JPS6052120B2 - 炭化珪素の製造方法 - Google Patents
炭化珪素の製造方法Info
- Publication number
- JPS6052120B2 JPS6052120B2 JP57096791A JP9679182A JPS6052120B2 JP S6052120 B2 JPS6052120 B2 JP S6052120B2 JP 57096791 A JP57096791 A JP 57096791A JP 9679182 A JP9679182 A JP 9679182A JP S6052120 B2 JPS6052120 B2 JP S6052120B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- raw material
- temperature
- gas
- silicon
- whiskers
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B15/00—Fluidised-bed furnaces; Other furnaces using or treating finely-divided materials in dispersion
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/90—Carbides
- C01B32/914—Carbides of single elements
- C01B32/956—Silicon carbide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/90—Carbides
- C01B32/914—Carbides of single elements
- C01B32/956—Silicon carbide
- C01B32/963—Preparation from compounds containing silicon
- C01B32/97—Preparation from SiO or SiO2
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/005—Growth of whiskers or needles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/36—Carbides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
- F27B9/14—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment
- F27B9/20—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a substantially straight path
- F27B9/26—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a substantially straight path on or in trucks, sleds, or containers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
- F27B9/30—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
- F27B9/36—Arrangements of heating devices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/10—Particle morphology extending in one dimension, e.g. needle-like
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
- F27B9/04—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity adapted for treating the charge in vacuum or special atmosphere
- F27B9/045—Furnaces with controlled atmosphere
- F27B9/047—Furnaces with controlled atmosphere the atmosphere consisting of protective gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
- F27B9/06—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated
- F27B9/10—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated heated by hot air or gas
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は炭化珪素ウィスカ−の製造方法に関す る。
ウィスカ−はひげ状結晶とも呼ばれ、単結晶で転移及
び格子欠陥などの構造上の欠陥が少ないので同一素材の
塊状結晶に比べ、格段に機械的強度が大きいのて、他の
物質に混入して機械的強度が高い複合材料を得るための
強化物質として注目さ”れている。中でも窒化珪素ウィ
スカ−は結晶構造がダイヤモンドの置換型構造であるた
めに強度及び弾性率が特に優れているほか、耐熱性、熱
伝導率及び化学安定性が大で、高温耐酸化性が優れてい
る等の多くの長所を有するので、特に注目され、ている
。従来の炭化珪素ウィスカーの製造法としては炭素含有
ガスと珪素含有ガスとを反応させ、或いは炭素及び珪素
の双方を含有する有機珪素ガスを熱分解する純気相反応
法や、炭素及び珪素を含む固体原料を用いこれをキャリ
ヤーガスを流通させて、原料から離れた位置に炭化珪素
ウィスカーを成長させる固体原料法などが存在する。
び格子欠陥などの構造上の欠陥が少ないので同一素材の
塊状結晶に比べ、格段に機械的強度が大きいのて、他の
物質に混入して機械的強度が高い複合材料を得るための
強化物質として注目さ”れている。中でも窒化珪素ウィ
スカ−は結晶構造がダイヤモンドの置換型構造であるた
めに強度及び弾性率が特に優れているほか、耐熱性、熱
伝導率及び化学安定性が大で、高温耐酸化性が優れてい
る等の多くの長所を有するので、特に注目され、ている
。従来の炭化珪素ウィスカーの製造法としては炭素含有
ガスと珪素含有ガスとを反応させ、或いは炭素及び珪素
の双方を含有する有機珪素ガスを熱分解する純気相反応
法や、炭素及び珪素を含む固体原料を用いこれをキャリ
ヤーガスを流通させて、原料から離れた位置に炭化珪素
ウィスカーを成長させる固体原料法などが存在する。
しかしながら、これらはいずれも炭化珪素ウィスカーの
収率が低いものであり、両者の方法を比べると、後者は
前者よりも原料価格ならびに原料確保の点で格段と有利
であるが、原料の大部分が塊状炭化珪素となるため、ウ
ィスカーの収率はきわめて低いものであつた。本発明は
、上述の問題点に鑑み、成されたもので固体原料を使用
しながらも原料から離れた位置ではなく、原料の内外面
にきわめて高収率で炭化珪素ウィスカーを生成成長せし
める方法を提供することを目的とする。
収率が低いものであり、両者の方法を比べると、後者は
前者よりも原料価格ならびに原料確保の点で格段と有利
であるが、原料の大部分が塊状炭化珪素となるため、ウ
ィスカーの収率はきわめて低いものであつた。本発明は
、上述の問題点に鑑み、成されたもので固体原料を使用
しながらも原料から離れた位置ではなく、原料の内外面
にきわめて高収率で炭化珪素ウィスカーを生成成長せし
める方法を提供することを目的とする。
以下、本発明の構成について具体的に詳述する。
本発明の基本的構成は、炭素及び珪素を含有し、薄肉で
かつウィスカーの成長に十分な空隙を保有する形状の原
料をガス流通性を保有できる状態にしてトレーに装填し
、これを非酸化性雰囲気の炉内で上記原料の空隙に窒素
系ガスを除く非酸化性ガスを流通させつつ、400〜1
300℃まで段階的に昇温する複数の温度域を高温部方
向へ間欠的に移動させながら不純物成分を除去せしめた
のち、1350〜1450℃に至る温度域を高温部方向
へ間欠的に移動させて炭化せしめることから成り、好ま
しくはトレーに装填する前.の原料にホウ素化合物、ラ
ンタン化合物の1種又は2種以上の混合物を付着せしめ
ておくことから成つている。
かつウィスカーの成長に十分な空隙を保有する形状の原
料をガス流通性を保有できる状態にしてトレーに装填し
、これを非酸化性雰囲気の炉内で上記原料の空隙に窒素
系ガスを除く非酸化性ガスを流通させつつ、400〜1
300℃まで段階的に昇温する複数の温度域を高温部方
向へ間欠的に移動させながら不純物成分を除去せしめた
のち、1350〜1450℃に至る温度域を高温部方向
へ間欠的に移動させて炭化せしめることから成り、好ま
しくはトレーに装填する前.の原料にホウ素化合物、ラ
ンタン化合物の1種又は2種以上の混合物を付着せしめ
ておくことから成つている。
次に具体的に各事項を詳述すると、
上記の構成において、珪素及び炭素を含有し、薄肉でか
つウィスカーの成長に十分な空隙を保有する形状の原料
とは、そのまますぐに原料に供しうる天然の好適材どし
て籾殼があるが、このほか、合成したものとして、珪素
原料と炭素原料を微粉末の状態でつなぎ剤としてメチル
セルロース1液を少量加えて混練して小寸法の中空短管
状・撚れたフレーク状・波板状あるいはもつれ合つた糸
状に成形されたもの(この場合、特に、中空短管状のも
のが籾殼のごとくそれ自体に内部空隙を保有しているの
で最適である)あるいはろ紙のような高純度のセルロー
ス質に珪素酸あるいはシリコン樹脂を含浸し乾燥させた
ものをたとえば、波板形状に成形して相互間に十分な空
隙ができるようにしたものを意味しており、少なくとも
これらから選択された1以上のものである。
つウィスカーの成長に十分な空隙を保有する形状の原料
とは、そのまますぐに原料に供しうる天然の好適材どし
て籾殼があるが、このほか、合成したものとして、珪素
原料と炭素原料を微粉末の状態でつなぎ剤としてメチル
セルロース1液を少量加えて混練して小寸法の中空短管
状・撚れたフレーク状・波板状あるいはもつれ合つた糸
状に成形されたもの(この場合、特に、中空短管状のも
のが籾殼のごとくそれ自体に内部空隙を保有しているの
で最適である)あるいはろ紙のような高純度のセルロー
ス質に珪素酸あるいはシリコン樹脂を含浸し乾燥させた
ものをたとえば、波板形状に成形して相互間に十分な空
隙ができるようにしたものを意味しており、少なくとも
これらから選択された1以上のものである。
ところで、本発明て使用できる珪素及び炭素を)含有し
、薄肉でかつウィスカーの成長に十分な珪素を保有する
形状の原料としてもつとも実際的でかつ容易に入手でき
る原料としては籾殼があげられる。
、薄肉でかつウィスカーの成長に十分な珪素を保有する
形状の原料としてもつとも実際的でかつ容易に入手でき
る原料としては籾殼があげられる。
この籾殼は稲作農業で多量に副生するにもかかわらず、
目立つた用途に供されていないが有・機物以外にSlO
2を13〜22Wt%、MgOを0.02〜0.05W
t%、CaOを0.10〜0.15Wt%、K2Oを0
.3〜0.4Wt%、P2O5を0.05〜0.10W
t%含有しており、空気を遮断して仮焼すると籾殼の全
重量の60Wt%を占める有機物が飛散し、炭素分と珪
酸分との比率は7:3〜5:5となる。このうちの炭素
分は加熱反応工程中、籾殼がその形状を維持するのに貢
献し、ウィスカーの生成に使われる。
目立つた用途に供されていないが有・機物以外にSlO
2を13〜22Wt%、MgOを0.02〜0.05W
t%、CaOを0.10〜0.15Wt%、K2Oを0
.3〜0.4Wt%、P2O5を0.05〜0.10W
t%含有しており、空気を遮断して仮焼すると籾殼の全
重量の60Wt%を占める有機物が飛散し、炭素分と珪
酸分との比率は7:3〜5:5となる。このうちの炭素
分は加熱反応工程中、籾殼がその形状を維持するのに貢
献し、ウィスカーの生成に使われる。
残余の不純物のうち、K2O及びP2O.は籾殼の仮焼
及び窒化工程中に飛散し、MgCO及びCaOは後処理
によつて除去することができる。また、籾殼ではなく、
前記したような合成した原料を使用する場合にはつぎに
述べるような珪素原料ならびに炭素原料が比較的安価で
大量に入手できることから、原料の供給源としてきわめ
て望ましい。珪素分については、無水珪酸の形のものが
安価に入手でき、代表的な無水珪酸原料である珪石、珪
砂のほか、シラスと呼ばれる南九州地方に広く分布して
いる火山噴出物(その埋蔵量は90晴トンといわれ、現
在、目立つような用途に供されていない。
及び窒化工程中に飛散し、MgCO及びCaOは後処理
によつて除去することができる。また、籾殼ではなく、
前記したような合成した原料を使用する場合にはつぎに
述べるような珪素原料ならびに炭素原料が比較的安価で
大量に入手できることから、原料の供給源としてきわめ
て望ましい。珪素分については、無水珪酸の形のものが
安価に入手でき、代表的な無水珪酸原料である珪石、珪
砂のほか、シラスと呼ばれる南九州地方に広く分布して
いる火山噴出物(その埋蔵量は90晴トンといわれ、現
在、目立つような用途に供されていない。
その化学組成を第1表に示す)や板ガラス研摩廃粉にれ
はガラス工業において板ガラス研摩工程で多量に副生す
るが、超微粉であること、及び鉄分が多くてガラス原料
としての再使用が困難なことから利用されないまま放置
しているのが現状である。その化学組成は第2表に示す
。)も使用てきる。特にシラス及び板ガラス研摩廃粉は
各々と単独て用いるよりも混合して用いるほうが好まし
い。
はガラス工業において板ガラス研摩工程で多量に副生す
るが、超微粉であること、及び鉄分が多くてガラス原料
としての再使用が困難なことから利用されないまま放置
しているのが現状である。その化学組成は第2表に示す
。)も使用てきる。特にシラス及び板ガラス研摩廃粉は
各々と単独て用いるよりも混合して用いるほうが好まし
い。
これはシラスがかなり低い温度でガラス化して表面積が
激減し、珪素含有蒸気を発生しにくくなるため、融点が
高い板ガラス研摩廃粉に支持させることにより所望温度
で長時間にわたり珪素含有蒸気を発生しやすくするため
てある。また、板ガラス研摩廃粉に不純物として含まれ
ている酸化鉄はウィスカーの成長を促進する効果を有し
ているので、この混合原料はこの効果を利用することも
できる。一方、炭素原料であるがこれは純粋なものが工
業的に多量に供給されるのでこれを利用する。
激減し、珪素含有蒸気を発生しにくくなるため、融点が
高い板ガラス研摩廃粉に支持させることにより所望温度
で長時間にわたり珪素含有蒸気を発生しやすくするため
てある。また、板ガラス研摩廃粉に不純物として含まれ
ている酸化鉄はウィスカーの成長を促進する効果を有し
ているので、この混合原料はこの効果を利用することも
できる。一方、炭素原料であるがこれは純粋なものが工
業的に多量に供給されるのでこれを利用する。
一方、上述の珪素原料に配合する炭素原料としては、こ
れは純粋なものが工業的に多量に供給されるのでこれを
利用する。次に、このような炭化させた籾殻等の原料の
トレーへの装填は原料がその形状を崩さずに各原料相互
間にガスが流通しやすいように空隙を保有させておこな
うことが必要である。
れは純粋なものが工業的に多量に供給されるのでこれを
利用する。次に、このような炭化させた籾殻等の原料の
トレーへの装填は原料がその形状を崩さずに各原料相互
間にガスが流通しやすいように空隙を保有させておこな
うことが必要である。
又、好ましくはトレーに装填する前の原料に結晶成長促
進剤としてホウ素化合物又はランタン化合物の1種ある
いは2種以上の混合物、この結晶促進剤は液状として噴
霧するか、粉末として付着せしめておく。付着量は経験
的に原料のSi重量に対してホウ素化合物もしくはラン
タン化合物またはこれらの両者の混合物として1〜40
Wt%、好ましくは5〜20wt%、最も好ましくは7
〜15Wt%とする。そして原料が装填されたトレーを
常法により非酸化性雰囲気とした炉内に導く。炉内は4
00℃から1450℃まで段階的に昇温する複数の温度
域、たとえば4000C,5000C,600℃,70
0ばC,9000C,1100C,1200℃,130
0℃,1350℃,1450℃と段階的に昇温する温度
域に区分されており各温度域では下方から上方へ窒素系
ガスを除く非酸化性ガスが常に流通せしめられている。
なお、1300℃までの比較的低温域ではアルゴンガス
が用いられるとよソー層好ましい。
進剤としてホウ素化合物又はランタン化合物の1種ある
いは2種以上の混合物、この結晶促進剤は液状として噴
霧するか、粉末として付着せしめておく。付着量は経験
的に原料のSi重量に対してホウ素化合物もしくはラン
タン化合物またはこれらの両者の混合物として1〜40
Wt%、好ましくは5〜20wt%、最も好ましくは7
〜15Wt%とする。そして原料が装填されたトレーを
常法により非酸化性雰囲気とした炉内に導く。炉内は4
00℃から1450℃まで段階的に昇温する複数の温度
域、たとえば4000C,5000C,600℃,70
0ばC,9000C,1100C,1200℃,130
0℃,1350℃,1450℃と段階的に昇温する温度
域に区分されており各温度域では下方から上方へ窒素系
ガスを除く非酸化性ガスが常に流通せしめられている。
なお、1300℃までの比較的低温域ではアルゴンガス
が用いられるとよソー層好ましい。
トレーは上記各温度域を低温部から高温部域へ所定時間
をおいて間欠的に移動せられ、この間にトレー中の原料
は加熱され、不純物成分を飛散せしめられたのち原料中
の珪素成分は炭化される。トレーが比較的低温部から高
温部方向へ間欠的に移動され不純物を飛散させるための
所要時間は400℃,500℃,600さC,7000
C,9000C,11000C,12000C,130
0℃の各温度域て1〜2?間、好ましくは5〜2@間が
適当であり、1350〜1450℃の温度域で原料中の
珪素成分が炭化する時間は2〜1C@間、好ましくは4
〜1(ロ)間が適当である。この際、非酸”化性ガスの
流量、流速、ガス温度は炉の内容積、原料の炉内への仕
込み量等の条件により異なるがガス温度は低いものを送
入しないように注意を要する。かくて上述のごとき条件
下で処理された原料にはその内外面ならびに各原料相互
間の空隙にさらに炉天井部に綿状ないし羽毛状に窒化珪
素ウィスカーが成長生成する。
をおいて間欠的に移動せられ、この間にトレー中の原料
は加熱され、不純物成分を飛散せしめられたのち原料中
の珪素成分は炭化される。トレーが比較的低温部から高
温部方向へ間欠的に移動され不純物を飛散させるための
所要時間は400℃,500℃,600さC,7000
C,9000C,11000C,12000C,130
0℃の各温度域て1〜2?間、好ましくは5〜2@間が
適当であり、1350〜1450℃の温度域で原料中の
珪素成分が炭化する時間は2〜1C@間、好ましくは4
〜1(ロ)間が適当である。この際、非酸”化性ガスの
流量、流速、ガス温度は炉の内容積、原料の炉内への仕
込み量等の条件により異なるがガス温度は低いものを送
入しないように注意を要する。かくて上述のごとき条件
下で処理された原料にはその内外面ならびに各原料相互
間の空隙にさらに炉天井部に綿状ないし羽毛状に窒化珪
素ウィスカーが成長生成する。
次いで、このように原料の内外面に成長生成した窒化珪
素ウィスカーは下述のウィスカー分離捕集により単結晶
として回収する。具体的に説明するに、炉内から取出し
たトレー中の原料はその内外面に窒化珪素ウィスカーが
からみ合つて互いに結合しているので、これを水中に入
れ、ウィスカーが損傷しないように静かに攪拌する。
素ウィスカーは下述のウィスカー分離捕集により単結晶
として回収する。具体的に説明するに、炉内から取出し
たトレー中の原料はその内外面に窒化珪素ウィスカーが
からみ合つて互いに結合しているので、これを水中に入
れ、ウィスカーが損傷しないように静かに攪拌する。
攪拌は機械的方法のほかにエアーレーシヨンや超音波な
どの方法で行う。原料がほぐれたならば、これに疎水性
の有機質液体、経済的なものとしては灯油を加えるとと
もに適量の塩酸を加え、40〜50′Cに加熱して静か
に攪拌してからしばらく静置する。
どの方法で行う。原料がほぐれたならば、これに疎水性
の有機質液体、経済的なものとしては灯油を加えるとと
もに適量の塩酸を加え、40〜50′Cに加熱して静か
に攪拌してからしばらく静置する。
すると、水と灯油とが分離した際にウィスカーは下部の
水層側に、ウィスカーが除かれた原料は上部の灯油側に
移動している。尚、塩酸の添加によりウィスカーは親水
性を増し、沈降し、沈降速度は速く、分離はほぼ完全に
おこなわれる。次いで水層側に分離捕集されたウィスカ
ーは市販洗剤、金属石けんなどを用いて浮遊選鉱技術で
精選すると不純物を効率よく除去てきるが、単に水洗を
くり返すだけでもかなりの不純物を除去でき、窒化珪素
ウィスカーのみを得ることができる。
水層側に、ウィスカーが除かれた原料は上部の灯油側に
移動している。尚、塩酸の添加によりウィスカーは親水
性を増し、沈降し、沈降速度は速く、分離はほぼ完全に
おこなわれる。次いで水層側に分離捕集されたウィスカ
ーは市販洗剤、金属石けんなどを用いて浮遊選鉱技術で
精選すると不純物を効率よく除去てきるが、単に水洗を
くり返すだけでもかなりの不純物を除去でき、窒化珪素
ウィスカーのみを得ることができる。
又、灯油ならびに塩酸は最初から水に加えておいてもよ
く原料がよく解きほぐされるように水に分散効果を示す
助剤を添加してもよいが有機質液.体を乳化させないも
のを選ぶことが必要である。
く原料がよく解きほぐされるように水に分散効果を示す
助剤を添加してもよいが有機質液.体を乳化させないも
のを選ぶことが必要である。
なお、窒化珪素ウィスカーが成長生成せしめられた原料
は上述の液体による分離に供する前に機械的に解きほぐ
してもよいがこの場合は多少のウィスカーの損傷は避け
られない。一方、灯油側で捕!集した原料はウィスカー
と同成分の粉体を含んでいるのでこれを1000℃以下
の酸化性雰囲気内で焼成することにより、炭素分を除い
て窒化珪素粉だけを取出し、これを研摩剤や窯業原料と
して利用てきる。次に本発明を工業的に実施する際に使
用する製造炉の一例を図面にもとづいて説明する。
は上述の液体による分離に供する前に機械的に解きほぐ
してもよいがこの場合は多少のウィスカーの損傷は避け
られない。一方、灯油側で捕!集した原料はウィスカー
と同成分の粉体を含んでいるのでこれを1000℃以下
の酸化性雰囲気内で焼成することにより、炭素分を除い
て窒化珪素粉だけを取出し、これを研摩剤や窯業原料と
して利用てきる。次に本発明を工業的に実施する際に使
用する製造炉の一例を図面にもとづいて説明する。
図面は外部構造ならびに内部仕切等が耐熱材料でつくら
れた製造炉の断面を示し、両端に入口ガス置換室1と、
出口ガス置換室2を有し、その間に上下二段に区分され
、下側には上部が開放され下部にガス吹込口4のある小
室3が多数、設けられ(図面は中央部を省略)、その中
に適量のカーボンペレット5が収容されており、上側に
は上部が底部に原料がこぼれ落ちない程度の細孔6が多
数穿孔されたトレー7が前記小室の上に小室と同数分、
配設されている。
れた製造炉の断面を示し、両端に入口ガス置換室1と、
出口ガス置換室2を有し、その間に上下二段に区分され
、下側には上部が開放され下部にガス吹込口4のある小
室3が多数、設けられ(図面は中央部を省略)、その中
に適量のカーボンペレット5が収容されており、上側に
は上部が底部に原料がこぼれ落ちない程度の細孔6が多
数穿孔されたトレー7が前記小室の上に小室と同数分、
配設されている。
なお、トレーの材質はシリカ−アルミナ系のものでもよ
いが黒鉛製のものノとすると、高低温部への移動の際の
熱衝撃抵抗が強いので、より望ましい材質である。とこ
ろで本発明製造方法のプロセスを上述の図面に添つて説
明すると、まず、籾殼等の原料8を入れたトレー7を非
酸・化性ガスが送給されるガス入口置換室1内に搬送し
て非酸化性雰囲気下におく。
いが黒鉛製のものノとすると、高低温部への移動の際の
熱衝撃抵抗が強いので、より望ましい材質である。とこ
ろで本発明製造方法のプロセスを上述の図面に添つて説
明すると、まず、籾殼等の原料8を入れたトレー7を非
酸・化性ガスが送給されるガス入口置換室1内に搬送し
て非酸化性雰囲気下におく。
次いで、扉9を引き上げて段階的に温度が高くなるよう
に設定してある炉本体内のもつとも低温部(図面では一
番左側)である小室3の上へ移動させる。
に設定してある炉本体内のもつとも低温部(図面では一
番左側)である小室3の上へ移動させる。
小室3には適量のカーボンペレットが収容されており、
抵抗発熱体10が設置されて所定の温度(例えば400
℃)に維持できるようになつており、しかもガス吹込口
4から上方へ窒素系ガスを除く非酸化性ガス(たとえば
アルゴンガス)が所定流速で所定量、吹まれているので
、トレー7内の原料8は同トレーの底部に設けた細孔6
から流入する加熱された非酸化性ガスにより徐々にあた
ためられることになる。11はガス出口である。
抵抗発熱体10が設置されて所定の温度(例えば400
℃)に維持できるようになつており、しかもガス吹込口
4から上方へ窒素系ガスを除く非酸化性ガス(たとえば
アルゴンガス)が所定流速で所定量、吹まれているので
、トレー7内の原料8は同トレーの底部に設けた細孔6
から流入する加熱された非酸化性ガスにより徐々にあた
ためられることになる。11はガス出口である。
小室3は、図面上でその一部を省略したがたとえば総数
20ぐらいあり400℃から1200℃ぐらいまで10
0℃毎に温度が上がる小室を各1〜2ずつ連続して設け
1300℃の小室が3室、1350℃ならびに1450
℃の小室が各4室ぐらいずつ設けられており、これらの
小室の真上にはトレー1ケース分が収容できる移動空間
が設けられている。400〜1450℃までの各所定温
度で所定時間、各小室上にトレーの移動空間に間欠的に
移動せしめられたトレー内の原料は400〜1300゜
Cに至る段階的に昇温する複数の温度域を間欠的に移動
される間に充分に予熱され、不純物を除去されてのち1
350〜1450℃の間て原料中の珪素が炭化反応せし
められることになり、次に常温下で冷却せしめられるこ
とになる。
20ぐらいあり400℃から1200℃ぐらいまで10
0℃毎に温度が上がる小室を各1〜2ずつ連続して設け
1300℃の小室が3室、1350℃ならびに1450
℃の小室が各4室ぐらいずつ設けられており、これらの
小室の真上にはトレー1ケース分が収容できる移動空間
が設けられている。400〜1450℃までの各所定温
度で所定時間、各小室上にトレーの移動空間に間欠的に
移動せしめられたトレー内の原料は400〜1300゜
Cに至る段階的に昇温する複数の温度域を間欠的に移動
される間に充分に予熱され、不純物を除去されてのち1
350〜1450℃の間て原料中の珪素が炭化反応せし
められることになり、次に常温下で冷却せしめられるこ
とになる。
こで、トレーが炉本体内を移動中に炭化珪素の構成成分
である元素以外のNa,Cl,K,Mg,Al等の不純
物元素(特に原料が籾殻の場合には有機物と不純物元素
)は徐々に飛散し、炉天井部分に結晶物として析出除去
されるので、1350〜1450℃で原料中の珪素含有
蒸気と炭素含有蒸気の炭化反応により原料の内外面に生
成する窒化珪素ウィスカーならびに同粉体の純度は飛躍
的に向上する。次に、原料中の不純物元素が炉内の温度
域において温度が高くなるにしたがい減少する、つまり
原料を所定温度で炭化して炭化珪素を生成せしめる場合
に炭化珪素の純度が高くなることを実証する実験データ
を第3表として掲げる。
である元素以外のNa,Cl,K,Mg,Al等の不純
物元素(特に原料が籾殻の場合には有機物と不純物元素
)は徐々に飛散し、炉天井部分に結晶物として析出除去
されるので、1350〜1450℃で原料中の珪素含有
蒸気と炭素含有蒸気の炭化反応により原料の内外面に生
成する窒化珪素ウィスカーならびに同粉体の純度は飛躍
的に向上する。次に、原料中の不純物元素が炉内の温度
域において温度が高くなるにしたがい減少する、つまり
原料を所定温度で炭化して炭化珪素を生成せしめる場合
に炭化珪素の純度が高くなることを実証する実験データ
を第3表として掲げる。
上記実験データは原料中の不純物元素を700℃におい
て100とした場合に各温度で2時間、保持したときに
原料中に残存する元素の量を示したものであり、140
0℃ではかなりの量の不純物元素が飛散して原料中に占
める割合が減少しているので、同温度で原料が炭化せし
められて生成する窒化珪素ウィスカーの純度は上述のよ
うに原料中の不純物元素の減少分だけ高くなる。
て100とした場合に各温度で2時間、保持したときに
原料中に残存する元素の量を示したものであり、140
0℃ではかなりの量の不純物元素が飛散して原料中に占
める割合が減少しているので、同温度で原料が炭化せし
められて生成する窒化珪素ウィスカーの純度は上述のよ
うに原料中の不純物元素の減少分だけ高くなる。
又、第4表は第3表の実験データから明らかなように原
料中から飛散した元素が炉天井部に於て化合再結晶した
ものを捕集し、同析出結晶物中の不純物元素量を蛍光X
線分析により測定したデータである。
料中から飛散した元素が炉天井部に於て化合再結晶した
ものを捕集し、同析出結晶物中の不純物元素量を蛍光X
線分析により測定したデータである。
上記実験データから炉内入口部の原料の予熱開始段階(
400〜650′C)では原料から比較的多く、不純物
元素が飛散し、炉天井部に析出結晶として付着し、70
0゜C,1000℃,13000C,1400■Cと温
度が高くなるにしたがい、一般的に不純物元素の飛散量
が減少するにともない、炉天井部に付着する析出結晶中
の不純物元素量は減少する傾向がみられ、冷却部(常温
)では逆に析出結晶中の不純物元素量が増加し、出口部
においてもほぼ同様の傾向がみられる。
400〜650′C)では原料から比較的多く、不純物
元素が飛散し、炉天井部に析出結晶として付着し、70
0゜C,1000℃,13000C,1400■Cと温
度が高くなるにしたがい、一般的に不純物元素の飛散量
が減少するにともない、炉天井部に付着する析出結晶中
の不純物元素量は減少する傾向がみられ、冷却部(常温
)では逆に析出結晶中の不純物元素量が増加し、出口部
においてもほぼ同様の傾向がみられる。
考察するに、不純物元素はその種類と温度により飛散状
態は異なるが入口部から出口部に至るまで不純物元素は
炉天井部に於て、化合再結晶として析出するので結局、
出口部におけるトレー中の原料の内外面に生成する窒化
珪素ウィスカーならびに炭化珪素粉体の純度が飛躍的に
向上するものと考えられる。又、冷却部ならびに出口部
においては一般に析出結晶中の不純物元素量が炭化反応
温度(1350〜1450℃)より多いのは温度の急激
低下により飛散状態にある不純物元素が凝縮するためと
考えられる。ところで、本発明製造方法においてその原
料に、結晶成長促進剤としてホウ素化合物、ランタン化
合物の1種又は2種以上の混合物を付着せしめた場合の
効果を示す比較実験データを第5表として掲げる。
態は異なるが入口部から出口部に至るまで不純物元素は
炉天井部に於て、化合再結晶として析出するので結局、
出口部におけるトレー中の原料の内外面に生成する窒化
珪素ウィスカーならびに炭化珪素粉体の純度が飛躍的に
向上するものと考えられる。又、冷却部ならびに出口部
においては一般に析出結晶中の不純物元素量が炭化反応
温度(1350〜1450℃)より多いのは温度の急激
低下により飛散状態にある不純物元素が凝縮するためと
考えられる。ところで、本発明製造方法においてその原
料に、結晶成長促進剤としてホウ素化合物、ランタン化
合物の1種又は2種以上の混合物を付着せしめた場合の
効果を示す比較実験データを第5表として掲げる。
(4)この場合の原料としては炭化籾殻(600℃で仮
焼)を用いた。
焼)を用いた。
上記表の比較実験データから明らかなように原料に結晶
成長促進剤としてH3BO3を添加すればSiCウィス
カーの収率は84.6%,LaCl3の添加の場合の収
率は61.2%と、結晶成長促進剤を全く添加しない場
合の35.0%に比べ、きわめて良好な収率jで製造で
きることが判明した。
成長促進剤としてH3BO3を添加すればSiCウィス
カーの収率は84.6%,LaCl3の添加の場合の収
率は61.2%と、結晶成長促進剤を全く添加しない場
合の35.0%に比べ、きわめて良好な収率jで製造で
きることが判明した。
又、本発明製造方法において用いる原料をトレーに装填
して炉内で仮焼、炭化反応に供する前に予め、酸処理を
施しておけは原料中の不純物成分や有機物がかなり除去
できて爾後処理がよソー層効果的におこなえ・る。ここ
で原料として籾殼を用い、これを酸処理する場合を例と
して掲げる。すなわち、籾殼の酸処理はたとえば生籾殼
を駆−HClに加えて0.5〜1時間煮沸することによ
りおこなう。
して炉内で仮焼、炭化反応に供する前に予め、酸処理を
施しておけは原料中の不純物成分や有機物がかなり除去
できて爾後処理がよソー層効果的におこなえ・る。ここ
で原料として籾殼を用い、これを酸処理する場合を例と
して掲げる。すなわち、籾殼の酸処理はたとえば生籾殼
を駆−HClに加えて0.5〜1時間煮沸することによ
りおこなう。
これにより生籾殼の主核を形成するセルロースが還元作
用をうけ炭水化物から酸素がぬけて黒色化するが、籾殻
中のタンパク質は分解してアミノ酸となり、高分子化合
物であるセルロースは低分子化合物に変わつて溶出する
ので籾殼の多孔質化が計れ、爾後の籾殻からの不純物成
分の飛散、珪素と炭素との反応、ひいては炭化珪素ウィ
スカーの成長を容易にすることとなる。また、この籾殻
の酸処理により減少する生籾殻中の含有元素量について
比較実験データを示せば第6表のとおりである。(至)
生籾殼の酸処理後の含有元素量は生籾殼を駆−HCl溶
液中に浸漬し、煮沸後、水洗いしたものを蛍光X線分析
したもので、生籾殼(未処理)中の含有元素量を100
とした場合の存在量を示し同じく、参考値として掲げた
データは生籾殻を仮焼後、同様の酸処理をほどこした際
の含有元素の存在量を示すものとする。
用をうけ炭水化物から酸素がぬけて黒色化するが、籾殻
中のタンパク質は分解してアミノ酸となり、高分子化合
物であるセルロースは低分子化合物に変わつて溶出する
ので籾殼の多孔質化が計れ、爾後の籾殻からの不純物成
分の飛散、珪素と炭素との反応、ひいては炭化珪素ウィ
スカーの成長を容易にすることとなる。また、この籾殻
の酸処理により減少する生籾殻中の含有元素量について
比較実験データを示せば第6表のとおりである。(至)
生籾殼の酸処理後の含有元素量は生籾殼を駆−HCl溶
液中に浸漬し、煮沸後、水洗いしたものを蛍光X線分析
したもので、生籾殼(未処理)中の含有元素量を100
とした場合の存在量を示し同じく、参考値として掲げた
データは生籾殻を仮焼後、同様の酸処理をほどこした際
の含有元素の存在量を示すものとする。
上記表に掲げた実験データ結果から明らかなことは生籾
殼の酸処理により炭化珪素の構成成分であるSi以外の
含有元素はその量が100%減少するか、もしくはかな
りの減少率を示しており、いわゆる不純物構成元素の減
少により、爾後処理により生成しうる窒化珪素ウィスカ
ー、ならびに同粉体の純度の向上に資することが理解で
きうる。
殼の酸処理により炭化珪素の構成成分であるSi以外の
含有元素はその量が100%減少するか、もしくはかな
りの減少率を示しており、いわゆる不純物構成元素の減
少により、爾後処理により生成しうる窒化珪素ウィスカ
ー、ならびに同粉体の純度の向上に資することが理解で
きうる。
又、工業的製造炉としては図示のもののほかに一端から
スクリューフィーダにより原料を間欠的に挿入して、炉
内の予熱温度域から炭化反応温度域を所定時間をおいて
降下移動させながら、炭化反応せしめて、他端から反応
を終つた原料を排出させる縦型構造のものを使用するこ
ともでき、この場合にはトレーが不要となる。然して、
炉内で所定処理を経て窒化珪素ウィスカーならびに同粉
体を生成せしめられた原料は前述のことく、灯油などの
疎水性有機質液体と水と塩酸の混合液による分離により
窒化珪素ウィスカーのみを水層側に分離捕集し精選する
。以上、述べてきたとおり本発明は構成されており、従
来の製造方法のように原料から離れた位置ではなく原料
の内外面に窒化珪素ウィスカーを生成せしめるものであ
るから、炭化反応後の原料を灯油等の疎水性有機質液体
と水と塩酸の混合液による分離捕集法により、きわめて
高い収率で炭化珪素ウィスカーを得ることが可能で、し
かも原料中の珪素成分のほとんどすべてを炭化珪素に変
換できる。また、本発明方法によつて炉内のトレーから
取出した原料の内外面に生成せしめたウィスカーを分離
の工程を経すにそのまま炭化珪素粉体一炭化珪素ウイス
カーー炭素の混合物、あるいは炭素を焼失せしめて、炭
化珪素一炭化珪素ウィスカーの混合物とし、工業材料と
して利用もできる。更に、原料は炭化させた籾殼や無水
珪酸原料である珪石、珪砂のほかにシラスや板ガラス研
摩廃粉など、きわめて安価で、多量に入手できるものて
あるから製造コスト的にみてきわめて経済的である。以
下、本発明の実施例を説明する。
スクリューフィーダにより原料を間欠的に挿入して、炉
内の予熱温度域から炭化反応温度域を所定時間をおいて
降下移動させながら、炭化反応せしめて、他端から反応
を終つた原料を排出させる縦型構造のものを使用するこ
ともでき、この場合にはトレーが不要となる。然して、
炉内で所定処理を経て窒化珪素ウィスカーならびに同粉
体を生成せしめられた原料は前述のことく、灯油などの
疎水性有機質液体と水と塩酸の混合液による分離により
窒化珪素ウィスカーのみを水層側に分離捕集し精選する
。以上、述べてきたとおり本発明は構成されており、従
来の製造方法のように原料から離れた位置ではなく原料
の内外面に窒化珪素ウィスカーを生成せしめるものであ
るから、炭化反応後の原料を灯油等の疎水性有機質液体
と水と塩酸の混合液による分離捕集法により、きわめて
高い収率で炭化珪素ウィスカーを得ることが可能で、し
かも原料中の珪素成分のほとんどすべてを炭化珪素に変
換できる。また、本発明方法によつて炉内のトレーから
取出した原料の内外面に生成せしめたウィスカーを分離
の工程を経すにそのまま炭化珪素粉体一炭化珪素ウイス
カーー炭素の混合物、あるいは炭素を焼失せしめて、炭
化珪素一炭化珪素ウィスカーの混合物とし、工業材料と
して利用もできる。更に、原料は炭化させた籾殼や無水
珪酸原料である珪石、珪砂のほかにシラスや板ガラス研
摩廃粉など、きわめて安価で、多量に入手できるものて
あるから製造コスト的にみてきわめて経済的である。以
下、本発明の実施例を説明する。
実施例1
化学分析値1g.L0SS:79.61%,SlO2:
17.55%,Al2O3:0.04%,Fe2O3:
0.01%,CaO:0.04%,MgO:0.16%
の籾殻30yを空気遮断して900℃で仮焼し、これを
、底部に多数の小孔を穿設した黒鉛製トレーに入れ蓋を
せずに、添付図面に示すような構造のアルミナ製マツフ
ル炉にカーボンペレットを厚さ5cm程充填した上に置
きアルゴンガスを0.5′ノMmで炉底部より上部に流
しつつ昇温し、800℃で3時間、1000℃で3時間
、12000Cで3時間、保持した。
17.55%,Al2O3:0.04%,Fe2O3:
0.01%,CaO:0.04%,MgO:0.16%
の籾殻30yを空気遮断して900℃で仮焼し、これを
、底部に多数の小孔を穿設した黒鉛製トレーに入れ蓋を
せずに、添付図面に示すような構造のアルミナ製マツフ
ル炉にカーボンペレットを厚さ5cm程充填した上に置
きアルゴンガスを0.5′ノMmで炉底部より上部に流
しつつ昇温し、800℃で3時間、1000℃で3時間
、12000Cで3時間、保持した。
このあと3℃1m1nの昇温率で1400℃になるまで
アルゴンガスを流しつつ昇温し、1400゜Cに達した
時点でアルゴンガス流量を5e1minに増加して8時
間、保持したのち、ガス流量を0.5eIm1nとして
、1000℃まで降温し、次いでガスの送給を止めて密
閉冷却した。次に、トレー内の処理済原料を灯油:水(
水道水)=3:7の混合液中に投入し1時間、静かに攪
拌後、静置した。すると、下側に水、上側に灯油と、2
液分離するとともに水側へは炭化珪素ウィスカーが、灯
油側へは炭化物が分離捕集された。水中に含まれる炭化
珪素ウィスカーは浮遊選鉱技術により処理し、同ウィス
カーを2.9y得た。このウィスカーを電子顕微鏡で観
察した結果、その形状は直径0.2μm1長さ約60μ
mのもので制限視野電子線回折によればα−SiCの単
結晶であると認められた。また、灯油側で捕集された炭
化物を900′Cの酸化雰囲気中で2時間焼成して灰白
色の粉体13fを得たが、前記電子線回折によるとこの
成分の大部分がα−SiCであると認められた。
アルゴンガスを流しつつ昇温し、1400゜Cに達した
時点でアルゴンガス流量を5e1minに増加して8時
間、保持したのち、ガス流量を0.5eIm1nとして
、1000℃まで降温し、次いでガスの送給を止めて密
閉冷却した。次に、トレー内の処理済原料を灯油:水(
水道水)=3:7の混合液中に投入し1時間、静かに攪
拌後、静置した。すると、下側に水、上側に灯油と、2
液分離するとともに水側へは炭化珪素ウィスカーが、灯
油側へは炭化物が分離捕集された。水中に含まれる炭化
珪素ウィスカーは浮遊選鉱技術により処理し、同ウィス
カーを2.9y得た。このウィスカーを電子顕微鏡で観
察した結果、その形状は直径0.2μm1長さ約60μ
mのもので制限視野電子線回折によればα−SiCの単
結晶であると認められた。また、灯油側で捕集された炭
化物を900′Cの酸化雰囲気中で2時間焼成して灰白
色の粉体13fを得たが、前記電子線回折によるとこの
成分の大部分がα−SiCであると認められた。
実施例2
実施例1と同様の原料30gにH3BO3(純度99.
5%)を16.9yを添加し、実施例1と同様に反応さ
せて分離を行なつたところ、7.4gのα−SiCウィ
スカーが得られた。
5%)を16.9yを添加し、実施例1と同様に反応さ
せて分離を行なつたところ、7.4gのα−SiCウィ
スカーが得られた。
実施例3
実施例1と同様の原料30yにLaCI3lVを添加し
、実施例1と同様に反応させ分離を行なつたところ、5
.37yのα−SiCウィスカーが得られた。
、実施例1と同様に反応させ分離を行なつたところ、5
.37yのα−SiCウィスカーが得られた。
実施例4200メッシュ以下に粒度調整したシラス(鹿
児島県鹿屋市西部の古江産の火山噴出物て、無水珪酸1
5〜75%を含有)粉砕物を40Wt%、325メッシ
ュ以下に調整したガラス研摩廃粉を20Wt%、200
メッシュ以下に調整した炭素粉を40Wt%の割合で混
合し、メチルセルロース液を少量加えて混練し、押出成
型により外径5wt1内径4顛、長さ5順の中空短管状
に成型して原料とした。この原料を自然乾燥後、実施例
1と同じ炉を使い、同様の条件・方法て焼成し、灯油/
水/塩酸の混合液による分離捕集によりウィスカー状物
20wt%、ならびに粉状物叩憇%の割合で得た。電子
顕微鏡観察によれば、ウィスカー状物は直径2μm前後
、長さ100pm前後ありX線回折によれば、完全なα
−SiCの単結晶であり、粉状物はα−SlCに若干の
不純物が混在していることが認められた。
児島県鹿屋市西部の古江産の火山噴出物て、無水珪酸1
5〜75%を含有)粉砕物を40Wt%、325メッシ
ュ以下に調整したガラス研摩廃粉を20Wt%、200
メッシュ以下に調整した炭素粉を40Wt%の割合で混
合し、メチルセルロース液を少量加えて混練し、押出成
型により外径5wt1内径4顛、長さ5順の中空短管状
に成型して原料とした。この原料を自然乾燥後、実施例
1と同じ炉を使い、同様の条件・方法て焼成し、灯油/
水/塩酸の混合液による分離捕集によりウィスカー状物
20wt%、ならびに粉状物叩憇%の割合で得た。電子
顕微鏡観察によれば、ウィスカー状物は直径2μm前後
、長さ100pm前後ありX線回折によれば、完全なα
−SiCの単結晶であり、粉状物はα−SlCに若干の
不純物が混在していることが認められた。
図面は本発明製造方法を工業的に実施する際に使用する
製造炉の一例を示す一部切欠断面図である。 1・・・入口ガス置換室、2・・・出口ガス置換室、3
・・・小室、4・・・ガス吹込口、5・・・カーボンペ
レット、6・・・細孔、7・・・トレー、8・・・原料
、9・・・扉、10・・・抵抗発熱体、11・・・ガス
出口。
製造炉の一例を示す一部切欠断面図である。 1・・・入口ガス置換室、2・・・出口ガス置換室、3
・・・小室、4・・・ガス吹込口、5・・・カーボンペ
レット、6・・・細孔、7・・・トレー、8・・・原料
、9・・・扉、10・・・抵抗発熱体、11・・・ガス
出口。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 珪素および炭素を含有し、薄肉でかつウィスカーの
成長に十分な空隙を保有する形状の原料を、ガス流通性
を保有する状態にしてトレーに装填し、これを非酸化性
雰囲気の炉内で、上記原料の空隙に、窒素系ガスを除く
非酸化性ガスを流通させつつ、400℃から1300℃
まで段階的に昇温する複数の温度域を高温部方向へ間欠
的に移動させながら不純物成分を飛散除去せしめたのち
、1350℃から1450℃の温度域で原料中の珪素を
炭化反応せしめることを特徴とする炭化珪素ウィスカー
の製造方法。 2 珪素および炭素を含有し、薄肉でくつウィスカーの
成長に十分な空隙を保有する形状の原料に、結晶成長促
進剤としてホウ素化合物、ランタン化合物の中から選ば
れた1種又は2種以上の混合物を添加し、これをガス流
通性を保有する状態にしてトレーに装填し、これを非酸
化性雰囲気の炉内で、上記原料の空隙に、窒素系ガスを
除く非酸化性ガスを流動させつつ、400℃から130
0℃まで段階的に昇温する複数の温度域を高温部方向へ
間欠的に移動させながら不純物を飛散除去せしめたのち
、1350℃から1450℃の温度域で原料中の珪素を
炭化反応せしめることを特徴とする炭化珪素ウィスカー
の製造方法。 3 珪素および炭素を含有し、薄肉でかつウィスカーの
成長に十分な珪素を保有する形状の原料に、酸処理を施
してのち、これをガス流通性を保有する状態にしてトレ
ーに装填し、これを非酸化性雰囲気の炉内で、上記原料
の空隙に、窒素系ガスを除く非酸化性ガスを流通させつ
つ、400℃から1300℃まで段階的に昇温する複数
の温度域を高温部方向へ間欠的に移動させながら不純物
成分を飛散除去せしめたのち、1350℃から1450
℃の温度域で原料中の珪素を炭化反応せしめることを特
徴とする炭化珪素ウィスカーの製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57096791A JPS6052120B2 (ja) | 1982-06-04 | 1982-06-04 | 炭化珪素の製造方法 |
| US06/476,199 US4504453A (en) | 1982-06-04 | 1983-03-17 | Method of manufacturing crystalline silicon carbide |
| US06/689,469 US4591492A (en) | 1982-06-04 | 1985-01-07 | Method of manufacturing crystalline silicon carbide employing acid pretreated rice husks |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57096791A JPS6052120B2 (ja) | 1982-06-04 | 1982-06-04 | 炭化珪素の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58213698A JPS58213698A (ja) | 1983-12-12 |
| JPS6052120B2 true JPS6052120B2 (ja) | 1985-11-18 |
Family
ID=14174455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57096791A Expired JPS6052120B2 (ja) | 1982-06-04 | 1982-06-04 | 炭化珪素の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US4504453A (ja) |
| JP (1) | JPS6052120B2 (ja) |
Families Citing this family (44)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1983002108A1 (en) * | 1981-12-16 | 1983-06-23 | Atlantic Richfield Co | Continuous silicon carbide whisker production |
| JPS6052120B2 (ja) * | 1982-06-04 | 1985-11-18 | タテホ化学工業株式会社 | 炭化珪素の製造方法 |
| JPS61146797A (ja) * | 1984-12-14 | 1986-07-04 | Tateho Kagaku Kogyo Kk | 窒化珪素ならびに炭化珪素の連続的製造方法 |
| US4702900A (en) * | 1985-04-08 | 1987-10-27 | Bridgestone Corporation | Method of producing silicon carbide |
| US4789537A (en) * | 1985-12-30 | 1988-12-06 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Prealloyed catalyst for growing silicon carbide whiskers |
| US4702901A (en) * | 1986-03-12 | 1987-10-27 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Process for growing silicon carbide whiskers by undercooling |
| US4789536A (en) * | 1987-01-20 | 1988-12-06 | J. M. Huber Corporation | Process for producing silicon carbide whiskers |
| US4873069A (en) * | 1987-03-09 | 1989-10-10 | American Matrix, Inc. | Method for the preparation of silicon carbide whiskers |
| US5021230A (en) * | 1987-04-22 | 1991-06-04 | Krstic Vladimir D | Method of making silicon carbide |
| US4963286A (en) * | 1987-05-15 | 1990-10-16 | Union Oil Company Of California | Dispersions of silica in carbon and a method of making such dispersions |
| US4839150A (en) * | 1987-05-15 | 1989-06-13 | Union Oil Company Of California | Production of silicon carbide |
| US4892693A (en) * | 1987-07-24 | 1990-01-09 | Aluminum Company Of America | Method of making filament growth composite |
| US4915924A (en) * | 1987-08-12 | 1990-04-10 | Alcan International Limited | Method of preparing whiskers of silicon carbide and other materials |
| CA1269404A (en) * | 1987-11-03 | 1990-05-22 | Mukesh K. Jain | Porous membrane of sinterable refractory metal oxides or silica |
| EP0330899B1 (de) * | 1988-02-26 | 1992-07-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung einer Schicht aus einem metalloxidischen Supraleitermaterial mit hoher Sprungtemperatur und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| BR8907309A (pt) * | 1988-03-11 | 1991-03-19 | Deere & Co | Processo para formar um carbeto metalico,processo para formar carbeto de manganes e processo para produzir ligas de ferro e um metal de liga |
| US5037626A (en) * | 1988-11-22 | 1991-08-06 | Union Oil Company Of California | Process for producing silicon carbide whiskers using seeding agent |
| US5080879A (en) * | 1988-12-01 | 1992-01-14 | Alcan International Limited | Process for producing silicon carbide platelets and the platelets so produced |
| US5404836A (en) * | 1989-02-03 | 1995-04-11 | Milewski; John V. | Method and apparatus for continuous controlled production of single crystal whiskers |
| FR2649421A1 (fr) * | 1989-07-06 | 1991-01-11 | Atochem | Fibres monocristallines de carbure de silicium et leur procede de fabrication |
| US5176893A (en) * | 1989-10-02 | 1993-01-05 | Phillips Petroleum Company | Silicon nitride products and method for their production |
| US5108729A (en) * | 1989-10-02 | 1992-04-28 | Phillips Petroleum Company | Production of carbide products |
| US5165916A (en) * | 1989-10-02 | 1992-11-24 | Phillips Petroleum Company | Method for producing carbide products |
| US5039501A (en) * | 1990-04-12 | 1991-08-13 | General Motors Corporation | Method for growing silicon carbide whiskers |
| US5067999A (en) * | 1990-08-10 | 1991-11-26 | General Atomics | Method for providing a silicon carbide matrix in carbon-fiber reinforced composites |
| US5221526A (en) * | 1991-05-24 | 1993-06-22 | Advanced Industrial Materials | Production of silicon carbide whiskers using a seeding component to determine shape and size of whiskers |
| FR2716208B1 (fr) * | 1994-02-17 | 1996-06-07 | Aerospatiale | Procédé de production de trichites ou wiskers fibreux, longs de carbure de silicium. |
| JP3042297B2 (ja) * | 1994-04-12 | 2000-05-15 | 王子製紙株式会社 | 炭化珪素材料の製造方法 |
| ATE225264T1 (de) * | 1998-02-17 | 2002-10-15 | Cosma Int Inc | Fahrzeugrahmen mit dämpflagerteil und verfahren zur herstellung |
| JP3650727B2 (ja) * | 2000-08-10 | 2005-05-25 | Hoya株式会社 | 炭化珪素製造方法 |
| US8470279B2 (en) * | 2004-04-13 | 2013-06-25 | Si Options, Llc | High purity silicon-containing products and method of manufacture |
| US7588745B2 (en) * | 2004-04-13 | 2009-09-15 | Si Options, Llc | Silicon-containing products |
| US7638108B2 (en) * | 2004-04-13 | 2009-12-29 | Si Options, Llc | High purity silicon-containing products |
| RU2296102C1 (ru) * | 2005-10-03 | 2007-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Способ получения карбида кремния из рисовой шелухи |
| RU2299177C1 (ru) * | 2005-10-07 | 2007-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Способ получения порошка карбида кремния из рисовой шелухи |
| JP4618308B2 (ja) * | 2007-04-04 | 2011-01-26 | ソニー株式会社 | 多孔質炭素材料及びその製造方法、並びに、吸着剤、マスク、吸着シート及び担持体 |
| CN101639319B (zh) * | 2009-05-04 | 2011-04-13 | 李观德 | 制炭炭窑的构建方法及矩阵隧道式炭窑 |
| JP2014122131A (ja) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Taiheiyo Cement Corp | 高純度炭化珪素粉末の製造方法 |
| JP6389349B1 (ja) * | 2018-05-21 | 2018-09-12 | 株式会社M.I.T | 多室型自燃式シリカ製造装置 |
| CN108394889B (zh) * | 2018-05-22 | 2022-05-27 | 东北大学 | 一种从塑料中提取碳材料的方法及设备 |
| US20200262708A1 (en) * | 2018-05-22 | 2020-08-20 | Northeastern University | Method and equipment for extracting carbon materials from plastics |
| CN111517793A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-08-11 | 武汉科技大学 | 一种石墨化炭化稻壳泡沫光热材料及其制备方法 |
| CN112626538A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-04-09 | 东南大学 | 一种基于生物质氮掺杂的过渡金属复合材料及其制备方法 |
| CN118122275A (zh) * | 2024-03-19 | 2024-06-04 | 中国地质大学(武汉) | 一种微孔生物质衍生碳材料及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE758530A (fr) * | 1969-11-05 | 1971-05-05 | Kempten Elektroschmelz Gmbh | Procede de preparation de carbure de silicium a l'etat de fibres |
| US3754076A (en) * | 1970-10-30 | 1973-08-21 | Univ Utah | Production of silicon carbide from rice hulls |
| JPS4932719A (ja) * | 1972-07-27 | 1974-03-26 | ||
| US3855395A (en) * | 1972-09-06 | 1974-12-17 | Univ Utah | Production of silicon nitride from rice hulls |
| JPS5525048B2 (ja) * | 1973-06-14 | 1980-07-03 | ||
| US4049464A (en) * | 1974-04-04 | 1977-09-20 | Refratechnik Gmbh | Method of producing low-carbon, white husk ash |
| JPS5528779A (en) * | 1978-08-23 | 1980-02-29 | Yuasa Battery Co Ltd | Separating device |
| US4214920A (en) * | 1979-03-23 | 1980-07-29 | Exxon Research & Engineering Co. | Method for producing solar cell-grade silicon from rice hulls |
| US4293099A (en) * | 1979-07-02 | 1981-10-06 | Silag, Inc. | Recovery of silicon carbide whiskers from coked, converted rice hulls by froth flotation |
| US4256571A (en) * | 1979-10-09 | 1981-03-17 | Silag, Inc. | Recovery of silicon carbide whiskers from coked, converted rice hulls by selective flocculation-liquid extraction |
| US4283375A (en) * | 1980-01-28 | 1981-08-11 | Great Lakes Carbon Corporation | Production of SiC whiskers |
| US4284612A (en) * | 1980-01-28 | 1981-08-18 | Great Lakes Carbon Corporation | Preparation of SiC whiskers |
| US4248844A (en) * | 1980-01-28 | 1981-02-03 | Great Lakes Carbon Corporation | Production of SiC from rice hulls and silica |
| JPS58143864A (ja) * | 1982-02-22 | 1983-08-26 | Nissan Motor Co Ltd | 粘性流体塗布装置の塗布経路監視装置 |
| JPS6052120B2 (ja) * | 1982-06-04 | 1985-11-18 | タテホ化学工業株式会社 | 炭化珪素の製造方法 |
| JPS5935009A (ja) * | 1982-08-19 | 1984-02-25 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 窒化珪素の製造方法 |
-
1982
- 1982-06-04 JP JP57096791A patent/JPS6052120B2/ja not_active Expired
-
1983
- 1983-03-17 US US06/476,199 patent/US4504453A/en not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-01-07 US US06/689,469 patent/US4591492A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4504453A (en) | 1985-03-12 |
| JPS58213698A (ja) | 1983-12-12 |
| US4591492A (en) | 1986-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS58213698A (ja) | 炭化珪素の製造方法 | |
| US1268533A (en) | Aluminous abrasive. | |
| US4248844A (en) | Production of SiC from rice hulls and silica | |
| JPS6052119B2 (ja) | 窒化珪素ウイスカ−の製造方法 | |
| CN112777598A (zh) | 一种高温埋碳碳热还原制备高纯β型-碳化硅微纳粉体的方法 | |
| US4619905A (en) | Process for the synthesis of silicon nitride | |
| US2636826A (en) | Silicon carbide refractory | |
| Amroune et al. | Synthesis of Al2O3–SiC from kyanite precursor | |
| JPS5820799A (ja) | 炭化珪素ウイスカ−の製造法 | |
| EP0371770B1 (en) | Process for producing silicon carbide platelets and the platelets so-produced | |
| CN1042830C (zh) | 用稻谷壳制取石墨碳化硅涂层及β-SiC细粉和β-SiC晶须的方法 | |
| GB2168333A (en) | Production of Si3N4 and SiC whiskers | |
| JPS59128300A (ja) | 窒化珪素ウイスカ−を回収後、炭化珪素ウイスカ−を製造する方法 | |
| US3421851A (en) | Method of growing alpha-alumina single crystal ribbons | |
| KR101349137B1 (ko) | 실리콘 슬러지 재활용에 의한 내화재의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 내화재 | |
| JPH03187998A (ja) | 窒化アルミニウムウィスカーの製造方法 | |
| EP0179670A2 (en) | Production of silicon carbide cobweb whiskers | |
| JPS6259599A (ja) | 窒化ケイ素と酸窒化ケイ素よりなる繊維状集合体の製造法 | |
| JPS6037078B2 (ja) | 窒化珪素ウイスカ−の製造方法 | |
| JPH05221799A (ja) | SiCウイスカーの改質処理方法 | |
| JPS6362450B2 (ja) | ||
| JP2025176780A (ja) | 黒鉛坩堝及び黒鉛坩堝の使用方法 | |
| CA2004280A1 (en) | Process for producing silicon carbide platelets and the platelets so-produced | |
| JP2855471B2 (ja) | けい酸結合炭化けい素質担体及びその製造方法 | |
| JP2604753B2 (ja) | 炭化ケイ素ウイスカーの製造方法 |