JPH0826827A - 導電性反応焼結炭化珪素焼結体とその製造方法及び用途 - Google Patents
導電性反応焼結炭化珪素焼結体とその製造方法及び用途Info
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- JPH0826827A JPH0826827A JP6164302A JP16430294A JPH0826827A JP H0826827 A JPH0826827 A JP H0826827A JP 6164302 A JP6164302 A JP 6164302A JP 16430294 A JP16430294 A JP 16430294A JP H0826827 A JPH0826827 A JP H0826827A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐酸化性、機械的強度に優れた導電性反応焼
結炭化珪素焼結体とその製造方法及びヒーターを提供す
ること。 【構成】 金属珪素粉末、カーボン及び／又はカーボン
となり得る有機物質及び炭化珪素粉末の混合原料の窒化
物を炭化させて得られたものであって、室温比抵抗が１
０Ωｃｍ以下であることを特徴とする導電性反応焼結炭
化珪素焼結体とその製造方法及びこの導電性反応焼結炭
化珪素焼結体で構成されてなるヒーター。
結炭化珪素焼結体とその製造方法及びヒーターを提供す
ること。 【構成】 金属珪素粉末、カーボン及び／又はカーボン
となり得る有機物質及び炭化珪素粉末の混合原料の窒化
物を炭化させて得られたものであって、室温比抵抗が１
０Ωｃｍ以下であることを特徴とする導電性反応焼結炭
化珪素焼結体とその製造方法及びこの導電性反応焼結炭
化珪素焼結体で構成されてなるヒーター。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐酸化性、機械的強度
に優れた導電性反応焼結炭化珪素焼結体とその製造方法
及び用途に関する。
に優れた導電性反応焼結炭化珪素焼結体とその製造方法
及び用途に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭化珪素は、耐熱性、強度、耐摩耗性、
耐食性等に優れた材料として幅広い分野で使用されてい
る。例えば、研磨剤、メカニカルシール等の他に１３０
０℃以上の温度で耐久性の要求されるガスタービン部品
等であり、更には導電性を付与してヒーターや電極材料
とすることも進められている。
耐食性等に優れた材料として幅広い分野で使用されてい
る。例えば、研磨剤、メカニカルシール等の他に１３０
０℃以上の温度で耐久性の要求されるガスタービン部品
等であり、更には導電性を付与してヒーターや電極材料
とすることも進められている。
【０００３】炭化珪素に導電性を付与する方法として
は、Ｂ、Ａｌ等の３Ｂ族元素、Ｎ、Ｐ等の５Ｂ族元素を
不純物として固溶させることによって半導電性とする方
法、Ｔｉ、Ｚｒ等の４Ａ族元素やＶ、Ｎｂ等の５Ａ族元
素の炭化物、窒化物、硼化物を添加し焼結体中に連続的
な導電相を形成させる方法等がある。
は、Ｂ、Ａｌ等の３Ｂ族元素、Ｎ、Ｐ等の５Ｂ族元素を
不純物として固溶させることによって半導電性とする方
法、Ｔｉ、Ｚｒ等の４Ａ族元素やＶ、Ｎｂ等の５Ａ族元
素の炭化物、窒化物、硼化物を添加し焼結体中に連続的
な導電相を形成させる方法等がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
半導電性を付与する方法では１８００℃以上の高温処理
が必要となるので生産性に劣るものであった。また、後
者の方法では、所望の導電性を得るためには多量の導電
性付与物質の添加が必要となり、この多量添加によって
大気中等の酸素を含む雰囲気では容易に酸化を受け、耐
酸化性、耐熱性が劣化する問題があった。しかも、導電
性付与物質を焼結体中に均一分散させることも難しいの
で導電性がバラツクという問題があった。
半導電性を付与する方法では１８００℃以上の高温処理
が必要となるので生産性に劣るものであった。また、後
者の方法では、所望の導電性を得るためには多量の導電
性付与物質の添加が必要となり、この多量添加によって
大気中等の酸素を含む雰囲気では容易に酸化を受け、耐
酸化性、耐熱性が劣化する問題があった。しかも、導電
性付与物質を焼結体中に均一分散させることも難しいの
で導電性がバラツクという問題があった。
【０００５】本発明の目的は、耐酸化性と機械的強度に
優れた導電性反応焼結炭化珪素焼結体を提供することで
ある。本発明の他の目的は、上記導電性反応焼結炭化珪
素焼結体を温度１６００℃程度という比較的ゆるやかな
条件で製造する方法を提供することである。本発明の更
なる目的は、上記導電性反応焼結炭化珪素焼結体で構成
された耐酸化性と機械的強度に優れたヒーターを提供す
ることである。
優れた導電性反応焼結炭化珪素焼結体を提供することで
ある。本発明の他の目的は、上記導電性反応焼結炭化珪
素焼結体を温度１６００℃程度という比較的ゆるやかな
条件で製造する方法を提供することである。本発明の更
なる目的は、上記導電性反応焼結炭化珪素焼結体で構成
された耐酸化性と機械的強度に優れたヒーターを提供す
ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、金
属珪素粉末、カーボン及び／又はカーボンとなり得る有
機物質及び炭化珪素粉末の混合原料の窒化物を炭化させ
て得られたものであって、室温比抵抗が１０Ωｃｍ以下
であることを特徴とする導電性反応焼結炭化珪素焼結
体、金属珪素粉末、カーボン及び／又はカーボンとなり
得る有機物質及び炭化珪素粉末の混合原料をＮ2 分圧
０．２ａｔｍ以上の窒素ガス雰囲気下、温度１１００〜
１５００℃で３０分間以上窒化した後、次いでＮ2 分圧
を０．２ａｔｍ未満に下げ、温度を１５００℃以上に高
めて得られた窒化物を炭化することを特徴とする導電性
反応焼結炭化珪素焼結体の製造方法、及び上記導電性反
応焼結炭化珪素焼結体で構成されてなることを特徴とす
るヒーターである。
属珪素粉末、カーボン及び／又はカーボンとなり得る有
機物質及び炭化珪素粉末の混合原料の窒化物を炭化させ
て得られたものであって、室温比抵抗が１０Ωｃｍ以下
であることを特徴とする導電性反応焼結炭化珪素焼結
体、金属珪素粉末、カーボン及び／又はカーボンとなり
得る有機物質及び炭化珪素粉末の混合原料をＮ2 分圧
０．２ａｔｍ以上の窒素ガス雰囲気下、温度１１００〜
１５００℃で３０分間以上窒化した後、次いでＮ2 分圧
を０．２ａｔｍ未満に下げ、温度を１５００℃以上に高
めて得られた窒化物を炭化することを特徴とする導電性
反応焼結炭化珪素焼結体の製造方法、及び上記導電性反
応焼結炭化珪素焼結体で構成されてなることを特徴とす
るヒーターである。
【０００７】以下、さらに詳しく本発明について説明す
る。
る。
【０００８】本発明で使用される金属珪素粉末は、通常
の工業用金属珪素粉末で十分であり、その平均粒径とし
ては０．１〜数１０μｍであることが好ましい。カーボ
ンとしてはカーボンブラック、アセチレンブラック等
を、またカーボンとなり得る有機物質としてはフェノー
ル、フラン、ポリイミド等の有機樹脂を用いることがで
きる。炭化珪素粉末は骨材として使用されるものであ
り、その平均粒径は０．１〜数１０μｍであることが好
ましいが、平均粒径１μｍ以下の微粉と平均粒径２〜２
０μｍの粗粉を組み合わせることによって成形時の充填
性が高まるので得られた導電性反応焼結炭化珪素焼結体
の機械的強度を更に高めることができる。炭化珪素粉末
の結晶相については、非晶質、α型、β型あるいはこれ
らの混合相のいずれであってもよい。
の工業用金属珪素粉末で十分であり、その平均粒径とし
ては０．１〜数１０μｍであることが好ましい。カーボ
ンとしてはカーボンブラック、アセチレンブラック等
を、またカーボンとなり得る有機物質としてはフェノー
ル、フラン、ポリイミド等の有機樹脂を用いることがで
きる。炭化珪素粉末は骨材として使用されるものであ
り、その平均粒径は０．１〜数１０μｍであることが好
ましいが、平均粒径１μｍ以下の微粉と平均粒径２〜２
０μｍの粗粉を組み合わせることによって成形時の充填
性が高まるので得られた導電性反応焼結炭化珪素焼結体
の機械的強度を更に高めることができる。炭化珪素粉末
の結晶相については、非晶質、α型、β型あるいはこれ
らの混合相のいずれであってもよい。
【０００９】これらの原料の配合割合としては、カーボ
ン及び／又はカーボンとなり得る有機物質の合計炭素分
に対する金属珪素粉末の重量比が１．５〜３である混合
物５〜８０重量％、炭化珪素粉末９５〜２０重量％であ
ることが好ましい。これらの原料は、ボールミル、ヘン
シェルミキサー等の混合機で乾式又は湿式で混合されて
混合原料となる。混合原料は、通常、成形体となし窒化
後炭化する。
ン及び／又はカーボンとなり得る有機物質の合計炭素分
に対する金属珪素粉末の重量比が１．５〜３である混合
物５〜８０重量％、炭化珪素粉末９５〜２０重量％であ
ることが好ましい。これらの原料は、ボールミル、ヘン
シェルミキサー等の混合機で乾式又は湿式で混合されて
混合原料となる。混合原料は、通常、成形体となし窒化
後炭化する。
【００１０】混合原料の成形は、メチルセルロース、ポ
リビニルアルコール等の有機バインダーを添加しプレス
成形、押し出し成形、射出成形又は混合原料を含むスラ
リー調製しそれを所望の形状の型に注入固化することに
よって行うことができる。
リビニルアルコール等の有機バインダーを添加しプレス
成形、押し出し成形、射出成形又は混合原料を含むスラ
リー調製しそれを所望の形状の型に注入固化することに
よって行うことができる。
【００１１】得られた成形体を、先ずＮ2 分圧０．２ａ
ｔｍ以上の窒素ガス含有雰囲気下で窒化して窒化珪素を
生成させる。この場合の窒化条件としては、温度１１０
０〜１５００℃、時間３０分以上が好ましい。１１００
℃未満の温度では窒化反応は起こらず、また１５００℃
をこえると生成した窒化珪素の分解反応が支配的とな
る。窒化時間が３０分未満では窒化珪素の生成が十分で
なくなる。
ｔｍ以上の窒素ガス含有雰囲気下で窒化して窒化珪素を
生成させる。この場合の窒化条件としては、温度１１０
０〜１５００℃、時間３０分以上が好ましい。１１００
℃未満の温度では窒化反応は起こらず、また１５００℃
をこえると生成した窒化珪素の分解反応が支配的とな
る。窒化時間が３０分未満では窒化珪素の生成が十分で
なくなる。
【００１２】次いで、窒化珪素を含む上記成形体を炭化
させる。炭化は、Ｎ2 分圧を０．２ａｔｍ未満に下げる
と共に温度を１５００℃以上に昇温し成形体中のカーボ
ン／又はカーボンとなり得る有機物質と反応させること
によって行うことができる。
させる。炭化は、Ｎ2 分圧を０．２ａｔｍ未満に下げる
と共に温度を１５００℃以上に昇温し成形体中のカーボ
ン／又はカーボンとなり得る有機物質と反応させること
によって行うことができる。
【００１３】上記方法で得られた本発明の導電性反応焼
結炭化珪素焼結体は、金属珪素粉末、カーボン及び／又
はカーボンとなり得る有機物質を単に炭化して得られた
従来の反応焼結炭化珪素焼結体の室温比抵抗が１０3 Ω
ｃｍ以上であるのに対して１０Ωｃｍ以下であることが
特徴である。また、導電性付与物質が添加されていない
ので優れた耐酸化性を示す。
結炭化珪素焼結体は、金属珪素粉末、カーボン及び／又
はカーボンとなり得る有機物質を単に炭化して得られた
従来の反応焼結炭化珪素焼結体の室温比抵抗が１０3 Ω
ｃｍ以上であるのに対して１０Ωｃｍ以下であることが
特徴である。また、導電性付与物質が添加されていない
ので優れた耐酸化性を示す。
【００１４】本発明の導電性反応焼結炭化珪素焼結体の
気孔率は８０％以下特に７０％以下であることが好まし
く、また曲げ強度は１ＭＰａ以上特に２０ＭＰａ以上更
に５０ＭＰａ以上であることが好ましい。
気孔率は８０％以下特に７０％以下であることが好まし
く、また曲げ強度は１ＭＰａ以上特に２０ＭＰａ以上更
に５０ＭＰａ以上であることが好ましい。
【００１５】本発明の導電性反応焼結炭化珪素焼結体の
用途としては、暖房機器、調理機器、乾燥機、焼成炉等
のヒーターとして適している。特にディーゼルエンジン
から排出される微粒子を補集し燃焼焼却させるヒーター
機能を持たせた導電性フイルターや、ダクトヒーター、
大型ドライヤー等の熱源に使用される熱風発生機用ヒー
ターの場合には、その発熱面積を大きくし熱効率を高め
る点から気孔率４０％以上特に５０〜８０％であること
が好ましく、また曲げ強度は１ＭＰａもあれば十分であ
る。
用途としては、暖房機器、調理機器、乾燥機、焼成炉等
のヒーターとして適している。特にディーゼルエンジン
から排出される微粒子を補集し燃焼焼却させるヒーター
機能を持たせた導電性フイルターや、ダクトヒーター、
大型ドライヤー等の熱源に使用される熱風発生機用ヒー
ターの場合には、その発熱面積を大きくし熱効率を高め
る点から気孔率４０％以上特に５０〜８０％であること
が好ましく、また曲げ強度は１ＭＰａもあれば十分であ
る。
【００１６】
【実施例】以下、実施例、比較例をあげてさらに具体的
に本発明を説明する。
に本発明を説明する。
【００１７】実施例１〜６ 比較例１〜６ 比表面積２ｍ2 ／ｇの工業用金属珪素粉末４０重量部、
カーボンブラック（三菱化成社製）２０重量部及びα型
炭化珪素粉末（屋久島電工社製）４０重量部をボールミ
ルで乾式混合を行い、プレス成形してカサ密度１．０ｇ
／ｃｍ3 の成形体を作製した。これを表１の窒化雰囲気
中で３時間窒化してから還元雰囲気中で２時間炭化して
放冷した。
カーボンブラック（三菱化成社製）２０重量部及びα型
炭化珪素粉末（屋久島電工社製）４０重量部をボールミ
ルで乾式混合を行い、プレス成形してカサ密度１．０ｇ
／ｃｍ3 の成形体を作製した。これを表１の窒化雰囲気
中で３時間窒化してから還元雰囲気中で２時間炭化して
放冷した。
【００１８】比較例１及び比較例５は従来の典型例であ
り、比較例１は始終真空中で、また比較例５は始終窒素
雰囲気中で焼成したものである。
り、比較例１は始終真空中で、また比較例５は始終窒素
雰囲気中で焼成したものである。
【００１９】得られた焼結体は、大気中８００℃×３時
間の加熱処理を行って未反応カーボンを除去し研削加工
後、気孔率（アルキメデス法）、室温比抵抗（４点端子
法）、室温における４点曲げ強度（島津製作所社製「オ
ートグラフＡＧ−２０００Ａ」）及び耐酸化性を測定し
た。耐酸化性は、焼結体を大気中、１０００℃×１００
時間加熱して比抵抗の変化を測定することによって行
い、その値が１０Ωｃｍ未満を「○」、１０Ωｃｍ以上
を「×」、１０6 Ωｃｍ以上を「絶縁体」とした。以上
の結果を表２に示す。
間の加熱処理を行って未反応カーボンを除去し研削加工
後、気孔率（アルキメデス法）、室温比抵抗（４点端子
法）、室温における４点曲げ強度（島津製作所社製「オ
ートグラフＡＧ−２０００Ａ」）及び耐酸化性を測定し
た。耐酸化性は、焼結体を大気中、１０００℃×１００
時間加熱して比抵抗の変化を測定することによって行
い、その値が１０Ωｃｍ未満を「○」、１０Ωｃｍ以上
を「×」、１０6 Ωｃｍ以上を「絶縁体」とした。以上
の結果を表２に示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】
【発明の効果】本発明の導電性反応焼結炭化珪素焼結体
によれば、導電性付与物質を添加することなく耐酸化
性、機械的強度に優れた導電性の反応焼結炭化珪素焼結
体が提供される。
によれば、導電性付与物質を添加することなく耐酸化
性、機械的強度に優れた導電性の反応焼結炭化珪素焼結
体が提供される。
【００２３】本発明の導電性炭化珪素焼結体の製造方法
によれば、温度１６００℃程度の条件で上記特性を有す
る導電性反応焼結炭化珪素焼結体製造することができ
る。
によれば、温度１６００℃程度の条件で上記特性を有す
る導電性反応焼結炭化珪素焼結体製造することができ
る。
【００２４】本発明のヒーターによれば、導電性、耐酸
化性及び機械的強度に優れたヒーターが提供される。
化性及び機械的強度に優れたヒーターが提供される。
Claims (3)
- 【請求項１】 金属珪素粉末、カーボン及び／又はカー
ボンとなり得る有機物質及び炭化珪素粉末の混合原料の
窒化物を炭化させて得られたものであって、室温比抵抗
が１０Ωｃｍ以下であることを特徴とする導電性反応焼
結炭化珪素焼結体。 - 【請求項２】 金属珪素粉末、カーボン及び／又はカー
ボンとなり得る有機物質及び炭化珪素粉末の混合原料を
Ｎ2 分圧０．２ａｔｍ以上の窒素ガス雰囲気下、温度１
１００〜１５００℃で３０分間以上窒化した後、次いで
Ｎ2 分圧を０．２ａｔｍ未満に下げ、温度を１５００℃
以上に高めて得られた窒化物を炭化することを特徴とす
る導電性反応焼結炭化珪素焼結体の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の導電性反応焼結炭化珪素
焼結体で構成されてなることを特徴とするヒーター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6164302A JPH0826827A (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 導電性反応焼結炭化珪素焼結体とその製造方法及び用途 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6164302A JPH0826827A (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 導電性反応焼結炭化珪素焼結体とその製造方法及び用途 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0826827A true JPH0826827A (ja) | 1996-01-30 |
Family
ID=15790545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6164302A Pending JPH0826827A (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 導電性反応焼結炭化珪素焼結体とその製造方法及び用途 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0826827A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998059526A1 (fr) * | 1997-06-25 | 1998-12-30 | Mitsubishi Pencil Co., Ltd. | Element chauffant carbone et son procede de production |
| JP2012180230A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-20 | Tokyo Yogyo Co Ltd | 導電性セラミックス焼結体 |
| JP2012214306A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-08 | Tokyo Yogyo Co Ltd | 導電性セラミックス焼結体の製造方法 |
| JP2016183081A (ja) * | 2015-03-26 | 2016-10-20 | 東京窯業株式会社 | 導電性炭化珪素質焼結体の製造方法及び導電性炭化珪素質焼結体 |
-
1994
- 1994-07-15 JP JP6164302A patent/JPH0826827A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998059526A1 (fr) * | 1997-06-25 | 1998-12-30 | Mitsubishi Pencil Co., Ltd. | Element chauffant carbone et son procede de production |
| US6627144B1 (en) | 1997-06-25 | 2003-09-30 | Mitsubishi Pencil Co., Ltd. | Carbonaceous heating element and process for producing the same |
| US7332695B2 (en) | 1997-06-25 | 2008-02-19 | Mitsubishi Pencil Co., Ltd. | Carbon heating element and method of producing same |
| JP2012180230A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-20 | Tokyo Yogyo Co Ltd | 導電性セラミックス焼結体 |
| JP2012214306A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-08 | Tokyo Yogyo Co Ltd | 導電性セラミックス焼結体の製造方法 |
| JP2016183081A (ja) * | 2015-03-26 | 2016-10-20 | 東京窯業株式会社 | 導電性炭化珪素質焼結体の製造方法及び導電性炭化珪素質焼結体 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| A711 | Notification of change in applicant |
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|
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040420 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040618 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040820 |