JPS58104068A - 炭化ケイ素焼結セラミック体 - Google Patents

Abstract

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め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 炭化ケイ素は、＾熱構造物用の材料として、きわめてす
ぐれた化学的および物理的性質を有している。これらの
性質は、良好な耐酸化性および耐腐蝕性、良好な熱伝導
率、低い膨張係数、＾い耐熱衝撃性および＊Ｉｔｌｌに
おける高い強度を包含する。

高密度を有し且つ、たとえば＾瀧がスタービン用のよう
な、エシジニャリング材料として適する炭化ケイ素体を
製造することは、特に望ましいことし である。炭化ケイ素は、通常の材料よりも大きな濃度差
に耐えることができ、それ故、エネルギーの唆換におい
て大きな効率をみちびくことができる故ＩＪ、このよう
な用途において好適な材料である。

ａｗ度炭化ケイ素体を製造するための方法は、従来、反
応結合（反応焼結としても知られている）、化学的蒸着
および高温加圧を包含していた。

反応焼結は、炭化ケイ素の密偵を＾めるためのケイ帛含
浸物の使用を包含し、多くの用途に対して＋１川（・あ
るか、炭化ケイ素体から滲出する過剰のクイ系か有害で
ある場合には望ましくない。炭化ケイ素蒸看は、複雑な
形状物の製造に対しては実際的でなく、且つ高温加圧（
熱および圧力の同時適用による＾密１［炭化ケイ素体の
製造）は、′ｌ！４濃加吐操作の闇に必要な圧力が炭化
ケイ素体を蛮形させ且つこの方法によっては比較的簡単
な形状物を軸通ずることができるにすぎないために、多
くの形状物に灼して実用的でない。

それ故、本発明の目的は、＾串の炭化ケイ素、お上ひ高
い（理論の９５％よりも小さく９０％よりも＾い）密偵
を有する非加圧焼結セラミーツク体を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、従来は、アルファ（非等軸品
系）炭化ケイ素材料を含有する混合物の焼結を達成する
ことは困難であると認められていたために、上記のよう
なセラミック体のための高度に好適な原材料とみなされ
ていた、高価であり且つ取得することが困難な、微細な
“ベータ”　（等軸晶系）炭化ケイ素の使用を必要とし
ない、上記のような非加圧焼結セラミック体を製造する
ことにある。

本発明の副次的な目的は、＾串の炭化ケイ素および高密
度を有する、このような非加圧焼結セラミック体の製造
方法を提供することにある。

本発明の第一の特徴によれば、少なくとも、９１乃至９
９．３５重量％のアルファ炭化ケイ素、０．５乃至５．
０重量％の炭化した有機材料、０．１５乃至約３．Ｏｉ
ｌ量％のホウ素、および０〜１．０論量％の付加的な炭
素を含有して成り：且つ３．０５ｏ　、／ｃ’ｃよりも
小さくしかしながら少なくとも２　、９０９　、’ｃｃ
の密度を有する、非加任焼結セラミック体が提供される
。本発明の第二の特徴によれは、９１乃！９９．３５重
一部の５乃金５０１１２　ｇの表面積を有するアルファ
炭化ケイ本：０．６７乃至２０重一部の、炭化可能な、
ｈａ溶剤Ｉ）Ｊ治の、２５乃至７５１１壷％の炭素含量
をｈ４るｈ機材＄１１；０．１５乃至５重一部の、０．
１５乃至３．０重量部のホウ素を含有する、小つ′ＩＡ
瞭；および５乃至１５重量部の一時的結合剤を含りする
原料バッチを混合し；原料バッチに罰して、上記炭化可
能な、有機溶剤可溶性の有機含４料を溶解することがで
きる有機溶剤を、原料バッチの２５乃至１００重■％添
加し；原料バッチおよび４１１溶剤を攪拌して原料バッ
チ中の炭化ケ１′本のまわりに炭化可能な、有機溶剤可
溶性の有機含４輯を分散せしめ；攪拌した混合物を乾燥
して該混合物から有ＩＩＩ溶剤を蒸発せしめ；乾燥した
混合物を成形して少なくとも１．′６０ｇ　ＣＣの密度
をする成形体を与え；成形−内の一時的結合剤４熱硬化
せしめ；そして成形体門、３．０５９　・ＣＣよりも小
さいがしかしながら少なくとも２．９゜Ｑ、１００の密
度を与えるような時間、！１度および環境において焼成
することから成る、非加圧焼結セラミック体の報造方法
が提供される。

炭化ケイ素の理論密度は３　、２１　ｇ　、、／ｃｃで
ある。

それ故、本発明の非加圧焼結セラミック体の密度すなわ
ち少（とも３．０５ｇ、７ｃｃよりも小さいがしかしな
がら少くとも２　、９０ｇ　、／ｃｃは、理論密度の９
５％よりも小さくしかしながら９０％以上に相当する。

従来は、ベータ炭化ケイ素粉末を使用することなしには
、理論密度に対するこのような＾い比率を達成すること
は、不可能であると考えられていた。しかしながら、ベ
ータ炭化ケイ素粉末は、より一般的なアルファ（非等軸
晶系）結晶状態、または無定形（非結晶性）形態の炭化
ケイ素よりも、取得することが困難であり且っａＩＡｉ
□′ｉ″ ｔ′Ｉ・本発明５ぢ、１は・従来０技術０け６各種の非
加圧焼結および＾温加圧方法とは興なって、炭化ケイ素
粉末出発材料の結晶形態の炭化が本質的に斃れるという
ことが認められている。実際に、本発明によれば、炭化
ケイ素が本質的に非等軸晶系のアルファ炭化ケイ素から
成っており且つ２　、９０ｇ　、、／ＣＣ（炭化ケイ素
の理論密度の９０％に相当する）を超える密度を有する
非加圧焼結セラミック体を、容易に取得することができ
る。本発明非加圧焼結セラミック体を製造する方法にお
いＵ　１１、実質的な量の相の転移を全く与えることが
なく、それ故、出発材料中の炭化ケイ素の結晶形態は、
最終的な非加圧焼結セラミック体の結晶形態と本質的に
同じ割合にある。

前記のように、本発明による非加圧焼結セラミック体に
対する最低密度は、２．９０ｏ、／ｃｃ（理論の９０％
）である。このようなセラミック体は、いくつかの用達
に対してはそめような密度のものとして使用することが
できるし、あるいは、それらは２　、４０ｇ　、１００
またはその近くの比較的取扱いやすい密度の焼結セラミ
ック体を予め用意し、これを機械加工し、後にさらに焼
成して、密度を少くとも２．９０ｇ、／ｃｃまで＾めた
焼結セラミック体とすることもできる。タービン調およ
び多くのその他のａｍ用途として用いるためには、密度
は少なくとも約３．０５ｏ／ｃｃ（理論の９５％）であ
ることが好ましいが、２．９００　／ｃｃ（理論の９０
％）の密度があれば、実用的に種々の用途に用いられる
。本発明によれば、このような密度を容易に取得するこ
とができる。

本発明による非加圧焼結セラミック体は、本質的に少な
くとも、９１乃至９９．３５重最％のアルファ炭化ケイ
素、０．５乃至５．〇−量％の炭化した有機材料、０．
１５乃至３．０−最％のホウ素、およびＯ〜１，０論量
％の付加的炭素を含有して成っている。なお、この明細
１において百分率はすべて、特に他のことわりがない限
りは、ｍｓによる。この組成範囲において、非加圧焼結
セラミック体は、０．５乃至４重量％の炭化した有機材
料、０．１８乃至０．３６−最％のホウ素、０．０５乃
至０．１０ｆｉ最％の付加的炭素を含′有（いることが
好ましい。特に、非加圧焼結セラミック体は、２１１ｉ
量％の炭化した有機材料、０．３６一饋％のホウ素、お
よび０〜０．１膳−％の付加的炭素を含有することが好
適である。これは、現在期待することができる最適の方
式に従がう本発明の方法の実施により結果する組成物で
ある。規定した各成分の広い範囲内において取得される
密でいる１すぎず、むしろ焼成条件、特に焼成の濃度お
よび時間の関数であ暮ものと思われる。

焼結セラミック体は、０．１５乃至３．０重畳％のホウ
素を含有していなければならない。ホウ−の含１をこの
ように規定する際に、存在せしめるホウ素の形態（すな
わち、単体のホウ素であるかまたはたとえば炭化ホウ素
のよ°うなホウ素化合物中の結合ホウ素のどちら、でも
よい）を限定する８会はない。実際に、大部分の場合に
、ホウ素は、ｔｔ上った焼結セラミック体中で炭化ホウ
素とじて存在している０〜１．０重量％の曇で存在せし
めるものとして広く規定した“付加的炭素°′は、がく
して、最終焼結セラミック体中の任意的な成分であるが
、何故ならば、このような付加的炭素（すなわち、炭化
ケイ素または炭化した有機材料として存在するもの以外
の炭素）の量は、焼結セラミック体の製造に用いる原料
バッチ混合物中に存在していたホウ素に伴なわれる炭素
に依存するからである。

炭化した有機材料として存在する炭素の量は、原料バッ
チに対して加えた、このような有機材料の量、およびそ
の有声材料の炭化率（炭素金員）に依存する。　１ 本発明の非加圧焼結セラミック体の製造のための原料バ
ッチは、５乃至５０ｇ＋”１０の表面積を有する、９１
乃、４９９．３５麿量部の、アルファ炭化ケイ素を包１
し、でいる。このようなアルファ炭化ケイ素粉末は通常
は粒子の大きさが２０ミクロンよりも小さく、さらに特
定的には１０ミクロン上りも小さいが、特にミクロン以
下の大きさの粒子が一般に好適である。しかしながら、
１ミクロンよりも遥かに小さい粒子の大きさを有するア
ルファ炭化ケイ本粉末に対して正確な粒度分布を得るこ
とは困難であり、且つアルファ炭化ケイ素粒子の表面積
のほうが適当な材料の決定において、より信ｌ１ｌＩ性
のある要件である。それ故、本発明の焼結セラミック体
の製造のための本発明の方法における使用に対して好適
なアルファ炭化ケイ素粒子は、５乃至５０ｍ”、／ｇの
表面積を有するものとして規定される。この範囲内で、
７乃至１５ｍ２　′９の表面積は容易に取得することが
でき且つ本発明の非加圧焼結セラミック体の製造のため
にきわめて有用であることが認められている。

アルファ炭化ケイ素出発材料は、いろいろな源泉から取
得することができる。気相で反応せしめた材料は細かい
粒度で生じ、希望するならば使用するこ午がで今る。比
較的大きな材料は、十分な―の細かい粒子を取得するま
でボールミルにがけることができ、且つボールミルにか
けた生成物から、たとえば水中における沈降のような常
用の手段によって、適当な大きさの炭化ケイ素を選択す
ることができる。

原料バッチ中の炭化ケイ票出発材料は、アルファ、非等
軸晶系の結晶形態を有している。

アルファ炭化ケイ素材料は、酸（たとえばフッ化水素酸
および／または硝酸、特にフッ化水素酸と硝酸の混合物
）を用いる処理によって、焼結操作を妨害するおそれの
ある不純物を除去しであることが好ましい。

本発明の非加圧焼結セラミック体の製造に使用される原
料バッチの比較的重要な特色の一つは、炭化可能な、有
機溶剤可溶性の有機材料である。

原料バッチから生ぜしめた成形体の焼成における炭化し
た有機材料の本質的な有効性を与えるために、この材料
を原料バッチ中のアルファ炭化ケイ素粒子の周りに容易
に分散させることができるためには、この材料は有機物
であり且つ有機溶剤にａＪｒｍて゛あることが望ましい
ということが認められ（いる。焼結セラミック体は、０
．５乃至５．０−罎％の炭化有機材料を含有しているこ
とが望ましいということが認められており、その結果と
し−（、炭化可能な、有機溶剤可溶性の有機材料が、好
適であるように、２５乃至７５−最％の炭化率を何して
いるとすれば、原料バッチ中には、０．６７乃至２０Ｉ
Ｉ量部の炭化可能な、有機溶剤ｐｌ溶性の有機材料が存
在しなければな′らない。２５乃至７５１重量％の範囲
内の炭化率において、有機材料は、３３乃至５０Ｉｌ量
％、さらに特定的には４０乃至４５重量％の炭化率を有
することが好ましい。炭化率が３３乃至５０重量％であ
るときは、炭化可能な有機溶剤可溶性の有機材料の量は
、最終焼結セラミック体中における０、５重畳％乃至約
４．０重量％の炭化有機材料の好適量を与える−。

ためには、１乃至１２重量％の範囲でなければ゛ならな
い。焼結セラミック体中における炭化有機材料の最も好
適な―は約２１１１１％であると考えられ。

従って、最適の原料バッチは、４０乃至４５−１１％の
炭化率を有する有機溶剤可溶性のｒ＃機材料を５−量％
含有しているべき−である。特に好適な炭化可能な有機
溶剤可溶性の有機材料はフェノール樹脂およびコールタ
ールピッチであり、それらは、それぞれ４０乃！！４２
重量％および６０重量％程度の炭化率を有している。フ
ェノール樹脂およびコールタールピッチの闇でも、フェ
ノール樹脂のほうが確実により好適であり、特に８一段
階のレゾールフェノール樹脂が、本発明において特に有
用であることが認められている。

ホウ素は、単体ホウ素または炭化ホウ素のどちらかとし
て、原料バッチに加えることができる。

炭化ホウ素は本質的に非化学量論的材料であり、８：１
乃至２：１のホウ素：炭素のモル比を有する各種の炭化
ホウ素が報告されている。一般に、ホウ素源として酸１
化“”１ケイ素、特に３．５：１乃至４．１：１のホウ
素：炭素のモル比を有するいわゆる゛固体状態反応炭化
ホウ素”である炭化ホウ素を用いることが好適である。

このような炭化ホウ亀は、スマドスキ−（Ｐ、　Ａ、　
５ｓｕｄｓｋｉ）のアメリカ合衆国特許３３７９６４７
号に記載の方法に従ってＩｎすることができる。上記の
スマドスキーの特許の方法は、上記のようなモル比を有
する炭化ホウ素を与えることが見出されており、且つこ
の比較的高いホウ素の炭素に対する比率においては、炭
化ホウ素は取巻いている化学種から脚本を取り上げるか
またはそれにホウ素を与え、それは本発明の方法の焼成
段階における所望の緻密化を促進するのでこの場合に望
ましいことである故に、このようなモル比が好適である
。ホウ素の脚本に対するさらに大きな比率を有、する炭
化ホウ糸材料は、４．１：１乃至３．５：１の比を有す
る材料よりも化学的に活性であるが、このような材料は
、比較的入手が−難しく且つ比較的高価であり、それ故
好適ではない。

原料バッチに加えるべきホウ素源の、量は、その小つ電
源のホウ余含量および最終焼結セラミック体中に存在せ
しめるべきホウ素の量に依存する。

焼結セラミック体は０．１５乃至３．０重量％のホウ素
を含有すべきであり、且つ特に、本発明に従って製造し
た、もっとも効果的に緻密化したセラミツタ体において
は、０．１８乃！！０．３６腫量％めホウ素が存在して
いる。０．３重量％が焼結セラミック体中の最適ホウ素
含量である。かくしてホウ素源の量は、それに従って選
ばなければならない。すなわち、ホウ素源が単体ホウ素
の場合は、０．１８゛′乃至０．３６■量％のホウ素を
含有する焼結セラミック体を与えるためには、ホウ素源
は原料バッチ中で０．１８乃至０．３６重量部存在すべ
きである。３．５：１乃至４．１：１のホウ素の炭素に
対するモル比を有する好適な固体状態反応炭化ホウ素に
対しては、炭化ホウ素は、最終焼結セラミック体中に上
記のようなホウＩＩヲ与エルタメニ、０．２３乃至０．
４６１１１１の量で存在しなければならない。

何れにしても、ホウ素源は結晶性または非結晶性とする
ことができ、且つ３０ミクロンよりも小さな粒喰の粉末
状であることが好ましい。この限度内喀こおいて、ホウ
素源は、０．１乃至１０ミクロンの範囲の大きさのもの
であることが好ましい。

一時的結合剤は、一時的結合剤ピヒクルとして、ポリビ
ニルアルコール１論量部当りに約５乃至約１５Ｉｌ量部
の水を伴なっているポリビニルアルコールであることが
好ましい。特に、１０■量部のポリビニルアルコールに
加えて一時的結合剤ピヒクルとしての約９０重量部の水
を使用することが好ましい。しかしながら、ポリビニル
アルコール以外に、たとえばコールタールピッチ、長鎖
脂肪族性材料（たとえば“カーボワックス゛ワックス）
、ステアリン酸アルミニウム奔よびステアリン醸亜鉛の
ようなステアリン酸金属塩、糖類、殿粉、アルギン酸塩
、ならび１にポリメチルフェニレンのような、他の一時
的、−□・１・合剤を使用することもできる。いうまで
もなく、これらの材料の多くは、ｊｉｉＩ終焼結セラミ
ック体中に適度な量の炭化、有機材料を与えるために十
分な量で加える、炭化可能な有機溶剤可溶性の有機材料
として機能することも可能である。かくして、単一の材
料が、原料バッチ中で、二つの機能を果すことができる
。

本発明による非加圧焼結セラミック体の観造方法は、原
料バッチの各成分、すなわち９１乃至９９．３５重量部
のアルファ炭化ケイ素：　　０．６７乃至２０重量部の
炭化可能な有機材料；０．１５乃至５重量％のホウ素源
：および５乃至１５−―部の一時的結合剤、を混合する
ことによって開始することが好ましい。一時的結合剤が
、一時的結合剤ピヒクルとしての量の水を含有するポリ
ビニルアルコールである場合は、この最初の混合段階は
、有機材料を溶解する有−溶剤を加える以前に、粉末状
の材料（、アルファ炭化ケイ素、有機材料みよびホウｊ
ＩＩＮ　）、、（を、一時的結合剤および一時的結合剤
ピヒクルと共に攪拌することを含んでいる。

何れにしても、有機溶剤を加えたのちに、原料バッチお
よび有機溶剤を、炭化可能な有ｆｌＡ溶剤可溶竹のｈＷ
Ａ材料が原料バッチ中のアルファ炭化ケイ本のまわりに
分散するような具合に、少なくとも約５分、好ましくは
約１５分、攪拌しなければならない。有機材料がアルフ
ァ炭化ケイ素の周りに分散するように原料バッチと有機
溶剤を攪拌したのらに、この攪拌した混合物を、たとえ
ば攪拌した混合物の近くに一定量の乾燥気体を通ずると
いうような適当な方法によって、または混合部の噴霧乾
燥によって乾燥する。この乾燥段階の後に、乾燥した混
合物を、好ましくは少なくとも１．６０Ｑ　　ＣＣの密
度を有する成形体を与えるように成形する。この成形は
、いろいろな公知の方法の中の伺れかによって、たとえ
ば押出し、射出成形、トー２ンスファ成形、注型、冷加
圧、均衡加圧（ｉｓｏ−ｓｔａｔ＋ｃ　ｐｒｅｓｓｉｎ
ｇ　）または圧縮によって行なうことができる。圧縮を
用いる場合には、好適圧力は約４０００乃至約１０００
００ｐｓｉ　　（約２８０〜７０００Ｋｇ　　′ｃ＋ｅ
”　）であり、約１６０００乃至約２００００ｐｓｉ　
　（約１１２０〜１４００ＫＯ，、／Ｃ１）が特に好適
である。一時的結合剤がポリビニルアルコールである場
合には、一時的結合剤の熱硬化という次の段階は、成形
体を約９０”乃至約１００℃の濃度において約１乃至約
２時間加熱することによって行なうことが好ましい。次
いで成形体を焼成することによって、本発明の非加圧焼
結セラミック体を与えるために必要な密度の増大を達成
する。焼成は、約１９００乃至約２５００℃の濃度にお
いて、約２０乃至約６０分を要する。一般にそれよりも
低い濃度を用いることは可能であるが、これよりも＾い
濃度は炭化ケイ素材料の昇華を生じさせるおそれがある
。焼成段階は、成形体を、管状炉の高部区域中に望まし
い濃度において望ましい滞回時間を有するように通ずる
ことによって、通常の管状炉中で行なうことができる。

このような管状炉の詳細は、従来の技術において公知で
あり、たとえばスマドスキーのアメリカ合東国特許３６
８９２２０号明細書中に記されている。焼成段階は、簡
単のためにここでは単に°°焼結パと呼ぶことにする゛
非加圧焼結”を達成する。°゛焼帖″または“非加圧焼
結”とは、焼成すなわち焼結せしめる対象物に対して、
反応を促進するための機械的な圧力を何ら加えないこと
を意味４る。その代りに焼結せしめる対象物を、約１気
辻の圧力に至るまでの不活性ガス、還元性ガス、真空ま
たは窒素中で、通常はたとえば黒鉛ルツボのような不活
性容器中に取囲む。還元性のガスは水素、二酸化炭素お
よび一酸化炭素を包含し；不活性ガスはアルゴン、ヘリ
ウムおよびネオンを包含する。かくして、その中で焼結
操作を行なうことができるガスは、アルゴン、二酸化炭
素、−酸化炭素、ヘリウム、水素、ネオンおよび窒素を
包含する。窒素は、比較的僅かな程度に炭化ケイ本原材
料との反応にあずかるけれども、それは、焼結セラミッ
ク体の組成に対して認めることかでい。

きるほどの変化を与えないた・：葡・に十分な程度に僅
かなものである。しかしながら窒素の使用は、８殻な焼
Ｍ１度を約２００℃はど上昇させるために、窒素が雰囲
気であるある場合には、好適焼結濃度は約２２６０乃至
約２３００’Ｃとなる。その他のガス、特にたとえばア
ルゴン、ヘリウムまたはネオンのような不活性ガスにお
いては、好適焼結濃度は約２０６０乃至約２１００’Ｃ
である。

焼成は、真空下に、すなわち、何らの雰囲気なしで行な
うこともできる。゛真空”とは、実際上の真空、すなわ
ち、１．０ｍｓ）−１ｇまたはそれ以下を意味する。

次いで本発明をいくつかの実施例によって例証する。

参　　考　　例　　１ この実施例の原料バッチに対して混合する原材料は、ミ
クロン以下のアルファ炭化ケイ素、固体状態で反応させ
た炭化ホウ素（Ｂ：Ｃ−４，０８：１）、バーカムケミ
カルカンパニーにより樹脂８１２１として市販されてい
るＢ一段階レゾールフェノール樹脂および水中のポリビ
ニルアルコールであった。炭化ケイ素は約７乃至１５ｍ
”、、／ｇの表面楡を有しており；９．７６４９を使用
した。

’０．０３６Ｑのホウ素を含有する、１０ミクロンより
し小さい粒子の大きさを有する粉末状の炭化率つ衆を使
用した。炭化ケイ素および炭化ホウ素ならびに０．５８
８３９のフェノール樹脂を、４４ンスの容器中に入れた
。１ｇの１０％ポリビニルアルコール水溶液を加えたの
ち、各成分を１５分間混和した。有機フェノール樹脂に
対する溶剤として２０１のアセトンを加え、たのち、混
合物を肉びさらに１５分闇攪拌した。混合物からアセト
ンおよび水を蒸発させるために容器中に窒素を静かに通
じて、触れても乾いている粉末を残した。

３０分間続く蒸発の間に、この混合物を、ときどき攪拌
した。混合物がパテ状の粘稠度に達したとき、混合物が
細かい粒子に砕は始めるまで、それを連続的に攪拌した
。痕跡のアセトンの奥いが残るのみで材料が指触に対し
乾いた状態になったとき、混合物は、熱硬化および焼成
のための成形体として成形するための用意ができている
ものと判定した。この粉末の一部を１６０００ｐｓｉ　
　（１１２０ＫＱ　／ＣＩ”　）の圧力で圧縮した。加
圧後に、一時的結合剤を１００℃で１乃！！２時間熱硬
化させた。

この熱硬化後に、密度は１．７８ｏ／ｃｃであることが
認められた。この熱硬化片を黒鉛固定具上に胃き、次い
で閉じた黒鉛ルツボ中に入れた。このルツボを２０８０
℃に保った高ａｌ１区域を有する管状炉中に１分閤当り
約２−＋”（約７０−園）の速度で送り込み、それによ
って烏濃区域への５４インチ＜１３７ｃｍ）の移動に約
２０分間をかけた。

この間、約１気圧の圧力（ゲージ圧力ゼロ）でアルゴン
を管状炉中に流した。硬化した成形体を２０８０℃の高
部区域中に４５分間保ち、次いで熱衝撃を避けるために
冷却室中で約２０分閣僚った。焼結体が冷却したのちに
、密度を再び検査して、この焼結体が３．２１ｏ／ｃｃ
の理論密度の約８６％の２．７５ｇ、／ｃｃの密度を有
していることが認められた。

＊　　施　　例　　１〜３ 名神の炭化ケイ業試料を用いて参考例１を繰返しｔこ。

実施例１〜３に対する結果を１１表に示す。

実　　施　　例　　４〜６ 比　　較　　例　　１　および２ 倒れの場合も一つの要因を変化させて、参考例１を繰返
した。その結果を１２表に示す。

＼ ＼ 本発明の炭化ケイ素焼結セラミック体を製造するための
原料バッチの態様を示せば次の通りである。

１、（ａ）重量で９１乃至９９．３５部の、１乃至１０
０１”／１）の表面積を有する炭化ケイ素；（ｂ）重量
で０．６７乃至２０部の、重量で２５乃至７５％の炭化
串を有する、炭化可能な有機溶剤可溶性の有機材料； （Ｃ）重量で約０．１５乃至約５部の、−最で約０．１
５乃至約３．０部のホウ素を含有する、ホウ素ｌｉ：お
よび （ｄ）重量で約５乃至約１５部の一時的結合剤、から成
ることを特徴とする、焼結セラミック体の製造のための
原料バッチ。

２、炭化ケイ素は本質的にアルファ、非等軸晶系結晶性
炭化ケイ素から成るところの上装置の原料バッチ。

３、炭化ケイ素は主としてアルファ、非等軸晶系結晶性
炭化ケイ素から成るところの上記１の原輔ハツチ。

４．炭化ケイ素は少なくとも５％のアルファ、非等軸晶
系炭化ケイ素を含有するところの上記１の原料バッチ。

５、炭化ケイ素は無定形炭化ケイ素であるところの−Ｆ
記１の原料バッチ。

６、炭化ケイ素の表面積は約５乃至約５０１０の範囲で
あるところの上記１の原料バッチ。

７、炭化ケイ素の表面積は約７乃至約１５１９の範囲で
あるところの上記１の原料バッチ。

８、炭化可能な、有機溶剤可溶性の有機材料は―−で約
３３乃至５０％の炭化率を有するところの上装置の原料
バッチ。

９、炭化可能な、有機溶剤可溶性の有機材料は１′・ 虐鋤で約４０乃至４５％の炭化率を有するところの上記
１の原料バッチ。

１０、炭化可能な、有機溶剤′匈溶性の有機材料はフェ
ノール樹脂およびコールタールピッチから成　′る群よ
り選択するところの上記１の原料バ、ツチ。

１１、炭化可能な、有機溶剤可溶性の有機材料はＢ一段
階レゾールフェノール樹脂であるところの上記１０の原
料バッチ。

１２、炭化可能な、有ＩＩＩ溶剤可溶性の有機材料は重
量で約１乃至約１２％の範囲の曇で存在するところの上
記８の原料バッチ。

１３、炭化可能な、有機溶剤可溶性の有機材料は重量で
約５％の量で存在するところの上記９の原料バッチ。

１４、ホウｌ＃源は単体ホウ素であるところの上記１の
原料バッチ。

１５、単体ホウ素ホウ素源は重量で約０．１８乃至約０
．３６部の最で存在するところの上記１の原料バッチ。

１６、ホウ＊ｉ＊は８：１乃至２：１のホウ素の炭素に
対するモル比を有する炭化ホウ素であるとこ、・１１ ろの上記１の原料バ、ツチ。

１７、ホウＪ１１１１は約３．５：１乃至４．１：１の
ホウ素の炭素に対するモル比を有する固体状態反Ｌ１２
化ホウ素であるところの上記１の原料バッチ。

１８．１５１ｊ化ホウ素は重量で約０．２３乃至約０．
４６部の曇で存在するところの上装置７の原料ハツチ。

１９、ホウ素源は粉末状であり且つ３０ミクロンよりも
小さい大きさのものであるところの上記１の原料バッチ
。

２０、ホウ素源は粉末状であり且つ約０．１乃至約１０
ミクロンの範囲の大きさのものであるところの上装置の
原料バッチ。

２１、−　時的結合剤はポリビニルアルコール、コール
タールピッチ、艮鎖脂訪族材料、ステアリン鯉金属塩、
糖類、殿粉類、アルギン酸塩、およびポリメチルフェニ
ルレンから成る群より選択するところの上記１の原料バ
ッチ。

２２、一時的結合剤は、一時的結合剤ビヒクルとして、
小すビニルアルコール１部当りに重量で約５乃至約１５
部の水を伴なっているポリビニルアルクールであるとこ
ろの上記１の原料バッチ。

２３、ポリビニルアルコールは重量で約１０ｓＩｌの量
で存在し、且つ一時的結合剤ピヒクルとして重量で約９
０部の水を伴なっているところの上記２２の原料バッチ
。

【図面の簡単な説明】

図は、４種の原材料の混合による原料バッチの生成：原
料バッチ中の炭素源を炭化ケイ素のまわりに分散させる
ための溶剤の添加およびそれに続く加工段階；ならびに
本発明の焼結セラミック体を与えるためのその後の加工
段階を示す流動図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（１）少くとも下記（イ）、（ロ）および（ハ）の
   −成分、 （イ）９１〜９９．３５腫量％のアルファ炭化ケイ素、 （ロ）０．５〜５．０臘量％の非結合炭素、および （ハ）０．．１５〜３．、．０膿量％のホウ素を占有し
   、そして ＜２）３．０５ｇ　　ｃｃよりも小さく且つ少くとも２
   ．９０ｇ　ＣＣのｆ９！ｉ度を有する、ことを特徴とす
   る非加圧焼結セラミック体。−２、最大１１１最％まで
   の付加的炭素を声有している、特許請求の範囲第１項に
   記載の非加圧焼結セラミック体。 ３．０．５〜４．０重量％の非結合炭素；　　ｏ、ｔｇ
   〜０．３６ｇ１量％のホウ素；および０．０５〜０．１
   ０重最％の付加的炭素を含有し、残部が炭化ケイ素であ
   る。特許請求の範囲第１項に記載の非加圧焼結セラミッ
   ク体。 ４、　　（ａ）　　（ｉ　）５〜５Ｑｓ”、／ｇの表面
   横を持つアルファ炭化ケイ素９１〜９９．３５ｆｉｌ１
   部、（ｉｉ）２５〜７５１ｉ量％の炭素含量を持ち、炭
   化可能で非結合炭素を与える有機溶媒に可溶性の有機材
   料０．６７７−２０ｍ１部、 （Ｎ＋　）０．．１５〜３．０重、最部のホウ素を含有
   するホウ素１１．０．１５〜５重最部、および（ｉｖ）
   一時的結合剤５〜１５重―部 を含有す、る原料バッチを一緒に混合し；（ｂ）上記原
   料バッチに対して、原料バッチの２５〜１００１重量％
   の、上記有機材料を溶解することのできる有機ｗＪ媒を
   加え； （Ｃ）ＩＭ料バッチおよび有機溶媒を攪拌して原料バッ
   チ中の炭化ケイ素のまわりに上記有機材料を５ｔ　ｗｌ
   ｔｉ　Ｌめ； （ｄ）攪拌した混合物を乾燥して該混合物から有機溶媒
   を蒸発させ； （ｅ）乾燥した混合物を成形して少くとも１．６０ｇ’
   ｃｃの密度を有する成形体を得； （ｆ）上記成形体内の一時的結合剤を硬化せしめ；そし
   て （Ｑ）成形体を、３．０５ｏ／ｃｃよりも小さく且つ少
   くとも２．９０ｏ、／ｃｃの密度を与えるような時間、
   ｍ度および環境において、焼成する、１−程から成るこ
   とを特徴とする、 （１）少くとも下記（イ）、（ロ）および（ハ）の成分
   、 （イ）９１〜９９．３５１１量％のアルファ炭化ケ・イ
   素、 （ロ）０．５〜５．０重量％の非結合炭素、および （ハ＞０．１５〜３．０重量％のホウ素を含有し、且つ ＜２）３．０５ｇ、’ｃｃよりも小さく且つ少くとも２
   ．９０ｇ、／ｃｃの密度を有する、 非加仕焼結セラミック体を製造する方法。 ５、上記（イ）、（ロ）および（ハ）の成分の他にさら
   に最大１重量％までの付加的炭素を含有する非加圧焼結
   セラミック体を特徴する特許請求の範囲第４項に記載の
   方ＦＰｋ。