JPH072586A - シリコンインフィルトレートした炭化ケイ素からの成形品の製法 - Google Patents

シリコンインフィルトレートした炭化ケイ素からの成形品の製法

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JPH072586A
JPH072586A JP3199408A JP19940891A JPH072586A JP H072586 A JPH072586 A JP H072586A JP 3199408 A JP3199408 A JP 3199408A JP 19940891 A JP19940891 A JP 19940891A JP H072586 A JPH072586 A JP H072586A
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JP
Japan
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wall
silicon
carrier
silicon carbide
blank
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JP3199408A
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English (en)
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Werner Benker
ヴェルナー・ベンカー
Juergen Schmitt
ユルゲン・シュミット
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Ceramtec GmbH
Original Assignee
Ceramtec GmbH
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • C04B35/573Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide obtained by reaction sintering or recrystallisation

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 平らな外表少なくとも1面を備えた成形品を
シリコン処理し、シリコン処理された成形品を損傷なし
に容易に支持体から取り外すことができる方法を提供す
る。 【構成】 平らな外表少なくとも1面を備えた炭化ケイ
素または炭化ケイ素/炭素の多孔質成形品をシリコン処
理するために、炭素ケイ素粉末、有機バインダー、およ
び適宜炭素の混合物を成形して未処理コンパクトとな
し、該未処理コンパクトのバインダーを非酸化性雰囲気
中で約1000℃において炭化することにより除去し、
そして得られたブランクを少なくとも1400℃の温度
で溶融シリコンの作用によりシリコン処理する。この工
程において、この得られたブランクはその下部が溶融シ
リコンと接触した多孔質SiSiCキャリヤー上に、平
らな外表を乗せた状態で配置される。キャリヤーの支持
面は平らであり、複数のくぼみを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、シリコンインフィルトレート
(silicon−infiltrated)炭化ケイ
素からなるくぼみを備えた多孔質の平らなキャリヤーを
使用して、平らな外表を備えた炭化ケイ素/炭素の多孔
質成形品をシリコン処理(silicizing)する
方法に関する。
【0002】炭素ケイ素成形品をシリコンでインフィル
トレートする際には、特に高いシリコン含量の帯域、い
わゆるシリコン処理トラック、およびさらに完全にはシ
リコン処理されていない部材がしばしば形成される。こ
れらの現象は双方ともむだを生じる。
【0003】欧州特許第0,134,254号明細書に
よれば、炭化ケイ素/炭素成形品のインフィルトレーシ
ョンは窒化ホウ素、炭化ケイ素および炭素の被膜を付与
した多孔質炭化ケイ素プレートを介して行われる。炭化
ケイ素プレートの下方および適宜その側方に(炉の加熱
前に)粒状シリコン元素が付与される。しかしプレート
状SiSiCインフィルトレーション補助材の使用は不
利であることが見出された。焼成用プレート(firi
ng plate)とインフィルトレーション補助材と
して用いられる炭化ケイ素プレートとの間に配置される
シリコンが溶融すると、これらのプレートは比重により
シリコン(より低い密度をもつ)に沈み、これを排除す
る。表面張力により最高5mmのシリコン表面材が焼成
用プレート上に形成されうる。インフィルトレーション
補助材として用いた炭化ケイ素プレートが沈んだのちこ
れより高い表面材が形成された場合、これによりシリコ
ンはプレートから流出するであろう(図1aおよび
b)。焼成用プレート上に付与されたシリコンの量はそ
の上に配置された部材を完全にインフィルトレートし、
かつ蒸発損失を補償するのにちょうど十分な量であるか
ら、シリコンの流出は少なくとも若干の部材のインフィ
ルトレーションを不完全にする。焼成用プレート上に予
防的に余分なシリコンを付与することは許容されない。
さもなければ冷却後に部材がインフィルトレーション補
助材に堅固に結合するため、損傷なしに剥離することは
不可能だからである。シリコンが焼成用プレートからそ
の下側に配置されたプレートへ流出すると、これへの付
着が起こるであろう。
【0004】前記のように、SiSiCプレートが溶融
シリコン中へ沈むことによりシリコンの水準が上昇す
る。その結果、低すぎるプレートを用いた場合、部材は
溶融シリコンと直接に接触する。これによってインフィ
ルトレーションが不均一になり、部材に応力が生じ、こ
れがしばしば亀裂形成によって明らかになる。生じた亀
裂はシリコンで充填され、部材中にシリコン処理トラッ
クとして見える。この作用は一方では焼成用プレート当
たりのシリコンの量を減らすことにより、または炭化ケ
イ素プレートの厚さを増すことにより防止することはで
きるであろう。しかし双方の可能性ともプロセスの経済
性に不都合な影響を及ぼす。
【0005】上記のSiSiCプレートを用いる方法
は、平らな支持面少なくとも1面を備えたブランクのシ
リコン処理にも用いられる。
【0006】しかし用いられる多孔質キャリヤープレー
トの厚さが薄い場合、すなわち溶融シリコンからの距離
が短い場合、均一なシリコン処理を達成することは困難
である。
【0007】ドイツ特許出願公開第3,719,606
号明細書に示される、多孔質SiCプレートを溶融シリ
コン容器上に配置する方法によって、上記の欠点が若干
克服される。しかし平らな支持面を備えたブランクをケ
イ素処理終了後に多孔質SiCプレートから取り外すの
が困難であるという欠点は残される。
【0008】従って本発明の目的は、平らな外表少なく
とも1面を備えた成形品のシリコン処理し、シリコン処
理された物品を損傷なしに支持体から容易に取り外すこ
とができる方法を提供することである。
【0009】平らな外表少なくとも1面を備えた炭化ケ
イ素/炭素の多孔質成形品のシリコン処理法において、
炭素ケイ素粉末、有機バインダー、および適宜炭素の混
合物を成形して未処理コンパクトとなし、該未処理コン
パクトのバインダーを非酸化性雰囲気中で約1000℃
において炭化することにより除去し、そして得られたブ
ランクを少なくとも1400℃の温度で溶融シリコンの
作用によりシリコン処理し、その間この得られたブラン
クはその下部が溶融シリコンと接触した多孔質SiSi
Cキャリヤー上に平らな外表が配置されており、シリコ
ン処理の終了後にSiSiCキャリヤーおよび得られた
成形品のアセンブリーを冷却し、その際キャリヤーの支
持面が平らであり、かつ複数のくぼみを備えている方法
が見出された。
【0010】本発明方法の1形態によれば、多孔質Si
SiCキャリヤーが格子の形状であり、これが外壁のほ
かに少なくとも1個の内壁をも備え、外壁と内壁の上端
が同一高さであり(すなわちそれらは平らな外表を備え
た物品を乗せるのに適している)、少なくとも外壁は溶
融シリコンと接触している。
【0011】キャリヤーは容器の形状をとることもでき
る。すなわちそれは底に溶融シリコンを受容するのに適
している。しかし格子を既知のプレート自体の上に乗
せ、のちにこの上で粒状シリコンを溶融させることもで
きる。シリコンの流動を高めるために内壁が(外壁と同
様に)溶融シリコンと接触するほど低くまで下降してい
てもよい。
【0012】成形品を乗せる面を形成する格子は好まし
くは複数の平行な内壁を備えている。2系列の平行な内
壁があり、これらが交叉し、特に互いに直角に配列され
ていてもよい。
【0013】シリコン処理すべきブランクの外表が完全
に平らである場合、すなわちリブもくぼみも含まない場
合、格子状キャリヤーの内壁が上端にくぼみを備えてい
ると、共通の接触面を減らすことができる。好ましくは
上端のくぼみは長方形であり、従って内壁の上側に鋸壁
の形状が付与される。同時に、外壁をこれに対応する形
状となすことができる。
【0014】キャリヤーリングと堆積されたシリコン処
理ブランクとの共通の接触面(従ってシリコン処理後の
ブランクの取り外しの困難さ)は、格子壁の上端を丸め
ることによっても減らすことができる。
【0015】図2−5は格子(1)の形のSiSiCキ
ャリヤー11を示し、これは外壁2のほかに少なくとも
1個の内壁3を含む。図2−4の内壁は複数の平行な内
壁を示す。図3の内壁は2系列の平行な内壁(3および
3′)を示し、これらが互いに直角に配列されている。
図4aにおいては、内壁および若干の外壁が上端に長方
形のくぼみ(4)を備えている。
【0016】本発明方法の他の形態によれば、多孔質S
iSiCキャリヤーが側壁で立つ缶の形状であり、側壁
が底部において溶融シリコンと接触しており、缶の外側
底部が上向きになり、上向きに突出するリブが付与され
ている。
【0017】好ましくは缶は円形であり、リブが同心円
状に配列されている。しかし缶の底部が環状であり、す
なわち同心円状に配列されたくぼみを備えていてもよ
い。この場合もリブは同心円状に配列される。この種の
SiSiCキャリヤーを用いると、T字形断面をもつブ
ランクが好都合にシリコン処理され。この場合、ブラン
クの中央部がキャリヤーの中央穿孔部に受容され、ブラ
ンクはT字形断面をもつ″バー″として配置される。
【0018】シリコンがインフィルトレーション補助材
を通して移行する速度は、補助材の気孔数および気孔直
径の大きさによって制御しうる。この効果は既にSpe
cial Ceramics5,1970に図6に関連
して既に記載されている(未処理コンパクトのシリコン
処理につき)。
【0019】気孔直径を縮小するとシリコンの流動が低
下し、拡大すると流動が促進される。気孔半径の大きさ
は焼成補助材の製造に用いる炭化ケイ素の結晶粒度に依
存する。粗大な結晶粒度(たとえばF230)は大きな
気孔を与え、微細な結晶粒度(たとえばF1200)は
小さな気孔を与える。従って炭化ケイ素の結晶粒度を適
切に選ぶことにより、気孔半径分布を必要に応じて広い
範囲で調整することができる。
【0020】図6には、円形の側壁2で立つ円形の缶の
形状をもつSiSiCキャリヤー12が示され、缶
(5)の底は円形であり、同心円状に配列されたくぼみ
6を備えている。缶は上向きの外側底部に同様に同心円
状に配列された複数のリブ7が付与されていてもよい。
缶の側壁の底部は溶融シリコンと接触している(図示さ
れていない)。この図においては、ほぼT字形の断面を
もつブランク8がキャリヤー上に配置されている。ブラ
ンクの中央部(10)がキャリヤーの中央くぼみ6に受
容される。T字形断面をもつブランク(8)の″バー″
はリブ9上に支持される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による炭化ケイ素/炭素多孔質成形品の
シリコン処理法を示す図であり、図1aはシリコン溶融
前、図1bはシリコン溶融後を表す。
【図2】外壁および内壁を含む格子の形のキャリヤーを
示す。
【図3】外壁および2系列の平行な内壁を含む格子の形
のキャリヤーを示す。
【図4】内壁および若干の外壁が上端に長方形のくぼみ
を備えた、格子の形のキャリヤーを示す。
【図5】上端が丸められた外壁および内壁を含む格子の
形のキャリヤーを示す。
【図6】円形の側壁で立つ円形の缶の形状をもつキャリ
ヤーを示す。
【符号の説明】
1 格子 2 外壁(側壁) 3 内壁 4 くぼみ 5 缶 6 穿孔 7 リブ 8 ブランク 10 ブランクの中央部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユルゲン・シュミット ドイツ連邦共和国デー−8590 マルクトレ ドヴィッツ,オーバードルフシュトラーセ 30

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平らな外表少なくとも1面を備えた炭化
    ケイ素または炭化ケイ素/炭素の多孔質成形品のシリコ
    ン処理法において、炭素ケイ素粉末、有機バインダー、
    および適宜炭素の混合物を成形して未処理コンパクトと
    なし、該未処理コンパクトのバインダーを非酸化性雰囲
    気中で約1000℃において炭化することにより除去
    し、そして得られたブランクを少なくとも1400℃の
    温度で溶融シリコンの作用によりシリコン処理し、その
    間この得られたブランクはその下部が溶融シリコンと接
    触した多孔質SiSiCキャリヤー上に平らな外表が配
    置されており、その際キャリヤーの支持面が平らであ
    り、かつ複数のくぼみを備えている方法。
  2. 【請求項2】 キャリヤー表面が格子の形状であり、こ
    れが外壁のほかに少なくとも1個の内壁をも備え、外壁
    と内壁の上端が同一高さであり、少なくとも外壁は溶融
    シリコンと接触している、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 格子が複数の平行な内壁を備えている、
    請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 2系列の平行な内壁があり、これらが互
    いに直角に配列されている、請求項3に記載の方法。
  5. 【請求項5】 内壁が上端にくぼみを備えている、請求
    項2に記載の方法。
  6. 【請求項6】 上端のくぼみが長方形であり、従って内
    壁の上側に鋸壁の形状が付与されている、請求項5に記
    載の方法。
  7. 【請求項7】 壁の上端が丸められている、請求項1に
    記載の方法。
  8. 【請求項8】 SiSiCキャリヤーが側壁で立つ缶の
    形状であり、該側壁が底部において溶融シリコンと接触
    しており、缶の外側底部が上向きであり、リブが付与さ
    れている、請求項1に記載の方法。
  9. 【請求項9】 缶が円形であり、リブが同心円状に配列
    されている、請求項8に記載の方法。
  10. 【請求項10】 缶の底部が環状であり、同心円状に配
    列された穿孔を有し、リブが同心円状に配列されてい
    る、請求項8に記載の方法。
  11. 【請求項11】 T字形断面をもつブランクが中央部を
    キャリヤーの中央穿孔部に位置させた状態でシリコン処
    理される、請求項10に記載の方法。
JP3199408A 1990-08-09 1991-08-08 シリコンインフィルトレートした炭化ケイ素からの成形品の製法 Pending JPH072586A (ja)

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