JPH0369574A - 多孔質セラミックスの製造法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、耐熱性を有する多孔質セラミックスの製造法
に関する。

（従来の技術および発明が解決しようとする課題）多孔
質セラミックスは、触媒担体などに用いられており、従
来焼結法により製造されていた。

しかし、焼結法でＶ造する場合、通常焼結助剤を必要と
するばかりか、これが原因となって高温における強度を
低下させるという欠点がある。

また焼結法では焼結時にセラミックスか大幅に収縮する
ために、複雑な形状のものを作る場合には切削加工か必
要となり、その高い硬度のために多大な労力とコストを
要してきた。

本発明者らは上記の点を解決すべく鋭意研究を重ねた結
果、本発明を完成するに至った。

（課題を解決するための手段） すなわち本発明は、気相分解によりセラミックスおよび
炭素の両者を共沈積させ、しかる後に炭素を酸化除去す
ることを特徴とする多孔質セラミックスの製造法に関す
る。

以下、本発明による多孔質セラミックスの製造法につい
て詳述する。

気相分解によりセラミックスあるいは炭素を沈積する操
作は、通常Ｃ，Ｖ　Ｄ　（ＣＨＥＨＩＣＡＬ　ＶＡＰＯ
ＲＤＥＰＯ８ＩＴＩＯＮ）と呼ばれ周知である。本発明
においてはセラミックスのＣＶＤおよび炭素のＣ，Ｖ　
Ｄを同時に進行させることにより両者を共沈積させる。

ＣＶＤとしては、具体的には熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ
等が挙げられる。

本発明において、ＣＶＤで沈積されるセラミックスとし
ては、 ＳｉＣ，、ＺｒＣ，、Ｔｉｃ、ＨｆＣ，Ｂ、、ＣＮ　ｂ
　ＣＷ　ＣＴ　ｉＢ　　、　Ｂ　Ｎ　、Ｓ　１３　Ｎ　
４などかあｔ−ｙられ、中でも ＳｉＣ，ＺｒＣ，、ＴｉＣ，ＨｆＣが好ましい。

ＣＶＤにおいて炭素を得るための熱分解カスとしては、
炭化水素、好ましくは炭素数１〜６の炭化水素、具１４
（的にはメタン、エタン、プロパン、ベンゼン、ア七チ
レン、ブタン、天然カス等か用いられる。

また、セラミックスを得るための熱分解カスとしてはＳ
ｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｉ−Ｉｆ、Ｂ、Ｎｂ、ＷＴｉなどのハ
ロゲン化物、水素化物、有機金属化合物等が用いられる
。

具体的には、ＳｉＣを生成するためには、５ｉＣ１、Ｃ
１（５ｉＣ１，（ＣＨ３）２５ＩＣＩ２ ２、ＳｉＨ４等が、ＺｒＣを生成するためには、ＺｒＣ
ｌ４等、Ｔ　ｉ　Ｃを生成するためには、ＴｉＣｌ４等
、ｌ−１ｆ　Ｃを生成するためには）−Ｉ　ｆ　Ｃ］　
４等が用いられる。

本発明においては、炭素を得るための熱分解カスとセラ
ミックスを得るための熱分解カスを混合して用い、ＣＶ
Ｄにより両者を共沈積させる。

両者の混合割合は、セラミックスの使用目的、熱分解カ
スの種類などに応じて適宜選択できる。

例えは、Ｓ　ｉ　Ｃ，１とＣＨ４を混合して原料カスと
して用いる場合、Ｓ　ｉ　Ｃ，Ｉ　　とＣＨ４の容積比
が０．１〜１．５、特に０．２〜１．２程度であること
が望ましい。

炭素・セラミックス共沈積物形成反応は通常温度８００
〜２３００’Ｃ１好ましくは１１００〜１５００℃、圧
力０．５〜７６０　ＩｎｍＨ（］、好ましくは５〜３０
０ｒｎｍＨ（］において行なわれる。また、この反応は
水素の共存下で行うことが好ましい。その際、共存させ
る水素の量は、反応時の温度、カス供給量、繊維量、炉
の構造などに対応して任意に決定できるが、例えば、原
料カスの量の５倍容量以下、好ましくは０．０２〜５倍
容量であることが望ましい。

反応雰囲気中には希釈のためにＮ２　、Ａ　ｒ　、　Ｈ
ｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎあるいはその他の不活性カ
スを混合することもできる。

原料カスと、上記不活性カスの混合割合は、適宜決定で
きる。

沈積時間は、沈積物が所定の厚さになるまで任意に実施
できる。通常１分以上、好ましくは１分〜１００時間程
度である。例えば薄膜を作成する場合、６０分程度行う
のが好適である。

このようにして得られた炭素・セラミックスの沈積物は
両成分がミクロオーター以下で分布しており、炭素を酸
化除去することにより多孔質セラミックスが製造できる
。

酸化除去は、気相、液相のいずれでも可能である。例え
ば、気相で行う場合、空気、酸素、オゾン、窒素酸化物
（ＮＯｘ）等、カーボンをＣＯまたはＣＯ２として除去
てきる助ａｈス類ならいずれも使用できるが、好ましく
は酸素または空気が使用される。空気中では温度が５０
０〜１７００℃、好ましくは６００〜１４００°Ｃで処
理するのが望ましい。時間は、共沈種物の炭素の量、分
布および存在形態によって適宜選択できるが、通常は、
重量の減少がなくなるまでであり、例えば、１〜２時間
程度で十分である。

なお、セラミックスの外表面と内部で気孔の大きさ、形
状あるいは気孔率を変化させることもできる。たとえば
、原料カスの組成、量、温度および圧力のうち１つある
いは２つ以上を非連続的、あるいは連続的に変化させる
ことにより、上記の特性を変化させることができる。

また、複雑な形状の部品を製作するためには、黒鉛など
でできた基材をその形状の雄型または雌型にしておき、
その上に熱分解生成物を沈積させた後、基材および沈積
炭素分を除去する手段等を用いることによって効果的に
その目的を達成することができる。そして、この際にセ
ラミックスの収縮はほとんど見られない。

（発明の効果〉 本発明により、高温強度が高い多孔質セラミックスを容
易に製造することができるはかりか、気孔率、平均気孔
径を制御しつつ複雑な形状のものでも切削工程なしに製
作することが可能となっノこ。

（実施例） 以下に実施例を挙け゛本発明を具体的に説明するが、本
発明はこれらに制限されるものてはない。

実施例１ 黒鉛製の基板を加熱炉中におき、圧力５０　Ｔ　。

！−ｒ　＋　？ｍ＋度１４００′Ｃにおいて、５ｉＣＩ
４　（１３ ００ｃＩＩＩ　／［ｎ）＋ＣＨ４（４００ｃＩＩＩ／ｍ
１ｎ）−トドＩ　　（３００ｃｍ”　／ｍｉｎ　）の混
合物（流量はいすれも標準状態）の原料カスを導入し、
表面に熱ＣＶＤによるＳｉＣおよび炭素の共沈種物を得
た。

これを空気中８００°Ｃにおいて、１０時間酸化したと
ころ、気孔率６０％、平均気孔ザイス３μｍの多孔質セ
ラミックスが得られた。

実施例２ 黒鉛製の基板を加熱炉中におき、圧力５０Ｔ。

１”　Ｉ−、温度１４００°Ｃにおいて５ｉＣ１４（１
３３ａｏ３／Ｎｎ）＋ＣＨ（４００ｃ＋ｕ”／Ｉｎ１ｎ
）＋Ｈ２（４００ｃｘｏ３／　ｍｉｎ　）　（７）混合
物（流量はいずれも標準状態）の原料カスを導入し、表
面に熱ＣＶＤによるＳｉＣおよび炭素の共沈種物を得た
。

これを空気中８００°Ｃにおいて１０時間から酸化した
ところ、気孔率３０’３≦、平均気孔サイズ１μｍの多
孔質セラミックスが得られた。

実施例３ 黒鉛製の基板を加熱炉中におき、圧力５０Ｔ。

ｒｒ、温度１４００°Ｃにおいて５ｉＣＩ４　（１３３ ３ｃｒａ　　／ｍｉｎ　）＋ＣＨ４（３００ｃｍ　　／
ｍｉｎ　）＋Ｈ２（４００ａｍ　　／　［ｎ　）の混合
物（流量はいずれも標準状態）の原料カスを導入し、表
面に熱ＣＶＤによるＳｉＣおよび炭素め共沈種物を得た
。

これを空気中８００°Ｃにおいて１０時間酸化したとこ
ろ、気孔率２７□≦、平均気孔ザイズ１μｍの多孔質セ
ラミックスか得られた。

実施例４ 黒鉛製の基板を加熱炉中におき、圧力５０Ｔ。

１−ｒ、温度１４００°Ｃにおいて５ＬＣＩ４（１３３ ３ａｕ　　　／ＩｎＩｎ　　）’＋　ＣＨ４（２５０ｃ
ｍ　　　／ｍｉｎ　　）　　十Ｈ（４００ｃｒｏ３／ｍ
１ｎ）ノ混合物（流ｉ　ハイｆれも標準状態）の原料カ
スを導入し、表面に熟ＣＶＤによるＳｉＣおよび炭素の
共沈種物を得た。

これを空気中８００°Ｃにおいて１０時間酸化したとこ
ろ、気孔率１６％、平均気孔サイズ１μｍの多孔質セラ
ミックスが得られた。

実施例５ 黒鉛製の基板を加熱炉中におき、圧力５０　Ｔ　。

ｒ　ｌ−１温度］４００℃において５ＬＣＩ４（１３３ ３ａｍ　　／　ｍｉｎ　）　＋　ＣＨａ　　（２００ｃ
ｍ　　／１ｎ　）　＋Ｈ２（４００ｃｍ　　／ｍｉｎ　
）の混合物（流量はいずれも標準状態）の原料カスを導
入し、表面に熟ＣＶＤによるＳｉＣおよび炭素の共沈種
物を得た。

これを空気中１０００°Ｃにおいて８時間酸化したとこ
ろ、気孔率１６％、平均気孔サイズ０．７μｍの多孔質
セラミックスか得られた。

実施例６ 黒鉛製の基板を加熱炉中におき、圧力１００Ｔ０１−１
−　、温度１３５°Ｃにおいて５ＩＣ１４（１７３ ０ｃｍ　　／　１ｎ　）　＋Ｃ３Ｈ８（４０ｃｍ　　／
　ｍ＋ｎ　）→−１−Ｉ２　　（５００ｃｍ　　／１ｎ
　）の混合物（流量はいずれも標準状態）の原料ガスを
導入し、表面に熟ＣＶＤによるＳｉＣおよび炭素の共沈
種物を得た。

これを空気中８００　’Ｃにおいて１０時間酸化したと
ころ、気孔率１０％、平均気孔サイズ０．５μｍの多孔
質セラミックスが得られた。

１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）気相分解によりセラミックスおよび炭素の両者を
   共沈積させ、しかる後に炭素を酸化除去することを特徴
   とする 多孔質セラミックスの製造法。