JPS60260497A - 炭化ケイ素ウイスカ−の製造方法 - Google Patents
炭化ケイ素ウイスカ−の製造方法Info
- Publication number
- JPS60260497A JPS60260497A JP59113027A JP11302784A JPS60260497A JP S60260497 A JPS60260497 A JP S60260497A JP 59113027 A JP59113027 A JP 59113027A JP 11302784 A JP11302784 A JP 11302784A JP S60260497 A JPS60260497 A JP S60260497A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- zone
- gaseous
- specified
- furnace
- 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.)
- 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
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、気相法によシ効
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、気相法によシ効
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。
炭化ケイ累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Ｆ
ＲＣ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製造コストが
尚くなり、広く実用化されるにはいたってない。従来の
炭化ケイ素ウィスカーの製法において、遷移金に等を宮
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。
、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Ｆ
ＲＣ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製造コストが
尚くなり、広く実用化されるにはいたってない。従来の
炭化ケイ素ウィスカーの製法において、遷移金に等を宮
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＃−を限界があり収率を飛躍的
忙向上させるものではない。
忙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、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該帯
域に通過せしめ、気相中において炭化ケイ素ウィスカー
の核生成を行なわせることによってその後、該反応ガス
の導入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、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該帯
域に通過せしめ、気相中において炭化ケイ素ウィスカー
の核生成を行なわせることによってその後、該反応ガス
の導入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から４８Ｃｄまで、５７Ｌａから８
０Ｈｇまで、８９Ａｃ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け、たとえば、ＭｍＣＡ’ｎ
１ｍ 、 ｎは１以上の整数、Ｍは上記遷移金属）なる
一般式で示される塩化物である。その例としてはＦ ｅ
Ｃｌ １等が上げられる。またＭｍ （８０４） ｎ
（ｍ、ｎ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ＭｎＳＯ４
等が上けられる。また、Ｍｍ（ＮＯ３）ｎｆｍ 。
０Ｚｎまで、３９Ｙから４８Ｃｄまで、５７Ｌａから８
０Ｈｇまで、８９Ａｃ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け、たとえば、ＭｍＣＡ’ｎ
１ｍ 、 ｎは１以上の整数、Ｍは上記遷移金属）なる
一般式で示される塩化物である。その例としてはＦ ｅ
Ｃｌ １等が上げられる。またＭｍ （８０４） ｎ
（ｍ、ｎ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ＭｎＳＯ４
等が上けられる。また、Ｍｍ（ＮＯ３）ｎｆｍ 。
ｎ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）
ｘ等が上げられる。また、Ｍｍ （ＣｎＨｏ ） ｐ（
ｍ −ｎ ｒ 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 （Ｃ５Ｈ５）を等が上げられる
。
される硝酸塩であってその例としては、Ｎ１（ＮＯ３）
ｘ等が上げられる。また、Ｍｍ （ＣｎＨｏ ） ｐ（
ｍ −ｎ ｒ 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 （Ｃ５Ｈ５）を等が上げられる
。
また、Ｍｍ（Ｃｏ） ｎ （ｍ 、 ｎ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（ＣＯＬ等が上げられ
る。すなわち、遷移金！Ａを富む化合物であって蒸気圧
が高くガス状ＫＭ発せ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属を含む化合物の
ガスが所望の帯域に導入できなければいけない。
、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（ＣＯＬ等が上げられ
る。すなわち、遷移金！Ａを富む化合物であって蒸気圧
が高くガス状ＫＭ発せ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属を含む化合物の
ガスが所望の帯域に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しても良い。
）、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しても良い。
上記の遷移金属を含む化合物としては好ましくは蒸気圧
の高いＦｅＣ１ｇ ＊ Ｆｅ （Ｃ６Ｈ５１２、Ｎｉ
ｆｃｏ）４等が用いられる。
の高いＦｅＣ１ｇ ＊ Ｆｅ （Ｃ６Ｈ５１２、Ｎｉ
ｆｃｏ）４等が用いられる。
一方、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属を會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、例えば、ＦｅＣ１
５の場合２５０℃〜４５０ｔｌ：。
い値を示している。この温度帯域は、例えば、ＦｅＣ１
５の場合２５０℃〜４５０ｔｌ：。
Ｆｅ （Ｃ５Ｈ３１ｍの場合、５００〜７００℃、Ｎ１
（ＣＯＬの場合、５０〜２５０℃である。
（ＣＯＬ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ぎ−ド等
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、該温度帯域にシラン化合物と７・イドロ
カーｌンガスを通過せしめ、気相中において８４．Ｃ。
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ぎ−ド等
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、該温度帯域にシラン化合物と７・イドロ
カーｌンガスを通過せしめ、気相中において８４．Ｃ。
遷移金属の原子あるいけ微粒子を接触させ、ウィスカー
の核生成を行うことが重要である。
の核生成を行うことが重要である。
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・・イドロカーゼンとしては、メタ
ン、プロノセン、アセチレンの如きガス状物質。
ン、プロノセン、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ヒアルゴンガス等の
不活性ガスで希釈しても良い。この場合、好筐しくは水
素ガスが用いられ、その＃度としては、０．５体槓係〜
５０体積チが過当である。該帯域に導入されるシラン化
合物とし、てけ、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、トリノチルシラ
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。希釈ガス圧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。
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ヒアルゴンガス等の
不活性ガスで希釈しても良い。この場合、好筐しくは水
素ガスが用いられ、その＃度としては、０．５体槓係〜
５０体積チが過当である。該帯域に導入されるシラン化
合物とし、てけ、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、トリノチルシラ
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。希釈ガス圧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げて詳述する。
〈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３Ｃ＋＋ｍ＄、長さ１０００１Ｍのアルミナ製炉
芯管を水平にセットする。炉芯管内にムライト製の長さ
ｌ ６０ｖｒｍ、 ＶｉＡｌ ４ｍのダートを２ゾーン
の中心に設置する。
に内径３Ｃ＋＋ｍ＄、長さ１０００１Ｍのアルミナ製炉
芯管を水平にセットする。炉芯管内にムライト製の長さ
ｌ ６０ｖｒｍ、 ＶｉＡｌ ４ｍのダートを２ゾーン
の中心に設置する。
１ゾーンでは炉温６００℃、２ゾーンでは１５００℃に
保持した。炉芯管のガス供給側に設けられた２本のパイ
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
。残りの１本の〕ξイブの先端を１ゾ一ン手前に固定す
る。前者の・ぐイブからは炉外の２００℃に設定された
気化器から予じめ供給されであるＦ ｅ （Ｃ５Ｈ５１
２フェロセンの蒸気を水素ガス２Ｑｃｃ／ｍにキャリア
させて炉内に導入する。
保持した。炉芯管のガス供給側に設けられた２本のパイ
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
。残りの１本の〕ξイブの先端を１ゾ一ン手前に固定す
る。前者の・ぐイブからは炉外の２００℃に設定された
気化器から予じめ供給されであるＦ ｅ （Ｃ５Ｈ５１
２フェロセンの蒸気を水素ガス２Ｑｃｃ／ｍにキャリア
させて炉内に導入する。
同時に１後者の・ｅイブからはＳ ］ Ｈ４シラ７９体
積係、ＣＨ，メタフッ体積チを含む水素ガス４０ ｃｃ
／ｉｎを導入する。ｌゾーンから２ゾーンにかけて５
ｉｌＣＩＦｅからなる炭化ケイ素ウィスカーの核生成が
なされ２ゾーンにおいて炭化ケイ累ウィスカーの育成が
なされる。２本のＡイブから各々のガスを２時間供給し
た後、フェロセンの供給をやめ、さらに２時間、シラン
９体＆憾、メタンク体＆％を宮む水素ガスを４０ ＣＪ
： ／ＩｕＡ’ｊ１−導入し、炭化ケイ素ウィスカーを
さらに成長させた。冷却後、反応管中のムライト製ター
トを喉り出し、炭化ケイ素ウィスカーをかき取ったとこ
ろ収率は８０憾にいたり長さ２０〜３０ｕ５径３〜６μ
ｍであった。生成した炭化ケイ素ウィスカーはβ−８ｉ
Ｃと固定されウィスカーの先端にはＦｅが検出された。
積係、ＣＨ，メタフッ体積チを含む水素ガス４０ ｃｃ
／ｉｎを導入する。ｌゾーンから２ゾーンにかけて５
ｉｌＣＩＦｅからなる炭化ケイ素ウィスカーの核生成が
なされ２ゾーンにおいて炭化ケイ累ウィスカーの育成が
なされる。２本のＡイブから各々のガスを２時間供給し
た後、フェロセンの供給をやめ、さらに２時間、シラン
９体＆憾、メタンク体＆％を宮む水素ガスを４０ ＣＪ
： ／ＩｕＡ’ｊ１−導入し、炭化ケイ素ウィスカーを
さらに成長させた。冷却後、反応管中のムライト製ター
トを喉り出し、炭化ケイ素ウィスカーをかき取ったとこ
ろ収率は８０憾にいたり長さ２０〜３０ｕ５径３〜６μ
ｍであった。生成した炭化ケイ素ウィスカーはβ−８ｉ
Ｃと固定されウィスカーの先端にはＦｅが検出された。
く比較例〉
実施例１で用いたムライト製タートを硝酸第二鉄水溶液
に１時間含浸することＫよってＦｅ 分として２０１ｖ
を該メート上に担持した。該ぎ一トを実施例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。水車ガスを供給しなから２ゾーンを昇温し、
１５００℃に達したところでシランの体積係、メタフッ
体積係を含む水素ガスを４０ｃｃ／ｍ、４時間導入した
。
に１時間含浸することＫよってＦｅ 分として２０１ｖ
を該メート上に担持した。該ぎ一トを実施例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。水車ガスを供給しなから２ゾーンを昇温し、
１５００℃に達したところでシランの体積係、メタフッ
体積係を含む水素ガスを４０ｃｃ／ｍ、４時間導入した
。
冷却後、炉内からムライト製タートを取り出した。匈ら
れた炭化ケイ素ウィスカーはβ−３ｉＣで収率的ｉｏｎ
、長さ２０〜３０ｆｍｌ、径３〜６μｍであった。
れた炭化ケイ素ウィスカーはβ−３ｉＣで収率的ｉｏｎ
、長さ２０〜３０ｆｍｌ、径３〜６μｍであった。
〈実施例２〉
遷移金属を含む化合物として、鉄ペンタカルゼニルを使
用し、１ゾーンの炉温を４００℃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ｐ −Ｓ ｉ Ｃであ如
、収率的８０％、長さ２０〜３０１１ｍｌ径３〜６μｍ
であった。
用し、１ゾーンの炉温を４００℃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ｐ −Ｓ ｉ Ｃであ如
、収率的８０％、長さ２０〜３０１１ｍｌ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） シールゴム栓 （４）熱電対 （５）ｌ？−１’−区 （６） −一′ −ト − （７）遷移金属を含む化合物 派 （８）上記化合物の蒸発器 （９）恒温槽 ｑｌ 三方コック ０１１ ノ・イドロカーゼンガス ０２ シラン化合物ガス 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） シールゴム栓 （４）熱電対 （５）ｌ？−１’−区 （６） −一′ −ト − （７）遷移金属を含む化合物 派 （８）上記化合物の蒸発器 （９）恒温槽 ｑｌ 三方コック ０１１ ノ・イドロカーゼンガス ０２ シラン化合物ガス 特許出願人 旭化成工業株式会社
Claims (1)
- 気相法九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、同時に該帯域を通過せしめる様にシラン化合
物ガスとハイドロカーボンガスと１に含むガスを導入し
て炭化ケイ素ウィスカーを製造することを特徴とする気
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 |
|---|---|---|---|
| JP59113027A JPS60260497A (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | 炭化ケイ素ウイスカ−の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59113027A JPS60260497A (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | 炭化ケイ素ウイスカ−の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60260497A true JPS60260497A (ja) | 1985-12-23 |
Family
ID=14601606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59113027A Pending JPS60260497A (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | 炭化ケイ素ウイスカ−の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60260497A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4971834A (en) * | 1989-06-29 | 1990-11-20 | Therm Incorporated | Process for preparing precursor for silicon carbide whiskers |
-
1984
- 1984-06-04 JP JP59113027A patent/JPS60260497A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4971834A (en) * | 1989-06-29 | 1990-11-20 | Therm Incorporated | Process for preparing precursor for silicon carbide whiskers |
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