JPH089505B2 - 導電性炭化珪素質焼結体およびその製造方法 - Google Patents
導電性炭化珪素質焼結体およびその製造方法Info
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- JPH089505B2 JPH089505B2 JP61257742A JP25774286A JPH089505B2 JP H089505 B2 JPH089505 B2 JP H089505B2 JP 61257742 A JP61257742 A JP 61257742A JP 25774286 A JP25774286 A JP 25774286A JP H089505 B2 JPH089505 B2 JP H089505B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は導電性炭化珪素質焼結体およびその製造方法
に関し、より詳細には、発熱体用として、または放電加
工が可能な材料として用いられる耐熱性に優れた導電性
炭化珪素焼結体およびその製造方法に関する。
に関し、より詳細には、発熱体用として、または放電加
工が可能な材料として用いられる耐熱性に優れた導電性
炭化珪素焼結体およびその製造方法に関する。
従来から、炭化珪素質焼結体は硬度、高温強度に優れ
ることから、高温製造材料への応用などエンジニアリン
グセラミックスとして広い分野に対し、その開発が進め
られている。
ることから、高温製造材料への応用などエンジニアリン
グセラミックスとして広い分野に対し、その開発が進め
られている。
一方、炭化珪素質焼結体は高密度で高強度であるがゆ
えに、加工が困難であることから精密加工品の製造に際
し、機械的加工が難しいため、焼結体に導電性を付与
し、放電加工によって精密加工しようとする試みがなさ
れている。
えに、加工が困難であることから精密加工品の製造に際
し、機械的加工が難しいため、焼結体に導電性を付与
し、放電加工によって精密加工しようとする試みがなさ
れている。
従来から、導電性炭化珪素質焼結体としては炭化珪素
に対し、粘土質の混合を行なったものや、導電性を有す
るTiC、WC、WSi2などの化合物を混合する他、Ｂ、Ｃ、A
lN等を多量に添加してキャリア濃度を高めて導電性を付
与することが一般的であった。
に対し、粘土質の混合を行なったものや、導電性を有す
るTiC、WC、WSi2などの化合物を混合する他、Ｂ、Ｃ、A
lN等を多量に添加してキャリア濃度を高めて導電性を付
与することが一般的であった。
しかしながら、粘土質の混合を行なったものは高温で
の耐久性が悪く、構造材料として使用に耐え得る強度を
有さず、また導電性化合物を混合する方法では、均一混
合を行なうのが難しく、焼結性を阻害するなどの問題が
ある。さらに、Ｂ、Ｃ、AlNの多量添加では、組成が温
度依存性が大きく、高温では抵抗値が低下するが、室温
（低温）での抵抗値を充分に低減させることが不可能で
あった。
の耐久性が悪く、構造材料として使用に耐え得る強度を
有さず、また導電性化合物を混合する方法では、均一混
合を行なうのが難しく、焼結性を阻害するなどの問題が
ある。さらに、Ｂ、Ｃ、AlNの多量添加では、組成が温
度依存性が大きく、高温では抵抗値が低下するが、室温
（低温）での抵抗値を充分に低減させることが不可能で
あった。
本発明は、高温時の強度に優れるとともに体積固有抵
抗104Ω・cm以下の良好な電気特性を有する導電性炭化
珪素質焼結体およびその製造方法を提供することにあ
る。本発明の他の目的は発熱体やセンサ材料として、ま
た、帯電しにくく放電加工が可能な材料として用い得る
導電性炭化珪素質焼結体およびその製造方法を提供する
にある。
抗104Ω・cm以下の良好な電気特性を有する導電性炭化
珪素質焼結体およびその製造方法を提供することにあ
る。本発明の他の目的は発熱体やセンサ材料として、ま
た、帯電しにくく放電加工が可能な材料として用い得る
導電性炭化珪素質焼結体およびその製造方法を提供する
にある。
本発明によれば、炭化珪素に対して導電性を付与する
方法として、炭化珪素の焼結中に液相を生じさせて焼結
性を高めるためにAl2O3またはAlN、Y2O3およびTiO2を添
加するとともに、酸素濃度が10-13atm以下の炭素を含有
する1800乃至2100℃の温度で焼成することにより、焼結
体の粒界に導電性組成物の生成を図ることにより、上記
目的が達成される。
方法として、炭化珪素の焼結中に液相を生じさせて焼結
性を高めるためにAl2O3またはAlN、Y2O3およびTiO2を添
加するとともに、酸素濃度が10-13atm以下の炭素を含有
する1800乃至2100℃の温度で焼成することにより、焼結
体の粒界に導電性組成物の生成を図ることにより、上記
目的が達成される。
以下、本発明を詳述する。
本発明における導電性炭化珪素質焼結体は組成上炭化
珪素および10重量％以下の添加剤とから成るものであっ
て、、詳細には、炭化珪素が90乃至97重量％、添加剤と
してAl2O3、AlNの少なくともいずれかが２乃至８重量
％、特に2.5乃至５重量％、Y2O3が0.1乃至５重量％、特
に0.5乃至３重量％、TiがTiO2換算で0.5乃至８重量％、
特に1.0乃至５重量％から成るものである。本発明によ
れば、上記の添加剤を前述の特定の範囲で添加すると同
時に、酸素濃度が10-13atm以下の炭素を含有する1800乃
至2100℃の温度で焼成することにより、これらの添加剤
による液相を生じせしめ、炭化珪素に対し、その焼結性
を向上させると同時に焼結後の焼結体中の粒界に導電性
組成物を形成する。この導電性組成物は、主としてTi
〔CXO2(1-X)〕（但し、０＜ｘ＜１）であると考えられ
る。
珪素および10重量％以下の添加剤とから成るものであっ
て、、詳細には、炭化珪素が90乃至97重量％、添加剤と
してAl2O3、AlNの少なくともいずれかが２乃至８重量
％、特に2.5乃至５重量％、Y2O3が0.1乃至５重量％、特
に0.5乃至３重量％、TiがTiO2換算で0.5乃至８重量％、
特に1.0乃至５重量％から成るものである。本発明によ
れば、上記の添加剤を前述の特定の範囲で添加すると同
時に、酸素濃度が10-13atm以下の炭素を含有する1800乃
至2100℃の温度で焼成することにより、これらの添加剤
による液相を生じせしめ、炭化珪素に対し、その焼結性
を向上させると同時に焼結後の焼結体中の粒界に導電性
組成物を形成する。この導電性組成物は、主としてTi
〔CXO2(1-X)〕（但し、０＜ｘ＜１）であると考えられ
る。
それにより焼結体として、常温にて体積固有抵抗104Ω
・cm以下の優れた電気特性と、1200℃における抗折強度
が30kg/mm2以上の優れた耐熱性を得ることができる。
・cm以下の優れた電気特性と、1200℃における抗折強度
が30kg/mm2以上の優れた耐熱性を得ることができる。
なお、各組成を前記の範囲に限定した理由は、炭化珪
素の量が90重量％未満、即ち添加剤の量が10重量％を越
えると、式（１） SiC＋Al2O3……＞Al−Si−Ｃ ＋SiO↑＋Al2O↑＋CO↑ ‥（１） のような反応が進行し易くなり、Al、Siの低級酸化物の
揮散が生じるとともに低融点の液相が生じ焼結体中に気
孔が生成し易くなり、焼結体比重の低下を招く。一方、
炭化珪素の量が97重量％を超えると焼結不足となり、高
密度の焼結体が得られない。
素の量が90重量％未満、即ち添加剤の量が10重量％を越
えると、式（１） SiC＋Al2O3……＞Al−Si−Ｃ ＋SiO↑＋Al2O↑＋CO↑ ‥（１） のような反応が進行し易くなり、Al、Siの低級酸化物の
揮散が生じるとともに低融点の液相が生じ焼結体中に気
孔が生成し易くなり、焼結体比重の低下を招く。一方、
炭化珪素の量が97重量％を超えると焼結不足となり、高
密度の焼結体が得られない。
Al2O3あるいはAlNが２重量％未満、またはY2O3が0.1
重量％未満ではいずれも焼結性が低下し、Al2O3あるい
はAlNが８重量％を超えるかまたはY2O3が５重量％を超
えると前述の反応（１）が進行し易くなり、粒界に不均
一なガラス相が生成され、耐熱性が低下する。一方TiO2
が0.5重量％未満では体積固有抵抗が105Ω・cm以上とな
り良好な電気的特性を得ることができない。
重量％未満ではいずれも焼結性が低下し、Al2O3あるい
はAlNが８重量％を超えるかまたはY2O3が５重量％を超
えると前述の反応（１）が進行し易くなり、粒界に不均
一なガラス相が生成され、耐熱性が低下する。一方TiO2
が0.5重量％未満では体積固有抵抗が105Ω・cm以上とな
り良好な電気的特性を得ることができない。
本発明の導電性炭化珪素質焼結体の製造にあたっては
炭化珪素粉末、Al2O3粉末あるいはAlN粉末、Y2O3粉末、
TiO2粉末を前記の範囲で調製した混合物を成形後、非酸
化性雰囲気で焼成を行なう。雰囲気はAr、He、COガス等
によって制御されるが、その際、雰囲気を焼成温度にお
いて炭素と平衡状態に保つために、雰囲気を酸素濃度10
-13atm以下で、炭素を含有する雰囲気とすることが重要
である。即ち、酸素濃度が10-13atmを越えたり、雰囲気
中に炭素が存在しなかったり、あるいは焼成温度が1800
乃至2100℃を逸脱すると、TiO2の添加による導電化が不
十分となり104Ω・cm以下の体積固有抵抗が得られな
い。
炭化珪素粉末、Al2O3粉末あるいはAlN粉末、Y2O3粉末、
TiO2粉末を前記の範囲で調製した混合物を成形後、非酸
化性雰囲気で焼成を行なう。雰囲気はAr、He、COガス等
によって制御されるが、その際、雰囲気を焼成温度にお
いて炭素と平衡状態に保つために、雰囲気を酸素濃度10
-13atm以下で、炭素を含有する雰囲気とすることが重要
である。即ち、酸素濃度が10-13atmを越えたり、雰囲気
中に炭素が存在しなかったり、あるいは焼成温度が1800
乃至2100℃を逸脱すると、TiO2の添加による導電化が不
十分となり104Ω・cm以下の体積固有抵抗が得られな
い。
なお、雰囲気中に炭素を存在させるには、焼成時に成
形体をカーボン製のルツボ内に収納して焼成すればよ
い。
形体をカーボン製のルツボ内に収納して焼成すればよ
い。
なお、焼成温度は1800乃至2100℃に設定することが望
ましい。
ましい。
用いられる炭化珪素粉末はα型、β型のいずれでも良
く、経済性の点からはα−SiCが好ましい。
く、経済性の点からはα−SiCが好ましい。
また、焼成方法としては雰囲気を前述の条件に設定す
る以外は、公知の方法が可能であって、例えば非加圧焼
成法、ホットプレス法、熱間静水圧プレス法等のいずれ
でも採用することが可能である。
る以外は、公知の方法が可能であって、例えば非加圧焼
成法、ホットプレス法、熱間静水圧プレス法等のいずれ
でも採用することが可能である。
本発明を次の例で説明する。
実施例 比表面積15m2/gのα−SiC粉末（純度98％）とAl2O3、
AlN、Y2O3およびTiO2を第１表に示す割合で秤量し混合
したものを成形し、該成形体をカーボン製のルツボ中に
配置し、ArおよびCO混合ガスを通気しつつ1900℃にて焼
成を行なった。
AlN、Y2O3およびTiO2を第１表に示す割合で秤量し混合
したものを成形し、該成形体をカーボン製のルツボ中に
配置し、ArおよびCO混合ガスを通気しつつ1900℃にて焼
成を行なった。
得られた焼結体に対し、次の特性測定を行なった。
（比重） アルキメデス法により求めた。
（体積固有抵抗） 直径10mm、厚み5mmの円盤の両面に銀ペーストを焼き
付けた後に室温にてデジタルマルチメータにて測定し
た。
付けた後に室温にてデジタルマルチメータにて測定し
た。
（耐熱性） 1200℃に於ける曲げ試験にて評価した。なお曲げ試験
はJIS R 1601による４点曲げ試験法に基づき行なった。
はJIS R 1601による４点曲げ試験法に基づき行なった。
第１表から明らかなようにSi3N4が90〜97重量％から
はずれるNo.6およびNo.7はいずれも抵抗値が高く、耐熱
性も劣り、Al2O3の量が２重量％を下回るNo.8では焼結
が不十分で比重が低く、満足する特性は得られない。ま
たAl2O3の量が８重量％を超えるNo.9では焼結体の粒界
が溶融し、耐熱性は極端に低下した。TiO2が過多のNo.1
0では抵抗値は低いが耐熱性が不十分で過少のNo.12では
耐熱性は高いが抵抗値が低い。Y2O3の量が少ないNo.1
3、または多いNo.11はいずれも耐熱性が不十分であっ
た。さらに、焼成雰囲気の酸素濃度が高いNo.14は抵抗
値が高くなった。
はずれるNo.6およびNo.7はいずれも抵抗値が高く、耐熱
性も劣り、Al2O3の量が２重量％を下回るNo.8では焼結
が不十分で比重が低く、満足する特性は得られない。ま
たAl2O3の量が８重量％を超えるNo.9では焼結体の粒界
が溶融し、耐熱性は極端に低下した。TiO2が過多のNo.1
0では抵抗値は低いが耐熱性が不十分で過少のNo.12では
耐熱性は高いが抵抗値が低い。Y2O3の量が少ないNo.1
3、または多いNo.11はいずれも耐熱性が不十分であっ
た。さらに、焼成雰囲気の酸素濃度が高いNo.14は抵抗
値が高くなった。
これらの比較例に対し、本願発明のNo.1〜５はいずれ
も優れた特性を示し、体積固有抵抗が104Ω・cm以下、1
200℃における抗折強度が30kg/mm2以上の耐熱性を示し
た。
も優れた特性を示し、体積固有抵抗が104Ω・cm以下、1
200℃における抗折強度が30kg/mm2以上の耐熱性を示し
た。
以上、詳述した通り、本発明の導電性炭化珪素質焼結
体は、炭化珪素に対しAl2O3またはAlNの少なくとも１
種、Y2O3およびTiO2を特定の範囲で配合し、酸素濃度10
-13atm以下の非酸化性雰囲気で焼成することにより、10
4Ω・cm以下の体積固有抵抗を有し、且つ1200℃におけ
る抗折強度が30kg/mm2以上の優れた耐熱性を示すもので
あって、しかも緻密質であることから耐磨耗性にも優れ
るものである。この炭化珪素質焼結体はそれ自体放電加
工が可能となる他、強度、耐磨耗性および導電性が要求
される例えば磁気テープ用キャプスタンローラ等の絶縁
フイルム或いは繊維用の送りローラ、放電加工用ワイヤ
ガイド、モータ等における給電素子の他高温雰囲気で導
電性が必要とされるスパッタリング用電極等多分野にわ
たり応用することができる。
体は、炭化珪素に対しAl2O3またはAlNの少なくとも１
種、Y2O3およびTiO2を特定の範囲で配合し、酸素濃度10
-13atm以下の非酸化性雰囲気で焼成することにより、10
4Ω・cm以下の体積固有抵抗を有し、且つ1200℃におけ
る抗折強度が30kg/mm2以上の優れた耐熱性を示すもので
あって、しかも緻密質であることから耐磨耗性にも優れ
るものである。この炭化珪素質焼結体はそれ自体放電加
工が可能となる他、強度、耐磨耗性および導電性が要求
される例えば磁気テープ用キャプスタンローラ等の絶縁
フイルム或いは繊維用の送りローラ、放電加工用ワイヤ
ガイド、モータ等における給電素子の他高温雰囲気で導
電性が必要とされるスパッタリング用電極等多分野にわ
たり応用することができる。
Claims (2)
- 【請求項１】炭化珪素が90乃至97重量％、Al2O3またはA
lNの少なくとも１種が２乃至８重量％、Y2O3が0.1乃至
５重量％、TiがTiO2換算で0.5乃至８重量％から成り、
体積固有抵抗が104Ω・cm以下、1200℃における抗折強
度が30kg/mm2以上であることを特徴とする導電性炭化珪
素質焼結体。 - 【請求項２】炭化珪素を90乃至97重量％、Al2O3またはA
lNの少なくともいずれかを２乃至８重量％、Y2O3を0.1
乃至５重量％、TiO2を0.5乃至８重量％の割合で配合し
てなる混合粉体を成形後、酸素濃度10-13atm以下の炭素
を含有する1800乃至2100℃の非酸化性雰囲気中で焼成す
ることを特徴とする導電性炭化珪素質焼結体の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61257742A JPH089505B2 (ja) | 1986-10-29 | 1986-10-29 | 導電性炭化珪素質焼結体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61257742A JPH089505B2 (ja) | 1986-10-29 | 1986-10-29 | 導電性炭化珪素質焼結体およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63112467A JPS63112467A (ja) | 1988-05-17 |
| JPH089505B2 true JPH089505B2 (ja) | 1996-01-31 |
Family
ID=17310468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61257742A Expired - Fee Related JPH089505B2 (ja) | 1986-10-29 | 1986-10-29 | 導電性炭化珪素質焼結体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH089505B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012041214A (ja) * | 2010-08-17 | 2012-03-01 | Tokyo Yogyo Co Ltd | 炭化ケイ素焼結体の製造方法及び炭化ケイ素焼結体 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5722173A (en) * | 1980-07-17 | 1982-02-05 | Asahi Glass Co Ltd | Silicon carbide ceramics |
| JPS57196770A (en) * | 1981-05-25 | 1982-12-02 | Sumitomo Electric Industries | Silicon carbide member and manufacture |
| JPS59107975A (ja) * | 1982-12-08 | 1984-06-22 | 旭硝子株式会社 | ＳｉＣ質焼結体およびその製法 |
-
1986
- 1986-10-29 JP JP61257742A patent/JPH089505B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63112467A (ja) | 1988-05-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |