JPS6036376A - 炭化ケイ素系抵抗材料及びその製造方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、広い範囲にわたって抵抗車側（財）が可能な
新規の炭化ケイ素系抵抗材料並びにその製造方法に関す
る。

〔発明の背景〕

炭化ケイ素（以下ＳｉＣと略記）は耐熱温度が高く、高
温強度や耐酸化性等に浸れるだめ高温構造材への応用が
検討されている。

一方、ＳｉＣは電気的には半導体に属するためその抵抗
特性を利用して従来から発熱体、バリスタ、抵抗体等に
使用されてきた。最近では高温構造材用に開発された多
くの浸れた特性をもつ高密度ＳｉＣ焼結体を電子部品あ
るいは大電力用の送変電機器の抵抗体材料として利用す
ることが検討されている。上記ＳＩＣ焼結体を多くの用
途に供するには種々の抵抗率をもつＳｉＣ抵抗材料が必
要である。しかしながら同一組成物でし力為も耐熱襟度
や機械的強度等の特性を低下させずに、抵抗率だけを１
０２〜１０１０Ω副の広範囲にわたって自由に変えるこ
とのできる材料あるいは技術は知られていない。

従来、ＳｉＣ焼結体の抵抗率を広範囲に変えるには、主
成分のＳｉＣに、焼結助剤となる特定成分を添加する方
法が知られている。例えば、特公昭５８−３１７５５　
に見られる如（ＳｉＣに酸化ベリリウム（Ｂｅｄ）ある
いは窒化ホウ素（ＢＮ）を約２％添加した焼結体は室温
の抵抗率が１０Ｉ０Ωｍ以上になるが、添加量に対する
抵抗率の変化が非常に急峻とあシ、助剤添加針によって
所望の抵抗率を得ることは事実上不可能に近い。一方、
ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｔ）の単体または化合
物を添加すると、成分によって特定した値の抵抗率が得
られるが、この場合には広範囲に抵抗率を変化させるこ
とは難かしい。また他の方法としては、ＳｉＣ粉末と絶
縁性粉体を複合化し、絶縁性粉体量を調整して高抵抗率
を得ること７５にできるが、ＳｉＣの優れた特性を損う
ので好ましくない。

〔発明の目的〕

本発明は、上記した従来の問題点を解消するためになさ
れたもので、抵抗率を広範囲に変化することができる３
ｉＣ系抵抗材料並びにその製造方法を提供するものであ
る。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、ＳＩＣと酸化アルミニウム（Ａ／ａｏ
ａ　）の２成分からなる組成物を加圧不活性ガス中でホ
ットプレス焼結することにより、室温で１０２Ωα以上
の任意の値の抵抗率を得ることができる。すなわち本発
明では、ＳｔＣとＡ４０３の組成比並びにホットプレス
時の雰囲気である不活性ガスの圧力を適宜組合せること
により室温に１０２〜１０１０Ω鋸の抵抗率を有するＳ
ｉＣ系抵抗材料が得られる。

本発明においてはＳｉＣに添加するＡ　ｔ２０ｇの量を
限定したのは、次の理由による。Ａ４０３は抵抗率制御
以外ＫＳｉＣの焼結助剤としての役割を（つが、その量
が０．２重量％よりも少ないと充分躬密化せず（相対密
度９０％以下）また抵抗率のｐ現性が悪く好ましくなく
、１０重量％よりも多くなると高温高強度、低熱膨張性
というＳｉＣの坤質を低減せしめることから好ましくな
い。まだ？発明で焼結雰囲気をアルゴン、＜　Ａ　ｒ　
）　、、窒素（Ｎｚまたはへリリウム（Ｈｅ）等の不活
性ガスに限父したのは、酸化雰囲気ではＳｉＣ粉末の表
面力ｉ化して酸化ケイ素（Ｓｉ０２）が形成すると緻密
に・結せず好ましくない。さらに不活性ガスの圧力３１
気圧から５０気圧に限定したのは、１気圧よ・も低い場
合は抵抗率の増大効果が少ないためで２す、５０気圧以
上では抵抗率の増大が飽和するｆ向にある他に耐圧容器
等の設備費が著しく高価（なるためである。

〔発明の実施例〕

取下、本発明を実施例によって詳細に説明す。

（実施例１） ＳｉＣ粉末は市販の純度９８％、平均粒径３μｍのもの
を、またＡ４０ｇ　粉末は純度９９．９％以タ　上で平
均粒径０．５μｍのものを用いた。ＳｉＣ粉１　末９２
重量％とＡｔ２０３扮末８重量％から成る組成物を混合
した後、直径６０間の円板に仮成形した。

ｔ　次いで仮成形体を黒鉛型に入れ、高圧気中ホットプ
レス装置を用いて加圧Ａｒガス中で荷重３００）　Ｋり
／Ｃ１ｒ１２、温度２０００Ｃ，時間１ｈの条件でホッ
トプレス焼結した。こうして得られた焼結体の特紀　性
とＡｒガス圧力との関係を第１表に示した。表尭　中、
曲げ強さ及び抵抗率の値 【 ・　１ １ 頁　１ ・　１ ［ ５゜）Ｉ − 第１表の結果から明らかなように、Ａｒガス圧力が高く
なるにつれて焼結体の抵抗率は増大する。

したがってＡ　ｒガス圧力を１〜５０気圧に変えること
によって、抵抗率を１０３〜１０′。９ｍの広い範囲に
わたって制（財）できることが分る。しかしガス圧力が
４０気圧以上になると抵抗率の増大が飽和する傾向にあ
る。また０、５気圧では後述する比較例と対比してみて
抵抗率の増大が少なく、加圧ガス中焼結の効果はみられ
ない。以上の結果から、好ましいＡｒガスの圧力は１〜
５０気圧である。相対密度並びに曲げ強さはガス圧力が
変ってもほぼ一定の値であシ、両特性に対するガス圧力
の影響は認められない。

（実施例２） 実施例１と同じＳｉＣ扮末及びＡ４０３粉末を吏って、
実施例１と同じ割合である５ｉＣ９２重計％、Ａ７２０
ｓ　８’ｔ　ｔ％に混合し、直径６０流に仮成形した後
、これを加圧Ｎ２ガス中で荷重３００Ｋｑ／ｃ７ｎ２、
温ｅ２０００Ｔ：）：、時間１ｈｔ７）条件下テホット
プレス焼結した。得られた焼結体の特性とＮ２ガス圧力
との関係を第２表に示した。

第２表の結果から、Ｎ２　ガスの場合もＡ「ガス中焼結
と同様に、Ｎ２　ガス圧力を１〜５０気圧に変えること
により１０２〜１０１０９ｍの広い範囲にわたって抵抗
率を制御することができる。しかし抵抗率の値は、Ａｒ
ガスの場合に比べて、全体に約１桁小さい。相対密度及
び曲げ強さはガス圧力によらずほぼ一定値である。

（比較例） 実施例１及び２と同一組成の成形体について、雰囲気を
ＡｒあるいはＮ２ガスから真空（ｉｏ−’’ｐｏｒｒ）
に代えて、実施例１，２と同じく荷重−３００Ｋｇ　／
　ｃｍ”　、温度２０００１Ｚ’　％時間１ｈの条件下
でホットプレス焼結した。得られた焼結体は相対密度が
９８％、室温の抵抗率が約８０Ω口であった。この抵抗
率の１直は第１表に示した加圧Ａｒガス、第２表に示し
た加圧Ｎ２ガス中焼結晶の抵抗率に比べると、１／４以
下（１気圧）〜約１／１０’　（５０気圧）であった。

（実権例３） 実施例１と同じＳｉＣ及びｋｋｏｓ粉末を用いて、Ａ　
ｋ　０３　ばか異なる組成物を１気圧及び５０気圧のＡ
ｒガス中で、３００に一９／ｃｍ”　、２０００Ｃ，１
ｈの条件下でポットプレス焼結した。得られた焼結体の
相対Ｈ度並びに室温時の抵抗率を第３表に示した。

第３表の結果から、Ａ、Ｌｚ　０３ｉｔが多く、かつガ
ス圧力が高くなるほど抵抗率が増大することが分る。

しかし、ｋｌｚ　Ｏａ　世が０．５重量％より少ないと
相対密度が９０％以下となり十分に１故密化せず、また
１０重量％以上になると抵抗率は増大するが曲げ強さが
低下（第３表には記入せず）する傾向があり好ましくな
い。

〔発明の効果〕

上記したように本発明によれば、ＳｉＣとＡ４０３から
なる組成物を加圧不活性ガス中でホットプレス焼結する
ことによって、緻密でしかも抵抗率が１０２〜１０１０
Ω鋸の範囲にあるＳｉＣ系の材料が得られる。またこの
材料は、金属抵抗あるいは従来のセラミック抵抗材に比
べて耐熱温度が高く、低熱膨張性で機械的強度が大きく
、耐熱衝撃性にも暖れるなどの特性があるため、この特
質を生かした各種抵抗体、例えば高部サーミスタ用感温
抵抗体、特別高圧送変電系統における電圧計測装置用の
高抵抗体、サイリスタ保護用の無誘導抵抗体、遮断器用
抵抗体あるいは自動唯のディストリビュータ用放電電極
材等への適用が期待され第１頁の続き ＠発明者小杉　哲夫 日立市幸町３丁目１番１号　株式会社日立製作所日立研
究所内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸化アルミニウム０．５〜１０重量％、残部が炭化
   ケイ素からなる組成物を不活性ガス中でホットプレス焼
   結して得られた焼結体で、該焼結体は相対密度９０％以
   上の密度と室温で１０２Ωｍ以上の抵抗率を有すること
   を特徴とする炭化タイ素糸抵抗材料。 ２、酸化アルミニウム０．５〜１０重址％、残部が炭化
   ケイ素からなる組成物を不活性ガス中でホットプレス焼
   結するに際し、不活性ガス圧力によって焼結体の室温の
   抵抗率を１０２Ωｍ以上に制量することを特徴とする炭
   化ケイ素系抵抗材料の製造方法。 ３、前記不活１生ガスがアルゴン、窒素またはヘリウム
   の少なくとも１種であることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の炭化ケイ素系抵抗材料の製造方法。 ４、前記不活性ガス圧力が１気圧以上５０気圧以下であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項又は第３項記
   載の炭化ケイ素系抵抗材料の製造方法。