JPS5849698A - 炭化珪素ウイスカ−の製造方法 - Google Patents

炭化珪素ウイスカ−の製造方法

Info

Publication number
JPS5849698A
JPS5849698A JP56148998A JP14899881A JPS5849698A JP S5849698 A JPS5849698 A JP S5849698A JP 56148998 A JP56148998 A JP 56148998A JP 14899881 A JP14899881 A JP 14899881A JP S5849698 A JPS5849698 A JP S5849698A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon
silicon carbide
carbon
source
whiskers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP56148998A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5945637B2 (ja
Inventor
Yasuo Hihashi
樋端 保夫
Nobuyuki Tamatoshi
玉利 信幸
Toru Ogura
透 小倉
Hideshi Asoshina
阿蘇品 英志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Nitto Denko Corp
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Nitto Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology, Nitto Electric Industrial Co Ltd filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP56148998A priority Critical patent/JPS5945637B2/ja
Publication of JPS5849698A publication Critical patent/JPS5849698A/ja
Publication of JPS5945637B2 publication Critical patent/JPS5945637B2/ja
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/005Growth of whiskers or needles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/36Carbides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炭化珪素ウィスカーの製造方法に関し、より詳
細には高品質かつ高収率で炭化珪素ウィスカーを工業的
に製造する方法に関する。
従来より炭化珪素ウィスカーはプラスチック。
ガラス、金属等の補強材として注目されており、その製
造法としては(1)気相法、(2)固相法、および(3
)液相法が知られている。これら製造法の中で<11は
主流をなし、針状の単結晶であるウィスカーを作るには
、反応系が気相である必要があると云う基本的工程を考
慮して開発された方法であり、珪素源としての四塩化珪
素と、炭素源としての四塩化炭素捷たは黒鉛の水素気流
中での反応や、メチルトリクロルンランなど有機ンラン
の熱分解がこれに属する。しかしながら、これらの方法
は工業的にウィスカーを製造する方法としては原料のコ
スト高、気相系反応ガスの取扱い困錘さ、装置の複雑さ
、スケールアップの困難さ、又、収率が約5〜10係と
低いなど問題点が多かった。
(2)は珪素源として二酸化珪素や窒化珪素を、炭素源
として黒鉛を用いる方法であり、原料が固体であるので
取扱いが容易である利点はあるが、ウィスカーを得るた
めには、まず原料を固相から気相に変換する工程1次い
でこれを混合。
反応させる工程を夫々必要とし、装置の複雑化。
大型化を避は得す、かつ収率も約50〜60係程度で悪
いなどの欠点があった。
(3)は沸化物を用いてNi −Si −C、Fe −
Si −C,Mg−8i−C系などからウィスカーを析
出させる方法であるが、装置の複雑さに加えてこの方法
も収率が約数チと低いことが欠点とされて 1いた。 
“ そこで本発明はかかる従来の欠点を解消するためになさ
れたものであり、高品質、かつ高収率で炭化珪素ウィス
カーを大量に製造することができ、工業的製造方法とし
て最適であるなどの特長ケ有する。すなわち本発嬰は、
磁5性管もしくは黒鉛管に粉末状の二酸化珪素、窒化珪
素。
又は二酸化珪素と触媒との混合物、および嵩高度0.1
2〆C以下の炭素粉末を充填し、これを少くとも130
0°Cに加熱し一々がら水素を供給することを特徴とす
るものである。
本発明においては炭化珪素ウィスカーの珪素源として粉
末状の二酸化珪素、窒化珪素、又は二酸化珪素と触媒と
の混合物を用いる。ここで触媒とは粉末状のシリコン、
鉄、ニッケル、又はラネーニッケルなどであり、これら
触媒と二酸化珪素との混合比率は通常0.1〜5 wt
%である。かかる珪素源の粉末度は後述する炭素源の嵩
密度とも関係して、通常ではね径5μ以下、好まし、く
け1μ以下のものを用いる。珪素源の粉末度が5 tt
以−]−では製造ウィスカー性状にムラができて、好ま
しくない。
炭化珪素ウィスカーの炭素源としては、前記珪素源の粉
末度とも関連して、嵩密度0,17メC以下、軽重しく
は0077メQ以下の炭素粉末を用いる。嵩密席瀘0.
19/cc=以−にでは磁性管もしくは黒鉛管に充填し
たとき水素ガスの均一な流れが不可能になってウィスカ
ーの収率が著るしく低下し、また炭素粉末の表層部と内
層部で生成するウィスカーの性状に著るしい差が生じ、
前者では綿状の非常に長いウイスノノー1後者では不均
一な細く、短いウィスカーとなり、不均一な品質となる
。かかる炭素粉Azは前記嵩密度の条件を具備すれば如
何なる種類であっても良いが、鉱物原料系活性炭、たと
えばコークス系、タールピッチ系2石油系など、および
有機原料系活性炭、たとえばヤ7ガラ炭、アイポリー炭
の使用が好ましい。
(3) 珪素源と炭素源との混合比率は、たとえば珪素源として
二酸化珪素を用いる場合には、下記反応式、 5102 + C+2H2→SIC+ 2’H20で求
められる炭素量の10〜50%過剰を一般に用い、好ま
しくは20%過剰の炭素量を用いる。
珪素源として窒化珪素、又は二酸化珪素と触媒との混合
物を用いる場合も同様である。炭素粉末の過剰使用が1
0チ以下では反応が不十分になり、又50%以上過剰で
は未反応の炭素が多くなる。
上述したような珪素源粉末および炭素粉末を混合したの
ち、本発明においては磁性管、もしくは黒鉛管に充填す
る。しかし、黒鉛管の使用が好ましく、磁性管でもウィ
スカー生成に支障はないが、磁性管内壁に接している部
分にウィスカー状とならないで微粒状炭化珪素が生成す
ることがある。これら磁性管もしくは黒鉛管の長さ、径
は珪素源および炭素粉末の使用量に応じて適宜選定する
ことができる。充填にあたつ(4) てdl、特に不均一な充填でない限り通常の充填方法で
良いが、ウィスカー生成反応の均一化を考慮すれば、出
来るだけ均一な充填が好ましい。充填後、この充j(i
域を少くとも1300°Cに加熱する。得られたウィス
カーの形状を被補強材中への分散、混合や複合化に好都
合なものにすることを考慮すれば、少くとも1450°
Cに加熱することが軽重しい。加熱温度が1300°C
以下ではウィスカー生成反応が進行しがたく、収率が著
るしく低下する。加熱手段は如何外るものであっても良
く、たとえば電気炉が用いられる。
本発明においては一]二記反応温度は単に炭:化珪素ウ
ィスカーの生成を促進するばかりでなく、反応温度の変
化によって、得られる炭化珪素ウィスカーの径、長さ、
アスペクト比(径/長さ比)などを変化させることがで
きる。すなわち反応温度1300°C付近では炭化珪素
ウィスカーの径は0.1〜03μであり、長さは20〜
50μであり、アスペクト比は100〜200であるが
、1450°C付近では、得られるウィスカーの径は0
5〜1μとなり、長さは60〜100μとなり、アスペ
クト比は40〜80となる。すなわち本発明においては
反応温度の調整によって、炭化珪素ウィスカーの性状を
変化させることができる。
次に上記温度に加熱された炭素粉末と珪素源粉末との混
合物に水素を供給する。水素の供給流速は、炭化珪素ウ
ィスカーの生成に対してさほど影響はなく通常2c′m
//Inm〜20CTL/In1nであり、流速2C1
n−/mln以下では反応が遅くなり、20 (171
/、n、7以上では収率は変らず効果はない。反応時間
は通常では約3時間で良く、3時間以下では反応不十分
の傾向が見られ、又3時間以上反応を行なっても特に著
るしい収率の上昇は見られない。
水素ガスの供給にあたっては、珪素源粉末と炭素粉末と
の混合物を充填した黒鉛管もしくは磁性管を外套管内に
挿抜可能に挿入し、この外套管に水素を供給する。しか
し、珪素源および炭素粉未使用量が少ない場合や、これ
ら原料の加熱を均一にするためには、外套管を用いて原
料が充填された黒鉛管や磁性管を電気炉の中心部近くに
挿入することが軽重しい。外套管としては一般にアルミ
ナ管などが用いられる。
以上述べた如く、本発明によれば嵩密度01’Ice以
下の炭素粉末を用いたので水素の供給が均一化され、珪
素源をベースとして収率70〜100%で炭化珪素ウィ
スカーが得られる。この値は、従来法による収率の約5
〜10倍の高収率に相当する。また、本発明は黒鉛管ま
たは磁性管に珪素源粉末と炭素粉末の混合物を充填し、
これに加熱下に水素を供給するだけの簡単な方法なので
、スケールアップが極めて容易であり、前記高収率とあ
わせて大量生産の目的に好適な方法と云える。
更に本発明では、反応条件、特に反応温度を適宜調節す
ることによって、ウィスカー性状、すなわち径、長さ、
アスペクト比を変化させることができるので、用途に応
じて目的とする性質のウィスカーを得ることができる。
更に寸だ、本発明により得られた炭化珪素ウィスカーを
大気中で焼成することにより未反応(7) の炭素源を除去し、高品質のウィスカーとすることがで
きる。すなわち本発明は炭化珪素ウィスカーの工業的製
法として好適である。
以下、本発明を実施例にもとづき更に詳細に説明する。
実施例1 平均粒径10μの石英粉27 gに325メツシュ全通
の鉄粉、又はニッケル粉を5重量%加え、これに嵩密度
0.03 ’Ar−の石油系活性炭77を混合しくS1
0□:C二1 : 1.3 )、これを図に示す外径3
7×内径32×長さ300龍の黒鉛管1に充填し、これ
を外径50×内径42×長さ1000mmの外套管2中
に挿入し、電気炉3(/リコニット炉。
加熱体300 mm )中に挿入した。次いでアルゴン
ガス200 ”Aninを矢印方向に通しながら145
0°Cに加熱した。アルゴンガスを止め、水素を100
0C%mの流量(流速70cnV1nln)で同様に供
給した。
約2時間の反応後、電気炉3を止め、水素ガスをアルゴ
ンガスに切換えて放置した。反応生成物は、わずかに黒
味を帯び、未反応物としての(8) 活性炭が認められた。この反応生成物を700°Cで1
時間、大気中で焼成して残留活性炭を除去した。得られ
た炭化珪素ウィスカー〇、約137゜石英粉をベースと
する収率は67チであった。このものの性状は径約0.
3tt、長さ50〜100μ。
アスペクト比150〜200であり、曲ったものは認め
られなかった。
実施例2 水素供給時間を3.5時間とした以外は、実施例1と同
様にして実験を行なった。反応生成物中に原料粉末は全
く認められず、実施例と同様のウィスカーのみが得られ
た。
実施例3 粒径0.1〜3μの窒化珪素307と007k(−の嵩
密度のヤシ殻炭107を混合しくSi:Cモル比=1°
13)、実施例1と同一の条件で2時間。
および3.5時間、水素を供給して反応させた。
反応時間2時間の場合には未反応残渣がみられたが3.
5時間では全く未反応物は存在せず、生成物全てが炭化
珪素ウィスカーであった。収量237、収率90チ、径
】/l、長さ60〜1001z。
平均アスペクト比60であった。
実施例4 実施例3において黒鉛管に外径50×内径43×長さ4
!50mmのものを用い、外套管に外径72×内径65
×長さ1500mmを用いた以外は同様な条件で反応を
行なった。得られたウィスカー量は102 f 、収率
96%であった。
比較例 実施例3において嵩密度0.3 久c、の石油系活性炭
357および粒径0.1〜3μの窒化珪素粉末1057
を混合し、他は同一条件で反応を行なった。
反応物を取り出したところ、水素流入口伺近に綿状の炭
化珪素ウィスカーが、又、活性炭内に微細な炭化珪素ウ
ィスカーの生成が家められだが、はとんどは未反応窒化
珪素と活性炭であった。
【図面の簡単な説明】
図は本発明で用いるウィスカー製造装置の説明図である
。 1・・・黒鉛管、2・・・外套管、3・・・電気炉。 工業技術院長の復代理人 1]東電気工業株式会社の代理人 弁理士  小  川  信  − 野  口  賢  照 新  下  和  彦 手続補正書 昭和56年10月20日 特許庁長官 殿 1事件の表示 昭和56年特γ1°願第148998号2発明の名称 炭化珪素ウィスカーの製造方法 3補正をする者 事件との関係    特許出願人 住所 東京都千代田区霞が関1丁目3番1号氏名  (
1,1,4)工業技術院長 石 坂 誠 −小川・野[
1国際特許事務所内(電話431−5361)(2)日
東電気工業株式会社の代理人 6 補正の対象  明細書「発明の詳細な説明」の欄7
、補正の内容 (1)  明細書第3頁第10〜11行の「嵩高度」を
1高密度」と補正する。 (2)  同第9頁第14行の「加熱体−1を「均熱部
」と補正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 磁性管もしくは黒鉛管に粉末状の二酸化珪素。 窒化ケイ素、又は二酸化ケイ素と触媒との混合物、およ
    び嵩密度01久仁以下の炭素粉末を充填して外套管に挿
    入し、これを少くとも1300°Cに加熱し々から水素
    を供給することを特徴とする炭化珪素ウィスカーの製造
    方法。
JP56148998A 1981-09-21 1981-09-21 炭化珪素ウイスカ−の製造方法 Expired JPS5945637B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56148998A JPS5945637B2 (ja) 1981-09-21 1981-09-21 炭化珪素ウイスカ−の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56148998A JPS5945637B2 (ja) 1981-09-21 1981-09-21 炭化珪素ウイスカ−の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5849698A true JPS5849698A (ja) 1983-03-23
JPS5945637B2 JPS5945637B2 (ja) 1984-11-07

Family

ID=15465413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP56148998A Expired JPS5945637B2 (ja) 1981-09-21 1981-09-21 炭化珪素ウイスカ−の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5945637B2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2567873A1 (fr) * 1984-07-17 1986-01-24 Nippon Light Metal Co Procede d'obtention de whiskers de carbure de silicium de type b et four a reaction continue pour sa mise en oeuvre
JPS63156100A (ja) * 1986-12-17 1988-06-29 Kobe Steel Ltd 炭化ケイ素ウイスカ−の製造方法
US5116679A (en) * 1988-07-29 1992-05-26 Alcan International Limited Process for producing fibres composed of or coated with carbides or nitrides
CN104592430A (zh) * 2015-01-05 2015-05-06 中国石油天然气股份有限公司 一种超高分子量聚乙烯催化剂载体材料及其制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2567873A1 (fr) * 1984-07-17 1986-01-24 Nippon Light Metal Co Procede d'obtention de whiskers de carbure de silicium de type b et four a reaction continue pour sa mise en oeuvre
JPS63156100A (ja) * 1986-12-17 1988-06-29 Kobe Steel Ltd 炭化ケイ素ウイスカ−の製造方法
JPH0351678B2 (ja) * 1986-12-17 1991-08-07 Kobe Seikosho Kk
US5116679A (en) * 1988-07-29 1992-05-26 Alcan International Limited Process for producing fibres composed of or coated with carbides or nitrides
CN104592430A (zh) * 2015-01-05 2015-05-06 中国石油天然气股份有限公司 一种超高分子量聚乙烯催化剂载体材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5945637B2 (ja) 1984-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3012862A (en) Silicon production
EP2987771A1 (en) Fluidized bed reactor and method thereof for preparing high-purity granular polycrystalline silicon
JPS6261530B2 (ja)
JP2006240942A (ja) 高純度窒化ホウ素ナノチューブの製造方法
US3933984A (en) Process of manufacturing whisker crystalline silicon carbide
JPS599220A (ja) 炭化けい素繊維の製造方法
US3671220A (en) Process for the production of powdered metals
JPS5849698A (ja) 炭化珪素ウイスカ−の製造方法
US3399980A (en) Metallic carbides and a process of producing the same
JPH0317768B2 (ja)
JPS61127700A (ja) SiCウイスカ−の製造方法
JPS5849697A (ja) 炭化ケイ素ウイスカ−の製造方法
JPS58120599A (ja) β−炭化珪素ウイスカ−の製造方法
JPS6122000A (ja) 炭化珪素ウイスカ−の製造法
US3900660A (en) Manufacture of silicon metal from a mixture of chlorosilanes
JPS5945916A (ja) 高純度シリコンの連続的製造方法
JPH0476359B2 (ja)
JPS59121109A (ja) 高純度シリコンの製造方法
JPH03187998A (ja) 窒化アルミニウムウィスカーの製造方法
JPH0274598A (ja) 窒化珪素ウイスカーの製造方法
JPS5834405B2 (ja) 主としてβ型結晶よりなる炭化珪素の製造方法
KR102009929B1 (ko) 트리클로로실란 제조방법
JPH03353B2 (ja)
JPS61228000A (ja) SiCウイスカ−の製造装置
JPH066520B2 (ja) 炭化ケイ素ウイスカ−の製造方法