JP6669469B2 - 炭化珪素粉末 - Google Patents
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Description
改良レイリー法においては、昇華用の坩堝にSiC粉末を原料として充填し、それを加熱して昇華・再析出させることでSiC単結晶を得る。原料に用いられるSiC粉末の軽装かさ密度は0.5〜2.0g/cm3程度である。軽装かさ密度が0.5g/cm3より小さい場合、坩堝内に充填できる原料の質量が小さくなり1回の昇華プロセスにおいて得られるSiC単結晶の絶対量が減少して、エネルギーコストが向上することがある。また、軽装かさ密度が2.0g/cm3より大きい場合、そのようなSiC粉末としては、粒径の異なるSiC粒子が細密に充填されているようなSiC粉末や、表面が平滑で充填されやすい粒子からなるSiC粉末が考えられる。前者は空隙が少ないため昇華ガスの再析出による粒子同士の焼結が起こりやすい傾向にあり、後者は比表面積が極めて小さくなるため昇華ガスが発生しにくい傾向にあり、昇華速度を向上させることができるとは必ずしも言えない。
改良レイリー法においては、耐熱温度の高い黒鉛坩堝にSiC粉末原料を充填し、坩堝を加熱してその熱を原料に伝えることで原料の加熱を行う。加熱の方法には、例えば、坩堝周囲に配置したヒータを加熱させて坩堝に熱を伝える方法や、黒鉛坩堝の周囲にコイルを配置して電流を流し、誘導加熱の原理で黒鉛坩堝を加熱する方法がある。
上記(1)及び(2)に示した通り、軽装かさ密度には好ましい範囲があり、また、熱伝導率は大きいほうが好ましい。これに対し、一般的に、SiC粉末の軽装かさ密度と熱伝導率との間には正の相関関係がある。これは、粉末の伝熱は、粉末間の熱の伝播が律速となるためバルク状の物体伝熱と比較して小さくなるが、軽装かさ密度が大きいほど粉末を充填した際の粒子同士の接触点が増え、粒子間の熱伝導が起こりやすくなるためである。
軽装かさ密度の測定は、JIS R9301−2−3に準じて行う。具体的には、100mLのメスシリンダーを用い、ここで測定用の試料を、粉末ロートを用いて流し入れる。この時、後述する体積が50〜60mLの範囲に収まるように流し入れる量を調整する。試料を入れた状態のメスシリンダーの質量からメスシリンダーのみの質量を引いた値を試料の質量とする。また、メスシリンダー内の試料が占めている体積の目盛りを読み取る。この時、メスシリンダー内の試料の高さにばらつきがある場合、軽く傾けて平らにする。体積を読みとる前には振動を与えないようにする。この時の質量を体積で割った値を軽装かさ密度とする。
熱伝導率の測定は、簡易線加熱法によって行う。簡易線加熱法は、試料の片側に一定量の熱を与え、その熱が試料の反対側に移動する速度から熱伝導率を測定する方法である。測定には、京都電子工業株式会社製の迅速熱伝導率計QTM−500を使用し、プローブには標準プローブ(PD−11)を用い、試料を測定するためのオプションである粉体測定用容器QTM−PA1及びポリイミドフィルムを併用する。
SiO2+3C → SiC+2CO (1)
無機珪酸質原料として非晶質シリカ粉末と、炭素質原料としてカーボンブラックとを、2軸ミキサーを用いて炭素と珪酸のモル比(C/SiO2)が3.0となるように混合して、SiC製造用原料を得た。得られたSiC製造用原料850kg、及び発熱体を、アチソン炉(アチソン炉の内寸:長さ2500mm、幅1000mm、高さ850mm)に収容した後、2500℃で12時間焼成を行った。その後、空冷を行い、結果として塊状のSiCを得た。
表1に示すように、各実施例・比較例において、試料A〜C及びA’〜C’を単独又は表1に示す混合比率で混合して用い、以下の操作を行った。ここで、混合比率は、質量基準の比率である。表1において、例えば、実施例1は試料Aを単独で用い、実施例2は試料Aと試料Bとを3:1の混合比率で混合したことを示す。
Claims (2)
- 熱伝導率(W/m・K)/軽装かさ密度(g/cm3)の比の値が0.16〜0.50であって、前記軽装かさ密度は0.6〜2.2g/cm 3 であることを特徴とする炭化珪素粉末。
- 請求項1に記載の炭化珪素粉末において、粒径が100〜2000μmである炭化珪素粉末。
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