JPH04144964A - 炭化珪素質導電性複合材料 - 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］ 本発明は炭化珪素質導電性複合材に関する。

［従来の技術］ 従来、炭化珪素質導電性セラミックス複合材料において
、導電性をもたらす添加剤として、周期律表ＩＶａＶａ
族元素びＶａ族元素の炭化物、窒化物およびホウ化物な
どを用いた例が知られている。

「発明が解決しようとする課題］ しかしながら、これらの炭化物、窒化物及びホウ化物を
炭化珪素に添加して導電性を高めるためには、多くの添
加量たとえば約２０重量部以上を必要とする。しかも、
これらの化合物は耐酸化性が低い。そのため、得られる
焼結体の耐酸化性が低い。

その結果、従来の導電性炭化珪素質複合体は、酸素を含
む雰囲気では高温下で使用し難いという欠点を有してい
た。

本発明は、特に電気比抵抗が低く、耐酸化性に優れ、か
つ機械的強度が確保されることにより構造材料としての
利用可能なセラミック複合材料を提供することを目的と
している。

［課題を解決するための手段］ 本願発明の要旨とするところは、炭化ケイ素６０〜９６
重量部と、酸化クロム及び酸化ランタンの合計量２〜１
５重量部と、酸化アルミニウム２〜２５重量部の焼結体
であることを特徴とする炭化珪素質導電性複合材料であ
る。

［作用］ 本願発明においては、炭化ケイ素粉末６０〜９６重量部
と、酸化クロムおよび酸化ランタンの合計量２〜１５重
量部と、酸化アルミニウム２〜２５重量部の焼結体であ
るため、炭化珪素が本来有している高い耐酸化性を損な
うことなく電気伝導性が付与でき、かつ機械的特性も確
保できる。

［実施例］ 本発明の好ましい実施例においては、炭化珪素に配合さ
れる酸化クロムおよび酸化ランタンの合計量は２〜１５
重量部で、かつ、酸化クロムの配合量が酸化ランタンに
対して、モル比で０．８〜１．２（さらに好ましくは等
モル）である。その理由は、酸化クロムおよび酸化ラン
タンの合計配合量が２重量部未満であると、焼結体の導
電性に与える効果が低く、高い導電性を有する焼結体が
得られず、一方、その合計量が１５重量部を越えると、
焼結性が低下し、充分な機械的強度を有する焼結体が得
られないからである。

さらに、酸化クロムの配合量を酸化ランタンに対して等
モルとする理由は、この組成において高融点で、かつ導
電性の高いランタンクロマイトを与えるからである。

また、酸化アルミニウム粉末の配合量は２〜２５重量部
であることが好ましい。酸化アルミニウムの配合量が２
重量部未満になると、焼結性が悪化し、結果物たる炭化
珪素質複合体の機械的強度が低下してしまい、一方、そ
の配合量が２５重量部を越えると、機械的強度が低下す
るからである。

なお、酸化アルミニウムは、必ずしも粉末として添加す
る必要がなく、アルミニウムアルコキシド、有機酸のア
ルミニウム塩などの形で添加し、焼結までの過程で適当
な処理を施して酸化アルミニウム（Ａ１２０３）に変換
してもよい。

［実施例１］ 平均粒径０．５μｍの炭化珪素粉末８９゜５ｇと、平均
粒径３．０μｍの酸化クロム（Ｃｒ２０３）粉末０．８
ｇと、平均粒径５゜０、ｃｚｍの酸化ランタン（Ｌａ２
０３）粉末１゜７ｇ及び酸化アルミニウムゾル（平均粒
径２０＋＋＋ｎ）８ｇとが配合された後、ポリビニルア
セテート１．２５ｇを含むアセトン溶液２００ｍ１が添
加され、それらの配合物がポリポットおよび炭化珪素製
のボールを用いて２４時間にわたって攪拌混合された。

次いで攪拌混合物は乾燥により溶媒が除去され、その後
、６０メツシユのフルイを用いて造粒され、造粒混合物
とされた。造粒混合物は、金型プレスおよびラバープレ
スによって、５ｍｍＸ　５ｎ＋ｍＸ　６０ｍｍに成形さ
れた。成形体はグラファイト容器に収容され、アルゴン
ガス雰囲気下において１９００℃の温度にて焼結され、
セラミック複合体とされた。

セラミック複合体は相対密度、電気比抵抗、曲げ強さ（
室温下における３点曲げ強さ）および酸化増量（１２０
０℃、空気雰囲気下、１６０時間後の増量）について測
定された。

その測定結果が表１に示されている。

［実施例２〜４］ 次に、炭化珪素粉末、酸化クロム、酸化ランタンおよび
酸化アルミニウムの配合比を変えて、実施例１と同様に
、混合、乾燥、造粒、成形および焼結を行い、得た焼結
体の特性値を測定した。この測定結果が表１にまとめて
示されている。

［比較例１］ 平均粒径０．５μｍの炭化珪素粉末７２ｇと、平均粒径
３．０μｍの酸化クロム６．４ｇと、平均粒径５．０２
μｍの酸化ランタン１３．６ｇと、アルミナゾル（平均
粒径２０ｎｍ）８ｇとが添加された後、さらにポリビニ
ルアセテート１．２５ｇを含むアセトン溶液２００ｍ１
が添加され、それらの配合物がポリポットおよび炭化珪
素製のボールを用いて２４時間にわたって攪拌混合され
た。

その後、実施例１と同様に、混合物の乾燥、造粒、成形
および焼結を行い、得た焼結体の特性値を測定した。測
定結果を表１にまとめて示した。

表１からも明らかなように、酸化クロムおよび酸化ラン
タンの配合量が高くなると、焼結体の曲げ強さが低下す
ることが認められた。

［比較例２］ 平均粒径０．５μｍの炭化珪素粉末８０ｇと、平均粒径
２．０μｍの炭化チタン粉末１０ｇと、アルミナゾル（
平均粒径２０＋＋ｍ）１０ｇとが添加された後、さらに
ポリビニルアセテート２．５ｇを含むアセトン溶液２０
０ｍ１が添加され、それらの配合物がポリポットおよび
炭化珪素製のボールを用いて２４時間にわたって攪拌混
合された。

次いで攪拌混合物は乾燥により溶媒が除去された後、６
０メツシユのフルイを用いて造粒され、造粒混合物とさ
れた。この造粒混合物は、金型プレスおよびラバープレ
スによって、５ｍｍｘ　５＋ｎｍＸ　６０ｍｍに成形さ
れた。成形体はグラファイト容器に収容されアルゴンガ
ス雰囲気下において１９００℃の温度にて焼結され、セ
ラミック複合体とされた。

セラミック複合体は相対密度、電気比抵抗、曲げ強さ（
室温下における３点曲げ強さ）および酸化増量（１２０
０℃、空気雰囲気下、１６０時間後の増量）について測
定された。

その測定結果が表１に示されている。

［比較例３］ 平均粒径０．５μｍの炭化珪素粉末６５ｇと、平均粒径
２．０μｍの炭化チタン粉末２５ｇと、アルミナゾル（
平均粒径２０ｎｍ）１０ｇとが添加された後、さらにポ
リビニルアセテート２．５ｇを含むアセトン溶液１５０
ｍ１が添加され、それらの配合物がポリポットおよび炭
化珪素製のボールを用いて２４時間にわたって攪拌混合
された。

次いで攪拌混合物は、乾燥により溶媒が除去された後、
６０メツシユのフルイを用いて造粒され、造粒混合物と
された。造粒混合物は、金型プレスおよびラバープレス
によって、５ｍｍｘ　５ｍｍｘ　６０ｍｍに成形された
。成形体はグラファイト容器に収容されアルゴンガス雰
囲気下において１９００℃の温度にて焼結され、セラミ
ック複合体とされた。

セラミック複合体は相対密度、電気比抵抗、曲げ強さ（
室温下における３点曲げ強さ）および酸化増量（１２０
０℃、空気雰囲気下、１６０時間後の増量）について測
定された。

その結果が表１に示されている。

表１に示したように、本発明の炭化珪素質導電性複合材
料は、電気抵抗が低下し、導電性を有する材料となり、
かつ耐酸化性も高く、さらには機械的強度も確保された
優れた材料である。

［発明の効果］ 本発明は、炭化珪素粉末６０〜９６重量部と、酸化クロ
ムおよび酸化ランタンの合計量２〜１５重量部と、酸化
アルミニウム２〜２５重量部の焼結体であるので、次の
ような効果が得られる。

（ａ）少量の酸化クロムおよび酸化ランタンの添加で電
気比抵抗を１０２Ωｃｍ以下に低減することができる効
果。

（ｂ）炭化珪素の有する高い耐酸化性を保持できる効果
。

（Ｃ）常圧焼結でも焼結体の機械的強度を（たとえば曲
げ強さを４００　Ｍ　Ｐ　ａ以上に）大きくでき、高強
度および高靭性にできる効果。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭化ケイ素６０〜９６重量部と、酸化クロム及び
   酸化ランタンの合計量２〜１５重量部と、酸化アルミニ
   ウム２〜２５重量部の焼結体であることを特徴とする炭
   化珪素質導電性複合材料。