JPH11157943A - 鋳込み成形用炭化珪素質粉末スラリー及びその調製方法 - Google Patents
鋳込み成形用炭化珪素質粉末スラリー及びその調製方法Info
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- JPH11157943A JPH11157943A JP9336330A JP33633097A JPH11157943A JP H11157943 A JPH11157943 A JP H11157943A JP 9336330 A JP9336330 A JP 9336330A JP 33633097 A JP33633097 A JP 33633097A JP H11157943 A JPH11157943 A JP H11157943A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高密度、高強度の炭化珪素焼結体を製造する
ことのできる、鋳込み成形用の炭化珪素質粉末スラリー
及びその調製方法を提供する。 【解決手段】 炭化珪素粉末と焼結助剤及び酸化処理し
た改質カーボンブラックとが分散剤とともに水中に分散
し、分散液のｐＨが７〜１１である鋳込み成形用炭化珪
素質粉末スラリー。改質カーボンブラックは表面官能基
のうちヒドロキシル基とカルボキシル基の総和量が３μ
eq／m2以上に改質されたものである。その調製方法は炭
化珪素粉末と焼結助剤及び酸化処理した改質カーボンブ
ラックとを分散剤を用いて水中に分散させ、分散液のｐ
Ｈを７〜１１に調整する。
ことのできる、鋳込み成形用の炭化珪素質粉末スラリー
及びその調製方法を提供する。 【解決手段】 炭化珪素粉末と焼結助剤及び酸化処理し
た改質カーボンブラックとが分散剤とともに水中に分散
し、分散液のｐＨが７〜１１である鋳込み成形用炭化珪
素質粉末スラリー。改質カーボンブラックは表面官能基
のうちヒドロキシル基とカルボキシル基の総和量が３μ
eq／m2以上に改質されたものである。その調製方法は炭
化珪素粉末と焼結助剤及び酸化処理した改質カーボンブ
ラックとを分散剤を用いて水中に分散させ、分散液のｐ
Ｈを７〜１１に調整する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭化珪素焼結体を
製造する際の鋳込み成形に用いる炭化珪素質粉末スラリ
ー及びその調製方法に関する。
製造する際の鋳込み成形に用いる炭化珪素質粉末スラリ
ー及びその調製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭化珪素は耐熱性、耐蝕性、高温強度特
性及び耐熱衝撃性などに優れており、炭化珪素焼結体は
高温下に使用される各種部材として有用されている。炭
化珪素焼結体を製造する方法のうち、常圧焼結法は炭化
珪素が材質的に難焼結性であるため炭化珪素粉末原料に
焼結助剤を添加して所望の形状に成形し、成形体を焼結
する方法である。
性及び耐熱衝撃性などに優れており、炭化珪素焼結体は
高温下に使用される各種部材として有用されている。炭
化珪素焼結体を製造する方法のうち、常圧焼結法は炭化
珪素が材質的に難焼結性であるため炭化珪素粉末原料に
焼結助剤を添加して所望の形状に成形し、成形体を焼結
する方法である。
【０００３】成形法には乾式プレス成形法や鋳込み成形
法などがあるが、炭化珪素粉末と焼結助剤とを均一に混
合し、混合粉末を成形型に入れて加圧成形する乾式プレ
ス成形法では原料粉末を均一に混合することが難しく、
特に大型で複雑形状の成形体を得ることが困難である。
法などがあるが、炭化珪素粉末と焼結助剤とを均一に混
合し、混合粉末を成形型に入れて加圧成形する乾式プレ
ス成形法では原料粉末を均一に混合することが難しく、
特に大型で複雑形状の成形体を得ることが困難である。
【０００４】これに対し、鋳込み成形法は炭化珪素粉末
と焼結助剤を適宜な分散剤を用いて水中に分散させて均
一なスラリーを調製し、このスラリーを石膏型などの吸
水性の材料で作成した成形型に注入して脱水し、成形体
を得るものであるから、大型で複雑形状の均質な成形体
を得ることができる利点がある。
と焼結助剤を適宜な分散剤を用いて水中に分散させて均
一なスラリーを調製し、このスラリーを石膏型などの吸
水性の材料で作成した成形型に注入して脱水し、成形体
を得るものであるから、大型で複雑形状の均質な成形体
を得ることができる利点がある。
【０００５】したがって、鋳込み成形法では均一、安定
なスラリーを調製することが重要となるが、通常焼結助
剤として用いられる硼素−カーボン系（Ｂ／Ｃ系）やア
ルミニウム−カーボン系（Ａｌ／Ｃ系）などでは、原料
の配合段階でカーボン粉末を添加する場合が多い。しか
しながら、カーボンは疎水性であり水に濡れ難く、特に
鋳込み成形用のスラリーは原料粉末を高濃度に分散する
必要があり、高濃度でかつ低粘度のスラリーを調製する
ことが困難となる難点がある。
なスラリーを調製することが重要となるが、通常焼結助
剤として用いられる硼素−カーボン系（Ｂ／Ｃ系）やア
ルミニウム−カーボン系（Ａｌ／Ｃ系）などでは、原料
の配合段階でカーボン粉末を添加する場合が多い。しか
しながら、カーボンは疎水性であり水に濡れ難く、特に
鋳込み成形用のスラリーは原料粉末を高濃度に分散する
必要があり、高濃度でかつ低粘度のスラリーを調製する
ことが困難となる難点がある。
【０００６】この鋳込み成形法により成形体を作製する
場合の欠点を解消するために、解膠剤としてジエチルア
ミンとポリカルボン酸塩を含有する焼結助剤を含む炭化
珪素の水性泥漿を用いて鋳込成形し、そして焼成するこ
とを特徴とする炭化珪素焼結体の製造方法（特開昭62−
167254号公報）が提案されている。これは解膠剤（分散
剤）としてジエチルアミンとポリカルボン酸塩を使用す
ることにより、焼結助剤を添加した炭化珪素の鋳込成形
用泥漿の粘度の低下を図るものである。
場合の欠点を解消するために、解膠剤としてジエチルア
ミンとポリカルボン酸塩を含有する焼結助剤を含む炭化
珪素の水性泥漿を用いて鋳込成形し、そして焼成するこ
とを特徴とする炭化珪素焼結体の製造方法（特開昭62−
167254号公報）が提案されている。これは解膠剤（分散
剤）としてジエチルアミンとポリカルボン酸塩を使用す
ることにより、焼結助剤を添加した炭化珪素の鋳込成形
用泥漿の粘度の低下を図るものである。
【０００７】また、特開昭６３−２２５５８０号公報に
は、炭化珪素粉末及び焼結助剤粉末からなる炭化珪素質
セラミック粉末と、ホルマリン縮合物と塩基性化合物と
からなる分散剤と、水とを混合して泥漿となし、該泥漿
を成形し、焼成することを特徴とする炭化珪素質焼結体
の製造方法が開示されている。この方法は、分散剤中の
界面活性剤としてホルマリン縮合物を用いることにより
良好な分散を得るものである。このように、上記特開昭
６２−１６７２５４号公報あるいは特開昭６３−２２５
５８０号公報では特定の分散剤を用いることにより分散
性の向上を意図している。
は、炭化珪素粉末及び焼結助剤粉末からなる炭化珪素質
セラミック粉末と、ホルマリン縮合物と塩基性化合物と
からなる分散剤と、水とを混合して泥漿となし、該泥漿
を成形し、焼成することを特徴とする炭化珪素質焼結体
の製造方法が開示されている。この方法は、分散剤中の
界面活性剤としてホルマリン縮合物を用いることにより
良好な分散を得るものである。このように、上記特開昭
６２−１６７２５４号公報あるいは特開昭６３−２２５
５８０号公報では特定の分散剤を用いることにより分散
性の向上を意図している。
【０００８】更に、特開平５−３１９９３１号公報に
は、カーボン粉末と焼結助剤を含む炭化珪素質粉末の鋳
込み成形用スラリーの調製に際し、焼結助剤及び炭化珪
素粉末と、フミン酸又はフミン酸塩を表面に付着したフ
ミン酸処理カーボン粉末とを、珪酸ソーダ又はアルカリ
領域で機能する分散剤を用いてアルカリ水溶液に分散さ
せることを特徴とする鋳込み成形用炭化珪素質粉末スラ
リーの調製方法が開示されている。この方法は、表面が
疎水性であるカーボンブラックなどのカーボン粉末の表
面にフミン酸を付着させ、このフミン酸処理カーボン粉
末が親水性となることにより分散性が向上し、低粘度で
高濃度のスラリーを得るものである。
は、カーボン粉末と焼結助剤を含む炭化珪素質粉末の鋳
込み成形用スラリーの調製に際し、焼結助剤及び炭化珪
素粉末と、フミン酸又はフミン酸塩を表面に付着したフ
ミン酸処理カーボン粉末とを、珪酸ソーダ又はアルカリ
領域で機能する分散剤を用いてアルカリ水溶液に分散さ
せることを特徴とする鋳込み成形用炭化珪素質粉末スラ
リーの調製方法が開示されている。この方法は、表面が
疎水性であるカーボンブラックなどのカーボン粉末の表
面にフミン酸を付着させ、このフミン酸処理カーボン粉
末が親水性となることにより分散性が向上し、低粘度で
高濃度のスラリーを得るものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平５−３１９９３１号公報の調製方法では、カーボン
粉末表面へのフミン酸吸着が物理的吸着であるため均一
に吸着させることが困難であり、また化学的安定性に欠
ける難点がある。したがって、炭化珪素粉末、焼結助剤
及びカーボン粉末が均一、安定に分散したスラリーを調
製するには充分でないという問題点がある。
開平５−３１９９３１号公報の調製方法では、カーボン
粉末表面へのフミン酸吸着が物理的吸着であるため均一
に吸着させることが困難であり、また化学的安定性に欠
ける難点がある。したがって、炭化珪素粉末、焼結助剤
及びカーボン粉末が均一、安定に分散したスラリーを調
製するには充分でないという問題点がある。
【００１０】本発明者らは、これらの方法とは異なる観
点から分散性に優れたスラリーについて研究を進めた結
果、疎水性で水中への分散性が低いカーボンブラックの
表面を改質して親水性に変性することにより、分散性に
優れ、高濃度で低粘度のスラリーが得られることを見出
した。
点から分散性に優れたスラリーについて研究を進めた結
果、疎水性で水中への分散性が低いカーボンブラックの
表面を改質して親水性に変性することにより、分散性に
優れ、高濃度で低粘度のスラリーが得られることを見出
した。
【００１１】本発明は上記の知見に基づいて開発された
ものであり、その目的は高密度、高強度の炭化珪素焼結
体を製造することのできる、炭化珪素粉末、焼結助剤及
びカーボンブラックとが水中に均一に分散した鋳込み成
形用炭化珪素質粉末スラリー及びその調製方法を提供す
ることにある。
ものであり、その目的は高密度、高強度の炭化珪素焼結
体を製造することのできる、炭化珪素粉末、焼結助剤及
びカーボンブラックとが水中に均一に分散した鋳込み成
形用炭化珪素質粉末スラリー及びその調製方法を提供す
ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による鋳込み成形用炭化珪素質粉末スラリー
は、炭化珪素粉末と焼結助剤及び酸化処理した改質カー
ボンブラックとが分散剤とともに水中に分散してなり、
分散液のｐＨが７〜１１であることを構成上の特徴とす
る。また、改質カーボンブラックは、表面官能基のうち
ヒドロキシル基とカルボキシル基の総和量が３μeq／m2
以上に酸化改質されたものである。
めの本発明による鋳込み成形用炭化珪素質粉末スラリー
は、炭化珪素粉末と焼結助剤及び酸化処理した改質カー
ボンブラックとが分散剤とともに水中に分散してなり、
分散液のｐＨが７〜１１であることを構成上の特徴とす
る。また、改質カーボンブラックは、表面官能基のうち
ヒドロキシル基とカルボキシル基の総和量が３μeq／m2
以上に酸化改質されたものである。
【００１３】この鋳込み成形用炭化珪素質粉末スラリー
の調製方法は、炭化珪素粉末と焼結助剤及び酸化処理し
た改質カーボンブラックとを分散剤を用いて水中に分散
させ、分散液のｐＨを７〜１１に調整することを構成上
の特徴とする。また、カーボンブラックは酸化処理して
表面官能基のうちヒドロキシル基とカルボキシル基の総
和量を３μeq／m2以上に改質することにより行われる。
の調製方法は、炭化珪素粉末と焼結助剤及び酸化処理し
た改質カーボンブラックとを分散剤を用いて水中に分散
させ、分散液のｐＨを７〜１１に調整することを構成上
の特徴とする。また、カーボンブラックは酸化処理して
表面官能基のうちヒドロキシル基とカルボキシル基の総
和量を３μeq／m2以上に改質することにより行われる。
【００１４】
【発明の実施の形態】原料となる炭化珪素粉末はα型、
β型いずれも使用することができ、粒径は小さいものが
好ましいが、サブミクロン級の微細粒子のみでなく１０
μm 程度の比較的大きな粒径のものも用いることができ
る。なお、可及的に高純度であることが好ましい。
β型いずれも使用することができ、粒径は小さいものが
好ましいが、サブミクロン級の微細粒子のみでなく１０
μm 程度の比較的大きな粒径のものも用いることができ
る。なお、可及的に高純度であることが好ましい。
【００１５】焼結助剤としては、硼素−カーボン系（Ｂ
／Ｃ系）やアルミニウム−カーボン系（Ａｌ／Ｃ系）な
どの通常用いられる焼結助剤が使用され、硼素源として
はアモルファスボロン、炭化硼素、酸化硼素、窒化硼素
などが、アルミニウム源としてはアルミニウム、酸化ア
ルミニウム、水酸化アルミニウム、窒化アルミニウムな
どが用いられる。焼結助剤は炭化珪素粉末１００重量部
に対し０．１〜１．０重量部の割合で添加する。
／Ｃ系）やアルミニウム−カーボン系（Ａｌ／Ｃ系）な
どの通常用いられる焼結助剤が使用され、硼素源として
はアモルファスボロン、炭化硼素、酸化硼素、窒化硼素
などが、アルミニウム源としてはアルミニウム、酸化ア
ルミニウム、水酸化アルミニウム、窒化アルミニウムな
どが用いられる。焼結助剤は炭化珪素粉末１００重量部
に対し０．１〜１．０重量部の割合で添加する。
【００１６】炭化珪素粉末と焼結助剤に添加配合するカ
ーボンブラックは窒素吸着比表面積(N2SA)が１０m2/g以
上の粉末が用いられる。窒素吸着比表面積(N2SA)が１０
m2/g未満である大粒子径のカーボンブラックでは、水中
に分散させた際カーボンブラックのアグロメレートが大
きくなり長期間保存時に沈降するためである。
ーボンブラックは窒素吸着比表面積(N2SA)が１０m2/g以
上の粉末が用いられる。窒素吸着比表面積(N2SA)が１０
m2/g未満である大粒子径のカーボンブラックでは、水中
に分散させた際カーボンブラックのアグロメレートが大
きくなり長期間保存時に沈降するためである。
【００１７】本発明の鋳込み成形用炭化珪素質粉末スラ
リーに用いる改質カーボンブラックは、酸化処理により
表面にヒドロキシル基やカルボキシル基などの親水性の
官能基が形成されて改質されたものである。酸化処理の
方法としては特に限定されるものではないが、湿式酸化
による液相酸化が好ましい。酸化剤としては、例えば塩
素酸アンモニウム、塩素酸ナトリウム、塩素酸カリウム
や過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリ
ウム等の塩素酸塩あるいは過硫酸塩が用いられる。酸化
処理は、これらの酸化剤の適宜濃度の水溶液中にカーボ
ンブラックを混合分散し、撹拌しながら処理温度や処理
時間等を適宜制御することにより行われる。この場合、
酸化処理によりカーボンブラック表面に形成される官能
基量として、ヒドロキシル基とカルボキシル基の総和量
が３μeq／m2以上に酸化改質することが好ましい。官能
基量が３μeq／m2未満であると、形成された親水性のヒ
ドロキシル基やカルボキシル基量が少ないので水との濡
れ性が充分に向上せず、水中への分散性が低くなるため
である。なお、改質カーボンブラックは炭化珪素粉末１
００重量部に対し、１．０〜３．０重量部の割合で配合
する。
リーに用いる改質カーボンブラックは、酸化処理により
表面にヒドロキシル基やカルボキシル基などの親水性の
官能基が形成されて改質されたものである。酸化処理の
方法としては特に限定されるものではないが、湿式酸化
による液相酸化が好ましい。酸化剤としては、例えば塩
素酸アンモニウム、塩素酸ナトリウム、塩素酸カリウム
や過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリ
ウム等の塩素酸塩あるいは過硫酸塩が用いられる。酸化
処理は、これらの酸化剤の適宜濃度の水溶液中にカーボ
ンブラックを混合分散し、撹拌しながら処理温度や処理
時間等を適宜制御することにより行われる。この場合、
酸化処理によりカーボンブラック表面に形成される官能
基量として、ヒドロキシル基とカルボキシル基の総和量
が３μeq／m2以上に酸化改質することが好ましい。官能
基量が３μeq／m2未満であると、形成された親水性のヒ
ドロキシル基やカルボキシル基量が少ないので水との濡
れ性が充分に向上せず、水中への分散性が低くなるため
である。なお、改質カーボンブラックは炭化珪素粉末１
００重量部に対し、１．０〜３．０重量部の割合で配合
する。
【００１８】官能基量の測定は下記の方法により測定し
た値である。 ヒドロキシル基：２、２′-Diphenyl-1-picrylhydraz
yl(DPPH)を四塩化炭素中に溶解して濃度５×１０-4mol/
l の溶液を作成し、該溶液にカーボンブラックを０．１
〜０．６g添加し、６０℃の恒温槽中で６時間撹拌す
る。その後、反応液からカーボンブラックを濾別し、濾
液を紫外線吸光光度計によりヒドロキシル基を測定す
る。このようにして測定した値をカーボンブラックの窒
素吸着比表面積(N2SA ;m2/g)で除した値を、カーボンブ
ラックの単位表面積当たりに形成されたヒドロキシル基
量（μeq／m2）とする。
た値である。 ヒドロキシル基：２、２′-Diphenyl-1-picrylhydraz
yl(DPPH)を四塩化炭素中に溶解して濃度５×１０-4mol/
l の溶液を作成し、該溶液にカーボンブラックを０．１
〜０．６g添加し、６０℃の恒温槽中で６時間撹拌す
る。その後、反応液からカーボンブラックを濾別し、濾
液を紫外線吸光光度計によりヒドロキシル基を測定す
る。このようにして測定した値をカーボンブラックの窒
素吸着比表面積(N2SA ;m2/g)で除した値を、カーボンブ
ラックの単位表面積当たりに形成されたヒドロキシル基
量（μeq／m2）とする。
【００１９】カルボキシル基：Ｏ．９７６Ｎ炭酸水素
ナトリウム５０ml中にカーボンブラック２〜５g を添加
して６時間振盪した後、カーボンブラックを反応液から
濾別し、濾液について滴定試験を行ってカルボキシル基
を測定する。この測定値をカーボンブラックの窒素吸着
比表面積(N2SA ;m2/g)で除した値を、カーボンブラック
の単位表面積当たりに形成されたカルボキシル基量（μ
eq／m2）とする。
ナトリウム５０ml中にカーボンブラック２〜５g を添加
して６時間振盪した後、カーボンブラックを反応液から
濾別し、濾液について滴定試験を行ってカルボキシル基
を測定する。この測定値をカーボンブラックの窒素吸着
比表面積(N2SA ;m2/g)で除した値を、カーボンブラック
の単位表面積当たりに形成されたカルボキシル基量（μ
eq／m2）とする。
【００２０】酸化処理後のカーボンブラックが分散した
溶液は酸性状態にあるため、カーボンブラックは凝集し
ているので、過剰の酸化剤を水酸化ナトリウム水溶液や
アンモニア水溶液などのアルカリ水溶液で中和して凝集
体を解いたのち濾過分離し、水洗して中和塩を充分に洗
浄除去する。分離されたカーボンブラックは乾燥して改
質カーボンブラックが得られる。なお、改質カーボンブ
ラック中の不純物量を特に低くする必要がある場合に
は、改質カーボンブラックを水中に分散してｐＨを５〜
１２程度に調整し、電気透析あるいは逆浸透膜やルーズ
R.O等の分離膜を用いて残塩を分離、精製することが好
ましい。
溶液は酸性状態にあるため、カーボンブラックは凝集し
ているので、過剰の酸化剤を水酸化ナトリウム水溶液や
アンモニア水溶液などのアルカリ水溶液で中和して凝集
体を解いたのち濾過分離し、水洗して中和塩を充分に洗
浄除去する。分離されたカーボンブラックは乾燥して改
質カーボンブラックが得られる。なお、改質カーボンブ
ラック中の不純物量を特に低くする必要がある場合に
は、改質カーボンブラックを水中に分散してｐＨを５〜
１２程度に調整し、電気透析あるいは逆浸透膜やルーズ
R.O等の分離膜を用いて残塩を分離、精製することが好
ましい。
【００２１】分散剤としては、常用されるアクリル系共
重合体、ポリカルボン酸系、スチレンマレイン酸系、あ
るいはナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物などが用
いられ、炭化珪素粉末１００重量部に０．１〜２．０重
量部の比率で添加される。
重合体、ポリカルボン酸系、スチレンマレイン酸系、あ
るいはナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物などが用
いられ、炭化珪素粉末１００重量部に０．１〜２．０重
量部の比率で添加される。
【００２２】これらの炭化珪素粉末、焼結助剤、改質カ
ーボンブラックは所定の配合比で分散剤とともに水中に
混合、分散することにより、本発明の鋳込み成形用炭化
珪素質粉末スラリーが調製される。この場合、スラリー
のｐＨを７〜１１の範囲に、好ましくは８〜１０に調整
する。ｐＨが７未満の酸性領域においてはスラリーの分
散状態が不均一化して均質組織の成形体が得難く、焼結
した炭化珪素焼結体の組織構造も不均質なものとなる。
一方、ｐＨが１１を越えるアルカリ領域では、成形体を
作製する際に成形型である石膏型に損傷を生じ易いため
である。なお、スラリーのｐＨ調整剤としては、酸、ア
ルカリ金属水酸化物、例えば塩酸、硝酸、硫酸、水酸化
ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等のほか、脂
肪族の一級、二級、三級アミン等の有機系調整剤が用い
られる。
ーボンブラックは所定の配合比で分散剤とともに水中に
混合、分散することにより、本発明の鋳込み成形用炭化
珪素質粉末スラリーが調製される。この場合、スラリー
のｐＨを７〜１１の範囲に、好ましくは８〜１０に調整
する。ｐＨが７未満の酸性領域においてはスラリーの分
散状態が不均一化して均質組織の成形体が得難く、焼結
した炭化珪素焼結体の組織構造も不均質なものとなる。
一方、ｐＨが１１を越えるアルカリ領域では、成形体を
作製する際に成形型である石膏型に損傷を生じ易いため
である。なお、スラリーのｐＨ調整剤としては、酸、ア
ルカリ金属水酸化物、例えば塩酸、硝酸、硫酸、水酸化
ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等のほか、脂
肪族の一級、二級、三級アミン等の有機系調整剤が用い
られる。
【００２３】このように本発明の鋳込み成形用炭化珪素
質粉末スラリーは、表面に親水性のヒドロキシル基及び
カルボキシル基が形成された易水分散性の改質カーボン
ブラックが、炭化珪素粉末及び焼結助剤とともに分散剤
により水中に分散したものであるから、スラリー全体の
分散性能が著しく向上し、したがって、均一、高濃度で
長期間に亘って安定な分散状態が維持される。特に、ヒ
ドロキシル基とカルボキシル基の総和量が３μeq／m2以
上であると、スラリーの分散状態をより向上することが
可能となる。また、本発明の調製方法によれば、均一、
高濃度で長期間に亘って安定な分散状態が維持される鋳
込み成形用炭化珪素質粉末スラリーを容易に得ることが
できる。
質粉末スラリーは、表面に親水性のヒドロキシル基及び
カルボキシル基が形成された易水分散性の改質カーボン
ブラックが、炭化珪素粉末及び焼結助剤とともに分散剤
により水中に分散したものであるから、スラリー全体の
分散性能が著しく向上し、したがって、均一、高濃度で
長期間に亘って安定な分散状態が維持される。特に、ヒ
ドロキシル基とカルボキシル基の総和量が３μeq／m2以
上であると、スラリーの分散状態をより向上することが
可能となる。また、本発明の調製方法によれば、均一、
高濃度で長期間に亘って安定な分散状態が維持される鋳
込み成形用炭化珪素質粉末スラリーを容易に得ることが
できる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して具
体的に説明する。
体的に説明する。
【００２５】実施例１ カーボンブラック粉末〔東海カーボン（株）製、TB#724
0F〕１５０g を０．７５Ｎの塩素酸ナトリウム水溶液３
０００mlに混合し、撹拌しながら、１００℃の処理温度
で１０時間酸化処理した。次いで、水酸化ナトリウム水
溶液を添加して中和したのち、酸化処理されたカーボン
ブラックを濾過分離し、蒸留水で充分に洗浄後、乾燥し
て改質カーボンブラックを得た。得られた改質カーボン
ブラックの表面官能基として、ヒドロキシル基とカルボ
キシル基を測定して、その総和量を求めた。
0F〕１５０g を０．７５Ｎの塩素酸ナトリウム水溶液３
０００mlに混合し、撹拌しながら、１００℃の処理温度
で１０時間酸化処理した。次いで、水酸化ナトリウム水
溶液を添加して中和したのち、酸化処理されたカーボン
ブラックを濾過分離し、蒸留水で充分に洗浄後、乾燥し
て改質カーボンブラックを得た。得られた改質カーボン
ブラックの表面官能基として、ヒドロキシル基とカルボ
キシル基を測定して、その総和量を求めた。
【００２６】β型の炭化珪素粉末（スタルクヴィテック
社製、BF-12 ）１００重量部に、焼結助剤としてアモル
ファスボロン（スタルクヴィテック社製、GRADE1）０．
３重量部、上記改質カーボンブラック２重量部を、分散
剤であるアクリル系共重合体〔三井東圧化学（株）製、
WA-600〕１．０重量部とともに蒸留水６０重量部に加
え、ｐＨ調整剤として水酸化ナトリウムを添加して、ポ
ットミルで２４時間混合して鋳込み成形用炭化珪素質粉
末スラリーを調製した。スラリーのｐＨ及び粘度を測定
したのち、石膏型に流し込み、離型、乾燥して８０×８
０×５mmの成形体を作製した。成形体の密度を測定後、
窒素ガス雰囲気下で２２５０℃の温度で、２時間焼成し
て炭化珪素焼結体を製造し、得られた焼結体の密度を測
定した。
社製、BF-12 ）１００重量部に、焼結助剤としてアモル
ファスボロン（スタルクヴィテック社製、GRADE1）０．
３重量部、上記改質カーボンブラック２重量部を、分散
剤であるアクリル系共重合体〔三井東圧化学（株）製、
WA-600〕１．０重量部とともに蒸留水６０重量部に加
え、ｐＨ調整剤として水酸化ナトリウムを添加して、ポ
ットミルで２４時間混合して鋳込み成形用炭化珪素質粉
末スラリーを調製した。スラリーのｐＨ及び粘度を測定
したのち、石膏型に流し込み、離型、乾燥して８０×８
０×５mmの成形体を作製した。成形体の密度を測定後、
窒素ガス雰囲気下で２２５０℃の温度で、２時間焼成し
て炭化珪素焼結体を製造し、得られた焼結体の密度を測
定した。
【００２７】実施例２〜４、比較例１〜２ 塩素酸ナトリウム水溶液の濃度を変えたほかは、実施例
１と同じ方法、条件でカーボンブラックを改質したのち
ヒドロキシル基とカルボキシル基を測定してその総和量
を求めた。次いで、スラリーのｐＨ調整剤としての水酸
化ナトリウム添加量を変えて、ｐＨの異なる鋳込み成形
用炭化珪素質粉末スラリーを調製し、このスラリーを用
いて実施例１と同一の方法、条件により成形体を作製し
て、炭化珪素焼結体を製造した。なお、実施例１と同様
にスラリーのｐＨ、粘度、成形体及び炭化珪素焼結体の
密度を測定した。
１と同じ方法、条件でカーボンブラックを改質したのち
ヒドロキシル基とカルボキシル基を測定してその総和量
を求めた。次いで、スラリーのｐＨ調整剤としての水酸
化ナトリウム添加量を変えて、ｐＨの異なる鋳込み成形
用炭化珪素質粉末スラリーを調製し、このスラリーを用
いて実施例１と同一の方法、条件により成形体を作製し
て、炭化珪素焼結体を製造した。なお、実施例１と同様
にスラリーのｐＨ、粘度、成形体及び炭化珪素焼結体の
密度を測定した。
【００２８】比較例３〜４ 実施例１の改質カーボンブラックに代えて、酸化処理を
施さない未処理のカーボンブラックを用い、またｐＨの
異なるスラリーを調製したほかは、実施例１と同一の方
法、条件によりスラリーの調製、成形体の作製、炭化珪
素焼結体の製造を行い、また実施例１と同様にスラリー
のｐＨ、粘度、成形体及び炭化珪素焼結体の密度を測定
した。
施さない未処理のカーボンブラックを用い、またｐＨの
異なるスラリーを調製したほかは、実施例１と同一の方
法、条件によりスラリーの調製、成形体の作製、炭化珪
素焼結体の製造を行い、また実施例１と同様にスラリー
のｐＨ、粘度、成形体及び炭化珪素焼結体の密度を測定
した。
【００２９】このようにして得られた結果を、改質カー
ボンブラックの表面官能基量（ヒドロキシル基とカルボ
キシル基との和）、スラリーのｐＨ及び粘度、成形体及
び焼結体の密度を対比して表１に示した。
ボンブラックの表面官能基量（ヒドロキシル基とカルボ
キシル基との和）、スラリーのｐＨ及び粘度、成形体及
び焼結体の密度を対比して表１に示した。
【００３０】
【表１】 (表注) *1 ヒドロキシル基とカルボキシル基の総和量
【００３１】表１においてスラリーの成分、組成は全て
同一であるが、カーボンブラックを酸化処理するととも
にスラリーのｐＨを７〜１１の範囲に調整した実施例１
〜４のスラリーでは、カーボンブラックを酸化処理した
が、ｐＨが７〜１１の範囲を外れる比較例１、２のスラ
リーに比べて粘度が低く、均一、微細に分散しているこ
とが判る。更に、酸化処理によりカーボンブラック表面
のヒドロキシル基とカルボキシル基の総和量を３μeq／
m2以上に酸化改質した場合には、スラリーの粘度がより
低減することが認められる。また、酸化処理を施さずに
未処理のカーボンブラックを用いた比較例３、４のスラ
リーでは粘度の増大化が大きいことが認められる。した
がって、これらのスラリーを使用して鋳込み成形した結
果は、実施例では高い密度の成形体が得られ、この成形
体を焼成することにより高密度の炭化珪素焼結体を製造
することができる。これに対して、比較例のスラリーを
用いて得られた成形体及び炭化珪素焼結体はいずれも密
度が低く、強度特性なども劣ることが判る。
同一であるが、カーボンブラックを酸化処理するととも
にスラリーのｐＨを７〜１１の範囲に調整した実施例１
〜４のスラリーでは、カーボンブラックを酸化処理した
が、ｐＨが７〜１１の範囲を外れる比較例１、２のスラ
リーに比べて粘度が低く、均一、微細に分散しているこ
とが判る。更に、酸化処理によりカーボンブラック表面
のヒドロキシル基とカルボキシル基の総和量を３μeq／
m2以上に酸化改質した場合には、スラリーの粘度がより
低減することが認められる。また、酸化処理を施さずに
未処理のカーボンブラックを用いた比較例３、４のスラ
リーでは粘度の増大化が大きいことが認められる。した
がって、これらのスラリーを使用して鋳込み成形した結
果は、実施例では高い密度の成形体が得られ、この成形
体を焼成することにより高密度の炭化珪素焼結体を製造
することができる。これに対して、比較例のスラリーを
用いて得られた成形体及び炭化珪素焼結体はいずれも密
度が低く、強度特性なども劣ることが判る。
【００３２】
【発明の効果】以上のとおり、本発明の鋳込み成形用炭
化珪素質粉末スラリーによれば、酸化処理されて親水性
の官能基が形成された改質カーボンブラックが分散して
いるために水との界面濡れ性が向上し、またスラリーの
ｐＨを特定範囲に制御することにより、これらの機能が
相乗的に作用して、均一、微細な状態で、高濃度に安定
分散することが可能となる。したがって、本発明のスラ
リーを用いれば、均質組織を有し、大型で複雑形状の成
形体を得ることができ、高密度、高強度の炭化珪素焼結
体を製造することが可能となる。また、本発明の鋳込み
成形用炭化珪素質粉末スラリーの調製方法によれば、均
一、高濃度で安定に分散したスラリーを容易に調製する
ことができる。
化珪素質粉末スラリーによれば、酸化処理されて親水性
の官能基が形成された改質カーボンブラックが分散して
いるために水との界面濡れ性が向上し、またスラリーの
ｐＨを特定範囲に制御することにより、これらの機能が
相乗的に作用して、均一、微細な状態で、高濃度に安定
分散することが可能となる。したがって、本発明のスラ
リーを用いれば、均質組織を有し、大型で複雑形状の成
形体を得ることができ、高密度、高強度の炭化珪素焼結
体を製造することが可能となる。また、本発明の鋳込み
成形用炭化珪素質粉末スラリーの調製方法によれば、均
一、高濃度で安定に分散したスラリーを容易に調製する
ことができる。
Claims (4)
- 【請求項１】 炭化珪素粉末と焼結助剤及び酸化処理し
た改質カーボンブラックとが分散剤とともに水中に分散
してなり、分散液のｐＨが７〜１１であることを特徴と
する鋳込み成形用炭化珪素質粉末スラリー。 - 【請求項２】 改質カーボンブラックが、表面官能基の
うちヒドロキシル基とカルボキシル基の総和量が３μeq
／m2以上に酸化改質されたものである、請求項１記載の
鋳込み成形用炭化珪素質粉末スラリー。 - 【請求項３】 炭化珪素粉末と焼結助剤及び酸化処理し
た改質カーボンブラックとを分散剤を用いて水中に分散
させ、分散液のｐＨを７〜１１に調整することを特徴と
する鋳込み成形用炭化珪素質粉末スラリーの調製方法。 - 【請求項４】 カーボンブラックを酸化処理して表面官
能基のうちヒドロキシル基とカルボキシル基の総和量を
３μeq／m2以上に改質する、請求項３記載の鋳込み成形
用炭化珪素質粉末スラリーの調製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33633097A JP4364951B2 (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | 鋳込み成形用炭化珪素質粉末スラリー及びその調製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33633097A JP4364951B2 (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | 鋳込み成形用炭化珪素質粉末スラリー及びその調製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11157943A true JPH11157943A (ja) | 1999-06-15 |
| JP4364951B2 JP4364951B2 (ja) | 2009-11-18 |
Family
ID=18298010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33633097A Expired - Lifetime JP4364951B2 (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | 鋳込み成形用炭化珪素質粉末スラリー及びその調製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4364951B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001163670A (ja) * | 1999-12-06 | 2001-06-19 | Tokai Konetsu Kogyo Co Ltd | 炭化珪素質焼結体およびその製造方法 |
| KR20020051045A (ko) * | 2000-12-22 | 2002-06-28 | 신현준 | 주입성형에 의한 액상소결 탄화규소 소결체 및 그의제조방법 |
| CN117645466A (zh) * | 2024-01-30 | 2024-03-05 | 河北国亮新材料股份有限公司 | 一种镁碳质浇注料及其制备方法 |
-
1997
- 1997-11-19 JP JP33633097A patent/JP4364951B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001163670A (ja) * | 1999-12-06 | 2001-06-19 | Tokai Konetsu Kogyo Co Ltd | 炭化珪素質焼結体およびその製造方法 |
| KR20020051045A (ko) * | 2000-12-22 | 2002-06-28 | 신현준 | 주입성형에 의한 액상소결 탄화규소 소결체 및 그의제조방법 |
| CN117645466A (zh) * | 2024-01-30 | 2024-03-05 | 河北国亮新材料股份有限公司 | 一种镁碳质浇注料及其制备方法 |
| CN117645466B (zh) * | 2024-01-30 | 2024-03-29 | 河北国亮新材料股份有限公司 | 一种镁碳质浇注料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4364951B2 (ja) | 2009-11-18 |
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