particular limitation, and includes, for example, a solvent as an essential component, and a lubricant, anticorrosive, antifoaming agent, thickener, etc. An aqueous coolant containing as an optional component.

前記水性クーラントに含まれる溶剤には、水溶性溶剤や水混和性溶剤等がある。
水溶性溶剤としては特に限定されないが、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ヘキシレングリコール、グリセリン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール共重合体、ヘキシレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ペンタエリストール、ソルビトール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコール類等が挙げられる。これらの中でも、目的物である炭化珪素微粉体の平均粒径を小さくする等の観点から、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ヘキシレングリコール、グリセリン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリオキシアルキレングリコール類が好ましく、ジエチレングリコールがより好ましい。また、水混和性溶剤としても特に限定されないが、例えば、アセトン、テトラヒドロフラン、灯油等が挙げられる。水溶性溶剤及び水混和性溶剤はそれぞれ1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用でき、また水溶性溶剤と水混和性溶剤とを併用してもよい。水性クーラントにおける溶剤の含有量は特に限定されないが、好ましくは水性クーラント全量の0.05〜98重量%、より好ましくは水性クーラント全量の0.2〜70重量%である。
Examples of the solvent contained in the aqueous coolant include a water-soluble solvent and a water-miscible solvent.
The water-soluble solvent is not particularly limited. For example, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, hexylene glycol, glycerin, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyethylene glycol-polypropylene glycol Polymer, hexylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, pentaerythritol, sorbitol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, Diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol Lower alcohols such as methanol monobutyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, methanol, ethanol and isopropyl alcohol And the like. Among these, from the viewpoint of reducing the average particle size of the target silicon carbide fine powder, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, hexylene glycol, glycerin, Polyoxyalkylene glycols such as polyethylene glycol and polypropylene glycol are preferred, and diethylene glycol is more preferred. The water-miscible solvent is not particularly limited, and examples thereof include acetone, tetrahydrofuran, and kerosene. Each of the water-soluble solvent and the water-miscible solvent can be used alone or in combination of two or more, and a water-soluble solvent and a water-miscible solvent may be used in combination. The content of the solvent in the aqueous coolant is not particularly limited, but is preferably 0.05 to 98% by weight of the total amount of the aqueous coolant, and more preferably 0.2 to 70% by weight of the total amount of the aqueous coolant.

潤滑剤としては、例えば、ポリオキシアルキレンアルキルアリールエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレン多価アルコール脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレンスチレン化アリールエーテル、ポリオキシアルキレン脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレンアルキルアミン、ポリオキシアルキルメルカプタンのおよび多価アルコール脂肪酸エステル、ヒドロキシカルボン酸とジグリセリンとのエステルのエチレンオキシド付加物、ヒドロキシカルボン酸とトリグリセリンとのエステルのエチレンオキシド付加物等の非イオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、脂肪酸、脂肪酸重縮合物等が挙げられる。防食剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン等のアミン類等が挙げられる。消泡剤としては、例えば、シリコーン化合物、アセチレンジオール化合物、ポリグリコール化合物、水溶性溶剤として例示した低級アルコール類等が挙げられる。増粘剤としては、例えば、メチルセルロース、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン等の水溶性高分子化合物等が挙げられる。   Examples of the lubricant include polyoxyalkylene alkyl aryl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene polyol, polyoxyalkylene alkyl ether, polyoxyalkylene polyhydric alcohol fatty acid ester, polyoxyalkylene styrenated aryl ether, polyoxyalkylene fatty acid ester. , Polyoxyalkylene alkylamines, polyoxyalkyl mercaptans and polyhydric alcohol fatty acid esters, ethylene oxide adducts of hydroxycarboxylic acid and diglycerin esters, ethylene oxide adducts of hydroxycarboxylic acid and triglycerin esters Surfactants, anionic surfactants, fatty acids, fatty acid polycondensates and the like can be mentioned. Examples of the anticorrosive include benzotriazoles such as benzotriazole, and amines such as monoethanolamine and diethanolamine. Examples of the antifoaming agent include silicone compounds, acetylenic diol compounds, polyglycol compounds, and lower alcohols exemplified as water-soluble solvents. Examples of the thickener include water-soluble polymer compounds such as methylcellulose, polyacrylic acid, and polyvinylpyrrolidone.

本発明では、上記スラッジをそのままSi源化合物として用いることができるが、作業効率の向上等の観点から、該スラッジを濾過等の分離手段により固液分離し、表面にクーラント成分が付着した状態のシリコン切屑とし、これをSi源化合物として用いてもよい。   In the present invention, the sludge can be used as it is as a Si source compound, but from the viewpoint of improving work efficiency, etc., the sludge is solid-liquid separated by a separation means such as filtration, and the coolant component is attached to the surface. Silicon chips may be used as the Si source compound.

工程(S2)は、工程(S1)で得られたスラッジ又は表面にクーラント成分が付着したシリコン切屑と炭素粉末とを混合する混合工程である。   Step (S2) is a mixing step in which silicon sludge having a coolant component attached to the sludge or surface obtained in step (S1) and carbon powder are mixed.

ここで使用する炭素粉末の平均粒径は特に限定されないが、スラッジに含まれるシリコン切屑との反応性、炭素粉末のスラッジ中への分散性、表面にクーラント成分が付着したシリコン切屑と炭素粉末との均一混合性等を考慮すると、1μm以下が好ましく、0.2μm以下がより好ましい。スラッジと炭素粉末とを混合する場合には、炭素粉末のスラッジへの分散性を向上させるために、無機粉末を液体中に分散させるための一般的な分散剤を添加してもよい。   The average particle size of the carbon powder used here is not particularly limited, but the reactivity with the silicon chips contained in the sludge, the dispersibility of the carbon powder in the sludge, the silicon chips with the coolant component adhering to the surface and the carbon powder In consideration of the uniform mixing property, the thickness is preferably 1 μm or less, and more preferably 0.2 μm or less. When the sludge and carbon powder are mixed, a general dispersant for dispersing the inorganic powder in the liquid may be added in order to improve the dispersibility of the carbon powder in the sludge.

スラッジ又は表面にクーラント成分が付着したシリコン切屑と炭素粉末との混合割合は、シリコン切屑の量等に応じて適宜選択されるが、炭素粉末の量が多すぎると後の未反応の炭素を除去する脱炭工程に要するコストが高くなり、また時間が長くなるので、シリコン1molに対して炭素を1〜1.5molの割合で混合することが好ましい。炭素粉末の混合量が1mol未満では焼成後に未反応の珪素や炭化珪素以外の珪素化合物が多く生成するおそれがあり、一方1.5molを超えると、脱炭工程に必要以上のコストや時間を要するおそれがある。   The mixing ratio of silicon chips with coolant components attached to the sludge or the surface and the carbon powder is appropriately selected according to the amount of silicon chips, etc., but if the amount of carbon powder is too large, the unreacted carbon afterwards is removed. Since the cost required for the decarburizing step to be performed becomes high and the time becomes long, it is preferable to mix carbon in a ratio of 1 to 1.5 mol with respect to 1 mol of silicon. If the mixing amount of the carbon powder is less than 1 mol, a large amount of unreacted silicon and silicon compounds other than silicon carbide may be formed after firing. On the other hand, if it exceeds 1.5 mol, the decarburization process requires more cost and time than necessary. There is a fear.

また、スラッジと炭素粉末との混合物中における固形物の含有量(主にシリコン切屑と炭素粉末との合計含有量)は、操作性等が低下しない範囲で適宜選択すればよいが、好ましくは該混合物全量の10重量%以上、好ましくは15重量%以上である。固形物の含有量が10重量%未満では、操作性等が低下すると共に、固形物とクーラントの液状成分とが分離し易くなり、クーラントを共存させる効果が低くなるおそれがある。   Further, the content of solids in the mixture of sludge and carbon powder (mainly the total content of silicon chips and carbon powder) may be appropriately selected within a range in which operability and the like do not deteriorate, preferably It is 10% by weight or more, preferably 15% by weight or more of the total amount of the mixture. When the solid content is less than 10% by weight, the operability and the like are lowered, and the solid and the liquid component of the coolant are easily separated, which may reduce the effect of coexisting the coolant.

工程(S3)は、工程(S2)で得られたスラッジ又は表面にクーラント成分が付着したシリコン切屑と炭素粉末との混合物を乾燥する乾燥工程である。
後述する工程(S4)において、該混合物を焼成炉内に投入して所定の焼成温度まで上昇させる間にも該混合物の乾燥は進行するので、工程(S3)は本発明の製造方法における必須工程ではない。しかしながら、シリコン切屑の粒径や比表面積によっては、該混合物中におけるシリコン切屑と炭素粉末との位置関係等が得られる炭化珪素微粉体の粒径や結晶構造等に影響を及ぼす場合があると考えられるので、工程(S3)は任意工程であるが、実施することが好ましい。該混合物の乾燥温度は、珪素と炭素との反応が起こらない範囲で、焼成炉の種類やコスト等を考慮して適宜選択される。また、工程(S2)で得られた混合物を所定の形状に成形した後に、乾燥してもよい。
Step (S3) is a drying step of drying the mixture of silicon chips and carbon powder having the coolant component attached to the sludge or surface obtained in step (S2).
In the step (S4), which will be described later, since the drying of the mixture proceeds even while the mixture is put into a firing furnace and raised to a predetermined firing temperature, the step (S3) is an essential step in the production method of the present invention. is not. However, depending on the particle size and specific surface area of silicon chips, the positional relationship between silicon chips and carbon powder in the mixture may affect the particle size and crystal structure of the silicon carbide fine powder obtained. Therefore, although the step (S3) is an optional step, it is preferably performed. The drying temperature of the mixture is appropriately selected in consideration of the type and cost of the firing furnace as long as the reaction between silicon and carbon does not occur. Moreover, you may dry, after shape | molding the mixture obtained at the process (S2) in the predetermined shape.

工程(S4)は、工程(S2)で得られたスラッジ又は表面にクーラント成分が付着したシリコン切屑と炭素粉末との混合物又は工程(S3)で得られた乾燥物を焼成することにより、炭化珪素微粉体又はその焼結体を得る焼成工程である。   In step (S4), silicon carbide is obtained by firing the sludge obtained in step (S2) or a mixture of silicon chips and carbon powder having a coolant component attached to the surface or the dried product obtained in step (S3). This is a firing step for obtaining fine powder or a sintered body thereof.

工程(S4)における焼成温度は特に限定されないが、得られる炭化珪素微粉体の平均粒径を小さくすること、該微粉末をβ型結晶がα型結晶よりも多く含まれる結晶構造にすること、更には焼結体の解砕を容易にすること等を考慮すると、好ましくは1100〜1450℃、より好ましくは1200〜1450℃である。焼成温度が1100℃未満であると、シリコン切屑と炭素粉末との反応が不十分になり、未反応の珪素や炭素が多く残存するおそれがある。焼成温度が1450℃を超えると、得られる炭化珪素微粉体の粒径が大きくなったり、また該微粉末中におけるβ型結晶の含有割合が少なくなったりするおそれがある。焼成時間は焼成温度に応じて適宜選択できるが、例えば焼成温度が1200〜1450℃である場合は1〜2時間、また焼成温度が1100℃以上、1200℃未満である場合は、微粉末の結晶構造を確認しながら、少し長い焼成時間を設定すればよい。   Although the firing temperature in the step (S4) is not particularly limited, reducing the average particle size of the obtained silicon carbide fine powder, making the fine powder a crystal structure containing more β-type crystals than α-type crystals, Furthermore, in view of facilitating crushing of the sintered body, the temperature is preferably 1100 to 1450 ° C, more preferably 1200 to 1450 ° C. When the firing temperature is less than 1100 ° C., the reaction between silicon chips and carbon powder becomes insufficient, and a large amount of unreacted silicon or carbon may remain. If the firing temperature exceeds 1450 ° C., the particle size of the resulting silicon carbide fine powder may increase, and the content ratio of β-type crystals in the fine powder may decrease. The firing time can be appropriately selected according to the firing temperature. For example, when the firing temperature is 1200 to 1450 ° C., it is 1 to 2 hours, and when the firing temperature is 1100 ° C. or more and less than 1200 ° C., fine powder crystals A slightly longer baking time may be set while checking the structure.

なお、工程(S4)における焼成温度及び/又は焼成時間が上記範囲外であっても、例えば、シリコン切屑の粒径や比表面積を調整すること等により、本発明の炭化珪素微粉体を得ることは可能である。また、シリコン切屑の粒径や比表面積の調整は、例えば、シリコンインゴットの切削加工条件の変更等により行なうことができる。   In addition, even if the calcination temperature and / or the calcination time in the step (S4) are out of the above range, the silicon carbide fine powder of the present invention can be obtained by adjusting the particle size and specific surface area of silicon chips, for example. Is possible. Moreover, the adjustment of the particle size and specific surface area of the silicon chips can be performed, for example, by changing cutting conditions of the silicon ingot.

工程(S4)では、炭化珪素微粉体又はその焼結体が得られる。炭化珪素微粉体が得られた場合は、そのまま製造を終了してもよく、必要に応じて工程(S5)を行なってもよい。また、炭化珪素微粉体の焼結体が得られた場合には、該焼結体は焼結が進んでおらず、軽い負荷を与えることにより微粉化できるので、該焼結体をそのまま本発明の炭化珪素微粉体として使用し、製造を終了してもよく、必要に応じて工程(S5)を行なってもよい。   In the step (S4), silicon carbide fine powder or a sintered body thereof is obtained. When the silicon carbide fine powder is obtained, the production may be finished as it is, and the step (S5) may be performed as necessary. Further, when a sintered body of silicon carbide fine powder is obtained, the sintered body is not sintered and can be pulverized by applying a light load. The silicon carbide fine powder may be used to complete the production, and the step (S5) may be performed as necessary.

工程(S5)は、工程(S4)で得られた炭化珪素微粉体の焼結体を微粉化する解砕工程である。工程(S5)は任意工程である。前述したように、該焼結体は、焼結が進んでおらず、機械強度が低いため、ボールミル、ジェットミル等の粉砕機を用いた粉砕を行なう必要はなく、例えば、乳鉢に入れて乳棒で軽くすりつぶす方法、密閉可能な容器に入れて該容器に振動を与える方法、等の軽い負荷を与える方法により、簡単に微粉化することができる。必要に応じて、解砕により得られた炭化珪素微粉体の一層の微粉化のために、さらに粉砕処理を施してもよい。本発明では、工程(S5)で製造を終了してもよく、必要に応じて工程(S6)を行なってもよい。   Step (S5) is a crushing step for pulverizing the sintered body of the silicon carbide fine powder obtained in step (S4). Step (S5) is an optional step. As described above, since the sintered body has not been sintered and has low mechanical strength, it is not necessary to perform pulverization using a pulverizer such as a ball mill or a jet mill. It can be easily pulverized by a method of applying a light load such as a method of lightly grinding with a method of applying a light load such as a method of applying vibration to the container. If necessary, a further pulverization treatment may be performed to further refine the silicon carbide fine powder obtained by crushing. In the present invention, the production may be terminated in step (S5), and step (S6) may be performed as necessary.

工程(S6)は、工程(S4)又は工程(S5)で得られた本発明の炭化珪素微粉体から未反応の炭素等を除去し、該微粉末の炭化珪素純度をさらに高めるための脱炭工程である。工程(S6)は任意工程である。工程(S6)は公知の方法に従って実施でき、例えば、本発明の炭化珪素微粉体を酸化性雰囲気中にて500〜700℃に加熱することにより行なわれる。
なお、本実施形態では、解砕工程(S5)及び脱炭工程(S6)の順で行なっているが、これに限定されず、脱炭工程(S6)及び解砕工程(S5)の順で行なってもよい。
In step (S6), decarburization is performed to remove unreacted carbon and the like from the silicon carbide fine powder of the present invention obtained in step (S4) or step (S5), and to further increase the silicon carbide purity of the fine powder. It is a process. Step (S6) is an optional step. The step (S6) can be performed according to a known method, for example, by heating the silicon carbide fine powder of the present invention to 500 to 700 ° C. in an oxidizing atmosphere.
In addition, in this embodiment, although it performs in order of a crushing process (S5) and a decarburizing process (S6), it is not limited to this, In order of a decarburizing process (S6) and a crushing process (S5). You may do it.

前述の製造方法により得られる本発明の炭化珪素微粉体を用いることにより、緻密性や機械強度の高い炭化珪素焼結体を得ることができる。   By using the silicon carbide fine powder of the present invention obtained by the above-described production method, a silicon carbide sintered body having high density and high mechanical strength can be obtained.

本発明の炭化珪素微粉体から炭化珪素焼結体を得るには公知の方法を利用できる。例えば、本発明の炭化珪素微粉体にバインダ、焼結助剤等を添加及び混合し、得られた混合物を必要に応じて脱脂及び/又は乾燥した後、焼成することにより、緻密性や機械強度の高い炭化珪素焼結体を得ることができる。また、本発明の炭化珪素微粉体を含む水性スラリーを作製し、これを所定の形状に成形した後、焼成することにより、炭化珪素焼結体を作製してもよい。   A known method can be used to obtain a silicon carbide sintered body from the silicon carbide fine powder of the present invention. For example, a binder, a sintering aid, and the like are added to and mixed with the fine powder of silicon carbide of the present invention, and the resulting mixture is degreased and / or dried as necessary, and then fired to obtain denseness and mechanical strength. High silicon carbide sintered body can be obtained. Alternatively, a silicon carbide sintered body may be manufactured by preparing an aqueous slurry containing the silicon carbide fine powder of the present invention, forming the slurry into a predetermined shape, and firing the slurry.

上記で用いられるバインダとしては、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等を使用できる。このとき、バインダと共に、分散剤や分散媒液を添加してもよい。分散剤としては、例えば、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリス(2−クロロエチル)ホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジル・ジフェニルホスフェート等のリン酸エステル系化合物等が挙げられる。分散媒液としては、例えば、ベンゼン、シクロヘキサン等の有機溶剤、メタノール等の低級アルコール類、水等が挙げられる。焼結助剤としては、例えば、C、B、Al、Y、Ca等が挙げられる。また、上記成形体の焼成温度は特に限定されないが、例えば、400〜650℃である。   Examples of the binder used above include methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, polyethylene glycol, phenol resin, and epoxy resin. At this time, a dispersant or a dispersion medium may be added together with the binder. Examples of the dispersant include phosphoric acid ester compounds such as trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tributyl phosphate, tris (2-chloroethyl) phosphate, triphenyl phosphate, tricresyl phosphate, cresyl diphenyl phosphate, and the like. Examples of the dispersion medium liquid include organic solvents such as benzene and cyclohexane, lower alcohols such as methanol, water, and the like. Examples of the sintering aid include C, B, Al, Y, and Ca. Moreover, although the baking temperature of the said molded object is not specifically limited, For example, it is 400-650 degreeC.

本発明の炭化珪素微粉体を用いて作製された炭化珪素焼結体は、従来の炭化珪素焼結体と同様の各種用途に使用できるが、特に、DPFに好ましく用いられる。すなわち、本発明の炭化珪素微粉体は、DPF用炭化珪素焼結体の原料として好ましく用いられる。   The silicon carbide sintered body produced using the silicon carbide fine powder of the present invention can be used for various applications similar to conventional silicon carbide sintered bodies, but is particularly preferably used for DPF. That is, the silicon carbide fine powder of the present invention is preferably used as a raw material for a DPF silicon carbide sintered body.

以下に実施例を挙げ、本発明を具体的に説明する。   The present invention will be specifically described with reference to examples.

(実施例1)
シリコンインゴット(純度99.9999%以上)を、固定砥粒方式で作製されたソーワイヤ(ダイヤモンド砥粒、平均粒径約10〜20μm)を用いて、ジエチレングリコールを70重量%含有する水性クーラントで冷却しながら切削し、平均粒径約1μmのシリコン粉末であるシリコン切屑を1重量%を含有するスラッジを得た。次にこのスラッジを濾過し、表面にクーラント成分が付着したシリコン切屑を得た。
Example 1
A silicon ingot (purity 99.9999% or more) is cooled with an aqueous coolant containing 70% by weight of diethylene glycol using a saw wire (diamond abrasive grains, average particle size of about 10 to 20 μm) prepared by a fixed abrasive method. Then, a sludge containing 1% by weight of silicon chips, which is silicon powder having an average particle diameter of about 1 μm, was obtained. Next, the sludge was filtered to obtain silicon chips with a coolant component attached to the surface.

上記で得られた、表面にクーラント成分が付着したシリコン切屑100重量部に、炭素粉末としてカーボンブラック(平均粒径約0.04μm)100重量部を混合してシリコンと炭素とのモル比を1:1.4に調整し、混練した。得られた混合物(混練物)を空気中で250℃の温度で2時間加熱して乾燥させた後、アルゴン雰囲気中で1250℃の温度で2時間焼成してシリコンと炭素を反応させ、微粉末の焼結体を得た。   100 parts by weight of silicon chips having a coolant component adhered to the surface obtained above are mixed with 100 parts by weight of carbon black (average particle size: about 0.04 μm) as a carbon powder so that the molar ratio of silicon to carbon is 1. : Adjusted to 1.4 and kneaded. The obtained mixture (kneaded product) was dried by heating in air at a temperature of 250 ° C. for 2 hours, and then calcined in an argon atmosphere at a temperature of 1250 ° C. for 2 hours to cause silicon and carbon to react. A sintered body was obtained.

上記で得られた焼結体を、空気中550℃で2時間加熱して脱炭処理を行ない、さらに解砕処理を行ない、平均粒径1μm以下の微粉末を得た。この微粉末の結晶構造をX線回折で確認したところ、実質的にβ型結晶のみからなる炭化珪素微粉体であった。また、この炭化珪素微粉体の酸素含有量は0.75重量%であり、金属不純物はFe、Ni及びZrが最も多く検出されたものの、いずれも0.1重量%以下であった。   The sintered body obtained above was decarburized by heating in air at 550 ° C. for 2 hours, and further pulverized to obtain a fine powder having an average particle size of 1 μm or less. When the crystal structure of this fine powder was confirmed by X-ray diffraction, it was a silicon carbide fine powder consisting essentially of β-type crystals. Further, the oxygen content of this silicon carbide fine powder was 0.75% by weight, and metal impurities were most detected in Fe, Ni and Zr, but all were 0.1% by weight or less.

Claims (6)

α型結晶を実質的に含有せず、β型結晶のみからなる、炭化珪素微粉体。 Silicon carbide fine powder substantially free of α-type crystals and consisting only of β-type crystals . シリコンインゴットの切削加工により得られる、表面に微細な凹凸を有するシリコン切屑及びクーラントを含み、炭化珪素砥粒を含まないスラッジ又は表面にクーラント成分が付着したシリコン切屑と、炭素粉末とを混合し、得られた混合物を非酸化性雰囲気中1200〜1450℃の温度下で焼成することを特徴とする、α型結晶を実質的に含有せず、β型結晶のみからなる炭化珪素微粉体の製造方法。 Obtained by cutting the silicon ingot, the surface looking containing silicon chips and coolant having fine irregularities, and silicon chips coolant component is attached to the sludge or the surface not containing silicon carbide abrasive grains, and carbon powder were mixed And the obtained mixture is fired at a temperature of 1200 to 1450 ° C. in a non-oxidizing atmosphere, and the production of silicon carbide fine powder substantially free of α-type crystals and consisting only of β-type crystals Method. 前記シリコン切屑の平均粒径が1μm以下である請求項に記載の炭化珪素微粉体の製造方法。 The method for producing a silicon carbide fine powder according to claim 2 , wherein the silicon chips have an average particle size of 1 μm or less. 前記スラッジが、素線径120μm以下、砥粒径30μm以下の固定砥粒工具及びクーラントを用いて、シリコンインゴットからシリコン板を切り出す工程での副生物である請求項又はに記載の炭化珪素微粉体の製造方法。 The silicon carbide according to claim 2 or 3 , wherein the sludge is a by-product in a step of cutting a silicon plate from a silicon ingot using a fixed abrasive tool having a strand diameter of 120 µm or less and an abrasive grain size of 30 µm or less and a coolant. Manufacturing method of fine powder. 前記混合物を乾燥させた後に焼成する請求項のいずれか1項に記載の炭化珪素微粉体の製造方法。 The method for producing fine silicon carbide powder according to any one of claims 2 to 4 , wherein the mixture is dried and then fired. 前記焼成後に、脱炭処理及び解砕処理から選ばれる少なくとも1種の処理をさらに行なう請求項のいずれか1項に記載の炭化珪素微粉体の製造方法。
The method for producing silicon carbide fine powder according to any one of claims 2 to 5 , wherein at least one treatment selected from a decarburization treatment and a pulverization treatment is further performed after the firing.
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CN105503221A (en) * 2016-01-08 2016-04-20 宜兴中村窑业有限公司 Silicon carbide plate production system
CN109205625B (en) * 2017-07-03 2020-12-25 比亚迪股份有限公司 Method for preparing silicon carbide powder
CN109734098A (en) * 2019-03-20 2019-05-10 东北大学 A method of nanometer silicon carbide is prepared with the diamond wire cutting waste material of crystalline silicon
CN112851356A (en) * 2021-03-19 2021-05-28 哈尔滨科友半导体产业装备与技术研究院有限公司 Method for preparing silicon carbide ceramic by using silicon carbide crystal diamond wire cutting waste liquid

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04270105A (en) * 1991-02-21 1992-09-25 Toshiba Ceramics Co Ltd Reduction of beta-type silicon carbide fine powder
DE10056957C1 (en) * 2000-11-17 2002-09-05 Metallkraft As Kristiansand Process for manufacturing non-oxide ceramics
JP2002255532A (en) * 2001-02-06 2002-09-11 Kishun Kin Method for producing silicon carbide and method for disposing waste silicon sludge
JP5288974B2 (en) * 2008-09-29 2013-09-11 京セラ株式会社 Cleaning device, substrate manufacturing method, and solar cell element
JP2010173916A (en) * 2009-01-30 2010-08-12 Mitsubishi Materials Corp Method of manufacturing silicon carbide from silicon waste
JP5789077B2 (en) * 2009-03-06 2015-10-07 株式会社Tkx Fixed abrasive wire saw and manufacturing method thereof
JP5466455B2 (en) * 2009-08-13 2014-04-09 信越化学工業株式会社 Method for producing silicon carbide
JP2011079106A (en) * 2009-10-08 2011-04-21 Sumco Corp Method of cutting workpiece by fixed abrasive grain wire saw

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