JPH11229239A - 高純度窒化ケイ素繊維の製造方法 - Google Patents

高純度窒化ケイ素繊維の製造方法

Info

Publication number
JPH11229239A
JPH11229239A JP2984798A JP2984798A JPH11229239A JP H11229239 A JPH11229239 A JP H11229239A JP 2984798 A JP2984798 A JP 2984798A JP 2984798 A JP2984798 A JP 2984798A JP H11229239 A JPH11229239 A JP H11229239A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon nitride
purity silicon
fiber
producing
temperature
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
Application number
JP2984798A
Other languages
English (en)
Inventor
Noboru Kasai
昇 笠井
Masaki Sugimoto
雅樹 杉本
Tadao Seguchi
忠男 瀬口
Seiji Kamimura
誠二 神村
Kiyoshi Watanabe
清 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Japan Atomic Energy Agency
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
Japan Atomic Energy Research Institute
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Cable Ltd, Japan Atomic Energy Research Institute filed Critical Hitachi Cable Ltd
Priority to JP2984798A priority Critical patent/JPH11229239A/ja
Publication of JPH11229239A publication Critical patent/JPH11229239A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Inorganic Fibers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸素含有量が少なく、かつ、機械的強度に優
れた高純度窒化ケイ素繊維の製造方法を提供するもので
ある。 【解決手段】 不融化処理を施したポリカルボシラン繊
維に、アンモニアガス雰囲気中で窒化処理を施した後、
不活性ガスとハロゲン系ガスとの混合ガス雰囲気中で熱
処理を施すものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高純度窒化ケイ素
繊維の製造方法に係り、特に、耐熱絶縁材に用いられる
高純度窒化ケイ素繊維の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】耐熱絶縁材料として注目されている高純
度窒化ケイ素繊維の製造方法としては、紡糸したポリカ
ルボシラン繊維に、照射線量が0.5〜90MGyの電
離性放射線を照射して不融化処理を施し、その後、不融
化処理を施したポリカルボシラン繊維に、アンモニアな
どの窒化処理可能なガス雰囲気中、800〜1,700
℃の窒化処理を施すことにより、Si−N骨格からなる
高純度窒化ケイ素繊維を作製するという方法が提案され
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリカ
ルボシラン繊維を出発原料とした従来の高純度窒化ケイ
素繊維の製造方法においては、繊維中に不純物酸素が多
量に取り込まれてしまうため、高温の熱処理中に繊維が
酸化されて劣化し、得られる高純度窒化ケイ素繊維が脆
くなってしまう。酸素を多量に含む高純度窒化ケイ素繊
維の初期引張強度は、1GPa以下であり、機械的強度
が低いという問題がある。
【0004】そこで本発明は、上記課題を解決し、酸素
含有量が少なく、かつ、機械的強度に優れた高純度窒化
ケイ素繊維の製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項1の発明は、不融化処理を施したポリカルボシ
ラン繊維に、アンモニアガス雰囲気中で窒化処理を施し
た後、不活性ガスとハロゲン系ガスとの混合ガス雰囲気
中で熱処理を施し、酸素含有量5wt%以下、引張強度
2.0GPa以上の高純度窒化ケイ素繊維を得るもので
ある。
【0006】請求項2の発明は、不融化処理を施したポ
リカルボシラン繊維に、500℃以上のアンモニアガス
雰囲気中で窒化処理を施した後、1,000℃以上の不
活性ガスとハロゲン系ガスとの混合ガス雰囲気中で熱処
理を施し、酸素含有量5wt%以下、引張強度2.0G
Pa以上の高純度窒化ケイ繊維素を得るものである。
【0007】請求項3の発明は、上記窒化処理後の上記
ポリカルボシラン繊維を、大気に接触させることなく連
続して熱処理を施す請求項1記載の高純度窒化ケイ素繊
維の製造方法である。
【0008】請求項4の発明は、上記窒化処理温度が5
00〜1,000℃である請求項1又は請求項2記載の
高純度窒化ケイ素繊維の製造方法である。
【0009】請求項5の発明は、上記熱処理温度が1,
000〜1,300℃である請求項1又は請求項2記載
の高純度窒化ケイ素繊維の製造方法である。
【0010】請求項6の発明は、上記混合ガス中のハロ
ゲン系ガスの割合が30体積%以下である請求項1、請
求項2、又は請求項5記載の高純度窒化ケイ素繊維の製
造方法である。
【0011】請求項7の発明は、上記窒化処理および上
記熱処理の昇温速度が200℃/hr以上である請求項
1乃至請求項6記載の高純度窒化ケイ素繊維の製造方法
である。
【0012】請求項8の発明は、上記アンモニアガスお
よび上記混合ガスを、予め、上記窒化処理温度および上
記熱処理温度に予熱しておく請求項1乃至請求項6記載
の高純度窒化ケイ素繊維の製造方法である。
【0013】請求項9の発明は、上記不融化処理が、
0.5〜90MGyの電離性放射線の照射によるもので
ある請求項1又は請求項2記載の高純度窒化ケイ素繊維
の製造方法である。
【0014】上記数値範囲の限定理由を以下に述べる。
【0015】窒化処理温度を500℃以上としたのは、
温度が500℃よりも低いと窒化反応が生じないためで
ある。上限温度は特に限定するものではないが、1,0
00℃で窒化が完了するため、1,000℃以上の温度
での窒化処理は無意味であり、好ましくは1,000℃
以下とする。
【0016】熱処理温度を1,000℃以上としたの
は、温度が1,000℃よりも低いと繊維中に活性なラ
ジカル(遊離基)が残存し、繊維を大気中に取出した後
に酸素が混入する原因となるためであり、上限温度は特
に限定するものではないが、1,300℃で未反応のラ
ジカルの処理および活性基(シラザン;SiNH)の処
理が完了するため、1,300℃以上の温度での熱処理
は無意味であり、好ましくは1,300℃以下とする。
【0017】混合ガス中のハロゲン系ガスの割合を30
体積%以下としたのは、ハロゲン系ガスの割合が30体
積%よりも多いと、繊維中にハロゲン元素が不純物とし
て導入されて、高温の熱処理中に繊維が酸化される原因
となり、この酸化により機械的強度が低下するためであ
る。
【0018】窒化処理および熱処理における昇温速度を
200℃/hr以上としたのは、昇温速度が200℃/
hrよりも小さいと窒化ケイ素繊維中における酸素含有
量が高くなるためである。
【0019】電離性放射線の照射線量を0.5〜90M
Gyとしたのは、照射線量が0.5MGyよりも少ない
とポリカルボシラン繊維の不融化が不十分となり、窒化
処理または熱処理中に溶融してしまうためである。ま
た、照射線量が90MGyの時、ゲル分率が100以上
となるため、照射線量を90MGyよりも多くしても無
意味である。
【0020】以上の構成によれば、不融化処理を施した
ポリカルボシラン繊維に、アンモニアガス雰囲気中で窒
化処理を施した後、不活性ガスとハロゲン系ガスとの混
合ガス雰囲気中で熱処理を施したため、酸素含有量が少
なく、かつ、機械的強度に優れた高純度窒化ケイ素繊維
を得ることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
【0022】本発明の高純度窒化ケイ素繊維の製造方法
は、先ず、照射線量が0.5〜90MGyの電離性放射
線を、紡糸したポリカルボシラン繊維に照射して、ポリ
カルボシラン繊維に不融化処理を施す。ここで、電離性
放射線としては、電子線、α線、γ線、X線などが挙げ
られる。
【0023】次に、不融化処理を施したポリカルボシラ
ン繊維を、室温のアンモニアガス雰囲気内に搬送した
後、200℃/hr以上の昇温速度で500℃以上(好
ましくは500〜1,000℃)の温度に加熱して、ポ
リカルボシラン繊維に窒化処理を施す。
【0024】次に、この窒化処理後、ポリカルボシラン
繊維に大気を接触させることなく、かつ、連続して熱処
理を施す。
【0025】この熱処理は、窒化処理を施したポリカル
ボシラン繊維を、不活性ガス中に30体積%以下のハロ
ゲン系ガスを混入した混合ガス雰囲気内に搬送した後、
200℃/hr以上の昇温速度で1,000℃以上(好
ましくは1,000〜1,300℃)の温度に加熱する
ものである。ここで、ハロゲン系ガスとしては、塩素ガ
ス、フッ素ガスなどが挙げられ、不活性ガスとしては、
窒素ガス、アルゴンガスなどが挙げられる。
【0026】この時、窒化処理温度および熱処理温度と
同じ温度に予熱しておいたアンモニアガスおよび混合ガ
スを用いてもよく、その場合、ポリカルボシラン繊維の
表面温度が下がらないため、窒化処理中および熱処理中
におけるポリカルボシラン繊維内への酸素混入を更に抑
制することができると共に、高純度窒化ケイ素繊維の機
械的強度が更に向上する。
【0027】熱処理後、室温まで徐冷して高純度窒化ケ
イ繊維素を得る。
【0028】すなわち、不融化処理後のポリカルボシラ
ン繊維に対する従来の熱処理は一工程であったのに対
し、本発明の高純度窒化ケイ素繊維の製造方法における
熱処理は、アンモニアガス雰囲気中で窒化処理を施すと
共に、不活性ガス中にハロゲン系ガスを混入した混合ガ
ス雰囲気中で熱処理を施すという具合に、二工程に分離
させているため、酸素含有量が5wt%以下、かつ、引
張強度が2.0GPa以上の高純度窒化ケイ素繊維を得
ることができる。
【0029】
【実施例】(実施例1)先ず、紡糸装置を用いて直径1
8μmのポリカルボシラン繊維を作製した後、このポリ
カルボシラン繊維に、Heガス雰囲気中で15MGyの
電離性放射線を照射して不融化処理を施す。
【0030】次に、この不融化処理を施したポリカルボ
シラン繊維を室温のアンモニアガス雰囲気内に搬送した
後、無張力下において、300℃/hr以上の昇温速度
で1,000℃の温度に加熱して、ポリカルボシラン繊
維に窒化処理を施す。
【0031】窒化処理後、このポリカルボシラン繊維
を、大気に接触させることなく、かつ、連続して、窒素
ガス中に30体積%の塩素ガスを混入した混合ガス気流
中に搬送する。その後、300℃/hr以上の昇温速度
で1,300℃の温度に加熱して、ポリカルボシラン繊
維に熱処理を施す。
【0032】その後、室温まで徐冷して、無色透明の繊
維を得る。
【0033】(実施例2)窒素ガス中に10体積%の塩
素ガスを混入した混合ガスを用いる以外は実施例1と同
様にして、無色透明の繊維を得る。
【0034】(実施例3)窒化処理温度を800℃とす
る以外は実施例2と同様にして、無色透明の繊維を得
る。
【0035】(実施例4)熱処理温度を1,200℃と
する以外は実施例3と同様にして、無色透明の繊維を得
る。
【0036】(実施例5)熱処理温度を1,000℃と
する以外は実施例2と同様にして、無色透明の繊維を得
る。
【0037】(比較例1)混合ガスではなく100体積
%の窒素ガスを用いる以外は実施例1と同様にして、無
色透明の繊維を得る。
【0038】(比較例2)窒化処理温度を400℃とす
る以外は実施例2と同様にして、黒色の繊維を得る。
【0039】(比較例3)昇温速度を100℃/hrと
する以外は実施例1と同様にして、無色透明の繊維を得
る。
【0040】実施例1〜5および比較例1〜3の各繊維
を、メノウ乳鉢に入れて粉砕した後、蛍光X線分析によ
り元素分析測定を行う。また、引張試験機を用いて常温
における各繊維の単繊維引張強度を測定する。
【0041】実施例1〜5および比較例1〜3の各繊維
の処理条件および各測定結果を表1に示す。
【0042】
【表1】
【0043】表1に示すように、実施例1〜5の各繊維
は、窒化処理および熱処理の各処理条件を規定範囲内に
制御しているため、各繊維の酸素含有量は、いずれも5
wt%以下(それぞれ2.0wt%、2.1wt%、
2.8wt%、2.8wt%、3.0wt%)であると
共に、各繊維の引張強度も、いずれも2.0GPa以上
(それぞれ3.0GPa、2.8GPa、2.7GP
a、2.7GPa、2.5Pa)であり、高純度窒化ケ
イ素繊維が得られた。
【0044】これに対して、比較例1の繊維は、引張強
度は2.0GPa以上(2.1GPa)であるものの、
熱処理の雰囲気ガスが100体積%の窒素ガスであり、
規定(不活性ガス中に30体積%以下のハロゲン系ガス
を混入した混合ガス)以外の雰囲気ガスを用いているた
め、酸素含有量が8.0wt%と高くなった。
【0045】また、比較例2の繊維は、窒化処理温度が
400℃であり、規定(500℃以上)外の温度である
ため、炭素含有量が50wt%となっており、得られた
繊維は炭化ケイ素繊維であった。
【0046】さらに、比較例3の繊維は、引張強度は
2.0GPa以上(2.1GPa)であるものの、昇温
速度が100℃/hrであり、規定(200℃/hr以
上)外であるため、酸素含有量が8.0wt%と高くな
った。
【0047】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、不融化処
理を施したポリカルボシラン繊維に、アンモニアガス雰
囲気中で窒化処理を施した後、不活性ガスとハロゲン系
ガスとの混合ガス雰囲気中で熱処理を施すことで、酸素
含有量が5wt%以下、かつ、引張強度が2.0GPa
以上の高純度窒化ケイ素繊維を得ることができるという
優れた効果を発揮する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀬口 忠男 群馬県高崎市綿貫町1233番地 日本原子力 研究所 高崎研究所内 (72)発明者 神村 誠二 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社パワーシステム研究所内 (72)発明者 渡辺 清 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社パワーシステム研究所内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不融化処理を施したポリカルボシラン繊
    維に、アンモニアガス雰囲気中で窒化処理を施した後、
    不活性ガスとハロゲン系ガスとの混合ガス雰囲気中で熱
    処理を施し、酸素含有量5wt%以下、引張強度2.0
    GPa以上の高純度窒化ケイ素繊維を得ることを特徴と
    する高純度窒化ケイ素繊維の製造方法。
  2. 【請求項2】 不融化処理を施したポリカルボシラン繊
    維に、500℃以上のアンモニアガス雰囲気中で窒化処
    理を施した後、1,000℃以上の不活性ガスとハロゲ
    ン系ガスとの混合ガス雰囲気中で熱処理を施し、酸素含
    有量5wt%以下、引張強度2.0GPa以上の高純度
    窒化ケイ繊維素を得ることを特徴とする高純度窒化ケイ
    素繊維の製造方法。
  3. 【請求項3】 上記窒化処理後の上記ポリカルボシラン
    繊維を、大気に接触させることなく連続して熱処理を施
    す請求項1記載の高純度窒化ケイ素繊維の製造方法。
  4. 【請求項4】 上記窒化処理温度が500〜1,000
    ℃である請求項1又は請求項2記載の高純度窒化ケイ素
    繊維の製造方法。
  5. 【請求項5】 上記熱処理温度が1,000〜1,30
    0℃である請求項1又は請求項2記載の高純度窒化ケイ
    素繊維の製造方法。
  6. 【請求項6】 上記混合ガス中のハロゲン系ガスの割合
    が30体積%以下である請求項1、請求項2、又は請求
    項5記載の高純度窒化ケイ素繊維の製造方法。
  7. 【請求項7】 上記窒化処理および上記熱処理の昇温速
    度が200℃/hr以上である請求項1乃至請求項6記
    載の高純度窒化ケイ素繊維の製造方法。
  8. 【請求項8】 上記アンモニアガスおよび上記混合ガス
    を、予め、上記窒化処理温度および上記熱処理温度に予
    熱しておく請求項1乃至請求項6記載の高純度窒化ケイ
    素繊維の製造方法。
  9. 【請求項9】 上記不融化処理が、0.5〜90MGy
    の電離性放射線の照射によるものである請求項1又は請
    求項2記載の高純度窒化ケイ素繊維の製造方法。
JP2984798A 1998-02-12 1998-02-12 高純度窒化ケイ素繊維の製造方法 Pending JPH11229239A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2984798A JPH11229239A (ja) 1998-02-12 1998-02-12 高純度窒化ケイ素繊維の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2984798A JPH11229239A (ja) 1998-02-12 1998-02-12 高純度窒化ケイ素繊維の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11229239A true JPH11229239A (ja) 1999-08-24

Family

ID=12287392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2984798A Pending JPH11229239A (ja) 1998-02-12 1998-02-12 高純度窒化ケイ素繊維の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11229239A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2075012A1 (en) * 2001-12-21 2009-07-01 PSIMEDICA Limited Medical fibres
CN104818609A (zh) * 2015-05-14 2015-08-05 中国人民解放军国防科学技术大学 聚碳硅烷纤维低氧不熔化方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2075012A1 (en) * 2001-12-21 2009-07-01 PSIMEDICA Limited Medical fibres
CN104818609A (zh) * 2015-05-14 2015-08-05 中国人民解放军国防科学技术大学 聚碳硅烷纤维低氧不熔化方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1095672A (en) Silicon carbide fibers having a high strength and a method for producing said fibers
US9045347B2 (en) Stiochiometric silicon carbide fibers from thermo-chemically cured polysilazanes
US8987402B2 (en) Stoichiometric silicon carbide fibers from thermo-chemically cured polysilazanes
JP2002097074A (ja) ケイ素系ポリマーの放射線照射による炭化ケイ素複合材料の製造方法
Mittal et al. Denitrogenation behavior and tensile strength increase during carbonization of stabilized PAN fibers
US5283044A (en) Super heat-resistant silicon carbide fibers from poly-carbosilane
JP2663819B2 (ja) 炭化珪素繊維の製造法
JP2608061B2 (ja) 高純度高強度窒化ケイ素連続無機繊維及びその製造方法
US5322822A (en) Ultra-high-strength refractory silicon carbide fiber and process for producing same
JPH11229239A (ja) 高純度窒化ケイ素繊維の製造方法
Shimoo et al. High-temperature stability of low-oxygen silicon carbide fiber heat-treated under different atmosphere
JP2963021B2 (ja) 炭化ケイ素繊維の製造方法
US5051215A (en) Curing preceramic polymers by exposure to nitrogen dioxide
JPH0556284B2 (ja)
Idesaki et al. Fine silicon carbide fibers synthesized from polycarbosilane-polyvinylsilane polymer blend using electron beam curing
JP3155687B2 (ja) 窒化ケイ素繊維の製造方法
JP3279144B2 (ja) 高耐熱性セラミックス繊維及びその製造方法
JPWO2006085479A1 (ja) 炭化ケイ素系ナノ繊維の製造方法
JP2574179B2 (ja) 超耐熱性高強度炭化ケイ素繊維の製造方法
JP3198014B2 (ja) 織物化可能な連続窒化ケイ素繊維の製造方法及びその装置
JPH0941225A (ja) 炭化ケイ素繊維の製造方法
JP2004238779A (ja) 炭素繊維の製造方法
JP3002698B2 (ja) 黒鉛繊維の製造方法
JP2001295140A (ja) 繊維の表面に炭素皮膜を有する炭化けい素繊維とその製法
JP3182907B2 (ja) 炭化硼素転化炭素材料の製造法及び該製造法で製造した炭化硼素転化炭素材料

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040528

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040608

A02 Decision of refusal

Effective date: 20041026

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02