JPS60195056A - 導電性セラミツク - Google Patents

導電性セラミツク

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JPS60195056A
JPS60195056A JP59048094A JP4809484A JPS60195056A JP S60195056 A JPS60195056 A JP S60195056A JP 59048094 A JP59048094 A JP 59048094A JP 4809484 A JP4809484 A JP 4809484A JP S60195056 A JPS60195056 A JP S60195056A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sintered body
carbon
weight
component compound
powder
Prior art date
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Pending
Application number
JP59048094A
Other languages
English (en)
Inventor
倉元 信行
和哉 高田
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.)
Tokuyama Corp
Original Assignee
Tokuyama Corp
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Publication date
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Publication of JPS60195056A publication Critical patent/JPS60195056A/ja
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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】 本発明は新規な導電性セラミックを提供する。詳しくは
アルミニウム、ケイ素及びホウ素よりなる群から選ばれ
た少くとも一種の金属の炭化物又は窒化物/ρ 〜f/
重量%とカーボン 3〜フタ重量%とからなる焼結体で
、該焼結体の機械的な破断面がアルミニウム、ケイ素及
びホウ素よりなる群から選ばれた少くとも一種の金属の
炭化物又は窒化物の結晶粒子とカーボンとが緊密に充填
されてなる導電性セラミックに関する。
従来、各種産業用及び民生用の機械1機器材料式いは電
子機器材料等に種々のセラミック又はセラミック複合体
が使用されて−ろ。
しかしながら特定の用途に要求される二7ズを満足する
材料を工業的に製造することはしばしば困雛を伴う。
本発明者等は特定の性状を有する種々のセラミック複合
体の開発を鋭意行って来た。特に導電性セラミックを工
業的に製造する研究を続けた結果、新規な導電性セラミ
ックの開発に成功し、ここに提案するに至った。
即ち、本発明はアルミニウム、ケイ素及びホウ素よりな
る群から選ばれた少ぐとも一種の金属の炭化物又は窒化
物10〜P7M量 ・%トカーホン i −eo重量%
とからなる焼結体で、該焼結体の機械的な破断面がアル
ミニウム、ケイ素及びホウ素よりなる群から選ばれた少
くとも一種の金属の炭化物又は窒化物の結晶粒子とカー
ボンとが緊密に充填されてなることを特徴とする導電性
セラミックである。
本発明の導電性セラミックの第一成分は、アルミニウム
、ケイ素及びホウ素よりなる群から選ばれた少くとも一
種の金属の炭化物又は窒化物(以下単に第−酸物化合物
と云う)である。該第一成分化合物は既に公知の化合物
である。本発明の導電性セラミックを得る原料としては
これらの公知の化合物をそのまま使用して焼結すればよ
い。一般には焼結性をより好ましくするために該第−成
分化合物の粒子径は出来るだけ小さく、しかも粒度分布
が揃ったものが好適である。これらの粒子径及び粒度分
布は該第−成分化合物の種類。
焼結条件等によって異なり一概に限定出来ないが一般に
は例えば平均粒子径が5μm以下好ましくは2μm以下
で、粒度分布は平均粒子径をDとするどきρ、θD−1
,loの範囲の粒子が7σ容量%以上を占めるようなも
ので、その純度が95%以上好ましくは98%以上のも
のが特に好適に使用される。特に第一成分化合物のなか
で窒化アルミニウムを用いるときは次のような本発明者
等が開発した新規な窒化アルミニウム粉末を用すると好
適である。
例えば、平均粒子径が2μm以下、6μm以下の粒子の
ものを70容量%以上の割合で含有するもので且つ酸素
含有量6.0重量%以下好ましくは1.5重量%以下及
び窒化アルミニウムの純度が95%以上の窒化アルミニ
ウム粉末である。
上記窒化アルミニウム粉末は次のようfxH造方法によ
って得られる。
即ち、 ラム微粒子と灰分含量0.2重量%以下好ましくは0.
1重量%以下で平均粒子径が1μ■ム微粉末対該カーボ
ン微粉末の重量比は1:Q、66〜1:1であり: (2)得られた緊密混合物を、適宜乾燥し、窒素又はア
ンモニアの雰囲気下で1400〜1700℃の温度で焼
成し; (3)次層で得られた微粉末を酸素を含む雰囲気下で6
00〜900℃の温度で加熱して未反応のカーボンを加
熱除去し、窒化アルミニウム含量が少くとも95重量%
Wであり、結合酸素の含量が最大3.0重量%好ましく
は1.5重量%であり、且つ不純物としての金属化合物
の含量が金属として最大0.3重量%である平均粒子径
が2μm以下の窒化アルミニウム粉末を生成せしめるこ
とによって製造することができる。
本発明の導電性セラミックの第二成分化合物はカーボン
である。該カーボンは前記i−成分化合物が焼結された
状態でカーボンとなって込ればよく、原料として必らず
しもカーボンを使用する必要はない。例えば前記第一成
分化合物と焼結後にカーボンとなりうる化合物例えばポ
リエチレングリフール、デンプン等を原料として使用す
ることも出来る。しかしながら、一般にはカーボンブラ
ック、黒鉛化カーボン等を原料として使用するのが好ま
しい。
前記第一成分化合物と第二成分化合物とを混合して焼結
すると本発明の導電性セラミックを得ることが出来るが
、該混合に際して、該第−成分化合物の焼結助剤を用す
ることはしばしば好適な実施態様となる。該焼結助剤は
第一成分化合物の種類によってそれぞれ多少異なるので
、該第−成分化合物の種類に応じて公知の焼結助剤から
選び決定すればよい。
一般に好適に使用される焼結助剤は周期律表mna族、
同第■a族等の金属酸化物−訪全属炭酸塩、該金属硝酸
塩等などである。
前記第一成分化合物と第二成分化合物との原料混合比は
原則として焼結体に於ける各成分比となる場合が多いが
、例えば窒化アルミニウム、窒化ケイ酸等に於いては表
面の一部が酸化されて酸化物となって存在する場合があ
る。このように第一成分化合物中に酸素が含有されろ場
合は、焼結時に第二成分化合物即ちカーボンが酸化炭素
となり消化されるので、該酸素含有量に応じて原料中に
配合する第二成分化合物の量を変化させて使用する必要
がある。か\る事情を考慮して焼結体中の第一成分化合
物と第二成分化合物との組成比を予め決定するのが好ま
しい。
本発明の導電性セラミック中に於ける各成が好ましい。
該第二成分化合物の含有量が上記範囲の下限値より少な
い場合は十分に導電性の性状を発揮させることが出来な
いし、逆に該上限値より多い場合は導電性の性状は良好
であるが、焼結体の強度が低下し、十分に工業的な素材
として供することが出来なくなるので好ましくない。
本発明の導電性セラミックを得る方法は特に限定されな
りが、一般には前記第一成分化合物、第二成分化合物必
要に応じて焼結助剤の例えば0.1〜5重量%を混合し
た後焼結することによって得られる。上記混合は特に限
定されないが一般には水、炭化水素類、アルコール類1
石油エーテル等の公知の液体分散媒体中で湿式混合する
ことによって混合するのが好適である。
上記混合された混合物は必要に応じて乾燥した後、焼結
に供される。該焼結するだめの温度は前記第一成分化合
物の種類によって異なり一部に限定出来ないが、一般に
は1600〜2200℃の温度から選べば好適である。
前記方法で得られた焼結体は本発明の第一成分化合物と
第二成分化合物とが緊密に充填 タされた焼結体で、そ
の強度も例えば第二成分化合物含有量が20重量%のと
き2 [] Kg/ cr1以上のものとなりうる。し
かも本発明の焼結体は前記第二成分化合物に基因し、す
ぐれた導電性の性状を発揮する。そのだめに本発明の焼
結体は導電性セラミックとして電子機器。
電気機器等に広く利用することが出来る。
本発明を更に具体的に説明するだめ以下実施例を挙げて
説明するが本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。
以−j−≦sc1 す施例1 純度99.99%(不純物分析値を表1に示す)で平均
粒子径が0.52μmで3μm以下の粒子の割合が95
 volJ %のアルミナ100重量部と、灰分0.0
8wt%で平均粒子径が0.45μmのカーボンブラッ
ク50重量部とを、ナイロン製ポットとナイロンコーテ
ィングしたボールを用いエタノールを分散媒体として均
一にボールミル混合した。得られた混合物を乾燥後、高
純度黒鉛製平皿に入れ電気炉内に窒素ガスを3 l/ 
minで連続的に供給しながら1600℃の温度で6時
間加熱した。得られた反応混合物を空気中で750℃の
温度で4時間加熱し、未反応のカーボンを酸化除去した
。得られた白色の粉末はX線回折分析(Xray di
ffraction analysis)の結果、単相
(Single phase)のAlNであり、A72
03の回折ピークは無かった。また該粉末の平均粒子径
を粒度分布測定器(板場製作所製(APA−500’)
 ) を用いて測定したところ131μmであり、3μ
m以下が90容量係を占めた。走査型電子顕微鏡による
観察ではこの粉末は平均0.7μm程度の均一な粒子で
あった。また比表面積の測定値は4. Orrt/ t
であった。この粉末の分析値を表2に示す。
表lAl2O3粉末分析値 A12戟含有量 99.99% 元素 含有量(PPM) Mg〈5 Cr <10 Si 30 Zn<5 Fe 22 Cu <5 Ca <2O Ni ’15 Ti < 5 表2 AAN粉末分析値 AAN含有量 97.8チ 元素 含有量 Mg <5 (PPM) Cr 21(//) Si 125(//) Zn 9(//) Fe 20(//) Cu −<s(//) Mn 5(//) Ni 27(tt) Ti <5(//) Co < 5’ 、C4t ) A164.8 (wt%) N 33.4 (tt ) 0 1.1 (// ) CO,11(// ) 上記の窒化アルミニウム粉末80重量部と、平均粒径5
μm1灰分35 ppm以下の黒鉛粉末20重量部とを
、ナイロン製ポットとナイロンコーティングしたボール
を用い、エタノールを分散媒体として均一にボールミル
混合した。得られたスラリーを、乾燥器内で60℃24
時間乾燥を行なった。
上記混合粉末12S’を、窒化硼素粉末を内面に塗布し
た内径40叫の黒鉛型中で、200驚の加圧下、1気圧
の窒素中に於いて2000℃3時間加圧焼結した。得ら
れた焼結体は、黒鉛に近似の光沢を有する黒色であった
。この焼結体は、X線回折により、窒化アルミニウムと
グラファイトの2相より成っていることが判った。
また、アルキメデス法で測定した密度は2.91f /
 adであった。
上記焼結体から、約3mm角、長さ約40咽の試験片を
切り出し、1500番のサンドペーパーで磨いた後、曲
げ強度を測定した。測定条件は、クロス・ヘッド・スピ
ード1rnI+l/分、スパン20mmの3点曲げとし
た。測定値より計算された曲げ強度の平均値は、27h
/−であった。
また、上記焼結体から直径10謳、厚さ25叫の試験片
を切り出し、理学電気製レーザー・フラッシュ法熱定数
測定装置PS−7を用いて、室温に於げる熱定数を測定
した。その結果、熱伝導率は140 w/m* kであ
ることが判った。
更に、横筒ヒユーレット・パラカード製ミリオーム・メ
ータ4328Aを用いて固有抵抗を測定したところ、3
00oμΩ−cmであった。
一方、本実施例で得られた複合焼結体の加工性を調べた
ところ、超硬ドリルによる穿孔、超硬バイトによる高速
切削のいずれも容易に行なえ、快削性であることが判っ
た。
実施例2 実施例1に於いて、窒化アルミニウム粉末と黒鉛粉末の
混合割合をそれぞれ70重量部、30重量部に変えた以
外は実施例1と全く同一にして実験を行なった。
ここでも、窒化アルミニウムとグラファイトの2相より
成る複合焼結体が得られた。密度は2、77 S’ /
 adであった。
実施例1と同様に上記焼結体の物性を測定したところ、
ffl+げ強度は14Kg/mAであった。また、熱伝
導率は180 w/m−にであることが判った。固有抵
抗は1900μΩ−ctnであった。
一方、実施例1と同様に上記焼結体の加工性を調べたと
ころ、実施例1で得たものと同様に快削性であることが
判った。
実施例3 実施例1に於いて、黒鉛粉末をカーボン・ブランクに変
え、それ以外は実施例1と全く同一にして実験を行なっ
た。尚、カーボン・ブラックは、実施例1に於いて゛窒
化アルミニウム粉末を製造するに用いたと同一のものを
使用した。
ここでは、カーボン・ブランクの結晶性が低い為にX線
的に確認することはできなかったが、窒化アルミニウム
と炭素の2相より成ると思われる、黒色の焼結体が得ら
れた。密度は2.80? / adであった。
実施例1と同様に上記焼結体の物性を測定したところ、
曲げ強度は33Kg/mAであった。また、熱伝導率は
105 w/rrrkであることが判った。固有抵抗は
2200μΩ−cmであった。
一方、実施例1と同様に上記焼結体の加工性を調べたと
ころ、実施例1で得たものと同様に、快削性であること
が判った。なお図1は本実施例で得られた複合焼結体の
機械的破断面の走査型電子顕微鏡写真(倍率?σoO倍
)である。
実施例4 実施例1において、アルミナとカーボンの混合粉末を窒
素気流中で焼成した後の粉末(分析によれば17.6重
量%のカーボンを含有していた)をそのまま内径40咽
で内壁を窒化ホウ素粉末でコーティングした黒鉛製モー
ルドに充填し、1気圧の窒素中で、圧力20C1,20
00℃、3時間の条件で加圧焼結した。得られた黒色の
焼結体は密度2.631F/cJであった。この複合焼
結体の曲げ強度を実施例1と同様にして測定したところ
23Kg/mjであった。
【図面の簡単な説明】
図1は実施例Yで得られた複合焼結体の機械的破断面の
走査型電子顕微鏡写真である。 特許出願人 徳山曹達株式会社 図 / 手続補正書(方式) 1.事件の表示 特願昭59−48094号2、発明の
名称 導電性セラミック 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 山口県徳山市卿影町1番1号 4、補正命令の日付 昭$1759年6月 60同 発
送口 昭和59年6月260 5、補正の対象 「的破断面」の後に「複合焼結体粒子の粒子構造を現わ
すAを挿入する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. アルミニウム、ケイ素及びホウ素よりなる群から選ばれ
    た少くとも一種の金属の炭化物又は窒化物gρ 〜グア
    重量%とカーボン3〜40M量%とからなる焼結体で、
    該焼結体の機械的な破断面がアルミニウム、ケイ素及び
    ホウ素よりなる群から選ばれた少くとも一種の金属の炭
    化物又は窒化物の結晶粒子とカーボンとが緊密に充填さ
    れてなることを特徴とする導電性セラミック。
JP59048094A 1984-03-15 1984-03-15 導電性セラミツク Pending JPS60195056A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0237072A2 (de) * 1986-03-13 1987-09-16 Elektroschmelzwerk Kempten GmbH Praktisch porenfreie Formkörper aus polykristallinem Aluminiumnitrid und Verfahren zu ihrer Herstellung ohne Mitverwendung von Sinterhilfsmitteln
US4871698A (en) * 1987-11-09 1989-10-03 Vesuvius Crucible Company Carbon bonded refractory bodies

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56140075A (en) * 1980-03-31 1981-11-02 Kogyo Gijutsuin Manufacture of carbon-ceramics complex material

Patent Citations (1)

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EP0237072A2 (de) * 1986-03-13 1987-09-16 Elektroschmelzwerk Kempten GmbH Praktisch porenfreie Formkörper aus polykristallinem Aluminiumnitrid und Verfahren zu ihrer Herstellung ohne Mitverwendung von Sinterhilfsmitteln
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