JPH0826848A - 多孔質ＳｉＣ成形体の製造方法 - Google Patents
多孔質ＳｉＣ成形体の製造方法Info
- Publication number
- JPH0826848A JPH0826848A JP6191099A JP19109994A JPH0826848A JP H0826848 A JPH0826848 A JP H0826848A JP 6191099 A JP6191099 A JP 6191099A JP 19109994 A JP19109994 A JP 19109994A JP H0826848 A JPH0826848 A JP H0826848A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sic
- molded body
- porous
- polycarbosilane
- rice husk
- 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
Links
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
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/06—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
- C04B38/063—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
- C04B38/0635—Compounding ingredients
- C04B38/0645—Burnable, meltable, sublimable materials
- C04B38/067—Macromolecular compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 安価な原料を用いて、ウイスカー性状と微粒
子性状のＳｉＣが複合した組織からなる高気孔率で材質
強度に優れる多孔質ＳｉＣ成形体の製造方を提供する。 【構成】 籾殻の炭化物を最大粒径が40μm0以下になる
ように粉砕処理する粉砕工程と、粉砕後の籾殻炭化物粉
末に炭化性熱硬化性樹脂の溶液を付着させる表面処理工
程と、表面処理後の籾殻炭化物粉末を所定形状に成形処
理する成形工程と、成形体を非酸化雰囲気下で1500〜18
00℃の温度域で加熱処理する反応工程と、反応工程後の
成形体を大気中で加熱処理して残留炭素成分を焼去する
焼却工程とを順次に施す。得られた多孔質ＳｉＣ成形体
を、ポリカルボシランを含む溶液で処理したのち、前記
ポリカルボシランがＳｉＣ化する温度で焼成処理すると
材質強度が一層向上する。
子性状のＳｉＣが複合した組織からなる高気孔率で材質
強度に優れる多孔質ＳｉＣ成形体の製造方を提供する。 【構成】 籾殻の炭化物を最大粒径が40μm0以下になる
ように粉砕処理する粉砕工程と、粉砕後の籾殻炭化物粉
末に炭化性熱硬化性樹脂の溶液を付着させる表面処理工
程と、表面処理後の籾殻炭化物粉末を所定形状に成形処
理する成形工程と、成形体を非酸化雰囲気下で1500〜18
00℃の温度域で加熱処理する反応工程と、反応工程後の
成形体を大気中で加熱処理して残留炭素成分を焼去する
焼却工程とを順次に施す。得られた多孔質ＳｉＣ成形体
を、ポリカルボシランを含む溶液で処理したのち、前記
ポリカルボシランがＳｉＣ化する温度で焼成処理すると
材質強度が一層向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、実質的にウイスカー性
状と微粒子性状のＳｉＣが複合した組織からなる高気孔
率で材質強度に優れる多孔質ＳｉＣ成形体の製造方法に
関する。
状と微粒子性状のＳｉＣが複合した組織からなる高気孔
率で材質強度に優れる多孔質ＳｉＣ成形体の製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】多孔質ＳｉＣ成形体の製造技術として
は、粒状の炭化珪素を結合材により所定形状に成形した
のち焼成処理する方法が古くから知られているが、この
方法では材質に制御された気孔率を付与することができ
ない。このため、粒径の異なるα型およびβ型の炭化珪
素粒子を混合焼結することにより気孔率を制御する方法
（特公平４−187578号公報) が提案されているが、この
場合にも高い気孔率を得ることは困難である。
は、粒状の炭化珪素を結合材により所定形状に成形した
のち焼成処理する方法が古くから知られているが、この
方法では材質に制御された気孔率を付与することができ
ない。このため、粒径の異なるα型およびβ型の炭化珪
素粒子を混合焼結することにより気孔率を制御する方法
（特公平４−187578号公報) が提案されているが、この
場合にも高い気孔率を得ることは困難である。
【０００３】高気孔率の多孔質ＳｉＣ成形体を製造する
方法としては、三次元網目構造を備える有機質多孔発泡
体の骨格面にＳｉＣのスラリーを付着したのち、乾燥、
焼成する方法がある。この方法で製造されるＳｉＣ成形
体は、気孔率が７５〜９５％にも及ぶ高度の多孔質構造
を呈するが、材質強度が極端に低下する欠点がある。本
方法の改良手段として、１回の操作により付着させるセ
ラミックススラリー量を少なくして、付着から乾燥まで
の工程を反復する方法（特開昭59−3059号公報) や、特
定された比率で圧縮された有機質発泡体にセラミックス
スラリーを充填したのち圧縮体を当初の体積に復元させ
て乾燥、焼成する方法（特開昭63−156084号公報) 等が
提案されている。ところが、これらの方法では焼成後に
骨格を形成している有機質成分が熱分解消失した後の空
孔がそのまま組織中に残留するため、組織強度の不足は
解消されない。
方法としては、三次元網目構造を備える有機質多孔発泡
体の骨格面にＳｉＣのスラリーを付着したのち、乾燥、
焼成する方法がある。この方法で製造されるＳｉＣ成形
体は、気孔率が７５〜９５％にも及ぶ高度の多孔質構造
を呈するが、材質強度が極端に低下する欠点がある。本
方法の改良手段として、１回の操作により付着させるセ
ラミックススラリー量を少なくして、付着から乾燥まで
の工程を反復する方法（特開昭59−3059号公報) や、特
定された比率で圧縮された有機質発泡体にセラミックス
スラリーを充填したのち圧縮体を当初の体積に復元させ
て乾燥、焼成する方法（特開昭63−156084号公報) 等が
提案されている。ところが、これらの方法では焼成後に
骨格を形成している有機質成分が熱分解消失した後の空
孔がそのまま組織中に残留するため、組織強度の不足は
解消されない。
【０００４】このような問題点の解消を図り、目詰まり
のない均質通気孔と優れた骨格強度を備える多孔質セラ
ミックス構造体を得る方法として、有機質多孔発泡体に
セラミックススラリーを含浸し、余剰スラリーを除去し
たのち、乾燥、仮焼成する第１工程と、仮焼成体にセラ
ミックススラリーを再含浸し、余剰スラリーを除去した
のち、乾燥、焼成する第２工程からなるプロセスが本出
願人によって提案されている（特開平３−83875 号公
報) 。この方法によれば、有機成分の消失空孔に再含浸
によるＳｉＣが充填されるため材質強度を効果的に向上
させることができるが、この含浸操作では組織内部の全
空孔にセラミックススラリーを円滑かつ均一に浸透させ
ることに困難性があり、往々にして局部的な目詰まりや
強度の偏りが生じる難点がある。
のない均質通気孔と優れた骨格強度を備える多孔質セラ
ミックス構造体を得る方法として、有機質多孔発泡体に
セラミックススラリーを含浸し、余剰スラリーを除去し
たのち、乾燥、仮焼成する第１工程と、仮焼成体にセラ
ミックススラリーを再含浸し、余剰スラリーを除去した
のち、乾燥、焼成する第２工程からなるプロセスが本出
願人によって提案されている（特開平３−83875 号公
報) 。この方法によれば、有機成分の消失空孔に再含浸
によるＳｉＣが充填されるため材質強度を効果的に向上
させることができるが、この含浸操作では組織内部の全
空孔にセラミックススラリーを円滑かつ均一に浸透させ
ることに困難性があり、往々にして局部的な目詰まりや
強度の偏りが生じる難点がある。
【０００５】一方、ＳｉＯ2 成分を多く含む籾殻はＳｉ
Ｃを製造する安価な原料系として注目されており、その
炭化物や灰化物を原料としてＳｉＣウイスカーやＳｉＣ
成形体を得る技術が数多く提案されている。このうち、
ＳｉＣ成形体の製造技術としては、例えば籾殻を鉄塩、
バナジウム塩、ニッケル塩またはクロム塩を含む水溶液
中に浸漬して乾燥したのち、４００〜１００℃の温度で
炭化して粉砕し、そのまま又は一旦空気中で酸化してか
ら、１００〜４００kg/cm2の圧力下で１８００℃以上の
温度で焼結処理する方法（特開昭60−5072号公報) が提
案されている。この方法では安価な原料系を用いて実質
的にＳｉＣ組織からなる多孔質で強固な成形体が得られ
るとされているが、熱圧焼結により成形とＳｉＣ化の反
応を同時に行う関係で高気孔率の多孔質ＳｉＣ成形体を
得ることができず、また焼結時の雰囲気が非酸化性では
なく、加熱温度を１８００℃以上に設定するため生成す
るＳｉＣが粗大粒となって組織強度の高い成形体が得ら
れ難い問題点がある。
Ｃを製造する安価な原料系として注目されており、その
炭化物や灰化物を原料としてＳｉＣウイスカーやＳｉＣ
成形体を得る技術が数多く提案されている。このうち、
ＳｉＣ成形体の製造技術としては、例えば籾殻を鉄塩、
バナジウム塩、ニッケル塩またはクロム塩を含む水溶液
中に浸漬して乾燥したのち、４００〜１００℃の温度で
炭化して粉砕し、そのまま又は一旦空気中で酸化してか
ら、１００〜４００kg/cm2の圧力下で１８００℃以上の
温度で焼結処理する方法（特開昭60−5072号公報) が提
案されている。この方法では安価な原料系を用いて実質
的にＳｉＣ組織からなる多孔質で強固な成形体が得られ
るとされているが、熱圧焼結により成形とＳｉＣ化の反
応を同時に行う関係で高気孔率の多孔質ＳｉＣ成形体を
得ることができず、また焼結時の雰囲気が非酸化性では
なく、加熱温度を１８００℃以上に設定するため生成す
るＳｉＣが粗大粒となって組織強度の高い成形体が得ら
れ難い問題点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】近時、半導体分野に用
いる高温炉材（断熱材を含む）、構造材、濾過材等にお
いて、高純度で高度かつ制御された気孔率と材質強度に
優れる多孔性セラミックス構造体の開発が強く要望され
ているが、これらの要求を全て満足する製造技術はこれ
まで開発されていない。
いる高温炉材（断熱材を含む）、構造材、濾過材等にお
いて、高純度で高度かつ制御された気孔率と材質強度に
優れる多孔性セラミックス構造体の開発が強く要望され
ているが、これらの要求を全て満足する製造技術はこれ
まで開発されていない。
【０００７】本発明者は、安価な籾殻原料系を用いて前
記の要求特性を満足する多孔質ＳｉＣ成形体の製造技術
について鋭意研究を重ねた結果、所定の粒度以下に粉砕
した籾殻炭化物を炭化性熱硬化性樹脂で表面処理し、こ
れを成形したのち非酸化性雰囲気下で１５００〜１８０
０℃の温度域で反応処理し、更に残留炭素分を焼去する
工程を順次に施すと、実質的にＳｉＣウイスカーとＳｉ
Ｃ微細粒子が複合した組織を有する高気孔率で材質強度
に優れ、複合材用プリフォームとしても有用な多孔質Ｓ
ｉＣ成形体が得られることを確認して本発明を開発する
に至った。
記の要求特性を満足する多孔質ＳｉＣ成形体の製造技術
について鋭意研究を重ねた結果、所定の粒度以下に粉砕
した籾殻炭化物を炭化性熱硬化性樹脂で表面処理し、こ
れを成形したのち非酸化性雰囲気下で１５００〜１８０
０℃の温度域で反応処理し、更に残留炭素分を焼去する
工程を順次に施すと、実質的にＳｉＣウイスカーとＳｉ
Ｃ微細粒子が複合した組織を有する高気孔率で材質強度
に優れ、複合材用プリフォームとしても有用な多孔質Ｓ
ｉＣ成形体が得られることを確認して本発明を開発する
に至った。
【０００８】したがって、本発明の目的は、安価な原料
系を用いて実質的にウイスカー性状と微粒子性状のＳｉ
Ｃが複合した組織からなる高気孔率で材質強度に優れる
多孔質ＳｉＣ成形体の製造方法を提供することにある。
系を用いて実質的にウイスカー性状と微粒子性状のＳｉ
Ｃが複合した組織からなる高気孔率で材質強度に優れる
多孔質ＳｉＣ成形体の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による多孔質ＳｉＣ成形体の製造方法は、籾
殻の炭化物を最大粒径が４０μm 以下になるように粉砕
処理する粉砕工程と、粉砕後の籾殻炭化物粉末に炭化性
熱硬化性樹脂の溶液を付着させる表面処理工程と、表面
処理後の籾殻炭化物粉末を所定形状に成形処理する成形
工程と、成形体を非酸化性雰囲気下で１５００〜１８０
０℃の温度域で加熱処理する反応工程と、反応工程後の
成形体を大気中で加熱処理して残留炭素成分を焼去する
焼却工程とを順次に施すことを構成上の特徴とする。
めの本発明による多孔質ＳｉＣ成形体の製造方法は、籾
殻の炭化物を最大粒径が４０μm 以下になるように粉砕
処理する粉砕工程と、粉砕後の籾殻炭化物粉末に炭化性
熱硬化性樹脂の溶液を付着させる表面処理工程と、表面
処理後の籾殻炭化物粉末を所定形状に成形処理する成形
工程と、成形体を非酸化性雰囲気下で１５００〜１８０
０℃の温度域で加熱処理する反応工程と、反応工程後の
成形体を大気中で加熱処理して残留炭素成分を焼去する
焼却工程とを順次に施すことを構成上の特徴とする。
【００１０】(1) 粉砕工程；本発明は、出発原料として
農業廃棄物の対象とされている安価な籾殻の炭化物を選
択使用する。籾殻の炭化物は、籾殻を空気を遮断した状
態あるいは不活性ガス雰囲気に保持された加熱炉中で５
００〜１０００℃、好ましくは７００〜８００℃の温度
域で加熱処理することによって生成することができる。
この籾殻炭化物は、例えばボールミルのような粉砕装置
により最大粒径が４０μm 以下のなるような微細粉末に
粉砕処理する。粉砕した籾殻炭化物粉末の最大粒度が４
０μmを越えると得られるＳｉＣ成形体の組織中に粗大
ＳｉＣ粒子が多く混在するようになり、組織が不均質と
なるうえ材質強度が低下する。なお、粉砕処理後の籾殻
炭化物粉末には、必要に応じてＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏなどの
触媒成分を付着させることができる。触媒成分の付着操
作は、前記金属の水溶性化合物を溶解した溶液に籾殻炭
化物粉末を浸漬するか、籾殻炭化物粉末の表面に溶液を
噴霧したのち、乾燥する方法で行われる。
農業廃棄物の対象とされている安価な籾殻の炭化物を選
択使用する。籾殻の炭化物は、籾殻を空気を遮断した状
態あるいは不活性ガス雰囲気に保持された加熱炉中で５
００〜１０００℃、好ましくは７００〜８００℃の温度
域で加熱処理することによって生成することができる。
この籾殻炭化物は、例えばボールミルのような粉砕装置
により最大粒径が４０μm 以下のなるような微細粉末に
粉砕処理する。粉砕した籾殻炭化物粉末の最大粒度が４
０μmを越えると得られるＳｉＣ成形体の組織中に粗大
ＳｉＣ粒子が多く混在するようになり、組織が不均質と
なるうえ材質強度が低下する。なお、粉砕処理後の籾殻
炭化物粉末には、必要に応じてＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏなどの
触媒成分を付着させることができる。触媒成分の付着操
作は、前記金属の水溶性化合物を溶解した溶液に籾殻炭
化物粉末を浸漬するか、籾殻炭化物粉末の表面に溶液を
噴霧したのち、乾燥する方法で行われる。
【００１１】(2) 表面処理工程；粉砕処理後の籾殻炭化
物粉末は、炭化性熱硬化性樹脂により表面処理する。表
面処理する炭化性熱硬化性樹脂としては、フェノール系
樹脂またはフラン系樹脂が好適に用いられ、エタノール
のような有機溶媒に溶解した溶液状態で使用される。表
面処理の操作は、籾殻炭化物粉末を炭化性熱硬化性樹脂
の溶液に浸漬して十分に撹拌分散させ、濾過等により余
剰の溶液を除去したのち乾燥する方法で行われる。
物粉末は、炭化性熱硬化性樹脂により表面処理する。表
面処理する炭化性熱硬化性樹脂としては、フェノール系
樹脂またはフラン系樹脂が好適に用いられ、エタノール
のような有機溶媒に溶解した溶液状態で使用される。表
面処理の操作は、籾殻炭化物粉末を炭化性熱硬化性樹脂
の溶液に浸漬して十分に撹拌分散させ、濾過等により余
剰の溶液を除去したのち乾燥する方法で行われる。
【００１２】(3) 成形工程；表面処理後の籾殻炭化物粉
末は、所定の形状に成形する。成形処理は、籾殻炭化物
粉末をモールド中に充填し、常温下に１００〜４００kg
/cm2の圧力を付加して圧縮成形する方法で行われる。こ
の際、付加圧力を変動させることにより成形体の組織密
度を調整することが可能となるが、圧力が１００kg/cm2
未満では最終的に得られる多孔質ＳｉＣ成形体の材質強
度が不十分となり、４００kg/cm2を越えると最終的に得
られる多孔質ＳｉＣ成形体に高気孔率を付与することが
できなくなる。
末は、所定の形状に成形する。成形処理は、籾殻炭化物
粉末をモールド中に充填し、常温下に１００〜４００kg
/cm2の圧力を付加して圧縮成形する方法で行われる。こ
の際、付加圧力を変動させることにより成形体の組織密
度を調整することが可能となるが、圧力が１００kg/cm2
未満では最終的に得られる多孔質ＳｉＣ成形体の材質強
度が不十分となり、４００kg/cm2を越えると最終的に得
られる多孔質ＳｉＣ成形体に高気孔率を付与することが
できなくなる。
【００１３】(4) 反応工程；ついで、成形体を非酸化性
雰囲気下で加熱処理して、成形体組織をＳｉＣに転化さ
せる。加熱処理の条件は、Ｎ2 あるいはＡｒ雰囲気に保
持した加熱炉に成形体をセットし、温度を１５００〜１
８００℃の範囲、好ましくは１５５０〜１７００℃の設
定して行われる。加熱段階で成形体を構成する籾殻炭化
物中の組成成分であるＳｉＯ2 とＣおよび熱硬化性樹脂
が炭化して生じたＣ成分が反応して、一部は針状単結晶
のＳｉＣウイスカーとして、また一部はＳｉＣ微粒子と
して生成し、巨視的に微細繊維状のＳｉＣウイスカーが
無方向に絡みながら強固に形成された空隙骨格内にＳｉ
Ｃ微粒子が結合固定された組織形態を呈する。しかし、
加熱温度が１５００℃未満ではＳｉＣが反応生成せず、
１８００℃を上回るとＳｉＣウイスカーの生成度合が減
退し、その代わりにＳｉＣ粗大粒が多く生成して材質強
度の低下および組織の不均質化を招く。
雰囲気下で加熱処理して、成形体組織をＳｉＣに転化さ
せる。加熱処理の条件は、Ｎ2 あるいはＡｒ雰囲気に保
持した加熱炉に成形体をセットし、温度を１５００〜１
８００℃の範囲、好ましくは１５５０〜１７００℃の設
定して行われる。加熱段階で成形体を構成する籾殻炭化
物中の組成成分であるＳｉＯ2 とＣおよび熱硬化性樹脂
が炭化して生じたＣ成分が反応して、一部は針状単結晶
のＳｉＣウイスカーとして、また一部はＳｉＣ微粒子と
して生成し、巨視的に微細繊維状のＳｉＣウイスカーが
無方向に絡みながら強固に形成された空隙骨格内にＳｉ
Ｃ微粒子が結合固定された組織形態を呈する。しかし、
加熱温度が１５００℃未満ではＳｉＣが反応生成せず、
１８００℃を上回るとＳｉＣウイスカーの生成度合が減
退し、その代わりにＳｉＣ粗大粒が多く生成して材質強
度の低下および組織の不均質化を招く。
【００１４】(5) 焼却工程；反応工程後の成形体中には
未反応の炭素成分が残留しているため、これを焼却除去
する。この焼去処理は、成形体を大気中で６００〜８０
０℃の温度域で加熱処理する操作で行われる。６００℃
未満の温度では残留炭素成分が円滑に焼去されず、８０
０℃を越える温度になるとＳｉＣが酸化されてＳｉＯ2
に転化する度合が多くなるため好ましくない。
未反応の炭素成分が残留しているため、これを焼却除去
する。この焼去処理は、成形体を大気中で６００〜８０
０℃の温度域で加熱処理する操作で行われる。６００℃
未満の温度では残留炭素成分が円滑に焼去されず、８０
０℃を越える温度になるとＳｉＣが酸化されてＳｉＯ2
に転化する度合が多くなるため好ましくない。
【００１５】以上の粉砕工程、表面処理工程、成形工
程、反応工程および焼却工程を順次に施すことにより、
目的とする高度の気孔率ならびに材質強度を兼備する多
孔質ＳｉＣ成形が製造される。
程、反応工程および焼却工程を順次に施すことにより、
目的とする高度の気孔率ならびに材質強度を兼備する多
孔質ＳｉＣ成形が製造される。
【００１６】より材質強度に優れる多孔質ＳｉＣ成形体
を製造するためには、上記の工程を経て得られた多孔質
ＳｉＣ成形体を、ポリカルボシランを含む溶液で処理し
たのち、前記ポリカルボシランがＳｉＣ化する温度で焼
成処理する方法を付加する。具体的な処理手段は、ポリ
カルボシランを例えばベンゼン、トルエン、キシレン、
エーテル、アルコール等の適宜な有機溶媒に溶解し、こ
の溶液中に上記工程で得られた多孔質ＳｉＣ成形体を浸
漬し、乾燥したのち、アルゴン、窒素などの不活性雰囲
気下で１５００〜１８００℃の加熱温度で焼成する方法
が採られる。上記の工程で製造される多孔質炭化珪素体
は、気孔径０．５〜１０μm の連続気孔が均質に分布し
た気孔率７５〜８５％範囲の調整された多孔組織を有
し、材質強度は曲げ強度として１００kg/cm2以上の物理
的特性を有する実質的に炭化珪素単体からなる高純度品
である。
を製造するためには、上記の工程を経て得られた多孔質
ＳｉＣ成形体を、ポリカルボシランを含む溶液で処理し
たのち、前記ポリカルボシランがＳｉＣ化する温度で焼
成処理する方法を付加する。具体的な処理手段は、ポリ
カルボシランを例えばベンゼン、トルエン、キシレン、
エーテル、アルコール等の適宜な有機溶媒に溶解し、こ
の溶液中に上記工程で得られた多孔質ＳｉＣ成形体を浸
漬し、乾燥したのち、アルゴン、窒素などの不活性雰囲
気下で１５００〜１８００℃の加熱温度で焼成する方法
が採られる。上記の工程で製造される多孔質炭化珪素体
は、気孔径０．５〜１０μm の連続気孔が均質に分布し
た気孔率７５〜８５％範囲の調整された多孔組織を有
し、材質強度は曲げ強度として１００kg/cm2以上の物理
的特性を有する実質的に炭化珪素単体からなる高純度品
である。
【００１７】
【作用】本発明のプロセスによれば、安価な籾殻炭化物
を出発原料とし、まず粉砕工程の粒度調整により粗大Ｓ
ｉＣ粒子の生成を抑制し、表面処理工程において籾殻炭
化物粉末の結合性を高めることにより、次の成形工程で
の賦形の容易化と成形組織の強化ならびに均一化を図
る。引き続く反応工程では、成形体を形成している籾殻
炭化物中のＳｉＯ2 成分と炭素成分が反応して、針状単
結晶のＳｉＣウイスカーとＳｉＣ微粒子が複合的に生成
し、巨視的に微細繊維状のＳｉＣウイスカーが無方向に
絡み合った骨格内部にＳｉＣ微粒子が結合固定された組
織形態が形成される。この組織形態は、最終的に残留炭
素成分を焼去する焼却工程を経て無数の微小空隙が形成
され、実用的な材質強度を維持した状態で高気孔率が付
与される。
を出発原料とし、まず粉砕工程の粒度調整により粗大Ｓ
ｉＣ粒子の生成を抑制し、表面処理工程において籾殻炭
化物粉末の結合性を高めることにより、次の成形工程で
の賦形の容易化と成形組織の強化ならびに均一化を図
る。引き続く反応工程では、成形体を形成している籾殻
炭化物中のＳｉＯ2 成分と炭素成分が反応して、針状単
結晶のＳｉＣウイスカーとＳｉＣ微粒子が複合的に生成
し、巨視的に微細繊維状のＳｉＣウイスカーが無方向に
絡み合った骨格内部にＳｉＣ微粒子が結合固定された組
織形態が形成される。この組織形態は、最終的に残留炭
素成分を焼去する焼却工程を経て無数の微小空隙が形成
され、実用的な材質強度を維持した状態で高気孔率が付
与される。
【００１８】更に、上記の多孔質ＳｉＣ成形体をポリカ
ルボシラン溶液で処理したのちＳｉＣ化する後処理を施
すと、組織骨格が新たに生成したＳｉＣにより被覆され
て強化され、材質強度が一層増大する。このため、得ら
れる多孔質ＳｉＣ成形体は、気孔径０．５〜１０μm の
連続気孔が均質に分布した気孔率５０％を越える多孔組
織を有し、同時に材質強度に優れた実質的に炭化珪素単
体からなる高純度品である。
ルボシラン溶液で処理したのちＳｉＣ化する後処理を施
すと、組織骨格が新たに生成したＳｉＣにより被覆され
て強化され、材質強度が一層増大する。このため、得ら
れる多孔質ＳｉＣ成形体は、気孔径０．５〜１０μm の
連続気孔が均質に分布した気孔率５０％を越える多孔組
織を有し、同時に材質強度に優れた実質的に炭化珪素単
体からなる高純度品である。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比しなが
ら詳細に説明する。
ら詳細に説明する。
【００２０】実施例１〜４、比較例１〜２ 籾殻を黒鉛容器に充填して蓋をし、Ｎ2 ガス雰囲気に保
持された加熱炉に入れて８００℃で１時間炭化処理し
た。該籾殻炭化物をボールミルにより約２４時間粉砕処
理したのち、分級して最大粒径３８μm の微粉末を得た
（粉砕工程）。粉砕後の籾殻炭化物粉末を、フェノール
樹脂５０重量部をエタノール５０重量部に溶解した溶液
に浸漬して十分に撹拌分散させたのち、濾過して余剰の
溶液を除去し、１０時間真空乾燥して籾殻炭化物粉末の
表面にフェノール樹脂を付着した（表面処理工程）。こ
のようにして表面処理した籾殻炭化物粉末をモールドに
充填し、常温下で４００kg/cm2の圧力を付加して成形し
た（成形工程）。ついで、成形体をＮ2 ガス雰囲気に保
持された高周波誘導加熱炉にセットし、３℃／min の昇
温速度により所定の温度まで上昇し、９０分間加熱処理
して反応させた（反応工程）。反応工程後の成形体を、
大気中で６００℃の温度で１２時間焼却処理して残留炭
素分を焼去した（焼却工程）。
持された加熱炉に入れて８００℃で１時間炭化処理し
た。該籾殻炭化物をボールミルにより約２４時間粉砕処
理したのち、分級して最大粒径３８μm の微粉末を得た
（粉砕工程）。粉砕後の籾殻炭化物粉末を、フェノール
樹脂５０重量部をエタノール５０重量部に溶解した溶液
に浸漬して十分に撹拌分散させたのち、濾過して余剰の
溶液を除去し、１０時間真空乾燥して籾殻炭化物粉末の
表面にフェノール樹脂を付着した（表面処理工程）。こ
のようにして表面処理した籾殻炭化物粉末をモールドに
充填し、常温下で４００kg/cm2の圧力を付加して成形し
た（成形工程）。ついで、成形体をＮ2 ガス雰囲気に保
持された高周波誘導加熱炉にセットし、３℃／min の昇
温速度により所定の温度まで上昇し、９０分間加熱処理
して反応させた（反応工程）。反応工程後の成形体を、
大気中で６００℃の温度で１２時間焼却処理して残留炭
素分を焼去した（焼却工程）。
【００２１】上記の工程で製造された多孔質ＳｉＣ成形
体の組成性状、気孔率および圧縮強度を測定し、変動生
成条件と対比させて表１に示した。なお、表１におい
て、粗大粒子は粒径５μm 以上の粒子であり、また圧縮
強度は、直径３０mm、高さ３０mmの円盤状試片を用いた
際の圧縮歪み１０％時の強度値として示した。
体の組成性状、気孔率および圧縮強度を測定し、変動生
成条件と対比させて表１に示した。なお、表１におい
て、粗大粒子は粒径５μm 以上の粒子であり、また圧縮
強度は、直径３０mm、高さ３０mmの円盤状試片を用いた
際の圧縮歪み１０％時の強度値として示した。
【００２２】比較例３〜４ 粉砕工程で最大粒径が７５μm になる粒度の籾殻炭化物
粉末を得たほかは、全て実施例２（反応温度1600℃) お
よび４ (反応温度1800℃) と同一の条件により多孔質Ｓ
ｉＣ成形体を製造した。得られた多孔質ＳｉＣ成形体の
組成性状、気孔率および圧縮強度を測定し、変動生成条
件と対比させて表１に併載した。
粉末を得たほかは、全て実施例２（反応温度1600℃) お
よび４ (反応温度1800℃) と同一の条件により多孔質Ｓ
ｉＣ成形体を製造した。得られた多孔質ＳｉＣ成形体の
組成性状、気孔率および圧縮強度を測定し、変動生成条
件と対比させて表１に併載した。
【００２３】実施例５〜７ 成形工程の成形圧を、１００kg/cm2、２００kg/cm2、３
００kg/cm2に変え、その他の条件は実施例３と同一にし
て多孔質ＳｉＣ成形体を製造した。得られた多孔質Ｓｉ
Ｃ成形体の組成性状、気孔率および圧縮強度を測定し、
変動生成条件と対比させて表１に併載した。
００kg/cm2に変え、その他の条件は実施例３と同一にし
て多孔質ＳｉＣ成形体を製造した。得られた多孔質Ｓｉ
Ｃ成形体の組成性状、気孔率および圧縮強度を測定し、
変動生成条件と対比させて表１に併載した。
【００２４】
【表１】
【００２５】表１の結果から、実施例による多孔質Ｓｉ
Ｃ成形体はいずれも５０％を越える高気孔率と４．５kg
/cm2以上の圧縮強度を示し、実施例５〜７に見られるよ
うに成形圧力を制御することにより気孔率を調整するこ
とができる。これに対し、反応温度が１４５０℃の比較
例１ではＳｉＣが生成せず、反応温度が１９００℃の比
較例２ではＳｉＣウイスカーの生成率が相対的に少ない
ため材質強度が著しく減退する。また、粉砕時の籾殻炭
化物粉末に４０μm を越える最大粒径のものが含まれる
比較例３、４ではＳｉＣ粗大粒子が多く生成して材質強
度が低下し、組織も不均質であることが認められた。
Ｃ成形体はいずれも５０％を越える高気孔率と４．５kg
/cm2以上の圧縮強度を示し、実施例５〜７に見られるよ
うに成形圧力を制御することにより気孔率を調整するこ
とができる。これに対し、反応温度が１４５０℃の比較
例１ではＳｉＣが生成せず、反応温度が１９００℃の比
較例２ではＳｉＣウイスカーの生成率が相対的に少ない
ため材質強度が著しく減退する。また、粉砕時の籾殻炭
化物粉末に４０μm を越える最大粒径のものが含まれる
比較例３、４ではＳｉＣ粗大粒子が多く生成して材質強
度が低下し、組織も不均質であることが認められた。
【００２６】実施例８ 実施例３で製造された多孔質ＳｉＣ成形体を、ポリカル
ボシラン〔信越化学工業（株）製、数平均分子量:1475
、重量平均分子量:3365 〕のキシレン溶液（濃度20wt
%)に浸漬処理し、室温で風乾したのち真空乾燥を施し
た。乾燥した成形体を窒素ガスで保持された加熱炉に入
れ、１７００℃で５時間焼成処理をおこなった。得られ
た焼成体は、気孔率が６７％と若干減少したが、圧縮強
度は７．３kg/cm2に向上したＳｉＣ単体の多孔質体であ
った。
ボシラン〔信越化学工業（株）製、数平均分子量:1475
、重量平均分子量:3365 〕のキシレン溶液（濃度20wt
%)に浸漬処理し、室温で風乾したのち真空乾燥を施し
た。乾燥した成形体を窒素ガスで保持された加熱炉に入
れ、１７００℃で５時間焼成処理をおこなった。得られ
た焼成体は、気孔率が６７％と若干減少したが、圧縮強
度は７．３kg/cm2に向上したＳｉＣ単体の多孔質体であ
った。
【００２７】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば高度の気
孔率ならびに材質強度を備える高純度の多孔質ＳｉＣ成
形体を効率よく製造することが可能となる。したがっ
て、半導体向けの部材や苛酷な条件下で使用される断熱
材、濾過材、パーティキュレート捕集材などのほか、Ｓ
ｉＣウイスカーを多く含む複合組成を呈するから金属や
樹脂マトリックスを溶浸するための複合材用プリフォー
ムとして有用性が期待される。
孔率ならびに材質強度を備える高純度の多孔質ＳｉＣ成
形体を効率よく製造することが可能となる。したがっ
て、半導体向けの部材や苛酷な条件下で使用される断熱
材、濾過材、パーティキュレート捕集材などのほか、Ｓ
ｉＣウイスカーを多く含む複合組成を呈するから金属や
樹脂マトリックスを溶浸するための複合材用プリフォー
ムとして有用性が期待される。
Claims (2)
- 【請求項１】 籾殻の炭化物を最大粒径が４０μm 以下
になるように粉砕処理する粉砕工程と、粉砕後の籾殻炭
化物粉末に炭化性熱硬化性樹脂の溶液を付着させる表面
処理工程と、表面処理後の籾殻炭化物粉末を所定形状に
成形処理する成形工程と、成形体を非酸化性雰囲気下で
１５００〜１８００℃の温度域で加熱処理する反応工程
と、反応工程後の成形体を大気中で加熱処理して残留炭
素成分を焼去する焼却工程とを順次に施すことを特徴と
する多孔質ＳｉＣ成形体の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１により得られた多孔質ＳｉＣ成
形体を、ポリカルボシランを含む溶液で処理したのち、
前記ポリカルボシランがＳｉＣ化する温度で焼成処理す
ることを特徴とする多孔質ＳｉＣ成形体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6191099A JPH0826848A (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | 多孔質ＳｉＣ成形体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6191099A JPH0826848A (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | 多孔質ＳｉＣ成形体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0826848A true JPH0826848A (ja) | 1996-01-30 |
Family
ID=16268844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6191099A Pending JPH0826848A (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | 多孔質ＳｉＣ成形体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0826848A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001510729A (ja) * | 1997-07-25 | 2001-08-07 | ペシネイ ルシェルシュ | 比表面積が大きく力学特性が向上した炭化珪素フォーム |
| JP2006151704A (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-15 | Ngk Insulators Ltd | 炭化珪素質多孔体及びその製造方法 |
| JP2016160154A (ja) * | 2015-03-04 | 2016-09-05 | 勝義 近藤 | 微細シリカ粉末の製造方法 |
| CN106316447A (zh) * | 2016-07-28 | 2017-01-11 | 马琰珂 | 一种稻壳基多孔碳化硅陶瓷材料及其制备方法 |
| US9862612B2 (en) | 2012-06-20 | 2018-01-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for producing silicon metal and porous carbon |
-
1994
- 1994-07-21 JP JP6191099A patent/JPH0826848A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001510729A (ja) * | 1997-07-25 | 2001-08-07 | ペシネイ ルシェルシュ | 比表面積が大きく力学特性が向上した炭化珪素フォーム |
| JP2006151704A (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-15 | Ngk Insulators Ltd | 炭化珪素質多孔体及びその製造方法 |
| US9862612B2 (en) | 2012-06-20 | 2018-01-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for producing silicon metal and porous carbon |
| JP2016160154A (ja) * | 2015-03-04 | 2016-09-05 | 勝義 近藤 | 微細シリカ粉末の製造方法 |
| CN106316447A (zh) * | 2016-07-28 | 2017-01-11 | 马琰珂 | 一种稻壳基多孔碳化硅陶瓷材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102010222B (zh) | 一种碳化硅多孔陶瓷及其制备方法 | |
| CN102099289B (zh) | 用于制造碳化硅的方法 | |
| US20050020431A1 (en) | Silicon carbide-based, porous structural material being heat-resistant and super lightweight | |
| JP2001507624A (ja) | 改良された力学的特性を有する顆粒の形の大きい比表面積の炭化珪素をベースとする触媒媒体 | |
| EP1284251A1 (en) | Silicon carbide-based, porous, lightweight, heat-resistant structural material and manufacturing method therefor | |
| JPH0341426B2 (ja) | ||
| JP4273195B2 (ja) | 炭化ケイ素系耐熱性軽量多孔質構造材の製造方法 | |
| JPH0826848A (ja) | 多孔質ＳｉＣ成形体の製造方法 | |
| JP2799426B2 (ja) | 窒化ほう素複合体の製造方法 | |
| JPH0662348B2 (ja) | 多孔質セラミックス複合材料およびその製造方法 | |
| JP3468426B2 (ja) | 多孔質炭化珪素体の製造方法 | |
| CN117945775B (zh) | 一种Cf/ZrC陶瓷复合材料的制备方法 | |
| JP4102874B2 (ja) | 熱分解籾殻のパルス通電焼結によるシリコンカーバイド多孔体バルクの製造法 | |
| JP4642392B2 (ja) | 多孔性炭素材料の製造方法、及び該多孔性炭素材料、該多孔性炭素材料を用いた摺動部品 | |
| JPS593955B2 (ja) | 高強度耐熱性ケイ素化合物焼成成形体の製造方法 | |
| JP2000185979A (ja) | 多孔質炭化珪素成形体の製造方法 | |
| CN119143134B (zh) | 一种利用可再生资源回收制备碳化硅纳米线的方法 | |
| JP3112286B2 (ja) | 緻密なマシナブルセラミックスの製造方法 | |
| JPS5891027A (ja) | 炭化ケイ素粉末の製造方法 | |
| JP2002128562A (ja) | 高強度アルミナ多孔体とその製造方法 | |
| JPH05132373A (ja) | 多孔質炭化珪素複合体の製造方法 | |
| JP3278681B2 (ja) | 多孔質炭化けい素焼結体の製造方法 | |
| JPH0733547A (ja) | 多孔質炭化ケイ素焼結体の製造方法 | |
| JP4330218B2 (ja) | バルク状Ｓｉ−Ｃ−Ｎ系セラミックス材料の製造方法 | |
| JPH0952780A (ja) | 多孔質炭化珪素焼結体の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080707 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 8 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080707 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090707 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 9 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090707 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 10 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100707 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 11 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110707 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 11 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110707 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120707 Year of fee payment: 12 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |