JPS6272600A - Production of silicon carbide whisker - Google Patents
Production of silicon carbide whiskerInfo
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- JPS6272600A JPS6272600A JP21563885A JP21563885A JPS6272600A JP S6272600 A JPS6272600 A JP S6272600A JP 21563885 A JP21563885 A JP 21563885A JP 21563885 A JP21563885 A JP 21563885A JP S6272600 A JPS6272600 A JP S6272600A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は・高純度の炭化珪素ウィスカーを高収率で製
造する方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) This invention relates to a method for producing high-purity silicon carbide whiskers in high yield.
(従来の技術)
炭化珪素ウィスカーは、微細なひげ状線状材であって引
張り強度2曲げ強度等の特性が著しく優れており、最近
特に注目を集めている。この種ウィスカーを金属、プラ
スチック、またはセラミックの母材に対し強化材として
使用することは、種々試みられており、上記ウィスカー
の作用により、得られる複合材の弾性率、引張り強度、
耐熱性および耐摩耗性が大幅に向上する。このようなウ
ィスカーの強化材としての効果を一層高めるため、この
分野においては、可能な限り結晶構造の欠陥がなく、細
い繊維径に対し繊維長方向の長さが長く、形状において
屈曲・枝分れがなく、所謂アスペクト比の大なる針状結
晶をもつ炭化珪素ウィスカーの提供が求められており、
かつ製造コストの安いことも望まれている。このような
要望に対し、従来より数多くの製法が提案されてきてい
る。(Prior Art) Silicon carbide whiskers are fine whisker-like linear materials that have extremely excellent properties such as tensile strength 2 and bending strength, and have recently attracted particular attention. Various attempts have been made to use this type of whisker as a reinforcing material for metal, plastic, or ceramic base materials.
Heat resistance and wear resistance are significantly improved. In order to further enhance the effectiveness of such whiskers as a reinforcing material, in this field, we are trying to eliminate defects in the crystal structure as much as possible, have a long length in the fiber longitudinal direction compared to a thin fiber diameter, and have a shape with bends and branches. There is a need to provide silicon carbide whiskers that have needle-like crystals with a large aspect ratio and are free from oscillations.
It is also desired that the manufacturing cost be low. In response to such demands, many manufacturing methods have been proposed.
例えば、(1)特公昭50−18479号公報記載の方
法、(2)特開昭58−20799号公報記載の方法、
(3)特開昭58−45196号公報記載の方法があげ
られる。For example, (1) the method described in Japanese Patent Publication No. 50-18479, (2) the method described in Japanese Patent Publication No. 58-20799,
(3) The method described in JP-A-58-45196 is mentioned.
上記(11の方法は、金属珪素粉末と二酸化珪素粉末を
混合した混合粉末に対し、所定の触媒を添加した黒鉛粉
末を、覆いかぶせるか、または上記混合粉末と混合し、
H2ガスを代表とする還元性ガス雰囲気中において12
00℃以上の温度で加熱することにより、上記黒鉛粉末
間に炭素珪素ウィスカーを成長させるという方法である
。The above method (11) involves covering a mixed powder of metal silicon powder and silicon dioxide powder with graphite powder to which a predetermined catalyst has been added, or mixing it with the above mixed powder,
12 in a reducing gas atmosphere typically represented by H2 gas.
This method involves growing carbon-silicon whiskers between the graphite powders by heating at a temperature of 00° C. or higher.
上記(2)の方法は、二酸化珪素を主成分とする微粉末
珪素原料と微粉末炭素原料とを、有機バインダーと共に
粒状に成形し、かつ全体を、ウィスカーの成長に充分な
空隙を有するよう形づくり、これを炉に装填し、例えば
静のような非酸化性ガスを上記空隙に流通せしめつつ1
320〜1450℃に加熱し、上記空隙にウィスカーを
成長させるという方法である。In the method (2) above, a finely powdered silicon raw material containing silicon dioxide as a main component and a finely powdered carbon raw material are molded into granules together with an organic binder, and the whole is shaped to have sufficient voids for whisker growth. , this is loaded into a furnace, and while a non-oxidizing gas such as static gas is passed through the gap, 1
This method involves heating at 320 to 1450°C to grow whiskers in the voids.
上記(3)の方法は、籾殻灰を珪素源とし、これに例え
ばコロイダルシリカのような粒径7〜40μmの超微粉
末二酸化珪素を加え、さらに・粒径110〜400μm
のカーボンブラックを混合して混合物原料をつくり、こ
の原料を反応容器に充填し、例えばArのような非酸化
性雰囲気下において1300〜1700℃に加熱し、上
記超微粉末二酸化珪素の作用により、粒状SiC夾雑物
の生成を抑制するという方法である。The method (3) above uses rice husk ash as a silicon source, adds ultrafine powder silicon dioxide such as colloidal silica with a particle size of 7 to 40 μm, and further
A mixture raw material is prepared by mixing carbon black of This method suppresses the generation of granular SiC contaminants.
しかしながら、上記従来法は、いずれも、好ましい複合
材料をつくるに必要な、屈曲・枝分れのないアスペクト
比の大な針状結晶を備えた炭化珪素ウィスカーを製造す
ることが困難であり、得られた炭化珪素ウィスカーは二
酸化珪素を含有しており、ある種の複合材料用強化材と
しての使用に当っては積極的にフッ化水素酸(フッ酸)
等で処理する情製工程が必要となるという問題がある。However, with all of the above conventional methods, it is difficult to produce silicon carbide whiskers with needle-like crystals with a large aspect ratio without bending or branching, which is necessary to make a desirable composite material. The silicon carbide whiskers produced contain silicon dioxide, and when used as reinforcing materials for certain types of composite materials, they are actively treated with hydrofluoric acid (hydrofluoric acid).
There is a problem in that an information processing process such as processing is required.
そのうえ、上記何れの方法においても、生成した炭化珪
素ウィスカーを使用原料から分離取出すことが容易でな
く、これが実用上大きな問題となっている。Furthermore, in any of the above methods, it is not easy to separate and extract the generated silicon carbide whiskers from the raw materials used, which poses a major practical problem.
この発明は、このような事情に鑑みなされたものであっ
て、屈曲・枝分れなく、アスペクト比大な針状結晶で、
粒状、粉状の夾雑物および副生の二酸化珪素含有量の少
い純度の高い炭化珪素ウィスカーを高収率で製造するこ
とができ、かつ生成ウィスカーを極めて容易に生成系か
ら分離取出しすることができる製造方法の提供を目的と
する。This invention was made in view of these circumstances, and is a needle-like crystal with a large aspect ratio without bending or branching.
It is possible to produce highly pure silicon carbide whiskers with a low content of granular and powdery impurities and by-product silicon dioxide at a high yield, and the produced whiskers can be separated and taken out from the production system very easily. The purpose is to provide a manufacturing method that can be used.
上記の目的を達成するため、この発明の炭化珪素ウィス
カーの製法は、二酸化珪素粉末と金属珪素粉末を所定割
合で混合し成形した成形体と、粉末状炭素原料を準備し
、上記粉末状炭素原料を併存させた状態で、上記成形体
を、水素ガス雰囲気中においてウィスカー生成反応温度
に加熱するという構成をとる。In order to achieve the above object, the method for producing silicon carbide whiskers of the present invention involves preparing a molded body obtained by mixing silicon dioxide powder and metal silicon powder in a predetermined ratio and molding the powdered carbon raw material, and preparing the powdered carbon raw material. The above-mentioned molded body is heated to a whisker generation reaction temperature in a hydrogen gas atmosphere in a state in which the above-mentioned molded body is coexisted with.
すなわち、本発明者らは、上記のような問題点を解決す
るために一連の研究を重ねた。その結果、金属珪素粉末
と二酸化珪素粉末を所定の比率で混合し、それに有機バ
インダーを添加して所定形状に成形し、得られた成形体
を、その周囲に粉末状変素原料を存在させた状態で、黒
鉛製、セラミック製容器に挿填し、水素ガスを流通させ
ながら加熱すると、上記金属珪素と二酸化珪素とが還元
性雰囲気下における高温加熱により一酸化珪素を気体状
で発生し、それが周囲の炭素原料と、気相反応すること
によって、屈曲・枝分れなく、アスペクト比大で針状結
晶からなる純度の高い炭化珪素ウィスカーが畜収率、高
生産性で得られることを見いだし、この発明を完成した
のである。That is, the present inventors have conducted a series of studies in order to solve the above problems. As a result, metal silicon powder and silicon dioxide powder were mixed at a predetermined ratio, an organic binder was added thereto, and the mixture was molded into a predetermined shape. When this state is inserted into a graphite or ceramic container and heated while flowing hydrogen gas, the metal silicon and silicon dioxide generate silicon monoxide in gaseous form by heating at high temperature in a reducing atmosphere. It was discovered that by reacting in the gas phase with the surrounding carbon raw material, highly pure silicon carbide whiskers consisting of needle-like crystals with a large aspect ratio and no bending or branching can be obtained with high stock yield and productivity. , completed this invention.
つぎに、この発明の詳細な説明する。Next, this invention will be explained in detail.
一般に、ウィスカー合成において、結晶面に乱れがなく
、アスペクト比大で純度の高い針状結晶を得るためには
、■供給する原料ガス濃度を可及的に下げ、■結晶成長
させるに充分な空間を与え、■必要最小限度の温度に保
つ事が重要である。In general, in whisker synthesis, in order to obtain highly pure acicular crystals with undisturbed crystal planes and a large aspect ratio, it is necessary to 1) lower the concentration of the supplied raw material gas as much as possible, and 2) provide sufficient space for crystal growth. ■It is important to maintain the temperature at the minimum necessary level.
換言すれば、合成条件をできる限り緩慢にする条件が良
好なウィスカーを得るために重要といえる。In other words, it is important to make the synthesis conditions as gentle as possible in order to obtain good whiskers.
しかし、これは生産性を高める方向とは全く相反するも
のである。However, this is completely contrary to the direction of increasing productivity.
この発明は、このような二律背反的な関係にある品質の
向上と生産性の向上を共に満足させるようにした点に特
徴を有するのであり、前記従来法によっては、到底達成
することができないものである。The present invention is characterized in that it satisfies both quality improvement and productivity improvement, which are in an antinomic relationship, and cannot be achieved by the conventional methods described above. be.
すなわち、従来法のように、珪素原料、炭素原料を粉末
同士混合し、両者を接触させた状態で反応させる場合に
は、上記のように品質と生産性の双方を満足させること
はできない。より詳しく説明すると、前記従来の(1)
の方法のように、金属珪素粉末と二酸化珪素粉末を混合
した粉末混合原料を用いる場合には、粉末同士が接触す
るため、原料相互の反応に関与する表面積が大きくなり
接触表面で急激に反応が起こる。その結果、炭化珪素ウ
ィスカー生成の出発原料となる一酸化珪素ガスの発生量
が一時的に顕著となってガス濃度が高くなる。このよう
なガス濃度の上昇は、すでに述べたように、良好な結晶
生成の条件とは逆の条件であり、したがって、生成する
ウィスカーには、屈曲・枝分れが多発し、アスペクト比
も小さなものとなる。また、上記のようなガス濃度の高
い条件においては、粉状炭化珪素の副生がみられ、これ
が得られるウィスカー中に夾雑物として入り込むためウ
ィスカーの純度が低くなり、そのうえ、反応後生成ウィ
スカーを取出す際に、原料として使用した粉末物の随伴
が起って精製の手間を要するようになり、これらが生産
性の阻害要因となる。That is, when a silicon raw material and a carbon raw material are mixed as powders and reacted while they are in contact with each other as in the conventional method, it is not possible to satisfy both quality and productivity as described above. To explain in more detail, the conventional (1)
When using a mixed powder raw material that is a mixture of metallic silicon powder and silicon dioxide powder, as in the method of happen. As a result, the amount of silicon monoxide gas generated, which is a starting material for producing silicon carbide whiskers, becomes temporarily significant and the gas concentration increases. As mentioned above, such an increase in gas concentration is the opposite of the conditions for good crystal formation, and therefore the whiskers that are formed have many bends and branches and a small aspect ratio. Become something. In addition, under the above-mentioned conditions of high gas concentration, powdered silicon carbide is produced as a by-product, which enters the resulting whiskers as impurities, reducing the purity of the whiskers. When taking out the powder, the powder used as the raw material is entrained, which requires time and effort for purification, and this becomes an impediment to productivity.
前記従来の(2)の方法では、有機バインダーを使用し
て二酸化珪素と炭素の粉末状混合物を所定の形状に成形
したものを使用するが、二酸化珪素と炭素が成形されて
いて密着した状態になっており、これは先に述べた良好
な結晶生成の条件の一つである結晶成長空間がないこと
を意味する。したがって、得られるウィスカーには、屈
曲・枝分れが多発し、また粉状物も発生するようになり
、前記(1)の方法と同様の結果となる。In the conventional method (2), a powdered mixture of silicon dioxide and carbon is molded into a predetermined shape using an organic binder. This means that there is no crystal growth space, which is one of the conditions for good crystal formation mentioned above. Therefore, the whiskers obtained are frequently bent and branched, and powdery substances are also generated, resulting in the same results as in the method (1) above.
従来の(3)の方法も粉末原料を用いる点においては上
記(1)、 (21の方法と大差なく、その結果も上記
(11,(2+の方法と殆ど同じであるが、粉状物の発
生量の低減にのみやや効果がみられる。The conventional method (3) is not much different from the methods (1) and (21) above in that it uses powdered raw materials, and the results are almost the same as the methods (11 and (2+) above. A slight effect is seen only in reducing the amount generated.
これに対し、この発明は、先に述べたように、金属珪素
粉末と二酸化珪素粉末をそのまま用いるのではなく、両
者を所定割合で混合し成形した成形体を用い、これを粉
末炭素とともに水素ガス雰囲気中においてウィスカー生
成温度に加熱するものである。この場合には、金属珪素
と二酸化珪素との成形体内における固相反応によって一
酸化珪素ガスが発生し、それが、粉末炭素および粉末炭
素の水素化反応により生成した低級炭化水素(これには
−酸化炭素も含む)の片方または双方と反応(気相/固
相反応もしくは気相/気相反応またはそれらの両反応)
し炭化珪素をウィスカー状で生成する。この場合、珪素
系原料が成形体になっており、炭素原料はその周囲に存
在するため、両者間に充分な結晶成長空間が存在する。On the other hand, as mentioned above, the present invention does not use metal silicon powder and silicon dioxide powder as they are, but uses a molded product obtained by mixing both in a predetermined ratio, and this is mixed with powdered carbon and hydrogen gas. It is heated in an atmosphere to a whisker generation temperature. In this case, silicon monoxide gas is generated by a solid-phase reaction between metal silicon and silicon dioxide in the molded body, and it is mixed with powdered carbon and lower hydrocarbons (which include - (including carbon oxide) (gas phase/solid phase reaction or gas phase/vapor phase reaction or both reactions)
and generates silicon carbide in the form of whiskers. In this case, since the silicon-based raw material is in the form of a molded body and the carbon raw material is present around it, there is sufficient space for crystal growth between the two.
したがって、ウィスカーは、上記成形体の内部および側
面に密着しては生成せず、成形体を離れすべて粉末炭素
の場において生成するのであり、結晶成長するに充分な
空間の中で生成する。それ故、得られるウィスカーは、
形状、アスペクト比において優れ、品質の良好なものと
なる。また上記反応は、前記従来法のように粉末相互の
接触表面で生起するものではなく、原理的に気相反応で
進行するものであり、従来法のような接触表・面におけ
る急激な反応が生じず、原料ガス濃度があまり高くなら
ないため、粉末状炭化珪素の生成がない。そのうえ、ウ
ィスカーの生成が出発物質である成形体と離れた場で進
行するため、夾雑物の随伴がなく、これらの結果、精製
工程が殆ど不要となり、生産性の向上を実現することが
できるようになる。Therefore, whiskers are not formed in close contact with the inside and side surfaces of the molded body, but are formed entirely outside the molded body in the field of powdered carbon, and are generated in a space sufficient for crystal growth. Therefore, the resulting whiskers are
It has an excellent shape and aspect ratio, and is of good quality. In addition, the above reaction does not occur on the contact surfaces between the powders as in the conventional method, but in principle proceeds as a gas phase reaction, and unlike in the conventional method, the rapid reaction at the contact surfaces does not occur. No powdery silicon carbide is produced because the raw material gas concentration does not become too high. Furthermore, since the generation of whiskers occurs in a field separate from the starting material, the compact, there are no contaminants, and as a result, there is almost no need for a purification process, making it possible to improve productivity. become.
この発明は、珪素系成形体用原料として、上記金属珪素
粉体(好ましい粒度は100メツシユ以下)を必須成分
の一つとして使用し、他の必須成分として二酸化珪素粉
末を使用し所定割合で混合したのち成形体とする。This invention uses the above metal silicon powder (preferably particle size is 100 mesh or less) as one of the essential ingredients as a raw material for a silicon-based molded body, and uses silicon dioxide powder as another essential ingredient and mixes them in a predetermined ratio. After that, it is made into a molded body.
上記二酸化珪素粉末の代表例としては、二酸化珪素を主
成分とする石英粉、珪石粉、粉状シリカゲル、各種の非
晶質シリカ、沈降性シリカ、粘土等があげられ、単独で
もしくは併せて使用される。また、炭素原料としては、
粉末状炭素が使用される。カーボンブラックおよび粉末
状活性炭がその代表例であるが、微粉で嵩高い程反応性
が高いので、カーボンブラックを用いることが好適であ
る。これら炭素原料は、数種を併用してもよい。Typical examples of the above-mentioned silicon dioxide powder include quartz powder, silica powder, powdered silica gel, various amorphous silicas, precipitated silicas, clays, etc. whose main component is silicon dioxide, and these can be used alone or in combination. be done. In addition, as a carbon raw material,
Powdered carbon is used. Carbon black and powdered activated carbon are typical examples, but it is preferable to use carbon black because the finer and bulkier the powder, the higher the reactivity. Several types of these carbon raw materials may be used in combination.
特に、上記両原料のうち、二酸化珪素粉末については、
二酸化珪素を50重量%(以下「%」と略す)以上含有
するものを選ぶことが好適である。このように、この発
明で用いる二酸化珪素粉末には、純度が極めて優れたも
のだけでなく、不純分をかなり多く含むものも含まれ、
これは二酸化珪素粉末だけでなく、金属珪素粉末につい
てもいいうるのである。In particular, of the above two raw materials, for silicon dioxide powder,
It is preferable to choose one containing 50% by weight (hereinafter abbreviated as "%") or more of silicon dioxide. As described above, the silicon dioxide powder used in this invention includes not only those with extremely high purity, but also those containing a considerable amount of impurities.
This applies not only to silicon dioxide powder but also to metallic silicon powder.
上記両粉末の使用比率は、それら粉末中のSiO□、
Siを基準にし、5iOz/Siモル比が0.5 /
1〜10/1になるように混合使用することが好ましい
。最も好適なのは、2/1〜8/1である。この比率が
0.5 / 1未満となってSiO□成分が小量になる
と、反応の際における温度条件下において原料の成形体
が軟化して初期形状が崩され成形体の形態保持の面から
支障が起きやすくなり、また、反応速度の速いSi成分
の量が相対的に多(なることから−酸化珪素の発生量が
一時的に多くなって原料ガス濃度が高くなり、生成ウィ
スカーの形状が乱れ、屈曲・枝分れが多発する傾向がみ
られる。逆に、上記比率が10/1を超えてSiO□成
分量が多くなると、反応速度の遅いSiO□成分量が相
対的に多くなることから、−酸化珪素の発生量が微少と
なり、同一反応条件下でのウィスカーの生成量すなわち
生産性が低下する傾向がみられる。The usage ratio of the above two powders is SiO□ in those powders,
Based on Si, the molar ratio of 5iOz/Si is 0.5/
It is preferable to mix them in a ratio of 1 to 10/1. The most preferred range is 2/1 to 8/1. If this ratio is less than 0.5/1 and the amount of SiO□ component is small, the molded material of the raw material will soften under the temperature conditions during the reaction and lose its initial shape, making it difficult to maintain the shape of the molded product. In addition, because the amount of Si component with a fast reaction rate is relatively large, the amount of silicon oxide generated temporarily increases, the concentration of the raw material gas increases, and the shape of the generated whiskers changes. There is a tendency for disorder, bending, and branching to occur frequently.On the contrary, when the above ratio exceeds 10/1 and the amount of SiO□ component increases, the amount of SiO□ component, which has a slow reaction rate, becomes relatively large. Therefore, the amount of -silicon oxide generated becomes minute, and the amount of whiskers produced under the same reaction conditions, that is, the productivity tends to decrease.
したがって、上記両原料は、SiO□/Siモル比が、
0.5/1〜10/lの範囲になるよう混合使用するこ
とが望ましいのである。Therefore, both of the above raw materials have a SiO□/Si molar ratio of
It is desirable to use the mixture in a range of 0.5/1 to 10/l.
この発明は、上記両原料を粉末状で混合し所定の形状に
成形する。この成形に際して、両原料をそのまま成形し
ても差し支えないが、有機バインダーを加えて成形する
ことが好結果をもたらす。In this invention, both of the above raw materials are mixed in powder form and molded into a predetermined shape. During this molding, both raw materials may be molded as they are, but good results can be obtained by adding an organic binder to the molding.
上記有機バインダーの代表例として、PVA。A typical example of the organic binder is PVA.
CMC,HEC,メチルセルロース、ヒドロキシプロピ
ルセルロース、PEGのような水溶性高分子ないし有機
溶剤可溶性高分子があげられ、単独でもしくは併せて使
用される。Examples include water-soluble polymers and organic solvent-soluble polymers such as CMC, HEC, methyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, and PEG, which may be used alone or in combination.
上記成形についてより詳しく説明すると、例えば、上記
2原料の粉末混合体に全量中固形分濃度として5%以下
になるよう上記の何れかの有機バインダーを、水溶液な
いし有機溶液にして注入し、水、有機溶剤を気化乾燥し
た後、加圧または押出成形法によって所望の形状に成形
することが行われる。仮、棒、管、筒1球、線状等がそ
の代表的形状である。これらの成形体は、粉末炭素とと
もに反応容器に入れられ加熱反応に供される。場合によ
っては、上記2原料を管状9箱形に成形し、これを反応
容器としてその中に粉末炭素を充填し、その反応容器を
直接力汗熱したり、電気炉に入れて加熱しウィスカーを
製造することが行われる。この場合には、成形体自身を
反応容器にでき、取扱い等が簡易になるという利点が得
られる。なお、上記成形体に対する粉末状炭素の使用比
率については、これを重量面から規定することは困難で
ある・それは・一定の反応容器内に任意の形状、すなわ
ち任意重量の成形体を充填することに起因するものであ
り、嵩密度の低い粉末状炭素を使用する場合には、使用
珪素原料をすべて炭化物に転化するに必要な量を使用す
ることが出来ないことがあるからである。To explain the above molding in more detail, for example, one of the above organic binders is injected as an aqueous or organic solution into a powder mixture of the two raw materials so that the solid content concentration in the total volume is 5% or less, and water, After the organic solvent is vaporized and dried, it is molded into a desired shape by pressure or extrusion. Typical shapes are temporary, rod, tube, cylinder, one sphere, and linear. These molded bodies are placed in a reaction vessel together with powdered carbon and subjected to a heating reaction. In some cases, the two raw materials mentioned above are formed into a 9-tubular box shape, and this is used as a reaction vessel. Powdered carbon is filled inside the box, and the reaction vessel is directly heated by perspiration or placed in an electric furnace and heated to produce whiskers. What is done is done. In this case, there is an advantage that the molded body itself can be used as a reaction vessel and handling becomes simple. It should be noted that it is difficult to specify the ratio of powdered carbon to the above-mentioned compact from a weight perspective.This is because - a compact of any shape, i.e., any weight, can be filled into a given reaction vessel. This is due to the fact that when powdered carbon with a low bulk density is used, it may not be possible to use the amount necessary to convert all of the silicon raw material used into carbide.
上記成形体を粉末炭素とともに収容する反応容器として
は、炭化珪素ウィスカーの製造を小規模で行う場合には
ムライト、アルミナ等からなる磁性材料や黒鉛性材料か
らなる短管が用いられ、製造を大規模で行う場合には上
記材料から構成される箱型容器が好適に用いられる。な
お、すでに述べたように成形体自体を容器状とすれば、
この成形体は反応原料と容器とを兼ねることとなるので
、反応操作の簡単化効果が得られるようになる。As a reaction vessel for storing the above molded body together with powdered carbon, a short tube made of a magnetic material such as mullite or alumina or a graphite material is used when manufacturing silicon carbide whiskers on a small scale. When conducting on a large scale, a box-shaped container made of the above material is preferably used. In addition, as already mentioned, if the molded object itself is in the shape of a container,
Since this molded body serves both as a reaction raw material and a container, the effect of simplifying the reaction operation can be obtained.
上記反応容器内における反応温度は、一般に1400℃
以上であり、好適には1500〜1700℃の範囲内で
ある。反応温度が1400℃よりも低いと、炭化珪素ウ
ィスカーの生成が不充分になる傾向がみられ、未反応の
成形体原料の残留が多くなる。これと逆に、余りに高温
にしても、収率の向上や不純物の低減効果が飽和すると
ともに、製造費用の上昇を招く傾向にある。この観点か
ら、反応温度の上限は通常1700℃程度に設定される
。上記反応温度にするための加熱手段は任意であるが電
気加熱が操作性の点で有利である。The reaction temperature in the reaction vessel is generally 1400°C.
The temperature is preferably within the range of 1500 to 1700°C. When the reaction temperature is lower than 1400° C., silicon carbide whiskers tend to be insufficiently produced, and a large amount of unreacted molded body raw material remains. On the other hand, if the temperature is too high, the effects of improving yield and reducing impurities tend to be saturated, and production costs tend to increase. From this point of view, the upper limit of the reaction temperature is usually set at about 1700°C. Although any heating means can be used to reach the above reaction temperature, electric heating is advantageous in terms of operability.
上記反応容器内には、内部を水素雰囲気に設定するため
、水素ガスを含むキャリヤガスが導入されるのであり、
その導入量は、反応容器のガス流通単位断面積(cIa
)当り0.5〜50m1/分、好ましくは1〜20m1
1分の割合が好適である。A carrier gas containing hydrogen gas is introduced into the reaction vessel in order to set the interior to a hydrogen atmosphere.
The amount introduced is determined by the gas flow unit cross-sectional area (cIa) of the reaction vessel.
) 0.5 to 50 m1/min, preferably 1 to 20 m1
A rate of 1 minute is suitable.
反応時間は、30分ないし10時間であり、通常2〜6
時間程度で充分である。反応時間が余りに短い時は未反
応原料が多量に残留し、一方、余りに長時間反応させて
も炭化珪素ウィスカーの収量増加は僅かであるので、生
産性および熱エネルギー費用の観点から殆ど利点がない
。The reaction time is 30 minutes to 10 hours, usually 2 to 6 hours.
About an hour is enough. If the reaction time is too short, a large amount of unreacted raw materials will remain; on the other hand, if the reaction is too long, the yield of silicon carbide whiskers will only increase slightly, so there is little advantage from the viewpoint of productivity and thermal energy cost. .
この発明では、通常、金属珪素粉末と二酸化珪素粉末を
所定割合で混合し成形した成形体と粉末状炭素とを反応
に供する際の反応触媒として、鉄。In the present invention, iron is usually used as a reaction catalyst when a molded body formed by mixing metal silicon powder and silicon dioxide powder in a predetermined ratio is subjected to a reaction with powdered carbon.
ニッケル、コバルトまたはこれらの化合物を単独でもし
くは併せて使用する。化合物としては、酸化物、水酸化
物、塩化物、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩の粉末があげられ
る。これらの触媒は、通常、粉末状炭素に添加されるが
、化合物の塩を用いるときには、水、有機溶剤に溶かし
、これを粉末状炭素に散布、付着させるという使用態様
も可能である。また、珪素系成形原料の中へ混合しても
使用することができる。上記触媒の使用量は、上記成形
体の単位表面積(C−)当たり、通常5×10−h〜5
X 10−’g、好ましくはlXl0−’〜1×10
−3gの範囲で′用いられる。触媒量が上記成形体の単
位表面積(cIa)当り5xlO−6gよりも少ないと
きは、その触媒作用が不充分になって、炭化珪素ウィス
カーの生成が不充分になり、所定条件下での反応によっ
ても未反応の成形体原料が残留する傾向がみられる。逆
に、5xlO−’gよりも多いときは、触媒粉末が、生
成するウィスカー内にそのまま残留して生成する炭化珪
素ウィスカーの精製処理を煩雑にするとともに、生成ウ
ィスカーの断面径を太くしてアスペクト比を下げる傾向
がみられ、いずれも好ましくない。Nickel, cobalt or their compounds are used alone or in combination. Examples of the compound include powders of oxides, hydroxides, chlorides, sulfates, nitrates, and carbonates. These catalysts are usually added to powdered carbon, but when a salt of the compound is used, it is also possible to dissolve it in water or an organic solvent and then sprinkle it on the powdered carbon to make it adhere. It can also be used by mixing it into a silicon-based molding raw material. The amount of the catalyst used is usually 5 x 10-h to 5
X 10-'g, preferably lXl0-' to 1 x 10
It is used in the range of -3g. When the amount of the catalyst is less than 5xlO-6g per unit surface area (cIa) of the molded body, the catalytic action becomes insufficient and the formation of silicon carbide whiskers becomes insufficient, resulting in a reaction under the specified conditions. There is also a tendency for unreacted molded body raw materials to remain. On the other hand, when the amount is more than 5xlO-'g, the catalyst powder remains in the generated whiskers, complicating the purification process of the generated silicon carbide whiskers, and increases the aspect ratio by increasing the cross-sectional diameter of the generated whiskers. There is a tendency to lower the ratio, which is not desirable.
また、この発明では、反応促進剤を使用することが出来
る。これは、ウィスカー形状を揃え、アスペクト比を大
きくするのに効果のあるものである。その反応促進剤と
しては、アルカリ金属、アルカリ土類金属のハロゲン化
物、特に塩化物、フッ化物が好ましく、さらに又アルカ
リ金属の珪フッ化物も有用である。具体例としては、塩
化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カル
シウム、塩化マグネシウム、フッ化リチウム、フッ化ナ
トリウム、フッ化カリウム、珪フッ化ナトリウム、珪フ
ッ化カリウム等がある。これらの中で、代表的反応促進
剤としては、塩化ナトリウム、フッ化リチウム、フッ化
ナトリウム、フッ化カリウムがあげられる。上記促進剤
は単独で使用してもよいし併せて使用してもよい。これ
らのうちの何れの反応促進剤においてもその粉末を、原
料に使用する粉末状炭素と混合の上使用することが好結
果をもたらす。Further, in this invention, a reaction accelerator can be used. This is effective in aligning the whisker shapes and increasing the aspect ratio. As the reaction accelerator, halides of alkali metals and alkaline earth metals, particularly chlorides and fluorides, are preferable, and silicofluorides of alkali metals are also useful. Specific examples include lithium chloride, sodium chloride, potassium chloride, calcium chloride, magnesium chloride, lithium fluoride, sodium fluoride, potassium fluoride, sodium silicofluoride, potassium silicofluoride, and the like. Among these, typical reaction accelerators include sodium chloride, lithium fluoride, sodium fluoride, and potassium fluoride. The above accelerators may be used alone or in combination. For any of these reaction accelerators, good results can be obtained by mixing the powder with powdered carbon used as a raw material.
上記反応促進剤の作用は、金属珪素粉末と二酸化珪素粉
末を混合成形した成形体から、反応に際して気化性珪素
化合物の発生を促進させるものであり、上記反応促進剤
は、水素雰囲気内で二酸化珪素の存在下分解しハロゲン
化水素になって前記促進作用に寄与する。The action of the reaction accelerator is to promote the generation of a volatile silicon compound during reaction from a molded product obtained by mixing metal silicon powder and silicon dioxide powder. decomposes in the presence of hydrogen halides and contributes to the above-mentioned promoting effect.
この発明では、反応促進剤の使用は必須ではないが、使
用する場合には、上記成形体の単位表面積(cdり当り
通常5 x 10−’ 〜5 x l O−’g、好ま
しくはlXl0−’〜lXl0−’gの範囲に設定する
ことが好結果をもたらす。すなわち、5X10−4gよ
り少なくなると使用の効果が殆どみられなくなり、逆に
5xlo−’gよりも多量に用いると、分解によるハロ
ゲン化水素の発生量が局部的に濃厚となって気化性珪素
化合物がそのまま系外に放出される傾向が大きくなり、
ウィスカー生成量はむしろ低下する傾向になるからであ
る。In this invention, the use of a reaction accelerator is not essential, but when used, the unit surface area of the molded article (usually 5 x 10-' to 5 x l O-'g per cd, preferably lXl0- ' to lXl0-'g gives good results.In other words, if the amount is less than 5x10-4g, almost no effect will be seen; The amount of hydrogen halide generated becomes locally concentrated, and there is a greater tendency for volatile silicon compounds to be released outside the system as they are.
This is because the amount of whisker production tends to decrease.
この発明では、以上のようにして、上記成形体と粉末炭
素を反応容器に入れて反応に供し、所定温度で炭化珪素
ウィスカーを生成させた後、加熱を停止し、反応生成物
を反応容器から取出し、ついで、得られた反応生成物を
、マツフル炉内において600〜800℃の温度に加熱
し、未反応炭素原料を酸化焼却することにより、目的と
する炭化珪素ウィスカーを得る。In this invention, as described above, the molded body and powdered carbon are placed in a reaction vessel and subjected to reaction, and after silicon carbide whiskers are generated at a predetermined temperature, heating is stopped and the reaction product is removed from the reaction vessel. Then, the obtained reaction product is heated in a Matsufuru furnace to a temperature of 600 to 800°C, and the unreacted carbon raw material is oxidized and incinerated to obtain the desired silicon carbide whiskers.
この発明の方法によれば、一般に固体状の上記成形体か
ら気化した珪素に基づいて90%以上の高収率で炭化珪
素ウィスカーを得ることができ、かつ得られた炭化珪素
ウィスカーは、屈曲・枝分れのない針状であり、繊維長
が長く、アスペクト比も高い。そのうえ、上記炭化珪素
ウィスカーは、不純物としての二酸化珪素の含量が通常
7%以下のlitであるため、特に精製することなく、
通常の用途に供することができる。しかし、必要に応じ
てフッ化水素酸に浸漬したのち、室温に保持するか、も
しくは70〜80℃に加熱して炭化珪素以外の珪素化合
物を溶解、水洗して精製する処理を施してもよい。According to the method of the present invention, silicon carbide whiskers can be obtained with a high yield of 90% or more based on silicon vaporized from the generally solid molded body, and the obtained silicon carbide whiskers can be bent and It is needle-like with no branches, has long fibers, and a high aspect ratio. Moreover, since the silicon carbide whisker has a content of silicon dioxide as an impurity of usually 7% or less, it can be used without any particular purification.
It can be used for normal purposes. However, if necessary, after immersion in hydrofluoric acid, it may be kept at room temperature or heated to 70 to 80°C to dissolve silicon compounds other than silicon carbide, and purified by washing with water. .
この発明の方法によって製造した炭化珪素ウィスカーは
、殆ど粉状の夾雑物を含有せず、一般に、その繊維径、
繊維長、アスペクト比は、それぞれ0.1〜0.7μm
、50〜800μm、500〜1000であり、従来法
で製造した物より細径、高アスペクト比のものである。The silicon carbide whiskers produced by the method of the present invention contain almost no powdery impurities, and generally have a fiber diameter of
Fiber length and aspect ratio are 0.1 to 0.7 μm, respectively.
, 50 to 800 μm, and 500 to 1000 μm, and has a smaller diameter and higher aspect ratio than those manufactured by conventional methods.
(発明の効果) 以上のように、この発明は、二酸化珪素粉末。(Effect of the invention) As described above, the present invention provides silicon dioxide powder.
金属珪素粉末、粉末状炭素を単に反応容器に入れて反応
させるのではなく、二酸化珪素粉末、金属珪素粉末を予
め所定割合で混合したのち成形し、この成形体を粉末状
炭素の併存のもと、水素雰囲気中で加熱して炭化珪素ウ
ィスカーを製造するため、従来法のように原料粉末が相
互に直接接触して急激に反応することがなく、かつ充分
な結晶空間のもとでウィスカーが生成する。したがって
、屈曲・枝分かれのない良好な針状結晶の高アスペクト
比のものが、粉状夾雑物の極めて少ない状態で得られる
ようになり、また、原料物質の随伴が生じないため、精
製の手間が不要になり、かつ生成系から極めて容易に分
離取り出しができるようになる。その結果、製造効率の
大幅な向上がみられるようになる。すなわち、この発明
によれば、従来法では実現できなかった品質の向上と生
産性の向上を同時に達成できるのであり、実用上極めて
有用である。Rather than simply putting the metal silicon powder and powdered carbon into a reaction container and allowing them to react, silicon dioxide powder and metal silicon powder are mixed in advance in a predetermined ratio and then molded, and this molded body is formed in the presence of powdered carbon. Because silicon carbide whiskers are produced by heating in a hydrogen atmosphere, the raw material powders do not come into direct contact with each other and react rapidly as in conventional methods, and the whiskers are generated in sufficient crystal space. do. Therefore, good needle-shaped crystals with a high aspect ratio without bending or branching can be obtained with extremely little powdery impurities, and since no raw materials are involved, the effort of purification is reduced. It becomes unnecessary and can be separated and extracted from the production system very easily. As a result, significant improvements in manufacturing efficiency can be seen. That is, according to the present invention, it is possible to simultaneously achieve improvements in quality and productivity that could not be achieved with conventional methods, and is extremely useful in practice.
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。Next, examples will be described together with comparative examples.
〔実施例1〕
平均粒径5〜10μmの石英粉末と平均粒径10〜20
μmの金属珪素粉末を出発原料とし、 SiO□/Si
のモル比が4/1になるように両粉体を計量?H合した
。他方、ヒドロキシプロピルセルロースをジクロルメタ
ンに溶解して粘稠液を調整し、その固形分が成形に使用
する全固形分中5%になるだけの分量の溶液を上記混合
粉体に注ぎ込んでペースト状にし、ついで、風乾して溶
剤を除去した。このあと、バインダーが付着した混合粉
体を7X15X70龍の型に充填し、0.57/cnt
の圧力で室温上加圧成形をし、角柱状の固体成形体を得
た。なお、この角柱状成形体中には、上記原料が珪素原
料として20g含まれている。この物の室温下曲げ強度
は15kg/calであった。[Example 1] Quartz powder with an average particle size of 5 to 10 μm and an average particle size of 10 to 20 μm
Using μm metal silicon powder as a starting material, SiO□/Si
Weigh both powders so that the molar ratio is 4/1? I had a H match. On the other hand, prepare a viscous liquid by dissolving hydroxypropylcellulose in dichloromethane, and pour an amount of the solution to make the solid content 5% of the total solid content used for molding into the above mixed powder to form a paste. , and then air-dried to remove the solvent. After this, the mixed powder with the binder attached was filled into a 7X15X70 dragon mold, and the powder was 0.57/cnt.
Pressure molding was carried out at room temperature at a pressure of 200 mL to obtain a prismatic solid molded body. Note that this prismatic molded body contained 20 g of the above raw material as a silicon raw material. The bending strength of this product at room temperature was 15 kg/cal.
この成形体原料を、内径40mm、肉厚5■1.長さ1
00龍の黒鉛製円筒に挿填し、一方の開口を黒鉛蓋で閉
じ、内部空間に、触媒としてCoC1g・6H20を0
.093g粉末状で添加混合したカーボンブラック(キ
ャボット製U−XC−72R)の7.5gを挿入充填し
、挿入側の開口をカーボン繊維製フェルトで蓋をした。This molded body raw material was prepared with an inner diameter of 40 mm and a wall thickness of 5.1 mm. length 1
It is inserted into a 00 dragon graphite cylinder, one opening is closed with a graphite lid, and 1 g of CoC 6H20 is added as a catalyst into the internal space.
.. 7.5 g of carbon black (U-XC-72R manufactured by Cabot), which had been added and mixed in the form of 093 g powder, was inserted and filled, and the opening on the insertion side was covered with carbon fiber felt.
このようにして作製した反応容器を、外径65em、内
径60龍、長さ1000龍のアルミナ製炉芯管の中央部
に挿入設置し、ついでシリコニット電気炉に挿入した。The reaction vessel thus prepared was inserted into the center of an alumina furnace core tube with an outer diameter of 65 em, an inner diameter of 60 mm, and a length of 1000 mm, and then inserted into a siliconite electric furnace.
つぎに、窒素ガスを炉芯管単位断面積(cd)当り5m
11分の流量で1時間導入した後、5℃/分の昇温速度
で昇温させ、炉の中心部が1000℃に達した後、電気
炉への窒素ガスの導入を停止した。ついで、水素ガスを
、5 m l /分/cd (炉芯管断面積)の流量で
炉芯管内に導入しつつ管内中心部温度を1530℃に迄
高めこの温度で4時間保持した。その後、徐々に炉内温
度を降温させながら水素ガスの導入を停止し、炉内雰囲
気を窒素ガスに切換えてから内容物を取り出した。Next, add nitrogen gas to 5 m per unit cross-sectional area (cd) of the furnace core tube.
After introducing the nitrogen gas at a flow rate of 11 minutes for 1 hour, the temperature was raised at a rate of 5° C./minute, and after the temperature at the center of the furnace reached 1000° C., the introduction of nitrogen gas into the electric furnace was stopped. Next, while hydrogen gas was introduced into the furnace core tube at a flow rate of 5 ml/min/cd (core tube cross-sectional area), the temperature at the center of the tube was raised to 1530° C. and maintained at this temperature for 4 hours. Thereafter, the introduction of hydrogen gas was stopped while the temperature inside the furnace was gradually lowered, the atmosphere inside the furnace was changed to nitrogen gas, and then the contents were taken out.
黒鉛製円筒から取り出した内容物は、濃緑色苔状塊であ
り、その中央下部には、塊状物とは間隙を保った状態で
原料に使用した固体成形体が焼結収縮して残存していた
。この反応生成物から残存炭素を除去するために、これ
を内温700℃のマツフル炉内で4時間焼成して炭化珪
素ウィスカーを6.6g得た。この場合、固体成形体の
重量減少は9.03 gであった。したがって、固体成
形物から気化した珪素に基づく炭化珪素ウィスカーの収
率は90.5%であり、不純物としての二酸化珪素は5
%であった。また、得られた炭化珪素ウィスカーは、X
g回折図でβ−5iCのみのパターンを示し、かつ屈曲
・枝分れのない針状を有し、繊維径、繊維長、アスペク
ト比は、それぞれ0.1〜0゜5μm、50〜400μ
m、500〜800であった。そして、粉状炭化珪素そ
の他の夾雑物の存在は全く認められなかった。The contents taken out from the graphite cylinder are dark green mossy lumps, and in the lower center of the lumps, the solid molded body used as the raw material remains after sintering and shrinking, with a gap between the lumps and the lumps. Ta. In order to remove residual carbon from this reaction product, it was fired for 4 hours in a Matsufuru furnace with an internal temperature of 700°C to obtain 6.6 g of silicon carbide whiskers. In this case, the weight loss of the solid molded body was 9.03 g. Therefore, the yield of silicon carbide whiskers based on the silicon vaporized from the solid moldings is 90.5%, and the silicon dioxide as an impurity is 5%.
%Met. In addition, the obtained silicon carbide whiskers are
The g-diffraction diagram shows a pattern of only β-5iC, and it has an acicular shape without bending or branching, and the fiber diameter, fiber length, and aspect ratio are 0.1 to 0°5 μm and 50 to 400 μm, respectively.
m, 500-800. The presence of powdered silicon carbide and other impurities was not observed at all.
実施例1と同一の石英粉および金属珪素粉末を使用し、
5iOz/Siのモル比が4/1になるように計量して
全量20gの混合粉体を実施例1で使用したと同一の黒
鉛製円筒に挿填した。つぎに、上記挿填された混合粉体
の上に実施例1で使用したと同様の触媒量を含有するカ
ーボンブラック7.5gを覆いかぶせ、その他の反応条
件をすべて実施例1と同様にして反応を進め、降温後内
容物を取り出した。Using the same quartz powder and metal silicon powder as in Example 1,
A total of 20 g of the mixed powder was weighed so that the molar ratio of 5iOz/Si was 4/1 and was inserted into the same graphite cylinder used in Example 1. Next, 7.5 g of carbon black containing the same amount of catalyst as used in Example 1 was covered on the above-mentioned mixed powder, and all other reaction conditions were the same as in Example 1. The reaction was allowed to proceed, and after cooling, the contents were taken out.
内容物は黒縁色苔状塊であったが、原料に使用した混合
粉体と底部で一体化していたため、叩きはずしによって
大半の原料粉状体を分離した。しかし、完全には分別で
きず、幾らかはウィスカー塊状物に随伴し、また、粉状
に近い微細な疑似ウィスカーの幾らかは分離した粉状体
とともに落下した。つぎに、原料粉状体を分離した上記
内容物を、実施例1と同様マツフル炉によって残存炭素
除去のための焼成処理をし、炭化珪素ウィスカー5.2
gを得た。不純物としての二酸化珪素の含有量は12%
であり、使用原料20gに対する炭化珪素ウィスカーの
収率は35%であった。The contents were black-rimmed mossy lumps, but since they were integrated with the mixed powder used as the raw material at the bottom, most of the raw powder was separated by tapping. However, it was not possible to completely separate the whiskers, and some of them accompanied the whisker lumps, and some of the fine pseudo-whiskers, which were almost powder-like, fell together with the separated powder. Next, the above-mentioned contents from which the raw material powder had been separated were subjected to a firing treatment to remove residual carbon using a Matsufuru furnace in the same manner as in Example 1, and silicon carbide whiskers 5.2
I got g. The content of silicon dioxide as an impurity is 12%
The yield of silicon carbide whiskers was 35% based on 20 g of the raw material used.
得られた炭化珪素ウィスカーは、極度に屈曲・枝分れ物
が含まれて単純な針状形態に乏しく、かつ粉状夾雑物が
多数混在した。針状に近いウィスカーについてその繊維
径、繊維長、アスペクト比を測定したところ、それぞれ
1〜3μm、10〜30μm、10〜50であった。The obtained silicon carbide whiskers contained extremely bent and branched materials, lacked a simple needle-like shape, and contained a large amount of powdery impurities. When the fiber diameter, fiber length, and aspect ratio of the nearly acicular whiskers were measured, they were 1 to 3 μm, 10 to 30 μm, and 10 to 50, respectively.
なお、前記実施例1で゛使用した角柱状成形体および比
較例で使用した混合粉体(両者共原料として20g使用
)をそれぞれ別個に、実施例1で使用した黒鉛製円筒内
に挿填し、触媒およびカーボンブラックを除いた以外は
全て実施例1と同様にして、水素雰囲気下で加熱処理し
、1530℃保持時間30分、1時間、2時間、4時間
後の重量減少量をそれぞれ測定した。その結果は第1表
のとおりであった。The prismatic molded body used in Example 1 and the mixed powder used in Comparative Example (20 g of both were used as raw materials) were each separately inserted into the graphite cylinder used in Example 1. , Heat treated in a hydrogen atmosphere in the same manner as in Example 1 except that the catalyst and carbon black were removed, and the weight loss was measured after holding at 1530°C for 30 minutes, 1 hour, 2 hours, and 4 hours. did. The results are shown in Table 1.
(以下余白)
第 1 表
第1表より、この発明の方法によれば、気化性化合物が
徐々に発生しウィスカー生成原料成分が一時的に濃密に
ならないことがわかる。(The following is a blank space) Table 1 From Table 1, it can be seen that according to the method of the present invention, volatile compounds are gradually generated and the whisker-forming raw material components are not temporarily concentrated.
〔実施例2〕
平均粒径9μmのコロイダルシリカ(日本シリカニ業社
製、ニップルシールLP)と試薬珪素(純度98%、1
00mesh通過粒)を使用し、Sing/Siモル比
が2/1になるように両粉体を計量し、混合粉体30g
当りFe2O2粉体を0.1g加えて混合した。そして
、メチルセルロースのアセトン溶液を有機バインダーと
し、これを、全固形分中3%になるだけの分量、上記混
合粉体に注入し、ペースト状に練り合わせた後、風乾し
てアセトンを揮発させ板状成形体(原料混合粉体30g
使用)を作製した。[Example 2] Colloidal silica with an average particle size of 9 μm (Nipple Seal LP, manufactured by Nippon Silikani Gyo Co., Ltd.) and reagent silicon (purity 98%, 1
00mesh passing particles), weighed both powders so that the Sing/Si molar ratio was 2/1, and 30g of mixed powder.
0.1 g of Fe2O2 powder was added and mixed. Then, an acetone solution of methylcellulose is used as an organic binder, and this is injected into the above mixed powder in an amount equivalent to 3% of the total solid content, kneaded into a paste, and then air-dried to volatilize the acetone and form a plate. Molded body (raw material mixed powder 30g
(used) was created.
この出発原料を、外径25龍、内径’lQ*s、長さ1
00鶴のアルミナ製タンマン管内に挿填し、管と板状成
形体との内部空隙内に、NaC112,5gを混在させ
たカーボンブラック(ライオン油脂社製、ケッチェンブ
ラックEC)10gを入れて板状成形体を覆い、上記タ
ンマン管の開口をカー、ボン繊維製フェルトで蓋をした
。これ以降は、実施例1と同一条件で反応を行い、得ら
れた生成物を取出した。This starting material has an outer diameter of 25 mm, an inner diameter of 'lQ*s, and a length of 1
00 Tsuru was inserted into the alumina Tamman tube, and 10 g of carbon black (manufactured by Lion Oil Co., Ltd., Ketjen Black EC) mixed with 112.5 g of NaC was placed in the internal gap between the tube and the plate-shaped molded body. The shaped body was covered, and the opening of the Tamman tube was covered with felt made of carbon fiber. From this point on, the reaction was carried out under the same conditions as in Example 1, and the obtained product was taken out.
つぎに、得られた生成物から、残存炭素を除去して炭化
珪素ウィスカーを13.5 g得た。板状成形体の重量
減少は15.8 gであり、したがって、板状成形体か
ら気化した珪素に基づく炭化珪素ウィスカーの収率は9
1%であった。不純物としての二酸化珪素含有量は6%
であった。Next, residual carbon was removed from the obtained product to obtain 13.5 g of silicon carbide whiskers. The weight loss of the plate-shaped compact is 15.8 g, and therefore the yield of silicon carbide whiskers based on the silicon vaporized from the plate-shaped compact is 9.
It was 1%. Silicon dioxide content as an impurity is 6%
Met.
このようにして得られたウィスカーは、粉状炭化珪素が
殆ど認められず、屈曲・枝分れの少ない針状結晶からな
り、繊維径、繊維長、アスペクト比はそれぞれ0.2〜
0.7 μm、 100〜800 pm、 500
〜l 000であった。The whiskers thus obtained contain almost no powdered silicon carbide, are composed of acicular crystals with little bending and branching, and have fiber diameters, fiber lengths, and aspect ratios of 0.2 to 0.2, respectively.
0.7 μm, 100-800 pm, 500
It was ~l 000.
2 特許出願人鐘紡株式会社2 Patent applicant Kanebo Co., Ltd.
Claims (9)
し成形した成形体と、粉末状炭素原料を準備し、上記粉
末状炭素原料を併存させた状態で、上記成形体を、水素
ガス雰囲気中においてウィスカー生成反応温度に加熱す
ることを特徴とする炭化珪素ウィスカーの製法。(1) A molded body made by mixing silicon dioxide powder and metal silicon powder in a predetermined ratio and a powdered carbon raw material are prepared, and the molded body is heated in a hydrogen gas atmosphere with the powdery carbon raw material coexisting with the molded body. 1. A method for producing silicon carbide whiskers, which comprises heating the silicon carbide whiskers to a whisker-forming reaction temperature.
二酸化珪素と金属珪素の使用モル比を0.5:1ないし
10:1の範囲に設定している特許請求の範囲第1項記
載の炭化珪素ウィスカーの製法。(2) A mixed molded body of silicon dioxide powder and metal silicon powder,
The method for producing silicon carbide whiskers according to claim 1, wherein the molar ratio of silicon dioxide to metal silicon is set in the range of 0.5:1 to 10:1.
両粉末結合用の有機バインダーを含んでいる特許請求の
範囲第1項または第2項記載の炭化珪素ウィスカーの製
法。(3) A mixed molded body of silicon dioxide powder and metal silicon powder,
A method for producing silicon carbide whiskers according to claim 1 or 2, which comprises an organic binder for bonding both powders.
活性炭の少なくとも一方である特許請求の範囲第1項な
いし第3項のいずれかに記載の炭化珪素ウィスカーの製
法。(4) The method for producing silicon carbide whiskers according to any one of claims 1 to 3, wherein the powdered carbon raw material is at least one of carbon black and powdered activated carbon.
原料の少なくとも一つが、触媒を含んでいる特許請求の
範囲第1項ないし第4項のいずれかに記載の炭化珪素ウ
ィスカーの製法。(5) The method for producing silicon carbide whiskers according to any one of claims 1 to 4, wherein at least one of silicon dioxide powder, metal silicon powder, and powdered carbon raw material contains a catalyst.
化合物からなる群から選ばれた少なくとも1種である特
許請求の範囲第5項記載の炭化珪素ウィスカーの製法。(6) The method for producing silicon carbide whiskers according to claim 5, wherein the catalyst is at least one selected from the group consisting of iron, nickel, cobalt, and compounds thereof.
よびアルカリ土類金属ハロゲン化物の少なくとも一方か
らなる反応促進剤を含有している特許請求の範囲第1項
ないし第6項のいずれかに記載の炭化珪素ウィスカーの
製法。(7) The powdered carbon raw material contains a reaction accelerator consisting of at least one of an alkali metal halide and an alkaline earth metal halide. Method for manufacturing silicon carbide whiskers.
である特許請求の範囲第1項ないし第7項のいずれかに
記載の炭化珪素ウィスカーの製法。(8) The method for producing silicon carbide whiskers according to any one of claims 1 to 7, wherein the whisker generation reaction temperature is 1400°C or higher.
れている特許請求の範囲第1項ないし第8項のいずれか
に記載の炭化珪素ウィスカーの製法。(9) The method for producing silicon carbide whiskers according to any one of claims 1 to 8, wherein the molded body itself is formed to serve as a reaction vessel.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21563885A JPS6272600A (en) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | Production of silicon carbide whisker |
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JP21563885A JPS6272600A (en) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | Production of silicon carbide whisker |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6272600A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108838392A (en) * | 2018-09-01 | 2018-11-20 | 芜湖德加智能科技有限公司 | Whole PC BN blade binder and preparation method thereof |
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1985
- 1985-09-27 JP JP21563885A patent/JPS6272600A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108838392A (en) * | 2018-09-01 | 2018-11-20 | 芜湖德加智能科技有限公司 | Whole PC BN blade binder and preparation method thereof |
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