JPH01179707A - 窒化珪素および炭素の複合物の製造方法 - Google Patents

窒化珪素および炭素の複合物の製造方法

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JPH01179707A
JPH01179707A JP63002683A JP268388A JPH01179707A JP H01179707 A JPH01179707 A JP H01179707A JP 63002683 A JP63002683 A JP 63002683A JP 268388 A JP268388 A JP 268388A JP H01179707 A JPH01179707 A JP H01179707A
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carbon
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silicon
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一ノ関 共一
Taketo Furuta
古田 丈人
Kengo Iwabuchi
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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、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、炭化珪素ウィスカもし
くは炭化珪素繊維中の炭化珪素を分解して窒化珪素およ
び炭素を生成せしめてなる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] 従来この種の窒化珪素Σよび炭素の複合物およびその製
造方法としては、窒化珪素繊維の表面に対し化学蒸着に
より炭素なコーチインクして複合化するもの以外、全く
提案されたものがなかった。
[解決すべき問題点] しかしながらこれでは、炭素のコーティングの厚さを調
節することが困難で大量生産に適しない欠点があり、ま
た窒化珪素および炭素の粉末状複合物あるいはウィスカ
複合物を全く製造できない欠点かあり、ひいては窒化珪
素粉末、窒化珪素ウィスカあるいは窒化珪素繊維を複合
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
てきない欠点かあった。
そこて本発明は、これらの欠点を解決するために、窒化
珪素および炭素の複合物3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、「窒化珪
素および炭素を同一の粉末粒子。
ウィスカもしくは繊維内に包有してなることを特徴とす
る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。
炭化珪素ウィスカもしくは炭化珪素繊維中の炭化珪素を
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] 本発明にかかる窒化珪素および炭素の複合物は、窒化珪
素および炭素を同一の粉末粒子、ウィスカもしくは繊維
内に包有してなるのて、窒化珪素粉末、窒化珪素ウィス
カもしくは窒化珪素繊維をそれぞれ炭素によって微細に
複合化する作用をなし、ひいては窒化珪素粉末、窒化珪
素ウィスカもしくは窒化珪素繊維の素材強化能力などの
特性をそれぞれ改善する作用をなす。
また本発明にかかる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、炭
化珪素ウィスカもしくは炭化珪素繊維中の炭化珪素を分
解工程で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、窒化珪素粉末、窒化珪素ウィスカもしく
は窒化珪素繊維をそれぞれ炭素によって直接に複合化す
る作用をなし、ひいては窒化珪素粉末、窒化珪素ウィス
カもしくは窒化珪素繊維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、炭化珪
素ウィスカ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窒化珪素および炭素の複合物の一実
施例について、その詳細を説明する。
本発明にかかる窒化珪素および炭素の複合物は、窒化珪
素SI3N4および炭素Cを同一の粉末粒子、ウィスカ
もしくは繊維内に包有している。換言すれば、本発明の
複合物は、窒化珪素粉末、窒化珪素ウィスカもしくは窒
化珪素繊維と、その窒化珪素粉末、窒化珪素ウィスカも
しくは窒化珪素繊維の内部に含まれた炭素Cとから形成
されている。
炭素Cは、本発明の窒化珪素および炭素の複合物の表面
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、本発明の窒化
珪素および炭素の複合物とセラミックスあるいは金属な
どとが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窒化珪素および炭素の複合物の製造
方法の一実施例について、その詳細を説明する。
純度が50重量%以」二である炭化珪素粉末、炭化珪素
ウィスカもしくは炭化珪素繊維を、それぞれ出発原料と
して準備する。炭化珪素粉末、炭化珪素ウィスカもしく
は炭化珪素繊維のサイズは、本発明の窒化珪素および炭
素の複合物のサイズに応し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、炭化珪素ウィスカもし
くは炭化珪素繊維中の炭化珪素SiCを、分解工程によ
って全て分解することにより窒化珪素Si、N、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]200℃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 3S+C: + 2N2  → Sl:IN4 + :
lC炭化珪素粉末、炭化珪素ウィスカもしくは炭化珪素
繊維中の炭化珪素SiCを全て分解し、窒化珪素S1:
ilLおよび炭素Cを生成して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、炭化
珪素ウィスカもしくは炭化珪素繊維中の炭化珪素SiC
を、全て窒化珪素5iJ4および炭素Cに分解すること
かでき、ひいては窒化珪素粉末、窒化珪素ウィスカもし
くは窒化珪素繊維を炭素Cによってそれぞれ複合化した
窒化珪素および炭素の複合物を生成できる。
加えて本発明にかかる窒化珪素および炭素の複合物およ
びその製造方法の一実施例を、−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) 純度か95重量%以上てかつ平均粒径が0.9ルである
炭化珪素粉末中の炭化珪素SiGを、 100気圧以上
の窒素分圧を有する雰囲気中て、1700℃の温度に加
熱して熱間静水圧プレス処理を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、全て窒化珪素Si:+Lおよび炭素Cに
分解され、ひいては窒化珪素および炭素の粉末状複合物
が生成された。
窒化珪素および炭素の粉末状複合物は、表面か黒色を呈
していたが、大気中で0.5時間にわたり800℃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
白縁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粉末状複合物の組成を分
析したところ、大半の炭素Cか酸化され二酸化炭素CO
2として除去されており、炭素Cが0.5重量%に減少
していた。このとき大気中の酸素02は、窒化珪素およ
び炭素の粉末状複合物の内部に対して侵入しないことか
知られているのて、その表面の色彩の変化から炭素Cの
酸化はその表面て生しており、ひいては炭素Cかその表
面近傍にに存在していたものと判断てきた。
工丈施Aスよ 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
が1000気圧とされ、そのときの温度か1450℃と
されたことを除き、実施例1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と同
様に、炭化珪素粉末中の炭化珪素SiCが、全て窒化珪
素5IJ4および炭素Cに分解され、ひいては窒化珪素
および炭素の粉末状複合物が生成された。
(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177000とされ
、かつ時間か10時間とされたことを除き、実施例1が
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Si3N、および炭素Cに全く分解されなかった。
(比較例2および3) 熱間静水圧プレス処理の実行された雰囲気中の温度が1
250℃および1450℃とされ、かつ時間が4時間お
よび2時間とされたことを除き、それぞれ実施例1が反
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、殆ど窒
化珪素Si:+!Lおよび炭素Cに分解されなかった。
(比較例4および5) 熱間静水圧プレス処理の実行された雰囲気中の温度か1
200℃および1350℃とされ、かつ時間か4時間お
よび2時間とされたことを除き、それぞれ実施例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SiGは、実施例2とは異なり、殆ど窒
化珪素S!JLおよび炭素Cに分解されなかった。
(実施例3) 純度が95重量%以上でかつ平均外径および平均長さが
それぞれ0.5pLおよび20gである炭化珪素ウィス
カ中の炭化珪素SiCを、 100気圧以上の窒素置圧
を有する雰囲気中て、1700℃の温度に加熱して熱間
静水圧プレス処理を2時間にわたり実行した。
これにより炭化珪素ウィスカ中の炭化珪素SiCは、第
2表に示した如く、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ウィスカ複合物が生
成された。
窒化珪素および炭素のウィスカ複合物は、表面が黒色を
呈していたが、大気中で0.5時間にわたり800℃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
し白縁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ウィスカ複合物の組成を
分析したところ、大半の炭素Cが酸化され二酸化炭素C
02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02は、窒化珪素Σ
よび炭素のウィスカ複合物の内部に対して侵入しないこ
とが知られているのて、その表面の色彩の変化から炭素
Cの酸化はその表面て生しており、ひいては炭素Cがそ
の表面近傍にに存在していたものと判断てきた。
(実施例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1000気圧とされ、そのときの温度か1450℃と
されたことを除き、実施例3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3と同
様に、炭化珪素ウィスカ中の炭化珪素SiCが、全て窒
化珪素Si、N4および炭素Cに分解され、ひいては窒
化珪素および炭素のウィスカ複合物が生成された。
(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窒素分圧
か9気圧とされ、そのときの温度が1770℃とされ、
かつ時間か10時間とされたことを除き、実施例3か反
復された。
この時の結果は、第2表に示されているが、炭化珪素ウ
ィスカ中の炭化珪素SiCは、実施例3とは異なり、窒
化珪素SiJ<および炭素Cに全く分解されなかった。
(比較例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の温度が
1250℃および1450℃とされ、かつ時間か4時間
および2時間とされたことを除き、それぞれ実施例3か
反復された。
この時の結果は、第2表に示されているが、炭化珪素ウ
ィスカ中の炭化珪素SiCは、実施例3とは異なり、殆
ど窒化珪素Si:+N4および炭素Cに分解されなかっ
た。
(比較例9および10) 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
1350℃および1450℃とされ、かつ時間か4時間
および2時間とされたことを除き、それぞれ実施例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、炭化珪素ウ
ィスカ中の炭化珪素SiCは、実施例4とは異なり、殆
ど窒化珪素5iJ4および炭素Cに分解されなかった。
(実施例5) 純度か50重量%以上でかつ平均外径が15用てあって
切断により平均長さかIOc!1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、1700℃の温度に加熱して熱間静
水圧プレス処理を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3表
に示した如く、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繊維状複合物か生成され
た。
窒化珪素および炭素の繊維状複合物は、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℃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
白縁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繊維状複合物の組成を分
析したところ、大半の炭素Cか酸化され二酸化炭素C0
2として除去されており、炭素Cが0.5重量%に減少
していた。このとき大気中の酸素02は、窒化珪素およ
び炭素の繊維状複合物の内部に対して侵入しないことか
知られているのて、その表面の色彩の変化から炭素Cの
酸化はその表面で生じており、ひいては炭素Cがその表
面近傍にに存在していたものと判断てきた。
(実施例6) 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1000気圧にとされ、そのときの温度か1450℃
とされたことを除き、実施例5が反復された。
この時の結果は、第3表に示されており、実施例5と同
様に、炭化珪素繊維中の炭化珪素SiCが、全て窒化珪
素Si:+N、+および炭素Cに分解され、ひいては窒
化珪素および炭素の繊維状複合物か生成された。
(比較例11) 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177000とされ
、かつ時間が10時間とされたことを除き、それぞれ実
施例5が反復された。
この時の結果は、第3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5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12および13) 熱間静水圧プレス処理の実行された雰囲気中の温度か1
250℃および1450℃とされ、かつ時間が4時間お
よび2時間とされたことを除き、それぞれ実施例5か反
復された。
この時の結果は、第3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5とは異なり、殆ど窒
化珪素Si3N4および炭素Cに分解されなかった。
(比較例14および15) 熱間静水圧プレス処理の実行された雰囲気中の温度か1
200℃および1350℃とされ、かつ時間が4時間お
よび2詩間とされたことを除き、それぞれ実施例6が反
復された。
この時の結果は、第3表に示されているが、炭化珪素繊
維中の炭化珪素SiGは、実施例6とは異なり、殆ど窒
化珪素SiJ、+および炭素Cに分解されなかった。
(3)発明の効果 上述より明らかなように本発明にかかる窒化珪素および
炭素の複合物は、 窒化珪素および炭素を同一の粉末粒子。
ウィスカもしくは繊維内に包有し てなるので、 (i)窒化珪素粉末、窒化珪素ウィスカもしくは窒化珪
素繊維を炭素によって微細 に複合化てきる効果 を有し、ひいては (ii)窒化珪素粉末、窒化珪素ウィスカもしくは窒化
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渣力) 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。
炭化珪素ウィスカもしくは炭化珪素繊維中の炭化珪素を
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、炭化珪素ウィスカもしくは炭化
珪素繊維から直接に窒化珪素 および炭素の複合物を生成てきる効果 を有し、ひいては (i i)同時に大量の窒化珪素および炭素の複合物を
廉価に生成できる効果 を有し、併せて (iii)炭化珪素粉末、炭化珪素ウィスカもしくは炭
化珪素繊維のサイズを予め選択 することにより、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)窒化珪素および炭素を同一の粉末粒子、ウィスカ
    もしくは繊維内に包有してなることを特徴とする窒化珪
    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、炭化
    珪素ウィスカもしくは炭化珪素繊維中の炭化珪素を分解
    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窒化珪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)項記載の窒化珪素およ
    び炭素の複合物の製造方法。
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