JPS605072A - 炭化ケイ素成形体の製造法 - Google Patents

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】 本発明は新規な炭化ケイ素成形体の製造法、さらに詳し
くいえば、もみがら又は稲ゎらを原料とし、結合剤を用
いることなく実質的に１００％の炭化ケイ素成形体を製
造する方法に関するものである。

従来、炭化ケイ素成形・体の製造方法としては、一般に
炭化ケイ素微粉末と結合剤とを混合し、加圧成形したの
ち、焼成するというような方法が用いられている。

しかしながら、この方法においては、粒度のそろったα
型炭化けい素を用い、結合剤としてタール系ピッチ系の
バインダー又は５ｉ−Ｃ骨格を有するポリカルボシラン
などを使用する必要があり、また炭化ケイ素粉末と結合
剤との間隙にケイ素や酸化ケイ素の蒸気を侵入させたり
、あるいはコロイド状無水ケイ酸を、その水溶液を用い
て含浸させたりする必要があり、さらに常温で成形後焼
結させるなど、原材料の費用が高く、その上操作が煩雑
であるなどの欠点があった。

本発明者らは、このような欠点を克服し、実質的に１０
０％の炭化ケイ素成形体を安価に、かつ簡単な操作で製
造する方法全提供すべく鋭意研究を重ねた結果、原料と
してもみがら又は稲わらを用い、これ全特定の処理を行
って炭化したのち、結合剤を用いずに所定の条件で焼結
することにより、その目的を達成しうろことを見出し、
この知見に基づいて本発明を完成するに至った。

□すなわち、本発明は、もみがら若しくは稲わら１ を鉄塩、バナジウム塩、ニッケル塩又はクロム塩Ｉｔ含
む水溶液中い浸漬１、次いア乾や後、。０〜１０００℃
の温度で炭化したのち粉砕し、そのままか又はいったん
空気中にて酸化したのち、１００〜４００に９／ｃｎｌ
の圧力下、１８００℃以上の温度で焼結すること全特徴
とする炭化ケイ素成形体の製造法を提供するものである
。

なお、もみがらより炭化ケイ素粉末を製造する方法はす
でに提案されているが、もみがらより結合剤を用いない
で炭化ケイ素成形体を得る方法については、まだ見出さ
れておらず、本発明方法は新規なものである。

本発明方法においてもみがら又は稲わら全浸漬するため
に用いる金属塩水溶液は、鉄塩、ノ・ナジウム塩、ニッ
ケル塩又はクロム塩を含む水溶液であって、金属として
０．０１重量係以上の濃度のものが好ましい。

これらの金属塩水溶液にもみがら又は稲わらを含浸させ
る時間は１時間程度で十分であり、この間に、金属イオ
ンは有機質中のセルロースのなかに均一に含浸する。こ
の金属イオンは炭化物の焼成時に触媒として作用させる
ためのものであり、もみがら又は稲わらヲ４００〜１０
００℃の温度で炭、化したのち、含浸させてもよいが、
該金属イオン、を均一に分散含浸させるためには、前記
の方法が優れている。

このように金属塩水溶液中に浸漬したもみがら又は稲わ
らを、該水溶液から分離したのち、室温〜１１０℃の温
度で乾燥後、好ましくは窒素ガスなどの不活性ガス雰囲
気下に、４００〜１０００℃の温度で炭化する。炭化時
間は１時間程度で十分である。例えばもみがら及び稲わ
らを５００℃の温度で１時間炭化して得られた炭化物の
収率は、それぞれ約５０％であり、捷だ炭化物中のシリ
カと炭素との比率は、重量基準でそれぞれ５９．６　：
　４０．４及び５９．７　：　４０．３であった。

この炭化物は、好ましくは４４μｍ以下の粒径に粉砕し
、そのままかあるいは、この粉体全空気中で約３００℃
の温度で酸化したのち、例えばホットプレス装置などを
用いて、１００〜４００に？／ｃａの圧力下、１８００
℃以上の温度で焼結する。好ましい焼結温度は１８００
〜１９００　℃の範囲であり、また焼結時間は１時間程
度で十分である。

この際、昇温中の１２００℃前後と、１８００〜１８５
０℃の温度において、ホットプレス装置のマイクロメー
ターの針が急速に回転し、モールド中でみかけの体積の
収縮が起り、反応焼結が起っていることが判る。約１８
５０’Ｃ″ｉ！で昇温し、この温度に保持されている間
に、次に示すような反応が進行していることが考えられ
る。

５ｉ０２　＋　Ｃ−＋ＳｉＯ＋ＣＯ−（ＩＩＳｉＯ＋２
０又ｕ２ｃｏ　−）　ｓｉｃ　＋　２００又は２ｃ０２
−−−　（ＩＩ） この反応においてもみがらに含浸させた鉄、バナジウム
、ニッケル又はクロムの金属塩は前記反応を促進させる
触媒の働きをする。

添付図面に、不発明方・法により得られた成形体のＸ線
回折図を示す。この図から明らかなように得られた成形
体はβ型ＳｉＣが主であり、強固なＳｉＯ結合が生じて
いることが判る。また成形体の外部及び内部の色模様は
一様な暗緑色であった。

さらに図において２６．５”の炭素によるピークが認め
られないこと、及びもみがら中のＳｉＯ２は１４００℃
まで昇温すると結晶性のよいクリスタルパライトに変化
することが知られているが、そのピークもみられないこ
とから成形体中には微量の炭素及びシリカは存在せず、
はホ１００％の５ｊｙＯであることが判る。

本発明方法により得られたＳＩＣ成形体は、従来のもの
に較べて、（１）ＳｉＣ化がほぼ完全に進行するので、
未反応の炭素分や５ｉ０２が極めて少ない、（２）成形
体のかさ比重が小さく、かつ成形体の強度が気孔率の割
には太きい、（３）簡単な方法で安価に製造しうるなど
の特徴を有している。

このように、本発明により得られた成形体は、微量の炭
素やシリカを含まないので、耐熱、耐酸化、耐塩基性が
要求されるあらゆる分野に適用されるのはもちろんのこ
と、気孔率が大きいので高温におけるフィルターなどに
適用できるという利点を有している。

次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。

もみがらを０．０５重量係の鉄塩水溶液中に１時間浸漬
したのち、ガラスロートでろ過して水を切り、空気中で
３時間放置して乾燥する。

次いで、これを管状炉中に入れ、窒素ガス全５０ゴ／　
ｍ　ｉ　ｎで通じながら５℃／ｍｉｎで昇温し、５００
℃で１時間保持して炭化した。この炭化物をメノーの乳
鉢中で粉砕して４・１μｍ以下の粒径を有する粉体とし
た。

次に、この微粉体を磁製ボートにとり、空気乾燥器中で
ゆるやかに温度全上昇させ、微粉体の酸化による温度上
昇を確認したのち、冷却して取り出した。これを黒鉛の
ホットプレス用のモールドに移し、２００　Ｋ９　／　
ａｌで加圧しながら、１２００℃寸では２５０℃／ｍｉ
ｎ、１２００〜１８５０℃までは３０℃／ｍｉｎで昇温
し、１８５０℃で１時間保持した。

成形体は炭化粉末の重量？基準として、約３０％の収率
で得られた。

得られた成形体の物性を従来品と比較し２て次表に示す
。

表 この表から判るように、本発明の成形体はかさ比重が１
．６０と小さく、かつ比曲げ強度の太きいものであった
。

また、得られた成形体のＸ線回折図を添付図面に示す。

この図から明らかに、本発明の成形体はほぼ１００　Ｌ
ｇのＳｉＣから成り立っていることが判る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明方法で得られた成形体のＸ線回折図の１例で
ある。 特許出願人　工業技術院長　川　１）裕　部４４３− （官　庁　手　続） 手　続　捕　正　書 ２、発明の名称 炭化ケイ素成形体の製造法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 東京都千代田区霞が関１丁目３番１号 （１１４１工業技術院長　川　１）裕　部４、指定代理
人 佐賀県鳥栖市宿町字野々下８０７番地１７、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 ８、補正の内賽 明細書５ページ、下から３行目、４行目記載のｒｓｉＯ
＋２Ｇ又は２ＣＯ→ＳｉＣ＋２ＣＯ又は２　ＣＯ２・・
・・（■）」 を ｒｓｉｏ＋２ｃ→ＳｉＣ＋　ＣＯ−−（Ｈ）又は ＳｉＯ＋　Ｃ十ＣＯ→ＳｉＣ＋　ＣＯ２−−（Ｎ　）　
Ｊに訂正しまず。 昭和５８年　９月　１日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭和　５８年　特許願　第１１３４８８号２、発明の名
称 炭化ケイ素成形体の製造法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 東京都千代田区霞が関１丁目３番１号 （１，１４）工業技術院長　川　１）裕　部６、補正に
よ秒増加する発明の数　０ ７、補正の対象 昭和５８年８月９日付提出の手続補正書の補正の内容の
欄昭和５８年８月９日付の手続補正書の補正の内容の欄
の第３行目、４行目と８行目記載の ｒｓｉｏ＋ｚｃ又は２ＣＯ→ＳｉＣ＋　２　ＣＯ又は２
Ｃ０２・・　（■）」 を ｒｓｉＯ＋２Ｇ又は２ＣＯ→ＳｉＣ＋２ＣＯ又は２Ｃ０
２（■　）　」 に ｒ　ＳｉＯ＋　Ｃ＋　Ｃｏ→Ｓｉ　Ｃ＋　Ｃ０２（Ｎ　
）　Ｊを ｒｓｉｏ＋ｃ＋ｃＯ→ＳＩＣ＋Ｃ０２（■）」に訂正し
ます。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　もみがら若しくは稲わらを鉄塩、バナジウム塩、ニ
   ッケル塩又はクロム塩を含む水溶液中に浸漬し、次いで
   乾燥後４００〜１０００℃の温度で炭化したのち粉砕し
   、そのままか又はいったん空気中にて酸化したのち、ｉ
   ｏｏ〜４００に９／ｃｒｌの圧力下、１８００℃以上の
   温度で焼結すること全特徴とする炭化ケイ素成形体の製
   造法。 ２　粉砕された炭化物の粒径が４４μｍ以下である特許
   請求の範囲第１項記載の方法。