JPS61191575A - 多孔質炭化珪素焼結体とその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は多孔管炭化珪素焼結体とその製造方法に関し、
特に本発明は炭化珪素質板状結晶から主として構成され
てなる三次元網目構造の開放気孔の平均断面積が連続的
に変化する遷移層を有する多孔管炭化珪素焼結体とその
製造方法に関する。

従来、炭化珪素は高い硬度、優れた耐摩耗性、優几た耐
酸化性、優れた耐食性、良好な熱伝導率、低い熱膨張率
、高いｒ＃熱熱衝衝撃性びに高温での高い強度等の化学
的および物理的に優れた特性を有し、メカニカルシール
や軸受は等の酌ｍ耗材料、高温炉用の耐火材、熱交換器
、燃焼管等の耐熱構造材料、酸およびアルカリ等の強い
腐食性を有する溶液のポンプ部品等の耐腐食材料として
広く使用することができる材料である。

従って、これらの優れた性質を有する炭化珪素焼結体で
あって開放気孔すなわち外部に対して通電性を有する気
孔（以下単に気孔と称す）を有する多孔質炭化珪素焼結
体は、前記炭化珪素の特徴を生かして、高温雰囲気、酸
化性雰囲気および／または腐食性雰囲気で使用される濾
過フィＩレター、酸化発熱反応あるいは高温下における
化学反応用の触媒あるいは触媒担体として利用可能な材
料であり、例えばメッキ液中に混入しているスラッジあ
るいは硫酸、ｊ！１酸等の腐食性液体中に混入している
異物粒子の除去のために使用されるフィＭターとして使
用し得ることが考えられる。

上述のようなライｌレターの用途に対しては、単に１ｌ
ｉＩ熱性、耐食性が必要であるばかりでなく、流体の通
過時の抵抗が小さく、しかも高効率で異物粒子を取り除
くことができ耐用期間が長い等の特性が必要とされる。

一方、触媒、触媒担体あるいは熱交換器等の用途に対し
ては化学反応、熱移動あるいは物質移動の生成を有効に
行なわせるだめの表面積が多いこと、しかもその表面が
長期間の使用に対して安定であり、かつ目詰りが生じ難
いことが必要とされる。

〔従来の技術〕

従来、多孔質炭化珪素焼結体の製造方法として、（１）
粗粒の炭化珪素粒子と微細な炭化珪素粒子を混合し成形
した後、炭化珪素の再結晶温度以上の高温域で焼成して
製造する方法、（２）特開昭４８−３９５１５号公報で
開示されている「炭化珪素粉に炭素粉を加え又は加えず
に＃ｊ２素質バインダーを加えると共にこの炭素粉及び
焼成時に生成されるバインダーからの遊離炭素と反応す
る理論量の珪素質粉を添加して成形し、しかる後この成
形体の炭素粉中で１９００〜２４００°Ｃに加熱して成
形体中の炭素分を珪素化することを特徴とする均質多孔
性再結晶炭化珪素体の製造方法。」あるいは（３）特開
昭５８−１２２０１６号公報で開示されている「高分子
発泡体材料に炭化珪素素地泥漿を含浸し、該高分子発泡
体材料を麟処理により消失せしめて炭化珪素素地スケル
トン構造体を形成し、該構造体を１９００〜２８００″
Ｃの温度においてアルゴン中にて一次焼成し、次いで１
６００〜２１００°Ｃの温度にて１〜２００気圧の窒素
ガス中にて二次焼成し、その後その両端に耐熱性！極を
形成し通電可能として成る通電発＃ＬＬＩＩ■能な炭化
珪素フィμりの製造法。」等が知られている。

しかしながら、上述の（１）および（２）の方法で製造
される多孔質炭化珪素焼結体の構造を図示すれば第２図
に示すように炭化珪素質骨材ｆＡ＋と骨材を被覆して骨
材同志を結合する炭化珪素質結合材あるいは炭素質結合
剤＋Ｂ＋および間隙（Ｃ１とから構成される。前記間隙
（Ｃ１すなわち気孔は殆ど成形時の骨材の配置によって
決定され、焼結体中に占める気孔率は３０〜４０％程度
であり比較的小さい。このため、これらの焼結体を流体
が通過する際の抵抗は著しく高いものとなる。一方、焼
結体中の気孔率を大きくしようとすると、骨材粒子相互
の接触点が少なくなるため焼結体の強度が著しく低下し
、流体との接触面積は著しく小さくなる傾向があろうこ
れらの方法によれば、比較的大きい気孔径断面積を有す
る焼結体とするためには大きな骨材を必要とし、このた
め粒子の接触点が少なくなり粒子相互の結合強度が低下
するため、焼結体の強度は著しく低いものとなる。一方
、比較的小さい断面積を持つ気孔を有する焼結体とする
ためには骨材の粒度配合を粗粒と中程度の粒子および／
または微粒子とを適度に混合し成形することが必要であ
り、成形体の気孔率は著しく小さくなり、極端な場合一
部の気孔が閉塞してしまう傾向がある。このため、この
ような焼結体を流体が通過する際の抵抗は著しく高いも
のとなる。また、上述の（３）の方法で製造される焼結
体の構造は、いわゆるスケルトン構造体と呼ばれる大小
のセル状骨格で構成されているため、その気孔断面積は
比較的大きく、特に微細な気孔断面積を有する焼結体を
製造することは困雌であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、前述の如き方法で得られる焼結体はいず几も
比較的均一な気孔径を有するものであり、特に広い粒度
分布を有する粒子を懸濁している懸濁１＆あるいは浮遊
している気体から粒子を濾過分離するフィシターとして
適用しようとすると沖過速度が極めて遅いばかりでなく
比較的少量の濾過量で目詰りが生じ易い欠点があった。

前述の如き欠点を改響する方法としては、気孔径の大き
さを連続的に変えた焼結体をフィルターとして適用する
ことが考えられるが、このような目的に適合し之気孔径
の大きさを連続的に変化させた焼結体少よびその製造方
法は従来知られていなη為ワた。

〔問題点を解決するための手段〕

ところで、本発明者は先に、外部に対し通気性を有する
多孔質炭化珪素焼結体であって種々の用途に応じて任意
の気孔径と気孔率を有し、流体の分離、吸着、吸収等の
物質移動、熱移動あるいは化学反応等を有効に働かすこ
とのできる多孔’ｉ＃ｊ２化珪素焼結体を製造すること
のできる方法を新規に知見するに至り、特願昭５９−２
１２６４５号により［主として炭化ケイ素よりなる焼結
体であって、平均アスペクト比が３〜５０であり、かつ
長軸方向の平均長さが０．５〜１０００μｍの炭化ケイ
素質板状結晶から主として構成されてなる三次元網目構
造を有し、前記網目構造の開放気孔の平均断面積２＞Ｅ
ｏ、０１〜２５００００μばである多孔質炭化ケイ素焼
結体。」とその製造方法に係る発明を提案している。

そこで、本発明者は上述の問題点を解決することを目的
とし、前記多孔ｖｍ化ケイ素焼結体とその製造方法につ
いてさらに研究を重ねた結果、炭化珪素質板状結晶から
主として構成されてなる三次元網目構造の開放気孔の平
均断面積が連続的に変化する遷移ａｔ有する多孔′ＩＲ
炭化珪素焼結体とその製造方法を新規に知見するに至り
、本発明を完成した。

本発明は、主として炭化珪素よりなる焼結体であって、
平均アスペクト比が３〜５０の範囲内であり、かつ長軸
方向の平均長さが０．５〜１０００μｍの範囲内の炭化
珪素質板状結晶から主として構成されてなる三次元網目
構造を有し、前記網目構造の気孔の平均断面積が連続的
に変化する遷移層を有していることを特徴とする多孔質
炭化珪素焼結体とその製造方法でるる。

以下、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の多孔質炭化珪素焼結体（以下本発明の
多孔質炭化珪素焼結体金単に多孔質体と称す）の１例を
ａ祭した走査型電子顕微鏡写真（７５倍）である。第１
図から明らかなように本発明の多孔質体はアスペクト比
が４〜１２の炭化珪素質板状結晶が多方向に複雑に絡み
合った三次元網目構造を有し、さらに気孔が連続しかつ
直線的でない気孔であって、しかも前記気孔の断面積お
よび炭化珪素質板状結晶の長さが連続的に変化する遷移
層ｔ？存している。

ナオ、ここでいう炭化珪素質板状結晶のアスペクト比（
Ｒ）は焼結体の任意の断面において観察される個々の板
状結晶の最大長さくＸ）と（Ｙ）との比であり、すなわ
ち、Ｒ＝Ｘ／Ｙで表わされる値である。

本発明の多孔質体は平均アスペクト比が３〜５０の炭化
珪素質板状結晶で構成された三次元の網目構造となって
いることが必要である。前記多孔質体の平均アスペクト
比を８以上とする理由は炭化珪素質板状結晶によって構
成される気孔が結晶の占める容積に比べて大きな多孔質
体、すなわら高い気孔率を有する多孔質体となすためで
ある。

な２従来の多孔質膨化珪素焼結体は第２図に示したよう
に底形時の骨材の配置によってその構造が決定されてお
り、本発明の如き板状結晶が発達した多孔質体と異なり
、その結晶のアスペクト比はせいぜい２前後に過ぎず、
高い気孔率を宵していない。一方、前記多孔質体の平均
アスペクト比を５０以下とする理由は平均アスペクト比
が５０よりも大きい板状結晶で構成された多孔質体は結
晶相互の接合部が少ないため、多孔電体自体の強度が低
いからである。なかでも前記板状結晶の平均アスペクト
比は５〜ａＯであることがより好適であり、この範囲内
で本発明の多孔質体を種々の用途に応じて選択すること
ができる。

ところで従来、比較的板状結晶が発達した構造を有する
焼結体がたとえば、ＵＳ？、　？！１Ｌ４００４９８４
およびＪｏｕｒｎａｌ　Ａｍ＠ｒｉｃａｎ　Ｃｅｒａｍ
ｉｃ　５ｏｃｉｅｔｙ５９巻ｐｌ）、ｓｓｓ　−４８（
１９７６）に示されている。

しかし前記焼結体は比較的緻密化した炭化珪素焼結体で
あり、その板状結晶は緻密化に伴って生じるものである
。したがって本発明の如く板状結晶のみを発達させた焼
結体とは構造がまったく異なっている。

また、前記板状結晶の長袖方向の平均長さは０．５〜１
０００μ属であることが必要である。その理由は長袖方
向の平均長さが０．５μｍより小さいと前記板状結晶に
より形成さ几る気孔が小さく、場合によっては気孔の一
部が独立気孔になっていることがあり、流体の通過抵抗
が大さいためである。

一方、１０００μｍより長くなると、板状結晶の接合部
の強度が小さく、多孔電体自体の強度が低いためである
。なかでも、前記板状結晶の長袖方向の平均長さは１〜
８００μ島であることがより好適であり、このｍ回内で
本発明の多孔質体を種々の用途に応じて選択することが
できる。なお、ここでいう板状結晶の長さは焼結体の任
意の断面において観察される個々の板状結晶の最大長さ
である。

本発明の多孔質体は、板状結晶から主として構成されて
なる三次元網目構造の気孔の平均断面積が連続的に変化
する遷移層を有していることが特徴である。その理由は
、本発明の多孔質体は、例えばメッキ液中に混入してい
るスラッジあるいは硫酸、塩酸等の腐食性液体中に混入
している異物を除去するためのフィルターの如き用途に
使用さ汎るものであり、気孔の平均断面積の大きい端面
側から小さい端面側、Ｃ流体を通過させることによって
流体中に含有される異物種子を高効率にしかも迅速に分
離することができるからである。また、気孔の平均断面
積が連続的に変化していることから多孔管体内に補集さ
ルた粒子は逆洗して除去脱離させることによって極めて
容易にクイｌレターとしての機能を回復させることがで
きる。

なお、本発明において定義さ几る遷移層は気孔の平タノ
断面積の貧化率すなわち下記第（１）式によ１て示され
る値（Ｖ）が少なくとも１．５である部分である。

ｖ＝ｖＩＴ／Ｌ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・（１）但し、Ｘ：任意の平行
な２つの面のそれぞれに存在する気孔の平均断面積の比
。

（但しＸン１の値を用いる。） Ｌ：任意の平行な２つの面の間の最短距＃１！（α） また、前記網目構造の気孔の平均断面積は０、Ｏ１〜２
５００００μＲの範囲内であることが好ましい。その理
由は気孔の平均断面積が０．Ｏ１μｄ以上であると、流
体の通過抵抗が小さいためである。

一方、気孔の平均断面積が２５００００μイより大きい
と、多孔電体自体の強度が低く、なかでも前記網目構造
の気孔の平均断面積は０．２５〜９００００μばである
ことがより有利であり、この範囲内で本発明の多孔質体
ｔｍ々の用途に応じて選択することができる。

そして前記多孔質体の結晶１００重量部のうち３〜５０
のアスペクト比を有する板状結晶は少くとも２０］［蓋
部を占めることが好ましい。ところで、前記板状結晶の
含有量は結晶の構造写真を解析することにより求められ
る。ここで、前記多孔質体が２０貞量部以上のａ〜５０
のアスペクト比を有する板状結晶で占められていること
が好ましい理由は、前記板状結晶が２０重量部より少い
と、アスペクト比の小さい炭化ケイ素結晶が多く含まれ
ることになり、流体の通過抵抗が大きいからである。な
かでも前記板状結晶は前記多孔質体の結晶１００重量部
のうち少なくとも４０重量部を占めることが有利である
。

そして、前記多孔質体の三次元網目構造の気孔率は焼結
体の全′ｇ積に対し２０〜９６容櫃％であることが好ま
しい。その理出は気孔率が２０容積％よりも小さいと気
孔の一部が独立気孔となり易く、多孔質体内を流体が通
過する時の抵抗が大きいからであり、一方９５容積％よ
りも大きいと、多孔質体内を流体が通過する時の抵抗は
小さい反面、前記多孔質体の強度が低く、使用が困難と
なるためであり、なかでも前記多孔質体の気孔率は焼結
体の全容積に対し３０〜９０容積％であることが有利で
ある。

本発明の多孔質体は、＠記フィルターの如き用途の他に
例えば含油軸受や複合化骨材などの用途に対しても有利
に適用することができ、含油軸受として適用する場合に
は軸受面である外壁部の気孔の平均断面積を小さくかつ
密度を高めて耐摩耗性を向上させるとともに内部の気孔
の平均断面積を大きくかつ気孔率を高めて含油性を向上
させた多孔質体が有利であり、一方複合化骨材として適
用する場合には中心部の気孔の平均断面積を小さくかつ
密度を高めて強度を向上させるとともに外部の気孔の平
均断面積を大きくかつ気孔率を高めて複合化する相手材
との結合性を向上させた多孔質体が有利である。また、
本発明の多孔質体は必要に応じて異なる方向に気孔の平
均断面積の変化率を有する遷移層を交互に変化させた構
造の多孔質体となすこともできる。

次に本発明の三次元網目構造の気孔の平均断面積が連続
的に変化する遷移層（以下単に気孔遷移層と称す）を有
する多孔質体の製造方法について説明する。

本発明によれば、平均粒径が１０μｍ以下の炭化珪素粉
末を正体とする出発原料を所望の形状の生成形体に成形
した後、前記生成形体を耐熱性の容器内に装入して外気
の侵入を遮断しつつ１７００〜２３００℃の４度範囲内
で焼成し、三次元網目構造の気孔を有する多孔質体を製
造するに際し、下記第（１）群に示される元素あるいは
それらの化合物のなかから選ばれるいずれか少なくとも
１種を生成形体内に濃度勾配が生じるように存在させる
ことによって、前記網目構造の気孔の平均断面積が連続
的に変化する遷移層を形成場せた多孔雀炭化珪素焼結体
ｔ−製造することができる。

（１）　　アルミニウム、ホウ素、カルシウム、クロム
、鉄、ランタン、リチウム、チタン、イツトリウム、珪
素、窒素、酸素、戻累。

本発明によれば、前記第（１）群に示される元素あるい
はそれらの化合物（以下単に遷移層形成助剤と称す）の
なかから選ばれるいずれか少なくとも１種を生成形体内
に９Ｍ勾配が生じるように存在させることが必要である
。その理由は、前記物質のうちアルミニウム、ホウ素、
カルシウム、クロム、鉄、ランタン、リチウム、チタン
、イツトリウムは炭化珪素の結晶粒成長の速度を速める
働きを有しており、これらの物質の存在する箇所では極
めて多くの板状結晶の核が生成され、各々の部分で板状
結晶の発達が起る結果、形成される板状結晶の大きさが
制限されるため、これらの物質が多く存在する箇所はど
細かい組織の三次元網目構造となすことができるからで
あり、一方前記物質のうち珪素、窒素、酸素、炭素は上
記物質とは逆に炭化珪素の結晶粒成長の速度を遅くする
働きを有して２す、こ几らの物質の存在する箇所では板
状結晶の核生成が抑制され、形成される板状結晶の数が
相対的に少なくなる結果、それぞれの板状結晶が比較的
大きく成長するため、これらの物質が多く存在する箇所
はど大きな組織の三次元網目構造となすことができるか
らであると考えられる。

前記遷移層形成助剤は、焼結体中に多量に残存すると炭
化珪素本来の特性が失なわルるため、なるべく少ないこ
とが囁ましく焼結体中におけるその残存歓は炭化珪素１
００班量部に対し１０重量部以下であることが有利であ
り、なかでも５重量部以下であることがエリ好適である
。

ところで、前記遷移層形成助剤を生成形体内に濃度勾配
が生じるように存在させる方法としては種々の方法を適
用することができるが、外壁部に沿って気孔遷移層を形
成させる場合には例えば前記生成形体の気孔遷移層を形
成することを目的とする箇所の外壁部に前記遷移層形成
助剤の含有率が異なる成形体を隣接させる方法あるいは
前記生成形体の気孔遷移層を形成することを目的とする
箇所の外壁部に前記遷移層形成助剤を塗布する方法を適
用することが有利であり、一方、内部に気孔遷移層を形
成させる場合には例えば生成形体を成形せしめるに際し
、あらかじめ前記生成形体の気孔遷移層を形成すること
を目的とする箇所に前記遷移層形成助剤を充填するかあ
るいは前記遷移層形成助４１の含有量の異なる炭化珪素
粉末を充填する方法を適用することが有利である。

炭化珪素粉末は従来機々の結晶系のものが知られている
が、本発明の多孔質体を製造するための出発原料として
は、α型結晶、β型結晶および非晶質のいずれをも使用
することができる。

しかしながら、特に気孔の平均断面積の大きい多孔質体
例えば、前記平均断面積が４００〜２５００００μｍ２
の範囲内の多孔質体を製造する場合には、低温安定型の
β型結晶、２Ｈ型結晶および非晶質の炭化珪素の含有率
の合計が少なくとも６０重量％の炭化珪素粉末を出発原
料として使用することが有利である。

本発明によれば、前記出発原料は平均粒径が１０μｍ以
下の微粉末であることが必要である。平均粒径が１０μ
ｍよりも小さい粉末は、粒子相互の接触点が比較的多く
、また炭化珪素の焼成温度において、熱的活性が大であ
り、炭化珪素粒子間での原子の移動が著しく大きいため
、炭化珪素粒子相互の結合が極めて起り易く、しかも板
状結晶の成長性が著しく高い。特に、前記出発原料の平
均粒径は５μＩｎ以下であることが板状結晶の成長性に
より好ましい結果を与える。

本発明によｎば、炭化珪素粉末を主体とする出発原料會
所望の形状の生成形体に成形した後、前記生成形体を耐
熱性の容器内に装入して外気の侵入を遮断しつつ１７０
０〜２８００　℃の温度範囲内で焼成することが必要で
ある。このように耐熱性の容器内に装入して外気の侵入
ｔＳ断しつつ焼成を行う理由は、隣接する炭化珪素結晶
同志を融合させかつ板状結晶の成長を促進させることが
できるからである。前述の如く耐熱性の容器内に装入し
て外気の侵入を遮断しつつ焼成することによって隣接す
る炭化珪素結晶同志を融合させ板状結晶の成長を促進さ
せることのできる理由は、炭化珪素粒子間における炭化
珪素の蒸発−再凝縮および／または表面拡散による移動
全促進することができるためと考えられる。これに対し
、従来知られている常圧焼結、雰囲気加圧焼結あるいは
減圧下における焼結法を試みたところ、板状結晶の成長
が困難であるばかりでなく炭化珪素粒子の接合部がネッ
ク状にくびれだ形状となり、焼結体の強度が低くなうた
。前記耐熱性の容器としては、黒鉛、炭化珪素、炭化タ
ングステン、モリブデン、炭化モリブデンのうち少くと
も１種以上の材質からなる耐熱性容器を使用することが
より好適である。

不発明によれば、前記生成形体を外気を遮断することの
できる耐熱性容器中に装入して焼成することにより、焼
成時における炭化珪素の揮散率を５Ｍ量％以下とするこ
とが有利である。

本発明によれば、比較的大きな変化率を有する気孔遷移
！ＩＩを有する多孔質体を得るには、前記遷移層形成助
剤の濃度勾配を大きくしたり、焼成時の昇温速度を比較
的速くすることが有利であり、一方比較的小さな変化率
を有する気孔遷移層を有する多孔質体を得るには、前記
遷移層形成助剤の濃度勾配を小さくしたり、焼成時の昇
温速度を比較的ゆ１く、りとした速度で焼成することが
有利である。

また、本発明によれば１７００〜２８００℃の温度範囲
で焼成することが必要である。この理由は焼成温度が１
７００’Ｃよりも低いと粒子の成長が不十分であり、高
い強度を有する多孔質体を有することが困難であり、２
８００　”Ｃよりも高い温度になると炭化珪素の昇華が
盛んになり、発達した板状結晶が逆にやせ細ってしまい
、その結果高い強度を持った多孔質体を得ることが困難
となるためであり、なかでも１８００〜２２５０℃の間
で焼成することがより好適である。

次に本発明を！ｌＩｉ！施例および比較例によって説明
する。

実施例１ 出発原料として使用した炭化珪素微粉末は９４．６ｆｉ
童％がβ型結晶で残部が実質的に２Ｈ型結晶よりなり、
０．８９重量％の遊離炭素、０．１７重金形の酸素、０
．０３重量％の鉄、０．０８重量％のアｌレミニウムを
主として含有し、０．２８μ舅の平均粒イを有していた
。

前記炭化珪素微粉末１００Ｍ量部に対し、ポリビニルア
ルコ−／ｖ５重量部蓋部８００重量部を配合し、ボーｌ
レミｐ中で５時間混合した後乾燥した。

この乾燥混合物を適量採取し、顆粒化した後金属製押し
型を用いて５０　ｋｆｌ／ｅＡの圧力で成形した。

この生成形体の密度は１．２　Ｖｃ４、乾燥重量は２１
ノであった。

次いで、前記生成形体を密度が９８．６％でホウ素を０
．７重量％、アルミニウムを０．０５重量％含有する板
状の緻そ質炭化珪素の上に載せた状態で外気を遮断する
ことのできる黒鉛ルツボに装入し、タンマン型焼成炉を
使用して１気圧のアルゴンガス雰囲気中で焼成した。な
お、前記黒鉛製ルツボは内容積が５（１＋ｔのものを使
用した。

焼成は２．５°Ｃ／分で２２００°Ｃまで昇温し、最高
温度２２００°Ｃで６時間保持した。

得られた焼結体の重量は１９．６Ｆであり、その結晶構
造は第１図の走査型電子顕微鏡写真（７５倍）に示した
ように緻密質炭化珪素に接した側の気孔の平均断面積の
小さい層（Ａ層）から緻密質炭化珪素に接した側と反対
側の気孔の断面積の大きい層（Ｂ層）に向かって約０．
４絹の厚さで気孔の平均断面積が連続的に大きくなって
いる気孔遷移層が存在しており、前記気孔遷移層におけ
る平均断面積の変化率は約２００であることが認められ
た。

なお、Ａ層およびＢ層の特性は第１表に示した。

第１表 この多孔質体をフィルターとして使用し、Ｂ層側からＡ
層側へ０．４〜１００μｍの粒度分布の炭化珪素粒子ｆ
ｔ５重量％懸濁している懸濁液を０．１４ｋｖｆ、／ｌ
−０１の濾過圧力で通水したところ初期の通水量は１Ｏ
０９ゴ’／Ｈｒ−ゴであり、このフィルターの１００％
捕集径は０．８　ｔｌｒｒＬ、　９５％捕集径は０．５
μｍ、：ＦＭめて優れたフィｔｖター特性を有していた
。

また、このフィルターを上記条件で８０時間使用したと
ころ濾過圧力は１．１　ｋｙｆ／ｅＡまで上昇したを殆
ど回復させることができた。

比較例１ 実施例１と同様の方法であるが、緻密質炭化珪素を用い
ることなく焼結し多孔質体を得た。

得られた焼結体の重量は１９．１’であり、平均アスペ
クト比が１２で長軸方向の平均長さが８８０μｍの板状
結晶が多方向に複雑に絡み合った三次元網目構造を有し
ており、３〜５Ｇのアスペクト比を有する板状結晶の含
有量は多孔管体全重量の９８％であった。また、この多
孔質体の開放気孔率は全容積の６４％であり、開放気孔
の平均断面積は７２５００μばてあった。

次いで、５Ｊ！施例１と同様の方法で濾過試験を行った
ところ、１００％捕集径は１５μｍ１９５％捕集径は８
μｍ＋１であり、０．１４　ｋｇｆＭの一過圧力で通水
したところ初期の通水量は１４．１　ｔｄ／　Ｈｒ−ｍ
’であった。

比較例２ 実施例１と同様の方法であるが、出発原料として９５．
８重量％がβ型結晶で残部が来賓的に２Ｈ型結晶よりな
り、０．３２ｆｌ量％の遊ａｌｌｌｊ２素、０，１５血
量％の酸素、０．０３重量％の鉄、Ｏ，Ｏａ重量形のア
ルミニウム、０．５重量％のホウ素を主として含有し、
００２７μｍの平均粒径を有する炭化珪素微粉末を使用
し、７．５°Ｃ／ｉの昇温速度で２２００”Ｃまで昇温
し、最高温度２２００″Ｃで３時間保持して焼結体を得
た。

得られた焼結体の重量は１９．’ｌであり、平均アスペ
クト比が７で長軸方向の平均長さが２５μ風の板状結晶
が多方向に複雑に絡み合った三次元網目構造を有してお
り３〜５０のアスペクト比を有する板状結晶の含有量は
多孔管体全重量の９５％であった。また、この多孔質体
の開放気孔率は全容積の５７％であり、開放気孔の平均
断面積は７６０μ扉であった。

次いで、実施例１と同様の方法で濾過試験を行ったとこ
ろ、１００％捕集径はＯ，ａμｍ、９５％捕集径は０．
４μｍであり、０．１４＃μｄの濾過圧力で油水したと
ころ初期の通水量は８．４　Ｍｌ／　Ｈｒ−ｎ／であっ
た。

また、この−過試験によれば、濾過圧力は約４時間で１
．１＃μ−まで上昇してしまった。

実施例２ 実施例１と同様にして成形した生成形体の表面に窒化ホ
ウ素粉末をまぶして黒鉛製ルツボに装入し、５°Ｃ／ｉ
の昇温速度で２１５０℃まで昇温し、最高温度２１５Ｑ
”Ｃで４時間保持して焼結体を得た。

得らｎた焼結体の重量は１９．６１であり、開放。

気孔率は全容積の５８％であった。その結晶構造は表面
から内部に向かうて約０．５Ｈの厚さで気孔の平均断面
積の小さい層が形成され、さらに内部に向かって約０．
４１１ｊの厚さで気孔の平均断面積が連続的に大きくな
っている気孔遷移層が存在しており、前記気孔遷移層に
おける平均断面積の変化率は約１８０であることが認め
られた。なお、それぞれの部分の特性は第２表に示した
。

第２表 この焼結体を外径が８０１１ＩＪ＋１内径が１５闘のリ
ング状に加工した後、スピンドル油を含浸させた。

次いで、この多孔質体のステンレスｗ４（ＳＵＳ８０４
）に対する摺動試験を１５ｉ／ｓｅｅの摺動速度で摺動
させるリングオンリング法で１０　＆ｆμ−の端面荷重
を負荷して行ったところ、摩擦係数は０、１〜０．１２
と極めて優また摺動特性を有していることが認められた
。約１０００時間の摺動試験後の摩耗量は相方共０．４
μｍと極めて少なかった。

実施例３ 実施例１と同様であるが、生成形体を成形するに際し、
金属性押し型に実施例１で使用した乾燥混合物を２．５
１．つづいて比較例２で使用した乾燥混合物を５ｆ、最
後に再び実施例１で使用した乾燥混合物を２．５ノを装
入し、５０　ｋｇ／ｅｄの圧力で仮成形した後１８００
　＃／ｄの圧力で静水圧プレスを行った。得られた生成
形体は直径が４０ｆｌ、厚さが３０１１１であった。

次いで、前記生成形体を外気の侵入を遮断することので
きる黒鉛製ルツボに装入し、タンマン型焼成炉を使用し
て１気圧のアルゴンガス雰囲禦中で焼成した。なお前記
黒鉛製ルツボは内容積が５０ｍのものを使用した。

焼成は５°Ｃ／ｍで２１００℃まで昇温し、２１００°
Ｃで４時間保持した。その後さらに２．５°Ｃ／　ｘｉ
ｓで２２００℃まで昇温し、２２００”Ｃで２時間保持
した。

得られた焼結体は表面から内部に向かって約０、６０１
１１の厚さで気孔の平均断面積の大きい層が形成され、
さらに内部に向かって約０．７　ｇｍｌの厚さで気孔の
平均断面積が連続的に小さくなっている気孔遷移層が存
在しており、前記気孔遷移層における平均断面積の変化
率は約１９７であることが認められた。なお、表層部と
中心部の特性は第８表に示した。

第３表 〔発明の効果〕 以上述べた如く、本発明の完孔径の大きさを連続的に変
化させた多孔質体は高温雰囲気、酸化性雰囲気および／
またけ腐食性雰囲気で使用される濾過フィルター、酸化
発塵反応あるいは高温下における化学反応用の触媒ある
いは触媒担体、摺動材料および複合体用骨材等の用途に
優れた材料であって産業上極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は笑施例１に記載の焼結体の結晶構造を示す走査
型電子顕微鏡写真（７５倍）、第２図は従来法による多
孔質炭化珪素焼結体の構造を示す模式図である。 Ａ・・・・・炭化珪素質骨材、Ｂ・・・・・・結合剤、
Ｃ・・・・・・多孔質体の間隙。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、主として炭化珪素よりなる焼結体であって、平均ア
   スペクト比が３〜５０の範囲内であり、かつ長軸方向の
   平均長さが０．５〜１０００μｍの範囲内の炭化珪素質
   板状結晶から主として構成されてなる三次元網目構造を
   有し、前記網目構造の開放気孔の平均断面積が連続的に
   変化する遷移層を有していることを特徴とする多孔質炭
   化珪素焼結体。 ２、前記多孔質炭化珪素焼結体の網目構造の開放気孔の
   平均断面積は０．０１〜２５００００μｍ＾２の範囲内
   である特許請求の範囲第１項記載の多孔質炭化珪素焼結
   体。 ３、前記多孔質炭化珪素焼結体１００重量部のうち３〜
   ５０のアスペクト比を有する板状結晶は少なくとも２０
   重量部である特許請求の範囲第１あるいは２項記載の多
   孔質炭化珪素焼結体。 ４、前記網目構造の開放気孔率は焼結体の全容積に対し
   ２０〜９５容積％である特許請求の範囲第１〜３項のい
   ずれかに記載の多孔質炭化珪素焼結体。 ５、平均粒径が１０μｍ以下の炭化珪素粉末を主体とす
   る出発原料を所望の形状の生成形体に成形した後、前記
   生成形体を耐熱性の容器内に装入して外気の侵入を遮断
   しつつ１７００〜２３００℃の温度範囲内で焼成し、三
   次元網目構造の開放気孔を有する多孔質炭化珪素焼結体
   を製造するに際し、下記第（１）群に示される元素ある
   いはそれらの化合物のなかから選ばれるいずれか少なく
   とも１種を生成形体内に濃度勾配が生じるように存在さ
   せ、前記網目構造の開放気孔の平均断面積が連続的に変
   化する遷移層を形成することを特徴とする多孔質炭化珪
   素焼結体の製造方法。 （１）アルミニウム、ホウ素、カルシウム、クロム、鉄
   、ランタン、リチウム、チタン、 イットリウム、珪素、窒素、酸素、炭素。 ６、前記多孔質炭化珪素焼結体は、平均アスペクト比が
   ３〜５０の範囲内、長軸方向の平均長さが０．５〜１０
   ００μｍの範囲内の炭化珪素質板状結晶から主として構
   成されてなる三次元網目構造を有し、前記網目構造の開
   放気孔の平均断面積が０．０１〜２５００００μｍ＾２
   の範囲内である特許請求の範囲第５項記載の製造方法。