JPS6112847B2 - - Google Patents
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- JPS6112847B2 JPS6112847B2 JP52147817A JP14781777A JPS6112847B2 JP S6112847 B2 JPS6112847 B2 JP S6112847B2 JP 52147817 A JP52147817 A JP 52147817A JP 14781777 A JP14781777 A JP 14781777A JP S6112847 B2 JPS6112847 B2 JP S6112847B2
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- Japan
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- carbon material
- silicified
- sic
- carbon
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- Expired
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
本発明は珪化炭素材の改良に関するものであ
る。 周知の如く、炭素材上にSiCコーテイングを施
したものは、SiCが他の物質に比較して高温に耐
え、かつ化学的に安定であることから、種種の化
学装置、とくに半導体用治具として多く用いられ
ている。 ところが、従来の炭素材上にSiCコーテイング
を施したものは、急熱急冷等の過酷な条件で使用
すると、炭素材が著しい寸法変化を起こし、SiC
層が剥離したり、クラツクが生じ、短期間で使用
不可能となる欠点があつた。 このようなことから、本発明者は従来の炭素材
における寸法変化要因について種々調べたとろ、
炭素材の黒鉛層構造部分にSiOを反応させると、
該黒鉛層の炭素原子の半数近くがCOとして除去
されると同時にSiCの結晶構造層が形成され、し
かもこの結晶構造層の形成過程においてその部分
の体積が約1.17倍程度に膨張するが、この膨張を
吸収しきれないために炭素材に歪が残留し、この
歪が急熱急冷時の著しい寸法変化に関与すること
がわかつた。 本発明者らは上記残留歪の発生原因となる体積
膨張の吸収性についてさらに研究したところ、そ
の吸収性は炭素材の気孔の存在に依存し、従来の
炭素材の如き気孔の偏在するものではその膨張吸
収性が有効に働かず、必然的に成形体の容積が増
大せざるを得ない。しかしながらブタノール含浸
法によつて識別し得る程度の極微の気孔が一様に
存在するような炭素材を使用すれば珪化反応に基
づく体積膨張をこの極微の気孔によつて有効に吸
収できることを究明した。 しかして、上記究明結果から激微の気孔の存在
量の指標となるブタノール含浸法による真比重値
が特定の値以下である炭素材に、珪化処理して
SiCを形成させたところ、珪化過程における体積
膨張を吸収して寸法変化を極かに抑えることがで
き、これに伴なつて残留歪の発生を阻止でき、そ
の結果急熱急冷時にSiCの剥離、クラツクの発生
を抑制して長時間使用可能な珪化炭素材が得られ
ることを見い出した。 すなわち、本発明の珪化炭素材は不融化ピツ
チ、或いはこれに準ずる結晶構造の乱れた樹脂炭
を主成分とする原料粉を成形・焼成後、黒鉛化処
理して得たブタノール含浸法による真比重値が
1.9より小さい炭素材の表面を珪化してなるもの
である。 本発明において、炭素材のブタノール含浸法に
よる真比重値を上記の如く限定した理由は、この
真比重値が1.9を越えるものは、SiC形成時の珪化
反応による体積膨張を充分吸収できず、急熱急冷
時にその表面又は内部に形成されたSiCが剥離、
クラツクを生じるからである。 なお、上記炭素材を得るには、たとえば不融化
ピツチ、或いはこれに準ずる結晶構造の乱れた樹
脂炭に炭化収率の低い成分或いは低沸点成分を添
加し又は添加せず混合成形し、焼成後黒鉛化処理
せしめて微細な閉気孔を一様に形成する方法が採
用される。 また、本発明における珪化炭素材を製造するに
は、たとえば上述の炭素材に減圧下でシリコン
源、炭素源を供給して加熱して珪化する方法、或
いは通常のCVD法により珪化する方法等が採用
し得る。この場合の珪化処理については、比較的
短時間行なつて表層部のみ珪化してもよいが、さ
らに長時間行なつてその珪化層の厚さを増し、か
つ内部まで珪化させてもよい。この際の珪化層の
厚みは最大２〜３mmである。こうした珪化炭素材
はそのまま用いてもよいが、必要に応じて炭素材
を焼き抜きしてもよく、その焼き抜きした部分に
樹脂、金属を充填してもよい。場合によつては、
炭素材に金属シリコンを含浸させてもよい。 また、本発明における珪化炭素材表面にさらに
SiCコーテイングを施してもよい。 次に、本発明の実施例を説明する。 実施例 エチレンボトム油を380℃±２℃の温度で加熱
して重質化を行ないＨ／Ｃ原子比が0.7のピツチ
を造つた。つづいてこのピツチを150メツシユ以
下に粉砕した後、空気中で230℃に加熱してピツ
チ中の酸素濃度を高め、不融化処理を行ない、さ
らにこれを圧力1000Kg／cm2の条件下で成形し、
900℃で焼成して黒鉛化処理し寸法60L×10W×２H
mm，ブタノール含浸法による真比重1.73のSiC形
成用炭素材を得た。 比較例 １〜２ コークス系微粉配合の炭素材料にバインダーを
添加し、成形圧を変えて成形した後、焼成して黒
鉛化処理し、上記と同寸法でブタノール含浸法に
よる真比重が2.16，2.17の２種ののSiC珪化用炭
素材を得た。 しかして上記実施例及び比較例１，２の炭素基
材に、SiCを導入しながら加熱して珪化処理せし
めてほぼSiC化せしめた。しかるに上記各炭素材
の珪化処理前後の真比重値、曲げ強度、及び珪化
処理後の寸法変化率（線膨張）を調べたところ、
下記の如き結果となつた。
る。 周知の如く、炭素材上にSiCコーテイングを施
したものは、SiCが他の物質に比較して高温に耐
え、かつ化学的に安定であることから、種種の化
学装置、とくに半導体用治具として多く用いられ
ている。 ところが、従来の炭素材上にSiCコーテイング
を施したものは、急熱急冷等の過酷な条件で使用
すると、炭素材が著しい寸法変化を起こし、SiC
層が剥離したり、クラツクが生じ、短期間で使用
不可能となる欠点があつた。 このようなことから、本発明者は従来の炭素材
における寸法変化要因について種々調べたとろ、
炭素材の黒鉛層構造部分にSiOを反応させると、
該黒鉛層の炭素原子の半数近くがCOとして除去
されると同時にSiCの結晶構造層が形成され、し
かもこの結晶構造層の形成過程においてその部分
の体積が約1.17倍程度に膨張するが、この膨張を
吸収しきれないために炭素材に歪が残留し、この
歪が急熱急冷時の著しい寸法変化に関与すること
がわかつた。 本発明者らは上記残留歪の発生原因となる体積
膨張の吸収性についてさらに研究したところ、そ
の吸収性は炭素材の気孔の存在に依存し、従来の
炭素材の如き気孔の偏在するものではその膨張吸
収性が有効に働かず、必然的に成形体の容積が増
大せざるを得ない。しかしながらブタノール含浸
法によつて識別し得る程度の極微の気孔が一様に
存在するような炭素材を使用すれば珪化反応に基
づく体積膨張をこの極微の気孔によつて有効に吸
収できることを究明した。 しかして、上記究明結果から激微の気孔の存在
量の指標となるブタノール含浸法による真比重値
が特定の値以下である炭素材に、珪化処理して
SiCを形成させたところ、珪化過程における体積
膨張を吸収して寸法変化を極かに抑えることがで
き、これに伴なつて残留歪の発生を阻止でき、そ
の結果急熱急冷時にSiCの剥離、クラツクの発生
を抑制して長時間使用可能な珪化炭素材が得られ
ることを見い出した。 すなわち、本発明の珪化炭素材は不融化ピツ
チ、或いはこれに準ずる結晶構造の乱れた樹脂炭
を主成分とする原料粉を成形・焼成後、黒鉛化処
理して得たブタノール含浸法による真比重値が
1.9より小さい炭素材の表面を珪化してなるもの
である。 本発明において、炭素材のブタノール含浸法に
よる真比重値を上記の如く限定した理由は、この
真比重値が1.9を越えるものは、SiC形成時の珪化
反応による体積膨張を充分吸収できず、急熱急冷
時にその表面又は内部に形成されたSiCが剥離、
クラツクを生じるからである。 なお、上記炭素材を得るには、たとえば不融化
ピツチ、或いはこれに準ずる結晶構造の乱れた樹
脂炭に炭化収率の低い成分或いは低沸点成分を添
加し又は添加せず混合成形し、焼成後黒鉛化処理
せしめて微細な閉気孔を一様に形成する方法が採
用される。 また、本発明における珪化炭素材を製造するに
は、たとえば上述の炭素材に減圧下でシリコン
源、炭素源を供給して加熱して珪化する方法、或
いは通常のCVD法により珪化する方法等が採用
し得る。この場合の珪化処理については、比較的
短時間行なつて表層部のみ珪化してもよいが、さ
らに長時間行なつてその珪化層の厚さを増し、か
つ内部まで珪化させてもよい。この際の珪化層の
厚みは最大２〜３mmである。こうした珪化炭素材
はそのまま用いてもよいが、必要に応じて炭素材
を焼き抜きしてもよく、その焼き抜きした部分に
樹脂、金属を充填してもよい。場合によつては、
炭素材に金属シリコンを含浸させてもよい。 また、本発明における珪化炭素材表面にさらに
SiCコーテイングを施してもよい。 次に、本発明の実施例を説明する。 実施例 エチレンボトム油を380℃±２℃の温度で加熱
して重質化を行ないＨ／Ｃ原子比が0.7のピツチ
を造つた。つづいてこのピツチを150メツシユ以
下に粉砕した後、空気中で230℃に加熱してピツ
チ中の酸素濃度を高め、不融化処理を行ない、さ
らにこれを圧力1000Kg／cm2の条件下で成形し、
900℃で焼成して黒鉛化処理し寸法60L×10W×２H
mm，ブタノール含浸法による真比重1.73のSiC形
成用炭素材を得た。 比較例 １〜２ コークス系微粉配合の炭素材料にバインダーを
添加し、成形圧を変えて成形した後、焼成して黒
鉛化処理し、上記と同寸法でブタノール含浸法に
よる真比重が2.16，2.17の２種ののSiC珪化用炭
素材を得た。 しかして上記実施例及び比較例１，２の炭素基
材に、SiCを導入しながら加熱して珪化処理せし
めてほぼSiC化せしめた。しかるに上記各炭素材
の珪化処理前後の真比重値、曲げ強度、及び珪化
処理後の寸法変化率（線膨張）を調べたところ、
下記の如き結果となつた。
【表】
上表より明らかな如く、本発明の珪化炭素材は
従来の炭素材を珪化したものに比べて珪化前と珪
化後の寸法変化率が著しく小さく、かつ曲げ強度
も著しく向上することがわかる。 また、前記実施例及び比較例の方法に準じて
100L×200W×10Hmmの寸法の珪化用炭素材を製造
し、これら炭素材の表面に深さ１mm程度のSiC層
を形成せしめて珪化炭素材を各々５個づつ用意し
た。しかるに、これら珪素炭素材を高周波炉で常
温から1300℃まで２分間で昇温して３分間保持し
た後、常温下に曝らす急熱急冷試験を５回繰り返
し行ない、各々の珪化炭素材におけるSiC層の状
態を調べた。その結果、本発明の珪化炭素材にお
けるSiC層は５個いずれについても急熱急冷によ
り剥離、クラツクを全く生じないのに対し、従来
の珪化炭素材（比較例１）は５個中２個のSiC層
が剥離、クラツクを生じ、かつ比較例２の珪化炭
素材の場合は５個中３個のSiC層が剥離、クラツ
クを生じた。 以上詳述した如く、本発明によれば珪化処理時
における寸法変化が小さく、急熱急冷の過酷な条
件下で使用した場合におけるSiCの剥離、クラツ
クの発生を防止でき、かつ曲げ強度が著しく向上
され、もつて半導体治具の素材として有効に利用
できる等顕著な効果を有する珪化炭素材を提供で
きるものである。
従来の炭素材を珪化したものに比べて珪化前と珪
化後の寸法変化率が著しく小さく、かつ曲げ強度
も著しく向上することがわかる。 また、前記実施例及び比較例の方法に準じて
100L×200W×10Hmmの寸法の珪化用炭素材を製造
し、これら炭素材の表面に深さ１mm程度のSiC層
を形成せしめて珪化炭素材を各々５個づつ用意し
た。しかるに、これら珪素炭素材を高周波炉で常
温から1300℃まで２分間で昇温して３分間保持し
た後、常温下に曝らす急熱急冷試験を５回繰り返
し行ない、各々の珪化炭素材におけるSiC層の状
態を調べた。その結果、本発明の珪化炭素材にお
けるSiC層は５個いずれについても急熱急冷によ
り剥離、クラツクを全く生じないのに対し、従来
の珪化炭素材（比較例１）は５個中２個のSiC層
が剥離、クラツクを生じ、かつ比較例２の珪化炭
素材の場合は５個中３個のSiC層が剥離、クラツ
クを生じた。 以上詳述した如く、本発明によれば珪化処理時
における寸法変化が小さく、急熱急冷の過酷な条
件下で使用した場合におけるSiCの剥離、クラツ
クの発生を防止でき、かつ曲げ強度が著しく向上
され、もつて半導体治具の素材として有効に利用
できる等顕著な効果を有する珪化炭素材を提供で
きるものである。
Claims (1)
- １ 不融化ピツチ、或いはこれに準ずる結晶構造
の乱れた樹脂炭を主成分とする原料粉を成形・焼
成後、黒鉛化処理して得たブタノール含浸法によ
る真比重値が1.9より小さい炭素材の表面を珪化
してなる珪化炭素材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14781777A JPS5490096A (en) | 1977-12-09 | 1977-12-09 | Carbon material for sic formation and silicified carbon material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14781777A JPS5490096A (en) | 1977-12-09 | 1977-12-09 | Carbon material for sic formation and silicified carbon material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5490096A JPS5490096A (en) | 1979-07-17 |
| JPS6112847B2 true JPS6112847B2 (ja) | 1986-04-10 |
Family
ID=15438886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14781777A Granted JPS5490096A (en) | 1977-12-09 | 1977-12-09 | Carbon material for sic formation and silicified carbon material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5490096A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59169988A (ja) * | 1983-03-14 | 1984-09-26 | カネボウ株式会社 | 微細な気孔を有する炭素／炭化硅素複合体及びその製造法 |
-
1977
- 1977-12-09 JP JP14781777A patent/JPS5490096A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5490096A (en) | 1979-07-17 |
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