JPH0733547A - Production of porous silicon carbide sintered compact - Google Patents
Production of porous silicon carbide sintered compactInfo
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- JPH0733547A JPH0733547A JP17506593A JP17506593A JPH0733547A JP H0733547 A JPH0733547 A JP H0733547A JP 17506593 A JP17506593 A JP 17506593A JP 17506593 A JP17506593 A JP 17506593A JP H0733547 A JPH0733547 A JP H0733547A
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/06—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
- C04B38/063—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
- C04B38/0635—Compounding ingredients
- C04B38/0645—Burnable, meltable, sublimable materials
- C04B38/068—Carbonaceous materials, e.g. coal, carbon, graphite, hydrocarbons
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、多孔質炭炭化ケイ素焼
結体の製造方法に関する。詳しくは、高密度で強度に優
れると共に、熱伝導性に優れた多孔質炭化ケイ素焼結体
を効率的に得ることができる製造方法に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a porous carbonized silicon carbide body. More specifically, the present invention relates to a manufacturing method capable of efficiently obtaining a porous silicon carbide sintered body having high density and excellent strength and excellent thermal conductivity.
【０００２】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
セラミックス製多孔質構造材が、例えば、自動車の排ガ
スフィルター，触媒担体あるいは溶融金属用フィルター
等に広く用いられるようになってきた。従来、このよう
な用途に供される多孔質構造材は、複雑な製造工程を経
て製造されており、その物性を制御するのが非常に困難
であり、構造材料として、十分満足し得るものが得られ
ていないのが実情である。そして、炭化ケイ素は、共有
結合性化合物であると共に、難焼結性物質であって、焼
結するのが非常に難しいという問題がある。このような
炭化ケイ素を原料として、多孔質な焼結体を製造するに
は、従来、例えば、特開昭５５−７１６５９号公報に
は、有機質多孔体の骨格面に炭化ケイ素質のスラリーを
付着させた後、乾燥、焼成する方法が開示されている。
ここに開示されている技術では、組織の結合力が弱く、
強度が低いという問題がある。また、特開平４−１２０
７２号公報には、含炭素質を被覆した炭化ケイ素ウイス
カーにホウ素を混合し、焼成する方法が開示されてい
る。ここに開示されている技術では、粉末の処理、混合
工程が複雑で、生産を考えるならば、より簡便な工程が
望まれる。そして、このような炭化ケイ素を原料として
焼結するには、通常は、焼結助剤を添加してその高密度
化を促進し、焼結密度の向上を図ることが行われてい
る。この高密度化を促進するための焼結助剤としては、
通常、例えば、Ｂ，Ｃ，Ａｌ，Ｂｅ，Ｔｉ等が用いられ
ている。ところが、これらの焼結助剤は、焼結体特性に
は、負の因子として働くものである。したがって、焼結
助剤を添加して得られる炭化ケイ素焼結体は、この焼結
助剤の影響によって炭化ケイ素本来の特性が十分に引き
出されていないのが実情である。さらに、従来、焼結に
あたっては、ホットプレス法（ＨＰ法）や熱間等方加圧
法（ＨＩＰ法）等によって焼結されているが、焼結に長
時間を要し、多孔質炭化ケイ素焼結体を効率的に得るこ
とができなかった。2. Description of the Related Art In recent years,
Porous structural materials made of ceramics have come to be widely used, for example, as exhaust gas filters for automobiles, catalyst carriers, filters for molten metals, and the like. Conventionally, porous structural materials used for such applications have been manufactured through complicated manufacturing processes, and it is very difficult to control the physical properties thereof, and as a structural material, those that are sufficiently satisfactory are available. The reality is that they have not been obtained. Further, silicon carbide is a covalent compound and is also a hardly sinterable substance, so that it is very difficult to sinter. In order to manufacture a porous sintered body using such silicon carbide as a raw material, conventionally, for example, in JP-A-55-71659, a silicon carbide slurry is attached to the skeleton surface of an organic porous body. A method of drying and firing after the treatment is disclosed.
In the technology disclosed here, the cohesive strength of the tissue is weak,
There is a problem of low strength. In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 4-120
Japanese Patent Laid-Open No. 72-72 discloses a method of mixing silicon carbide whiskers coated with carbonaceous material with boron and firing the mixture. In the technique disclosed here, the powder treatment and mixing steps are complicated, and a simpler step is desired in view of production. Then, in order to sinter using such a silicon carbide as a raw material, a sintering aid is usually added to accelerate the densification of the sintering aid to improve the sintering density. As a sintering aid for promoting this densification,
Usually, for example, B, C, Al, Be, Ti, etc. are used. However, these sintering aids act as a negative factor on the characteristics of the sintered body. Therefore, in reality, the silicon carbide sintered body obtained by adding the sintering aid does not sufficiently bring out the original characteristics of silicon carbide due to the influence of the sintering aid. Further, conventionally, in the sintering, the hot pressing method (HP method), the hot isostatic pressing method (HIP method) and the like have been performed. The solids could not be obtained efficiently.
【０００３】[0003]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、上
記の状況に鑑み、高密度で強度に優れると共に、熱伝導
性に優れた多孔質炭化ケイ素焼結体を効率的に得ること
ができる製造方法について、鋭意研究を重ねた。その結
果、カーボン粒子を含ませ、プラズマ放電焼結によって
得られる炭化ケイ素焼結体を熱処理することによって、
焼結助剤を用いることなく、製造工程を簡略化して、目
的とする多孔質炭化ケイ素焼結体が効率的に得られるこ
とを見出した。本発明はかかる知見に基いて完成したも
のである。すなわち、本発明は、（Ａ）炭化ケイ素２０
〜９０容量％及び（Ｂ）カーボン粒子８０〜１０容量％
からなる混合物を原料とし、プラズマ放電焼結によって
炭化ケイ素焼結体を製造し、次いで、該炭化ケイ素焼結
体を酸化雰囲気中で熱処理することを特徴とする多孔質
炭化ケイ素焼結体の製造方法を提供するものである。Therefore, in view of the above situation, the present inventor can efficiently obtain a porous silicon carbide sintered body having a high density and excellent strength and excellent thermal conductivity. We have earnestly conducted research on possible manufacturing methods. As a result, by including carbon particles, by heat treating the silicon carbide sintered body obtained by plasma discharge sintering,
It was found that the intended porous silicon carbide sintered body can be efficiently obtained by simplifying the manufacturing process without using a sintering aid. The present invention has been completed based on such findings. That is, the present invention provides (A) silicon carbide 20.
To 90% by volume and (B) carbon particles 80 to 10% by volume
A porous silicon carbide sintered body characterized by producing a silicon carbide sintered body by plasma discharge sintering using a mixture consisting of, and then heat treating the silicon carbide sintered body in an oxidizing atmosphere. It provides a method.
【０００４】本発明において、多孔質炭化ケイ素焼結体
を製造するにあたり、原料としては、（Ａ）成分の炭化
ケイ素及び（Ｂ）カーボン粒子からなる混合物が用いら
れる。ここで、（Ａ）成分の炭化ケイ素は、α型あるい
はβ型のいずれであってもよい。また、これらの炭化ケ
イ素の形状は、粉末状またはウイスカー状である。炭化
ケイ素として、粉末を用いる場合、通常、粒径0.５〜１
００μｍ、特に0.７〜１０μｍの炭化ケイ素粉末が好適
である。また、ウイスカーを用いる場合、通常、径0.１
〜３μｍ，アスペクト比５〜３０の炭化ケイ素ウイスカ
ーが好適である。一方、（Ｂ）成分のカーボン粒子は、
様々なものがある。例えば、チャンネルブラック，ファ
ーネスブラック，サーマルブラックなどのカーボンブラ
ック、グラファイト粉末あるいはコークス微粉などが挙
げられる。これらの中では、特に、カーボンブラックが
好適に用いられる。この好適なカーボンブラックとして
は、通常、粒径0.１〜１００μｍであるが、所望される
多孔質焼結体によって、それぞれに適した粒径のものを
選定すればよい。この（Ｂ）成分のカーボン粒子は、
（Ａ）成分の炭化ケイ素と混合し原料として用いられる
が、プラズマ放電焼結によって得られる焼結体を熱処理
する際、燃焼、焼失し、焼結体中に気孔部を形成する機
能を果たし、多孔質焼結体を得ることができるのであ
る。In the present invention, a mixture of (A) component silicon carbide and (B) carbon particles is used as a raw material for producing the porous silicon carbide sintered body. Here, the silicon carbide as the component (A) may be either α-type or β-type. The shape of these silicon carbides is powdery or whisker-like. When powder is used as silicon carbide, the particle size is usually 0.5 to 1
A silicon carbide powder of 00 μm, especially 0.7 to 10 μm is suitable. When using whiskers, the diameter is usually 0.1.
Silicon carbide whiskers having a thickness of -3 μm and an aspect ratio of 5-30 are suitable. On the other hand, the carbon particles of the component (B) are
There are various things. Examples thereof include carbon black such as channel black, furnace black and thermal black, graphite powder, and coke fine powder. Of these, carbon black is particularly preferably used. The suitable carbon black usually has a particle size of 0.1 to 100 μm, but a particle size suitable for each may be selected depending on the desired porous sintered body. The carbon particles of the component (B) are
It is used as a raw material by mixing with (A) component silicon carbide, but when the sintered body obtained by plasma discharge sintering is heat-treated, it burns and burns out, and functions to form pores in the sintered body. A porous sintered body can be obtained.
【０００５】本発明において、前記（Ａ）成分の炭化ケ
イ素及び（Ｂ）成分のカーボン粒子からなる混合物は、
それぞれの成分が、（Ａ）成分である炭化ケイ素２０〜
９０容量％、好ましくは３０〜８０容量％及び（Ｂ）成
分であるカーボン粒子８０〜１０容量％、好ましくは７
０〜２０容量％の割合で配合され、原料として供され
る。上記成分（Ａ）及び（Ｂ）を混合するにあたって、
（Ａ）成分の炭化ケイ素及び（Ｂ）成分のカーボン粒子
は、それぞれそのままで用いてよい。しかし、炭化ケイ
素粉末の場合、共粉砕・混合で微粉化することによっ
て、気孔部が均一に分散した焼結体を得ることができ
る。より緻密な焼結体を得るのに効果的な共粉砕・混合
は、混合と粉砕を同時に行うことができる。この共粉砕
・混合にあたっては、混合・粉砕を同時に進行させるこ
とによって原料粉末の均一混合化及び粒子径をさらに小
さくすることができる。In the present invention, the mixture comprising the silicon carbide as the component (A) and the carbon particles as the component (B) is
Each of the components is silicon carbide 20 that is the component (A).
90% by volume, preferably 30 to 80% by volume, and 80 to 10% by volume, preferably 7%, of carbon particles as the component (B).
It is blended in a proportion of 0 to 20% by volume and used as a raw material. When mixing the above components (A) and (B),
The component (A) silicon carbide and the component (B) carbon particles may be used as they are. However, in the case of silicon carbide powder, it is possible to obtain a sintered body in which the pores are uniformly dispersed by co-pulverizing and mixing to make fine powder. Co-milling and mixing, which is effective for obtaining a denser sintered body, can be performed by simultaneously mixing and pulverizing. In this co-grinding / mixing, by advancing the mixing / grinding at the same time, the raw material powder can be uniformly mixed and the particle size can be further reduced.
【０００６】この共粉砕・混合は、ボールミル，衝撃微
粉砕機，ジェット粉砕機，塔式摩擦機等の混合と粉砕を
同時に行う手段によって行うことができる。これらの手
段のなかでは、ボールミル，特に、落下式でなく遊星型
強力ボールミルを使用することが好ましい。また、混合
時の状態は、乾式あるいは湿式のいずれでもよく、例え
ば、湿式で行う場合には、混合助剤としては、エタノー
ルやブタノール等のアルコール類，ヘキサン，ケトンな
どの各種の溶媒やカルボン酸などを用いて行うことがで
きる。これらの混合助剤は、通常、１〜５ミリリットル
／ｇ−パウダーの割合で用いられる。上記共粉砕・混合
の混合力や混合時間は、 粉砕・混合後の粉末原料の平均
粒径が0.０１〜５０μｍ、 好ましくは0.１〜１０μｍ程
度となるように設定することが望ましい。この共粉砕・
混合は、通常、１〜２０ｍｍφのボールを５０〜３００
個を用い、２００〜1,６００ｒｐｍ，１０分〜１００時
間で行われる。この共粉砕・混合操作は、（Ａ）成分と
して、炭化ケイ素粉末及び（Ｂ）成分として、カーボン
粒子からなる混合物にも適用することがで、気孔径が小
さく、緻密な多孔質焼結体を得るのに効果的である。This co-pulverization / mixing can be carried out by means of simultaneously performing mixing and pulverization such as a ball mill, an impact fine pulverizer, a jet pulverizer and a tower type friction machine. Among these means, it is preferable to use a ball mill, especially a planetary type high-intensity ball mill rather than a drop type. The state of mixing may be either dry type or wet type. For example, in the case of wet type, as the mixing aid, alcohols such as ethanol and butanol, various solvents such as hexane and ketone, and carboxylic acid are used. And the like. These mixing aids are usually used in a ratio of 1 to 5 ml / g-powder. It is desirable that the mixing force and mixing time for the co-pulverization / mixing are set so that the average particle diameter of the powder raw material after pulverization / mixing is 0.01 to 50 μm, preferably about 0.1 to 10 μm. This co-ground
Mixing is usually done with 50-300 balls of 1-20 mmφ.
It is carried out at 200 to 1,600 rpm for 10 minutes to 100 hours by using one piece. This co-grinding / mixing operation can be applied to a mixture of carbon particles as the component (A), silicon carbide powder, and the component (B), and a dense porous sintered body having a small pore diameter can be obtained. Effective to get.
【０００７】本発明において、前記成分（Ａ）の炭化ケ
イ素及び（Ｂ）のカーボン粒子を混合するには、それぞ
れそのままで、あるいは（Ａ）成分の炭化ケイ素とし
て、炭化ケイ素粉末を用いる場合には、前記のように共
粉砕・混合した後、例えば、エタノール，エチレングリ
コール，アセトン，水等を分散媒として、湿式ボールミ
ルを用いて混合すればよい。また、（Ａ）成分の炭化ケ
イ素として、炭化ケイ素粉末を用いる場合には、（Ｂ）
成分のカーボン粒子と混合して、前記の共粉砕・混合に
よって混合してもよい。この場合、気孔径が小さく、緻
密な多孔性焼結体を得ることができる。このようにして
得られる（Ａ）成分の炭化ケイ素と（Ｂ）のカーボン粒
子からなる混合物は、通常は、プラズマ放電焼結するに
先立って成形することが望ましい。ここで、前記成分
（Ａ）及び（Ｂ）からなる混合物を原料として、成形す
るには、常圧あるいは加圧下、例えば、簡易加圧機で成
形したり、あるいは冷間等方加圧成形（ＣＩＰ成形）等
の加圧手段により所望の形状に加圧成形することができ
る。この加圧成形において、ＣＩＰ成形の場合には、必
要に応じてポリビニルアルコール等のバインダー成分を
添加して行うことができる。そして、ＣＩＰ成形時の圧
力は、原料粉末の粒径によって異なるが、通常は１〜２
０ｔｏｎ／ｃｍ2 、好ましくは２〜１０ｔｏｎ／ｃｍ2
で、１〜６０分間で成形される。In the present invention, in order to mix the silicon carbide as the component (A) and the carbon particles as the component (B), respectively, or when silicon carbide powder is used as the silicon carbide as the component (A). After the co-grinding and mixing as described above, for example, ethanol, ethylene glycol, acetone, water or the like may be used as a dispersion medium and mixed using a wet ball mill. Further, when silicon carbide powder is used as the silicon carbide of the component (A), (B)
It may be mixed with the component carbon particles and mixed by the above-mentioned co-grinding and mixing. In this case, a dense porous sintered body having a small pore size can be obtained. The mixture of the component (A) component silicon carbide and the component (B) carbon particles thus obtained is usually preferably molded prior to plasma discharge sintering. Here, in order to mold the mixture of the components (A) and (B) as a raw material, molding is carried out under normal pressure or under pressure, for example, by a simple press, or cold isostatic pressing (CIP). It can be pressed into a desired shape by a pressing means such as molding. In this pressure molding, in the case of CIP molding, a binder component such as polyvinyl alcohol may be added if necessary. The pressure during CIP molding varies depending on the particle size of the raw material powder, but is usually 1 to 2
0 ton / cm 2 , preferably 2 to 10 ton / cm 2.
Then, it is molded in 1 to 60 minutes.
【０００８】次いで、本発明の製造方法では、前記のよ
うにして成形して得られる成形体をプラズマ放電焼結す
ることによって炭化ケイ素焼結体を製造する。なお、本
発明においては、上記の成形工程を経ることなく、前記
成分（Ａ）及び（Ｂ）からなる混合物をプラズマ放電焼
結用の反応器内に装入し、プラズマ放電焼結し、炭化ケ
イ素焼結体を製造することもできる。この場合、成形工
程を省略することができるので、成形の手間を省け、プ
ラズマ放電焼結処理によって成形と焼結を同時に行い、
より効率的に炭化ケイ素焼結体を得ることができる。Next, in the manufacturing method of the present invention, a silicon carbide sintered body is manufactured by subjecting the molded body obtained by molding as described above to plasma discharge sintering. In the present invention, the mixture of the components (A) and (B) is charged into a reactor for plasma discharge sintering without performing the above-mentioned forming step, plasma discharge sintering is performed, and carbonization is performed. It is also possible to manufacture a silicon sintered body. In this case, since the molding process can be omitted, the labor of molding can be saved, and the molding and the sintering can be simultaneously performed by the plasma discharge sintering process.
A silicon carbide sintered body can be obtained more efficiently.
【０００９】このプラズマ放電焼結処理は、前記の成形
体もしくは成分（Ａ）及び（Ｂ）からなる混合物をプラ
ズマ放電焼結用反応器に装入し、加圧下、還元性雰囲気
の水素ガスや不活性ガス中、例えば、アルゴン，窒素，
あるいはこれらの混合ガス等の雰囲気下あるいは真空中
で行われる。その焼結温度は、所望される焼結体により
適宜選択されるが、 通常は1,６００〜2,３００℃、好ま
しくは1,８００〜2,０００℃の範囲をピーク温度として
選定される。かかる焼結ピーク温度に到達した後、該温
度に所定時間保持して、反応器内で焼結することによ
り、炭化ケイ素焼結体を得ることができる。そして、焼
結にあたって、圧力は、５０〜５００ｋｇｆ／ｃｍ2 、
好ましくは、２００〜４００ｋｇｆ／ｃｍ2 で焼結され
る。このプラズマ放電焼結処理では、電極を粉体に接触
させ、粒子間の放電を利用して、従来のホットプレス法
に比べて焼結時間を短縮することができ、大体３〜１０
分間程度で効率よく、品質に優れた炭化ケイ素焼結体を
得ることができる。このようなプラズマ放電焼結は、電
気エネルギーによって、炭化ケイ素の表面エネルギーが
高められることによって、焼結助剤なしで、かつ従来法
（2,０００〜2,２００℃）に比べて低い温度（1,９００
℃）で炭化ケイ素を焼結することができる。In this plasma discharge sintering treatment, the above-mentioned compact or a mixture of the components (A) and (B) is charged into a reactor for plasma discharge sintering, and hydrogen gas in a reducing atmosphere under pressure is applied. In an inert gas such as argon, nitrogen,
Alternatively, it is performed in an atmosphere of a mixed gas of these or in a vacuum. Although the sintering temperature is appropriately selected depending on the desired sintered body, the peak temperature is usually selected in the range of 1,600 to 2,300 ° C, preferably 1800 to 2,000 ° C. After reaching the sintering peak temperature, the temperature is maintained for a predetermined time and sintered in the reactor to obtain a silicon carbide sintered body. When sintering, the pressure is 50 to 500 kgf / cm 2 ,
Preferably, it is sintered at 200 to 400 kgf / cm 2 . In this plasma discharge sintering process, the electrode is brought into contact with the powder, and the discharge between the particles is used to shorten the sintering time as compared with the conventional hot pressing method.
It is possible to efficiently obtain a silicon carbide sintered body of excellent quality in about a minute. In such plasma discharge sintering, the surface energy of silicon carbide is increased by electric energy, so that the temperature is lower than that of the conventional method (2,000 to 2,200 ° C.) without a sintering aid. 1,900
C.) can sinter silicon carbide.
【００１０】本発明では、前記のように成形体もしくは
（Ａ）成分の酸化ケイ素及び（Ｂ）成分の混合物をプラ
ズマ放電焼結用反応器に装入し、プラズマ放電焼結する
が、該反応器としては、例えば、図１に示すようなＰＡ
Ｓ（Plazma Activated Sintering）装置やＳＰＳ（Spar
k Plazma Sintering) 装置を用いることができる。上記
のＰＡＳ装置やＳＰＳ装置では、装置を構成する超硬又
はカーボンダイスに、成形体あるいは（Ａ）及び（Ｂ）
の混合物を装入し、プラズマ放電焼結することによって
短時間で効率よく炭化ケイ素焼結体を製造することがで
きる。このようにプラズマ放電焼結することによって、
焼結時間は、１０分前後と、従来法に比べて焼結時間を
大幅に短縮することができ、生産性を向上させることが
でき、効率よく炭化ケイ素焼結体を得ることができる。In the present invention, as described above, the molded body or the mixture of the silicon oxide as the component (A) and the component (B) is charged into a reactor for plasma discharge sintering, and plasma discharge sintering is performed. As the container, for example, a PA as shown in FIG.
S (Plazma Activated Sintering) device and SPS (Spar
k Plazma Sintering) device can be used. In the above-mentioned PAS device and SPS device, a cemented body or a carbon die forming the device is formed with a molded body or (A) and (B).
A silicon carbide sintered body can be efficiently manufactured in a short time by charging the mixture of and sintering by plasma discharge. By performing plasma discharge sintering in this way,
The sintering time is about 10 minutes, which can greatly reduce the sintering time as compared with the conventional method, the productivity can be improved, and the silicon carbide sintered body can be efficiently obtained.
【００１１】本発明では、前記のようにして得られる炭
化ケイ素焼結体は、酸化雰囲気中で熱処理することによ
って、多孔質炭化ケイ素焼結体を得ることができる。こ
こで、炭化ケイ素焼結体を熱処理するには、通常、酸化
雰囲気中、温度６００〜８００、好ましくは６５０〜７
５０℃の範囲で、２〜７時間の条件で行われる。ここ
で、熱処理する酸化雰囲気としては、通常、大気雰囲気
でよく、あるいは酸素もしくは酸素含有ガスを強制的に
供給した酸化雰囲気であってもよい。この熱処理によっ
て、炭化ケイ素焼結体中に含まれる（Ｂ）成分のカーボ
ン粒子が、燃焼、焼失し、焼結体中に気孔部が形成さ
れ、多孔質炭化ケイ素焼結体を得ることができる。この
ようにして得られる多孔質焼結体には、通常、気孔径0.
１〜１００μｍ，空隙率１０〜８０％の気孔部が形成さ
れる。本発明の多孔質炭化ケイ素焼結体は、（Ｂ）成分
のカーボン粒子の焼失によって多孔質焼結体になるの
で、カーボン粒子の粒子径あるいはその配合割合などを
変えることによって、気孔径や空隙率を制御することが
できる。また、（Ａ）成分の炭化ケイ素として、炭化ケ
イ素ウイスカーを用いたり、あるいは炭化ケイ素粉末を
混合・粉砕して微粉化することによって、性質の異なる
多孔質炭化ケイ素焼結体を得ることができる。In the present invention, the silicon carbide sintered body obtained as described above can be heat-treated in an oxidizing atmosphere to obtain a porous silicon carbide sintered body. Here, in order to heat-treat the silicon carbide sintered body, the temperature is usually 600 to 800, preferably 650 to 7 in an oxidizing atmosphere.
It is performed in the range of 50 ° C. for 2 to 7 hours. Here, the oxidizing atmosphere for the heat treatment may be an atmospheric atmosphere or an oxidizing atmosphere in which oxygen or an oxygen-containing gas is forcibly supplied. By this heat treatment, the carbon particles of the component (B) contained in the silicon carbide sintered body are burnt and burned, and pores are formed in the sintered body, and a porous silicon carbide sintered body can be obtained. . The porous sintered body thus obtained usually has a pore size of 0.
Pores having a pore size of 1 to 100 μm and a porosity of 10 to 80% are formed. The porous silicon carbide sintered body of the present invention becomes a porous sintered body by burning out the carbon particles of the component (B). Therefore, by changing the particle diameter of the carbon particles or the mixing ratio thereof, the pore diameter and voids can be changed. You can control the rate. Further, a porous silicon carbide sintered body having different properties can be obtained by using silicon carbide whiskers as the silicon carbide as the component (A), or by mixing and pulverizing silicon carbide powder into fine powder.
【００１２】[0012]
【実施例】更に、本発明を実施例及び比較例により、詳
しく説明するが、本発明は、これらの実施例によって限
定されるものではない。 実施例１ 市販のβ型炭化ケイ素粉末（ＳｉＣ：平均粒径1.０μ
ｍ）とカーボンブラック（Ｃ：平均粒径0.８μｍ）とを
ＳｉＣ／Ｃ＝９０／１０（容量％）の割合で混合し、エ
タノールを分散媒とし、湿式ボールミルを用いて１２時
間混合してスラリーを調製した。その後、ボールを取り
出し、孔径0.４５μｍのフィルターで濾過し、簡易加圧
機で仮成形し仮成形体を作製した。仮成形体は、エタノ
ールが十分に蒸発するまで乾燥させ、プラズマ放電焼結
用の成形体とした。得られた成形体は、下記の条件でプ
ラズマ放電焼結を行った。 プラズマ放電焼結条件 焼結ダイス：黒鉛ダイス， 焼結雰囲気：アルゴンガ
ス中 焼結温度：1,９００℃， 焼結圧力：３００ｋｇｆ／
ｃｍ2 通電時間：３分 プラズマ放電焼結によって得られた焼結体を大気雰囲気
にて７００℃，６時間熱処理し、多孔質炭化ケイ素焼結
体が得られた。The present invention will be further described in detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Example 1 Commercially available β-type silicon carbide powder (SiC: average particle size 1.0 μ
m) and carbon black (C: average particle size 0.8 μm) were mixed at a ratio of SiC / C = 90/10 (volume%), ethanol was used as a dispersion medium, and mixed for 12 hours using a wet ball mill. A slurry was prepared. Then, the balls were taken out, filtered with a filter having a pore size of 0.45 μm, and temporarily molded with a simple pressure machine to prepare a temporary molded body. The temporary molded body was dried until ethanol was sufficiently evaporated to obtain a molded body for plasma discharge sintering. The obtained compact was subjected to plasma discharge sintering under the following conditions. Plasma discharge sintering conditions Sintering die: graphite die, sintering atmosphere: in argon gas Sintering temperature: 1,900 ° C, sintering pressure: 300 kgf /
cm 2 Energization time: 3 minutes The sintered body obtained by plasma discharge sintering was heat-treated at 700 ° C. for 6 hours in an air atmosphere to obtain a porous silicon carbide sintered body.
【００１３】実施例２ 実施例１において、混合割合をＳｉＣ／Ｃ＝７０／３０
（容量％）に変えた以外は、実施例１と同様に実施し
た。Example 2 In Example 1, the mixing ratio was SiC / C = 70/30.
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the content was changed to (volume%).
【００１４】実施例３ 実施例１において、混合割合をＳｉＣ／Ｃ＝５０／５０
（容量％）に変えた以外は、実施例１と同様に実施し
た。Example 3 In Example 1, the mixing ratio was SiC / C = 50/50.
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the content was changed to (volume%).
【００１５】実施例４ 実施例１において、混合割合をＳｉＣ／Ｃ＝３０／７０
（容量％）に変えた以外は、実施例１と同様に実施し
た。Example 4 In Example 1, the mixing ratio was SiC / C = 30/70.
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the content was changed to (volume%).
【００１６】比較例１ 実施例１で用いた炭化ケイ素粉末９8.８重量部，ホウ素
0.２重量部及びカーボホンブラック（平均粒径２００
Å）１重量部からなる混合粉末と実施例１のカーボンブ
ラックとを混合粉末／カーボンブラック＝９０／１０の
割合で混合した以外は、実施例１と同様にして、成形体
を製造した。得られた成形体は、下記の条件でホットプ
レス（ＨＰ）焼結を行った。 ＨＰ焼結条件 焼結雰囲気：アルゴンガス中 焼結温度：2,１００℃， 焼結圧力：３００ｋｇｆ／
ｃｍ2 焼結温度での保持時間：３０分 得られた焼結体を実施例１と同様に熱処理し、多孔質焼
結体が得られた。Comparative Example 1 98.8 parts by weight of silicon carbide powder used in Example 1, boron
0.2 parts by weight and carbon black (average particle size 200
Å) A molded body was manufactured in the same manner as in Example 1 except that 1 part by weight of the mixed powder and the carbon black of Example 1 were mixed at a ratio of mixed powder / carbon black = 90/10. The obtained molded body was subjected to hot press (HP) sintering under the following conditions. HP sintering conditions Sintering atmosphere: in argon gas Sintering temperature: 2,100 ° C., sintering pressure: 300 kgf /
cm 2 Holding time at sintering temperature: 30 minutes The obtained sintered body was heat-treated in the same manner as in Example 1 to obtain a porous sintered body.
【００１７】比較例２ 比較例１において、混合割合を混合粉末／カーボンブラ
ック＝７０／３０に変えた以外は、比較例１と同様に実
施した。Comparative Example 2 Comparative Example 1 was carried out in the same manner as Comparative Example 1 except that the mixing ratio was changed to mixed powder / carbon black = 70/30.
【００１８】比較例３ 比較例１において、混合割合を混合粉末／カーボンブラ
ック＝５０／５０に変えた以外は、比較例１と同様に実
施した。Comparative Example 3 Comparative Example 1 was carried out in the same manner as Comparative Example 1 except that the mixing ratio was changed to mixed powder / carbon black = 50/50.
【００１９】比較例４ 比較例１において、混合割合を混合粉末／カーボンブラ
ック＝３０／７０に変えた以外は、比較例１と同様に実
施した。しかし、炭化ケイ素粉末の内部発熱が不足し、
多孔質焼結体を得ることができなかった。実施例１〜４
及び比較例１〜４で得られた多孔質焼結体については、
空隙率，気孔径及び熱伝導率を測定した。その結果を第
１表に示す。なお、空隙率，気孔径及び熱伝導率の測定
は、次にしたがった。 1)空隙率 ノギスにより測定した体積と重量の測定値より算出し
た。 2)気孔径 水銀ポロシメーターにより測定した。 3)熱伝導率 ＪＩＳ Ｒ−１６１１に準拠して測定した。Comparative Example 4 Comparative Example 1 was carried out in the same manner as Comparative Example 1 except that the mixing ratio was changed to mixed powder / carbon black = 30/70. However, the internal heat generation of silicon carbide powder is insufficient,
It was not possible to obtain a porous sintered body. Examples 1 to 4
And, regarding the porous sintered bodies obtained in Comparative Examples 1 to 4,
The porosity, pore size and thermal conductivity were measured. The results are shown in Table 1. The porosity, pore diameter and thermal conductivity were measured as follows. 1) Porosity It was calculated from the measured values of volume and weight measured with calipers. 2) Pore size Measured with a mercury porosimeter. 3) Thermal conductivity Measured according to JIS R-1611.
【００２０】[0020]
【表１】 [Table 1]
【００２１】実施例５ 市販のα型炭化ケイ素ウイスカー〔ＳｉＣ（ｗ）：ウイ
スカー径0.８〜1.１μｍ，アスペクト比6.５〜8.０〕と
グラファイト微粉末（Ｃ：平均粒径４０μｍ）とをＳｉ
Ｃ（ｗ）／Ｃ＝５０／５０の割合で混合し、湿式ボール
ミルの処理時間を２時間とした以外は、実施例１と同様
に実施し、多孔質炭化ケイ素焼結体が得られた。Example 5 Commercial α-type silicon carbide whiskers [SiC (w): whisker diameter 0.8 to 1.1 μm, aspect ratio 6.5 to 8.0] and graphite fine powder (C: average particle diameter 40 μm) ) And Si
A porous silicon carbide sintered body was obtained in the same manner as in Example 1 except that mixing was performed at a ratio of C (w) / C = 50/50 and the treatment time of the wet ball mill was set to 2 hours.
【００２２】比較例５ セラミックス製の多孔質コーディエライトハニカム多孔
体を比較品とした。実施例５の多孔質焼結体と比較例５
のハニカム多孔体については、空隙率，気孔径及び圧縮
強度を測定した。その結果を第２表に示す。なお、圧縮
強度の測定は、ＪＩＳ Ｒ−１６０８に従った。Comparative Example 5 A ceramic porous cordierite honeycomb porous body was used as a comparative product. The porous sintered body of Example 5 and Comparative Example 5
For the honeycomb porous body of, the porosity, pore diameter and compressive strength were measured. The results are shown in Table 2. The compression strength was measured according to JIS R-1608.
【００２３】[0023]
【表２】 [Table 2]
【００２４】[0024]
【発明の効果】以上説明したように、炭化ケイ素及びカ
ーボン粒子からなる混合物を原料とし、プラズマ放電焼
結によって得られる炭化ケイ素焼結体を酸化雰囲気中で
熱処理することによって、強度に優れると共に、熱伝導
性に優れた多孔質炭化ケイ素焼結体を効率よく得ること
ができる。したがって、本発明の製造方法で得られる多
孔質炭化ケイ素焼結体は、自動車の排ガスフィルター，
触媒担体あるいは溶融金属用フィルター等の素材とし
て、有効に利用することができる。As described above, when a mixture of silicon carbide and carbon particles is used as a raw material and a silicon carbide sintered body obtained by plasma discharge sintering is heat-treated in an oxidizing atmosphere, it is excellent in strength and A porous silicon carbide sintered body having excellent thermal conductivity can be efficiently obtained. Therefore, the porous silicon carbide sintered body obtained by the production method of the present invention is
It can be effectively used as a material for a catalyst carrier or a filter for molten metal.
【図１】 本発明の製造方法において、プラズマ放電焼
結を行う反応器の一例を示すＰＡＳ装置の略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a PAS apparatus showing an example of a reactor for performing plasma discharge sintering in the manufacturing method of the present invention.
【符号の説明】 １：カーボンダイス ２：上段パンチ ３：下段パンチ ４：上段電極 ５：下段電極 Ａ：原料[Explanation of symbols] 1: Carbon die 2: Upper punch 3: Lower punch 4: Upper electrode 5: Lower electrode A: Raw material
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成５年８月３１日[Submission date] August 31, 1993
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００１[Correction target item name] 0001
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、多孔質炭炭化ケイ素焼
結体の製造方法に関する。詳しくは、炭化ケイ素部位の
組織が緻密で強度に優れると共に、熱伝導性に優れた多
孔質炭化ケイ素焼結体を効率的に得ることができる製造
方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a porous carbonized silicon carbide body. More specifically, the present invention relates to a manufacturing method capable of efficiently obtaining a porous silicon carbide sintered body which has a dense structure of silicon carbide and is excellent in strength and is excellent in thermal conductivity.
【手続補正２】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００３[Name of item to be corrected] 0003
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【０００３】[0003]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、上
記の状況に鑑み、炭化ケイ素部位の組織が緻密で強度に
優れると共に、熱伝導性に優れた多孔質炭化ケイ素焼結
体を効率的に得ることができる製造方法について、鋭意
研究を重ねた。その結果、カーボン粒子を含ませ、プラ
ズマ放電焼結によって得られる炭化ケイ素焼結体を熱処
理することによって、焼結助剤を用いることなく、製造
工程を簡略化して、目的とする多孔質炭化ケイ素焼結体
が効率的に得られることを見出した。本発明はかかる知
見に基いて完成したものである。すなわち、本発明は、
（Ａ）炭化ケイ素２０〜９０容量％及び（Ｂ）カーボン
粒子８０〜１０容量％からなる混合物を原料とし、プラ
ズマ放電焼結によって炭化ケイ素焼結体を製造し、次い
で、該炭化ケイ素焼結体を酸化雰囲気中で熱処理するこ
とを特徴とする多孔質炭化ケイ素焼結体の製造方法を提
供するものである。Therefore, in view of the above situation, the present inventor has found that a porous silicon carbide sintered body having a dense structure of a silicon carbide portion and excellent strength and excellent thermal conductivity can be efficiently used. Earnestly conducted repeated studies on a manufacturing method that can be obtained in a specific manner. As a result, by heating the silicon carbide sintered body obtained by plasma discharge sintering containing carbon particles, the manufacturing process can be simplified without using a sintering aid, and the desired porous silicon carbide can be obtained. It has been found that a sintered body can be efficiently obtained. The present invention has been completed based on such findings. That is, the present invention is
A mixture of (A) 20 to 90% by volume of silicon carbide and (B) 80 to 10% by volume of carbon particles is used as a raw material to produce a silicon carbide sintered body by plasma discharge sintering, and then the silicon carbide sintered body is produced. The present invention provides a method for producing a porous silicon carbide sintered body, which comprises heat-treating the above in an oxidizing atmosphere.
【手続補正３】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００４[Correction target item name] 0004
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【０００４】本発明において、多孔質炭化ケイ素焼結体
を製造するにあたり、原料としては、（Ａ）成分の炭化
ケイ素及び（Ｂ）カーボン粒子からなる混合物が用いら
れる。ここで、（Ａ）成分の炭化ケイ素は、α型あるい
はβ型のいずれであってもよい。また、これらの炭化ケ
イ素の形状は、粉末状またはウイスカー状である。炭化
ケイ素として、粉末を用いる場合、通常、粒径0.５〜１
００μｍ、特に0.７〜１０μｍの炭化ケイ素粉末が好適
である。また、ウイスカーを用いる場合、通常、径0.１
〜３μｍ，アスペクト比５〜３０の炭化ケイ素ウイスカ
ーが好適である。一方、（Ｂ）成分のカーボン粒子は、
様々なものがある。例えば、チャンネルブラック，ファ
ーネスブラック，サーマルブラックなどのカーボンブラ
ック、グラファイト粉末あるいはコークス微粉などが挙
げられる。これらカーボン粒子の粒径は、通常0.０１〜
１００μｍであるが、所望される多孔質焼結体によっ
て、それぞれに適した粒径のものを選定すればよい。こ
の（Ｂ）成分のカーボン粒子は、（Ａ）成分の炭化ケイ
素と混合し原料として用いられるが、プラズマ放電焼結
によって得られる焼結体を熱処理する際、燃焼、焼失
し、焼結体中に気孔部を形成する機能を果たし、多孔質
焼結体を得ることができるのである。In the present invention, a mixture of (A) component silicon carbide and (B) carbon particles is used as a raw material for producing the porous silicon carbide sintered body. Here, the silicon carbide as the component (A) may be either α-type or β-type. The shape of these silicon carbides is powdery or whisker-like. When powder is used as silicon carbide, the particle size is usually 0.5 to 1
A silicon carbide powder of 00 μm, especially 0.7 to 10 μm is suitable. When using whiskers, the diameter is usually 0.1.
Silicon carbide whiskers having a thickness of -3 μm and an aspect ratio of 5-30 are suitable. On the other hand, the carbon particles of the component (B) are
There are various things. Examples thereof include carbon black such as channel black, furnace black and thermal black, graphite powder, and coke fine powder. The particle size of these carbon particles is usually 0.01-
The particle size is 100 μm, but the particle size may be selected depending on the desired porous sintered body. The carbon particles of the component (B) are used as a raw material by mixing with the silicon carbide of the component (A), but when the sintered body obtained by plasma discharge sintering is heat-treated, it is burned and burned out, and Thus, a porous sintered body can be obtained by performing the function of forming pores in the.
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００６[Correction target item name] 0006
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【０００６】この共粉砕・混合は、ボールミル，衝撃微
粉砕機，ジェット粉砕機，塔式摩擦機等の混合と粉砕を
同時に行う手段によって行うことができる。これらの手
段のなかでは、ボールミル，特に、落下式でなく遊星型
強力ボールミルを使用することが好ましい。また、混合
時の状態は、乾式あるいは湿式のいずれでもよく、例え
ば、湿式で行う場合には、混合助剤としては、エタノー
ルやブタノール等のアルコール類，ヘキサン，ケトンな
どの各種の溶媒やカルボン酸などを用いて行うことがで
きる。これらの混合助剤は、通常、１〜５ミリリットル
／ｇ−パウダーの割合で用いられる。上記共粉砕・混合
の混合力や混合時間は、 粉砕・混合後の粉末原料の平均
粒径が0.０１〜５０μｍ、 好ましくは0.１〜１０μｍ程
度となるように設定することが望ましい。この共粉砕・
混合は、通常、１〜２０ｍｍφのボールを５０〜３００
個を用い、２００〜1,６００ｒｐｍ，１０分〜１００時
間で行われる。この共粉砕・混合操作は、（Ａ）成分と
して、炭化ケイ素粉末及び（Ｂ）成分として、カーボン
粒子からなる混合物にも適用することができ、気孔径が
小さく、かつ気孔分布の均一な多孔質焼結体を得るのに
効果的である。This co-pulverization / mixing can be carried out by means of simultaneously performing mixing and pulverization such as a ball mill, an impact fine pulverizer, a jet pulverizer and a tower type friction machine. Among these means, it is preferable to use a ball mill, especially a planetary type high-intensity ball mill rather than a drop type. The state of mixing may be either dry type or wet type. For example, in the case of wet type, as the mixing aid, alcohols such as ethanol and butanol, various solvents such as hexane and ketone, and carboxylic acid are used. And the like. These mixing aids are usually used in a ratio of 1 to 5 ml / g-powder. It is desirable that the mixing force and mixing time for the co-pulverization / mixing are set so that the average particle diameter of the powder raw material after pulverization / mixing is 0.01 to 50 μm, preferably about 0.1 to 10 μm. This co-ground
Mixing is usually done with 50-300 balls of 1-20 mmφ.
It is carried out at 200 to 1,600 rpm for 10 minutes to 100 hours by using one piece. This co-grinding / mixing operation can be applied to a mixture of silicon carbide powder as the component (A) and carbon particles as the component (B), and has a small pore size and a uniform pore distribution. It is effective for obtaining a sintered body.
【手続補正５】[Procedure Amendment 5]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００８[Correction target item name] 0008
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【０００８】次いで、本発明の製造方法では、前記のよ
うにして成形して得られる成形体をプラズマ放電焼結す
ることによって炭化ケイ素焼結体を製造する。なお、本
発明においては、上記の成形工程を経ることなく、前記
成分（Ａ）及び（Ｂ）からなる混合物をプラズマ放電焼
結用の型内に装入し、プラズマ放電焼結し、炭化ケイ素
焼結体を製造することもできる。この場合、成形工程を
省略することができるので、成形の手間を省け、プラズ
マ放電焼結処理によって成形と焼結を同時に行い、より
効率的に炭化ケイ素焼結体を得ることができる。Next, in the manufacturing method of the present invention, a silicon carbide sintered body is manufactured by subjecting the molded body obtained by molding as described above to plasma discharge sintering. In the present invention, the mixture of the components (A) and (B) is charged into a mold for plasma discharge sintering without the above-mentioned forming step, and plasma discharge sintering is performed to obtain silicon carbide. It is also possible to manufacture a sintered body. In this case, since the molding step can be omitted, the labor of molding can be saved, and the molding and the sintering can be simultaneously performed by the plasma discharge sintering process, and the silicon carbide sintered body can be obtained more efficiently.
【手続補正６】[Procedure correction 6]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００９[Correction target item name] 0009
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【０００９】このプラズマ放電焼結処理は、前記の成形
体もしくは成分（Ａ）及び（Ｂ）からなる混合物をプラ
ズマ放電焼結用型に装入し、加圧下、還元性雰囲気の水
素ガスや不活性ガス中、例えば、アルゴン，窒素，ある
いはこれらの混合ガス等の雰囲気下あるいは真空中で行
われる。その焼結温度は、所望される焼結体により適宜
選択されるが、 通常は1,６００〜2,３００℃、好ましく
は1,８００〜2,０００℃の範囲をピーク温度として選定
される。かかる焼結ピーク温度に到達した後、該温度に
所定時間保持して、反応器内で焼結することにより、炭
化ケイ素焼結体を得ることができる。そして、焼結にあ
たって、圧力は、５０〜５００ｋｇｆ／ｃｍ2 、好まし
くは、２００〜４００ｋｇｆ／ｃｍ2 で焼結される。こ
のプラズマ放電焼結処理では、電極を粉体に接触させ、
粒子間の放電を利用して、従来のホットプレス法に比べ
て焼結時間を短縮することができ、大体３〜１０分間程
度で効率よく、品質に優れた炭化ケイ素焼結体を得るこ
とができる。このようなプラズマ放電焼結は、電気エネ
ルギーによって、炭化ケイ素の表面エネルギーが高めら
れることによって、焼結助剤なしで、かつ従来法（2,０
００〜2,２００℃）に比べて低い温度（1,９００℃）で
炭化ケイ素を焼結することができる。In this plasma discharge sintering treatment, the above-mentioned compact or a mixture of the components (A) and (B) is charged into a plasma discharge sintering mold and, under pressure, hydrogen gas in a reducing atmosphere or a non-reducing atmosphere. It is carried out in an active gas, for example, in an atmosphere of argon, nitrogen, or a mixed gas thereof, or in a vacuum. Although the sintering temperature is appropriately selected depending on the desired sintered body, the peak temperature is usually selected in the range of 1,600 to 2,300 ° C, preferably 1800 to 2,000 ° C. After reaching the sintering peak temperature, the temperature is maintained for a predetermined time and sintered in the reactor to obtain a silicon carbide sintered body. In the sintering, the pressure is 50 to 500 kgf / cm 2 , and preferably 200 to 400 kgf / cm 2 . In this plasma discharge sintering process, the electrode is brought into contact with the powder,
By utilizing the electric discharge between the particles, the sintering time can be shortened as compared with the conventional hot pressing method, and it is possible to obtain a silicon carbide sintered body that is efficient and excellent in quality in about 3 to 10 minutes. it can. In such plasma discharge sintering, the surface energy of silicon carbide is increased by electric energy, so that no sintering aid is used and the conventional method (2,0) is used.
It is possible to sinter silicon carbide at a temperature (1,900 ° C.) lower than that of (00-2,200 ° C.).
【手続補正７】[Procedure Amendment 7]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１０[Correction target item name] 0010
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００１０】本発明では、前記のように成形体もしくは
（Ａ）成分の酸化ケイ素及び（Ｂ）成分の混合物をプラ
ズマ放電焼結用型に装入し、プラズマ放電焼結するが、
該型としては、例えば、図１に示すようなＰＡＳ（Plaz
ma Activated Sintering）装置やＳＰＳ（Spark Plazma
Sintering) 装置を用いることができる。上記のＰＡＳ
装置やＳＰＳ装置では、装置を構成する超硬又はカーボ
ンダイスに、成形体あるいは（Ａ）及び（Ｂ）の混合物
を装入し、プラズマ放電焼結することによって短時間で
効率よく炭化ケイ素焼結体を製造することができる。こ
のようにプラズマ放電焼結することによって、焼結時間
は、１０分前後と、従来法に比べて焼結時間を大幅に短
縮することができ、生産性を向上させることができ、効
率よく炭化ケイ素焼結体を得ることができる。In the present invention, as described above, the compact or the mixture of the component (A) component silicon oxide and the component (B) is charged into a plasma discharge sintering mold and plasma discharge sintering is performed.
As the type, for example, PAS (Plaz
ma Activated Sintering) device and SPS (Spark Plazma)
Sintering) device can be used. PAS above
In the equipment and SPS equipment, a carbide or a carbon die forming the equipment is charged with a compact or a mixture of (A) and (B), and plasma discharge sintering is performed to efficiently sinter silicon carbide in a short time. The body can be manufactured. By performing the plasma discharge sintering in this manner, the sintering time is about 10 minutes, which is significantly shorter than that of the conventional method, the productivity can be improved, and the carbonization can be efficiently performed. A silicon sintered body can be obtained.
【手続補正８】[Procedure Amendment 8]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１９[Correction target item name] 0019
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００１９】比較例４ 比較例１において、混合割合を混合粉末／カーボンブラ
ック＝３０／７０に変えた以外は、比較例１と同様に実
施した。しかし、炭化ケイ素粉末の内部発熱が不足し、
多孔質焼結体を得ることができなかった。実施例１〜４
及び比較例１〜３で得られた多孔質焼結体については、
空隙率，気孔径及び熱伝導率を測定した。その結果を第
１表に示す。なお、空隙率，気孔径及び熱伝導率の測定
は、次にしたがった。 1)空隙率 ノギスにより測定した体積と重量の測定値より算出し
た。 2)気孔径 水銀ポロシメーターにより測定した。 3)熱伝導率 ＪＩＳ Ｒ−１６１１に準拠して測定した。Comparative Example 4 Comparative Example 1 was carried out in the same manner as Comparative Example 1 except that the mixing ratio was changed to mixed powder / carbon black = 30/70. However, the internal heat generation of silicon carbide powder is insufficient,
It was not possible to obtain a porous sintered body. Examples 1 to 4
And, regarding the porous sintered bodies obtained in Comparative Examples 1 to 3,
The porosity, pore size and thermal conductivity were measured. The results are shown in Table 1. The porosity, pore diameter and thermal conductivity were measured as follows. 1) Porosity It was calculated from the measured values of volume and weight measured with calipers. 2) Pore size Measured with a mercury porosimeter. 3) Thermal conductivity Measured according to JIS R-1611.
【手続補正９】[Procedure Amendment 9]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２０[Correction target item name] 0020
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２０】[0020]
【表１】 [Table 1]
【手続補正１０】[Procedure Amendment 10]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２２[Name of item to be corrected] 0022
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２２】比較例５ 市販の多孔質コーディエライトハニカム多孔体を比較品
とした。実施例５の多孔質焼結体と比較例５のハニカム
多孔体については、空隙率，気孔径及び圧縮強度を測定
した。その結果を第２表に示す。なお、圧縮強度の測定
は、ＪＩＳ Ｒ−１６０８に従った。Comparative Example 5 A commercially available porous cordierite honeycomb porous body was used as a comparative product. For the porous sintered body of Example 5 and the honeycomb porous body of Comparative Example 5, the porosity, pore diameter and compressive strength were measured. The results are shown in Table 2. The compression strength was measured according to JIS R-1608.
【手続補正１１】[Procedure Amendment 11]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】図１[Name of item to be corrected] Figure 1
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図１】 本発明の製造方法において、プラズマ放電焼
結を行う型の一例を示すＰＡＳ装置の略図である。FIG. 1 is a schematic view of a PAS apparatus showing an example of a mold for performing plasma discharge sintering in the manufacturing method of the present invention.
Claims (2)
（Ｂ）カーボン粒子８０〜１０容量％からなる混合物を
原料とし、プラズマ放電焼結によって炭化ケイ素焼結体
を製造し、次いで、該炭化ケイ素焼結体を酸化雰囲気中
で熱処理することを特徴とする多孔質炭化ケイ素焼結体
の製造方法。1. A silicon carbide sintered body is produced by plasma discharge sintering using a mixture of (A) 20 to 90% by volume of silicon carbide and (B) 80 to 10% by volume of carbon particles as a raw material. A method for producing a porous silicon carbide sintered body, which comprises heat-treating the silicon carbide sintered body in an oxidizing atmosphere.
３００℃及び圧力５０〜５００ｋｇｆ／ｃｍ2 の条件で
行うことを特徴とする請求項１記載の多孔質炭化ケイ素
焼結体の製造方法。2. Plasma discharge sintering at a temperature of 1,600 to 2,
The method for producing a porous silicon carbide sintered body according to claim 1, which is carried out under the conditions of 300 ° C and a pressure of 50 to 500 kgf / cm 2 .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17506593A JPH0733547A (en) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | Production of porous silicon carbide sintered compact |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17506593A JPH0733547A (en) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | Production of porous silicon carbide sintered compact |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0733547A true JPH0733547A (en) | 1995-02-03 |
Family
ID=15989624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17506593A Pending JPH0733547A (en) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | Production of porous silicon carbide sintered compact |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0733547A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001040138A1 (en) * | 1999-11-30 | 2001-06-07 | Ibiden Co., Ltd. | Porous silicon carbide sintered compact and silicon carbide metal composite suitable for use in table for wafer polishing machine |
| KR102342085B1 (en) | 2021-04-20 | 2021-12-22 | 국방과학연구소 | Lightweight heat protection material composition, preparation method of lightweight heat protection material and lightweight heat protection material prepared using the same |
-
1993
- 1993-07-15 JP JP17506593A patent/JPH0733547A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001040138A1 (en) * | 1999-11-30 | 2001-06-07 | Ibiden Co., Ltd. | Porous silicon carbide sintered compact and silicon carbide metal composite suitable for use in table for wafer polishing machine |
| KR100507049B1 (en) * | 1999-11-30 | 2005-08-05 | 이비덴 가부시키가이샤 | Porous silicon carbide sintered compact suitable for use in table for wafer polishing machine |
| KR102342085B1 (en) | 2021-04-20 | 2021-12-22 | 국방과학연구소 | Lightweight heat protection material composition, preparation method of lightweight heat protection material and lightweight heat protection material prepared using the same |
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