JPH0621021B2 - ２ｈ型を含有する３ｃ型炭化ケイ素微粉末およびその製造法 - Google Patents
２ｈ型を含有する３ｃ型炭化ケイ素微粉末およびその製造法Info
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- JPH0621021B2 JPH0621021B2 JP60008539A JP853985A JPH0621021B2 JP H0621021 B2 JPH0621021 B2 JP H0621021B2 JP 60008539 A JP60008539 A JP 60008539A JP 853985 A JP853985 A JP 853985A JP H0621021 B2 JPH0621021 B2 JP H0621021B2
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- silicon carbide
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- powder
- type silicon
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、比較的球形に近く、かつ粒径分布の狭い２Ｈ
型を含有する３Ｃ型炭化ケイ素微粉末およびその製造法
に関するものである。
型を含有する３Ｃ型炭化ケイ素微粉末およびその製造法
に関するものである。
［従来の技術］ 近年、セラミックスの高温構造材料への応用が活発に進
められている。なかでも炭化ケイ素は高温での強度が大
きく、強度低下も少ないこと、耐熱性、耐熱衝撃性、耐
食性に優れていることから、ガスタービンのような熱機
関の材料として注目されている。しかしながら、炭化ケ
イ素は共有結合性が強く、焼結性が低いという問題を抱
えており、高密度の焼結体を得るためには粉末特性とし
て、サブミクロン（粒径が１μ以下）の粒径を持ち、か
つ粒径分布の狭い微粉末が必要とされる。
められている。なかでも炭化ケイ素は高温での強度が大
きく、強度低下も少ないこと、耐熱性、耐熱衝撃性、耐
食性に優れていることから、ガスタービンのような熱機
関の材料として注目されている。しかしながら、炭化ケ
イ素は共有結合性が強く、焼結性が低いという問題を抱
えており、高密度の焼結体を得るためには粉末特性とし
て、サブミクロン（粒径が１μ以下）の粒径を持ち、か
つ粒径分布の狭い微粉末が必要とされる。
ところで、炭化ケイ素には結晶構造として50を超える多
形が見いだされている。例えば立方晶系に属する３Ｃ型
や六方晶系（菱面体晶系および三方晶系に属するものも
含む）に属する２Ｈ型、４Ｈ型、６Ｈ型、１５Ｒ型など
である。これらのうち、２Ｈ型を含む３Ｃ型炭化ケイ素
微粉末は低温焼結可能で、高密度の焼結体が得られると
いわれている。
形が見いだされている。例えば立方晶系に属する３Ｃ型
や六方晶系（菱面体晶系および三方晶系に属するものも
含む）に属する２Ｈ型、４Ｈ型、６Ｈ型、１５Ｒ型など
である。これらのうち、２Ｈ型を含む３Ｃ型炭化ケイ素
微粉末は低温焼結可能で、高密度の焼結体が得られると
いわれている。
この炭化ケイ素粉末の構造については、例えば特開昭54
-121298号公報が知られている。この方法はカーボンブ
ラックなどの炭素粉末とケイ素、一酸化ケイ素、二酸化
ケイ素の混合物に無機系のアルミニウム化合物あるいは
金属アルミニウムを添加して、減圧下、高温で反応させ
るか、あるいはハロゲン化ケイ素および炭化水素がら成
る混合蒸気中にハロゲン化アルミニウムの蒸気を均一に
混合し、高温で反応させるものである。
-121298号公報が知られている。この方法はカーボンブ
ラックなどの炭素粉末とケイ素、一酸化ケイ素、二酸化
ケイ素の混合物に無機系のアルミニウム化合物あるいは
金属アルミニウムを添加して、減圧下、高温で反応させ
るか、あるいはハロゲン化ケイ素および炭化水素がら成
る混合蒸気中にハロゲン化アルミニウムの蒸気を均一に
混合し、高温で反応させるものである。
しかしながら、この製造法で生成された粉末の焼結は、
粉末中の残存アルミニウムの存在によって、焼結体の高
温での強度低下を引き起こす原因の一つとなる液相焼結
の可能性が考えられる。
粉末中の残存アルミニウムの存在によって、焼結体の高
温での強度低下を引き起こす原因の一つとなる液相焼結
の可能性が考えられる。
［発明が解決しようとする問題点］ そこで本発明は、無機系のアルミニウム、金属アルミニ
ウム、あるいはハロゲン化アルミニウムなどを添加せず
に、焼結性の優れた２Ｈ型炭化ケイ素を含有する３Ｃ型
炭化ケイ素微粉末をより簡単に製造することのできる方
法を提供することにある。
ウム、あるいはハロゲン化アルミニウムなどを添加せず
に、焼結性の優れた２Ｈ型炭化ケイ素を含有する３Ｃ型
炭化ケイ素微粉末をより簡単に製造することのできる方
法を提供することにある。
［問題点を解決するための手段］ 非晶質の含窒素シラン化合物と炭素粉末を減圧下で反応
せしめた場合、反応温度が低くなるに従い、また反応時
間が短くなるに従って、各粒子の粒径は小さくなるが、
粒径分布は狭いこと、かつ２Ｈ型炭化ケイ素の含有量が
多いことが見いだされた。さらに、焼結促進作用の一つ
である表面酸化層の除去効果をもつ遊離炭素が、生成粉
末中に存在していることが見いだされ、反応条件により
炭素含有量が変化することが判明し、上記目的を達成し
得ることを見いだし本発明を完成した。
せしめた場合、反応温度が低くなるに従い、また反応時
間が短くなるに従って、各粒子の粒径は小さくなるが、
粒径分布は狭いこと、かつ２Ｈ型炭化ケイ素の含有量が
多いことが見いだされた。さらに、焼結促進作用の一つ
である表面酸化層の除去効果をもつ遊離炭素が、生成粉
末中に存在していることが見いだされ、反応条件により
炭素含有量が変化することが判明し、上記目的を達成し
得ることを見いだし本発明を完成した。
［発明の概要］ 本願第一の発明は、粉末の最大粒径が０．２〜０．５μ
ｍであり、最大粒径と最小粒径との比が２．６〜４．５
であって、かつ９〜39重量％の２Ｈ型を含有する３Ｃ型
炭化ケイ素微粉末の発明である。本発明による２Ｈ型炭
化ケイ素を含有する３Ｃ型炭化ケイ素微粉末は、粒径分
布が狭く、比較的球形に近い粒子で構成されている。
ｍであり、最大粒径と最小粒径との比が２．６〜４．５
であって、かつ９〜39重量％の２Ｈ型を含有する３Ｃ型
炭化ケイ素微粉末の発明である。本発明による２Ｈ型炭
化ケイ素を含有する３Ｃ型炭化ケイ素微粉末は、粒径分
布が狭く、比較的球形に近い粒子で構成されている。
本発明の粉末とすることにより、焼成により２Ｈ型が３
Ｃ型へ転移を生じ、その際の原子移動により焼結体とし
ての緻密化が促進される。
Ｃ型へ転移を生じ、その際の原子移動により焼結体とし
ての緻密化が促進される。
また本発明の第二は、上記第一の発明による２Ｈ型を含
有する３Ｃ型炭化ケイ素微粉末の製造法に関するもので
あってC/Siのモル比を１．０〜１．１とした非晶質の含
窒素シラン化合物と炭素との混合粉末を、０．３mmHg以
下の減圧下、1300〜1800℃間で0.25〜６時間反応させる
ことを特徴とするものである。該製造法で原料となる非
晶質の含窒素シラン化合物は、シリコンイミド(Si(N
H)2)をアンモニア雰囲気中で熱分解させることによって
得られる粉末状生成物（Si2N3H）が用いられ、平均粒子
径は１μｍ以下が好ましく、特に０．５μｍ以下が好ま
しい。また炭素は平均粒子径は０．１μｍ以下が好まし
く、特に0.01〜0.045μｍが好ましく、カーボンブラッ
ク微粉末が好適に用いられるが、この他グラファイト、
活性炭粉末を用いることもできる。これら非晶質の含窒
素シラン化合物（Si2N3H）と炭素をC/Siモル比で１．０
〜１．１の割合に配合する。この範囲で配合した原料
を、０．３mmHg以下にし、1300〜1800℃で、0.25〜６時
間反応させる。C/Siモル比が１．０より小さいと焼結性
の低下につながる未反応の遊離ケイ素が残り、また、
１．１より大きいと遊離炭素が多くなりすぎ、焼結体と
した場合の緻密化が抑制されて好ましくない。反応圧力
は反応速度を高める為と雰囲気の汚染防止時にO2の混入
防止の為に０．３mmHg以下でなければならない。反応温
度が低温になるに従い、また反応時間が短くなるに従い
未反応物が残留するようになる、一方、高温になるに従
い、あるいは反応時間が長くなるに従い、粒径が大きく
なり、また粒子の凝集あるいは初期焼結が起こるように
なるので好ましくない。反応温度および反応時間は、そ
れぞれ1300〜1650℃、０．５〜４時間が好ましい。
有する３Ｃ型炭化ケイ素微粉末の製造法に関するもので
あってC/Siのモル比を１．０〜１．１とした非晶質の含
窒素シラン化合物と炭素との混合粉末を、０．３mmHg以
下の減圧下、1300〜1800℃間で0.25〜６時間反応させる
ことを特徴とするものである。該製造法で原料となる非
晶質の含窒素シラン化合物は、シリコンイミド(Si(N
H)2)をアンモニア雰囲気中で熱分解させることによって
得られる粉末状生成物（Si2N3H）が用いられ、平均粒子
径は１μｍ以下が好ましく、特に０．５μｍ以下が好ま
しい。また炭素は平均粒子径は０．１μｍ以下が好まし
く、特に0.01〜0.045μｍが好ましく、カーボンブラッ
ク微粉末が好適に用いられるが、この他グラファイト、
活性炭粉末を用いることもできる。これら非晶質の含窒
素シラン化合物（Si2N3H）と炭素をC/Siモル比で１．０
〜１．１の割合に配合する。この範囲で配合した原料
を、０．３mmHg以下にし、1300〜1800℃で、0.25〜６時
間反応させる。C/Siモル比が１．０より小さいと焼結性
の低下につながる未反応の遊離ケイ素が残り、また、
１．１より大きいと遊離炭素が多くなりすぎ、焼結体と
した場合の緻密化が抑制されて好ましくない。反応圧力
は反応速度を高める為と雰囲気の汚染防止時にO2の混入
防止の為に０．３mmHg以下でなければならない。反応温
度が低温になるに従い、また反応時間が短くなるに従い
未反応物が残留するようになる、一方、高温になるに従
い、あるいは反応時間が長くなるに従い、粒径が大きく
なり、また粒子の凝集あるいは初期焼結が起こるように
なるので好ましくない。反応温度および反応時間は、そ
れぞれ1300〜1650℃、０．５〜４時間が好ましい。
［実施例］ 次に、本発明を実施例によりさらに説明するが、本発明
はこれらに限定されるものではない。
はこれらに限定されるものではない。
実施例１〜６ 平均粒子径０．１μｍの非晶質のSi2N3H粉末と平均粒子
径が０．０２３μｍのカーボンブラックをC/Siモル比で
１．１に配合した原料を、窒素ガス雰囲気中で約１時間
混合した。この混合物を黒鉛ルツボに入れ、予め反応系
を０．２５mmHg以下にした後、表１に示した条件で反応
させたところ、黒灰色あるいは緑色の粉末を得られた。
得られた粉末のCuKαによるＸ線回折図を第４図に示
す。このＸ線回折図から、生成粉末中に含まれる炭化ケ
イ素の多形を、２θ＝20〜50゜の範囲内で分析した結
果、２θ＝33.6゜近くに２Ｈ型炭化ケイ素の(100)のピ
ークが、２θ＝41.4゜に３Ｃ型炭化ケイ素の(200)のピ
ークが、かつ２θ＝35.6゜に２Ｈ型と３Ｃ型はの両方が
重なったピーク（２Ｈ型は(002)、３Ｃ型(111)のピー
ク）が認められ、生成粉末は２Ｈ型と３Ｃ型の炭化ケイ
素の混合物であると同定された。しかしながら、２Ｈ型
炭化ケイ素特有のピークとして、２θ＝33.6゜のピーク
のみで２θ＝38.6゜のピークが現われていないことか
ら、含有される２Ｈ型炭化ケイ素は多量の構造欠陥を有
するものであると考えられる。
径が０．０２３μｍのカーボンブラックをC/Siモル比で
１．１に配合した原料を、窒素ガス雰囲気中で約１時間
混合した。この混合物を黒鉛ルツボに入れ、予め反応系
を０．２５mmHg以下にした後、表１に示した条件で反応
させたところ、黒灰色あるいは緑色の粉末を得られた。
得られた粉末のCuKαによるＸ線回折図を第４図に示
す。このＸ線回折図から、生成粉末中に含まれる炭化ケ
イ素の多形を、２θ＝20〜50゜の範囲内で分析した結
果、２θ＝33.6゜近くに２Ｈ型炭化ケイ素の(100)のピ
ークが、２θ＝41.4゜に３Ｃ型炭化ケイ素の(200)のピ
ークが、かつ２θ＝35.6゜に２Ｈ型と３Ｃ型はの両方が
重なったピーク（２Ｈ型は(002)、３Ｃ型(111)のピー
ク）が認められ、生成粉末は２Ｈ型と３Ｃ型の炭化ケイ
素の混合物であると同定された。しかしながら、２Ｈ型
炭化ケイ素特有のピークとして、２θ＝33.6゜のピーク
のみで２θ＝38.6゜のピークが現われていないことか
ら、含有される２Ｈ型炭化ケイ素は多量の構造欠陥を有
するものであると考えられる。
２Ｈ型炭化ケイ素の相対量は、公知の長谷川、鈴木、井
関が導いた定量式（Yogyo-kyokai-shi,87,576-582(197
9)）に従い、２θ＝33.6゜と35.6゜のピーク強度を用い
て求めた。生成粉末中の遊離炭素量は熱分析法で定量し
た。第１図から第３図に本発明方法で生成した粉末の走
査型電子顕微鏡写真（1000倍）を示す。粉末は粒径分布
が狭く、比較的球形に近い粒子から成っている。写真観
察から、最大粒径および最大粒径と最小粒径の比を求め
た。以上、得られた結果を第１表に併記した。これらの
結果をみると、反応温度は低いほど、あるいは反応時間
は短いほど２Ｈ型炭化ケイ素の含有量は増大し、最大粒
径は小さくなっている。また遊離炭素の量は反応時間が
短いほど増大する傾向がある。
関が導いた定量式（Yogyo-kyokai-shi,87,576-582(197
9)）に従い、２θ＝33.6゜と35.6゜のピーク強度を用い
て求めた。生成粉末中の遊離炭素量は熱分析法で定量し
た。第１図から第３図に本発明方法で生成した粉末の走
査型電子顕微鏡写真（1000倍）を示す。粉末は粒径分布
が狭く、比較的球形に近い粒子から成っている。写真観
察から、最大粒径および最大粒径と最小粒径の比を求め
た。以上、得られた結果を第１表に併記した。これらの
結果をみると、反応温度は低いほど、あるいは反応時間
は短いほど２Ｈ型炭化ケイ素の含有量は増大し、最大粒
径は小さくなっている。また遊離炭素の量は反応時間が
短いほど増大する傾向がある。
第１図から第３図は本発明の実施例１，３および５で得
られた炭化ケイ素粉末の粒子形状構造を示す電子顕微鏡
写真（倍率：１００００倍）であり、第４図は、実施例
１，３，４および５での生成粉末のＸ線回折図を示すも
のである。
られた炭化ケイ素粉末の粒子形状構造を示す電子顕微鏡
写真（倍率：１００００倍）であり、第４図は、実施例
１，３，４および５での生成粉末のＸ線回折図を示すも
のである。
Claims (2)
- 【請求項１】粉末の最大粒径が０．２〜０．５μｍであ
り、最大粒径と最小粒径との比が２．６〜４．５であっ
て、かつ９〜39重量％の２Ｈ型を含有することを特徴と
する３Ｃ型炭化ケイ素微粉末。 - 【請求項２】C/Siのモル比を１．０〜１．１とした非晶
質の含窒素シラン化合物と炭素との混合粉末を、０．３
mmHg以下の減圧下、1300〜1800℃で0.25〜６時間反応さ
せることを特徴とする、粉末の最大粒径が０．２〜０．
５μｍであり、最大粒径と最小粒径との比が２．６〜
４．５であって、かつ９〜39重量％の２Ｈ型を含有する
３Ｃ型炭化ケイ素微粉末の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60008539A JPH0621021B2 (ja) | 1985-01-22 | 1985-01-22 | ２ｈ型を含有する３ｃ型炭化ケイ素微粉末およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60008539A JPH0621021B2 (ja) | 1985-01-22 | 1985-01-22 | ２ｈ型を含有する３ｃ型炭化ケイ素微粉末およびその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61168516A JPS61168516A (ja) | 1986-07-30 |
| JPH0621021B2 true JPH0621021B2 (ja) | 1994-03-23 |
Family
ID=11695956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60008539A Expired - Lifetime JPH0621021B2 (ja) | 1985-01-22 | 1985-01-22 | ２ｈ型を含有する３ｃ型炭化ケイ素微粉末およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0621021B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2605900B2 (ja) * | 1989-01-09 | 1997-04-30 | 株式会社デンソー | 計器装置 |
| JP2009269798A (ja) * | 2008-05-08 | 2009-11-19 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 炭化ケイ素粒子およびその製造方法 |
-
1985
- 1985-01-22 JP JP60008539A patent/JPH0621021B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61168516A (ja) | 1986-07-30 |
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