JPH024550B2 - - Google Patents
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- JPH024550B2 JPH024550B2 JP56189213A JP18921381A JPH024550B2 JP H024550 B2 JPH024550 B2 JP H024550B2 JP 56189213 A JP56189213 A JP 56189213A JP 18921381 A JP18921381 A JP 18921381A JP H024550 B2 JPH024550 B2 JP H024550B2
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Description
本発明は高強度炭化珪素質焼結体の製造法に関
するものである。 炭化珪素は従来より硬度が高く、耐摩耗性にす
ぐれ、熱膨脹率が小さく、また分解温度が高く、
耐酸化性が大きく、化学的に安定でかつ一般にか
なりの電気伝導性を有する有用なセラミツクス材
料として知られている。この炭化珪素の高密度焼
結体は上記の性質に加え、強度が高温まで大き
く、耐熱衝撃性にすぐれ、高温構造材料として有
望とされ、ガスタービン用をはじめとして種々の
用途にその応用が試みられている。 炭化珪素焼結体はホツトプレス焼結、常圧焼
結、反応焼結、再結晶、化学的蒸着などの方法に
よつて作製される。これらの方法のなかで工業的
に最も有利な方法は常圧焼結法と考えられる。常
圧焼結法によればセラミツクス材料の成形に一般
に用いられるプレス法、泥漿鋳込法、押出成形
法、射出成形法などの方法により成形することが
でき複雑形状品、大寸法品、肉厚品を最も容易
に、生産性良く製造することができる。しかもこ
の方法による製品には反応焼結、再結晶法による
製品に比べ高性能が期待できる。 しかし、炭化珪素は共有結合性の強い化合物で
あるため常圧焼結法の場合、ホツトプレス焼結法
の場合も同様であるが単独では焼結が困難であ
り、高密度の焼結体を得るためには何らかの焼結
助剤の添加が必要である。焼結助剤としてはホウ
素あるいはホウ素化合物またはアルミニウムある
いはアルミニウム化合物などが知られている。さ
らに、それらに炭素を添加することもある。 しかし、常圧焼結法の場合このような焼結助剤
を加えても通常の方法により良好な高性能高密度
焼結体を得ることは難しい。特に焼結時に、焼結
助剤を含む炭化珪素成形体が分解しやすく、この
ために成形体が充分に緻密化しないことが問題と
なる。この問題は、小さな試料成形体を作る場合
もそうであるが、複雑形状品、大寸法品、肉厚品
を均質な高密度品としてしかも生産性良く製造し
ようとする時、特に大きな問題となる。 本発明者らは、先にアルミニウム及び／又はア
ルミニウム化合物を含む炭化珪素質成形体を常圧
焼結で、高強度のものとして得ることに成功した
ばかりか、それを可能にするよりも好ましい方法
として、常圧焼結する際に成形体が分解し、緻密
化が抑制されることを防止する有効な方法も見い
出した。 本発明はこれらの方法をさらに改良することを
目的として種々研究された結果見い出されたもの
であり、それらの改良として最も有効なものであ
ることはいうまでもない。本発明に於ては、焼結
を常圧で行うばかりか、ホツトプレスで行つても
よいし、また焼結雰囲気を種々の非酸化性雰囲気
で行つても有効である。 本発明を以下最も有効な焼結方法として常圧下
でアルミニウムを成分として含む雰囲気下で行う
ことを中心として説明する。 本発明は、炭化珪素原料としてα晶及びβ晶の
２種類を必ず使用することであり、、かつこれら
の原料の焼結助剤としてアルミニウム及び又はア
ルミニウムを含む化合物を用いることを要旨とす
るものであるため、これらについて説明する。 まず、炭化珪素（SiC）原料は、純度としては
高純度のもの例えば98％以上のものが好ましいが
90〜98％程度のものも使用できる。粒度について
は超微粉の場合、平均粒径よりも比表面積で表わ
すことが適当であり、本発明の目的とする常温及
び1400℃での曲げ強度が少くとも25Kg／mm2以上好
ましくは35Kg／mm2以上の焼結体を得るには、比表
面積５m2／ｇ以上のものを使用することが必要で
あり、好ましくは10m2／ｇ以上のものがよい。 本発明では、この炭化珪素原料としてα晶
（型）とβ晶の２種類を所定の配合割合で混合使
用するものであつて、その割合は重量％（以下同
じ）で、αが５〜40％、βが95〜60％とすること
であり、特にはα10〜30％、β90〜70％とするこ
とである。 これは、これらの混合割合をはずれるとα単独
又はβ単独使用に比べて有効な効果がもたらされ
にくいからであり、所定の混合割合とすることに
より使用する焼結助剤との関係で、常圧焼結であ
つてもいずれか一方の結晶の単独使用に比べて高
い強度をもつ焼結体が得られることが分つた。 特に、高温強度については、単独使用により得
られるものより20％以上良くすることが比較的容
易であり、条件によつては50％以上の高強度のも
のも可能となる。また、常温強度については高温
強度の向上ほど顕著な効果まではないにしても10
〜20％程度の向上は容易に得られることが確めら
れている。 つぎに焼結助剤について説明すると、本発明で
使用するものは、アルミニウム又はアルミニウム
を含む化合物であり、この化合物としては、アル
ミナ、窒化アルミニウム、炭化アルミニウム、ア
ルミニウム炭化珪素、硼化アルミニウム、リン化
アルミニウムなどが使用できる。これらはまた酸
素を含まないアルミニウム、窒化アルミニウム、
炭化アルミニウム、アルミニウム炭化珪素、硼化
アルミニウム、リン化アルミニウムと酸素を含む
アルミナの２つに分類されるが、最も便利に使用
できるのはアルミナ（Al2O3）であり、以下
Al2O3として説明する。 即ち、酸化アルミニウム（Al2O3）はコランダ
ム（α―Al2O3）が便利に使用できるが、ガンマ
ー形など他の結晶形のものでもよい。また非酸化
性雰囲気下で加熱しても容易に酸化アルミニウム
となる水酸化アルミニウム、硫酸アルミニウムな
どのアルミナ源も使用でき、本発明で酸化アルミ
ニウムとは、これらの酸化アルミニウムを容易に
もたらす化合物も含むものである。酸化アルミニ
ウムは、純度98％以上で低ソーダのものが好まし
く、粒度は平均粒径が1μｍ以下のものがよく好
ましくは0.2μｍ以下である。 本発明でこの酸化アルミニウムの炭化珪素との
合量における配合割合はAl2O3としての重量％で
0.5〜35％である。これは0.5以下だと焼結時に緻
密化が十分進まず、高強度をもたらす高密度焼結
体が得られないなどのためであり、逆に35％以上
になると1900℃以下の低温で焼結しても緻密化す
る強度が低い。 また、35％以上配合して1900〜2300℃で焼結す
ると分解量が増大し、多孔化することや焼結体中
に必要としないAl2O3量が多く残存することにな
るなどのためである。 尚、Al2O3源の配合量として一般に望ましい範
囲はAl2O3に換算して２〜20wt％である。 本発明では、原料的には酸化アルミニウムのほ
かは残部が実質的に炭化珪素からなる混合物を調
整することが望ましく、またそれで十分目的のも
のが得られるのが１つの特徴でもあるが、勿論例
えば炭化珪素原料中に不可避的に不純物として含
まれる又は粉砕過程で混入する少量の他の成分が
含まれていても差し支えなく、酸化シリコンなど
の１部の成分では比較的多くは含まれても差支え
ないのもまた一面では利点である。成形方法とし
ては普通セラミツクスの成形に使用される方法が
すべて使用できる。即ち、プレス成形、泥漿鋳込
成形、射出成形、押出成形などが適当である。焼
成は、非酸化性雰囲気中無加圧にて1900〜2300℃
で行うことができる。非酸化性雰囲気としては窒
素、アルゴン、ヘリウム、一酸化炭素、水素など
が使用できるが中でもアルゴン、ヘリウムなど不
活性ガスを含む便利で好ましい。 また、後述するようにAl2O3を含むSiC成形体
をAl成分を含む雰囲気下で処理することが好ま
しく、さらにAlを含む雰囲気に加えて、炭素や
珪素を含む雰囲気をすることがより好ましいこと
が見い出された。 焼結温度はより好ましくは1950〜2100℃であ
る。温度が1900℃より低いと緻密化が充分進まず
高密度焼結体が得られず2300℃より高いと成形体
が分解し過ぎ多孔化し好ましくないからである。
尚、時間は通常１〜48時間必要でより好ましくは
２〜24時間である。これは時間が短か過ぎると緻
密化せず、また緻密化しても充分な強度が生ぜ
ず、長過ぎると分解し過ぎ多孔化し好ましくない
ことが多いからである。 ここで本発明における望ましい方法について説
明する。 即ち、Al2O3などのAl2O3源は焼結助剤として
加えられるのであるが、通常の方法では焼結過程
でこのAl2O3成分が急速に分解したり蒸発したり
し、成形体から成形体の緻密化に寄与する前に除
去されてしまうことがある。 このため、焼結体の緻密化が充分進まず、目的
とする高密度焼結体が得れないことがあることが
分つた。 この問題点を解決するために種々の試みを行つ
たところ、アルミナ源を含む化合物を配合した炭
化珪素質成形体をアルミニウムを成分として含む
雰囲気下で焼成するとよいことが分つた。すなわ
ちアルミニウム、アルミニウムを含む化合物の１
つ又は２つ以上を含む雰囲気のもとで焼成するこ
とにより、より高密度な焼結体を容易に得ること
ができた。この方法によれば成形体から緻密化が
進む前に除去されるアルミナの量は減少し、組
成、組織の安定した高密度焼結体を得ることがで
きる。 また、一方炭化珪素自体も炭化珪素成形体の焼
結温度では分解を開始する。すなわち炭化珪素は
大気圧下では溶融せず、2000℃以上になると昇華
し始め、さらに高温になると炭素と珪素リツチな
蒸気に分解する。本発明で目的とする炭化珪素質
高密度焼結体を得るのに必要な成形体の焼結温度
は1900〜2300℃であり、この高温度域では炭化珪
素は昇華、分解をはじめ、Si，Si2Cなどの気体を
発生する、そこで炭化珪素成形体をSi，Si2Cなど
の気体を含む雰囲気中で焼成すれば成形体の炭化
珪素の昇華、分解を抑えることができる。しかし
実際には炭化珪素の分解は単純ではない、すなわ
ち成形体中に含まれる焼結助剤としてのアルミ
ナ、あるいは炭化珪素粒表面のシリカ層あるいは
他の不純物あるいは雰囲気中に含まれる微量酸素
などとの相互反応が起こる。 そこで焼成中における成形体の分解を防止し、
より高密度の焼結体を得るためには成形体の分解
により発生する気体の平衡蒸気圧以上に雰囲気中
のそれらの気体の分圧を保持することが好ましい
ことが分つた。 アルミナなどを含む炭化珪素質成形体を焼結す
るとき、実際にどのような反応が起こり、どのよ
うな気体が発生するかを調べることは難しいが、
種々試験をした結果アルミナを含む炭化珪素質成
形体をアルミニウムと珪素および／又は炭素を含
む雰囲気のもとで焼成することが高密度でかつ均
一な組成、組織を有する焼結体を作る上でより好
ましいこともわかつた。 ここでAlを成分として含む雰囲気をつくる具
体的方法について説明する。 一般にはアルミニウム成分を含む気体を焼成物
中に導入あるいは封入すればよいのであり、アル
ミニウムを含むガスはAl，AlCl3，Al2O，AlOな
どとして導入できるものであり、通常の不活性ガ
ス雰囲気をもたらす窒素，アルゴン，ヘリウムな
どの不活性ガスにこれらの気体を混合して使用す
ることができる。 また別の方法としては、これら気体を焼結温度
において発生するような粉末あるいは成形体ある
いは焼結体を炭化珪素質成形体の周囲に配してお
く或は、これらの気体をもたらす成分を塗布して
おくことも有効な方法である。 このようにして得られた本発明による焼結体の
組織について説明すると、微細な柱状又は板状の
βSiC結晶を主体として若干の等軸状のαSiC結晶
が残つていることが多く、これらの結晶の絡み合
いから本質的になつており、第１相であるSiCか
らなる粒界には第２相として残ることがあるとき
ガラス相（主としてAl2O3からもたらされる）が
非常に少なくなつていることが認められ、このこ
とは炭化珪素原料α，βいずれか単独の使用の場
合より顕著になることが分つた。本発明による効
果が何故にもたらされるか定かでないが、この辺
の違いが影響を与えているのかもしれない。 本発明は、このように、アルミニウム及び／又
はアルミニウムを含む化合物を焼結助剤として使
用する炭化珪素の焼結の場合に、より高強度をも
たらすことが可能な方法を提供するものであり、
工業的価値は多大である。 次に実施例にてさらに説明する。 実施例１〜４、比較例５〜６ 第１表に示した実施例及び比較例は、α及びβ
晶炭化珪素粉末（純度98％以上、比表面積10m2／
ｇ以上）の所定量と純度95％以上平均粒径1μｍ
以下の酸化アルミニウム粉末（コランダム）をエ
チルアルコールの存在下充分混合し、これを2000
Kg／cm2にて減圧成形し、20×40×15mmの成形体と
し、この成形体を成形体よりやや大きい容積をも
つふた付きのカーボン容器に収納し、アルゴンガ
ス通気中に置いて、第１表に示した焼成条件によ
り焼結して得たものである。それぞれの焼結体の
密度、曲げ強度、及び1400℃空気中での酸化増量
を第１表に示す。
するものである。 炭化珪素は従来より硬度が高く、耐摩耗性にす
ぐれ、熱膨脹率が小さく、また分解温度が高く、
耐酸化性が大きく、化学的に安定でかつ一般にか
なりの電気伝導性を有する有用なセラミツクス材
料として知られている。この炭化珪素の高密度焼
結体は上記の性質に加え、強度が高温まで大き
く、耐熱衝撃性にすぐれ、高温構造材料として有
望とされ、ガスタービン用をはじめとして種々の
用途にその応用が試みられている。 炭化珪素焼結体はホツトプレス焼結、常圧焼
結、反応焼結、再結晶、化学的蒸着などの方法に
よつて作製される。これらの方法のなかで工業的
に最も有利な方法は常圧焼結法と考えられる。常
圧焼結法によればセラミツクス材料の成形に一般
に用いられるプレス法、泥漿鋳込法、押出成形
法、射出成形法などの方法により成形することが
でき複雑形状品、大寸法品、肉厚品を最も容易
に、生産性良く製造することができる。しかもこ
の方法による製品には反応焼結、再結晶法による
製品に比べ高性能が期待できる。 しかし、炭化珪素は共有結合性の強い化合物で
あるため常圧焼結法の場合、ホツトプレス焼結法
の場合も同様であるが単独では焼結が困難であ
り、高密度の焼結体を得るためには何らかの焼結
助剤の添加が必要である。焼結助剤としてはホウ
素あるいはホウ素化合物またはアルミニウムある
いはアルミニウム化合物などが知られている。さ
らに、それらに炭素を添加することもある。 しかし、常圧焼結法の場合このような焼結助剤
を加えても通常の方法により良好な高性能高密度
焼結体を得ることは難しい。特に焼結時に、焼結
助剤を含む炭化珪素成形体が分解しやすく、この
ために成形体が充分に緻密化しないことが問題と
なる。この問題は、小さな試料成形体を作る場合
もそうであるが、複雑形状品、大寸法品、肉厚品
を均質な高密度品としてしかも生産性良く製造し
ようとする時、特に大きな問題となる。 本発明者らは、先にアルミニウム及び／又はア
ルミニウム化合物を含む炭化珪素質成形体を常圧
焼結で、高強度のものとして得ることに成功した
ばかりか、それを可能にするよりも好ましい方法
として、常圧焼結する際に成形体が分解し、緻密
化が抑制されることを防止する有効な方法も見い
出した。 本発明はこれらの方法をさらに改良することを
目的として種々研究された結果見い出されたもの
であり、それらの改良として最も有効なものであ
ることはいうまでもない。本発明に於ては、焼結
を常圧で行うばかりか、ホツトプレスで行つても
よいし、また焼結雰囲気を種々の非酸化性雰囲気
で行つても有効である。 本発明を以下最も有効な焼結方法として常圧下
でアルミニウムを成分として含む雰囲気下で行う
ことを中心として説明する。 本発明は、炭化珪素原料としてα晶及びβ晶の
２種類を必ず使用することであり、、かつこれら
の原料の焼結助剤としてアルミニウム及び又はア
ルミニウムを含む化合物を用いることを要旨とす
るものであるため、これらについて説明する。 まず、炭化珪素（SiC）原料は、純度としては
高純度のもの例えば98％以上のものが好ましいが
90〜98％程度のものも使用できる。粒度について
は超微粉の場合、平均粒径よりも比表面積で表わ
すことが適当であり、本発明の目的とする常温及
び1400℃での曲げ強度が少くとも25Kg／mm2以上好
ましくは35Kg／mm2以上の焼結体を得るには、比表
面積５m2／ｇ以上のものを使用することが必要で
あり、好ましくは10m2／ｇ以上のものがよい。 本発明では、この炭化珪素原料としてα晶
（型）とβ晶の２種類を所定の配合割合で混合使
用するものであつて、その割合は重量％（以下同
じ）で、αが５〜40％、βが95〜60％とすること
であり、特にはα10〜30％、β90〜70％とするこ
とである。 これは、これらの混合割合をはずれるとα単独
又はβ単独使用に比べて有効な効果がもたらされ
にくいからであり、所定の混合割合とすることに
より使用する焼結助剤との関係で、常圧焼結であ
つてもいずれか一方の結晶の単独使用に比べて高
い強度をもつ焼結体が得られることが分つた。 特に、高温強度については、単独使用により得
られるものより20％以上良くすることが比較的容
易であり、条件によつては50％以上の高強度のも
のも可能となる。また、常温強度については高温
強度の向上ほど顕著な効果まではないにしても10
〜20％程度の向上は容易に得られることが確めら
れている。 つぎに焼結助剤について説明すると、本発明で
使用するものは、アルミニウム又はアルミニウム
を含む化合物であり、この化合物としては、アル
ミナ、窒化アルミニウム、炭化アルミニウム、ア
ルミニウム炭化珪素、硼化アルミニウム、リン化
アルミニウムなどが使用できる。これらはまた酸
素を含まないアルミニウム、窒化アルミニウム、
炭化アルミニウム、アルミニウム炭化珪素、硼化
アルミニウム、リン化アルミニウムと酸素を含む
アルミナの２つに分類されるが、最も便利に使用
できるのはアルミナ（Al2O3）であり、以下
Al2O3として説明する。 即ち、酸化アルミニウム（Al2O3）はコランダ
ム（α―Al2O3）が便利に使用できるが、ガンマ
ー形など他の結晶形のものでもよい。また非酸化
性雰囲気下で加熱しても容易に酸化アルミニウム
となる水酸化アルミニウム、硫酸アルミニウムな
どのアルミナ源も使用でき、本発明で酸化アルミ
ニウムとは、これらの酸化アルミニウムを容易に
もたらす化合物も含むものである。酸化アルミニ
ウムは、純度98％以上で低ソーダのものが好まし
く、粒度は平均粒径が1μｍ以下のものがよく好
ましくは0.2μｍ以下である。 本発明でこの酸化アルミニウムの炭化珪素との
合量における配合割合はAl2O3としての重量％で
0.5〜35％である。これは0.5以下だと焼結時に緻
密化が十分進まず、高強度をもたらす高密度焼結
体が得られないなどのためであり、逆に35％以上
になると1900℃以下の低温で焼結しても緻密化す
る強度が低い。 また、35％以上配合して1900〜2300℃で焼結す
ると分解量が増大し、多孔化することや焼結体中
に必要としないAl2O3量が多く残存することにな
るなどのためである。 尚、Al2O3源の配合量として一般に望ましい範
囲はAl2O3に換算して２〜20wt％である。 本発明では、原料的には酸化アルミニウムのほ
かは残部が実質的に炭化珪素からなる混合物を調
整することが望ましく、またそれで十分目的のも
のが得られるのが１つの特徴でもあるが、勿論例
えば炭化珪素原料中に不可避的に不純物として含
まれる又は粉砕過程で混入する少量の他の成分が
含まれていても差し支えなく、酸化シリコンなど
の１部の成分では比較的多くは含まれても差支え
ないのもまた一面では利点である。成形方法とし
ては普通セラミツクスの成形に使用される方法が
すべて使用できる。即ち、プレス成形、泥漿鋳込
成形、射出成形、押出成形などが適当である。焼
成は、非酸化性雰囲気中無加圧にて1900〜2300℃
で行うことができる。非酸化性雰囲気としては窒
素、アルゴン、ヘリウム、一酸化炭素、水素など
が使用できるが中でもアルゴン、ヘリウムなど不
活性ガスを含む便利で好ましい。 また、後述するようにAl2O3を含むSiC成形体
をAl成分を含む雰囲気下で処理することが好ま
しく、さらにAlを含む雰囲気に加えて、炭素や
珪素を含む雰囲気をすることがより好ましいこと
が見い出された。 焼結温度はより好ましくは1950〜2100℃であ
る。温度が1900℃より低いと緻密化が充分進まず
高密度焼結体が得られず2300℃より高いと成形体
が分解し過ぎ多孔化し好ましくないからである。
尚、時間は通常１〜48時間必要でより好ましくは
２〜24時間である。これは時間が短か過ぎると緻
密化せず、また緻密化しても充分な強度が生ぜ
ず、長過ぎると分解し過ぎ多孔化し好ましくない
ことが多いからである。 ここで本発明における望ましい方法について説
明する。 即ち、Al2O3などのAl2O3源は焼結助剤として
加えられるのであるが、通常の方法では焼結過程
でこのAl2O3成分が急速に分解したり蒸発したり
し、成形体から成形体の緻密化に寄与する前に除
去されてしまうことがある。 このため、焼結体の緻密化が充分進まず、目的
とする高密度焼結体が得れないことがあることが
分つた。 この問題点を解決するために種々の試みを行つ
たところ、アルミナ源を含む化合物を配合した炭
化珪素質成形体をアルミニウムを成分として含む
雰囲気下で焼成するとよいことが分つた。すなわ
ちアルミニウム、アルミニウムを含む化合物の１
つ又は２つ以上を含む雰囲気のもとで焼成するこ
とにより、より高密度な焼結体を容易に得ること
ができた。この方法によれば成形体から緻密化が
進む前に除去されるアルミナの量は減少し、組
成、組織の安定した高密度焼結体を得ることがで
きる。 また、一方炭化珪素自体も炭化珪素成形体の焼
結温度では分解を開始する。すなわち炭化珪素は
大気圧下では溶融せず、2000℃以上になると昇華
し始め、さらに高温になると炭素と珪素リツチな
蒸気に分解する。本発明で目的とする炭化珪素質
高密度焼結体を得るのに必要な成形体の焼結温度
は1900〜2300℃であり、この高温度域では炭化珪
素は昇華、分解をはじめ、Si，Si2Cなどの気体を
発生する、そこで炭化珪素成形体をSi，Si2Cなど
の気体を含む雰囲気中で焼成すれば成形体の炭化
珪素の昇華、分解を抑えることができる。しかし
実際には炭化珪素の分解は単純ではない、すなわ
ち成形体中に含まれる焼結助剤としてのアルミ
ナ、あるいは炭化珪素粒表面のシリカ層あるいは
他の不純物あるいは雰囲気中に含まれる微量酸素
などとの相互反応が起こる。 そこで焼成中における成形体の分解を防止し、
より高密度の焼結体を得るためには成形体の分解
により発生する気体の平衡蒸気圧以上に雰囲気中
のそれらの気体の分圧を保持することが好ましい
ことが分つた。 アルミナなどを含む炭化珪素質成形体を焼結す
るとき、実際にどのような反応が起こり、どのよ
うな気体が発生するかを調べることは難しいが、
種々試験をした結果アルミナを含む炭化珪素質成
形体をアルミニウムと珪素および／又は炭素を含
む雰囲気のもとで焼成することが高密度でかつ均
一な組成、組織を有する焼結体を作る上でより好
ましいこともわかつた。 ここでAlを成分として含む雰囲気をつくる具
体的方法について説明する。 一般にはアルミニウム成分を含む気体を焼成物
中に導入あるいは封入すればよいのであり、アル
ミニウムを含むガスはAl，AlCl3，Al2O，AlOな
どとして導入できるものであり、通常の不活性ガ
ス雰囲気をもたらす窒素，アルゴン，ヘリウムな
どの不活性ガスにこれらの気体を混合して使用す
ることができる。 また別の方法としては、これら気体を焼結温度
において発生するような粉末あるいは成形体ある
いは焼結体を炭化珪素質成形体の周囲に配してお
く或は、これらの気体をもたらす成分を塗布して
おくことも有効な方法である。 このようにして得られた本発明による焼結体の
組織について説明すると、微細な柱状又は板状の
βSiC結晶を主体として若干の等軸状のαSiC結晶
が残つていることが多く、これらの結晶の絡み合
いから本質的になつており、第１相であるSiCか
らなる粒界には第２相として残ることがあるとき
ガラス相（主としてAl2O3からもたらされる）が
非常に少なくなつていることが認められ、このこ
とは炭化珪素原料α，βいずれか単独の使用の場
合より顕著になることが分つた。本発明による効
果が何故にもたらされるか定かでないが、この辺
の違いが影響を与えているのかもしれない。 本発明は、このように、アルミニウム及び／又
はアルミニウムを含む化合物を焼結助剤として使
用する炭化珪素の焼結の場合に、より高強度をも
たらすことが可能な方法を提供するものであり、
工業的価値は多大である。 次に実施例にてさらに説明する。 実施例１〜４、比較例５〜６ 第１表に示した実施例及び比較例は、α及びβ
晶炭化珪素粉末（純度98％以上、比表面積10m2／
ｇ以上）の所定量と純度95％以上平均粒径1μｍ
以下の酸化アルミニウム粉末（コランダム）をエ
チルアルコールの存在下充分混合し、これを2000
Kg／cm2にて減圧成形し、20×40×15mmの成形体と
し、この成形体を成形体よりやや大きい容積をも
つふた付きのカーボン容器に収納し、アルゴンガ
ス通気中に置いて、第１表に示した焼成条件によ
り焼結して得たものである。それぞれの焼結体の
密度、曲げ強度、及び1400℃空気中での酸化増量
を第１表に示す。
【表】
実施例10〜13、比較例14〜18
実施例１〜４及び比較例５〜６と同じ条件で、
焼成雰囲気のみを第１表実施に加えて第２表に示
す条件をつけ加えたものとして得た焼結体の曲げ
強度、及び1400℃空気中での酸化増量を第２表に
示す。
焼成雰囲気のみを第１表実施に加えて第２表に示
す条件をつけ加えたものとして得た焼結体の曲げ
強度、及び1400℃空気中での酸化増量を第２表に
示す。
【表】
以上の実施例及び比較例から理解される様に、
本発明による組成を逸脱する場合には、酸化増量
が多くなるか高温での曲げ強度が低いかの何れか
となり、高温での耐久性に乏しくなる欠点を有し
ている。 尚、酸化増量が大になる程熱による脆化が進み
易くなり、やがて破壊に至る虞れがある。
本発明による組成を逸脱する場合には、酸化増量
が多くなるか高温での曲げ強度が低いかの何れか
となり、高温での耐久性に乏しくなる欠点を有し
ている。 尚、酸化増量が大になる程熱による脆化が進み
易くなり、やがて破壊に至る虞れがある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量％で、α晶を５〜40％、β晶を95〜60％
の混合割合で含む炭化珪素原料に、アルミニウム
及び／又はアルミニウム化合物を焼結助剤として
加えた炭化珪素質成形体を非酸化性雰囲気のもと
で焼成することを特徴とする高強度炭化珪素焼結
体の製造法。 ２ α晶が10〜30％、β晶が90〜70％の混合割合
である特許請求の範囲第１項記載の製造法。 ３ 雰囲気が不活性ガスを含む雰囲気である特許
請求の範囲第１項又は第２項記載の製造法。 ４ 焼成温度が1900〜2300℃である特許請求の範
囲第１項乃至第３項いずれか記載の製造法。 ５ 成形体を圧力を加えずして焼成する特許請求
の範囲第１項乃至第４項いずれか記載の製造法。 ６ 炭化珪素質成形体に含まれるアルミニウムを
含む化合物がアルミナ、窒化アルミニウム、炭化
アルミニウム、アルミニウム炭化珪素
（Al4SiC4）硼化アルミニウム、リン化アルミニ
ウムから選ばれる１つ又は２つ以上である特許請
求の範囲第１項乃至第５項いずれか記載の製造
法。 ７ 炭化珪素質焼結体をアルミニウムを成分とし
て含む雰囲気のもとで焼成する特許請求の範囲第
１項乃至第６項いずれか記載の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56189213A JPS5891068A (ja) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | 炭化珪素質焼結体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56189213A JPS5891068A (ja) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | 炭化珪素質焼結体の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5891068A JPS5891068A (ja) | 1983-05-30 |
| JPH024550B2 true JPH024550B2 (ja) | 1990-01-29 |
Family
ID=16237436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56189213A Granted JPS5891068A (ja) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | 炭化珪素質焼結体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5891068A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0651591B2 (ja) * | 1984-07-17 | 1994-07-06 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | ＳｉＣ質焼結体の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5585465A (en) * | 1978-12-15 | 1980-06-27 | Hitachi Ltd | Silicon carbide sintering composition |
| JPS6050749B2 (ja) * | 1979-02-28 | 1985-11-09 | 旭硝子株式会社 | 炭化珪素質焼結体 |
-
1981
- 1981-11-27 JP JP56189213A patent/JPS5891068A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5891068A (ja) | 1983-05-30 |
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