JPH0583518B2 - - Google Patents
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- JPH0583518B2 JPH0583518B2 JP311090A JP311090A JPH0583518B2 JP H0583518 B2 JPH0583518 B2 JP H0583518B2 JP 311090 A JP311090 A JP 311090A JP 311090 A JP311090 A JP 311090A JP H0583518 B2 JPH0583518 B2 JP H0583518B2
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- reaction
- hydrogen
- titanium tetrachloride
- whiskers
- tic
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、繊維強化プラスチツク（FRP）や
繊維強化金属（FRM）、繊維強化セラミツクス
（FRC）等の複合材料の強化材として有用な高純
度で高品質なTiCウイスカーの製造法に関するも
のである。
繊維強化金属（FRM）、繊維強化セラミツクス
（FRC）等の複合材料の強化材として有用な高純
度で高品質なTiCウイスカーの製造法に関するも
のである。
［従来技術］
TiCウイスカーの製造法としては、従来より気
相法による方法が知られており、例えば、四塩化
チタン−メタン−水素系から触媒にニツケル等の
金属あるいはムライト等の耐火酸化物を用いて、
1050〜1450℃でTiCウイスカーを製造する方法
［Jornal of Crystal Growth 46（1979）221〜
237］や触媒となるAu等の貴金属塩の水溶液を含
浸、乾燥させた黒鉛および活性炭からなる成形体
上に、ハロゲン化チタン−一酸化炭素−水素系か
らTiCウイスカーを1100〜1400℃で合成する方法
（特公昭59−45638号）、あるいは四塩化チタン−
プロパン−水素系からマンガン等の金属触媒を用
いて1240〜1280℃でTiCウイスカーを合成する方
法（J.Electrochem.Soc.117（1970）541〜545）
が知られている。四塩化チタン−メタン−水素系
の方法においてはカーボン源として高価なメタン
を用いるためコスト高となり、またハロゲン化チ
タン−一酸化炭素−水素系の方法においては、カ
ーボン源に一酸化炭素を用いるため合成される
TiCウイスカー中に酸素が混入し、高純度で高品
質なTiCウイスカーが得られない。また、触媒と
なる貴金属塩は一般に高価である。さらに四塩化
チタン−プロパン−水素系からマンガン等の金属
触媒を用いる方法においてはウイスカーの収率が
十分には高くない。
相法による方法が知られており、例えば、四塩化
チタン−メタン−水素系から触媒にニツケル等の
金属あるいはムライト等の耐火酸化物を用いて、
1050〜1450℃でTiCウイスカーを製造する方法
［Jornal of Crystal Growth 46（1979）221〜
237］や触媒となるAu等の貴金属塩の水溶液を含
浸、乾燥させた黒鉛および活性炭からなる成形体
上に、ハロゲン化チタン−一酸化炭素−水素系か
らTiCウイスカーを1100〜1400℃で合成する方法
（特公昭59−45638号）、あるいは四塩化チタン−
プロパン−水素系からマンガン等の金属触媒を用
いて1240〜1280℃でTiCウイスカーを合成する方
法（J.Electrochem.Soc.117（1970）541〜545）
が知られている。四塩化チタン−メタン−水素系
の方法においてはカーボン源として高価なメタン
を用いるためコスト高となり、またハロゲン化チ
タン−一酸化炭素−水素系の方法においては、カ
ーボン源に一酸化炭素を用いるため合成される
TiCウイスカー中に酸素が混入し、高純度で高品
質なTiCウイスカーが得られない。また、触媒と
なる貴金属塩は一般に高価である。さらに四塩化
チタン−プロパン−水素系からマンガン等の金属
触媒を用いる方法においてはウイスカーの収率が
十分には高くない。
［問題点を解決するための手段］
本発明者らはかかる従来の方法における問題点
に鑑み、鋭意検討の結果、カーボン源として芳香
族炭化水素化合物を用いた場合には、高純度で高
品質なTiCウイスカーを効率よく製造できること
を見出し本発明に到達した。すなわち本発明は、
遷移金属またはその化合物を含む系内にて、四塩
化チタン、芳香族炭化水素および水素からなる混
合ガスを、反応温度1100〜1350℃で気相反応させ
ることを特徴とするTiCウイスカーの製造法であ
る。
に鑑み、鋭意検討の結果、カーボン源として芳香
族炭化水素化合物を用いた場合には、高純度で高
品質なTiCウイスカーを効率よく製造できること
を見出し本発明に到達した。すなわち本発明は、
遷移金属またはその化合物を含む系内にて、四塩
化チタン、芳香族炭化水素および水素からなる混
合ガスを、反応温度1100〜1350℃で気相反応させ
ることを特徴とするTiCウイスカーの製造法であ
る。
本発明において触媒として用いる遷移金属は、
ニツケル、コバルト、鉄等が好ましい。また炭素
源として用いる芳香族炭化水素としては、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン等が好ましく、蒸気圧が
高く、反応器への供給が容易なベンゼンが特に好
ましい。また反応温度は1100〜1350℃の範囲が好
ましい。この範囲を越えると生成物は粉末が主と
なり、この範囲より低いと膜の生成が主となり、
いずれもTiCウイスカーの収率が低くなる。原料
ガス中の四塩化チタンと芳香族炭化水素の混合比
率はカーボンとチタンの原子比で0.8〜3.0の範囲
が好ましい。Ｃ／Ti＜0.8の場合、生成物は膜が
主となる。またＣ／Ti＞３の場合には形状のイ
ビツな針状結晶や粉末が得られる易くなる。
ニツケル、コバルト、鉄等が好ましい。また炭素
源として用いる芳香族炭化水素としては、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン等が好ましく、蒸気圧が
高く、反応器への供給が容易なベンゼンが特に好
ましい。また反応温度は1100〜1350℃の範囲が好
ましい。この範囲を越えると生成物は粉末が主と
なり、この範囲より低いと膜の生成が主となり、
いずれもTiCウイスカーの収率が低くなる。原料
ガス中の四塩化チタンと芳香族炭化水素の混合比
率はカーボンとチタンの原子比で0.8〜3.0の範囲
が好ましい。Ｃ／Ti＜0.8の場合、生成物は膜が
主となる。またＣ／Ti＞３の場合には形状のイ
ビツな針状結晶や粉末が得られる易くなる。
以下実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例 １
内径35mm、長さ1000mmのアルミナ管からなる反
応管を具備した横型流通方式の熱CVD装置を用
いて反応をおこなつた。以下の実施例、比較例の
いずれも同じ装置を用いておこなつた。
応管を具備した横型流通方式の熱CVD装置を用
いて反応をおこなつた。以下の実施例、比較例の
いずれも同じ装置を用いておこなつた。
反応管の中央に幅20mm、長さ200mm、厚さ３mm
のニツケル板を設置し、反応管中央を1200℃に加
熱、保持した。その後四塩化チタン、ベンゼンお
よび水素からなる原料ガスを以下に示す流量にて
導入した。なお、反応圧力は大気圧である。
のニツケル板を設置し、反応管中央を1200℃に加
熱、保持した。その後四塩化チタン、ベンゼンお
よび水素からなる原料ガスを以下に示す流量にて
導入した。なお、反応圧力は大気圧である。
四塩化チタン：51sccm
ベンゼン：15sccm
水素：2.5slm
Ｃ／Ti：1.8
60分間反応後ニツケル板を取り出すと、板の上
に約2.6gのウイスカーが生成していた。このウイ
スカーをSEM観察したところ、直径10μm以下の
形状良好なウイスカーであつた。また、Ｘ線回折
パターンはTiCのそれと良好に一致した。
に約2.6gのウイスカーが生成していた。このウイ
スカーをSEM観察したところ、直径10μm以下の
形状良好なウイスカーであつた。また、Ｘ線回折
パターンはTiCのそれと良好に一致した。
第１図はTiCウイスカーの繊維形状を示す
SEM写真である。
SEM写真である。
実施例 ２
反応管の中央に幅20mm、長さ200mm、厚さ３mm
のニツケル板を設置し、反応管中央を1150℃に加
熱、保持した。その後、四塩化チタン、ベンゼン
および水素からなる原料ガスを以下に示す流量に
て導入した。なお、反応圧力は大気圧である。
のニツケル板を設置し、反応管中央を1150℃に加
熱、保持した。その後、四塩化チタン、ベンゼン
および水素からなる原料ガスを以下に示す流量に
て導入した。なお、反応圧力は大気圧である。
四塩化チタン：64sccm
ベンゼン：25sccm
水素：3.5slm
Ｃ／Ti：2.3
60分間反応後ニツケル板を取り出すと、板の上
に約2.0gのウイスカーが生成していた。このウイ
スカーをSEM観察したところ、直径10μm以下の
形状良好なウイスカーであつた。またＸ線回折パ
ターンはTiCのそれとよく一致した。
に約2.0gのウイスカーが生成していた。このウイ
スカーをSEM観察したところ、直径10μm以下の
形状良好なウイスカーであつた。またＸ線回折パ
ターンはTiCのそれとよく一致した。
実施例 ３
１モル／の塩化ニツケル水溶液を含浸、乾燥
した黒鉛板（幅20mm、長さ200mm、厚さ５mm）を
反応管の中央に設置し、反応管中央を1250℃に加
熱、保持した。その後、四塩化チタン、ベンゼン
および水素からなる原料ガスを以下に示す流量に
て導入した。なお、反応圧力は大気圧である。
した黒鉛板（幅20mm、長さ200mm、厚さ５mm）を
反応管の中央に設置し、反応管中央を1250℃に加
熱、保持した。その後、四塩化チタン、ベンゼン
および水素からなる原料ガスを以下に示す流量に
て導入した。なお、反応圧力は大気圧である。
四塩化チタン：61sccm
ベンゼン：9sccm
水素：2.0slm
Ｃ／Ti：0.89
30分間反応後黒鉛板を取り出すと、板の上に約
0.9gのウイスカーが生成していた。このウイスカ
ーをSEM観察したところ、直径10μm以下の形状
良好なウイスカーであつた。また、Ｘ線回折パタ
ーンはTiCのそれと良好に一致した。
0.9gのウイスカーが生成していた。このウイスカ
ーをSEM観察したところ、直径10μm以下の形状
良好なウイスカーであつた。また、Ｘ線回折パタ
ーンはTiCのそれと良好に一致した。
実施例 ４
0.2モル／の塩化ニツケル水溶液を含浸、乾
燥した黒鉛板（幅20mm、長さ200mm、厚さ５mm）
を反応管の中央に設置し、反応管中央を1250℃に
加熱、保持した。その後、四塩化チタン、ベンゼ
ンおよび水素からなる原料ガスを以下に示す流量
にて導入した。なお、反応圧力は大気圧である。
燥した黒鉛板（幅20mm、長さ200mm、厚さ５mm）
を反応管の中央に設置し、反応管中央を1250℃に
加熱、保持した。その後、四塩化チタン、ベンゼ
ンおよび水素からなる原料ガスを以下に示す流量
にて導入した。なお、反応圧力は大気圧である。
四塩化チタン：51sccm
ベンゼン：12sccm
水素：1.5slm
Ｃ／Ti：1.2
30分間反応後黒鉛板を取り出すと、板の上に約
1.7gのウイスカーが生成していた。このウイスカ
ーをSEM観察したところ、直径10μm以下の形状
良好なウイスカーであつた。また、Ｘ線回折パタ
ーンはTiCのそれと良好に一致した。
1.7gのウイスカーが生成していた。このウイスカ
ーをSEM観察したところ、直径10μm以下の形状
良好なウイスカーであつた。また、Ｘ線回折パタ
ーンはTiCのそれと良好に一致した。
実施例 ５
１モル／の硝酸コバルト水溶液を含浸、乾燥
した黒鉛板（幅20mm、長さ200mm、厚さ５mm）を
反応管の中央に設置し、反応管中央を1250℃に加
熱、保持した。その後、四塩化チタン、ベンゼン
および水素からなる原料ガスを以下に示す流量に
て導入した。なお、反応圧力は大気圧である。
した黒鉛板（幅20mm、長さ200mm、厚さ５mm）を
反応管の中央に設置し、反応管中央を1250℃に加
熱、保持した。その後、四塩化チタン、ベンゼン
および水素からなる原料ガスを以下に示す流量に
て導入した。なお、反応圧力は大気圧である。
四塩化チタン：65sccm
ベンゼン：20sccm
水素：1.5slm
Ｃ／Ti：1.8
60分間反応後黒鉛板を取り出すと、板の上に約
1.1gのウイスカーが生成していた。このウイスカ
ーをSEM観察したところ、直径10μm以下の形状
良好なウイスカーであつた。また、Ｘ線回折パタ
ーンはTiCのそれと良好に一致した。
1.1gのウイスカーが生成していた。このウイスカ
ーをSEM観察したところ、直径10μm以下の形状
良好なウイスカーであつた。また、Ｘ線回折パタ
ーンはTiCのそれと良好に一致した。
実施例 ６
反応管の中央に幅20mm、長さ200mm、厚さ３mm
の鉄板を設置し、反応管中央を1300℃に加熱、保
持した。その後、四塩化チタン、ベンゼンおよび
水素からなる原料ガスを以下に示す流量にて導入
した。なお、反応圧力は大気圧である。
の鉄板を設置し、反応管中央を1300℃に加熱、保
持した。その後、四塩化チタン、ベンゼンおよび
水素からなる原料ガスを以下に示す流量にて導入
した。なお、反応圧力は大気圧である。
四塩化チタン：67sccm
ベンゼン：19sccm
水素：1.5slm
Ｃ／Ti：1.7
60分間反応後鉄板を取り出すと、板の上に約
1.5gのウイスカーが生成していた。このウイスカ
ーをSEM観察したところ、直径10μm以下の形状
良好なウイスカーであつた。また、Ｘ線回折パタ
ーンはTiCのそれとよく一致した。
1.5gのウイスカーが生成していた。このウイスカ
ーをSEM観察したところ、直径10μm以下の形状
良好なウイスカーであつた。また、Ｘ線回折パタ
ーンはTiCのそれとよく一致した。
実施例 ７
反応管の中央に幅20mm、長さ200mm、厚さ３mm
のニツケル板を設置し、反応管中央を1150℃に加
熱、保持した。その後、四塩化チタン、トルエン
および水素からなる原料ガスを以下に示す流量に
て導入した。なお、反応圧力は大気圧である。
のニツケル板を設置し、反応管中央を1150℃に加
熱、保持した。その後、四塩化チタン、トルエン
および水素からなる原料ガスを以下に示す流量に
て導入した。なお、反応圧力は大気圧である。
四塩化チタン：64sccm
トルエン：25sccm
水素：3.5slm
Ｃ／Ti：2.7
60分間反応後ニツケル板を取り出すと、板の上
に約1.9gのウイスカーが生成していた。このウイ
スカーをSEM観察したところ、直径10μm以下の
形状良好なウイスカーであつた。また、Ｘ線回折
パターンはTiCのそれとよく一致した。
に約1.9gのウイスカーが生成していた。このウイ
スカーをSEM観察したところ、直径10μm以下の
形状良好なウイスカーであつた。また、Ｘ線回折
パターンはTiCのそれとよく一致した。
［発明の効果］
本発明の方法によれば、安価に酸素の混入のな
い高純度で高品質なTiCウイスカーを収率よく製
造することができるものである。
い高純度で高品質なTiCウイスカーを収率よく製
造することができるものである。
第１図は実施例１で得たTiCウイスカーの繊維
形状を示すSEM写真である。
形状を示すSEM写真である。
Claims (1)
- １ 遷移金属またはその化合物を含む系内にて、
四塩化チタン、芳香族炭化水素および水素からな
る混合ガスを、反応温度1100〜1350℃で気相反応
させることを特徴とするTiCウイスカーの製造
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP311090A JPH03208897A (ja) | 1990-01-10 | 1990-01-10 | ＴｉＣウィスカーの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP311090A JPH03208897A (ja) | 1990-01-10 | 1990-01-10 | ＴｉＣウィスカーの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03208897A JPH03208897A (ja) | 1991-09-12 |
| JPH0583518B2 true JPH0583518B2 (ja) | 1993-11-26 |
Family
ID=11548213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP311090A Granted JPH03208897A (ja) | 1990-01-10 | 1990-01-10 | ＴｉＣウィスカーの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03208897A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2734891B2 (ja) * | 1992-07-02 | 1998-04-02 | トヨタ自動車株式会社 | 金属炭化物粒子分散金属基複合材料の製造方法 |
| EP0582435B1 (en) * | 1992-08-06 | 1996-02-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of producing TiC whiskers and metallic composite material reinforced by TiC whiskers |
-
1990
- 1990-01-10 JP JP311090A patent/JPH03208897A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03208897A (ja) | 1991-09-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |