JPS6366768B2 - - Google Patents

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JPS6366768B2
JPS6366768B2 JP58234638A JP23463883A JPS6366768B2 JP S6366768 B2 JPS6366768 B2 JP S6366768B2 JP 58234638 A JP58234638 A JP 58234638A JP 23463883 A JP23463883 A JP 23463883A JP S6366768 B2 JPS6366768 B2 JP S6366768B2
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JP
Japan
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silicon carbide
gas
compound
plasma flame
methylhydrogensilane
Prior art date
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Expired
Application number
JP58234638A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS60127213A (ja
Inventor
Minoru Takamizawa
Haruo Okamoto
Motoyuki Yamada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority to JP58234638A priority Critical patent/JPS60127213A/ja
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は超微粒子状炭化けい素、特には均一な
球状形状を有する超微粒子状β型炭化けい素の製
造方法に関するものである。 炭化けい素は従来から耐火材、研磨材さらには
非金属系発熱体などとして広く使用されているも
のであるが、耐磨耗性、耐酸化性、熱間強度、熱
伝導度、電波吸収性などにもすぐれた物性をもつ
ていることから、近年焼結成形体、研磨材、モー
ルド材料のほか構造用材料や電気能動部品用基板
材料として注目されるようになつてきている。 他方、この炭化けい素の焼結成形体を得るため
の焼結方法についてはホツトプレス法、常圧焼結
法、反応焼結法などが知られており、これらの焼
結法で焼結度や強度のすぐれた焼結体を得るため
には原料としての炭化けい素はできるだけ微細で
かつ均一な粒径をもち、不要な不純物を含まない
粉末とすることが必要とされているが、従来から
行なわれているメチルシランの熱分解法、四塩化
けい素と炭化水素ガスとをプラズマを熱源として
気相反応させる方法で得られる炭化けい素は粒子
が細くても相互の凝集結合が強いために焼結性が
必ずしも良好でないし、生産性もわるく、しかも
副生する塩酸の除去にも問題があるという不利が
あつた。 このため、本特許出願人は先に分子中に少なく
とも1個の≡SiH結合を含むがSiX(Xはハロゲ
ン原子または酸素原子)を含まない有機けい素化
合物を750℃以上で気相熱分解させて炭化けい素
微粉末を製造する方法を開発し、これについてさ
らに研究を進めてこの有機けい素化合物として一
般式(CH3aSibHc(bは1〜3の整数、2b+1≧
a、a≧b、2b+1≧c≧1、a+c=2b+2)
で示されるメチルハイドロジエンシラン化合物を
加熱炉内で気相熱分解すればその結晶子が50Å以
下の炭化けい素集合体からなり、その平均粒径が
0.01〜1μである均一な球状形状をもつ高純度の炭
化けい素微粉末を得ることができること、また、
このものは従来の市販品にくらべて焼結性が非常
にすぐれたものであることを見出した(特願昭58
―155912号明細書参照)。しかし、この加熱炉方
式による気相熱分解法では、特に1000℃以上の高
温が必要とされる場合にはこの反応管を石英管ま
たはアルミナ管などの磁性管とする必要があるた
め量産性に劣るし、この場合には反応管の1部に
少量の炭化けい素の膜状物が析出してこれが反応
管の破裂の原因となるという欠点があり、さらに
この方法で0.2μm以下の超微粉末を得るためには
キヤリヤーガス量を多くして原料としてのメチル
ハイドロジエンシラン化合物の濃度を下げる必要
があるため経済性の面でも問題のあることが判つ
た。 本発明者らは上記した不利、欠点を解決する方
法について種々検討を重ねた結果、一般式 (CH3aSibHc(bは1〜3の整数、2b+1≧a、
a≧b、2b+1≧c≧1、a+c=2b+2)で
示されるメチルハイドロジエンシラン化合物を非
酸化性高周波プラズマ炎の尾部に導入し、このプ
ラズマ炎との接触で熱分解させれば均一な球状形
状を有する超微粒子状のβ型炭化けい素を容易に
得ることができることを確認して本発明を完成さ
せた。 本発明の方法で始発材とされるメチルハイドロ
ジエンシラン化合物は前記したように一般式
(CH3aSibHcで示される、その分子中に少なくと
も1個の≡SiH結合を含むが≡SiX(Xはハロゲ
ン原子または酸素原子)を含まないものであり、
これにはCH3SiH3、 (CH32SiH2、(CH33SiH、 CH3H2Si−SiH2CH3、 (CH32HSi−SiH(CH32、 H(CH32Si−SiCH3H−Si(CH32H、 H(CH32Si−Si(CH32−Si(CH32H などが例示されるが、これらはその1種または2
種以上の混合物として使用される。このメチルハ
イドロジエンシラン化合物は、ポリジメチルシラ
ンを350℃以上で熱分解して得ることができるし、
直接法と呼ばれているメチルクロライドと金属け
い素との反応によるメチルクロロシラン類の合成
の際に副生するメチルクロロジシラン類の還元に
よつても得られるが、これらは蒸留によつて容易
に高純度のものに精製することができる。 本発明の方法は上記したメチルハイドロジエン
シラン化合物を高周波プラズマ炎と接触させて熱
分解させ、炭化けい素を得るものであるが、これ
によればその結晶子が100Å以下の炭化けい素の
集合体である、0.01〜0.2μmの粒径分布をもつ均
一な球状形状の超微粒子状炭化けい素を容易に得
ることができる。これは上記したメチルハイドロ
ジエンシラン化合物が従来から熱分解反応による
炭化けい素の製造に使用されているメチルトリク
ロロシランなどのクロロシラン類にくらべて速か
に熱分解されるものであるためであるが、本発明
の方法で得られた炭化けい素には焼結性のすぐれ
たものになるという有利性も与えられ、従来炭化
けい素の焼結には不可避とされていた焼結助剤な
どの添加なしでも常圧焼結で容易に焼結すること
ができる。 本発明の方法で熱源として使用される高周波プ
ラズマは、1〜10MHzの高周波電磁場内で発生
するものでよく、この作動ガスは単原子分子ガ
ス、例えばアルゴンガスなどの単一組成ガスであ
つても、反応を抑制しないガス、例えば水素ガス
と単原子分子ガスとの混合ガスでもよく、さらに
は単原子分子ガスを全く含まない組成ガスとして
もよい。しかし、この作動ガスとして単原子分子
ガスとその他のガスとの混合ガスを使用する場合
の両者の混合比率はプラズマ炎のパワーが低いと
きに単原子分子ガス以外のガスを混入するとプラ
ズマ炎の安定性が低下し、場合によつてはプラズ
マ炎が消滅するし、プラズマ炎のパワーが充分高
いときには単原子分子ガスを混入しなくてもプラ
ズマ炎は安定するので、これはプラズマ炎のパワ
ーによつて許容される比率とすればよいが、酸化
性ガスの混入は生成される炭化けい素粒子の酸化
を招くので避けることが必要とされる。 また、本発明の方法はメチルハイドロジエンシ
ラン化合物をプラズマ炎の尾部に導入して熱分解
させるもので、例えば第1図に示したように作動
ガス供給口1から作動ガスが供給され、高周波ワ
ークコイル2を流れる高周波電流によつて高周波
電磁場に保持されることによつてプラズマ3を発
生している反応管4におけるプラズマ炎3の尾部
に設けられている反応ガス供給管5からメチルハ
イドロジエンシラン化合物を導入し、これをプラ
ズマ炎の熱により熱分解するという方法で行なわ
れるのであるが、これによればメチルハイドロジ
エンシラン化合物がプラズマから熱を受ける機会
が少ないにも拘わらず、このメチルハイドロジエ
ン化合物が前記したように熱分解速度の非常に大
きいものであるということから、容易に熱分解が
進行するほか、原料ガスの多量供給も可能とされ
るので炭化けい素の生産性が向上されるという有
利性が与えられる。 なお、このメチルハイドロジエンシラン化合物
の反応管への導入については、第2図に示したよ
うにプラズマ作動ガスにメチルハイドロジエンシ
ラン化合物を予じめ混入し、これを作動ガスと共
に供給する方法、また第3図に示したようにメチ
ルハイドロジエンシラン化合物をプラズマ炎の中
心軸に貫入させる方法なども考えられる。しか
し、この第2図の方法にはプラズマ炎を安定に保
つためにはメチルハイドロジエンシラン化合物の
混合比率を印加電圧によつて定める必要があるた
め生産面で問題が生じ、これにはまた反応で生成
した炭化けい素が反応管の内壁に付着、堆積し、
これが過度になるとプラズマが不安定となつたり
反応管が赤熱されるようになるので長時間の運転
ができないという不利があり、第3図の方法には
メチルハイドロジエンシラン化合物をプラズマ炎
の中心軸に貫入させるためには例えばガス供給管
の設置、ガス噴出速度を適正に保持する必要があ
るため作業性に難点があるほか、これが不適正で
あるとプラズマ炎が不安定となつたり消滅すると
いうことになり、生産性が不安定になるという問
題があるので、これについては前記したプラズマ
炎の尾部にメチルハイドロジエンシラン化合物を
導入するという本発明の方法が工業的には最も安
定した有利な方法とされる。 つぎに本発明方法の実施例、比較例および本発
明方法で得られた超微粒子状β型炭化けい素の応
用例を示す。 実施例1〜6、比較例1〜3 内径37mmの石英製のプラズマ発生管内に、高周
波発振管入力10KW、発振周波数3.6MHzの高周
波電流によつてアルゴンプラズマ炎を発生させ、
このプラズマ炎尾部に第1表に掲記した各種のメ
チルハイドロジエンシラン化合物ガスを導入して
熱分解させ、超微粒子状炭化けい素を製造したと
ころ、第1表に示したとおりの結果が得られた。 また、比較のためメチルハイドロジエンシラン
化合物をメチルトリクロロシランとした場合(比
較例1)、メチルハイドロジエンシラン化合物を
作動ガスとしてアルゴンガスと混合してプラズマ
炎上部から導入した場合(比較例2)、さらにメ
チルハイドロジエンシラン化合物をプラズマ炎の
中心軸に貫入させるように導入した場合(比較例
3)について炭化けい素の製造を行なつたとこ
ろ、第1表に併記したとおりの結果が得られた。 なお、この実施例2で得られた超微粒子状β型
炭化けい素についてのX線回折図は第4図、IR
チヤートは第5図に示したとおりである。 また、第1表に示した超微粒子状炭化けい素の
平均結晶子径は電子顕微鏡の暗視野像またはX線
回折図から次式 L=0.9×λ/β×cosθ 〔L:平均結晶子径(Å) λ:X線波長(Å) β:回折ピークの半値巾(ラジアン) θ:ブラツクの反射角〕 により算出したものであり、集合体の粒径は電子
顕微鏡および遠心沈降性により測定したものであ
る。
【表】 応用例 1 実施例2で得た超微粒子状β型炭化けい素15g
を何らの焼結助剤も添加せずに直径40mmφのホツ
トプレス用カーボン型に入れ、減圧脱気してから
アルゴンガス雰囲気中に100Kg/cm2の加圧下、
2300℃で30分間加熱焼結させ、冷却後その密度を
測つたところ、2.90g/C.C.(理論密度の91%)を
示すすぐれた焼結体が得られた。 応用例 2 実施例2で得た超微粒子状β型炭化けい素をエ
ポキシ系塗料に15重量%混入し、これを金属製ス
テレオランプのボンネツトに0.15mmの厚さで塗布
してこのような塗布をしていないアンプとその再
生音を比較したところ、このものはノイズによる
音の濁りが全くなく、透明な再生音を聴くことが
でき、電波シールド性にすぐれたものであつた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法による炭化けい素製造装置
の縦断面要図、第2図、第3図は比較例の方法に
よる炭化けい素製造装置の縦断面要図を示したも
のであり、第4図は本発明方法で得られた超微粒
子状炭化けい素のX線回折図、第5図はそのIR
チヤートを示したものである。 1…作動ガス供給口、2…高周波ワークコイ
ル、3…プラズマ炎、4…反応管、5…反応ガス
供給管。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一般式(CH3aSibHc(こゝにbは1〜3の整
    数、2b+1≧a、a≧b、2b+1≧c≧1、a
    +c=2b+2)で示されるメチルハイドロジエ
    ンシラン化合物の少なくとも1種を高周波プラズ
    マ炎の尾部に導入し、熱分解させることを特徴と
    する超微粒子状炭化けい素の製造方法。
JP58234638A 1983-12-12 1983-12-12 超微粒子状炭化けい素の製造方法 Granted JPS60127213A (ja)

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