JPS61215210A - Production of silicon carbide powder - Google Patents
Production of silicon carbide powderInfo
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- JPS61215210A JPS61215210A JP60058006A JP5800685A JPS61215210A JP S61215210 A JPS61215210 A JP S61215210A JP 60058006 A JP60058006 A JP 60058006A JP 5800685 A JP5800685 A JP 5800685A JP S61215210 A JPS61215210 A JP S61215210A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、炭化珪素粉末の製造方法に関し、詳しくは、
ディーゼルエンジンやガスタービンエンジン等における
、耐熱性の特に必要とされる耐熱部材に通用するセラミ
ック部材を製造するための炭化珪素粉末の製造方法にか
かる。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for producing silicon carbide powder, and in detail,
The present invention relates to a method for producing silicon carbide powder for producing a ceramic member that can be used as a heat-resistant member particularly required for heat resistance in diesel engines, gas turbine engines, and the like.
従来、焼結セラミック部材製造用の炭化珪素粉末の製造
方法としては、
■ 金属珪素の微粉末と炭素粉末を用いて、Si+C=
β−5iC
により示されるような化学反応によって、炭化珪素粉末
を製造する方法。Conventionally, methods for producing silicon carbide powder for producing sintered ceramic members include: ■ Using fine powder of metallic silicon and carbon powder, Si+C=
A method of producing silicon carbide powder by a chemical reaction as indicated by β-5iC.
■ 酸化珪素粉末と炭素粉末を用いて、SiO+2C−
β−3i c+c。■ Using silicon oxide powder and carbon powder, SiO+2C-
β-3i c+c.
SiO,+3Cwβ(α)−3iC+2GOにより示さ
れるような化学反応によって、炭化珪1粉末を製造する
方法。A method of producing silicon carbide 1 powder by a chemical reaction as shown by SiO,+3Cwβ(α)-3iC+2GO.
なお、この方法はアチソン型の直接通電抵抗炉に炭素粉
末と珪素質原料との混合物を装填し、直接通電により加
熱することとした、現在の工業的な炭化珪素の製造方法
として一般的に採用されているものである。This method is generally adopted as the current industrial method for manufacturing silicon carbide, in which a mixture of carbon powder and silicon material is loaded into an Acheson-type direct current resistance furnace and heated by direct current. This is what is being done.
■ 酸化珪素(シリカ)を、炭化水素ガス及び水素の混
合ガス中にて還元して、炭化珪素を生成・した後粉砕し
て炭化珪素粉末を製造する方法(特開開56−7361
5号)。■ A method for producing silicon carbide powder by reducing silicon oxide (silica) in a mixed gas of hydrocarbon gas and hydrogen to produce silicon carbide and then pulverizing it (JP-A-56-7361)
No. 5).
■ SiH4やS i (CH3) l C’等の
有機珪素化合物を熱分解することによって、炭化珪素粉
末を製造する方法。(2) A method for producing silicon carbide powder by thermally decomposing organic silicon compounds such as SiH4 and S i (CH3) l C'.
■ stcg、と水素及び炭化水素ガスを用いた気相反
応によって、炭化珪素粉末を製造する方法。(2) A method for producing silicon carbide powder by a gas phase reaction using stcg, hydrogen, and hydrocarbon gas.
等が実施されている。etc. are being implemented.
上述のような従来の技術の現状に鑑み、本発明が解決し
ようとする問題点は、上述のような従来の炭化珪素粉末
の製造方法においては、■の方法においては、製造時に
おける炭化珪素粉末の収率は優れているものの、金属珪
素の微粉末を製造することが難しく、また、生成された
炭化珪素粉末中に混在する未反応のStの除去が困難で
あるという問題点がある。In view of the current state of the conventional technology as described above, the problem to be solved by the present invention is that in the conventional method for manufacturing silicon carbide powder as described above, in method (2), silicon carbide powder is Although the yield is excellent, there are problems in that it is difficult to produce fine powder of metallic silicon and it is difficult to remove unreacted St mixed in the produced silicon carbide powder.
■の方法において、まず、SiOを使用する場合におい
ては、製造時における炭化珪素粉末の収率は優れており
、また、炭化珪素の微粉末の確保が容易である反面、S
iOが極めて高価であることから製造された炭化珪素粉
末も極めて高価となるという問題点がある。In method (2), first, when SiO is used, the yield of silicon carbide powder during production is excellent, and it is easy to secure fine silicon carbide powder;
Since iO is extremely expensive, the produced silicon carbide powder is also extremely expensive.
また、Sin、を使用する場合においては、反応させる
反応炉の稼働率が低く生産性が極めて悪い上に、190
0℃程度の高温でしか反応が進行しないことから、シリ
カがSin、として蒸発して収率が劣るという欠点があ
るばかりでなく、炭素粉末とシリカ粉末との固相反応で
あり、しかも、高温でシリカの表面が熔融するために表
面積が小さくなって活性が低下することから、反応処理
に長時間を要するという欠点もある。In addition, when using Sin, the operating rate of the reaction furnace is low and productivity is extremely poor, and 190
Since the reaction only progresses at a high temperature of about 0°C, it not only has the drawback that the silica evaporates as Sin, resulting in poor yields, but also because it is a solid phase reaction between carbon powder and silica powder, and moreover, it cannot be carried out at high temperatures. Since the surface of the silica is melted, the surface area becomes smaller and the activity is lowered, which also has the disadvantage that the reaction treatment takes a long time.
加えて、生成させた炭化珪素粉末中に混在する未反応の
Sin、と炭素の除去が困難であるという問題点がある
。In addition, there is a problem in that it is difficult to remove unreacted Sin and carbon mixed in the produced silicon carbide powder.
■の方法においては、反応温度が1200〜1600℃
という高温とする必要があるばかりでなく、炭化珪素粉
末を直接製造することができないという問題点がある。In method (2), the reaction temperature is 1200 to 1600°C.
There is a problem that not only is it necessary to use a high temperature, but also that silicon carbide powder cannot be directly produced.
■及び■の方法においては、原料であるSiH4+
Si (CHI’)3CIl、5tcI14がいずれ
も橿めて高価であることから、生成された炭化珪素粉末
も極めて高価となるばかりでなく、炭化珪素粉末の収率
が悪いという問題点がある。In methods ① and ②, the raw material SiH4+
Since both Si (CHI')3CI1 and 5tcI14 are extremely expensive, there is a problem that not only the produced silicon carbide powder is also extremely expensive, but also the yield of silicon carbide powder is poor.
従って、本発明の技術的課題とするところは、金属珪素
粉末と気相状態の炭素源ガスとを気相反応により化学反
応させることによって、生成された炭化珪素粉末を常温
焼結の可能な微粉末として、構造用セラミック材料の原
料としても好適に通用することができる炭化珪素微粉末
を、安価でしかも高収率にて製造することを可能とする
ことにある。Therefore, the technical problem of the present invention is to chemically react silicon metal powder and carbon source gas in a gas phase state by a gas phase reaction, and then convert the generated silicon carbide powder into a fine powder that can be sintered at room temperature. The object of the present invention is to make it possible to produce silicon carbide fine powder, which can be suitably used as a raw material for structural ceramic materials, at low cost and in high yield.
このような従来の技術における問題点に鑑み、本考案に
おける従来の技術の問題点を解決するための手段は、金
属珪素粉末を装入して1200℃以上であって金属珪素
の融点を越えない高温に加熱保持された流動粒子反応炉
内における、底部に配設された多孔板のガス吹出口から
水素、炭化水素ガス、硫化水素からなる混合ガスを送給
させることにより前記金属珪素粉末を流動させて、この
混合ガスと金属珪素粉末との化学反応によって炭化珪素
粉末を生成させることを特徴とする炭化珪素粉末の製造
方法からなっている。In view of these problems in the conventional technology, the present invention has a means to solve the problems in the conventional technology by charging metal silicon powder and heating it to a temperature of 1200°C or higher, but not exceeding the melting point of metal silicon. The metal silicon powder is fluidized by feeding a mixed gas consisting of hydrogen, hydrocarbon gas, and hydrogen sulfide from the gas outlet of a perforated plate provided at the bottom in a fluidized particle reactor heated and maintained at a high temperature. The method of producing silicon carbide powder is characterized in that silicon carbide powder is produced by a chemical reaction between the mixed gas and metal silicon powder.
以下、本発明の作用について説明する。 Hereinafter, the effects of the present invention will be explained.
本発明法において、流動粒子反応炉内における金属珪素
粉末と、流動粒子反応炉の底部に配設された多孔板のガ
ス吹出口から吹出された水素、炭化水素ガス、硫化水素
からなる混合ガスにより、金属珪素粉末を流動させるこ
ととしているのは、金属珪素粉末と上記混合ガスとの接
触を充分なものとして、β−3iCの生成反応を促進す
るためである。In the method of the present invention, a mixed gas consisting of metal silicon powder in a fluidized particle reactor and hydrogen, hydrocarbon gas, and hydrogen sulfide blown out from a gas outlet of a perforated plate disposed at the bottom of the fluidized particle reactor is used. The reason why the metal silicon powder is made to flow is to ensure sufficient contact between the metal silicon powder and the above-mentioned mixed gas to promote the β-3iC production reaction.
また、本発明法において、流動粒子反応炉内において金
属珪素粉末と水素、炭化水素ガス、硫化水素からなる混
合ガスとの反応温度を、1200℃以上であって金属珪
素の融点を越えない温度としているのは、金属珪素の融
点である1410℃を越える高温では、金属珪素粉末が
熔融してβ−SiCの生成反応には適当でなく、一方、
1200℃未満の低温ではβ−3iCの生成反応速度が
遅くなるからである。In addition, in the method of the present invention, the reaction temperature of the metallic silicon powder and a mixed gas consisting of hydrogen, hydrocarbon gas, and hydrogen sulfide in the fluidized particle reactor is set to a temperature of 1200°C or higher but not exceeding the melting point of metallic silicon. The reason for this is that at high temperatures exceeding 1410°C, which is the melting point of metallic silicon, metallic silicon powder melts and is not suitable for the production reaction of β-SiC.
This is because the production reaction rate of β-3iC becomes slow at a low temperature of less than 1200°C.
また、本発明法に使用する炭化水素ガスとしては、プロ
ピレン、メタン、プロパン、ベンゼン等が通常使用され
ているが、その濃度は温度に依存しており1200℃で
は6%、1400℃では18%程度とするのがが望まし
い。In addition, as the hydrocarbon gas used in the method of the present invention, propylene, methane, propane, benzene, etc. are usually used, but their concentration depends on the temperature, and is 6% at 1200°C and 18% at 1400°C. It is desirable that the
上記の濃度より高濃度では未反応炭素が生成した炭化珪
素粉末中に混入し、上記の濃度より低濃度ではβ−3i
Cの生成反応が充分に進行しないからである。If the concentration is higher than the above concentration, unreacted carbon will be mixed into the generated silicon carbide powder, and if the concentration is lower than the above concentration, β-3i
This is because the C production reaction does not proceed sufficiently.
なお、硫化水素は炭化水素ガスと同程度の濃度から炭化
水素ガス量の2/3程度の間とするのが望ましい。Note that it is desirable that the concentration of hydrogen sulfide be between about the same concentration as the hydrocarbon gas and about 2/3 of the amount of the hydrocarbon gas.
以下、添付図面に基づいて、本発明の1実施例を説明す
る。Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the accompanying drawings.
まず、平均粒径が5.5μの金属珪素粉末を転勤造粒に
より、平均直径が0.2〜0.5 mの金属珪素球状粒
子3とした。First, metal silicon powder having an average particle diameter of 5.5 μm was subjected to transfer granulation to obtain metal silicon spherical particles 3 having an average diameter of 0.2 to 0.5 m.
ついで、上述により形成した金属珪素球状粒子3を、孔
径が0.1 mのガス吹出口1aを約3鶴の間隔で多数
有する多孔板1を底部に配設した縦型の流動粒子反応炉
2 (直径;80m+、高さ;400mの寸法を有する
炭化珪素焼結体により製作されたもの)内に100g装
入した。Next, the metal silicon spherical particles 3 formed as described above were placed in a vertical fluidized particle reactor 2 in which a perforated plate 1 having a large number of gas outlets 1a having a hole diameter of 0.1 m at intervals of about 3 mm was disposed at the bottom. (100 g was charged into a sintered silicon carbide body having dimensions of 80 m+ in diameter and 400 m in height).
その後、第1図に示すように1100℃以下の温度にお
いては水素のみを送給して金属珪素球状粒子3を流動さ
せ、それ以上の温度においては硫化水素と炭化水素ガス
とを水素に加えて送給して、第2図に示すように金属珪
素球状粒子3を流動させながら反応させて流動粒子反応
炉2の出口からβ−3iCとなった生成物を気流に乗せ
て補集した。Thereafter, as shown in FIG. 1, at temperatures below 1100°C, only hydrogen is supplied to flow the metal silicon spherical particles 3, and at temperatures above that temperature, hydrogen sulfide and hydrocarbon gas are added to the hydrogen. As shown in FIG. 2, the metal silicon spherical particles 3 were caused to react while flowing, and the product, which became β-3iC, was collected from the outlet of the fluidized particle reactor 2 on an air stream.
即ち、1380℃、プロピレン濃度が10%。That is, 1380°C, propylene concentration 10%.
硫化水素が8.5%、残部を水素とした混合ガスを用い
て、第2図に示すように金属珪素球状粒子3を流動させ
て、
Si+2HzS=SiS2+2Hz。Using a mixed gas containing 8.5% hydrogen sulfide and the remainder hydrogen, the metal silicon spherical particles 3 are made to flow as shown in FIG. 2, so that Si+2HzS=SiS2+2Hz.
3StS 2 +CzHs+3H2=3SiC+H2
S
に示されるような化学反応によって、流動粒子反応炉2
の上部から気流に乗って採取された生成物は、平均粒径
で0.05μのβ−3iC微粉末5であった・
なお、生成されたβ−3iC微粉末5の最大粒径は、観
察した範囲においては0.08μであった。3StS 2 +CzHs+3H2=3SiC+H2
The fluidized particle reactor 2 is formed by a chemical reaction as shown in S.
The product collected by airflow from the top of the tube was β-3iC fine powder 5 with an average particle size of 0.05μ.The maximum particle size of the generated β-3iC fine powder 5 was determined by observation. It was 0.08μ in the range where
次に、上述により製造した平均粒径が0.05μのβ−
5iCからなる炭化珪素の微粉末に、非晶質ホウ素粉末
;0.5重量%とカーボンブラック;0、8重量%とを
添加し、3 ton / cm ”の静水圧により加圧
圧粉成形した。Next, β-
0.5% by weight of amorphous boron powder and 0.8% by weight of carbon black were added to a fine powder of silicon carbide made of 5iC, and the mixture was compacted under a hydrostatic pressure of 3 ton/cm 2 .
このようにして圧粉成形された炭化珪素成形体を、■気
圧のHeガス雰囲気において2060tにて焼結した。The silicon carbide molded body compacted in this way was sintered at 2060 t in a He gas atmosphere at 1 atmosphere.
このよう′にして製造した炭化珪素焼結体の密度は、真
密度に比較して96.6%という高密度に達っし、この
炭化珪素焼結体を用いた3 wa X 4 va X4
5mの大きさの試験片による、室温における平均抗折強
度は83 Kg/ mm ”であった。The density of the silicon carbide sintered body produced in this way reached a high density of 96.6% compared to the true density, and the
The average bending strength at room temperature using a test piece with a size of 5 m was 83 Kg/mm''.
以上により明らかなように、本発明にかかる炭化珪素粉
末の製造方法によれば、金属珪素粉末と気相状態の炭素
源ガスとを気相反応により化学反応させることによって
、生成された炭化珪素粉末を常温焼結の可能な微粉末と
して、構造用セラミック材料の原料としても好適に適用
することができる炭化珪素微粉末を、安価でしかも高収
率にて製造することを可能とすることができる利点があ
る。As is clear from the above, according to the method for producing silicon carbide powder according to the present invention, silicon carbide powder is produced by chemically reacting a metal silicon powder and a carbon source gas in a gas phase through a gas phase reaction. As a fine powder that can be sintered at room temperature, silicon carbide fine powder can be suitably used as a raw material for structural ceramic materials, and can be produced at low cost and in high yield. There are advantages.
とりわけ、反応中間生成物として揮発性の珪素の硫化物
とする化学反応形態を採用したことによって、気相にて
効率よく微粉末を製造することができた。In particular, by employing a chemical reaction form in which volatile silicon sulfide is produced as a reaction intermediate, fine powder could be efficiently produced in the gas phase.
ちなみに、金属珪素の硫化物としてはS i S。By the way, the sulfide of metal silicon is S i S.
SiS、が知られており、Sin、の融点は1090℃
、沸点は1130℃である。SiS is known, and the melting point of Sin is 1090℃
, the boiling point is 1130°C.
第1図は、多孔板のガス吹出口から水素を送給している
状態における、金属珪素球状粒子の流動状態を示す図。
第2図は、多孔板のガス吹出口から混合ガスを送給して
いる状態における、金属珪素球状粒子の流動状態を示す
図である。
1−・・−多孔板。
la・−−−−−ガス吹出口。
2・−・−・−流動粒子反応炉(反応筒)。
3−−−−−一金属珪素球状粒子。
4−−−−−一気流案内板。
5−−−−−一生成されたβ−3iCの微粉末。
出願人 トヨタ自動車株式会社
第1図 第2図FIG. 1 is a diagram showing the flow state of metal silicon spherical particles while hydrogen is being supplied from the gas outlet of the porous plate. FIG. 2 is a diagram showing the flow state of metal silicon spherical particles while a mixed gas is being supplied from the gas outlet of the porous plate. 1-...-perforated plate. la・------Gas outlet. 2.--.--Fluidized particle reactor (reaction tube). 3--- Monometallic silicon spherical particles. 4------Bullet flow guide board. 5-------The produced fine powder of β-3iC. Applicant: Toyota Motor Corporation Figure 1 Figure 2
Claims (1)
属珪素の融点を越えない高温に加熱保持された流動粒子
反応炉内における、底部に配設された多孔板のガス吹出
口から水素、炭化水素ガス、硫化水素からなる混合ガス
を送給させることにより前記金属珪素粉末を流動させて
、この混合ガスと金属珪素粉末との化学反応によって炭
化珪素粉末を生成させることを特徴とする炭化珪素粉末
の製造方法。1. In a fluidized particle reactor charged with metal silicon powder and heated and maintained at a high temperature of 1200°C or higher but not exceeding the melting point of metal silicon, hydrogen is released from the gas outlet of a perforated plate located at the bottom. , the metal silicon powder is made to flow by feeding a mixed gas consisting of hydrocarbon gas and hydrogen sulfide, and silicon carbide powder is produced by a chemical reaction between the mixed gas and the metal silicon powder. Method for manufacturing silicon powder.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60058006A JPS61215210A (en) | 1985-03-21 | 1985-03-21 | Production of silicon carbide powder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60058006A JPS61215210A (en) | 1985-03-21 | 1985-03-21 | Production of silicon carbide powder |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61215210A true JPS61215210A (en) | 1986-09-25 |
JPH0530763B2 JPH0530763B2 (en) | 1993-05-10 |
Family
ID=13071885
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60058006A Granted JPS61215210A (en) | 1985-03-21 | 1985-03-21 | Production of silicon carbide powder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61215210A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1990004741A1 (en) * | 1988-10-20 | 1990-05-03 | Ebara Corporation | Combustion apparatus and its combustion control method |
JP2006206391A (en) * | 2005-01-28 | 2006-08-10 | Canon Inc | Method of manufacturing silicon carbide |
-
1985
- 1985-03-21 JP JP60058006A patent/JPS61215210A/en active Granted
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1990004741A1 (en) * | 1988-10-20 | 1990-05-03 | Ebara Corporation | Combustion apparatus and its combustion control method |
US5127345A (en) * | 1988-10-20 | 1992-07-07 | Ebara Corporation | Combustion apparatus and combustion control method therefor |
JP2006206391A (en) * | 2005-01-28 | 2006-08-10 | Canon Inc | Method of manufacturing silicon carbide |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0530763B2 (en) | 1993-05-10 |
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