JPS62283871A - Manufacture of silicon carbide sintered body - Google Patents

Manufacture of silicon carbide sintered body

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JPS62283871A
JPS62283871A JP61124499A JP12449986A JPS62283871A JP S62283871 A JPS62283871 A JP S62283871A JP 61124499 A JP61124499 A JP 61124499A JP 12449986 A JP12449986 A JP 12449986A JP S62283871 A JPS62283871 A JP S62283871A
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silicon carbide
less
sintered body
carbon
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Ibiden Co Ltd
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主として加熱炉構造部品に適した炭化ケイ素
焼結体の製造方法に関し、特に本発明は、半導体を製造
するための拡散炉用部材として好適な炭化ケイ素焼結体
の製造方法に関する。
Detailed Description of the Invention 3. Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method of manufacturing a silicon carbide sintered body mainly suitable for heating furnace structural parts. The present invention relates to a method for manufacturing a silicon carbide sintered body suitable as a member for a diffusion furnace for manufacturing.

(従来の技術) 一般に加熱炉の構凸部品、とりわけ均熱管は熱伝導性が
良く、高温においても高強度て、耐スポーリング性に富
んだ材料が有効である。
(Prior Art) In general, it is effective to use materials that have good thermal conductivity, high strength even at high temperatures, and high spalling resistance for the structural convex parts of a heating furnace, especially the soaking tube.

とくに、半導体製造用拡散炉の均熱管は内部に高純度の
シリコンウェハーが装填されるために均熱管は極めて高
純度であることが重要であり、しかも定期的にHF水溶
液、HF  HNOz水溶液、HF −HN Ox  
CHy COO1(水溶液あるいは80Mガスで洗浄さ
れるため、これらの薬品に対して#触性に優れる材料で
あることが重要である。
In particular, it is important that the soaking tubes of diffusion furnaces for semiconductor manufacturing have extremely high purity because high-purity silicon wafers are loaded inside them. -HN Ox
CHy COO1 (Since it is cleaned with an aqueous solution or 80M gas, it is important that the material is highly tactile to these chemicals.

このような材料として、炭化ケイ素焼結体は最も有望な
材料である。
As such a material, silicon carbide sintered body is the most promising material.

従来炭化ケイ素焼結体の製造方法としては、特開昭45
−38061号 特開昭57−501578号 特開昭
54−16521号 特開昭56−109872号 特
開昭56−114871号 特開昭55−67573号
に開示されている方法がある。これらの方法は概して炭
化ケイ素粉末(100fi量部)、炭素粉末(20〜5
0ffi量部)および熱分解カーボン(10〜20重量
部)をあらかじめ混合し多孔質炭化ケイ素成形体を形成
し、600〜120口°Cの間で炭化すると、次いて1
400℃以上の高温下て溶融シリコンと接触し反応させ
るものである。
Conventional methods for manufacturing silicon carbide sintered bodies include JP-A-45
There are methods disclosed in JP-A-38061, JP-A-57-501578, JP-A-54-16521, JP-A-56-109872, JP-A-56-114871, and JP-A-55-67573. These methods generally use silicon carbide powder (100 fi parts), carbon powder (20 to 5
0ffi parts) and pyrolytic carbon (10 to 20 parts by weight) are mixed in advance to form a porous silicon carbide molded body, and carbonized at 600 to 120 °C, then 1
It contacts and reacts with molten silicon at a high temperature of 400°C or higher.

しかしながら、これらの方法では1反応生成された炭化
ケイ素とあらかじめ混合しておいた炭化ケイ素粒子との
結合か悪く、焼結体内に残留した遊離シリコンが400
℃以上になると溶融することによって、焼結体の強度が
20 Kgf/薦■2以下の強度に著しく低下する欠点
を有していた。
However, in these methods, the bond between the silicon carbide produced in one reaction and the silicon carbide particles mixed in advance is poor, and the free silicon remaining in the sintered body is 400%
When the temperature exceeds .degree. C., it melts and the strength of the sintered body decreases significantly to 20 Kgf/recommended 2 or less.

一方、別の製造方法として、特開昭51−85374号
、特開昭41$−374(14号に開示される方法かあ
る。これらの方法によると、主として40〜200体m
の範囲の炭化ケイ素粗粒と10用m以下の炭化ケイ素粉
末を混合し成形することによってあらかじめ高密度の炭
化ケイ素成形体を製造し、ついで気孔にシリコンを含浸
するものである。したがって、これらの焼結体は極めて
大きな炭化ケイ素結晶で構成されているため、概して1
0 kgf/冒m2程度の低強度であるばかりでなく、
炭化ケイ素結晶間の強度が小さいため1400℃以上の
高温になると強度がis kgf/ms+”以下に著し
く低下する欠点を有していた。
On the other hand, as another manufacturing method, there are methods disclosed in JP-A-51-85374 and JP-A-41-374 (No. 14).
A high-density silicon carbide molded body is prepared in advance by mixing and molding silicon carbide coarse particles in the range of 10 m or less and silicon carbide powder, and then the pores are impregnated with silicon. Therefore, since these sintered bodies are composed of extremely large silicon carbide crystals, generally 1
Not only does it have a low strength of about 0 kgf/m2,
Since the strength between silicon carbide crystals is low, it has the disadvantage that when the temperature reaches a high temperature of 1400°C or higher, the strength decreases significantly to less than is kgf/ms+''.

〔発明か解決しようとする問題点〕[The problem that the invention attempts to solve]

本発明は前述の如き、高温において強度か低下するとい
う欠点を解決し、高温においても強度がほとんど低下し
ない高密度の炭化ケイ素焼結体を得ることのできる製造
方法を提供するものである。
The present invention solves the above-mentioned drawback that the strength decreases at high temperatures, and provides a manufacturing method capable of obtaining a high-density silicon carbide sintered body whose strength hardly decreases even at high temperatures.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明者は炭化ケイ素焼結体について種々研究?、重ね
た結果、出発原料の炭化ケイ素粉末中に含まれる遊離炭
素及び遊離シリカの含有量か炭化ケイ素多孔体の一次焼
結体の強度に著しく影響を及ぼすことを新規に知見し、
前記遊a炭素と遊離シリカの量をある一定量以下に7F
jlilすることにより、高強度の多孔質炭化ケイ素焼
結体を製造することに成功した。次いで、この高強度多
孔体を高密度化するうえで含浸すべきM離炭素量に高強
度を実現するために適正な範囲と炭化温度かあること、
次いで遊離シリコンとの反応において適昌な温度と保持
時間があることを知見し、本発明の目的とする高強度で
しかも高温強度が低下しない高密度の炭化ケイ素焼結体
を得ることに成功し1本発明を完成した。
The present inventor has conducted various research on silicon carbide sintered bodies. As a result of repeated efforts, we newly discovered that the content of free carbon and free silica contained in the starting material silicon carbide powder significantly affects the strength of the primary sintered body of porous silicon carbide,
7F to reduce the amount of free a carbon and free silica to below a certain amount.
We succeeded in producing a high-strength porous silicon carbide sintered body by using JLIL. Next, in order to increase the density of this high-strength porous body, the amount of M released carbon that should be impregnated has an appropriate range and carbonization temperature in order to achieve high strength;
Next, they discovered that there is an appropriate temperature and holding time for the reaction with free silicon, and succeeded in obtaining a high-density silicon carbide sintered body that has high strength and does not lose high-temperature strength, which is the objective of the present invention. 1. Completed the present invention.

以下、本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.

本発明は、 少なくとも3.0g/cm’、の密度を有し、炭化ケイ
素結晶の平均径がlOルm以下の炭化ケイ素焼結体の製
造方法において、 (a)遊離炭素含有量が10重量%以下、遊離シリカ含
有量か5重量%以下であって、平均粒径が0gm以下の
炭化ケイ素粉末を所望の形状の生成形体に成形する工程
: (b)前記生成形体を耐熱性の容器内に装入し、150
0〜2200℃の温度範囲内で焼成し、多孔質の一次焼
結体とする工程: (c)前記一次焼結体に炭素質物質を含浸した後、 9
00〜2200℃の温度に加熱し、炭素質物質を炭素化
し、炭素・炭化ケイ素複合体とする工程:(d)前記(
c)工程で得られた炭素・炭化ケイ素複合体をtsoo
〜2200℃に維持された溶融シリコンに接触させ、炭
素・炭化ケイ素複合体の気孔中に溶融シリコンを浸透さ
せた後、1〜15時間保持する工程からなることを特徴
とする炭化ケイ素焼結体の製造方法である。
The present invention provides a method for producing a silicon carbide sintered body having a density of at least 3.0 g/cm' and an average diameter of silicon carbide crystals of 10 lumen or less, comprising: (a) a free carbon content of 10 wt. % or less, the free silica content is 5% by weight or less, and the average particle size is 0 gm or less. Step of molding silicon carbide powder into a green body of a desired shape: (b) The green body is placed in a heat-resistant container. charged to 150
(c) After impregnating the primary sintered body with a carbonaceous material, 9
Step of heating to a temperature of 00 to 2200°C to carbonize the carbonaceous material to form a carbon/silicon carbide composite: (d) the above (
c) The carbon/silicon carbide composite obtained in step
A silicon carbide sintered body comprising the step of contacting with molten silicon maintained at ~2200°C to infiltrate the molten silicon into the pores of the carbon/silicon carbide composite, and then holding the body for 1 to 15 hours. This is a manufacturing method.

本発明の(a)工程では、平均粒径がlOルm以下の主
として炭化ケイ素粉末であることが必要である。その理
由は、104mよりも大きいと一次焼結時に炭化ケイ素
結晶間での原子の移動及び蒸発−凝縮か起こりにくく、
炭化ケイ素結晶間の結合強度が低くなる傾向があるため
であり、炭化ケイ素の結晶間の強度を高めるためには、
平均粒径が3Bm以下であることかより好適である。
In step (a) of the present invention, it is necessary that the powder be mainly silicon carbide powder with an average particle size of 10 lm or less. The reason is that if it is larger than 104 m, it is difficult for atoms to move between silicon carbide crystals and for evaporation-condensation to occur during primary sintering.
This is because the bond strength between silicon carbide crystals tends to be low, and in order to increase the strength between silicon carbide crystals,
It is more preferable that the average particle size is 3 Bm or less.

また、炭化ケイ素粉末のうち、β型炭化ケイ素の含有量
が少くとも60重量%であり残部かα型結晶あるいは非
晶質炭化ケイ素であることが好ましい。その理由はβ型
結晶は低温合成型の結晶であり、比較的低温度で再結晶
化か生じ、高い結合強度を宥する炭化ケイ素結晶体を得
ることができるからである。なかでもβ型炭化ケイ素の
含有量は80重量%以上であることがより好適である。
Further, it is preferable that the content of β-type silicon carbide in the silicon carbide powder is at least 60% by weight, and the remainder is α-type crystal or amorphous silicon carbide. The reason for this is that the β-type crystal is a low-temperature synthesis type crystal, recrystallization occurs at a relatively low temperature, and a silicon carbide crystal with high bonding strength can be obtained. Among these, it is more preferable that the content of β-type silicon carbide is 80% by weight or more.

(a)工程で使用される炭化ケイ素粉末中の遊離炭素含
有量は10重量%以下であることか必要である。この理
由は、本来、有離炭素は炭化ケイ素結晶の成長を抑制す
る作用を宥し、炭化ケイ素結晶間に有離炭稟か多量に存
在すると高い結合強度を有する炭化ケイ素結晶が得られ
ないためであり、なかでも遊離炭素の含有量は5重量%
以下であることかより好適である。
The free carbon content in the silicon carbide powder used in step (a) must be 10% by weight or less. The reason for this is that free carbon originally suppresses the growth of silicon carbide crystals, and if a large amount of free carbon exists between silicon carbide crystals, silicon carbide crystals with high bonding strength cannot be obtained. Among them, the content of free carbon is 5% by weight.
It is more preferable that it is the following.

一方、(a)工程に用いられる炭化ケイ素原料中に含ま
れる遊離シリカの含有量は5重量%以下であることが必
要である。この理由は、一部の遊離シリカは遊離炭素と
反応し炭化ケイ素結晶を形成するが、大部分は、揮発し
て、炭化ケイ素結晶の表面をおおい、炭化ケイ素結晶の
間をガラス状に結合するため、炭化ケ゛イ素結晶同志の
結合を著しく低いものとするためであり、なかでも遊離
シリカの含有量は2重量%以下であることが好ましい。
On the other hand, the content of free silica contained in the silicon carbide raw material used in step (a) needs to be 5% by weight or less. The reason for this is that some free silica reacts with free carbon to form silicon carbide crystals, but most of it volatilizes, covers the surface of silicon carbide crystals, and forms a glass-like bond between silicon carbide crystals. This is to significantly reduce the bonding between silicon carbide crystals, and the content of free silica is preferably 2% by weight or less.

次いて、(a)工程で得られた形成体は(b)工程にお
いて、1500〜2200°Cの温度で一次焼結する。
Next, the formed body obtained in step (a) is primarily sintered at a temperature of 1500 to 2200°C in step (b).

この理由は、1500℃よりも低い温度て焼結しても炭
化ケイ素結晶の結合は生じにくく、高い強度を有する炭
化ケイ素焼結体とすることか困難となる。一方、 22
00℃よりも高い温度で一次焼結すると、炭化ケイ素結
晶の一部がα型の炭化ケイ素に転移し、大型の結晶とな
るため、l[lBm以下の炭化ケイ素結晶とすることか
困難であり、しかも高強度の焼結体を得ることが困難で
あるためである。なかでも、1700℃〜2100℃の
温度て一次焼結することがより好ましい。
The reason for this is that even if sintered at a temperature lower than 1500° C., bonding of silicon carbide crystals is difficult to occur, making it difficult to form a silicon carbide sintered body with high strength. On the other hand, 22
When primary sintering is performed at a temperature higher than 00°C, a part of the silicon carbide crystals transforms into α-type silicon carbide and becomes large crystals, so it is difficult to form silicon carbide crystals with a size of 1 [1Bm or less. Moreover, it is difficult to obtain a sintered body with high strength. Among these, it is more preferable to perform primary sintering at a temperature of 1700°C to 2100°C.

この(b)工程で得られた多孔Iji炭化ケイ素焼結体
は気孔率が30〜60 vo1%で10〜30 kgf
/■m2の極めて強度の高い焼結体である。
The porous Iji silicon carbide sintered body obtained in this step (b) has a porosity of 30 to 60 VO1% and a weight of 10 to 30 kgf.
/■m2 is an extremely strong sintered body.

次いて(C)工程では(b)工程で得られた一次焼結体
に炭素質物質を含浸することが必要である。
Next, in step (C), it is necessary to impregnate the primary sintered body obtained in step (b) with a carbonaceous material.

この炭素質物質としては、たとえばフルフラール樹脂、
フェノール樹脂、リグニンスルホン酸基、ポリビニルア
ルコール、コンスターチ、a蜜、コールタールピッチ、
アルギン酸塩のような各種有機物質あるいはカーボンブ
ラック、アセチレンブラックのような熱分解炭素を有利
に使用することができる。
Examples of this carbonaceous material include furfural resin,
Phenolic resin, lignin sulfonic acid group, polyvinyl alcohol, cornstarch, honey, coal tar pitch,
Various organic substances such as alginates or pyrolytic carbons such as carbon black and acetylene black can be advantageously used.

モして含浸方法としては、分散液、未重合物を真空含浸
、あるいは加圧含浸する通常の方法て含浸することがで
きる。
As for the impregnation method, the usual method of vacuum impregnation or pressure impregnation with a dispersion liquid or unpolymerized material can be used.

次いて、(d)工程では(C)工程で作成した含浸体を
900〜2200℃の間で炭素化することが必要である
。このように炭素化の温度範囲を設ける理由は、前記工
程で含浸した炭素は900℃より低温熱分解時において
極めて小さい粒子であり溶融シリコンどの反応性に富ん
ではいるが、嵩密度が低いために、一次焼結体の気孔を
閉塞し、溶融シリコンの多孔体内部への浸透を妨げる傾
向があるためであり、一方、 2200″Cよりも高い
温度にすると、(b)工程と同様の理由で高い強度を有
する多孔質体か得られなくなるためである。なかでも。
Next, in step (d), it is necessary to carbonize the impregnated body created in step (C) at a temperature of 900 to 2200°C. The reason why the carbonization temperature range is set in this way is that the carbon impregnated in the above process becomes extremely small particles during thermal decomposition at temperatures lower than 900°C, and although it is highly reactive like molten silicon, it has a low bulk density. This is because it tends to block the pores of the primary sintered body and prevent molten silicon from penetrating into the porous body.On the other hand, when the temperature is higher than 2200"C, it tends to block the pores of the primary sintered body and prevent the penetration of molten silicon into the porous body. This is because it becomes impossible to obtain a porous body with high strength.

1200 ヘ2100℃とすることがより好適である。More preferably, the temperature is between 1200°C and 2100°C.

本発明によれば、前記(c)工程により得られる炭素・
炭化ケイ素複合体に含有される炭素を(b)工程により
得られる一次焼結体の気孔容積に対して0.6〜11 
g /ctn’の割合で存在せしめることが好ましい。
According to the present invention, the carbon obtained by the step (c)
The amount of carbon contained in the silicon carbide composite is 0.6 to 11% relative to the pore volume of the primary sintered body obtained in step (b).
Preferably, it is present in a ratio of g/ctn'.

この理由は、炭素の一次焼結体の気孔容積に対する割合
が0.6 g /cm″より少ないと、(d)工程て得
られる焼結体に遊離シリコンか多く残留し、高密度を得
ることが困難であり、1−:l g /crrfよりも
多いと、逆に遊m炭素が多く残留し、高密度でかつ高強
度の焼結体を得ることが困難であるからである。
The reason for this is that if the ratio of carbon to the pore volume of the primary sintered body is less than 0.6 g/cm'', a large amount of free silicon will remain in the sintered body obtained in step (d), resulting in a high density. This is because if it exceeds 1-:l g /crrf, a large amount of free carbon remains, making it difficult to obtain a high-density and high-strength sintered body.

なお、このような遊離炭素の含宥量とするために、(c
)工程を複数回繰り返すことができることは言うまでも
ない。
In addition, in order to obtain such a tolerable amount of free carbon, (c
) It goes without saying that the process can be repeated multiple times.

次いで(d)工程では、(C)工程で得られた炭素・炭
化ケイ素複合体を1500〜2200℃に維持し 炭素
・炭化ケイ素複合体の気孔中にシリコンを充填させた後
、 t−tS時間保持することが必要である。温度範囲
を設ける理由は、1500℃よりも低い温度であると、
含浸した遊Il炭素とシリコンが十分に反応せず、また
、工程(b)で−次焼結した炭化ケイ素結晶と反応生成
した炭化ケイ素結晶が十分に結合せず高い強度を有する
ことがてきなくなる傾向があるためであり、 2200
℃よりも高い温度とすると、炭化ケイ素結晶の粗大粒子
化が生じ。
Next, in step (d), the carbon/silicon carbide composite obtained in step (C) is maintained at 1,500 to 2,200°C, and after filling the pores of the carbon/silicon carbide composite with silicon, a t-tS time is obtained. It is necessary to maintain it. The reason for setting the temperature range is that the temperature is lower than 1500°C.
The impregnated free Il carbon and silicon do not react sufficiently, and the silicon carbide crystals produced by the reaction with the silicon carbide crystals pre-sintered in step (b) do not combine sufficiently, making it impossible to have high strength. This is because there is a tendency, 2200
When the temperature is higher than ℃, silicon carbide crystals become coarse particles.

強度が低下する傾向があるためであり、なかでも190
0〜2100℃であることがより好ましい、一方。
This is because the strength tends to decrease, especially 190
On the other hand, the temperature is more preferably 0 to 2100°C.

1〜15時間その温度を保持する理由は、1時間よりも
少いと反応か十分反応せず、炭化ケイ素結晶間の結合も
弱い傾向かあるためであり、15時間よりも長いと、炭
化ケイ素結晶の粗大化が生じるためである。
The reason why the temperature is maintained for 1 to 15 hours is that if it is less than 1 hour, the reaction will not be sufficient and the bonds between silicon carbide crystals will tend to be weak, whereas if it is longer than 15 hours, the silicon carbide crystals will This is because coarsening occurs.

この(a)〜(d)工程によって製造された炭化ケイ素
焼結体は、炭化ケイ素結晶の平均粒径かlOルm以下て
少くとも3.0g/ゴの高い密度を有する焼結体であり
、常温における曲げ強度は、 40〜80kgf/mm
2であり、1500°Cの高温でも30〜50 kgf
/l鳳2の高強度である焼結体を製造することかできる
The silicon carbide sintered body produced by the steps (a) to (d) is a sintered body having an average grain size of silicon carbide crystals of less than 10 m and a high density of at least 3.0 g/g. , the bending strength at room temperature is 40 to 80 kgf/mm
2, and 30 to 50 kgf even at high temperatures of 1500°C
It is possible to produce a sintered body with a high strength of /l 2.

以下、本発明の実施例について説明する。Examples of the present invention will be described below.

実施例1 出発原料として使用した炭化珪素粉末は95重量%かβ
型結晶よりなり、 0.29重量%の遊gl炭素。
Example 1 Silicon carbide powder used as a starting material was 95% by weight or β
Consisting of type crystals, 0.29% by weight free GL carbon.

Q、17重i%の遊離シリカ、Q、’lPPmの鉄、 
lPP−のアルミニウムを主として含有し、0.28g
 mの平均粒径な有していた。
Q, 17 wt i% free silica, Q, 'lPPm iron,
Mainly contains aluminum of lPP-, 0.28g
It had an average particle size of m.

前記炭化珪素粉末100重量部に対し、ポリビニルアル
コール5重量部、木300重量部を配合し、ボールミル
中で5時間混合した後乾燥した。
5 parts by weight of polyvinyl alcohol and 300 parts by weight of wood were blended with 100 parts by weight of the silicon carbide powder, mixed in a ball mill for 5 hours, and then dried.

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30110kg/cm’の圧力で成形した。
An appropriate amount of this dry mixture was taken, granulated, and then molded using a metal mold at a pressure of 30,110 kg/cm'.

この生成形体の寸法は250mmx  25Gmmx 
:l[]mmで、密度は2.0g/cm″(気孔率38
vo1%)てあった。
The dimensions of this generated shape are 250mm x 25Gmmx
: l [] mm, density is 2.0 g/cm'' (porosity 38
vo1%).

前記生成形体を黒鉛製ルツボに装入し、タンマン型焼成
炉を使用して1気圧の主としてアルゴンガス雰囲気中て
焼成した。昇温過程は450°C/時間て2000℃ま
て昇温し、最高温度2000 ℃で1時間保持した。こ
の焼結体の平均曲げ強度は18.5kg/■12と極め
て高い値を示した。
The formed body was placed in a graphite crucible and fired in a Tammann type firing furnace in an atmosphere of mainly argon gas at 1 atm. In the heating process, the temperature was raised to 2000°C at a rate of 450°C/hour, and the maximum temperature of 2000°C was maintained for 1 hour. The average bending strength of this sintered body was 18.5 kg/12, which was an extremely high value.

次いでこの焼結体にフェニールレジン(炭化率40vt
%)を真空含浸し、乾燥した後、1900’cで不活性
雰囲気中て炭素化した。同様な操作を再度繰り返すこと
によって、前記一次焼結体の気孔中に存在せしめた遊a
炭素量は0.84g/ crn’であった。
Next, phenyl resin (carbonization rate 40vt) was applied to this sintered body.
%), dried and carbonized in an inert atmosphere at 1900'c. By repeating the same operation again, the free a present in the pores of the primary sintered body is
The carbon content was 0.84 g/crn'.

この含浸体を2050℃で溶融シリコン中に浸漬し、約
3時間保持した。
This impregnated body was immersed in molten silicon at 2050°C and held for about 3 hours.

得られた焼結体の密度は3.15g/crn’であり、
平均粒径3JLmの炭化ケイ素結晶からなる焼結体であ
った。この焼結体の曲げ強度は常温において62kgf
/v++”てあり、1500℃において48 kgf/
am2の高いものであった。
The density of the obtained sintered body was 3.15 g/crn',
It was a sintered body made of silicon carbide crystals with an average grain size of 3 JLm. The bending strength of this sintered body is 62kgf at room temperature.
/v++”, 48 kgf/ at 1500℃
It had a high am2.

実施例2〜9・比較例 l〜I2 実施例1と同様にして、出発原料の平均粒径を変えた場
合(実施例2、比較例1)、遊l!ll炭素量を変えた
場合(実施例3、比較例2) 、 MISシリカ含有量
を変えた場合(実施例4、比較例3)、一次焼結体の焼
成湿度を変えた場合(実施例5、比較例4.5)、炭素
化の温度を変えた場合(実施例6、比較例6)、炭素含
浸量を変えた場合(実施例7、比較例7、8)、工程(
e)でシリコンの含浸温度を変えた場合(実施例8、比
較例9.10)、保持時間を変えた場合(実施例9、比
較例11.12)に得られた反応焼結体の特性を表1及
び表2にまとめた。
Examples 2 to 9/Comparative Examples 1 to 12 When the average particle size of the starting materials was changed in the same manner as in Example 1 (Example 2, Comparative Example 1), free l! When the carbon content was changed (Example 3, Comparative Example 2), When the MIS silica content was changed (Example 4, Comparative Example 3), When the firing humidity of the primary sintered body was changed (Example 5) , Comparative Example 4.5), when the carbonization temperature was changed (Example 6, Comparative Example 6), when the amount of carbon impregnation was changed (Example 7, Comparative Examples 7 and 8), when the process (
Characteristics of the reaction sintered bodies obtained when the silicon impregnation temperature was changed in e) (Example 8, Comparative Example 9.10) and the holding time was changed (Example 9, Comparative Example 11.12) are summarized in Tables 1 and 2.

(発明の効果) 以、ヒ、述べたように本発明の炭化ケイ素焼結体は微細
な炭化ケイ素結品からなり、室温から高温まて高い曲げ
強度を有し、しかも高密度を有する焼結体である。
(Effects of the Invention) As described above, the silicon carbide sintered body of the present invention is made of fine silicon carbide compacts, has high bending strength from room temperature to high temperature, and has high density. It is the body.

この焼結体は従来知られたホウ素やアルミナ等の焼結助
剤を含まずとも3.Og/crri″以−ヒの高い密度
を有していることから、不純物を極めて嫌うような半導
体製造用の拡散炉用均熱管、パドル、舟型治具等の構造
部品、あるいは、耐蝕性治具、耐摩耗部品、メカニカル
シール等の摺動部品等に極めて有用な材料である。
This sintered body does not contain conventional sintering aids such as boron or alumina. Because it has a high density of Og/crri'' or higher, it can be used for structural parts such as soaking tubes, paddles, and boat-shaped jigs for diffusion furnaces used in semiconductor manufacturing, which are extremely sensitive to impurities, or for corrosion-resistant jigs. It is an extremely useful material for sliding parts such as tools, wear-resistant parts, and mechanical seals.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、少なくとも3.0g/cm^3の密度を有し、炭化
ケイ素結晶の平均径か10μm以下の炭化ケイ素焼結体
の製造方法において、下記(a)〜(d)工程からなる
ことを特徴とする炭化ケイ素焼結体の製造方法。 (a)遊離炭素含有量が10重量%以下、遊離シリカ含
有量が5重量%以下であって、平均粒径が10μm以下
の炭化ケイ素粉末を所望の形状の生成形体に成形する工
程; (b)前記生成形体を耐熱性の容器内に装入し、150
0〜2200℃の温度範囲内で焼成し、多孔質の一次焼
結体とする工程; (c)前記一次焼結体に炭素質物質を含浸した後、90
0〜2200℃の温度に加熱し、炭素質物質を炭素化し
、炭素・炭化ケイ素複合体とする工程;(d)前記(c
)工程で得られた炭素・炭化ケイ素複合体を1500〜
2200℃に維持し、炭素・炭化ケイ素複合体の気孔中
にシリコンを充填させた後、1〜15時間保持する工程
。 2、前記炭化ケイ素粉末は、少なくとも60重量%がβ
型炭化ケイ素である特許請求の範囲第1項記載の製造方
法。 3、前記(c)工程により得られる炭素・炭化ケイ素複
合体に含有される炭素を(b)工程により得られる一次
焼結体の気孔容積に対して0.3〜1.3g/cm^3
の割合で存在せしめる特許請求の範囲第1項記載の製造
方法。 4、前記炭化ケイ素粉末、炭素質物質および溶融シリコ
ンはいずれもアルカリ金属含有量が5ppm以下、アル
カリ土類金属含有量が20PPm以下、銅含有量が5P
Pm以下、鉄含有量が20ppm以下、アルミニウム含
有量が100ppm以下であり、かつ前記アルカリ金属
、アルカリ土類金属、銅、鉄、およびアルミニウムの合
計の含有量が200ppm以下である特許請求の範囲第
1項記載の製造方法。
[Claims] 1. A method for producing a silicon carbide sintered body having a density of at least 3.0 g/cm^3 and an average diameter of silicon carbide crystals of 10 μm or less, which comprises the following (a) to (d): A method for manufacturing a silicon carbide sintered body, comprising the steps of: (a) A step of molding silicon carbide powder having a free carbon content of 10% by weight or less, a free silica content of 5% by weight or less, and an average particle size of 10 μm or less into a desired shape; (b) ) The formed body was placed in a heat-resistant container, and
A step of firing within a temperature range of 0 to 2200°C to form a porous primary sintered body; (c) After impregnating the primary sintered body with a carbonaceous material,
(d) step of heating to a temperature of 0 to 2200°C to carbonize the carbonaceous material to form a carbon/silicon carbide composite; (d) the step of (c)
) The carbon/silicon carbide composite obtained in step 1500~
A step of maintaining the temperature at 2200°C and filling the pores of the carbon/silicon carbide composite with silicon, and then holding it for 1 to 15 hours. 2. The silicon carbide powder contains at least 60% by weight of β.
The manufacturing method according to claim 1, which is silicon carbide. 3. Carbon contained in the carbon/silicon carbide composite obtained in step (c) above is 0.3 to 1.3 g/cm^3 relative to the pore volume of the primary sintered body obtained in step (b).
2. The manufacturing method according to claim 1, wherein: 4. The silicon carbide powder, carbonaceous material, and molten silicon each have an alkali metal content of 5 ppm or less, an alkaline earth metal content of 20 PPm or less, and a copper content of 5 P.
Pm or less, iron content is 20 ppm or less, aluminum content is 100 ppm or less, and the total content of the alkali metal, alkaline earth metal, copper, iron, and aluminum is 200 ppm or less. The manufacturing method according to item 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1445243A1 (en) * 2001-10-16 2004-08-11 Bridgestone Corporation Process for producing silicon carbide sinter and silicon carbide sinter obtained by the process
US7611764B2 (en) 2003-06-23 2009-11-03 Ibiden Co., Ltd. Honeycomb structure

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US7335330B2 (en) 2001-10-16 2008-02-26 Bridgestone Corporation Method of producing sintered carbide
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