JPS5835949B2 - 炭化ケイ素体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の主題は化学反応により結合された炭化ケイ素体
であって優れた性質特に実質的に無孔で、ある性質をも
つ該炭化ケイ素体を比較的に低い費用で製造する方法で
ある。

下文において本発明について炭化ケイ素密封環の製造に
関し主として記述されるけれども水沫はその他の多くの
用途をもつ炭化ケイ素体の製造に適用され得ることを理
解すべきである。

炭化ケイ素密封環は例えばスラリポンプ（ｓｌｕｒｒｙ
ｐ ｕｍｐ ｓ ）の回転軸及びその類似物の密封の際
に使用されると共に炭化ケイ素の堅硬性、従って大きな
耐摩耗性、高い熱伝導性及び高い熱衝撃低抗性の故に有
利であることは既知である。

これらの諸性質を最適化するために上記の密封環は高密
度のものであって従って低度有孔性のものであるべきこ
とが望まれる。

該密封環は低費用で製造されること、それによって他材
料から製造された密封環に比較して該密封環使用時にそ
の使用者が過大な割増金を支払わずに済むことが又望ま
れることはもちろんである。

炭化ケイ素密封環はその製造に当りまず炭化ケイ素と炭
素との環状の固相化物を造り次にこの固相化物を蒸気状
又は液状のケイ素で浸透させるとケイ素は固相化物内で
炭素と反応してその場所に追加量の炭化ケイ素を形威し
、この際にケイ素使用量は固相化物中のすべての炭素と
反応するのに化学量論的に必要な量であり、かようにし
て該炭化ケイ素密封環が製造され得ることは既知である
。

この炭化ケイ素体は反応によって結合された炭化ケイ素
であるとされている。

けれども事実上無孔性の構造の達成は上記の技法の使用
では困難である。

更にそれに続く諸操作即ち個々の密封環について所要の
寸法を与えたり平滑な表面仕上を施したりする切削及び
加工の諸操作は困難であって従って炭化ケイ素の著しい
堅硬性にもとづき該諸操作は高費用となる。

本発明は事実上無孔性であってしかも比較的低価格で製
造され得る反応結合性炭化ケイ素密封環の製造法を提供
する。

該低価格の理由は炭化ケイ素−炭素固相化物へのケイ素
浸透に続く密封環表面の平滑仕上げの際の加工性が比較
的容易であることにあると共に従来必要であった厳格な
組成制御及びその他の制御手段を省いた点にある。

約言すれば密封環製造に当り本発明方法の好適態様は炭
化ケイ素−炭素の多孔性環状固相化物と、”主として微
粉砕元素状ケイ素から成るけれどもその中に均一に分布
する微粉砕炭素を含有する環状固相化物″とをそれらの
軸面と軸面とが緊密に接触するようにし、かようにして
アセムブリ（ａｓｓｅｍｂｌｙ ）を形成させ、その後
にこのアセムブリをケイ素の融点にまで加熱することか
ら成る。

後者の固相化物中のケイ素元素の量は双方の固相化物中
の炭素の総量と反応するに必要な量よりも犬である。

ケイ素が加熱されてその融点に達するとケイ素の一部分
は炭素（即ちケイ素と混合されて存在している炭素）と
反応して炭化ケイ素を形成するがこの炭化ケイ素は高度
に多孔性で砕は易いマトリクス（ｍａｔｒｉｘ）を提供
する。

この高度多孔性マトリクスは多孔性炭化ケイ素−炭素固
密化物中へ溶融ケイ素の流れを導入し、次いで溶融ケイ
素の一部分は該固相化物中の炭素と反応して追加量の炭
化ケイ素を生成し、溶融ケイ素の他の部分は炭化ケイ素
粒子（複数）間のすべての空間に充満し、かようにして
実質上無孔性の炭化ケイ素体を提供する。

冷却後に、無孔性炭化ケイ素体表面上の砕は易い炭化ケ
イ素と元素状ケイ素の過剰分とは切削又は他の研磨操作
により容易に除去され得る。

これは多孔性炭化ケイ素マトリクスの易破砕性と元素状
ケイ素の相対的軟弱性とによるものである。

ケイ素使用量は全炭素との反応に必要な化学量論的量よ
りも犬であるのでケイ素−炭素固密化物中のケイ素量の
厳密な制御の必要はない。

過剰分は既述の理由により無孔性炭化ケイ素体製品から
容易に除かれる。

同様に、炭化ケイ素−炭素固相化物の多孔度についての
、又は該固相化物中の炭素の正確な量についての厳密な
制御は不要である。

その理由はケイ素−炭素固密化物中の元素状ケイ素を過
剰に使用すれば適切な品質制御と炭化ケイ素体製品の無
孔性とが確実に達成されることにある。

即ちｆ固々の密封環仕上り品において、その中に含有さ
れる元素状ケイ素量に関する僅かな変化は密封環の品質
及び優れた実用性に対し伺ら有意な影響を及ぼさない。

このことは比較的低費用での製造を可能にするがそれと
いうのも正確な寸法と所望の表面仕上との達成のために
最終切削工程を容易に遂行し得るからである。

本発明のその他の態様、詳細及び諸利点は以下の記述に
より−そう明かとなるであろう。

諸原料 出発原料として使用される炭化ケイ素粒子は市場で容易
に入手される常用の工業薬品級のアルファ炭化ケイ素で
あって粒径２００〜１２００グリツド（ｇｒｉｔ）のも
のであることができる。

この粒径は変化し得ることが好ましい。

本発明の実施の際に使用される典型的なものは１０００
グリツドの大きさのアルファ炭化ケイ素であってその粒
径分布は粒子群の約５０％が１０〜２５ミクロンの寸法
のものでありその残りの５０％が４〜０．５ミクロン比
較的均一の寸法のものであり、従って平均ね径は約１０
ミクロンである。

既述のとおりより大粒径又はより小粒径の炭化ケイ素を
所望により使用し得る。

夫々の固相化物に使用される炭素は無定形炭素又はグラ
ファイトであり得る。

該炭素の粒径は１ミクロン以下であることが好ましく粒
径分布は約０．０１〜１ミクロンであって平均粒径０．
１ミクロンであることが良好である。

炭化ケイ素置密化物中に使用されるケイ素は工業薬品縁
であることができ、その粒径は約１００〜３２５メツシ
ユの範囲内にあるが２００メツシユが典型的である。

２００メツシユのケイ素粉についての粒径分布は約１０
〜１５０ミクロンであって平均粒径は約７５ミクロンで
ある。

固相化物製造のための混合物の配合に際し有機結合剤を
含有させることにより同密化物が良好な焼成前強度（ｇ
ｒｅｅｎ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ）をもつようにすると崩
壊又は破砕の危険なしに操業し得る。

本発明方法の実施に当りケイ素がその融点に達する以前
に有機結合剤が元素状炭素に分解し、かようにして固相
化物形成用の混合物に対して添加されていた炭素以外の
少量の炭素を追加的に供与することとなることはもちろ
んである。

広い範囲にわたる有機結合剤例えばアクリル樹脂、ポリ
ビニルブチ７−ル、−ｔｚルロースアセテート、メチル
セルロース又はポリエチレングリコールを使用し得る。

簡単で低費用の製造を行う場合には有機結合剤は水溶性
であることが望ましく、これについては水沫に関する以
下の記述により明かとなるであろう。

同密化物の配合及び調製 炭化ケイ素−炭素固相化物調製のために使用される混合
物は約７５〜９５重量部の炭化ケイ素、約５〜２５重量
部の元素状炭素（即ち無定形炭素或はグラファイト）及
び約５〜１５重量部の有機結合剤を含有することが好適
である。

このように配合すれば本性実施の際にケイ素が溶融する
時までに（この時機の以前に有機結合剤は炭素にまで分
解しているであろう）同密化物中の炭化ケイ素及び炭素
の相対量は約７０〜９５重量％の炭化ケイ素及び約５〜
３０重量％の炭素となるであろう。

炭化ケイ素の上限及び炭素の下限は最初の仕込量におけ
る該上限及び下限と殆ど同じである。

その理由は有機結合剤の僅か５重量部だけが使用される
こと及び該結合剤分子の少割合のみが炭素であること、
該結合剤の分解に帰せられる炭素の量は有意でないこと
にある。

炭化ケイ素−炭素固相化物を形成させるための代表的な
仕込配合は８０重量部の炭化ケイ素（１０００グリツド
）、２０重量部のカーボンブラック、１０重量部のポリ
エチレングリコール及び１００重量部の水である。

この混合物を形成させるに当り水、ポリエチレングリコ
ール及び炭素を先ず混合してスラリを作り、次に炭化ケ
イ素をこの混合物に加えて混合することが好適である。

この混合の後に水を蒸発させると結合剤と炭素との混合
物によって被覆された炭化ケイ素粒子群から成る原料が
得られる。

この被覆された粒状炭化ケイ素の緩い塊りの原料の秤量
された分量を適合した寸法の金属製ダイスの中で加圧し
て炭化ケイ素−炭素固相化物を形成させ得る。

ダイスの形状は同密化物に所望の形態を与えるように選
択されるけれども密封環製造用の固相化物形成に使用さ
れるのは環状ダイスであることはもちろんである。

良好な焼成前強度をもつ同密化物を得るための加圧工程
において、選択された特定の有機結合剤にもとづき加熱
操作は必要なこともあり不必要なこともある。

ポリエチレングリコールを結合剤として使用したときに
は加熱不要である。

炭化ケイ素−炭素固相化物を形成するための加圧操作の
際にその加圧の強さは該形成された同密化物の嵩密度が
約１．４〜２．５ｆ／ｃ４となるような強さであること
が望ましく、典型的には１．８ｒ／ａＡである。

同密化物の嵩密度が上記の範囲内にあるときにはその同
密化物の多孔度はその同密化物の容積の約２０〜５０％
が炭化ケイ素の被覆粒子間に存在する空間を形成するよ
うな多孔度である。

この空間は一様に分布していて互いに連通している。

使用された混合物の性状及び所望の多孔度に依存して加
圧の際の圧力は異なるものであるけれども２１０〜１４
００ｋｙ／ｃｎｔｃ ３０００〜２０，０００ｐｓｉ）
の圧力か使用され得る。

ケイ素−炭素固相化物形成用の混合物は約９０〜９７重
量部のケイ素、約３〜１０重量部の元素状炭素及び約３
〜１０重量部の結合剤を含有すべきことが好ましい。

炭素は無定形炭素又はグラファイトであってよく結合剤
は炭化ケイ素−炭素固相化物において使用されたものと
同一であり得る。

炭化ケイ素−炭素固相化物に関して上述したことはケイ
素−炭素固相化物についてもやはり同様であってケイ素
がその融点に到達する時までに有機結合剤は分解して添
加炭素に対する追加的な少量の炭素を提供することとな
る。

上記の成分範囲内の混合物の処方を用いたときには結合
剤分解終了時における同密化物中のケイ素と炭素との相
対量は約８７〜９７重量ｅのケイ素及び３〜１３重量％
の炭素である。

ケイ素−炭素固相化物を調製するための典型的混合物は
９４重量部のケロ素（２００メツシユ）、６重量部のカ
ーボンブラック又はグラファイト（平均粒径約０．１ミ
クロン）、５重量部のポリエチレングリコール及び１０
０重量部の水から成る。

この混合物を形成させてから乾燥するのであるがこの態
様は既述の炭化ケイ素−炭素固相化物に関連した態様と
同様である。

得られた被覆ケイ素粉末を整合金属ダイス中で所望の形
状の固定化物に仕上げる。

加圧操作のための圧力は２１０〜１４００ｋＶ／ｉ（３
０００〜２０．０ＯＯｐｓｉ）であり得る。

ケイ素−炭素固相化物を高密度に加圧し得るので従って
空間欠如のものとなる。

ただし空間が存在していても害はない。

本発明の実施の好適態様においてケイ素−炭素固相化部
に使用されるケイ素量は双方の固定化物の中の全炭素と
反応して炭化ケイ素を生成するための必要量と少くとも
等しく、好ましくは僅かに過剰であって、それに更に炭
化ケイ素−炭素固密化物中の全炭素が反応して炭化ケイ
素を生成した後に炭化ケイ素と炭化ケイ素との中間に残
留する全空間を充たすのに必要な量をプラスした量であ
る。

従って両回密化物中の炭素量が犬であれば、及び炭化ケ
イ素−炭素固相化物の多孔度が大であれば、ケイ素−炭
素固密化物中のケイ素使用量は大となる。

最終製品固相化物の形成操作 炭化ケイ素−炭素固相化物とケイ素−炭素固相化物とを
それらの崩と面とを隣接又は接合させることによりアセ
ムブリを形成させる。

密封環製造のためにこのアセムブリは環状炭化ケイ素−
炭素固相化物とその上に軸方向を一致させて重ねられた
環状ケイ素−炭素固相化物とから成る。

該ケイ素−炭素環は炭化ケイ素−炭素環と内径及び外径
を等しくすることが望ましい（だだし必要というわけで
ない）。

炭化ケイ素−炭素環の厚味は製造されるべき密封環に所
望される厚味と少くとも殆ど同じであってそれより薄く
ない厚味であり、ケイ素−炭素環の厚味は上述の諸要因
にもとづきケイ素使用量によって定まる厚味である。

両者の固定化物を別々に調製してから一方を他方へ重ね
てアセムブリを造る代りに炭化ケイ素炭素層とケイ素−
炭素層とを有する１個の一体的固相化物として両回密化
物を形成させることができる。

即ち炭化ケイ素−炭素固相化物形成用の混合物を整合金
属ダイスのセットの中で所望の形状に圧縮し、雄型ダイ
スを取外して雌型ダイスの中に炭化ケイ素−炭素固相化
物を残し、次にケイ素−炭素固由化物形成用混合物を該
炭化ケイ素−炭素固相化物の上に載せ、炭化ケイ素−炭
素から成る下層に隣接した一層となるようにケイ素−炭
素混合物を加圧し、その後にここに得られた組成固相化
物（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｃｏｍｐａｃｔ ）をダイ
スからとり出す。

この技術は１個の固定化物を他の固定化物の上に順次に
重ねる必要性を省く点及びアセムブリを形成すべき２個
の固定化物を集合し所望通り正確に集合させておくこと
を確実にする点で大規模製造の操業にとり有利である。

次に固定化物のアセムブリを充分に加熱して結合剤を分
解するに至らせる。

この加熱工程を空気中で行い得るけれども非酸化性雰囲
気下で例えば窒素と水素との混合物中で行うのが良く、
８５容量％の窒素及び１５容量％の水素の混合物か優良
である。

分解に際し結合剤中の少くとも大部分の炭素原子は固相
化物中の炭素として残留し結合剤中の他の成分例えば水
素及び酸素はカス状又は蒸気状となって固定化物から離
脱する。

一般に結合剤分解の加熱操作における温度は約３００〜
４５０℃であり得るが精密な温度と操作時間とは特定使
用の結合剤によって定まる。

結合剤がポリエチレングリコールである場合には窒素−
水素雰囲気下で３７５℃に１時間加熱すれば充分である
。

上述のようにして結合剤が分解した後に不活性雰囲気下
又は望ましくは真空下でケイ素の融点に少くとも等しい
温度にまでアセムブリを加熱する。

真空度が高い程良好であることはもちろんである。

真空度が１×１０−２〜１×１１０−１ＷｒＩｎＨであ
るときにすぐれた結果を与える。

不活性雰囲気の使用が望まれるならば炭化ケイ素−炭素
固相化物に対する溶融ケイ素の滲透を最適にし比較的迅
速にするためには真空を使用する場合に要する温度より
も高い温度を使用することが好ましい。

不活性雰囲気としてはアルゴン、ヘリウム及び水素が適
当である。

存在するかもしれない酸化物の夾雑物に対して水素は項
九性雰囲気として作用することがあるとはいえ本発明方
法における必須成分に対して水素は不活性である。

加熱を特に真空中で行う場合には好適温度及び好適時間
は１４５０〜１６５０℃に１／２〜６時間であり、精密
な温度及び時間は製造されるべき環状体の厚味と炭化ケ
イ素−炭素固密化物の多孔度とに依存して決められる。

一般に厚味が犬で多孔度が小であれば温度は高くなって
操作時間が長くなる。

典型的なこととして約１．８ｒ／ｃｍの嵩密度の炭化ケ
イ素−炭素固密化物から造られた１、２７ｃＷＬ（１／
２インチ）の厚味をもつ環状体に対しては真空中で１．
．５００℃に２時間加熱すれば充分である。

不活性雰囲気の場合には短時間内に最適温潤を達成する
ために２，０００℃の高さの温度が望ましい。

この加熱操作の際に、ケイ素が溶解する時までに又は溶
融する時に、このケイ素の一部分はケイ素−炭素型密化
物中の炭素と反応して炭化ケイ素を生成する。

この炭化ケイ素は高度多孔性の砕は易いマトリクスを形
成し、このマトリクスは残りのケイ素の溶融状の流れを
包含する作用をすると共は多孔性の炭化ケイ素−炭素固
密化物の中へ該ケイ素の溶融状の流れをみちびく作用を
する。

即ち溶融ケイ素が炭化ケイ素−炭素固密化物の縁辺部を
越え又その側面部を降下して流れ出すことを鉄枠は易い
多孔性マトリクスは、阻止し或は防止するのである。

炭化ケイ素−炭素型密化物中へ溶融ケイ素が浸潤する際
に溶融ケイ素の一部分は同音化物中の炭素と反応して追
加量の炭化ケイ素を生成し、炭素のすべてが反応して炭
化ケイ素を生成した後に残留する孔は元素状ケイ素によ
って充満される。

従って得られた炭化ケイ素体はその孔をケイ素によって
充満し実質上無孔の構造をもち、高強度で均一性を有し
、反応によって結合されている炭化ケイ素体である。

温潤が完了して得られた炭化ケイ素体を加熱室から取出
して冷却した後に、炭化ケイ素体の表面上の過剰のケイ
素を伴ったままで、砕は易い炭化ケイ素マトリクスを単
純な研磨操作又は切削操作によって容易に除去し得る。

密封環製造の場合にはこの操作に続いて艶出し操作を行
って所望の平滑な表面仕上げを密封環に施す。

好適には４０万分の１ｍ（６０ミクロインチ） （ｒｏ
ｏｔ ｍｅａｎｓｑｕ−ａｒｅ ）以下の表面仕上げを
施す。

かようにして本発明に従えば炭化ケイ素密封環及びその
他の炭化ケイ素体を実質上無孔性で比較的低い製造費で
生産し得る。

加熱操作の際に同音化物のアセンブリを配置するに当り
下部に炭化ケイ素−炭素固密化物を置き上部にケイ素−
炭素固密化物を置いて縦に配置することが望ましい。

というのはこのように配置すれば溶融したケイ素が毛管
現象と重力の作用とによって炭化ケイ素−炭素型密化物
中に流入し滲透するのである。

ただし溶融ケイ素は炭化ケイ素炭素置密化物中へ毛管現
象のみによって流入し得るので上記の配置の仕方は必須
事項ではない。

更に２種以上の同音化物から戒るアセムブリを使用せね
ばならない理由は一般に無いが、所望によっては、２種
以上の同音化物から成るアセムブリを使用することがで
きる。

−例として２種のケイ素−炭素固密化物の間にサンドイ
ッチ状に挿入された炭化ケイ素−炭素固密化物の例があ
る。

上記の本発明のすべての態様において元素状ケイ素及び
炭素の混合物を既述の方法で同音化物の形状に調製した
ものを使用し、この混合物中に結合剤を含有させこの混
合物を加工して同音化物を、形成させる。

ケイ素−炭素混合物の同音化物の形での使用が望まれる
けれどもこれは本発明の広い範囲において本発明実施の
ための必須事項ではない。

即ち本発明の実施に際しケイ素−炭素混合物をばらばら
に砕いた粉末の形で従って結合剤を加える必要のない状
態で使用することも本発明の範囲内にある。

本発明を上記のように実施する際には細粉化されたケイ
素と炭素とを混合して固密化しないばらばらの状態の所
望の均一混合物を形成させてからこのばらばらの粉末の
マス（ｍａｓｓ ）の所望量を炭化ケイ素−炭素固密化
物の上と周囲とに注ぎながら加えることができる。

炭化ケイ素−炭素固密化物が環状物である場合にはばら
ばらのケイ素−炭素混合物を環の中心部及び表面に配置
し、かようにして環と表面一対一表面の接触を緊密にす
る。

以後の操作は既述のことと同じであってばらばらのマス
との接触を保たせながら炭化ケイ素−炭素固相物をケイ
素の融点にまで加熱する。

ばらばらの混合物に使用される元素状の粉末ケイ素及び
炭素の粒径及び配合割合、並びに炭素の形状はそれらの
混合物か同音化物の形状で使用される具体例に関して既
述したことと同じであり得る。

前記したとおり本発明の方法は炭化ケイ素粒子（複）間
のいかなる隙間をも元素状ケイ素によって充たしかよう
にして実質的無孔体を製造するための特別な利益を提供
し、少くとも約６０重量％の炭化ケイ素及び残部として
元素状ケイ素を含有する優秀な炭化ケイ素体を生産し得
る。

しかしながら本発明方法はケイ素をほとんど含まないか
又は全く含まない炭化ケイ素体の製造のためにも使用さ
れ得るものであってこれは炭素と反応するに要するケイ
素の化学量論的量のみの使用によって達成される。

本発明はその好適態様に関して特に記述されたけれども
本発明の範囲内で多様の変改が施され得ることを理解す
べきである。

実施例 炭化ケイ素（１０００グリツド）８０重量部、カーボン
ブラック２０重量部、ポリエチレングリコール１０重量
部及び水１００重量部を混合した。

まず、水、ポリエチレングリコール及びカーボンブラッ
クを混合してスラリーをつくり、次にこのスラリーに炭
化ケイ素を加えて混合した。

乾燥後、この混合物５．９ｆ？を、整合金属ダイス中、
室温において約１０５５Ａｙ／ｃｉ（１５０００ｐｓｉ
）の圧力で加圧し、外径２．８２ｃｍ、内径１．７１
ｃｍ、高さ１．０ｃｍの環をつくった。

得られた環状囲密化物の密度は約１．８ ？ ／ｃ４．
空隙率は約３０％であった。

粉末ケイ素（２００メツシユ）９４重量部、カーボンブ
ラック（粒径約０．１ミクロン）６重量部、ポリエチレ
ングリコール５重量部及び水１００重量部から混合物を
つくった。

ケイ素の粉末は最後に加えた。

乾燥後、この混合物１０．３１ｉｉ’を、整合金属ダイ
ス中、室温において、３５２ｋｙ／ｃｒＡ （（５００
０ｐｓｉ）の圧力で加圧し、前記炭化ケイ素を含む環と
同一の外径、同一の内径をもち、高さ２．１７ｃｍの環
をつくった。

この圧力は前記炭化ケイ素を含む環をつくるのに用いた
圧力のほぼ１／３である。

ポリエチレングリコールで結合されたケイ素と炭素から
なる環状囲密化物を、ポリエチレングリコールで結合さ
れた炭化ケイ素と炭素から成る環状囲密化物の上に重ね
、この２個の環から成るアセンブリを、窒素約８５容量
％、水素約１５容量％から成る窒素−水素雰囲気中、１
時間かけて３７５℃まで加熱した。

この加熱の際にポリエチレングリコールが分解して炭素
になり、したがってこの加熱により、下側の環は完全に
炭化ケイ素と炭素になり、上側の環は完全にケイ素と炭
素になる。

この２個の環から成るアセムブリを真空中（約Ｉ Ｘ
１０−ｌｍｍＨｇ ）、約２時間かけて約１５００℃ま
で加熱した。

この加熱の際に、上側の環中のケイ素が溶融した。

この溶融ケイ素の一部は上側の環中の炭素とすぐに反応
して高度に多孔質の砕は易いマトリクスを形成し、溶融
ケイ素の残部はこの炭化ケイ素マトリクスによって導か
れ、下側の炭化ケイ素−炭素環、及びその空隙中に入り
、下側の環中に完全にしみ込む。

しみ込んだ溶融ケイ素は下側の環中の炭素と反応して追
加の炭化ケイ素を形成し、さらに残留するケイ素は下側
の環中に空隙があればこれを満たす。

このように反応して結合した炭化ケイ素環を冷却した。

上側の砕は易い炭化ケイ素マトリクスは機械加工により
容易に除去された。

このようにしてつくられた環は、約１２重量％のケイ素
を含み、残部は炭化ケイ素であった。

この環の物理的性質は次のとおりである。

比重 ３．０８ Ｓ’／ｃｃ 硬 度 ９４０ツクウエル ３ＯＮスケール曲げ強
さ ５２７３ ｋｔｉ／ｃｒｒｌ （７５，０００ｐ
ｓｉ ）ヤング率”Ｅ” ４． Ｏ４Ｘ１０６ｋｇ／
ｃｉ（５７，５Ｘ１０６ｐｓｉ ）引張強さ ３１
２８Ａｙ／ｃｉ （４４，５００ｐｓｉ ）膨張率
１．ＩＸＩＦ ５ｃｙｙｘ／’ＣＥ４Ｘ１０′ｌ’ン
チ１０Ｆ耐摩耗性及び耐蝕性 すぐれている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 反応によって結合された炭化ケイ素体を製造する方
   法において、 炭化ケイ素粒子及び細粉化された元素状炭素の均一混合
   物から本質的に戒る多孔性固相化物を、細粉化された元
   素状ケイ素及び少量の細粉化された元素状炭素の混合物
   と接触させた状態で、真空下に又は不活性雰囲気下にお
   いて、元素状ケイ素の少くとも融点の温度にまで加熱し
   、この加熱によりケイ素−炭素混合物中の元素状ケイ素
   の一部が該ケイ素−炭素混合物中の炭素と反応して炭化
   ケイ素の砕は易い多孔性マトリスクスを形成し、この炭
   化ケイ素のマトリクスが該ケイ素−炭素混合物から上記
   の多孔性固相化物の中へ溶融した元素状ケイ素の流れを
   誘導し、この際に溶融ケイ素の少くとも一部が上記固相
   化物中の炭素と反応して追加量の炭化ケイ素を生成し、
   かようにして反応により結合された炭化ケイ素体を形成
   することを特徴とする上記方法。 ２ ケイ素−炭素混合物中の元素状ケイ素量が、該ケイ
   素−炭素混合物中及び該固相化物中の全炭素と反応すル
   ｉこ必要な化学量論的量よりも過剰であって、反応によ
   り結合された炭化ケイ素体中の隙間をなすいかなる空間
   をも充満させるに充分な量である特許請求の範囲第１項
   に記載の方法。 ３ ケイ素−炭素混合物が固相化物の形状をなしている
   特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ４ ケイ素−炭素混合物が固相化せずにばらばらに離れ
   た形状をなしている特許請求の範囲第１項に記載の方法
   。 ５ 反応によって結合された炭化ケイ素体を製造する方
   法において、 （ａ） 約７０〜９５重量％の炭化ケイ素粒子及び残
   部として細粉化された元素状炭素の均一な混合物から本
   質的に成る第１の固相化物と、約８７〜９７重量％の細
   粉化された元素状ケイ素及び残部として細粉化された元
   素状炭素の均一混合物から本質的に成る第２の固相化物
   との双方を互いに接触させてアセムブリを形成させ；（
   ｂ） このアセムブリを真空中で又は不活性雰囲気下
   でケイ素の融点まで加熱し、それによって該元素状ケイ
   素の一部が上記の第２の固相化物中の炭素と反応して砕
   は易い多孔性の炭化ケイ素マＩ−ＩＪクスを形成し、か
   つケイ素の残部が上記の第１の固相化物に滲透し、その
   際に該ケイ素の少くとも一部が第１の固相化物中の炭素
   と反応し、かようにして該第１の固相化物が反応によっ
   て結合された炭化ケイ素体に転化するようにし； （ｃ） その後に該砕゛け易い多孔性炭化ケイ素マト
   リクスを該反応によって結合された炭化ケイ素体から除
   去すること。 を特徴とする上記方法。 ６ 第２の固相化物中の元素状ケイ素量が、上記の双方
   の固相化物中の全炭素と反応するに要する化学量論酌量
   よりも過剰な量であって、反応により結合された炭化ケ
   イ素体内の隙間をなすいかなる空間をも満たすに充分な
   量である特許請求の範囲第５項に記載の方法。 ７ 第１の固相化物の有する多孔度は、該固相化物の約
   ２０〜５０容量％が空間を構成するような多孔度である
   特許請求の範囲第６項に記載の方法。 ８ 反応によって結合された炭化ケイ素体を製造する方
   法において、 （ａ） 約７５〜９５重量部の炭化ケイ素粒子、約５
   〜２５重量部の細粉化された元素状炭素及び約５〜１５
   重量部の有機結合剤を有する均一混合物から本質的に成
   る第１の固相化物及び約９０〜９７重量部の細粉化され
   た元素状ケイ素、約３〜１０重量部の細粉化された元素
   状炭素及び約３〜１０重量部の有機結合剤を有する均一
   混合物から本質的に成る第２の固相化物の双方を互いに
   密に接触させたアセムブリを形成させ；（ｂ） 該固
   相化物中の有機結合剤が分解するのに充分な温度にまで
   上記のアセムブリを加熱し；（ｃ） このアセムブリ
   を真空中又は不活性雰囲気下でケイ素の融点に達するま
   で加熱し、それによりケイ素の一部分が第２固密化物中
   の炭素と反応して砕は易い多孔性の炭化ケイ素マトリク
   スを形成するようにし、かつ該ケイ素の残部が第１固密
   化物に滲透し、その際に該ケイ素の少くとも一部が第１
   固密化物中の炭素と反応して該第１固密化物が反応によ
   り結合された炭化ケイ素体に転化するようにし； （ｄ） その後に上記の砕は易い多孔性の炭化ケイ素
   マトリクスを該反応により結合された炭化ケイ素体から
   除去すること。 を特徴とする上記方法。 ９ 第１固密化物の有する多孔度は該第１固密化物の約
   ２０〜５０容量％が空間を構成するような多孔度である
   特許請求の範囲第８項に記載の方法。 １０第１固密化物中のケイ素量が双方の固相化物中の全
   炭素と反応するに充分であると共に該反応により結合さ
   れた炭化ケイ素体中のいかなる空間をも満たすに足る量
   である特許請求の範囲第８項に記載の方法。 １１ アセムブリを最初に加熱する際の到達温度が約
   ３００〜４５０℃であり、次に加熱する際の到達温度が
   真空巾約１４５０〜１６５０℃である特許請求の範囲第
   ８項に記載の方法。 １２炭化ケイ素のね径が２００〜１２００グリツドであ
   り、炭素の粒径が１ミクロン以下であり、ケイ素の粒径
   が１００〜３２５メツシユである特許請求の範囲第８項
   に記載の方法。 １３少くとも約６０重量％の炭化ケイ素を含み残部が実
   質上すべて元素状ケイ素である集合体を製造する方法に
   おいて、 約７０〜９５重量％の炭化ケイ素粒子と約５〜３０重量
   ％の細粉化された元素状炭素との均一混合物から本質的
   に成ると共に、約２０〜５０容量％が空間を構成するよ
   うな多孔度を有する固相化物を、真空中で又は不活性雰
   囲気下において、少くとも元素状ケイ素の融点に達する
   まで１／２〜６時間加熱し、この加熱に際し約８７〜９
   ７重量％の細粉化された元素状ケイ素と残部として細粉
   化された炭素とを有する均一混合物と上記の固相化物と
   を接触させたままで加熱し、この場合に元素状ケイ素量
   は該ケイ素−炭素混合物中及び該固相化物中の全炭素と
   反応するに要する化学量論的量よりも犬であることを特
   徴とする上記方法。 １４ケイ素と炭素との混合物が固相化物の形状をなして
   いる特許請求の範囲第１３項に記載の方法。 １５ケイ素−炭素混合物が固相化せずにばらばらに離れ
   た形状をなしている特許請求の範囲第１３項記載の方法
   。