JP7660409B2 - Method for manufacturing SiC/Si composite material - Google Patents
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Description
本発明は、SiC/Si複合材料の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a SiC/Si composite material.
SiC/Si(炭化ケイ素/シリコン)複合材料は、金属材料に比べて軽量で剛性が高く、熱膨張性が小さいなどといった優れた特性を有し、半導体製造装置等の部品として使用されている。
例えば特許文献1には、炭化ケイ素粉末と熱硬化性樹脂とを含む混合物を熱プレス成形して得られた多孔質SiC成形体を脱脂した後に、シリコンを含浸させてSiC/Si複合材料を製造する方法が開示されている。
SiC/Si (silicon carbide/silicon) composite materials have excellent properties such as being lighter, more rigid, and having less thermal expansion than metallic materials, and are used as parts for semiconductor manufacturing equipment and the like.
For example, Patent Document 1 discloses a method for producing a SiC/Si composite material by hot pressing a mixture containing silicon carbide powder and a thermosetting resin to obtain a porous SiC molded body, degreasing the body, and then impregnating the body with silicon.
こうして得られたSiC/Si複合材料は、必要に応じて所望の形状になるように切削加工される。
しかし、SiC/Si複合材料は難加工性であるため、複雑な形状に加工するのは困難である。そこで、炭化ケイ素粒子及び樹脂成分等を含む原料を用いて積層造形法により所望の形状の成形体を作製し、この成形体を硬化及び炭化させた後、シリコンを含浸させる方法が提案されている。
例えば特許文献2には、炭化ケイ素粒子とナイロンを含む原料の薄層にレーザーを照射して焼結薄層を形成する工程を複数回行って得られた成形体に、炭素量を増やすためのアシスト剤としてフェノール樹脂及び糖類の少なくとも一方を含浸させ、硬化と炭化を順次行った後に、シリコンを含浸させて反応焼結炭化ケイ素部材を製造する方法が開示されている。
The SiC/Si composite material thus obtained is machined into a desired shape as required.
However, since SiC/Si composite materials are difficult to process, it is difficult to process them into complex shapes. Therefore, a method has been proposed in which a molded body of a desired shape is produced by an additive manufacturing method using raw materials containing silicon carbide particles and resin components, and the molded body is hardened and carbonized, and then impregnated with silicon.
For example, Patent Document 2 discloses a method for producing a reactive sintered silicon carbide component, in which a process of irradiating a thin layer of a raw material containing silicon carbide particles and nylon with a laser to form a thin sintered layer is repeated multiple times to obtain a molded body, which is then impregnated with at least one of a phenol resin and a sugar as an assisting agent for increasing the carbon content, and the molded body is successively cured and carbonized, and then impregnated with silicon.
しかしながら、特許文献2に記載の方法では、成形体にアシスト剤を含浸させる工程が必要であり、処理に時間を要する上に、工程数が増える問題がある。
本発明は、複雑な形状のSiC/Si複合材料を製造する場合でも製造工程を簡略化して製造できるSiC/Si複合材料の製造方法を提供することを目的とする。
However, the method described in Patent Document 2 requires a step of impregnating the molded body with an assist agent, which not only takes time for the treatment but also increases the number of steps.
An object of the present invention is to provide a method for producing a SiC/Si composite material, which can simplify the production steps even when producing a SiC/Si composite material having a complex shape.
本発明は、以下の態様を有する。
[1] 炭化ケイ素粒子と成形用樹脂組成物とを含有する原料混合物の薄層を形成し、前記薄層の所望の領域にレーザーを照射し、前記薄層を焼結させて焼結薄層を形成する工程(a)と、
前記工程(a)を複数回行い、前記焼結薄層が複数積層された成形体(1)を得る工程(b)と、
前記成形体(1)に含まれる前記成形用樹脂組成物をさらに硬化させて成形体(2)を得る工程(c)と、
前記成形体(2)に含まれる有機成分を炭化して焼成体を得る工程(d)と、
前記焼成体にシリコンを含浸させて前記焼成体を反応焼結させ、SiC/Si複合材料を得る工程(e)と、
を含み、
前記成形用樹脂組成物はノボラック型フェノール樹脂と硬化剤とを含み、
前記炭化ケイ素粒子100質量部に対する前記ノボラック型フェノール樹脂の割合が10~40質量部であり、
前記成形用樹脂組成物の150℃におけるゲル化時間が120秒以下である、SiC/Si複合材料の製造方法。
[2] 前記成形用樹脂組成物は硬化促進剤をさらに含む、前記[1]のSiC/Si複合材料の製造方法。
[3] 前記ノボラック型フェノール樹脂の質量平均分子量が2000~20000である、前記[1]又は[2]のSiC/Si複合材料の製造方法。
The present invention has the following aspects.
[1] A step (a) of forming a thin layer of a raw material mixture containing silicon carbide particles and a molding resin composition, irradiating a desired region of the thin layer with a laser, and sintering the thin layer to form a sintered thin layer;
A step (b) of performing the step (a) a plurality of times to obtain a molded body (1) in which a plurality of the sintered thin layers are laminated;
A step (c) of further curing the molding resin composition contained in the molded body (1) to obtain a molded body (2);
A step (d) of carbonizing the organic components contained in the molded body (2) to obtain a fired body;
(e) impregnating the sintered body with silicon and reactively sintering the sintered body to obtain a SiC/Si composite material;
Including,
The molding resin composition contains a novolac phenolic resin and a curing agent,
The ratio of the novolac-type phenolic resin to 100 parts by mass of the silicon carbide particles is 10 to 40 parts by mass,
The method for producing a SiC/Si composite material, wherein the gel time of the molding resin composition at 150° C. is 120 seconds or less.
[2] The method for producing a SiC/Si composite material according to [1], wherein the molding resin composition further contains a curing accelerator.
[3] The method for producing a SiC/Si composite material according to [1] or [2], wherein the novolac-type phenolic resin has a mass average molecular weight of 2,000 to 20,000.
本発明によれば、複雑な形状のSiC/Si複合材料を製造する場合でも製造工程を簡略化して製造できるSiC/Si複合材料の製造方法を提供できる。 The present invention provides a method for producing SiC/Si composite materials that can simplify the manufacturing process even when producing SiC/Si composite materials with complex shapes.
[SiC/Si複合材料の製造方法]
以下、本発明のSiC/Si複合材料の製造方法の一実施形態について説明する。
本実施形態のSiC/Si複合材料の製造方法は、以下に示す工程(a)~工程(e)を含む。
本発明により得られるSiC/Si(炭化ケイ素/シリコン)複合材料は、金属マトリックスであるシリコンと、セラミックス系強化材である炭化ケイ素との金属基複合材料(MMC=Metal Matrix Composites)である。
[Method of manufacturing SiC/Si composite material]
Hereinafter, one embodiment of the method for producing a SiC/Si composite material of the present invention will be described.
The method for producing a SiC/Si composite material of this embodiment includes the following steps (a) to (e).
The SiC/Si (silicon carbide/silicon) composite material obtained by the present invention is a metal matrix composite material (MMC = Metal Matrix Composites) consisting of silicon as a metal matrix and silicon carbide as a ceramic reinforcing material.
<工程(a)>
工程(a)は、炭化ケイ素粒子と成形用樹脂組成物とを含有する原料混合物の薄層を形成し、前記薄層の所望の領域にレーザーを照射し、前記薄層を焼結させて焼結薄層を形成する工程である。
薄層の所望の領域にレーザーを照射することで、成形用樹脂組成物が硬化する。本明細書において、工程(a)における成形用樹脂組成物の硬化を「一次硬化」ともいう。
工程(a)で用いる原料混合物は、炭化ケイ素粒子(SiC)と成形用樹脂組成物とを含有する。
<Step (a)>
Step (a) is a step of forming a thin layer of a raw material mixture containing silicon carbide particles and a molding resin composition, irradiating a desired area of the thin layer with a laser, and sintering the thin layer to form a sintered thin layer.
The molding resin composition is cured by irradiating a desired region of the thin layer with a laser. In this specification, the curing of the molding resin composition in step (a) is also referred to as "primary curing".
The raw material mixture used in step (a) contains silicon carbide particles (SiC) and a molding resin composition.
(炭化ケイ素粒子)
炭化ケイ素粒子の平均粒子径は、10~120μmが好ましく、30~80μmがより好ましい。炭化ケイ素粒子の平均粒子径が上記下限値以上であれば、原料混合物の流動性が高まり、リコーティング性に優れる。炭化ケイ素粒子の平均粒子径が上記上限値以下であれば、原料混合物の薄層を容易に薄くでき、レーザーが薄層の内部まで充分に照射され、成形用樹脂組成物が充分に一次硬化する。加えて、レーザー照射時における焼結薄層の表面の平滑性が向上する。
炭化ケイ素粒子の平均粒子径は、レーザー回折法により測定した炭化ケイ素粒子の体積分布基準での累積頻度50%に相当する粒子径(メジアン径)である。
(Silicon carbide particles)
The average particle size of the silicon carbide particles is preferably 10 to 120 μm, more preferably 30 to 80 μm. If the average particle size of the silicon carbide particles is equal to or greater than the lower limit, the flowability of the raw material mixture is increased, and the recoatability is excellent. If the average particle size of the silicon carbide particles is equal to or less than the upper limit, the thin layer of the raw material mixture can be easily thinned, the laser is sufficiently irradiated to the inside of the thin layer, and the molding resin composition is sufficiently cured. In addition, the smoothness of the surface of the sintered thin layer during laser irradiation is improved.
The average particle size of the silicon carbide particles is a particle size (median size) corresponding to a cumulative frequency of 50% on a volume distribution basis of the silicon carbide particles measured by a laser diffraction method.
炭化ケイ素粒子は、1種を単独で用いてもよいし、平均粒子径の異なる2種以上を任意の割合で混合して用いてもよい。
また、炭化ケイ素粒子は、複数の粒子を造粒した造粒粒子であってもよい。造粒粒子の平均粒子径は、10~120μmが好ましく、30~80μmが好ましい。
造粒粒子は、例えばナイロン、ポリエチレン、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール等のバインダーを用い、スプレードライ、流動層式、転動式等の公知の造粒法にて得られる。
The silicon carbide particles may be used alone or in the form of a mixture of two or more types having different average particle sizes in any ratio.
The silicon carbide particles may be granulated particles obtained by granulating a plurality of particles. The average particle size of the granulated particles is preferably 10 to 120 μm, more preferably 30 to 80 μm.
The granulated particles can be obtained by using a binder such as nylon, polyethylene, polystyrene, acrylic resin, polyvinyl alcohol, etc., and by a known granulation method such as spray drying, a fluidized bed method, or a rolling method.
(成形用樹脂組成物)
成形用樹脂組成物は、ノボラック型フェノール樹脂と硬化剤とを含む。
成形用樹脂組成物は、硬化促進剤をさらに含むことが好ましい。
成形用樹脂組成物は、必要に応じて、ノボラック型フェノール樹脂、硬化剤及び硬化促進剤以外の成分(任意成分)をさらに含んでいてもよい。
(Resin composition for molding)
The molding resin composition contains a novolac type phenolic resin and a curing agent.
The molding resin composition preferably further contains a curing accelerator.
The molding resin composition may further contain components (optional components) other than the novolac phenolic resin, the curing agent, and the curing accelerator, as necessary.
<<ノボラック型フェノール樹脂>>
ノボラック型フェノール樹脂は、酸触媒の存在下で、フェノール類及びビスフェノール類の少なくとも一方と、アルデヒド類とを反応させて得られた樹脂である。
フェノール類としては、例えばフェノール、o-クレゾール、m-クレゾール、p-クレゾール、2,3-キシレノール、3,5-キシレノール、m-エチルフェノール、m-プロピルフェノール、m-ブチルフェノール、p-ブチルフェノール、o-ブチルフェノール、レゾルシノール、ハイドロキノン、カテコール、3-メトキシフェノール、4-メトキシフェノール、3-メチルカテコール、4-メチルカテコール、メチルハイドロキノン、2-メチルレゾルシノール、2,3-ジメチルハイドロキノン、2,5-ジメチルレゾルシノール、2-エトキシフェノール、4-エトキシフェノール、4-エチルレゾルシノール、3-エトキシ-4-メトキシフェノール、2-プロペニルフェノール、2-イソプロピルフェノール、3-イソプロピルフェノール、4-イソプロピルフェノール、3,4,5-トリメチルフェノール、2-イソプロポキシフェノール、4-ピロポキシフェノール、2-アリルフェノール、3,4,5-トリメトキシフェノール、4-イソプロピル-3-メチルフェノール、ピロガロール、フロログリシノール、1,2,4-ベンゼントリオール、5-イソプロピル-3-メチルフェノール、4-ブトキシフェノール、4-t-ブチルカテコール、t-ブチルハイドロキノン、4-t-ペンチルフェノール、2-t-ブチル-5-メチルフェノール、2-フェニルフェノール、3-フェニルフェノール、4-フェニルフェノール、3-フェノキシフェノール、4-フェノキシフェノール、4-へキシルオキシフェノール、4-ヘキサノイルレゾルシノール、3,5-ジイソプロピルカテコール、4-ヘキシルレゾルシノール、4-ヘプチルオキシフェノール、3,5-ジ-t-ブチルフェノール、3,5-ジ-t-ブチルカテコール、2,5-ジ-t-ブチルハイドロキノン、ジ-sec-ブチルフェノール、4-クミルフェノール、ノニルフェノール、2-シクロペンチルフェノール、4-シクロペンチルフェノールなどが挙げられる。これらフェノール類は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ビスフェノール類としては、例えばビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールC、ビスフェノールS、ビスフェノールE、ビスフェノールZなどが挙げられる。
ビスフェノール類は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を任意の割合で混合して用いてもよい。
<<Novolac type phenolic resin>>
Novolac-type phenolic resins are resins obtained by reacting at least one of phenols and bisphenols with aldehydes in the presence of an acid catalyst.
Examples of phenols include phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, 2,3-xylenol, 3,5-xylenol, m-ethylphenol, m-propylphenol, m-butylphenol, p-butylphenol, o-butylphenol, resorcinol, hydroquinone, catechol, 3-methoxyphenol, 4-methoxyphenol, 3-methylcatechol, 4-methylcatechol, methylhydroquinone, 2-methylresorcinol, 2,3-dimethylhydroquinone, 2,5-dimethylresorcinol, 2-ethoxyphenol, 4-ethoxyphenol, 4-ethylresorcinol, 3-ethoxy-4-methoxyphenol, 2-propenylphenol, 2-isopropylphenol, 3-isopropylphenol, 4-isopropylphenol, 3,4,5-trimethylphenol, 2-isopropoxyphenol, 4-propoxyphenol, 2-allyl ...isopropoxyphenol, Trimethoxyphenol, 4-isopropyl-3-methylphenol, pyrogallol, phloroglucinol, 1,2,4-benzenetriol, 5-isopropyl-3-methylphenol, 4-butoxyphenol, 4-t-butylcatechol, t-butylhydroquinone, 4-t-pentylphenol, 2-t-butyl-5-methylphenol, 2-phenylphenol, 3-phenylphenol, 4-phenylphenol, 3-phenoxyphenol, 4-phenoxyphenol, 4-hexyloxyphenol, 4-hexanoylresorcinol, 3,5-diisopropylcatechol, 4-hexylresorcinol, 4-heptyloxyphenol, 3,5-di-t-butylphenol, 3,5-di-t-butylcatechol, 2,5-di-t-butylhydroquinone, di-sec-butylphenol, 4-cumylphenol, nonylphenol, 2-cyclopentylphenol, 4-cyclopentylphenol, and the like. These phenols may be used alone or in combination of two or more.
Examples of bisphenols include bisphenol A, bisphenol F, bisphenol C, bisphenol S, bisphenol E, and bisphenol Z.
The bisphenols may be used alone or in combination of two or more kinds in any desired ratio.
アルデヒド類としては、例えばホルムアルデヒド、トリオキサン、フルフラール、パラホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、メチルヘミホルマール、エチルへミホルマール、プロピルへミホルマール、サリチルアルデヒド、ブチルヘミホルマール、フェニルへミホルマール、アセトアルデヒド、プロピルアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、α-フェニルプロピルアルデヒド、β-フェニルプロピルアルデヒド、o-ヒドロキシベンズアルデヒド、m-ヒドロキシベンズアルデヒド、p-ヒドロキシベンズアルデヒド、o-クロロベンズアルデヒド、o-ニトロベンズアルデヒド、m-ニトロベンズアルデヒド、p-ニトロベンズアルデヒド、o―メチルベンズアルデヒド、m-メチルベンズアルデヒド、p-メチルベンズアルデヒド、p-エチルベンズアルデヒド、p-n-ブチルベンズアルデヒドなどが挙げられる。
アルデヒド類は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を任意の割合で混合して用いてもよい。
Examples of aldehydes include formaldehyde, trioxane, furfural, paraformaldehyde, benzaldehyde, methyl hemiformal, ethyl hemiformal, propyl hemiformal, salicylaldehyde, butyl hemiformal, phenyl hemiformal, acetaldehyde, propyl aldehyde, phenyl acetaldehyde, α-phenylpropyl aldehyde, β-phenylpropyl aldehyde, o-hydroxybenzaldehyde, m-hydroxybenzaldehyde, p-hydroxybenzaldehyde, o-chlorobenzaldehyde, o-nitrobenzaldehyde, m-nitrobenzaldehyde, p-nitrobenzaldehyde, o-methylbenzaldehyde, m-methylbenzaldehyde, p-methylbenzaldehyde, p-ethylbenzaldehyde, and p-n-butylbenzaldehyde.
The aldehydes may be used alone or in combination of two or more kinds in any desired ratio.
酸触媒としては、例えば塩酸、硫酸、リン酸、スルホン酸、カルボン酸、または塩化亜鉛もしくは酢酸亜鉛などの金属との塩などが挙げられる。
スルホン酸としては、例えばパラトルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、メタンスルホン酸などが挙げられる。
カルボン酸としては、例えば乳酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、シュウ酸、酢酸、安息香酸などが挙げられる。
酸触媒は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を任意の割合で混合して用いてもよい。
Examples of the acid catalyst include hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, sulfonic acid, carboxylic acid, and salts with metals such as zinc chloride or zinc acetate.
Examples of sulfonic acids include paratoluenesulfonic acid, xylenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, and methanesulfonic acid.
Examples of the carboxylic acid include lactic acid, citric acid, malic acid, tartaric acid, malonic acid, succinic acid, maleic acid, oxalic acid, acetic acid, and benzoic acid.
The acid catalyst may be used alone or in combination of two or more kinds in any desired ratio.
フェノール類及びビスフェノール類の少なくとも一方と、アルデヒド類との反応は、公知の方法により行うことができる。例えば、反応容器にフェノール類及びビスフェノール類の少なくとも一方と、アルデヒド類と、酸触媒と、水等を仕込み、任意の反応温度を任意の反応時間保持する方法が挙げられる。反応終了後、必要に応じ反応液を中和し、さらに反応液を減圧濃縮して水を除去して、ノボラック型フェノール樹脂を得る。なお、反応液の中和の前または後に、必要に応じて、シランカップリング剤を添加してもよい。この場合、ノボラック型フェノール樹脂と、シランカップリング剤とを含む混合物が得られる。
シランカップリング剤としては、例えばN-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
シランカップリング剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を任意の割合で混合して用いてもよい。
The reaction of at least one of phenols and bisphenols with aldehydes can be carried out by a known method. For example, a method of charging at least one of phenols and bisphenols, aldehydes, an acid catalyst, water, etc. into a reaction vessel and maintaining an arbitrary reaction temperature for an arbitrary reaction time can be mentioned. After the reaction is completed, the reaction liquid is neutralized as necessary, and the reaction liquid is further concentrated under reduced pressure to remove water, thereby obtaining a novolac type phenolic resin. In addition, a silane coupling agent may be added as necessary before or after neutralization of the reaction liquid. In this case, a mixture containing a novolac type phenolic resin and a silane coupling agent is obtained.
Examples of the silane coupling agent include N-β(aminoethyl)γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-(2-aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilane, and γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane.
The silane coupling agent may be used alone or in combination of two or more kinds in any desired ratio.
ノボラック型フェノール樹脂の質量平均分子量が2000~20000が好ましく、3000~17000がより好ましく、4000~15000がさらに好ましい。ノボラック型フェノール樹脂の質量平均分子量が上記下限値以上であれば、原料混合物がブロッキングしにくくなる。詳しくは後述するが、工程(b)で得られる成形体(1)は、薄層のレーザーが照射されていない領域(非照射領域)の原料混合物を除去して、取り出される。原料混合物がブロッキングしにくいほど非照射領域の原料混合物が除去しやすくなり、成形体(1)を取り出すのに要する時間(取り出し作業時間)を短縮でき、取り出し作業性が向上する。また、ノボラック型フェノール樹脂の質量平均分子量が上記下限値以上であれば、成形用樹脂組成物のゲル化時間が短くなる傾向にある。ノボラック型フェノール樹脂の質量平均分子量が上記上限値以下であれば、ノボラック型フェノール樹脂を容易に製造できる。
ノボラック型フェノール樹脂の質量平均分子量は、ポリスチレンを標準物質として用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した値である。
The mass average molecular weight of the novolac phenolic resin is preferably 2000 to 20000, more preferably 3000 to 17000, and even more preferably 4000 to 15000. If the mass average molecular weight of the novolac phenolic resin is equal to or greater than the lower limit, the raw material mixture is less likely to block. As will be described in detail later, the molded body (1) obtained in step (b) is removed by removing the raw material mixture in the region (non-irradiated region) where the thin layer of laser is not irradiated. The less the raw material mixture is blocked, the easier it is to remove the raw material mixture in the non-irradiated region, and the time required to remove the molded body (1) (removal work time) can be shortened, improving the removal workability. In addition, if the mass average molecular weight of the novolac phenolic resin is equal to or greater than the lower limit, the gelation time of the molding resin composition tends to be shorter. If the mass average molecular weight of the novolac phenolic resin is equal to or less than the upper limit, the novolac phenolic resin can be easily produced.
The mass average molecular weight of the novolac phenolic resin is a value measured by gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene as a standard substance.
ノボラック型フェノール樹脂の平均粒子径は、5~100μmが好ましく、10~80μmが好ましい。ノボラック型フェノール樹脂の平均粒子径が上記下限値以上であれば、原料混合物の流動性が高まり、リコーティング性に優れる。ノボラック型フェノール樹脂の平均粒子径が上記上限値以下であれば、原料混合物の薄層を容易に薄くでき、レーザーが薄層の内部まで充分に照射され、成形用樹脂組成物が充分に一次硬化する。加えて、レーザー照射時における焼結薄層の表面の平滑性が向上する。
ノボラック型フェノール樹脂の平均粒子径は、レーザー回折法により測定した炭化ケイ素粒子の体積分布基準の累積頻度50%に相当する粒子径(メジアン径)である。
The average particle size of the novolac phenolic resin is preferably 5 to 100 μm, more preferably 10 to 80 μm. If the average particle size of the novolac phenolic resin is equal to or greater than the lower limit, the raw material mixture has high fluidity and excellent recoatability. If the average particle size of the novolac phenolic resin is equal to or less than the upper limit, the thin layer of the raw material mixture can be easily thinned, the laser can be sufficiently irradiated to the inside of the thin layer, and the molding resin composition can be sufficiently cured. In addition, the smoothness of the surface of the sintered thin layer during laser irradiation is improved.
The average particle size of the novolac phenolic resin is a particle size (median size) corresponding to a cumulative frequency of 50% based on the volume distribution of silicon carbide particles measured by a laser diffraction method.
ノボラック型フェノール樹脂の割合は、炭化ケイ素粒子100質量部に対して10~40質量部であり、10質量部超40質量部以下が好ましく、10質量部超30質量部以下がより好ましく、15~30質量部がさらに好ましく、15~20質量部が特に好ましい。ノボラック型フェノール樹脂の割合が上記下限値以上であれば、後述する焼成体に含まれる炭素量が充分な量となり、SiC/Si複合材料のヤング率が高まる。加えて、後述の成形体(1)の成形性が向上する。ノボラック型フェノール樹脂の割合が上記上限値以下であれば、レーザー照射時における焼結薄層の表面の平滑性が向上する。 The proportion of novolac-type phenolic resin is 10 to 40 parts by mass relative to 100 parts by mass of silicon carbide particles, preferably more than 10 parts by mass and not more than 40 parts by mass, more preferably more than 10 parts by mass and not more than 30 parts by mass, even more preferably 15 to 30 parts by mass, and particularly preferably 15 to 20 parts by mass. If the proportion of novolac-type phenolic resin is equal to or greater than the lower limit, the amount of carbon contained in the fired body described below is sufficient, and the Young's modulus of the SiC/Si composite material is increased. In addition, the moldability of the molded body (1) described below is improved. If the proportion of novolac-type phenolic resin is equal to or less than the upper limit, the surface smoothness of the sintered thin layer during laser irradiation is improved.
<<硬化剤>>
硬化剤としては、ヘキサメチレンテトラミン、ヘキサエチレンテトラミン、ヘキサメトキシメチロールメラミン、レゾール型フェノール樹脂などが挙げられる。これらの中でも保存安定性、コストの観点から、ヘキサエチレンテトラミンが好ましい。
硬化剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を任意の割合で混合して用いてもよい。
<<Hardening agent>>
Examples of the curing agent include hexamethylenetetramine, hexaethylenetetramine, hexamethoxymethylolmelamine, resol-type phenolic resins, etc. Among these, hexaethylenetetramine is preferred from the viewpoints of storage stability and cost.
The curing agent may be used alone or in combination of two or more kinds in any desired ratio.
硬化剤の割合は、ノボラック型フェノール樹脂100質量部に対して3~25質量部が好ましく、5~20質量部がより好ましく、7~18質量部がさらに好ましい。硬化剤の割合が上記下限値以上であれば、ノボラック型フェノール樹脂が充分に硬化する。硬化剤の割合が上記上限値以下であれば、アンモニアなどの発生ガスを低減できる。 The ratio of the curing agent is preferably 3 to 25 parts by mass, more preferably 5 to 20 parts by mass, and even more preferably 7 to 18 parts by mass, per 100 parts by mass of the novolac phenolic resin. If the ratio of the curing agent is equal to or greater than the lower limit, the novolac phenolic resin will be sufficiently cured. If the ratio of the curing agent is equal to or less than the upper limit, the generation of gases such as ammonia can be reduced.
<<硬化促進剤>>
硬化促進剤としては、例えば安息香酸、サリチル酸、レゾルシノールなどが挙げられる。
硬化促進剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を任意の割合で混合して用いてもよい。
<<Curing accelerator>>
Examples of the hardening accelerator include benzoic acid, salicylic acid, and resorcinol.
The curing accelerator may be used alone or in combination of two or more kinds in any desired ratio.
硬化促進剤の割合は、ノボラック型フェノール樹脂100質量部に対して0.1~5質量部が好ましく、0.5~4.5質量部がより好ましく、1.5~4.5質量部がさらに好ましい。硬化促進剤の割合が上記下限値以上であれば、ノボラック型フェノール樹脂の硬化が速まり、成形用樹脂組成物のゲル化時間が短くなる。硬化促進剤の割合が上記上限値以下であれば、過剰添加による強度低下を抑えることができる。 The proportion of the curing accelerator is preferably 0.1 to 5 parts by mass, more preferably 0.5 to 4.5 parts by mass, and even more preferably 1.5 to 4.5 parts by mass, per 100 parts by mass of the novolac phenolic resin. If the proportion of the curing accelerator is equal to or greater than the lower limit, the curing of the novolac phenolic resin is accelerated and the gel time of the molding resin composition is shortened. If the proportion of the curing accelerator is equal to or less than the upper limit, it is possible to prevent a decrease in strength due to excessive addition.
<<任意成分>>
任意成分としては、例えばレゾール型フェノール樹脂、流動助剤、カーボン、炭化ホウ素、シランカップリング剤、滑剤などが挙げられる。
<<Optional ingredients>>
Optional components include, for example, resol type phenolic resins, flow aids, carbon, boron carbide, silane coupling agents, lubricants, and the like.
<<ゲル化時間>>
成形用樹脂組成物の150℃におけるゲル化時間が120秒以下であり、100秒以下が好ましい。成形用樹脂組成物のゲル化時間が上記上限値以下であれば、レーザー照射により成形用樹脂組成物が充分に一次硬化する。成形用樹脂組成物が充分に一次硬化していれば、ハンドリング強度が高まる。よって、詳しくは後述するが、工程(c)において薄層の非照射領域の原料混合物を除去して成形体(1)を取り出し、恒温器等にて成形用樹脂組成物をさらに硬化する際に、成形体(1)が崩れにくく、成形体(1)を恒温器等に移動させやすい。また、成形用樹脂組成物が充分に一次硬化していることから、工程(c)において成形用樹脂組成物をさらに硬化しても、得られる成形体(2)が成形体(1)と比較して撓んだり収縮したりしにくい。
成形用樹脂組成物のゲル化時間は短いほど好ましく、下限値については特に制限されないが、通常は5秒以上である。すなわち、成形用樹脂組成物のゲル化時間は5~120秒が好ましく、5~100秒がより好ましい。
成形用樹脂組成物のゲル化時間は、JACT試験法のRS-5「ゲル化時間試験法」に準じて測定した値である。
<<Gelation time>>
The gelation time of the molding resin composition at 150°C is 120 seconds or less, preferably 100 seconds or less. If the gelation time of the molding resin composition is equal to or less than the upper limit, the molding resin composition is sufficiently cured by laser irradiation. If the molding resin composition is sufficiently cured, the handling strength is increased. Therefore, as will be described later in detail, when the raw material mixture in the non-irradiated region of the thin layer is removed in step (c) to take out the molded body (1) and the molding resin composition is further cured in a thermostatic oven or the like, the molded body (1) is not easily broken, and the molded body (1) can be easily moved to a thermostatic oven or the like. In addition, since the molding resin composition is sufficiently cured, even if the molding resin composition is further cured in step (c), the obtained molded body (2) is less likely to warp or shrink compared to the molded body (1).
The gelation time of the molding resin composition is preferably as short as possible, and although there is no particular lower limit, it is usually 5 seconds or more. That is, the gelation time of the molding resin composition is preferably 5 to 120 seconds, and more preferably 5 to 100 seconds.
The gel time of the molding resin composition is a value measured in accordance with the JACT test method RS-5 "Gel Time Test Method."
(原料混合物の調製)
原料混合物は、炭化ケイ素粒子と成形用樹脂組成物とを混合することで得られる。
また、炭化ケイ素粒子と成形用樹脂組成物とを混合した後に、造粒してもよい。造粒は、例えばナイロン、ポリエチレン、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール等のバインダーを用い、スプレードライ、流動層式、転動式等の公知の造粒法により行うことができる。
(Preparation of raw material mixture)
The raw material mixture is obtained by mixing silicon carbide particles and a molding resin composition.
Alternatively, the silicon carbide particles may be mixed with the molding resin composition and then granulated. Granulation can be carried out by a known granulation method such as spray drying, fluidized bed method, or rolling method using a binder such as nylon, polyethylene, polystyrene, acrylic resin, or polyvinyl alcohol.
(焼結薄層の形成)
焼結薄層の形成は、後述の工程(b)にて説明する。
(Formation of sintered thin layer)
The formation of the sintered thin layer will be described later in step (b).
<工程(b)>
工程(b)は、前記工程(a)を複数回行い、前記焼結薄層が複数積層された成形体(1)を得る工程である。
上述した工程(a)及び工程(b)は、例えば三次元積層造形により以下のようにして行われる。
三次元積層造形としては、選択的レーザー焼結法(SLS法:Selective Laser Sintering法)が好適である。
<Step (b)>
Step (b) is a step of performing step (a) multiple times to obtain a molded body (1) in which multiple sintered thin layers are laminated.
The above-mentioned steps (a) and (b) are performed, for example, by three-dimensional additive manufacturing as follows.
As the three-dimensional additive manufacturing, a selective laser sintering method (SLS method) is suitable.
まず、目的とするSiC/Si複合材料の一定間隔の断面形状の三次元データを予め作成する。この三次元データに基づいて、粉末積層造形機等の3次元積層装置に設置された造形室の底面に原料混合物からなる薄層を積層する。この薄層の所望の領域にレーザーを走査照射して加熱することにより薄層を焼結させて焼結薄層を形成する(工程(a))。
造形室の底面は造形テーブルとなっており、上下に可動することができる。
焼結薄層を形成した後、造形室の底面(造形テーブル)を一層分降下させ、焼結薄層上に原料混合物からなる別の薄層を積層し、この薄層の所望の領域にレーザーを走査照射する。これら積層と照射の操作を目的とするSiC/Si複合材料が造形されるまで繰り返し、成形体(1)を得る(工程(b))。このようにして得られる成形体(1)は、多孔質である。
薄層の一層分の厚さは、30~200μmが好ましく、100~150μmがより好ましい。
First, three-dimensional data of a cross-sectional shape of a desired SiC/Si composite material at a fixed interval is created in advance. Based on this three-dimensional data, a thin layer made of a raw material mixture is laminated on the bottom surface of a molding chamber installed in a three-dimensional lamination device such as a powder additive manufacturing machine. A desired region of this thin layer is irradiated with a laser for scanning and heating, thereby sintering the thin layer to form a sintered thin layer (step (a)).
The bottom of the modeling chamber is a modeling table, which can be moved up and down.
After the sintered thin layer is formed, the bottom surface of the building chamber (building table) is lowered by one layer, another thin layer of the raw material mixture is laminated on the sintered thin layer, and the desired area of this thin layer is scanned and irradiated with a laser. These lamination and irradiation operations are repeated until the desired SiC/Si composite material is formed, and a molded body (1) is obtained (step (b)). The molded body (1) obtained in this way is porous.
The thickness of one thin layer is preferably from 30 to 200 μm, and more preferably from 100 to 150 μm.
レーザーは、照射出力が10W以上のものを用いるのが好ましい。これにより、原料混合物に含まれる成形用樹脂組成物が溶融し、原料混合物同士が安定して焼結される。
レーザーの種類としては、CO2レーザー、YAGレーザー、半導体レーザーなどが挙げられる。
It is preferable to use a laser having an irradiation output of 10 W or more. This melts the molding resin composition contained in the raw material mixture, and the raw material mixture is sintered stably.
The types of laser include CO2 laser, YAG laser, and semiconductor laser.
<工程(c)>
工程(c)は、前記成形体(1)に含まれる前記成形用樹脂組成物をさらに硬化させて成形体(2)を得る工程である。
本明細書において、工程(c)における成形用樹脂組成物の硬化を「二次硬化」ともいう。
<Step (c)>
Step (c) is a step of further curing the molding resin composition contained in the molded product (1) to obtain a molded product (2).
In this specification, the curing of the molding resin composition in step (c) is also referred to as "secondary curing".
成形体(1)は、原料混合物の粉末の中で埋もれながら造形される。よって、成形用樹脂組成物の二次硬化に先立ち、薄層のレーザーが照射されていない領域(非照射領域)の原料混合物、すなわち成形用樹脂組成物が一次硬化していない原料混合物をブラシや掃除機等で除去して、成形体(1)を取り出す。そして、取り出した成形体(1)を例えば恒温器等に移動させて熱処理することで、成形用樹脂組成物の二次硬化させる。 The molded body (1) is shaped while being embedded in the powder of the raw material mixture. Therefore, prior to the secondary curing of the molding resin composition, the raw material mixture in the area (non-irradiated area) where the thin layer of laser is not irradiated, i.e., the raw material mixture where the molding resin composition has not been primarily cured, is removed with a brush or vacuum cleaner, etc., to remove the molded body (1). The removed molded body (1) is then moved, for example, to a thermostatic oven and heat-treated, thereby secondary curing of the molding resin composition.
二次硬化の硬化温度及び硬化時間は、得ようとする成形体(2)の大きさ、形状等を考慮して適宜調整すればよい。通常、硬化温度は150~300℃程度であり、170~250℃が好ましい。また、硬化時間は1~60分間程度であり、1~30分間が好ましい。
二次硬化は、常圧下で行ってもよく、加圧下で行ってもよい。
The curing temperature and curing time of the secondary curing may be appropriately adjusted in consideration of the size, shape, etc. of the molded body (2) to be obtained. Usually, the curing temperature is about 150 to 300° C., and preferably 170 to 250° C. The curing time is about 1 to 60 minutes, and preferably 1 to 30 minutes.
The secondary curing may be carried out under normal pressure or under pressure.
<工程(d)>
工程(d)は、前記成形体(2)に含まれる有機成分を炭化して焼成体を得る工程である。
成形体(2)に含まれる有機成分とは、原料混合物に含まれる成形用樹脂組成物のうちの有機化合物、具体的にはノボラック型フェノール樹脂、硬化剤、硬化促進剤などである。
成形体(2)を炭化する炭化処理は、常圧下で行ってもよく、減圧下(真空下)で行ってもよい。また、炭化処理は、酸化性雰囲気下で行ってもよく、不活性雰囲気下で行ってもよい。特に、炭化処理は、減圧下、かつ不活性雰囲気下で行うことが好ましい。
ここで、「酸化性雰囲気」とは、空気雰囲気、もしくは、酸素などの公知の酸化性物質を含む雰囲気のことである。
不活性雰囲気とするには、ヘリウム、アルゴン、窒素などの不活性ガスを用いればよい。
<Step (d)>
Step (d) is a step of carbonizing the organic components contained in the molded body (2) to obtain a fired body.
The organic components contained in the molded body (2) are organic compounds in the molding resin composition contained in the raw material mixture, specifically, novolac type phenolic resin, a hardener, a hardening accelerator, and the like.
The carbonization treatment for carbonizing the molded body (2) may be carried out under normal pressure or under reduced pressure (vacuum). The carbonization treatment may be carried out under an oxidizing atmosphere or an inert atmosphere. In particular, the carbonization treatment is preferably carried out under reduced pressure and an inert atmosphere.
Here, the "oxidizing atmosphere" refers to an air atmosphere or an atmosphere containing a known oxidizing substance such as oxygen.
To provide an inert atmosphere, an inert gas such as helium, argon, or nitrogen may be used.
炭化処理の炭化温度及び炭化時間は、原料混合物に含まれるノボラック型フェノール樹脂の種類や、得ようとする焼成体の大きさ、形状等を考慮して適宜調整すればよい。通常、炭化温度は300~1200℃が好ましい。また、炭化時間は10~25時間が好ましい。 The carbonization temperature and time of the carbonization process may be adjusted appropriately taking into consideration the type of novolac-type phenolic resin contained in the raw material mixture, the size and shape of the fired body to be obtained, etc. In general, the carbonization temperature is preferably 300 to 1200°C. The carbonization time is preferably 10 to 25 hours.
<工程(e)>
工程(e)は、前記焼成体にシリコンを含浸させて前記焼成体を反応焼結させ、SiC/Si複合材料を得る工程である。
成形体(1)、成形体(2)及び焼成体は、いずれも多孔質であることから、焼成体にシリコンを含浸させることでシリコンが焼成体の空隙部分に充填される。
<Step (e)>
Step (e) is a step of impregnating the sintered body with silicon and reactively sintering the sintered body to obtain a SiC/Si composite material.
Since the molded body (1), the molded body (2) and the fired body are all porous, the silicon is impregnated into the fired body, so that the silicon fills the voids in the fired body.
SiC/Si複合材料は、例えば焼成体とシリコンとを、シリコンの溶融温度以上に加熱して、焼成体に溶融したシリコンを含浸させ、同時に反応焼結を生じさせることで得られる。
含浸温度は、シリコンの溶融温度以上であれば特に制限されないが、通常は、1450~1750℃が好ましい。また、含浸時間は2~25時間が好ましい。
焼成体へのシリコンの含浸は、常圧下で行ってもよく、減圧下で行ってもよいが、シリコンが含浸しやすい観点から、減圧下で行うことが好ましい。
The SiC/Si composite material can be obtained, for example, by heating a sintered body and silicon to a temperature equal to or higher than the melting temperature of silicon, impregnating the sintered body with the molten silicon, and simultaneously causing reactive sintering.
The impregnation temperature is not particularly limited as long as it is equal to or higher than the melting temperature of silicon, but is usually preferably 1450 to 1750° C. The impregnation time is preferably 2 to 25 hours.
The impregnation of the fired body with silicon may be carried out under normal pressure or under reduced pressure, but is preferably carried out under reduced pressure from the viewpoint of facilitating the impregnation of silicon.
焼成体にシリコンを含浸させて、反応焼結させることで、焼成体に含浸したシリコンと、シリコンの含浸前の焼成体に含まれる炭素とが反応し、炭化ケイ素が生成される。
焼成体に含浸させるシリコンの量(含浸量)は、焼成体の密度及び焼成体に含まれる炭素量から、炭素と反応するシリコンの量及び焼成体の空隙部分に充填されるシリコンの量を算出し、算出したシリコンの量よりも多いことが好ましい。具体的には、シリコンの含浸量は、算出したシリコンの量の1.2~1.5倍が好ましい。過剰のシリコンを焼成体に含浸させることで、多くの炭化ケイ素を生成することができ、炭化ケイ素の割合が高い、すなわち密度の高い、優れたセラミックス特性を有するSiC/Si複合材料を得ることができる。
By impregnating the sintered body with silicon and reactive sintering it, the silicon impregnated in the sintered body reacts with the carbon contained in the sintered body before being impregnated with silicon, producing silicon carbide.
The amount of silicon to be impregnated into the sintered body (impregnation amount) is preferably greater than the amount of silicon calculated by calculating the amount of silicon to react with carbon and the amount of silicon to be filled in the voids of the sintered body from the density of the sintered body and the amount of carbon contained in the sintered body. Specifically, the impregnation amount of silicon is preferably 1.2 to 1.5 times the calculated amount of silicon. By impregnating the sintered body with excess silicon, a large amount of silicon carbide can be produced, and a SiC/Si composite material with a high proportion of silicon carbide, i.e., high density and excellent ceramic properties can be obtained.
<作用効果>
以上説明した本実施形態のSiC/Si複合材料の製造方法によれば、炭化ケイ素粒子に対して10~40質量部のノボラック型フェノール樹脂を含む原料混合物を用い、三次元積層造形により成形用樹脂組成物が一次硬化した成形体(1)を成形する。よって、焼成体に含まれる炭素量が充分な量となり、成形体(1)に炭素源を含むアシスト剤を含浸させなくても充分な強度とヤング率のSiC/Si複合材料が得られる。よって、本実施形態のSiC/Si複合材料の製造方法では成形体(1)にアシスト剤を含浸させる工程が不要であり、製造工程を簡略化して生産性よくSiC/Si複合材料を製造できる。また、三次元積層造形により成形体(1)を成形するので、複雑な形状のSiC/Si複合材料でも容易に製造できる。
ここで、「アシスト剤」とは、焼成体に含まれる炭素の量を増やし、焼成体の強度を高める成分である。アシスト剤としては、例えばフェノール樹脂(例えばレゾール型フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等)、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、尿素樹脂等の熱硬化性樹脂;単糖類(例えばα-グルコース等)、二糖類(例えばマルトース、スクロース等)、オリゴ糖、多糖類等の糖類などが挙げられる。
<Action and effect>
According to the manufacturing method of the SiC/Si composite material of this embodiment described above, a raw material mixture containing 10 to 40 parts by mass of novolac-type phenolic resin relative to silicon carbide particles is used, and a molded body (1) in which the molding resin composition is primarily cured is molded by three-dimensional additive manufacturing. Therefore, the amount of carbon contained in the fired body is sufficient, and a SiC/Si composite material with sufficient strength and Young's modulus can be obtained even without impregnating the molded body (1) with an assisting agent containing a carbon source. Therefore, in the manufacturing method of the SiC/Si composite material of this embodiment, a process of impregnating the molded body (1) with an assisting agent is not required, and the manufacturing process can be simplified to manufacture the SiC/Si composite material with good productivity. In addition, since the molded body (1) is molded by three-dimensional additive manufacturing, even SiC/Si composite materials with complex shapes can be easily manufactured.
Here, the term "assist agent" refers to a component that increases the amount of carbon contained in the fired body and enhances the strength of the fired body. Examples of the assist agent include thermosetting resins such as phenolic resins (e.g., resol-type phenolic resins, novolac-type phenolic resins, etc.), melamine resins, unsaturated polyester resins, epoxy resins, polyurethane resins, polyimide resins, and urea resins; and sugars such as monosaccharides (e.g., α-glucose), disaccharides (e.g., maltose, sucrose, etc.), oligosaccharides, and polysaccharides.
加えて、成形用樹脂組成物のゲル化時間が120秒以下であるため、成形用樹脂組成物が充分に一次硬化した、ハンドリング強度が高い成形体(1)が得られる。よって、薄層の非照射領域の原料混合物を除去して成形体(1)を取り出す際に成形体(1)が崩れにくく、成形体(1)を移動させやすい。また、成形体(1)では成形用樹脂組成物が充分に一次硬化しているので、成形体(1)に対して二次硬化処理を施しても成形体(2)が成形体(1)と比較して撓んだり収縮したりしにくい。 In addition, since the gelation time of the molding resin composition is 120 seconds or less, the molding resin composition is sufficiently cured in the primary curing to obtain a molded body (1) with high handling strength. Therefore, when removing the raw material mixture in the non-irradiated area of the thin layer to take out the molded body (1), the molded body (1) is not easily broken and can be easily moved. Furthermore, since the molding resin composition is sufficiently cured in the primary curing in the molded body (1), even if the molded body (1) is subjected to a secondary curing treatment, the molded body (2) is less likely to warp or shrink compared to the molded body (1).
<用途>
本発明により得られるSiC/Si複合材料は、軽量化や高剛性が求められる部材として好適である。具体的には、半導体製造装置、液晶製造装置、炉材、放熱部材、ヒートシンクなどの部材が挙げられる。
<Applications>
The SiC/Si composite material obtained by the present invention is suitable for use as a component requiring light weight and high rigidity, such as a semiconductor manufacturing device, a liquid crystal manufacturing device, a furnace material, a heat dissipation component, a heat sink, etc.
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。各例で用いた材料を以下に示す。また、各種測定方法は以下の通りである。 The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these. The materials used in each example are shown below. Various measurement methods are also as follows.
[使用材料]
ノボラック型フェノール樹脂として、以下に示すものを用いた。
・ノボラック型フェノール樹脂(i):群栄化学工業株式会社製の商品名「レヂトップPSM-4261」、質量平均分子量1050。
・ノボラック型フェノール樹脂(ii):群栄化学工業株式会社製の商品名「レヂトップPS-1002」、質量平均分子量4160。
・ノボラック型フェノール樹脂(iii):群栄化学工業株式会社製の商品名「レヂトップPS-1299」、質量平均分子量13570。
なお、ノボラック型フェノール樹脂の質量平均分子量は、GPC測定装置(東ソー株式会社社製、HLC8320GPC)およびカラム(東ソー株式会社社製、TSKgel G3000HXL+G2000HXL+G2000HXL)を使用し、標準物質にポリスチレンを用いて測定した。
[Materials used]
The novolac type phenolic resin used was as follows:
Novolac-type phenolic resin (i): Trade name "Resitop PSM-4261" manufactured by Gun-ei Chemical Industry Co., Ltd., weight average molecular weight 1050.
Novolak-type phenolic resin (ii): Trade name "Resitop PS-1002" manufactured by Gun-ei Chemical Industry Co., Ltd., weight average molecular weight 4160.
Novolak-type phenolic resin (iii): Trade name "Resitop PS-1299" manufactured by Gun-ei Chemical Industry Co., Ltd., weight average molecular weight 13,570.
The mass average molecular weight of the novolac phenolic resin was measured using a GPC measuring device (HLC8320GPC, manufactured by Tosoh Corporation) and columns (TSKgel G3000HXL+G2000HXL+G2000HXL, manufactured by Tosoh Corporation) and polystyrene as a standard substance.
炭化ケイ素粒子として、ESK-SiC社製のSiC粉末(粒度#320、平均粒子径50μm)を用いた。
硬化剤として、ヘキサエチレンテトラミン(三菱ガス化学株式会社製)を用いた。
硬化促進剤として、安息香酸(EMERALD KALAMA CHEMICAL社製)及びレゾルシノール(住友化学株式会社製)の少なくとも一方を用いた。
As the silicon carbide particles, SiC powder (particle size #320, average particle diameter 50 μm) manufactured by ESK-SiC Corporation was used.
As the curing agent, hexaethylenetetramine (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.) was used.
As the curing accelerator, at least one of benzoic acid (manufactured by Emerald Kalamazoo Chemical Co., Ltd.) and resorcinol (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) was used.
[測定方法]
<ゲル化時間の測定>
成形用樹脂組成物のゲル化時間は、JACT試験法のRS-5「ゲル化時間試験法」に準じて測定した。
[Measurement method]
<Measurement of gelation time>
The gel time of the molding resin composition was measured in accordance with JACT test method RS-5 "Gel Time Test Method".
<反応率の測定>
成形体(1)の反応率は、示差走査熱量測定(DSC)による原料混合物及び成形体(1)の測定値に基づき、以下のようにして算出した。なお、原料混合物及び成形体(1)のDSC曲線で区画される領域の面積はそれぞれ、原料混合物及び成形体(1)に含まれる成形用樹脂組成物の発熱量を表し、硬化が進むと面積値が小さくなる。本明細書では、原料混合物及び成形体(1)のDSC曲線で区画される領域の面積をそれぞれの「DSCピーク面積」と定義する。
示差走査熱量測定装置(株式会社日立ハイテクサイエンス製、製品名「DSC6220」)を用い、原料混合物のDSCピーク面積を測定した。
同様に、成形体(1)のDSCピーク面積を測定した。なお、成形体(1)は予め粉砕しておいた。
下記式より反応率を算出した。
反応率(%)={(原料混合物のDSCピーク面積)-(成形体(1)のDSCピーク面積)}/(原料混合物のDSCピーク面積)×100
<Measurement of reaction rate>
The reaction rate of the molded body (1) was calculated as follows based on the measured values of the raw material mixture and the molded body (1) by differential scanning calorimetry (DSC). The areas of the regions defined by the DSC curves of the raw material mixture and the molded body (1) represent the heat values of the molding resin compositions contained in the raw material mixture and the molded body (1), respectively, and the area values become smaller as curing progresses. In this specification, the areas of the regions defined by the DSC curves of the raw material mixture and the molded body (1) are defined as the "DSC peak areas" of each.
The DSC peak area of the raw material mixture was measured using a differential scanning calorimeter (manufactured by Hitachi High-Tech Science Corporation, product name "DSC6220").
Similarly, the DSC peak area of the molded body (1) was measured. The molded body (1) had been pulverized in advance.
The reaction rate was calculated using the following formula.
Reaction rate (%)={(DSC peak area of raw material mixture)−(DSC peak area of molded body (1))}/(DSC peak area of raw material mixture)×100
<取り出し作業時間の測定>
工程(b)の後、薄層の非照射領域の原料混合物を除去して成形体(1)を取り出す際に要した時間を測定し、これを取り出し作業時間とした。
<Measurement of removal work time>
After step (b), the time required to remove the raw material mixture from the non-irradiated area of the thin layer and to remove the molded body (1) was measured and this was taken as the removal operation time.
<曲げ強さの測定>
成形体(1)の曲げ強度は、JACT試験法SM-1に記載の測定方法に準じて、デジタル鋳物砂強度試験機(高千穂精機株式会社製)を用いて測定した。
<Measurement of bending strength>
The bending strength of the molded body (1) was measured using a digital casting sand strength tester (manufactured by Takachiho Seiki Co., Ltd.) in accordance with the measurement method described in JACT test method SM-1.
<撓み量の測定>
送風定温恒温器(ヤマト科学株式会社製、製品名「DKN402」)内に、図1(a)に示すように、2つの台座10を30mm離して設置した。台座10は、縦15mm、横15mm、高さ20mmの角柱である。
2つの台座10の中間に、成形体(1)の長手方向の中心がくるように、2つの台座10の水平面10a上に成形体(1)20を載せ、120℃で30分熱処理(二次硬化)した。
図1(b)に示すように、一次硬化が不充分であるほど、二次硬化により得られる成形体(2)30は下方に撓んだ状態となる。撓んだ変位量、すなわち2つの台座10の水平面10aの延長線から、成形体(2)30の最も撓んだ部分までの距離rを撓み量とした。
<Measurement of Deflection Amount>
As shown in Fig. 1(a), two
The molded body (1) 20 was placed on the
1(b), the more insufficient the primary curing is, the more the molded body (2) 30 obtained by secondary curing is bent downward. The amount of bending, i.e., the distance r from the extension of the
<二次硬化収縮率の測定>
成形体(1)の長手方向の全長(L1)と、成形体(2)の長手方向の全長(L2)をデジタルノギス(株式会社ミツトヨ製、製品名「CD-S20CT」)でそれぞれ測定し、下記式より二次硬化収縮率を算出した。
二次硬化収縮率(%)=(L1-L2)/L1×100
<Measurement of secondary cure shrinkage rate>
The total length (L1) of the molded body (1) in the longitudinal direction and the total length (L2) of the molded body (2) in the longitudinal direction were measured with a digital caliper (manufactured by Mitutoyo Corporation, product name "CD-S20CT"), and the secondary cure shrinkage was calculated by the following formula.
Secondary curing shrinkage rate (%) = (L1-L2)/L1×100
<ヤング率の測定>
SiC/Si複合材料のヤング率は、ISS R 1602に準拠し、共振法により求めた。
<Measurement of Young's Modulus>
The Young's modulus of the SiC/Si composite material was determined by a resonance method in accordance with ISS R 1602.
[実施例1]
<原料混合物の調製>
ノボラック型フェノール樹脂(ii)20質量部と、ヘキサエチレンテトラミン1.6質量部とを粉砕機(ホソカワミクロン株式会社製、製品名「ACM」)で粉砕し、粉末状の成形用樹脂組成物を得た。成形用樹脂組成物中のノボラック型フェノール樹脂(ii)の平均粒子径は22μmであった。
得られた成形用樹脂組成物のゲル化時間を測定した。結果を表1に示す。
成形用樹脂組成物の全量(21.6質量部)と、SiC粉末100質量部とをスクリュー型ミキサーで5分間混合し、原料混合物を得た。
[Example 1]
<Preparation of raw material mixture>
20 parts by mass of the novolac phenolic resin (ii) and 1.6 parts by mass of hexaethylenetetramine were pulverized in a pulverizer (manufactured by Hosokawa Micron Corporation, product name "ACM") to obtain a powdered molding resin composition. The average particle size of the novolac phenolic resin (ii) in the molding resin composition was 22 μm.
The gel time of the obtained molding resin composition was measured, and the results are shown in Table 1.
The entire amount (21.6 parts by mass) of the molding resin composition and 100 parts by mass of SiC powder were mixed for 5 minutes in a screw mixer to obtain a raw material mixture.
<SiC/Si複合材料の製造>
粉末積層造形機(EOS社製、製品名「EOSINT P380」)を用い、選択的レーザー焼結法により、以下のようにしてSiC/Si複合材料を製造した。
まず、目的とするSiC/Si複合材料の一定間隔の断面形状の三次元データを予め作成した。
粉末積層造形機を用い、粉末積層造形機に設置された造形室の底面に原料混合物からなる厚さ150μmの薄層を積層した。この薄層の所望の領域に40WのCO2レーザーを走査照射して加熱することにより薄層を焼結させて焼結薄層を形成した(工程(a))。
次いで、造形室の底面(造形テーブル)を一層分降下させ、焼結薄層上に原料混合物からなる別の薄層を積層し、この薄層の所望の領域に40WのCO2レーザーを走査照射した。これら積層と照射の操作を目的とするSiC/Si複合材料が造形されるまで繰り返し、図1(a)に示すような縦10mm、横(全長:L1)80mm、高さ10mmの直方体状の成形体(1)20を得た(工程(b))。
次いで、薄層の非照射領域の原料混合物を除去して成形体(1)を取り出した。その際、取り出しに要した時間を測定した。結果を表2に示す。
また、取り出した成形体(1)を用いて、曲げ強さ及び撓み量を測定した。結果を表2に示す。
<Production of SiC/Si composite material>
A SiC/Si composite material was produced by selective laser sintering using a powder additive manufacturing machine (manufactured by EOS, product name "EOSINT P380") as follows.
First, three-dimensional data of the cross-sectional shape of the target SiC/Si composite material at regular intervals was created in advance.
Using a powder additive manufacturing machine, a thin layer of the raw material mixture having a thickness of 150 μm was laminated on the bottom surface of the molding chamber installed in the powder additive manufacturing machine. A 40 W CO2 laser was scanned and irradiated to a desired area of the thin layer to heat it and sinter the thin layer to form a sintered thin layer (step (a)).
Next, the bottom surface (modeling table) of the modeling chamber was lowered by one layer, another thin layer of the raw material mixture was laminated on the sintered thin layer, and a 40 W CO2 laser was scanned and irradiated to a desired area of this thin layer. These lamination and irradiation operations were repeated until the desired SiC/Si composite material was formed, and a rectangular solid-shaped molded body (1) 20 with a length of 10 mm, a width (total length: L1) of 80 mm, and a height of 10 mm was obtained as shown in Figure 1 (a) (step (b)).
Next, the raw material mixture in the non-irradiated area of the thin layer was removed to take out the molded body (1). The time required for taking out the molded body (1) was measured. The results are shown in Table 2.
The flexural strength and deflection of the molded product (1) were measured. The results are shown in Table 2.
取り出した成形体(1)を送風定温恒温器(ヤマト科学株式会社製、製品名「DKN402」)内に入れて、200℃で30分熱処理し、成形体(1)に含まれる成形用樹脂組成物をさらに硬化させて成形体(2)を得た(工程(c))。
得られた成形体(2)を室温(25℃)まで冷却した後、成形体(2)の全長(L2)を測定し、二次硬化収縮率を算出した。結果を表2に示す。
The removed molded body (1) was placed in a constant temperature incubator (manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd., product name "DKN402") and heat-treated at 200°C for 30 minutes, thereby further curing the molding resin composition contained in the molded body (1) to obtain a molded body (2) (step (c)).
The obtained molded body (2) was cooled to room temperature (25° C.), and then the total length (L2) of the molded body (2) was measured and the secondary cure shrinkage was calculated. The results are shown in Table 2.
次いで、成形体(2)を減圧下、アルゴンガスのパーシャル圧気流中(100Pa)、1000℃で10時間、炭化処理して焼成体を得た(工程(d))。
次いで、焼成体130gとシリコン220gとを、10Paの真空雰囲気中、1500℃で3時間保持することで、焼成体にシリコンを含浸させて焼成体を反応焼結させ、SiC/Si複合材料を得た(工程(e))。
得られたSiC/Si複合材料のヤング率を測定した。結果を表2に示す。
Next, the molded body (2) was carbonized under reduced pressure in a partial pressure air flow of argon gas (100 Pa) at 1000° C. for 10 hours to obtain a fired body (step (d)).
Next, 130 g of the sintered body and 220 g of silicon were held in a vacuum atmosphere of 10 Pa at 1500° C. for 3 hours, thereby impregnating the sintered body with silicon and reactively sintering the sintered body to obtain a SiC/Si composite material (step (e)).
The Young's modulus of the resulting SiC/Si composite material was measured, and the results are shown in Table 2.
[実施例2]
ヘキサエチレンテトラミンの添加量を3.2質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして原料混合物を調製し、得られた原料混合物を用いてSiC/Si複合材料を製造した。成形用樹脂組成物中のノボラック型フェノール樹脂(ii)の平均粒子径は22μmであった。
成形用樹脂組成物のゲル化時間を測定した。結果を表1に示す。
[Example 2]
A raw material mixture was prepared in the same manner as in Example 1, except that the amount of hexaethylenetetramine added was changed to 3.2 parts by mass, and a SiC/Si composite material was produced using the raw material mixture obtained. The average particle size of the novolac-type phenolic resin (ii) in the molding resin composition was 22 μm.
The gel time of the molding resin composition was measured, and the results are shown in Table 1.
[実施例3]
ノボラック型フェノール樹脂(ii)の添加量を15質量部に変更し、ヘキサエチレンテトラミンの添加量を1.2質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして原料混合物を調製し、得られた原料混合物を用いてSiC/Si複合材料を製造した。成形用樹脂組成物中のノボラック型フェノール樹脂(ii)の平均粒子径は22μmであった。
成形用樹脂組成物のゲル化時間を測定した。結果を表1に示す。
また、成形体(1)の反応率を測定した。結果を表1に示す。
[Example 3]
Except for changing the amount of the novolac phenolic resin (ii) to 15 parts by mass and the amount of the hexaethylenetetramine to 1.2 parts by mass, a raw material mixture was prepared in the same manner as in Example 1, and a SiC/Si composite material was produced using the raw material mixture obtained. The average particle size of the novolac phenolic resin (ii) in the molding resin composition was 22 μm.
The gel time of the molding resin composition was measured, and the results are shown in Table 1.
The reaction rate of the molded product (1) was also measured. The results are shown in Table 1.
[実施例4]
ノボラック型フェノール樹脂(iii)15質量部と、ヘキサエチレンテトラミン2.4質量部とを粉砕機(ホソカワミクロン株式会社製、製品名「ACM」)で粉砕し、粉末状の成形用樹脂組成物を得た。成形用樹脂組成物中のノボラック型フェノール樹脂(iii)の平均粒子径は20μmであった。
得られた成形用樹脂組成物のゲル化時間を測定した。結果を表1に示す。
得られた成形用樹脂組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして原料混合物を調製し、得られた原料混合物を用いてSiC/Si複合材料を製造した。
成形体(1)の取り出し作業時間及び曲げ強さと、撓み量と、二次硬化収縮率を測定した。結果を表2に示す。
[Example 4]
15 parts by mass of the novolac phenolic resin (iii) and 2.4 parts by mass of hexaethylenetetramine were pulverized in a pulverizer (manufactured by Hosokawa Micron Corporation, product name "ACM") to obtain a powdered molding resin composition. The average particle size of the novolac phenolic resin (iii) in the molding resin composition was 20 μm.
The gel time of the obtained molding resin composition was measured, and the results are shown in Table 1.
A raw material mixture was prepared in the same manner as in Example 1, except that the obtained molding resin composition was used, and a SiC/Si composite material was produced using the obtained raw material mixture.
The molded body (1) was measured for the removal time, bending strength, deflection, and secondary cure shrinkage. The results are shown in Table 2.
[実施例5]
ノボラック型フェノール樹脂(iii)15質量部と、ヘキサエチレンテトラミン2.4質量部と、安息香酸0.3質量部と、レゾルシノール0.3質量部とを粉砕機(ホソカワミクロン株式会社製、製品名「ACM」)で粉砕し、粉末状の成形用樹脂組成物を得た。成形用樹脂組成物中のノボラック型フェノール樹脂(iii)の平均粒子径は20μmであった。
得られた成形用樹脂組成物のゲル化時間を測定した。結果を表1に示す。
得られた成形用樹脂組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして原料混合物を調製し、得られた原料混合物を用いてSiC/Si複合材料を製造した。
成形体(1)の反応率、取り出し作業時間及び曲げ強さと、撓み量と、二次硬化収縮率と、SiC/Si複合材料のヤング率を測定した。結果を表1、2に示す。
[Example 5]
15 parts by mass of the novolac phenolic resin (iii), 2.4 parts by mass of hexaethylenetetramine, 0.3 parts by mass of benzoic acid, and 0.3 parts by mass of resorcinol were pulverized in a pulverizer (manufactured by Hosokawa Micron Corporation, product name "ACM") to obtain a powdered molding resin composition. The average particle size of the novolac phenolic resin (iii) in the molding resin composition was 20 μm.
The gel time of the obtained molding resin composition was measured, and the results are shown in Table 1.
A raw material mixture was prepared in the same manner as in Example 1, except that the obtained molding resin composition was used, and a SiC/Si composite material was produced using the obtained raw material mixture.
The reaction rate, removal time, bending strength, deflection amount, secondary cure shrinkage rate, and Young's modulus of the SiC/Si composite material of the molded body (1) were measured. The results are shown in Tables 1 and 2.
[実施例6]
ノボラック型フェノール樹脂(iii)15質量部と、ヘキサエチレンテトラミン2.4質量部と、安息香酸0.3質量部とを粉砕機(ホソカワミクロン株式会社製、製品名「ACM」)で粉砕し、粉末状の成形用樹脂組成物を得た。成形用樹脂組成物中のノボラック型フェノール樹脂(iii)の平均粒子径は20μmであった。
得られた成形用樹脂組成物のゲル化時間を測定した。結果を表1に示す。
得られた成形用樹脂組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして原料混合物を調製し、得られた原料混合物を用いてSiC/Si複合材料を製造した。
[Example 6]
15 parts by mass of the novolac phenolic resin (iii), 2.4 parts by mass of hexaethylenetetramine, and 0.3 parts by mass of benzoic acid were pulverized in a pulverizer (manufactured by Hosokawa Micron Corporation, product name "ACM") to obtain a powdered molding resin composition. The average particle size of the novolac phenolic resin (iii) in the molding resin composition was 20 μm.
The gel time of the obtained molding resin composition was measured, and the results are shown in Table 1.
A raw material mixture was prepared in the same manner as in Example 1, except that the obtained molding resin composition was used, and a SiC/Si composite material was produced using the obtained raw material mixture.
[実施例7]
ノボラック型フェノール樹脂(iii)15質量部と、ヘキサエチレンテトラミン2.4質量部と、レゾルシノール0.3質量部とを粉砕機(ホソカワミクロン株式会社製、製品名「ACM」)で粉砕し、粉末状の成形用樹脂組成物を得た。成形用樹脂組成物中のノボラック型フェノール樹脂(iii)の平均粒子径は20μmであった。
得られた成形用樹脂組成物のゲル化時間を測定した。結果を表1に示す。
得られた成形用樹脂組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして原料混合物を調製し、得られた原料混合物を用いてSiC/Si複合材料を製造した。
[Example 7]
15 parts by mass of the novolac phenolic resin (iii), 2.4 parts by mass of hexaethylenetetramine, and 0.3 parts by mass of resorcinol were pulverized in a pulverizer (manufactured by Hosokawa Micron Corporation, product name "ACM") to obtain a powdered molding resin composition. The average particle size of the novolac phenolic resin (iii) in the molding resin composition was 20 μm.
The gel time of the obtained molding resin composition was measured, and the results are shown in Table 1.
A raw material mixture was prepared in the same manner as in Example 1, except that the obtained molding resin composition was used, and a SiC/Si composite material was produced using the obtained raw material mixture.
[比較例1]
ノボラック型フェノール樹脂(i)15質量部と、ヘキサエチレンテトラミン1.2質量部とを粉砕機(ホソカワミクロン株式会社製、製品名「ACM」)で粉砕し、粉末状の成形用樹脂組成物を得た。成形用樹脂組成物中のノボラック型フェノール樹脂(i)の平均粒子径は20μmであった。
得られた成形用樹脂組成物のゲル化時間を測定した。結果を表1に示す。
得られた成形用樹脂組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして原料混合物を調製し、得られた原料混合物を用いてSiC/Si複合材料を製造した。
成形体(1)の取り出し作業時間及び曲げ強さと、撓み量と、二次硬化収縮率を測定した。結果を表2に示す。
[Comparative Example 1]
15 parts by mass of the novolac phenolic resin (i) and 1.2 parts by mass of hexaethylenetetramine were pulverized in a pulverizer (manufactured by Hosokawa Micron Corporation, product name "ACM") to obtain a powdered molding resin composition. The average particle size of the novolac phenolic resin (i) in the molding resin composition was 20 μm.
The gel time of the obtained molding resin composition was measured, and the results are shown in Table 1.
A raw material mixture was prepared in the same manner as in Example 1, except that the obtained molding resin composition was used, and a SiC/Si composite material was produced using the obtained raw material mixture.
The molded body (1) was measured for the removal time, bending strength, deflection, and secondary cure shrinkage. The results are shown in Table 2.
表1中、「樹脂に対する割合」とは、ノボラック型フェノール樹脂100質量部に対するヘキサエチレンテトラミン、安息香酸又はレゾルシノールの添加量(質量部)である。 In Table 1, "Ratio to resin" refers to the amount (parts by mass) of hexaethylenetetramine, benzoic acid, or resorcinol added per 100 parts by mass of novolac phenolic resin.
表1から明らかなように、実施例3と実施例5とを比較すると、成形用樹脂組成物のゲル化時間が短い方が、成形体(1)の反応率が高い結果となった。成形体(1)の反応率は、成形用樹脂組成物の一次硬化の進行度合いを示す指標であり、反応率が高いほど一次硬化が進行している、すなわち、成形体(1)中における未硬化の成形用樹脂組成物の割合が少ないことを意味する。実施例3の成形用樹脂組成物に比べてゲル化時間が短い実施例5の成形用樹脂組成物は、一次硬化でより充分に硬化することが示された。
また、表2から明らかなように、各実施例の場合、比較例1に比べて成形体(1)の取り出し作業時間が短く、作業性に優れていた。また、各実施例の場合は、比較例1に比べて撓み量が小さく、また、二次硬化収縮率も低かった。これらの結果より、各実施例の成形用樹脂組成物は、一次硬化で充分に硬化することが示された。
また、本実施例の製造方法によれば、炭化ケイ素粒子に対して10質量部以上のノボラック型フェノール樹脂を含む原料混合物を用い、三次元積層造形により成形用樹脂組成物が一次硬化した成形体(1)を成形しているので、複雑な形状のSiC/Si複合材料を製造する場合でも製造工程を簡略化して製造できる。
As is clear from Table 1, when comparing Example 3 and Example 5, the shorter the gelation time of the molding resin composition, the higher the reaction rate of the molded body (1). The reaction rate of the molded body (1) is an index showing the degree of progress of the primary curing of the molding resin composition, and the higher the reaction rate, the more the primary curing has progressed, that is, the smaller the proportion of uncured molding resin composition in the molded body (1). It was shown that the molding resin composition of Example 5, which has a shorter gelation time than the molding resin composition of Example 3, cures more sufficiently in the primary curing.
As is clear from Table 2, in the case of each Example, the removal time of the molded body (1) was shorter and the workability was superior compared to Comparative Example 1. In addition, in the case of each Example, the amount of deflection was smaller and the secondary cure shrinkage rate was also lower compared to Comparative Example 1. These results demonstrated that the molding resin composition of each Example was sufficiently cured in the primary cure.
Furthermore, according to the manufacturing method of this embodiment, a raw material mixture containing 10 parts by mass or more of novolac-type phenolic resin relative to silicon carbide particles is used, and a molded body (1) in which the molding resin composition is primarily cured is molded by three-dimensional additive manufacturing. Therefore, even when manufacturing SiC/Si composite materials with complex shapes, the manufacturing process can be simplified.
10 台座
10a 水平面
20 成形体(1)
30 成形体(2)
10
30 Molded body (2)
Claims (2)
前記工程(a)を複数回行い、前記焼結薄層が複数積層された成形体(1)を得る工程(b)と、
前記成形体(1)に含まれる前記成形用樹脂組成物をさらに硬化させて成形体(2)を得る工程(c)と、
前記成形体(2)に含まれる有機成分を炭化して焼成体を得る工程(d)と、
前記焼成体にシリコンを含浸させて前記焼成体を反応焼結させ、SiC/Si複合材料を得る工程(e)と、
を含み、
前記成形体(1)に炭素源を含むアシスト剤を含浸させる工程を含まず、
前記成形用樹脂組成物はノボラック型フェノール樹脂と硬化剤とを含み、
前記ノボラック型フェノール樹脂の質量平均分子量が2000~20000であり、
前記硬化剤がヘキサエチレンテトラミンを含み、
前記炭化ケイ素粒子100質量部に対する前記ノボラック型フェノール樹脂の割合が10~40質量部であり、
前記成形用樹脂組成物の150℃におけるゲル化時間が120秒以下である、SiC/Si複合材料の製造方法。 A step (a) of forming a thin layer of a raw material mixture containing silicon carbide particles and a molding resin composition, irradiating a desired area of the thin layer with a laser, and sintering the thin layer to form a sintered thin layer;
A step (b) of performing the step (a) a plurality of times to obtain a molded body (1) in which a plurality of the sintered thin layers are laminated;
A step (c) of further curing the molding resin composition contained in the molded body (1) to obtain a molded body (2);
A step (d) of carbonizing the organic components contained in the molded body (2) to obtain a fired body;
(e) impregnating the sintered body with silicon and reactively sintering the sintered body to obtain a SiC/Si composite material;
Including,
The method does not include a step of impregnating the molded body (1) with an assist agent containing a carbon source,
The molding resin composition contains a novolac phenolic resin and a curing agent,
The mass average molecular weight of the novolac phenolic resin is 2,000 to 20,000;
the curing agent comprises hexaethylenetetramine;
The ratio of the novolac-type phenolic resin to 100 parts by mass of the silicon carbide particles is 10 to 40 parts by mass,
The method for producing a SiC/Si composite material, wherein the gel time of the molding resin composition at 150° C. is 120 seconds or less.
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