JPS63156068A - 炭化ほう素−炭化けい素複合焼結体の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 電気抵抗率の低い炭化ほう素８９〜９６重量％と、熱伝
導率の高い炭化けい素４〜１１重量％との混合粉末１０
０重量部に、原子比４：ｌのほう素および炭素の混合粉
末５〜３０重量部を加えて、熱間静水圧処理して、４電
性および熱伝導性の優れた高密度焼結体を製造する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は抵抗発熱体、特に比較的低い温度で熱的な立上
りの速さが要求される熱転写ローラなどとしての使用に
適する発熱体の製法に関する。

〔従来の技術〕

抵抗発熱体として利用できるものは、炭化けい素または
炭化ほう素のホットプレスによる焼結体が知られている
。これらの焼結体の典型的な性質を表示すれば、次のと
おりである。

策上表 密　度　体積抵抗率　熱伝導率ヒフｔｊ−ス硬度（ｇ／
ｃｃ）　　（Ω・Ｃｌ１ｌ）　　（Ｗ／ｍＫ）炭化ほう
素　２．５４　　１０−”　　　　２０〜３０　　３７
００炭化けい素　３．１７　　１０−’〜１１００〜２
００　　３０００上表のごとく、炭化ほう素は、炭化け
い素に比べて、抵抗率が著しく低いが、その反面熱伝導
率が低い。これらの焼結体は従来のホットプレス処理に
よって製造しているので、いずれの焼結体も密度が９８
％程度であり、従って硬度および強度がやや低い欠点が
ある。

発熱体としては炭化けい素焼粘体が多く使用されるが、
通常これは炭化けい素単独ではなく、抵抗率を低下させ
るために導電性物質を添加して焼結することが行なわれ
る。このような物質としては、おおむね金属質を大量に
添加するが、特開昭５８−２０９０８４号は、導電性セ
ラミックスとして、’１ｒＢｔ　＋　Ｔｔ　Ｌ＋　Ｍｏ
Ｂｚ　＋　ＺｒＳ　ｉｔ　ｌＭｏ５ｔ　ｚ　＋　ＴａＳ
＋　ｚ　＋　Ｔｔ　Ｎ＋　ＺｒＮ、　ＴａＣ。

ＺｒＣなどの使用を開示する。一般に、炭化けい素単独
の焼結体は、高温型のα−５ｉＣ粒子の粒間をち密な低
温型のβ−５ｉＣで埋めて焼結組織を作ると考えられて
いる。これに対して、特開昭５８−２０９０８４号の方
法は、炭化けい素１００重量部に焼結助剤として、Ａ７
！化合物またはＢ化合物をＡｌ。

Ｂ換算で０．１〜３重量％加え、さらに上記導電性セラ
ミックを１０〜２００重量％加えたものを１７００〜２
３００℃、１０〜５０００１ｇ　／　ｃｄでホットプレ
ス処理して、複合焼結体を製造する。このように導電性
添加物としてＺｒＢ、など、および焼結助剤としてＢ化
合物をあげているが、炭化ほう素８４Ｃを開示していな
い。さらに、添加するＢ化合物の量は、多（とも炭化け
い素の２倍程度であり、焼結体の全重量に対して６０％
程度を含むに過ぎない。従って、かりに焼結助剤として
炭化ほう素を使用するとしても、炭化けい素の抵抗率を
低下させる効果を達成することはできない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の１爾は、導電性および熱伝導性のすぐれた、か
つビッカース硬度の高い発熱体を得ることである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、炭化ほう素８９〜９６重量％と炭化けい
素４〜１１重量％との混合粉末１００重量部に、焼結助
剤として原子比４：１のほう素および炭素の混合粉末５
〜３０重量部を加えたセラミック粉末に、有機結合剤お
よび溶剤を混合して圧縮した成形体を不活性雰囲気中で
加熱して脱脂した後に、溶融酸化けい素で包んだ状態で
熱間静水圧処理することを特徴とする、炭化ほう素−炭
化けい素複合焼結体の製法によって解決することができ
る。

〔作　用〕

本発明の炭化ほう素・炭化けい素複合焼結体は、助剤が
焼結して生成する分も合せた炭化ほう素の含量が少なく
とも９２重量％であるので導電性が高く、かつ多くとも
９６重量％であるので、炭化けい素の含量が少なくとも
４重量％となり、これによって高い熱伝導性が得られる
。

次に焼結助剤の添加量について説明する。焼結助剤であ
る単体のほう素および炭素の合量が原料の炭化ほう素お
よび炭化けい素の合量の１００重量部に対して５重量部
より少ないと、焼結密度が低下し、従って硬度ばかりで
なく、導電性および熱伝導性も低下する。また焼結助剤
が３０重量部より多いと、ほう素と炭素とが化学量論的
に反応して、粉末として加える炭化ほう素のと同じＢ４
Ｃを形成する反応が円滑に進行しない。この焼結助剤の
添加量の下限５重量部および上限３０重量部にもとづい
て、原料化合物に含むべきＢ、ＣおよびＳｉＣの百分率
を計算した。次の第２〜３表にその結果を示す。

４　　　　　５　　　　　９５．８　　４．２８　　　
　　５　　　　　９１．６　　８．４４　　　　３０　
　　　　９４．８　　５．２８　　　　３０　　　　　
８９．６　　１０．４このようにして、焼結助剤の添加
量の下限５重量部および上限３０重量部に対応して、原
料化合物に含まれる炭化ほう素８９〜９６重量％、炭化
けい素４〜１１重量％と定め、これによって導電性と熱
伝導性とを両立させることができる。

なお、熱間静水圧処理は、約１８００℃、アルゴン２０
００　ｋｇ　／　ｃＪｌで行なうので、焼結密度を高め
、硬度、導電性および熱伝導性を高める効果を有する。

〔実施例〕

実旌貫土 ８４Ｃ９０ｇ　、　ＳｉＣ１０ｇに、ＢとＣとを原子比
で４＝１となるように５ｇ添加し、結合側ポリビニルブ
チラールと溶剤エタノールとを混合しミリングし、乾燥
した。得られた粉末をプレス成形し３０Ｘ１０　Ｘ　１
０鰭のブロックとし、Ａｒ雰囲気中１２００℃で２時間
脱脂した後に、ＢＮの粉をコーティングして５ｉｎ２粉
末中に埋没した状態で真空中１６００℃で周囲のガラス
を軟化させ、試料ブロックを包むようにした。次に１８
００℃、　２０００　ｋｇ　／　ＣｒＡのＡｒガス圧で
熱間静水圧（ＨＩＰ）処理を行い、ＢａＣ−５ｉＣ複合
体を焼結した。この試料を凝固ガラス中からダイヤモン
ドカッターで切出し、研磨した。

得られた焼結体は体積抵抗率ｌＸｌ０−”Ω・ω、熱伝
導率　６０Ｗ／ｍＫ、ビッカース硬度３５００　ｋｇ　
／　ｃｒｌであった。次の第４表の実験隘２がこの実施
例１の値である。

Ｂ４Ｃ、ＳｉＣおよびＢ＋Ｃの合量を変えたことの他は
実施例Ｉと同様にして、一連の実験を行なった。第４表
において隘３および４は本発明の実施例であるが、隘１
および５は比較例である。

尖立五主 原料粉末１００ｇのうちのＢ、ＣおよびＳｉＣの百分率
を変化させ、原子比４：１のＢおよびＣ混合粉末の焼結
助剤を１０ｇとしたことの他は、実施例１の実験隘２と
同様にして、８４Ｃ−ＳｉＣ複合焼結体を作製し、その
体積抵抗率、熱伝導率およびピンカース硬度を測定した
。その結果を第１〜３図のグラフに示す。

焼結体のＳｉＣ含量が４〜８重量％のときに、綜合的に
見てこれらの特性値が望ましい範囲に入ることがわかる
。これを原料の百分率に換算すれば、次のとおりである
。

１１表 焼結体の　　　焼結助剤　　原料化合物（１００部）Ｓ
ｉＣ含１ｔ（Ｘ）　　　（部）　　　　　８４Ｃ（り　
、５ｉＣ（Ｘ）４　　　　１０　　　　　９５．６　　
４．４８　　　　１０　　　　　９１．２　　８．８な
お、このグラフによる最適のＳｉＣ含量にもとづいて、
前述のように、原料中のＢ、ＣおよびＳｉＣの百分率を
求めた。

〔発明の効果〕

本発明の製法によれば、導電性および熱伝導性がすぐれ
、かつビッカース硬度の高い焼結発熱体を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、熱間静水圧処理した炭化ほう素・炭化けい素
複合焼結体の炭化けい素含量対体積抵抗率の関係を示す
グラフであり、 第２図は、第１図に示す焼結体の炭化けい素含量対熱伝
導率の関係を示すグラフであり、第３図は、第１図に示
す焼結体の炭化けい素含量対ビッカース硬度の関係を示
すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、炭化ほう素８９〜９６重量％と炭化けい素４〜１１
   重量％との混合粉末１００重量部に、焼結助剤として原
   子比４：１のほう素および炭素の混合粉末５〜３０重量
   部を加えたセラミック粉末に、有機結合剤および溶剤を
   混合して圧縮した成形体を不活性雰囲気中で加熱して脱
   脂した後に、溶融酸化けい素で包んだ状態で熱間静水圧
   処理することを特徴とする、炭化ほう素−炭化けい素複
   合焼結体の製法。