JPH0829986B2 - 立方晶炭化珪素焼結体の製造方法 - Google Patents
立方晶炭化珪素焼結体の製造方法Info
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- JPH0829986B2 JPH0829986B2 JP61130997A JP13099786A JPH0829986B2 JP H0829986 B2 JPH0829986 B2 JP H0829986B2 JP 61130997 A JP61130997 A JP 61130997A JP 13099786 A JP13099786 A JP 13099786A JP H0829986 B2 JPH0829986 B2 JP H0829986B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は立方晶炭化珪素焼結体の製造方法に係り、特
に易焼結性でかつ緻密構造を与える立方晶炭化珪素（以
下「β−SiC」と略記する）焼結体の製造方法に関す
る。更に詳しくは、本発明は、特定性状のβ−SiC粉末
もしくはこの粉末と特定量の焼結助剤との組合わせを用
い、このものを焼結することによりβ−SiC焼結体を製
造する方法に関する。
に易焼結性でかつ緻密構造を与える立方晶炭化珪素（以
下「β−SiC」と略記する）焼結体の製造方法に関す
る。更に詳しくは、本発明は、特定性状のβ−SiC粉末
もしくはこの粉末と特定量の焼結助剤との組合わせを用
い、このものを焼結することによりβ−SiC焼結体を製
造する方法に関する。
［従来の技術］ 炭化珪素（以下「SiC」と記載する）焼結体は、硬度
及び高温強度が共に大きく、耐熱性に優れ、化学的に安
定であることから、耐摩耗性機械部品、構造用材料、耐
熱性材料等に広く利用されている。SiC粉末には大別し
てα、βの２つの結晶形があり、これらのうちβ−SiC
粉末の焼結方法としては、従来、β−SiC粉末に一定量
の硼素及び炭素を混合し、真空中、COガス雰囲気中又は
不活性ガス雰囲気中で焼成する方法が知られている。
及び高温強度が共に大きく、耐熱性に優れ、化学的に安
定であることから、耐摩耗性機械部品、構造用材料、耐
熱性材料等に広く利用されている。SiC粉末には大別し
てα、βの２つの結晶形があり、これらのうちβ−SiC
粉末の焼結方法としては、従来、β−SiC粉末に一定量
の硼素及び炭素を混合し、真空中、COガス雰囲気中又は
不活性ガス雰囲気中で焼成する方法が知られている。
このようなβ−SiC粉末の焼結体の製造において、そ
の緻密化が困難なことは、焼結の終期に粒成長が生じ、
例えば粒径100μｍ以上の粒子が多量に生成し、高度に
緻密化することが難しいことに基く。焼結過程におい
て、硼素は焼結体の緻密化に有効に作用するが、同時に
焼結終期の粒成長を促進する作用をも有している。ま
た、炭素は、β−SiC粉末中に含まれる不純物であるSiO
2（SiO2は焼結を阻害するため、これを除去することが
好ましい。）を除去する作用を有するが、脱酸素に必要
な量を超えて添加すると有害であるとされている。
の緻密化が困難なことは、焼結の終期に粒成長が生じ、
例えば粒径100μｍ以上の粒子が多量に生成し、高度に
緻密化することが難しいことに基く。焼結過程におい
て、硼素は焼結体の緻密化に有効に作用するが、同時に
焼結終期の粒成長を促進する作用をも有している。ま
た、炭素は、β−SiC粉末中に含まれる不純物であるSiO
2（SiO2は焼結を阻害するため、これを除去することが
好ましい。）を除去する作用を有するが、脱酸素に必要
な量を超えて添加すると有害であるとされている。
従って、従来より、β−SiC粉末の焼結にあたり、こ
れに混合する硼素及び炭素はある特定の範囲内の量で使
用されていた。例えば、硼素0.5〜5.0重量％及び炭素1.
5〜5.0重量％（特公昭58−17146号）、あるいは、硼素
0.3〜３重量％及び炭素0.1〜1.0重量％（特公昭57−320
35号）である。即ち、従来においては、硼素は0.3重量
％を下限とし、炭素は必要以上に加えずに、β−SiC粉
末の焼結が行なわれている。
れに混合する硼素及び炭素はある特定の範囲内の量で使
用されていた。例えば、硼素0.5〜5.0重量％及び炭素1.
5〜5.0重量％（特公昭58−17146号）、あるいは、硼素
0.3〜３重量％及び炭素0.1〜1.0重量％（特公昭57−320
35号）である。即ち、従来においては、硼素は0.3重量
％を下限とし、炭素は必要以上に加えずに、β−SiC粉
末の焼結が行なわれている。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら従来の方法では、用いる焼結助剤の量が
多く、用いる原料粉末によっては異常粒成長を生じ、高
密度化が阻害され、このため満足すべき高密度の焼結体
が得られていないのが実状である。
多く、用いる原料粉末によっては異常粒成長を生じ、高
密度化が阻害され、このため満足すべき高密度の焼結体
が得られていないのが実状である。
これに対し、特定方法で製造したβ−SiC粉末に炭素
及び硼素をそれぞれ0.1〜５重量％混合して焼成する方
法が特公昭55−46996号公報に開示され、硼素の使用量
を0.1重量％まで下げることが可能とされているが、本
号公告公報の実施例は、すべて1.0重量％以上の硼素を
使用しており、少量の硼素添加で良好な焼結体を得るこ
とは実証されていない。
及び硼素をそれぞれ0.1〜５重量％混合して焼成する方
法が特公昭55−46996号公報に開示され、硼素の使用量
を0.1重量％まで下げることが可能とされているが、本
号公告公報の実施例は、すべて1.0重量％以上の硼素を
使用しており、少量の硼素添加で良好な焼結体を得るこ
とは実証されていない。
このように、従来法においては、β−SiC粉末と焼結
助剤との関係が明確にされておらず、このため従来、焼
結体の製造法は必ずしも満足すべきものではなく、高密
度のβ−SiC焼結体を工業的有利に製造し得る方法の出
現が望まれていた。
助剤との関係が明確にされておらず、このため従来、焼
結体の製造法は必ずしも満足すべきものではなく、高密
度のβ−SiC焼結体を工業的有利に製造し得る方法の出
現が望まれていた。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、従来法では明らかにされていなかった焼結
助剤の量とβ−SiC粉末の性状との関係を把握し、高密
度の焼結体を容易に製造するためのβ−SiC粉末の要件
を明確化したものであり、 立方晶炭化珪素粉末を焼結して炭化珪素焼結体を製造
するにあたり、エチルシリケートからなる珪素源と、レ
ゾール型フェノール樹脂からなる炭素源とを含む原料を
非酸化性雰囲気下で加熱焼成して得られる、全酸素量か
ら遊離シリカとして存在する酸素の量を除いた酸素量が
0.5重量％未満である立方晶炭化珪素粉末を用いること
を特徴とする立方晶炭化珪素焼結体の製造方法、 を要旨とするものである。
助剤の量とβ−SiC粉末の性状との関係を把握し、高密
度の焼結体を容易に製造するためのβ−SiC粉末の要件
を明確化したものであり、 立方晶炭化珪素粉末を焼結して炭化珪素焼結体を製造
するにあたり、エチルシリケートからなる珪素源と、レ
ゾール型フェノール樹脂からなる炭素源とを含む原料を
非酸化性雰囲気下で加熱焼成して得られる、全酸素量か
ら遊離シリカとして存在する酸素の量を除いた酸素量が
0.5重量％未満である立方晶炭化珪素粉末を用いること
を特徴とする立方晶炭化珪素焼結体の製造方法、 を要旨とするものである。
しかして、このような特定のβ−SiC粉末を用いるこ
とにより、従来、高緻密化焼結が不可能であった焼結助
剤の低添加量領域、即ち0.5重量％を超え３重量％以下
の炭素及び0.05〜0.3重量％の硼素、あるいは、0.5重量
％を超え３重量％以下の炭素、0.05〜0.1重量％の硼素
及び0.05〜１重量％のアルミニウム含有化合物の低添加
領域においても、高度に緻密化されたβ−SiC焼結体を
製造することが可能となるのである。
とにより、従来、高緻密化焼結が不可能であった焼結助
剤の低添加量領域、即ち0.5重量％を超え３重量％以下
の炭素及び0.05〜0.3重量％の硼素、あるいは、0.5重量
％を超え３重量％以下の炭素、0.05〜0.1重量％の硼素
及び0.05〜１重量％のアルミニウム含有化合物の低添加
領域においても、高度に緻密化されたβ−SiC焼結体を
製造することが可能となるのである。
即ち、本発明者らはβ−SiC粉末の焼結における反応
機構及び焼結条件について詳細に検討した結果、次の
〜の事項を知見した。
機構及び焼結条件について詳細に検討した結果、次の
〜の事項を知見した。
β−SiC粒子の粒界エネルギーは、炭素物質又は他の
無機物質をβ−SiC粒子間に介在させると低下する。従
ってこれらの介在物の存在によって焼結を促進し、粒成
長を抑制することが可能である。
無機物質をβ−SiC粒子間に介在させると低下する。従
ってこれらの介在物の存在によって焼結を促進し、粒成
長を抑制することが可能である。
粒成長を誘起するエネルギーは、その粒子系に付随す
る表面エネルギー及び粒界エネルギー等の総自由エネル
ギーに支配され、系内に余剰自由エネルギーが多くなれ
ば異常粒成長を起こし易くなる。
る表面エネルギー及び粒界エネルギー等の総自由エネル
ギーに支配され、系内に余剰自由エネルギーが多くなれ
ば異常粒成長を起こし易くなる。
従来、SiC粉体の焼結において有害とされていた不純
物酸素の形態に関しては、JIS−Ｒ−6124（1061−５−1
0）に記載の方法により定量される遊離ケイ素（遊離シ
リカ）に基くものと、この方法により測定されない形態
の酸素が存在する。
物酸素の形態に関しては、JIS−Ｒ−6124（1061−５−1
0）に記載の方法により定量される遊離ケイ素（遊離シ
リカ）に基くものと、この方法により測定されない形態
の酸素が存在する。
において、前者の形態の酸素は助剤として添加され
る炭素により容易に除去されるが、後者の酸素の一部
は、緻密化が進行する1600℃以上でもSiC粉体中に残存
し、焼結を阻害する要因となる。
る炭素により容易に除去されるが、後者の酸素の一部
は、緻密化が進行する1600℃以上でもSiC粉体中に残存
し、焼結を阻害する要因となる。
前述の如く、焼結助剤である炭素と組み合わされる他
の原子、例えば硼素はできる限り少ない方が良く、好ま
しくはSiC中への固溶量として知られている0.3重量％未
満である方がよい。この理由は、硼素は炭素に比較し拡
散速度が速いため、過剰に存在すると、焼結体の高温特
性に影響を与えるばかりではなく、焼結終期に余剰の硼
素が、異常粒成長を起こし、高密度化を阻害する原因と
なることによる。
の原子、例えば硼素はできる限り少ない方が良く、好ま
しくはSiC中への固溶量として知られている0.3重量％未
満である方がよい。この理由は、硼素は炭素に比較し拡
散速度が速いため、過剰に存在すると、焼結体の高温特
性に影響を与えるばかりではなく、焼結終期に余剰の硼
素が、異常粒成長を起こし、高密度化を阻害する原因と
なることによる。
しかして、上記から焼結助剤の必要性が示される。
また、、、から、用いる粉体の性状、特に酸素量
により、製造される焼結体の緻密化の程度に差が現れる
ことが説明される。また、より、添加される焼結助剤
の量に上限があることが説明される。
また、、、から、用いる粉体の性状、特に酸素量
により、製造される焼結体の緻密化の程度に差が現れる
ことが説明される。また、より、添加される焼結助剤
の量に上限があることが説明される。
従来においては、焼結体の製造に用いる原料粉末に対
する根本的な検討が行なわれていなかったために、β−
SiCの焼結に関し、多くの特許が提出され、様々な硼素
添加量が開示されているものの、焼結体の強度特性にお
いて良好な結果が得られる炭素−硼素の併用において、
硼素添加量が0.3重量％以下で良好な焼結体を得た実施
例は少なく、0.2重量％以下の例は皆無である。これ
は、これまで提供されているβ−SiC粉末には焼結助剤
として添加された炭素で十分に除去できない酸素が存在
していたために、上記、の知見からも説明されるよ
うに、良好な高密度炭化珪素焼結体を製造することが不
可能であったからである。
する根本的な検討が行なわれていなかったために、β−
SiCの焼結に関し、多くの特許が提出され、様々な硼素
添加量が開示されているものの、焼結体の強度特性にお
いて良好な結果が得られる炭素−硼素の併用において、
硼素添加量が0.3重量％以下で良好な焼結体を得た実施
例は少なく、0.2重量％以下の例は皆無である。これ
は、これまで提供されているβ−SiC粉末には焼結助剤
として添加された炭素で十分に除去できない酸素が存在
していたために、上記、の知見からも説明されるよ
うに、良好な高密度炭化珪素焼結体を製造することが不
可能であったからである。
発明者らは、β−SiC粉末の粉体内部に含まれる酵
素、即ち1600℃以上の温度においても粉体中に残存する
可能性のある酸素が極めて少ない粉末の合成に成功し、
この酸素量の少ないβ−SiC粉末を用いることにより、
少量の焼結助剤のもとに緻密な炭化珪素焼結体を製造す
ることができることを見い出し、本発明を完成させた。
素、即ち1600℃以上の温度においても粉体中に残存する
可能性のある酸素が極めて少ない粉末の合成に成功し、
この酸素量の少ないβ−SiC粉末を用いることにより、
少量の焼結助剤のもとに緻密な炭化珪素焼結体を製造す
ることができることを見い出し、本発明を完成させた。
以下本発明の構成につき更に詳細に説明する。
なお、本明細書において、「％」は、「重量％」を示
す。
す。
本発明において原料として用いるβ−SiC粉末は、エ
チルシリケートからなる珪素源と、レゾール型フェノー
ル樹脂からなる炭素源とを含む原料を非酸化性雰囲気下
で加熱焼成して得られる、全酸素量から遊離シリカとし
て存在する酸素の量を除いた酸素（以下、これを「内部
酸素」と称する。）量が0.5％未満のものである。
チルシリケートからなる珪素源と、レゾール型フェノー
ル樹脂からなる炭素源とを含む原料を非酸化性雰囲気下
で加熱焼成して得られる、全酸素量から遊離シリカとし
て存在する酸素の量を除いた酸素（以下、これを「内部
酸素」と称する。）量が0.5％未満のものである。
即ち、本発明は、不純物原子の中で、特に酸素に着目
したものである。以下に本発明で用いるβ−SiC粉末の
内部酸素量の定量方法について説明する。
したものである。以下に本発明で用いるβ−SiC粉末の
内部酸素量の定量方法について説明する。
原料β−SiC粉末の酸素不純物に関しては、 JIS−Ｒ−6124に記載の方法により定量される遊離シ
リカをもとに測定される形態の酸素不純物。
リカをもとに測定される形態の酸素不純物。
により測定されない酸素不純物、即ち内部酸素。
の２種類が存在する。従って、内部酸素の量は、下記の
式から計算して求められる。
式から計算して求められる。
内部酸素量＝全酸素量−（遊離シリカとして存在する
酸素の量） ここで、全酸素量は、次のようにして測定することがで
きる。即ち、スズカプセル中にSiCの粉体試料を50mg前
後秤量し、ニッケル製のカゴの中に入れ、黒鉛坩堝中に
て2000℃以上で粉体を熱分解する。キャリアガスとして
はヘリウムガスを用いる。粉体中の全酸素は、COガスと
して発生する（即ち、黒鉛坩堝中にてSn−Niフラックス
を用い、SiCを分解する過程において、O2が存在すればC
O（高温ではCO2→CO＋1/2O2）が生成するので、酸化触
媒を用いてCOを酸化してCO2とし、赤外吸収装置にてCO2
を定量する。このようにして定量されたCO2からSiC粉体
中の全酸素量を決定することができる。また、前式にお
いて遊離シリカとして存在する酸素の量は、JIS−Ｒ−6
124に記載された方法により遊離シリカの量を測定し、
この値に32/64（O2／SiO2）を乗じて求めることができ
る。しかして、このようにして求めた遊離シリカとして
存在する酸素量を上記全酸素量から引くことにより、内
部酸素量が求められる。
酸素の量） ここで、全酸素量は、次のようにして測定することがで
きる。即ち、スズカプセル中にSiCの粉体試料を50mg前
後秤量し、ニッケル製のカゴの中に入れ、黒鉛坩堝中に
て2000℃以上で粉体を熱分解する。キャリアガスとして
はヘリウムガスを用いる。粉体中の全酸素は、COガスと
して発生する（即ち、黒鉛坩堝中にてSn−Niフラックス
を用い、SiCを分解する過程において、O2が存在すればC
O（高温ではCO2→CO＋1/2O2）が生成するので、酸化触
媒を用いてCOを酸化してCO2とし、赤外吸収装置にてCO2
を定量する。このようにして定量されたCO2からSiC粉体
中の全酸素量を決定することができる。また、前式にお
いて遊離シリカとして存在する酸素の量は、JIS−Ｒ−6
124に記載された方法により遊離シリカの量を測定し、
この値に32/64（O2／SiO2）を乗じて求めることができ
る。しかして、このようにして求めた遊離シリカとして
存在する酸素量を上記全酸素量から引くことにより、内
部酸素量が求められる。
このようにして求められる内部酸素量と焼結性及び結
晶の完全性との関係を検討した結果、一般に提供される
β−SiC粉末の内部酸素量は0.5％以上であるのに対し、
エチルシリケートからなる珪素源と、レゾール型フェノ
ール樹脂からなる炭素源とを含む原料を非酸化性雰囲気
下で加熱焼成して得られる、内部酸素量0.5％未満のβ
−SiC粉末を原料として用いることにより、焼結助剤の
少量添加、例えば炭素−硼素の好適な組み合せにおい
て、硼素の添加量0.3％未満の添加で高密度で焼結体が
得られることが判明した。
晶の完全性との関係を検討した結果、一般に提供される
β−SiC粉末の内部酸素量は0.5％以上であるのに対し、
エチルシリケートからなる珪素源と、レゾール型フェノ
ール樹脂からなる炭素源とを含む原料を非酸化性雰囲気
下で加熱焼成して得られる、内部酸素量0.5％未満のβ
−SiC粉末を原料として用いることにより、焼結助剤の
少量添加、例えば炭素−硼素の好適な組み合せにおい
て、硼素の添加量0.3％未満の添加で高密度で焼結体が
得られることが判明した。
即ち、本発明の方法に従って、内部酸素量が0.5％未
満のβ−SiC粉末を用いることにより、焼成助剤の少量
添加、例えば、炭素0.05重量％を超え３重量％以下及び
硼素0.05〜0.3重量％、あるいは、炭素0.5重量％を超え
３重量％以下、硼素0.05〜0.1重量％及びアルミニウム
含有化合物0.05〜１重量％、の添加で極めて緻密なβ−
SiC焼結体を得ることができる。
満のβ−SiC粉末を用いることにより、焼成助剤の少量
添加、例えば、炭素0.05重量％を超え３重量％以下及び
硼素0.05〜0.3重量％、あるいは、炭素0.5重量％を超え
３重量％以下、硼素0.05〜0.1重量％及びアルミニウム
含有化合物0.05〜１重量％、の添加で極めて緻密なβ−
SiC焼結体を得ることができる。
なお、本発明は、エチルシリケートからなる珪素源
と、レゾール型フェノール樹脂からなる炭素源とを含む
原料を非酸化性雰囲気下で加熱焼成して得られるβ−Si
C粉末、即ち、粉末の結晶相の95％以上がβ型である粉
末で、含まれる内部酸素の量が0.5％未満であることを
要旨とするものであって、不純物に関しては粉末に用い
るケイ素源と、炭素源の化合物に含まれる不純物の量や
種類に依存し、これらは、焼結を阻害しない範囲内であ
れば特に制限されない。遊離シリカの量に関しても特に
制限はないが、好ましくは２％以下であるほうが、焼結
助剤として加える炭素の量を少なくできるので経済的で
ある。
と、レゾール型フェノール樹脂からなる炭素源とを含む
原料を非酸化性雰囲気下で加熱焼成して得られるβ−Si
C粉末、即ち、粉末の結晶相の95％以上がβ型である粉
末で、含まれる内部酸素の量が0.5％未満であることを
要旨とするものであって、不純物に関しては粉末に用い
るケイ素源と、炭素源の化合物に含まれる不純物の量や
種類に依存し、これらは、焼結を阻害しない範囲内であ
れば特に制限されない。遊離シリカの量に関しても特に
制限はないが、好ましくは２％以下であるほうが、焼結
助剤として加える炭素の量を少なくできるので経済的で
ある。
内部酸素量が0.5％未満のβ−SiC粉末は、エチルシリ
ケートとレゾール型フェノール樹脂とを原料として用
い、これを非酸化性雰囲気で加熱焼成することにより容
易に製造することができるが、得られたβ−SiCは、必
要に応じて、後述の実験例の如く、更に、不活性ガス雰
囲気中にて高温で熱処理しても良い。
ケートとレゾール型フェノール樹脂とを原料として用
い、これを非酸化性雰囲気で加熱焼成することにより容
易に製造することができるが、得られたβ−SiCは、必
要に応じて、後述の実験例の如く、更に、不活性ガス雰
囲気中にて高温で熱処理しても良い。
本発明において、焼結助剤として用いる炭素源として
は微粒の炭素又は炭化可能な有機物質が挙げられる。炭
化可能な有機物質とは加熱に際し、分解して炭素を生ず
るもので、ポリフェニレンフェノール樹脂等の高収率で
炭素を与えるものが望ましい。硼素源としては硼素及び
硼素を含む化合物のいずれでも良い。また硼素は結晶
質、非晶質のいずれでも良いが、粒度は微粒な程好まし
く10μ以下であることが望ましい。またアルミニウム含
有化合物としてはアルミナ（Al2O3）等の無機物やアル
ミニウムイソプロポキシド（Al(OC3H7)3）等の有機アル
ミニウム化合物が挙げられる。
は微粒の炭素又は炭化可能な有機物質が挙げられる。炭
化可能な有機物質とは加熱に際し、分解して炭素を生ず
るもので、ポリフェニレンフェノール樹脂等の高収率で
炭素を与えるものが望ましい。硼素源としては硼素及び
硼素を含む化合物のいずれでも良い。また硼素は結晶
質、非晶質のいずれでも良いが、粒度は微粒な程好まし
く10μ以下であることが望ましい。またアルミニウム含
有化合物としてはアルミナ（Al2O3）等の無機物やアル
ミニウムイソプロポキシド（Al(OC3H7)3）等の有機アル
ミニウム化合物が挙げられる。
［作用］ β−SiC焼結体の焼結原料として、エチルシリケート
からなる珪素源と、レゾール型フェノール樹脂からなる
炭素源とを含む原料を非酸化性雰囲気下で加熱焼成して
得られる、内部酸素量が0.5％未満という粉体内部に含
まれる酸素の量が少ないβ−SiC粉末を用いることによ
り、焼結温度付近での硼素の消費を防ぐことが可能とな
り、この結果、焼結助剤の少ない添加量で焼結すること
が可能となる。このため焼結時の粒成長が抑制され、高
密度の焼結体を得ることが可能となる。
からなる珪素源と、レゾール型フェノール樹脂からなる
炭素源とを含む原料を非酸化性雰囲気下で加熱焼成して
得られる、内部酸素量が0.5％未満という粉体内部に含
まれる酸素の量が少ないβ−SiC粉末を用いることによ
り、焼結温度付近での硼素の消費を防ぐことが可能とな
り、この結果、焼結助剤の少ない添加量で焼結すること
が可能となる。このため焼結時の粒成長が抑制され、高
密度の焼結体を得ることが可能となる。
［実施例］ 次に本発明を実験例、実施例及び比較例を挙げて更に
具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り
以下の実施例に限定されるものではない。
具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り
以下の実施例に限定されるものではない。
実験例１ 下記表−１に示す性状のβ−SiC粉末をアルゴン雰囲
気中で1900℃にて30分間熱処理した後、得られた粉末を
β−SiC製ボールミルで粉砕した。この処理により合成
されたβ−SiC粉末の性状を表−２に示す。
気中で1900℃にて30分間熱処理した後、得られた粉末を
β−SiC製ボールミルで粉砕した。この処理により合成
されたβ−SiC粉末の性状を表−２に示す。
焼結助剤の炭素源としてフェノール樹脂を用いて、熱
処理により得られた内部酸素量0.48％のβ−SiC粉末の
焼結を行なった。まず、フェノール樹脂をメタノールに
溶解し、この溶液で残留炭素として1.5重量％になる量
をこのβ−SiC粉末に付着させた。これに硼素を0.09重
量％添加し、十分に混合し、ラバープレスで成形した。
この成形物を1500℃、10-3Torrの条件で30分加熱した
後、１気圧のアルゴンガス雰囲気中、2200℃で15分間焼
成した。得られた焼結体は約４〜10μｍ程度の粒子から
なり、異常な粒成長も認められず、密度も3.10g/cm
3と、極めて高密度の焼結体であった。
処理により得られた内部酸素量0.48％のβ−SiC粉末の
焼結を行なった。まず、フェノール樹脂をメタノールに
溶解し、この溶液で残留炭素として1.5重量％になる量
をこのβ−SiC粉末に付着させた。これに硼素を0.09重
量％添加し、十分に混合し、ラバープレスで成形した。
この成形物を1500℃、10-3Torrの条件で30分加熱した
後、１気圧のアルゴンガス雰囲気中、2200℃で15分間焼
成した。得られた焼結体は約４〜10μｍ程度の粒子から
なり、異常な粒成長も認められず、密度も3.10g/cm
3と、極めて高密度の焼結体であった。
この結果から、内部酸素量0.5％未満のβ−SiCであれ
ば、高密度焼結体が得られることが明らかである。
ば、高密度焼結体が得られることが明らかである。
実施例１ エチルシリケート（SiO2として40％含むケイ酸のエタ
ノールエステル）を39g及びフェノールレジン（レゾー
ル型で酸触媒にて硬化）を17gにトルエンスルフォン酸
の60％水溶液を2.5g添加し、ポリエチレンカップ中にて
激しく攪拌混合し、得られた白色固型物を1000℃にて炭
化後、1800℃、10分の条件にてSiO化を行なった。合成
されたβ−SiC粉末の性状を表−３に示す。
ノールエステル）を39g及びフェノールレジン（レゾー
ル型で酸触媒にて硬化）を17gにトルエンスルフォン酸
の60％水溶液を2.5g添加し、ポリエチレンカップ中にて
激しく攪拌混合し、得られた白色固型物を1000℃にて炭
化後、1800℃、10分の条件にてSiO化を行なった。合成
されたβ−SiC粉末の性状を表−３に示す。
この粉末に硼素0.15％と、炭素を実験例１と同様にフ
ェノール樹脂にて残留炭素として1.5％になる量を添加
して十分に混合し、ラバープレスにて成型後、アルゴン
ガス１気圧下、2150℃、30分の条件にて焼結を行なっ
た。得られた焼結体は、異常粒成長も認められず、密度
3.10g/cm3まで緻密化された高密度焼結体であった。
ェノール樹脂にて残留炭素として1.5％になる量を添加
して十分に混合し、ラバープレスにて成型後、アルゴン
ガス１気圧下、2150℃、30分の条件にて焼結を行なっ
た。得られた焼結体は、異常粒成長も認められず、密度
3.10g/cm3まで緻密化された高密度焼結体であった。
この結果から、原料としてエチルシリケートとレゾー
ル型フェノール樹脂を用いることにより内部酸素量0.5
％未満のβ−SiC粉末を容易に製造することができ、従
って、得られた粉末を内部酸素量低減のための熱処理等
を行うことなく成型、焼成して高密度焼結体を得ること
ができることが明らかである。
ル型フェノール樹脂を用いることにより内部酸素量0.5
％未満のβ−SiC粉末を容易に製造することができ、従
って、得られた粉末を内部酸素量低減のための熱処理等
を行うことなく成型、焼成して高密度焼結体を得ること
ができることが明らかである。
実施例２ 実施例１において、SiC化の温度を1900℃とし、内部
酸素0.08％、遊離SiO20.1％のβ−SiCを得、合成後ボー
ルミルにて粉砕した粉体を用いて、実施例２と同様の焼
結条件にて焼結を行なった。その結果、B:0.10％,C:1.5
％の少量の焼結助剤添加にて、正常組織で密度が3.11g/
cm3の緻密な焼結体が得られた。
酸素0.08％、遊離SiO20.1％のβ−SiCを得、合成後ボー
ルミルにて粉砕した粉体を用いて、実施例２と同様の焼
結条件にて焼結を行なった。その結果、B:0.10％,C:1.5
％の少量の焼結助剤添加にて、正常組織で密度が3.11g/
cm3の緻密な焼結体が得られた。
実施例３ 実施例２と同様の粉末を行い、焼結助剤としてB:0.06
％、C:1.0％の添加量にて、実験例１と同様の焼結条件
で焼結を行なったところ、正常組織で密度が3.08g/cm3
の緻密な焼結体が得られた。
％、C:1.0％の添加量にて、実験例１と同様の焼結条件
で焼結を行なったところ、正常組織で密度が3.08g/cm3
の緻密な焼結体が得られた。
比較例１ 内部酸素0.79％、遊離SiO20.22％の市販のβ−SiC粉
末を用い、実験例１と同様の焼結条件にて常圧焼結を行
なったところ、焼結体の密度は2.85g/cm3で組織は空孔
が多く、緻密化していなかった。
末を用い、実験例１と同様の焼結条件にて常圧焼結を行
なったところ、焼結体の密度は2.85g/cm3で組織は空孔
が多く、緻密化していなかった。
比較例２ 内部酸素1.1％、遊離SiO20.45％の市販のβ−SiC粉末
を用い、焼結助剤としてB:0.3％,C:2％の添加にて実験
例１と同様の焼結条件で焼結を行なったところ、焼結体
の密度は2.6g/cm3de，組織は空孔が多く、緻密化してい
なかった。
を用い、焼結助剤としてB:0.3％,C:2％の添加にて実験
例１と同様の焼結条件で焼結を行なったところ、焼結体
の密度は2.6g/cm3de，組織は空孔が多く、緻密化してい
なかった。
比較例３ 内部酸素0.51％、遊離SiO20.5％の市販のβ−SiC粉末
を用い、焼結助剤としてB:0.1％,C:1.5％の添加にて実
験例１と同様の焼結条件で焼結を行なったところ、焼結
体の密度は2.75g/cm3で、組織は空孔が多く、緻密化し
ていなかった。
を用い、焼結助剤としてB:0.1％,C:1.5％の添加にて実
験例１と同様の焼結条件で焼結を行なったところ、焼結
体の密度は2.75g/cm3で、組織は空孔が多く、緻密化し
ていなかった。
以上の実施例及び比較例の結果をまとめて表−４に示
す。
す。
表−４より、本発明の方法によれば、最適な焼結助剤
の添加量のもとに、極めて緻密で良好な焼結体が得られ
ることが明らかである。
の添加量のもとに、極めて緻密で良好な焼結体が得られ
ることが明らかである。
［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明はβ−SiC焼結体を製造す
るに当り、原料粉末として、エチルシリケートからなる
珪素源と、レゾール型フェノール樹脂からなる炭素源と
を含む原料を非酸化性雰囲気下で加熱焼成して得られ
る、内部酸素量が0.5％未満のβ−SiC粉末を用いるもの
であり、これにより少ない焼結助剤のもとに良好な焼結
を行なうことが可能となる。従って本発明の方法によれ
ば異常粒成長を防止して、極めて高密度のβ−SiC焼結
体を容易に製造することができる。
るに当り、原料粉末として、エチルシリケートからなる
珪素源と、レゾール型フェノール樹脂からなる炭素源と
を含む原料を非酸化性雰囲気下で加熱焼成して得られ
る、内部酸素量が0.5％未満のβ−SiC粉末を用いるもの
であり、これにより少ない焼結助剤のもとに良好な焼結
を行なうことが可能となる。従って本発明の方法によれ
ば異常粒成長を防止して、極めて高密度のβ−SiC焼結
体を容易に製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−34608（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−78609（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−168567（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−56368（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】立方晶炭化珪素粉末を焼結して炭化珪素焼
結体を製造するにあたり、エチルシリケートからなる珪
素源と、レゾール型フェノール樹脂からなる炭素源とを
含む原料を非酸化性雰囲気下で加熱焼成して得られる、
全酸素量から遊離シリカとして存在する酸素の量を除い
た酸素量が0.5重量％未満である立方晶炭化珪素粉末を
用いることを特徴とする立方晶炭化珪素焼結体の製造方
法。 - 【請求項２】立方晶炭化珪素粉末を焼結するに際し、焼
結助剤として、前記立方晶炭化珪素粉末に対して0.5重
量％を超え３重量％以下の炭素及び0.05〜0.3重量％の
硼素を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の焼結体の製造方法。 - 【請求項３】立方晶炭化珪素粉末を焼結するに際し、焼
結助剤として、前記立方晶炭化珪素粉末に対して0.5重
量％を超え３重量％以下の炭素、0.05〜0.1重量％の硼
素及び0.05〜１重量％のアルミニウム含有化合物を用い
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の焼結
体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61130997A JPH0829986B2 (ja) | 1986-06-05 | 1986-06-05 | 立方晶炭化珪素焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61130997A JPH0829986B2 (ja) | 1986-06-05 | 1986-06-05 | 立方晶炭化珪素焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62288168A JPS62288168A (ja) | 1987-12-15 |
| JPH0829986B2 true JPH0829986B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=15047525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61130997A Expired - Fee Related JPH0829986B2 (ja) | 1986-06-05 | 1986-06-05 | 立方晶炭化珪素焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0829986B2 (ja) |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1071242A (en) * | 1973-07-13 | 1980-02-05 | Svante Prochazka | Hot pressed silicon carbide |
| GB1478898A (en) * | 1973-10-24 | 1977-07-06 | Gen Electric | Silicon carbide ceramic |
| JPS55116664A (en) * | 1979-02-27 | 1980-09-08 | Tokyo Shibaura Electric Co | Manufacture of silicon carbide ceramics |
| JPS6065765A (ja) * | 1983-09-21 | 1985-04-15 | 科学技術庁無機材質研究所長 | 立方晶炭化けい素粉末の焼結法 |
| JPS60155572A (ja) * | 1984-01-24 | 1985-08-15 | 科学技術庁無機材質研究所長 | 熱伝導性の優れた炭化けい素焼結体の製造法 |
| JPS60186467A (ja) * | 1984-03-01 | 1985-09-21 | イビデン株式会社 | 炭化珪素質焼結体の製造方法 |
| JPS61168567A (ja) * | 1985-01-19 | 1986-07-30 | イビデン株式会社 | 炭化珪素焼結体の製造方法 |
| JPS6256368A (ja) * | 1985-09-06 | 1987-03-12 | 株式会社東芝 | 炭化ケイ素焼結体の製造方法 |
| JPH0556307A (ja) * | 1991-08-22 | 1993-03-05 | Fujitsu General Ltd | 映像信号の特性補償装置 |
-
1986
- 1986-06-05 JP JP61130997A patent/JPH0829986B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62288168A (ja) | 1987-12-15 |
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