JPH0337198A - ＳｉＣウイスカーの製造方法 - Google Patents
ＳｉＣウイスカーの製造方法Info
- Publication number
- JPH0337198A JPH0337198A JP17164089A JP17164089A JPH0337198A JP H0337198 A JPH0337198 A JP H0337198A JP 17164089 A JP17164089 A JP 17164089A JP 17164089 A JP17164089 A JP 17164089A JP H0337198 A JPH0337198 A JP H0337198A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diameter
- sic whiskers
- properties
- whiskers
- sic
- 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.)
- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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、２μｍ以上の直径を有する径大タイプのＳｉ
Ｃウィスカーを製造する方法に関する。
Ｃウィスカーを製造する方法に関する。
５ｉＣＯ針状単結晶で構成されるウィスカーは、比強度
、比弾性率、耐熱性、化学的安定性等の卓越した性能特
性を備えることから各種のプラスチック、金属あるいは
セラミックスの複合強化材として有用されている。
、比弾性率、耐熱性、化学的安定性等の卓越した性能特
性を備えることから各種のプラスチック、金属あるいは
セラミックスの複合強化材として有用されている。
このうち、破壊靭性に乏しいセラミックス材の複合強化
は、近時の重要な研究開発の課題とされている。セラミ
ックスに対するウィスカーの複合化は、組織内部に分散
したウィカーがセラミックス体に発生するクランクの成
長を停止または抑制し、クランクの進行方向を屈曲させ
て応力集中を緩和し、あるいはウィスカーの引き抜き作
用でクラック先端でのエネルギーを吸収する等の機構を
介して破壊靭性を向上させるものであるが、これらセラ
ミックスの高靭化にはウィスカーとして直径の大きい径
大性状のものを複合させることが効果的であるとされて
いる（Ｐ、Ｆ、Ｂｅｃｈａｒ＋ ’Ｉｎｔｅｒｎａｔ
ｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｗｈｉｓｋ
ｅｒ ａｎｄ Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ−ｕｇｈｅｎｅｄ−Ｃ
ｅｒａｗｉｃｓ″１９８８（６） ）。
は、近時の重要な研究開発の課題とされている。セラミ
ックスに対するウィスカーの複合化は、組織内部に分散
したウィカーがセラミックス体に発生するクランクの成
長を停止または抑制し、クランクの進行方向を屈曲させ
て応力集中を緩和し、あるいはウィスカーの引き抜き作
用でクラック先端でのエネルギーを吸収する等の機構を
介して破壊靭性を向上させるものであるが、これらセラ
ミックスの高靭化にはウィスカーとして直径の大きい径
大性状のものを複合させることが効果的であるとされて
いる（Ｐ、Ｆ、Ｂｅｃｈａｒ＋ ’Ｉｎｔｅｒｎａｔ
ｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｗｈｉｓｋ
ｅｒ ａｎｄ Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ−ｕｇｈｅｎｅｄ−Ｃ
ｅｒａｗｉｃｓ″１９８８（６） ）。
また、ウィスカーは微細な針状繊維形層を呈するため、
人体の呼吸器系に吸入された場合には肺の中に残留し易
く、呼吸器障害を起こす危険性が指摘されている。この
障害危険性はウィスカー径との関係が強く、とくに直径
２μｍ未満の性状において危険性が大きいと報告されて
いる（Ｆａｓｅｒｕｎｄ Ｗｈｉｓｋｅｒｖｅｒｓｔ
ａｒｋｔｅ Ｋｅｒａｍｉｓｃｈｅ Ｗｅｒｋｓｔ
ｏｆｆｅＳｙｍｐｏｓｕｉｕｍ ｉｎ Ｈａｇｅｎ、４
．Ｎｏｖ、１９８６）。
人体の呼吸器系に吸入された場合には肺の中に残留し易
く、呼吸器障害を起こす危険性が指摘されている。この
障害危険性はウィスカー径との関係が強く、とくに直径
２μｍ未満の性状において危険性が大きいと報告されて
いる（Ｆａｓｅｒｕｎｄ Ｗｈｉｓｋｅｒｖｅｒｓｔ
ａｒｋｔｅ Ｋｅｒａｍｉｓｃｈｅ Ｗｅｒｋｓｔ
ｏｆｆｅＳｙｍｐｏｓｕｉｕｍ ｉｎ Ｈａｇｅｎ、４
．Ｎｏｖ、１９８６）。
このようなことから、少なくとも２μｍの直径を有する
径大ウィスカーの開発がセラミックスの高靭化および人
体に対する安全性の面から強く要請されるところである
。
径大ウィスカーの開発がセラミックスの高靭化および人
体に対する安全性の面から強く要請されるところである
。
発明者らは、上記の要請に答えるためＳｉＣウィスカー
を対象として昇華再結晶による径大化について多角的な
研究を重ねた結果、次のような貴重な知見を得た。
を対象として昇華再結晶による径大化について多角的な
研究を重ねた結果、次のような貴重な知見を得た。
通常、ＳｉＣウィスカーは非酸化性雰囲気下で１７００
°Ｃ以上の温度に長時間保持すると昇華再結晶を生じて
粒状化するが、結晶形態がβ型とα型とでは昇華再結晶
後の生成物が異なる現象を呈する。すなわち、β型のＳ
ｉＣウィスカーは径が太くなりながら長さ方向に切れて
粒状化が進行する（アスペクト比が比較的大きな値を保
ちながら粒状化する）のに対し、α型ＳｉＣウィスカー
では直接的に球状に近い粒状物の形で再結晶する。
°Ｃ以上の温度に長時間保持すると昇華再結晶を生じて
粒状化するが、結晶形態がβ型とα型とでは昇華再結晶
後の生成物が異なる現象を呈する。すなわち、β型のＳ
ｉＣウィスカーは径が太くなりながら長さ方向に切れて
粒状化が進行する（アスペクト比が比較的大きな値を保
ちながら粒状化する）のに対し、α型ＳｉＣウィスカー
では直接的に球状に近い粒状物の形で再結晶する。
この差異はウィスカー中に存在する成長方向に垂直な積
層欠陥密度に密接な関係があると考えられる。したがっ
て、昇華再結晶によって径大化を実現するためには積層
欠陥密度の低いβ型主体の結晶形態をもつＳｉＣウィス
カーを対象とすることが有効となる。再結晶した粒子の
径は熱処理温度が高いほど、また保持時間が長いほど大
きくなる。
層欠陥密度に密接な関係があると考えられる。したがっ
て、昇華再結晶によって径大化を実現するためには積層
欠陥密度の低いβ型主体の結晶形態をもつＳｉＣウィス
カーを対象とすることが有効となる。再結晶した粒子の
径は熱処理温度が高いほど、また保持時間が長いほど大
きくなる。
本発明は上記の知見に基づいて開発されたもので、その
目的は昇華再結晶手段を用いて直径２μｍ以上のＳｉＣ
ウィスカーを効率よく得るための製造方法を提供すると
ころにある。
目的は昇華再結晶手段を用いて直径２μｍ以上のＳｉＣ
ウィスカーを効率よく得るための製造方法を提供すると
ころにある。
すなわち、本発明に係るＳｉＣウィスカーの製造方法は
、直径０．３〜１μｍ、長さｉｏ〜１０Ｏμｍの性状を
有するβ結晶型を主体とするＳｉＣウィスカーを、非酸
化性雰囲気中で１８００〜２２００°Ｃの温度に熱処理
することを構成上の特徴とする。
、直径０．３〜１μｍ、長さｉｏ〜１０Ｏμｍの性状を
有するβ結晶型を主体とするＳｉＣウィスカーを、非酸
化性雰囲気中で１８００〜２２００°Ｃの温度に熱処理
することを構成上の特徴とする。
ＳｉＣウィスカーの製造技術には、５ｉＣｉ４．５ｉＨ
Ｃｆｚ、（ＣＨ３）４ Ｓ ｉのような分解性けい素化
合物をＣＨ，、Ｃ，Ｈ，、ｃｃｉ４などの炭材成分と気
相反応させる方法、Ｓｉｎｇを含む固形状のけい素源原
料とカーボン粉末を混合するか、例えば籾殻炭のように
これら成分を複合的に含有する物質を加熱反応させる方
法などがあるが、本発明の対象となるＳｉＣウィスカー
は特にこれら製造履歴に影響されることはなく、いずれ
の方法によって製造されたものであっても差し支えない
。
Ｃｆｚ、（ＣＨ３）４ Ｓ ｉのような分解性けい素化
合物をＣＨ，、Ｃ，Ｈ，、ｃｃｉ４などの炭材成分と気
相反応させる方法、Ｓｉｎｇを含む固形状のけい素源原
料とカーボン粉末を混合するか、例えば籾殻炭のように
これら成分を複合的に含有する物質を加熱反応させる方
法などがあるが、本発明の対象となるＳｉＣウィスカー
は特にこれら製造履歴に影響されることはなく、いずれ
の方法によって製造されたものであっても差し支えない
。
性状として、直径０．３〜１． ５μｍ、長さｌＯ〜１
００Ｉ！ｍに限定した理由は、この範囲のアスペクト性
状を備えるＳｉＣウィスカーが昇華再結晶による径大化
の効果が最も顕著に現出するからである。
００Ｉ！ｍに限定した理由は、この範囲のアスペクト性
状を備えるＳｉＣウィスカーが昇華再結晶による径大化
の効果が最も顕著に現出するからである。
積層欠陥密度が低いβ結晶型を主体とするＳｉＣウィス
カーを選定することは本発明の重要な事項で、この要件
を外れると目的とする径大化はできなくなる。β結晶型
を主体にするとは、ＳｉＣウィスカーの結晶形が全てβ
型か、α／β准在型であってもβ型が支配的な形態を指
す。この評価手段としては、次式によるα度が指針とな
る。
カーを選定することは本発明の重要な事項で、この要件
を外れると目的とする径大化はできなくなる。β結晶型
を主体にするとは、ＳｉＣウィスカーの結晶形が全てβ
型か、α／β准在型であってもβ型が支配的な形態を指
す。この評価手段としては、次式によるα度が指針とな
る。
ＩＸ２
α度＝ Ｘ１００
２
但し、ＨｌはＸ線回折でＣｕＫαを線源としたときの２
０約３５．６ｄｅｇに出る回折線強度、Ｈｏは同３３．
５ｄｅｇに出る回折線強度である。
０約３５．６ｄｅｇに出る回折線強度、Ｈｏは同３３．
５ｄｅｇに出る回折線強度である。
そして、上式によるα度が低位にある場合、特に２０以
下である結晶性状のときに径大化が円滑に進行する。
下である結晶性状のときに径大化が円滑に進行する。
上記の性状を備えるＳｉＣウィスカーは、Ｎ２ガス、Ａ
ｒガスあるいは真空のような非酸化性雰囲気中で１８０
０〜２２００°Ｃの温度域で熱処理する。熱処理の時間
は、０．２〜４時間で足りる。
ｒガスあるいは真空のような非酸化性雰囲気中で１８０
０〜２２００°Ｃの温度域で熱処理する。熱処理の時間
は、０．２〜４時間で足りる。
この際、処理温度が１８００°Ｃを下廻ると直径２μｍ
以上に径大化するために長時間が必要となって実用的で
なくなり、また２ ２００ ’Ｃを越えるとＳｉＣの気
化が激しくなって重ｆｆ１ｉｌ少を促し、収率の低下を
招く。
以上に径大化するために長時間が必要となって実用的で
なくなり、また２ ２００ ’Ｃを越えるとＳｉＣの気
化が激しくなって重ｆｆ１ｉｌ少を促し、収率の低下を
招く。
本発明のプロセスによれば、ＳｉＣウィスカーは熱処理
過程において昇華再結晶する作用に基づいて直径の増大
が図られる。この段階の現象としては、主に積層欠陥部
分から優先して昇華が始まり、昇華した原子はウィスカ
ー表面の欠陥の少ない部分に再結晶して径大化が進行す
るものと推測することができ、このような機構から本発
明で特定した積層欠陥密度の低いβ型主体のＳｉＣウィ
スカーが対象原料として特に優れた径大効果を発揮する
ものと考えられる。
過程において昇華再結晶する作用に基づいて直径の増大
が図られる。この段階の現象としては、主に積層欠陥部
分から優先して昇華が始まり、昇華した原子はウィスカ
ー表面の欠陥の少ない部分に再結晶して径大化が進行す
るものと推測することができ、このような機構から本発
明で特定した積層欠陥密度の低いβ型主体のＳｉＣウィ
スカーが対象原料として特に優れた径大効果を発揮する
ものと考えられる。
この点、α型主体のＳｉＣウィスカーを用いると球状に
近い粒子に転化する理由は、生成方向に対して垂直な積
層欠陥密度が高い関係で昇華した原子がウィスカーの表
面に再凝縮する毎に径方向の秩序正しい結晶化が阻害さ
れるためと見做すことができる。
近い粒子に転化する理由は、生成方向に対して垂直な積
層欠陥密度が高い関係で昇華した原子がウィスカーの表
面に再凝縮する毎に径方向の秩序正しい結晶化が阻害さ
れるためと見做すことができる。
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
実施例１
直径０．４μｍ、長さ４０１Ｉｍのアスペクト性状を有
し、α度が６．０のβ結晶型を主体とするＳｉＣウィス
カー〔東海カーボン側型、“トーカウィスカー”〕を黒
鉛ルツボに詰め、Ｎ２ガス雰囲気下で温度を変えて３０
分間熱処理した。
し、α度が６．０のβ結晶型を主体とするＳｉＣウィス
カー〔東海カーボン側型、“トーカウィスカー”〕を黒
鉛ルツボに詰め、Ｎ２ガス雰囲気下で温度を変えて３０
分間熱処理した。
各熱処理温度と処理後の形状、粒状物の状況、重量減少
などの結果を対比して第１表に示した。
などの結果を対比して第１表に示した。
第
表
では温度上昇に応じて粒状物の増加傾向は認められるも
のの、重量の大きな減少を伴うことなしに直径２μｍ以
上の径大化が得られるが、１７００°Ｃの比較例では径
大化は進行せず、また２３００゛Ｃの比較例では著しい
重量減少を示した。
のの、重量の大きな減少を伴うことなしに直径２μｍ以
上の径大化が得られるが、１７００°Ｃの比較例では径
大化は進行せず、また２３００゛Ｃの比較例では著しい
重量減少を示した。
実施例２
第２表に示した市販の各種ＳｉＣウィスカーを用い、こ
れを真空中、１９００°Ｃの温度に１時間熱処理をおこ
なった。
れを真空中、１９００°Ｃの温度に１時間熱処理をおこ
なった。
第
表
メーカー
商品記号
直径
長さ
α度
（１）
東海カーボン
ＷＳ
ＯＯ
０，５
０
５，５
（２）
タテホ化学
ＳＣ匈
＃１
０．３
０
９６．３
熱処理の結果を第３表に示した。
第
３
表
このようにα度の大きな結晶形のＳｉＣウィスカーでは
熱処理によって正常な径大化の効果は得られなかった。
熱処理によって正常な径大化の効果は得られなかった。
以上のとおり、本発明に従えば簡易な熱処理を施すこと
により直径が２μｍ以上の径太ＳｉＣウィスカーを円滑
に製造することが可能となる。したがって、セランミク
ス強化用に好適で人体に対する障害性のないＳｉＣウィ
スカーの開発要求を満たす実用化手段として注目される
。
により直径が２μｍ以上の径太ＳｉＣウィスカーを円滑
に製造することが可能となる。したがって、セランミク
ス強化用に好適で人体に対する障害性のないＳｉＣウィ
スカーの開発要求を満たす実用化手段として注目される
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、直径０．３〜１．５μｍ、長さ１０〜１００μｍの
性状を有するβ結晶型を主体とするＳｉＣウィスカーを
、非酸化性雰囲気中で１８００〜２２００℃の温度に熱
処理することを特徴とするＳｉＣウィスカーの製造方法
。 ２、熱処理するＳｉＣウィスカーのα度が２０以下であ
る請求項１記載のＳｉＣウィスカーの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17164089A JPH0337198A (ja) | 1989-07-03 | 1989-07-03 | ＳｉＣウイスカーの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17164089A JPH0337198A (ja) | 1989-07-03 | 1989-07-03 | ＳｉＣウイスカーの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0337198A true JPH0337198A (ja) | 1991-02-18 |
Family
ID=15926954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17164089A Pending JPH0337198A (ja) | 1989-07-03 | 1989-07-03 | ＳｉＣウイスカーの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0337198A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0269396A (ja) * | 1988-08-31 | 1990-03-08 | Kyocera Corp | 炭化珪素ウイスカー及びその製造方法 |
| JPH02137798A (ja) * | 1988-11-16 | 1990-05-28 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 太径セラミックウィスカーの製造方法 |
-
1989
- 1989-07-03 JP JP17164089A patent/JPH0337198A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0269396A (ja) * | 1988-08-31 | 1990-03-08 | Kyocera Corp | 炭化珪素ウイスカー及びその製造方法 |
| JPH02137798A (ja) * | 1988-11-16 | 1990-05-28 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 太径セラミックウィスカーの製造方法 |
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