JPH0227306B2

JPH0227306B2 -

Info

Publication number: JPH0227306B2
Application number: JP57006830A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Oomori; Fumihiko Takei
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-01-21
Filing date: 1982-01-21
Publication date: 1990-06-15
Also published as: JPS58125667A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、表面に希土類元素酸化物に富む酸化
物層を有する複合炭化珪素焼結成形体に関し、特
に表面が希土類元素酸化物に富む電気絶縁性被膜
なのに対し、内部はSiCに富む高強度の半導体特
性を有する組繊よりなる複合炭化珪素焼結成形体
に関するものである。

〔従来の技術およびその問題点〕

炭化珪素は高温強度、耐熱衝撃性、耐酸化性、
耐摩耗性ならびに耐クリープ性に優れているた
め、耐熱用成形体、高温用発熱体等に使用されて
おり、近年になつてさらに高温構造材料あるいは
耐摩耗材料の分野へ用途が急増している。

しかしながら、炭化珪素（以下炭化珪素をSiC
と称す）は難焼結性であるため、これ自体だけで
は緻密で強度の大きい焼結成形体を得ることが困
難である。したがつて、かかる焼結成形体を製造
するには、焼結助剤としてAl₂O₃、酸化鉄、AIN
等を添加、混合してホツトプレスする方法、SiC
とＣの混合粉の成形体を溶融またはガス状SiC反
応させる反応焼結法が行われている。しかしこれ
らの方法によつては複雑な形状の成形体を製造す
ることは困難であり、また量産するのに適してい
ない。

以上の方法のほかに今日最も優れている方法と
して、無加圧焼結方法がSiC焼結成形体の製造に
用いられるようになつている。この方法は、例え
ば米国特許出願4090735号に記載されているよう
に、焼結助剤としてＣとＢをSiC粉に添加、混合
後成形した生成形体を無加圧下で焼結させる方法
である。

ところで、本発明者らは、さきに特定の酸化物
の焼結助剤を用い、加圧あるいは無加圧下で炭化
珪素焼結成形体を製造する方法を発明し、特願昭
56−044109号として特許出願した。

この先行発明は、希土類元素酸化物の中から選
ばれるいずれか１種または２種以上を焼結助剤と
して含むか、希土類元素酸化物の中から選ばれる
いずれか１種または２種以上と、Ｃ、酸化アルミ
ニウム、酸化ホウ素の中から選ばれるいずれか少
なくとも１種を焼結助剤として含むものである。
この先行発明において前記焼結助剤の含有量は、
焼結後の成形体に含まれるSiCおよび焼結助剤の
合計量を100モル％とするとき、添加すべき希土
類元素酸化物にあつては、最大11.300モル％（希
土類元素を１原子としたときの分子量百分率であ
る。例えば、酸化イツトリウムの１分子をYO_1.5
とした分子量で計算した百分率を示す。）であり、
酸化アルミニウム、酸化ホウ素のいずれか少なく
とも１種にあつては最大11.500モル％である。こ
の先行発明においては、焼結助剤の添加量がさほ
ど多くないので、添加された焼結助剤の大部分は
結晶粒界に存在して成形体の焼結性を助ける作用
を有する。

本発明は、前記先行発明にかかる高強度炭化珪
素焼結成形体の表面を、希土類元素酸化物に富む
電気絶縁性酸化物層とした、いわゆる電子回路用
基体として使用されるときに好適に用いられる複
合炭化珪素焼結成形体についての新規な技術を提
供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するものとして、本発明は、希土類元素酸化物の中から選ばれる何れか１種
または２種以上11.300〜65.000モル％を含み、残
部実質的にSiCからなるものであつて、中心部分
がSiCに富む層で構成されるのに対し、表面層は
希土類元素酸化物に富む酸化物層で構成された層
別構造を有する複合炭化珪素焼結成形体、を提供する。

〔作用〕

本発明者らは、先行発明において焼結助剤を使
うことを提案したが、SiCと混合、添加するこの
焼結助剤の添加量をさらに増大させ、かつ室温で
液状を呈するか、加熱などによつて溶液となる化
合物を使用して焼結実験をしたところ、焼結助剤
の拡散がSiC多結晶体の粒界だけでなく、表面層
への分離移動が激しく、希土類元素酸化物に富む
電気絶縁性を有する酸化物層が、焼結成形体の表
面に濃縮して形成されることを新規に知見し、本
発明に想到した。

すなわち、本発明の複合炭化珪素焼結成形体
は、内部は炭化珪素に富み、表面層は希土類元素
酸化物に富む２相からなる複合材料である。

本発明の複合炭化珪素焼結成形体は希土類元素
酸化物（以下、この希土類元素酸化物を「Ｒ酸化
物」と略記する）のなかから選ばれるいずれか少
なくとも１種を11.300〜65.000モル％の範囲内で
含有し、残部実質的にSiCからなる焼結成形体で
ある。

本発明の複合炭化珪素焼結成形体に含有される
前記Ｒ酸化物としては、Sc、Ｙ、La、Ce、Pr、
Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、
Yb、Lu等の酸化物のいずれか１種または２種以
上である。

本発明の複合炭化珪素焼結成形体において、前
記Ｒ酸化物の量が11.300モル％より少ないと、表
面層の酸化物被膜の生成が充分でなく、一方、
65.000モル％より多いと炭化珪素は酸化物中に固
溶するか、あるいは酸化物と反応して残存量が少
なくなるため、このＲ酸化物の量は、11.300〜
65.000モル％の範囲内にする必要がある。

前記発明の複合炭化珪素焼結成形体の表面に形
成される酸化物層は、Ｒ酸化物、あるいはわずか
にSiO₂およびまたはSiCが固溶したＲ酸化物から
なつており、一方、該成形体の内部は、粒界にＲ
酸化物を含む多結晶炭化珪素から主として形成さ
れている。前記複合炭化珪素焼結成形体の表面被
膜の電気比抵抗は、10¹¹Ω・cm以上と大きく、絶
縁性であるが、前記成形体内部の電気比抵抗は、
通常の炭化珪素のそれとほぼ同じであり、かつ成
形体内部は半導体的性質を有する。

前記複合炭化珪素焼結成形体の内部炭化珪素
は、表面の酸化物表面層により保護されているた
め、高温、例えば1300〜1500℃・空気中では、酸
化物表面層を有しない従来の炭化珪素焼結成形体
に比較して酸化が１／10以下に減少している。

また、該成形体表面層の熱伝導度は、SiC焼結
成形体のそれの１／10以下であるが、例えば
50μmの表面層を有する本発明の焼結成形体にあ
つては、表面層を有しないSiC焼結成形体の熱伝
導度の１／３程度である。

さらに、該成形体表面層と内部とは、結合が強
固であり、10数回の加熱と冷却の熱衝撃を繰り返
し与えてもこの結合部分は互いに剥離しない。

次に本発明の複合炭化珪素焼結成形体の製造方
法について説明する。

本発明によれば、SiCとしてα−SiC、β−
SiC、アモルフアスSiCのいずれか少なくとも１
種を使用することができ、微粒のβ−SiC、アモ
ルフアスSiCのいずれか少なくとも１種にα−
SiCを0.1〜10重量％の範囲内で混合したものを原
料として用いると、SiC粒の不均一成長を抑制す
ることができるので、高温強度、耐クリープ性を
向上させることができることが判つた。

また、前記先行技術によつて処理された焼結性
を良くしたSiC、あるいは不純物を除去したSiC
を使用することは、本発明複合焼結成形体の製造
にとつては有利である。

なお、SiC原料としては、SiC粉のほかさらに
SiCとＣとの結合を有する化合物、例えば有機珪
素化合物あるいは有機珪素高分子化合物をもその
ままあるいはSiC粉と混合して用いることができ
る。

本発明によれば、焼結助剤として下記のものを
用いる。すなわち、希土類元素、希土類元素酸化
合物のなかから選ばれるいずれか少なくとも１種
であつて、その内のいずれか少なくとも１種が液
状または溶液となる焼結助剤を用いる。

上記希土類元素化合物（以下、この希土類元素
化合物を「Ｒ化合物」と略記する）としては、そ
れぞれの酸化物または複合酸化物、水酸化物、水
酸化物の酸付加物、燐酸塩、炭酸塩、塩基性炭酸
塩、硝酸塩、硫酸塩、有機酸塩、ハロゲン化物、
有機金属化合物、酸位化合物、アルコレート等を
用いることができる。

これら焼結助剤の化学種のうち、水酸化物の酸
付加物は水酸化物と酸とを反応させて合成され、
水に溶解する。水酸化物中の金属元素の当量より
少ない当量の酸と水酸化物とを反応させると、酸
が水酸化物中の一部の金属元素と反応した形の酸
付加物が生成し、これは水に溶解する。ここで用
いられる酸は塩酸、硫酸、硝酸、フツ酸、燐酸、
過塩素酸、炭酸、有機酸（ギ酸、酢酸、プロピオ
ン酸、酒石酸、フマール酸、乳酸、シユウ酸、ス
テアリン酸、マレイン酸、安息香酸、リンゴ酸、
マロン酸、クエン酸、酪酸等）その他である。

本発明によれば、炭化珪素粉と焼結助剤とを混
合成形体用の混合原料とするためには、次の３つ
の方法が有効である。

第１番目の方法は、焼結助剤の化学種（例えば
水酸化物の酸付加物、硝酸塩、硫酸塩、有機酸
塩、塩基性炭酸塩、炭酸塩、燐酸塩、過塩素酸
塩、ハロゲン化物、有機金属化合物、アルコレー
ト、配位化合物等）を溶解する溶媒、例えば水、
アルコール類、エーテル類、ケトン類、炭化水素
類、DMSO、DMF等の溶媒に溶解し、炭化珪素
粉と混合機で充分な混合が達成されるまで必要な
時間混合する。この混合では炭化珪素粉の表面を
薄い焼結助剤の膜で覆うことができるため、焼結
助剤の量は少なくても、大きな焼結効果を得るこ
とができる。

溶液に溶解する焼結助剤の化学種と溶媒との例
としては次のようなものがある。水酸化物の酸付
加物は水に溶解する。アルコレートのうちのある
ものはエーテル類、芳香族炭化水素類に溶解す
る。錯体のうちのあるものは水、アルコール類、
エーテル類、炭化水素類等に溶解する。有機金属
化合物は炭化水素類、エーテル類等の有機溶媒に
溶解する。硝酸塩、硫酸塩、有機酸塩、ハロゲン
化物のうちのあるものは水は溶解する。

第２番目の方法は、焼結助剤のうちの少なくと
も１種が室温で液体かあるいは加熱により液体と
なるもの（例えば有機金属化合物、錯体、有機酸
塩の一部）を用いる場合に適用される方法であ
る。

この方法では、焼結助剤と炭化珪素粉とを互い
にまぜ合わせ、室温のまま、または加熱し、混合
機を用いて充分に混合する。なお、加熱により液
体となるものとしては、希土類元素のアセチルア
セトン化合物（例えば、トリアセチルアセトナー
トランタンはm.p.が151℃、トリアセチルアセト
ナートプラセオジウムはm.p.146℃である）や、
m.p.102℃のトリブトキシアルミニウムがあり、
また室温で液体のものとしては、トリエチルアル
ミニウムやトリブトキシボロンがある。

第３番目の方法は、焼結助剤に２種以上の化合
物を用いる時、溶媒に溶解しない化学種と、焼結
助剤の溶液を炭化珪素粉に混合する方法である。

上記混合には通常粉体の混合あるいは混練に用
いられる機械を使用することができる。

混合する雰囲気は、空気、炭酸ガス、酸素ガス
等の少なくとも１種からなる酸化性、窒素、アル
ゴン、ヘリウム、水素、ネオン、一酸化炭素、炭
化水素等の少なくとも１種からなる非酸化性ある
いは真空の３つの何れかの雰囲気である。簡便に
は空気中で混合する。空気中の混合では、有機金
属化合物、アルコレート、錯体のうちの一部の化
合物およびハロゲン化物は、混合中に酸素、炭酸
ガスあるいは水と反応して酸化物、水酸化物、炭
酸塩となる。これら生成した化合物は超微粒子と
なつて炭化珪素粉の表面に付着するため、焼結を
促進する効果が大きくなる。

次に、上述のようにして得られた混合原料を所
望の生成形体に成形する。この成形において、セ
ラミツクス産業およびその他の粉体を扱う産業界
において、一般に使用されている従来のいずれの
成形技術も適用することができる。

この成形時に用いる加圧は、従来の片押プレ
ス、両押プレス、静水圧プレス、その他の方式を
用いることができる。簡単な形状の成形体は加圧
したままで、次の工程の処理を施すことができる
が、複雑な形状のものはプレス成形体を研削、フ
ライス削等により整形する必要が生ずる。この整
形のため成形体の強度が必要な場合には300〜
1600℃の温度範囲内で酸化性、非酸化性、真空の
いずれかで予備焼成してもよい。

また、混合原料はスリツプ鋳造することも可能
である。このスリツプ鋳造において、混合工程で
溶媒を使用しない場合には、分散媒体に好適には
水を用い、凝集防止剤を添加し、炭化珪素粉と焼
結助剤とを加えた後数時間混合してスリツプ鋳造
用原料が調製される。一方、混合工程で溶媒を使
用する時は、その溶媒の量を多くすればそのまま
スリツプ鋳造用原料になる。これらスリツプ鋳造
用原料は、従来のスリツプ鋳造技術にしたがつ
て、焼石こう等の型に流し込んで生成形体を得る
ことができ、さらに、該炭化珪素混合原料をペー
ストにして押し出し射出成形することもできる。
そのペーストを得るためには、溶媒の他に結合剤
を用いることが有利である。この結合剤として
は、例えばポリビニルアルコール、ポリエチレン
グリコール、ワツクスなど、焼結時に揮散して残
渣が認められない程度の物質が有効である。焼結
助剤の化学種からなる溶液が粘性をもつ場合、す
なわち水酸化物の酸付加物を用いるときは結合剤
なしで良好なペーストを得ることができる。ここ
では焼結助剤が結合剤をも兼ねており、水酸化物
の酸付加物がペーストに粘性を与え、かつ焼成時
には焼結助剤の働きをする。

つぎに、前記生成形体は焼成する。この焼成に
用いる炉は、通常の焼成炉であるが、炉雰囲気を
酸化性、非酸化性、真空等に変化させることがで
きるような炉を用いると便利である。

焼成温度は1600〜2300℃の範囲内である。1600
℃より低いと焼結反応はほとんど生起せず、一
方、2300℃より高いとSiCの分解が顕著になるた
め不適当である。複合炭化珪素成形体の焼結はこ
の温度範囲で完了するが、焼結助剤の量が多いと
焼結は比較的低温で完結する。

焼成は、その温度が1600℃以上と高温になるこ
とから、これを２つの段階、すなわち低温焼成と
高温焼成に分けて行う。特に、この２段階焼成
は、成形体の形状が大きい時、あるいは焼結助剤
に焼成中にガスが発生する化学種を使用するとき
有効である。

高温焼成時の焼成の雰囲気としては、非酸化性
または真空が望ましい。非酸化性雰囲気としては
酸素の含有量の少ない窒素、アルゴン、ヘリウ
ム、ネオン、水素および一酸化炭素ガス雰囲気あ
るいは炭素あるいは炭化珪素で囲繞した雰囲気を
使用する。その雰囲気の圧力としては、高圧が望
ましいが、経済的には不利であり、１気圧でも良
い結果を得ることができる。

一方、低温焼成においては、必ずしも非酸化性
雰囲気または真空にする必要はない。炭化珪素の
酸化が著しくない1300℃以下での焼成では、雰囲
気として空気のような酸化性でも良い。この場
合、焼結助剤に使用する化学種のうち酸化物以外
のものでは、焼成中に反応して酸化物となるが、
焼結助剤の働きは酸化物のときその働きが著しい
ので、低温焼成中に焼結助剤が酸化物となるのは
不都合なことではない。焼結助剤として希土類元
素、アルミニウム金属あるいはボロン、もしくは
それらの酸化物以外の化合物を使用すると、これ
らは高温で一部分あるいは全部酸化されてしま
う。しかし、この場合でも生成した酸化物が焼結
助剤としての機能を果たすので、酸化による実質
的不利は起こらない。

焼成目標温度に到達するまでの昇温速度は成形
体の形状により異なり、大きいものほどゆつくり
昇温するのが望ましい。すなわち、焼結助剤とし
て溶液となる化合物を使用するので、ガスが発生
しやすいため、昇温は急激でない方が望ましい。
例えば、室温から1600℃まで３時間以上かけるこ
をが必要である。1600℃以上では焼結により成形
体は収縮するので、焼成目標温度まで７℃／分よ
りゆつくり昇温すると、良好な結果が得られる。

炭素を添加する場合は、酸化物あるいはそれに
類した化合物と一緒に加える。炭素を多量に加え
るとこの炭素が複合焼結成形体中に残存し、高温
での耐酸化性が悪くなる。この点に関し、焼結助
剤全体に対し10重量％以下の添加量とすると、こ
の炭素は焼結助剤ならびにSiO₂と反応してほと
んど残らず良い結果が得られる。

生成形体中に混合される前記炭素、炭素化合物
としては、アセチレンブラツク、カーボンブラツ
ク、黒鉛粉、炭粉、活性炭、高分子芳香族化合物
（例えばタール、ピツチ）、焼成により炭素が残留
する有機化合物（例えばフエノール樹脂、アニリ
ンフオルムアルデヒド樹脂、クレゾールフオルム
アルデヒド樹脂、フラン樹脂等）を用いることが
できる。

生成形体中に混合された前記炭素あるいは含炭
素化合物は、焼結中にSiC粉表面に存在するSiO₂
膜と反応してSiCとなり、さらにボロンの存在に
よつてSiC粉間の結合が助長されることは従来知
られているが、本発明によれば、前記SiC粉間の
結合が希土類元素酸化物の存在により、より強固
に達成されるものと考えられる。

本発明によれば、無加圧焼結によつて高密度、
高強度の複合焼結成形体を得ることができるとい
う特長を有する。複合焼結成形体中には、焼結助
剤としてSiC粉に混合された希土類元素が酸化物
となつてその一部がSiC粒界に残り、それ以外の
ものは拡散して表面に酸化物層を形成する。

次に、成分組成を限定する理由を説明する。

本発明の複合炭化珪素焼結成形体において、Ｒ
酸化物の量は、モル％で11.300％より少ないと、
表面層の酸化物被膜の生成が充分でなく、一方、
65.000％より多くなると焼結成形体内部の炭化珪
素は酸化物中に固溶するか、あるいは反応してな
くなるため、複合焼結成形体の生成が困難とな
る。したがつて、添加するＲ酸化物の含有量は、
モル％で11.300〜65.000％の範囲内にする必要が
ある。

本発明製造方法において、SiC粉に対して添
加、混合される焼結助剤中の希土類元素あるいは
Ｒ化合物の量は、特許請求の範囲第２項の記載に
あつては、Ｒ酸化物換算で、かつSiCとの和を
100モル％とするとき、11.300〜65.000原子％の
範囲内にする必要がある。このＲ化合物の添加量
が11.300モル％より少ないと、複合焼結成形体の
表面層である酸化物表面層の形成が充分でなく、
一方65.000モル％より多くなると、内部の炭化珪
素は酸化物に固溶するか、反応してなくなり、複
合焼結成形体は生成されなくなる。

本発明の複合炭化珪素焼結成形体は、特許請求
の範囲１記載の成分組成より構成されている。し
かし前記特許請求の範囲には記述されないが、本
発明の複合炭化珪素焼結成形体の製造において使
用されるSiC原料に含有される不純物例えば
SiO₂、Fe、Co、Al、Ca、遊離炭素その他の元素
を本発明の複合炭化珪素焼結成形体は通常含んで
いる。従つて、このような複合炭化珪素焼結成形
体も本発明の一部をなしている。

なお、一般のSiCの熱膨張係数は約４×10^-6／
℃であり、希土類元素酸化物のそれは約６×
10^-6／℃と差がある。ところで、本発明焼結体
は、内部には炭化けい素が多く、表面層は酸化物
が多くなつている。それ故に、本発明焼結体は、
表面から内部を締め付ける圧縮力が働く。この圧
縮力により、該焼結体の強度と靭性が大きくなる
と考えられる。また、表面層に高い融点の希土類
元素酸化物が多くなるため、高温での耐酸化性に
もすぐれている。

従つて、本発明焼結体は、高強度、強靭性で耐
酸化性にすぐれ、高温でも使用できるセラミツク
ス材料であると言える。

次に本発明を実施例について説明する。

実施例１酸化スカンジウム1gを加熱した20mlの2N塩酸
溶液に溶解し、５mlのアンモニア粋を加えて水酸
化スカンジウムを沈澱させた。この沈澱を濾過
し、蒸留水で数回洗浄した後、20mlの1N塩酸溶
液に溶解し反応させた。この反応溶液に12gのβ
−SiCと6gのLa₂O₃を加えて混合し、水分を蒸発
させた。この乾燥粉体を初め片押しプレスで予備
成形し、さらに静水圧プレスを用いて２×
10²MPaの圧力で成形し、生成形体とした。

この生成形体を空気中で室温から500℃まで100
℃／時間の昇温速度で昇温して１次焼成した。こ
の１次焼成体を、アルゴン雰囲気のタンマン炉で
200℃／時間の昇温速度で500℃から1900℃まで昇
温し1900℃に１時間保持し複合炭化珪素焼結成形
体を得た。この複合焼結成形体の表面層は、
Sc₂O₃とLa₂O₃の混合酸化物であり、内部は炭化
珪素で構成されていた。

この複合焼結成形体の曲げ強度は70Kg／mm²であ
り、1400℃で空気中での酸化速度は、ＢとＣを焼
結助剤にして合成された炭化珪素焼結成形体の
１／15であつた。

また、この焼結体の表面部分の電気比抵抗は、
３×10¹²Ω・cmであつたのに対し、表面より
100μm内部の部分の比抵抗は６×10⁷Ω・cmであ
り、そして200μm内部の部分の比抵抗は３×10³
Ω・cmであつた。

Ｘ線による元素分析の結果では、表面近傍の
ScおよびLaに比べると200μm内部のScとLaの元
素の量は約３倍も多く偏析していた。

実施例２ａ本発明焼結体平均粒径0.27μmのβ−SiC（５％のα−SiCを
含む）55g（77.5モル％）と、45g（YO_1.5換算
値：22.5モル％）のY₂O₃とをメノウ製乳鉢で
２時間混合した。この混合粉体を3gのポリエ
チレングリコールを含む水溶液に入れて撹拌・
混合した後、乾燥した。この乾燥粉体を金型に
つめ、片押しプレスで予備成形した後、静水圧
プレスを用い、２×10²MPaの圧力で成形して
生成形体を得た。

この生成形体を空気中で室温から500℃まで
100℃／時間の昇温速度で昇温し、次いでアル
ゴン雰囲気のタンマン炉を用い、室温から1600
℃まで３時間、1950℃まで１時間かけて昇温
し、1950℃に30分間保持して複合炭化けい素焼
結体を得た。

ｂ比較試料平均粒径0.27μｍのβ−SiC粉（５％のα−
SiCを含む）87.6g（95.2モル％）と、12.4g
（YO_1.5換算値：4.8モル％）のY₂O₃粉とをメノ
ウ製乳鉢で２時間混合した。この混合粉を3g
のポリエチレングリコールを含む水溶液に加え
て撹拌・混合した後、乾燥した。この乾燥粉体
を金型につめ、片押しプレスで成形した後、静
水圧プレスを用い、２×10²MPaの圧力で成形
して生成形体を得た。

この生成形体を空気中で100℃／時間の昇温
速度で500℃まで焼成し、次いでアルゴン雰囲
気のタンマン炉を用い、室温から2050℃まで２
時間で昇温し、2050℃から2150℃まで１時間か
けて昇温し、2150℃に15分間保持して比較品の
炭化けい素焼結体を得た。

ｃ比較試験結果；本発明焼結体は、表面層に希土類元素酸化物
が多く集まり、内部には炭化物が多く集まつて
いることが判つた。

第１図は、本発明焼結体と本発明の範囲からず
れた酸化物の少ない焼結体の破面のもようを示
す。第１図ａの試料が本発明焼結体で、同図ｂは
希土類元素含有量が本発明範囲外となる比較焼結
体である。

この図に明らかなように、比較焼結体は全体に
均一組織を示しているが、本発明焼結体は表面層
と内部とが明確に差（色彩の違い）がある。一般
に、炭化けい素焼結体は、酸化物が多くなると、
色が黒緑色から淡緑色へと変化する。本発明焼結
体の場合は、表面層は内部中心層に比べて淡い色
になつている。しかも、それは比較試料に比べて
も格段に淡い色になつており、この表面層には酸
化物の多いことを示している。

第２図は、第１図に示した本発明焼結体の表面
層ａと内部ｂのＸ線回折図を示す。表面層ａにつ
いては、酸化イツトリウム（立方晶Y₂O₃）の大
きいピークが存在し、炭化けい素（立方晶SiC）
のピークは小さい。一方、内部ｂでは、酸化イツ
トリウムのピークが小さくなり、逆に炭化けい素
のピークが大きく顕れている。内部における上記
２つのピーク以外のピークについては、明確な解
析ができていないが、SiC、Y₂O₃とが反応したピ
ークと考えられる。

以上説明したように、本発明焼結体は、表面層
と内部で組織が異なることが明らかとなつた。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の複合炭化珪素焼結
成形体（複合材料）は、緻密で強度が大きく、耐
酸化性、耐摩耗性、耐クリープ性および耐熱衝撃
性に優れるが、とりわけ表面層は電気比抵抗が１
×10¹¹Ω・cm以上の絶縁層なのに対して内部が半
導体特性を有するものであり、そして全体として
の熱伝導度は炭化珪素のそれよりは小さいが、酸
化物のそれに比べて大きな値を示すものである。

このような表面層のみが電気絶縁体である炭化
珪素焼結成形体は、従来知られていなかつただけ
でなく、またこのような本発明の複合材料は無加
圧焼結で製品とすることができるため、従来の技
術の形状の複雑なものや中空形状体および薄帯を
直接製造することができるので経済的である。

従つて、本発明の複合炭化珪素焼結成形体は、
ガスタービン翼、球状体、ガスタービン用部品、
腐食性液体用装置部品、坩堝、ボールミル内張、
高温炉用熱交換器および耐火材、発熱体、燃焼
管、ダイカスト用ポンプ、薄肉管、核融合炉材
料、原子炉用材料、太陽炉材料、工具およびその
部品、研削用材料、熱遮蔽物、単結晶用基体電子
材料、電子回路用基体、絶縁材料その他の広い分
野にわたつて有効に用いられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例２に示す本発明焼結体ａと、
比較試料ｂとの破面のもようを示す略線図、第２
図は、本発明焼結体の表面層と内部とのＸ線回折
図である。

Claims

【特許請求の範囲】

１希土類元素酸化物の中から選ばれるいずれか
１種または２種以上11.300〜65.000モル％（希土
類元素を１原子としたときの分子量百分率換算
値）を含み、残部実質的にSiCからなるものであ
つて、中心部分がSiCに富む層で形成されるのに
対し、表面層は希土類元素酸化物に富む酸化物層
で構成された層別構造を有する複合炭化珪素焼結
成形体。