JPH0372009B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0372009B2 JPH0372009B2 JP58245074A JP24507483A JPH0372009B2 JP H0372009 B2 JPH0372009 B2 JP H0372009B2 JP 58245074 A JP58245074 A JP 58245074A JP 24507483 A JP24507483 A JP 24507483A JP H0372009 B2 JPH0372009 B2 JP H0372009B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon carbide
- raw material
- white carbon
- powder
- particle size
- 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
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- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はホワイトカーボンおよび炭素質原料を
還元炭化反応によつて製造する炭化けい素粉末の
製造方法の改良に関する。 炭化けい素粉末は古くから工業的に生産され、
研削材料、発熱体あるいは耐火物などとして用い
られてきたが、近年炭化けい素焼結体のもつ優れ
た強度、耐摩耗性、熱伝導性、および大きな弾性
率などの特性が改めて注目され、フアインセラミ
ツクスの有力な素材の一つとして活発に研究され
ている。しかしこのような特性を十分に発揮させ
るには炭化けい素の結晶粒径が極めて微細でなけ
ればならない。 一般的に、炭化けい素粉末はシリカ質粉末原料
と炭素質粉末原料を用い還元炭化反応によつて製
造するが、微細な炭化けい素粉末を製造するため
には、シリカ質粉末原料の細かさが重要なフアク
ターであり、一般のシリカ質原料、例えばけい石
粉に比べ、粒子径と極めて小さいホワイトカーボ
ンが使用される。しかしながら従来の方法はホワ
イトカーボンと炭素質粉末原料とを乾式あるいは
湿式で単に混合するだけであつたため、原料粉末
粒子が一次粒子にまで解こうされず、一次粒子の
集合あるいはフロツクを形成し、見掛け粒度の大
きい状態のまま還元炭化反応させていた。そのた
め炭化けい素が生成しても未反応のシリカが混在
し、HF処理によるシリカ除去操作を要したり、
あるいは未反応のシリカを完全に還元炭化するた
めに長時間の反応加熱時間を要した。しかし反応
加熱時間を長くすると炭化けい素粉末としては好
ましくない炭化けい素結晶の成長を助長するとい
う欠点があつた。 本発明者らはかかる従来法の欠点を解消すべ
く、鋭意研究を重ねた結果、シリカ質粉末原料と
炭素質粉末原料に水を加えて混合した調合原料の
泥漿物に解こう分散剤およびPH調整液を添加する
ことによつて、微粒なホワイトカーボンおよび炭
素質粉末原料を均質に一次粒子にまで解こう分散
させることができ、この原料を用いて得られた炭
化けい素粉末粒子の粒径がサブミクロンであると
の知見を得て本発明に到達した。 すなわち本発明はホワイトカーボンおよび炭素
質粉末原料を配合した泥漿物から還元炭化反応に
より炭化けい素を製造する方法において、前記泥
漿物にシユウ酸アンモニウム、ノニオン系界面活
性剤（解こう分散剤）およびアンモニア水を添加
し、還元炭化反応させることを特徴とする炭化け
い素粉末の製造方法である。 本発明に用いられるシユウ酸アンモニウム、ノ
ニオン系界面活性剤はホワイトカーボン、炭素質
粉末原料に水を加えた調合原料の泥漿物に添加し
てホワイトカーボンとカーボンブラツクをできる
だけ一次粒子にまで解こう分散させるものであ
り、アンモニア水はその解こう分散効果を助長す
るためのPH調整液である。 シユウ酸アンモニウムは主にホワイトカーボン
に作用し、ホワイトカーボンに対し0.3重量％以
上（外割）、望ましくは1.0〜6.0重量％添加する。
一方ノニオン系界面活性剤は主に炭素質粉末原料
を解こう分散させ、炭素質粉末原料に対して0.1
重量％以上（外割）、望ましくは0.2〜2.0重量％
添加する。ここで２つの解こう分散剤の上限、す
なわち6.0重量％および2.0重量％を超えて添加す
ることは特に技術的問題はないが、添加量相応の
解こう分散効果がないので、それ以上の添加は不
経済である。 本発明に使用するノニオン系界面活性剤として
はアルキルフエノールエチレンオキサイド付加
物、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイ
ド付加物など通常用いられるノニオン系の界面活
性剤が挙げられる。 解こう分散剤として用いるシユウ酸アンモニウ
ムおよびノニオン系界面活性剤は調合原料の泥漿
物に所定量添加混合し、さやに撹拌しながらアン
モニア水を滴下して泥漿物のPHを８〜10に調整す
る。泥漿物の微アルカリ性にすることにより解こ
う分散効果が助け、ホワイトカーボンや炭素質粉
末原料の凝集が防止されて一次粒子に近い状態と
なり均一に混ざりあつた良好な泥漿物が得られ
る。 本発明においてPH調整用のアンモニア水および
上記２種類の解こう分散剤にはアルカリ金属ある
いはアルカリ土類金属を含む化合物を用いたり、
含有する組成物を使用してはならない。例えばPH
調整用にNaOH液を用いたり、アニオン系界面
活性剤のｎ−ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリ
ウムは本発明に使用することはできない。かかる
金属を含む化合物を泥漿物に添加した場合、生成
した炭化けい素を用いて焼結体を作成しても残存
するアルカリ金属のために高温強度が低下した
り、高度における耐酸化性が劣るものしか得られ
ない。 次に本発明に使用する原料について説明する。
本発明に使用するホワイトカーボンは湿式法で合
成された超微粒子含水けい素および乾式法で合成
された超微粒子無水けい酸であり、その一次粒子
はほぼ10〜50ｍμの超微粒の粉末である。アルカ
リ金属けい酸塩から製造された湿式法によるホワ
イトカーボンを使用する場合は塩酸処理を十分に
行つた、アルカリ金属の残留していないものを用
いなければならない。 炭素質粉末原料はカーボンブラツクや各種樹脂
粉末、例えばフエノール樹脂、ポリカーボネート
樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂が挙げられる。
炭素質粉末原料として樹脂粉末を使用する場合
は、粒径は40〜50μｍ以下が適当である。それ以
上の粒径の場合、還元炭化反応を鈍らせ、樹脂分
解によつて生じた空隙は還元炭化反応の促進を阻
害する傾向があるので好ましくない。 上記原料の配合割合はホワイトカーボン中の
SiO21重量部に対して炭素質粉末原料中の炭素量
が0.6〜2.0重量部である。炭素質粉末原料として
前記樹脂類を用いる場合、それを構成する炭素量
が上記配合比の範囲内になるように適宜決めれば
よい。炭素量が0.6重量部未満であると未反応シ
リカが残存し好ましくなく、逆に炭素量が2.0重
量部を越えた場合は、とくに技術上の不都合はな
いが、還元炭化反応後に残存する炭素を除去する
ため、炭化反応を必要とし不経済である。 次に本発明の製造方法につき述べる。 ホワイトカーボンおよび炭素質粉末原料を所定
量配合した混合粉末原料に、重量で原料の３〜10
倍量の水を添加混合し、次いでシユウ酸アンモニ
ウムおよびノニオン系界面活性剤を所定量添加
し、撹拌しながらアンモニア水を滴下してPH８〜
10に調整することによつて調合原料の泥漿物が得
られる。 この泥漿物は通常行われている方法で脱水、分
離、乾燥および必要に応じ粉砕してもよい。得ら
れた乾燥原料を1400〜1800℃の温度に加熱して
0.5〜６時間還元反応を行う。その雰囲気は非酸
化性ガス雰囲気であり、例えばH2ガス、COガ
ス、ヘリウムガス、アルゴンガス等慣用のものが
使用される。反応形式はバツチ式、連続式いずれ
の方法でも可能である。かくして得られた炭化け
い素粉末はβ型であり、その粒子径はサブミクロ
ンである。 ホワイトカーボンと炭素質粉末原料とを乾式で
混合する従来法は原料粉末の解こう分散が不完全
なため、還元炭化反応後においてシリカ分が残存
し、高純度の炭化けい素粉末が得られない。また
原料を乾式で混合する従来法も乾式法と同様一次
粒子が凝集して大きな二次粒子を形成し、そのた
め長時間の加熱を強いられるため結晶粒径が粗大
に成長するという好ましくない結果を生じる。こ
れに比較して本発明の方法は解こう分散剤および
アンモニア水を添加することにより極めて良好な
解こう分散状態が得られるため従来法に比べ高純
度かつ決勝粒径が微細で粒径のそろつた炭化けい
素粉末を製造できる。 次に本発明を実施例により、さらに詳細に説明
する。 実施例、比較例 平均粒径30ｍμのホワイトカーボン（日本アエ
ロジル社製、商品名「AEROSIL−380」）および
平均粒径25ｍμのカーボンブラツク（試薬）を重
量比で１：0.7に配合し、その４重量倍の水を加
えたのち、下表に示すような各種解こう分散剤、
さらにアンモニア水その他を添加し、撹拌し原料
を解こう分散させた。得られたそれぞれの泥漿物
を200℃で噴霧乾燥した後、電気炉に送入してア
ルゴンガス雰囲気中にて1450℃、４時間保持し
た。 それぞれの条件における生成物の粒子500ケの
粒子径を電子顕微鏡で測定し、その平均粒径を同
表に掲げた。なおＸ線回折の結果、未反応シリカ
が残存した資料についてはHF処理してシリカ分
を除去したのち、炭化けい素の粒径を同様に測定
した。 得られた下表の結果から本発明による方法はす
べて炭化けい素（β型）を生成し、その粒子径は
0.1〜0.8μｍであつた。従来法に比しはるかに微
細なものが得られた。 【表】
還元炭化反応によつて製造する炭化けい素粉末の
製造方法の改良に関する。 炭化けい素粉末は古くから工業的に生産され、
研削材料、発熱体あるいは耐火物などとして用い
られてきたが、近年炭化けい素焼結体のもつ優れ
た強度、耐摩耗性、熱伝導性、および大きな弾性
率などの特性が改めて注目され、フアインセラミ
ツクスの有力な素材の一つとして活発に研究され
ている。しかしこのような特性を十分に発揮させ
るには炭化けい素の結晶粒径が極めて微細でなけ
ればならない。 一般的に、炭化けい素粉末はシリカ質粉末原料
と炭素質粉末原料を用い還元炭化反応によつて製
造するが、微細な炭化けい素粉末を製造するため
には、シリカ質粉末原料の細かさが重要なフアク
ターであり、一般のシリカ質原料、例えばけい石
粉に比べ、粒子径と極めて小さいホワイトカーボ
ンが使用される。しかしながら従来の方法はホワ
イトカーボンと炭素質粉末原料とを乾式あるいは
湿式で単に混合するだけであつたため、原料粉末
粒子が一次粒子にまで解こうされず、一次粒子の
集合あるいはフロツクを形成し、見掛け粒度の大
きい状態のまま還元炭化反応させていた。そのた
め炭化けい素が生成しても未反応のシリカが混在
し、HF処理によるシリカ除去操作を要したり、
あるいは未反応のシリカを完全に還元炭化するた
めに長時間の反応加熱時間を要した。しかし反応
加熱時間を長くすると炭化けい素粉末としては好
ましくない炭化けい素結晶の成長を助長するとい
う欠点があつた。 本発明者らはかかる従来法の欠点を解消すべ
く、鋭意研究を重ねた結果、シリカ質粉末原料と
炭素質粉末原料に水を加えて混合した調合原料の
泥漿物に解こう分散剤およびPH調整液を添加する
ことによつて、微粒なホワイトカーボンおよび炭
素質粉末原料を均質に一次粒子にまで解こう分散
させることができ、この原料を用いて得られた炭
化けい素粉末粒子の粒径がサブミクロンであると
の知見を得て本発明に到達した。 すなわち本発明はホワイトカーボンおよび炭素
質粉末原料を配合した泥漿物から還元炭化反応に
より炭化けい素を製造する方法において、前記泥
漿物にシユウ酸アンモニウム、ノニオン系界面活
性剤（解こう分散剤）およびアンモニア水を添加
し、還元炭化反応させることを特徴とする炭化け
い素粉末の製造方法である。 本発明に用いられるシユウ酸アンモニウム、ノ
ニオン系界面活性剤はホワイトカーボン、炭素質
粉末原料に水を加えた調合原料の泥漿物に添加し
てホワイトカーボンとカーボンブラツクをできる
だけ一次粒子にまで解こう分散させるものであ
り、アンモニア水はその解こう分散効果を助長す
るためのPH調整液である。 シユウ酸アンモニウムは主にホワイトカーボン
に作用し、ホワイトカーボンに対し0.3重量％以
上（外割）、望ましくは1.0〜6.0重量％添加する。
一方ノニオン系界面活性剤は主に炭素質粉末原料
を解こう分散させ、炭素質粉末原料に対して0.1
重量％以上（外割）、望ましくは0.2〜2.0重量％
添加する。ここで２つの解こう分散剤の上限、す
なわち6.0重量％および2.0重量％を超えて添加す
ることは特に技術的問題はないが、添加量相応の
解こう分散効果がないので、それ以上の添加は不
経済である。 本発明に使用するノニオン系界面活性剤として
はアルキルフエノールエチレンオキサイド付加
物、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイ
ド付加物など通常用いられるノニオン系の界面活
性剤が挙げられる。 解こう分散剤として用いるシユウ酸アンモニウ
ムおよびノニオン系界面活性剤は調合原料の泥漿
物に所定量添加混合し、さやに撹拌しながらアン
モニア水を滴下して泥漿物のPHを８〜10に調整す
る。泥漿物の微アルカリ性にすることにより解こ
う分散効果が助け、ホワイトカーボンや炭素質粉
末原料の凝集が防止されて一次粒子に近い状態と
なり均一に混ざりあつた良好な泥漿物が得られ
る。 本発明においてPH調整用のアンモニア水および
上記２種類の解こう分散剤にはアルカリ金属ある
いはアルカリ土類金属を含む化合物を用いたり、
含有する組成物を使用してはならない。例えばPH
調整用にNaOH液を用いたり、アニオン系界面
活性剤のｎ−ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリ
ウムは本発明に使用することはできない。かかる
金属を含む化合物を泥漿物に添加した場合、生成
した炭化けい素を用いて焼結体を作成しても残存
するアルカリ金属のために高温強度が低下した
り、高度における耐酸化性が劣るものしか得られ
ない。 次に本発明に使用する原料について説明する。
本発明に使用するホワイトカーボンは湿式法で合
成された超微粒子含水けい素および乾式法で合成
された超微粒子無水けい酸であり、その一次粒子
はほぼ10〜50ｍμの超微粒の粉末である。アルカ
リ金属けい酸塩から製造された湿式法によるホワ
イトカーボンを使用する場合は塩酸処理を十分に
行つた、アルカリ金属の残留していないものを用
いなければならない。 炭素質粉末原料はカーボンブラツクや各種樹脂
粉末、例えばフエノール樹脂、ポリカーボネート
樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂が挙げられる。
炭素質粉末原料として樹脂粉末を使用する場合
は、粒径は40〜50μｍ以下が適当である。それ以
上の粒径の場合、還元炭化反応を鈍らせ、樹脂分
解によつて生じた空隙は還元炭化反応の促進を阻
害する傾向があるので好ましくない。 上記原料の配合割合はホワイトカーボン中の
SiO21重量部に対して炭素質粉末原料中の炭素量
が0.6〜2.0重量部である。炭素質粉末原料として
前記樹脂類を用いる場合、それを構成する炭素量
が上記配合比の範囲内になるように適宜決めれば
よい。炭素量が0.6重量部未満であると未反応シ
リカが残存し好ましくなく、逆に炭素量が2.0重
量部を越えた場合は、とくに技術上の不都合はな
いが、還元炭化反応後に残存する炭素を除去する
ため、炭化反応を必要とし不経済である。 次に本発明の製造方法につき述べる。 ホワイトカーボンおよび炭素質粉末原料を所定
量配合した混合粉末原料に、重量で原料の３〜10
倍量の水を添加混合し、次いでシユウ酸アンモニ
ウムおよびノニオン系界面活性剤を所定量添加
し、撹拌しながらアンモニア水を滴下してPH８〜
10に調整することによつて調合原料の泥漿物が得
られる。 この泥漿物は通常行われている方法で脱水、分
離、乾燥および必要に応じ粉砕してもよい。得ら
れた乾燥原料を1400〜1800℃の温度に加熱して
0.5〜６時間還元反応を行う。その雰囲気は非酸
化性ガス雰囲気であり、例えばH2ガス、COガ
ス、ヘリウムガス、アルゴンガス等慣用のものが
使用される。反応形式はバツチ式、連続式いずれ
の方法でも可能である。かくして得られた炭化け
い素粉末はβ型であり、その粒子径はサブミクロ
ンである。 ホワイトカーボンと炭素質粉末原料とを乾式で
混合する従来法は原料粉末の解こう分散が不完全
なため、還元炭化反応後においてシリカ分が残存
し、高純度の炭化けい素粉末が得られない。また
原料を乾式で混合する従来法も乾式法と同様一次
粒子が凝集して大きな二次粒子を形成し、そのた
め長時間の加熱を強いられるため結晶粒径が粗大
に成長するという好ましくない結果を生じる。こ
れに比較して本発明の方法は解こう分散剤および
アンモニア水を添加することにより極めて良好な
解こう分散状態が得られるため従来法に比べ高純
度かつ決勝粒径が微細で粒径のそろつた炭化けい
素粉末を製造できる。 次に本発明を実施例により、さらに詳細に説明
する。 実施例、比較例 平均粒径30ｍμのホワイトカーボン（日本アエ
ロジル社製、商品名「AEROSIL−380」）および
平均粒径25ｍμのカーボンブラツク（試薬）を重
量比で１：0.7に配合し、その４重量倍の水を加
えたのち、下表に示すような各種解こう分散剤、
さらにアンモニア水その他を添加し、撹拌し原料
を解こう分散させた。得られたそれぞれの泥漿物
を200℃で噴霧乾燥した後、電気炉に送入してア
ルゴンガス雰囲気中にて1450℃、４時間保持し
た。 それぞれの条件における生成物の粒子500ケの
粒子径を電子顕微鏡で測定し、その平均粒径を同
表に掲げた。なおＸ線回折の結果、未反応シリカ
が残存した資料についてはHF処理してシリカ分
を除去したのち、炭化けい素の粒径を同様に測定
した。 得られた下表の結果から本発明による方法はす
べて炭化けい素（β型）を生成し、その粒子径は
0.1〜0.8μｍであつた。従来法に比しはるかに微
細なものが得られた。 【表】
Claims (1)
- １ ホワイトカーボンおよび炭素質粉末原料を配
合した泥漿物から還元炭化反応により炭化けい素
を製造する方法において、前記泥漿物にシユウ酸
アンモニウム、ノニオン系界面活性剤およびアン
モニア水を添加し、還元炭化反応させることを特
徴とする高純度炭化けい素粉末の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58245074A JPS60141612A (ja) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | 高純度炭化けい素粉末の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58245074A JPS60141612A (ja) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | 高純度炭化けい素粉末の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60141612A JPS60141612A (ja) | 1985-07-26 |
| JPH0372009B2 true JPH0372009B2 (ja) | 1991-11-15 |
Family
ID=17128204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58245074A Granted JPS60141612A (ja) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | 高純度炭化けい素粉末の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60141612A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04507285A (ja) * | 1988-12-09 | 1992-12-17 | セントコー・インコーポレーテッド | 抗イディオトープ免疫検定法 |
| JP4714830B2 (ja) * | 2004-11-01 | 2011-06-29 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 炭化ケイ素あるいは炭化ケイ素と炭素とが混合した微粉末を合成する方法 |
-
1983
- 1983-12-28 JP JP58245074A patent/JPS60141612A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60141612A (ja) | 1985-07-26 |
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