JPH06300907A - 炭化珪素焼結体を用いた光学用及びｘ線用部品及びその製造方法 - Google Patents
炭化珪素焼結体を用いた光学用及びｘ線用部品及びその製造方法Info
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- JPH06300907A JPH06300907A JP5112420A JP11242093A JPH06300907A JP H06300907 A JPH06300907 A JP H06300907A JP 5112420 A JP5112420 A JP 5112420A JP 11242093 A JP11242093 A JP 11242093A JP H06300907 A JPH06300907 A JP H06300907A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、緻密質の炭化珪素焼結体を
用い、これにより炭化珪素焼結体が本来持つ高い熱伝導
特性、高剛性、高耐食性、加工のしやすさを有する光学
用及びＸ線用部品を得ることである。 【構成】 ボロン及びカーボンを用いて密度２．９ｇ／
ｃｍ3以上に焼結した炭化珪素焼結体の少なくとも一箇
所以上を表面粗度Ｒａ５０ｎｍより良く研磨して光学用
及びＸ線用部品とする。また、研磨面にアルミニウム、
金、炭化珪素を蒸着して反射用ミラー等の光学部品とす
る。
用い、これにより炭化珪素焼結体が本来持つ高い熱伝導
特性、高剛性、高耐食性、加工のしやすさを有する光学
用及びＸ線用部品を得ることである。 【構成】 ボロン及びカーボンを用いて密度２．９ｇ／
ｃｍ3以上に焼結した炭化珪素焼結体の少なくとも一箇
所以上を表面粗度Ｒａ５０ｎｍより良く研磨して光学用
及びＸ線用部品とする。また、研磨面にアルミニウム、
金、炭化珪素を蒸着して反射用ミラー等の光学部品とす
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炭化珪素質焼結体の光
学用及びＸ線用部品に関する。本発明の炭化珪素焼結体
は可視光やレーザー光及びＸ線等の反射ミラーやその基
材として有用である。
学用及びＸ線用部品に関する。本発明の炭化珪素焼結体
は可視光やレーザー光及びＸ線等の反射ミラーやその基
材として有用である。
【０００２】
【従来の技術】従来は光学用及びＸ線用部品としての反
射用ミラーやその基材としては、ガラスや金属が多く用
いられてきた。
射用ミラーやその基材としては、ガラスや金属が多く用
いられてきた。
【０００３】しかし、産業のハイテク化とともに高精度
が要求され、経時変化が無く高剛性と高熱伝導率を持
ち、形状精度を保てる材料が求められるようになりつつ
ある。
が要求され、経時変化が無く高剛性と高熱伝導率を持
ち、形状精度を保てる材料が求められるようになりつつ
ある。
【０００４】すなわち、従来のガラス製部材では、熱膨
張率の比較的大きなガラスは安価であるが、温度変動に
対して形状の変動が大きく、光学部品として不適である
一方、熱膨張率の小さなガラスは製造が難しく、高価で
ある。
張率の比較的大きなガラスは安価であるが、温度変動に
対して形状の変動が大きく、光学部品として不適である
一方、熱膨張率の小さなガラスは製造が難しく、高価で
ある。
【０００５】また、金属製部材は一般に熱膨張率が大き
くさらに経時変化があるため形状安定性に劣る。
くさらに経時変化があるため形状安定性に劣る。
【０００６】本発明者らはこれらの要求に対して、セラ
ミックスを適用することを検討した結果、窒化珪素セラ
ミックスやサイアロンセラミックス，アルミナセラミッ
クス及び炭化珪素セラミックスが有用であることを見い
だした。
ミックスを適用することを検討した結果、窒化珪素セラ
ミックスやサイアロンセラミックス，アルミナセラミッ
クス及び炭化珪素セラミックスが有用であることを見い
だした。
【０００７】これらのセラミックスのなかでも、焼結体
製造のしやすさ・加工性の良さ及び熱伝導率の観点から
炭化珪素セラミックスが有用であると考えられる。
製造のしやすさ・加工性の良さ及び熱伝導率の観点から
炭化珪素セラミックスが有用であると考えられる。
【０００８】一方、従来よりレーザー用反射鏡として黒
鉛の表面に炭化珪素膜を被覆して使用することが行なわ
れている。しかしこの方法ではレーザー照射による繰り
返し熱衝撃により、炭化珪素膜が黒鉛基材より剥離する
恐れがある。
鉛の表面に炭化珪素膜を被覆して使用することが行なわ
れている。しかしこの方法ではレーザー照射による繰り
返し熱衝撃により、炭化珪素膜が黒鉛基材より剥離する
恐れがある。
【０００９】炭化珪素焼結体を当該用途として用いるこ
とも提案されている。特願平４―６１５１号は、炭化珪
素を焼結助剤無添加で焼結した炭化珪素焼結体を用いる
レーザー用反射鏡であるが、当該製造方法では製造コス
トが高くかつ焼結助剤無添加で焼成するのは工業的に極
めて難しく有用でない。
とも提案されている。特願平４―６１５１号は、炭化珪
素を焼結助剤無添加で焼結した炭化珪素焼結体を用いる
レーザー用反射鏡であるが、当該製造方法では製造コス
トが高くかつ焼結助剤無添加で焼成するのは工業的に極
めて難しく有用でない。
【００１０】また一般に焼結助剤無添加の炭化珪素焼結
体は気孔が多く、反射率が低い欠点がある。
体は気孔が多く、反射率が低い欠点がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、緻密
質の炭化珪素焼結体を用い、これにより炭化珪素焼結体
が本来持つ高い熱伝導特性、高剛性、高耐食性、加工の
しやすさを有する光学用及びＸ線用部品を得ることが出
来ると同時に、必要に応じて反射面には反射膜をコーテ
ィングすることにより、高い反射率を得、かつ不純物の
放散を抑制することが可能となる。
質の炭化珪素焼結体を用い、これにより炭化珪素焼結体
が本来持つ高い熱伝導特性、高剛性、高耐食性、加工の
しやすさを有する光学用及びＸ線用部品を得ることが出
来ると同時に、必要に応じて反射面には反射膜をコーテ
ィングすることにより、高い反射率を得、かつ不純物の
放散を抑制することが可能となる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意研究した結果、ボロンもしくはボロン
の化合物をボロン換算で０．１５〜１．０ｗｔ％，及び
炭素を０．３〜５ｗｔ％焼結助剤として焼結し、焼結後
に実質的に炭化珪素単一相であって、密度２．９ｇ／ｃ
ｍ3以上である炭化珪素焼結体を用いて、研磨により必
要な形状となして光学部品を得た。
を達成すべく鋭意研究した結果、ボロンもしくはボロン
の化合物をボロン換算で０．１５〜１．０ｗｔ％，及び
炭素を０．３〜５ｗｔ％焼結助剤として焼結し、焼結後
に実質的に炭化珪素単一相であって、密度２．９ｇ／ｃ
ｍ3以上である炭化珪素焼結体を用いて、研磨により必
要な形状となして光学部品を得た。
【００１３】この焼結体の少なくとも一部の表面を平滑
に加工して、高熱伝導性、高剛性、高耐食性をもつ光学
用及びＸ線用部品を得た。
に加工して、高熱伝導性、高剛性、高耐食性をもつ光学
用及びＸ線用部品を得た。
【００１４】また、必要に応じて平滑面に反射膜をコー
ティングして高い反射率を得ることが可能となった。
ティングして高い反射率を得ることが可能となった。
【００１５】以下、本発明の光学用及びＸ線用部品をそ
の製造方法に基づいて詳細に説明する。
の製造方法に基づいて詳細に説明する。
【００１６】平均粒径が０．１〜１０μｍの炭化珪素粉
末と、ボロンもしくはボロンの化合物をボロン換算で
０．１５〜１．０ｗｔ％，及び炭素を０．３〜５ｗｔ％
焼結助剤として混合し、原料混合物とする。原料粉末は
望ましくは１μｍ以下であることが望ましい。
末と、ボロンもしくはボロンの化合物をボロン換算で
０．１５〜１．０ｗｔ％，及び炭素を０．３〜５ｗｔ％
焼結助剤として混合し、原料混合物とする。原料粉末は
望ましくは１μｍ以下であることが望ましい。
【００１７】ボロンもしくはボロンの化合物は望ましく
はボロン換算で０．３〜０．６ｗｔ％の添加が最適であ
り、この範囲外では製造条件によって緻密化が難しくな
る可能性がある。
はボロン換算で０．３〜０．６ｗｔ％の添加が最適であ
り、この範囲外では製造条件によって緻密化が難しくな
る可能性がある。
【００１８】カーボンは炭化珪素原料に含まれる酸素量
によって最適値が異なるが、０．３〜５ｗｔ％程度の添
加により十分緻密化する。
によって最適値が異なるが、０．３〜５ｗｔ％程度の添
加により十分緻密化する。
【００１９】その後、上記原料混合物を所望の形状に成
形し得られた成形体を１９００℃〜２８００℃で焼成し
て焼結体を得、もしくは上記原料混合物をホットプレス
によって焼結体を得る。
形し得られた成形体を１９００℃〜２８００℃で焼成し
て焼結体を得、もしくは上記原料混合物をホットプレス
によって焼結体を得る。
【００２０】成形にあたっては、プレス成形・押し出し
成形・射出成形などの従来からの公知の方法をとること
が出来る。
成形・射出成形などの従来からの公知の方法をとること
が出来る。
【００２１】この場合、成形用のバインダーや分散剤と
して有機高分子等の公知の物質を用いても良い。
して有機高分子等の公知の物質を用いても良い。
【００２２】焼結については、常圧焼結・ホットプレス
焼結・雰囲気加圧焼結・熱間静水圧焼結（ＨＩＰ）やそ
れらの組合せの焼成方法が可能であるが、炭化珪素焼結
体の密度は２．９ｇ／ｃｍ3以上、望ましくは密度３．
１ｇ／ｃｍ3以上であり、さもなくば焼結体中に空孔が
多く存在し、反射用ミラー基材等に使用した場合、反射
率が低下するため、より高密度とするためにホットプレ
ス焼結またはＨＩＰを用いるのがよい。
焼結・雰囲気加圧焼結・熱間静水圧焼結（ＨＩＰ）やそ
れらの組合せの焼成方法が可能であるが、炭化珪素焼結
体の密度は２．９ｇ／ｃｍ3以上、望ましくは密度３．
１ｇ／ｃｍ3以上であり、さもなくば焼結体中に空孔が
多く存在し、反射用ミラー基材等に使用した場合、反射
率が低下するため、より高密度とするためにホットプレ
ス焼結またはＨＩＰを用いるのがよい。
【００２３】焼結温度については、１９００℃未満では
焼結密度が不足し、２３００℃より高い場合では炭化珪
素の分解が発生しやすくなる。
焼結密度が不足し、２３００℃より高い場合では炭化珪
素の分解が発生しやすくなる。
【００２４】焼結体中の空孔を極小とするためには２１
００℃〜２２５０℃で焼成することが望ましい。
００℃〜２２５０℃で焼成することが望ましい。
【００２５】このようにして得られた焼結体は、研削加
工やラップ加工などの公知の方法によって所定の形状お
よび表面粗度に加工して、光学用及びＸ線用部品とす
る。
工やラップ加工などの公知の方法によって所定の形状お
よび表面粗度に加工して、光学用及びＸ線用部品とす
る。
【００２６】反射面の表面粗度がＲａ５０ｎｍ以下、望
ましくはＲａ１０ｎｍ以下でないと反射ミラーとして十
分な反射率を得ることは困難である。
ましくはＲａ１０ｎｍ以下でないと反射ミラーとして十
分な反射率を得ることは困難である。
【００２７】また、レーザー用ミラー等として使用され
る場合は、研磨を行なって反射面を平滑にしても所定の
反射率が得られない場合は、反射面に反射膜をコーティ
ングすることで所定の反射率を得ることが出来る。
る場合は、研磨を行なって反射面を平滑にしても所定の
反射率が得られない場合は、反射面に反射膜をコーティ
ングすることで所定の反射率を得ることが出来る。
【００２８】反射膜にはアルミニウムもしくは金もしく
は銅もしくは白金の少なくとも１種を主成分とした膜を
用いるが、用途に応じて炭化珪素の蒸着等でも良い。
は銅もしくは白金の少なくとも１種を主成分とした膜を
用いるが、用途に応じて炭化珪素の蒸着等でも良い。
【００２９】
【００３０】
【実施例１】Ｂ 4Ｃ ０．４５ｗｔ％（ボロン換算０．３
４ｗｔ％）及びカーボン２．０ｗｔ％をβ型炭化珪素粉
末と炭化珪素製ボールミルを用いてノルマルヘキサン中
で２４時間混合し、乾燥・造粒後に、４００ｋｇ／ｃｍ
2の負荷圧力下で２２００℃でホットプレス焼成を行な
った。
４ｗｔ％）及びカーボン２．０ｗｔ％をβ型炭化珪素粉
末と炭化珪素製ボールミルを用いてノルマルヘキサン中
で２４時間混合し、乾燥・造粒後に、４００ｋｇ／ｃｍ
2の負荷圧力下で２２００℃でホットプレス焼成を行な
った。
【００３１】サンプルの密度は３．１５ｇ／ｃｍ3であ
った。このサンプルを切り出し、ダイヤモンド砥石で平
面研削の後、遊離砥粒を使用してラップ加工を行なっ
た。
った。このサンプルを切り出し、ダイヤモンド砥石で平
面研削の後、遊離砥粒を使用してラップ加工を行なっ
た。
【００３２】ラップ後のラップ面の表面粗度はＲａ２ｎ
ｍであった。ラップ面の反射率は波長１μｍ〜５μｍの
範囲で反射率約３０％であった。
ｍであった。ラップ面の反射率は波長１μｍ〜５μｍの
範囲で反射率約３０％であった。
【００３３】さらに、このサンプルのラップ面にアルミ
ニウムを蒸着して同様に反射率を測定したら、反射率約
９５％であった。
ニウムを蒸着して同様に反射率を測定したら、反射率約
９５％であった。
【００３４】
【実施例２】Ｂ4Ｃ ０．４５ｗｔ％（ボロン換算０．３
４ｗｔ％）及びカーボン２．０ｗｔ％をβ型炭化珪素粉
末と炭化珪素製ボールミルを用いてノルマルヘキサン中
で２４時間混合し、乾燥・造粒後に約６０ｍｍ角の形状
に成して５．０ｔｏｎ／ｃｍ2で冷間静水圧プレスを行
ない、成形体を得た。
４ｗｔ％）及びカーボン２．０ｗｔ％をβ型炭化珪素粉
末と炭化珪素製ボールミルを用いてノルマルヘキサン中
で２４時間混合し、乾燥・造粒後に約６０ｍｍ角の形状
に成して５．０ｔｏｎ／ｃｍ2で冷間静水圧プレスを行
ない、成形体を得た。
【００３５】この成形体を２２００℃で常圧焼成し、さ
らにＡｒガスの１８００気圧雰囲気下で２０００℃で熱
間静水圧焼成（ＨＩＰ）を行なった。
らにＡｒガスの１８００気圧雰囲気下で２０００℃で熱
間静水圧焼成（ＨＩＰ）を行なった。
【００３６】サンプルの密度は３．１ｇ／ｃｍ3であっ
た。このサンプルを切り出し、ダイヤモンド砥石で平面
研削の後、遊離砥粒を使用してラップ加工を行なった。
た。このサンプルを切り出し、ダイヤモンド砥石で平面
研削の後、遊離砥粒を使用してラップ加工を行なった。
【００３７】ラップ後のラップ面の表面粗度はＲａ３ｎ
ｍであった（図３）。ラップ面の反射率は波長１μｍ〜
５μｍの範囲で反射率約３０％であった。
ｍであった（図３）。ラップ面の反射率は波長１μｍ〜
５μｍの範囲で反射率約３０％であった。
【００３８】炭化珪素の鏡面研磨面のアルミニウム蒸着
後の反射率を図４に示す。
後の反射率を図４に示す。
【００３９】表面に炭化珪素を蒸着しているため、アル
ミニウムが約８００ｎｍの波長の光を吸収するため、こ
の箇所で反射率が落ちている。それ以外の箇所は、炭化
珪素の表面粗度が良く反射率は８５％以上である。
ミニウムが約８００ｎｍの波長の光を吸収するため、こ
の箇所で反射率が落ちている。それ以外の箇所は、炭化
珪素の表面粗度が良く反射率は８５％以上である。
【００４０】また、使用する波長が８００ｎｍに近い場
合はアルミニウム以外の蒸着膜を用いることで反射率は
改善される。
合はアルミニウム以外の蒸着膜を用いることで反射率は
改善される。
【００４１】レーザー反射用ミラーとして用いる場合
は、反射率８５％程度が必要最小限であり、上記の反射
率はこれを満たしている。
は、反射率８５％程度が必要最小限であり、上記の反射
率はこれを満たしている。
【００４２】つまり、炭化珪素本来の特性である高熱伝
導率、高剛性、高耐食性を有し、かつ必要に応じて高反
射率の部材が製造可能となった。
導率、高剛性、高耐食性を有し、かつ必要に応じて高反
射率の部材が製造可能となった。
【００４３】
【発明の効果】本発明の製造方法によって、高熱伝導
率、高剛性、高耐食性を有し、必要に応じて高反射率を
有する光学部品もしくはＸ線用部品が得られた。
率、高剛性、高耐食性を有し、必要に応じて高反射率を
有する光学部品もしくはＸ線用部品が得られた。
【図１】本発明の断面図を示す。
【図２】従来品の断面図を示す
【図３】炭化珪素の鏡面研磨面の表面粗度を示す図。
【図４】炭化珪素の鏡面研磨面のアルミニウム蒸着後の
反射率と光の波長の関係図。
反射率と光の波長の関係図。
【符号の説明】 １ アルミニウム蒸着 ２ 炭化珪素焼結体 ３ ガラス
Claims (5)
- 【請求項１】 ボロンもしくはボロンの化合物及び炭素
もしくは炭素の化合物を焼結助剤として焼結されてな
り、焼結後に実質的に炭化珪素単一相であって、密度
２．９ｇ／ｃｍ3以上である炭化珪素焼結体を用いた光
学用及びＸ線用部品。 - 【請求項２】 請求項１記載の光学部品において密度を
３．１ｇ／ｃｍ3以上とし少なくとも１箇所以上が表面
粗度Ｒａ５０ｎｍより良い、望ましくは表面粗度Ｒａ１
０ｎｍより良い表面粗度をもち、かつ当該箇所に反射膜
をコーティングしてなる光学用及びＸ線用部品。 - 【請求項３】 請求項２記載の光学部品において反射膜
がアルミニウムもしくは金もしくは銅もしくは白金の少
なくとも１種を含むことを特徴とする光学用及びＸ線用
部品。 - 【請求項４】 請求項２記載の光学部品において反射膜
が炭化珪素膜であることを特徴とする光学用及びＸ線用
部品。 - 【請求項５】 平均粒径が０．１〜１０μｍ、望ましく
は０．３〜１．０μｍの炭化珪素粉末を用い、ボロンも
しくはボロンの化合物をボロン換算で０．１５〜１．０
ｗｔ％，望ましくは０．３〜０．６ｗｔ％，及び炭素を
０．３〜５ｗｔ％を焼結助剤として添加し、成形した
後、１９００℃〜２２５０℃で焼成して炭化珪素焼結体
を得、この焼結体を光学用及びＸ線用部品とすることを
特徴とする光学用及びＸ線用部品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5112420A JPH06300907A (ja) | 1993-04-16 | 1993-04-16 | 炭化珪素焼結体を用いた光学用及びｘ線用部品及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5112420A JPH06300907A (ja) | 1993-04-16 | 1993-04-16 | 炭化珪素焼結体を用いた光学用及びｘ線用部品及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06300907A true JPH06300907A (ja) | 1994-10-28 |
Family
ID=14586209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5112420A Pending JPH06300907A (ja) | 1993-04-16 | 1993-04-16 | 炭化珪素焼結体を用いた光学用及びｘ線用部品及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06300907A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003146757A (ja) * | 2001-11-08 | 2003-05-21 | Bridgestone Corp | 炭化ケイ素焼結体の洗浄方法及び洗浄液 |
| JP2005314157A (ja) * | 2004-04-28 | 2005-11-10 | National Institute For Materials Science | 炭化珪素焼結体およびこれを用いた半導体および液晶製造装置用部材 |
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| US8822814B2 (en) | 2006-10-11 | 2014-09-02 | Mitsubishi Materials Corporation | Composition for electrode formation and method for forming electrode by using the composition |
| JP2019133119A (ja) * | 2018-02-01 | 2019-08-08 | 日本電信電話株式会社 | 回折素子 |
| CN112479716A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-03-12 | 山田研磨材料有限公司 | 一种无压烧结碳化硅的挤出成型工艺 |
-
1993
- 1993-04-16 JP JP5112420A patent/JPH06300907A/ja active Pending
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|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
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