JPS6131311A - 炭化珪素粉末の製法 - Google Patents
炭化珪素粉末の製法Info
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- JPS6131311A JPS6131311A JP59152094A JP15209484A JPS6131311A JP S6131311 A JPS6131311 A JP S6131311A JP 59152094 A JP59152094 A JP 59152094A JP 15209484 A JP15209484 A JP 15209484A JP S6131311 A JPS6131311 A JP S6131311A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は炭化珪素粉末、特にβ型炭化珪素粉末の製法に
関する。
関する。
（従来の技術）
炭化珪素は、従来より、研磨材、発熱体、耐火物として
極めて広範囲に使用されている。また、最近では、その
優れた機械的強度、耐摩耗性、耐蝕性、耐酸化性をいか
して、苛酷な条件下で使用される高温構造材料の有力な
候補として注目され、熱交換器、ガスタービン部品、メ
カニカルシール、耐摩耗部品など幅広い用途へ応用され
ている。このような用途に使用される炭化珪素焼結体は
、高密度、高強度であることが要求されるため、焼結体
製造用の原料粉末としては、高純度、微粒子、等軸晶の
粉末が望まれている。
極めて広範囲に使用されている。また、最近では、その
優れた機械的強度、耐摩耗性、耐蝕性、耐酸化性をいか
して、苛酷な条件下で使用される高温構造材料の有力な
候補として注目され、熱交換器、ガスタービン部品、メ
カニカルシール、耐摩耗部品など幅広い用途へ応用され
ている。このような用途に使用される炭化珪素焼結体は
、高密度、高強度であることが要求されるため、焼結体
製造用の原料粉末としては、高純度、微粒子、等軸晶の
粉末が望まれている。
従来、炭化珪素粉末の製法としては、
（１）シリカと炭素との混合物を加熱するアナラン法、
（２）金属珪素と炭素との混合物を加熱して反応させる
方法、 （３）珪素のハロゲン化物とメタン等の炭化水素との混
合ガスを１０００℃以上の温度で反応させる気相合成法
、 （４）ポリカルボシラン等の有機珪素化合物を熱分解す
る方法等が知られている。
方法、 （３）珪素のハロゲン化物とメタン等の炭化水素との混
合ガスを１０００℃以上の温度で反応させる気相合成法
、 （４）ポリカルボシラン等の有機珪素化合物を熱分解す
る方法等が知られている。
（１）の方法は工業的に行われている方法であるが、生
成物の大部分は粗大なα型炭化珪素であるため、粉砕工
程を必要とし、均一な粒径の製品が得られず、また純度
の高い製品を得ることが困難である。
成物の大部分は粗大なα型炭化珪素であるため、粉砕工
程を必要とし、均一な粒径の製品が得られず、また純度
の高い製品を得ることが困難である。
（２）の方法には高純度で微細な金属珪素粉末を得るの
が困難であるという欠点がある。
が困難であるという欠点がある。
（３）の方法では、微細で高純度な粉末が生成す−るが
、希釈したガスを使用するため、生産性が低く、大量生
産には通さない。
、希釈したガスを使用するため、生産性が低く、大量生
産には通さない。
（４）の方法も微細で高純度の粉末を生産することがで
きるが、原料の有機珪素化合物が高価であるという欠点
を有している。
きるが、原料の有機珪素化合物が高価であるという欠点
を有している。
日本金属学会誌、第４１巻、第４号、３６７〜３７４ペ
ージ（１９９７年）には、窒化珪素と炭素との混合物を
加熱することによって、β型炭化珪素を合成する方法が
記載されている。ところが、窒化珪素と炭素との反応は
。固相内で進行するため、長時間の加熱を必要とすると
いう欠点があった。この欠点を解消するため方法として
、特開昭５６−１４９３０８号公報、同５６−１５５０
１３号公報、同５７−３４００７号公報等には、金属ハ
ライドとアンモニアとの反応生成物に多価フェノールを
反応させて得られる前駆体を熱分解する方法、金属ハラ
イドを芳香族化合物と反応させた後、反応生成物を焼成
する方法、金属ハライドとアンモニアとの反応生成物に
炭水化物を反応させて得られる前駆体を熱分解する方法
、金属ハライドとアンモニアとの反応生成物に粉末状炭
素を混合して焼成する方法等が提案されている。これら
の方法により、高純度微粒子の炭化物又は炭窒化物粉末
を短時間のうちに効率よく製造することが可能になった
。しかし、上記の方法に基づく炭化珪素の製造において
も、窒素含有量の少ない炭化珪素を得るためには、通常
の炭化珪素の製造方法と同様に、大過剰の炭素源物質の
添加を必要とし、そのために反応後、生成物を空気中で
加熱して未反応の遊離炭素を酸化して除去する工程が必
要である。この脱炭工程としては、生成した炭化珪素自
体が酸化されるのを防止するために７５０℃前後の穏和
な条件下に長時間加熱する方法が採用されており、生産
性が著しく悪いという難点がある。
ージ（１９９７年）には、窒化珪素と炭素との混合物を
加熱することによって、β型炭化珪素を合成する方法が
記載されている。ところが、窒化珪素と炭素との反応は
。固相内で進行するため、長時間の加熱を必要とすると
いう欠点があった。この欠点を解消するため方法として
、特開昭５６−１４９３０８号公報、同５６−１５５０
１３号公報、同５７−３４００７号公報等には、金属ハ
ライドとアンモニアとの反応生成物に多価フェノールを
反応させて得られる前駆体を熱分解する方法、金属ハラ
イドを芳香族化合物と反応させた後、反応生成物を焼成
する方法、金属ハライドとアンモニアとの反応生成物に
炭水化物を反応させて得られる前駆体を熱分解する方法
、金属ハライドとアンモニアとの反応生成物に粉末状炭
素を混合して焼成する方法等が提案されている。これら
の方法により、高純度微粒子の炭化物又は炭窒化物粉末
を短時間のうちに効率よく製造することが可能になった
。しかし、上記の方法に基づく炭化珪素の製造において
も、窒素含有量の少ない炭化珪素を得るためには、通常
の炭化珪素の製造方法と同様に、大過剰の炭素源物質の
添加を必要とし、そのために反応後、生成物を空気中で
加熱して未反応の遊離炭素を酸化して除去する工程が必
要である。この脱炭工程としては、生成した炭化珪素自
体が酸化されるのを防止するために７５０℃前後の穏和
な条件下に長時間加熱する方法が採用されており、生産
性が著しく悪いという難点がある。
（本発明が解決しようとする問題点）
本発明は、高純度で微細な炭化珪素粉末を、脱炭工程を
必要とすることなく、効率的に製造する方法を提供する
。
必要とすることなく、効率的に製造する方法を提供する
。
（問題点を解決するための手段）
本発明によれば、含窒素シラン化合物及び／又は窒化珪
素粉末を、炭素から形成される炉中で、又は塊状の炭素
の存在下に、一酸化炭素又は二酸化炭素含有非酸化性雰
囲気中で加熱することを特徴とする炭化珪素粉末の製法
；及び含窒素シラン化合物及び／又は窒化珪素粉末を、
モリブデン及びタンタルから選ばれる金属及び炭素から
形成される炉中で、又は塊状の炭素及び塊状の上記金属
の存在下に、一酸化炭素又は二酸化炭素含有非酸化性雰
囲気中で加熱することを特徴とする炭化珪素粉末の製法
が提供される。
素粉末を、炭素から形成される炉中で、又は塊状の炭素
の存在下に、一酸化炭素又は二酸化炭素含有非酸化性雰
囲気中で加熱することを特徴とする炭化珪素粉末の製法
；及び含窒素シラン化合物及び／又は窒化珪素粉末を、
モリブデン及びタンタルから選ばれる金属及び炭素から
形成される炉中で、又は塊状の炭素及び塊状の上記金属
の存在下に、一酸化炭素又は二酸化炭素含有非酸化性雰
囲気中で加熱することを特徴とする炭化珪素粉末の製法
が提供される。
本発明で使用される含窒素シラン化合物の具体例として
は、シリコンジイミド、シリコンテトラアミド、シリコ
ンニトロゲン及びこれらの混合物が挙げられる。含窒素
シラン化合物、公知の方法、例えば、四塩化珪素、四臭
化珪素、画法化珪素のようなハロゲン化珪素とアンモニ
アとを気相で反応させる方法、液状の上記ハロゲン化珪
素と液体アンモニアとを反応させる方法によって調製す
ることができる。
は、シリコンジイミド、シリコンテトラアミド、シリコ
ンニトロゲン及びこれらの混合物が挙げられる。含窒素
シラン化合物、公知の方法、例えば、四塩化珪素、四臭
化珪素、画法化珪素のようなハロゲン化珪素とアンモニ
アとを気相で反応させる方法、液状の上記ハロゲン化珪
素と液体アンモニアとを反応させる方法によって調製す
ることができる。
本発明において、窒化珪素粉末としては、非晶質窒化珪
素粉末及び結晶質窒化珪素粉末の両者を使用することが
できる。これらの窒化珪素粉末の中でも、より低い加熱
温度及びより短い加熱時間で炭化珪素粉末を得るために
は、非晶質窒化珪素粉末が好ましく使用される。
素粉末及び結晶質窒化珪素粉末の両者を使用することが
できる。これらの窒化珪素粉末の中でも、より低い加熱
温度及びより短い加熱時間で炭化珪素粉末を得るために
は、非晶質窒化珪素粉末が好ましく使用される。
非晶質窒化珪素粉末は公知の方法、例えば、上述した含
窒素シラン化合物を窒素またはアンモニアガス雰囲気下
に、６５０〜１２５０℃の範囲の温度で加熱分解する方
法、四塩化珪素、四臭化珪素、画法化珪素のようなハロ
ゲン化珪素とアンモニアとを高温で反応させる方法によ
って製造することができる。
窒素シラン化合物を窒素またはアンモニアガス雰囲気下
に、６５０〜１２５０℃の範囲の温度で加熱分解する方
法、四塩化珪素、四臭化珪素、画法化珪素のようなハロ
ゲン化珪素とアンモニアとを高温で反応させる方法によ
って製造することができる。
本発明において、原料粉末としての含窒素シラン化合物
及び窒化珪素に、これらの化合物中の珪素１グラム原子
に対して１グラム原子以下の炭素粉末を混合することが
できる。炭素粉末の混合量が上記範囲内であれば、加熱
後の脱炭素工程は不要である。
及び窒化珪素に、これらの化合物中の珪素１グラム原子
に対して１グラム原子以下の炭素粉末を混合することが
できる。炭素粉末の混合量が上記範囲内であれば、加熱
後の脱炭素工程は不要である。
本発明においては、含窒素シラン化合物及び／又は窒化
珪素粉末を、炭素から形成される炉中で、又は塊状の炭
素の存在下に、一酸化炭素又は二酸化炭素含有非酸化性
雰囲気中で加熱する。または、本発明においては、含窒
素シラン化合物及び／又は窒化珪素粉末を、モリブデン
及びタンタルから選ばれる金属及び炭素から形成される
炉中で、又は塊状の炭素及び塊状の上記金属の存在下に
、一酸化炭素又は二酸化炭素含有非酸化性雰囲気中で加
熱する。
珪素粉末を、炭素から形成される炉中で、又は塊状の炭
素の存在下に、一酸化炭素又は二酸化炭素含有非酸化性
雰囲気中で加熱する。または、本発明においては、含窒
素シラン化合物及び／又は窒化珪素粉末を、モリブデン
及びタンタルから選ばれる金属及び炭素から形成される
炉中で、又は塊状の炭素及び塊状の上記金属の存在下に
、一酸化炭素又は二酸化炭素含有非酸化性雰囲気中で加
熱する。
本発明においては、微細で等軸晶の炭化珪素粉末を高い
収量で得るためには、加熱処理する際に、固体の炭素が
存在すること及び雰囲気が一酸化炭素又は二酸化炭素を
含有することの両方を同時に満足する必要があり、いず
れか一方が欠けると、本発明の効果が奏されない。
収量で得るためには、加熱処理する際に、固体の炭素が
存在すること及び雰囲気が一酸化炭素又は二酸化炭素を
含有することの両方を同時に満足する必要があり、いず
れか一方が欠けると、本発明の効果が奏されない。
加熱温度は１５００℃以上、好ましくは１６００〜１９
００℃である。加熱温度が１５００ ’Ｃより低いと炭
化珪素が生成し難く、加熱温度が１９００゛Ｃより高い
と生成する炭化珪素の粒成長が著しくなる。
００℃である。加熱温度が１５００ ’Ｃより低いと炭
化珪素が生成し難く、加熱温度が１９００゛Ｃより高い
と生成する炭化珪素の粒成長が著しくなる。
加熱は一酸化炭素又は二酸化炭素含有非酸化性雰囲気中
で行われる。非酸化性雰囲気としては、例えばアルゴン
、ヘリウムのような不活性ガス、窒素ガス、ハロゲンガ
ス、水素ガス、アンモニアガスが挙げられるが、特に、
水素ガスを含有する非酸化性雰囲気が好適に使用される
。水素ガスが炭化珪素の生成反応にどのように関与して
いるかは明らかではないが、水素ガスが存在すると、反
応が著しく促進され、短時間の内に炭化珪素を製造する
ことができる。
で行われる。非酸化性雰囲気としては、例えばアルゴン
、ヘリウムのような不活性ガス、窒素ガス、ハロゲンガ
ス、水素ガス、アンモニアガスが挙げられるが、特に、
水素ガスを含有する非酸化性雰囲気が好適に使用される
。水素ガスが炭化珪素の生成反応にどのように関与して
いるかは明らかではないが、水素ガスが存在すると、反
応が著しく促進され、短時間の内に炭化珪素を製造する
ことができる。
（発明の効果）
本発明によれば、高純度、微粒子、等軸晶の炭化珪素粉
末を容易に製造することができる。本発明で得られる炭
化珪素粉末を原料として、炭化珪素焼結体を製造すれば
、高密度、高強度の焼結体が得られる。
末を容易に製造することができる。本発明で得られる炭
化珪素粉末を原料として、炭化珪素焼結体を製造すれば
、高密度、高強度の焼結体が得られる。
（実施例）
以下に実施例及び比較例を示す。以下において、炭化珪
素と窒化珪素との生成割合は、粉末Ｘ線回折法によって
算出し、全炭素含有率及び遊離炭素含有率はＪＩＳ
Ｒ６１２４記載の燃焼容量法により測定した。窒素及び
酸素含有率は、ＬＥＣＯ社製、窒素・酸素同時分析装置
（ＴＣ−１３６型）を用いて、不活性ガス融解法により
測定した。
素と窒化珪素との生成割合は、粉末Ｘ線回折法によって
算出し、全炭素含有率及び遊離炭素含有率はＪＩＳ
Ｒ６１２４記載の燃焼容量法により測定した。窒素及び
酸素含有率は、ＬＥＣＯ社製、窒素・酸素同時分析装置
（ＴＣ−１３６型）を用いて、不活性ガス融解法により
測定した。
比表面積は、窒素ガス吸着法によるＢＥＴ法で測定した
。
。
実施例１及び２
四塩化珪素とアンモニアとの反応により生成したシリコ
ンジイミド（実施例１）、またはこれを窒素雰囲気中１
０００℃に加熱分解して得られた非晶質窒化珪素粉末（
実施例２）を黒鉛製ルツボに充填し、縦型の管状電気炉
（炉心管：アルミナ製）を使用して、第１表に記載の雰
囲気下に処理して、薄縁色の生成物を得た。得られた生
成物の性状を第１表に示す。生成物は、はぼ単相のβ型
炭化珪素粉末であった。実施例１で得られたβ型炭化珪
素粉末の走査型電子顕微鏡写真（倍率：１２０００倍）
を第１図に示す。
ンジイミド（実施例１）、またはこれを窒素雰囲気中１
０００℃に加熱分解して得られた非晶質窒化珪素粉末（
実施例２）を黒鉛製ルツボに充填し、縦型の管状電気炉
（炉心管：アルミナ製）を使用して、第１表に記載の雰
囲気下に処理して、薄縁色の生成物を得た。得られた生
成物の性状を第１表に示す。生成物は、はぼ単相のβ型
炭化珪素粉末であった。実施例１で得られたβ型炭化珪
素粉末の走査型電子顕微鏡写真（倍率：１２０００倍）
を第１図に示す。
実施例３及び４
実施例１で使用した非晶質窒化珪素粉末（実施例３）、
またはこれを窒素雰囲気中１４２０℃に加熱して得られ
た結晶質窒化珪素粉末（実施例４）を窒化珪素 製ル
ツボに充填し、幅８ ｍｌ、長さ４００の黒鉛製角棒を
多数被焼成物中に埋設して、第１表に記載の雰囲気及び
焼成条件下に処理した。得られた生成物の性状を第１表
に示す。生成物はβ型炭化珪素粉末であった。
またはこれを窒素雰囲気中１４２０℃に加熱して得られ
た結晶質窒化珪素粉末（実施例４）を窒化珪素 製ル
ツボに充填し、幅８ ｍｌ、長さ４００の黒鉛製角棒を
多数被焼成物中に埋設して、第１表に記載の雰囲気及び
焼成条件下に処理した。得られた生成物の性状を第１表
に示す。生成物はβ型炭化珪素粉末であった。
実施例５〜７
焼成の雰囲気、温度及び保持時間を第１表に記載の条件
に変えた以外は実施例１を繰り返した。
に変えた以外は実施例１を繰り返した。
結果を第１表に示す。生成物はβ型炭化珪素粉末であっ
た。
た。
実施例８〜１０
実施例１．２及び実施例３に記載のシリコンジイミド、
非晶質窒化珪素粉末及び結晶質窒化珪素粉末を黒鉛製ル
ツボに充填し、直径６龍、長さ４０龍のモリブデン製丸
棒を、被焼成物中に埋設して、第１表に記載の雰囲気及
び焼成条件下に処理した。結果を第１表に示す。生成物
はβ型炭化珪素粉末であった。
非晶質窒化珪素粉末及び結晶質窒化珪素粉末を黒鉛製ル
ツボに充填し、直径６龍、長さ４０龍のモリブデン製丸
棒を、被焼成物中に埋設して、第１表に記載の雰囲気及
び焼成条件下に処理した。結果を第１表に示す。生成物
はβ型炭化珪素粉末であった。
実施例１１
埋設物をタンタル製丸棒に変えた以外は実施例８を繰り
返した。結果を第１表に示す。生成物はβ型炭化珪素粉
末であった。
返した。結果を第１表に示す。生成物はβ型炭化珪素粉
末であった。
比較例１
シリコンジイミドをアルミナ製ルツボに充虜した以外は
実施例１と同様な方法を繰り返した。結果を第１表に示
す。
実施例１と同様な方法を繰り返した。結果を第１表に示
す。
比較例２
非晶質窒化珪素を窒化珪素 製ルツボに充填した以外
は実施例２と同様な方法を繰り返した。
は実施例２と同様な方法を繰り返した。
結果を第１表に示す。
比較例３
非晶質窒化珪素を黒鉛製ルツボに充填し、第１表に記載
の雰囲気及び焼成条件下に処理した。結果を第１表に示
す。
の雰囲気及び焼成条件下に処理した。結果を第１表に示
す。
比較例４
結晶質窒化珪素を使用した以外は比較例３と同様な方法
を繰り返した。結果を第１表に示す。
を繰り返した。結果を第１表に示す。
第１表かられかるように、比較例１〜４では、β型炭化
珪素は低い収量でしか得られなかった。
珪素は低い収量でしか得られなかった。
第１図は実施例１で得られた炭化珪素粉末の粒子構造で
ある。
ある。
Claims (2)
- （１）含窒素シラン化合物及び／又は窒化珪素粉末を、
炭素から形成される炉中で、又は塊状の炭素の存在下に
、一酸化炭素又は二酸化炭素含有非酸化性雰囲気中で加
熱することを特徴とする炭化珪素粉末の製法。 - （２）含窒素シラン化合物及び／又は窒化珪素粉末を、
モリブデン及びタンタルから選ばれる金属及び炭素から
形成される炉中で、又は塊状の炭素及び塊状の上記金属
の存在下に、一酸化炭素又は二酸化炭素含有非酸化性雰
囲気中で加熱することを特徴とする炭化珪素粉末の製法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59152094A JPS6131311A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 炭化珪素粉末の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59152094A JPS6131311A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 炭化珪素粉末の製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6131311A true JPS6131311A (ja) | 1986-02-13 |
| JPH0310567B2 JPH0310567B2 (ja) | 1991-02-14 |
Family
ID=15532913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59152094A Granted JPS6131311A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 炭化珪素粉末の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6131311A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014214058A (ja) * | 2013-04-26 | 2014-11-17 | 株式会社トクヤマ | 炭化珪素顆粒及びその製造方法 |
-
1984
- 1984-07-24 JP JP59152094A patent/JPS6131311A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014214058A (ja) * | 2013-04-26 | 2014-11-17 | 株式会社トクヤマ | 炭化珪素顆粒及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0310567B2 (ja) | 1991-02-14 |
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