JP2003034867A

JP2003034867A - 管状ＳｉＣ成形体およびその製造方法

Info

Publication number: JP2003034867A
Application number: JP2001227403A
Authority: JP
Inventors: Takaomi Sugihara; 孝臣杉原; Tsuguo Miyata; 嗣生宮田
Original assignee: Tokai Carbon Co Ltd
Current assignee: Tokai Carbon Co Ltd
Priority date: 2001-07-27
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2003-02-07
Anticipated expiration: 2021-07-27
Also published as: JP4702712B2

Abstract

(57)【要約】【課題】耐熱衝撃性、耐蝕性が高く、例えば拡散炉の
ライナーチューブやプロセスチューブなどとして好適な
管状ＳｉＣ成形体、および高い生産性で低コストのその
製造方法を提供する。【解決手段】ＣＶＤ法により作製される管状のＳｉＣ
成形体であって、管状部本体は特定した結晶性状の微粒
多結晶からなるＳｉＣ層で構成され、その内外面は結晶
性状を特定した柱状結晶が形成、被着された構造からな
る。また、その製造方法は、８０〜４００μm/hrの成膜
速度で形成したＳｉＣ層の内外面に２０〜５０μm/hrの
成膜速度で形成したＳｉＣ被膜層を被着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高純度で耐熱性や
強度特性に優れ、例えば、拡散炉のライナーチューブや
プロセスチューブをはじめ半導体製造装置の各種熱処理
部材として好適に用いられる管状ＳｉＣ成形体およびそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＳｉＣは耐熱性、耐蝕性、強度特性など
の材質特性が優れており、各種工業用の部材として有用
されている。特に、ＣＶＤ法（化学的気相蒸着法）を利
用して作製したＳｉＣ成形体（ＣＶＤ−ＳｉＣ成形体と
も記す）は、原料ガスを気相反応させて基材面上にＳｉ
Ｃの結晶粒を析出させ、結晶粒の成長により被膜を形成
して成膜したのち基材を除去することにより作製される
もので、材質的に緻密、高純度で組織の均質性が高いな
どという特徴があり、半導体製造用の各種部材をはじめ
高純度が要求される用途分野において好適に用いられて
いる。

【０００３】このＣＶＤ−ＳｉＣ成形体として、例え
ば、特開平８−１８８４０８号公報には、化学蒸着法に
より形成された炭化珪素基板の両面に炭化珪素膜を有す
る化学蒸着法による炭化珪素成形体、特開平８−１８８
４６８号公報には、３層以上の炭化珪素層の積層体から
成り、且つ各炭化珪素層の厚みが１００μm 以下である
化学蒸着法による炭化珪素成形体、などが開示されてお
り、これらはＳｉＣ成形体に発生する亀裂や反りの抑制
を目的としている。

【０００４】また、本出願人は、耐熱性や強度特性に優
れ、半導体製造装置の熱処理用部材として好適な光透過
性の低いＣＶＤ−ＳｉＣ成形体として、ＣＶＤ法により
得られるＣＶＤ−ＳｉＣ成形体であって、その表面部あ
るいは内部に少なくとも１層の粒子性状の異なるＳｉＣ
層を有し、300 〜2500nmの波長域における光透過率が0.
4 ％以下、2500nmを超える波長域における光透過率が2.
5 ％以下であることを特徴とするＳｉＣ成形体（特開平
11−228233号）やＣＶＤ法により得られるβ型結晶から
なるＣＶＤ−ＳｉＣ成形体であって、その表面部あるい
は内部に厚さ2〜20μm の可視光不透過性ＣＶＤ−Ｓｉ
Ｃ層が少なくとも１層形成されてなり、300 〜2500nmの
波長域における光透過率が0.4 ％以下であることを特徴
とするＳｉＣ成形体（特開2000−119064号）などを提案
した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般的に、ＣＶＤ法に
よるＳｉＣ膜の形成は成膜速度が遅く、生産効率が低い
ために、製造コストが高くなる難点がある。すなわち、
ＣＶＤ法によるＳｉＣ膜の形成は１分子中にＳｉ原子と
Ｃ原子とを含む、例えばＣＨ₃ＳｉＣｌ₃、（ＣＨ₃）
₃ＳｉＣｌ、ＣＨ₃ＳｉＨＣｌ₂などのハロゲン化有機
珪素化合物を水素ガスなどのキャリアガスとともに加熱
して還元熱分解させる方法、あるいは、ＳｉＣｌ₄など
の珪素化合物とＣＨ₄などの炭素化合物とを加熱して気
相反応させる方法、などにより基材面上にＳｉＣを析出
させることにより行われる。

【０００６】したがって、成膜速度を上げるためには、
気相反応によりＳｉＣ粒子を析出、成膜する際のＣＶＤ
反応温度を高く設定し、原料ガスの供給量を増加し、反
応圧力を上げる、などの条件設定が有利である。しかし
ながら、反応温度を高く設定すると、基材面上でＣＶＤ
反応を均等、均一に進行させることが困難であり、形成
されるＳｉＣ膜の膜厚にバラツキが生じ易く、また基材
の位置による膜質の変化も大きくなり、膜厚および膜質
の均等性や均一性が低下し易い難点がある。同様に、原
料ガス供給量を増加したり、反応圧力を上げた場合も、
基材面上におけるＣＶＤ反応を均等、均一に進行させる
ことが難しく、均等かつ均質な膜厚、膜質のＳｉＣ膜を
成膜することが困難となる。

【０００７】その結果、ＳｉＣ膜を成膜後、基材を除去
して作製したＣＶＤ−ＳｉＣ成形体は、強度特性や熱的
特性などが低下する問題点がある。一方、成膜速度を遅
く設定した条件下にＣＶＤ反応を行わせると、相対的に
膜厚および膜質の均等性や均一性が増大し、強度特性や
熱的特性などの優れたＣＶＤ−ＳｉＣ成形体を作製する
ことができる。しかしながら、ＳｉＣ膜の成膜速度が遅
いのでＳｉＣ膜の生成効率が低く、生産性が低下し、高
コストとなる問題点がある。

【０００８】そこで、発明者らは強度特性や熱的特性に
優れ、高い生産性で、低コストの管状ＣＶＤ−ＳｉＣ成
形体を開発すべく鋭意研究を行って、本発明に到達した
もので、その目的は高純度、高強度で、耐熱衝撃性およ
び耐蝕性に優れ、高い生産性で低コストの管状ＳｉＣ成
形体、例えば、拡散炉のライナーチューブやプロセスチ
ューブなどとして好適に用いられる管状ＳｉＣ成形体お
よびその製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る管状ＳｉＣ成形体は、ＣＶＤ法により円
筒状基材面にＳｉＣを析出、成膜したのち基材を除去し
て得られる管状ＳｉＣ成形体であって、平均結晶粒径が
０．５〜２．５μm の微粒多結晶からなり、ＳｉＣの結
晶面(111) のＸ線回折ピークの強度が５kcps以下、全結
晶面(h,k,l) とのＸ線回折ピークの強度比ＳｉＣ(111)
／(h,k,l) の値が６０％以下の微粒多結晶の組織構造か
らなるＳｉＣ層と、その内面、あるいは、内面および外
面に平均結晶粒径が２．０〜５．０μm の柱状結晶から
なり、ＳｉＣの結晶面(111) のＸ線回折ピークの強度が
１０kcps以上、全結晶面(h,k,l) とのＸ線回折ピークの
強度比ＳｉＣ(111) ／(h,k,l) の値が８０％以上の柱状
結晶の組織構造からなるＳｉＣ被膜層が形成、被着され
てなることを構成上の特徴とする。

【００１０】また、その製造方法は、ＣＶＤ法により円
筒状基材面にＳｉＣを析出させて成膜したのち基材を除
去する管状ＳｉＣ成形体の製造方法において、ＣＶＤ反
応室内における原料ガスの供給量、滞留時間、反応温度
を制御して２０〜５０μm ／hrの成膜速度でＳｉＣ被膜
層を形成したのち、原料ガスの供給量、滞留時間、反応
温度を制御して８０〜４００μm ／hrの成膜速度でＳｉ
Ｃ層を形成し、次いで基材を除去する方法によりＳｉＣ
層の内面にＳｉＣ被膜層を形成、被着する、あるいは再
び、原料ガスの供給量、滞留時間、反応温度を制御して
２０〜５０μm／hrの成膜速度でＳｉＣ被膜層を形成
し、次いで基材を除去する方法によりＳｉＣ層の内面お
よび外面にＳｉＣ被覆層を形成、被着する、ことを構成
上の特徴とする。

【００１１】更に、他の製造方法は、ＣＶＤ法により円
筒状基材面にＳｉＣを析出させて成膜したのち基材を除
去する管状ＳｉＣ成形体の製造方法において、ＣＶＤ反
応室内における原料ガスの供給量、滞留時間、反応温度
を制御して８０〜４００μm／hrの成膜速度でＳｉＣ層
を形成し、次いで基材を除去して得られたＳｉＣ層から
なる管状成形体を母材とし、該母材の内面、あるいは、
内面および外面に原料ガスの供給量、滞留時間、反応温
度を制御して２０〜５０μm ／hrの成膜速度でＳｉＣ被
膜層を形成、被着する、ことを構成上の特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】ＣＶＤ−ＳｉＣ成形体は、ＣＶＤ
反応によって基材面にＳｉＣを析出させ、析出したＳｉ
Ｃの成長により被膜を形成し、所定の厚さに成膜したの
ち基材を除去することにより作製される。基材面にＳｉ
Ｃ被膜が形成されるプロセスは、ハロゲン化有機珪素化
合物と水素ガス、あるいは、珪素化合物と炭素化合物、
などの原料ガスが気相反応によりＳｉＣを生成、析出し
て基材面上にＳｉＣの核が生成し、このＳｉＣ核が成長
してアモルファス質ＳｉＣに変化し、更に微細な多結晶
質ＳｉＣ粒を経て柱状組織の結晶組織へと成長を続けて
ＳｉＣ被膜が形成されるものである。したがって、ＣＶ
Ｄ−ＳｉＣ成形体の強度特性、熱的特性などの性状は基
材面上に析出して形成されたＳｉＣ被膜の結晶性状によ
り異なったものとなる。

【００１３】すなわち、ＳｉＣ被膜が形成される成膜速
度が大きい場合は、最終結晶形態である柱状組織に成長
する前段階である微細な多結晶質のＳｉＣ粒が多く存在
し、またＳｉＣ膜の膜厚、膜質の不均一性が増大するこ
ととなり、形成されるＳｉＣ被膜の強度特性や熱的特性
は低いものとなる。したがって、大きな成膜速度でＳｉ
Ｃ被膜を形成し、能率よくＣＶＤ−ＳｉＣ成形体を作製
した場合には、強度特性や熱的特性、例えば耐熱衝撃性
や耐蝕性などの材質特性が劣ることになる。

【００１４】これに対して、小さな成膜速度でＳｉＣ被
膜を形成した場合には、ＣＶＤ反応が均等に進行する結
果、相対的に膜厚および膜質の均一性や均質性が増大
し、強度特性や熱的特性、例えば耐熱衝撃性や耐蝕性な
どの材質性状の優れたＣＶＤ−ＳｉＣ成形体を得ること
ができる。しかしながら、ＳｉＣ膜の成膜速度が遅いの
でＳｉＣ膜の生成効率が低く、生産性が低下して高コス
トとなる。

【００１５】そこで、本発明の管状ＳｉＣ成形体は、管
状部の本体は高成膜速度で能率よく形成したＳｉＣ層か
ら形成し、その内面、あるいは、内面および外面を低成
膜速度で形成した材質特性に優れたＳｉＣ被覆層で被着
した構造とすることにより、強度特性や熱的特性、例え
ば耐熱衝撃性や耐蝕性などに優れるとともに、高い生産
性で低コストの管状ＳｉＣ成形体を提供するものであ
る。

【００１６】すなわち、本発明の管状ＳｉＣ成形体は、
管状部本体を高成膜速度で能率よく生成させた平均結晶
粒径が０．５〜２．５μm 、ＳｉＣの結晶面(111) のＸ
線回折ピークの強度が５kcps以下、全結晶面(h,k,l) と
のＸ線回折ピークの強度比ＳｉＣ(111) ／(h,k,l) の値
が６０％以下の微粒多結晶の組織構造からなるＳｉＣ層
により形成し、このＳｉＣ層の内面、あるいは、内面お
よび外面に優れた材質性状を備えた低成膜速度で生成さ
せた平均結晶粒径が２．０〜５．０μm 、ＳｉＣの結晶
面(111) のＸ線回折ピークの強度が１０kcps以上、全結
晶面(h,k,l) とのＸ線回折ピークの強度比ＳｉＣ(111)
／(h,k,l) の値が８０％以上の柱状結晶の組織構造から
なるＳｉＣ被膜層を形成、被着した構成を特徴とする。

【００１７】管状部本体を形成するＳｉＣ層の平均結晶
粒径を０．５〜２．５μm の範囲に設定するのは、平均
結晶粒径が０．５μm 未満であると強度特性や熱的特性
が低くなり過ぎ、一方、２．５μm を越える平均結晶粒
径とするためには成膜速度を小さくせざるを得ないこと
になるためである。また、ＳｉＣの結晶面(111) への配
向性は高いほど強度特性や熱的特性の向上には有利であ
るが、高効率で能率よく高い生産性を維持するために、
微粒多結晶の結晶組織として、ＳｉＣの結晶面(111) の
Ｘ線回折ピークの強度を５kcps以下、全結晶面(h,k,l)
とのＸ線回折ピークの強度比ＳｉＣ(111) ／(h,k,l) の
値を６０％以下に設定する。

【００１８】これらの結晶性状を有するＳｉＣ層を管状
部本体として、その内面あるいは内面および外面（以
下、内外面ともいう）に形成、被着されるＳｉＣ被覆層
の平均結晶粒径を２．０〜５．０μm の範囲に設定する
のは、２．０μm 未満であると強度特性や熱的特性が充
分でなく、一方、５．０μm を越えると成膜時間に長時
間を要すことになるためである。また、ＳｉＣの結晶面
(111) のＸ線回折ピークの強度を１０kcps以上、全結晶
面(h,k,l) とのＸ線回折ピークの強度比ＳｉＣ(111) ／
(h,k,l) の値を８０％以上の柱状結晶の組織構造とする
のは、強度特性や熱的特性、例えば耐熱衝撃性や耐蝕性
を高位に保持させるためである。なお、Ｘ線回折により
求める回折ピーク値はＣｕのＫαで測定した値である。

【００１９】このように、本発明の管状ＳｉＣ成形体
は、管状部本体は高い生産性で能率よく形成されたＳｉ
Ｃ層で形成し、その内外面は耐熱衝撃性や耐蝕性に優れ
たＳｉＣ被覆層が形成、被着されたものであるから、全
体として高位の強度特性や熱的特性を備えることが可能
となる。

【００２０】この管状ＳｉＣ成形体を製造する本発明の
請求項２に係る製造方法は、ＣＶＤ法により円筒状基材
面にＳｉＣを析出させて成膜したのち基材を除去する方
法において、ＣＶＤ反応室内における原料ガスの供給
量、滞留時間、反応温度を制御して２０〜５０μm ／hr
の成膜速度でＳｉＣ被膜層を形成したのち、原料ガスの
供給量、滞留時間、反応温度を制御して８０〜４００μ
m ／hrの成膜速度でＳｉＣ層を形成し、次いで基材を除
去する方法によりＳｉＣ層の内面にＳｉＣ被膜層を形
成、被着する、あるいは再び、原料ガスの供給量、滞留
時間、反応温度を制御して２０〜５０μm ／hrの成膜速
度でＳｉＣ被膜層を形成し、次いで基材を除去する方法
によりＳｉＣ層の内面および外面にＳｉＣ被覆層を形
成、被着する、方法により製造される。

【００２１】すなわち、この製造方法は、除去可能な円
筒状基材面に、ＣＶＤ反応室内に供給するハロゲン化有
機珪素化合物と水素ガスあるいは珪素化合物と炭素化合
物などの原料ガスの供給量や原料ガスのＣＶＤ反応室内
の滞留時間、あるいはＣＶＤ反応温度などを制御して、
成膜速度を２０〜５０μm ／hrに設定してＳｉＣ被膜層
を形成したのち、原料ガスの供給量、原料ガスのＣＶＤ
反応室内の滞留時間、ＣＶＤ反応温度などを設定変更し
て、８０〜４００μm ／hrの成膜速度でＳｉＣ層を形成
し、次いで、円筒状基材を除去することにより、平均結
晶粒径が０．５〜２．５μm 、ＳｉＣの結晶面(111) の
Ｘ線回折ピークの強度が５kcps以下、全結晶面(h,k,l)
とのＸ線回折ピークの強度比ＳｉＣ(111) ／(h,k,l) の
値が６０％以下の微粒多結晶の組織構造からなるＳｉＣ
層と、その内面に平均結晶粒径が２．０〜５．０μm 、
ＳｉＣの結晶面(111) のＸ線回折ピークの強度が１０kc
ps以上、全結晶面(h,k,l) とのＸ線回折ピークの強度比
ＳｉＣ(111) ／(h,k,l) の値が８０％以上の柱状結晶の
組織構造からなるＳｉＣ被膜層が形成、被着された管状
ＳｉＣ成形体が製造される。

【００２２】この場合に、８０〜４００μm ／hrの成膜
速度でＳｉＣ層を形成したのち、再び、原料ガスの供給
量、原料ガスのＣＶＤ反応室内の滞留時間、ＣＶＤ反応
温度などを設定変更して、２０〜５０μm ／hrの成膜速
度でＳｉＣ被膜層を形成し、次いで、円筒状基材を除去
することにより、微粒多結晶の組織構造からなるＳｉＣ
層と、その内外面に柱状結晶の組織構造からなるＳｉＣ
被膜層が形成、被着した管状ＳｉＣ成形体を製造するこ
とができる。

【００２３】円筒状基材の材質としては、炭素系材料、
シリコンなどの金属系材料、石英などが用いられるが、
加工性が良好で、空気中で熱処理することにより容易に
燃焼除去可能な炭素系、特に黒鉛材が好適に用いられ
る。なお、黒鉛材は可及的に不純物が少ない高純度のも
のが使用される。基材の除去は、切削除去、研磨除去、
空気中で加熱する燃焼除去、あるいはこれらを適宜に組
み合わせて行うことができる。

【００２４】また、本発明の請求項３に係る製造方法
は、ＣＶＤ法により円筒状基材面にＳｉＣを析出させて
成膜したのち基材を除去する管状ＳｉＣ成形体の製造方
法において、ＣＶＤ反応室内における原料ガスの供給
量、滞留時間、反応温度を制御して８０〜４００μm ／
hrの成膜速度でＳｉＣ層を形成し、次いで基材を除去し
て得られたＳｉＣ層からなる管状成形体を母材とし、該
母材の内面、あるいは、内面および外面に原料ガスの供
給量、滞留時間、反応温度を制御して２０〜５０μm ／
hrの成膜速度でＳｉＣ被膜層を形成、被着する方法によ
り製造するものである。

【００２５】すなわち、請求項３の製造方法は、除去可
能な円筒状基材面に、ＣＶＤ反応室内に供給するハロゲ
ン化有機珪素化合物と水素ガスあるいは珪素化合物と炭
素化合物などの原料ガスの供給量や原料ガスのＣＶＤ反
応室内の滞留時間、あるいはＣＶＤ反応温度などを制御
して、成膜速度を８０〜４００μm ／hrに設定してＳｉ
Ｃ層を形成したのち基材を除去して得られた、平均結晶
粒径が０．５〜２．５μm 、ＳｉＣの結晶面(111) のＸ
線回折ピークの強度が５kcps以下、全結晶面(h,k,l) と
のＸ線回折ピークの強度比ＳｉＣ(111) ／(h,k,l) の値
が６０％以下の微粒多結晶の組織構造からなるＳｉＣ管
状成形体を作製する。

【００２６】このＳｉＣ管状成形体を母材としてＣＶＤ
反応室内にセットし、原料ガスの供給量、滞留時間、Ｃ
ＶＤ反応温度などを制御することにより成膜速度を２０
〜５０μm ／hrに設定して、母材の内面、あるいは、内
面および外面に、平均結晶粒径が２．０〜５．０μm 、
ＳｉＣの結晶面(111) のＸ線回折ピークの強度が１０kc
ps以上、全結晶面(h,k,l) とのＸ線回折ピークの強度比
ＳｉＣ(111) ／(h,k,l) の値が８０％以上の柱状結晶の
組織構造からなるＳｉＣ被膜層が形成、被着された管状
ＳｉＣ成形体が製造される。

【００２７】上記の製造方法において、成膜速度の調整
を容易に行うために、例えば図１に模式的に示したよう
にＣＶＤ反応室内にマッフル１を設けて、マッフル１の
中に円筒状基材２をセットする。円筒状基材２は、その
内面に原料ガスの流通によりＳｉＣが析出するのを阻止
するために上端部は蓋３により封じられている。マッフ
ル１には原料ガスを送入するための数本から十数本のノ
ズル４が設置されている。なお、ノズル４は原料ガスが
基材２に直接当たらないように、例えばノズル先端がマ
ッフル１の壁面に向くように設置し、原料ガスを間接的
に基材２に接触させることが好ましい。ノズル４から送
入された原料ガスが直接基材に当たると、形成されたＳ
ｉＣ膜に膜厚斑や組織斑が生じ易くなるためである。ま
た、ＣＶＤ反応時に蒸着したＳｉＣによりノズルが閉塞
するような場合には、ノズル４を適宜に切替え使用する
ことによりＣＶＤ反応を中断することなく連続して行う
ことが可能となる。

【００２８】このマッフルを設ける理由は、ＣＶＤ反応
容積の設定を簡単に行うことができるため、ＣＶＤ反応
室内における原料ガスの供給量（濃度）、滞留時間など
の調整が容易になり、成膜速度の制御、具体的には２０
〜５０μm ／hrおよび８０〜４００μm ／hrの成膜速度
に制御することが可能となる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して具
体的に説明する。

【００３０】実施例１ＣＶＤ反応室内に容積、約１２００ lのマッフルを設置
し、マッフル内に外径２６０mm、高さ１５００mm、肉厚
２５mmの高純度化処理した黒鉛管４本をセットした（マ
ッフルの有効反応容積、約８８０ l）。なお、黒鉛管の
上部は蓋をして上端を封じ、黒鉛管内壁部にＳｉＣが析
出するのを防止し、またマッフルには原料ガス送入ノズ
ル１２本を黒鉛管に直接当たらない方向に装着した。系
内を水素ガスで置換後、原料ガスとしてメチルトリクロ
ロシラン／水素が７．５ vol％の混合ガスを用い、原料
ガスの供給量２８０ l/min、原料ガスの滞留時間３６
秒、反応温度１２５０℃に制御して３５μm ／hrの成膜
速度で４時間ＣＶＤ反応を行い、厚さ１４０μm のＳｉ
Ｃ被膜層を形成した。

【００３１】次いで、原料ガスの供給量を１８５０ l/m
in、原料ガスの滞留時間を５秒、反応温度を１４００℃
に設定、制御して２１０μm ／hrの成膜速度で１５時間
ＣＶＤ反応を行い、厚さ３１５０μm のＳｉＣ層を形成
した。その後、再び、原料ガスの供給量を２８０ l/mi
n、原料ガスの滞留時間を３６秒、反応温度を１２５０
℃に制御して３５μm ／hrの成膜速度で４時間ＣＶＤ反
応を行い、厚さ１４０μm のＳｉＣ被膜層を形成したの
ち、空気中で加熱して黒鉛管を燃焼除去し、微粒多結晶
の組織構造からなる厚さ３１５０μm のＳｉＣ層と、そ
の内外両面に柱状結晶の組織構造からなる厚さ１４０μ
m のＳｉＣ被覆層が形成、被着された管状ＳｉＣ成形体
を製造した。

【００３２】実施例２〜６、比較例１〜６原料ガス（メチルトリクロロシラン／水素；７．５ vol
％）の供給量、滞留時間、反応温度などを設定変更し
て、成膜速度を調節、制御して管状部本体となるＳｉＣ
層と、ＳｉＣ層の内面あるいは内面および外面にＳｉＣ
被膜層を形成、被着した管状ＳｉＣ成形体を製造した。

【００３３】このようにして製造した管状ＳｉＣ成形体
について、ＳｉＣ層の形成条件および結晶組織構造など
を表１に、ＳｉＣ被膜層の形成条件および結晶組織構造
などを表２に示した。なお、平均結晶粒径は表面のＳＥ
Ｍ観察写真から求め、また結晶組織構造はＸ線回折によ
り各結晶面の回折ピーク強度を求めた。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】また、これらの管状ＳｉＣ成形体の構造に
ついて、管状部本体を構成するＳｉＣ層、およびＳｉＣ
層の内外面に形成、被着したＳｉＣ被膜層の構成を表３
に示した。

【００３７】

【表３】注） *1 ○はＳｉＣ被膜層を形成、被着したもの *2 ×はＳｉＣ被膜層を形成、被着しないもの

【００３８】このようにして製造した管状ＳｉＣ成形体
から、約３０×３０mmの試験サンプルを切り出し、下記
の方法により耐熱衝撃性および耐蝕性の試験を行い、得
られた結果を表４に示した。耐熱衝撃性試験；試験サンプルを大気中で５００℃か
ら１２００℃に加熱し、次いで５００℃に急冷する熱サ
イクル試験を２０回行い、亀裂発生の状況を観察した。
なお、試験途中で亀裂が発生した場合は、亀裂発生時の
熱サイクル試験回数を測定した。耐蝕性試験；試験サンプルをフッ化水素水溶液中に浸
漬して表面のＳｉＯ₂を除去した後、１２００℃の１０
０％塩化水素中に１５時間保持し、冷却したのち重量を
測定して、重量減少率を測定した。

【００３９】

【表４】注） *3 亀裂発生時の熱サイクル試験回数

【００４０】表１〜４の結果から、本発明で特定した結
晶組織性状を備えた、微粒多結晶組織のＳｉＣ層の内
面、あるいは内外面に柱状結晶組織のＳｉＣ被膜層が形
成、被着された実施例の管状ＳｉＣ成形体は、ＳｉＣ層
またはＳｉＣ被膜層の少なくとも１つの層の結晶組織が
本発明で特定した性状を外れる比較例の管状ＳｉＣ成形
体に比較して耐熱衝撃性および耐蝕性とも優れているこ
とが判る。また、本発明の製造方法によれば、ＣＶＤ反
応時の原料ガスの供給量、滞留時間、反応温度などを制
御することにより本発明で特定する結晶組織性状のＳｉ
Ｃ層およびＳｉＣ被膜層を形成することが可能となる。
更に、実施例１〜３と実施例４〜６との対比からＳｉＣ
層の内外両面にＳｉＣ被膜層を形成し、被着すると耐蝕
性がより向上する傾向にあることが認められる。なお、
比較例１および比較例４の管状ＳｉＣ成形体は、耐熱衝
撃性および耐蝕性とも優れているが、ＳｉＣ被膜層の成
膜速度が遅いために、製造効率が悪く、コスト増とな
る。

【００４１】

【発明の効果】以上のとおり、本発明の管状ＳｉＣ成形
体によれば、ＣＶＤ法により作製された管状のＳｉＣ成
形体の管状部本体を形成する部位は特定した結晶性状を
有する微粒多結晶組織のＳｉＣ層から構成され、その内
外面には特定した結晶性状の柱状結晶組織のＳｉＣ被膜
層が形成、被着された構造から構成されており、ＳｉＣ
被膜層の優れた強度特性、熱的特性により管状ＳｉＣ成
形体全体が優れた耐熱衝撃性および耐蝕性を備えること
が可能となる。また、その製造方法によれば、ＳｉＣ層
は８０〜４００μm ／hrの高速で成膜され、その内外面
に形成、被着するＳｉＣ被膜層のみ２０〜５０μm ／hr
という低速で成膜するものであるから、効率よく、高い
生産性で製造することができ、例えば、拡散炉のライナ
ーチューブやプロセスチューブなどとして好適に用いら
れる管状ＳｉＣ成形体の低コスト化が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の管状ＳｉＣ成形体を製造する方法を例
示した模式図である。

【符号の説明】

１マッフル２円筒状基材３蓋４ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4K030 AA06 AA09 AA17 BA37 BB12 CA05 CA16 DA08 FA10 HA01 JA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＣＶＤ法により円筒状基材面にＳｉＣを
析出、成膜したのち基材を除去して得られる管状ＳｉＣ
成形体であって、平均結晶粒径が０．５〜２．５μm の
微粒多結晶からなり、ＳｉＣの結晶面(111) のＸ線回折
ピークの強度が５kcps以下、全結晶面(h,k,l) とのＸ線
回折ピークの強度比ＳｉＣ(111) ／(h,k,l) の値が６０
％以下の微粒多結晶の組織構造からなるＳｉＣ層と、そ
の内面、あるいは、内面および外面に平均結晶粒径が
２．０〜５．０μm の柱状結晶からなり、ＳｉＣの結晶
面(111) のＸ線回折ピークの強度が１０kcps以上、全結
晶面(h,k,l) とのＸ線回折ピークの強度比ＳｉＣ(111)
／(h,k,l) の値が８０％以上の柱状結晶の組織構造から
なるＳｉＣ被膜層が形成、被着されてなることを特徴と
する管状ＳｉＣ成形体。
【請求項２】ＣＶＤ法により円筒状基材面にＳｉＣを
析出させて成膜したのち基材を除去する管状ＳｉＣ成形
体の製造方法において、ＣＶＤ反応室内における原料ガ
スの供給量、滞留時間、反応温度を制御して２０〜５０
μm ／hrの成膜速度でＳｉＣ被膜層を形成したのち、原
料ガスの供給量、滞留時間、反応温度を制御して８０〜
４００μm ／hrの成膜速度でＳｉＣ層を形成し、次いで
基材を除去する方法によりＳｉＣ層の内面にＳｉＣ被膜
層を形成、被着する、あるいは再び、原料ガスの供給
量、滞留時間、反応温度を制御して２０〜５０μm ／hr
の成膜速度でＳｉＣ被膜層を形成し、次いで基材を除去
する方法によりＳｉＣ層の内面および外面にＳｉＣ被覆
層を形成、被着する、ことを特徴とする請求項１の管状
ＳｉＣ成形体の製造方法。
【請求項３】ＣＶＤ法により円筒状基材面にＳｉＣを
析出させて成膜したのち基材を除去する管状ＳｉＣ成形
体の製造方法において、ＣＶＤ反応室内における原料ガ
スの供給量、滞留時間、反応温度を制御して８０〜４０
０μm ／hrの成膜速度でＳｉＣ層を形成し、次いで基材
を除去して得られたＳｉＣ層からなる管状成形体を母材
とし、該母材の内面、あるいは、内面および外面に原料
ガスの供給量、滞留時間、反応温度を制御して２０〜５
０μm ／hrの成膜速度でＳｉＣ被膜層を形成、被着す
る、ことを特徴とする請求項１の管状ＳｉＣ成形体の製
造方法。