JPS60204611A - ２ｈ型炭化珪素微粉の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は水素界囲気下で反応させる焼結性の良好な２Ｈ
型炭化珪素ｅ粉の製造方法に関する。

〔従来技術〕

従来、炭化珪素はα型及び／！ｆ型が種々の用途に使用
されている浸れたセラミックスである。しかしながらこ
れらの炭化珪素は焼結温度が旨い欠点を付しており、そ
のため、焼結が容易な炭化珪素の出現が期待されていた
。

一方、炭化珪素の長屋の一つである２Ｈ型炭化珪素は固
体内相転移を示すもので、相転移に伴つて粒子内の原子
の移動度が犬ぎくなることから、最も緻密化し易い、即
ち、焼結性の良好な炭化珪素である。

２Ｈ型炭化珪素の製造方法については種々の提案がされ
ている。例えは、（１）アルミニウム化合物の存在下、
ハロゲン化珪素及び炭化水素を１２００〜１５００℃で
気相反応させる方法（特開昭５４−１２１２９８号公報
）、（２）二酸化珪素と炭素微粉とぐアルミニウム化合
物とを均一に混合し、減圧下１２００〜１５００℃で反
応させる方法（特開昭５４−１２１２９８号公報、特開
昭５７−９５８２０号公報）、（３に二酸化珪素と炭素
微粉とをアルミニウム化合物の存在下、窒素ガスを含む
非酸化性算囲気下、１５５０″Ｃ以上で反応させる方法
（特開昭５８−４９６１１号公報）等がある。

（１）の方法はわずかじか生成せず工業的に実用性の少
ないものであり、（２）の方法はある程度の虚の炭化珪
素が生成するが、減圧操作を心安とする欠点があった。

（３ンの方法は炭化珪素中に不純物としてアルミニウム
の他に窒素が含まれておシ、炭化珪素の純度からろで好
ましくない。

〔発明の目的〕

本発明者らは上記欠点を解決することを目的として種々
検討した結果、水先雰囲気下で反応させると不純物の少
ない２Ｈ型炭化珪素が多量に生成することを知見して本
発明を完成するに到った。

〔発明の構成〕

即ち、本発明の構成は、珪累源と炭素源とをアルミニウ
ム源の存在下、高温で反応させ２Ｈ型炭化珪素を製造す
るにあたり、水素雰囲気で反応させること特徴とする２
Ｈ型炭化珪素倣粉の製造方法である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明で使用する珪累源（以下Ｓｌ源という）とは、珪
素（Ｓｌ）が含有されているガスであればよく、例えは
−酸化珪素（Ｓｉｎ）やモノ７ラン（Ｓ　１Ｈａ）、ジ
シラン（Ｓｉ２Ｈ６）等の珪素含有物である。Ｓ１源は
市販のガスを１更用することも可能であシ、父、生成し
たガスを使用することも可能であり、さらに、ガス生成
と２Ｈ型炭化珪累（以下２Ｈ型ＳｉＣという）＃造を同
時に行うことも可能である。

父、炭素源（以下Ｃ源という）とは反応時に粉末状の炭
素ＣＣ）であるものであれは特に限定されるものではな
く、例えば、黒鉛粉、コークス粉、カーボンブラック（
以下ＣＢという）、アセチレンブラック等の粉体及び熱
分解や炭化反応によってＣが生成する炭化水素ガスや有
機化合物等であり、ＣＢが通常よく使用される。Ｃ源の
平均粒径は１０μ以下、好ましくは１μｍ以下である。

１０μよシ大きいと未反応の炭素が多（残りやすく好ま
しくない。

Ｓｉ源とＣ源の割合は特に限定されるものではないがＳ
ｉとＣモル比Ｃ／／ｓ１が１に近い方が原料を効率的に
２Ｈ型ＳｉＣとすることかでき、Ｃ／Ｓ１が１．０１以
上、好ましくは１．０１〜１．８の範囲である。

１．０１未満では、生成した２Ｈ型ＳｉＣの梢製が非常
に困難になる。すなわち、１．０．１未満では未反応の
５ｉＸＳｉＯ１二酸化珪素（Ｓｉ０２）等が生成物中に
多く残り易（なる。残存Ｃは空気中で加熱すれば−は化
炭素（ＣＯ）という形で除去できるが、Ｓｌ、Ｓ１０．
５１０２等は酸処理をしなければ除去できないため、そ
れらの渚を低く押える必要がある。

更に、アルミニウム源（以下Ａｔ源という）とはわずか
でもアルミニウム（Ａ７）蒸気が発生するものであれば
特に限定されるものではなく、例えば酸化アルミニウム
（以下アルミナといつ）、硫化アルミニウム、アルミノ
ハイにライト、窒化アルミニウム等であり、アルミナが
よくＩ吏用される。

そして生成物と分離が容易な状態であれば２Ｈ型ＳｉＣ
中のＡｔの含汀嵐を１法域できるため好ましい。

Ａｔ源の存在か２Ｈ型ＳｉＣの生成に有効に作用１−る
理由は定かではないか、高温下で発生したＡｔ頑気が触
媒的に作用するものと考えられる。Ａｔの存在社はその
表ＵＥｉ；債がＣ源のＣの単位ボ社（５’）当、既シ シ、２Ｑｃｍ２以上、好ましくは４０Ｃ１ｎ２あればよ
い。

２０（：Ｉｎ２より小さいと２Ｈ型ＳｉＣの生成割合か
少ＩＬくなる。

次に本発明のＳ漬方法について説明する。

Ｃ源とＡｔ源を共存させ、水素雰囲気とする。

本発明で水素雰囲気というのは水素ガス（Ｈ２）父はＨ
，ＩＹ含む非酸化性ガス、例えばＨ２とアルゴン、ネオ
ン、ヘリウム等との混合ガスのことを意味する。Ｈ２の
効果というのは２Ｈ型Ｓｉ’Ｃの生成を促進することで
ある。その原因は明確ではないが、２Ｈ型ＳｉＣの生成
にはＡｔが必要であることから、Ａｔが２Ｈ型ＳｉＣを
触媒的に生成させることをＨ２がさらに促進させるもの
と考えられる。

次いで昇温して所定の反応温度とする。

↓ ２Ｈ型ＳｉＣの反応温度は１４００°′Ｃ〜１８００、
好ましくは１４５０：ＣＥ〜１７００°Ｃである。１４
００°Ｃ未満では２Ｈ型ＳｉＣの生成が少なすぎ、１８
００℃より高温では生成した２Ｈ型ＳｉＣがα型ＳｉＣ
に移行１−るので好ましくない。

所定の温度に達したら、Ｓｉ源を所定緻供給し反応させ
る。

Ｓｉ源の供給方法は、下からでもれ黄からでも可能であ
り、又直下でＳｉ源を生成して供給することも可能であ
る。

父、反応時間は、反応温度又はＣ源やＳｌ源の供給量等
により変化し、特に制限されるものではないが、好まし
くは５分〜５時間である。

反応後生成物は空気中で加熱して脱炭を行い、フッ酸、
硝酸の混液でＳｉ　、ＳｉＯ、５ｉ０２等を除去し、水
洗を行って１ｒｆｖ製した。その後精製した製品のＸ線
分析を行った。２Ｈ型ＳｉＣはβ型ＳｉＣと共に生成し
、２’Ｈ型ＳＩＣの生成物中の含有嶽は窯業協会誌８７
巻１１号５７６頁（１９７９年）記載の方法によった。

即ち、Ｃｕｋメ祿によるＸ線回折図の２０＝　５５．６
°のピーク強度（工、）及び２θ＝６５．６°のピーク
強度（工２）を用いて下記の式に従い算出した。

２Ｈ型ＳｉＣの接層％＝１０ＯＲ／（１十Ｒ）β型Ｓｉ
Ｃの容量幅＝１００／（１＋Ｒ）Ｒ＝２．５１１／（１
００−０，６６８■）Ｉ−１００工１／工ｓ 〔実施例〕 以下実施例及び比較例を挙けて脱明する。

実施例１ フルミナハイｆ　（ＳＳＡ　−８，内径５［１μｍ、高
さ７　Ｑ　ａｍ　）を内径６２ｍｍ、高さｔ５Ｑｍｍの
黒鉛襄るつほに入れ、そのアルミナパイプの中に８１０
ガス発生源として金属珪累（純度９８％、平均粒径６μ
りと珪石（純度９７％、平均粒径４．５μ）を８　ｉ　
、４１０ｋ（モル比）が１となるように混合し造粒した
ものを３０．９供給し、その上に「デンカプラック」（
電気化学工業製、平均粒径ｏ、ｏ　４μｍ）を２．５ｇ
のせた。Ｈ２を毎分６を流し、反応温度を１６００’Ｏ
として２時間加熱して反応させた。生成物は精製後、Ｘ
線分析し前記の方法で２Ｈ型５ｉＣＩ７−）屑をめた。

その結果、２Ｈ型ＳｉＣは６６容濾％、β型５ｉＣ＝ｓ
４容量％であった。

比較例１ 第１表実験Ａ２〜４のように雰囲気及びアルミナパイプ
の存在を変化させたこと以外は実施例１と同様に行った
。結果を第１表に併記する。

第１表 実施例２ 第２表実験／％１．５のように反応温度を変化したこと
以外は実施例１と同様に行った。結果’Ｙ４２辰に併記
する。

比較例２ 第２表実験屑６，７のように雰囲気及び反応温度を変化
したこと以外は実施例１と同様に行った。

結果を第２表に併記する。

実施例６ 実施ψ１１１のアルミナパイプの代わりに直径６龍のア
ルミナボール（５ＳＡ−３）をその表面積が１デンカプ
ラツク」に対して各々２０，４０．８０゜１２０ｃｒｎ
２／ｇとなる様混合したこと以外は実施例１と同様に行
った。分析の結果、製品は２Ｈ型８１Ｃとβ型ＳｉＣか
らなり、２Ｈ型ＳｉＣの含有層は第６表の通りである。

父、製品中のＡｔの量を分析し、その結果火弟３表に併
記する。

第６表 実施例４ 反応温度を第４表のように変化させたこと以外は実施例
１と同様に行った。結果を第４表に併記する。

第　４　表 〔発明の効果〕 本発明の方法によれば焼結性の良好な、しかも不純物の
少ない２Ｈ型ＳｉＣ藏扮が多量に得られ、該２Ｈ型８ｉ
Ｃ倣ａを使用するとＡＡ含胃虚が低いため高温強度が高
い焼結体が得られる。

特軒出願人　′亀気化学工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 珪素源と炭素源とをアルミニウム源の存在下、鳥兜で反
   応させ２Ｈ型炭化珪素を製造するにあたり、水素界囲気
   で反応させることを特徴とする２Ｈ型炭化珪素倣粉の製
   造方法。