JPS6369758A - Manufacture of silicon carbide sintered body - Google Patents

Manufacture of silicon carbide sintered body

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JPS6369758A
JPS6369758A JP61213588A JP21358886A JPS6369758A JP S6369758 A JPS6369758 A JP S6369758A JP 61213588 A JP61213588 A JP 61213588A JP 21358886 A JP21358886 A JP 21358886A JP S6369758 A JPS6369758 A JP S6369758A
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JP
Japan
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silicon carbide
silicon
sintered body
polycarbosilane
pipe
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JP61213588A
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Japanese (ja)
Inventor
本宮 達彦
津田 信博
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Publication date
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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) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は炭化けい素焼結体の製造方法、特には反応焼結
型の炭化けい素−けい素焼粘体中のけい素をポリカルボ
シランの熱分解による炭化けい素とすることによって、
高純度、緻密で1,700℃の高温での使用に耐えるこ
とができる、半導体工業などに有用とされる炭化けい素
焼結体を製造する方法に関するものである。
Detailed Description of the Invention (Industrial Field of Application) The present invention relates to a method for producing a silicon carbide sintered body, and more particularly, to a reactive sintering type silicon carbide-silicon sintered viscous body. By decomposing it into silicon carbide,
The present invention relates to a method for manufacturing a silicon carbide sintered body that is highly pure, dense, and can withstand use at high temperatures of 1,700°C, and is useful in the semiconductor industry.

(従来の技術) 炭化けい素焼結体は耐熱性と強度にすぐれていることか
ら熱処理用治具として広く使用されているが、この炭化
けい素焼結体は現在、炭素系のバインダーを添加した炭
化けい素粒子をラバープレスなどで成形し焼成したのち
、ガス状または液状の金属けい素と接触させてけい素を
含浸させ、ついで焼結して炭化けい素−けい素焼結体を
得る反応焼結法、炭化けい素粒子に焼結助剤としてのほ
う素またはほう素化合物、炭素または酸化ベリリウムを
添加し、不活性ガス雰囲気または真空中で焼結させる常
圧焼結法で製造されている。
(Prior technology) Silicon carbide sintered bodies are widely used as heat treatment jigs because of their excellent heat resistance and strength. Reaction sintering in which silicon particles are shaped using a rubber press or the like and fired, then brought into contact with gaseous or liquid silicon metal to impregnate silicon, and then sintered to obtain a silicon carbide-silicon sintered body. It is manufactured by an atmospheric pressure sintering method in which silicon carbide particles are added with boron or a boron compound, carbon, or beryllium oxide as a sintering aid, and then sintered in an inert gas atmosphere or vacuum.

しかし、この反応焼結法には得られる炭化けい素−けい
素焼結体が焼成収縮のほとんどないものとなり、この焼
成が低温でよいという長所があるものの、このものが遊
離のけい素を2〜20%含有するものであるために1,
200℃以上の温度では強度が極端に弱くなり、最高使
用温度も1 、4. OO℃に制限され、シリコンウェ
ーハの大口径化に伴って周辺機器も大型化し、使用温度
も上昇してきている半導体工業用の治具として使用する
ことができなくなるという欠点があり、常圧焼結法で作
られた炭化けい素焼結体には焼成収縮が大きく大型商品
は焼成中で割れてしまうために製造が困難となるほか、
これには原料としての炭化けい素焼結体をサブミクロン
の粒径のものを使用し、高温焼成とする必要があるとい
う不利があるので、炭化けい素焼納品については高純度
、緻密で焼成収縮が小さく、1,700〜1,800℃
のような高温でも使用できるものが求められている。
However, although this reaction sintering method has the advantage that the resulting silicon carbide-silicon sintered body has almost no shrinkage during firing and can be fired at a low temperature, this method does not contain free silicon from 2 to 30%. 1, since it contains 20%
At temperatures above 200°C, the strength becomes extremely weak, and the maximum operating temperature is 1, 4. Pressureless sintering has the disadvantage that it cannot be used as a jig for the semiconductor industry, where peripheral equipment is becoming larger and operating temperatures are rising as the diameter of silicon wafers increases. Silicon carbide sintered bodies made by this method have large firing shrinkage, making large products difficult to manufacture as they break during firing.
This has the disadvantage of using silicon carbide sintered bodies with submicron particle size as a raw material and requiring high-temperature firing, so silicon carbide fired products are of high purity, dense, and have no shrinkage during firing. Small, 1,700-1,800℃
There is a demand for products that can be used even at high temperatures such as

(発明の構成) 本発明はこのような要望に応える炭化けい素焼結体の製
造方法に関するもので、これは炭化けい素粉末、黒鉛粉
末およびバインダーからなる混合物を成形し、バインダ
ーを熱分解した後、これに金属けい素を含浸し、焼結し
て炭化けい素−けい素焼結体を作り、ついでこれにハロ
ゲン系ガスを流して脱けい素してからポリカルボシラン
を含浸し、このポリカルボシランを熱分解して炭化けい
素とすることを特徴とするものである。
(Structure of the Invention) The present invention relates to a method for manufacturing a silicon carbide sintered body that meets such demands, and this involves molding a mixture consisting of silicon carbide powder, graphite powder, and a binder, pyrolyzing the binder, and then pyrolyzing the binder. This is impregnated with metallic silicon and sintered to produce a silicon carbide-silicon sintered body, which is then passed through a halogen gas to remove silicon, and then impregnated with polycarbosilane. It is characterized by thermally decomposing silane into silicon carbide.

すなわち、本発明者らは焼成収縮が小さく、高温使用に
耐える炭化けい素焼結体の製造方法について種々検討し
た結果、例えば公知の反応焼結法で作られた炭化けい素
−けい素焼結体中のけい素をハロゲン系ガスの流通によ
ってハロゲン化けい素として揮散させたのち、このけい
素の抜けた気孔にポリカルボシランを含浸し、ついで加
熱してこのポリカルボシランを炭化けい素とすれば、こ
の気孔が炭化けい素で充填された高強度の炭化けい素焼
結体が得られ、このものは反応焼結法で作られているの
で焼成収縮が小さく、しかもけい素を含有していないの
で1,700〜1,800℃のような高温使用にも耐え
るものになるということを見出し、これらの各工程にお
ける反応条件などについての研究を進めて本発明を完成
させた。
That is, the present inventors have studied various methods for manufacturing silicon carbide sintered bodies that have small firing shrinkage and can withstand high-temperature use. After the silicon is volatilized as a silicon halide by the flow of a halogen-based gas, the pores from which the silicon has disappeared are impregnated with polycarbosilane, and then heated to convert the polycarbosilane into silicon carbide. A high-strength silicon carbide sintered body is obtained in which the pores are filled with silicon carbide, and since it is made by a reaction sintering method, the firing shrinkage is small, and it does not contain silicon. They found that it can withstand use at high temperatures such as 1,700 to 1,800°C, and completed research on the reaction conditions in each of these steps to complete the present invention.

本発明の方法は上記したように反応焼結法で炭化けい素
−けい素焼結体を作り、ついで脱けい素後、これにポリ
カルボシランを含浸し、これをけい素とするものである
が、この炭化けい素−けい素焼結体はつぎの工程で作ら
れる。
In the method of the present invention, as described above, a silicon carbide-silicon sintered body is produced by the reaction sintering method, and then, after desilicating, this is impregnated with polycarbosilane to turn it into silicon. This silicon carbide-silicon sintered body is produced in the following steps.

本発明の方法ではまず、炭化けい素焼結体を作るのであ
るが、これは炭化けい素粉末と黒鉛粉末およびバインダ
ーを混合し、成形してからバインダーを熱分解してβ型
炭化けい素とすればよい。
In the method of the present invention, a silicon carbide sintered body is first made by mixing silicon carbide powder, graphite powder, and a binder, molding it, and then thermally decomposing the binder to form β-type silicon carbide. Bye.

このバインダーとしてはオルガノポリシロキサン、フェ
ノール樹脂、セルロース、タールピッチなどが例示され
るが、これはこれらのうちの少なくとも1種またはそれ
らの混合物を使用すればよい。
Examples of the binder include organopolysiloxane, phenol resin, cellulose, and tar pitch, and at least one of these or a mixture thereof may be used.

この炭化けい素粉末は粒度が10ル以下、好ましくは5
tn5以下のものとすればよく、これはα型、β型のい
ずれであってもよいが、予めフッ酸、硝酸などで処理し
てシリカ、アルカリなどを除去したものであることが好
ましい。また、この黒鉛粉末は粒径が5四以下で真空中
において1,800℃前後で熱処理すると共に、塩素系
およびフッ素系ガスで純化したものとすることがよい。
The silicon carbide powder has a particle size of less than 10 µl, preferably 5 µl.
The material may have a tn of 5 or less, and may be either the α-type or the β-type, but it is preferably one that has been previously treated with hydrofluoric acid, nitric acid, etc. to remove silica, alkali, etc. Further, it is preferable that this graphite powder has a particle size of 54 or less, is heat treated in a vacuum at around 1,800° C., and is purified with a chlorine-based or fluorine-based gas.

また、こ\に使用されるバインダーは上記したようにオ
ルガノポリシロキサン、フェノール樹脂、セルロース、
タールピッチの少なくとも1種とされるのが、このオル
ガノポリシロキサンは有機基としてメチル基、フェニル
基を有するものとすればよく、このものは例えば一般式 %式% で示されるもののように複雑に架橋されたものとするこ
とがよい。
In addition, as mentioned above, the binders used in this product include organopolysiloxane, phenolic resin, cellulose,
This organopolysiloxane, which is considered to be at least one type of tar pitch, may have a methyl group or a phenyl group as an organic group, and this organopolysiloxane may have a complex structure such as that represented by the general formula %. Preferably, it is crosslinked.

炭化けい素微粉末、黒鉛粉末、バインダーからなる成形
体はここに使用する黒鉛粉末の量が少なすぎると後述す
る金属けい素の含浸が困難となり、多すぎると金属けい
素含浸時に成形体にクラックが生じるし、バインダーの
量が少なすぎると仮焼体が強度の弱いものとなって取扱
いが困難となり、多すぎると仮焼時におけるガスの発生
が多くなって、気孔が大きくなりすぎるようになるので
、炭化けい素粉末45〜80重量%、好ましくは50〜
70重量%に黒鉛粉末5〜40重量%、好ましくは10
〜35重量%、バインダー5〜30重量%、好ましくは
10〜300〜30重量し、ついでこれを十分に混合し
てからゴム製の容器につめ、ラバープレスヲ用いて7o
O〜2,000kg/dの成形圧力で成形すればよい。
If the amount of graphite powder used in a molded body made of fine silicon carbide powder, graphite powder, and binder is too small, it will be difficult to impregnate metal silicon (described later), and if it is too large, the molded body will crack when impregnated with metal silicon. If the amount of binder is too small, the calcined body will be weak and difficult to handle, and if it is too large, gas will be generated during calcining and the pores will become too large. Therefore, silicon carbide powder is 45 to 80% by weight, preferably 50 to 80% by weight.
70% by weight and 5-40% by weight of graphite powder, preferably 10% by weight.
-35% by weight, 5-30% by weight of binder, preferably 10-300-30% by weight, then thoroughly mixed, packed in a rubber container, and pressed using a rubber press for 7 o'clock.
The molding may be performed at a molding pressure of 0 to 2,000 kg/d.

この成形体はついで焼成し、仮焼体とするものであるが
、この焼成は不活性ガス雰囲気あるいは真空中において
400〜]、 、 OO0℃で加熱すればよく、この加
熱時にCo、CH,ガスなどが多量に発生してそこが気
孔となるので、この加熱は好ましくはアルゴン、ヘリウ
ムなどの不活性ガス雰囲気とすることがよい。なお、こ
の加熱は1.000℃以上としてもよいが、通常は10
0〜300℃に予熱して脱ガス後に急速に800〜1.
000℃に昇温しで蒸し焼きの状態で行うようにするこ
とが好ましい。
This molded body is then fired to form a calcined body, but this firing can be done by heating at 400 to 00°C in an inert gas atmosphere or in vacuum, and during this heating Co, CH, gas Since a large amount of gases such as the like are generated and these become pores, this heating is preferably performed in an inert gas atmosphere such as argon or helium. Note that this heating may be heated to 1,000°C or higher, but usually 100°C or higher.
After preheating to 0~300℃ and degassing, rapidly heat to 800~1.
It is preferable to raise the temperature to 000°C and carry out the process in a steamed state.

このようにして得られた炭化けい素板焼体にはついで金
属けい素を含浸し、これを焼結することによって炭化け
い素−けい素焼結体とするのであるが、二\に使用する
金属けい素は半導体グレードの高純度のものとすること
がよい。この金属けい素の含浸はこれを空気中で行うと
金属けい素が酸素と反応して含浸できなくなるのでこれ
は炭化けい素焼結体と金属けい素とを真空中で加熱する
ことが必要とされるが、この温度は金属けい素の融点で
ある1、414℃以上とすればよく、1,8oO℃を越
えると金属けい素が蒸発するので1゜420〜1,80
0℃の範囲とすることがよい。
The silicon carbide plate sintered body thus obtained is then impregnated with metallic silicon and sintered to produce a silicon carbide-silicon sintered body. It is preferable that the silicon be of semiconductor grade and high purity. If this impregnation with metallic silicon is carried out in air, the metallic silicon will react with oxygen and impregnation will not be possible, so it is necessary to heat the silicon carbide sintered body and metallic silicon in a vacuum. However, this temperature should be at least 1,414°C, which is the melting point of silicon metal, and if it exceeds 1,800°C, silicon metal will evaporate, so the temperature should be 1°420 to 1,800°C.
It is preferable to set it in the range of 0°C.

なお、この温度での含浸によって炭化けい素板焼体中に
入った金属けい素は仮焼体中に存在する炭素と反応して
1部が炭化けい素となるがこの含浸、加熱によって、炭
化けい素板焼体は炭化けい素−けい素焼結体とされる。
By the way, the metallic silicon that enters the silicon carbide sheet fired body through impregnation at this temperature reacts with the carbon present in the calcined body, and a part of it becomes silicon carbide. The silicon plate sintered body is a silicon carbide-silicon sintered body.

本発明の方法はこのようにして得られた反応焼結型の炭
化けい素−けい素焼結体を脱けい素したのち、ポリカル
ボシランを含浸し、ついでこれを熱分解して炭化けい素
とするのであるが、この脱けい素は炭化けい素−けい素
焼結体を真空中で1.400〜1,800℃に加熱し、
こzに塩素系ガスまたはフッ素系ガスなどのようなハロ
ゲン系ガスを流通させると、金属けい素がハロゲンガス
と容易に反応してハロゲン化物となって揮散するので容
易に脱けい素することができる。なお、ハロゲンガスを
流通させると焼結体中に含有されているアルカリ金属や
遷移金属もハロゲン化されて揮散するので、これによれ
ば脱けい素と共に炭化けい素焼結体の高純度化も行われ
るが、このアルカリ金属や遷移金属はその拡散係数が小
さいのでこの加熱は1,600〜1,800℃のような
高温で行うことが好ましい。
The method of the present invention involves removing silicon from the reactively sintered silicon carbide-silicon sintered body obtained in this way, impregnating it with polycarbosilane, and then thermally decomposing it to form silicon carbide. However, this removal of silicon is carried out by heating the silicon carbide-silicon sintered body to 1.400 to 1,800°C in a vacuum.
When a halogen-based gas such as chlorine-based gas or fluorine-based gas is passed through the gas, metallic silicon easily reacts with the halogen gas and becomes a halide and volatilizes, making it easy to remove silicon. can. Note that when halogen gas is passed through, the alkali metals and transition metals contained in the sintered body are also halogenated and volatilized, so this method not only removes silicon but also improves the purity of the silicon carbide sintered body. However, since the alkali metals and transition metals have a small diffusion coefficient, it is preferable to carry out this heating at a high temperature such as 1,600 to 1,800°C.

この脱けい素によって炭化けい素−けい素焼結体は炭化
けい素のみからなる焼結体とされるが、このものは脱け
い素によって若干気孔をもったものとなるので、この気
孔部にはポリカルボシランが含浸される。このカルボシ
ランは一般式(こNにR1はメチル基、R2、R3、R
4は水素原子、アルキル基、アリール基)で示されるけ
い素と炭素とを主な骨格とするものであるが、特にはけ
い素の含有量が高く、シたがって加熱によるβ−5iC
の収率がよいこと、またこのものが溶媒に易溶であって
、炭化けい素焼結体への含浸がしやすいということから
好ましいものとされる。ポリカルボシランの含浸はこれ
をベンゼン、トルエンなどの溶媒に溶解させてから炭化
けい素焼結体と接触させればよい。この含浸は加圧下、
常圧下、減圧下のいずれで行ってもよいが、含浸後にこ
の溶媒を常温で揮散させればポリカルボシランを含浸し
た緻密な炭化けい素焼結体を得ることができる。
By removing silicon, the silicon carbide-silicon sintered body becomes a sintered body consisting only of silicon carbide, but this product has some pores due to the removal of silicon. Impregnated with polycarbosilane. This carbosilane has the general formula (where R1 is a methyl group, R2, R3, R
4 has a main skeleton of silicon and carbon represented by a hydrogen atom, alkyl group, or aryl group, but 4 has a particularly high silicon content, and therefore β-5iC by heating
It is preferable because it has a good yield and is easily soluble in a solvent and can be easily impregnated into a silicon carbide sintered body. Impregnation with polycarbosilane can be achieved by dissolving it in a solvent such as benzene or toluene and then bringing it into contact with the silicon carbide sintered body. This impregnation is carried out under pressure.
This may be carried out either under normal pressure or reduced pressure, but if the solvent is volatilized at room temperature after impregnation, a dense silicon carbide sintered body impregnated with polycarbosilane can be obtained.

ポリカルボシランを含浸した炭化けい素焼結体はポリカ
ルボシランが不活性ガス雰囲気下では800℃で熱分解
し、1,200”C以上ではβ型の炭化けい素となるし
、1,500〜1,800℃で加熱すると気孔を埋める
ような三次元ネットワークを形成するので、ついで不活
性ガス雰囲気下に1,500〜1,800℃で焼成する
ことによって、炭化けい素のみからなる焼結体とされる
In silicon carbide sintered bodies impregnated with polycarbosilane, polycarbosilane thermally decomposes at 800°C in an inert gas atmosphere, becomes β-type silicon carbide at temperatures above 1,200"C, and When heated at 1,800°C, a three-dimensional network is formed that fills the pores, so by firing at 1,500 to 1,800°C in an inert gas atmosphere, a sintered body consisting only of silicon carbide is formed. It is said that

このようにして得られた炭化けい素焼結体はそれが反応
焼結型のものであることから焼成収縮が小さく、したが
って大型の成形品とすることができるし、このものはけ
い素を含有しておらず高温においても曲げ強度が低下し
ないので、1,700〜1,800℃のような高温で使
用することができる。したがって、このものは例えば内
面に5iC−CVD膜をコーティングした場合、この基
材が炭化けい素−けい素焼結体のときには高温時の強度
低下で割れが発生するがこれが炭化けい素焼結体である
ために高温においても強度が低下せず割れの発生も起ら
ないので、電気炉用炉芯管、アルミニウム精練用吹き込
みパイプおよび発熱体保護管、高周波炉用炉芯管、プロ
セスチューブ、ライナーチューブとして有用とされ、こ
のものはまた非常に高純度であることから半導体ウェー
ハ等の治具用としても有用とされる。
Since the silicon carbide sintered body obtained in this way is of the reaction sintering type, the firing shrinkage is small, and therefore it can be made into large molded products, and this product does not contain silicon. Since the bending strength does not decrease even at high temperatures, it can be used at high temperatures such as 1,700 to 1,800°C. Therefore, for example, when the inner surface of this product is coated with a 5iC-CVD film, if the base material is a silicon carbide-silicon sintered body, cracks will occur due to a decrease in strength at high temperatures, but this is a silicon carbide sintered body. Therefore, the strength does not decrease and no cracking occurs even at high temperatures, so it can be used as a furnace core tube for electric furnaces, a blowing pipe for aluminum smelting, a heating element protection tube, a furnace core tube for high frequency furnaces, a process tube, and a liner tube. It is said to be useful, and because it has very high purity, it is also useful for jigs such as semiconductor wafers.

つぎに本発明の実施例をあげる。Next, examples of the present invention will be given.

実施例1 平均粒径が5/ff11であるα型炭化けい素粉末(#
3000)70重量%、平均粒径3庫の黒鉛粉末15重
重量およびオルガノポリシロキサン・シリコーンワニス
KR−260〔信越化学工業■製部品名〕15重量%と
からなる混合物を乾燥、粉砕後、アルミニウム製の中子
の入っているゴム型に詰め、1,000kg/dの圧力
で成形して外径300m1×厚さ10m×長さ2,00
0wnのパイプを作り、これをアルゴンガス雰囲気下に
250℃で1時間保持してから1,000℃で3時間加
熱して炭化けい素板焼体を作った。
Example 1 α-type silicon carbide powder (#
3000) 70% by weight, 15% by weight of graphite powder with an average particle size of 3, and 15% by weight of organopolysiloxane/silicone varnish KR-260 [manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.] After drying and pulverizing a mixture, aluminum Filled in a rubber mold with a plastic core and molded at a pressure of 1,000 kg/d, outer diameter 300 m1 x thickness 10 m x length 2,000 m
A 0wn pipe was made, held at 250° C. for 1 hour under an argon gas atmosphere, and then heated at 1,000° C. for 3 hours to produce a silicon carbide sheet fired body.

ついで、この仮焼体パイプ中に金属けい素を挿入し、こ
れを1トールの真空下に1 、600 ’Cに加熱して
パイプ中に金属けい素を含浸させて炭化けい素−けい素
焼結体としたのち、これに10トールの真空下1,80
0℃の加硫下に塩化水素ガスIoQ/分とアルゴンガス
5CII/分を3時間流通させてこのパイプから脱けい
素すると共のこれを高純度化したところ、このパイプは
カサ比重が1.9のものとなった。
Next, metal silicon is inserted into this calcined pipe and heated to 1,600'C under a vacuum of 1 Torr to impregnate the metal silicon into the pipe and perform silicon carbide-silicon sintering. After making it into a body, it was heated under a vacuum of 10 torr for 1,80 m
Hydrogen chloride gas IoQ/min and argon gas 5CII/min were passed through the pipe for 3 hours during vulcanization at 0°C to remove silicon and purify the pipe. As a result, the pipe had a bulk specific gravity of 1. It became 9th one.

つぎにこの炭化けい素焼結体を、式 ポリカルボシランをベンゼン30体積%に溶解し、ゴム
容器に入れたものに浸漬し、]−、OO○kg/dの加
圧下に1時間放置してポリカルボシランを含浸させたの
ち、常温で乾燥してベンゼンを揮散させてからアルゴン
ガス雰囲気下に1,600℃で3時間加熱してポリカル
ボシランをβ型炭化けい素焼結体として炭化けい素焼結
体パイプを作った。
Next, this silicon carbide sintered body was immersed in a rubber container prepared by dissolving the formula polycarbosilane in 30% by volume of benzene, and was left under a pressure of ]-, OO○kg/d for 1 hour. After impregnating polycarbosilane, dry it at room temperature to volatilize the benzene, and then heat it at 1,600°C for 3 hours in an argon gas atmosphere to convert the polycarbosilane into a β-type silicon carbide sintered body and sinter the silicon carbide. I made a solid pipe.

このようにして得た炭化けい素焼結体パイプについてそ
の化学分析をしたところ、このものはつぎの第1表に示
したとおりの結果を示したがこのものについての物性を
しらべたところ、これは第2表に示したとおりの結果を
示した。
When we chemically analyzed the silicon carbide sintered pipe obtained in this way, it showed the results shown in Table 1 below, but when we investigated its physical properties, we found that it was The results were shown in Table 2.

第   1   表 第   2   表 実施例2 平均粒径が5pであるα型炭化けい素粉末(#3000
)50重量%、平均粒径3pの黒鉛粉末25重量%およ
びオルガノポリシロキサン・シリコーンワニスKR−2
60C信越化学工業■製商品名)2部重量%とからなる
混合物を乾燥、粉砕後、アルミニウム製の中子の入って
いるゴム型に詰め、1,000kg/a&の圧力で成形
して外径3001m×厚さ10mnX長さ2,000w
nのパイプとし、これを実施例1と同じ方法で仮焼し、
金属けい前含浸、塩化水素ガスを使用して脱けい素処理
を行ったところ、カサ比重が1.85の炭化けい素焼給
体パイプが得られた。
Table 1 Table 2 Example 2 α-type silicon carbide powder (#3000) with an average particle size of 5p
) 50% by weight, 25% by weight of graphite powder with an average particle size of 3p and organopolysiloxane silicone varnish KR-2
After drying and pulverizing a mixture consisting of 60C Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. product name) 2 parts by weight, it is packed into a rubber mold containing an aluminum core, and molded at a pressure of 1,000 kg/a— 3001m x thickness 10mn x length 2,000w
n pipe, and calcined it in the same manner as in Example 1,
By pre-impregnation with metal silicon and desilicification treatment using hydrogen chloride gas, a silicon carbide burner pipe with a bulk specific gravity of 1.85 was obtained.

ついでこのパイプを、実施例1で使用したものと同一の
ポリカルボシランをテトラハイドロフラン30体積%に
溶解しゴム容器に入れたものに浸漬し、2,000kg
/a#の加圧下に1時間放置してポリカルボシランを含
浸させ、常温で乾燥してテトラハイドロフランを揮散さ
せてからアルゴンガス雰囲気下に]−9800℃で3時
間加熱してポリカルボシランをβ型炭化けい素とする工
程を2回繰返して炭化けい素焼給体パイプを作ったとこ
ろ、このものは下記第3表に示したような物性を示した
Next, this pipe was immersed in a rubber container containing the same polycarbosilane used in Example 1 dissolved in 30% by volume of tetrahydrofuran.
/a# for 1 hour to impregnate polycarbosilane, dry at room temperature to volatilize tetrahydrofuran, and then heat under argon gas atmosphere for 3 hours at -9800°C to form polycarbosilane. When a silicon carbide combustion body pipe was made by repeating the process of converting the β-type silicon carbide into β-type silicon carbide twice, this product exhibited physical properties as shown in Table 3 below.

第    3    表 比較例1.2 平均粒径が5趣である黒鉛粉末80重量%とフェノール
レジン20重量%との混合物をラバープレスを使用し、
2,000kg/fflの加圧下に成形して外径300
mm×厚さ]、 Own X長さ2,000■のパイプ
を作り、これを黒鉛粉中に詰めて2゜000℃で20時
間焼成したのち、5in2粉中に詰め、1,800℃に
加熱し、けい化して炭化けい素焼給体パイプとした。つ
ぎにこれを50トールの真空中において1,800℃に
加熱し、こ\に塩化水素ガス10ρ/分とアルゴンガス
50Q/分を流して純化させたのち、これを金属けい素
を入れた黒鉛ルツボ中で1トールの真空下で1゜500
℃に加熱して金属けい素を含浸させて炭化けい素−けい
素焼給体パイプとした(比較例1)。
Table 3 Comparative Example 1.2 Using a rubber press, a mixture of 80% by weight of graphite powder with an average particle size of 5 mm and 20% by weight of phenol resin,
Molded under pressure of 2,000 kg/ffl to form an outer diameter of 300
mm×thickness], Own x length 2,000 mm pipe was made, packed in graphite powder and fired at 2°000℃ for 20 hours, then packed in 5in2 powder and heated to 1,800℃. It was then silicified and made into a silicon carbide burner pipe. Next, this was heated to 1,800°C in a vacuum of 50 Torr, and purified by flowing hydrogen chloride gas at 10 ρ/min and argon gas at 50 Q/min. 1°500 in a crucible under a vacuum of 1 Torr
C. and impregnated with metallic silicon to obtain a silicon carbide-silicon burner pipe (Comparative Example 1).

またこれとは別に平均粒径が0.57mであるα型炭化
けい素96重量部にフェノールレジン4重量部、粒状炭
化はう素0.5重量部、ポリビニルアルコール1.5部
をアセトン溶液中で混合し、窒素ガス雰囲気下に乾燥し
てからこの粉末をアルミニウム製の中子が入ったゴム型
に詰め、1,400kg/、fflの圧力下で成形して
外径300 nu X厚さ]−〇1nlllX長さ2,
000mのパイプとしたのち、100℃で2時間加熱し
て仮焼体とした。つぎにこの仮焼体パイプをアルゴンガ
ス中において、2゜000℃で1時間加熱して炭化けい
青白焼結パイプとしたところ、このものはパイプ両端に
クラックの入ったものとなった(比較例2)が、上記し
た比較例1のパイプと共にこれらのパイプの物性を測定
したところ、これらはつぎの第4表に示したとおりの物
性を示した。
Separately, 96 parts by weight of α-type silicon carbide with an average particle size of 0.57 m, 4 parts by weight of phenol resin, 0.5 parts by weight of granular carbonized boron, and 1.5 parts of polyvinyl alcohol were added to an acetone solution. After drying in a nitrogen gas atmosphere, the powder was packed into a rubber mold containing an aluminum core and molded under a pressure of 1,400 kg/ffl to an outer diameter of 300 nu x thickness. −〇1nllll×length 2,
After making a pipe of 1,000 m long, it was heated at 100° C. for 2 hours to obtain a calcined body. Next, this calcined pipe was heated at 2°000°C for 1 hour in argon gas to make a blue-white sintered silicon carbide pipe, which resulted in cracks at both ends of the pipe (comparative example). 2) measured the physical properties of these pipes together with the pipe of Comparative Example 1 described above, and they exhibited the physical properties as shown in Table 4 below.

第   4    表Table 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、炭化けい素粉末、黒鉛粉末およびバインダーからな
る混合物を成形し、バインダーを熱分解した後、これに
金属けい素を含浸し、焼結して炭化けい素−けい素焼結
体を作り、ついでこれにハロゲン系ガスを流して脱けい
素してからポリカルボシランを含浸し、このポリカルボ
シランを熱分解して炭化けい素とすることを特徴とする
炭化けい素焼結体の製造方法。 2、バインダーがオルガノポリシロキサン、フェノール
樹脂、セルロース、タールピッチのうちの少なくとも1
種とされる特許請求の範囲第1項記載の炭化けい素焼結
体の製造方法。
[Claims] 1. After molding a mixture consisting of silicon carbide powder, graphite powder, and a binder and thermally decomposing the binder, it is impregnated with metallic silicon and sintered to form a silicon carbide-silicon sinter. Silicon carbide sintering, which is characterized by forming a compact, then flowing a halogen gas through it to remove silicon, impregnating it with polycarbosilane, and thermally decomposing the polycarbosilane to form silicon carbide. How the body is manufactured. 2. The binder is at least one of organopolysiloxane, phenolic resin, cellulose, and tar pitch.
A method for producing a silicon carbide sintered body according to claim 1.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016044122A (en) * 2014-08-19 2016-04-04 シュンク コーレンストフテヒニーク ゲーエムベーハー Method for forming compact, and compact

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