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JPS61227993A - Production of sic whisker - Google Patents

Production of sic whisker

Info

Publication number
JPS61227993A
JPS61227993A JP60066227A JP6622785A JPS61227993A JP S61227993 A JPS61227993 A JP S61227993A JP 60066227 A JP60066227 A JP 60066227A JP 6622785 A JP6622785 A JP 6622785A JP S61227993 A JPS61227993 A JP S61227993A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crucible
whiskers
source
sic
naf
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.)
Pending
Application number
JP60066227A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hajime Saito
肇 斎藤
Tetsuro Urakawa
浦川 哲朗
Masataka Suzuki
正隆 鈴木
Masaaki Mori
正章 森
Hideo Nagashima
長島 秀夫
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.)
Coorstek KK
Original Assignee
Toshiba Ceramics Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Ceramics Co Ltd filed Critical Toshiba Ceramics Co Ltd
Priority to JP60066227A priority Critical patent/JPS61227993A/en
Publication of JPS61227993A publication Critical patent/JPS61227993A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/005Growth of whiskers or needles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/36Carbides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To produce an SiC whisker long in a fiber length in the high yield by heating a mixture contg. an SiO2 source, a C source and a prescribed NaF source in the nonoxidizing atmosphere. CONSTITUTION:A mixture 2 which is mixed in the proportion of 1mol part SiO2 source (e.g. sedimentary silicic acid anhydride), 1.5-5mol part C source (e.g. activated carbon) and 1/24-1/2mol part NaF source is incorporated up to a position A of a base part of a crucible 1 and a space 3 for producing a long fiber whisker is formed up to the range of the height B in an upper part of the crucible 1. Then 200-1,000cm<3>/min inert gas such as Ar is introduced into the spaces 12, 3 through the introduction pipes 11, 17 and an inflow port 18 and the mixture 2 in the crucible 1 is heated with a heater 6 at the pre scribed temp. T1 within the range of 1,400-1,700 deg.C in the nonoxidizing atmo sphere and also heated while keeping the temp. T2 of the space 3 and the temp. gradient DELTAT2/DELTAZ (the upper a position is, the lower the temp. becomes) in a prescribed value.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は炭化ケイ素(S i C)ウィスカーの製造方
法に係る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for producing silicon carbide (S i C) whiskers.

[従来の技術] 二酸化ケイ素(Si02)及び炭素(C)を含む混合物
にフッ化ナトリウム(NaF)を加えたものを、非酸化
性雰囲気下において加熱してSiCウィスカーを製造す
る方法自体は知られている(例えば特公昭54−155
57号公報)。
[Prior Art] There is no known method for producing SiC whiskers by heating a mixture containing silicon dioxide (Si02) and carbon (C) with sodium fluoride (NaF) in a non-oxidizing atmosphere. (For example, Special Publick
Publication No. 57).

[発明が解決しようとする問題点] しかし乍ら、例えば特公昭54−15557@等に開示
の如<NaFをSiO2に対してモル比で1程度以上添
加した場合、Ilt長の長いSiCウィスカーの収率が
低いことが見い出された。
[Problems to be Solved by the Invention] However, as disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 15557/1983, when NaF is added at a molar ratio of about 1 or more to SiO2, SiC whiskers with a long Ilt length are The yield was found to be low.

本発明は前記した新知見に基づきなされたものであり、
その目的とするところは、繊維長の長いSiCウィスカ
ーを高収率で製造し得るSiCウ  ′イスカーの製造
方法を提供することにある。
The present invention was made based on the above-mentioned new findings,
The purpose is to provide a method for producing SiC whiskers that can produce SiC whiskers with a long fiber length in high yield.

この明細書において、SiCウィスカーについて「lI
雑艮が長い」又は「長繊維」とは、長さが500JIR
以上のSiCウィスカーを指す。この長繊維ウィスカー
を、例えばAj)金属と複合する複合強化繊維として用
いた場合、その複合効果は、長さが100Jll以下の
SiCウィスカーと比較して、はるかに優れている。
In this specification, with respect to SiC whiskers, “II
``long fibers'' or ``long fibers'' have a length of 500 JIR.
Refers to the above SiC whiskers. When this long fiber whisker is used as a composite reinforcing fiber composited with, for example, Aj) metal, its composite effect is far superior to that of SiC whiskers having a length of 100 Jll or less.

また、高収率とは、3iの利用量についてみて、長繊維
SiCウィスカーを形成しているSi量が混合原料粉中
の5i02の3i量に対して20%以上であることを指
す。(因みに、従来の5i02=C−NaF系での合成
法では、長11118 i Cウィスカーの収率は最高
10%程度であった)。
In addition, high yield refers to the amount of Si forming the long fiber SiC whiskers being 20% or more of the amount of 3i in 5i02 in the mixed raw material powder, in terms of the amount of 3i used. (Incidentally, in the conventional synthesis method using the 5i02=C-NaF system, the maximum yield of long 11118 i C whiskers was about 10%).

[問題点を解決するための手段J 本発明によれば、前記した目的は、二酸化ケイ素(Si
02)源と、炭素(C)源と、S i O2に対してモ
ル比で1/24〜1/2のフッ化ナトリウム(NaF)
源とを含む混合物を、非酸化性雰囲気下で加熱してSi
Cウィスカーを製造する方法によって達成される。
[Means for Solving the Problems J According to the present invention, the above-mentioned object is achieved by
02) source, carbon (C) source, and sodium fluoride (NaF) in a molar ratio of 1/24 to 1/2 with respect to SiO2
Si
This is achieved by a method of manufacturing C whiskers.

[作用及び効果] 本発明によれば、sto  、c及びNaFを含む混合
物中においてNaFが51o2に対してモル比で172
4〜1/2である故に、長繊維SiCウィスカーが高収
率で生成され得る。
[Operations and Effects] According to the present invention, in a mixture containing sto, c and NaF, the molar ratio of NaF to 51o2 is 172
4 to 1/2, long fiber SiC whiskers can be produced in high yield.

混合原料中に加えられているNaFは、非酸化性雰囲気
下で加熱された際、5i02とケイ酸塩融体を形成し、
5102とCとの反応を促進し、その結果混合原料から
のSiOやCOガスの発生を促進し、SiCの合成反応
を促進する。
NaF added to the mixed raw material forms a silicate melt with 5i02 when heated in a non-oxidizing atmosphere,
The reaction between 5102 and C is promoted, and as a result, the generation of SiO and CO gas from the mixed raw materials is promoted, and the synthesis reaction of SiC is promoted.

NaFの割合は長繊維SiCウィ・スカーの収率’(S
iの量に関して二以下同)に敏感に影響を与え、NaF
が5102に対してモル比で1724未満の場合、及び
1/2よりも多い場合、長繊維SiCウィスカーの収率
が5%以下になる。
The proportion of NaF is determined by the yield of long fiber SiC whiskers (S
2 or less) with respect to the amount of i), and NaF
When the molar ratio is less than 1724 to 5102, and when it is more than 1/2, the yield of long fiber SiC whiskers will be 5% or less.

混合n中に含まれるNaFの割合が多過ぎる場合、混合
原料を非酸化性雰囲気下で加熱した際に形成されるケイ
酸塩融体の量が多くなり過ぎ、SiOやCOが急激に発
生し、系外すなわちウィスカー生成領域の外に未反応の
まま排出される3i成分が多くなると考えられる。また
、フッ化物の分圧が高くなり過ぎ、SiCウィスカーの
生成が妨げられると考えられる。
If the proportion of NaF contained in the mixture is too large, the amount of silicate melt formed when the mixed raw material is heated in a non-oxidizing atmosphere becomes too large, and SiO and CO are rapidly generated. , it is thought that more 3i components are discharged unreacted to the outside of the system, that is, to the outside of the whisker generation region. It is also believed that the partial pressure of fluoride becomes too high, which prevents the generation of SiC whiskers.

一方、NaFの割合が少な過ぎる場合には、十分な量の
ケイ酸塩融体が形成されず、S i O2とCとの反応
に長い時間が必要となり、実際上SiCウィスカーの収
率が低下すると考えられる。
On the other hand, if the proportion of NaF is too small, a sufficient amount of silicate melt will not be formed and a long time will be required for the reaction between SiO2 and C, which will actually reduce the yield of SiC whiskers. It is thought that then.

また、混合原料中に粉体状のSiCが合成され易くなる
Further, powdered SiC is easily synthesized in the mixed raw material.

尚、NaFは、N a 3 Aj’ F 6又はA11
F3等の他のフッ化物と比較して蒸気圧が高く生成物中
への混入が少なくてすむ点で好ましいが、場合によって
はNa5AjF6等他のフッ化物を用いてもよい。
In addition, NaF is N a 3 Aj' F 6 or A11
Compared to other fluorides such as F3, it is preferable because it has a high vapor pressure and is less likely to be mixed into the product, but other fluorides such as Na5AjF6 may be used depending on the case.

SiO□源としては、反応性の高いこと及び純度の高い
こと等の観点よりして例えば沈降性無水ケイ酸が好まし
いが、沈降性無水ケイ酸のかわりに工業的に生産されて
いるアエロジル等信のSiO□原料を用いてもよく、更
に、場合によっては、キラ(粘土質鉱物の精製過程で生
ずる微粉の廃棄物のことで、主として石英、長石、カオ
リナイト及び雲母からなり、通常5in2を約70重1
%、Al2O3を約20iJ(量%、K 20 ’fr
 5’a I%程度含む)、もみ殻等を用いてもよい。
As the SiO□ source, for example, precipitated silicic anhydride is preferable from the viewpoint of high reactivity and high purity. SiO□ raw material may be used, and in some cases, Kira (fine powder waste generated in the refining process of clay minerals, mainly composed of quartz, feldspar, kaolinite, and mica, usually about 5 in2 70 weight 1
%, Al2O3 about 20 iJ (amount %, K 20 'fr
(containing about 5'a I%), rice husks, etc. may also be used.

C源としては、活性炭等の反応性の高いものでも、カー
ボンブラック等のグラフフィト性のものでもよい。
The C source may be a highly reactive source such as activated carbon or a graphite source such as carbon black.

混合物中の炭素Cの割合は、5io2とほず過不足なく
反応する程度になるように定められ、Cが5i02に対
してモル比で1.5未満の場合には炭素分が不足して未
反応の5to2が多量に残る虞れがあり、一方CがS 
i O2に対してモル比で5よりも多い場合には未反応
の炭素分が多量に残る虞れがある。
The proportion of carbon C in the mixture is determined so that it reacts with 5io2 in just the right amount, and if the molar ratio of C to 5i02 is less than 1.5, the carbon content is insufficient and the carbon content is insufficient. There is a risk of a large amount of 5to2 remaining in the reaction, while C is
If the molar ratio to i O2 is more than 5, there is a risk that a large amount of unreacted carbon will remain.

従って、原料の利用効率の観点からは、混合原料におい
て炭素源のCが二酸化ケイ素源のS i O2に対して
モル比で1.5〜5であることが好ましい。 尚加熱前
において、5f02.C及びNaFは均一に混合される
ことが好ましく、場合によっては造粒してもよい。
Therefore, from the viewpoint of raw material utilization efficiency, it is preferable that the molar ratio of C in the carbon source to S i O2 in the silicon dioxide source in the mixed raw material is 1.5 to 5. Note that before heating, 5f02. It is preferable that C and NaF are mixed uniformly, and in some cases, they may be granulated.

混合原料の加熱の際非酸化性雰囲気は、Arからなるの
が好ましいが、Arのかわりに)le等の他の希ガス又
はN2を用いてもよい。
The non-oxidizing atmosphere during heating of the mixed raw materials is preferably made of Ar, but in place of Ar, other rare gases such as Le or N2 may be used.

尚、混合物を収容した領域及びウィスカー生成領域にA
r等の非酸化性雰囲気気体を単に入れておいても、また
これらの領域にAr等の非酸化性気体を所望の流速で流
すようにしてもよい。
Note that A is applied to the area containing the mixture and the whisker generation area.
A non-oxidizing atmospheric gas such as r may be simply introduced, or a non-oxidizing gas such as Ar may be allowed to flow through these regions at a desired flow rate.

非酸化性雰囲気下における前記混合物の加熱は、好まし
くは1 、400〜1 ,100℃の範囲の温度で行な
われる。
Heating of the mixture under a non-oxidizing atmosphere is preferably carried out at a temperature in the range from 1,400 to 1,100°C.

加熱湿度が1400℃未満である場合、反応速度が低下
してSiCウィスカーの収率が低下する虞れがあり、加
熱温度が1700℃よりも高い場合、反応速度が高くな
り過ぎて、SiCのウィスカーよりもSiCの粉体が生
成される虞れがある。
If the heating humidity is less than 1400°C, there is a risk that the reaction rate will decrease and the yield of SiC whiskers will decrease. If the heating temperature is higher than 1700°C, the reaction rate will be too high and the SiC whiskers will be reduced. There is a possibility that more SiC powder will be generated.

本発明によれば、好ましくは、SiO2を1モル部、C
をi、s〜5−Eル部、NaFを1/24〜112モル
部含む混合原料を、非酸化性雰囲気下で1400〜17
00℃に加熱してSiCウィスカーを製造する。
According to the invention, preferably 1 molar part of SiO2, C
A mixed raw material containing i, s to 5-E parts and 1/24 to 112 mol parts of NaF was heated to 1400 to 17 mol parts in a non-oxidizing atmosphere.
Heating to 00°C produces SiC whiskers.

この場合、本発明によれば、混合原料の表面のウィスカ
ー生成空間に艮ざ数層程度の長繊維SiCウィスカーを
高収率で生成し得、且つ混合原料内部に長さが1001
m前後のSiCウィスカーを生成し得る。
In this case, according to the present invention, long fiber SiC whiskers of approximately several layers can be produced in a high yield in the whisker generation space on the surface of the mixed raw material, and the length of 1001
Around m SiC whiskers can be generated.

次に本発明方法を実施するための好ましい一例の装置を
図面に基づいて説明する。
Next, a preferred example of an apparatus for carrying out the method of the present invention will be explained based on the drawings.

第1図において、1はグラファイト製のルツボであり、
例えば内径150mmのルツボ1の下部には、gすA 
(例、t[約30+n) [テ、S i O2源として
例えば沈降性無水ケイ酸、C源としての活性炭及びNa
Fの所定割合の混合粉2が収容される。このとき、ルツ
ボ1の上部には、高さB(好ましくはB>5Aであり、
例えば約150111)の範囲まで長繊維ウィスカー生
成用の空間3が形成されている。ルツボ1はグラファイ
ト製のかわりに化学的安定性の高いSiC等で形成され
ていてもよい。
In Fig. 1, 1 is a graphite crucible;
For example, at the bottom of crucible 1 with an inner diameter of 150 mm,
(For example, t [about 30+n)
A mixed powder 2 of a predetermined ratio of F is accommodated. At this time, the upper part of the crucible 1 has a height B (preferably B>5A,
For example, the space 3 for producing long fiber whiskers is formed to a range of about 150,111). The crucible 1 may be made of SiC or the like having high chemical stability instead of graphite.

ルツボ1は上部4で縮径されており、排気管として働く
グラファイトチューブ5に(例えば内径651−1長さ
1300mm)に接続されている。
The crucible 1 has a reduced diameter at the upper part 4, and is connected to a graphite tube 5 (for example, inner diameter 651-1 length 1300 mm) that serves as an exhaust pipe.

6はルツボ1をほず囲繞するように配置されたカーボン
製のヒータであり、ルツボ1及びヒータ6は更に、断熱
材ブロックからなる内側壁部Tによって囲繞されている
。ルツボ1内の混合原料2を1400〜1700℃程度
に長時間加熱し続は得る限り、ヒータ6の形0位置9発
熱方式は他の形!!(例えば高周波誘導加熱方式)でも
よい。
Reference numeral 6 denotes a carbon heater arranged so as to surround the crucible 1, and the crucible 1 and the heater 6 are further surrounded by an inner wall portion T made of a heat insulating material block. As long as the mixed raw material 2 in the crucible 1 can be heated to about 1400 to 1700°C for a long period of time, the heater 6 shape 0 position 9 heat generation method can be other shapes! ! (For example, a high frequency induction heating method) may be used.

8は断熱材ブロック製の外側壁部であり、ウィスカー生
成装置i9の外枠を構成している外側壁部8は、壁部7
及びチューブ5を囲繞している。
Reference numeral 8 denotes an outer wall portion made of a heat insulating material block, and the outer wall portion 8 constituting the outer frame of the whisker generation device i9 is similar to the wall portion 7.
and surrounds the tube 5.

尚、グラファイトチューブ5の先端には、別のチューブ
10が接続されており、外壁部8を貫通して突出してい
る。
Note that another tube 10 is connected to the tip of the graphite tube 5 and protrudes through the outer wall portion 8.

尚、ルツボ1の上端4、チューブ5.10の接続部は通
常完全にはシールされていないが、所望ならば完全にシ
ールしてもよい。
Note that the connection between the upper end 4 of the crucible 1 and the tube 5.10 is usually not completely sealed, but may be completely sealed if desired.

11はAr等の不活性気体の導入管であり、ウィスカー
製造の際、管11から所定の1ffiC(例えば200
〜1,0OOd/分;この明細書において、気体の流速
(流量)に関してcdZ分中のdは常温、常圧下での量
を示す)で導入されたArガスは、内側壁部7と外側壁
部8との間の筒状の空間12を通った後、外i壁8とチ
ューブ5との間の筒状の空間13を通って流れ、流出口
14から流出する。
11 is a pipe for introducing an inert gas such as Ar, and when producing whiskers, a predetermined amount of 1ffiC (for example, 200
~1,0OOd/min; In this specification, regarding the gas flow rate (flow rate), d in cdZ minute indicates the amount at normal temperature and normal pressure). After passing through the cylindrical space 12 between the outer wall 8 and the tube 5, it flows through the cylindrical space 13 between the outer wall 8 and the tube 5, and flows out from the outlet 14.

尚、流入口11から流入し流出口14から流出する非酸
化性気体は、ヒータ6によって約1400〜1100℃
に加熱されるグラファイト製ルツボ1の外側とカーボン
ヒータ6との間の空間15及びカーボンヒータ6のまわ
りに空間16を非酸化性に保ち、また、その一部(約5
0ciZ分程度)は、ルツボ1の上部4とチューブ5と
の接続部からチ1−75内に入り、チューブ5を通って
流出する。
The non-oxidizing gas flowing in from the inlet 11 and flowing out from the outlet 14 is heated to about 1400 to 1100°C by the heater 6.
The space 15 between the outside of the graphite crucible 1 and the carbon heater 6 and the space 16 around the carbon heater 6 are kept non-oxidizing.
(approximately 0 ciZ minute) enters the chi 1-75 from the connection between the upper part 4 of the crucible 1 and the tube 5, and flows out through the tube 5.

17は、ルツボ1内のウィスカー生成空間3にArガス
を導入可能なように外部からウィスカー生成空間まで貫
通しているガス導入管である。ウィスカー生成のための
原料混合粉2をルツボ1内に入れた後、ルツボ1を加熱
する前に、流入口18からArガスを導入し、ルツボ1
内及びチューブ5を完全にArガスで満たし、その後、
流入口18を閉じる。
Reference numeral 17 denotes a gas introduction pipe that penetrates from the outside to the whisker generation space 3 so that Ar gas can be introduced into the whisker generation space 3 in the crucible 1. After putting the raw material mixed powder 2 for whisker generation into the crucible 1 and before heating the crucible 1, Ar gas is introduced from the inlet 18 and the crucible 1 is heated.
The interior and tube 5 are completely filled with Ar gas, and then,
Close the inlet 18.

所望ならば、ルツボ1内にCO又はHF等の他の気体を
所望の間導入するためにも、この流入口18を利用し得
る。
If desired, this inlet 18 can also be used to introduce other gases such as CO or HF into the crucible 1 for a desired period of time.

尚、9aは1m用熱電対、9bはヒータ6の通電端子、
9Cは固定具である。
In addition, 9a is a 1m thermocouple, 9b is a current-carrying terminal of the heater 6,
9C is a fixture.

ウィスカーを生成させる際には、ヒータ6に通電してヒ
ータ6によってルツボ1を介して混合粉2を1400〜
1700℃の範囲内の所定温度T1に加熱すると共に、
ウィスカーが生成されるべき空間3の温度T2及び温度
勾配ΔT2/ΔZ(上方程低温)を所定に保つ。
When generating whiskers, the heater 6 is energized and the mixed powder 2 is heated through the crucible 1 to 1400~
While heating to a predetermined temperature T1 within the range of 1700°C,
The temperature T2 and temperature gradient ΔT2/ΔZ (lower temperature toward the top) of the space 3 where whiskers are to be generated are maintained at predetermined values.

尚、混合粉2の温度及びウィスカー生成空IJli3の
所望部位の温度は、熱電対(図示せず)等の温度検出手
段で検出し、この検出手段で検出した温度に基づいて、
ヒータ6に流す電流をII整し、加熱を調整する。
The temperature of the mixed powder 2 and the temperature of a desired part of the whisker-forming space IJli3 are detected by a temperature detection means such as a thermocouple (not shown), and based on the temperature detected by this detection means,
Adjust the current flowing through the heater 6 to adjust the heating.

尚、図ではヒータ6は一つであるが、所望ならば、ルツ
ボ1の各部位の温度を調整し得るように複数の独立に加
熱制御可能なヒータを用いてもよい。
In the figure, there is only one heater 6, but if desired, a plurality of independently controllable heaters may be used so as to adjust the temperature of each part of the crucible 1.

温度勾配△T2/△Zの調整は、例えば断熱材ブロック
7の位置、厚さ、良さ等を変えることによっても行なわ
れ得るが、所望ならばルツボ1の外表面等を強制冷却す
ることによって調整するようにしてもよい。
The temperature gradient ΔT2/ΔZ can be adjusted by, for example, changing the position, thickness, quality, etc. of the heat insulating block 7, but if desired, it can be adjusted by forcibly cooling the outer surface of the crucible 1, etc. You may also do so.

次に、本発明の実施例について説明する。Next, examples of the present invention will be described.

友1■ユ S i 02  (沈降性無水ケイ酸)が1モル部、C
(活性炭)が3モル部及びNaFが173モル部からな
る調合粉の138gをグラファイトルツボ1の下部の原
料充填領ti!2aに充填した。ルツボ1及びチューブ
5内の空気を流入口18からのArガスで完全に置換し
、流入口18を閉じた。
Friend 1 ■ YuS i 02 (precipitated silicic anhydride) is 1 mole part, C
138 g of a powder mixture consisting of 3 mole parts of activated carbon and 173 mole parts of NaF was added to the raw material filling area at the bottom of the graphite crucible 1! 2a was filled. The air in the crucible 1 and tube 5 was completely replaced with Ar gas from the inlet 18, and the inlet 18 was closed.

カーボンヒータ6での加熱によってルツボ1中の下部2
aの混合原料2の温度T1を12時間1500℃に保っ
た(ΔT2 /ΔZ:; 1(loll/IGOam)
The lower part 2 in the crucible 1 is heated by the carbon heater 6.
The temperature T1 of the mixed raw material 2 of a was maintained at 1500°C for 12 hours (ΔT2 /ΔZ:; 1 (roll/IGOam)
.

尚、ルツボ1の外側には、管11からC−500cIi
/分でArを流した。
In addition, from the tube 11 to the outside of the crucible 1, C-500cIi
Ar was flowed at /min.

この結果、ルツボ1の上部のウィスカー生成空間3及び
原料2の残渣2bの表面には、太さが0.1〜1p程度
で長さが数■m程度の長Ni1s i Cウィスカーが
約100得られた。これはSiについてみ°ると、収率
20%に相当する。
As a result, about 100 long Ni1S iC whiskers with a thickness of about 0.1 to 1p and a length of several μm are obtained on the surface of the whisker generation space 3 in the upper part of the crucible 1 and the residue 2b of the raw material 2. It was done. When looking at Si, this corresponds to a yield of 20%.

一方、原料2の残渣2bを取り出して空気中100℃で
の加熱処理によって未反応のCを除去したところ、約3
013の残渣が得られたが、走査型電子顕微!It (
SEM)で観察したところ、この残渣の大部分が太さ0
.1〜Its、長さ 100u11前後(7)SiCウ
ィスカーであった。
On the other hand, when residue 2b of raw material 2 was taken out and unreacted C was removed by heat treatment at 100°C in air, approximately 3
A residue of 013 was obtained, but scanning electron microscopy! It (
When observed with SEM), most of this residue had a thickness of 0.
.. 1~Its, length around 100u11 (7) SiC whiskers.

寡J112 原料粉2において、NaFの5i02に対するモル比が
1/12であった点、及び原料粉2のat!!1が12
3gであった点を除いて、実施例1と同様にしてSiC
ウィスカーの生成を行なった。
In the low J112 raw material powder 2, the molar ratio of NaF to 5i02 was 1/12, and the at! ! 1 is 12
SiC was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount was 3 g.
Generated whiskers.

その結果、原料残渣表面のウィスカー生成空間3に、太
さが0.1〜1p1長ざが数1の長線Is i Cウィ
スカーが約20g得られた。これはSiCについてみる
と、収率40%に相当する。
As a result, about 20 g of long-line Is i C whiskers with a thickness of 0.1 to 1 p1 and a length of several 1 were obtained in the whisker generation space 3 on the surface of the raw material residue. When looking at SiC, this corresponds to a yield of 40%.

一方、原料2の残渣2bを取り出して、空気中100℃
での加熱処理によって未反応のCを除去したところ約3
517の残渣が得られたが、SEMで観察したところ、
太さ0.1〜1p、長さ100−前後のSiCウィスカ
ーと共にかなりの量の粉体状あるいは、それらの凝集し
た塊状のSiCが含まれていた。
On the other hand, the residue 2b of the raw material 2 was taken out and heated to 100°C in the air.
When unreacted C was removed by heat treatment at
517 residues were obtained, but when observed with SEM,
It contained SiC whiskers with a thickness of 0.1 to 1 μm and a length of about 100 mm, as well as a considerable amount of SiC in the form of powder or agglomerated lumps thereof.

大111旦 5i02(沈降性無水ケイ酸)に対するCの割合をモル
比で3に保ったま)Si02に対するNaFの割合のみ
を変えて実施例1及び2と同様にしてSiCウィスカー
の生成を行なったところ、長繊維SiCウィスカーが3
ik:関して第1表の収率で得られた(多値は3〜5個
のサンプルについて観測した平均値)。
SiC whiskers were produced in the same manner as in Examples 1 and 2 by changing only the ratio of NaF to Si02 (while keeping the molar ratio of C to 5i02 (precipitated silicic anhydride) at 3). , long fiber SiC whiskers are 3
ik: was obtained in the yield shown in Table 1 (multiple values are average values observed for 3 to 5 samples).

尚、第1表中、N a F/S i 02−1/3 ハ
実施例1に対応しており、N a F / S +、 
02 = 1/ 12は実施例2に対応している。第2
図中の符号19aで示す実線は第1表をグラフで示した
ものである。
In Table 1, N a F / S i 02-1/3 C corresponds to Example 1, N a F / S +,
02 = 1/12 corresponds to the second embodiment. Second
The solid line indicated by reference numeral 19a in the figure is a graphical representation of Table 1.

第1表の表及び第2図からも明らかとおり、NaF/S
iOが小さすぎても、大きすぎても長繊維SiCウィス
カーの収率りが低下する。
As is clear from Table 1 and Figure 2, NaF/S
If iO is too small or too large, the yield of long fiber SiC whiskers will decrease.

5tO2に対するCの割合を変えた場合、すなわら、C
/5i02(モル比)=1.2,4,5.6の夫々の場
合、収率りは第2表に示すとおりである。
When the ratio of C to 5tO2 is changed, that is, C
/5i02 (molar ratio)=1.2, 4, and 5.6, the yields are as shown in Table 2.

第2図中、符号19bはC/ S i O2= 2の場
合に対応している。
In FIG. 2, reference numeral 19b corresponds to the case where C/S i O2=2.

第2表:Cの割合が異なる場合におけるNaF/SiO
□と収率との関係尚、以上では、フッ化物としてNaF
を用いた例について示したが、フッ化物としてN’a3
Aj!F6を用いた場合、S i O2に対する適正モ
ル比がやや異なり、SiCウィスカー中にAllが混入
し易くなる点を除き、NaFの場合と同様な結果が得ら
れた。
Table 2: NaF/SiO with different proportions of C
Relationship between □ and yield In addition, in the above, NaF is used as fluoride.
An example using N'a3 was shown as a fluoride.
Aj! When F6 was used, the same results as in the case of NaF were obtained, except that the appropriate molar ratio to SiO2 was slightly different and All was more likely to be mixed into the SiC whiskers.

宜10IA S i O2(沈降性無水ケイ酸)が1モル部、C(活
性炭)が3モル部及びNaFが1/3モル部からなる調
含粉2を138g高さA−=約3011までグラフフィ
トルツボ1の下部の原料充填領域2aに充填した。この
とき、ルツボ1の上部には高さB〜6八二へ801、す
なわち原料充填容積の約6倍の大きさのウィスカー生成
用の空間3が形成されていた。
138g of adjusted powder 2 consisting of 1 mole part of Si O2 (precipitated silicic anhydride), 3 mole part of C (activated carbon), and 1/3 mole part of NaF. The raw material filling area 2a at the bottom of the fitter crucible 1 was filled with the raw material. At this time, a space 3 for whisker production was formed at the upper part of the crucible 1 at a height B~682 801, that is, about six times the raw material filling volume.

ルツボ1及びチューブ5内の空気を流入018からのA
rガスで完全に置換し、流入018を閉じた。
Air in the crucible 1 and tube 5 is inflowed from A
Fully replaced with r gas and inlet 018 was closed.

カーボンヒータ6での加熱によってルツボ1中の下部の
混合原料2の温度T1を12時1311500℃に保っ
た。この加熱の闇、ウィスカー生成空1113にΔT2
/ΔZ−50度/ 100mmの温度勾配を与えた。
The temperature T1 of the mixed raw material 2 in the lower part of the crucible 1 was maintained at 1311500° C. at 12:00 by heating with the carbon heater 6. The darkness of this heating, ΔT2 in the whisker generation sky 1113
A temperature gradient of /ΔZ-50 degrees/100 mm was given.

尚、ルツボ1の外側には、管11からc−so。Incidentally, on the outside of the crucible 1, there is a c-so from a pipe 11.

17分でArガスを流した。Ar gas was passed for 17 minutes.

この結果、ルツボ1の上部のウィスカー生成空1i13
には太さが0.1〜1−で長さが数1程度の長繊維Si
Cウィスカーが約5g生成された。これはSiCについ
てみると収率10%に相当する。
As a result, the whisker generation space 1i13 at the top of crucible 1
contains long Si fibers with a thickness of 0.1 to 1-1 and a length of about 1
Approximately 5 g of C whiskers were produced. This corresponds to a yield of 10% for SiC.

一方原料2の残渣2bを取り出して空気巾約700℃で
の加熱処理によって未反応のCを除去(脱炭)したとこ
ろ、約30gの残渣が得られたが、走査型電子顕微鏡(
SEM)で観察したところ、この残渣の大部分が太さ0
.1〜i7m、長さ100/1m前後のSiCウィスカ
ーであった。
On the other hand, when the residue 2b of the raw material 2 was taken out and unreacted C was removed (decarburized) by heat treatment at an air width of about 700°C, about 30 g of residue was obtained.
When observed with SEM), most of this residue had a thickness of 0.
.. It was a SiC whisker with a length of 1 to 7 m and a length of about 100/1 m.

友tti ΔT2 /4Z二10011!/100111’ア8j
I!除キ実施例4と同一の条件下でウィスカーの合成実
験を行なった(これは実施例1と同一の例である)。
Tomo tti ΔT2 /4Z210011! /100111'a8j
I! A whisker synthesis experiment was conducted under the same conditions as in Example 4 (this is the same example as in Example 1).

その結果、ルツボ1の上部のウィスカー生成空5113
に太さが0.1〜1−1長さが数■程度の長線lSiC
ウィスカーが約109生成された。これはSiCについ
てみとる収率20%に相当する。
As a result, the whisker generation space 5113 at the top of crucible 1
A long wire with a thickness of 0.1 to 1-1 and a length of several ■ SiC
Approximately 109 whiskers were generated. This corresponds to a yield of 20% for SiC.

一方実施例4と同様にして脱炭したところ約300の残
渣が得られたが、SEMで観察したところこの残渣の大
部分が、太さ0.1〜1JI11、長さ10〇−前後の
SiCウィスカーであった。
On the other hand, when decarburization was carried out in the same manner as in Example 4, a residue of approximately 300 mm was obtained, but when observed by SEM, most of this residue was SiC with a thickness of 0.1 to 1 JI11 and a length of approximately 100 mm. It was a whisker.

1亙■1 ルツボ1付近の断熱を良くし、ΔT2/Δ2ユO度/ 
100mmである点を除き、実施例4と同一の条件下で
、ウィスカーの合成実験を行った。
1 亙■1 Improve the insulation around crucible 1, ΔT2/Δ2yuo degrees/
A whisker synthesis experiment was conducted under the same conditions as in Example 4, except that the length was 100 mm.

その結果、ルツボ1の上部のウィスカー生成空間3に生
成する太さが0.1〜IJm、長さが数−程度の長繊維
SiCウィスカーは、約0.3gで、非常に少なかった
。一方、実施例4と同様にして脱炭したところ約30Q
の残渣が得られたが、SEMで観察したところ、この残
渣の大部分が、太さ0.1〜IJa、長さ100JIR
前後のSiCウィスカーであった。
As a result, the amount of long fiber SiC whiskers with a thickness of 0.1 to IJm and a length of several tens of meters generated in the whisker generation space 3 in the upper part of the crucible 1 was about 0.3 g, which was very small. On the other hand, when decarburized in the same manner as in Example 4, approximately 30Q
A residue of
It was the front and rear SiC whiskers.

以上の実施例4,5.6等よりして、 (1)  充填した原料2の上方に原料充填容積の少な
くとも5倍以上のウィスカー生成空間3を設け(B>5
A)、 ■ ウィスカー生成空[13にΔT2/ΔZ≧25度/
1100a以上の温度勾配を与えることにより、ウィス
カー生成空間3に長IMS i Cウィスカーを高収率
で生成し得ることがわかる。
Based on the above Examples 4, 5, 6, etc., (1) A whisker generation space 3 of at least 5 times the raw material filling volume is provided above the filled raw material 2 (B>5
A), ■ Whisker generation sky [ΔT2/ΔZ≧25 degrees/
It can be seen that long IMS i C whiskers can be generated in high yield in the whisker generation space 3 by providing a temperature gradient of 1100a or more.

尚、△−「2/ΔZが大きくなる秤取率が高くなる。It should be noted that the weighing rate increases as △-“2/ΔZ increases.

衷iJLヱ SiO2源としてのキラ(700℃での熱処理後の組成
、 S i 0273.33重量% Al2O320,03重量% Fe2O3G、59111% に20     5.15重量% N820    0.171量% M Q OO,08重徨% T i 02     0.341量%Ca OO,0
6重量%) 中のS + 02が1モル部、C(活性炭)が2モル部
、NaFが1/3モル部からなる講合粉をボールミルで
混合し、100gの混合粉2をグラファイトルツボ1の
下部の原料充填領域2aに充填した。ルツボ1及びチュ
ーブ5内の空気を流入口18からのArガスで完全に置
換し、流入口18をmじた。
Kira as a SiO2 source (composition after heat treatment at 700°C, S i 0273.33% by weight Al2O3 20.03% by weight Fe2O3G, 59111% 20 5.15% by weight N820 0.171% by weight M Q OO ,08% T i 02 0.341%Ca OO,0
6% by weight) of 1 mole part of S + 02, 2 mole parts of C (activated carbon), and 1/3 mole part of NaF were mixed in a ball mill, and 100 g of mixed powder 2 was placed in graphite crucible 1. The raw material filling area 2a at the bottom of the was filled with the raw material filling area 2a. The air in the crucible 1 and tube 5 was completely replaced with Ar gas from the inlet 18, and the inlet 18 was closed.

カーボンヒータ6での加熱によってルツボ1中の下部2
aの混合原料の温度°[1を12時間1570℃に保っ
た(ΔT2 /ΔZ二100度/1GG11 )。
The lower part 2 in the crucible 1 is heated by the carbon heater 6.
The temperature of the mixed raw material in a was kept at 1570°C for 12 hours (ΔT2/ΔZ2100°/1GG11).

尚、ルツボ1の外側には、管11からQ −500d/
分でArガスを流した。
In addition, on the outside of the crucible 1, from the pipe 11 to the Q-500d/
Ar gas was flowed for 1 minute.

この結果、ルツボ1の上部のウィスカー生成空間3には
、太さが0.5〜1.0−で、長さが5oon以上の長
繊維SiCウィスカーが14Q得られた。
As a result, 14Q of long-fiber SiC whiskers with a thickness of 0.5 to 1.0 and a length of 5 oons or more were obtained in the whisker generation space 3 in the upper part of the crucible 1.

これは、S iについてみると、収率的40%に相当す
る。
This corresponds to a yield of 40% in terms of Si.

一方、ルツボ1の下部2aに残った34Qの残渣2bに
ついてSEMII察及びX線回析で調べたところ、残1
12b中には長さ100声程度のSiCウィスカーがか
なりの割合で含まれていた。
On the other hand, when the 34Q residue 2b remaining in the lower part 2a of the crucible 1 was investigated by SEMII observation and X-ray diffraction, it was found that the remaining 1
12b contained a considerable proportion of SiC whiskers with a length of about 100 voices.

11五1 SiO2源としてキラのかわりに沈降性無水ケイ酸を用
いた点、及び5i02(沈降性無水ケイ酸)が1モル部
、C(活性炭)が2モル部、NaFが1/3モル部から
なる混合粉2を130gルツボ1の下部の原料充填領域
に充填した点を除き実°施例7と同様にしてSiCウィ
スカーの合成実験を行なった。
1151 Precipitated silicic anhydride was used instead of Kira as the SiO2 source, and 5i02 (precipitated silicic anhydride) was 1 mol part, C (activated carbon) was 2 mol parts, and NaF was 1/3 mol part. A SiC whisker synthesis experiment was carried out in the same manner as in Example 7, except that 130 g of mixed powder 2 consisting of the following was filled into the raw material filling area at the bottom of the crucible 1.

その結果、ルツボ1の上部のウィスカー生成中7113
に太さが081〜1−前後で長さが数1程度の長繊維S
iCウィスカーが5g得られた。これはSiについてみ
ると収率10%に相当する。
As a result, 7113 whiskers are being generated at the top of crucible 1.
Long fiber S with a thickness of around 081 to 1-1 and a length of about 1
5 g of iC whiskers were obtained. This corresponds to a yield of 10% for Si.

一方ルツボ1の下部2aに残った30gの残渣2bにつ
いて調べたところ、その大部分が長さ100%を後のS
iCウィスカーであった。
On the other hand, when we investigated the 30g of residue 2b remaining in the lower part 2a of the crucible 1, we found that most of it had 100% of its length.
It was iC whisker.

以上の実施例7及び実施例8の結果から明らかなとおり
、長編1f!SiCウィスカーの生成に関する限り、純
度が高く反応性も高い沈降性無水ケイ酸のかわりに安価
なキラを使用し得ることがわかる。
As is clear from the results of Examples 7 and 8 above, the long 1f! As far as the production of SiC whiskers is concerned, it can be seen that cheap chira can be used in place of the highly pure and highly reactive precipitated silicic anhydride.

このSiCウィスカーの合成に際して、キラ中のAR2
o3.に20等は5in2.NaFなどと反応して、よ
り融点の低いケイ酸!!蝕体を形成し、ウィスカー合成
反応を促進すると考えられる。
When synthesizing this SiC whisker, AR2 in Kira
o3. 20th grade is 5in2. Silicic acid that reacts with NaF etc. and has a lower melting point! ! It is thought that it forms caries and promotes the whisker synthesis reaction.

見五■ユ ヒータ6による加熱の間も、流入口18から、管11、
ルツボ1を通ってArガスをE−100ai/分で流し
た点を除き、実施例1と同様にしてSiCウィスカーの
合成を行なった。
Even during heating by the heater 6, the pipe 11,
SiC whiskers were synthesized in the same manner as in Example 1, except that Ar gas was flowed through crucible 1 at a rate of E-100 ai/min.

その結果、ルツボ1の上部のウィスカー生成中l!13
には、太さが0.1〜1.0声で長さ数−一程度の長編
88 i Cウィスカーが、3iに関して6%の収率で
得られた。
As a result, whiskers are being generated at the top of crucible 1! 13
For example, long 88 i C whiskers with a thickness of 0.1 to 1.0 tones and a length of approximately one number were obtained with a yield of 6% relative to 3i.

m且 第1図の合成装置9からチューブ5を取り除き、ルツボ
1の上端4を外側炉壁8内の空間13に開口させた装置
を用いた点を除いて、実施例1と同一の条件下でSiC
ウィスカーの合成を行なった。
The conditions were the same as in Example 1, except that the tube 5 was removed from the synthesis apparatus 9 shown in FIG. In SiC
We synthesized whiskers.

その結果、ウィスカー生成中1ffi3には、白色の塊
状物のみが生成し、その塊状物は大部分がSiO2であ
った。
As a result, only white lumps were produced in 1ffi3 during whisker generation, and most of the lumps were SiO2.

以上の実施例1、実施例9及び実施例10の結果から、
ルツボ1の内部等、ウィスカーの生成に関する反応の行
なわれる領域がAr等の不活性ガス雰囲気下に保たれ得
る場合、ウィスカーの生成に関する反応の行なわれる領
域2a、3がルツボ1外の炉内雰囲気12.13等から
隔離されていることが必要であり、SiCウィスカー生
成空間3中の気体が流出しない方が、また流れのある際
には流量の少ない方がSiCウィスカーの収率が高くな
ることがわかる。
From the results of Example 1, Example 9 and Example 10 above,
If a region such as the inside of the crucible 1 where a reaction related to whisker production takes place can be maintained under an inert gas atmosphere such as Ar, the regions 2a and 3 where a reaction related to whisker production takes place are kept in the furnace atmosphere outside the crucible 1. 12.13, etc., and the yield of SiC whiskers will be higher if the gas in the SiC whisker generation space 3 does not flow out, and if there is a flow, the flow rate is lower. I understand.

111旦 SiO2(沈降性無水ケイ酸)が1モル部、C(活性炭
)が3モル部、NaFが173モル部の講合粉をボール
ミルで混合して得た混合粉2の138gの量を、グラフ
ァイトルツボ1の下部の原料充填領域2aに充填した。
111 138 g of mixed powder 2 obtained by mixing powder containing 1 mol part of SiO2 (precipitated silicic anhydride), 3 mol parts of C (activated carbon), and 173 mol parts of NaF in a ball mill, The raw material filling area 2a at the bottom of the graphite crucible 1 was filled with the raw material.

ルツボ1の外側には管11からC−1,Gooti/分
の流量でArガスを流し、グラファイトルツボ1の内側
には、流入018から、管17.ルツボ1.チューブ5
.10を通るようにArが90モル%、COが10モル
%なる混合ガスをRflE−50cIi/分で流した。
Ar gas is supplied to the outside of the crucible 1 from the pipe 11 at a flow rate of C-1, Gooti/min, and inside the graphite crucible 1 is supplied from the inflow 018 to the pipe 17. Crucible 1. tube 5
.. A mixed gas containing 90 mol % of Ar and 10 mol % of CO was flowed at RflE-50 cIi/min so as to pass through the tube.

上記ガス流を維持したま)で、カーボンヒータ6による
加熱によってルツボ1中の下部2aの混合原料の温度°
「1を12時間1500℃に保った(ΔT2 /ΔZ二
100度/ 10100l。
While maintaining the above gas flow, the temperature of the mixed raw material in the lower part 2a of the crucible 1 is increased by heating by the carbon heater 6.
1 was kept at 1500°C for 12 hours (ΔT2/ΔZ2100°/10100l.

その結果、ルツボ1の上部のウィスカー生成空FrA3
には、太さが0.1〜1pで長さが数IIII程度の長
繊維SiCウィスカーが3iに関して15%の収率で得
られた。尚、この生成空間3に生成したウィスカーを5
%のHF溶液で処理したところ、3゜6%の111減少
を示した。この重量減少はSiCウィスカー中に含まれ
るSiO2に起因していると考えられる。
As a result, the whisker-generated air FrA3 at the top of crucible 1
In this method, long fiber SiC whiskers having a thickness of 0.1 to 1p and a length of about several III were obtained at a yield of 15% with respect to 3i. Note that the whiskers generated in this generation space 3 are 5
% HF solution showed a 111 reduction of 3.6%. This weight reduction is considered to be due to SiO2 contained in the SiC whiskers.

一方、ルツボ1の下部2aの残渣2b中には、長さ11
00J前後のSiCウィスカーがかなりの割合で含まれ
ていた。
On the other hand, the residue 2b in the lower part 2a of the crucible 1 has a length of 11
A considerable proportion of SiC whiskers around 00J was included.

災1」(■ 流入口18から、Ar及びCOの混合ガスのかわりにA
rのみからなるガスをE−50c+j/分で流入させた
点を除いて実施例11と同じ条件下でSiCウィスカー
の合成を行なった。
"Disaster 1" (■ From the inlet 18, A instead of the mixed gas of Ar and CO
SiC whiskers were synthesized under the same conditions as in Example 11, except that a gas consisting only of r was flowed in at a rate of E-50c+j/min.

その結果、ウィスカー生成空間3には、太さが0.1〜
1.0 /Jfi、長さ数+im程度の長繊維SiCウ
ィスカーがSiに関して13%の収率で得られた。この
生成空間3に生成したSiCウィスカーを実施例11と
同様に トIF処理したところ、約22.3%の重量減
少を示した。(尚、実施例1,2などで合成したウィス
カー中にも約20%のSin、が含まれていると思われ
る。) 以上の実施例11及び実施例12の結果からも明らかな
とおり、ウィスカー生成空間3の非酸化性雰囲気ガス中
にCOが含まれる場合、ウィスカー生成空間3に生成す
る長繊維SiCウィスカーの表面、間隙等にSio2の
混在する量が低く抑えられ得る。
As a result, the whisker generation space 3 has a thickness of 0.1 to
Long fibrous SiC whiskers with a length of about 1.0/Jfi and length + im were obtained with a yield of 13% with respect to Si. When the SiC whiskers generated in the generation space 3 were subjected to IF treatment in the same manner as in Example 11, they showed a weight reduction of about 22.3%. (It is believed that the whiskers synthesized in Examples 1 and 2 also contain about 20% Sin.) As is clear from the results of Examples 11 and 12 above, the whiskers synthesized in Examples 1 and 2, etc. When CO is included in the non-oxidizing atmospheric gas in the generation space 3, the amount of Sio2 mixed on the surface, gaps, etc. of the long fiber SiC whiskers generated in the whisker generation space 3 can be suppressed to a low level.

この理由は、次のように考えられる。すなわちSiCウ
ィスカーの合成反応は、 3SiO+GO−→3 i C+2S i 02あるい
はS i O+ 3 Go−)S i C−1−2Co
2ニ従ウド思われるが、雰囲気中にCoガスを添加した
場合には、S i O+3CO→S + C+ 2 G
 O2の反応より促進され、結果として、Sio2の生
成を抑制しているのである。
The reason for this is thought to be as follows. That is, the synthesis reaction of SiC whiskers is as follows: 3SiO+GO-→3iC+2Si02 or SiO+3Go-)SiC-1-2Co
2 It may seem like a secondary equation, but when Co gas is added to the atmosphere, S i O + 3 CO → S + C + 2 G
It is promoted by the reaction of O2, and as a result, the production of Sio2 is suppressed.

実施例13 S i O2(沈降性無水ケイ酸)が1モル部、C(活
性炭)が3モル部、NaFが173モル部からなる調合
粉をボールミルで混合して得た混合粉2の138gをグ
ラファイトルツボ1の下部の原料充填領域28に充填し
た。ルツボ1及びチューブ5内の空気を流入口18から
のArガスで完全に置換し、流入口18を閉じた。
Example 13 138 g of mixed powder 2 obtained by mixing a powder mixture consisting of 1 mole part of SiO2 (precipitated silicic anhydride), 3 mole parts of C (activated carbon), and 173 mole parts of NaF in a ball mill was mixed. The raw material filling area 28 at the bottom of the graphite crucible 1 was filled. The air in the crucible 1 and tube 5 was completely replaced with Ar gas from the inlet 18, and the inlet 18 was closed.

ルツボ1の外側には、管11からC= 1000ai/
分の流速でArガスを流し続けて、ルツボ1の外側の炉
内空間15.16,12.13を不活性雰囲気に保った
Outside the crucible 1, from the tube 11, C = 1000ai/
The Ar gas was continued to flow at a flow rate of 100 min to maintain the furnace spaces 15, 16 and 12, 13 outside the crucible 1 in an inert atmosphere.

カーボンヒータ6での加熱によってルツボ1中の下部2
aの混合原料2の温度゛「1を12時間1500℃保っ
た(ΔT2/ΔZ二100度/100m1)。
The lower part 2 in the crucible 1 is heated by the carbon heater 6.
The temperature of mixed raw material 2 in a was kept at 1500°C for 12 hours (ΔT2/ΔZ2100°/100ml).

尚、12時間の加熱m間のうち、加熱開始から9時間経
過した時点以後加熱の終了まで、流入口18から管17
.ルツボ1.チューブ5,10を通るようにArが90
モル%、HFが10モル%なる混合ガスを流IE−50
cIi/分で流した。  、その結果、ウィスカー生成
中r!13には、太さが0.1〜1.07m、長さが数
■程度の長繊維SiCウィスカーがs+&:mして15
%の収率で得られた。
In addition, during the 12-hour heating period m, from the time when 9 hours have passed from the start of heating until the end of heating, the flow from the inlet 18 to the pipe 17
.. Crucible 1. Ar is applied at 90°C so as to pass through the tubes 5 and 10.
IE-50 flows a mixed gas containing 10 mol% of HF.
It was run at cIi/min. , As a result, during whisker generation r! In 13, long fiber SiC whiskers with a thickness of 0.1 to 1.07 m and a length of several ■ are s+&:m and 15
% yield.

尚、生成空間3に生成した長繊維SiCウィスカーを5
%のHF溶液で処理したところ1.2%の重量減少を示
した。この重量減少はSiCウィスカー中に含まれるS
 i O2に起因していると思われる。
In addition, the long fiber SiC whiskers generated in the generation space 3 are
% HF solution showed a weight loss of 1.2%. This weight reduction is due to the S contained in the SiC whiskers.
It seems to be caused by iO2.

一方、ルツボ1の下部2aに残った残渣2b中には、長
さが1007ff1前後のSiCウィスカーがかなりの
割合で含まれていた。
On the other hand, the residue 2b remaining in the lower part 2a of the crucible 1 contained a considerable proportion of SiC whiskers with a length of about 1007ff1.

111月 12時間の加熱m間の間、流入口18からガスの導入を
行なわなかった点を除ぎ、実施例13と同様な条件下で
SiCウィスカーの合成を行なった。
SiC whiskers were synthesized under the same conditions as in Example 13, except that no gas was introduced from the inlet 18 during the heating period of 12 hours in November.

(この実施例は管11からのArガス流量が異なる点を
除き実施例1と同一である。) その結果、ウィスカー生成空間3には、太さが0.1〜
1.0 Jで、長さが数1m程度以上の長繊維SiCウ
ィスカーが81に関して22%の収率で得られるけれど
も、生成空間3のSiCウィスカーは5%のHF溶液に
よる処理により21.5%の重量減少を示した。
(This example is the same as Example 1 except that the Ar gas flow rate from the pipe 11 is different.) As a result, the whisker generation space 3 has a thickness of 0.1 to
At 1.0 J, long fiber SiC whiskers with a length of several meters or more can be obtained with a yield of 22% for 81, but the yield of SiC whiskers in production space 3 is 21.5% by treatment with a 5% HF solution. showed a weight loss.

以上の実施例13及び実施例14の結果からも明らかな
とおり、所定の加熱温度でのSiCウィスカー生成の後
半の数時間にS t O2分の除去用のガスHF(反応
式S i 02 +4HF→S i F 4 +2H2
0)又はCH4(反応式CH4+5102→SiC+2
H20)などを流すことによって、ウィスカー生成中1
53内に生成するウィスカーの間又は表面等にSiO2
が混在する割合を低減させ得る。
As is clear from the results of Examples 13 and 14 above, during the last few hours of SiC whisker generation at a predetermined heating temperature, gas HF (reaction formula S i 02 +4HF→ S i F 4 +2H2
0) or CH4 (reaction formula CH4+5102→SiC+2
H20) etc. during whisker generation 1
SiO2 between the whiskers generated in 53 or on the surface etc.
can reduce the proportion of mixed materials.

宋1 Sin2 (沈降性無水ケイ酸)が1モル部、C(活性
炭)が3モル部、NaFが1/3モル部からなる調合粉
をボールミルで混合して得た混合粉2  ”の138g
を、第3図に示すような断面形状のグラファイトルツボ
1Cの下部の原料充填領域28に高さAまで充填した。
Song 1 Sin2 138 g of mixed powder 2'' obtained by mixing in a ball mill a powder mixture consisting of 1 mole part of Sin2 (precipitated silicic anhydride), 3 mole part of C (activated carbon), and 1/3 mole part of NaF.
was filled to a height A into the lower raw material filling region 28 of the graphite crucible 1C having a cross-sectional shape as shown in FIG.

このときルツボ1Cの上部には混合原料2の充填容積の
約5倍の容積のウィスカー生成空間3が形成されていた
At this time, a whisker generation space 3 having a volume approximately five times the filling volume of the mixed raw material 2 was formed in the upper part of the crucible 1C.

グラファイトルツボ1のかわりにルツボ1cを配置した
装置9において、ルツボ1C内及びルツボ1Cの上端1
dに接続されたチューブ5,10内をArガスで置換し
た後、ルツボ1Cのまわり等ルツボ1Cの外側に管11
からC−200〜1,000cd/分でArガスを流し
ながら、カーボンヒータ6での加熱によってルツボ1c
中の下部の混合原料の温度T1を12時間1,500℃
に保った。(ΔT2/ΔZ〜100度/10011m 
)。
In a device 9 in which a crucible 1c is arranged instead of the graphite crucible 1, the inside of the crucible 1C and the upper end 1 of the crucible 1C
After replacing the inside of the tubes 5 and 10 connected to d with Ar gas, the tube 11 is placed outside the crucible 1C around the crucible 1C.
While flowing Ar gas at a rate of C-200 to 1,000 cd/min, the crucible 1c is heated by carbon heater 6.
The temperature T1 of the mixed raw materials in the lower part of the chamber was kept at 1,500℃ for 12 hours.
I kept it. (ΔT2/ΔZ~100 degrees/10011m
).

その結果、ルツボ1cの上部のウィスカー生成空間3に
は、太さが0.1〜1,0μsで長さが数mm程度の長
繊維SiCウィスカーが、第4図に示す如く生成空間3
の形と同形状の集合体20の形で得られた。
As a result, long fiber SiC whiskers with a thickness of 0.1 to 1.0 μs and a length of several mm are formed in the whisker generation space 3 above the crucible 1c, as shown in FIG.
It was obtained in the form of an aggregate 20 having the same shape as .

このSiCウィスカー集合体20は、嵩密度がほず0.
01〜0.02Q /d、気孔率が98.5〜99.0
%の極めて均一な空隙分布の組織構造を有していた。
This SiC whisker aggregate 20 has a bulk density of about 0.
01~0.02Q/d, porosity 98.5~99.0
It had a microstructure with extremely uniform void distribution of %.

一方、原料2の残渣2bを取り出して空気巾約700℃
での加熱処理によって未反応のCを除去(1g2炭)し
た後の残菌物の大部分は、径が0.1〜1.0 J、長
さが1004前後のSiCウィスカーであった。
On the other hand, take out the residue 2b of raw material 2 and heat it to an air width of about 700°C.
After removing unreacted C by heat treatment (1g2 charcoal), most of the remaining bacteria were SiC whiskers with a diameter of 0.1 to 1.0 J and a length of about 1004.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のSiCウィスカーの製造方法を実施す
るための好ましい一例の製造装置の断面説明図、第2図
は混合原料中のN a F / S i O2(モル比
)に対する長11tS i Cウィスカーの収率の依存
を示すグラフ、第3図は第1図の装置のルツボの変形例
の断面説明図、第4図は第3図のルツボで製造されたS
iCウィスカー集合体の説明図である。 1.1C・・・・・・ルツボ、2・・・・・・混合物、
6・・・・・・ヒータ。 第2図 NaF/5Kh(9ルY乙) 第3図 第4図
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory diagram of a preferred example of a production apparatus for carrying out the method for producing SiC whiskers of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the length of 11tS i with respect to N a F / S i O2 (molar ratio) in the mixed raw material. A graph showing the dependence of the yield of C whiskers, FIG. 3 is a cross-sectional explanatory diagram of a modified example of the crucible of the apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a graph showing the dependence of the yield of C whiskers.
FIG. 2 is an explanatory diagram of an iC whisker aggregate. 1.1C...crucible, 2...mixture,
6... Heater. Figure 2 NaF/5Kh (9 Le Y Otsu) Figure 3 Figure 4

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)二酸化ケイ素源と、炭素源と、二酸化ケイ素に対
してモル比で1/24〜1/2のフッ化ナトリウム源と
を含む混合物を、非酸化性雰囲気下で加熱してSiCウ
ィスカーの製造をする方法。
(1) A mixture containing a silicon dioxide source, a carbon source, and a sodium fluoride source at a molar ratio of 1/24 to 1/2 to silicon dioxide is heated in a non-oxidizing atmosphere to form SiC whiskers. How to do manufacturing.
(2)混合物が、SiO_2を1モル部、Cを1.5〜
5モル部、NaFを1/24〜1/2モル部含むもので
ある特許請求の範囲第1項に記載の方法。
(2) The mixture contains 1 mol part of SiO_2 and 1.5 to 1.5 molar parts of C.
5 mol parts, and 1/24 to 1/2 mol part of NaF.
(3)前記加熱温度が、1,400℃〜1,100℃の
間の温度である特許請求の範囲第1項又は第2項に記載
の方法。
(3) The method according to claim 1 or 2, wherein the heating temperature is between 1,400°C and 1,100°C.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5087433A (en) * 1987-02-20 1992-02-11 Ibiden Co., Ltd. Method and apparatus for the production of SiC whisker

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5087433A (en) * 1987-02-20 1992-02-11 Ibiden Co., Ltd. Method and apparatus for the production of SiC whisker

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