JPS6256372A - 炭化ケイ素焼結体の製造方法 - Google Patents
炭化ケイ素焼結体の製造方法Info
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- JPS6256372A JPS6256372A JP60195753A JP19575385A JPS6256372A JP S6256372 A JPS6256372 A JP S6256372A JP 60195753 A JP60195753 A JP 60195753A JP 19575385 A JP19575385 A JP 19575385A JP S6256372 A JPS6256372 A JP S6256372A
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- Japan
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- sintered body
- silicon carbide
- sic
- sintering
- carbide sintered
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「発明の技術分野〕
本発明は高密度ＳｉＣ焼結体の製造方法、史に詳度８ｉ
Ｃ焼結体の製造方法に関するものである。
Ｃ焼結体の製造方法に関するものである。
８ｉＣ焼結体は例えばガスタービン部品、高温用熱交換
器のような高温構造材料として極めて優れた化学的及び
物理的な性質を具備している。これらの特性として高い
熱伝導率、低い熱膨張係数。
器のような高温構造材料として極めて優れた化学的及び
物理的な性質を具備している。これらの特性として高い
熱伝導率、低い熱膨張係数。
優ぐれた耐酸化性と耐食性、高い熱衝撃性及び常温と高
温における高強度特性を挙げることができる。
温における高強度特性を挙げることができる。
しかしながら、ＳｉＣ焼結体の出発原料であるＳｉＣ粉
末は元来焼結し難い材料であるため、これまで高密度の
焼結体を得ようとする際には、加圧焼結法（ＨＰ法）が
採用されていた。しかしながら前記加圧焼結法によれば
複雑形状の焼結体を製造することが難かしく、また生産
性も挙がらないと云う欠点があった。
末は元来焼結し難い材料であるため、これまで高密度の
焼結体を得ようとする際には、加圧焼結法（ＨＰ法）が
採用されていた。しかしながら前記加圧焼結法によれば
複雑形状の焼結体を製造することが難かしく、また生産
性も挙がらないと云う欠点があった。
前記加圧焼結法の有する欠点を除去、改善するため、従
来種々の提案がなされており、なかでも特開昭５０−７
８６０９号「高密度炭化珪素セラミックスの製造方法」
次に特開昭５２−６７１６号「炭化ケイ素焼結体」にＳ
ｉＣ、ホウ素含有添加剤及び炭素質添加剤からなるサブ
ミクロン粒度の粉末を形成し、不活性雰囲気中の約１９
５０〜２３００Ｃで無加圧焼結する方法が開示されてい
る。
来種々の提案がなされており、なかでも特開昭５０−７
８６０９号「高密度炭化珪素セラミックスの製造方法」
次に特開昭５２−６７１６号「炭化ケイ素焼結体」にＳ
ｉＣ、ホウ素含有添加剤及び炭素質添加剤からなるサブ
ミクロン粒度の粉末を形成し、不活性雰囲気中の約１９
５０〜２３００Ｃで無加圧焼結する方法が開示されてい
る。
しかし、この方法に依っても高密度ＳｉＣ焼結体を得る
のは容易なことではない。特に、１３５０〜１５５０℃
でＳｉＣ粉末表面の酸化皮膜が分解揮散し、１９００℃
以上の焼結温度では焼結助剤を含むＳｉＣ質が部分的に
分解を始める等々の反応が重畳又は継続して発生するが
、不要不純物等は焼結の進行ムラの発生原因となるので
全て揮散させてしまうのが望ましく、一方高温における
ＳｉＣ質の過剰な分解はち密化を阻害し、又高温におけ
るＢ未焼結助剤の揮散はホウ素含有添加剤の必ｌＩ量を
増大させる。
のは容易なことではない。特に、１３５０〜１５５０℃
でＳｉＣ粉末表面の酸化皮膜が分解揮散し、１９００℃
以上の焼結温度では焼結助剤を含むＳｉＣ質が部分的に
分解を始める等々の反応が重畳又は継続して発生するが
、不要不純物等は焼結の進行ムラの発生原因となるので
全て揮散させてしまうのが望ましく、一方高温における
ＳｉＣ質の過剰な分解はち密化を阻害し、又高温におけ
るＢ未焼結助剤の揮散はホウ素含有添加剤の必ｌＩ量を
増大させる。
これらの問題は小さな試料成形体を造る場合もそうであ
るが複雑形状品、大寸法品、肉厚品を均質な高密度品と
して再現性良く製造しようとする時、特に大きな問題と
なる。
るが複雑形状品、大寸法品、肉厚品を均質な高密度品と
して再現性良く製造しようとする時、特に大きな問題と
なる。
〔発明の目的〕
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、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
ることを目的とする。
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
ることを目的とする。
本発明は焼結雰囲気をＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｈ等の非酸化
性ガスとＢとの共存雰囲気とするものである。
性ガスとＢとの共存雰囲気とするものである。
また真空中で焼結温度近傍まで昇温させることにより微
細なＳｉＣ粉末に不可避な表面酸化膜の完助剤の分解昇
華を抑制するち密ＳｉＣの常圧焼結法である。
細なＳｉＣ粉末に不可避な表面酸化膜の完助剤の分解昇
華を抑制するち密ＳｉＣの常圧焼結法である。
以下本発明の詳細な説明する。
本発明によれば出発原料であるＳｉＣ粉末は平均粒径が
１μｎ１以下、又は比表面積が５ｒｒ？／ｇ以上である
ことが望ましい。その限定理由はそれよりも粒度が大き
いと焼結体密度が約３．０ｇ／ＣＣ以上でかつ均一な結
晶粒径とすることが困難なためである。
１μｎ１以下、又は比表面積が５ｒｒ？／ｇ以上である
ことが望ましい。その限定理由はそれよりも粒度が大き
いと焼結体密度が約３．０ｇ／ＣＣ以上でかつ均一な結
晶粒径とすることが困難なためである。
前記ＳｉＣの結晶系はα型及びβ型の二種に分類される
が、その何れか及びそれらの混合物も使用できる。前記
の如き８ｉＣ粉末は各種の方法で製造できるが、得られ
たままの８ｉＣ粉末には焼結性を阻害し、かつ焼結体内
の欠陥となる遊離８４．遊離その後の大気中酸素にょる
ＳｉＣ粉末表面の酸化は、特に微粉に於ては逃げられな
い。この表面酸化膜は通常１３５０〜１５５０℃に於て
分解蒸発する。従って焼結進行速度の局所的バラツキの
原因となる表面酸化膜等の不要不純物をできる限り完全
に揮散させるために焼結温度近傍まで真空下で昇温させ
ることが望ましく、少なくとも１５５０℃まで真空で昇
温させることが望ましい。
が、その何れか及びそれらの混合物も使用できる。前記
の如き８ｉＣ粉末は各種の方法で製造できるが、得られ
たままの８ｉＣ粉末には焼結性を阻害し、かつ焼結体内
の欠陥となる遊離８４．遊離その後の大気中酸素にょる
ＳｉＣ粉末表面の酸化は、特に微粉に於ては逃げられな
い。この表面酸化膜は通常１３５０〜１５５０℃に於て
分解蒸発する。従って焼結進行速度の局所的バラツキの
原因となる表面酸化膜等の不要不純物をできる限り完全
に揮散させるために焼結温度近傍まで真空下で昇温させ
ることが望ましく、少なくとも１５５０℃まで真空で昇
温させることが望ましい。
ＳｉＣは大気圧下では溶融せず、１９００’Ｃ近くから
昇華を始め、更に高温になると炭素とＳｉリッチな蒸気
に分解する。ＳｉＣのち密焼結像を得るに必要な焼結温
度は一般に１８００−２１００ｔｌ：であり、この高温
域でＳｉＣは昇華分解をはじめ、Ｓｉ、８ｉ、Ｃなどの
気体を発生し、成形体中に過剰炭素を残留させる。本発
明者らはＡｒ、Ｈｅ、Ｈ，Ｎｅ等の不活性ガス雰囲気が
上記ＳｉＣ粉末の昇華分解を多少なりとも抑制する効果
を有することを確認し、焼結はこれら不活性ガス雰囲気
下で行なうこととした。
昇華を始め、更に高温になると炭素とＳｉリッチな蒸気
に分解する。ＳｉＣのち密焼結像を得るに必要な焼結温
度は一般に１８００−２１００ｔｌ：であり、この高温
域でＳｉＣは昇華分解をはじめ、Ｓｉ、８ｉ、Ｃなどの
気体を発生し、成形体中に過剰炭素を残留させる。本発
明者らはＡｒ、Ｈｅ、Ｈ，Ｎｅ等の不活性ガス雰囲気が
上記ＳｉＣ粉末の昇華分解を多少なりとも抑制する効果
を有することを確認し、焼結はこれら不活性ガス雰囲気
下で行なうこととした。
しかし、この不活性ガスはＳｉＣの昇華分解を抑制する
一方で、焼結体中の気孔にたまり閉気孔の消滅を阻害す
るため、その導入時期には注意を払うことが必要である
。昇温か終了し高温保持に入る時点で不活性ガス導入口
を開放することが望まし状添加（ＨＢＯ，等）、有機化
合物添加（カルボラン等）、粉末添加（Ｂ、０３．ＢＮ
、Ｂ、Ｃ，Ｂ）に大別されるが、１目灯添：加、、−侑
−機イヒー合物・添−加−及−び−粉末添加のＢ、０３
では沸点が高々１８６０℃であり焼結温度に達する以前
に一部が揮散してしまい所望の効果を得難い欠点を有す
る。また、ＢＮは高温まで安始める。残るＢ、Ｃ粉末、
Ｂ粉末は比較的高温まで安定であるが、１８００〜１９
００℃より一部の分解昇華が始まり、焼結助剤として好
ましい微粉末になる程その分解昇華は顕著となり、添加
量の５０−近くが揮散してしまう。一方粗粒のＢ、Ｃ、
Ｂを添加すれば揮散量は少なくなるが焼結助剤としての
効果も小さくなり、焼結体中にＢ、０粒が不純物蒸気の
供給方法は各種あるが、１つの方法は高温焼成炉中にこ
れら気体を導入することにより達せ生ずるような粉末、
成形体又は焼結体をＳｉＣ成形体の周囲に配して置くこ
とも有効な方法である。
一方で、焼結体中の気孔にたまり閉気孔の消滅を阻害す
るため、その導入時期には注意を払うことが必要である
。昇温か終了し高温保持に入る時点で不活性ガス導入口
を開放することが望まし状添加（ＨＢＯ，等）、有機化
合物添加（カルボラン等）、粉末添加（Ｂ、０３．ＢＮ
、Ｂ、Ｃ，Ｂ）に大別されるが、１目灯添：加、、−侑
−機イヒー合物・添−加−及−び−粉末添加のＢ、０３
では沸点が高々１８６０℃であり焼結温度に達する以前
に一部が揮散してしまい所望の効果を得難い欠点を有す
る。また、ＢＮは高温まで安始める。残るＢ、Ｃ粉末、
Ｂ粉末は比較的高温まで安定であるが、１８００〜１９
００℃より一部の分解昇華が始まり、焼結助剤として好
ましい微粉末になる程その分解昇華は顕著となり、添加
量の５０−近くが揮散してしまう。一方粗粒のＢ、Ｃ、
Ｂを添加すれば揮散量は少なくなるが焼結助剤としての
効果も小さくなり、焼結体中にＢ、０粒が不純物蒸気の
供給方法は各種あるが、１つの方法は高温焼成炉中にこ
れら気体を導入することにより達せ生ずるような粉末、
成形体又は焼結体をＳｉＣ成形体の周囲に配して置くこ
とも有効な方法である。
この方法の極に該粉末中に成形体を埋設する方法もある
が、これはＢ元素の揮散を良く抑制し、好ましい方法で
ある。
が、これはＢ元素の揮散を良く抑制し、好ましい方法で
ある。
（実施例１）
出発原料とし、て比表面積１５イ／ｇ 、全酸素含有量
１、Ｑ ｗｌｏ その他不純物は全て０．１ ｗ１０
未満であるＳｉＣ粉末を選抜し、非晶質Ｂ（０，３Ｘｖ
ｌｏ ）とＣ源となるノボラック樹脂（３，５Ｗ／１０
）を加えアセトンを分散媒にして湿式混合後、乾燥造粒
した。
１、Ｑ ｗｌｏ その他不純物は全て０．１ ｗ１０
未満であるＳｉＣ粉末を選抜し、非晶質Ｂ（０，３Ｘｖ
ｌｏ ）とＣ源となるノボラック樹脂（３，５Ｗ／１０
）を加えアセトンを分散媒にして湿式混合後、乾燥造粒
した。
４３．５Ｘ３１５ｍｍ＋”の全型を使い造粒粉より２０
ｇ／ｐの試料を多数成形（１１０！１／ａＩ４）ｔ、た
。これらを非酸化性Ｗ、囲気中で脱脂した。黒鉛製の二
重匣鉢中に成形体とＢ、Ｃ粉末を図の如く収納した。二
重匣鉢の内側は二体式で、外側は三体式であり、夫々密
閉できる様面仕上げしである。
ｇ／ｐの試料を多数成形（１１０！１／ａＩ４）ｔ、た
。これらを非酸化性Ｗ、囲気中で脱脂した。黒鉛製の二
重匣鉢中に成形体とＢ、Ｃ粉末を図の如く収納した。二
重匣鉢の内側は二体式で、外側は三体式であり、夫々密
閉できる様面仕上げしである。
（実施例２）
室温より約１３５０℃までは手動で２０分かけて昇温し
、以後ＳＯＯ℃／１１で２０５０℃まで真空脱気しなが
ら昇温した。２０５０℃でＡｒガスを高温炉内に導入し
、１時間保持後炉冷した。Ｂ、Ｃ粉末を同居させなかっ
た参考例とともに結果を示す。
、以後ＳＯＯ℃／１１で２０５０℃まで真空脱気しなが
ら昇温した。２０５０℃でＡｒガスを高温炉内に導入し
、１時間保持後炉冷した。Ｂ、Ｃ粉末を同居させなかっ
た参考例とともに結果を示す。
実施例１ ３．１５ｇ／ｃｃ
実施例２ １１５ｇ／ｃｃ
参考例Ｉ １９０ｇ／ｃｃ゛
〔発明の効果〕
以上説明したように従来方法による場合に比べ、本発明
の方法が高密度ＳｉＣ焼結体が得られることがわかる。
の方法が高密度ＳｉＣ焼結体が得られることがわかる。
第１図（ａ）は焼成容器の横断面図、第１図（ｂ）は焼
成容器の縦断面図、第２図（ａｌは焼成容器の横断面図
、第２図０））は焼成容器の縦断面図。 １・・・試料成形体 ２・・・Ｂ、Ｃ粉末（＋１００） ３・・・カーボン繊維 ４・・・カーボンＭＢ４Ｃ粉末容器 ５・・・黒鉛内側匣鉢 ６・・・黒鉛外側匣鉢 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 竹 花 赫久男 第１図 第２図
成容器の縦断面図、第２図（ａｌは焼成容器の横断面図
、第２図０））は焼成容器の縦断面図。 １・・・試料成形体 ２・・・Ｂ、Ｃ粉末（＋１００） ３・・・カーボン繊維 ４・・・カーボンＭＢ４Ｃ粉末容器 ５・・・黒鉛内側匣鉢 ６・・・黒鉛外側匣鉢 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 竹 花 赫久男 第１図 第２図
Claims (3)
- （１）非酸化性ガスと硼素を含む蒸気との混合雰囲気下
で１８００〜２１００℃の温度で焼結することを特徴と
する炭化ケイ素焼結体の製造方法。 - （２）硼素を含む蒸気はＢ又はＢ＿４Ｃであることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の炭化ケイ素焼結体
の製造方法。 - （３）焼結時の昇温過程で少なくとも１５５０℃までは
真空雰囲気とすることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の炭化ケイ素焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60195753A JPS6256372A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | 炭化ケイ素焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60195753A JPS6256372A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | 炭化ケイ素焼結体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6256372A true JPS6256372A (ja) | 1987-03-12 |
Family
ID=16346388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60195753A Pending JPS6256372A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | 炭化ケイ素焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6256372A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01252580A (ja) * | 1988-04-01 | 1989-10-09 | Toshiba Corp | ＳｉＣ部品の製造方法およびＳｉＣ部品焼結用容器 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5364214A (en) * | 1976-11-22 | 1978-06-08 | Carborundum Co | Method of making high density silicon carbide products |
| JPS55126578A (en) * | 1979-03-19 | 1980-09-30 | Carborundum Co | Manufacture of high density silicon carbide product |
| JPS59184769A (ja) * | 1983-04-04 | 1984-10-20 | 日立化成工業株式会社 | 高密度炭化ケイ素焼結体の製造方法 |
-
1985
- 1985-09-06 JP JP60195753A patent/JPS6256372A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5364214A (en) * | 1976-11-22 | 1978-06-08 | Carborundum Co | Method of making high density silicon carbide products |
| JPS55126578A (en) * | 1979-03-19 | 1980-09-30 | Carborundum Co | Manufacture of high density silicon carbide product |
| JPS59184769A (ja) * | 1983-04-04 | 1984-10-20 | 日立化成工業株式会社 | 高密度炭化ケイ素焼結体の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01252580A (ja) * | 1988-04-01 | 1989-10-09 | Toshiba Corp | ＳｉＣ部品の製造方法およびＳｉＣ部品焼結用容器 |
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