JPS59223214A - 超微粒子状ＳｉＣ粉末の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炭化ケイ素粉末の新規な製造法に関し、＊に超
微粒子状の炭化ケイ素粉末の製造法に関するものである
。

近年、省エネルギーおよび省資源の立場から。

高温構造材料としてのセラミックスが注目されている。

中でも窒化ケイ素とともに炭化ケイ素が最も有望な材料
であると期待されている。さらに、炭化ケイ素は特殊な
電子材料としても重要な役割を果している。

従来、炭化ケイ素は主として次の三つの方法で製造され
てきた。

（リ　炭素によるシリカの還元炭化反応〜２５００℃ Ｓｔ　Ｏ，＋３０−　ＳｉＯ＋　２　Ｃ０（２）　　ハ
ロゲン化珪素と炭化水素との気相反応＞１５００℃ ＳｉＸ４＋ＯＨ４ＳｉＯ＋　４ＨＸ （ｘ：ハロゲン原子） （３）有機珪素化合物の熱分解反応 ＋３１（ＯＨ，）４−≧コ≦トリ’ＫＬ−ＳＩＣ！　＋
３０Ｈ４このうち方法（りはａ型炭化ケイ素を製造する
目的のＡｃｈｅｓ釦法として古くから知られている製法
であるが、　　２０００℃以上の高温で製造され、エネ
ルギー原単位が高い欠点があシ、また。高純度の微粒を
得るのは困難であるため、エンジニアリングセラミック
ス、エレクトロセラミックス用原料粉末としては、長時
間の粉砕、精製が必要であ）、最終的には非常に高価な
製品とならざるを得ない。方法（２）および（３）では
粒径がサブミクロン以下の微粒を得ることは可能である
が原料が入手し難く、収率も低く経済的プロセスとはな
ｐ難い。

また、シリカの還元炭化法によるβ−８ｉＯ粉末の製造
方法に関しては多数の提案がなされているが、いずれも
得られるＳｉＯ粉末は粒径が１μ以上あシ、焼結用原料
としては好ましくなく。

微粒化工程が必要であり、ＡＣｈｅＩｌｌＯｒＩ法と同
様粉砕には多大のエネルギーが必要であシ、また粉砕装
置からの不純物汚染も問題となる場合がある。

このように、従来よシ、原料面等で便利な製法であるシ
リカの還元炭化法では、焼結用原料粉末をはじめとして
、超精密研磨材、摺動部材への分散めっきへの応用など
の各種用途に共通して要求される超微粒子状のＳｉＯを
得ることができないものであった。

本発明者らは、かかる問題点に鑑み、シリカの還元炭化
法によｐ、超微粒子状のＳｉＯ粉末を得る方法について
鋭意検討した結果、シリカ−炭素からなる原料混合物に
ホウ素またはホウ素化合物を添加することでこの目的が
達成されることを見い出したものであジ、特に、焼結体
原、料として用いた場合に、焼結体密度が理論密度（３
，２１ｒ／１１）の９７％以上となり、各種用途に良好
に用いることのできるＢＥＴ表面積１７ｒｒ？／ｆ以上
（ＢＥＴ相当径０．１μｍ以下）のＳｉＯが容易に得ら
れることを見出し、本発明に到達したものである。

本発明の要旨は粒径ｌＯμ以下のシリカ粉末と粒径ｌμ
以下の炭素粉末の混合物にホウ素またはホウ素化合物を
シリカに対してＢ／Ｓｉ　（原子比）＝　０．００４〜
０．４の範囲となるよう添加し、　１５００〜２０００
℃の温度で還元炭化反応をおこなうことを特徴とする超
微粒子状ＳｉＯ粉末の製造法である。

本発明において使用するシリカ粉末は結晶質。

非晶質を問わないが１粒径は１０μ以下が好捷しい。ま
た、炭素粉末は粒径ｌμ以下が好ましく。

かかる点からカーボンブラックが好適である。

シリカ粉末、炭素粉末とも、上記粒径を超えると得られ
るＳＩＣのＢＥＴ表面積は小さいものとなる。また１本
発明においては、シリカ源はシリカ粉末、炭素源は炭素
粉末であることが必要であり、　　ＳｉとＣの均一分散
を意図して、両原料のうち少くとも一方が液状の原料を
用いる方法が提案されているが、かかる方法による場合
には。

ホウ素添加による生成８１０粒子の微粒化の効果はない
。

また、　　ＳｉＯ粉末製造時にホウ素を添加するものと
して阻Ｏの焼結助剤として知られているＢ、Ａ１をＳｉ
Ｏ中に均一混合するために、　　ｓｉａ粉末製造時予め
珪素原料、および炭素原料に添加する方法が提案されて
いるが（４Ｉ公昭５７−５９２０８号）。

アルミニウムの存在社粒成長を促進する傾向を有し、微
粒化の効果は全くないものである。

本発明において用いられるホウ素源としては。

ホウ素のほかにホウ素化合物が用いられ、Ａ体的には、
　Ｂ４Ｏ５Ｂ！０１ｓ　ＨｓＢＯ，、５ｉＢ４などが挙
げられる。

ホウ素（化合物）の添加量は、原料シリカに対してＢ／
Ｂ　ｉの原子比で０．００４から０．４の範囲であり、
より好適にはｏ、ｏｏａから０６１の範囲が好ましい。

ホウ素添加量が原子比０．００４未満では微粒子化の効
果がほとんど見られず、また原子比０．４を超えると焼
結体とした場合に高温強度の低下がみられる等の悪影響
を与えホウ素材料の費用も高価なものとなシ、好ましく
ない。

上述のようにして調製されたケイ素、炭素およびホウ素
を含む原料系を固相反応法によって常法に従って焼成す
ればＢＩＴ表面積１７ｍ’／を以上（ＢＥＴ相当径０．
１μ以下）で、ＳＥＭ写真観察による平均粒子径で０．
Ｊμ以下の主としてβ型から成る炭化ケイ素粉末を得る
ことができる。これまで、０．１μ以下のβ−８１ａ粉
末はプラズマあるいはレーザー等を使用した気相法での
み製造されることが知られていたが１本発明はシリカの
固相反応法によって０．１μ以下のβ−８ｉＯ粉末が容
易に且つ安価に製造できるものである。

以下、実施例、比較例によりさらに詳細に説明する。

実施例１〜８ 表１に示すようなシリカ、炭素およびホウ素（化合物）
を、　　ｃ／５ｉｏ２（モル比）＝３．０となるよう配
合後、プラスチック製ボールミルにて１０時間混合を行
なった。この混合物をタンマン炉中にてＡｒガス雰囲気
下、　　１６５０℃で１．５時間焼成することによって
、第１表に示すような超微粒子状のβ−５ｉｃ粉末が得
られた。

ＢＩＴ相当径は、　６１１Ｍ写真観察による平均粒子径
とほぼ同じであることが確認された。以下比較例におい
ても原料以外は同様の条件によシＳｉＯ粉末を製造した
。

比較例１〜３ ホウ素を添加しない場合、シリカおよび炭素の粒子径を
変化させた場合の結果を第１表に示す。

比較何種 １００　ｍの水にｌｏｏ　ｔのショ糖と１ｆのＨ，ＢＯ
。

を溶かした溶液を１００ｆのテトラエチルシリケートに
加え加水分解して均一なゲルを得た。

このものを予備乾燥後タンマン炉に入れ、除徐に昇温し
、実施例１と同様の焼成を行なった。この結果を第１表
に示す。

比較例５ ホウ素の添加量がＢ／ｓ１＝　ｏ、　ｏｏ　ｌと少なく
シ。

実施例１と同様の焼成をおこなった。この結果を第１表
に示す。

比較例６ 表１に示すシリカ、炭素、ホウ素およびアルミニウムの
組成とし、実施例１と同様の焼成をおこなった。この結
果を第１表に示す。

手続補正書 昭和５９年８月俸日 特許庁長官　志賀　　学　殿 ｌ、　事件の表示 昭和５８年特許Ｍ第９３３６５号 ２、　発明の名称 超微粒子状８１０粉末の製造法 ３、補正をする者 ４、代理人 住所　　東京都千代田区神田錦町三丁目７査地ｌ（興和
−橋ビル） ５、補正命令の日付　　　自発補正 ７、　補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 ８、　補正の内存 （リ　明細書第５頁、第１５行のＪ　５ｉＢ４Ｊを［ｓ
ＩＢ、Ｊに訂正する。

（２）同第６頁、第１５行の「０９．である。」の次に
［妊らに、原料系にホウ素を予め添加して焼成するもう
一つの優位点は２Ｈαの低減化である。

一般に、焼結用原料粉末としては、純相のみで構成され
ているのが理想とされるが、シリカ還元法によるβ−Ｓ
′Ｉａ　＠末の製造においては、焼成温度に対応して２
Ｈαを含有するが、本発明によるホウ素添加によって２
Ｈαの割合を著しく低減化し得る特長をも有する。

従って、同一程度の２）１αの含有量においては従来法
より低い温度で製造が可能となるものである。」を挿入
する。

（３）　　同第９頁、第１表の実施例１１比較例呈、比
較例５の備考欄にそれぞれ１２１（α＝Ｉ９ＸＪ、「２
Ｈα＝２６％」、「２Ｈα＝２５刃」を挿入し、第１表
の欄外下方に［（注）　２Ｈαは、粉末Ｘ線回折に基づ
き、鈴木ら（窯業協会誌８７１９７９　Ｐ５７６）の式
から求めた。」を挿入する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （リ　粒径１０μ以下のシリカ粉末と粒径ｌμ以下の炭
   素粉末の混合物にホウ素またはホウ素化合物をシリカに
   対してＢ／Ｓｉ　（原子比）＝０．００４〜０．４の範
   囲となるよう添加し、　　１５００〜２０００℃の温度
   で還元炭化反応をおこなうことを特徴とする超微粒子状
   ＳｉＯ粉末の製造法。