JPH02199066A

JPH02199066A - 導電性炭化珪素焼結体及びその製造方法

Info

Publication number: JPH02199066A
Application number: JP1020573A
Authority: JP
Inventors: Kazumichi Kijima; 木島　弌倫; Hideki Arai; 英樹荒井; Yoichi Miyazawa; 宮沢　陽一; Mikiro Konishi; 幹郎小西; Ken Kato; 謙加藤
Original assignee: Sumitomo Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Cement Co Ltd
Priority date: 1989-01-30
Filing date: 1989-01-30
Publication date: 1990-08-07
Anticipated expiration: 2013-03-11
Also published as: JP2726694B2

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】「産業上の利用分野」本発明は、各種構造材料や精密金型部材、さらには電極
、抵抗体、発熱体などにも好適に用いられる炭化珪素焼
結体とその製造方法に関し、特に炭化珪素焼結体の本来
の特性が劣化することなく、電気比抵抗がＯ１ｌΩ・ｃ
ｍ以下の優れた特性を有する導電性炭化珪素焼結体とそ
の製造方法に関するものである。

「従来の技術」炭化珪素焼結体は常温及び高温で化学的に極めて安定な
もので、高温における機械的強度にも優れているため、
ガスタービン部品、自動車部品、熱交換器部品、バーナ
ーノズル等の構造材料として期待されている。またこの
ような炭化珪素焼結体は、表面平滑性、高熱伝導性、耐
摩耗性等も良好であることから、光ディスク、非球面レ
ンズ等の精密金型部材としても有望なものとされている
。

その他、半導体分野においても加熱処理の高温化に伴い
、耐熱性、耐クリープ性に優れた高純度の炭化珪素焼結
体がボートやプロセスチューブに利用されるようになっ
てきている。

ところで、炭化珪素は共有結合体の強い難焼結性物質で
あることから、高密度となるまで焼結して緻密化するに
は従来ホウ素、炭素、アルミニウム、ベリリュウム等の
元素や、これらの化合物の１種類あるいは２種類以上を
焼結助剤として炭化珪素粉末に数重量％添加する必要が
ある。したがって得られた炭化珪素焼結体は、焼結助剤
の種類やその量などにより、その電気比抵抗値が変化す
る可能性がある。例えばホウ素と炭素を添加したもので
は通常電気比抵抗が１０４〜１０ＳΩ・ｃｍ程度となり
、またアルミニウム化合物を添加したものでは１０〜１
０２Ω・ｃｍ程度になると報告されており、共に電気比
抵抗値が比較的高いものとなる。

このような炭化珪素の性質についてさらに詳述すると、
炭化珪素の結晶には多種類のポリタイプがあり、大別す
るとα型とβ型に分類されるが、いずれも半導体の性質
を示すものである。このような炭化珪素の結晶は、その
半導体性が不純物の種類や量によってｎ型にもｐ型にも
なり、その電気比抵抗値としては以下に述べるような種
々の報告がなされている。例えば、Ｂ　ｕｓｃｈによる
とα型のものは常温でｔｏ−’　〜ｔｏ−’Ω’ａｍを
示し、Ｎｅ１ｓｏｎによるとβ型は常温で１Ｏ−１〜１
０’Ω・ｃｍを示すと報告されている。

また、単結晶の電気比抵抗値は、一般に単結晶中の不純
物島度、例えば硼素や窒素等の濃度が高い程小さ（なる
傾向にあり、これは不純物がキャリヤーとして働いてい
るためと考えられている。

したがって、ある条件下で合成された単結晶炭化珪素で
あれば電気比抵抗値がｉΩ・ｃｍ以下のものが得られる
可能性もあるが、従来の技術では大型の炭化珪素単結晶
を製造することが困難であり、また、小型のものであっ
てもコストが高くなるという問題がある。このような技
術的あるいは経済的な問題により、電気抵抗値の小さい
炭化珪素を得るには現在のところ単結晶の集合体である
焼結体を製造するのが有効であるとされているが、焼結
体中には粒界が存在していることから、ここに不純物が
存在すると電気比抵抗値が大きくなってしまうという新
たな問題がある。すなわち、炭化珪素は難焼結性である
ため高密度焼結体を得るためには上述したごとく焼結助
剤を必要とするが、焼結助剤を添加した場合焼結助剤が
不純物として粒界に残るか、あるいは炭化珪素粒内に固
溶してしまう。そして、粒界に残った燃焼助剤は不純物
として挙動するため、単結晶の電気比抵抗、値より高い
値になる可能性が太き（なる。

そこで、従来導電性炭化珪素焼結体を得るため種々の開
発が行われており、特に炭化珪素焼結体（こ導電性を賦
与するための方法としては大別すると以下に示す方法が
知られている。

（イ）　１種類以上の導電性物質を炭化珪素に添加し、
焼結体中にて導電性物質を連続的に接触させる方法、（ロ）　１種類以上の導電性物質あるいは化合物を炭化
珪素に添加し、導電性物質同士や化合物同士を反応させ
るか、あるいは炭化珪素と上記導電性物質あるいは化合
物を反応させることにより、導電性の化合物あるいは複
合相を炭化珪素粒界に形成する方法、（ハ）導電性の繊維を炭化珪素に添加する方法、等があ
る。

添加される化合物としては、（イ）の例として特開昭５
８−２０９０８４号でＴｉＣ，ＺｒＣ，Ｍ。

Ｂ　ｔ、ＺｒＢ　！、ＭＯＳ　ｉｔ、Ｔａｓ　ｉｔ、Ｚ
ｒｓ　ｉｔ、Ｔ　ｉＮ　、Ｚｒ−Ｎの使用が開示されて
いる。また、（ロ）の例としては、特開昭５７−２２１
７３号で０．５から３０重量％のＡ１２！０３およびＴ
　ｉ　Ｏｔの両化合物の添加が開示され、特開昭５７−
１９６７７０号で０．５〜３０容量％のＩＶａ、Ｖａ、
ＶＩａ族元素の炭化物、窒化物、硼化物、酸化物及びこ
れらの化合物ならびにＡＱ４Ｃ１から選ばれた１種類以
上を添加することが開示され、さらに特開昭６０−１９
５０５７号でアルミニウム及びアルミニウム化合物のう
ちの少なくとも１種類の１−１０重量％と、１〜１５重
量％の希土類元素化合物、及び、８重量％以下のシリコ
ン化合物の添加が開示されている。

また、（ハ）の例としては、特開昭６１−３６１６２号
でＴｉＣあるいはＺ　ｒ　Ｂ　＊からなる導電性繊維を
使用することが開示されている。

「発明が解決しようとする課題」しかしながら、上記の導電性炭化珪素焼結体の製造方法
においては以下に述べるような課題がある。

上記（イ）、（ロ）、（ハ）の方法で共通しているのは
、導電性物質あるいは化合物を１種類以上添加すること
であるが、これらの物質は炭化珪素と異種物質であるた
め、これらの物質を焼結体中に均質に分散させることは
非常に困難である。まｔニ、これらの物質を添加すると
、炭化珪素が本来有している特性、例えば、高硬度、高
耐蝕性、高温での機械的特性、高熱伝導性、高表面平滑
性等のいずれかが劣化してしまうという大きな問題があ
る。さらに、これらの方法では上記の炭化珪素焼結体特
性を満足し、さらに、電気比抵抗°値の小さい導電性炭
化珪素焼結体を得ることは不可能である。

本発明は、このような技術背景に鑑みてなされたもので
、その目的とするところは、焼結助剤を添加することな
く、したがって焼結体の粒界に不純物が入り込むことな
く高純度で構造欠陥の少ない高密度炭化珪素焼結体を得
、これにより炭化珪素本来の特性が損なわれることなく
、電気比抵抗値が０．ｌΩ・ｃｍ以下と優れた導電性を
示す導電性炭化珪素焼結体を提供することにある。

［課題を解決するための手段」本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた
結果、平均粒子径が０．１〜ＩＯμ曙の第１の炭化珪素
粉末と、非酸化性雰囲気のプラズマ中にシラン化合物ま
たはハロゲン化珪素と炭化水素とからなる原料ガスを導
入し、反応系の圧力を１気圧未満から０　、１　ｔｏｒ
ｒの範囲で制御しつつ気相反応させることによって合成
された平均粒子径が０．１μｍ以下の第２の炭化珪素粉
末と、これらの炭化珪素粉末中に含有される二酸化珪素
等の酸化物を還元するに必要な炭素粉末とを混合し、焼
結工程の初期に還元処理した後、加熱し焼結することに
より、炭化珪素が本来有している高硬度、高耐蝕性、高
強度、高熱伝導性、高表面平滑性等の特性を損なうこと
なく、電気比抵抗値が０，１Ω・ＣＩＩ＋以下と小さい
、しかも放電加工が可能な導電性炭化珪素焼結体が得ら
れることを究明し、上記課題を解決した。

以下、本発明をその製造方法に基づいて詳しく説明する
。

まず、平均粒子径が０，１〜１０μ論の第１・の炭化珪
素粉末と、平均粒子径が０．１μｍ以下の第２の炭化珪
素粉末と、炭素とを用意し、これらを適宜配合して混合
する。ここで第１の炭化珪素粉末としては、一般に使用
されるものでよく、例えば以下に述べる方法などによっ
て製造されたものを用いることができる。

（Ａ）黒鉛と珪素を１１５０℃以上で反応させる方法。

（Ｂ）黒鉛と二酸化珪素を１４７５℃以上で反応させる
方法。

（Ｃ）珪砂、コークス、のこくず、塩を電気炉中にて２
２００〜２５００℃で反応させる方法。

また、このようにして製造されて用いられる炭化珪素の
結晶相としては、非晶質、α型、もしくはβ型であるか
、あるいはこれらの混合相であってもよい。さらに、そ
の平均粒子径としては、０．１〜１０μｍ、好ましくは
０．１〜ｌμ−とされる。これは、粒子径が大きいと表
面応力が小さくなり焼結駆動力が減少して高密度焼結体
が得られにくくなるからである。

また、第２の炭化珪素粉末としては、プラズマＣＶＤ法
により製造されたものとされ、具体的には非酸化性雰囲
気のプラズマ中にシラン化合物またはハロゲン化珪素と
炭化水素の原料ガスを導入し、反応系の圧力を１気圧未
満〜０　、１　ｔｏｒｒの範囲で制御しつつ気相反応さ
せることによって得られたものを使用する。例えば、四
塩化珪素とエチレンとからなる原料ガスを高周波により
励起されたアルゴンプラズマ中に導いて合成すると、平
均粒子径が０．０１〜０．０３μ−程度のアイペクト比
の小さい非晶質超微粉末が得られる。また、原料ガスと
してモノシランとエチレンとからなるものを用いて同様
に合成すると、平均粒子径が０゜００５〜０．０３μｍ
程度のアイペクト比の小さいβ型超微粉末が得られ、合
成条件によってはα型とβ型の混合相が得られる。この
ようにして得られた超微粉末では、焼結性が非常に優れ
ているため、上記第１の炭化珪素粉末と混合するのみで
焼結助剤を添加することなく高密度焼結体を得ることが
できるものとなる。

また炭化珪素は、一般に合成工程中や保存中にその粒子
表面が酸化されて二酸化珪素等の酸化物が形成されてい
ることが多く、その場合には焼結性が阻害されさらには
電気比抵抗値が増加するといった問題を生ずる。したが
って、このような炭化珪素粉末中に存在する酸化物を還
元するため、上記炭化珪素粉末中に炭素を添加し、焼結
工程の初期に還元処理を行うことが高密度焼結体とする
などの目的を達成するうえで有効である。このような理
由により炭素を上記炭化珪素粉末中に添加するが、炭素
の添加量としては、上記第１および第２の炭化珪素粉末
中に含有された酸化物の還元に必要な化学当量相当とさ
れる。

炭素源としては、カーボンブラック、コロイド炭素、あ
るいは残炭率の高い有機炭化水素化合物の熱分解炭素が
用いられる。上記有機炭化水素としては、フェノール樹
脂、ポリフェニレン樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂、エポキシ樹脂、フルフラール樹脂、アミノ系
樹脂等が使用可能である。また、第２の炭化珪素粉末を
プラズマＣＶＤ法により気相合成する際、その合成条件
により超微粉末（第２の炭化珪素粉末）中に炭素を含有
させることが可能である。そしてこの場合、含有される
炭素はその平均粒子径が０．００５〜０．０３μｍと小
さいものになり、かつ反応性に富むことから、高焼結性
、高導電性等の効果を得る上で特に有効なものとなる。

この炭素の結晶相は非晶質である場合が多いが、合成条
件によっては結晶質になる場合らある。

第１の炭化珪素粉末への第２の炭化珪素粉末の配合量は
、０．５〜５０重量％の範囲とするのが好適とされる。

すなわち、第２の炭化珪素粉末の配合量を０，５重量％
未満とすると、この炭化珪素粉末を混合した効果が十分
発揮されず、また５０重重％以上とすると、第２の炭化
珪素粉末がプラズマＣＶＤ法により気相合成することか
らコストが高く、よって得られた製品が高価となり、ま
た焼結密度を上げるための効果もこれ以上ではほぼ横這
いに達するからである。そして、特に焼結体を３．００
ｇ／ａｓ’以上の高密度のものとするためには、超微粉
末、すなわち第２の炭化珪素粉末の混合量を３重量％以
上にすることが望ましい。

次に、得られた混合物を還元処理する。ここでの還元処
理は、酸化物が二酸化珪素の場合に以下に示す（Ａ）と
（Ｂ）の反応によって進められる。

（Ａ）ＳｉＯｔ＋２ｃｍＳｉ＋２ＧＯ（Ｂ）Ｓｉｎ、＋Ｃ→Ｓ　ｉＯ＋　ＣＯこれらの反応を
促進させるためには、添加する炭素量を化学当量より多
少多くすることが望ましい。また、こ１れらの反応は、
炭化珪素の焼結収縮が始まる温度以下で行う必要がある
ことから、反応温度を１８００℃以下とするのが望まし
い。さらに、還元処理の雰囲気は真空雰囲気が望ましく
、高真空であるほどその効果が大きい。なお、（Ａ）と
（Ｂ）の反応が進むとＳｉとＳｉＯが生じるが、これら
の物質は添加された炭素の余剰分によって以下に示す（
Ｃ）と（Ｄ）の反応を行わせることにより、ＳｉＣにす
るのが望ましい。なぜなら、Ｓ　ｉ　９　Ｓ　ｉ　Ｏは
炭化珪素の焼結初期において炭化珪素の焼結を促進する
効果があるが、炭化珪素超微粉末（第２の炭化珪素粉末
）を異常粒子に成長させる恐れがあるためである。

（Ｃ）Ｓｉ＋ｃ　→５ｉＣ（Ｄ）Ｓｊｏ＋２ｃｍ４ｓｉｃ＋ｃ。

その後、上記の還元処理した混合物を加熱しさらに焼結
して導電性炭化珪素焼結体を得る。ここで加熱温度とし
て、１８００℃から２４００℃とするのが好ましい。ま
た焼結方法としては、常圧焼結、ホットプレス焼結、あ
るいは熱間静水圧焼結（ＨＩＰ）等の従来の方法で行う
ことが可能であるが、より高密度で導電性に優れた炭化
珪素焼結を得るためにはホットプレス等の加圧焼結法を
使用することが望ましく、特に焼結雰囲気を真空雰囲気
、不活性雰囲気もしくは還元ガス雰囲気とするのが好ま
しい。

なお、炭素を加えるにあたり、その添加量を多大にして
余剰分が多くなり過ぎると、得られる炭化珪素焼結体の
特性に悪影響がでる。第１図は上述した本発明の方法に
より製造した導電性炭化珪素焼結体中のフリー炭素量と
電気比抵抗値の関係を示した図である。ここで、導電性
炭化珪素焼結体は、後述する実施例！で使用した炭化珪
素粉末（第１の炭化珪素粉末）と非晶質超微粉末（第２
の炭化珪素粉末）５重量％と、さらに添加量を変化させ
た炭素（ボラック型フェノール樹脂）とを混合すること
により、焼結体中のフリー炭素量を変化させて作製され
たものである。第１図より、フリー炭素量の増加に伴っ
て電気比抵抗値が増加することが分かる。

また、本発明によって得られた導電性炭化珪素は、従来
の炭化珪素焼結体より耐蝕性に優れ、常温及び高温（１
５００℃〕における３点曲げ強度が各々６８　ｋｇ／　
Ｉａｔｓ”、　８５　ｋｇ／　ａｍ’と高く、ビッカー
ス硬度も２５００以上と高い値が得られることから、炭
化珪素が本来有している高硬度、高熱電動性、高耐蝕性
、高強度、高表面平滑性等の特性を満足するものとなり
、種々の分野での利用が期待できるものとなる。

さらに、この導電性炭化珪素はグレインサイズが２〜３
μｍと小さく均一な微細組織を有し、熱伝導率も１７０
Ｗ／ｍ−に以上と高いことから、従来にない良好な放電
加工性が得られた。例えばワイヤー放電加工や型彫放電
加工においては、放電加工速度が１７０　ｔａｖａ’／
　ｓｉｒ＋であり、表面粗さ（Ｒｗａｘ、）が２．３μ
霧程度であった。また、この放電加工面に仕上げ放電加
工を行うと、その仕上げ放電面の表面粗さ（Ｒｍａｘ、
）が１μｍ以下となり、非常に良好な加工面となった。

したがって、球面加工や三次元加工を自由に行うことが
できることから、任意の複雑形状部品を高精度で得るこ
とができるという効果を奏する。

「作用」本発明によれば、平均粒子径が０．１〜１０μｌの第１
の炭化珪素粉末と、非酸化性雰囲気のプラズマ中にシラ
ン化合物またはハロゲン化珪素と炭化水素とからなる原
料ガスを導入し、反応系の圧力を１気圧未満から０　、
１　ｔｏｒｒの範囲で制御しつつ気相反応させることに
よって合成された平均粒子径が０．１μ−以下の第２の
炭化珪素粉末と、これらの炭化珪素粉末中に含有される
二酸化珪素等の酸化物を還元するに必要な炭素とを混合
し、還元処理した後、加熱し焼結することによって導電
性炭化珪素焼結体を得るものであるから、焼結助剤を添
加することなく高密度焼結体が得られ、よって粒界に不
純物の少ない微細で均一な組織が得られ、これにより炭
化珪素が本来有しｔいる特性を損なうことなく高導電性
の炭化珪素焼結体が得られる。さらに、得られた炭化珪
素焼結体は高熱伝導性、高強度のものであるから、良好
な放電加工性も得られる。

「実施例」以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。

（実施例１）平均粒子径０．３３μｍ、比表面積１２ａ＋”／ｇであ
り二酸化珪素０．８５重量％を不純物として含むβ型炭
化珪素粉末（第１の炭化珪素粉末）に、四塩化珪素とエ
チレンとを原料としてプラズマＣｖＤ法により気相合成
して得た平均粒子粒０．０２μ蹟、比表面積１５０ｍ”
／ｇであり二酸化珪素２．５重量％を不純物として含む
非晶質炭化珪素超微粉末（第２の炭化珪素粉末）を５〜
１０重量％添加し、さらにノボラック型のフェノール樹
脂をその熱分解残留炭素量が０．３〜３重量％となるよ
うに添加し、これをメタノール中にて分散せしめ、さら
に遊星ミルで１２時間混合した。

次に、乾燥器にてメタノールを蒸発し、混合物を粉砕し
た後、直径４０■の黒鉛モールドに充填し、この黒鉛モ
ールドをホットプレス装置に装着した。

次いで、真空中で１５００℃まで加熱して脱脂及び還元
処理を行い、その後アルゴン雰囲気下で押圧力４００　
ｋｇ／　ｃＩ＋＋１、焼結温度２１５０℃の条件で４５
分間焼結した。

得られた炭化珪素焼結体の焼結体密度、常温における３
点曲げ強度、電気比抵抗値をそれぞれ調べ、その結果を
第１表に示す。

第１表に示した結果より、この実施例の炭化珪素焼結体
では非晶質炭化珪素超微粉末の添加量が５重量％以上、
熱分解炭素量が１〜２重量％で電気比抵抗値が０．０２
Ω・ｃｌ以下となり、高い導電性を有していることが確
認された。また、実験Ｎｏ、３で得られた導電性炭化珪
素焼結体は、そのグレインサイズが２〜３μ鍋でありか
つ組織も均一であり、１５００℃における３点曲げ度が
８０ｋｇ／ｎｍ’、熱伝導率が１９０Ｗ／−・Ｋと優れ
た焼結体特性を示した。

（実施例２）実施例１と同一の炭化珪素粉末（第１の炭化珪素粉末）
に、モノシランとエチレンとを原料としてプラズマＣＶ
Ｄ法により気相合成した平均粒子径０．０１７μｍ１比
表面積１４５ｍ”／ｇであり二酸化珪素１．５５重量％
を不純物として含むβ型炭化珪素超微粉末（第２の炭化
珪素粉末）を５重量％添加し、さらにノボラック型のフ
ェノール樹脂をその熱分解残留炭素量が１〜３重量％と
なるように添加し、実施例１と同一の条件で還元処理し
た後、焼結して炭化珪素焼結体を製造した。

この結果より、炭化珪素超微粉末の結晶形がβ型のもの
であっても、本発明の効果が十分得られることが確認さ
れた。特に、Ｎｏ、７の炭化珪素焼結体では電気比抵抗
値が０．００７Ω・ｃＩｌｌを示し、優れた導電特性を
有していることが確認された。

（実施例３）平均粒子径０．７０μｓ＋、比表面積１５ｍ’／ｇであ
り二酸化珪素０．７重量％を不純物として含むα型炭化
珪素粉末に、第２の炭化珪素粉末として実施例１で使用
した非晶質炭化珪素超微粉末と実施例２で使用したβ型
炭化珪素超微粉末とをそれぞれ別に１０重量％ずっ配合
し、さらにノボラック型のフェノール樹脂をその熱分解
残留炭素量が２重量％となるように添加し、実施例１と
同一の条件で還元処理した後、焼結して炭化珪素焼結体
を製造した。

この結果より、第１の炭化珪素粉末としてα型炭化珪素
粉末を使用しても、本発明す効果が得られることが確認
された。

（実施例４）実施例１で用いた第１の炭化珪素粉末と同一の炭化珪素
粉末を用意し、また第２の炭化珪素粉末を以下の方法に
よってフリー炭素を含有するよう作製して用意した。

四塩化珪素とエチレンとを原料とし、これらのモル比を
変化させてＣ／　Ｓ　ｉのモル比が１．２以上となる条
件下でプラズマＣＶＤ法により気相合成し、平均粒子径
０．０１９μｍ、比表面積１５５＋ｅ”７ｇであり二酸
化珪素１０００重量％を不純物として含み、そしてフリ
ー炭素量を５．２５重量％含有する非晶質炭化珪素超微
粉末（第２の炭化珪素粉末）を得た。

次に、上記第１の炭化珪素粉末にフリー炭素を含有する
第２の炭化珪素粉末を１０．５重量％添加し、混合して
実施例１と同一の方法で還元処理し、その後焼結して炭
化珪素焼結体を製造した。

この結果より、炭化珪素粉末中に含有された酸化物を還
元するための炭素源として、プラズマＣＶＤ法によって
気相合成した炭化珪素超微粉末中の余剰炭素を利用する
と、本発明の効果がさらに高まることが確認された。

（比較例１）実施例１で使用したβ型炭化珪素粉末を用い、これに平
均粒子径０．５μｍの硼素０．３重量％を添加し、さら
にノボラック型のフェノール樹脂をその熱分解残留炭素
量が３重量％となるように添加し、実施例１と同一の条
件で炭化珪素焼結体を製造した。

得られた焼結体を調べたところ、グレインサイズは４〜
５μｍであり、熱伝導率ぼ８０Ｗ／ｍ−にであった。ま
た、電気比抵抗は第１表に示すように２Ｘ１０’Ω・ｃ
＋ａとなり、実施例の導電性炭化珪素焼結体に比較して
はるかに高い値であった。

（比較例２）実施例３で使用したα型炭化珪素粉末（第１の炭化珪素
粉末）に、平均粒子径０，５μ−の硼素を０．３重量％
添加し、さらにノボラック型フェノール樹脂をその熱分
解残留炭素が３重量％となるように添加し、実施例１と
同一の条件で還元処理した後、焼結して炭化珪素焼結体
を製造した。

得られた焼結体を調べたところ、グレインサイズは５〜
６μｍであり、熱伝導率は７５Ｗ／ｓ・Ｋであった。ま
た、電気比抵抗値は第１表に示すように５Ｘ１０’Ω・
ａｍとなり、実施例の導電性炭化珪素焼結体に比較して
はるかに高い値であった。

（比較例３）実施例１で使用したβ型炭化珪素粉末（第１の炭化珪素
粉末）と非晶質炭化珪素超微粉末（第２の炭化珪素粉末
）とを混合し、実施例１と同一の条件で焼結して炭化珪
素焼結体を製造した。

得られた焼結体の電気比抵抗値を調べたところ、第１表
に示すように０．０５４９・Ｃ倫となり、実施例１のも
のに比較して高いものとなった。

（比較例４）実施例２で使用したβ型炭化珪素粉末（第１の炭化珪素
粉末）とβ型炭化珪素超微粉末（第２の炭化珪素粉末）
とを混合し、実施例２と同一の条件で焼結して炭化珪素
焼結体を製造した。

得られた焼結体の電気比抵抗値を調べたところ、第１表
に示すように０．０４３９・ＣＩとなり、実施例２のも
のに比較して高いものとなった。

（比較例５）実施例３で使用したα型炭化珪素粉末（第１の炭化珪素
粉末）と非晶質炭化珪素超微粉末（第２の炭化珪素粉末
）とを混合し、実施例１と同一の条件で焼結して炭化珪
素焼結体を製造した。

得られた焼結体の電気比抵抗値を調べたところ、第１表
に示すように０，８５Ω・ＣＩｌとなり、実施例３のも
のに比較してかなり高いものとなった。

（試験例）実施例１で得られた実験Ｎ０１３の導電性炭化珪素焼結
体（直径４０ｍｍＸ厚さ３０ｓ＠）を、トランジスタパ
ルス回路方式の放電加工機によってワイヤー放電加工の
テストを行った。放電用ワイヤーには外径が２１１１１
の黄銅のワイヤーを用い、試験条件としては加工電圧を
５０Ｖ、パルス幅を１．２μｓｅｃ、休止時間を２０μ
Ｓｅｅとした。

このようにしてワイヤー放電加工を行ったところ、安定
した放電加工ができた。また、このときの放電加工速度
は１７０■″／＋ｓｉｎであり、放電加工面の表面粗さ
はＲｍａｘ、２．３μｍ程度であることから、放電加工
性が良好であることが確認された。

さらに、上記放電面に仕上げ放電加工を施したところ、
表面粗さがＲｓａｘ、０．７μｍ以下となり非常に良好
な平滑面を得ることができた。またこの放電加工面を走
査型電子顕微鏡により観察したところ、クラック等の欠
陥が全く見られなかった。

「発明の効果」以上説明したように本発明の導電性炭化珪素焼結体は、
平均粒子径が０，１〜ＩＯμ鴨の第１の炭化珪素粉末と
、非酸化性雰囲気のプラズマ中にシラン化合物またはハ
ロゲン化珪素と炭化水素とからなる原料ガスを導入し、
反応系の圧力を１気圧未満から０　、１　ｔｏｒｒの範
囲で制御しつつ気相反応させることによって合成された
平均粒子径が０゜１μｍ以下の第２の炭化珪素粉末と、
これらの炭化珪素粉末中に含有される二酸化珪素等の酸
化物を還元するに必要な炭素とを混合し、還元処理した
後、加熱し焼結することによって得られた電気比抵抗値
が０，１Ω・Ｃｌ１１以下のものであるから、焼結助剤
を添加することなく高密度焼結体となり、よって粒界に
不純物の少ない微細で均一な組織を有するものとなるこ
とから、炭化珪素焼結体が本来有している高硬度、高熱
伝導性、高強度、高表面平滑性、高耐蝕性等の特性を損
なうことな高導電性を有した炭化珪素焼結体となる。し
たがって、従来の構造用セラミックスとしての利用ばか
りでなく、抵抗体、発熱体、電極等にも用いることがで
きるなど応用範囲が非常に広いものとなる。また、この
導電性炭化珪素焼結体は優れた放電加工性を有している
ので、これを用いることにより三次元複雑形状部品など
をも十分精度良く製造することができ、したがって材料
としての自由度が高く、多くの分野での利用が期待でき
、これにより産業上多大の効果を奏するものとな之。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の導電性炭化珪素焼結体中のフリー炭
素量と焼結体の電気比抵抗値との関係を示すグラフであ
る。第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）平均粒子径が０．１〜１０μｍの第１の炭化珪素
粉末と、非酸化性雰囲気のプラズマ中にシラン化合物ま
たはハロゲン化珪素と炭化水素とからなる原料ガスを導
入し、反応系の圧力を１気圧未満から０．１ｔｏｒｒの
範囲で制御しつつ気相反応させることによって合成され
た平均粒子径が０．１μｍ以下の第２の炭化珪素粉末と
、これらの炭化珪素粉末中に含有される二酸化珪素等の
酸化物を還元するに必要な炭素とを混合し、還元処理し
た後、加熱し焼結することによって得られた電気比抵抗
値が０．１Ω・ｃｍ以下である導電性炭化珪素焼結体。
（２）平均粒子径が０．１〜１０μｍの第１の炭化珪素
粉末と、非酸化性雰囲気のプラズマ中にシラン化合物ま
たはハロゲン化珪素と炭化水素とからなる原料ガスを導
入し、反応系の圧力を１気圧未満から０．１ｔｏｒｒの
範囲で制御しつつ気相反応させることによって合成され
た平均粒子径が０．１μｍ以下の第２の炭化珪素粉末と
、これらの炭化珪素粉末中に含有される二酸化珪素等の
酸化物を還元するに必要な炭素とを混合し、還元処理し
た後、加熱し焼結して電気比抵抗値が０．１Ω・ｃｍ以
下の焼結体を得る導電性炭化珪素焼結体の製造方法。
（３）請求項１に記載した導電性炭化珪素焼結体におい
て、第２の炭化珪素粉末の配合量が０．５〜５０重量％
である導電性炭化珪素焼結体。
（４）請求項２に記載した導電性炭化珪素焼結体の製造
方法において、第２の炭化珪素粉末の配合量が０．５〜
５０重量％である導電性炭化珪素焼結体の製造方法。
（５）請求項１に記載した導電性炭化珪素焼結体におい
て、第２の炭化珪素粉末の結晶相が非晶質、α型、もし
くはβ型であるか、あるいは、それらの混合相である導
電性炭化珪素焼結体。
（６）請求項２に記載した導電性炭化珪素焼結体の製造
方法において、第２の炭化珪素粉末の結晶相が非晶質、
α型、もしくはβ型であるか、あるいは、それらの混合
相である導電性炭化珪素焼結体の製造方法。
（７）請求項１に記載した導電性炭化珪素焼結体におい
て、炭素がカーボンブラックまたはコロイド状炭素であ
るか、あるいは残炭率の高い有機炭化水素の熱分解炭素
である導電性炭化珪素焼結体。
（８）請求項２に記載した導電性炭化珪素焼結体の製造
方法において、炭素がカーボンブラックまたはコロイド
状炭素であるか、あるいは残炭率の高い有機炭化水素の
熱分解炭素である導電性炭化珪素焼結体の製造方法。
（９）請求項１に記載した導電性炭化珪素焼結体におい
て、炭素が第２の炭化珪素粉末中に含有される導電性炭
化珪素焼結体。
（１０）請求項２に記載した導電性炭化珪素焼結体の製
造方法において、炭素が第２の炭化珪素粉末中に含有さ
れる導電性炭化珪素焼結体の製造方法。
（１１）請求項２に記載した導電性炭化珪素焼結体の製
造方法において、還元処理の雰囲気が真空雰囲気である
導電性炭化珪素焼結体の製造方法。
（１２）請求項２に記載した導電性炭化珪素焼結体の製
造方法において、焼結雰囲気が、真空雰囲気、不活性雰
囲気、もしくは還元がス雰囲気であり、焼結温度が１８
００〜２４００℃である導電性炭化珪素焼結体の製造方
法。
（１３）請求項１に記載した導電性炭化珪素焼結体にお
いて、焼結密度が２．９０ｇ／ｃｍ＾３以上である導電
性炭化珪素焼結体。