JPH09227233A - 炭化けい素焼結体の製造方法 - Google Patents

炭化けい素焼結体の製造方法

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JPH09227233A
JPH09227233A JP8052552A JP5255296A JPH09227233A JP H09227233 A JPH09227233 A JP H09227233A JP 8052552 A JP8052552 A JP 8052552A JP 5255296 A JP5255296 A JP 5255296A JP H09227233 A JPH09227233 A JP H09227233A
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JP
Japan
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powder
sic
silicon carbide
added
compact
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JP8052552A
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English (en)
Inventor
Yoshiji Nishi
芳次 西
Tatsuya Shiogai
達也 塩貝
Noboru Miyata
昇 宮田
Yoichi Ishida
陽一 石田
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Taiheiyo Cement Corp
Original Assignee
Nihon Cement Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 焼結助材を添加し焼成する炭化けい素焼結体
の製造方法では、充分緻密に焼結できないこと。 【解決手段】 SiC粉末に焼結助材であるMgAl2
4及びY23粉末を添加して成形し、その成形体を常
圧又は加圧不活性ガス中で焼成する炭化けい素焼結体の
製造方法にあって、該不活性ガス中で焼成する方法を、
SiC粉末又はSiC粉末にMgAl24及び/又はY
23粉末を添加した粉末にSiC成形体を埋設して、あ
るいはSiC粉末にMgAl24及び/又はY23粉末
を添加した粉末をSiC成形体の周囲に配設して焼成す
る方法とした炭化けい素焼結体の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭化けい素焼結体
の製造方法に関し、特に常圧又は加圧不活性ガス中で焼
成する炭化けい素焼結体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】炭化けい素(SiC)セラミックスは、
熱伝導性、耐酸化性、耐薬品性に優れているため、種々
の用途に応用されている。このSiCセラミックスは、
難焼結性であるため、一般に、焼結助材としてB、C等
を添加し2000℃以上の極めて高い温度で焼成されて
作製されている。そのため、焼成温度を下げるべく、比
較的低温で焼結できるMgAl24、Y23等を焼結助
材として添加し焼成する方法が提案されている。
【0003】しかし、この方法は、従来より低温で焼成
できるメリットはあるが、添加した焼結助材がSiCと
一部反応してAl、Mg等の分解ガスが発生し成形体外
へ揮散するため、焼結助材としての機能を減ぜられ、焼
結体を充分に緻密化するには至らなかった。
【0004】一方、上記用途の内半導体分野の用途にお
いては、最近半導体の高純度化により製造設備に組み込
まれている各種部品に脱着するパーティクル、水分等に
よる汚染を防ぐため、より緻密なSiCセラミックスが
要求されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た焼結助材を添加し焼成するSiCセラミックスでは、
いずれもこの要求に応えられるほど緻密化が充分でない
という問題があった。そのため、CVD等を利用し焼結
体表面にSiC膜を形成して表面だけを緻密化するコー
ティング法や、あるいは高温にさらに高圧を加えて緻密
化する熱間静水圧(HIP)処理する方法が採られてい
るが、これらの方法では非常に高価なものとなってい
る。
【0006】本発明は、上述した従来の炭化けい素焼結
体の製造方法が有する課題に鑑みなされたものであっ
て、その目的は、焼結助材を添加し焼成する製造方法
で、しかもその焼結助材がMgAl24及びY23であ
っても充分緻密に焼結できる炭化けい素焼結体の製造方
法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成するため鋭意研究した結果、SiC粉末又はSi
C粉末にMgAl24及び/又はY23粉末を添加した
粉末を雰囲気粉末として用いて焼成すれば、充分に緻密
な炭化けい素焼結体が得られるとの知見を得て本発明を
完成した。
【0008】即ち本発明は、SiC粉末に焼結助材であ
るMgAl24及びY23粉末を添加して成形し、その
成形体を常圧又は加圧不活性ガス中で焼成する炭化けい
素焼結体の製造方法において、該不活性ガス中で焼成す
る方法が、SiC粉末又はSiC粉末にMgAl24
び/又はY23粉末を添加した粉末にSiC成形体を埋
設して、あるいはSiC粉末にMgAl24及び/又は
23粉末を添加した粉末をSiC成形体の周囲に配設
して焼成する方法であることを特徴とする炭化けい素焼
結体の製造方法とすることを要旨とする。以下、さらに
詳細に説明する。
【0009】焼結助材を加えたSiC粉末を雰囲気粉末
として用いるのは、この雰囲気粉末からも前記したと同
様にAl、Mg等の分解ガスが発生することを利用し
て、粉末から発生したガスによって成形体周囲に存在す
る分解ガスの蒸気圧を高めることにあり、それによって
成形体からの分解ガスの揮散を抑え、緻密に焼結できる
ようにしたものである。この雰囲気粉末の配置について
は、成形体を埋設して配置してもよいのは勿論のこと、
この粉末を成形体の周りに配設しても充分効果がみられ
る。
【0010】一方、焼結助材を含まないSiC粉末が雰
囲気粉末として用いることができるのは、成形体を埋設
して用いる場合、成形体から発生した分解ガスが成形体
の周りを覆っているSiC粉末に保持されると同時に、
SiC粉末によって粉末の外に逃げるのが抑えられるこ
とにより、成形体周囲の分解ガスの蒸気圧が高まり、上
述と同様に成形体からの分解ガスの揮散が抑えられるも
のと思われる。従って、成形体周囲に配設するだけでは
充分な効果が発揮できず、また、砥粒のような粗い粉末
では埋設しても成形体から発生する分解ガスを閉じこめ
ることができないため、これも充分な効果は発揮できな
い。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明をさらに詳細に述べると、
先ずSiC粉末に焼結助材であるMgAl24及びY2
3粉末を所要量添加した原料粉末を慣用の方法、例え
ばボールミル、アトリッション型ミル等で湿式混合して
乾燥する。MgAl24及びY23粉末の添加量は、そ
れぞれ2〜15wt%の範囲が適当であり、少なすぎて
は焼結助材としての効果は少なく、多すぎてもSiCと
しての性状が悪くなる。
【0012】次いで、乾燥した原料粉末を慣用の方法、
例えばCIP成形、射出成形、押出成形法等により成形
する。用いる雰囲気粉末は、特別に調製する必要はな
く、SiC粉末、あるいはSiC粉末に焼結助材を添加
した原料粉末をそのまま用いればよいので、その雰囲気
粉末をカーボン製等のルツボ内に入れてSiC成形体を
埋設、あるいは成形体の周囲に配設した後、常圧又は加
圧したArなどの不活性ガス中で1700〜2000℃
の温度で焼成する。焼成温度は、1700℃より低い温
度では、緻密化が充分でなく、2000℃を超えると分
解ガスの揮散が激しくなり緻密化が妨げられる。
【0013】以上の方法で炭化けい素焼結体を製造すれ
ば、密度の高い緻密な焼結体を得ることができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と共に挙げ、
本発明をより詳細に説明する。
【0015】(実施例1〜7) (1)炭化けい素成形体の作製 SiC粉末(シュタルク社製、平均粒径0.4μm)
に、Y23粉末(信越化学工業社製、スタンダードタイ
プ、平均粒径3.0μm)及びMgAl24粉末(岩谷
社製、SP−12、平均粒径2.0μm)を表1に示す
割合で添加し、SiC製ボールを充填した樹脂製ポット
ミルでメタノールを溶媒として24時間混合し、乾燥し
た後乳鉢で解碎して原料粉末を作製した。この原料粉末
をφ50×t10にプレス成形した後、150MPaの
圧力でCIP成形した。
【0016】(2)雰囲気粉末の作製 前記した原料粉末及びSiC単味の粉末を雰囲気粉末と
して用いる他に、雰囲気粉末の効果を確かめるため、特
別にY23粉末又はMgAl24粉末を表1に示す割合
で添加し混合、乾燥して雰囲気粉末を作製した。
【0017】(3)炭化けい素焼結体の作製 作製したSiC成形体をカーボン製のルツボ内に入れ、
そのルツボ内に表1に示す雰囲気粉末を表1に示す配置
で入れて常圧のAr中で表1に示す焼成温度で3時間保
持して焼結した。
【0018】(4)評価 得られた焼結体を#600のダイヤモンド砥石で研削
し、これよりJIS曲げ試験片を切り出した後、1/2
μmのダイヤモンド砥粒で研磨し、アルキメデス法によ
り嵩密度を測定して相対密度を求めた。それらの結果を
表1に示す。
【0019】(比較例1〜3)比較のために、比較例1
では雰囲気粉末を用いない他は、比較例2では雰囲気粉
末としてSiC単味の粉末を配設して用いる他は実施例
と同じく焼結体を作製し、評価した。また、比較例3で
は実施例で用いたSiC粉末に、B4C粉末及び溶解し
たタールピッチをC換算で表1に示す量だけ添加した他
は実施例と同様に焼結体を作製し、評価した。それらの
結果を表1に示す。
【0020】
【表1】
【0021】表1から明らかなように、実施例1〜7に
おいては、相対密度がいずれも98.0%以上の緻密な
焼結体となっている。
【0022】これに対して比較例1では、雰囲気粉末を
用いていないので、相対密度が大きく低下している。ま
た、比較例2では雰囲気粉末を用いているが、その粉末
がSiC単味で、かつ成形体を埋設していないので、相
対密度が実施例より低下している。さらに、従来の焼結
助材を用いた比較例3では、2000℃以上の高温でな
いと焼結できなく、相対密度も実施例に及ばなかった。
【0023】
【発明の効果】本発明の方法で炭化けい素焼結体を製造
することにより、高い相対密度を有する緻密な焼結体を
得ることができた。これにより、HIP処理しないで
も、しかも比較的低温で充分緻密に焼結できる炭化けい
素焼結体の製造方法を提供できるようになった。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 SiC粉末に焼結助材であるMgAl2
    4及びY23粉末を添加して成形し、その成形体を常
    圧又は加圧不活性ガス中で焼成する炭化けい素焼結体の
    製造方法において、該不活性ガス中で焼成する方法が、
    SiC粉末又はSiC粉末にMgAl24及び/又はY
    23粉末を添加した粉末にSiC成形体を埋設して、あ
    るいはSiC粉末にMgAl24及び/又はY23粉末
    を添加した粉末をSiC成形体の周囲に配設して焼成す
    る方法であることを特徴とする炭化けい素焼結体の製造
    方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101017926B1 (ko) * 2010-12-01 2011-03-04 (주) 화인테크 실리콘 카바이드 소결체의 제조방법
WO2016186365A1 (ko) * 2015-05-18 2016-11-24 주식회사 원익큐엔씨 상압소결방식을 이용한 저저항 탄화규소 세라믹 소재 및 그의 제조 방법
CN110818437A (zh) * 2019-12-11 2020-02-21 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司 一种碳化硅-氧化物复合耐火制品的制备方法

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