JPH01179706A - 炭化珪素，窒化珪素および炭素の複合物およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、炭化珪素、窒化珪素および炭素の複合物およ
びその製造方法に関し、特に炭化珪素粉末もしくは炭化
珪素繊維中の炭化珪素を部分的に分解して窒化珪素およ
び炭素を生成せしめてなる炭化珪素、窒化珪素および炭
素の複合物およびその製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来この種の炭化珪素、窒化珪素および炭素の複合物お
よびその製造方法としては、全く提案されたものかなか
った。

［解決すべき問題点］ したかって従来は、炭化珪素、窒化珪素および炭素の粉
末状複合物およびａｍ状複合物を全く製造てきず、ひい
ては炭化珪素粉末もしくは炭化珪素繊維を窒化珪素およ
び炭素により複合化することによってその素材強化能力
などの特性を改善てきない欠点かあり、炭化珪素粉末も
しくは炭化珪素ｍ維の利用範囲を十分に拡張できない欠
点かあった。

そこて本発明は、これらの欠点を解決するために、炭化
珪素粉末もしくは炭化珪素繊維をその中に存在する炭化
珪素を部分的に分解して生成された窒化珪素および炭素
によって複合化してなる炭化珪素、窒化珪素および炭素
の複合物およびその製造方法を提供せんとするものであ
る。

（２）発明の構成 ［問題点の解決手段］ 本発明により提供される問題点の解決手段は、［炭化珪
素粉末もしくは炭化珪素繊維が、前記炭化珪素粉末もし
くは炭化珪素ｌａｍ中の炭化珪素を部分的に分解するこ
とにより生成された窒化珪素および炭素を同一の炭化珪
素粉末もしくは炭化珪素繊維の内部に包有してなること
を特徴とする炭化珪素、窒化珪素および炭素の複合物」 である。

本発明により提供される問題点の他の解決手段は、 ［純度か５０重量％以上である炭化珪素粉末もしくは炭
化珪素繊維中の炭化珪素を部分的に分解して窒化珪素お
よび炭素を生成する分解工程を包有してなること、を特
徴とする炭化珪素、窒化珪素および炭素の複合物の製造
方法」 である。

［作用］ 本発明にかかる炭化珪素、窒化珪素および炭素の複合物
は、炭化珪素粉末もしくは炭化珪素繊維中の炭化珪素を
部分的に分解することにより生成された窒化珪素および
炭素をその同一の炭化珪素粉末もしくは炭化珪素繊維の
内部に包有してなるので、炭化珪素粉末もしくは炭化珪
素繊維を窒化珪素および炭素によって微細に複合化する
作用をなし、ひいては炭化珪素粉末もしくは炭化珪素繊
維の素材強化能力などの特性を改善する作用をなす。

また本発明にかかる炭化珪素、窒化珪素および炭素の複
合物の製造方法は、純度が５０重量％以上である炭化珪
素粉末もしくは炭化珪素繊維中の炭化珪素を分解工程で
部分的に分解することにより窒化珪素および炭素を生成
してなるので、炭化珪素粉末もしくは炭化珪素繊維を窒
化珪素および炭素によって直接に複合化する作用をなし
、ひいては炭化珪素、窒化珪素および炭素の複合物を大
量かつ廉価に製造することを可能とする作用をなし、併
せて炭化珪素粉末もしくは炭化珪素繊維のサイズを予め
選択することによって炭化珪素、窒化珪素および炭素の
複合物のサイズを適宜に調節する作用をなす。

［実施例］ 次に本発明について、実施例を挙げ具体的に説明する。

まず本発明にかかる炭化珪素、窒化珪素および炭素の複
合物について、その詳細を説明する。

本発明にかかる炭化珪素、窒化珪素および炭素の複合物
は、炭化珪素粉末もしくは炭化珪素繊維中の炭化珪素Ｓ
ｉＣを部分的に分解することにより生成された窒化珪素
Ｓｉ：ＪＬおよび炭素Ｃをその同一の炭化珪素粉末もし
くは炭化珪素繊維の内部に包有している。換言すれば、
本発明の複合物は、炭化珪素粉末もしくは炭化珪素繊維
と、その炭化珪素粉末もしくは炭化珪素繊維中の炭化珪
素ＳｉＣの一部分を分解することにより生成されかつそ
の同一の炭化珪素粉末もしくは炭化珪素繊維の内部に含
まれておりその同一の炭化珪素粉末もしくは炭化珪素繊
維を強化する窒化珪素５ｉＪ４および炭素Ｃとから形成
されている。本発明の複合物における炭化珪素ＳｉＧと
窒化珪素Ｓｉ３Ｎ、と炭素Ｃとの存在比は、所望により
選択てきる。

炭素Ｃは、本発明の複合物の表面近傍に存在しており、
セラミックスあるいは金属などに対して強化剤として添
加分散されたとき、本発明の複合物とセラミックスある
いは金属などとか互いに反応することを抑制し、その破
壊靭性値を改善向上せしめる。

更に本発明にかかる炭化珪素、窒化珪素および炭素の複
合物の製造方法について、その詳細を説明する。

純度か５０重量％以上である炭化珪素粉末もしくは炭化
珪素繊維を、出発原料として準備する。炭化珪素粉末も
しくは炭化珪素繊維のサイズは、結果物たる本発明の複
合物のサイズに応じて所望により適宜選択すればよい。

出発原料としての炭化珪素粉末もしくは炭化珪素繊維中
の炭化珪素ＳｉＣを、分解工程によって部分的に分解す
ることにより窒化珪素Ｓｉ：＋８４および炭素Ｃを生成
せしめる。すなわち１００気圧以上の窒素分圧を有する
雰囲気中て１２００℃の温度以上に加熱して熱間静水圧
プレス処理を行なうことにより、次式の如く ３ＳｉＣ＋　　２Ｎ２　→　Ｓｉ、Ｎ、　　＋　　３Ｇ
炭化珪素粉末もしくは炭化珪素繊維中の炭化珪素ＳｉＣ
をその同一の炭化珪素粉末もしくは炭化珪素ｍ維内で部
分的に分解して窒化珪素Ｓｉ３Ｎ、および炭素Ｃを生成
せしめ、炭化珪素、窒化珪素および炭素の複合物を作成
する。

換言すれば、上述の分解工程を所定の時間だけ持続せし
めることにより、出発原料すなわち炭化珪素粉末もしく
は炭化珪素繊維中の炭化珪素ＳｉＣを、適宜の割合て窒
化珪素Ｓｉ３Ｎ、および炭素Ｃに分解することがてき、
ひいては炭化珪素粉末もしくは炭化珪素繊維を窒化珪素
Ｓｊ：ｄＬおよび炭素Ｃによって所望の比率で複合化で
きる。

次いて上述した本発明にかかる炭化珪素、窒化珪素およ
び炭素の複合物およびその製造方法を、−層良く理解す
るために、具体的な数値を挙げ詳細に説明する。

（実施例１および２） 純度が９５重量％以上てかつ平均粒径か０．９Ｊしてあ
る炭化珪素粉末中の炭化珪素ＳｉＣを、　１００気圧以
上の窒素分圧を有する雰囲気中で、それぞれ１２５０℃
および１４５０℃の温度に加熱して熱間静水圧プレス処
理を４時間および２時間にわたり実行した。

これにより炭化珪素粉末中の炭化珪素ＳｉＣは、第１表
に示した如く、部分的に窒化珪素ＳＩ：ｌＮ４および炭
素Ｃに分解され、それぞれ炭化珪素、窒化珪素および炭
素の複合物か生成された。

（実施例３および４） 熱間静水圧プレス処理の実行された雰囲気中の窒素分圧
かともに１０００気圧とされ、そのときの温度が１２０
０℃および１３５０℃とされたことを除き、それぞれ実
施例１および２が反復された。

この時の結果は、第１表に示されており、実施例１およ
び２と同様に、炭化珪素粉末中の炭化珪素ＳｉＣが、部
分的に窒化珪素ＳｉＪ＜および炭素Ｃに分解され、それ
ぞれ炭化珪素、窒化珪素および炭素の複合物か生成され
た。

（比較例１） 熱間静水圧プレス処理の実行された雰囲気中の窒素分圧
か９気圧とされ、そのときの温度か１７７００Ｃとされ
、かつ時間か１０時間とされたことを除き、実施例１か
反復された。

この時の結果は、第１表に示されているが、炭化珪素粉
末中の炭化珪素ＳｉＣは、実施例１とは異なり、窒化珪
素Ｓｉ、Ｎ４および炭素Ｃに全く分解されなかった。

（比較例２） 熱間静水圧プレス処理の実行された雰囲気中のの温度か
１７００℃とされたことを除き、実施例２か反復された
。

この時の結果は、第１表に示されているが、炭化珪素粉
末中の炭化珪素ＳｉＣは、実施例２とは異なり、全て窒
化珪素Ｓｉ、Ｎ４および炭素Ｃに分解され、窒化珪素お
よび炭素の複合物か生成された。

（比較例３） 熱間静水圧プレス処理の実行された雰囲気中のの温度が
１４５０℃とされたことを除き、実施例４か反復された
。

この時の結果は、第１表に示されているが、炭化珪素粉
末中の炭化珪素ＳｉＣは、実施例４とは異なり、全て窒
化珪素５ｉＪ４および炭素Ｃに分解され、窒化珪素およ
び炭素の複合物か生成された。

窒化珪素および炭素の複合物は、表面か黒色を呈してい
たが、大気中て０．５時間にわたり８００’Ｃの温度に
加熱することによって酸化したところ、白色ないし白緑
色を呈するようになった。

そののち窒化珪素および炭素の複合物の組成を分析した
ところ、大半の炭素Ｃか酸化され二酸化炭素Ｃ０２とし
て除去されており、炭素Ｃか０．５重量％に減少してい
た。このとき大気中の酸素ｏ２は、窒化珪素および炭素
の複合物の内部に対して侵入しないことか知られている
ので、その表面の色彩の変化から炭素Ｃの酸化はその表
面て主として生しており、ひいては炭素Ｃがその表面近
傍に存在していたものと判断てきた。

これにより実施例４さらには実施例１ないし３の場合に
も、炭素Ｃは、同様に炭化珪素、窒化珪素および炭素の
複合物の表面近傍に存在しているものと判断てきる。

（実施例５および６） 純度が５０重量％以上でかつ平均外径か１５ＪＪ、てあ
って切断により平均長さが１０ｃｍとされた炭化珪素繊
維（日本カーボン■社製の炭化珪素繊維「ニカロン」）
中の炭化珪素ＳｉＣを、　１００気圧以上の窒素分圧を
有する雰囲気中で、それぞれ１２５０℃および１４５０
℃の温度に加熱して熱間静水圧プレス処理を４時間およ
び２時間にわたり実行した。

これにより炭化珪素繊維中の炭化珪素ＳｉＣは、第２表
に示した如く、部分的に窒化珪素Ｓｉ：ｉＮ４および炭
素Ｃに分解され、それぞれ炭化珪素、窒化珪素および炭
素の複合物か生成された。

（実施例７および８） 熱間静水圧プレス処理の実行された雰囲気中の窒素分圧
かともに１０００気圧とされ、そのときの温度が１２０
０℃および１３５０℃とされたことを除き、それぞれ実
施例１および２が反復された。

この時の結果は、第２表に示されており、実施例１およ
び２と同様に、炭化珪素Ｓ雑巾の炭化珪素ＳｉＣが、部
分的に窒化珪素Ｓｌ：ｌＮ４および炭素Ｃに分解され、
それぞれ炭化珪素、窒化珪素および炭素の複合物が生成
された。

（比較例４） 熱間静水圧プレス処理の実行された雰囲気中の窒素分圧
か９気圧とされ、そのときの温度か１７７゜℃とされ、
かつ時間か１０時間とされたことを除き、実施例１か反
復された。

この時の結果は、第２表に示されているが、炭化珪素繊
維中の炭化珪素Ｓａｃは、実施例１とは異なり、窒化珪
素Ｓｉ３Ｎ、および炭素Ｃに全く分解されなかった。

（比較例５） 熱間静水圧プレス処理の実行された雰囲気中のの温度か
１７０００Ｃとされたことを除き、実施例２か反復され
た。

この時の結果は、第２表に示されているが、炭化珪素繊
維中の炭化珪素ＳｉＣは、実施例２とは異なり、全て窒
化珪素Ｓｉ３Ｎ４および炭素Ｃに分解され、窒化珪素お
よび炭素の複合物か生成された。

（比較例６） 熱間静水圧プレス処理の実行された雰囲気中のの温度か
１４５０℃とされたことを除き、実施例４か反復された
。

この時の結果は、第２表に示されているが、炭化珪素繊
維中の炭化珪素ＳｉＣは、実施例４とは異なり、全て窒
化珪素Ｓ！ＪＬおよび炭素Ｃに分解され、窒化珪素およ
び炭素の複合物が生成された。

（３）発明の効果 上述より明らかなように本発明にかかる炭化珪素、窒化
珪素および炭素の複合物は、 炭化珪素粉末もしくは炭化珪素繊維が、前記炭化珪素粉
末もしくは炭化珪素繊維中の炭化珪素を部分的に分解す
ることにより生成された窒化珪素および炭素を同一の炭
化珪素粉末もしくは炭化珪素繊維の内部に包有し てなるのて、 （］）炭化珪素粉末もしくは炭化珪素繊維を窒化珪素お
よび炭素によって微細に複 合化できる効果 を有し、ひいては （ｉｉ）炭化珪素粉末もしくは炭化珪素繊維の素材強化
能力など（たとえば破壊靭性 値の改善能力）の特性を一層改善てき る効果 を有する。

また本発明にかかる炭化珪素、窒化珪素および炭素の複
合物の製造方法は、 純度か５０重量％以上である炭化珪素粉末もしくは炭化
珪素繊維中の炭化珪素を部分的に分解して窒化珪素およ
び炭素を生成する分解工程 を包有してなるのて、 （ｉ）炭化珪素粉末もしくは炭化珪素繊維を窒化珪素お
よび炭素によって直接に複 合化てきる効果 を有し、ひいては （ｉｉ）同時に大量の炭化珪素粉末もしくは炭化珪素繊
維を窒化珪素および炭素に よって廉価に複合化てきる効果 を有し、併せて （ｉｉｉ）炭化珪素粉末もしくは炭化珪素繊維のサイズ
を予め選択することにより、炭 化珪素、窒化珪素および炭素の複合物 のサイズを適宜に調節できる効果 を有する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭化珪素粉末もしくは炭化珪素繊維が、前記炭化
   珪素粉末もしくは炭化珪素繊維中の炭化珪素を部分的に
   分解することにより生成された窒化珪素および炭素を同
   一の炭化珪素粉末もしくは炭化珪素繊維の内部に包有し
   てなることを特徴とする炭化珪素、窒化珪素および炭素
   の複合物。
2. （２）純度が５０重量％以上である炭化珪素粉末もしく
   は炭化珪素繊維中の炭化珪素を部分的に分解して窒化珪
   素および炭素を生成する分解工程を包有してなることを
   特徴とする炭化珪素、窒化窒素および炭素の複合物の製
   造方法。
3. （３）分解工程が、１００気圧以上の窒素分圧を有する
   雰囲気中で１２００℃以上の温度に加熱して熱間静水圧
   プレス処理を行なうことにより達成されてなることを特
   徴とする特許請求の範囲第（２）項記載の炭化珪素、窒
   化珪素および炭素の複合物の製造方法。