JPH09268085A - 炭化珪素質多孔体の製造方法 - Google Patents
炭化珪素質多孔体の製造方法Info
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- JPH09268085A JPH09268085A JP8103926A JP10392696A JPH09268085A JP H09268085 A JPH09268085 A JP H09268085A JP 8103926 A JP8103926 A JP 8103926A JP 10392696 A JP10392696 A JP 10392696A JP H09268085 A JPH09268085 A JP H09268085A
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
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Abstract
(57)【要約】
【課題】炭化珪素質多孔体の気孔率と平均気孔径を制御
できる、特にμｍオーダーの気孔径の制御が可能であ
り、シャ−プな気孔径分布を有しかつ強度の大きい炭化
珪素質多孔体の製造方法を提供する。 【解決手段】炭化珪素粉末６０〜９８重量％に、アルミ
ナとシリカの重量比が９８：２〜１０：９０のアルミナ
とシリカを主成分とし、アルミナとシリカが緊密に混在
する複合粉末２〜４０重量％を混合して混合粉末とし、
この混合粉末からなる成形体を非酸化性雰囲気下で焼結
する。
できる、特にμｍオーダーの気孔径の制御が可能であ
り、シャ−プな気孔径分布を有しかつ強度の大きい炭化
珪素質多孔体の製造方法を提供する。 【解決手段】炭化珪素粉末６０〜９８重量％に、アルミ
ナとシリカの重量比が９８：２〜１０：９０のアルミナ
とシリカを主成分とし、アルミナとシリカが緊密に混在
する複合粉末２〜４０重量％を混合して混合粉末とし、
この混合粉末からなる成形体を非酸化性雰囲気下で焼結
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は炭化珪素質多孔体の
製造方法に関する。
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭化珪素の焼結体は、高硬度で耐摩耗性
に優れており、化学的に安定で、熱膨張率が小さくて熱
伝導率が大きく、高温強度が大きいなどの優れた特性を
有し、特に高温で使用する構造用材料として有用であ
る。炭化珪素材料のこれらの高温特性を生かして多孔化
した炭化珪素の焼結体をディーゼルエンジンの排気ガス
を浄化するフィルタや、高温燃焼ガス中の灰などを除去
するフィルタに使用することが試みられている。
に優れており、化学的に安定で、熱膨張率が小さくて熱
伝導率が大きく、高温強度が大きいなどの優れた特性を
有し、特に高温で使用する構造用材料として有用であ
る。炭化珪素材料のこれらの高温特性を生かして多孔化
した炭化珪素の焼結体をディーゼルエンジンの排気ガス
を浄化するフィルタや、高温燃焼ガス中の灰などを除去
するフィルタに使用することが試みられている。
【０００３】炭化珪素質焼結体の原料には、従来、炭素
粉末と珪砂などのシリカ粉末の混合粉末を、混合粉末に
埋めた炭素の発熱体で高温に加熱するアチソン法で製造
されたα−ＳｉＣ原料を使用するのが一般的である。
粉末と珪砂などのシリカ粉末の混合粉末を、混合粉末に
埋めた炭素の発熱体で高温に加熱するアチソン法で製造
されたα−ＳｉＣ原料を使用するのが一般的である。
【０００４】炭化珪素のフィルタの気孔径を制御するに
は、多孔体を構成する炭化珪素原料粒子の粒径を揃えた
粒子を、粒子間に隙間が残るように少量のガラスや粘土
などで結合する製造方法が一般的である。しかし、特定
の粒径の炭化珪素原料を得るには、広い粒径分布を有す
る粉砕された炭化珪素の原料を分級して所望の粒径範囲
にある炭化珪素の粒子を選び出す必要があり、手間とコ
ストがかかった。また、ガラスや粘土によって結合され
た焼結体は高温における強度が小さく、特に気孔率の大
きい焼結体の強度はさらに小さい。
は、多孔体を構成する炭化珪素原料粒子の粒径を揃えた
粒子を、粒子間に隙間が残るように少量のガラスや粘土
などで結合する製造方法が一般的である。しかし、特定
の粒径の炭化珪素原料を得るには、広い粒径分布を有す
る粉砕された炭化珪素の原料を分級して所望の粒径範囲
にある炭化珪素の粒子を選び出す必要があり、手間とコ
ストがかかった。また、ガラスや粘土によって結合され
た焼結体は高温における強度が小さく、特に気孔率の大
きい焼結体の強度はさらに小さい。
【０００５】炭化珪素の焼結体には、炭化珪素粉末の成
形体を２０００℃以上の高温で焼成して成形体中の粉末
粒子を再結晶（著しく結晶成長させる）させた再結晶炭
化珪素がある。この再結晶による焼結は、焼結機構が元
素や分子の表面拡散又は蒸発・凝縮のプロセスによって
進行するため粒子間の距離がほとんど縮まないのが特徴
である。再結晶炭化珪素の高温強度は相当大きく、大き
な気孔率を有する焼結体とすることは容易であるが、幅
広い気孔径分布を有するものになり、気孔径を制御する
のが難しいという欠点がある。
形体を２０００℃以上の高温で焼成して成形体中の粉末
粒子を再結晶（著しく結晶成長させる）させた再結晶炭
化珪素がある。この再結晶による焼結は、焼結機構が元
素や分子の表面拡散又は蒸発・凝縮のプロセスによって
進行するため粒子間の距離がほとんど縮まないのが特徴
である。再結晶炭化珪素の高温強度は相当大きく、大き
な気孔率を有する焼結体とすることは容易であるが、幅
広い気孔径分布を有するものになり、気孔径を制御する
のが難しいという欠点がある。
【０００６】炭化珪素は難焼結性材料であるので、炭化
珪素粉末のみの成形体では容易に焼結できず、２０００
℃を超える高温で焼結して再結晶させないと結合強度が
出ない。他方、ホウ素、ホウ素化合物、炭素、アルミナ
などの焼結助剤を炭化珪素粉末に混合して焼結すれば、
結晶粒子内の拡散プロセスによって緻密で強度の大きい
炭化珪素の焼結体が得られる。しかし、この方法では気
孔率の大きい所望の平均気孔径と気孔径分布を有する多
孔質炭化珪素は得られない。
珪素粉末のみの成形体では容易に焼結できず、２０００
℃を超える高温で焼結して再結晶させないと結合強度が
出ない。他方、ホウ素、ホウ素化合物、炭素、アルミナ
などの焼結助剤を炭化珪素粉末に混合して焼結すれば、
結晶粒子内の拡散プロセスによって緻密で強度の大きい
炭化珪素の焼結体が得られる。しかし、この方法では気
孔率の大きい所望の平均気孔径と気孔径分布を有する多
孔質炭化珪素は得られない。
【０００７】炭化珪素の原料には他にβ−ＳｉＣの粉末
があり、β−ＳｉＣの粉末は通常細かい炭素粉末とシリ
カ粉末の混合物を、電気炉中で加熱することによって合
成される細かい粉末である。特開昭６０−２６４３６５
号公報や特開昭６１−９１０７６号公報には、このβ−
ＳｉＣ粉末を原料とする気孔率と強度の大きい多孔質炭
化珪素焼結体とその製造方法が開示されている。β−Ｓ
ｉＣ粉末を原料とするこの多孔質炭化珪素焼結体では、
高温での焼結時にβ−ＳｉＣの一部をα−ＳｉＣに相転
移させることによって、α−ＳｉＣの粉末のみの場合よ
り焼結が進みやすく、ある程度強度が大きい多孔質炭化
珪素焼結体とすることができるが、この多孔質炭化珪素
焼結体の平均気孔径が１９０μｍの多孔体では１５０〜
２５０μｍと、平均気孔径が５μｍの多孔質焼結体で３
〜７μｍと広い範囲に気孔径が分布しており、例えば精
密ろ過用フィルタ等のシャ−プな気孔径分布を必要とす
る用途には適さないものであった。
があり、β−ＳｉＣの粉末は通常細かい炭素粉末とシリ
カ粉末の混合物を、電気炉中で加熱することによって合
成される細かい粉末である。特開昭６０−２６４３６５
号公報や特開昭６１−９１０７６号公報には、このβ−
ＳｉＣ粉末を原料とする気孔率と強度の大きい多孔質炭
化珪素焼結体とその製造方法が開示されている。β−Ｓ
ｉＣ粉末を原料とするこの多孔質炭化珪素焼結体では、
高温での焼結時にβ−ＳｉＣの一部をα−ＳｉＣに相転
移させることによって、α−ＳｉＣの粉末のみの場合よ
り焼結が進みやすく、ある程度強度が大きい多孔質炭化
珪素焼結体とすることができるが、この多孔質炭化珪素
焼結体の平均気孔径が１９０μｍの多孔体では１５０〜
２５０μｍと、平均気孔径が５μｍの多孔質焼結体で３
〜７μｍと広い範囲に気孔径が分布しており、例えば精
密ろ過用フィルタ等のシャ−プな気孔径分布を必要とす
る用途には適さないものであった。
【０００８】また、特開平２−２５５５８１号公報に
は、フェノール樹脂を結合剤とする平均粒径が０．１〜
３μｍのα−ＳｉＣ粉末の成形体を２０００〜２２００
℃で焼成し、気孔径が１．０〜３μｍ、気孔率が４０〜
４６％であって、粒状のα−ＳｉＣの結晶粒径が２〜１
０μｍの多孔質炭化珪素焼結体が開示されている。しか
し、この多孔質炭化珪素の焼結体は、α−ＳｉＣの結晶
を再結晶させて焼結しており、一般的にこの方法で得ら
れる焼結体は強度が小さく、特に気孔率の大きい焼結体
では強度が小さいという欠点がある。
は、フェノール樹脂を結合剤とする平均粒径が０．１〜
３μｍのα−ＳｉＣ粉末の成形体を２０００〜２２００
℃で焼成し、気孔径が１．０〜３μｍ、気孔率が４０〜
４６％であって、粒状のα−ＳｉＣの結晶粒径が２〜１
０μｍの多孔質炭化珪素焼結体が開示されている。しか
し、この多孔質炭化珪素の焼結体は、α−ＳｉＣの結晶
を再結晶させて焼結しており、一般的にこの方法で得ら
れる焼結体は強度が小さく、特に気孔率の大きい焼結体
では強度が小さいという欠点がある。
【０００９】また、多孔材料ハンドブック（アイピ−シ
−社、昭和６３年発行）には、ウレタン等の有機質多孔
材料に原料粉末のスラリーを含侵させたものを焼いて有
機質成分を除き、さらに焼結することにより高気孔率の
焼結体を得る方法が開示されているが、この製造方法で
はμｍオーダーの小さな気孔径を有する焼結体は作れな
い。また、気孔率の大きい焼結体とすると強度を大きく
できないという問題がある。
−社、昭和６３年発行）には、ウレタン等の有機質多孔
材料に原料粉末のスラリーを含侵させたものを焼いて有
機質成分を除き、さらに焼結することにより高気孔率の
焼結体を得る方法が開示されているが、この製造方法で
はμｍオーダーの小さな気孔径を有する焼結体は作れな
い。また、気孔率の大きい焼結体とすると強度を大きく
できないという問題がある。
【００１０】いずれにしてもこれら従来の方法では原料
とする炭化珪素粉末の粒径を厳密に制御することが難し
く、燒結しても粒径が数μｍ以下と微細でシャープな気
孔径分布を有する焼結体を得ることは困難であり、粒界
の結合が不十分であるために焼結体の強度が小さいとい
う欠点がある。
とする炭化珪素粉末の粒径を厳密に制御することが難し
く、燒結しても粒径が数μｍ以下と微細でシャープな気
孔径分布を有する焼結体を得ることは困難であり、粒界
の結合が不十分であるために焼結体の強度が小さいとい
う欠点がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、炭化珪素質
多孔体の気孔率と平均気孔径を制御できる、特にμｍオ
ーダーの気孔径の制御が可能であり、シャ−プな気孔径
分布を有しかつ強度の大きい炭化珪素質多孔体の製造方
法を提供するものである。
多孔体の気孔率と平均気孔径を制御できる、特にμｍオ
ーダーの気孔径の制御が可能であり、シャ−プな気孔径
分布を有しかつ強度の大きい炭化珪素質多孔体の製造方
法を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたものであり、本発明の炭化珪素質多
孔体の製造方法は、アルミナとシリカの重量比が９８：
２〜１０：９０の範囲にあるアルミナとシリカを主成分
とし、アルミナとシリカが緊密に混在する複合粉末と炭
化珪素粉末の混合粉末の成形体を非酸化性雰囲気下で焼
結することを特徴とする。
するためになされたものであり、本発明の炭化珪素質多
孔体の製造方法は、アルミナとシリカの重量比が９８：
２〜１０：９０の範囲にあるアルミナとシリカを主成分
とし、アルミナとシリカが緊密に混在する複合粉末と炭
化珪素粉末の混合粉末の成形体を非酸化性雰囲気下で焼
結することを特徴とする。
【００１３】本発明において「アルミナとシリカが緊密
に混在する複合粉末」とは、アルミナ成分とシリカ成分
の少なくとも一部が化学的に結合している粉末又はアル
ミナ成分とシリカ成分の少なくとも一方の成分をゾルと
しこれに他方の成分を混合し乾燥した粉末をいう。
に混在する複合粉末」とは、アルミナ成分とシリカ成分
の少なくとも一部が化学的に結合している粉末又はアル
ミナ成分とシリカ成分の少なくとも一方の成分をゾルと
しこれに他方の成分を混合し乾燥した粉末をいう。
【００１４】炭化珪素はシリカ成分が共存すると、高温
で炭化珪素粉末とシリカが反応し、一酸化炭素（ＣＯ）
と一酸化珪素（ＳｉＯ）ガスを発生する。本発明者らは
シリカ（ＳｉＯ2 ）の添加効果について、その添加量と
粒子径を制御するなど種々の要因について検討した結
果、シリカ成分の添加が炭化珪素の焼結体に気孔を付与
する働きがあることを見いだすと同時に、シリカの添加
量によって気孔率が、またシリカの粒子径によって気孔
径を制御できることを見いだした。
で炭化珪素粉末とシリカが反応し、一酸化炭素（ＣＯ）
と一酸化珪素（ＳｉＯ）ガスを発生する。本発明者らは
シリカ（ＳｉＯ2 ）の添加効果について、その添加量と
粒子径を制御するなど種々の要因について検討した結
果、シリカ成分の添加が炭化珪素の焼結体に気孔を付与
する働きがあることを見いだすと同時に、シリカの添加
量によって気孔率が、またシリカの粒子径によって気孔
径を制御できることを見いだした。
【００１５】しかし、シリカを添加しただけでは得られ
る多孔体の強度が小さかったので、さらに強度付与を目
的とした添加剤について種々検討した。その結果、アル
ミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）の同時添加によって炭化珪素粒子間
の結合を強化でき、さらに気孔率、気孔径を制御すると
同時に多孔体の高強度化を実現するには、シリカとアル
ミナを別々に添加するのではなく、シリカとアルミナが
緊密に混在する複合粉末を添加するのが好ましいことを
見いだし本発明をなすに至った。
る多孔体の強度が小さかったので、さらに強度付与を目
的とした添加剤について種々検討した。その結果、アル
ミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）の同時添加によって炭化珪素粒子間
の結合を強化でき、さらに気孔率、気孔径を制御すると
同時に多孔体の高強度化を実現するには、シリカとアル
ミナを別々に添加するのではなく、シリカとアルミナが
緊密に混在する複合粉末を添加するのが好ましいことを
見いだし本発明をなすに至った。
【００１６】アルミナとシリカの重量比は９８：２〜１
０：９０が好ましく、アルミナの重量比が９８超では気
孔を形成するためのシリカが不足し、またアルミナの重
量比が１０未満では十分な強度を有する多孔体が得られ
ない。この配合比は、さらに好ましくは７：３〜２：８
である。
０：９０が好ましく、アルミナの重量比が９８超では気
孔を形成するためのシリカが不足し、またアルミナの重
量比が１０未満では十分な強度を有する多孔体が得られ
ない。この配合比は、さらに好ましくは７：３〜２：８
である。
【００１７】炭化珪素粉末に対するアルミナとシリカを
主成分とする複合粉末（アルミナとシが緊密に混在する
粉末又は複合酸化物粉末）の添加量は、目標とする多孔
体の気孔率、気孔径及び強度に応じて設定されるが、ア
ルミナとシリカを主成分とする複合粉末の量は混合粉末
の２〜４０重量％が好ましい。添加量が２重量％未満で
は気孔率が小さく、４０重量％超では強度の小さいもの
になり、実用性のある炭化珪素質多孔体が得られない。
主成分とする複合粉末（アルミナとシが緊密に混在する
粉末又は複合酸化物粉末）の添加量は、目標とする多孔
体の気孔率、気孔径及び強度に応じて設定されるが、ア
ルミナとシリカを主成分とする複合粉末の量は混合粉末
の２〜４０重量％が好ましい。添加量が２重量％未満で
は気孔率が小さく、４０重量％超では強度の小さいもの
になり、実用性のある炭化珪素質多孔体が得られない。
【００１８】またアルミナとシリカの複合粉末の平均粒
径は目標とする多孔体の気孔径によって変える。使用す
る炭化珪素粉末の平均粒径は１μｍ以下の粉末であるの
が好ましい。
径は目標とする多孔体の気孔径によって変える。使用す
る炭化珪素粉末の平均粒径は１μｍ以下の粉末であるの
が好ましい。
【００１９】本発明の炭化珪素質多孔体の製造方法にお
いて、アルミナは難焼結材料である炭化珪素粉末の焼結
助剤として働き、得られる焼結体に強度を付与する。ま
た、シリカは気孔形成成分として炭化珪素と反応して炭
化珪素を分解し、ＣＯガスとＳｉＯガスを発生させて気
孔を形成する働きをする。
いて、アルミナは難焼結材料である炭化珪素粉末の焼結
助剤として働き、得られる焼結体に強度を付与する。ま
た、シリカは気孔形成成分として炭化珪素と反応して炭
化珪素を分解し、ＣＯガスとＳｉＯガスを発生させて気
孔を形成する働きをする。
【００２０】なお、複合粉末は細かい粒子の状態で混合
粉末の成形体中に均等に分散させておくのが好ましく、
このようにすると細かい気孔が均等に分散した炭化珪素
質多孔体が得られる。
粉末の成形体中に均等に分散させておくのが好ましく、
このようにすると細かい気孔が均等に分散した炭化珪素
質多孔体が得られる。
【００２１】アルミナとシリカを主成分とする複合粉末
は、アルミナ粉末とシリカ粉末を混合して仮焼後粉砕、
分級しても得られるが、アルミナとシリカをより緊密に
混在させるには、１）有機アルミニウム化合物と有機シ
リコン化合物をエタノールなどの有機溶媒に溶かした溶
液を攪拌しながら水を加え、両化合物を加水分解させた
ゾルを乾燥した複合粉末、２）有機シリコン化合物をエ
タノールなどの有機溶媒に溶かした溶液を攪拌しながら
水を加えて加水分解させたゾルに、ベーマイト（ＡｌＯ
（ＯＨ））粉末、γ−アルミナ粉末又はアルミナゾルを
混合したものを乾燥した複合粉末、３）有機アルミニウ
ム化合物をエタノールなどの有機溶媒に溶かした溶液を
攪拌しながら水を加えて加水分解させたゾルに、ヒュー
ムドシリカ粉末又はシリカゾルを混合したものを乾燥し
た複合粉末を使用するのが好ましい。
は、アルミナ粉末とシリカ粉末を混合して仮焼後粉砕、
分級しても得られるが、アルミナとシリカをより緊密に
混在させるには、１）有機アルミニウム化合物と有機シ
リコン化合物をエタノールなどの有機溶媒に溶かした溶
液を攪拌しながら水を加え、両化合物を加水分解させた
ゾルを乾燥した複合粉末、２）有機シリコン化合物をエ
タノールなどの有機溶媒に溶かした溶液を攪拌しながら
水を加えて加水分解させたゾルに、ベーマイト（ＡｌＯ
（ＯＨ））粉末、γ−アルミナ粉末又はアルミナゾルを
混合したものを乾燥した複合粉末、３）有機アルミニウ
ム化合物をエタノールなどの有機溶媒に溶かした溶液を
攪拌しながら水を加えて加水分解させたゾルに、ヒュー
ムドシリカ粉末又はシリカゾルを混合したものを乾燥し
た複合粉末を使用するのが好ましい。
【００２２】また、アルミナとシリカを主成分とする複
合粉末として、ムライト粉末を使用してもよい。ムライ
トはその組成式が３Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 で表される
結晶であるので、本発明ではアルミナ成分とシリカ成分
が緊密に混在している複合粉末として位置付けることが
できる。
合粉末として、ムライト粉末を使用してもよい。ムライ
トはその組成式が３Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 で表される
結晶であるので、本発明ではアルミナ成分とシリカ成分
が緊密に混在している複合粉末として位置付けることが
できる。
【００２３】本発明によって炭化珪素質多孔体を製造す
るには、炭化珪素粉末６０〜９８重量％に、アルミナと
シリカの重量比が９８：２〜１０：９０の範囲にあるア
ルミナとシリカを主成分とする複合粉末を２〜４０重量
％添加し、通常のセラミックスの製造に用いられるボー
ルミル等で混合粉砕後、得られた混合粉末をプレス成形
し、非酸化性雰囲気中で焼成する。気孔の付与には真空
中で焼成するのが反応ガスの生成を促進するので効果的
である。焼成温度は、目標とする気孔率や強度によって
適宜に変えるが、十分な強度を持つ多孔体を得るために
は１８００℃〜２２００℃の範囲内で、より好ましくは
１９００℃〜２０００℃の範囲で焼成するのが好まし
い。
るには、炭化珪素粉末６０〜９８重量％に、アルミナと
シリカの重量比が９８：２〜１０：９０の範囲にあるア
ルミナとシリカを主成分とする複合粉末を２〜４０重量
％添加し、通常のセラミックスの製造に用いられるボー
ルミル等で混合粉砕後、得られた混合粉末をプレス成形
し、非酸化性雰囲気中で焼成する。気孔の付与には真空
中で焼成するのが反応ガスの生成を促進するので効果的
である。焼成温度は、目標とする気孔率や強度によって
適宜に変えるが、十分な強度を持つ多孔体を得るために
は１８００℃〜２２００℃の範囲内で、より好ましくは
１９００℃〜２０００℃の範囲で焼成するのが好まし
い。
【００２４】本発明の製造方法によれば、炭化珪素質多
孔体の気孔率が４０％以上、平均気孔径が３μｍ以下、
曲げ強度が４０ＭＰａ以上であり、平均気孔径を１００
％とするとき、１００％±３５％の範囲にある気孔が全
気孔容積の９０％以上を占めるという炭化珪素質多孔体
を提供することができる。この炭化珪素質多孔体は従来
の製造方法による炭化珪素質多孔体に比べて平均気孔径
が小さく、気孔径分布がシャ−プである強度が顕著に大
きいという特徴があり、高温でも使用できるガスフィル
タ、気体の分離膜、バクテリアなどの微粒子を除く液体
のフィルタなどとして有用である。
孔体の気孔率が４０％以上、平均気孔径が３μｍ以下、
曲げ強度が４０ＭＰａ以上であり、平均気孔径を１００
％とするとき、１００％±３５％の範囲にある気孔が全
気孔容積の９０％以上を占めるという炭化珪素質多孔体
を提供することができる。この炭化珪素質多孔体は従来
の製造方法による炭化珪素質多孔体に比べて平均気孔径
が小さく、気孔径分布がシャ−プである強度が顕著に大
きいという特徴があり、高温でも使用できるガスフィル
タ、気体の分離膜、バクテリアなどの微粒子を除く液体
のフィルタなどとして有用である。
【００２５】以下、本発明を実施例によって具体的に説
明するが、実施例は本発明の一例であって、本発明をな
んら限定するものではない。
明するが、実施例は本発明の一例であって、本発明をな
んら限定するものではない。
【００２６】
【実施例１】平均粒径０．６μｍのα−ＳｉＣ粉末（昭
和電工（株）製Ａ−１）８０重量％に平均粒径２μｍの
ムライト粉末を２０重量％加え、これをボールミル中で
湿式で混合粉砕した。この混合粉末を乾燥後、２００ｋ
ｇ／ｃｍ2 で仮成形した後、１．５ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧
力でラバープレス成形し、寸法が約４０ｍｍ×７０ｍｍ
×１０ｍｍの成形体とした。この成形体をアルゴン雰囲
気の電気炉に入れ、２０００℃で２時間焼成した。得ら
れた多孔質炭化珪素体の気孔率と嵩比重を水浸法で測定
し、曲げ強度をＪＩＳに準拠した４点曲げ試験法により
測定した。気孔径分布は約５ｍｍ×５ｍｍ×５ｍｍの小
片を試料としてポロシメータで水銀圧入法により測定し
た。その結果、気孔率６０％、嵩密度１．３ｇ／ｃｍ3
曲げ強度５０ＭＰａ、最大気孔径３μｍ、平均気孔径２
μｍの多孔体が得られ、気孔径分布は１．５〜２．５μ
ｍに全気孔容積の９０％が含まれるシャープな多孔質焼
結体であった。
和電工（株）製Ａ−１）８０重量％に平均粒径２μｍの
ムライト粉末を２０重量％加え、これをボールミル中で
湿式で混合粉砕した。この混合粉末を乾燥後、２００ｋ
ｇ／ｃｍ2 で仮成形した後、１．５ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧
力でラバープレス成形し、寸法が約４０ｍｍ×７０ｍｍ
×１０ｍｍの成形体とした。この成形体をアルゴン雰囲
気の電気炉に入れ、２０００℃で２時間焼成した。得ら
れた多孔質炭化珪素体の気孔率と嵩比重を水浸法で測定
し、曲げ強度をＪＩＳに準拠した４点曲げ試験法により
測定した。気孔径分布は約５ｍｍ×５ｍｍ×５ｍｍの小
片を試料としてポロシメータで水銀圧入法により測定し
た。その結果、気孔率６０％、嵩密度１．３ｇ／ｃｍ3
曲げ強度５０ＭＰａ、最大気孔径３μｍ、平均気孔径２
μｍの多孔体が得られ、気孔径分布は１．５〜２．５μ
ｍに全気孔容積の９０％が含まれるシャープな多孔質焼
結体であった。
【００２７】
【実施例２】平均粒径が０．６μｍのアルミナ粉末と平
均粒径が０．２μｍのシリカ粉末を１：１の割合で混合
し、１０００℃で仮焼後粉砕、分級して複合粉末を得
た。この複合粉末は大部分がムライトで少量のクリスト
バライトを含むものであった。この複合粉末を上記炭化
珪素粉末に対して１０重量％の割合で添加し、ボールミ
ルによって混合粉末を得た。この混合粉末を使用して実
施例１と同様にして４０ｍｍ×７０ｍｍ×１０ｍｍの成
形体と、次いでアルゴン雰囲気の電気炉中で２０００℃
において２時間焼成した。得られた多孔質焼結体は、気
孔率が５０％、嵩比重が１．５ｇ／ｃｍ3 、曲げ強度が
６０ＭＰａ、最大気孔径が３μｍ、平均気孔径が１．７
μｍであり、１．２〜２．０μｍに全気孔容積の９０％
が含まれるシャープな気孔径分布を有する炭化珪素質多
孔体であった。
均粒径が０．２μｍのシリカ粉末を１：１の割合で混合
し、１０００℃で仮焼後粉砕、分級して複合粉末を得
た。この複合粉末は大部分がムライトで少量のクリスト
バライトを含むものであった。この複合粉末を上記炭化
珪素粉末に対して１０重量％の割合で添加し、ボールミ
ルによって混合粉末を得た。この混合粉末を使用して実
施例１と同様にして４０ｍｍ×７０ｍｍ×１０ｍｍの成
形体と、次いでアルゴン雰囲気の電気炉中で２０００℃
において２時間焼成した。得られた多孔質焼結体は、気
孔率が５０％、嵩比重が１．５ｇ／ｃｍ3 、曲げ強度が
６０ＭＰａ、最大気孔径が３μｍ、平均気孔径が１．７
μｍであり、１．２〜２．０μｍに全気孔容積の９０％
が含まれるシャープな気孔径分布を有する炭化珪素質多
孔体であった。
【００２８】
【実施例３】比表面積が２５０ｍ2 ／ｇのベーマイト粉
末をｐＨ３の酸性条件下で水中に分散させてアルミナゾ
ルとし、これに珪酸エチル（Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ）の
エタノール溶液（１：１）をアルミナ−シリカの重量比
が９０：１０となるように混合し、この混合液を７０℃
で加熱することによってアルミナとシリカのゲルとし
た。得られた複合ゲルを低温乾燥（凍結乾燥）で乾燥
後、粉砕して若干の水分を含む複合粉末を得た。この複
合粉末の水分を除いた重量で炭化珪素粉末に対して２０
重量％秤量した後、ボールミルによって混合粉砕して混
合粉末を得た。以下、実施例１と同様にして成形と焼成
を行った。得られた多孔体の気孔率は５５％、嵩密度
１．４ｇ／ｃｍ3 、曲げ強度は６０ＭＰａ、最大気孔径
２μｍ、平均気孔径１．０μｍであり、気孔径分布は
０．７〜１．３μｍに全気孔容積の９０％が含まれるシ
ャープな多孔質焼結体であった。
末をｐＨ３の酸性条件下で水中に分散させてアルミナゾ
ルとし、これに珪酸エチル（Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ）の
エタノール溶液（１：１）をアルミナ−シリカの重量比
が９０：１０となるように混合し、この混合液を７０℃
で加熱することによってアルミナとシリカのゲルとし
た。得られた複合ゲルを低温乾燥（凍結乾燥）で乾燥
後、粉砕して若干の水分を含む複合粉末を得た。この複
合粉末の水分を除いた重量で炭化珪素粉末に対して２０
重量％秤量した後、ボールミルによって混合粉砕して混
合粉末を得た。以下、実施例１と同様にして成形と焼成
を行った。得られた多孔体の気孔率は５５％、嵩密度
１．４ｇ／ｃｍ3 、曲げ強度は６０ＭＰａ、最大気孔径
２μｍ、平均気孔径１．０μｍであり、気孔径分布は
０．７〜１．３μｍに全気孔容積の９０％が含まれるシ
ャープな多孔質焼結体であった。
【００２９】
【実施例４】比表面積が２５０ｍ2 ／ｇのベーマイト粉
末を実施例３と同様にｐＨ３の酸性条件下で水中に分散
させてアルミナゾルとし、このアルミナゾルにヒューム
ドシリカ粉末をアルミナとシリカの重量比が９０：１０
となるように混合し、この混合液を７０℃で加熱するこ
とによってアルミナシリカ複合ゲルを得た。この複合ゲ
ルを凍結乾燥して平均粒径約５０μｍの粉末とした。平
均粒径０．６μｍのα−ＳｉＣ粉末８０重量％にアルミ
ナとシリカを合わせた配合量が２０重量％となるように
この粉末を混合し、湿式のボールミルで混合粉砕して混
合粉末を得た。この混合粉末を試験例１と同様にして成
形、焼成した。得られた炭化珪素質多孔体の気孔率は４
８％、嵩密度１．６ｇ／ｃｍ3 、曲げ強度は８０ＭＰ
ａ、最大気孔径１．５μｍ、平均気孔径０．７μｍであ
り、気孔径分布は０．５〜０．９μｍに全気孔容積の９
０％が含まれるシャープな多孔質焼結体であった。
末を実施例３と同様にｐＨ３の酸性条件下で水中に分散
させてアルミナゾルとし、このアルミナゾルにヒューム
ドシリカ粉末をアルミナとシリカの重量比が９０：１０
となるように混合し、この混合液を７０℃で加熱するこ
とによってアルミナシリカ複合ゲルを得た。この複合ゲ
ルを凍結乾燥して平均粒径約５０μｍの粉末とした。平
均粒径０．６μｍのα−ＳｉＣ粉末８０重量％にアルミ
ナとシリカを合わせた配合量が２０重量％となるように
この粉末を混合し、湿式のボールミルで混合粉砕して混
合粉末を得た。この混合粉末を試験例１と同様にして成
形、焼成した。得られた炭化珪素質多孔体の気孔率は４
８％、嵩密度１．６ｇ／ｃｍ3 、曲げ強度は８０ＭＰ
ａ、最大気孔径１．５μｍ、平均気孔径０．７μｍであ
り、気孔径分布は０．５〜０．９μｍに全気孔容積の９
０％が含まれるシャープな多孔質焼結体であった。
【００３０】
【比較例】比較例として、実施例２で用いたアルミナ粉
末とシリカ粉末を用い、仮焼することなくボールミルに
よって実施例１で使用した炭化珪素粉末と混合し、実施
例１と同様にして成形し、アルゴン中にて２０００℃、
２時間焼成した。得られた多孔体の気孔率は５０％、嵩
密度１．５ｇ／ｃｍ3 、曲げ強度は１０ＭＰａ、最大気
孔径１３μｍ、平均気孔径４．２μｍであり、気孔径分
布は３〜１０μｍの範囲に全気孔容積の９０％が含まれ
るものであった。また本製造方法による多孔体は表面に
亀裂が入っているのが認められ、焼成時の変形が著しか
った。
末とシリカ粉末を用い、仮焼することなくボールミルに
よって実施例１で使用した炭化珪素粉末と混合し、実施
例１と同様にして成形し、アルゴン中にて２０００℃、
２時間焼成した。得られた多孔体の気孔率は５０％、嵩
密度１．５ｇ／ｃｍ3 、曲げ強度は１０ＭＰａ、最大気
孔径１３μｍ、平均気孔径４．２μｍであり、気孔径分
布は３〜１０μｍの範囲に全気孔容積の９０％が含まれ
るものであった。また本製造方法による多孔体は表面に
亀裂が入っているのが認められ、焼成時の変形が著しか
った。
【００３１】
【発明の効果】本発明による炭化珪素質多孔体の製造方
法は、アルミナとシリカをアルミナとシリカが緊密に混
在する複合粉末として添加するもので、シリカ成分が炭
化珪素と反応して気孔が生成するメカニズムを利用して
炭化珪素焼結体中に目的とする気孔率と平均気孔径を有
する気孔を形成するので、このとき複合粉末を使用する
ことによって気孔の形成と同時にアリミナによって炭化
珪素粒子の結合が強化され、その結果、高強度の多孔体
が得られる。これに対してアルミナとシリカが緊密に混
在していない混合粉末を炭化珪素粉末と混合しても低い
強度の多孔体しか得られない。
法は、アルミナとシリカをアルミナとシリカが緊密に混
在する複合粉末として添加するもので、シリカ成分が炭
化珪素と反応して気孔が生成するメカニズムを利用して
炭化珪素焼結体中に目的とする気孔率と平均気孔径を有
する気孔を形成するので、このとき複合粉末を使用する
ことによって気孔の形成と同時にアリミナによって炭化
珪素粒子の結合が強化され、その結果、高強度の多孔体
が得られる。これに対してアルミナとシリカが緊密に混
在していない混合粉末を炭化珪素粉末と混合しても低い
強度の多孔体しか得られない。
【００３２】また本発明の製造方法によれば、アルミナ
とシリカの混合粉末の粒子径及び添加量を適宜選択する
ことにより、気孔率と平均気孔径を制御可能で、微細で
シャ−プな気孔径分布を有し、所望の気孔率と高い強度
を有する炭化珪素多孔体の製造が可能である。
とシリカの混合粉末の粒子径及び添加量を適宜選択する
ことにより、気孔率と平均気孔径を制御可能で、微細で
シャ−プな気孔径分布を有し、所望の気孔率と高い強度
を有する炭化珪素多孔体の製造が可能である。
【００３３】さらに本発明方法によれば従来の多孔体の
製造方法とは異なり気孔形成に関わる物質がシリカであ
ることから気孔を付与する有機成分等の除去を必要とし
ない。
製造方法とは異なり気孔形成に関わる物質がシリカであ
ることから気孔を付与する有機成分等の除去を必要とし
ない。
【００３４】また、アルミナ−シリカ複合粉末としてム
ライト粉末を使用すると、簡易な工程で高強度炭化珪素
質多孔体を得ることができる。
ライト粉末を使用すると、簡易な工程で高強度炭化珪素
質多孔体を得ることができる。
【００３５】本発明によって得られる炭化珪素質多孔体
は、小さい平均気孔径を有し、シャ−プな気孔径分布を
有するものにでき、耐熱性が高く強度の大きいものであ
るので、高温で使用できるガスフィルタ、気体の分離
膜、バクテリアなどの微粒子を分離する液体のフィルタ
として有用であり、その産業上の利用価値が大きい。
は、小さい平均気孔径を有し、シャ−プな気孔径分布を
有するものにでき、耐熱性が高く強度の大きいものであ
るので、高温で使用できるガスフィルタ、気体の分離
膜、バクテリアなどの微粒子を分離する液体のフィルタ
として有用であり、その産業上の利用価値が大きい。
Claims (6)
- 【請求項１】炭化珪素粉末６０〜９８重量％に、アルミ
ナとシリカの重量比が９８：２〜１０：９０のアルミナ
とシリカを主成分とし、アルミナとシリカが緊密に混在
する複合粉末２〜４０重量％を混合して混合粉末とし、
この混合粉末からなる成形体を非酸化性雰囲気下で焼結
することを特徴とする炭化珪素質多孔体の製造方法。 - 【請求項２】複合粉末が、有機アルミニウム化合物と有
機シリコン化合物をエタノールなどの有機溶媒に溶かし
た溶液を攪拌しながら水を加え、両化合物を加水分解さ
せたゾルを乾燥した粉末である請求項１に記載の炭化珪
素質多孔体の製造方法。 - 【請求項３】複合粉末が、有機シリコン化合物をエタノ
ールなどの有機溶媒に溶かした溶液を攪拌しながら水を
加えて加水分解させたゾルに、ベーマイト粉末、γ−ア
ルミナ粉末又はアルミナゾルを混合したものを乾燥した
粉末である請求項１に記載の炭化珪素質多孔体の製造方
法。 - 【請求項４】複合粉末が、有機アルミニウム化合物をエ
タノールなどの有機溶媒に溶かした溶液を攪拌しながら
水を加えて加水分解させたゾルに、ヒュームドシリカ粉
末又はシリカゾルを混合したものを乾燥した粉末である
請求項１に記載の炭化珪素質多孔体の製造方法。 - 【請求項５】複合粉末がムライト粉末である請求項１に
記載の炭化珪素質多孔体の製造方法。 - 【請求項６】炭化珪素質多孔体の気孔率が４０％以上、
平均気孔径が３μｍ以下、曲げ強度が４０ＭＰａ以上で
あり、平均気孔径を１００％とするとき、１００％±３
５％の範囲にある気孔が全気孔容積の９０％以上を占め
る請求項１〜５のいづれかに記載の炭化珪素質多孔体の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8103926A JPH09268085A (ja) | 1996-03-30 | 1996-03-30 | 炭化珪素質多孔体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8103926A JPH09268085A (ja) | 1996-03-30 | 1996-03-30 | 炭化珪素質多孔体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09268085A true JPH09268085A (ja) | 1997-10-14 |
Family
ID=14367044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8103926A Withdrawn JPH09268085A (ja) | 1996-03-30 | 1996-03-30 | 炭化珪素質多孔体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09268085A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001064084A (ja) * | 1999-07-21 | 2001-03-13 | Inst Fr Petrole | 細孔質セラミック物質のハネカム状モノリス構造、および粒子用フィルターとしての使用 |
| EP1364930A1 (en) | 2001-02-02 | 2003-11-26 | Ngk Insulators, Ltd. | Honeycomb structure and method for preparation thereof |
| JP2008069069A (ja) * | 2006-09-14 | 2008-03-27 | Ibiden Co Ltd | ハニカム構造体の製造方法、及び、ハニカム焼成用原料組成物 |
| JP2013035741A (ja) * | 2011-07-11 | 2013-02-21 | Tokai Konetsu Kogyo Co Ltd | 原料ガス供給用炭化けい素発熱体 |
| CN115340385A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-11-15 | 武汉工程大学 | 一种孔径可控的微米孔径碳化硅多孔陶瓷及其制备方法 |
-
1996
- 1996-03-30 JP JP8103926A patent/JPH09268085A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001064084A (ja) * | 1999-07-21 | 2001-03-13 | Inst Fr Petrole | 細孔質セラミック物質のハネカム状モノリス構造、および粒子用フィルターとしての使用 |
| EP1364930A1 (en) | 2001-02-02 | 2003-11-26 | Ngk Insulators, Ltd. | Honeycomb structure and method for preparation thereof |
| JP2008069069A (ja) * | 2006-09-14 | 2008-03-27 | Ibiden Co Ltd | ハニカム構造体の製造方法、及び、ハニカム焼成用原料組成物 |
| JP2013035741A (ja) * | 2011-07-11 | 2013-02-21 | Tokai Konetsu Kogyo Co Ltd | 原料ガス供給用炭化けい素発熱体 |
| CN115340385A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-11-15 | 武汉工程大学 | 一种孔径可控的微米孔径碳化硅多孔陶瓷及其制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051207 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060613 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20060713 |