JPS60260496A - 炭化ケイ素ウイスカ−の製法 - Google Patents
炭化ケイ素ウイスカ−の製法Info
- Publication number
- JPS60260496A JPS60260496A JP59113026A JP11302684A JPS60260496A JP S60260496 A JPS60260496 A JP S60260496A JP 59113026 A JP59113026 A JP 59113026A JP 11302684 A JP11302684 A JP 11302684A JP S60260496 A JPS60260496 A JP S60260496A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zone
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- specified
- gas
- gaseous
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- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-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
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/005—Growth of whiskers or needles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-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
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/36—Carbides
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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- Inorganic Chemistry (AREA)
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- 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。
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、炭化ケイ素ウィスカーの製造方法に関するも
のである。さらに詳しくは、本発明は気相法により効率
的に多量の炭化ケイ素ウィスカーを製造せしめる方法に
関するものである。
のである。さらに詳しくは、本発明は気相法により効率
的に多量の炭化ケイ素ウィスカーを製造せしめる方法に
関するものである。
本発明の目的は、気相法による炭化ケイ素ウィスカーを
製造する方法において炭化ケイ素ウィスカーの収率及び
生産性を高めることＫある。
製造する方法において炭化ケイ素ウィスカーの収率及び
生産性を高めることＫある。
炭化ケイ素ウィスカーは酸化性雰囲気中の耐熱性に優れ
、多くの金属との濡れが良く、高温において金属と反応
せず、高強度・高弾性率を有し、ＦＲＭ用あるいはＦＲ
Ｃ用補強材料として期待されているものである。このよ
うな優れた特性にもかかわらず、炭化ケイ素ウィスカー
は収率が低く、生産効率が低かったために製造コストが
高くなり、広く実用化される罠はいたっていない。従来
の炭化ケイ素ウィスカーの製法において、遷移金属等を
含む触媒をウィスカー発生基板上に散布することによっ
て収率を向上せしめることは知られている。しかし、そ
の発生密度には限界があり収率を飛躍的に向上させるも
のではない。
、多くの金属との濡れが良く、高温において金属と反応
せず、高強度・高弾性率を有し、ＦＲＭ用あるいはＦＲ
Ｃ用補強材料として期待されているものである。このよ
うな優れた特性にもかかわらず、炭化ケイ素ウィスカー
は収率が低く、生産効率が低かったために製造コストが
高くなり、広く実用化される罠はいたっていない。従来
の炭化ケイ素ウィスカーの製法において、遷移金属等を
含む触媒をウィスカー発生基板上に散布することによっ
て収率を向上せしめることは知られている。しかし、そ
の発生密度には限界があり収率を飛躍的に向上させるも
のではない。
本発明はかかる欠点を除去するため、遷移金属を含む化
合物のガスを該ガスが熱分解する帯域に導入し、その帯
域に基材を連続的に供給することによって原子状に分散
した遷移金属は該基板と接触、付着して、その後の炭化
ケイ素ウィスカーの生成帯域に移動せしめられた時にシ
ラン化合物ガスとハイドロカーボンガスとを含むガス（
１’）４人に伴なって炭化ケイ素ウィスカーを連続的に
効率良く、多量に製造する方法を提供するものである。
合物のガスを該ガスが熱分解する帯域に導入し、その帯
域に基材を連続的に供給することによって原子状に分散
した遷移金属は該基板と接触、付着して、その後の炭化
ケイ素ウィスカーの生成帯域に移動せしめられた時にシ
ラン化合物ガスとハイドロカーボンガスとを含むガス（
１’）４人に伴なって炭化ケイ素ウィスカーを連続的に
効率良く、多量に製造する方法を提供するものである。
本発明における遷移金属とは、原子番号２１Ｓｃから３
０Ｚｎまで、３９Ｙがら４８ Ｃｄまで、５７Ｌａがら
８０Ｈ２まで、８９Ａｅ以上の元素を意味する。上記の
如き遷移金属を含む化合物とは、たとえば、ＭｍＣｌｊ
ｌ（ｍ、 ｎは１以上の整数、Ｍｉｌｌ、上記遷移金属
）なる一般式で示される塩化物である。その例としては
ＦｅＣｌ３等が上げられる。またＭｍ （ＳＯ，）ｎ（
ｍＳｎは１以上の整数、Ｍは上記遷移金属）なる一般式
で示される硫酸塩であってその例としてはＭｎ５Ｏａ等
が上げられる。またＭｍ （ＮＯｘ）ｎ （ｍ１ｎは１
以上の整数、Ｍは上記遷移金属）なる一般式で示される
硝酸塩であってその例としてはＮ１（ＮＯ３ン２咎があ
けられる。またＭｍ （ＣｎＨｏ ）ｐ（ｍ 。
０Ｚｎまで、３９Ｙがら４８ Ｃｄまで、５７Ｌａがら
８０Ｈ２まで、８９Ａｅ以上の元素を意味する。上記の
如き遷移金属を含む化合物とは、たとえば、ＭｍＣｌｊ
ｌ（ｍ、 ｎは１以上の整数、Ｍｉｌｌ、上記遷移金属
）なる一般式で示される塩化物である。その例としては
ＦｅＣｌ３等が上げられる。またＭｍ （ＳＯ，）ｎ（
ｍＳｎは１以上の整数、Ｍは上記遷移金属）なる一般式
で示される硫酸塩であってその例としてはＭｎ５Ｏａ等
が上げられる。またＭｍ （ＮＯｘ）ｎ （ｍ１ｎは１
以上の整数、Ｍは上記遷移金属）なる一般式で示される
硝酸塩であってその例としてはＮ１（ＮＯ３ン２咎があ
けられる。またＭｍ （ＣｎＨｏ ）ｐ（ｍ 。
ｎ、 ｏ、 ｐ は１以上の整数、Ｍは上記遷移゛金属
）なる一般式で示される有機金属化合物であってその例
としてはＦｅ（ＣｓＨｓ）ｚ等が上げられる。
）なる一般式で示される有機金属化合物であってその例
としてはＦｅ（ＣｓＨｓ）ｚ等が上げられる。
また、Ｍｍ（Ｃｏ）ｎ （ｍＳｎは１以上の整数、Ｍは
上記遷移金属）なる一般式で示される有機金属化合物で
あってその例としてはＮ１（ｃｏ）４等が上げられる。
上記遷移金属）なる一般式で示される有機金属化合物で
あってその例としてはＮ１（ｃｏ）４等が上げられる。
すなわち、遷移金属を含む化合物であって蒸気圧が高く
ガス状に蒸発ぜしめうる事が必須であり、キャリアガス
を用いることによって該遷移金！ｊ４を含む化合物のガ
スが滴望の帝域忙導入できなければいけない。
ガス状に蒸発ぜしめうる事が必須であり、キャリアガス
を用いることによって該遷移金！ｊ４を含む化合物のガ
スが滴望の帝域忙導入できなければいけない。
キャリアガスとしては不活性ガス（たとえばＡｒガス等
）、遷元性ガス（たとえば水素ガス等）等が用いられ、
これらを混合して使用（７ても良い。
）、遷元性ガス（たとえば水素ガス等）等が用いられ、
これらを混合して使用（７ても良い。
上記の遷移金Ｒを含む化合物としては好ましくは蒸気圧
の高いＦｅＣｌ３、Ｆｅ（０５Ｈ５）２、Ｎｉ（ｃｏ
）ｉ等が用いられる。
の高いＦｅＣｌ３、Ｆｅ（０５Ｈ５）２、Ｎｉ（ｃｏ
）ｉ等が用いられる。
一力、上記遷移金属を含む化合物のガスはキャリアガス
を用いる等の手段により所望の温度帯域に導入される。
を用いる等の手段により所望の温度帯域に導入される。
この温度帯域は遷移金ＩＫを含む化合物の熱分解温度に
近い値を示している。この温度帯域は、例えはＦｅ Ｃ
ｌ３の場合２５０ ℃〜４５０ ℃、Ｆｅ（ＣｓＨａ）
ｚの場合、５００−７００ Ｕ、Ｎｉ（ＣＯ）４の場合
、５０〜２５０℃である。
近い値を示している。この温度帯域は、例えはＦｅ Ｃ
ｌ３の場合２５０ ℃〜４５０ ℃、Ｆｅ（ＣｓＨａ）
ｚの場合、５００−７００ Ｕ、Ｎｉ（ＣＯ）４の場合
、５０〜２５０℃である。
上述したガスの導入方法としては、耐熱性のパイプ等に
よって炉外の気化装置から気化せしめて炉内所望帯域に
導入する方法、遷移金属を含む化合物を載せたボート等
を所望帯域に設置して気化せしめる方法等がある。要す
るに遷移金属を含む化合物を気化してガス状に分散せし
めた後に該化合物を熱分解しうる温度帯域に該化合物の
ガスを導入し、基材を接触せしめる事が重要である。本
発明における基材としては、炭素繊維、炭化ケイ素絨維
等の繊維状物、炭素、黒鉛、セラミックス叫からなる板
あるいは円筒物状であっても良い。
よって炉外の気化装置から気化せしめて炉内所望帯域に
導入する方法、遷移金属を含む化合物を載せたボート等
を所望帯域に設置して気化せしめる方法等がある。要す
るに遷移金属を含む化合物を気化してガス状に分散せし
めた後に該化合物を熱分解しうる温度帯域に該化合物の
ガスを導入し、基材を接触せしめる事が重要である。本
発明における基材としては、炭素繊維、炭化ケイ素絨維
等の繊維状物、炭素、黒鉛、セラミックス叫からなる板
あるいは円筒物状であっても良い。
本発明における炭化ケイ素ウィスカーの生成帯域とは、
温度が１３００℃〜１６００℃の領域である。
温度が１３００℃〜１６００℃の領域である。
該帯域に導入されるハイドロカーボンとしては、メタン
、プロパン、アセチレンの如きガス状物質ベンゼン、ト
ルエンの如き液状物質、ナフタレンの如き固体物質等如
何なるものでも良く、液及び固体状物質については昇温
気化せしめてガス状態にする。これらの炭化水素は水素
ガス等の還元性ガス及びアルゴンガス等の不活性ガスで
布釈しても良い。この場合、好ましくは水素ガスが用い
られ、その濃度としてはＯ，Ｓ体積チル５ｏ体積チが適
当である。該帯域に導入されるシラン化合物としては、
シラン、ジシランの如き水素化物、四塩化ケイ素の如き
ハロゲンを含む物質、トリメチルシランの如きアルキル
を含む物質等如何なるものでも良く、液及び固体状の物
質については昇温気化せしめてガス状態にする。希釈ガ
スについてはハイドロカーボンの場合と同様である。そ
の濃度としては０．５体積％〜５０体積チが適当である
。
、プロパン、アセチレンの如きガス状物質ベンゼン、ト
ルエンの如き液状物質、ナフタレンの如き固体物質等如
何なるものでも良く、液及び固体状物質については昇温
気化せしめてガス状態にする。これらの炭化水素は水素
ガス等の還元性ガス及びアルゴンガス等の不活性ガスで
布釈しても良い。この場合、好ましくは水素ガスが用い
られ、その濃度としてはＯ，Ｓ体積チル５ｏ体積チが適
当である。該帯域に導入されるシラン化合物としては、
シラン、ジシランの如き水素化物、四塩化ケイ素の如き
ハロゲンを含む物質、トリメチルシランの如きアルキル
を含む物質等如何なるものでも良く、液及び固体状の物
質については昇温気化せしめてガス状態にする。希釈ガ
スについてはハイドロカーボンの場合と同様である。そ
の濃度としては０．５体積％〜５０体積チが適当である
。
本発明につき実施例を上けて詳述する。
〈実施例１〉
シリコニットヒーターを備えた２ゾーンの電気管状炉内
に内径３（１＋ａφ、長さ１０００．の炉芯管を水平に
セットする。炉芯管内にムライト製の内径２５關φ、長
さ１０ｍの円筒を長さ方向ＶＣ，２分割したもの、の片
側を基板として自動送り装置によって間欠的に炉内に装
入した。
に内径３（１＋ａφ、長さ１０００．の炉芯管を水平に
セットする。炉芯管内にムライト製の内径２５關φ、長
さ１０ｍの円筒を長さ方向ＶＣ，２分割したもの、の片
側を基板として自動送り装置によって間欠的に炉内に装
入した。
ｌゾーンでは炉温を６００℃、２ゾーンでは１５００℃
に保持した。炉芯管の基板供給側に設けられたパイプの
うち１本を１ゾーンに先端部が来るように固定する。こ
のパイプから炉外の２００℃に設定された気化器から、
予じめ供給されであるＦｅ （Ｃ５Ｈ１０）！の蒸気を
水素ガス２０ ＣＣ／麿にキャリアさせて炉内に導入し
て、押し出しセットされてなる基板表面に１５分間供給
した。その後、水素ガス２０ ＣＣ７ｍのみに切換えて
３０分間保持した。次−プッシャーで２ゾーンにこの基
板を送り、ＳｉＨ４シラン９体積チ、ＣＨ４メタンク体
積チを含む水素ガスを６０ ｃｃ／＝＋ 、４時間導入
する。冷却後窒素ガスでシールされた排出口からこの基
板を取り出した０ 生成した炭化ケイ素ウィスカーは、β−８ｉＣであり
収率６０チ、長さ２０ ” ３０ ｍ 、径３〜６μｍ
であった。
に保持した。炉芯管の基板供給側に設けられたパイプの
うち１本を１ゾーンに先端部が来るように固定する。こ
のパイプから炉外の２００℃に設定された気化器から、
予じめ供給されであるＦｅ （Ｃ５Ｈ１０）！の蒸気を
水素ガス２０ ＣＣ／麿にキャリアさせて炉内に導入し
て、押し出しセットされてなる基板表面に１５分間供給
した。その後、水素ガス２０ ＣＣ７ｍのみに切換えて
３０分間保持した。次−プッシャーで２ゾーンにこの基
板を送り、ＳｉＨ４シラン９体積チ、ＣＨ４メタンク体
積チを含む水素ガスを６０ ｃｃ／＝＋ 、４時間導入
する。冷却後窒素ガスでシールされた排出口からこの基
板を取り出した０ 生成した炭化ケイ素ウィスカーは、β−８ｉＣであり
収率６０チ、長さ２０ ” ３０ ｍ 、径３〜６μｍ
であった。
く比較例〉
実施例１で用いたムライ）Ｗボートを硝酸第二鉄水溶液
に１時間含浸することによってＦｅ分として２０■を該
ボート上に担持した。該ボートを実施例１で用いた電気
炉２ゾーンの中心に設置して片側からシラン／メタン／
水素の混合ガスを導入し、もう一方から排出するように
した。水素ガスを供給しなから２ゾーンを昇温し、１５
０（ｌに達したところでシラ７９体積チ、メタン７体積
チを含む水素ガスを５Ｑ ｃｃ／ａ 、４時間導入した
、冷却燐、炉内からムライト製ボートを取り出した。得
られた炭化ケイ素ウィスカーはβ−８ｌｃで収率約１０
チ、長さ２Ｏ−３０１１Ｊ、径３−６ 、Ｕｍであった
。
に１時間含浸することによってＦｅ分として２０■を該
ボート上に担持した。該ボートを実施例１で用いた電気
炉２ゾーンの中心に設置して片側からシラン／メタン／
水素の混合ガスを導入し、もう一方から排出するように
した。水素ガスを供給しなから２ゾーンを昇温し、１５
０（ｌに達したところでシラ７９体積チ、メタン７体積
チを含む水素ガスを５Ｑ ｃｃ／ａ 、４時間導入した
、冷却燐、炉内からムライト製ボートを取り出した。得
られた炭化ケイ素ウィスカーはβ−８ｌｃで収率約１０
チ、長さ２Ｏ−３０１１Ｊ、径３−６ 、Ｕｍであった
。
く実施例２〉
遷移金属を含む化合物として、鉄ペンタカルボニルを使
用し、ｌゾーンの炉温を４００ ’Ｃとする以外は実施
例１と同一条件にて炭化ケイ素ウィスカーを生成させた
。生成した炭化ケイ素ウィスカーはβ−８ｉＣであり、
収率約６ｏチ、長さ２０〜３０Ｕ１径３〜６μｍであっ
た。
用し、ｌゾーンの炉温を４００ ’Ｃとする以外は実施
例１と同一条件にて炭化ケイ素ウィスカーを生成させた
。生成した炭化ケイ素ウィスカーはβ−８ｉＣであり、
収率約６ｏチ、長さ２０〜３０Ｕ１径３〜６μｍであっ
た。
第１図は本発明方法を実施するための反応装置の縦断面
略図である。 （１）電気管状炉 （２）反応管 （３） ヒーター （４）熱電灯 （５） プッシャー （６） シャッター （力基 板 （８）移動器 （９）恒温槽 Ｑｌ 遷移金属を含む化合物 Ｕυ ハイドロカーボンガス ａの シラン化合物ガス （１四 三カコック 特許出願人 旭化成工業株式会社
略図である。 （１）電気管状炉 （２）反応管 （３） ヒーター （４）熱電灯 （５） プッシャー （６） シャッター （力基 板 （８）移動器 （９）恒温槽 Ｑｌ 遷移金属を含む化合物 Ｕυ ハイドロカーボンガス ａの シラン化合物ガス （１四 三カコック 特許出願人 旭化成工業株式会社
Claims (1)
- 気相法による炭化ケイ素ウィスカーの製造方法において
、遷移金属を含む化合物のガスを該ガスが熱分解する帯
域に導入し、連続的に基材を該帯域に移動して接触せし
めた後に炭化ケイ素ウィスカーの生成帯域に移動せしめ
て、該帯域にシラン化合物ガスとハイドロカーボンガス
とを含むガスを導入して炭化ケイ素ウィスカーを製造す
る事を特徴とする気相法による炭化ケイ素ウィスカーの
製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59113026A JPS60260496A (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | 炭化ケイ素ウイスカ−の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59113026A JPS60260496A (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | 炭化ケイ素ウイスカ−の製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60260496A true JPS60260496A (ja) | 1985-12-23 |
Family
ID=14601580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59113026A Pending JPS60260496A (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | 炭化ケイ素ウイスカ−の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60260496A (ja) |
-
1984
- 1984-06-04 JP JP59113026A patent/JPS60260496A/ja active Pending
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