TW202337870A - SiSiC構件及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種先前所未有之新穎之SiSiC構件。
本發明之SiSiC構件係內部設置有至少1根長孔者，且上述長孔之直徑為2 mm以下，上述長孔之長度為100 mm以上，Si單質之含量為10～60體積%。
Description
本發明係關於一種SiSiC構件及其製造方法。
一直以來，已知有作為含有碳化矽(SiC)與矽(Si)之複合材料之SiSiC構件(專利文獻1)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：國際公開第2019/194137號
專利文獻2：國際公開第2022/075290號
專利文獻3：國際公開第2022/075288號
[發明所欲解決之問題]
由於SiSiC構件之導熱性等特性優異，故而期待用於各種用途，亦希望開發出新的SiSiC構件。
例如，藉由使用鑽孔器之加工而欲對SiSiC構件開出內徑2 mm以下且長度100 mm以上之長孔，但由於SiSiC構件非常硬，故導致鑽孔器彎曲而無法實現。即便使用雷射進行加工，亦無法在維持內徑2 mm以下之情況下，使雷射到達至100 mm以上之深度。
本發明係鑒於上述方面而完成者，其目的在於提供一種先前所未有之新穎之SiSiC構件。
[解決問題之技術手段]
本發明人等進行了銳意研究，結果發現，藉由採用下述構成而能達成上述目的，從而完成本發明。
即，本發明提供以下之[1]～[15]。
[1]一種SiSiC構件，其係內部設置有至少1根長孔者，且上述長孔之直徑為2 mm以下，上述長孔之長度為100 mm以上，上述SiSiC構件中之Si單質之含量為10～60體積%。
[2]如上述[1]所記載之SiSiC構件，其楊氏模數為230 GPa以上。
[3]如上述[1]或[2]所記載之SiSiC構件，其電阻率為0.0001～100 Ω・cm。
[4]如上述[1]至[3]中任一項所記載之SiSiC構件，其中上述長孔係非貫通孔。
[5]如上述[1]至[4]中任一項所記載之SiSiC構件，其中上述長孔之內壁之表面粗糙度為3.0 μm以上。
[6]如上述[1]至[5]中任一項所記載之SiSiC構件，其中上述長孔之軸偏移量為0.80 mm以下。
[7]如上述[1]至[6]中任一項所記載之SiSiC構件，其中上述長孔之孔形狀為圓形、多角形、或其等之連結形狀。
[8]如上述[1]至[7]中任一項所記載之SiSiC構件，其中上述長孔之內壁之O含量為1原子%以上。
[9]一種SiSiC構件之製造方法，其係製造如上述[1]至[8]中任一項所記載之SiSiC構件之方法，該SiSiC構件之製造方法係製作SiC成形體，使Si單質含浸於上述SiC成形體中，對所獲得之SiSiC構件實施放電加工，藉此形成長孔。
[10]一種SiSiC構件之製造方法，其係製作SiC成形體，使Si單質含浸於上述SiC成形體中，對所獲得之SiSiC構件實施放電加工。
[11]如上述[10]所記載之SiSiC構件之製造方法，其抑制上述SiSiC構件之表面發生毛邊。
[12]如上述[10]所記載之SiSiC構件之製造方法，其抑制上述SiSiC構件之表面附著沈積物。
[13]如上述[10]所記載之SiSiC構件之製造方法，其中製作SiC成形體，使Si單質含浸於上述SiC成形體中，對所獲得之SiSiC構件實施放電加工，藉此去除上述SiSiC構件之表面上所附著之沈積物。
[14]如上述[13]所記載之SiSiC構件之製造方法，其中上述沈積物包含自上述SiSiC構件滲出之Si。
[15]如上述[10]所記載之SiSiC構件之製造方法，其中製作SiC成形體，使Si單質含浸於上述SiC成形體中，對所獲得之SiSiC構件實施放電加工，藉此去除上述SiSiC構件之表面所發生之毛邊。
[發明之效果]
根據本發明，可提供一種先前所未有之新穎之SiSiC構件。
本發明中之用語之含義如下所述。
使用「～」所表示之數值範圍係指包括「～」前後所記載之數值作為下限值及上限值之範圍。
於本說明書中階段性地記載之數值範圍內，某數值範圍內所記載之上限值或下限值可替換為另一階段性記載之數值範圍之上限值或下限值。又，本說明書中所記載之數值範圍內，某數值範圍所記載之上限值或下限值亦可替換為實施例中所示之值。
[SiSiC構件]
圖1係表示SiSiC構件1之立體圖，圖2係圖1之A-A線剖視圖。SiSiC構件1係含有矽(Si)與碳化矽(SiC)之複合材料，例如，熱膨脹率較低，耐熱性、耐磨性、導熱性、強度等優異。
＜長孔＞
於SiSiC構件1之內部，在一方向上設置有較長之長孔2。
圖1～圖2中，僅圖示有1根長孔2，但SiSiC構件1亦可具有複數根長孔2。於存在複數根長孔2之情形時，各長孔2彼此可並排，亦可交叉。長孔2還可彎曲。
長孔2可為貫通SiSiC構件1之貫通孔(參照圖2)，亦可為一端部被密封之非貫通孔。
此種長孔2係藉由後述之放電加工形成。
《孔形狀》
圖1中所示之長孔2之孔形狀為真圓形，但並不限定於此。
作為長孔2之孔形狀，例如適宜例舉：圓形、多角形、或其等之連結形狀。
圓形包括真圓形(參照圖1)及橢圓形。
多角形包括三角形、四角形(正方形、長方形等)及五角形以上之多角形。
連結形狀係圓形彼此連結之形狀(參照後述之圖3)、或圓形與多角形連結之形狀。
圖3係表示孔形狀呈圓形彼此連結之形狀之長孔2之模式圖。
圖3中所示之長孔2之孔形狀為2個真圓彼此部分相互重疊之形狀。此種長孔2例如藉由如下方式獲得：將孔形狀為真圓之2根孔以彼此部分重疊之方式形成。
長孔2之孔形狀呈垂直於長孔2之中心線之剖面之形狀。
《直徑》
長孔2之直徑為2 mm以下，就提高SiSiC構件1之熱導率這一理由而言，長孔2之直徑較佳為1.6 mm以下，更佳為1.2 mm以下。
另一方面，長孔2之直徑之下限並無特別限定。
但，小孔徑之加工會受到切削屑或加工時之振動之影響，而容易導致加工直徑或加工部位與尺寸公差之偏差變大。藉由噴出加工液來去除切削屑，或減緩加工速度，可一定程度改善此類偏差。於欲維持適於製造之加工速度之情形時，基於放電加工時之加工液之噴出效率之觀點而言，長孔2之直徑較佳為0.1 mm以上，更佳為0.2 mm以上，進而較佳為0.5 mm以上。
長孔2之直徑係垂直於長孔2之中心線之剖面之直徑，使用任意5個剖面之平均值。長孔2之直徑係使用SiSiC構件1之剖面之顯微鏡照片求出。
作為長孔2之直徑，於其剖面之形狀為圓形或四角形之情形時，採用最短直徑(最短長度)。具體而言，於真圓形之情形時，長孔2之直徑為真圓形之直徑；於橢圓形之情形時，長孔2之直徑為橢圓形之短軸之長度；於正方形之情形時，長孔2之直徑為正方形之一邊之長度；於長方形之情形時，長孔2之直徑為長方形之短邊之長度；於三角形或五角形以上之多角形之情形時，長孔2之直徑為多角形之各邊中最短邊之長度。
於剖面之形狀為連結形狀之情形時，長孔2之直徑採用構成連結形狀之各形狀(圓形或四角形)之最短直徑(最短長度)。
《長度》
長孔2之長度為100 mm以上，較佳為120 mm以上，更佳為150 mm以上。
另一方面，長孔2之長度之上限並無特別限定，例如為450 mm，較佳為400 mm，更佳為300 mm。
長孔2之長度係長孔2之中心線之距離。
《軸偏移量》
以下，基於圖2，對軸偏移量進行說明。
例如，考慮一種於SiSiC構件1中形成直線性之長孔2之情形。於該情形時，在形成長孔2之過程中，長孔2之中心線有時變為向外彎曲之中心線L2而非原本(直線性)之中心線L1。該現象稱作「軸偏移」。
向外彎曲之中心線L2中，將距離原本之中心線L1最遠之位置設為P。將自位置P至中心線L1之最短距離D作為軸偏移量。
基於按設計來製造長孔2之觀點而言，軸偏移量之值較佳為較小。具體而言，軸偏移量較佳為0.80 mm以下，更佳為0.50 mm以下，進而較佳為0.30 mm以下。
藉由使用後述之放電加工來形成長孔2，可降低軸偏移量。
《內壁之表面粗糙度》
長孔2之內壁3(SiSiC構件1中之形成長孔2之面)之表面粗糙度(Ra)較佳為3.0 μm以上，更佳為4.0 μm以上，進而較佳為4.5 μm以上，特佳為5.0 μm以上。
於長孔2之內壁3有時接著樹脂等異物。於該情形時，長孔2之內壁3越粗糙，則越與異物點接觸，若一旦接著，則因投錨效應使得異物不易脫離(即，長孔2之內壁3與異物之接著力較高)。
另一方面，上限並無特別限定，長孔2之內壁3之表面粗糙度例如為10.0 μm以下，較佳為8.0 μm以下。
作為使長孔2之內壁3之表面粗糙度為上述範圍內之方法，例如可例舉如下方法：對SiSiC構件1實施放電加工來形成長孔。
長孔2之內壁3之表面粗糙度係以如下方式求出。
首先，以將長孔2裁切為一半之方式對SiSiC構件1進行切割或研削，而使SiSiC構件1之剖面露出(參照圖2)。繼而，使用雷射顯微鏡(vk-x200、基恩士公司製造)，對露出之剖面進行觀察，並實施圖像處理，藉此沿著長孔2之中心線求出算術平均粗糙度Ra。將所求出之Ra作為長孔2之內壁3之表面粗糙度。
《內壁之O含量》
關於長孔2之內壁3之組成，若氧(O)之含量(以下，亦稱為O含量)較多，則表面能量較低之SiO
2變多，長孔2之內壁3變得不易附著污垢。
即，就長孔2之內壁3之防污性優異這一理由而言，長孔2之內壁3之O含量較佳為1原子%以上，更佳為3原子%以上，進而較佳為5原子%以上，特佳為7原子%以上，最佳為9原子%以上。
另一方面，上限並無特別限定，長孔2之內壁3之O含量例如為25原子%以下，較佳為20原子%以下。
作為使長孔2之內壁3之O含量為上述範圍內之方法，例如可例舉如下方法：對SiSiC構件1實施放電加工來形成長孔2。放電加工時，所形成之長孔2之內壁3被氧化而形成SiO
2。
長孔2之內壁3之O含量係以如下方式求出。
首先，以將長孔2裁切為一半之方式對SiSiC構件1進行切割或研削，而使SiSiC構件1之剖面露出(參照圖2)。繼而，針對露出之剖面，使用掃描式電子顯微鏡(SEM)所附屬之EDX(Energy Dispersive X-ray，能量分散型X射線分析)裝置，對氧(O)、及SiSiC構件之構成元素(Si、C等)進行定量。基於定量結果，求出長孔2之內壁3之O含量(單位：原子%)。
＜Si單質之含量＞
如下所述，SiSiC構件1需要適度地含有Si單質。
具體而言，就強度特性優異這一理由而言，SiSiC構件1中之Si單質之含量為10體積%以上，較佳為12體積%以上，更佳為15體積%以上。
另一方面，若Si單質之含量過高，則SiSiC構件1之楊氏模數等下降，強度變得不足。
因此，就獲得足夠強度(楊氏模數)這一理由而言，SiSiC構件1中之Si單質之含量為60體積%以下，較佳為45體積%以下，更佳為35體積%以下，進而較佳為30體積%以下，特佳為25體積%以下。
Si單質之含量(單位：體積%)係以如下方式，根據光學顯微鏡照片求出。
SiSiC構件1之剖面之顯微鏡照片中，灰色部分係SiC，較該灰色部分更淺併發白之部分係Si單質。
根據SiSiC構件1之任意剖面之顯微鏡照片，並使用圖像分析軟體(WinROOF2015)，求出SiC及Si單質之面積比，將所求出之面積比直接作為各自之體積比。
Si單質之含量係使用在任意5個視野下所求出之平均值。
＜楊氏模數＞
SiSiC構件1之楊氏模數較佳為230 GPa以上，更佳為250 GPa以上，進而較佳為300 GPa以上，特佳為320 GPa以上，最佳為350 GPa以上。
SiSiC構件1之楊氏模數係藉由JIS R 1602：1995所記載之彈性模數試驗方法(超音波脈衝法)於20℃下進行測定之動態彈性模數。
＜電阻率＞
如下所述，SiSiC構件1藉由適度地含有Si單質而具有導電性。具體而言，SiSiC構件1之電阻率較佳為100(＝1×10
2) Ω・cm以下，更佳為10(＝1×10
1) Ω・cm以下，進而較佳為1(＝1×10
0) Ω・cm以下。
另一方面，SiSiC構件1之電阻率之下限並無特別限定，例如為0.0001(＝1×10
-4) Ω・cm，較佳為0.001(＝1×10
-3) Ω・cm。
SiSiC構件1之電阻率係依據JIS C 2141-1992中所記載之體積電阻率之測定方法進行測定。
＜密度＞
SiSiC構件1之密度較佳為2.00 g/cm
3以上，更佳為2.40 g/cm
3以上，進而較佳為2.65 g/cm
3以上。
另一方面，SiSiC構件1之密度較佳為3.50 g/cm
3以下，更佳為3.30 g/cm
3以下，進而較佳為3.10 g/cm
3以下。
SiSiC構件1之密度係依據JIS Z 8807-2012中所記載之方法進行測定。
＜膨脹係數＞
SiSiC構件1之於室溫(23℃)～800℃下之平均線膨脹係數(以下，亦簡稱為「膨脹係數」)較佳為4.0 ppm/℃以下，更佳為3.7 ppm/℃以下，進而較佳為3.4 ppm/℃以下。
作為使SiSiC構件1之膨脹係數為上述範圍內之方法，例如可例舉：使SiSiC構件1中之Si單質之含量為上述範圍內之方法。
SiSiC構件1之膨脹係數係例如使用熱膨脹計(製品名：NETZSCH公司製造、TD5000SA)，依據JIS R 1618中所記載之方法進行測定。
＜熱導率＞
SiSiC構件1之熱導率較佳為180 W/(m・K)以上，更佳為200 W/(m・K)以上，進而較佳為220 W/(m・K)以上。
作為使SiSiC構件1之熱導率為上述範圍內之方法，例如可例舉：使SiSiC構件1中之Si單質之含量為上述範圍內之方法。
SiSiC構件1之熱導率係利用使用耐馳公司製造之LFA 447(Nanoflash)之氙氣燈光之閃光法，於室溫(23℃)下求出。
[SiSiC構件之製造方法]
其次，對製造SiSiC構件之方法進行說明。
＜SiC成形體之製作＞
首先，形成含有SiC粒子之SiC成形體(未圖示)。
SiC成形體亦係具有多個細孔之多孔質體。因此，如下所述，使熔融之Si單質含浸於SiC成形體中。
SiC成形體之空隙率較佳為30～70體積%，更佳為40～60體積%。空隙率係使用水銀測孔儀求出。
SiC成形體之尺寸及形狀並無特別限制，係根據最終所獲得之SiSiC構件之尺寸及形狀來適當設定。
＜3D印刷法＞
SiC成形體之製作係例如使用雷射照射造形法、黏合劑噴射(Binder Jet)造形法等3D(三維)印刷法。3D印刷法中，藉由一層一層地形成層並依序積層，而獲得作為所需形狀之積層體之SiC成形體。依序積層之各層之厚度例如為0.2～0.3 mm。
雷射照射造形法中，對於包含SiC粒子及黏合劑之層照射雷射。該雷射之熱使得存在於照射區域內之黏合劑熔融及固化，而使SiC粒子彼此黏結。藉由對依序積層之各層實施該操作，而製得SiC成形體。
黏合劑噴射造形法中，自噴墨噴嘴對包含SiC粒子之層噴射黏合劑。於噴射有黏合劑之區域中，SiC粒子彼此黏結。藉由對依序積層之各層實施該操作，而製作SiC成形體。
黏合劑噴射造形法中，亦可使包含SiC粒子之層預先含有硬化劑(例如，含有二甲苯磺酸、硫酸等之酸性物質水溶液)，而使黏合劑僅在噴射之黏合劑與硬化劑接觸之區域發生反應(硬化)。硬化劑之含量相對於SiC粒子而言，例如為0.1～1質量%。
SiC粒子較佳為α-SiC。
SiC粒子之平均粒徑例如為5～300 μm，較佳為30～200 μm，更佳為50～180 μm。
一般而言，SiC粒子越大，則所形成之SiC成形體之細孔徑越大。因此，可根據所需之細孔徑，適當地選擇所使用之SiC粒子之平均粒徑。
SiC粒子之平均粒徑係藉由使用雷射繞射・散射式粒徑分佈測定裝置(MT3300EXII、MicrotracBEL公司製造)進行測量而求出之粒子之體積基準累積50%直徑(D50)。
作為黏合劑，可例舉：酚系樹脂等熱硬化性樹脂；呋喃樹脂等自硬化性樹脂等。
《鑄造法》
於製作SiC成形體之情形時，亦可不使用3D印刷法。
例如，亦可藉由使SiC粒子及黏合劑之混合物(SiC成形體原料)流入至模具中並進行乾燥，而製作SiC成形體(為了方便而稱作「鑄造法」)。
鑄造法中，SiC成形體原料之固形物成分濃度例如可在5～100質量%之範圍內適當地進行變更。乾燥後，亦可於惰性氣氛下，在高溫(例如，1500～2300℃)下進行加熱，使SiC成形體燒結。
作為此類鑄造法，可例舉：排泥鑄漿成形法、等靜壓成形(isostatic pressing)法、擠出成形法等方法，具體而言，可例舉日本專利特開平5-32458號公報中所記載之方法。
作為製造SiC成形體之方法，較佳為3D印刷法。
3D印刷法更加容易控制SiC成形體之空隙率。因此，能夠獲得任意控制了在下述Si含浸中所含浸之Si單質之量的SiSiC構件。藉由控制Si單質之量，能夠降低藉由放電加工形成長孔時之軸偏移量，或提高防污性等。
＜C含浸及乾燥＞
其次，亦可任意地使分散有碳粒子之分散液(碳分散液)含浸於SiC成形體中。以下，亦將其稱作「C含浸」。
藉此，將碳粒子導入作為多孔質體之SiC成形體之細孔。
於該情形時，若如下述般使Si含浸於SiC成形體中，則該Si之一部分亦與該碳粒子(C)發生反應，從而生成碳化矽(SiC)。
就容易導入碳粒子這一理由而言，C含浸較佳為於減壓環境下實施。其後，較佳為自減壓環境變更為加壓環境。如此，更加容易導入碳粒子。
碳分散液中之碳粒子之含量例如為20～60質量%，較佳為30～55質量%。
碳粒子之凝聚粒子(二次粒子)之平均粒徑(D50)例如為100～200 nm，較佳為110～150 nm。
作為碳分散液之分散介質，可例舉：水；甲醇、乙醇等醇等。
C含浸後，較佳為進行乾燥。如此一來，去除碳分散液之分散介質。
作為乾燥方法，可例舉：自然乾燥、加熱乾燥、真空冷凍乾燥等。
加熱乾燥中，將分散介質揮發去除。於分散介質為水之情形時，加熱溫度例如為100～120℃。
真空冷凍乾燥方式中，藉由於乾燥室內進行冷卻而使分散介質冷凍。冷卻溫度係分散介質會冷凍之溫度以下之溫度，於分散介質包含水之情形時，冷卻溫度例如為-50～-5℃。冷凍後，藉由對乾燥室內進行真空排氣，而將分散介質昇華去除。
＜Si含浸＞
其次，使矽(Si)含浸於SiC成形體中。以下，亦將其稱為「Si含浸」。
具體而言，例如在使SiC成形體與Si單質相互接觸之狀態下，對其等(SiC成形體及Si單質)進行加熱，而使Si單質熔融。藉此，熔融之Si單質藉由毛細管現象而含浸於作為多孔質體之SiC成形體中。
如此便獲得Si單質含浸於SiC成形體中而成之複合材料即SiSiC構件。
此時，藉由使Si單質以配置於SiC成形體之上表面之狀態熔融，而更加容易利用重力使熔融之Si單質含浸於SiC成形體中。
使Si單質熔融之環境較佳為減壓環境。
加熱溫度只要為Si之熔點以上即可。Si之熔點會根據測定方法而有些許不同，大約為1410～1414℃。加熱溫度較佳為1500℃以上。
另一方面，加熱溫度例如較佳為2300℃以下，更佳為2000℃以下，進而較佳為1650℃以下。
導入至SiC成形體中之Si之量係根據最終所獲得之SiSiC構件中之Si單質之含量等而適當設定。
所獲得之SiSiC構件係藉由使Si單質熔融時之加熱而燒結。
即，SiC彼此、及SiC與Si結合，而獲得緻密之燒結體。
因此，所獲得之SiSiC構件係含有Si及SiC之複合材料，且亦為燒結體。
＜放電加工＞
其次，對藉由Si含浸所獲得之SiSiC構件實施放電加工，而形成上述長孔。
放電加工係以下技術：於填滿加工液(水或油)之加工漕中，使電極(銅、石墨等)與加工對象(此處為SiSiC構件)之間引發電弧放電，於在高溫(例如，3000℃以上)下使加工對象熔解之同時進行加工。
加工係在電極與加工對象彼此不接觸且保持數十μm左右之距離之同時，反覆產生每秒數千～百萬次之放電來進行。
由於加工對象時常被水或油冷卻，因此加工對象中僅電極之正下側局部地熔解而經加工。
且說，放電加工中，為了在與電極之間產生電弧放電，加工對象需要具有導電性(通電)。
例如，單獨之SiC成形體並不具有導電性，因此其與電極之間不會產生電弧放電，無法實施放電加工。
針對此，藉由Si含浸所獲得之SiSiC構件因適度地含有Si單質而具有導電性，其與電極之間會產生電弧放電，因此可實施放電加工。
如此，藉由放電加工，而於藉由Si含浸所獲得之SiSiC構件中形成上述長孔。
於藉由放電加工形成長孔之情形時，可抑制SiSiC構件之表面(例如，長孔之內壁之表面)發生毛邊或附著沈積物。
又，SiSiC構件中，有時沈積物會附著於長孔之內壁之表面而堵塞長孔，上述沈積物包含自SiSiC構件之本體滲出之Si；源自與長孔之內壁接著之樹脂等之含C之化合物；SiSiC構件中所含之雜質等。
自SiSiC構件滲出之Si係源自Si含浸中所使用之Si單質。
使用專利文獻2～3中所記載之管(碳管或SiC管)噴出至所形成之長孔的Si亦為該Si之一種。
作為構成雜質之元素，例如可例舉：選自由Al、Ba、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Nb、Ni、P、Pb、Sb、Sn、Sr、Ti、V、Zn及Zr所組成之群中之至少1種。
進而，SiSiC構件中，有時會形成連接複數個長孔之新的長孔。於該情形時，若藉由機械加工(例如，使用鑽孔器之加工)等製成新的長孔，則長孔彼此之交叉部分中，長孔之內壁之表面有時發生毛邊。
於該等情形時，藉由實施放電加工，可去除沈積物及/或毛邊。實施放電加工時之條件並無特別限定，只要與上述之形成長孔時之條件相同即可。
作為用於放電加工之設備(包括電極、加工漕等)，並無特別限定，使用先前公知之設備。
關於放電加工之條件，係適當進行調整並設定，以可於SiSiC構件形成上述長孔。
[SiSiC構件之用途]
具有長孔之SiSiC構件之用途並無特別限定，但就強度(楊氏模數)、導熱性(熱導率)等特性優異之方面而言，可用作加熱器具。例如，適宜作為IH(Induction Heating，感應加熱)調理器等加熱調理器所具備之頂板。
加熱調理器之頂板係供載置鍋等被加熱體之構件。
作為頂板之原材料，一直以來使用陶瓷等。要求頂板可迅速地升溫及降溫，且耐衝擊性較高。因此，可適宜地使用SiSiC構件作為加熱調理器之頂板。
為了進行溫度控制，於SiSiC構件所具有之長孔中插入熱電偶(未圖示)。藉此，可掌握SiSiC構件、甚至是配置於SiSiC構件之上之被加熱體的溫度。
加熱調理器亦可用作系統廚具之一部分。
系統廚具具有作業台、加熱調理器等機器，該等機器係由操作台相連。作為操作台之原材料，使用不鏽鋼、人造大理石、陶瓷等。
加熱調理器係例如組裝在設置於操作台之開口處來使用。於該情形時，加熱調理器之頂板亦可構成系統廚具之操作台之一部分。
實施例
以下，例舉實施例，對本發明具體地進行說明。但，本發明並不限定於以下說明之實施例。
以下，例1～例6為實施例，例7～例9為比較例。
＜例1＞
使用3D印刷法(下述表1中記載為「3DP」)，製作SiC成形體。
即，使用粉末積層型3D印表機，利用黏合劑噴射造形法而製作SiC成形體。
具體而言，首先，使用SiC粒子與硬化劑之混合物來形成層(厚度：約0.2 mm)，自噴墨噴嘴對所形成之層噴射黏合劑。反覆進行該操作，而製得長方體狀之SiC成形體(長度300 mm×寬度300 mm×厚度20 mm)。
SiC粒子係使用α-SiC粉末(平均粒徑：80 μm、Shinano Electric Refining公司製造)。硬化劑係使用ASK CHEMICALS JAPAN股份有限公司製造之市售品(含有二甲苯磺酸及硫酸之酸性物質水溶液)。混合物中之硬化劑之含量相對於SiC粒子為0.3質量%。黏合劑係使用呋喃樹脂(ASK CHEMICALS JAPAN股份有限公司製造)。
其次，實施C含浸。即，使SiC成形體於減壓環境下浸漬於水中分散有碳粒子(二次粒子之平均粒徑：120 nm)而成之碳分散液中。分散液中之碳粒子之含量係適當調整，以在下述之Si含浸時達到下述表1之Si單質之含量。如此使碳分散液含浸於SiC成形體中。
其後，進行乾燥(真空冷凍乾燥)。具體而言，將含浸碳分散液後之SiC成形體於乾燥室內，在-10～0℃之溫度下冷卻20分鐘後，對乾燥室內真空排氣。
其次，實施Si含浸。更加詳細而言，首先，於反應爐內，將Si單質配置於SiC成形體之上。配置之Si單質之量係進行調整，以使所獲得之SiSiC構件中之Si單質之含量(單位：體積%)達到下述表1中所示之含量(以下亦同樣如此)。其後，使反應爐內處於減壓環境之狀態，於該狀態下加熱至1550℃。藉此，使Si單質熔融並使之含浸於SiC成形體中。
如此便獲得含有Si單質與SiC之燒結體、即SiSiC構件。
繼而，使用市售之放電加工機(Elenix公司製造之細孔放電加工機CT500FX)，對所獲得之SiSiC構件實施放電加工(加工液：純水、電極：銅)，以彼此不重疊之方式形成直徑不同之3根長孔(孔形狀：真圓形、長度：100 mm)。具體而言，形成了直徑為2 mm之長孔、直徑為0.8 mm之長孔、及直徑為0.1 mm之長孔。
如此便獲得形成有長孔之SiSiC構件。
＜例2＞
使用鑄造法(下述表1中記載為「鑄造」)，製作SiC成形體。
具體而言，於經325網目之篩分級之最大粒徑44 μm、平均粒徑8 μm之α-SiC粒子中加入純水及水溶性之酚系樹脂並進行混合，從而獲得SiC成形體原料(固形物成分濃度：76質量%)。
使該SiC成形體原料流入至石膏模具中並附著後，藉由將內部所殘留之SiC成形體原料(泥漿)排出之方法(排泥鑄漿成形法)，而獲得長方體狀之SiC成形體(長度300 mm×寬度300 mm×厚度20 mm)。
其後，使用所獲得之SiC成形體，並變更Si單質之含量(單位：體積%)，除此以外，以與例1相同之方式進行，製作SiSiC構件，其後，形成長孔。
＜例3～例6＞
除變更Si單質之含量(單位：體積%)以外，以與例1相同之方式進行，製作SiSiC構件，其後，形成長孔。
＜例7＞
以與例1相同之方式進行而製作SiC成形體，將其作為Si單質之含量為0體積%之SiC構件。
對該SiC構件，實施放電加工來形成長孔，結果未產生電弧放電，從而藉由放電加工無法形成長孔。
＜例8＞
除將Si單質之含量變更為5體積%以外，以與例1相同之方式進行，製作SiSiC構件。
對該SiSiC構件，實施放電加工來形成長孔，結果未產生電弧放電，從而藉由放電加工無法形成長孔。
＜例9＞
除將Si單質之含量變更為70體積%以外，以與例1相同之方式進行，製作SiSiC構件，其後，形成長孔。
如上所述，獲得例1～例9之樣品(例1～例6及例9：形成有長孔之SiSiC構件、例7：未形成有長孔之SiC構件、例8：未形成有長孔之SiSiC構件)。
＜各種物性＞
針對例1～例9之樣品，依照上述方法，求出Si單質之含量、密度、膨脹係數、楊氏模數、熱導率及電阻率。
進而，針對例1～例6及例9之樣品之長孔，依照上述方法，求出軸偏移量、內壁之表面粗糙度、及內壁之O含量。表面粗糙度及O含量係針對直徑為2 mm之長孔進行評價。
例7～例8之樣品由於不具有長孔，因此未實施該等評價，下述表1中記載為「-」。
＜長孔之內壁之接著力＞
長孔之內壁之接著力係利用以下之方法進行評價。
以使長孔之內壁露出之方式，將SiSiC構件切割為長度100 mm×寬度10 mm×厚度10 mm之尺寸。將厚度為0.17 mm、面積為3 mm×200 mm之單面膠帶(丙烯酸系防水膠帶#7300、積水化學工業公司製造)貼附於切割後之SiSiC構件之包含內壁之露出面上，從而獲得積層體。
使用英斯特朗公司製造之Instron 5560，於常溫下對所獲得之積層體施加5分鐘9.8 N之負載。其後，使用光學顯微鏡，測定SiSiC構件與膠帶之偏移量。偏移量越小，則評價為剪切保持力越高，長孔之內壁之接著力越優異。
下述表1中，將偏移量為0 mm以上且未達0.5 mm之情形記載為「◎」，將偏移量為0.5 mm以上且未達1.5 mm之情形記載為「○」，將偏移量為1.5 mm以上之情形記載為「×」。
＜長孔之內壁之防污性＞
長孔之內壁之防污性係利用以下之方法進行評價。
以使長孔之內壁露出之方式，將SiSiC構件切割為長度100 mm×寬度10 mm×厚度10 mm之尺寸。對切割後之SiSiC構件之包含內壁之露出面吹送粉塵(關東壤土JIS試驗用粉體11種)3 g。
其後，使用基恩士公司製造之數位顯微鏡VHX-5000，以100倍對長孔之內壁之表面進行觀察，並藉由圖像處理求出附著有粉塵之面積之比率。該比率越小，則評價為長孔之內壁之防污性越優異。
下述表1中，將附著有粉塵之面積之比率未達5%之情形記載為「◎」，將附著有粉塵之面積之比率為5%以上且未達10%之情形記載為「○」，將附著有粉塵之面積之比率為10%以上之情形記載為「×」。
[表1]
| 表1 | |||||||||||
| 例1 | 例2 | 例3 | 例4 | 例5 | 例S | 例7 | 例8 | 例9 | |||
| SiC成形體之製法 | - | 3DP | 鑄造 | 3DP | 3DP | 3DP | 3DP | 3DP | 3DP | 3DP | |
| Si單質之含量 | 體積% | 11 | 18 | 25 | 27 | 32 | 58 | 0 | 5 | 70 | |
| 密度 | g/cm 3 | 3.10 | 3.10 | 3.00 | 2.96 | 2.85 | 2.70 | 2.75 | 3.15 | 2.60 | |
| 膨脹係數 | ppm/℃ | 3.4 | 3.4 | 3.3 | 3.3 | 3.2 | 3.2 | 4.5 | 3.3 | 3.4 | |
| 楊氏模數 | GPa | 390 | 370 | 356 | 341 | 293 | 249 | 354 | 400 | 211 | |
| 熱導率 | W/(m・K) | 223 | 220 | 230 | 223 | 202 | 182 | 170 | 218 | 165 | |
| 電阻率 | Ω・cm | 2.94 ×10 -1 | 4.23 ×10 -1 | 7.17 ×10 -1 | 1.04 ×10 -1 | 1.64 ×10 -2 | 2.13 ×10 -3 | 5.32 ×10 5 | 3.21 ×10 2 | 3.17 ×10 -2 | |
| 長 孔 | 軸偏移量(直徑：2 mm) | mm | 0.13 | 0.31 | 0.12 | 0.08 | 0.07 | 0.05 | - | - | 0.06 |
| 軸偏移量(直徑：0.8 mm) | mm | 0.48 | 0.62 | 0.29 | 0.21 | 0.16 | 0.11 | - | - | 0.13 | |
| 軸偏移量(直徑：0.1 mm) | mm | 0.92 | 0.89 | 0.83 | 0.74 | 0.62 | 0.67 | - | - | 0.63 | |
| 內壁之表面粗糙度 | μm | 4.1 | 3.2 | 5.2 | 7.5 | 6.9 | 5.7 | - | - | 5.1 | |
| 內壁之O含量 | 原子% | 5 | 3 | 10 | 13 | 15 | 19 | - | - | 16 | |
| 內壁之接著力 | - | 〇 | 〇 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | - | - | ◎ | |
| 內壁之防污性 | - | 〇 | 〇 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | - | - | ◎ |
＜評價結果彙總＞
如上述表1所示，例1～例6中，藉由放電加工，於SiSiC構件形成長孔，又，楊氏模數等物性亦良好。
與之相對，例7～例8中，藉由放電加工無法形成長孔。
又，例9中，所獲得之SiSiC部之楊氏模數較低。
再者，將於2022年2月18日提出申請之日本專利申請案2022-024100號、及於2022年10月11日提出申請之日本專利申請案2022-162968號之說明書、申請專利範圍、圖式及摘要之全部內容援引至此，並作為本發明之說明書之揭示併入。
1:SiSiC構件
2:長孔
3:內壁
D:最短距離
L
1:中心線
L
2:中心線
P:位置
圖1係表示SiSiC構件之立體圖。
圖2係圖1之A-A線剖視圖。
圖3係表示孔形狀呈圓形彼此連結之形狀之長孔的模式圖。
1:SiSiC構件
2:長孔
Claims (15)
- 一種SiSiC構件，其係內部設置有至少1根長孔者，且 上述長孔之直徑為2 mm以下， 上述長孔之長度為100 mm以上， 上述SiSiC構件中之Si單質之含量為10～60體積%。
- 如請求項1之SiSiC構件，其楊氏模數為230 GPa以上。
- 如請求項1之SiSiC構件，其電阻率為0.0001～100 Ω・cm。
- 如請求項1之SiSiC構件，其中上述長孔係非貫通孔。
- 如請求項1之SiSiC構件，其中上述長孔之內壁之表面粗糙度為3.0 μm以上。
- 如請求項1之SiSiC構件，其中上述長孔之軸偏移量為0.80 mm以下。
- 如請求項1之SiSiC構件，其中上述長孔之孔形狀為圓形、多角形、或其等之連結形狀。
- 如請求項1之SiSiC構件，其中上述長孔之內壁之O含量為1原子%以上。
- 一種SiSiC構件之製造方法，其係製造如請求項1至8中任一項之SiSiC構件之方法，該SiSiC構件之製造方法中， 製作SiC成形體， 使Si單質含浸於上述SiC成形體中， 對所獲得之SiSiC構件實施放電加工來形成長孔。
- 一種SiSiC構件之製造方法，其係製作SiC成形體， 使Si單質含浸於上述SiC成形體中， 對所獲得之SiSiC構件實施放電加工。
- 如請求項10之SiSiC構件之製造方法，其抑制上述SiSiC構件之表面發生毛邊。
- 如請求項10之SiSiC構件之製造方法，其抑制上述SiSiC構件之表面附著沈積物。
- 如請求項10之SiSiC構件之製造方法，其係製作SiC成形體， 使Si單質含浸於上述SiC成形體中， 對所獲得之SiSiC構件實施放電加工來去除附著於上述SiSiC構件之表面之沈積物。
- 如請求項13之SiSiC構件之製造方法，其中上述沈積物包含自上述SiSiC構件滲出之Si。
- 如請求項10之SiSiC構件之製造方法，其係製作SiC成形體， 使Si單質含浸於上述SiC成形體中， 對所獲得之SiSiC構件實施放電加工來去除上述SiSiC構件之表面所發生之毛邊。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022-024100 | 2022-02-18 | ||
| JP2022024100 | 2022-02-18 | ||
| JP2022162968 | 2022-10-11 | ||
| JP2022-162968 | 2022-10-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202337870A true TW202337870A (zh) | 2023-10-01 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW112105831A TW202337870A (zh) | 2022-02-18 | 2023-02-17 | SiSiC構件及其製造方法 |
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-
2023
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Also Published As
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| WO2023157913A1 (ja) | 2023-08-24 |
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