JPH1179726A - 金属炭化物とその製造方法 - Google Patents
金属炭化物とその製造方法Info
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- JPH1179726A JPH1179726A JP27790797A JP27790797A JPH1179726A JP H1179726 A JPH1179726 A JP H1179726A JP 27790797 A JP27790797 A JP 27790797A JP 27790797 A JP27790797 A JP 27790797A JP H1179726 A JPH1179726 A JP H1179726A
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- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/78—Recycling of wood or furniture waste
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- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】１００％の収率で原料混合物がその熱処理後に
金属炭化物となり、しかもその熱処理後に後加工するこ
となしに粉体または所望の形状の成型体である金属炭化
物を提供することを課題とする。しかも、この原料混合
物の入手が容易且つ廉価であり、その使用が産業廃棄物
の再利用にも貢献できる種類のものであれば申し分な
い。 【解決手段】酸素分圧が極めて低く、好適には原材料を
なす金属または金属の酸化物と炭素または炭素化合物と
を少くとも含む混合物に対して還元性である炉内雰囲気
中にて、該混合物の粉体または圧縮成型体を共有性炭化
物に結合または反応焼結する。原料混合物の金属または
金属の酸化物として、電気、電子製品用の構成部品を切
削加工したときの切削屑を、また該原料混合物の炭素ま
たは炭素化合物として、大鋸屑等の木材の加工屑を採用
すれば経済的であり、しかも産業廃棄物の再利用にも連
ながる。特に後者の場合には、木材の加工屑は原料混合
物を圧縮成型するときの賦形剤としても働き、且つその
圧縮成型体を多孔性にしたいときには好適である。
金属炭化物となり、しかもその熱処理後に後加工するこ
となしに粉体または所望の形状の成型体である金属炭化
物を提供することを課題とする。しかも、この原料混合
物の入手が容易且つ廉価であり、その使用が産業廃棄物
の再利用にも貢献できる種類のものであれば申し分な
い。 【解決手段】酸素分圧が極めて低く、好適には原材料を
なす金属または金属の酸化物と炭素または炭素化合物と
を少くとも含む混合物に対して還元性である炉内雰囲気
中にて、該混合物の粉体または圧縮成型体を共有性炭化
物に結合または反応焼結する。原料混合物の金属または
金属の酸化物として、電気、電子製品用の構成部品を切
削加工したときの切削屑を、また該原料混合物の炭素ま
たは炭素化合物として、大鋸屑等の木材の加工屑を採用
すれば経済的であり、しかも産業廃棄物の再利用にも連
ながる。特に後者の場合には、木材の加工屑は原料混合
物を圧縮成型するときの賦形剤としても働き、且つその
圧縮成型体を多孔性にしたいときには好適である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、新規な方法で製造され
る金属炭化物と、その製造方法に関するものである。金
属炭化物、例えば炭化ケイ素は硬くて、化学的に極めて
安定しているので、その用途はこれから益々広がるもの
と思われる。細粉としては研磨材に、細粉を焼結した成
型体はその多孔性を利用して潤滑剤を含浸する軸受けと
して、また触媒の担体等としての利用が期待される。ま
た、その優れた耐火性からみて、高温炉中での被処理物
の支持具として、また工業用煉瓦等への利用が考えられ
る。
る金属炭化物と、その製造方法に関するものである。金
属炭化物、例えば炭化ケイ素は硬くて、化学的に極めて
安定しているので、その用途はこれから益々広がるもの
と思われる。細粉としては研磨材に、細粉を焼結した成
型体はその多孔性を利用して潤滑剤を含浸する軸受けと
して、また触媒の担体等としての利用が期待される。ま
た、その優れた耐火性からみて、高温炉中での被処理物
の支持具として、また工業用煉瓦等への利用が考えられ
る。
【０００２】また、その電気的な抵抗特性、特に赤外線
を拡散する性質などからみて、種々の抵抗発熱体として
の利用の可能性も大である。更にまた、現在、市場にあ
るセラミックに類似した展延性等を含む特性を備えるも
のもあるので、セラミック分野での種々の利用も考えら
れる。
を拡散する性質などからみて、種々の抵抗発熱体として
の利用の可能性も大である。更にまた、現在、市場にあ
るセラミックに類似した展延性等を含む特性を備えるも
のもあるので、セラミック分野での種々の利用も考えら
れる。
【０００３】
【従来の技術】今日までに工業的な規模で一般的に採用
されてきた金属炭化物、例えば炭化ケイ素の製造は以下
に述べるような方法であった。コークスとケイ砂との混
合物を電気炉中で高温に溶融してつくる。この作業は大
気下で行われるので、炉内の中央部分にある混合物のみ
が大気に触れることなく、且つこのように内層中に位置
する混合物の酸素は外方層中の混合物中へ、またかかる
外方層中の混合物を介して大気中へ逃れるので、当該中
央部分の混合物のみが炭化ケイ素となりうる。これを冷
まして、半溶融状の塊として炉より取り出し、圧壊して
粉末とする。工業的な製品にするには、この粉末を成型
して、焼結する。
されてきた金属炭化物、例えば炭化ケイ素の製造は以下
に述べるような方法であった。コークスとケイ砂との混
合物を電気炉中で高温に溶融してつくる。この作業は大
気下で行われるので、炉内の中央部分にある混合物のみ
が大気に触れることなく、且つこのように内層中に位置
する混合物の酸素は外方層中の混合物中へ、またかかる
外方層中の混合物を介して大気中へ逃れるので、当該中
央部分の混合物のみが炭化ケイ素となりうる。これを冷
まして、半溶融状の塊として炉より取り出し、圧壊して
粉末とする。工業的な製品にするには、この粉末を成型
して、焼結する。
【０００４】かかる方法では、用いる混合物の全部を金
属炭化物とすることができず、しかも混合物から直接に
金属炭化物の粉末を得ることができない。ましてや、混
合物から直接に金属炭化物の成型された反応焼結体を得
ることはできない。
属炭化物とすることができず、しかも混合物から直接に
金属炭化物の粉末を得ることができない。ましてや、混
合物から直接に金属炭化物の成型された反応焼結体を得
ることはできない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、金
属または金属の酸化物と炭素または炭素化合物とを少く
とも含む混合物中の元素間結合から直接に作り出される
粉末状のまたは成型され焼結された金属炭化物を提供す
ることを目的とするものである。本発明は、またかかる
金属炭化物を製造する方法を提供することを目的とする
ものである。
属または金属の酸化物と炭素または炭素化合物とを少く
とも含む混合物中の元素間結合から直接に作り出される
粉末状のまたは成型され焼結された金属炭化物を提供す
ることを目的とするものである。本発明は、またかかる
金属炭化物を製造する方法を提供することを目的とする
ものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】金属炭化物をつくる金属
または金属の酸化物と炭素または炭素化合物との原料混
合物中の炭素または炭素化合物は酸素の存在下で加熱さ
れると燃えて灰になってしまう。一方、混合物中の金属
は酸素の存在下で加熱されると金属酸化物となってしま
う。金属酸化物をそのままで炭素と反応、結合させて所
望の金属炭化物を得ることはできない。
または金属の酸化物と炭素または炭素化合物との原料混
合物中の炭素または炭素化合物は酸素の存在下で加熱さ
れると燃えて灰になってしまう。一方、混合物中の金属
は酸素の存在下で加熱されると金属酸化物となってしま
う。金属酸化物をそのままで炭素と反応、結合させて所
望の金属炭化物を得ることはできない。
【０００７】従って、上記した混合物の加熱は、酸素分
圧が低い雰囲気下、好適には混合物中の金属または金属
の酸化物に対して還元性の雰囲気下で行われることが必
要である。本発明では、この加熱を高純度の窒素または
アルゴンが満たされた高温炉室中で、または炉室の内気
を真空ポンプで排除した酸素分圧が低い高温炉室中で行
い、しかも所望の際には雰囲気中に外乱による酸素汚染
が生じないように該炉室をつくるのに高純度の炭素質の
耐火物材料を使うものである。
圧が低い雰囲気下、好適には混合物中の金属または金属
の酸化物に対して還元性の雰囲気下で行われることが必
要である。本発明では、この加熱を高純度の窒素または
アルゴンが満たされた高温炉室中で、または炉室の内気
を真空ポンプで排除した酸素分圧が低い高温炉室中で行
い、しかも所望の際には雰囲気中に外乱による酸素汚染
が生じないように該炉室をつくるのに高純度の炭素質の
耐火物材料を使うものである。
【０００８】また、本発明にあっては、混合物を粉体に
して、それを上記した如くに加熱することによって粉体
の金属炭化物を得ることができ、また粉体の混合物を圧
縮成型して、これを上記した如くに加熱して反応焼結さ
れた所望の形状の成型体としての金属炭化物を得ること
もできる。
して、それを上記した如くに加熱することによって粉体
の金属炭化物を得ることができ、また粉体の混合物を圧
縮成型して、これを上記した如くに加熱して反応焼結さ
れた所望の形状の成型体としての金属炭化物を得ること
もできる。
【０００９】
【発明の実施の態様】以下に、本発明を実施例によって
具体的に更に説明する。 実施例１ 炭素の粉末２４０ｇと、酸化ケイ素の粉末６００ｇとを
混合し、この混合物を炉内で１，４８０℃で１時間加熱
した後に、常温まで冷したところ、炭化ケイ素の粉末を
得ることができた。ここで使用した炉内には高純度の窒
素を満たしてその雰囲気とし、この雰囲気はケイ素に対
して還元性であった。尚、この炉室は炭素質の材料で構
成した。
具体的に更に説明する。 実施例１ 炭素の粉末２４０ｇと、酸化ケイ素の粉末６００ｇとを
混合し、この混合物を炉内で１，４８０℃で１時間加熱
した後に、常温まで冷したところ、炭化ケイ素の粉末を
得ることができた。ここで使用した炉内には高純度の窒
素を満たしてその雰囲気とし、この雰囲気はケイ素に対
して還元性であった。尚、この炉室は炭素質の材料で構
成した。
【００１０】実施例２ 酸化ケイ素の粉末３５重量％と、木材の粉末６５重量％
との混合物を炉内にて１，６００℃で１時間加熱した後
に、常温まで冷却したところ、炭化ケイ素の粉末を得る
ことができた。この炉は真空炉で、その真空度を１０
−４トールに保持した。
との混合物を炉内にて１，６００℃で１時間加熱した後
に、常温まで冷却したところ、炭化ケイ素の粉末を得る
ことができた。この炉は真空炉で、その真空度を１０
−４トールに保持した。
【００１１】実施例３ チタンの粉末１４３ｇと、ケイ素の粉末２８ｇと、炭素
の粉末２５ｇとを混合し、この混合物を１，６００℃に
保持された純アルゴンガスを雰囲気とする雰囲気炉中に
入れて１時間処理した後に、炉から取り出したところ、
炭化ケイ素チタン化合物（Ｔｉ３ＳｉＣ２）の粉末を得
ることができた。この雰囲気の酸素分圧は１０−２８ａ
ｔｍ以下にあたり、混合物に対して還元性であった。
尚、この化合物は現在市場にあるセラミックに類似する
特性を有し、５０％の展延性を示した。
の粉末２５ｇとを混合し、この混合物を１，６００℃に
保持された純アルゴンガスを雰囲気とする雰囲気炉中に
入れて１時間処理した後に、炉から取り出したところ、
炭化ケイ素チタン化合物（Ｔｉ３ＳｉＣ２）の粉末を得
ることができた。この雰囲気の酸素分圧は１０−２８ａ
ｔｍ以下にあたり、混合物に対して還元性であった。
尚、この化合物は現在市場にあるセラミックに類似する
特性を有し、５０％の展延性を示した。
【００１２】実施例４ 木材の大鋸屑を１２０℃で乾燥したもの６５重量％と、
ケイ素の粉末３５重量％とを混合した。この混合物を、
厚さ１５ｍｍ、幅１５０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの板に、
１．５ｔ／ｃｍ２の圧力下で圧縮成型した。この成型体
を炉内に入れ、２７０分間で６００℃になるように加熱
し、続いて１，６００℃で１時間加熱して焼結した後に
冷却したところ、厚さ１３．４ｍｍ、幅１３８．２ｍ
ｍ、長さ１３５．２ｍｍの炭化ケイ素の反応焼結成型体
を得ることができた。
ケイ素の粉末３５重量％とを混合した。この混合物を、
厚さ１５ｍｍ、幅１５０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの板に、
１．５ｔ／ｃｍ２の圧力下で圧縮成型した。この成型体
を炉内に入れ、２７０分間で６００℃になるように加熱
し、続いて１，６００℃で１時間加熱して焼結した後に
冷却したところ、厚さ１３．４ｍｍ、幅１３８．２ｍ
ｍ、長さ１３５．２ｍｍの炭化ケイ素の反応焼結成型体
を得ることができた。
【００１３】得られた成型体の組成と特性は、ＳｉＣ９
７重量％、その見掛比重が１．１７、荷重軟化温度が
１，４２０℃以上であった。この時使用した雰囲気炉の
炉室内には高純度の窒素を満たして雰囲気とした。この
雰囲気の酸素分圧は１０−２８ａｔｍ以下であって、ケ
イ素に対して還元性であった。
７重量％、その見掛比重が１．１７、荷重軟化温度が
１，４２０℃以上であった。この時使用した雰囲気炉の
炉室内には高純度の窒素を満たして雰囲気とした。この
雰囲気の酸素分圧は１０−２８ａｔｍ以下であって、ケ
イ素に対して還元性であった。
【００１４】尚、この雰囲気が外乱等による酸素によっ
て汚染されないように、炉内壁の全てを炭素質の材料で
構成した。上記したとおりにして得られた炭化ケイ素の
反応焼結体の板は、１，２５０℃の高温炉中での被熱処
理物の支持具として良好に使用することができた。
て汚染されないように、炉内壁の全てを炭素質の材料で
構成した。上記したとおりにして得られた炭化ケイ素の
反応焼結体の板は、１，２５０℃の高温炉中での被熱処
理物の支持具として良好に使用することができた。
【００１５】実施例５ シリコンウエハーの切削屑と、大鋸屑とを４３：５７の
重量比で混合し、この混合物を金型に挿入して、プレス
圧１．３ｔ／ｃｍ２にて外径２０ｍｍ、内径８ｍｍ、長
さ２０ｍｍの円筒状の成型体に圧縮成型した。これを高
純度の窒素雰囲気の炉中で、１，６００℃で１時間加熱
した後に冷却した。
重量比で混合し、この混合物を金型に挿入して、プレス
圧１．３ｔ／ｃｍ２にて外径２０ｍｍ、内径８ｍｍ、長
さ２０ｍｍの円筒状の成型体に圧縮成型した。これを高
純度の窒素雰囲気の炉中で、１，６００℃で１時間加熱
した後に冷却した。
【００１６】圧壊強度が２５４ｋｇ／ｃｍ２で、密度が
１．１７ｇ／ｃｍ３の炭化ケイ素の円筒状の反応焼結成
型体を得ることができた。この成型体は、潤滑剤または
樹脂を含浸させて軸受けとして、または触媒を含浸させ
て触媒の担体等として好適に用いうるものと思われる。
１．１７ｇ／ｃｍ３の炭化ケイ素の円筒状の反応焼結成
型体を得ることができた。この成型体は、潤滑剤または
樹脂を含浸させて軸受けとして、または触媒を含浸させ
て触媒の担体等として好適に用いうるものと思われる。
【００１７】尚、原材として使った上記のシリコンウエ
ハーの切削屑の組成は、Ｓｉ９１．８重量％、ＳｉＯ２
０．１４重量％、Ａｌ６．７重量％、Ｍｇ０．０６重量
％、Ｃａ０．１８重量％、Ｎａ０．８９重量％、Ｆｅ
０．１７重量％であった。
ハーの切削屑の組成は、Ｓｉ９１．８重量％、ＳｉＯ２
０．１４重量％、Ａｌ６．７重量％、Ｍｇ０．０６重量
％、Ｃａ０．１８重量％、Ｎａ０．８９重量％、Ｆｅ
０．１７重量％であった。
【００１８】
【発明の効果】原料の全量が目的化合物になる１００％
の収率でつくられる本発明になる金属炭化物は、その製
造後に追加の加工なしでそのままで粉体または所望の形
の成型体である。特に、所望の形の成型体の本発明にな
る金属炭化物は、そのままの形で種々の用途に供しう
る。また、本発明の金属炭化物の原料の一つである炭素
または炭素化合物が大鋸屑等の木材の加工屑である場
合、また該原料の他の一つである金属または金属の酸化
物がシリコンウエハーの切削屑等の金属部品の機械加工
時の加工屑である場合には、その製造コストは誠に低い
ものとなる。
の収率でつくられる本発明になる金属炭化物は、その製
造後に追加の加工なしでそのままで粉体または所望の形
の成型体である。特に、所望の形の成型体の本発明にな
る金属炭化物は、そのままの形で種々の用途に供しう
る。また、本発明の金属炭化物の原料の一つである炭素
または炭素化合物が大鋸屑等の木材の加工屑である場
合、また該原料の他の一つである金属または金属の酸化
物がシリコンウエハーの切削屑等の金属部品の機械加工
時の加工屑である場合には、その製造コストは誠に低い
ものとなる。
Claims (14)
- 【請求項１】 金属または金属の酸化物と炭素または炭
素化合物とを少くとも含む混合物を、酸素分圧の低い雰
囲気の高温炉中で加熱処理した金属炭化物。 - 【請求項２】 請求項１に述べる金属炭化物で、金属ま
たは金属の酸化物が少くともケイ素及び／またはチタン
を含んでなる金属炭化物。 - 【請求項３】 請求項１または２に述べる金属炭化物
で、混合物が粉末または粉末の圧縮成型体であり、金属
炭化物が粉末または成型体である上記の金属炭化物。 - 【請求項４】 請求項１、２または３に述べる金属炭化
物で、金属または金属の炭化物が金属材料の加工屑であ
る金属炭化物。 - 【請求項５】 請求項１、２または３に述べる金属炭化
物で、炭素または炭素化合物が木材の加工屑である金属
炭化物。 - 【請求項６】 金属炭化物の製造方法にして、金属また
は金属の酸化物と炭素または炭素化合物とを少くとも含
む混合物を、酸素分圧の低い雰囲気の高温炉中で加熱処
理することを特徴とする上記の製造方法。 - 【請求項７】 請求項６に述べる金属炭化物の製造方法
にして、雰囲気が高純度の窒素、アルゴンまたはその混
合物であり、その酸素分圧が混合物に対して還元性であ
る上記の製造方法。 - 【請求項８】 請求項６に述べる金属炭化物の製造方法
にして、雰囲気が高温炉内の内気を排除して高い真空度
に保たれてなる上記の製造方法。 - 【請求項９】 請求項６、７、または８に述べる金属炭
化物の製造方法にして、金属または金属の酸化物が少く
ともケイ素及び／またはチタンを含んでなる上記の製造
方法。 - 【請求項１０】 請求項９に述べる金属炭化物の製造方
法にして、金属または金属の酸化物と炭素または炭素化
合物とを少くとも含む混合物が、粉末または粉末の圧縮
成型体である上記の製造方法。 - 【請求項１１】 請求項１０に述べる金属炭化物の製造
方法にして、該金属炭化物が粉末または成型体である上
記の製造方法。 - 【請求項１２】 請求項６、７、８、９、１０、または
１１に述べる金属炭化物の製造方法にして、金属または
金属の酸化物が金属材料の加工屑である上記の製造方
法。 - 【請求項１３】 請求項６、７、８、９、１０、１１、
または１２に述べる金属炭化物の製造方法にして、炭素
または炭素化合物が木材の加工屑である上記の製造方
法。 - 【請求項１４】 請求項６、７、８、９、１０、１１、
１２、または１３に述べる金属炭化物の製造方法にし
て、高温炉の内壁を高純度の炭素質耐火物とする上記の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27790797A JPH1179726A (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | 金属炭化物とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27790797A JPH1179726A (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | 金属炭化物とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1179726A true JPH1179726A (ja) | 1999-03-23 |
Family
ID=17589964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27790797A Pending JPH1179726A (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | 金属炭化物とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1179726A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003517991A (ja) * | 1999-12-22 | 2003-06-03 | ドレクセル ユニバーシティー | ３１２相材料の製造方法及びその焼結方法 |
| JP2004516629A (ja) * | 2000-12-21 | 2004-06-03 | サンドビク アクチボラゲット | 極端な温度用の抵抗体素子 |
-
1997
- 1997-09-03 JP JP27790797A patent/JPH1179726A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003517991A (ja) * | 1999-12-22 | 2003-06-03 | ドレクセル ユニバーシティー | ３１２相材料の製造方法及びその焼結方法 |
| JP2004516629A (ja) * | 2000-12-21 | 2004-06-03 | サンドビク アクチボラゲット | 極端な温度用の抵抗体素子 |
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