JPH031280B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH031280B2 JPH031280B2 JP62303574A JP30357487A JPH031280B2 JP H031280 B2 JPH031280 B2 JP H031280B2 JP 62303574 A JP62303574 A JP 62303574A JP 30357487 A JP30357487 A JP 30357487A JP H031280 B2 JPH031280 B2 JP H031280B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fibrous
- silicon carbide
- graphite
- whiskers
- carbon
- 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 - Lifetime
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 96
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 53
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 47
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 43
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 43
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 23
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 23
- 235000019241 carbon black Nutrition 0.000 description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 15
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 13
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 11
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 11
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 10
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 4
- 229910021431 alpha silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical compound [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015241 bacon Nutrition 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010903 husk Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 238000004098 selected area electron diffraction Methods 0.000 description 1
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
＜産業上の利用分野＞
本発明はカーボンブラツク、活性炭の炭素質物
質と繊維状炭化ケイ素（SiCホイスカーおよび繊
維）を2400℃以上で熱処理することにより、繊維
状黒鉛体の製造方法に関するものである。 ＜従来の技術と問題点＞ ホイスカーは繊維状単結晶であり、理論物性に
近い機械的物性を持つことから、種々のホイスカ
ーが製造されている。黒鉛ホイスカーについて
も、いくつかの方法が提案されている。その代表
的なものは高温、高圧下で黒鉛電極をアーク放電
させ析出させる方法である〔アール・ベーコン
（R.Bacon）。ジヤーナル・オブ・アプライド・フ
イジツクス（J.Appli.Phys）第31巻、283ページ、
1960年〕。この方法によつて得られたホイスカー
の物性は、引張強度約2000Kg／mm2、引張弾性率約
72ton／mm2という非常に優れたものである。その
他、β−SiC結晶の（111）面の積層不整および
回転双晶上にCO2ガスを熱分解させて析出させる
方法〔エツチ・ビー・ハーンストラ（H.B.
Haanstra）ら、ジヤーナル・オブ・クリスタ
ル・グロース（J.Cryst.Growth）、第16巻、71ペ
ージ、1972年〕やマルテンサイトの電解析出によ
り得られた無定形炭素を2800℃で加熱処理して生
成させる方法〔ジエー・ギロー（J.Gillot）ら、
カーボン（Carbon）、第６巻、381ページ、1968
年〕がある。しかし、これらの方法はいずれも生
成操作が複雑であるため、工業的製造法としては
多くの難点を有している。 一方、工業的製造法として、約13nｍ以下の粒
子径を持つカーボンブラツクを2000℃以上で熱処
理することによつて、黒鉛ホイスカーを製造する
方法がある（特公昭57−8762号公報）。この方法
は簡単な操作で黒鉛ホイスカーを製造できる点は
非常に優れた方法であるが、原料のカーボンブラ
ツクは約13nｍ以下の非常に小さい粒子径のもの
を使用しなければならないことと、このような小
さい粒子径のカーボンブラツクは必ずしも安価で
はない点に難点がある。 上記の点からみて、黒鉛ホイスカーを生成させ
る方法は特公昭57−8762号公報記載の方法が工業
的製造法としては最も優れていると考えられるの
で、この方法を採用し、その際、原料カーボンブ
ラツクに代わる炭素材を検索した結果、微細細孔
を有する炭素質物質（活性炭）からも黒鉛ホイス
カーを生成させ得ることが判明した（特開昭61−
205700）。しかしながら、このホイスカーの大部
分は下記のＡに属する結晶構造であるため、この
構造から考えられる物性はＢに属するものと比較
して必ずしも優れたものとはいえない。 今まで知られている黒鉛ホイスカーの構造には
大別して、(A)黒鉛結晶のＣ軸がホイスカーの長軸
方向と同方向、(B)黒鉛結晶のＣ軸がホイスカーの
長軸方向と垂直方向、の２つがある。更に(A)は
（Ａ−１）黒鉛結晶のＣ軸がホイスカーの中心軸
に対して約20℃傾いて積層しているもの（cone
−helix）、（Ａ−２）黒鉛結晶Ｃ軸がホイスカー
の長軸方向に平行配列し、積層しているもの
（hexagonal layer）があり、(B)は（Ｂ−１）帯
状黒鉛結晶がラセン状に巻きながら、連続的に積
層しているもの（scroll layer）、（Ｂ−２）帯状
黒鉛結晶がホイスカーの中心に対して同心円状に
巻いているもの（concentric sircules）である。
したがつて、物性的にはＢに属するもの、すなわ
ち、R.Baconが得たものと同様の結晶構造を持つ
ものが、実用的価値を有すると考えられる。 そこで、更に検討を重ねた結果、活性炭の熱処
理によつて、Ｂの構造のホイスカーを生成させる
ためには、あらかじめ活性炭を鉱酸で処理した
後、2000℃以上の温度で熱処理することにより目
的が達成されることが判明した（特開昭61−
266398号公報）。しかしながら、この方法によつ
て、Ｂの構造のホイスカーが生成するが、その量
は活性炭の全量がホイスカーに移行するのではな
く、大部分が残存する、すなわち、炭素質の全量
をホイスカーに変換させることは出来ていない。 ＜発明の目的と構成＞ 本発明の目的は用いた炭素質物質の大部分を繊
維状黒鉛体に変換させることにある。 本発明は繊維状炭化ケイ素、すなわち、炭化ケ
イ素ホイスカーまたは炭化ケイ素繊維に炭素質物
質であるカーボンブラツクまたは活性炭を混合
し、2400℃以上の温度で熱処理することにより、
炭化ケイ素の繊維状である形状を保持したまま、
黒鉛結晶の発達した炭素のみから成る繊維状黒鉛
体に変換させることにある。 以下、本発明の詳細な方法について記す。 本発明で用いられる炭素質物質はカーボンブラ
ツクおよび活性炭である。粒状活性炭の場合には
粉砕することが必要である。 繊維状炭化ケイ素はホイスカーまたは繊維が用
いられる。炭化ケイ素ホイスカーは公知の方法で
製造される。すなわち、酸化ケイ素（SiO2）粉
末と炭素質物質を混合し、約1300〜1700℃で熱処
理することにより、容易に製造される。この場
合、酸化ケイ素は無定形のものがよく、例えば、
もみがら灰、ケイ酸ナトリウム等が多量のホイス
カーを生成させるのに好適である。炭素ケイ素繊
維としては有機シリコン化合物を紡糸、焼成され
た直径９〜10μｍの長繊維が工業的規模で製造さ
れており、これを用いる。 繊維状炭化ケイ素と炭素質物質の配合割合は繊
維状炭化ケイ素が30〜90重量％、炭素質物質が10
〜70重量％であり、好ましくは、それぞれ50〜80
重量％と20〜50重量％である。炭化ケイ素の量が
30重量％以下では、得られる繊維状黒鉛体の量が
少なく、残存する炭素質物質の量が多くなる。ま
た、90重量％以上では繊維状物はほとんど生成せ
ず、塊状および板状の黒鉛が生成する。なお、こ
れらの配合割合は炭素質物質の種類によつて異な
るので、実験的に確かめる必要がある。 繊維状炭化ケイ素と炭素質物質は窒素ガス、ア
ルゴン、ヘリウムの不活性ガス中、2400℃以上の
温度で熱処理する。2400℃以下の温度では繊維状
のものが多く存在するが、この繊維状物は、炭化
ケイ素と黒鉛が共存したものであり、完全に黒鉛
から成る繊維状物とするには、2400℃以上の熱処
理温度が必要である。 このようにして得られる生成物は繊維状炭化ケ
イ素を多量に用いた場合は大部分、繊維状黒鉛体
であり、少量の未反応炭素質物質と微量の板状黒
鉛である。これは、繊維状黒鉛体の生成量は用い
る繊維状炭化ケイ素の量に依存するようである。
そこで、可能な限り、多くの繊維状炭化ケイ素を
用いる方が繊維状黒鉛体の収率増加につながる。
繊維状黒鉛体の大きさは用いる繊維状炭化ケイ素
のそれによる。すなわち、炭化ケイ素ホイスカー
を用いた場合は直径約0.2μｍであり、炭化ケイ素
繊維の場合は直径約10μｍであり、長さは用いた
繊維の長さとなる。 以下、実施例を挙げて、本発明の方法を更に詳
しく説明する。 実施例 １ 炭素質物質として、表１に示す性状のカーボン
ブラツクおよび活性炭を用いた。活性炭は約２〜
３mmの粒状であつたので、らいかい機により、１
〜3μｍに粉砕した、炭化ケイ素ホイスカーは東
海カーボン製のものである。これは淡黄緑色のも
ぐさ状で、走査型電子顕微鏡（SEM）による観
察から、直径約0.2μｍ、その長さは数μｍ〜数
100μｍであつた。Ｘ線回折法で求めた結晶形は
β−SiCであつた。
質と繊維状炭化ケイ素（SiCホイスカーおよび繊
維）を2400℃以上で熱処理することにより、繊維
状黒鉛体の製造方法に関するものである。 ＜従来の技術と問題点＞ ホイスカーは繊維状単結晶であり、理論物性に
近い機械的物性を持つことから、種々のホイスカ
ーが製造されている。黒鉛ホイスカーについて
も、いくつかの方法が提案されている。その代表
的なものは高温、高圧下で黒鉛電極をアーク放電
させ析出させる方法である〔アール・ベーコン
（R.Bacon）。ジヤーナル・オブ・アプライド・フ
イジツクス（J.Appli.Phys）第31巻、283ページ、
1960年〕。この方法によつて得られたホイスカー
の物性は、引張強度約2000Kg／mm2、引張弾性率約
72ton／mm2という非常に優れたものである。その
他、β−SiC結晶の（111）面の積層不整および
回転双晶上にCO2ガスを熱分解させて析出させる
方法〔エツチ・ビー・ハーンストラ（H.B.
Haanstra）ら、ジヤーナル・オブ・クリスタ
ル・グロース（J.Cryst.Growth）、第16巻、71ペ
ージ、1972年〕やマルテンサイトの電解析出によ
り得られた無定形炭素を2800℃で加熱処理して生
成させる方法〔ジエー・ギロー（J.Gillot）ら、
カーボン（Carbon）、第６巻、381ページ、1968
年〕がある。しかし、これらの方法はいずれも生
成操作が複雑であるため、工業的製造法としては
多くの難点を有している。 一方、工業的製造法として、約13nｍ以下の粒
子径を持つカーボンブラツクを2000℃以上で熱処
理することによつて、黒鉛ホイスカーを製造する
方法がある（特公昭57−8762号公報）。この方法
は簡単な操作で黒鉛ホイスカーを製造できる点は
非常に優れた方法であるが、原料のカーボンブラ
ツクは約13nｍ以下の非常に小さい粒子径のもの
を使用しなければならないことと、このような小
さい粒子径のカーボンブラツクは必ずしも安価で
はない点に難点がある。 上記の点からみて、黒鉛ホイスカーを生成させ
る方法は特公昭57−8762号公報記載の方法が工業
的製造法としては最も優れていると考えられるの
で、この方法を採用し、その際、原料カーボンブ
ラツクに代わる炭素材を検索した結果、微細細孔
を有する炭素質物質（活性炭）からも黒鉛ホイス
カーを生成させ得ることが判明した（特開昭61−
205700）。しかしながら、このホイスカーの大部
分は下記のＡに属する結晶構造であるため、この
構造から考えられる物性はＢに属するものと比較
して必ずしも優れたものとはいえない。 今まで知られている黒鉛ホイスカーの構造には
大別して、(A)黒鉛結晶のＣ軸がホイスカーの長軸
方向と同方向、(B)黒鉛結晶のＣ軸がホイスカーの
長軸方向と垂直方向、の２つがある。更に(A)は
（Ａ−１）黒鉛結晶のＣ軸がホイスカーの中心軸
に対して約20℃傾いて積層しているもの（cone
−helix）、（Ａ−２）黒鉛結晶Ｃ軸がホイスカー
の長軸方向に平行配列し、積層しているもの
（hexagonal layer）があり、(B)は（Ｂ−１）帯
状黒鉛結晶がラセン状に巻きながら、連続的に積
層しているもの（scroll layer）、（Ｂ−２）帯状
黒鉛結晶がホイスカーの中心に対して同心円状に
巻いているもの（concentric sircules）である。
したがつて、物性的にはＢに属するもの、すなわ
ち、R.Baconが得たものと同様の結晶構造を持つ
ものが、実用的価値を有すると考えられる。 そこで、更に検討を重ねた結果、活性炭の熱処
理によつて、Ｂの構造のホイスカーを生成させる
ためには、あらかじめ活性炭を鉱酸で処理した
後、2000℃以上の温度で熱処理することにより目
的が達成されることが判明した（特開昭61−
266398号公報）。しかしながら、この方法によつ
て、Ｂの構造のホイスカーが生成するが、その量
は活性炭の全量がホイスカーに移行するのではな
く、大部分が残存する、すなわち、炭素質の全量
をホイスカーに変換させることは出来ていない。 ＜発明の目的と構成＞ 本発明の目的は用いた炭素質物質の大部分を繊
維状黒鉛体に変換させることにある。 本発明は繊維状炭化ケイ素、すなわち、炭化ケ
イ素ホイスカーまたは炭化ケイ素繊維に炭素質物
質であるカーボンブラツクまたは活性炭を混合
し、2400℃以上の温度で熱処理することにより、
炭化ケイ素の繊維状である形状を保持したまま、
黒鉛結晶の発達した炭素のみから成る繊維状黒鉛
体に変換させることにある。 以下、本発明の詳細な方法について記す。 本発明で用いられる炭素質物質はカーボンブラ
ツクおよび活性炭である。粒状活性炭の場合には
粉砕することが必要である。 繊維状炭化ケイ素はホイスカーまたは繊維が用
いられる。炭化ケイ素ホイスカーは公知の方法で
製造される。すなわち、酸化ケイ素（SiO2）粉
末と炭素質物質を混合し、約1300〜1700℃で熱処
理することにより、容易に製造される。この場
合、酸化ケイ素は無定形のものがよく、例えば、
もみがら灰、ケイ酸ナトリウム等が多量のホイス
カーを生成させるのに好適である。炭素ケイ素繊
維としては有機シリコン化合物を紡糸、焼成され
た直径９〜10μｍの長繊維が工業的規模で製造さ
れており、これを用いる。 繊維状炭化ケイ素と炭素質物質の配合割合は繊
維状炭化ケイ素が30〜90重量％、炭素質物質が10
〜70重量％であり、好ましくは、それぞれ50〜80
重量％と20〜50重量％である。炭化ケイ素の量が
30重量％以下では、得られる繊維状黒鉛体の量が
少なく、残存する炭素質物質の量が多くなる。ま
た、90重量％以上では繊維状物はほとんど生成せ
ず、塊状および板状の黒鉛が生成する。なお、こ
れらの配合割合は炭素質物質の種類によつて異な
るので、実験的に確かめる必要がある。 繊維状炭化ケイ素と炭素質物質は窒素ガス、ア
ルゴン、ヘリウムの不活性ガス中、2400℃以上の
温度で熱処理する。2400℃以下の温度では繊維状
のものが多く存在するが、この繊維状物は、炭化
ケイ素と黒鉛が共存したものであり、完全に黒鉛
から成る繊維状物とするには、2400℃以上の熱処
理温度が必要である。 このようにして得られる生成物は繊維状炭化ケ
イ素を多量に用いた場合は大部分、繊維状黒鉛体
であり、少量の未反応炭素質物質と微量の板状黒
鉛である。これは、繊維状黒鉛体の生成量は用い
る繊維状炭化ケイ素の量に依存するようである。
そこで、可能な限り、多くの繊維状炭化ケイ素を
用いる方が繊維状黒鉛体の収率増加につながる。
繊維状黒鉛体の大きさは用いる繊維状炭化ケイ素
のそれによる。すなわち、炭化ケイ素ホイスカー
を用いた場合は直径約0.2μｍであり、炭化ケイ素
繊維の場合は直径約10μｍであり、長さは用いた
繊維の長さとなる。 以下、実施例を挙げて、本発明の方法を更に詳
しく説明する。 実施例 １ 炭素質物質として、表１に示す性状のカーボン
ブラツクおよび活性炭を用いた。活性炭は約２〜
３mmの粒状であつたので、らいかい機により、１
〜3μｍに粉砕した、炭化ケイ素ホイスカーは東
海カーボン製のものである。これは淡黄緑色のも
ぐさ状で、走査型電子顕微鏡（SEM）による観
察から、直径約0.2μｍ、その長さは数μｍ〜数
100μｍであつた。Ｘ線回折法で求めた結晶形は
β−SiCであつた。
【表】
炭化ケイ素ホイスカーとカーボンブラツクまた
は活性炭を、50：50重量％になるように秤量し、
乳鉢で混合した。これを黒鉛製ルツボに入れ、タ
ンマン炉でアルゴンガス気流中、2800℃（平均昇
温速度400℃／hr）まで加熱し、30min保持して
熱処理した。これをSEMで観察した。その１例
として、ネオスペクトラAGの場合について、第
１図に示す。大部分は繊維状物であり、少量のカ
ーボンブラツクと思われる塊状物が存在した。Ｘ
線回折の結果、SiCの回折線は認められず、炭素
の回折線のみであつた。しかも、非常に黒鉛結晶
の発達したもので、炭素の（004）回折線から求
めたＣ軸方向の層面間隔（d(004)）は0.336nmであ
り、その大きさ（L(004)）は28nｍであつた。更に
３次元構造を現わす炭素の（112）回折線も認め
られた。表１の他のカーボンブラツクの場合につ
いて、同様にして調べた結果をまとめて表２に示
す。
は活性炭を、50：50重量％になるように秤量し、
乳鉢で混合した。これを黒鉛製ルツボに入れ、タ
ンマン炉でアルゴンガス気流中、2800℃（平均昇
温速度400℃／hr）まで加熱し、30min保持して
熱処理した。これをSEMで観察した。その１例
として、ネオスペクトラAGの場合について、第
１図に示す。大部分は繊維状物であり、少量のカ
ーボンブラツクと思われる塊状物が存在した。Ｘ
線回折の結果、SiCの回折線は認められず、炭素
の回折線のみであつた。しかも、非常に黒鉛結晶
の発達したもので、炭素の（004）回折線から求
めたＣ軸方向の層面間隔（d(004)）は0.336nmであ
り、その大きさ（L(004)）は28nｍであつた。更に
３次元構造を現わす炭素の（112）回折線も認め
られた。表１の他のカーボンブラツクの場合につ
いて、同様にして調べた結果をまとめて表２に示
す。
【表】
炭化ケイ素ホイスカーとネオスペクトラAGま
たは活性炭Ａを50：50重量％になるように秤量
し、混合したものを、上記と同様にして、2000〜
2600℃で30min熱処理した。得られた繊維状のも
のを透過型電子顕微鏡による制限視野電子線回折
から構造を調べた。その結果、熱処理温度が
2000、2200℃のものは、１本の繊維中に炭化ケイ
素と黒鉛が存在し、しかも、黒鉛は繊維の表面に
多いことが知られた。2400℃以上のものでは繊維
全体が黒鉛より成り、炭化ケイ素は存在しなかつ
た。 さらに、炭化ケイ素ホイスカーとネオスペクト
ラAGまたは活性炭を20：80〜95：５重量％にな
るように秤量し、混合した後、上記と同様にし
て、2800℃、30min熱処理した。 ネオスペクトラAGの場合、その量が80〜10重
量％ではいずれも繊維状物が生成量したが、５重
量％では塊状および板状のものとなり、繊維状の
ものは存在しなかつた。一方、活性炭の場合、そ
の量が80〜20重量％では繊維状のものが生成量し
たが、10重量％では全体が塊状および板状のもの
となつた。炭素質物質に量が少量のときに生成す
る塊状および板状のもののＸ線回折から、黒鉛の
回折線のみであり、SiCの回折線は認められなか
つた。繊維状のものの量はSEM観察によると、
用いたSiCホイスカーの量に依存するようであつ
た。 比較例 １ 実施例１で用いた炭化ケイ素ホイスカーのみを
黒鉛ルツボに入れ、タンマン炉でアルゴンガス気
流中、1800〜2800℃まで加熱し、30min保持して
熱処理した。これをSEMで観察した所、1800℃
のものは繊維状で、その色ももとのホイスカーと
同様であつたが、2000℃以上では黒色となり、第
２図に示すように、多角体の塊状物となり、繊維
状物は全く存在しなかつた。また、Ｘ線回折法で
結晶形を調べた結果、2400℃以下のものはβ−
SiCであつたが2600℃以上はα−SiCであり、
2800℃ではα−SiCの回折線の他に炭素に属する
回折線が認められた。 比較例 ２ 0.5〜1μｍの粒径のβ−SiC粉末とカーボンブラ
ツクのネオスペクトラAGを50：50重量％になる
ように秤量、混合し、黒鉛ルツボに入れ、タンマ
ン炉でアルゴンガス気流中、2000〜2800℃まで加
熱し、30min保持して熱処理した。これをSEM
で観察した所、いずれの熱処理温度のものも繊維
状物の生成は認められなかつた。Ｘ線回折法で結
晶形を調べたが、比較例１の場合と同様であつ
た。 比較例 ３ カルサインされた石油コークスまたはこれを
2800℃で黒鉛化処理したものを、らいかい機で１
〜3μｍに粉砕した。これらと実施例１で用いた
炭化ケイ素ホイスカーを50：50重量％になるよう
に、秤量、混合し、タンマン炉で2800℃、30min
熱処理した。これをSEMで観察した所、いずれ
の場合も繊維状物の生成は認められなかつた。 実施例 ２ 試薬の粉末ケイ酸ナトリウム（Na2O・2SiO2）
とカーボンブラツクのネオスペクトラAGを70：
30重量％になるように秤量、混合し、アルゴンガ
ス気流中、シリコニツト炉で、1600℃、5hr加熱
処理した。生成物はβ−SiCホイスカーが大部分
で、少量のカーボンブラツクが残存していた。
SiCホイスカーは直径約0.2μｍ、長さ数10μｍのも
ので、中には数mmに達するものもあつた。これの
90重量％とネオスペクトラAGを10重量％になる
ように加え、混合した後、アルゴンガス気流中、
タンマン炉で2800℃、30min加熱処理した。得ら
れたものをSEMで観察した結果、第１図と同様
に、大部分が繊維状物であり、少量のカーボンブ
ラツクと思われる塊状物と黒鉛と思われる板状物
が存在した。Ｘ線回折の結果、SiCの回折線は全
く認められなかつた。 実施例 ３ 市販の炭化ケイ素繊維（日本カーボン製、商品
名ニカロン）を10〜20mmに切断し、これを直径20
mmの黒鉛ルツボに入れた。このとき、カーボンブ
ラツクのネオスペクトラAGまたは活性炭Ａを薄
く詰めた炭化ケイ素繊維の間に振りまき、サンド
ウイツチ状にした。これらの配合割合は炭化ケイ
素繊維が30〜80重量％、炭素質物質を70〜20重量
％になるようにした。この黒鉛ルツボをタンマン
炉により2800℃、30min熱処理した。熱処理物は
いずれの場合も繊維状形態を保持していた。そこ
で、未反応の炭素質物質を振り落し、繊維だけを
取り出した。これを走査型電子顕微鏡（SEM）
とＸ線回折法で調べた。その１例として、炭化ケ
イ素繊維80重量％、ネオスペクトラAG20重量％
の場合の熱処理物のSEMで観察した結果を第３
図に示す。また、Ｘ線回折法ではいずれの場合も
炭素の回折線のみ検出された。 比較例 ４ 実施例３と同様の炭化ケイ素繊維のみを黒鉛ル
ツボに入れ、同様にして2800℃、30min熱処理し
た。これをSEMとＸ線回折法で調べた。その結
果、SEMによる観察では、第４図に示したよう
に、繊維状のものはわずかに認められ、大部分塊
状物であつた。Ｘ線回折では炭素の回折線のみが
検出された。 ＜発明の効果＞ 繊維状炭化ケイ素のみを加熱処理した場合、繊
維状の形状は崩壊し、塊状のα−SiCおよび黒鉛
が得られるのに対し、これにカーボンブラツク、
活性炭粉末を混合、加熱処理した場合は繊維状黒
鉛体が得られる。このように、繊維状炭化ケイ素
の持つ繊維状の形状を保持する上でカーボンブラ
ツク、活性炭の作用効果は大きい。その効果は次
の２点にあると考えられる。すなわち、(1)カーボ
ンブラツク、活性炭粉末が繊維状炭化ケイ素間に
存在し、繊維同士の接触を妨害することによる塊
状物の生成を防いでいること。(2)SiCは高温処理
で、昇華、分解し、炭素を析出する。このときカ
ーボンブラツク、活性炭中の微細炭素とSiが反応
し、SiCとなり、これが分解する反応を繰り返
す。この反応は約2000℃以上で起こり、かつ、炭
化ケイ素の表面から炭素に変化するので、繊維形
状を保持すると考えられる。 本発明の特徴は繊維状炭化ケイ素に炭素質物質
を添加し、繊維の形状を保持したまま、繊維全体
を黒鉛に変換させる点にある。このことは、繊維
状炭化ケイ素と炭素質物質の量を調節することに
より、ほとんど全量繊維状黒鉛体が容易に得られ
ることである。
たは活性炭Ａを50：50重量％になるように秤量
し、混合したものを、上記と同様にして、2000〜
2600℃で30min熱処理した。得られた繊維状のも
のを透過型電子顕微鏡による制限視野電子線回折
から構造を調べた。その結果、熱処理温度が
2000、2200℃のものは、１本の繊維中に炭化ケイ
素と黒鉛が存在し、しかも、黒鉛は繊維の表面に
多いことが知られた。2400℃以上のものでは繊維
全体が黒鉛より成り、炭化ケイ素は存在しなかつ
た。 さらに、炭化ケイ素ホイスカーとネオスペクト
ラAGまたは活性炭を20：80〜95：５重量％にな
るように秤量し、混合した後、上記と同様にし
て、2800℃、30min熱処理した。 ネオスペクトラAGの場合、その量が80〜10重
量％ではいずれも繊維状物が生成量したが、５重
量％では塊状および板状のものとなり、繊維状の
ものは存在しなかつた。一方、活性炭の場合、そ
の量が80〜20重量％では繊維状のものが生成量し
たが、10重量％では全体が塊状および板状のもの
となつた。炭素質物質に量が少量のときに生成す
る塊状および板状のもののＸ線回折から、黒鉛の
回折線のみであり、SiCの回折線は認められなか
つた。繊維状のものの量はSEM観察によると、
用いたSiCホイスカーの量に依存するようであつ
た。 比較例 １ 実施例１で用いた炭化ケイ素ホイスカーのみを
黒鉛ルツボに入れ、タンマン炉でアルゴンガス気
流中、1800〜2800℃まで加熱し、30min保持して
熱処理した。これをSEMで観察した所、1800℃
のものは繊維状で、その色ももとのホイスカーと
同様であつたが、2000℃以上では黒色となり、第
２図に示すように、多角体の塊状物となり、繊維
状物は全く存在しなかつた。また、Ｘ線回折法で
結晶形を調べた結果、2400℃以下のものはβ−
SiCであつたが2600℃以上はα−SiCであり、
2800℃ではα−SiCの回折線の他に炭素に属する
回折線が認められた。 比較例 ２ 0.5〜1μｍの粒径のβ−SiC粉末とカーボンブラ
ツクのネオスペクトラAGを50：50重量％になる
ように秤量、混合し、黒鉛ルツボに入れ、タンマ
ン炉でアルゴンガス気流中、2000〜2800℃まで加
熱し、30min保持して熱処理した。これをSEM
で観察した所、いずれの熱処理温度のものも繊維
状物の生成は認められなかつた。Ｘ線回折法で結
晶形を調べたが、比較例１の場合と同様であつ
た。 比較例 ３ カルサインされた石油コークスまたはこれを
2800℃で黒鉛化処理したものを、らいかい機で１
〜3μｍに粉砕した。これらと実施例１で用いた
炭化ケイ素ホイスカーを50：50重量％になるよう
に、秤量、混合し、タンマン炉で2800℃、30min
熱処理した。これをSEMで観察した所、いずれ
の場合も繊維状物の生成は認められなかつた。 実施例 ２ 試薬の粉末ケイ酸ナトリウム（Na2O・2SiO2）
とカーボンブラツクのネオスペクトラAGを70：
30重量％になるように秤量、混合し、アルゴンガ
ス気流中、シリコニツト炉で、1600℃、5hr加熱
処理した。生成物はβ−SiCホイスカーが大部分
で、少量のカーボンブラツクが残存していた。
SiCホイスカーは直径約0.2μｍ、長さ数10μｍのも
ので、中には数mmに達するものもあつた。これの
90重量％とネオスペクトラAGを10重量％になる
ように加え、混合した後、アルゴンガス気流中、
タンマン炉で2800℃、30min加熱処理した。得ら
れたものをSEMで観察した結果、第１図と同様
に、大部分が繊維状物であり、少量のカーボンブ
ラツクと思われる塊状物と黒鉛と思われる板状物
が存在した。Ｘ線回折の結果、SiCの回折線は全
く認められなかつた。 実施例 ３ 市販の炭化ケイ素繊維（日本カーボン製、商品
名ニカロン）を10〜20mmに切断し、これを直径20
mmの黒鉛ルツボに入れた。このとき、カーボンブ
ラツクのネオスペクトラAGまたは活性炭Ａを薄
く詰めた炭化ケイ素繊維の間に振りまき、サンド
ウイツチ状にした。これらの配合割合は炭化ケイ
素繊維が30〜80重量％、炭素質物質を70〜20重量
％になるようにした。この黒鉛ルツボをタンマン
炉により2800℃、30min熱処理した。熱処理物は
いずれの場合も繊維状形態を保持していた。そこ
で、未反応の炭素質物質を振り落し、繊維だけを
取り出した。これを走査型電子顕微鏡（SEM）
とＸ線回折法で調べた。その１例として、炭化ケ
イ素繊維80重量％、ネオスペクトラAG20重量％
の場合の熱処理物のSEMで観察した結果を第３
図に示す。また、Ｘ線回折法ではいずれの場合も
炭素の回折線のみ検出された。 比較例 ４ 実施例３と同様の炭化ケイ素繊維のみを黒鉛ル
ツボに入れ、同様にして2800℃、30min熱処理し
た。これをSEMとＸ線回折法で調べた。その結
果、SEMによる観察では、第４図に示したよう
に、繊維状のものはわずかに認められ、大部分塊
状物であつた。Ｘ線回折では炭素の回折線のみが
検出された。 ＜発明の効果＞ 繊維状炭化ケイ素のみを加熱処理した場合、繊
維状の形状は崩壊し、塊状のα−SiCおよび黒鉛
が得られるのに対し、これにカーボンブラツク、
活性炭粉末を混合、加熱処理した場合は繊維状黒
鉛体が得られる。このように、繊維状炭化ケイ素
の持つ繊維状の形状を保持する上でカーボンブラ
ツク、活性炭の作用効果は大きい。その効果は次
の２点にあると考えられる。すなわち、(1)カーボ
ンブラツク、活性炭粉末が繊維状炭化ケイ素間に
存在し、繊維同士の接触を妨害することによる塊
状物の生成を防いでいること。(2)SiCは高温処理
で、昇華、分解し、炭素を析出する。このときカ
ーボンブラツク、活性炭中の微細炭素とSiが反応
し、SiCとなり、これが分解する反応を繰り返
す。この反応は約2000℃以上で起こり、かつ、炭
化ケイ素の表面から炭素に変化するので、繊維形
状を保持すると考えられる。 本発明の特徴は繊維状炭化ケイ素に炭素質物質
を添加し、繊維の形状を保持したまま、繊維全体
を黒鉛に変換させる点にある。このことは、繊維
状炭化ケイ素と炭素質物質の量を調節することに
より、ほとんど全量繊維状黒鉛体が容易に得られ
ることである。
第１図はSiCホイスカーとカーボンブラツクの
ネオスペクトラAGの混合物を2800℃に加熱処理
したものの走査型電子顕微鏡写真（倍率1000倍）
であり、第２図はSiCホイスカーのみを2000℃で
加熱処理したものの走査型電子顕微鏡写真（倍率
1000倍）である。第３図は炭化ケイ素繊維とネオ
スペクトラAGを2800℃で熱処理したものの走査
型電子顕微鏡写真（倍率100倍）であり、第４図
は炭化ケイ素繊維のみを2800℃で熱処理したもの
の走査型電子顕微鏡写真（倍率100倍）である。
ネオスペクトラAGの混合物を2800℃に加熱処理
したものの走査型電子顕微鏡写真（倍率1000倍）
であり、第２図はSiCホイスカーのみを2000℃で
加熱処理したものの走査型電子顕微鏡写真（倍率
1000倍）である。第３図は炭化ケイ素繊維とネオ
スペクトラAGを2800℃で熱処理したものの走査
型電子顕微鏡写真（倍率100倍）であり、第４図
は炭化ケイ素繊維のみを2800℃で熱処理したもの
の走査型電子顕微鏡写真（倍率100倍）である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭素質物質と繊維状炭化ケイ素の混合物を不
活性ガス中、2400℃以上の温度で熱処理すること
を特徴とする繊維状黒鉛体の製造方法。 ２ 炭素質物質が10〜70重量％であり、繊維状炭
化ケイ素が30〜90重量％であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の繊維状黒鉛体の製造
方法。 ３ 炭素質物質がカーボンブラツク、活性炭であ
る特許請求の範囲第１項記載の繊維状黒鉛体の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62303574A JPH01145399A (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 繊維状黒鉛体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62303574A JPH01145399A (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 繊維状黒鉛体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01145399A JPH01145399A (ja) | 1989-06-07 |
| JPH031280B2 true JPH031280B2 (ja) | 1991-01-10 |
Family
ID=17922641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62303574A Granted JPH01145399A (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 繊維状黒鉛体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01145399A (ja) |
-
1987
- 1987-11-30 JP JP62303574A patent/JPH01145399A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01145399A (ja) | 1989-06-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4500504A (en) | Process for preparing silicon carbide whiskers | |
| US7897534B2 (en) | Manufacture and use of engineered carbide and nitride composites | |
| EP0344372A1 (en) | Hexagonal silicon carbide platelets and preforms and methods for making and using same | |
| US4873069A (en) | Method for the preparation of silicon carbide whiskers | |
| Hwang et al. | Synthesis of β-silicon carbide nanofiber from an exfoliated graphite and amorphous silica | |
| JPH02289497A (ja) | 炭化珪素ホイスカーの製造プロセス及び種晶剤 | |
| US5221526A (en) | Production of silicon carbide whiskers using a seeding component to determine shape and size of whiskers | |
| US5202105A (en) | Method for making hexagonal silicon carbide platelets with the addition of a growth additive | |
| JPS61232269A (ja) | 硼素含有炭化珪素粉末の製造法 | |
| JP2004210562A (ja) | 窒化ホウ素で被覆された炭化珪素ナノワイヤーおよび窒化珪素ナノワイヤー並びにそれらの製造方法 | |
| EP1460040B1 (en) | Graphite material for synthesizing semiconductor diamond and semiconductor diamond produced by using the same | |
| JPH031280B2 (ja) | ||
| EP4223694B1 (en) | Method of obtaining boron carbide nanoparticles | |
| CA2012810A1 (en) | Process for preparing polycrystalline cubic boron nitride and resulting product | |
| US2992901A (en) | Production of artificial graphite | |
| US5002905A (en) | Hexagonal silicon carbide platelets and preforms and methods for making and using same | |
| EP0371770B1 (en) | Process for producing silicon carbide platelets and the platelets so-produced | |
| JPH0218311A (ja) | 六方晶系炭化珪素プレートレットおよびプレフォーム並びにその製造および利用法 | |
| JPH0476959B2 (ja) | ||
| JP2987426B2 (ja) | 黒鉛の製造法 | |
| EP0179670A2 (en) | Production of silicon carbide cobweb whiskers | |
| JPH05221799A (ja) | ＳｉＣウイスカーの改質処理方法 | |
| JPS6259599A (ja) | 窒化ケイ素と酸窒化ケイ素よりなる繊維状集合体の製造法 | |
| JPS62246813A (ja) | 球状黒鉛体の製造方法 | |
| JPS62128913A (ja) | 炭化けい素粉末の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |