JPH0143684B2 - - Google Patents
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- JPH0143684B2 JPH0143684B2 JP58201202A JP20120283A JPH0143684B2 JP H0143684 B2 JPH0143684 B2 JP H0143684B2 JP 58201202 A JP58201202 A JP 58201202A JP 20120283 A JP20120283 A JP 20120283A JP H0143684 B2 JPH0143684 B2 JP H0143684B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon carbide
- type
- spherical shape
- purity
- field image
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Description
本発明は球状形状をもつ超微粒子状炭化けい素
に関するものである。 炭化けい素粉末は、近年、耐熱セラミツク成形
体原料として注目されているものであるが、これ
についてはその用途面から特に高純度で焼結性の
よい、しかもサブミクロンオーダーの微粉末体の
供給が要望されている。そして、この炭化けい素
粉末の製造法については、(1)金属けい素と炭素と
を電気炉中において高温で反応させ、ついで粉砕
する方法、(2)一般式RoSiX4-o（こゝにＲは水素原
子またはアルキル基、Ｘはハロゲン原子、ｎ＝１
〜４）で示されるシランまたはこのシランとメタ
ンなどの炭化水素化合物との混合物を高温で熱分
解させる方法、(3)高分子ポリカルボシランを熱分
解させる方法、および(4)二酸化けい素（SiO2）
と炭素とを混合し、高温に加熱する方法などが知
られているけれども、この(1)の方法はα型炭化け
い素の製造方法には適しているものの粉砕工程が
必要とされるために高純度品をサブミクロンオー
ダーで収率よく得ることが困難であり、(2)の方法
は高温が必要とされるほか、収率がわるく、微粉
末のβ−SiCが得られるが、微量のSi−Clが残留
するためにセラミツク焼結体の製造に問題があつ
て、反応時に副生するHClの処理が必要とされる
という不利があり、(3)の方法には原料とされるポ
リカルボシランが高価であり、得られた炭化けい
素を微粉砕するための後処理工程が必要とされ、
さらに(4)の方法はかなり高温を必要とされるほか
粉砕工程が必要であり、さらに反応物中に未反応
原料や副生する金属けい素などが含まれるための
事後に高純度化処理が必要とされるという欠点が
あるほか、これらの粉砕方法で得られた炭化けい
素はいずれも球状形状をとらず、高純度比も困難
で、また焼結性についても満足すべきものではな
かつた。 本発明はこのような不利を解決した高純度で焼
結性のよい超微粒子状炭化けい素に関するもので
あり、これは結晶子が50Å以下のβ型炭化けい素
の集合体で、平均粒径が0.01〜1μである球状形状
をもつことを特徴とするものである。 これを説明すると、本発明者らは高純度の炭化
けい素を粉砕工程を経ることなく微粉末状で取得
する方法について種々検討し、さきにその分子中
に少なくとも１個のSiH結合を含むが、しかし
SiX（こゝにＸはハロゲン原子、酸素原子）を含
まない有機けい素化合物を750℃以上で気相熱分
解させれば収率よく、高純度の炭化けい素微粉末
を粉砕工程などの後処理なしに得ることができる
ことを見出した（特願昭57−147342号、特願昭58
−155911号参照）。これについてさらに研究を進
め、この方法で得られた微粉末の性状と焼結性お
よびその製造条件などについての検討を行ない、
この微粉末炭化けい素を電子顕微鏡で観測、測定
したところ、従来の製法による市販品と異なる
ほゞ完全な球状形状をもつものであること、また
β−SiC（１、１、１）の回折による暗視野像か
ら個々の粒子が50Å以下のβ型炭化けい素の顕微
鏡的な小さい単結晶（以下これを結晶子と略記す
る）の集合体であり、その平均粒径が0.01〜1μで
あるということを確認すると共に、この超微粉末
状炭化けい素は従来の炭化けい素粉末ではその焼
結に不可避とされていた焼結助剤などを全く添加
しなくても容易に高密度化した焼結体とすること
ができるということを見出して本発明を完成させ
た。 本発明の超微粒子状β型炭化けい素は、分子中
に少なくとも１個の≡SiH結合を有し、SiX（Ｘ
はハロゲン原子、酸素原子）結合を含まない有機
けい素化合物を750℃以上で気相熱分解させるこ
とによつて得ることができる。これは特には一般
式（CH3）aSibHc（こゝにｂ＝１〜３の整数、2b＋
１≧ａ、ａ≧ｂ、2b＋１≧ｃ≧１、ａ＋ｃ＝2b
＋２）で示されるメチルハイドロジエンシラン化
合物の少なくとも１種を水素、窒素、ヘリウム、
アルゴンなどのキヤリヤーガスの存在下に40容量
％以下の濃度で750〜1600℃の反応帯域中で気相
熱分解させることが好ましい。なお、この始発材
料としてのメチルハイドロジエンシラン化合物は
精留によつて予じめ容易に高純度化することがで
きるので、得られる超微粒子状β型炭化けい素も
非常に高い純度で得ることができる。また、得ら
れる炭化けい素の結晶子の大きさ、球状形状、集
合体粉末の粒径はメチルハイドロジエンシラン化
合物の反応帯域中での濃度、帯留時間、ガス線
速、反応温度、キヤリヤーガスの種類などの反応
条件を選択することによつて自由に調節すること
ができるので、目的に応じこれらの条件を任意に
設定すればよい。 つぎに本発明の実施例をあげる。 実施例 １ 内径52mm、長さ1000mmのアルミナ製反応管を横
型反応炉内に設置し、中心部の温度を1150℃に保
ち、ここにテトラメチルジシラン
に関するものである。 炭化けい素粉末は、近年、耐熱セラミツク成形
体原料として注目されているものであるが、これ
についてはその用途面から特に高純度で焼結性の
よい、しかもサブミクロンオーダーの微粉末体の
供給が要望されている。そして、この炭化けい素
粉末の製造法については、(1)金属けい素と炭素と
を電気炉中において高温で反応させ、ついで粉砕
する方法、(2)一般式RoSiX4-o（こゝにＲは水素原
子またはアルキル基、Ｘはハロゲン原子、ｎ＝１
〜４）で示されるシランまたはこのシランとメタ
ンなどの炭化水素化合物との混合物を高温で熱分
解させる方法、(3)高分子ポリカルボシランを熱分
解させる方法、および(4)二酸化けい素（SiO2）
と炭素とを混合し、高温に加熱する方法などが知
られているけれども、この(1)の方法はα型炭化け
い素の製造方法には適しているものの粉砕工程が
必要とされるために高純度品をサブミクロンオー
ダーで収率よく得ることが困難であり、(2)の方法
は高温が必要とされるほか、収率がわるく、微粉
末のβ−SiCが得られるが、微量のSi−Clが残留
するためにセラミツク焼結体の製造に問題があつ
て、反応時に副生するHClの処理が必要とされる
という不利があり、(3)の方法には原料とされるポ
リカルボシランが高価であり、得られた炭化けい
素を微粉砕するための後処理工程が必要とされ、
さらに(4)の方法はかなり高温を必要とされるほか
粉砕工程が必要であり、さらに反応物中に未反応
原料や副生する金属けい素などが含まれるための
事後に高純度化処理が必要とされるという欠点が
あるほか、これらの粉砕方法で得られた炭化けい
素はいずれも球状形状をとらず、高純度比も困難
で、また焼結性についても満足すべきものではな
かつた。 本発明はこのような不利を解決した高純度で焼
結性のよい超微粒子状炭化けい素に関するもので
あり、これは結晶子が50Å以下のβ型炭化けい素
の集合体で、平均粒径が0.01〜1μである球状形状
をもつことを特徴とするものである。 これを説明すると、本発明者らは高純度の炭化
けい素を粉砕工程を経ることなく微粉末状で取得
する方法について種々検討し、さきにその分子中
に少なくとも１個のSiH結合を含むが、しかし
SiX（こゝにＸはハロゲン原子、酸素原子）を含
まない有機けい素化合物を750℃以上で気相熱分
解させれば収率よく、高純度の炭化けい素微粉末
を粉砕工程などの後処理なしに得ることができる
ことを見出した（特願昭57−147342号、特願昭58
−155911号参照）。これについてさらに研究を進
め、この方法で得られた微粉末の性状と焼結性お
よびその製造条件などについての検討を行ない、
この微粉末炭化けい素を電子顕微鏡で観測、測定
したところ、従来の製法による市販品と異なる
ほゞ完全な球状形状をもつものであること、また
β−SiC（１、１、１）の回折による暗視野像か
ら個々の粒子が50Å以下のβ型炭化けい素の顕微
鏡的な小さい単結晶（以下これを結晶子と略記す
る）の集合体であり、その平均粒径が0.01〜1μで
あるということを確認すると共に、この超微粉末
状炭化けい素は従来の炭化けい素粉末ではその焼
結に不可避とされていた焼結助剤などを全く添加
しなくても容易に高密度化した焼結体とすること
ができるということを見出して本発明を完成させ
た。 本発明の超微粒子状β型炭化けい素は、分子中
に少なくとも１個の≡SiH結合を有し、SiX（Ｘ
はハロゲン原子、酸素原子）結合を含まない有機
けい素化合物を750℃以上で気相熱分解させるこ
とによつて得ることができる。これは特には一般
式（CH3）aSibHc（こゝにｂ＝１〜３の整数、2b＋
１≧ａ、ａ≧ｂ、2b＋１≧ｃ≧１、ａ＋ｃ＝2b
＋２）で示されるメチルハイドロジエンシラン化
合物の少なくとも１種を水素、窒素、ヘリウム、
アルゴンなどのキヤリヤーガスの存在下に40容量
％以下の濃度で750〜1600℃の反応帯域中で気相
熱分解させることが好ましい。なお、この始発材
料としてのメチルハイドロジエンシラン化合物は
精留によつて予じめ容易に高純度化することがで
きるので、得られる超微粒子状β型炭化けい素も
非常に高い純度で得ることができる。また、得ら
れる炭化けい素の結晶子の大きさ、球状形状、集
合体粉末の粒径はメチルハイドロジエンシラン化
合物の反応帯域中での濃度、帯留時間、ガス線
速、反応温度、キヤリヤーガスの種類などの反応
条件を選択することによつて自由に調節すること
ができるので、目的に応じこれらの条件を任意に
設定すればよい。 つぎに本発明の実施例をあげる。 実施例 １ 内径52mm、長さ1000mmのアルミナ製反応管を横
型反応炉内に設置し、中心部の温度を1150℃に保
ち、ここにテトラメチルジシラン
【式】を３容量％含有する水素ガ
ス400ml／分を８時間導入して気相熱分解させ、
反応終了後冷却したところ、茶褐色の超微粒子状
炭化けい素15.5ｇ（収率75.0％）が得られた。 この粉末の化学分析値はSi＝69.9％、Ｃ＝29.4
％で、発光分析によるAl、Cr、Cu、Fe、Mg、
Mn、Ni、Ti、Ｖなどの金属不純物の含有量はい
ずれも10ppm以下であり、市販の炭化けい素にく
らべて非常に高純度のものであつた。 なお、このものを電子顕微鏡で観測して得られ
た明視野像およびβ−SiC（１、１、１）回折に
よる暗視野像を第１図、第２図に示したが、暗視
野像からこのものは50Å以下の結晶子の集合体か
らなり、その粒径が0.1〜0.2μの内にあること、
また遠心式自動粒度分布測定装置CA−PA500型
（堀場製作所製商品名）による測定結果では0.08μ
以下および0.5μ以上の粒子は全く見られず、粒径
0.1〜0.3μの粒子が88.3％である均一な球状形状を
もつものであることが確認された。また、この粉
末のKBr法による赤外吸収スペクトルおよびＸ
線回折の結果は第３図および第４図に示したとお
りであり、β型SiCであることが確認され、この
ものの比表面積はベツト法で測定したところ26.8
m2／ｇであつた。 つぎに、上記で得た超微粒子状炭化けい素を焼
結助剤を添加することなく、40mmφのホツトプレ
ス用カーボン型に入れて減圧脱気し、ついで系内
をアルゴンガス雰囲気下としてから200Kg／cm2の
加圧下に2000℃で50分間加熱して焼結させ、冷却
後焼結体を取出して密度を測定したところ、3.07
ｇ／C.C.（理論密度3.22に対して95.3％）であり、
以上の結果からこの粉末は良好な焼結性をもつも
のであることが確認された。 比較例 市販のイビデン(株)社製高純度β型炭化けい素微
粉末は平均粒径が0.4μ、比表面積が18.6m2／ｇで
あり、これに含まれている金属不純物量は
Al450ppm、Cr100ppm、Cu＜10ppm、
Fe500ppm、Mg30ppm、Mn＜5ppm、
Ni190ppm、Ti300ppm、V370ppmであつた。ま
た、このものの電子顕微鏡による明視野像および
β−SiC（１、１、１）回折による暗視野像は第
５図、第６図に示したとおりであり、これはその
球状が均一な球状でなく、また明瞭な結晶子も認
められなかつた。 実施例 ２〜８ 実施例１と同じ反応装置を使用し、原料シラン
の種類、濃度、キヤリヤーガスの種類、組成、導
入量、反応温度を第１表に示したように種々に変
化させて原料シランの気相熱分解を行なわせたと
ころ、第１表に併記したとおりの収率で炭化けい
素が得られ、これらは第２表に示したとおりの物
性を示した。
反応終了後冷却したところ、茶褐色の超微粒子状
炭化けい素15.5ｇ（収率75.0％）が得られた。 この粉末の化学分析値はSi＝69.9％、Ｃ＝29.4
％で、発光分析によるAl、Cr、Cu、Fe、Mg、
Mn、Ni、Ti、Ｖなどの金属不純物の含有量はい
ずれも10ppm以下であり、市販の炭化けい素にく
らべて非常に高純度のものであつた。 なお、このものを電子顕微鏡で観測して得られ
た明視野像およびβ−SiC（１、１、１）回折に
よる暗視野像を第１図、第２図に示したが、暗視
野像からこのものは50Å以下の結晶子の集合体か
らなり、その粒径が0.1〜0.2μの内にあること、
また遠心式自動粒度分布測定装置CA−PA500型
（堀場製作所製商品名）による測定結果では0.08μ
以下および0.5μ以上の粒子は全く見られず、粒径
0.1〜0.3μの粒子が88.3％である均一な球状形状を
もつものであることが確認された。また、この粉
末のKBr法による赤外吸収スペクトルおよびＸ
線回折の結果は第３図および第４図に示したとお
りであり、β型SiCであることが確認され、この
ものの比表面積はベツト法で測定したところ26.8
m2／ｇであつた。 つぎに、上記で得た超微粒子状炭化けい素を焼
結助剤を添加することなく、40mmφのホツトプレ
ス用カーボン型に入れて減圧脱気し、ついで系内
をアルゴンガス雰囲気下としてから200Kg／cm2の
加圧下に2000℃で50分間加熱して焼結させ、冷却
後焼結体を取出して密度を測定したところ、3.07
ｇ／C.C.（理論密度3.22に対して95.3％）であり、
以上の結果からこの粉末は良好な焼結性をもつも
のであることが確認された。 比較例 市販のイビデン(株)社製高純度β型炭化けい素微
粉末は平均粒径が0.4μ、比表面積が18.6m2／ｇで
あり、これに含まれている金属不純物量は
Al450ppm、Cr100ppm、Cu＜10ppm、
Fe500ppm、Mg30ppm、Mn＜5ppm、
Ni190ppm、Ti300ppm、V370ppmであつた。ま
た、このものの電子顕微鏡による明視野像および
β−SiC（１、１、１）回折による暗視野像は第
５図、第６図に示したとおりであり、これはその
球状が均一な球状でなく、また明瞭な結晶子も認
められなかつた。 実施例 ２〜８ 実施例１と同じ反応装置を使用し、原料シラン
の種類、濃度、キヤリヤーガスの種類、組成、導
入量、反応温度を第１表に示したように種々に変
化させて原料シランの気相熱分解を行なわせたと
ころ、第１表に併記したとおりの収率で炭化けい
素が得られ、これらは第２表に示したとおりの物
性を示した。
【表】
第１図は本発明の超微粒子状β型多結晶炭化け
い素の電子顕微鏡の明視野像、第２図はそのβ−
SiC（１、１、１）回折による暗視野像、第３図
はそのKBr法による赤外吸収スペクトル、第４
図はＸ線回折図、第５図、第６図は比較例として
の市販のβ型炭化けい素の電子顕微鏡の明視野像
およびβ−SiC（１、１、１）回折による暗視野
像を示したものである。
い素の電子顕微鏡の明視野像、第２図はそのβ−
SiC（１、１、１）回折による暗視野像、第３図
はそのKBr法による赤外吸収スペクトル、第４
図はＸ線回折図、第５図、第６図は比較例として
の市販のβ型炭化けい素の電子顕微鏡の明視野像
およびβ−SiC（１、１、１）回折による暗視野
像を示したものである。
Claims (1)
- １ 結晶子が50Å以下のβ型炭化けい素の集合体
であり、平均粒径が0.01〜1μである球状形状をも
つ超微粒子状β型多結晶炭化けい素。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58201202A JPS6096517A (ja) | 1983-10-27 | 1983-10-27 | 超微粒子状炭化けい素 |
| EP83112256A EP0143122A3 (en) | 1983-08-26 | 1983-12-06 | An ultrafine powder of silcon carbide, a method for the preparation thereof and a sintered body therefrom |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58201202A JPS6096517A (ja) | 1983-10-27 | 1983-10-27 | 超微粒子状炭化けい素 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6096517A JPS6096517A (ja) | 1985-05-30 |
| JPH0143684B2 true JPH0143684B2 (ja) | 1989-09-22 |
Family
ID=16437036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58201202A Granted JPS6096517A (ja) | 1983-08-26 | 1983-10-27 | 超微粒子状炭化けい素 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6096517A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6508583B2 (ja) * | 2014-07-30 | 2019-05-08 | 太平洋セメント株式会社 | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5820708A (ja) * | 1981-07-22 | 1983-02-07 | Ibiden Co Ltd | 主としてβ型結晶よりなる超微細炭化珪素粉末の製造方法 |
-
1983
- 1983-10-27 JP JP58201202A patent/JPS6096517A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6096517A (ja) | 1985-05-30 |
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