JP2001348288A - 粒子分散シリコン材料およびその製造方法 - Google Patents
粒子分散シリコン材料およびその製造方法Info
- Publication number
- JP2001348288A JP2001348288A JP2000166972A JP2000166972A JP2001348288A JP 2001348288 A JP2001348288 A JP 2001348288A JP 2000166972 A JP2000166972 A JP 2000166972A JP 2000166972 A JP2000166972 A JP 2000166972A JP 2001348288 A JP2001348288 A JP 2001348288A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon
- dispersed
- particle
- silicon material
- pressure
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5093—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with elements other than metals or carbon
- C04B41/5096—Silicon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の目的は、セラミックスやＭＭＣの機
械的特性を向上することにより、信頼性と耐久性を確保
したシリコン材料を得ることにある。 【解決手段】 本発明の粒子分散シリコン材料は、平均
粒径０．１〜１０μｍの炭化ケイ素を用いることにより
得られた強化素材と、この強化素材に溶浸されたシリコ
ンマトリックスとからなることを特徴とする。
械的特性を向上することにより、信頼性と耐久性を確保
したシリコン材料を得ることにある。 【解決手段】 本発明の粒子分散シリコン材料は、平均
粒径０．１〜１０μｍの炭化ケイ素を用いることにより
得られた強化素材と、この強化素材に溶浸されたシリコ
ンマトリックスとからなることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシリコン材料の機械
的特性である強度、靭性を向上する材料に係り、特に、
高温域で用いられるガスタービンの構造部品、あるい
は、半導体部品に適用される粒子分散シリコン材料に関
する。
的特性である強度、靭性を向上する材料に係り、特に、
高温域で用いられるガスタービンの構造部品、あるい
は、半導体部品に適用される粒子分散シリコン材料に関
する。
【０００２】
【従来の技術】一般にセラミックスの一つであるシリコ
ン材料は、金属材料に比べて、強度および靭性等の機械
的特性が低く、破壊しやすいことから耐久性の面で問題
がある。そのため、上述の技術分野等の製品歩留まりの
向上、高信頼性が要求される部品や製品へのシリコン材
料の適用を可能にするため、高強度化および高靭性化を
図ったシリコン材料が求められている。この材料とし
て、炭化ケイ素セラミックスや金属基複合材料（ＭＭ
Ｃ：Metal Matrix Composite）が検討され、特に高温域
で使用されるガスタービンの構造部材である燃焼器や、
半導体部品やその関連製品であるヒートシンク、製造治
具、ダミーウエハへの適用が期待されている。
ン材料は、金属材料に比べて、強度および靭性等の機械
的特性が低く、破壊しやすいことから耐久性の面で問題
がある。そのため、上述の技術分野等の製品歩留まりの
向上、高信頼性が要求される部品や製品へのシリコン材
料の適用を可能にするため、高強度化および高靭性化を
図ったシリコン材料が求められている。この材料とし
て、炭化ケイ素セラミックスや金属基複合材料（ＭＭ
Ｃ：Metal Matrix Composite）が検討され、特に高温域
で使用されるガスタービンの構造部材である燃焼器や、
半導体部品やその関連製品であるヒートシンク、製造治
具、ダミーウエハへの適用が期待されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、機械的
特性の低い既存のセラミックスやＭＭＣによる材料を適
用した場合は強度を確保することで部品が大きな形状と
なり、また、耐久性が低いためコスト高となる。コスト
減の観点から、機器およびシステム全体をコンパクトに
するため、機器を構成する部品等の材料特性の見直しが
要請されているのが最近の傾向でもある。
特性の低い既存のセラミックスやＭＭＣによる材料を適
用した場合は強度を確保することで部品が大きな形状と
なり、また、耐久性が低いためコスト高となる。コスト
減の観点から、機器およびシステム全体をコンパクトに
するため、機器を構成する部品等の材料特性の見直しが
要請されているのが最近の傾向でもある。
【０００４】本発明の目的は、セラミックスやＭＭＣの
機械的特性を向上することにより、信頼性と耐久性を確
保したシリコン材料を得ることにある。
機械的特性を向上することにより、信頼性と耐久性を確
保したシリコン材料を得ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の粒子分散シリコ
ン材料は、平均粒径０．１〜１０μｍの炭化ケイ素を用
いることにより得られた強化素材と、この強化素材に溶
浸されたシリコンマトリックスとからなることを特徴と
する。
ン材料は、平均粒径０．１〜１０μｍの炭化ケイ素を用
いることにより得られた強化素材と、この強化素材に溶
浸されたシリコンマトリックスとからなることを特徴と
する。
【０００６】本発明の粒子分散シリコン材料の製造方法
は、平均粒径０．１〜１０μｍの炭化ケイ素粉末と平均
粒径０．０３〜３μｍのカーボン粉末とを溶媒に分散す
ることによりのスラリーを得る第一工程と、このスラリ
ーを０．１〜１０ＭＰａの圧力で加圧した後に乾燥させ
る第二工程と、ここで乾燥した成形体を６００〜８００
℃の不活性な雰囲気中で一定時間保持し成形助剤を脱脂
する第三工程と、ここで脱脂した成形体を減圧下または
不活性な雰囲気中で１４００℃以上に加熱し、これにシ
リコンを溶浸させる第四工程とを備えたことを特徴とす
る。
は、平均粒径０．１〜１０μｍの炭化ケイ素粉末と平均
粒径０．０３〜３μｍのカーボン粉末とを溶媒に分散す
ることによりのスラリーを得る第一工程と、このスラリ
ーを０．１〜１０ＭＰａの圧力で加圧した後に乾燥させ
る第二工程と、ここで乾燥した成形体を６００〜８００
℃の不活性な雰囲気中で一定時間保持し成形助剤を脱脂
する第三工程と、ここで脱脂した成形体を減圧下または
不活性な雰囲気中で１４００℃以上に加熱し、これにシ
リコンを溶浸させる第四工程とを備えたことを特徴とす
る。
【０００７】また、本発明の粒子分散シリコン材料は、
上述の製法により作製された粒子分散シリコン材料であ
って、分散粒子である炭化ケイ素の含有量を含浸させる
シリコンに対して５０〜９５重量％としたことを特徴と
する。
上述の製法により作製された粒子分散シリコン材料であ
って、分散粒子である炭化ケイ素の含有量を含浸させる
シリコンに対して５０〜９５重量％としたことを特徴と
する。
【０００８】まず、第二工程でスラリーを０．１〜１０
ＭＰａの圧力で加圧するのは大きく複雑な形状のものま
で均質に高速に成形するためでである。そして、脱脂し
た成形体の加熱温度を１４００℃以上としたのは、シリ
コンが溶融し成形体に均質に溶浸できるためである。
ＭＰａの圧力で加圧するのは大きく複雑な形状のものま
で均質に高速に成形するためでである。そして、脱脂し
た成形体の加熱温度を１４００℃以上としたのは、シリ
コンが溶融し成形体に均質に溶浸できるためである。
【０００９】次に、分散粒子である炭化ケイ素の含有量
が５０重量％未満である場合は、十分な機械的特性が得
られず、逆に、９５重量％を超える場合は機械的特性が
向上する反面、製造プロセス上、粒子の適正な分散が望
めないことから所定の値の範囲にしている。この範囲と
することで、粒子間の平均距離が２μｍという概ね均質
に分散したシリコン材料を得ることができる。
が５０重量％未満である場合は、十分な機械的特性が得
られず、逆に、９５重量％を超える場合は機械的特性が
向上する反面、製造プロセス上、粒子の適正な分散が望
めないことから所定の値の範囲にしている。この範囲と
することで、粒子間の平均距離が２μｍという概ね均質
に分散したシリコン材料を得ることができる。
【００１０】一方、分散粒子の平均粒径が０．１μｍ未
満である場合は、製造プロセスにおいて、分散粒子が凝
集し易いため適正な分散が望めず、逆に、１０μｍを超
えると機械的特性である強度、靭性の向上が十分に発現
しないことから所定の値の範囲にしている。この範囲と
することで、粒子間の平均距離が２μｍという概ね均質
に分散したシリコン材料を得ることができる。
満である場合は、製造プロセスにおいて、分散粒子が凝
集し易いため適正な分散が望めず、逆に、１０μｍを超
えると機械的特性である強度、靭性の向上が十分に発現
しないことから所定の値の範囲にしている。この範囲と
することで、粒子間の平均距離が２μｍという概ね均質
に分散したシリコン材料を得ることができる。
【００１１】また、本発明による粒子分散シリコン材料
は、シリコンおよび炭化ケイ素に含有する不純物の量を
０．００１〜２重量％以下の範囲とする。これは、不純
物の含有量が０．００１重量％未満である場合、分散粒
子である炭化ケイ素とマトリックスのシリコンとのぬれ
性が向上し、安定した機械的特性が得られる。逆に、２
重量％を超えると機械的特性等の低下をきたす。
は、シリコンおよび炭化ケイ素に含有する不純物の量を
０．００１〜２重量％以下の範囲とする。これは、不純
物の含有量が０．００１重量％未満である場合、分散粒
子である炭化ケイ素とマトリックスのシリコンとのぬれ
性が向上し、安定した機械的特性が得られる。逆に、２
重量％を超えると機械的特性等の低下をきたす。
【００１２】さらにまた、本発明による粒子分散シリコ
ン材料は、開気孔率を３％以下とする。これは、開気孔
率が３％を超えると、強度のバラツキが生じるためであ
り、３％以下とすることで、強度低下の原因となる欠陥
の数や大きさを減らすことで、所望の機械的特性を備え
たシリコン材料を得ることができる。
ン材料は、開気孔率を３％以下とする。これは、開気孔
率が３％を超えると、強度のバラツキが生じるためであ
り、３％以下とすることで、強度低下の原因となる欠陥
の数や大きさを減らすことで、所望の機械的特性を備え
たシリコン材料を得ることができる。
【００１３】ここで、分散粒子間の平均距離の測定は以
下のように行う。得られたシリコン材料を減圧下１８７
３Ｋに加熱してシリコンを除去した後、水銀圧入法を用
いて気孔径を測定し、平均気孔径を分散粒子間の平均距
離とした。気孔径（Ｄ）は、気孔に水銀を圧入する圧力
Ｐ、水銀と試料の接触角（θ）を１３０゜、水銀の表面
張力（γ）を０．４８Ｎ／ｍとして式（１）を用いて計
算した。
下のように行う。得られたシリコン材料を減圧下１８７
３Ｋに加熱してシリコンを除去した後、水銀圧入法を用
いて気孔径を測定し、平均気孔径を分散粒子間の平均距
離とした。気孔径（Ｄ）は、気孔に水銀を圧入する圧力
Ｐ、水銀と試料の接触角（θ）を１３０゜、水銀の表面
張力（γ）を０．４８Ｎ／ｍとして式（１）を用いて計
算した。
【００１４】〔数１〕 Ｄ＝−４・γ・ｃｏｓθ／Ｐ (１) そして、全気孔体積のｄ５０値の気孔径を平均気孔径と
した。
した。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明に係る粒子分
散シリコン材料１の組成を拡大して示す断面図である。
表１に、以下に示す実施例および比較例の一覧を示す。
て図面を参照して説明する。図１は本発明に係る粒子分
散シリコン材料１の組成を拡大して示す断面図である。
表１に、以下に示す実施例および比較例の一覧を示す。
【００１６】［実施例１〜４］平均粒径１〜３μｍの炭
化ケイ素粉末１００重量部（昭和電工（株）製グリーン
デンシックＧＣ粉末）とカーボン粉末１０〜５０重量部
（三菱化成（株）製カーボンブラック）を、溶媒中に分
散して、低粘度のスラリーを作製した。次に、このスラ
リーを圧力鋳込み成形機を用いて、成形型に加圧しなが
ら充填した。成形圧力を０.１〜１０ＭＰａの間で変化
させて、成形体密度の異なる４種類の成形体を作製し
た。さらに自然乾燥した後に、不活性な雰囲気である窒
素ガス中、温度６００〜８００℃で２時間保持し、成形
助剤として添加した有機物を脱脂した後に、減圧下また
は不活性雰囲気中において温度１４００℃以上に加熱
し、成形体中にシリコンを溶浸させた。こうして得られ
た焼結体は表面加工を施して、それぞれ実施例１〜４と
して粒子分散強化シリコン材料１を製造した。この実施
例１〜４の材料組成比（シリコン：分散粒子）は、実施
例１が４５：５５〜５０：５０、実施例２が３０：７０
〜３５：６５、実施例３が１５：８５〜２０：８０、実
施例４は５：９５〜１０：９０である。この材料組成比
は、出発原料に添加するカーボン粉末の量と、スラリー
から作製した成形体密度によって、調整可能である。
化ケイ素粉末１００重量部（昭和電工（株）製グリーン
デンシックＧＣ粉末）とカーボン粉末１０〜５０重量部
（三菱化成（株）製カーボンブラック）を、溶媒中に分
散して、低粘度のスラリーを作製した。次に、このスラ
リーを圧力鋳込み成形機を用いて、成形型に加圧しなが
ら充填した。成形圧力を０.１〜１０ＭＰａの間で変化
させて、成形体密度の異なる４種類の成形体を作製し
た。さらに自然乾燥した後に、不活性な雰囲気である窒
素ガス中、温度６００〜８００℃で２時間保持し、成形
助剤として添加した有機物を脱脂した後に、減圧下また
は不活性雰囲気中において温度１４００℃以上に加熱
し、成形体中にシリコンを溶浸させた。こうして得られ
た焼結体は表面加工を施して、それぞれ実施例１〜４と
して粒子分散強化シリコン材料１を製造した。この実施
例１〜４の材料組成比（シリコン：分散粒子）は、実施
例１が４５：５５〜５０：５０、実施例２が３０：７０
〜３５：６５、実施例３が１５：８５〜２０：８０、実
施例４は５：９５〜１０：９０である。この材料組成比
は、出発原料に添加するカーボン粉末の量と、スラリー
から作製した成形体密度によって、調整可能である。
【００１７】［実施例５〜６］平均粒径０.２〜０.５μ
ｍ、または６〜９μｍの炭化ケイ素粉末１００重量部
（昭和電工（株）製グリーンデンシックＧＣ粉末）とカ
ーボン粉末１０〜５０重量部（三菱化成（株）製カーボ
ンブラック）を、溶媒中に分散して、低粘度のスラリー
を作製した。次に、このスラリーを圧力鋳込み成形機を
用いて、成形型に加圧しながら充填した。成形圧力を
０.１〜１０ＭＰａの間で変化させて、成形体密度の異
なる２種類の成形体を作製した。さらに自然乾燥した後
に、窒素ガス雰囲気中温度６００〜８００℃で２時間保
持し、成形助剤として添加した有機物を脱脂した後に、
減圧下または不活性雰囲気中において温度１４００℃以
上に加熱し、成形体中にシリコンを溶浸させた。こうし
て得られた焼結体は表面加工を施し、それぞれ実施例５
〜６として粒子分散シリコン材料１を製造した。
ｍ、または６〜９μｍの炭化ケイ素粉末１００重量部
（昭和電工（株）製グリーンデンシックＧＣ粉末）とカ
ーボン粉末１０〜５０重量部（三菱化成（株）製カーボ
ンブラック）を、溶媒中に分散して、低粘度のスラリー
を作製した。次に、このスラリーを圧力鋳込み成形機を
用いて、成形型に加圧しながら充填した。成形圧力を
０.１〜１０ＭＰａの間で変化させて、成形体密度の異
なる２種類の成形体を作製した。さらに自然乾燥した後
に、窒素ガス雰囲気中温度６００〜８００℃で２時間保
持し、成形助剤として添加した有機物を脱脂した後に、
減圧下または不活性雰囲気中において温度１４００℃以
上に加熱し、成形体中にシリコンを溶浸させた。こうし
て得られた焼結体は表面加工を施し、それぞれ実施例５
〜６として粒子分散シリコン材料１を製造した。
【００１８】［実施例７］平均粒径１〜３μｍの炭化ケ
イ素粉末１００重量部（昭和電工（株）製グリーンデン
シックＧＣ粉末）とカーボン粉末１０〜５０重量部（三
菱化成（株）製カーボンブラック）を酸洗いによる純化
処理をした後、溶媒中に分散して、低粘度のスラリーを
作製した。次に、このスラリーを圧力鋳込み成形機を用
いて、成形型に加圧しながら充填した。成形圧力は０.
１〜１０ＭＰａの間で、成形体を作製した。さらに自然
乾燥した後に、窒素ガス雰囲気中温度６００〜８００℃
で２時間保持し、成形助剤として添加した有機物を脱脂
した後に、塩素ガス雰囲気で加熱処理による純化処理を
施した。そして、減圧下または不活性雰囲気中において
温度１４００℃以上に加熱し、成形体中にシリコンを溶
浸させた。こうして得られた焼結体は表面加工を施し、
実施例７として粒子分散シリコン材料１を製造した。
イ素粉末１００重量部（昭和電工（株）製グリーンデン
シックＧＣ粉末）とカーボン粉末１０〜５０重量部（三
菱化成（株）製カーボンブラック）を酸洗いによる純化
処理をした後、溶媒中に分散して、低粘度のスラリーを
作製した。次に、このスラリーを圧力鋳込み成形機を用
いて、成形型に加圧しながら充填した。成形圧力は０.
１〜１０ＭＰａの間で、成形体を作製した。さらに自然
乾燥した後に、窒素ガス雰囲気中温度６００〜８００℃
で２時間保持し、成形助剤として添加した有機物を脱脂
した後に、塩素ガス雰囲気で加熱処理による純化処理を
施した。そして、減圧下または不活性雰囲気中において
温度１４００℃以上に加熱し、成形体中にシリコンを溶
浸させた。こうして得られた焼結体は表面加工を施し、
実施例７として粒子分散シリコン材料１を製造した。
【００１９】［実施例８］平均粒径１〜３μｍの炭化ケ
イ素粉末１００重量部（昭和電工（株）製グリーンデン
シックＧＣ粉末）とカーボン粉末１０〜５０重量部（三
菱化成（株）製カーボンブラック）後、溶媒中に分散し
て、低粘度のスラリーを作製した。次に、このスラリー
を圧力鋳込み成形機を用いて、成形型に加圧しながら充
填した。成形圧力は０.１〜１０ＭＰａの間で、成形体
を作製した。さらに自然乾燥した後に、窒素ガス雰囲気
中温度６００〜８００℃で２時間保持し、成形助剤とし
て添加した有機物を脱脂した後に、減圧下または不活性
雰囲気中において温度１４００℃以上に加熱し、成形体
中にシリコン（実施例１〜４に用いたものより若干純度
の低いもの）を溶浸させた。こうして得られた焼結体は
表面加工を施し、実施例８として粒子分散シリコン材料
１を製造した。
イ素粉末１００重量部（昭和電工（株）製グリーンデン
シックＧＣ粉末）とカーボン粉末１０〜５０重量部（三
菱化成（株）製カーボンブラック）後、溶媒中に分散し
て、低粘度のスラリーを作製した。次に、このスラリー
を圧力鋳込み成形機を用いて、成形型に加圧しながら充
填した。成形圧力は０.１〜１０ＭＰａの間で、成形体
を作製した。さらに自然乾燥した後に、窒素ガス雰囲気
中温度６００〜８００℃で２時間保持し、成形助剤とし
て添加した有機物を脱脂した後に、減圧下または不活性
雰囲気中において温度１４００℃以上に加熱し、成形体
中にシリコン（実施例１〜４に用いたものより若干純度
の低いもの）を溶浸させた。こうして得られた焼結体は
表面加工を施し、実施例８として粒子分散シリコン材料
１を製造した。
【００２０】［比較例１〜２］平均粒径１〜３μｍの炭
化ケイ素粉末１００重量部（昭和電工（株）製グリーン
デンシックＧＣ粉末）とカーボン粉末１０〜５０重量部
（三菱化成（株）製カーボンブラック）を、溶媒中に分
散して、低粘度のスラリーを作製した。次に、このスラ
リーを圧力鋳込み成形機を用いて、成形型に加圧しなが
ら充填した。成形圧力を０.１〜１０ＭＰａの間で変化
させて、成形体密度の異なる２種類の成形体を作製し
た。さらに自然乾燥した後に、窒素ガス雰囲気中温度６
００〜８００℃で２時間保持し、成形助剤として添加し
た有機物を脱脂した後に、減圧下または不活性雰囲気中
において温度１４００℃以上に加熱し、成形体中に溶融
したシリコンを含浸させた。こうして得られた焼結体は
表面加工を施し、それぞれ比較例１〜２として粒子分散
シリコン材料を製造した。比較例１〜２の材料組成比
（シリコン：分散粒子）は、比較例１が５０：５０〜６
０：４０、比較例２が＜５：＞９５である。この材料組
成比は、出発原料に添加するカーボン粉末の量と、スラ
リーから作製した成形体密度によって、調整可能であ
る。特に、比較例２は出発原料として添加したカーボン
粉末が分散粒子へ転化せずにそのままの状態で残る場合
がある。
化ケイ素粉末１００重量部（昭和電工（株）製グリーン
デンシックＧＣ粉末）とカーボン粉末１０〜５０重量部
（三菱化成（株）製カーボンブラック）を、溶媒中に分
散して、低粘度のスラリーを作製した。次に、このスラ
リーを圧力鋳込み成形機を用いて、成形型に加圧しなが
ら充填した。成形圧力を０.１〜１０ＭＰａの間で変化
させて、成形体密度の異なる２種類の成形体を作製し
た。さらに自然乾燥した後に、窒素ガス雰囲気中温度６
００〜８００℃で２時間保持し、成形助剤として添加し
た有機物を脱脂した後に、減圧下または不活性雰囲気中
において温度１４００℃以上に加熱し、成形体中に溶融
したシリコンを含浸させた。こうして得られた焼結体は
表面加工を施し、それぞれ比較例１〜２として粒子分散
シリコン材料を製造した。比較例１〜２の材料組成比
（シリコン：分散粒子）は、比較例１が５０：５０〜６
０：４０、比較例２が＜５：＞９５である。この材料組
成比は、出発原料に添加するカーボン粉末の量と、スラ
リーから作製した成形体密度によって、調整可能であ
る。特に、比較例２は出発原料として添加したカーボン
粉末が分散粒子へ転化せずにそのままの状態で残る場合
がある。
【００２１】［比較例３〜４］平均粒径２０μｍ、また
は４０μｍの炭化ケイ素粉末１００重量部（昭和電工
（株）製グリーンデンシックＧＣ粉末）とカーボン粉末
１０〜５０重量部（三菱化成（株）製カーボンブラッ
ク）を、溶媒中に分散して、低粘度のスラリーを作製し
た。次に、このスラリーを圧力鋳込み成形機を用いて、
成形型に加圧しながら充填した。成形圧力を０.１〜１
０ＭＰａの間で変化させて、成形体密度の異なる２種類
の成形体を作製した。さらに自然乾燥した後に、窒素ガ
ス雰囲気中温度６００〜８００℃で２時間保持し、成形
助剤として添加した有機物を脱脂した後に、減圧下また
は不活性雰囲気中において温度１４００℃以上に加熱
し、成形体中にシリコンを溶浸させた。こうして得られ
た焼結体は表面加工を施し、それぞれ比較例３〜４とし
て粒子分散シリコン材料を製造した。
は４０μｍの炭化ケイ素粉末１００重量部（昭和電工
（株）製グリーンデンシックＧＣ粉末）とカーボン粉末
１０〜５０重量部（三菱化成（株）製カーボンブラッ
ク）を、溶媒中に分散して、低粘度のスラリーを作製し
た。次に、このスラリーを圧力鋳込み成形機を用いて、
成形型に加圧しながら充填した。成形圧力を０.１〜１
０ＭＰａの間で変化させて、成形体密度の異なる２種類
の成形体を作製した。さらに自然乾燥した後に、窒素ガ
ス雰囲気中温度６００〜８００℃で２時間保持し、成形
助剤として添加した有機物を脱脂した後に、減圧下また
は不活性雰囲気中において温度１４００℃以上に加熱
し、成形体中にシリコンを溶浸させた。こうして得られ
た焼結体は表面加工を施し、それぞれ比較例３〜４とし
て粒子分散シリコン材料を製造した。
【００２２】［比較例５］平均粒径１〜３μｍの炭化ケ
イ素粉末１００重量部（昭和電工（株）製グリーンデン
シックＧＣ粉末）とカーボン粉末１０〜５０重量部（三
菱化成（株）製カーボンブラック）を、溶媒中に分散し
て、低粘度のスラリーを作製した。次に、このスラリー
を圧力鋳込み成形機を用いて、成形型に加圧しながら充
填した。成形圧力は０.１〜１０ＭＰａの間で、成形体
を作製した。さらに自然乾燥した後に、窒素ガス雰囲気
中温度６００〜８００℃で２時間保持し、成形助剤とし
て添加した有機物を脱脂した後に、減圧下または不活性
雰囲気中において温度１４００℃以上に加熱し、成形体
中にシリコン（実施例８で用いたシリコンよりさらに純
度の低いもの）を溶浸させた。こうして得られた焼結体
は表面加工を施し、比較例５として粒子分散シリコン材
料を製造した。
イ素粉末１００重量部（昭和電工（株）製グリーンデン
シックＧＣ粉末）とカーボン粉末１０〜５０重量部（三
菱化成（株）製カーボンブラック）を、溶媒中に分散し
て、低粘度のスラリーを作製した。次に、このスラリー
を圧力鋳込み成形機を用いて、成形型に加圧しながら充
填した。成形圧力は０.１〜１０ＭＰａの間で、成形体
を作製した。さらに自然乾燥した後に、窒素ガス雰囲気
中温度６００〜８００℃で２時間保持し、成形助剤とし
て添加した有機物を脱脂した後に、減圧下または不活性
雰囲気中において温度１４００℃以上に加熱し、成形体
中にシリコン（実施例８で用いたシリコンよりさらに純
度の低いもの）を溶浸させた。こうして得られた焼結体
は表面加工を施し、比較例５として粒子分散シリコン材
料を製造した。
【００２３】［比較例６］平均粒径１〜３μｍの炭化ケ
イ素粉末１００重量部（昭和電工（株）製グリーンデン
シックＧＣ粉末）とカーボン粉末１０〜５０重量部（三
菱化成（株）製カーボンブラック）と、シリコン粉末１
０〜１００重量部（（株）高純度化学研究所）を、溶媒
中に分散して、低粘度のスラリーを作製した。次に、こ
のスラリーを圧力鋳込み成形機を用いて、成形型に加圧
しながら充填した。成形圧力は０.１〜１０ＭＰａの間
で、成形体を作製した。さらに自然乾燥した後に、窒素
ガス雰囲気中温度６００〜８００℃で２時間保持し、成
形助剤として添加した有機物を脱脂した後に、減圧下ま
たは不活性雰囲気中において温度１４００℃以上に加熱
した。得られた焼結体は表面加工を施し、比較例６とし
て粒子分散シリコン材料を製造した。
イ素粉末１００重量部（昭和電工（株）製グリーンデン
シックＧＣ粉末）とカーボン粉末１０〜５０重量部（三
菱化成（株）製カーボンブラック）と、シリコン粉末１
０〜１００重量部（（株）高純度化学研究所）を、溶媒
中に分散して、低粘度のスラリーを作製した。次に、こ
のスラリーを圧力鋳込み成形機を用いて、成形型に加圧
しながら充填した。成形圧力は０.１〜１０ＭＰａの間
で、成形体を作製した。さらに自然乾燥した後に、窒素
ガス雰囲気中温度６００〜８００℃で２時間保持し、成
形助剤として添加した有機物を脱脂した後に、減圧下ま
たは不活性雰囲気中において温度１４００℃以上に加熱
した。得られた焼結体は表面加工を施し、比較例６とし
て粒子分散シリコン材料を製造した。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、シリコンマトリックス
に炭化ケイ素を適正に分散させ、セラミックスやＭＭＣ
の機械的特性を向上することにより、信頼性と耐久性を
確保した粒子分散シリコン材料が提供できる。
に炭化ケイ素を適正に分散させ、セラミックスやＭＭＣ
の機械的特性を向上することにより、信頼性と耐久性を
確保した粒子分散シリコン材料が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る粒子分散シリコン材料１の組成を
拡大して示す断面図である。
拡大して示す断面図である。
１…粒子分散シリコン材料、２…シリコン、３…炭化ケ
イ素強化素材。
イ素強化素材。
Claims (7)
- 【請求項１】 平均粒径０．１〜１０μｍの炭化ケイ素
を用いることにより得られた強化素材と、この強化素材
に溶浸されたシリコンマトリックスとからなることを特
徴とする粒子分散シリコン材料。 - 【請求項２】 請求項１に記載の粒子分散シリコン材料
であって、分散粒子である炭化ケイ素の含有量を含浸さ
せるシリコンに対して５０〜９５重量％としたことを特
徴とする粒子分散シリコン材料。 - 【請求項３】 請求項１に記載の粒子分散シリコン材料
であって、その室温における３点曲げ強度が５００〜１
３００ＭＰａであることを特徴とする粒子分散シリコン
材料。 - 【請求項４】 請求項１に記載の粒子分散シリコン材料
であって、その室温における熱伝導率が１００〜２００
Ｗ／ｍ・Ｋであることを特徴とする粒子分散シリコン材
料。 - 【請求項５】 請求項１に記載の粒子分散シリコン材料
であって、その破壊靭性値が２〜４ＭＰａｍ1/2である
ことを特徴とする粒子分散シリコン材料。 - 【請求項６】 請求項１に記載の製法により作製された
粒子分散シリコン材料であって、そのビッカース硬さ
（Ｈｖ）が１３００〜２０００であることを特徴とする
粒子分散シリコン材料。 - 【請求項７】 平均粒径０．１〜１０μｍの炭化ケイ素
粉末と平均粒径０．０３〜３μｍのカーボン粉末とを水
または有機溶媒に分散することによりスラリーを得る第
一工程と、このスラリーを０．１〜１０ＭＰａの圧力で
加圧した後に乾燥させる第二工程と、ここで乾燥した成
形体を６００〜８００℃の不活性な雰囲気中で一定時間
保持して脱脂する第三工程と、ここで脱脂した成形体を
減圧下または不活性な雰囲気中で１４００℃以上に加熱
して、これにシリコンを溶浸させる第四工程とを備えた
ことを特徴とする粒子分散シリコン材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000166972A JP3830733B2 (ja) | 2000-06-05 | 2000-06-05 | 粒子分散シリコン材料およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000166972A JP3830733B2 (ja) | 2000-06-05 | 2000-06-05 | 粒子分散シリコン材料およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001348288A true JP2001348288A (ja) | 2001-12-18 |
| JP3830733B2 JP3830733B2 (ja) | 2006-10-11 |
Family
ID=18670201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000166972A Expired - Lifetime JP3830733B2 (ja) | 2000-06-05 | 2000-06-05 | 粒子分散シリコン材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3830733B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2853732A1 (fr) * | 2003-04-14 | 2004-10-15 | Nec Toshiba Space Sys Ltd | Substrat de miroir, corps de miroir utilisant celui-ci et dispositif optique utilisant le corps de miroir |
| JP2007022914A (ja) * | 2006-10-31 | 2007-02-01 | Toshiba Corp | シリコン／炭化ケイ素複合材料の製造方法 |
| JP2007055897A (ja) * | 2006-10-31 | 2007-03-08 | Toshiba Corp | シリコン／炭化ケイ素複合材料 |
| EP2258672A1 (en) | 2009-06-01 | 2010-12-08 | NEC TOSHIBA Space Systems, Ltd. | Optical device |
| US8568650B2 (en) | 2002-06-18 | 2013-10-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Silicon carbide matrix composite material, process for producing the same and process for producing part of silicon carbide matrix composite material |
| CN115956064A (zh) * | 2020-09-07 | 2023-04-11 | 日本碍子株式会社 | 耐火材料 |
| EP4474366A1 (en) | 2023-02-03 | 2024-12-11 | Toto Ltd. | Composite material |
| EP4613724A1 (en) | 2024-03-05 | 2025-09-10 | Toto Ltd. | Composite material |
| JP7768915B2 (ja) | 2023-02-03 | 2025-11-12 | Toto株式会社 | 複合材料 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5747772A (en) * | 1980-07-17 | 1982-03-18 | Kennecott Corp | Silicon carbide, silicon composite material and manufacture |
| JPS5782177A (en) * | 1980-11-10 | 1982-05-22 | Nippon Tungsten | Manufacture of high density silicon carbide sintered body |
| JPH01172290A (ja) * | 1987-12-25 | 1989-07-07 | Ibiden Co Ltd | 耐熱性複合体及びその製造方法 |
| JPH08208336A (ja) * | 1995-02-03 | 1996-08-13 | Ngk Insulators Ltd | 耐酸化性及び耐クリープ性を備えたＳｉ−ＳｉＣ質焼結体 |
| JPH10130056A (ja) * | 1996-10-29 | 1998-05-19 | Hitachi Ltd | 炭化珪素セラミックス及びその製造方法 |
| JPH10251086A (ja) * | 1997-03-07 | 1998-09-22 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 磁気ヘッド・スライダー用材料とその製造方法 |
| JPH11171671A (ja) * | 1997-12-10 | 1999-06-29 | Tokai Konetsu Kogyo Co Ltd | 板状ＳｉＣ−Ｓｉ系複合セラミックスの製造方法 |
| JP2000143359A (ja) * | 1998-11-09 | 2000-05-23 | Bridgestone Corp | 炭化ケイ素焼結体の製造方法 |
-
2000
- 2000-06-05 JP JP2000166972A patent/JP3830733B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5747772A (en) * | 1980-07-17 | 1982-03-18 | Kennecott Corp | Silicon carbide, silicon composite material and manufacture |
| JPS5782177A (en) * | 1980-11-10 | 1982-05-22 | Nippon Tungsten | Manufacture of high density silicon carbide sintered body |
| JPH01172290A (ja) * | 1987-12-25 | 1989-07-07 | Ibiden Co Ltd | 耐熱性複合体及びその製造方法 |
| JPH08208336A (ja) * | 1995-02-03 | 1996-08-13 | Ngk Insulators Ltd | 耐酸化性及び耐クリープ性を備えたＳｉ−ＳｉＣ質焼結体 |
| JPH10130056A (ja) * | 1996-10-29 | 1998-05-19 | Hitachi Ltd | 炭化珪素セラミックス及びその製造方法 |
| JPH10251086A (ja) * | 1997-03-07 | 1998-09-22 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 磁気ヘッド・スライダー用材料とその製造方法 |
| JPH11171671A (ja) * | 1997-12-10 | 1999-06-29 | Tokai Konetsu Kogyo Co Ltd | 板状ＳｉＣ−Ｓｉ系複合セラミックスの製造方法 |
| JP2000143359A (ja) * | 1998-11-09 | 2000-05-23 | Bridgestone Corp | 炭化ケイ素焼結体の製造方法 |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8568650B2 (en) | 2002-06-18 | 2013-10-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Silicon carbide matrix composite material, process for producing the same and process for producing part of silicon carbide matrix composite material |
| FR2853732A1 (fr) * | 2003-04-14 | 2004-10-15 | Nec Toshiba Space Sys Ltd | Substrat de miroir, corps de miroir utilisant celui-ci et dispositif optique utilisant le corps de miroir |
| US7080915B2 (en) | 2003-04-14 | 2006-07-25 | Nec Toshiba Space Systems, Ltd. | Mirror substrate, mirror body using the same, and optical device using mirror body |
| JP2007022914A (ja) * | 2006-10-31 | 2007-02-01 | Toshiba Corp | シリコン／炭化ケイ素複合材料の製造方法 |
| JP2007055897A (ja) * | 2006-10-31 | 2007-03-08 | Toshiba Corp | シリコン／炭化ケイ素複合材料 |
| EP2258672A1 (en) | 2009-06-01 | 2010-12-08 | NEC TOSHIBA Space Systems, Ltd. | Optical device |
| US8444281B2 (en) | 2009-06-01 | 2013-05-21 | Nec Toshiba Space Systems, Ltd. | Optical device |
| CN115956064A (zh) * | 2020-09-07 | 2023-04-11 | 日本碍子株式会社 | 耐火材料 |
| EP4474366A1 (en) | 2023-02-03 | 2024-12-11 | Toto Ltd. | Composite material |
| JP7768915B2 (ja) | 2023-02-03 | 2025-11-12 | Toto株式会社 | 複合材料 |
| EP4613724A1 (en) | 2024-03-05 | 2025-09-10 | Toto Ltd. | Composite material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3830733B2 (ja) | 2006-10-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4261130B2 (ja) | シリコン／炭化ケイ素複合材料 | |
| US20180215668A1 (en) | Aluminum-silicon-carbide composite and method of manufacturing same | |
| JP2001348288A (ja) | 粒子分散シリコン材料およびその製造方法 | |
| JPWO2003076363A1 (ja) | 炭化ケイ素焼結体治具の製造方法及び前記製造方法により得られる炭化ケイ素焼結体治具 | |
| US6214284B1 (en) | Process for manufacturing a sintered structural ceramic part of aluminum nitride | |
| JP5308296B2 (ja) | チタンシリコンカーバイドセラミックスの製造方法 | |
| JP5172232B2 (ja) | アルミニウム−セラミックス複合体とその製造方法 | |
| WO2018074179A1 (ja) | アルミニウム－黒鉛－炭化物の複合体 | |
| JP4612608B2 (ja) | シリコン／炭化ケイ素複合材料の製造方法 | |
| JPH08175871A (ja) | 炭化珪素質焼結体およびその製造方法 | |
| JPH10253259A (ja) | ローラハース炉用ローラ材及びその製造方法 | |
| JP2004323291A (ja) | アルミニウム−セラミックス複合体とその製造方法 | |
| JP2012144389A (ja) | ＳｉＣ／Ｓｉ複合材料 | |
| JP3270798B2 (ja) | 炭化珪素質焼結体の製造方法 | |
| CN107573076B (zh) | 一种高韧性钛碳化硅-碳化硅复相陶瓷异形件 | |
| KR20220107841A (ko) | 탄화규소 코팅막이 형성된 다공성 탄소구조체 제조 방법 | |
| JP2002293673A (ja) | 金属−セラミックス複合材料 | |
| CN119638442B (zh) | 一种高致密性的氮化硅轴承球及其制备方法 | |
| JPH08151268A (ja) | 炭化珪素質焼結体の製造方法 | |
| JP2004250264A (ja) | 高強度窒化硼素焼結体とその製法 | |
| JP2007055897A (ja) | シリコン／炭化ケイ素複合材料 | |
| JPH1180860A (ja) | 金属−セラミックス複合材料の製造方法 | |
| JPH1053466A (ja) | 高精度な無機焼結体を製造する方法 | |
| JPH06144930A (ja) | セラミック複合焼結体およびその製造方法 | |
| JP2000026177A (ja) | 珪素・炭化珪素セラミックスの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041201 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050805 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051004 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20051006 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060113 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20060303 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060315 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20060328 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060421 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060609 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060711 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060712 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 3830733 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090721 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100721 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110721 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120721 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130721 Year of fee payment: 7 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |