特許 6387128 導電性炭化珪素質焼結体の製造方法及び導電性炭化珪素質焼結体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6387128

(24)【登録日】2018年8月17日

(45)【発行日】2018年9月5日

(54)【発明の名称】導電性炭化珪素質焼結体の製造方法及び導電性炭化珪素質焼結体

(51)【国際特許分類】

   C04B 35/573 20060101AFI20180827BHJP

   C01B 32/963 20170101ALI20180827BHJP

【ＦＩ】

   C04B35/573

   C01B32/963

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-18726(P2017-18726)

(22)【出願日】2017年2月3日

(65)【公開番号】特開2017-178771(P2017-178771A)

(43)【公開日】2017年10月5日

【審査請求日】2017年11月28日

(31)【優先権主張番号】特願2016-61244(P2016-61244)

(32)【優先日】2016年3月25日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000220767

【氏名又は名称】東京窯業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098224

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 勘次

(74)【代理人】

【識別番号】100140671

【弁理士】

【氏名又は名称】大矢 正代

(72)【発明者】

【氏名】清木 晋

(72)【発明者】

【氏名】山田 知幸

【審査官】 末松 佳記

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０８４４５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０４６３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２１７５６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３３８３３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０７２６７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１３８３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２６７３５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１０１９９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０２１９１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０４Ｂ ３５／５６５−３５／５７７

Ｃ０１Ｂ ３２／９５６−３２／９８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

珪素源及び炭素源を含む炭化珪素生成原料と骨材とを含む混合原料から成形された成形体を焼成することにより、前記珪素源及び前記炭素源から生成した炭化珪素がドーパントを含んでいる炭化珪素質導電性相が、前記骨材を取り囲んで焼結している導電性炭化珪素質焼結体を製造する方法であり、
前記骨材として、一次粒子が焼結している凝集粒子を使用する
ことを特徴とする導電性炭化珪素質焼結体の製造方法。

【請求項2】

前記一次粒子の粒子径は、０．５μｍ〜５μｍである
ことを特徴とする請求項１に記載の導電性炭化珪素質焼結体の製造方法。

【請求項3】

前記凝集粒子の二次粒子径は、２μｍ〜２５μｍである
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の導電性炭化珪素質焼結体の製造方法。

【請求項4】

一次粒子径が０．５μｍ〜５μｍで、二次粒子径が２μｍ〜２５μｍの凝集粒子を、
該凝集粒子の二次粒子径より粒子径の小さい粒子からなる炭化珪素質導電性相が取り囲んで焼結している
ことを特徴とする導電性炭化珪素質焼結体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、導電性炭化珪素質焼結体の製造方法、及び、該製造方法により製造される導電性炭化珪素質焼結体に関するものである。

【背景技術】

【0002】

炭化珪素は、熱伝導率が高いことに加えて熱膨張率が小さいことから耐熱衝撃性に優れるため、高温下で使用されるフィルタ、触媒担体、熱交換体などの基体として適している。また、高純度の炭化珪素は電気抵抗が高く絶縁体に近いが、導電性が付与された炭化珪素質焼結体（炭化珪素質セラミックス焼結体）は、通電により発熱させる自己発熱型の構造体として使用することが可能である。

【0003】

例えば、導電性炭化珪素質焼結体でガスを流通可能な構造体を形成し、この構造体に通電して自己発熱させた状態で、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含む排ガスを流通させれば、ヒータやバーナ等によって外部加熱する必要なく、ＶＯＣを分解処理することができる（例えば、特許文献１参照）。また、導電性炭化珪素質焼結体の構造体をディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）の基体とすれば、フィルタ基体に通電して自己発熱させることにより、ヒータやバーナ等によって外部加熱する必要なく、フィルタに捕集され堆積した粒子状物質を燃焼・除去してフィルタを再生することができる（例えば、特許文献２参照）。

【0004】

このように、導電性炭化珪素質焼結体を自己発熱型の構造体として使用する場合、短時間で使用温度に達することが望ましい。セラミックス焼結体を短時間で昇温させる手段としては、高気孔率として熱容量を小さくすることを想到し得る。しかしながら、単に気孔率を高めるだけでは、機械的強度や耐熱衝撃性が低下するおそれがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５１４２１４６号公報

【特許文献2】特許第３６４２８３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、機械的強度や耐熱衝撃性の低下を抑えて気孔率を高めることができる導電性炭化珪素質焼結体の製造方法、及び、該製造方法により製造される導電性炭化珪素質焼結体の提供を、課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するため、本発明にかかる導電性炭化珪素質焼結体の製造方法（単に、「製造方法」と称することがある）は、
「珪素源及び炭素源を含む炭化珪素生成原料と骨材とを含む混合原料から成形された成形体を焼成することにより、前記珪素源及び前記炭素源から生成した炭化珪素がドーパントを含んでいる炭化珪素質導電性相が、前記骨材を取り囲んで焼結している導電性炭化珪素質焼結体を製造する方法であり、
前記骨材として、一次粒子が焼結している凝集粒子を使用する」ものである。

【0008】

炭素源と珪素源とから炭化珪素を反応生成させて炭化珪素の焼結体を得る場合（反応焼結）、反応生成の核とすると共に、焼結体の機械的強度を担保するために、原料に骨材を混合するのが一般的である。従来、骨材としては、粒子径が１０μｍ〜５０μｍの粗大粒子を使用していた。これに対し、本構成では、粗大粒子に代替して、多数の一次粒子が焼結により集合している凝集粒子を骨材として使用する。これにより、詳細は後述するように、骨材として粗大粒子を使用していた従来の製造方法に比べて、高気孔率でありながら機械的強度が高く、耐熱衝撃性の低下が抑制された導電性炭化珪素質焼結体を製造することができる。従って、本構成の製造方法によれば、機械的強度や耐熱衝撃性の低下を抑えて気孔率を高めることにより、熱容量の小さい導電性炭化珪素質焼結体を製造することができる。

【0009】

なお、凝集粒子の材質を炭化珪素とすれば、製造される導電性炭化珪素質焼結体において、凝集粒子を取り囲んで焼結している炭化珪素質導電性相と熱膨張率が等しいため、望ましい。

【0010】

本発明にかかる導電性炭化珪素質焼結体の製造方法は、上記構成において、
「前記一次粒子の粒子径は、０．５μｍ〜５μｍである」ものとすることができる。また、「前記凝集粒子の二次粒子径は、２μｍ〜２５μｍである」ものとすることができる。

【0011】

凝集粒子を構成する一次粒子の粒子径、及び、凝集粒子の二次粒子径を上記範囲とすることにより、詳細は後述するように、骨材として粗大粒子を使用していた従来の製造方法により製造される焼結体と比較して、優位性の高い導電性炭化珪素質焼結体を製造することができる。

【0012】

次に、本発明にかかる導電性炭化珪素質焼結体は、
「一次粒子径が０．５μｍ〜５μｍで、二次粒子径が２μｍ〜２５μｍの凝集粒子を、
該凝集粒子の二次粒子径より粒子径の小さい粒子からなる炭化珪素質導電性相が取り囲んで焼結している」ものである。

【0013】

これは、上記構成の製造方法により製造される導電性炭化珪素質焼結体である。骨材として粗大粒子を含む従来の導電性炭化珪素質焼結体に比べて、高気孔率で熱容量が小さいにも関わらず、機械的強度が高く、耐熱衝撃性の低下が抑制されている。

【発明の効果】

【0014】

以上のように、本発明の効果として、機械的強度や耐熱衝撃性の低下を抑えて気孔率を高めることができる導電性炭化珪素質焼結体の製造方法、及び、該製造方法により製造される導電性炭化珪素質焼結体を、提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施例の骨材として使用した凝集粒子の二次粒子径分布の例である。

【図2】骨材の粒子径と４点曲げ強度との関係を、実施例と比較例とで対比したグラフである。

【図3】見掛け気孔率と４点曲げ強度との関係を、実施例と比較例とで対比したグラフである。

【図4】耐熱衝撃性の指標となる数値と見掛け気孔率との関係を、実施例と比較例とで対比したグラフである。

【図5】平均気孔径と見掛け気孔率との関係を、実施例と比較例とで対比したグラフである。

【図6】骨材の粒子径と平均気孔径及び見掛け気孔率との関係を、それぞれ実施例と比較例とで対比したグラフである。

【図7】（ａ）実施例の骨材である凝集粒子、及び（ｂ）比較例の骨材である粗大粒子、それぞれの走査型電子顕微鏡による観察像である。

【図8】実施例の焼結体について（ａ）破断面、及び（ｂ）研磨面、それぞれの走査型電子顕微鏡による観察像の例である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の一実施形態である導電性炭化珪素質焼結体の製造方法、及び、該製造方法により製造される導電性炭化珪素質焼結体について説明する。本実施形態の導電性炭化珪素質焼結体の製造方法は、珪素源及び炭素源を含む炭化珪素生成原料と骨材とを含む混合原料から成形された成形体を焼成することにより、珪素源及び炭素源から生成した炭化珪素がドーパントを含んでいる炭化珪素質導電性相が、骨材を取り囲んで焼結している導電性炭化珪素質焼結体を製造する方法であり、骨材として、一次粒子が焼結している凝集粒子を使用するものである。本実施形態では、骨材としての凝集粒子として、炭化珪素の凝集粒子を使用する。

【0017】

炭化珪素生成原料の珪素源としては、珪素（単体）の他、窒化珪素など珪素化合物を使用可能である。一方、炭化珪素生成原料の炭素源としては、グラファイト、石炭、コークス、木炭、カーボンブラックなどの炭素質物質を使用可能である。炭化珪素生成原料における炭素に対する珪素のモル比（Ｓｉ／Ｃ）が１のときに、化学量論的に過不足なく炭化珪素が生成するが、Ｓｉ／Ｃが０．８〜１．２であれば、珪素及び炭素の過剰分または不足分が少なく、望ましい。

【0018】

珪素源及び炭素源からドーパントを含んでいる炭化珪素を生成させて炭化珪素質導電性相を形成させる方法は、焼成雰囲気を窒素ガスを含む非酸化性雰囲気とし、雰囲気中の窒素を反応生成する炭化珪素にドープする方法とすることができる。この場合、窒素ガスを含む非酸化性雰囲気は、窒素ガス１００％雰囲気、アルゴンやヘリウム等の希ガスと窒素ガスとの混合雰囲気とすることができる。

【0019】

或いは、珪素源として窒化珪素を使用し、その分解により生じた窒素を、反応生成する炭化珪素にドープする方法とすることができる。この場合、焼成雰囲気は、上記の窒素ガスを含む非酸化性雰囲気の他、窒素ガスを含まない非酸化性雰囲気とすることができる。ここで、窒素ガスを含まない非酸化性雰囲気は、アルゴンやヘリウム等の希ガス雰囲気、真空雰囲気とすることができる。

【0020】

また或いは、炭化珪素生成原料及び骨材を含む混合原料に、ドーパントとなる窒素やアルミニウムの化合物を添加し、その混合原料から成形した成形体を、非酸化性雰囲気で焼成する方法とすることもできる。

【0021】

なお、混合原料には、炭化珪素生成原料と骨材に加えて、炭化珪素の微細粒子を含有させることができる。この場合、焼成雰囲気を窒素ガスを含む非酸化性雰囲気とすれば、或いは、炭化珪素生成原料の珪素源を窒化珪素とすれば、微細粒子が焼結する際に、雰囲気中の窒素または窒化珪素の分解により生じた窒素がドープされる。つまり、この場合、ドーパントを含んでいる炭化珪素である炭化珪素質導電性相には、珪素源及び炭素源から反応生成した炭化珪素がドーパントを含んでいる相に加えて、炭化珪素の微細粒子に由来してドーパントを含んでいる相が含まれる。ここで、炭化珪素の微細粒子の粒子径は、骨材の粒子径の１／５〜１／４０とすることができる。

【0022】

骨材としての凝集粒子は、炭化珪素の焼結体を粉砕することにより得ることができる。粉砕は、乾式の破砕型造粒機、湿式のボールミルやビーズミルを使用して行うことができる。粉砕対象の炭化珪素焼結体は、上記の珪素源及び炭素源を反応焼結させた焼結体とすることができる。この場合、珪素源を窒化珪素とすることにより、或いは、焼結雰囲気を窒素ガスを含む非酸化性雰囲気とすることにより、骨材としての凝集粒子に導電性を付与することができる。或いは、炭化珪素の微細粒子をバインダ等と共に焼結させた焼結体を、粉砕対象の炭化珪素焼結体とすることができる。この場合も、焼結雰囲気を窒素ガスを含む非酸化性雰囲気とすることにより、骨材としての凝集粒子に導電性を付与することが可能である。なお、骨材としての凝集粒子は、炭化珪素焼結体を粉砕した後、分級することにより、粒子径（二次粒子径）を所定の範囲に揃えても良い。

【0023】

炭化珪素生成原料と骨材とを含む混合原料から成形された成形体を、焼成する際の焼成温度、及び、骨材としての凝集粒子の原材料となる炭化珪素焼結体（粉砕対象の焼結体）を得る際の焼成温度は、共に１８００℃〜２３５０℃とすることができる。焼成温度が１８００℃より低い場合は焼結が不十分となるおそれがあり、２３５０℃を超える場合は炭化珪素が昇華するおそれがある。

【実施例】

【0024】

＜凝集粒子＞
炭化珪素を反応生成させる珪素源として窒化珪素を、炭素源としてグラファイトを使用し、珪素及び炭素のモル比（Ｓｉ／Ｃ）を１とした原料から、ペレット状の成形体を成形した。成形体を、窒素を含まない非酸化性雰囲気で焼成することにより、炭化珪素質焼結体を得た。得られた炭化珪素質焼結体をボールミルで粉砕した。その際、ボールの径と量によって粉砕条件を異ならせることにより、二次粒子径の異なる複数種類の凝集粒子を得た。なお、以下では骨材としての凝集粒子を「凝集粒子骨材」と称することがある。

【0025】

＜導電性炭化珪素質焼結体＞
珪素源として珪素（単体）または窒化珪素を、炭素源としてグラファイトを使用し、珪素及び炭素のモル比（Ｓｉ／Ｃ）を１とした炭化珪素生成原料に、上記のように調製した二次粒子径の異なる凝集粒子骨材のうちの一種と、炭化珪素の微細粒子とを加えて混合原料とした。混合原料にバインダ及び水を添加して混合し、混錬物を得た。混錬物の押出成形により、ハニカム構造体を成形した。ハニカム構造体は、３６ｍｍ×３６ｍｍ×１００ｍｍの角柱状とし、セル密度３００セル／ｉｎｃｈ^２、隔壁の厚さ１０ｍｉｌ（約０．２５ｍｍ）とした。この成形体を乾燥・脱脂した後、窒素を含むアルゴン雰囲気で焼成することにより、実施例の導電性炭化珪素質焼結体である試料Ｓ１〜Ｓ１０を作製した。

【0026】

試料Ｓ１〜Ｓ１０は、混合原料を構成する各原料、すなわち珪素源（Ｓ１〜Ｓ５，Ｓ１０は珪素、Ｓ６〜Ｓ９は窒化珪素）の材質と粒子径、炭素源の材質と粒子径、微細粒子の材質と粒子径、及び、凝集粒子骨材の材質において共通しており、混合原料の組成と、凝集粒子骨材の粒子径とを異ならせることにより、種々の気孔径を有する導電性炭化珪素質焼結体を得ることを意図したものである。試料Ｓ１〜Ｓ１０について、凝集粒子骨材の平均粒子径、及び、混合原料の組成を表１に示す。

【0027】

比較例として、従来法と同様に、骨材として炭化珪素の粗大粒子を使用した試料Ｒ１〜Ｒ６を作製した。試料Ｒ１〜Ｒ６は、混合原料を構成する各原料、すなわち珪素源（Ｒ１〜Ｒ４は窒化珪素、Ｒ５及びＲ６は珪素）の材質と粒子径、炭素源の材質と粒子径、及び、微細粒子の材質と粒子径において実施例と共通であり、混合原料の組成と、骨材としての粗大粒子（以下、「粗大粒子骨材」と称することがある）の粒子径とを異ならせることにより、種々の気孔径を有する導電性炭化珪素質焼結体を得ることを意図したものである。試料Ｒ１〜Ｒ６について、粗大粒子骨材の平均粒子径、及び、混合原料の組成を表１に合わせて示す。

【0028】

ここで、試料Ｓ１〜Ｓ１０の凝集粒子骨材の二次粒子径、及び、試料Ｒ１〜Ｒ６の粗大粒子骨材の粒子径は、何れもレーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置（マイクロトラック・ベル社製、ＭＴ３０００ＩＩ）により測定した粒子径分布における体積基準メディアン径である。測定された粒子径分布によれば、何れの凝集粒子骨材も、二次粒子径２μｍ〜２５μｍの凝集粒子で全体の９５体積％以上を占め、二次粒子径３μｍ〜２５μｍの凝集粒子で全体の８０体積％以上を占めていた。例として、実施例Ｓ２〜Ｓ４，Ｓ６に使用した凝集粒子骨材の二次粒子径分布を、図１に示す。

【0029】

また、実施例の各試料に使用した凝集粒子骨材を、走査型電子顕微鏡で観察したところ、何れの試料においても、凝集粒子を形成している一次粒子の粒子径は０．５μｍ〜５μｍであった。例として、実施例Ｓ２〜Ｓ４，Ｓ６に使用した凝集粒子骨材の走査型電子顕微鏡観察像を、図７（ａ）に示す。また、対比のために、比較例Ｒ２〜Ｒ４，Ｒ６に使用した粗大粒子骨材の走査型電子顕微鏡観察像を、図７（ｂ）に示す。

【0030】

【表1】

【0031】

実施例の試料Ｓ１〜Ｓ１０、及び、比較例の試料Ｒ１〜Ｒ６の導電性炭化珪素質焼結体のそれぞれについて、次の方法で見掛け気孔率、４点曲げ強度、ヤング率を測定した。その結果を表２に示す。

【0032】

平均気孔径：水銀ポロシメータ（ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製，オートポアＩＶ９５００）を使用して水銀圧入法により測定した気孔径分布から、体積基準メディアン径として求めた。
見掛け気孔率：平均気孔径の測定に際し、試料に圧入された水銀体積と試料体積とから算出した。
４点曲げ強度：ハニカム構造の試料を５セル×４セル×４０ｍｍの大きさに切り出して試験片とした。ＪＩＳ Ｒ１６０１に準拠し、下部支点間距離３０ｍｍ、上部支点間距離１０ｍｍ、クロスヘッドスピード０．５ｍｍ／ｍｉｎの条件で測定した。
ヤング率：ＪＩＳ Ｒ１６０２に準拠し、４点曲げ強度試験における荷重点変位から算出した。

【0033】

また、耐熱衝撃性の指標として、「４点曲げ強度／ヤング率」（σ／Ｅ）を算出した。これは、次式で表される熱衝撃破壊抵抗Ｒにおいて、材料固有の係数である熱膨張係数、及び、ヤング率と共に弾性限界内であれば材料固有の係数とみなされるポアソン比を、定数として扱ったものである。従って、この値（σ／Ｅ）が大きいほど、耐熱衝撃性が高いと評価することができる。各試料について、値（σ／Ｅ）の算出結果を表２に合わせて示す。
熱衝撃破壊抵抗 Ｒ＝σ（１−ν）／αＥ
ここで、σ：応力
ν：ポアソン比
α：熱膨張係数
Ｅ：ヤング率

【0034】

【表2】

【0035】

表２から分かるように、実施例及び比較例の何れについても、約４０％〜６０％の範囲で種々の見掛け気孔率を有する試料が製造された。

【0036】

ここで、実施例Ｓ４と比較例Ｒ５、実施例Ｓ１０と比較例Ｒ６は、それぞれ骨材が凝集粒子であるか粗大粒子であるかのみが異なり、他の全ての条件、すなわち、骨材の平均粒子径、骨材の含有率、微細粒子の材質・粒子径・含有率、珪素源の材質・粒子径・含有率、及び、炭素源の材質・粒子径・含有率が同一である組み合わせである。これらの組み合わせそれぞれについて、骨材の粒子径（凝集粒子骨材の場合は二次粒子径）と４点曲げ強度との関係を、図２に示す。図２から、凝集粒子を骨材とする実施例は、粗大粒子を骨材とする比較例と骨材の粒子径が同程度であっても、高い機械的強度を示していることが分かる。

【0037】

その他の試料も含め、見掛け気孔率と４点曲げ強度との関係を、図３に示す。図３から明らかなように、凝集粒子を骨材として使用した実施例と、粗大粒子を骨材として使用した比較例は、何れも見掛け気孔率の増加に伴い４点曲げ強度が下に凸の湾曲線を描くように減少している。そして、凝集粒子を骨材とする実施例は、粗大粒子を骨材とする比較例に比べて、同程度の４点曲げ強度を示す試料の見掛け気孔率が高い傾向を示している。換言すれば、凝集粒子を骨材とする実施例は、粗大粒子を骨材とする比較例に比べて、高気孔率であっても高い機械的強度を示している。このような実施例と比較例との差異は、見掛け気孔率が５２％に達するまでは有意であった。見掛け気孔率が５２％を超えると、実施例と比較例とで４点曲げ強度に有意な差異は見られなかった。

【0038】

また、耐熱衝撃性の指標である４点曲げ強度／ヤング率（σ／Ｅ）と見掛け気孔率との関係を、図４に示す。実施例及び比較例ともに、見掛け気孔率の増加に伴い耐熱衝撃性は僅かに低下しているが、実施例と比較例とは単一の直線に沿っている。このことから、骨材を凝集粒子にすることによって見掛け気孔率が増大しても、骨材が粗大粒子である場合に比べて耐熱衝撃性は低下していないことが分かる。

【0039】

このように、骨材を凝集粒子とすることにより、骨材が粗大粒子である場合に比べて、見掛け気孔率が高くても機械的強度が高く、且つ耐熱衝撃性の低下が抑制されているのは、骨材自体が多数の一次粒子が焼結により集合した凝集粒子であることによりネックの数（一次粒子間のネック、骨材と周囲の粒子とのネック）が増加するため、と考えられる。

【0040】

更に、骨材である凝集粒子において一次粒子間に小さな空隙が存在することにより、凝集粒子である骨材の二次粒子径が小さくても高気孔率を実現できるために、骨材が粗大粒子である場合と同程度の気孔率であっても、骨材が粗大粒子である場合に比べて骨材粒子間の空隙が小さく、且つ、骨材と周囲の炭化珪素粒子との間の空隙も小さい。そのため、骨材が凝集粒子である場合は、骨材が粗大粒子である場合と同程度の気孔率であるときの平均気孔径が小さいことも、上記の理由の一つと考えられた。実施例及び比較例の各試料について、平均気孔径に対して見掛け気孔率をプロットしたグラフを図５に示す。図５から、同程度の見掛け気孔率を示す場合の平均気孔径は、骨材が凝集粒子である実施例の方が、骨材が粗大粒子である比較例より小さいことが明らかである。

【0041】

また、骨材が凝集粒子であるか粗大粒子であるかのみが異なり、他の全ての条件が同一である上記の組み合わせ、実施例Ｓ４と比較例Ｒ５、及び、実施例Ｓ１０と比較例Ｒ６について、骨材の粒子径（凝集粒子骨材の場合は二次粒子径）に対して、平均気孔径及び見掛け気孔率をそれぞれプロットしたグラフを、図６に示す。図６からも、骨材が凝集粒子である実施例では、骨材が粗大粒子である比較例より、平均気孔径は小さいが見掛け気孔率は大きいことが分かる。

【0042】

以上のように、本実施形態の製造方法によれば、骨材として凝集粒子を使用することにより、骨材として粗大粒子を使用していた従来の製造方法に比べて、高気孔率でありながら機械的強度が高く、耐熱衝撃性も同程度である導電性炭化珪素質焼結体を製造することができる。従って、機械的強度や耐熱衝撃性の低下を抑えつつ気孔率を高めることにより、熱容量の小さい導電性炭化珪素質焼結体を製造することができる。

【0043】

加えて、粗大粒子を骨材としていた従来は、骨材は非導電性であった。これに対し、本実施形態の製造方法では、骨材とする凝集粒子を珪素源と炭素源とから反応生成させ、珪素源として窒化珪素を使用しているため、炭化珪素が生成する際に窒素がドープされて導電性の凝集粒子となる。これにより、骨材を取り囲むように焼結する炭化珪素質導電性相に加えて、骨材も導電性を有することとなり、導電性炭化珪素質焼結体全体としての導電性を高めることができる。

【0044】

そして、上記実施形態の製造方法により、一次粒子径が０．５μｍ〜５μｍで、二次粒子径が２μｍ〜２５μｍの凝集粒子を、凝集粒子の二次粒子径より粒子径の小さい粒子からなる炭化珪素質導電性相が取り囲んで焼結している構成の導電性炭化珪素質焼結体が製造される。例として、実施例Ｓ２の導電性炭化珪素質焼結体について、破断面、及び研磨面の走査型電子顕微鏡による観察像を、それぞれ図８（ａ）及び図８（ｂ）に示す。図７（ａ）との対比により、凝集粒子骨材（二次粒子径）と考えられる２μｍ〜２５μｍの凝集粒子を、０．２μｍ〜２μｍ未満の小粒子が取り囲んで焼結している様子が観察される。

【0045】

なお、本実施形態では、凝集粒子骨材として二次粒子径２μｍ〜２５μｍの凝集粒子が全体の９５体積％以上を占める凝集粒子を使用していることにより、上記構成の導電性炭化珪素質焼結体を得ているが、このような粒子径の範囲は、上述したように、目的とする作用効果を発揮する凝集粒子骨材の粒子径として適している。凝集粒子の二次粒子径が２μｍより小さければ、骨材としての役割を十分に発揮することができないと考えられる。一方、二次粒子径が２５μｍを超えれば、実施例Ｓ９の結果から推測されるように平均気孔径が大きくなり、比較例Ｒ４との対比から推測されるように、粗大粒子を骨材とした場合と見掛け気孔率に対する機械的強度が同程度となってしまい、凝集粒子を骨材とする利点が十分に得られないと考えられる。

【0046】

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。

【0047】

例えば、上記では、珪素源及び炭素源を反応焼結させ、得られた焼結体を粉砕することにより、骨材とする凝集粒子を作製する場合を例示した。これに限定されず、炭化珪素を生成させる珪素源及び炭素源に、反応生成の核となる粗大粒子の骨材を加えて焼結させ、得られた焼結体を粉砕した後、分級によって粗大粒子を除くことにより、骨材とする凝集粒子を作製することもできる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】